WO2015079735A1 - キャスタの電動ブレーキ構造 - Google Patents

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WO2015079735A1
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cam
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gear
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範之 飯山
侑也 北
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株式会社ナンシン
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    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/30—Increase in
    • B60B2900/325—Reliability

Definitions

  • the present invention relates to an electric brake structure for a caster that can reliably perform caster brake control.
  • a caster frame having a solenoid-operated brake mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-58503
  • a caster frame a pair of caster wheels rotatably supported on the horizontal axis at both ends of the horizontal axis of the caster frame,
  • a plunger that moves forward and backward with respect to the caster frame by exciting a solenoid, and a hook interlocking with the plunger is provided on the caster frame, and the hook is engaged with and disengaged from the side of the caster frame of the caster wheel.
  • the structure which provided the engaging part is disclosed, for example, by turning ON / OFF the switch provided in the armrest of the standing assistance chair, the said solenoid is excited and the plunger is moved up and down.
  • a brake mechanism that brakes the caster with a load within a predetermined range detected by the load sensor, and the brake mechanism is arranged at the caster mounting portion.
  • a structure serving as a spring serving as an interference preventing mechanism that makes the caster rotation shaft stop gear and the caster wheel stop arm compatible with each other is disclosed.
  • the pedals and levers used for conventional caster brake operations can be omitted, so that objects such as beds, chairs, and tables with casters are installed in confined spaces. Even in such a case, the brake operation can be performed by a hand switch or a load sensor, so that the brake operation is easy to perform.
  • a roller in particular a caster type roller, which can fix the rotation operation of the traveling wheel and the turning operation of the traveling wheel, and has an operation shaft that penetrates the control cam of the roller
  • a roller in which an electric motor acts on the operating shaft via a gear mechanism to drive the operating shaft
  • a configuration is disclosed in which the electric motor acts on the operating shaft using an electric motor shaft via a toothed gear mechanism.
  • the electric motor and the coil portion of the motor are connected in series, so that the caster type roller extends to one side and gets in the way.
  • the caster type roller equipped with the electric motor has a stem of a normal cylindrical shape. Cannot be attached to the mounting part, it must be attached to the chassis carrier via an attachment, caster type rollers with electric motor cannot be used alone, and the electric motor protrudes outward There was a bug to do.
  • the problem to be solved by the present invention is that the position of the cam surface for caster braking and braking release can be detected by a sensor to reliably control the brake device, and can be used alone or in combination. It is an object of the present invention to provide an electric brake structure for a caster that can be compact.
  • the present invention includes a stem erected on a support yoke that supports a wheel, a cam built in an upper portion of the stem and rotated by a rotation shaft, a plurality of braking locks formed at predetermined positions on an outer peripheral surface of the cam, and
  • an electric brake structure of a caster comprising a cam surface for unlocking, an operating shaft that collides and displaces with the cam surface, and a brake device that brakes and releases the wheel in conjunction with the displacement of the operating shaft
  • a switch that is attached to an object on which a caster is mounted and outputs an instruction signal to the brake device, and a detector that is provided on the rotating shaft of the cam and is arranged corresponding to each position of the plurality of cam surfaces
  • a sensor that detects the collision between each cam surface and the operating shaft by a detector, a motor that rotates by the input of the switch and stops when the sensor detects the position of a predetermined cam surface, and the rotation of the motor
  • a gear train that transmits to the rotating shaft of the
  • the connecting plate is characterized in that the other end of the connecting plate is fixed to the gear box or the motor storage box to support the gear box and the motor storage box.
  • the brake lock is used as a term including a narrow sense of braking that stops the rotation of the wheel and a control of turning restriction of the support yoke.
  • the present invention since it can be attached alone to a conventional cylindrical caster mounting portion so that it can be replaced without changing the mounting height with an existing caster, only one caster can be braked, In addition, it has the versatility that multiple casters can be braked at the same time if an interlocking mechanism is provided, and the gear box and motor storage box are arranged in an L shape so that the caster stem is always surrounded at right angles around the center. Since it can be arranged, it is possible to provide an electric brake structure for a caster that is compact and does not interfere with use. In addition, the gear box and the motor storage box are fixed to the gear box or the motor storage box by a connecting plate fixed to the base end of the stem.
  • the box and the motor storage box can be attached, so it will not get in the way of use. Furthermore, by providing a detection sensor in the gear box, the detector provided on the driving gear can be detected, and the displacement of the cam can be detected accurately. Further, safety can be improved by providing a torque limiter in the gear train. Further, by adding a timer lock circuit, even if the user forgets to lock, if the lock is automatically applied after a certain time, the forgetting to lock can be effectively reduced to zero.
  • (A)-(d) is a top view which shows each different arrangement
  • the present invention provides a switch that is attached to an object to which a caster is mounted and outputs an instruction signal to a brake device, and is provided on a rotating shaft of the cam and is arranged corresponding to each position of a plurality of cam surfaces.
  • a detector that detects the collision between each cam surface and the operating shaft by the detector, a motor that rotates by the input of the switch and stops when the sensor detects the position of the predetermined cam surface,
  • a gear train that transmits the rotation of the motor to the rotating shaft of the cam is provided, and the position of the cam surface can be confirmed to control the brake device.
  • the caster 1 includes a support yoke 5 that pivotally supports a wheel 2 and a stem 3 that is erected on the support yoke 5 via a bearing portion B.
  • a cam 10 built in the upper portion of the stem 3 and rotated by a rotating shaft 11, a plurality of braking and braking releasing cam surfaces 10a to 10c formed at predetermined positions on the outer peripheral surface of the cam 10, and the cam surfaces 10a to 10c
  • a brake device that brakes and unlocks the wheel 2 in conjunction with the displacement of the operation shaft 4.
  • the rotating shaft 11 has a polygonal cross section (in the illustrated example, a hexagonal cross section) and is fitted into a hole 11a having the same cross section formed in the center of the cam 10 through a hole in the stem 3. Can be attached.
  • an object 50 for example, a bed, a wheelchair, a table, etc.
  • a switch 30 that outputs an instruction signal to the brake device. That is, as shown in FIG. 4, a turn restriction instruction, turn restriction / braking instruction or unlock instruction instruction signal from the switch 30 and detection signals of sensors 13a to 13c described later are input to the control unit 40, Based on this, the control unit 40 controls the motor in the casing 25.
  • the switch 30 is provided in the grip portion of the handle H that is gripped when the bed is moved, the brake lock of the caster is released by gripping the handle H, The object can be moved.
  • the detector 12a is provided on the rotating shaft 11 of the cam 10 and is arranged corresponding to each position of the plurality of cam surfaces 10a to 10c provided on the cam 10.
  • sensors 13a to 13c for detecting collisions between the cam surfaces 10a to 10c and the operating shaft 4 by the detectors 12a to 12c, and rotation by the input of the switch 30, and the position of a predetermined cam surface is A motor in the casing 25 that stops when detected by 13a to 13c and a gear train G that transmits the rotation of the motor to the rotating shaft 11 of the cam 10 are provided.
  • the cam surface is composed of a first cam surface 10a that controls turning, a younger brother 2 cam surface 10b that controls turning and braking, and a third cam surface 10c that performs unlocking.
  • the third cam surface 10c is provided at the central neutral position
  • the younger brother 2 cam surface 10b is disposed in the clockwise direction in the figure
  • the first cam surface 10a is disposed in the counterclockwise direction in the figure.
  • the detectors 12a to 12c provided on the rotating shaft 11 include a first detector 12a corresponding to the younger brother 1 cam surface 10a, a second detector 12b corresponding to the younger brother 2 cam surface 10b, and a third cam surface.
  • the sensor includes a third detector 12c corresponding to 10c, and the sensor includes a first sensor 13a that detects the first detector 12a, a second sensor 13b that detects the second detector 12b, and a third detector 12c. It consists of a third sensor 13c to detect.
  • the detectors 12a to 12c are fixed to the rotating shaft 11 of the cam 10 housed in a gear box 28 described later, and the sensors 13a to 13c are also attached to the gear box 28. Yes.
  • the detectors 12a to 12c are formed of protrusions fixed to the rotating shaft 11 of the cam 10, and the detection sensors 13a to 13c are in contact with the protrusions to detect the positions of the protrusions.
  • other contact switches or non-contact switches may be used.
  • the detector may be provided at a location separated from the cam surface of the cam 10 and the position of the cam surface may be detected by a sensor provided in the stem 3.
  • the gear box 28 has a rectangular box shape and is supported together with a cylindrical casing 25 serving as a motor storage box via a connecting plate 6 fixed to the stem 3.
  • the row G is bearing, in the present invention, it is only necessary to support the gear row G, and the cross-sectional channel shape or any other shape may be used.
  • the gear box 28 is opposed to the stem 3 at a predetermined interval, and the other end of the connecting plate 6 having one end fixed to the bottom wall surface of the gear box 28 is fixed to the proximal end side of the stem 3.
  • a motor casing 25 is disposed on the stem 3 side in a direction crossing the extending direction of the gear box 28, and the tip of the casing 25 is fixed to the side wall of the gear box 28 and supported at the neutral position. . Since the casing 25 is arranged in parallel with the rotation shaft 11 in the direction toward the same stem 3 as the rotation shaft 11 of the cam 10 protruding from the gear box 28, the gear box 28 and the motor casing 25 connect the stem 3. Since it is arranged in an L shape in plan view with a gap for attaching the stem at the center, it is not bulky and does not get in the way when used.
  • the end of the casing 25 is fixed at one end (front end side) of the gear box 28 so that the front end of the casing 25 is at a right angle, and the motor is connected to the rotating shaft of the operating gear G1 at the front end that is the input side of the gear train G.
  • the output shaft 26 of the rear end drive gear G4 on the output side of the gear train G is connected to the rotary shaft 11 of the cam extending in the same direction as the operation gear G1 on the input side, The rotation of the output shaft 26 of the motor is decelerated and transmitted to the rotating shaft 11 of the cam 10.
  • the gear box 28 and the casing 25 are fixed to each other, and are fixed to the stem 3 of the caster 1 via the connecting plate 6.
  • the connecting plate 6 has a base end fixed to the bottom surface and / or top surface of either the gear box 28 or the casing 25, and a hole 6a provided at the front end side is fitted to the stem 3 of the caster 1. It is fixed to the stem 3 by welding or the like.
  • the output shaft 26 of the motor is connected to the rotating shaft of the operating gear G1.
  • the actuating gear G1 meshes with the large-diameter first relay gear G2, and is attached to the small-diameter second relay gear G3 provided coaxially with the first relay gear G2 and the rotating shaft 11 of the cam 10.
  • the drive gear G4 is meshed, and the rotating shaft 11 of the cam 10 is rotated in the forward rotation direction and the reverse rotation direction with a strong force while reducing the rotational speed of the motor.
  • the rotating shaft 11 is inserted into the hole of the gear G4 and also serves as the rotating shaft of the gear G4, and can be pulled out from the window hole of the gear box 28.
  • the shaft having the same cross section is inserted from the window hole, and the tip is inserted into the hole 11a of the cam 10, so that the brake can be controlled by manually rotating the cam.
  • the present invention is not limited to the structure and combination of the gears described above. In short, any structure that can transmit the rotation of the motor to the rotating shaft of the cam 10 is acceptable.
  • the brake device includes a turning restricting portion that restricts the turning of the support yoke and a braking portion that restricts the rotation of the wheel.
  • the turning restricting portion includes a turning stop plate portion 21 fixed to the lower portion of the operating shaft 4 and a pair of upper and lower stoppers 22 and 23 which are engaged when the turning stop plate portion 21 is displaced to a predetermined height position. Yes.
  • the braking portion is provided in a double manner, and one is a brake shoe 24 provided at the lower portion of the turning stop plate 21 to press the tread surface of the wheel, and the other is From an arm 14 that pivots in conjunction with the operating shaft 4, and a lift piece 15 that is lifted and lowered by the arm 14 and provided with a braking claw portion 16 that is hooked on an uneven engagement portion 2 a formed on the inner ring of the wheel 2. It has become. And by the raising / lowering of the said operating shaft 4, the turning control position (refer FIG. 7) which operates only a turning control part, the lock release position (refer FIG. 8) which makes neither a turning control part and a braking part act, turning control 6 and the braking position (FIG. 6) in which both the brake part and the brake part act.
  • the turning stop plate portion 21 and the stopper 22 are engaged, and turning of the support yoke 5 is restricted (direction restriction). Further, at the time of turning restriction / braking in FIG. 6B, the turning stop plate 21 and the stopper 23 are engaged to restrain the turning of the support yoke 5.
  • the brake shoe 24 presses the tread surface of the wheel 2 at the same time, and the elevating piece 15 is pressed down at the same time, so that the braking claw portion 16 enters the concave portion of the concave / convex engaging portion 2a and performs double braking.
  • the turning stop plate 21 is in an intermediate position where it does not come into contact with the stoppers 22 and 23, the turning restriction is released, the brake shoe 24 is separated from the tread surface of the wheel 2, and the brake pawl 16 is The brake lock is released by slipping out of the concave portion of the concave-convex engaging portion 2a.
  • the structure of the brake device is not limited to the above-described structure, and a known braking / turning restricting structure may be used.
  • the brake control is divided into three stages of turning restriction, turning restriction / braking and unlocking.
  • turning control / braking and unlocking are divided into two stages, or unlocking is further performed with turning restriction release.
  • the structure may be divided into turning restriction and braking release.
  • braking lock and unlock may be used.
  • the brake device of the present invention may be any device as long as the operating shaft slides by the rotation of the cam, and the brake device operates to lock or unlock in conjunction with the displacement of the operating shaft.
  • the rotation shaft 11 of the cam is extended to rotate the cam of the caster arranged in the extending direction. If it is coaxial with the shaft, it is possible to control the brakes in conjunction with the two casters. Further, according to the present invention, since the state of the caster brake can be monitored by an external display (not shown) based on the signal, the state of the caster is determined by the use of an object (for example, a medical bed). Can be confirmed on the monitor.
  • an interlock mechanism to the object 50 can be added based on the detection signal of the cam position of the caster.
  • the control unit 40 controls an actuator 52 that operates and stops a predetermined structure of the object 50 (e.g., raising and lowering the bed and raising the back electrically) as illustrated by a dotted line in FIG. 4.
  • the brake state of the brake device of the caster 1 is changed to the predetermined activation or deactivation of the object 50. Therefore, the operating condition of the actuator can be made to function as a safety device. For example, the bed can be lifted and lowered only when the caster 1 is turned and braked.
  • the brake control is automatically performed when the switch 30 is turned on.
  • a timer lock structure may be provided that automatically locks when a stop state of the caster is detected. That is, when the wheel 2 of the caster 1 is stopped, a detection unit 2s for detecting the stop state of the wheel is provided, and a signal from the detection unit 2s is input to the control unit 40, whereby an input signal for stopping the wheel 2 is provided. May be added to output a brake lock (for example, turning restriction / braking) signal from the control unit 40 to the motor when the operation continues for a predetermined time (see FIG. 4).
  • a brake lock for example, turning restriction / braking
  • the control unit 40 unlocks the cam 10 or restricts the direction.
  • the control unit 40 may be separated from the switch 30 when the handle H is released, and the control unit 40 may output a control signal for controlling the displacement to the turning restriction / braking position.
  • a timer lock function for controlling a motor via a delay timer circuit may be provided for an input signal generated when the switch 30 is turned on. That is, when the switch 30 is turned on and an input signal is output, the delay timer circuit delays a certain time and outputs a control signal to the motor.
  • the delay timer circuit may be provided on the switch 30 side or may be provided on the control unit 40 side.
  • 11 to 13 show different embodiments.
  • a different embodiment is shown in which the end of the connecting plate 6 whose one end is fixed to the stem 3 is fixed to the casing 25 of the motor.
  • the casing 25 may be a cylindrical shape, it is preferable that a bottom surface of the casing 25 has a flat surface at least where the connecting plate 6 is fixed.
  • the gear box 28 is supported by the connecting plate 6 via the casing 25.
  • the arrangement of the casing 25 and the gear box 28 can be variously changed as shown in FIG. That is, the hole 6a of the connecting plate 6 is fitted to the stem 3, the connecting plate 6 is pivoted about the stem 3 and the hole 6a and the stem 3 are fixed by welding or the like.
  • the casing 25 is fixed to the stem 3 so as to extend to the rear of the stem 3, the casing 25 is arranged behind the stem 3 in parallel with the rotary shaft 11, and the gear box 28 is arranged on the left or right side of the stem 3. (See FIGS. 12A and 12C).
  • the connecting plate 6 When the connecting plate 6 is fixed to the stem 3 so as to extend forward with respect to the running posture of the caster 1, the casing 25 is disposed in front of the stem 3 in parallel with the rotary shaft 11, and the gear box 28 is disposed. It can be arranged on the left or right side of the stem 3 (see FIGS. 12B and 12D).
  • the positions of the casing 25 and the gear box 28 are reversed, but four types of arrangements can be selected according to the application as in the present embodiment.
  • the connecting plate is extended in a direction orthogonal to the casing 25, but may be extended at an arbitrary angle other than a right angle.
  • the positions of the gear box 28 and the casing 25 with respect to the stem 3 are displaced at intervals of 90 degrees is illustrated in the illustrated example, it may be arranged at other angles depending on the application.
  • FIG. 13 shows a casing 25 fixed to the connecting plate 6 and a gear box 28 fixed to the casing 25, and a gear train G in the gear box 28 is indicated by a dotted line.
  • a torque limiter T that cuts off the connection of the gear train G is provided on a gear between the gear that drives the output shaft 26 of the motor and the rotary shaft 11.
  • the connection of the gear train G can be cut off, which is safe.
  • the structure of the torque limiter T a known structure can be used as appropriate.
  • the detectors 12a to 12c are provided on the rotating shaft of the gear for driving the rotating shaft 11 of the cam and its extension portion 11 ′, and the detection for detecting the positions of the detectors 12a to 12c is detected. Since the sensors 13a to 13c can be provided in the gear box 28, no special structure for arranging the sensors is required.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.

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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。

Description

キャスタの電動ブレーキ構造
　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、特開２００１－５８５０３号のソレノイド作動型ブレーキ機構を備えたキャスタでは、キャスタフレームと、該キャスタフレームの水平軸両端で該水平軸に回転自在に支持された一対のキャスタホイールと、ソレノイドを励磁することにより前記キャスタフレームに対して進退動するプランジャとを有し、前記キャスタフレームに前記プランジャに連動するフックを設けるとともに、前記キャスタホイールの前記キャスタフレーム側面に前記フックに係脱する係合部を設けた構成が開示されており、例えば、立補助椅子の肘掛に設けたスイッチをＯＮ・ＯＦＦすることにより、前記ソレノイドが励磁されてプランジャを上下動させている。
　また、特開２０１２－２１０２３７の室内移動用自助具では、荷重センサで検出された所定範囲の荷重によってキャスタにブレーキをかけるブレーキ機構が設けられており、該ブレーキ機構は、キャスタの取付部に配設された、正・逆回転可能なモータと、該モータにより駆動されるウォームギアと、該ウォームギアにより駆動される押し下げアームと、該押し下げアームにより駆動されるキャスタ回転軸停止ギア及びキャスタ輪停止アームと、前記キャスタ回転軸停止ギアとキャスタ輪停止アームの動作を両立させる干渉防止機構としてのばねとなる構成が開示されている。
　これらはいずれも、従来のキャスタのブレーキ操作に用いられたペダルやレバーを省略することができるので、キャスタを装着したベッドや椅子、テーブルなどの対象物が狭隘な場所に設置している場合であっても、手元のスイッチや荷重センサによってブレーキ操作を行うことができるので、ブレーキ操作が行いやすい。
　しかし、前者では、スイッチのオン・オフによりソレノイドを作動させ、後者では着座部の座面にかかる荷重を検出して、ブレーキ操作が行われるので、ブレーキ機構の不具合などによりブレーキ制御が行われない場合や、中途半端にブレーキがかかっている場合を確認できない、という問題点がある。
　更に、特表２００４－５１６９９１号では、ローラ、特にキャスタ型ローラであって走行車輪の回転動作及び走行車輪の旋回動作を固定可能であり、ローラの制御カムを貫通する動作シャフトを具備し、該動作シャフトを駆動すべく該動作シャフトに対しギア機構を介して電気モータが作用するローラにおいて、前記電気モータが歯付きギア機構を介し電気モータシャフトを用いて前記動作シャフトに対し作用する構成が開示されている。
　上記キャスタ型ローラでは、電気モータとモータのコイル部とが直列に繋がっているため一方へ長く延びて邪魔になると共に、電気モータを備えたキャスタ型のローラは、そのステムを通常の筒状の取付部に取り付けることができず、シャーシのキャリアにアタッチメントを介して取り付ける必要があり、電気モータを備えたキャスタ型のローラを、単独で使用することができず、また電気モータが外側へ長く突出するという不具合があった。
特開２００１－５８５０３号公報 特開２０１２－２１０２３７公報 特表２００４－５１６９９１号公報
　この発明が解決しようとする課題は、キャスタの制動および制動解除のカム面の位置をセンサで検知してブレーキ装置の制御を確実に行うことができ、単体であっても組み合わせても使用することができるコンパクトなキャスタの電動ブレーキ構造を提供することにある。
　本発明は、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に対して、前記モータが収納される収納ボックスが直角に交差してギアーボックスに固定されて、ギアーボックスからキャスタ側に突出する回転軸と同じ方向に平行に延びており、
　前記キャスタのステムに前記回転軸の延出方向と直交する方向に伸びる連結プレートの一端が固着されており、
　該連結プレートは、連結プレートの他端側が前記ギアーボックスまたはモータの収納ボックスに固着されて前記ギアーボックスおよびモータの収納ボックスを支持してなることを特徴とする。
　ここで、制動ロックは、車輪の回転を止める狭義の制動と、支持ヨークの旋回規制の制御を含む語として用いている。
　本発明では、既存のキャスタと取付高さを変更することなく交換可能なように、従来の筒状のキャスタ取付部に単体でも取り付けることができるので、１つのキャスタだけを制動することができ、また連動機構を設ければ複数のキャスタを同時に制動できるという汎用性を有すると共に、ギアーボックスとモータの収納ボックスとがＬ状に配置されるので、常にキャスタのステムを中心に直角に囲むように配置することができるので、使用に際して邪魔にならないコンパクトにまとまったキャスタの電動ブレーキ構造を提供することができる。
　また、上記ギアーボックスとモータの収納ボックスは、ステムの基端に固定された連結プレートによって、ギアーボックスまたはモータの収納ボックスに固定されるので、キャスターに対しステムを中心にしてどの方向にでもギアボックスおよびがモータの収納ボックスを取り付けることができ、使用に際して邪魔にならない。
　更に、ギアーボックス内に検出センサーを設けることで、駆動用の歯車に設けた検出子を検知することができ、カムの変位を正確に検知することができる。
　また、歯車列にはトルクリミッタを介設することで安全性の向上を図ることができる。
　また、タイマーロック回路を付加することにより、使用者がロックをし忘れても、一定時間後に自動でロックがかかるようにすれば、事実上ロックのし忘れをゼロにすることができる。
電動ブレーキ構造を有するキャスタの一方から見た斜視図である。 電動ブレーキ構造を有するキャスタの他方から見た斜視図である。 同平面図である。 同キャスタの背面およびブロック図である。 歯車伝動機構の斜視図である。 旋回規制・制動状態のギアーボックス内の歯車列を示す図である。 旋回規制・制動状態のキャスタのブレーキ装置を示す側面図である。 旋回規制状態のギアーボックス内の歯車列を示す図である。 旋回規制状態のキャスタのブレーキ装置を示す側面図である。 ロック解除状態のギアーボックス内の歯車列を示す図である。 ロック解除状態のキャスタのブレーキ装置を示す側面図である。 キャスタの断面図である。 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。 異なる実施例の側面図である。 （ａ）から（ｄ）は連結プレートをモーターの収納ボックスに固定した場合のそれぞれ異なる配置を示す平面図である。 ギアーボックスと収納ボックスと連結プレートの平面図である。 ギアーボックスと収納ボックスと連結プレートの側面図である。 トルクリミッタの平面と側面を示す図である。
　この発明は、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、カム面の位置を確認してブレーキ装置を制御することができる。
　図１および２は、本発明のキャスタの実施例であって、ギアーボックス内の歯車を透視した状態の斜視図である。
　このキャスタ１は、図６（ｂ）～図８（ｂ）に示すように、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装置とを備えている。
　また、前記回転軸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の孔を介してカム１０の中心に形成された同一断面形状の孔１１ａに嵌合して取り付けられる。
　一方、キャスタ１が装着された対象物５０（例えば、ベッド、車いす、テーブルなど）には、ブレーキ装置への指示信号を出力するスイッチ３０が設けられる。
　即ち、図４に示すように、スイッチ３０からの旋回規制指示、旋回規制・制動指示、またはロック解除指示の指示信号と、後述のセンサ１３ａ～１３ｃの検知信号とを制御部４０に入力し、これを基に制御部４０はケーシング２５内のモータを制御する。
　次に、スイッチ３０は、たとえば図１０に一例を示すように、ベッドを移動させる際に把持するハンドルＨのグリップ部に設けておけば、ハンドルＨを握ることでキャスタの制動ロックを解除し、対象物を移動させることができる。
　また、図６～図８に示すように、前記カム１０の回転軸１１に設けられて、カム１０に設けられた複数のカム面１０ａ～１０ｃの各位置に対応して配置された検出子１２ａ～１２ｃと、各カム面１０ａ～１０ｃと作動軸４との衝合を検出子１２ａ～１２ｃにより検出するセンサ１３ａ～１３ｃと、前記スイッチ３０の入力によって回転し、所定のカム面の位置をセンサ１３ａ～１３ｃが検知すると停止するケーシング２５内のモータと、該モータの回転を前記カム１０の回転軸１１に伝達する歯車列Ｇとを設けている。
　本実施例でカム面は、旋回規制を行う第１カム面１０ａと、旋回規制・制動を行う弟２カム面１０ｂと、ロック解除を行う第３カム面１０ｃとからなっている。
　図示例では、中央のニュートラル位置に第３カム面１０ｃを設け、図中時計方向に弟２カム面１０ｂを配置し、図中反時計方向に第１カム面１０ａを配置している。
　そして、回転軸１１に設けられた検出子１２ａ～１２ｃは、弟１カム面１０ａに対応する第１検出子１２ａと、弟２カム面１０ｂに対応する第２検出子１２ｂと、第３カム面１０ｃに対応する第３検出子１２ｃとからなり、センサは、第１検出子１２ａを検知する第１センサ１３ａと、第２検出子１２ｂを検出する第２センサ１３ｂと、第３検出子１２ｃを検出する第３センサ１３ｃとからなっている。
　そして、本実施例では、検出子１２ａ～１２ｃは、後述のギアーボックス２８内に収納されたカム１０の回転軸１１に固設されており、センサ１３ａ～１３ｃもギアーボックス２８内に取り付けられている。
　本実施例では、前記検出子１２ａ～１２ｃは、カム１０の回転軸１１に固着された突部からなり、検出センサ１３ａ～１３ｃは前記突部と接触して突部の位置を検出するリミットスイッチからなっているが、この発明ではその他の接触スイッチでもよいし、非接触スイッチを用いてもよい。
　また、この発明では、検出子はカム１０のカム面と離間する個所に設け、ステム３内に設けたセンサでカム面の位置を検出する構造でもよい。
　ギアーボックス２８は、図示例では、角筒状の箱型からなって前記ステム３に固着された連結プレート６を介してモータの収納ボックスとなる筒状のケーシング２５と共に支持されており、前記歯車列Ｇを軸受しているが、この発明では、歯車列Ｇを軸支することができればよく、断面チャンネル状その他の任意の形状でもよい。
　ギアーボックス２８はステム３と所定の間隔だけ離間して対峙しており、ギアーボックス２８の底壁面に一端が固定された連結プレート６の他端をステム３の基端側に固着されている。
　また、該ギアーボックス２８の延出方向と交差する方向でステム３側には、モータのケーシング２５が配置され、ケーシング２５の先端がギアーボックス２８の側壁に固定されて中立位置に支持されている。
　そしてケーシング２５は、ギアーボックス２８から突出するカム１０の回転軸１１と同じステム３に向かう方向で回転軸１１と平行に配置されているので、ギアーボックス２８とモータのケーシング２５とはステム３を中心にステム取付用の隙間を隔てて平面視Ｌ字状に配置されるので、嵩張らず、使用にさいして邪魔にならない。
　換言すると、ギアーボックス２８の一方（先端側）の端部に前記ケーシング２５の先端が直角となるように固定されており、歯車列Ｇの入力側となる先端の作動歯車Ｇ１の回転軸にモータの出力軸２６が連結され、歯車列Ｇの出力側となる後端の駆動歯車Ｇ４の回転軸が前記入力側の作動歯車Ｇ１と同じ方向に延びてカムの回転軸１１と連結されており、モータの出力軸２６の回転を減速してカム１０の回転軸１１に伝動している。
　上記ギアーボックス２８とケーシング２５とは相互に固定されており、連結プレート６を介してキャスタ１のステム３に固定される。
　即ち、連結プレート６は、前記ギアーボックス２８又はケーシング２５のいずれかの底面およびまたは上面に基端が固着され、先端が先端側に設けられた穴６ａをキャスタ１のステム３に嵌合して溶着などでステム３に固着されている。
　図５に示すように、モータの出力軸２６は作動歯車Ｇ１の回転軸に連結されている。
　該作動歯車Ｇ１は、大径の第１中継歯車Ｇ２と噛合しており、該第１中継歯車Ｇ２と同軸に設けられた小径の第２中継歯車Ｇ３とカム１０の回転軸１１に取り付けられた駆動歯車Ｇ４とが噛合しており、モータの回転数を減速しながら強い力でカム１０の回転軸１１を正転方向および逆回転方向に回転するようになっている。
　なお、図示例では回転軸１１は歯車Ｇ４の孔に挿入されて歯車Ｇ４の回転軸を兼用しており、ギアーボックス２８の窓穴から外側へ抜き取ることができるので、故障等に際しては、回転軸１１を抜き取って、同一断面の軸を前記窓穴から挿入し、先端をカム１０の孔１１ａに挿入することで、手動によりカムを回転してブレーキ制御を行うことができる。
　本発明では、上記歯車の構造や組合せに限定されるものでなく、要するに、モータの回転をカム１０の回転軸に伝動しうる構造であればよい。
　次に、前記ブレーキ装置は、本実施例の場合、支持ヨークの旋回を拘束する旋回規制部と車輪の回転を拘束する制動部とからなっている。
　そして、旋回規制部は、作動軸４の下部に固定した旋回止皿部２１と、該旋回止皿部２１が所定高さ位置に変位すると係合する上下一対のストッパ２２、２３とからなっている。
　また、制動部は、本実施例では二重に設けられており、一方が、前記旋回止皿部２１の下部に設けられて車輪のトレッド面を押圧するブレーキシュ－２４であり、他方が、前記作動軸４と連動して枢動するアーム１４と、該アーム１４により昇降すると共に車輪２の内輪に形成された凹凸係合部２ａに掛止められる制動爪部１６を設けた昇降片１５からなっている。
　そして、前記作動軸４の昇降で、旋回規制部のみを作動させる旋回規制位置（図７参照）と、旋回規制部と制動部をいずれも作用させないロック解除位置（図８参照）と、旋回規制部と制動部をいずれも作用させる旋回規制・制動位置（図６）に変位させる。
　従って、図７（ｂ）の旋回規制時には、旋回止皿部２１とストッパ２２とが係合して支持ヨーク５の旋回が規制（方向規制）される。
　また、図６（ｂ）の旋回規制・制動時には、旋回止皿部２１とストッパ２３とが係合して支持ヨーク５の旋回が拘束される。
　図示例では、同時にブレーキシュ－２４が車輪２のトレッド面を押圧し、同時に昇降片１５が押し下げられて制動爪部１６が凹凸係合部２ａの凹部内に入り込んで二重に制動を行う。
　図８（ｂ）のロック解除時には、旋回止皿部２１はストッパ２２，２３と接しない中間位置となり旋回規制を解除し、ブレーキシュ－２４は車輪２のトレッド面から離れ、制動爪部１６が凹凸係合部２ａの凹部内から抜け出して制動ロックを解除する。
　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つのキャスタのブレーキ装置を制御する例を示したが、例えば、図１０に示すように、カムの回転軸１１を延長して、延長方向に配置されたキャスタのカムの回転軸と同軸とすれば、２つのキャスタを連動してブレーキ制御することもできる。
　また、この発明では、前記信号を基に、キャスタのブレーキの状態を外部表示器（図示せず）でモニターすることができるので、キャスタの状態を、対象物（例えば医療用ベッドなど）の使用者や補助者がモニターで確認したりすることができる。
　本発明では、キャスタのカム位置の検出信号を基に、対象物５０へのインターロック機構を付加することができる。
　例えば、制御部４０は、図４に点線で図示するように、前記対象物５０の所定の構造（例えば、電動で行うベッドの昇降や背上げ）の作動や作動停止を行うアクチュエータ５２を制御する制御装置５１に、センサ１３ａ～１３ｃで検出された信号（必要に応じてモータの制御信号）を送信することで、キャスタ１のブレーキ装置のブレーキ状態を、対象物５０の所定の作動や作動停止を行うアクチュエータの動作条件とすることができるので、安全装置として機能させることができる。
　例えば、キャスタ１の旋回規制・制動時のみベッドの昇降操作が可能になる。
　本実施例では、前記スイッチ３０の投入により、自動的にブレーキ制御が行われるが、キャスタの停止状態を検知すると、自動的にロックするタイマーロック構造を設けてもよい。
　即ち、キャスタ１の車輪２が停止した場合、車輪の停止状態を検出する検出部２ｓを設けておき、該検出部２ｓの信号は制御部４０に入力することで、車輪２の停止の入力信号が一定時間継続した場合に、制御部４０からブレーキロック（例えば旋回規制・制動）信号をモータに出力する構成を付加してもよい（図４参照）。
　また、図１０に例示するように、ハンドルＨのグリップにスイッチ３０を設けて、ベッド移動時にハンドルＨを握ることでスイッチ３０が投入されると、制御部４０はカム１０をロック解除または方向規制位置に制御し、ハンドルＨを離すとスイッチ３０からも離れて、制御部４０は、旋回規制・制動位置に変位するように制御する制御信号を出力するようにしてもよい。
　本発明では、スイッチ３０の投入による入力信号に対して、遅延タイマー回路（図示せず）を介してモータを制御するタイマーロック機能を設けてもよい。
　即ち、スイッチ３０を投入して入力信号が出力されると遅延タイマー回路により一定の時間遅延してモータに制御信号を出力する。
　前記遅延タイマー回路は、スイッチ３０側に設けられてもよいし、制御部４０側に設けられてもよい。
　これにより、例えば、対象物５０の走行を停止する場合、スイッチ３０を投入した後、一定時間後にキャスタの制動などのロックをかけることができ、停止のための準備をする余裕を与えることができる。
　図１１から図１３は異なる実施例を示す。
　本実施例では、一端がステム３に固定される連結プレート６の先端が、モータのケーシング２５に固定された異なる実施例を示す。
　上記ケーシング２５は筒型でもよいが、その底面は、少なくとも連結プレート６が固着される個所を扁平面に形成しておくことが好ましい。
　そして、この場合は、ギアーボックス２８が前記ケーシング２５を介して連結プレート６によって支持される。
　前記ケーシング２５とギアーボックス２８の配置は、図１２に示すように種々変更できる。
　即ち、連結プレート６の穴６ａをステム３に嵌合し、連結プレート６をステム３を軸に旋回させ、穴６ａとステム３とを溶接などで固定することで、キャスタ１の走行姿勢に対してステム３の後方に延出するようにステム３に固着した場合は、ケーシング２５をステム３の後方で回転軸１１と平行に配置し、ギアーボックス２８をステム３の左側または右側に配置することができる（図１２（ａ）（ｃ）参照）。
　また、連結プレート６をキャスタ１の走行姿勢に対して前方に延出するようにステム３に固定した場合は、ケーシング２５をステム３の前方で回転軸１１と平行に配置し、ギアーボックス２８をステム３の左側または右側に配置することができる（図１２（ｂ）（ｄ）参照）。
　ちなみに実施例１では、ケーシング２５とギアーボックス２８の位置が逆になるが、本実施例と同様に４種類の配置を用途に応じて選択することができる。
　なお、図示例では連結プレートをケーシング２５と直交する方向に延出したが、直角以外の任意の角度で延出させてもよい。
　また、図示例では９０度間隔でステム３に対するギアーボックス２８とケーシング２５の位置を変位させる場合を例示したが、用途によっては、それ以外の角度で配置させてもよい。
　図１３は、連結プレート６に固定されたケーシング２５と該ケーシング２５に固定されたギアーボックス２８を示し、ギアーボックス２８内の歯車列Ｇを点線で図示する。
　この歯車列Ｇでは、モータの出力軸２６と回転軸１１を駆動させる歯車の間の歯車に歯車列Ｇの接続を遮断するトルクリミッタＴが設けられている。
　これにより歯車列Ｇに過負荷がかかると歯車列Ｇの接続を遮断することができ安全である。
　トルクリミッタＴの構造は、適宜公知の構造を用いることができる。
　また、本実施例でも、カムの回転軸１１を駆動する歯車の回転軸やその延長部分１１’に検出子１２ａ～１２ｃを設けており、上記検出子１２ａ～１２ｃの位置をそれそれ検知する検出センサ１３ａ～１３ｃをギアーボックス２８内に設けることができるので、センサを配置するための特別の構造を必要としない。
　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
　４　　作動軸
　５　　支持ヨーク
　６　　連結プレート
１０　　カム
１０ａ～１０ｃ　制動および制動解除用のカム面
１１　　回転軸
１２ａ～１２ｃ 検出子
１３ａ～１３ｃ　センサ
２５　　モータのケーシング
２６　　出力軸
２８　　ギアーボックス
３０　　スイッチ
４０　　制御部
５０　　対象物
５１　　制御装置
５２　　アクチュエータ
Ｇ　　　歯車列
Ｔ　　　トルクリミッタ 

Claims (12)

  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に対して、前記モータが収納される収納ボックスが直角に交差してギアーボックスに固定されて、ギアーボックスからキャスタ側に突出する回転軸と同じ方向に平行に延びており、
    　前記キャスタのステムに前記回転軸の延出方向と直交する方向に伸びる連結プレートの一端が固着されており、
    　該連結プレートは、連結プレートの他端側が前記ギアーボックスまたはモータの収納ボックスに固着されて前記ギアーボックスおよびモータの収納ボックスを支持してなることを特徴とするキャスタの電動ブレーキ構造。
  2. 　ギアーボックスの一方の端部にモータの収納ボックスの先端が直角に配置されるように固定されており、
    　歯車列の入力側となる先端の歯車の回転軸にモータ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または上面に基端が固着され、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請求項１に記載のキャスタの電動ブレーキ構造。
  3. 　カムの回転軸を駆動する歯車の回転軸に各カム面が作動軸と衝合する位置に対応してそれぞれの検出子を設け、
    　上記検出子の位置を検知する検出センサをギアーボックス内に設けてな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。
  4. 　ギアボックスの歯車列に過負荷がかかると歯車列の接続を遮断するトルクリミッタが設けら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。
  5. 　ブレーキ装置が、車輪の方向規制を行う旋回規制と、車輪の旋回規制と制動を行う二重ロックと、車輪の前記規制と制動を解除するロック解除とを行う構造からなっており、
    　カム面が、旋回規制を行う弟１カム面と、二重ロックを行う弟２カム面と、ロック解除を行う第３カム面を有し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。
  6. 　スイッチの指示信号と、センサの検知信号とを入力し、モータに制御信号を出力する制御部を設け、該制御部は、スイッチの指示信号によりモータに回転駆動信号を出力し、センサの検知信号によりモータに回転停止信号を出力す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。
  7. 　キャスタの車輪の停止を検知する検出部を設け、該検出部の検知信号を制御部に入力し、車輪の停止が一定時間継続するとキャスタの制動ロックを行う制御信号をモータに出力することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のキャスタの電動ブレーキ構造。
  8. 　制御部は、スイッチが投入されている間、キャスタの車輪のロック解除または旋回規制信号を出力し、スイッチを離すと、旋回規制・制動信号を出力するように制御することを特徴とする請求項１から６に記載のキャスタの電動ブレーキ構造。
  9. 　スイッチの指示信号が、遅延タイマー回路を介してブレーキ装置への指示信号として出力されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のキャスタの電動ブレーキ構造。
  10. 　センサの検知信号が対象物のインターロック用信号として用いられることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のキャスタの電動ブレーキ構造。
  11. 　連結プレートの先端の穴をキャスタのステムへ嵌合し、該連結プレートの固定位置をステムを中心に任意の角度に変更することで、ステムに対するギアーボックスとモータの収納ボックスの配置を所望の位置に変更することができることを特徴とする請求項２に記載のキャスタの電動ブレーキ構造。
  12. 　連結プレートの固定位置をステムを中心に９０度間隔で変更することで、ステムに対するギアーボックスとモータの収納ボックスの配置をステムの前後左右のいずれかの所望の位置に固定することができることを特徴とする請求項１１に記載のキャスタの電動ブレーキ構造。
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