JPWO2017221337A1 - キャスタの電動ブレーキ構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】この発明は、キャスタのブレーキ状態を確実に行うことができるキャスタの電動ブレーキ構造に関するものである。
【解決手段】キャスタが装着された対象物に取り付けられて、ブレーキ装置への指示信号を出力するスイッチと、前記カムの回転軸に設けられて、複数のカム面の各位置に対応して配置された検出子と、各カム面と作動軸との衝合を検出子により検出するセンサと、前記スイッチの入力によって回転し、所定のカム面の位置をセンサが検知すると停止するモータと、該モータの回転を前記カムの回転軸に伝達する歯車列とを設けてなることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、キャスタのブレーキ制御を確実に行うことができるキャスタの電動ブレーキ構造に関するものである。
従来、例えば、特許第5745711号のキャスタの電動ブレーキ構造では、
車輪を軸支した支持ヨーク上に立設したステムと、該ステムの上部に内蔵され回転軸により回転するカムと、該カムの外周面の所定箇所に複数形成された制動ロックおよびロック解除用のカム面と、該カム面と衝合して変位する作動軸と、該作動軸の変位に連動して車輪を制動および制動解除するブレーキ装置とを備えたキャスタの電動ブレーキ構造において、キャスタが装着された対象物に取り付けられて、ブレーキ装置への指示信号を出力するスイッチと、前記カムの回転軸に設けられて、複数のカム面の各位置に対応して配置された検出子と、各カム面と作動軸との衝合を検出子により検出するセンサと、前記スイッチの入力によって回転し、所定のカム面の位置をセンサが検知すると停止するモータと、該モータの回転を前記カムの回転軸に伝達する歯車列とを設けてなり、前記歯車列が収納されるギアーボックスの一方の端部に前記モータが収納される収納ボックスが直角に配置されるように固定されており、前記歯車列の入力側となる先端の歯車の回転軸に、モーターの出力軸が連結され、歯車列の出力側となる後端の歯車の回転軸が前記入力側の回転軸と同じ方向に延びてカムの回転軸となり、またはカムの回転軸と一体に連結されており、前記ギアーボックス又は収納ボックスの底面にまたは上面に基端が固定され、先端が先端側に設けられた穴をキャスタのステムに嵌合して固着される連結プレートを設けていることを特徴とする構成が提案され、相当の成果をあげている。
上記構成では、モータを歯車列の入力側に連結し、歯車列の出力側にキャスタのカムを回転させる回転軸に連結しているので、キャスタの外側に両者を配置するスペースが必要であった。
また、特開平5−96903号のベッド等におけるキャスタの電動/手動兼用連動ロック機構およびその動作制御方法の構造では、モータでねじシャフトを回転させて進退移動する係止枠を設け、該係止枠には係止部を設けて連動杆に設けた突起片を当接させて突起片を介して連動杆を進退移動させ、該連動軸とキャスタのロック機構の回転軸を回転させる作動腕との間に前記連動杆の両端を枢着させて、キャスタのロック機構を制動ないし制動解除方向に変位させる構成が開示されている。
上記構成では、前後一対の係止部の間に許容移動空間部を設けられているので、突起片と衝合して連動杆が進退方向に移動するには上記許容移動空間部を移動する必要があり、係止部が突起片と衝合するまでに時間がかかり、迅速な制御ができないという欠点がある。
特許第5745711号公報 特開平5−96903号公報
この発明が解決しようとする課題は、キャスタの制動乃至制動解除用のカムを変位させる回転軸の操作について、ベッドなどに架け渡されたフレームの長手方向に沿って摺動可能な摺動部材をモータで進退動させて作動片を前後に傾動し、前記カム回転軸を所定角度回転させることでキャスタの制動乃至制動解除を制御するキャスタの電動ブレーキ構造を提供することにある。
この発明は、上記課題を解決するために、請求項1の発明では、
車輪を軸支した支持ヨーク上に立設したステムと、該ステムの上部に内蔵され回転軸により回転するカムと、該カムの外周面の所定箇所に複数形成された制動ロックおよびロック解除用のカム面と、該カム面と衝合して変位する作動軸と、該作動軸の変位に連動して車輪を制動および制動解除するブレーキ装置とを備えたキャスタの電動ブレーキ構造において、
キャスタを所定位置に支持すると共に、キャスタの回転軸と直交する方向に延びるフレームと、
該フレームに内蔵されてフレーム内を進退動する摺動部材と、
前記回転軸を支点にして枢動可能に連結されると共に、前記摺動部材の進退動によって枢動する作動部材と、
前記摺動部材と連結されて、摺動部材を所定の位置まで進退動させる進退機構と、
該進退機構を作動させるモータと、
前記進退機構による摺動部材の変位を検出し、モータの回転を制御するセンサとからなっていることを特徴とする。
請求項2の発明では、
進退機構が、モータの回転をラックとピニオンによるラックの進退運動に変換する歯車列からなっており、前記ラックに前記摺動部材を進退方向に連動させる連結部材が設けられていることを特徴とする。
請求項3の発明では、
フレームが移動体の脚部間に掛け渡されるフレームからなっており、
該フレームの底部に連接されたベース面上にキャスタを支持して拘束する拘束枠部が設けられており、
キャスタは、キャスタのステムを嵌合する縦向き貫通孔と、回転軸を貫通させる横向き貫通孔を有して前記拘束枠部に固定される位置決め部材を有しており、
前記横向き貫通孔と整合し、回転軸をフレーム内に突出させてフレーム内に内蔵された作動部材に嵌合させる連通孔部がフレームの側壁面に穿設されており、
前記拘束枠部に隙間無く嵌合する位置決め部材を介して拘束枠部に支持されていることを特徴とする。
本発明では、長手方向に延びるフレーム内に摺動部材を設け、モータで進退機構を作動して摺動部材を進退動させる。
摺動部材の変位で、キャスタの制動カムを変位させる回転軸に取り付けられた作動部材を動かして回転軸を制動乃至制動解除方向に回転させることができる。
進退機構はフレームの延長上に配置することで、モータ以外は外に突出することがなく、省スペースを図ることができる。
また、作動部材は、摺動部材の進退動によって回転軸を支点にしてフレーム内で枢動するので、作動部材の信頼性が高い制動構造を提供することができる。
キャスタの電動ブレーキ構造を示す分解斜視図である。 同組立状態を示す斜視図である。 同キャスタを省略した部分平面図である。 同キャスタを省略した部分側面図である。 進退機構の正面図である。 進退機構の断面図である。 カム回転軸を手動で操作する例を示す斜視図である。 同反対側から見た斜視図である。 旋回規制・制動状態のキャスタのブレーキ装置を側面から見た説明図である。 旋回規制状態のキャスタのブレーキ装置を側面から見た説明図である。 ロック解除状態のキャスタのブレーキ装置を側面から見た説明図である。 キャスタを備えた対象物のハンドルにスイッチを設けた模式図である。 前後のキャスタのブレーキ装置を同期させるロック解除状態を示す説明図である。 前後のキャスタのブレーキ装置を同期させる旋回規制・制動状態を示す説明図である。 前後のキャスタのブレーキ装置を同期させる旋回規制状態を示す説明図である。
この発明は、モータにより進退機構を稼働させて、脚部間に掛け渡されたフレーム内を直線状に摺動する摺動部材を介してキャスタの制動カムのカム回転軸を作動部材で枢動させることで、キャスタのブレーキ機構を制御することができ、信頼性の高い制動構造を実現した。
以下に、この発明の好適実施例について図面を参照しながら説明する。
本実施例で使用されるキャスタ1は、カム回転軸によりカムを回転して車輪2をキャスタ装備のブレーキ機構で制御するものであればよく、その一例として、前記特許第5745711号公報で使用したキャスタを例に説明する。
このキャスタ1は、図8(a)は旋回規制・制動状態、(b)は旋回規制状態、(c)はロック解除状態を示すもので、車輪2を軸支した支持ヨーク5に軸受部Bを介して支持ヨーク5上に立設したステム3と、該ステム3の上部に内蔵されカム回転軸11により回転するカム10と、該カム10の外周面の所定箇所に複数形成された制動および制動解除用のカム面10a〜10cと、該カム面10a〜10cと衝合して上下に変位する作動軸4と、該作動軸4の変位に連動して車輪2を制動ロックおよびロック解除するブレーキ機構30とを備えている。
前記カム回転軸11は、断面多角形(図示例では断面六角形)の軸からなっており、ステム3の孔3aを介してステム3に内蔵されたカム10の中心に形成されたカム回転軸11と同一の断面多角形状(図示例では断面六角形)の孔11aに嵌合して取り付け、回転軸11によってカム10が正逆方向に回転する。
前記ブレーキ機構30は、カム回転軸11の所定角度の回転によるカム面10a〜10cの変位で作動軸4を昇降させて、少なくとも車輪2の制動と制動解除とを切り替える構造であればよく、更に、制動と制動解除と旋回規制とを切り替えるなどの公知のブレーキ構造であってもよい。
このキャスタ1は、図1および図2に示すように、略立方体のブロックからなる位置決め部材6が装着されて後述のフレームFに沿って取り付けられる。
該位置決め部材6は、ステム3を嵌合する縦向き貫通孔7が中央で上下に貫通されており、対向する一対の側壁面には、前記縦向き貫通孔7にステム7を挿入した際に、前記孔11aにカム回転軸11を挿入するための横向き貫通孔8を図中外向き(装着時に、フレームFの延出方向と交差する方向)の一対の側壁面に貫通形成している。
また、前記横向き貫通孔8が形成された側壁面に隣接する方向(装着時に、フレームFの延出方向に沿った方向)の一対の側壁面にはステム3を固定するためのネジ止め用のネジ孔9が形成されている。
一方、キャスタ1が装着される対象物70、例えば、ベッド、車いす、またはテーブルなどには、前後に対向する脚部間に掛け渡され、または対象物70の底面で前後に離間する位置に設けられたフレームFが固定されている。
該フレームFには前記底面に沿って延び外方に突出するベース面部Bが形成されており、該ベース面部B上に、前記キャスタ1を位置決め部材6を介して支持して固定する拘束枠部15が突設されている(図1、図9参照)。
拘束枠部15は、フレームFの所定位置でフレーム側壁面とベース面部Bとに一体に形成されてフレームFの外方(フレームと直交する方向)に突出し外面側が開口した中空のボックス形状からなっており、底面はベース面部Bと一体になっている。
該拘束枠部15の上面と底面には、ステム3を通すために開口する一対のU字孔16を穿設している。
また、拘束枠部15の両側面には、前記位置決め部材6のネジ孔9と整合して位置決め部材6を拘束枠部15に固定するためのネジ挿通用の孔17が穿設されている。
更に、前記拘束枠部15の背面相当部分となるフレームFの一対の側壁面には、前記位置決め部材6の横向き貫通孔8と整合して前記カム回転軸11の延長部分を嵌挿し、カム回転軸11を軸受するための軸受孔18がそれぞれ穿設されている。
上記構成からなっているので、キャスタ1のステム3を下から上に向かって位置決め部材6の縦向き貫通孔7に挿通する。
位置決め部材6は、貫通孔8が拘束枠部15の開口側を向くように挿入する。
これにより、貫通孔8を軸受孔18と整合させ、またこれらの孔8,18に整合するようにステム3の孔3aないしカム10の孔11aを連通可能に揃えて、カム回転軸11を挿通する。
該カム回転軸11の回転でカム10を回転して、変位する制動および制動解除用のカム面10a〜10cが球体bを介して作動軸4を上下方向に変位させ、前記ブレーキ機構30を作動させて制動ロックおよびロック解除をすることができる。
次に、カム回転軸11の回転動作について説明する。
前記フレームF内には、厚みを有する略逆三角形状の作動部材41が内蔵されている。
該作動部材41の上部には前記カム回転軸11と同一の断面多角形状(図示例では断面六角形)の軸孔43が穿設されており、該軸孔43に、前記軸受孔18に軸支されるカム回転軸11が挿通される。
ここで、作動部材41は、フレームF内でカム10の回転角度と同じ角度で回転(傾動)しうる形状であればよく、図示例では上部左右に上記回転角度以上に回転した際にフレームFの内壁と衝合してそれ以上の回転を規制するストッパ42を有し、下部は下方に向かって幅狭となる略三角形状からなっており、後述の摺動部材45と連結するための連結孔44を穿設している。
前記フレームFは断面矩形の角パイプからなっており、該フレームFにはフレームF内をその長手方向に沿って進退可能に摺動する上面が開放された略チャンネル形状の摺動部材45が内蔵されている。
この摺動部材45には、その中途位置に前記連結孔44に挿通して摺動部材45と作動部材41とを連結する第1連結軸56が摺動部材45の側壁間を横断するように固定されている。
摺動部材45の基端側には、後述のラック60に取り付けられた連結アーム61の先端のフック62に掛止められる第2連結軸57が摺動部材45の側壁間を横断するように固定される。
従って、ラック60の進退動により連結アーム61を介して摺動部材45がフレームF内を進退方向に摺動し、該摺動部材45の移動で第1連結軸56も移動して作動部材41をカム回転軸11を中心として進退方向に枢動させる。
これにより作動部材41に取り付けられたカム回転軸11が軸心を中心に正逆方向に回転し、これによってカム10を所望位置に変位させることができる。
次に、ラック60の動きは、ハウジングH内に収納された進退機構50と、該進退機構50を作動させるモータ20とによって制御される(図3参照)。
進退機構50は、モータ20の回転をピニオン63により前記ラック60の進退運動に変換する歯車列からなっている。
図示例では、モータ20の回転軸に設けられて回転方向を直角に変更するための一対の傘歯車G1、G2と、トルクリミッタTと、減速用の歯車G3と、その出力軸に設けられたピニオン63と、該ピニオン63に噛合して進退動するラック60とからなっている。
この進退機構50は、要するにモータ20の回転力をピニオン63に伝達し、ピニオン63を介してラック60を直線の動きに変換するものであればよく、この発明では本実施例の歯車列構成に限らずモータ20と歯車列との配置に応じて適宜公知の歯車列の組合せを用いることができる。
一方、キャスタ1が装着された対象物70の任意の個所(例えばハンドルなど)には、ブレーキ装置への指示信号を出力する操作スイッチSWが設けられる(図9参照)。
操作スイッチSWは、旋回規制指示、旋回規制・制動指示、またはロック解除指示の指示信号を図示省略の制御部に出力する。
制御部は、前記指示信号と、後述のセンサ13a〜13cの検知信号を入力し、これらをもとにモータ20を制御して歯車列からなる進退機構50を作動させ、カム回転軸11を所定の角度回転させて前記指示信号に基づいてブレーキ機構30を制御するようになっている。
進退機構50は、モータ20の回転力を直線的な進退動に変換するもので、図示例では、モータ20の出力軸の回転軸線の向きを直角に変える傘歯歯車列G1と、トルクリミッタTと、前記回転力を減速する減速歯車G2と、回転力を直線上の進退に変換するラック60とピニオン63とからなっているが、この発明では、上記構成に限定されず、モータ20の正逆回転運動を直進運動に変換する公知の変換機構が設けられていればよい。
そして、前記ラック60の先端には連結アーム61が連結されており、該連結アーム61の先端が、前記フレームF内を摺動する摺動部材45の先端に連結されて、ラック60の進退動に連動してフレームFに沿って摺動部材45を進退動しうるようになっている。
該摺動部材45には、前記作動部材41の下部に穿設された連結孔44と連結するための第1連結軸56が固定されている。
図示例では、第1連結軸56が作動部材41の中心位置まで変位すると作動部材が直立姿勢となって制動解除(中立)位置となる。
また、ハウジングH内には、進退機構50によるラック60の変位を歯車列の動き等から検出するセンサ13a〜13cが設けられている。
該センサによる検知手段は接触または非接触の公知構成を用いることができる。
該センサ13a〜13cにより、歯車列に連動して回転するカム10の変位を検知して、キャスタ1のカム10の制動、制動解除や中立位置を検知することができるので、これをモータ20の正逆回転や動きの制御にフィードバックさせて、制御部で正逆回転方向や回転の中止、回転駆動などを制御することができる。
上記構成からなっているので、キャスタ1のステム3を位置決め部材6の縦向き貫通孔7に挿通する。
位置決め部材6は、貫通孔8が拘束枠部15の開口側を向くように挿入する。
これにより、貫通孔8を軸受孔18と整合させ、またこれらの孔8,18に整合するようにステム3の孔3aないしカム10の孔11aを揃えて、カム回転軸11を挿通する。
このカム回転軸11は、フレームF内で傾動する作動部材41の上部に設けられたカム回転軸11と同一断面の軸孔43に挿通されて、作動部材41とカム10の回転を連動させるようになっている。
ここで、作動部材41は、前述のように、フレームF内でカム10の回転角度と同じ角度で回転(傾動)しうる形状であればよく、図示例では上部左右に上記回転角度以上に回転した際にフレームFの内壁と衝合してそれ以上の回転を規制するストッパ42を有し、下部は下方に向かって幅狭となる略三角形状からなって、後述の摺動部材45と連結するための連結孔44を穿設している。
また、ハウジングH内には、進退機構50の所定の部材による変位からラック60の変位を検出するセンサ13a〜13cが設けられているので、歯車列や歯車の回転軸などの変位を検知して、キャスタの制動、制動解除や中立位置を検出することができ、これをもとにモータ20を正逆回転方向や回転の駆動や停止などの制御をすることができる。
また、符号65は、連結アーム61を摺動部材45から脱落しないように拘束すると共に、作動部材41の傾動を確実に行うために摺動部材45に外嵌、固定される拘束部材である(図7参照)。
この拘束部材65は、摺動部材45の左右の側壁に外嵌する左右の枠部66と、左右の枠部66間に掛け渡される前後一対の門型枠部67、68と、基端に掛け渡された横架材69とからなっている。
そして、横架材69によって、連結アーム61の浮き上がりによる第2連結軸57からの脱落が防止される。
また、一対の門型枠部67、68は、所定の間隔を隔てて配置されており、作動部材41が変位する範囲をガードしているので、作動部材41を安定して枢動させることができる。
そして、図4に示すように、ラック60を介して連結アーム61が作動部材41を中立位置(カム回転軸11の真下に第1連結軸56が変位する位置)にすると、キャスタ1は、ロック解除(図8(c)参照)となり走行させることができる。
また、連結アーム61を後退させ、前記作動部材41を中立位置から図中時計方向に回転させ、カム回転軸11より図中左側に第1連結軸56が変位すると、キャスタ1は、旋回規制(図8(b)参照)となり、車輪の旋回をロックする。
また、連結アーム61を中立位置から前進させ、前記作動部材41を中立位置から図中反時計方向に回転させ、カム回転軸11より図中右側に第1連結軸56が変位すると、キャスタ1は、旋回規制・制動(図8(a)参照)となり旋回規制と制動が同時に行うことができる。
ここで、前記第1連結軸56は、図4に示すように、作動部材41の中央のロック解除位置で摺動部材45がフレームFの底面に接する最も下方の位置となる。
また、作動部材41が図中前方寄りの旋回規制位置に枢動し、および図中後方寄りの旋回規制・制動位置に枢動すると、摺動部材45がフレームFの底面から浮き上がり前記第1連結軸56が上方に変位する。
従って、第1連結軸56は、作動部材41の枢動により円弧状の軌跡を描くことになる。
この発明でブレーキ装置の構造は、上記構成に限定されず、公知の制動、旋回規制構造を用いてもよい。
更に、本実施例では、ブレーキ制御を、旋回規制と旋回規制・制動とロック解除の3段階に分けたが、旋回規制・制動とロック解除の2段階、または、ロック解除を更に旋回規制解除と旋回規制・制動解除に分けて行う構造でもよい。
また支持ヨークが旋回しないキャスタの場合には、制動ロックとロック解除であってもよい。
このようにこの発明のブレーキ装置は、カムの回転で作動軸が摺動し、この作動軸の変位に連動してブレーキ装置が作動してロックないしロック解除を行うものであればよい。
上記実施例では、1つのキャスタ1のブレーキ装置を制御する例を示したが、例えば、カムの回転軸11を軸方向に延長して、延長方向(左右方向)に配置された図示しないキャスタのカムの回転軸と同軸とすれば、左右のキャスタを連動してブレーキ制御することができる。
また、摺動部材45を対向する(前後方向の)他方のキャスタ1側まで延出し、他方のキャスタ1のカム回転軸11の延長部分を同一構造の作動部材41の軸孔に通して摺動部材45に軸受けさせ、作動部材41を摺動部材45に第1連結軸56を介して連結することで、一方のキャスタのカム回転軸11と他方のキャスタのカム回転軸11の動きを同期して同じ角度に連動して枢動させることができる(図10(a)〜(c)参照)。
また、本実施例では、位置決め部材6の貫通孔8をカム回転軸11より大径の円形孔(図示例ではステム3の孔3aと同径の円形孔)としておき、カム回転軸11の外端を位置決め部材6より外方に突出させておくことで、カム回転軸11が正常に回転しない場合に、ソケットレンチSをカム回転軸11の端部に外嵌して、回転することで、キャスタ1のカム10を強制的に任意の方向に回転させることができる。
この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。
1 キャスタ
2 車輪
3 ステム
3a 孔
4 作動軸
5 支持ヨーク
6 位置決め部材
7 縦向き貫通孔
8 貫通孔
9 ネジ孔
10 カム
10a〜10c 制動および制動解除用のカム面
11 カム回転軸
11a 孔
13a〜13c センサ
15 拘束枠部
16 U字孔
17 ネジ挿通用の孔
18 軸受孔
20 モータ
25 モータのケーシング
26 モータの出力軸
30 ブレーキ機構
41 作動部材
42 ストッパ
43 軸孔
44 連結孔
45 摺動部材
50 進退機構
56 第1連結軸
57 第2連結軸
60 ラック
61 連結アーム
62 フック
63 ピニオン
65 拘束部材
66 左右の枠部
67、68 一対の門型枠部
69 横架材
70 対象物
B ベース面部
F フレーム
G1〜G3 歯車
H ハウジング
S ソケットレンチ
T トルクリミッタ

Claims (3)

  1. 車輪を軸支した支持ヨーク上に立設したステムと、該ステムの上部に内蔵され回転軸により回転するカムと、該カムの外周面の所定箇所に複数形成された制動ロックおよびロック解除用のカム面と、該カム面と衝合して変位する作動軸と、該作動軸の変位に連動して車輪を制動および制動解除するブレーキ装置とを備えたキャスタの電動ブレーキ構造において、
    キャスタを所定位置に支持すると共に、キャスタの回転軸と直交する方向に延びるフレームと、
    該フレームに内蔵されてフレーム内を進退動する摺動部材と、
    前記回転軸を支点にして枢動可能に連結されると共に、前記摺動部材の進退動によって枢動する作動部材と、
    前記摺動部材と連結されて、摺動部材を所定の位置まで進退動させる進退機構と、
    該進退機構を作動させるモータと、
    前記進退機構による摺動部材の変位を検出し、モータの回転を制御するセンサとからなっていることを特徴とするキャスタの電動ブレーキ構造。
  2. 進退機構が、モータの回転をラックとピニオンによるラックの進退運動に変換する歯車列からなっており、前記ラックに前記摺動部材を進退方向に連動させる連結部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のキャスタの電動ブレーキ構造。
  3. フレームが移動体の脚部間に掛け渡されるフレームからなっており、
    該フレームの底部に連接されたベース面上にキャスタを支持して拘束する拘束枠部が設けられており、
    キャスタは、キャスタのステムを嵌合する縦向き貫通孔と、回転軸を貫通させる横向き貫通孔を有して前記拘束枠部に固定される位置決め部材を有しており、
    前記横向き貫通孔と整合し、回転軸をフレーム内に突出させてフレーム内に内蔵された作動部材に嵌合させる連通孔部がフレームの側壁面に穿設されており、
    前記拘束枠部に隙間無く嵌合する位置決め部材を介して拘束枠部に支持されていることを特徴とする請求項1または2に記載のキャスタの電動ブレーキ構造。
JP2018523201A 2016-06-21 2016-06-21 キャスタの電動ブレーキ構造 Pending JPWO2017221337A1 (ja)

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