CN106460803A

CN106460803A - 旋转驱动装置

Info

Publication number: CN106460803A
Application number: CN201580021288.3A
Authority: CN
Inventors: 石田晶二
Original assignee: Development Corp
Current assignee: Development Corp
Priority date: 2014-04-27
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2017-02-22
Also published as: EP3139040A1; EP3139040A4; RU2016146106A3; US20170045041A1; CA2944555A1; WO2015166856A1; JP2015222072A; JP6108488B2; KR20160138488A; AU2015254278A1; RU2016146106A; KR101820620B1

Abstract

本发明能够针对利用重量平衡的变化使旋转体旋转的旋转驱动装置有效率地且几乎不产生像碰撞声那样的噪音地进行旋转。本发明提供一种旋转驱动装置1，其具有：旋转体5，能够以点O为中心旋转；旋转检测器件6，能够检测其旋转状态；六个旋转重锤装置7a～7f，安装在旋转体5；以及发电装置8，利用旋转体5的旋转进行发电；旋转重锤装置7a～7f具备：旋转臂10，在以点O为中心的六点对称的位置能够旋转地轴接在旋转体5；马达11，使旋转臂10以与旋转体5相同的速度反向旋转；以及重锤12，设置在旋转臂10的自由端侧；所有旋转重锤装置7a～7f是以旋转臂10朝向相同侧的侧面的方式由马达11控制，且利用所有旋转臂10的重锤12的以点O为中心的重量平衡使旋转体5旋转。

Description

旋转驱动装置

技术领域

本发明涉及一种可利用能够以点O为中心旋转的旋转体的以该点O为中心的重量平衡而使之连续旋转的旋转驱动装置。

背景技术

例如在专利文献1中记载有如下旋转驱动装置，其具有：圆形的旋转板，能够在垂直面内以中心轴为中心旋转；32个砝码吊杆，在以所述中心轴为中心的32点对称的位置能够旋转地安装在该旋转板的周缘；以及砝码，安装在该砝码吊杆的自由端侧；而且利用配置伴随旋转板的旋转而变化的砝码的重量平衡进一步使旋转板旋转。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平4-342878号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

专利文献1的旋转驱动装置係砝码吊杆因砝码的自重而倾倒，从而使重量平衡发生变化。因此，砝码吊杆倾倒时的砝码的反作用作用于旋转板，所以旋转板的顺畅的旋转受到阻碍，进而有支撑这种旋转板的旋转的错乱导致能量损失的顾虑。另外，因为砝码吊杆倾倒停止时，部件彼此的碰撞声周期性地产生，所以还存在静音性能上也欠缺的问题。

本发明是鉴于所述问题而完成的，能够针对利用重量平衡的变化使旋转体旋转的旋转驱动装置有效率地且几乎不产生像碰撞声那样的噪音地进行旋转体的旋转。

[解决问题的手段]

为了达成所述目的，本发明提供一种旋转驱动装置，其具有：

旋转体，能够在垂直面内以点O为中心旋转；

旋转检测器件，能够检测该旋转体的旋转状态；

X个(X为2以上的整数)旋转重锤装置，安装在所述旋转体；以及

发电装置，利用所述旋转体的旋转进行发电；

所述旋转重锤装置具备：

旋转臂，在以所述点O为中心的大致X点对称的位置能够旋转地轴接在所述旋转体；

马达，使该旋转臂以与所述旋转体相同的旋转速度反向旋转；以及

重锤，设置在所述旋转臂的自由端侧；

所有旋转重锤装置是以所有旋转臂朝向相同侧的侧面的方式由所述马达控制，且利用设置在所有旋转臂的自由端侧的所有重锤的以所述点O为中心的重量平衡使所述旋转体旋转。

此外，此处所谓在以点O为中心的大致X点对称的位置能够旋转地轴接的旋转臂，是指利用绕着点O以大致(360°/X)°间隔设置的轴，旋转臂能够旋转地被支撑。

另外，如技术方案2中所记载，提供技术方案1所述的旋转驱动装置，其中所述马达是以如下方式控制所述旋转臂：当处于所述旋转体沿顺时针方向旋转的方向观察时，所述重锤始终朝向大致三点钟的方向。

另外，如技术方案3中所记载，提供技术方案1或2所述的旋转驱动装置，其中所述马达的主动轴与所述旋转臂经由齿轮传动机构连结，使该齿轮传动机构的减速比变大而不从旋转臂侧逆传动到马达的主动轴。

另外，如技术方案4中所记载，提供技术方案1至3中任一项所述的旋转驱动装置，其中将利用所述发电装置发出的电蓄积到电池中，并将该电池的电供给到所述马达。

[发明的效果]

本发明的旋转驱动装置因为使配设在以点O为中心的大致X点对称的位置的旋转臂朝与旋转体的旋转方向相反的方向同步地旋转，所以所有旋转臂的姿势始终朝向相同侧的侧面。因此，设置在旋转臂的自由端侧的重锤相对于旋转臂的旋转中心始终位于相同侧的侧面的位置，所以旋转体的以点O为中心的整体重量平衡始终处于偏于一侧的状态。旋转体利用该偏于一侧的重量平衡而以点O为中心旋转。而且，因为重锤的移动与旋转体的旋转同步，所以重量平衡的变化没有起伏而顺畅，由此旋转体的旋转有效率地进行，另外，也几乎不产生像碰撞声那样的噪音。

另外，如技术方案2中记载的旋转驱动装置，如果以处于所述旋转体沿顺时针方向旋转的方向观察时重锤始终朝向大致三点钟的方向的方式控制旋转臂，那么能够较大地设定重量平衡的左右的差，因此能够使旋转体高效率地旋转。

另外，如技术方案3中记载的旋转驱动装置，如果利用减速比大的齿轮传动机构来连结马达的主动轴与旋转臂，这样不会从旋转臂侧逆传动到马达的主动轴，那么即使例如为了定期性的检查等而对旋转体施加制动以阻止旋转，停止对马达的通电，旋转臂也仍然保持朝向侧面的姿势，因此容易重新运转。

另外，如技术方案4中记载的旋转驱动装置，如果将利用发电装置发出的电蓄积到电池中，并将该电池的电供给到所述马达，那么能够在一定的条件下使旋转体持续旋转。

附图说明

图1是从旋转体沿顺时针方向旋转的方向观察的旋转驱动装置的剖视图。

图2是旋转驱动装置的中央纵向剖视图。

图3是图1的主要部分放大图。

图4是图2的主要部分放大图。

图5是表示旋转重锤装置的立体图。

图6是图2的V部的放大图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式进行说明。

如图1、图2所示，旋转驱动装置1概略地包含：旋转轴4，利用多个轴承3、3、3水平且旋转自如地安装在固定性的装置基台2的上表面；旋转体5，通过在中心的点O插通所述旋转轴4并固定在该旋转轴4，而能够在垂直面内进行旋转；旋转检测器件6，能够检测该旋转体5的旋转状态；六个旋转重锤装置7a～7f，在以所述点O为中心的六点对称的位置安装于旋转体5；以及发电装置8，利用旋转体5的旋转力进行发电。

[旋转体]

所述旋转体5包含：两片圆板5a、5b，在旋转轴4的轴向上隔开特定的间隔而固定；以及六片周侧板5c、5c...，以保持该圆板5a、5b彼此的间隔的方式在圆周位置等间隔地安装。

[旋转检测器件]

如图2、图6所示，所述旋转检测器件6安装在装置基台2的上表面后方(在图2中为右端)，在其内部插通着所述旋转轴4的后端部。并且，通过检测该旋转轴4的旋转状态(主要为旋转速度)，能够检测与旋转轴4一体的旋转体5的旋转状态。

实施方式的旋转检测器件6概略地包含控制马达6a以及将该控制马达6a的输出轴与所述旋转轴4连结的齿轮传动机构。该齿轮传动机构是安装在控制马达6a的输出轴的蜗杆6b与安装在旋转轴4的蜗轮6c的组合或者未图示的正齿轮彼此的组合，且将减速比变大为20∶1～10∶1左右，而不容易从旋转轴4侧逆传动到控制马达6a的输出轴。下文对使用该旋转检测器件6检测旋转体5的旋转状态的方法进行叙述。

[旋转重锤装置]

如上所述，所述旋转重锤装置7a～7f在以点O为中心的六点对称的位置安装有六个在旋转体5，因为所有旋转重锤装置7a～7f均为相同构成，所以利用图3～图5，对一个旋转重锤装置7a说明其构成的详细内容。

如图3～图5所示，旋转重锤装置7a具备：从动轴9，在所述旋转体5的圆板5a、5b间能够旋转地被支承；两片一组的旋转臂10，一体地安装在该从动轴9且在圆板5a、5b彼此之间的空间能够旋转地被轴接；马达11，为了使该旋转臂10旋转而安装在圆板5a的前表面；以及重锤12，设置在旋转臂10的自由端侧。

所述马达11的主动轴11a与旋转臂10经由齿轮传动机构连结。该齿轮传动机构是设置在马达11的主动轴11a的蜗杆13a和设置在与旋转臂10一体的从动轴9的蜗轮13b的组合，使减速比变大为20∶1左右，而将大的旋转力传递到旋转臂10且不使来自旋转臂10侧的旋转力逆传动到马达11的主动轴11a。此外，图中符合14为覆盖齿轮传动机构的齿轮箱。

所述马达11是使旋转臂10与利用所述旋转检测器件6检测的旋转体5的旋转同步地反向旋转的马达，且以如下方式控制旋转臂10：在处于旋转体5沿顺时针方向旋转的方向观察的图1的状态下所述重锤12始终朝向三点钟的方向。

[发电装置]

所述发电装置8设置在装置基台2的前方(在图2中为左侧)的内部，且经由传动机构与旋转体5的旋转轴4连结。该传动机构是使皮带传动机构、齿轮传动机构(省略图示)及离合器15组合而成的机构，且利用在旋转轴4侧的大径的主动轮16a与齿轮传动机构侧的小径的从动轮16b上架设环形皮带16c而成的皮带传动机构使旋转轴4的旋转增速，进而利用齿轮传动机构使旋转轴4的旋转增速，传递到发电装置8，另外，利用离合器15使旋转轴4与发电装置8断续。此外，发电装置8与未图示的电池连接，发出的电可暂时先储蓄在电池中，从此处供给到各马达11。

[其他]

此外，于图2中，符合17是设置在旋转轴4的前方的制动器，符合18、18是设置在旋转轴4的中途的集流环。该集流环18、18是用来对与旋转体5一同旋转的马达11供给电力，并且将旋转控制信号等发送到马达11的集流环。

[动作说明]

对如上所述构成的旋转驱动装置1的动作进行说明。

首先，作为准备阶段，利用制动器17制动旋转轴4，而锁定旋转体5，在该状态下使各旋转重锤装置7a～7f的马达11、11...动作，将各个旋转臂10、10...设定为朝向侧面的三点钟的方向，进而断开离合器15使发电装置8与旋转轴4断离。

将旋转臂10、10...设定为朝向侧面的三点钟的方向的状态下的旋转体5的以点O为中心的重量平衡因各旋转重锤装置7a～7f的重锤12的配置而成为如图1所示偏于右方的状态。

因此，对于旋转体5，以点O为中心的图1中的顺时针方向的旋转力起到作用，但利用制动器17的制动力、以及所述齿轮传动机构的逆传动性也就是利用蜗杆6b与蜗轮6c或正齿轮彼此的大减速比而作用于旋转轴4的旋转力被蜗杆6b阻止所产生的制动力，旋转体5保持静止状态。

接下来，解除旋转驱动装置1的制动器17，同时使旋转检测器件6的控制马达6a旋转。如此一来，利用旋转体5的以点O为中心的重量平衡，旋转体5开始图1中的顺时针方向旋转。但是，该旋转体5的旋转并不自由，而是随着经由齿轮传动机构连结的控制马达6a的旋转而旋转相当于蜗轮6c旋转的程度。也就是说，旋转体5的旋转从属于旋转检测器件6的控制马达6a的旋转，且与控制马达6a的转数成正比。因此，能够通过对控制马达6a进行控制，以此来控制旋转体5的旋转，另外，能够利用控制马达6a的转数来检测旋转体5的旋转状态。此外，控制马达6a仅释放因齿轮传动机构的逆传动性而被制动的旋转体5的旋转力，无需使旋转体5旋转，因此几乎未被施加负载。

接收利用该旋转检测器件6所得的旋转体5的旋转信息后，旋转重锤装置7a～7f的马达11动作，使旋转臂10以与旋转体5相同的旋转速度反向旋转。因此，所有旋转臂10使重锤12始终朝向图1中的三点钟的方向。由此，旋转体5的以点O为中心的重量平衡始终偏于图1中靠右方，旋转体5利用该偏倚的重量平衡以点O为中心旋转。

此外，如果使旋转检测器件6的齿轮传动机构与旋转重锤装置7a～7f的齿轮传动机构的减速比相同，那么仅使控制马达6a的转数与旋转重锤装置7a～7f的马达11的转数相同，便能够轻易地使旋转体5与旋转臂10的旋转同步。

如果在旋转体5的旋转达到某种程度的速度的时间点连接离合器15，那么旋转轴4与发电装置8经由传动机构连结，因此开始发电，该电蓄积在电池中，并且从该电池将电供给到旋转重锤装置7a～7f的马达11。

实施例1

所述构成的旋转驱动装置1能够以如下规格进行制造。

将直径为1292mm、厚度为4.5mm的铁制圆板5a、5b隔开91mm的间隔而接合，制成所述旋转体5。

以旋转臂10的从动轴9的中心位于从所述圆板5a的中心即点O起半径418mm的圆上的方式将六个旋转重锤装置7a～7f以60度间隔设置在六点对称的位置。

利用直径为136mm、重量约为4.3kg的金属圆板形成所述旋转重锤装置7a～7f的重锤12。

所述旋转臂10是将自从动轴9的中心到重锤12的中心为止的有效臂长设定为约160mm。

旋转重锤装置7a～7f的马达11使用安川电机股份有限公司制造的AC伺服马达(SGMJV-01A 3AHB2C 100W)，将马达11的主动轴11a与旋转臂10连接的蜗杆13a与蜗轮13b的减速比设为20∶1。

旋转检测器件6的控制马达6a使用安川电机股份有限公司制造的AC伺服马达(SGMJV-02A 3AHB2C 200W)，将控制马达6a的输出轴与旋转轴4连接的齿轮传动机构设为使减速比为10∶1的正齿轮彼此的组合。

所述发电装置8设为SKY电子股份有限公司制造的发电机(SKY-HG350W)。

以旋转轴4的旋转增速至63倍而传递到发电装置8的方式设定传动机构的齿轮传动比等。

试制该规格的旋转驱动装置1，实施使旋转体5以约5.6rpm旋转的运转2小时，结果可确认能够使发电装置8以约350rpm流畅且稳定地旋转。此外，此时的旋转驱动装置1的总耗电为976Wh，本试制机中省略了电池，因此从外部的电源进行供给。另外，根据发电装置8的所述发电机的基本规格，以350rpm的转数发出2,192Wh(利用电桥整流后的直流的数值)的电，作为负载而连接的电热器正常发热。

以上，针对实施方式对本发明进行了说明，当然本发明不限定于所述实施方式。例如，在实施方式中，将旋转重锤装置7a～7f设为六个，但可以少于六个，反之也可以多于六个。优选以六个以上为宜。

另外，在实施方式中，将旋转体5设为一个，但也可以在同轴上设置多个旋转体5，以相邻的旋转体5、5彼此的旋转方向成为反向的方式设定旋转重锤装置7a～7f的朝向。在该情况下，只要在相邻的旋转轴4、4彼此的边界部介置旋转方向转换装置(例如，一对对向圆锥齿轮和处于两圆锥齿轮间且与两者啮合的中间圆锥齿轮的组合)，使一旋转轴4的旋转方向转换为反向并传递到另一旋转轴4即可。在如此于同轴上设置多个旋转体5，将旋转轴4、4彼此连结，而且相邻的旋转体5、5彼此的旋转方向成为反向的情况下，能够将旋转体5的重量平衡的偏倚用另一旋转体5的重量平衡的偏倚来抵消，因此能够使旋转驱动装置1整体的重量平衡良好。

另外，在实施方式中，当处于旋转体5沿顺时针方向旋转的方向观察时，重锤12始终朝向三点钟的方向，但也可以朝两点钟或四点钟的方向略微偏移。当然，这种偏移可能会成为使旋转体5的旋转效率下降的主要因素，因此优选以重锤12准确地朝向三点钟的方向为宜。

另外，在实施方式中，利用控制马达6a与齿轮传动机构的组合形成旋转检测器件6，但也可以利用适当的传感器等直接检测旋转体5的旋转。

Claims

1.一种旋转驱动装置，其特征在于具有：

旋转体，能够在垂直面内以点O为中心旋转；

旋转检测器件，能够检测该旋转体的旋转状态；

发电装置，利用所述旋转体的旋转进行发电；

所述旋转重锤装置具备：

重锤，设置在所述旋转臂的自由端侧；

2.根据权利要求1所述的旋转驱动装置，其特征在于：所述马达是以如下方式控制所述旋转臂：当处于所述旋转体沿顺时针方向旋转的方向观察时，所述重锤始终朝向大致三点钟的方向。

3.根据权利要求1或2所述的旋转驱动装置，其特征在于：所述马达的主动轴与所述旋转臂经由齿轮传动机构连结，使该齿轮传动机构的减速比变大而不从旋转臂侧逆传动到马达的主动轴。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转驱动装置，其特征在于：将利用所述发电装置发出的电蓄积到电池中，并将该电池的电供给到所述马达。