本發(fā)明涉及一種可利用能夠以點O為中心旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體的以該點O為中心的重量平衡而使之連續(xù)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)：

例如在專利文獻1中記載有如下旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其具有：圓形的旋轉(zhuǎn)板，能夠在垂直面內(nèi)以中心軸為中心旋轉(zhuǎn)；32個砝碼吊桿，在以所述中心軸為中心的32點對稱的位置能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在該旋轉(zhuǎn)板的周緣；以及砝碼，安裝在該砝碼吊桿的自由端側(cè)；而且利用配置伴隨旋轉(zhuǎn)板的旋轉(zhuǎn)而變化的砝碼的重量平衡進一步使旋轉(zhuǎn)板旋轉(zhuǎn)。

背景技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平4-342878號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

[發(fā)明要解決的問題]

專利文獻1的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置係砝碼吊桿因砝碼的自重而傾倒，從而使重量平衡發(fā)生變化。因此，砝碼吊桿傾倒時的砝碼的反作用作用于旋轉(zhuǎn)板，所以旋轉(zhuǎn)板的順暢的旋轉(zhuǎn)受到阻礙，進而有支撐這種旋轉(zhuǎn)板的旋轉(zhuǎn)的錯亂導(dǎo)致能量損失的顧慮。另外，因為砝碼吊桿傾倒停止時，部件彼此的碰撞聲周期性地產(chǎn)生，所以還存在靜音性能上也欠缺的問題。

本發(fā)明是鑒于所述問題而完成的，能夠針對利用重量平衡的變化使旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置有效率地且?guī)缀醪划a(chǎn)生像碰撞聲那樣的噪音地進行旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)。

[解決問題的手段]

為了達成所述目的，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其具有：

旋轉(zhuǎn)體，能夠在垂直面內(nèi)以點O為中心旋轉(zhuǎn)；

旋轉(zhuǎn)檢測器件，能夠檢測該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；

X個(X為2以上的整數(shù))旋轉(zhuǎn)重錘裝置，安裝在所述旋轉(zhuǎn)體；以及

發(fā)電裝置，利用所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)進行發(fā)電；

所述旋轉(zhuǎn)重錘裝置具備：

旋轉(zhuǎn)臂，在以所述點O為中心的大致X點對稱的位置能夠旋轉(zhuǎn)地軸接在所述旋轉(zhuǎn)體；

馬達，使該旋轉(zhuǎn)臂以與所述旋轉(zhuǎn)體相同的旋轉(zhuǎn)速度反向旋轉(zhuǎn)；以及

重錘，設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)臂的自由端側(cè)；

所有旋轉(zhuǎn)重錘裝置是以所有旋轉(zhuǎn)臂朝向相同側(cè)的側(cè)面的方式由所述馬達控制，且利用設(shè)置在所有旋轉(zhuǎn)臂的自由端側(cè)的所有重錘的以所述點O為中心的重量平衡使所述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)。

此外，此處所謂在以點O為中心的大致X點對稱的位置能夠旋轉(zhuǎn)地軸接的旋轉(zhuǎn)臂，是指利用繞著點O以大致(360°/X)°間隔設(shè)置的軸，旋轉(zhuǎn)臂能夠旋轉(zhuǎn)地被支撐。

另外，如技術(shù)方案2中所記載，提供技術(shù)方案1所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其中所述馬達是以如下方式控制所述旋轉(zhuǎn)臂：當(dāng)處于所述旋轉(zhuǎn)體沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的方向觀察時，所述重錘始終朝向大致三點鐘的方向。

另外，如技術(shù)方案3中所記載，提供技術(shù)方案1或2所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其中所述馬達的主動軸與所述旋轉(zhuǎn)臂經(jīng)由齒輪傳動機構(gòu)連結(jié)，使該齒輪傳動機構(gòu)的減速比變大而不從旋轉(zhuǎn)臂側(cè)逆?zhèn)鲃拥今R達的主動軸。

另外，如技術(shù)方案4中所記載，提供技術(shù)方案1至3中任一項所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其中將利用所述發(fā)電裝置發(fā)出的電蓄積到電池中，并將該電池的電供給到所述馬達。

[發(fā)明的效果]

本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置因為使配設(shè)在以點O為中心的大致X點對稱的位置的旋轉(zhuǎn)臂朝與旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向同步地旋轉(zhuǎn)，所以所有旋轉(zhuǎn)臂的姿勢始終朝向相同側(cè)的側(cè)面。因此，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臂的自由端側(cè)的重錘相對于旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心始終位于相同側(cè)的側(cè)面的位置，所以旋轉(zhuǎn)體的以點O為中心的整體重量平衡始終處于偏于一側(cè)的狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)體利用該偏于一側(cè)的重量平衡而以點O為中心旋轉(zhuǎn)。而且，因為重錘的移動與旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)同步，所以重量平衡的變化沒有起伏而順暢，由此旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)有效率地進行，另外，也幾乎不產(chǎn)生像碰撞聲那樣的噪音。

另外，如技術(shù)方案2中記載的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，如果以處于所述旋轉(zhuǎn)體沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的方向觀察時重錘始終朝向大致三點鐘的方向的方式控制旋轉(zhuǎn)臂，那么能夠較大地設(shè)定重量平衡的左右的差，因此能夠使旋轉(zhuǎn)體高效率地旋轉(zhuǎn)。

另外，如技術(shù)方案3中記載的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，如果利用減速比大的齒輪傳動機構(gòu)來連結(jié)馬達的主動軸與旋轉(zhuǎn)臂，這樣不會從旋轉(zhuǎn)臂側(cè)逆?zhèn)鲃拥今R達的主動軸，那么即使例如為了定期性的檢查等而對旋轉(zhuǎn)體施加制動以阻止旋轉(zhuǎn)，停止對馬達的通電，旋轉(zhuǎn)臂也仍然保持朝向側(cè)面的姿勢，因此容易重新運轉(zhuǎn)。

另外，如技術(shù)方案4中記載的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，如果將利用發(fā)電裝置發(fā)出的電蓄積到電池中，并將該電池的電供給到所述馬達，那么能夠在一定的條件下使旋轉(zhuǎn)體持續(xù)旋轉(zhuǎn)。

附圖說明

圖1是從旋轉(zhuǎn)體沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的方向觀察的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的剖視圖。

圖2是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的中央縱向剖視圖。

圖3是圖1的主要部分放大圖。

圖4是圖2的主要部分放大圖。

圖5是表示旋轉(zhuǎn)重錘裝置的立體圖。

圖6是圖2的V部的放大圖。

具體實施方式

以下，一邊參照附圖，一邊對本發(fā)明的實施方式進行說明。

如圖1、圖2所示，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置1概略地包含：旋轉(zhuǎn)軸4，利用多個軸承3、3、3水平且旋轉(zhuǎn)自如地安裝在固定性的裝置基臺2的上表面；旋轉(zhuǎn)體5，通過在中心的點O插通所述旋轉(zhuǎn)軸4并固定在該旋轉(zhuǎn)軸4，而能夠在垂直面內(nèi)進行旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)檢測器件6，能夠檢測該旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；六個旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f，在以所述點O為中心的六點對稱的位置安裝于旋轉(zhuǎn)體5；以及發(fā)電裝置8，利用旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)力進行發(fā)電。

[旋轉(zhuǎn)體]

所述旋轉(zhuǎn)體5包含：兩片圓板5a、5b，在旋轉(zhuǎn)軸4的軸向上隔開特定的間隔而固定；以及六片周側(cè)板5c、5c...，以保持該圓板5a、5b彼此的間隔的方式在圓周位置等間隔地安裝。

[旋轉(zhuǎn)檢測器件]

如圖2、圖6所示，所述旋轉(zhuǎn)檢測器件6安裝在裝置基臺2的上表面后方(在圖2中為右端)，在其內(nèi)部插通著所述旋轉(zhuǎn)軸4的后端部。并且，通過檢測該旋轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)(主要為旋轉(zhuǎn)速度)，能夠檢測與旋轉(zhuǎn)軸4一體的旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

實施方式的旋轉(zhuǎn)檢測器件6概略地包含控制馬達6a以及將該控制馬達6a的輸出軸與所述旋轉(zhuǎn)軸4連結(jié)的齒輪傳動機構(gòu)。該齒輪傳動機構(gòu)是安裝在控制馬達6a的輸出軸的蝸桿6b與安裝在旋轉(zhuǎn)軸4的蝸輪6c的組合或者未圖示的正齒輪彼此的組合，且將減速比變大為20∶1～10∶1左右，而不容易從旋轉(zhuǎn)軸4側(cè)逆?zhèn)鲃拥娇刂岂R達6a的輸出軸。下文對使用該旋轉(zhuǎn)檢測器件6檢測旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的方法進行敘述。

[旋轉(zhuǎn)重錘裝置]

如上所述，所述旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f在以點O為中心的六點對稱的位置安裝有六個在旋轉(zhuǎn)體5，因為所有旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f均為相同構(gòu)成，所以利用圖3～圖5，對一個旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a說明其構(gòu)成的詳細內(nèi)容。

如圖3～圖5所示，旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a具備：從動軸9，在所述旋轉(zhuǎn)體5的圓板5a、5b間能夠旋轉(zhuǎn)地被支承；兩片一組的旋轉(zhuǎn)臂10，一體地安裝在該從動軸9且在圓板5a、5b彼此之間的空間能夠旋轉(zhuǎn)地被軸接；馬達11，為了使該旋轉(zhuǎn)臂10旋轉(zhuǎn)而安裝在圓板5a的前表面；以及重錘12，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臂10的自由端側(cè)。

所述馬達11的主動軸11a與旋轉(zhuǎn)臂10經(jīng)由齒輪傳動機構(gòu)連結(jié)。該齒輪傳動機構(gòu)是設(shè)置在馬達11的主動軸11a的蝸桿13a和設(shè)置在與旋轉(zhuǎn)臂10一體的從動軸9的蝸輪13b的組合，使減速比變大為20∶1左右，而將大的旋轉(zhuǎn)力傳遞到旋轉(zhuǎn)臂10且不使來自旋轉(zhuǎn)臂10側(cè)的旋轉(zhuǎn)力逆?zhèn)鲃拥今R達11的主動軸11a。此外，圖中符合14為覆蓋齒輪傳動機構(gòu)的齒輪箱。

所述馬達11是使旋轉(zhuǎn)臂10與利用所述旋轉(zhuǎn)檢測器件6檢測的旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)同步地反向旋轉(zhuǎn)的馬達，且以如下方式控制旋轉(zhuǎn)臂10：在處于旋轉(zhuǎn)體5沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的方向觀察的圖1的狀態(tài)下所述重錘12始終朝向三點鐘的方向。

[發(fā)電裝置]

所述發(fā)電裝置8設(shè)置在裝置基臺2的前方(在圖2中為左側(cè))的內(nèi)部，且經(jīng)由傳動機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)軸4連結(jié)。該傳動機構(gòu)是使皮帶傳動機構(gòu)、齒輪傳動機構(gòu)(省略圖示)及離合器15組合而成的機構(gòu)，且利用在旋轉(zhuǎn)軸4側(cè)的大徑的主動輪16a與齒輪傳動機構(gòu)側(cè)的小徑的從動輪16b上架設(shè)環(huán)形皮帶16c而成的皮帶傳動機構(gòu)使旋轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)增速，進而利用齒輪傳動機構(gòu)使旋轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)增速，傳遞到發(fā)電裝置8，另外，利用離合器15使旋轉(zhuǎn)軸4與發(fā)電裝置8斷續(xù)。此外，發(fā)電裝置8與未圖示的電池連接，發(fā)出的電可暫時先儲蓄在電池中，從此處供給到各馬達11。

[其他]

此外，于圖2中，符合17是設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸4的前方的制動器，符合18、18是設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸4的中途的集流環(huán)。該集流環(huán)18、18是用來對與旋轉(zhuǎn)體5一同旋轉(zhuǎn)的馬達11供給電力，并且將旋轉(zhuǎn)控制信號等發(fā)送到馬達11的集流環(huán)。

[動作說明]

對如上所述構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置1的動作進行說明。

首先，作為準備階段，利用制動器17制動旋轉(zhuǎn)軸4，而鎖定旋轉(zhuǎn)體5，在該狀態(tài)下使各旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f的馬達11、11...動作，將各個旋轉(zhuǎn)臂10、10...設(shè)定為朝向側(cè)面的三點鐘的方向，進而斷開離合器15使發(fā)電裝置8與旋轉(zhuǎn)軸4斷離。

將旋轉(zhuǎn)臂10、10...設(shè)定為朝向側(cè)面的三點鐘的方向的狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)體5的以點O為中心的重量平衡因各旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f的重錘12的配置而成為如圖1所示偏于右方的狀態(tài)。

因此，對于旋轉(zhuǎn)體5，以點O為中心的圖1中的順時針方向的旋轉(zhuǎn)力起到作用，但利用制動器17的制動力、以及所述齒輪傳動機構(gòu)的逆?zhèn)鲃有砸簿褪抢梦仐U6b與蝸輪6c或正齒輪彼此的大減速比而作用于旋轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)力被蝸桿6b阻止所產(chǎn)生的制動力，旋轉(zhuǎn)體5保持靜止?fàn)顟B(tài)。

接下來，解除旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置1的制動器17，同時使旋轉(zhuǎn)檢測器件6的控制馬達6a旋轉(zhuǎn)。如此一來，利用旋轉(zhuǎn)體5的以點O為中心的重量平衡，旋轉(zhuǎn)體5開始圖1中的順時針方向旋轉(zhuǎn)。但是，該旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)并不自由，而是隨著經(jīng)由齒輪傳動機構(gòu)連結(jié)的控制馬達6a的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于蝸輪6c旋轉(zhuǎn)的程度。也就是說，旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)從屬于旋轉(zhuǎn)檢測器件6的控制馬達6a的旋轉(zhuǎn)，且與控制馬達6a的轉(zhuǎn)數(shù)成正比。因此，能夠通過對控制馬達6a進行控制，以此來控制旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)，另外，能夠利用控制馬達6a的轉(zhuǎn)數(shù)來檢測旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。此外，控制馬達6a僅釋放因齒輪傳動機構(gòu)的逆?zhèn)鲃有远恢苿拥男D(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)力，無需使旋轉(zhuǎn)體5旋轉(zhuǎn)，因此幾乎未被施加負載。

接收利用該旋轉(zhuǎn)檢測器件6所得的旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)信息后，旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f的馬達11動作，使旋轉(zhuǎn)臂10以與旋轉(zhuǎn)體5相同的旋轉(zhuǎn)速度反向旋轉(zhuǎn)。因此，所有旋轉(zhuǎn)臂10使重錘12始終朝向圖1中的三點鐘的方向。由此，旋轉(zhuǎn)體5的以點O為中心的重量平衡始終偏于圖1中靠右方，旋轉(zhuǎn)體5利用該偏倚的重量平衡以點O為中心旋轉(zhuǎn)。

此外，如果使旋轉(zhuǎn)檢測器件6的齒輪傳動機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f的齒輪傳動機構(gòu)的減速比相同，那么僅使控制馬達6a的轉(zhuǎn)數(shù)與旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f的馬達11的轉(zhuǎn)數(shù)相同，便能夠輕易地使旋轉(zhuǎn)體5與旋轉(zhuǎn)臂10的旋轉(zhuǎn)同步。

如果在旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)達到某種程度的速度的時間點連接離合器15，那么旋轉(zhuǎn)軸4與發(fā)電裝置8經(jīng)由傳動機構(gòu)連結(jié)，因此開始發(fā)電，該電蓄積在電池中，并且從該電池將電供給到旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f的馬達11。

實施例1

所述構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置1能夠以如下規(guī)格進行制造。

將直徑為1292mm、厚度為4.5mm的鐵制圓板5a、5b隔開91mm的間隔而接合，制成所述旋轉(zhuǎn)體5。

以旋轉(zhuǎn)臂10的從動軸9的中心位于從所述圓板5a的中心即點O起半徑418mm的圓上的方式將六個旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f以60度間隔設(shè)置在六點對稱的位置。

利用直徑為136mm、重量約為4.3kg的金屬圓板形成所述旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f的重錘12。

所述旋轉(zhuǎn)臂10是將自從動軸9的中心到重錘12的中心為止的有效臂長設(shè)定為約160mm。

旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f的馬達11使用安川電機股份有限公司制造的AC伺服馬達(SGMJV-01A 3AHB2C 100W)，將馬達11的主動軸11a與旋轉(zhuǎn)臂10連接的蝸桿13a與蝸輪13b的減速比設(shè)為20∶1。

旋轉(zhuǎn)檢測器件6的控制馬達6a使用安川電機股份有限公司制造的AC伺服馬達(SGMJV-02A 3AHB2C 200W)，將控制馬達6a的輸出軸與旋轉(zhuǎn)軸4連接的齒輪傳動機構(gòu)設(shè)為使減速比為10∶1的正齒輪彼此的組合。

所述發(fā)電裝置8設(shè)為SKY電子股份有限公司制造的發(fā)電機(SKY-HG350W)。

以旋轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)增速至63倍而傳遞到發(fā)電裝置8的方式設(shè)定傳動機構(gòu)的齒輪傳動比等。

試制該規(guī)格的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置1，實施使旋轉(zhuǎn)體5以約5.6rpm旋轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)2小時，結(jié)果可確認能夠使發(fā)電裝置8以約350rpm流暢且穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。此外，此時的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置1的總耗電為976Wh，本試制機中省略了電池，因此從外部的電源進行供給。另外，根據(jù)發(fā)電裝置8的所述發(fā)電機的基本規(guī)格，以350rpm的轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)出2,192Wh(利用電橋整流后的直流的數(shù)值)的電，作為負載而連接的電熱器正常發(fā)熱。

以上，針對實施方式對本發(fā)明進行了說明，當(dāng)然本發(fā)明不限定于所述實施方式。例如，在實施方式中，將旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f設(shè)為六個，但可以少于六個，反之也可以多于六個。優(yōu)選以六個以上為宜。

另外，在實施方式中，將旋轉(zhuǎn)體5設(shè)為一個，但也可以在同軸上設(shè)置多個旋轉(zhuǎn)體5，以相鄰的旋轉(zhuǎn)體5、5彼此的旋轉(zhuǎn)方向成為反向的方式設(shè)定旋轉(zhuǎn)重錘裝置7a～7f的朝向。在該情況下，只要在相鄰的旋轉(zhuǎn)軸4、4彼此的邊界部介置旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換裝置(例如，一對對向圓錐齒輪和處于兩圓錐齒輪間且與兩者嚙合的中間圓錐齒輪的組合)，使一旋轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換為反向并傳遞到另一旋轉(zhuǎn)軸4即可。在如此于同軸上設(shè)置多個旋轉(zhuǎn)體5，將旋轉(zhuǎn)軸4、4彼此連結(jié)，而且相鄰的旋轉(zhuǎn)體5、5彼此的旋轉(zhuǎn)方向成為反向的情況下，能夠?qū)⑿D(zhuǎn)體5的重量平衡的偏倚用另一旋轉(zhuǎn)體5的重量平衡的偏倚來抵消，因此能夠使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置1整體的重量平衡良好。

另外，在實施方式中，當(dāng)處于旋轉(zhuǎn)體5沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的方向觀察時，重錘12始終朝向三點鐘的方向，但也可以朝兩點鐘或四點鐘的方向略微偏移。當(dāng)然，這種偏移可能會成為使旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)效率下降的主要因素，因此優(yōu)選以重錘12準確地朝向三點鐘的方向為宜。

另外，在實施方式中，利用控制馬達6a與齒輪傳動機構(gòu)的組合形成旋轉(zhuǎn)檢測器件6，但也可以利用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞯戎苯訖z測旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)。