キャスター1個あたりの必要許容荷重の求め方：式、除数、安全係数、計算例

すべての資料が前提とする式

総荷重から始めます。空の台車または装置の重量に、その台車が運ぶ中で最も重い積載量を足し、据付具や搭乗する作業者も含めます^1,2,6。その総荷重を、実際に荷重を受けるキャスターの本数で割り、安全係数を掛けます^{1,6,11,12,19,22,25}。これが骨組みのすべてです。本稿の議論が扱うのは2つの変数であり、式の形ではありません。資料は同じ構造を異なる書き方で説明しています。1つは総荷重を荷重を受けるキャスター数で割ってマージンを足す形¹、別の1つは N が安全係数である T=(E+Z)/M×N の形^12,25、3つ目は静荷重 P=W/n と動荷重 P_d=P×k1×k2×k3 を分ける形です¹⁹。静的の式は紙面で行える計算であり、動的の式は台車が動き出したときにキャスターが実際に受け止めるものです¹⁹。したがって参照すべき唯一の数値はありません。誰に連絡する前に決められるのは総荷重とキャスターの本数であり、除数と係数という2つの判断は次のセクションで確定します。

除数の選び方：4輪なら3で割ることが多い理由

4脚の台車は静定不定です。平面は3点で定まります。そのため、完全に水平ではない床では、1つのキャスターが床から浮いたまま残り3個がすべての荷重を受け持ちます⁶。この状態で4で割ると、荷重を受けた各キャスターの負荷を過小評価するため、4輪式の台車については多くの資料が3で割ります^6,11,15,22。同じ論理は小さい規模にも成り立ちます。3脚の三脚架では2で割ります¹⁵。ある資料は単純な本数を保ち、キャスター本数で割ります¹。これは楽観的な場合で、4個すべてが接触を続けることを前提とします。だからこそ除数は本稿の後の表に確定した規則ではなく、食い違いとして現れます。タンデム軸の6輪・8輪のフレームでは荷重分担はフレームの剛性で決まります。そして資料はその場合について除数を示す代わりに、キャスターメーカーへ荷重解析を依頼するよう導いています¹⁵。お客様の台車がそのタイプなら、以下の計算をそのまま当てはめることはできません。

床・速度・運転パターンに合わせて安全係数を選ぶ

係数は、計算が算術の領域を抜けて自社操業の判断になる場所です。公表されている定格は穏やかな条件を前提としているため、係数は定格が担保していないものを補います。動的な力、衝撃、不整な床、速度です^{1,5,9,13,14,17,18}。一般的な推奨は2つの帯にまとまります。1つのグループは算出したキャスター1個あたりの荷重に25–30%のマージンを加えます^1,5。別のグループは係数1.25から1.5を使い、同じ範囲を倍率で表しています^12,13。3つめの立場ははるかに保守的で、標準的な産業用には動荷重の4倍を適用します³。この資料群の医療用台車の例では10–20%のマージンしか使われていません⁷。条件によってその帯の内外へ移動します。段差、ランプ、エレベーターの隙間を越えると動的係数は1.25から1.5、あるいはそれ以上へ上がります⁵。高速での牽引や粗い路面の走行では係数は計算荷重の2–3倍になります¹⁴。ある資料は運転パターン別の段階を示します。小さな障害物を越える屋内の手押し輸送で1.0–1.5、屋外の動力輸送で2.0–3.0です⁹。これらは運転パターンに対応した選択肢として読んでください。高いほど常に正しいという段差としてではありません。屋内の平坦な床で手を押して運ぶ台車と、岸壁の荷捌き場で牽引する台車は別の問題であり、その差が計算に持ち込まれるのは係数の部分だけです。

自分の台車を通して計算する

• ✓積み荷を載せた台車を量り、総重量（フレーム、積載量、据付具、搭乗する作業者を含む）を求めます。
• ✓実際に荷重を受けるキャスター本数で割ります。4輪式台車なら3、3脚の三脚架なら2です。
• ✓床、速度、運転パターンに合わせて選んだ安全係数を掛けます。
• ✓カタログの定格と比較する前に、床の状態、速度、温度、運転サイクルによる減ずる分を適用します。
• ✓最も近い値へ下げるのではなく、在庫している次の定格へ切り上げます。
• ✓必要な定格、使用した除数と係数をRFQ（見積依頼）に明記し、供給者が根拠を確認できるようにします。

数値をホイールと床に照らして確認する

必要な定格は目標であり、そのホイールが必ず実現するという保証ではありません。キャスターの許容荷重は複数の形式で示されます。静的、動的、衝撃、側荷重であり、走行する台車を左右するのは動荷重の数値です^16,17。動荷重は、速度、最大段差高、床面の状態、停止・運転時間、ホイール径を含む検証試験によって求められ、台車にある台数より1つ少ないホイール数で計算されます¹⁷。これは除数が前提とする「1つだけ床から浮く」という想定が、算術の側からではなく試験の側から届いたものです。ホールの選択が上限を決めます。6インチのキャスターは通常ホイールあたり500～1,200 lbを担い、重負荷用のキンクピンレスモデルは2,500 lbに達し、スチールハブのポリウレタンではキャスター1個あたり1,000～1,500 lbの範囲になります²。これらはある供給者が公開した帯であり、必要な定格が実際に買える寸法に収まるかを確認する基準として役立ちます。軸受の形式も上限を変えます。ローラーベアリングは一般にボールベアリングより大きな荷重を担えます。荷重をより広い面積に分散させるためです¹⁹。そして床と速度が許容荷重を引き戻します。公表された定格は平滑な床、適度な温度、低速を前提としており、実際の運用ではそれを差し引きます。ある資料は、標準ポリウレタンでは3 mphを超えるごとに動荷重の約25%が速度ペナルティになると述べています³。必要な定格がホイールの公表値に近い位置にある場合、そのホイールが十分かどうかは減ずる分で決まります。

定格を受け入れる前に供給者に聞くこと

メーカーは式と安全係数を自動的に適用するオンライン計算を公開しています。便利なのですが、それこそが問題です。出力の良さは、ツールが選んだ係数と同じしかありません^{2,4,5,21,24,25}。計算結果やカタログの数値を受け入れる前に、どの係数が適用されたのか、また一般マージンなのか動的係数なのかを尋ねてください。同じ問いを定格そのものにもぶつけます。ある供給者は、キャスターが ANSI ICWM の試験標準に基づいて試験されており、公表定格どおりの性能を出すと述べています¹⁶。これはその供給者が自らの製品ラインについて述べている主張です。そしてこの種の宣言は、試験標準と定格が前提とする条件とあわせて、見積ったすべての供給者に書面で求める価値があります。この資料群における標準名は参照として現れているだけで、照合できる条項の本文ではありません²。最後に、定格の種類を尋ねてください。静的、動的、衝撃のどれかを示さずに引用された数値は測定方法が異なるため、算出された必要許容荷重と比較できません。動荷重の数値こそ、動く台車が必要とするものです^16,17。

資料が食い違う箇所と、お客様の台車にとって決着をつけるもの

式の2つの変数は、資料が分かれる2つの箇所でもあります。そのため、どのガイドからか数値を1つだけ写して、それがお客様の台車に合うと確信することはできません。食い違いは、計算を自分の運転パターンに照らして行わなければならない理由です。

Sources

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2. 2 casterhq.com — Industry publication
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5. 5 casterresource.com — Industry publication
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