JP3582868B2 - シャッター開閉装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、電車、船舶、貨物自動車、飛行機等の輸送機械の乗降口や荷物の出入口、ビル、工場、家屋等の建築物の窓、出入口、ゲート、或は室内の間仕切り等に使用されるシャッターの開閉装置に関するものであり、例えば貨物自動車の後部の荷物室の開口部に上下に昇降可能に取り付けられたシャッターの開閉に適するものである。
【0002】
【従来の技術】
貨物自動車には図8に示すように、運転席Aの後部の荷物室BをシャッターCで開閉できるようにしたものがある。この貨物自動車は直方体状に形成された荷物室Bの左右両側面と後面の開口部Dに上下にスライドできるようにしたシャッターCが取り付けられており、シャッターCの把手Eに手をかけてシャッターCを押し上げると、同シャッターCが荷物室Bの天井裏に押し込まれて収容されて荷物室Bが開き、そのシャッターCの下に吊るされている紐Fを下方に引っ張ると天井に収容されていたシャッターCが降りて荷物室Bが閉まるようになっている。
【0003】
前記荷物室Bに取り付けられているシャッターCは図9(a)に示すように多数枚の短冊状の金属パネルIを上下方向に回動可能に連結して構成され、それが荷物室Bの開口部Dの幅方向両端に立設された2本のガイドレールG、Hの間に上下方向にスライド自在となるように取り付けられ、上方に押し上げられたシャッターCは天井の裏面に沿って収容されるようになっている。このシャッターCの上部にはシャッターCの開閉を容易にするためのワイヤ巻取り式の開閉装置Jが取り付けられており、同開閉装置Jから伸びるワイヤKがシャッターCの下縁に連結されて、シャッターCを下に降ろす際には開閉装置J側(上方)に引張力がかかっているワイヤKがシャッターCの重みで引き出されながらシャッターCが閉じ、反対に閉じているシャッターCを引き上げる際には開閉装置J側に引張力がかかっているワイヤKによりシャッターCが引き上げられて、シャッターCが弱い力でも手軽に上がるようになっている。
【0004】
前記ワイヤ巻取り式の開閉装置Jの構造を具体的に説明すると図9(b)に示すように、ベアリングLによってシャッターCの上部に回動自在に取り付けられている長尺な回転シャフトMと、ワイヤKが巻き付けられ且つ回転シャフトMの両端に設けられた回転ドラムNと、回転シャフトMの中程に配置され、一端がワインディングプラグOにより回転シャフトMに固定され、他端がフレーム部材PにアンカープラグQで固定されているスプリングRとから構成されている。
【0005】
そして、シャッターCを下げて回転ドラムNに巻き付けてあるワイヤKを引き出すと、同ドラムNと回転シャフトMが回転しながらスプリングRがその巻き方向に巻き締まるように回転して同スプリングRにバネ力が蓄えられ、その後にシャッターCを上げると、前記シャッターCの引き下げ時にスプリングRに蓄えられたバネ力により、回転シャフトM及び回転ドラムNが前記とは逆方向に回転させられ、同ドラムNにワイヤKが巻取られるようになっている。
【0006】
しかしながら前記図9のワイヤ巻取り式の開閉装置Jには下記のような問題があった。
(1)スプリングRが巻き締められたり巻き戻されたりするため、長期間使用するとスプリングRがへたって回転ドラムNが確実に回転しにくくなり、この結果ワイヤKがばらけたり、からんだりして故障の原因となる。
(2)シャッターCを一番上に押し上げて、ワイヤKが目一杯回転ドラムNに巻き付けられた状態でも回転ドラムNのワイヤKがばらけないようにするためには、その状態でもスプリングRにある程度の巻き締め力が残るようにしておかなければならない。しかしこのようにすると、シャッターCを引き下ろす時にもワイヤKによる引張力がかかるようになるため、ある程度力を入れてシャッターCを引かないと引き下ろすことができず、降ろしにくくなる。
(3)ワイヤKの長さが長いため伸び易く、また切れる危険性も増え、特にワイヤKが不意に切れたりするとそのワイヤKに指が巻き込まれて怪我をしたりすることがあるので危険である。
【0007】
このような問題を受けて本件出願人は図10に示すようなシャッター開閉装置を開発した。これは、一端1が保持され他端2が自由なコイルスプリング3と、同コイルスプリング3の自由端4側に、同コイルスプリング3の伸縮に応じてその伸縮方向に移動可能なるように取り付けた動滑車5と、この動滑車5に折り返して掛けて一端をコイルスプリング3の保持端6側に固定し、他端をコイルスプリング3の伸縮方向に開閉可能なシャッター7に連結したワイヤ8を備えてなるものである。
【0008】
この開閉装置では前記コイルススプリング3のバネ力(ねじり応力)τ0とシャッター7による圧縮力(シャッターの重量+摩擦等)Wとの関係が次式を満たすようにしてある。
W=(πd3)τ0/16D
ここでdはコイルススプリング3の素線径
Dはコイルススプリング3のコイル径
τ0(=τ/κ)はねじり応力
κは応力修正係数
τはねじり修正応力である。
【0009】
これによりコイルススプリング3のバネ力(ねじり応力)τ0とシャッター7による圧縮力(シャッターの重量+摩擦等)Wとが、ワイヤ8の張力とシャッター7の重量とがシャッター7が何処の位置にあっても釣り合うようになり、同シャッター7の重量が見かけ上0になるので、シャッター7の上げ下げを弱い力(殆どゼロ)で行うことができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
図10のシャッター用開閉装置は図9のワイヤ巻取り式の開閉装置Jの問題点を解消してシャッターの操作性を良くしているが、以下のような問題点もあった。
(1)間口の高いシャッター7の場合、直接手でシャッター7を開け閉めすることができず、例えば棒を使ってシャッター7を開け閉めするとか、シャッター7の下に紐をぶら下げて開け閉めするとかしなければならなかった。
(2)特に貨物自動車の貨物室Bに取り付けられているシャッターの場合には、はじめからシャッターの位置が高いため前記(1)の問題が顕著となる。貨物自動車の場合には棒を使ってシャッターの開け閉めを行なうわけにはいかないので、図8に示すようにシャッターの下に紐Fを付けておくことがあるが、それでも荷物室Bのルーフが高い場合には、開閉操作が容易でなかった。
【0011】
本発明の目的は、シャッターがどのような位置にあってもこれを容易に開け閉めすることができ、しかも開閉には大きな力を必要とせず、従って小型のモータでも容易に開閉することができるシャッター開閉装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項1のシャッター開閉装置は図1、に示すように、一端1が保持され他端2が自由なコイルスプリング3と、同コイルスプリング3の自由端4側に、同コイルスプリング3の伸縮に応じてその伸縮方向に移動可能なるように取り付けた動滑車5と、この動滑車5に折り返して掛けて一端をコイルスプリング3の保持端6側に固定し、他端をシャッター7の下方部分に連結したワイヤ8、シャッター7の幅方向両外側に設けて互いに連結し且つシャッター7の幅方向両側下部に連結した伝達機構10と、伝達機構10を駆動する駆動部9を設け、駆動部9の駆動力により伝達機構10を駆動すると、伝達機構10によりシャッター7の下部が押し上げられてシャッター7が上昇し、前記駆動力を逆方向にするとシャッター7の下部が引き下げられて降下し、シャッター7が降下するとワイヤ8がシャッター7に引かれて引き下げられ、これにより動滑車5を介して前記コイルスプリング3が圧縮されて、シャッター7がワイヤ8、動滑車5を介してコイルスプリング3のバネ力で支持され、シャッター7が上昇すると先に圧縮されたコイルスプリング3の反力が動滑車5を介してワイヤ8に伝わり、シャッター7に引上げ力が付与されるようにし、前記伝達機構10にその動作を制動してシャッター7の開閉をロックできる制動機構55を設けたことを特徴とするものである。
【0013】
本発明のうち請求項2のシャッター開閉装置は図1に示すように、請求項1の伝達機構10が、駆動部9により駆動されてシャッター7の開閉方向に往復回転可能なチェーン11と、チェーン11とシャッター7とを連結する連結具12とを備えてなることを特徴とするものである。
【0014】
本発明のうち請求項3のシャッター開閉装置は図7に示すように、請求項1の伝達機構10が、駆動部9により駆動されるネジシャフト13の回転によりシャッター7の開閉方向に往復移動可能な可動体14と、可動体14とシャッター7とを連結する連結具15とを備えてなることを特徴とするものである。
【0015】
本発明のうち請求項4のシャッター開閉装置は、請求項1、請求項2、請求項3の夫々における駆動部9がモータ16又は手動回転具17であることを特徴とするものである。
【0016】
【作用】
本発明のうち請求項1のシャッター開閉装置では、駆動部9の駆動力を伝達機構10を介してシャッター7に伝達してこれを開閉するため、シャッター7の位置と関係なくシャッター7を開閉することができる。しかもこのシャッター開閉装置では、シャッター7が降下される際にワイヤ8がシャッター7に引かれて引き下げられ、これにより動滑車5を介してコイルスプリング3が圧縮されて、シャッター7がワイヤ8、動滑車5を介してコイルスプリング3のバネ力で支持されるため、小さい駆動力でも確実にシャッター7が下降される。またシャッター7が上昇される際に圧縮されたコイルスプリング3の反力が動滑車5を介してワイヤ8に伝わり、同ワイヤ8がシャッター7に引上げ力を与えるため、小さい駆動力でも確実にシャッター7が上昇される。
【0017】
本発明のうち請求項2のシャッター開閉装置では、駆動部9の駆動力でチェーン11がシャッター7の開閉方向に往復回転され、これによりチェーン11に連結具12で連結されたシャッター7が開閉駆動される。
【0018】
本発明のうち請求項3のシャッター開閉装置では、駆動部9の駆動力でネジシャフト13を介して可動体14がシャッター7の開閉方向に往復移動され、これにより可動体14に連結具15で連結されたシャッター7が開閉される。
【0019】
本発明のうち請求項4のシャッター開閉装置では、駆動部9がモータ16であれば同モータ16でシャッター7が自動開閉され、駆動部9が手動回転具17であれば同回転具17でシャッター7が手動開閉される。
【0020】
【実施例1】
図2は本発明のシャッター開閉装置を組み込んだ貨物自動車の一実施例を示したものである。この貨物自動車20は運転席の後部のフレーム上に長さ3350mm、幅1780mm、高さ1700mmの直方体状の荷物室21が載せられており、同荷物室21にはその左右両側面と後部面との開口部22に、開口高が1650mmのシャッター7が取り付けられている。
【0021】
前記シャッター7は図2(b)(c)に示すように幅広の短冊状のアルミパネル7aを上下に多数本連結して構成したもので、図5に示すようにパネル7aとパネル7aの連結部7bが回動可能であり、図示されていないガイドレールにパネル7aの両端のローラ23(図2)がガイドされて、荷物室21の壁面から天井面へ折れ曲がりながらスライドして格納されるようにしてある。また荷物室21の左右両側面と後面にある各シャッター7の収容位置は図6に示すように上下方向にずらしてあり、全てのシャッター7を天井側に押し上げてもそれらが天井裏でぶつからずに収容されるようにしてある。
【0022】
図2に示すようにこの荷物室21の3枚のシャッター7には本発明のシャッター開閉装置29を取り付けてあり、このシャッター開閉装置29でシャッター7を開閉操作できるようにしてある。各シャッター開閉装置29は図1に示すように、一端1が保持され他端2が自由なコイルスプリング3と、同コイルスプリング3の自由端4側に、同コイルスプリング3の伸縮に応じてその伸縮方向に移動可能なるように取り付けた動滑車5と、この動滑車5に折り返して掛けて一端をコイルスプリング3の保持端6側に固定し、他端をコイルスプリング3の伸縮方向に開閉可能なシャッター7に連結したワイヤ8を備えており、さらにシャッター7を開閉する駆動部9と、駆動部9の駆動力をシャッター7に伝達する伝達機構10を備えている。
【0023】
前記コイルスプリング3は図3に示すように、上下に適宜間隔離して対向して配置した2枚の金属プレート30、31間に間隔を空けて平行に並べて取り付けられた金属パイプ32、33の外周に1本つ取り付けてある。各コイルスプリング3の上端1(保持端6)は上側の金属プレート30の受皿34内に差し込んでそれから外れないようにしてあり、下端2(自由端4)にはスライド板36を取り付けてある。このスライド板36はコイルスプリング3を伸縮して上下方向にスライド自在となっている。
【0024】
前記コイルスプリング3は昇降させるシャッター7の重量、スライド量に合わせて適当なものを選択し、具体的にはシャッター7による圧縮力(シャッター7の重量+摩擦等)Wとの関係で下記の関係式を満たすようにする。
W=(πd3)τ0/16D
ここで dはコイルスプリング3の素線径、
Dはコイルスプリング3のコイル径、
τ0(=τ/κ)はねじり応力、
κは応力修正係数、τはねじり修正応力、
である。
【0025】
なお、本実施例では実際にシャッター7をスライドさせて測定した結果、同シャッター7による圧縮力Pが45Kgであり、またシャッター7の開口高が1650mmであることからコイルスプリング3のストローク長δをその半分より少し大きめの900mmとし、またコイルスプリング3の素線径dを4mm、コイル径Dを32mmとした。
【0026】
前記条件を元にねじり応力τ0を求めるとτ0=8PD/πd3より応力τ0は68.04、応力修正係数κはκ=(4C−1)/(4c−4)+0.615/Cより応力修正係数κは1.153となる。またストローク長δの関係式δ=8ND3P/Gd4よりコイルスプリング3の巻き数NはN=δGd4/8D3P=156.25となる。実際にはNを158とし、コイルスプリング3の長さを158×4(素線径d)+900mm=1532mmとした。なお、Gはヤング率でありこの場合、G=8×103である。
【0027】
前記動滑車5は図3に示すように、コイルスプリング3の自由端4に取り付けられ且つ2本の金属パイプ32、33が貫通して両パイプ32、33に沿って上下にスライド自在となるようにしたスライド板36の上面の支持金具37に、軸38により回動自在となるように取り付けてあり、コイルスプリング3を伸縮しながら上下動可能なるようにしてある。
【0028】
また、上方の金属プレート30の下面、下方の金属プレート31の下面には、夫々の長手方向と直交するように細長板状の上方治具40、下方治具41を2枚づつ適宜間隔離して対向して取り付けてあり、上方治具40と下方治具41の間には断面形状がコ字形で長尺な2本のカバー42、43を互いに対向するように配置固定してある。そして両カバー42、43により動滑車5の外周部分を被覆(カバー)し、動滑車5に掛けたスチール製のワイヤ8が動滑車5の移動時にそれから外れたり、或は誤ってワイヤ8と動滑車5との間に指を挟んで怪我をしたりしないようにしてある。
【0029】
前記ワイヤ8は動滑車5に折り返して掛けてあり、その一端は図3(c)のようにカバー43の長手方向途中の貫通穴44より外側に引出し、金属プレート30の金具45のフック46にワイヤ止め具47により固定し、間接的にコイルスプリング3の保持端6側に固定してある。またワイヤ8の他端は図1に示されるように荷物室21の上部に設けた定滑車48により更に折り返してシャッター7の下端側へと導入し、そのままシャッター7の上部から真下に伸びてシャッター7の下部に連結してある。
【0030】
このワイヤ8は図3(b)(c)のナット49を回してフック46の位置を(金具45より下方への突出長)を調整することで長さ調整することができ、同ワイヤ8にかかる張力を調整することができるようにしてある。この場合には、シャッター7を一番上に上げた状態でワイヤ8にたるみが生じないようにし、また動滑車5がコイルスプリング3を圧縮しないかあまり圧縮しないようにワイヤ長を調整するとよい。そしてシャッター7がどの位置にあってもシャッター7の重量とワイヤ8の張力とが釣り合ってバランスするようにする。
【0031】
前記駆動部9は図1に示すように、ギアボックス50にモータ16と手動回転具17とを取り付けてなるものであり、ギアボックス50はモータ16により駆動することも、手動回転具17を手で回して駆動することもできるようにしてある。この場合、前記手動回転具17はギアボックス50に着脱自在とするとよく、例えば通常は手動回転具17を外しておき、モータ16によるギアボックス50の駆動が不能になったときだけ手動回転具17をギアボックス50に取り付けてボックス50を駆動するようにする。
【0032】
前記伝達機構10は上下に間隔をあけて配置したスプロケットギア51、52と、両スプロケットギア51、52に掛けてシャッター7の開閉方向に回転自在としたチェーン11と、チェーン11にシャッター7を連結させるための連結具12とから構成してあり、これらをシャッター7の左右両側に同じように設けてある。この場合、シャッター7の両側のチェーン11が一つの駆動部9で同期して駆動されるように、シャッター両側の上部スプロケットギア51をシャフト53で連結し、駆動部9はシャッター右側の下部スプロケットギア52に連結する。
【0033】
この駆動部9及び伝達機構10では、図示されていない開閉スイッチを操作してモータ16を正回転、逆回転、停止することができるようになっており、例えばモータ16を正回転するとこれによりチェーン11がシャッター7の開く方向に回転されてシャッター7が開き、モータ16を停止するとチェーン11が停止されてシャッター7が停止し、モータ16を逆回転するとチェーン11がシャッター7の閉じる方向に回転されてシャッター7が閉じる様にしてある。前記開閉スイッチは運転席から操作できる位置に設けてもよく、またシャッター7の近くに設けてもよい。
【0034】
なお、シャッター左側の下部スプロケットギア52には、同ギア52の回転をフリーにしたり、ロックしたりできる制動機構55を設けてあり、これによりシャッター7の開閉をロックすることができるようにしてある。この切替えは制動機構55の前面に設けたレバー56を可動することによって行なうことができる。さらにこのレバー56には南京錠等の鍵を取り付けできるようにして、駐車するとき等は鍵でレバー56をシャッターロックの状態に固定できるようにしておくとよい。
【0035】
このシャッター開閉装置29ではシャッター7の開け閉めに要する操作力が0或はそれに近いため、小型のモータ16でシャッター7を開閉駆動することが可能である。ちなみに、従来140Kgのシャッター7を開閉するのに250Wのモータ16が必要であったが、本発明では同シャッター7を開閉するのに30Wのモータ16で間に合う。
【0036】
【実施例2】
本発明のシャッター開閉装置における伝達機構10は図7に示すような構造にしてもよい。この伝達機構10は上下に間隔をあけて配置した上部軸受60、下部軸受61の間に図中の矢印c−d方向に回転自在なるように取り付けたネジシャフト13と、同ネジシャフト13に螺合され、ネジシャフト13の回転により上下動する可動体14と、可動体14にシャッター7を連結させるための連結具15とから構成してあり、これらをシャッター7の左右両側に同じように設けてある。この場合、シャッター7の両側の可動体14が1つの駆動部9で同期して駆動されるように、ネジシャフト13を回転駆動する下部軸受61をシャフト62で連結し、駆動部9はシャッター右側の下部軸受61に連結する。
【0037】
前記シャッター左側の下部軸受61には、同ネジシャフト13の回転をフリーにしたり、ロックしたりできる制動機構を内蔵してあり、これによりシャッター7の開閉をロックすることができるようにしてある。この切替えは下部軸受61の前面に設けたレバー65を可動することによって行なうことができる。
【0038】
なお、ネジシャフト13に螺合されている可動体14は、内側に多数のボールを収容したボールナット(ボールネジ)と呼ばれるものであり、ネジシャフト13と可動体14との回転抵抗を小さくすることができる。
【0039】
このシャッター開閉装置29も実施例1と同様に貨物自動車20の荷物室21のシャッター7に取り付けて使用することができる。
【0040】
【発明の効果】
本発明のシャッター開閉装置によれば下記のような効果がある。
(1)駆動部の駆動力が伝達機構を介してシャッターに伝達されるため、シャッターがどのような位置にあってもその開閉を行なうことができる。
(2)従って、貨物自動車の荷物室に取り付けられるようなシャッターに使用すれば、荷物室に乗り上がらなくても容易にシャッターの開け閉めを行なうことができ、便利である。
(3)コイルスプリングのバネ力によりシャッターの開閉力が軽減されるため、駆動部9の駆動力が小さくてすむ。
(4)従って駆動部にモータを使用する場合には、同モータに小型で省電力のものを使用することができる。取り付けスペース、電力消費量、重量に大きな制限がかせられる貨物自動車等にも安心して取り付けることができる。
(5)駆動部に手動回転具を使用しても、同手動回転具の操作力が軽いため楽である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシャッター開閉装置の第1の実施例を示す斜視図。
【図2】(a)は図1のシャッター開閉装置を取り付けた貨物自動車の一実施例を示す上面図、(b)はその側面図、(c)はその背面図。
【図3】(a)は図1のシャッター開閉装置における一部装置の断面図、(b)は同一部装置の正面図、(c)は同一部装置の側面図。
【図4】(a)、(b)は図1のシャッター開閉装置における動作説明図。
【図5】図2の貨物自動車におけるシャッターの断面図。
【図6】図2の貨物自動車におけるシャッターの収容例の説明図。
【図7】本発明のシャッター開閉装置の第2の実施例を示す斜視図。
【図8】従来のシャッター付き貨物自動車の側面図。
【図9】(a)は図6の貨物自動車に取り付けられているワイヤ巻取り式のシャッター開閉装置の分解斜視図、(b)は(a)のシャッター開閉装置のワイヤ巻取り機構を説明する説明図。
【図10】本件出願人が先に開発したシャッター開閉装置の一例を示した斜視図。
【符号の説明】
1 コイルスプリングの一端
2 コイルスプリングの他端
3 コイルスプリング
4 コイルスプリングの自由端
5 動滑車
6 コイルスプリングの保持端
7 シャッター
8 ワイヤ
9 駆動部
10 伝達機構
11 チェーン
12 連結具
13 ネジシャフト
14 可動体
15 連結具
16 モータ
17 手動回転具

Claims (4)

  1. 一端(1)が保持され他端(2)が自由なコイルスプリング(3)と、同コイルスプリング(3)の自由端(4)側に、同コイルスプリング(3)の伸縮に応じてその伸縮方向に移動可能なるように取り付けた動滑車(5)と、この動滑車(5)に折り返して掛けて一端をコイルスプリング(3)の保持端(6)側に固定し、他端をシャッター(7)の下方部分に連結したワイヤ(8)と、シャッター(7)の幅方向両外側に設けて互いに連結し且つシャッター(7)の幅方向両側下部に連結した伝達機構(10)と、伝達機構(10)を駆動する駆動部(9)を設け、駆動部(9)の駆動力により伝達機構(10)を駆動すると、伝達機構(10)によりシャッター(7)が押し上げられてシャッター(7)が上昇し、前記駆動力を逆方向にするとシャッター(7)が引き下げられて降下し、シャッター(7)が降下するとワイヤ(8)がシャッター(7)に引かれて引き下げられ、これにより動滑車(5)を介して前記コイルスプリング(3)が圧縮されて、シャッター(7)がワイヤ(8)、動滑車(5)を介してコイルスプリング(3)のバネ力で支持され、シャッター(7)が上昇すると先に圧縮されたコイルスプリング(3)の反力が動滑車(5)を介してワイヤ(8)に伝わり、シャッター(7)に引上げ力が付与されるようにし、前記伝達機構(10)にその動作を制動してシャッター(7)の開閉をロックできる制動機構(55)を設けたことを特徴とするシャッター開閉装置。
  2. 請求項1の伝達機構(10)が、駆動部(9)により駆動されてシャッター(7)の開閉方向に往復回転可能なチェーン(11)と、チェーン(11)とシャッター(7)とを連結する連結具(12)とを備えてなることを特徴とするシャッター開閉装置。
  3. 請求項1の伝達機構(10)が、駆動部(9)により駆動されるネジシャフト(13)の回転によりシャッター(7)の開閉方向に往復移動可能な可動体(14)と、可動体(14)とシャッター(7)とを連結する連結具(15)とを備えてなることを特徴とするシャッター開閉装置。
  4. 請求項1、請求項2、請求項3の夫々における駆動部(9)がモータ(16)又は手動回転具(17)であることを特徴とするシャッター開閉装置。
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