重荷重用キャスターの安全率：荷重配分・低減率・床条件からキャスター1輪あたりの必要耐荷重を導く方法

まず、静的値や単輪の実験室データで示されたキャスターを候補から除外する

容量を比較する前に、その数値が実際に何を表しているのかを確認してください。公開されているキャスターの許容荷重は、平坦な硬い床上、約70°F、約3 mph、衝撃なしという条件で測定された実験室値です^2,21。静的定格と動的定格は異なる量であり、静的な定格が高いキャスターでも、動的な定格はそれよりはるかに低いことがあります。そのため、静的値では十分に見えるキャスターも、荷重をかけたまま押すと破損します^15,19。台車が作業荷重を積んだ状態で少しでも移動するのであれば、支配するのは動的定格であり、これは二つのうち低い方の値です^15,19。この一つの区別があるからこそ、残りの計算が必要になります。実験室の基準条件からアプリケーションを遠ざけるあらゆる条件 — 速度、温度、デューティサイクル、床の状態、旋回動作、横方向の推力 — は、キャスターが支えられる荷重を低減させます。そしてこれらの低減は、互いに置き換わるのではなく積み重なるものと説明されています^2,21。したがって、カタログの数値は出発点であって、能力そのものではありません。比較に使う前に、その引用値が静的か動的か、またどの基準速度とデューティで求められたものかをサプライヤーに確認してください。

荷重を分担する車輪数を決める — 4輪ではなく3輪

総荷重を4で割ることは、重量が各車輪に均等にかかることを前提としている。この前提は、平坦な床面にある新しいカートでは成り立ち、4輪それぞれが荷重のおよそ4分の1を支える。しかし実際の床は平坦ではなく、旋回中には1輪または2輪が一時的に総荷重の半分以上を負担することがある²¹。凹凸のある床、重心の移動、操舵、衝撃はいずれも、個々のキャスターに荷重を集中させる⁷。各資料に共通する保守的な実務は、凹凸のある床では1つのキャスターが床から浮くことを前提に、キャスター1輪あたりの耐荷重を4輪ではなく3輪を基準に算出することである^1,7,19。あるサプライヤーはこれを業界の慣例として位置づけている。すなわち、4つのキャスターを装着していても、3輪分の耐荷重能力を推定値として用いる⁷。動荷重も同じ理由から、1輪少ない車輪数で計算される¹⁹。したがって起点となる数値は、カートと最大積載量を合わせた積載時の総重量（空車重量ではない）を3で割った値である^1,21。この計算で得られないものに注意されたい。本資料群には、特定のカート形状について、最悪の場合の1輪あたりの実負担割合を定量化した資料はない。したがって3で割るルールは、選定のための概略的な仮定であり、実測された荷重ケースではない。

お使いの床、速度、使用率に応じた公表デレートを適用する

これらは、カタログ上の数値を実使用時の耐荷重に変換するための低減率であり、加算ではなく乗算で適用されます。5 mph、180°F、24/7 の条件で、ひび割れた床を走行するキャスターは、デレートが積み重なると、公表定格の何分の一かとして扱われます²。したがって、大きなデレートを1つ適用することは、お客様の走行経路に該当する各条件を一つずつ検討することの代わりにはなりません。自社の運用状況に照らして表を順に確認し、該当する係数を乗算してください。購入者が最も見落としやすいのが床の行です。粗い床、ひび割れた床、凹凸のある床、および敷居は衝撃荷重を生じさせます。また、敷居や溝を通過する際の瞬間的な衝撃力は、静的荷重の数倍に達することがあります¹³。出典には床の種類ごとの耐荷重表は示されていないため、20-30% という数値は、お客様固有の床に対して実測されたペナルティではなく、スクリーニング用の値です^2,21。速度も同様です。動的耐荷重は基準速度で規定されるため、3 mph で定格付けされたキャスターは、5 mph では耐荷重が低下し、8 mph ではさらに低下します^2,21。欧州規格の適用範囲は 1.1 m/s（約 4 km/h）までであり、ボールベアリング付きホイールは耐荷重を低減した場合にのみそれを超えることができます²¹。台車を牽引または駆動する場合、速度の行は省略できません。

床に合わせて車輪の材質とベアリングの種類を選び、二重に能力低減されないようにする

材質とベアリングの選択は、低減後の容量のうち実際に得られる量を変えます。粗いワークショップや倉庫の床には、衝撃と摩耗に強い硬質ポリウレタンまたはナイロンが適しています。エポキシ床や騒音に敏感な床には、衝撃を吸収して騒音を低減するTPRまたはゴムが適しています⁵。耐摩耗性と耐荷重性が重要な場合、ポリウレタンが一般に強みのある選択肢であり、クッション性と床の保護が優先される場合にはゴムの方が優れた性能を発揮します¹⁸。実際に使用する床に材質を合わせることで、その後、衝撃荷重によって失われる容量に対してコストを払うことを避けられます。ベアリングの種類は2つ目の調整要素です。ローラーベアリングは荷重をより広い面積に分散するため、ボールベアリングよりも大きな荷重を支えられるとされています。また、高荷重にはローラーベアリングまたは6204ボールベアリングが推奨されます^5,10。あるサプライヤーは、ローラーベアリングまたは6204ボールベアリングが通常のベアリングよりも30%以上高い耐荷重性を持つと報告しています。これはそのサプライヤーの数値として扱い、提供される特定のベアリングについて確認してください⁵。どちらの選択も、前のステップで示した低減率の必要性をなくすものではありません。変わるのは、許容できる車輪径とコストで低減後の要件を満たせるキャスターはどれかという点であり、要件自体ではありません。

安全率は幅を持たせて設定し、その根拠となる定格基準をサプライヤーに明示させる

ここが、各資料の見解が分かれるステップである。引用されている安全率は1.25～1.5から4倍まで幅があり、高い値は単一の業界数値ではなく、動的、牽引、凹凸床といった条件に結び付いている^1,3,6,13,24。ある資料は、標準的な産業用途では低減率を適用した後の動的耐荷重に対して4倍を推奨している¹。別の資料は、重荷重用途では最低2倍、傾斜路を牽引する場合や凹凸床を走行する場合は3倍に引き上げるとしている³。さらに別の資料では、1.25の動的係数に25～30%のマージンを加え、敷居、スロープ、エレベーターの隙間などでは係数を1.5以上に引き上げる⁶、荷重分布が不均一な場合に車輪1輪あたり1.3～1.5の係数を用いる¹³、速度・床・移動頻度によって変動する1.25～1.5の範囲とする²⁴ といった例がある。各資料で一致しているのは方向性であり、数値ではない。走行速度が高いほど許容動的耐荷重は低下するため、速度を出して牽引する場合や粗い路面を走行する場合は、係数を計算荷重の2～3倍に引き上げることが推奨されている^2,17,21。傾斜路を牽引する場合や凹凸床を走行する場合は、2倍から3倍へ引き上げることが推奨されている³。敷居、スロープ、エレベーターの隙間などの動的用途では、動的係数を1.25から1.5以上へ引き上げることが推奨されている⁶。本資料群の中に必須の安全率を定めているものはなく、適用すべき標準規格や特定メーカーの定格基準がなければ、異なる値を1つの倍数に整合させることはできない^1,3,6,13,24。したがって、ブログから数値を拾ってそのままRFQに書き込むべきではない。代わりに、適用する予定の係数を明示し、それが静的定格と動的定格のどちらに適用されるのかを明示し、提示した耐荷重がどの定格基準に基づくものかをサプライヤーに確認させるべきである。その大きさは係数がどちらの定格に掛かるかによって変わるため、動的定格に対する1.5と静的定格に対する1.5は同じ要求ではない²¹。

RFQを送る前に、仕様を標準規格および商業的な影響と照らして確認する

• ✓提示された容量が静的容量か動的容量か、またどの基準速度と使用条件で設定されたものかを確認する。
• ✓床が不陸であったり、荷重をかけた状態でカートが旋回する場合には、1輪あたりの数値が4輪ではなく3輪を基準に算出されているか確認する。
• ✓自社のルートに該当する低減係数をすべて列挙し、それらを掛け合わせること。大きな低減係数1つで代用してはならない。
• ✓適用する予定の安全率と、それが静的定格に掛かるのか動的定格に掛かるのかを明示する。
• ✓そのキャスターが ANSI MH28.3 を引用しているか確認すること。適合は定格の方法論を標準化するものであって、使用寿命を保証するものではない点に留意すること。同じ定格容量に合格した2つのキャスターでも、軸受品質、ホイールコンパウンド、旋回耐久性が異なる場合がある。
• ✓走行速度が欧州の適用範囲上限である 1.1 m/s（約4 km/h）以内か確認すること。これを超える場合、ボールベアリングホイールは許容荷重を低減する必要がある。
• ✓価格を比較する前に、荷重、ホイール直径、ブレーキ、取付方法、数量、ドキュメントの条件で見積を揃えること。容量が大きいほど、より頑丈な構造、より大きなホイール、より優れた軸受が必要となるため。

競合する安全率の数値を並べて比較

情報源は同じ量について異なる数値を示しており、購入者はこれらの情報源だけから単一の数値を業界の数値として採用することはできません^{1,3,6,13,15,17,24}。本表は両論を併記し、どのような根拠があれば使用条件に合った数値が確定するかを見えるようにしています。すなわち、適用規格か、特定メーカーが明示した定格の根拠かです。本節ではどちらも引用してい

Sources

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