JP2010101462A - Mechanism for driving heliostat - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はヘリオスタットの駆動機構に関するものである。 The present invention relates to a drive mechanism for a heliostat.
複数の反射ミラーをフレーム体に取付けてミラー構成体を形成し、そのミラー構成体を回動軸に回動自在に支持し、太陽光を最適な向きで受光したり、或いは所望する方向へ反射したりするヘリオスタットが知られている。この種のヘリオスタットの場合は、ミラー構成体を支持している回動軸に駆動力を作用させることにより、ミラー構成体を回動させる構造になっている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、このような従来の技術にあっては、ミラー構成体を支持している回動軸に駆動力を作用させているため、回動軸に大きな駆動力を作用させる必要がある。そのため、大掛かりな駆動機構を必要とし、消費電力の増加を招いていた。 However, in such a conventional technique, since a driving force is applied to the rotating shaft that supports the mirror structure, it is necessary to apply a large driving force to the rotating shaft. For this reason, a large drive mechanism is required, resulting in an increase in power consumption.
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、小さな駆動力でミラー構成体を回動させることができるヘリオスタットの駆動機構を提供するものである。 The present invention has been made paying attention to such a conventional technique, and provides a drive mechanism of a heliostat capable of rotating a mirror structure with a small drive force.
請求項1記載の発明は、フレーム体に複数の反射ミラーを取付けてミラー構成体を形成し、該ミラー構成体を第1回動軸に支持して該第1回動軸を中心を回動自在とし、該第1駆動軸をミラー構成体ごと第1回動軸に直交する第2回動軸に支持して該第2回動軸を中心に回動自在とし、第2回動軸の両端を架台に支持したヘリオスタットの駆動機構であって、前記第1回動軸における第2回動軸を挟んだ両側部位に、第2回動軸に対して直交する面内に存在し且つ第2回動軸を中心とした円弧レールの両端部を取付け、該円弧レールの外側面に沿って両端が固定された長尺状の駆動力作用体を設け、該駆動力作用体を架台に支持された回転駆動部に係合させたことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a mirror structure is formed by attaching a plurality of reflecting mirrors to the frame body, the mirror structure is supported on a first rotation shaft, and is rotated about the first rotation shaft. The first drive shaft is supported by a second rotation shaft that is orthogonal to the first rotation shaft together with the mirror structure, and is rotatable about the second rotation shaft. A heliostat drive mechanism having both ends supported by a pedestal, the both sides of the first rotation shaft sandwiching the second rotation shaft, present in a plane orthogonal to the second rotation shaft, and Attach both ends of the arc rail around the second rotation axis, provide a long driving force acting body fixed at both ends along the outer surface of the arc rail, and use the driving force acting body as a gantry It is characterized by being engaged with a supported rotational drive unit.
請求項2記載の発明は、駆動力作用体がタイミングベルトであり、回転駆動部がタイミングローラであることを特徴とする。
The invention described in
請求項1記載の発明によれば、ミラー構成体が支持された第1回動軸における第2回動軸を挟んだ両側部位に円弧レールの両端部を取付け、該円弧レールに沿って設けられた長尺状の駆動力作用体に、架台に支持された回転駆動部を係合させているため、回転駆動部の駆動力が円弧レールを介して第1回動軸の両側に作用する。従って、小さな駆動力でも第1回動軸をミラー構成体ごと第2回動軸を中心として回動させることができる。駆動力作用体は円弧レールにガイドされており、回転駆動部に対する状態は常に一定で撓んだりすることがないため、安定した駆動力作用体の送りが行える。 According to the first aspect of the present invention, the both ends of the arc rail are attached to both side portions of the first rotation shaft, on which the mirror structure is supported, sandwiching the second rotation shaft, and are provided along the arc rail. Since the rotation drive unit supported by the gantry is engaged with the long drive force acting body, the drive force of the rotation drive unit acts on both sides of the first rotation shaft via the arc rail. Therefore, even with a small driving force, the first rotation axis can be rotated together with the mirror structure about the second rotation axis. Since the driving force acting body is guided by the arc rail and the state with respect to the rotational driving portion is always constant and does not bend, the driving force acting body can be stably fed.
請求項2記載の発明によれば、駆動力作用体がタイミングベルトであり、回転駆動部がタイミングローラであるため、駆動力作用体と回転駆動部の間でスリップがない、安定した送りを行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, since the driving force acting body is a timing belt and the rotation driving portion is a timing roller, there is no slip between the driving force acting body and the rotation driving portion, and stable feeding is performed. be able to.
本発明の好適な実施形態を図1〜図10に基づいて説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
金属パネルを組み合わせて構成したフレーム体1に、複数の反射ミラー2を取付けてミラー構成体3を形成している。ミラー構成体3は左右に同じ構造を有するものを、中央の連結板4と、下方の連結バー5で連結した構造になっている。
A
また、ミラー構成体3には中央部に複数の支持片6が突設され、そこに赤緯軸である第1回動軸Aが貫通している。従って、支持片6の分だけ、ミラー構成体3の重心は下方にオフセットしている。
In addition, a plurality of
ミラー構成体3を支持した第1回動軸Aは、地球の自転軸と平行な極軸である第2回動軸Bの固定された軸受7に回動自在に支持されている。第2回動軸Bの両端は地面に設置した架台8に支持されている。
The first rotation axis A that supports the
従って、ミラー構成体3は、第1回動軸Aを中心に太陽の季節運動に関連する赤緯方向で回動自在で、第2回動軸Bを中心に太陽の日周運動に関連する赤経方向で回転自在となっている。
Accordingly, the
そして、第1回動軸Aの両端には、第2回動軸Bに対して直交する仮想平面内に存在し且つ第2回動軸Bを中心とした円弧を規定する円弧レール9の両端部が取付けられている。第1回動軸Aの端末は、円弧レール9の端部に対して回動自在である(図4参照)。円弧レール9の外側が開いた断面コ字形で、その内部には長手方向に沿ってタイミングベルト(駆動力作用体)10が設けられている。タイミングベルト10は凹凸面を内側にした状態で、その両端がスプリング11を介した状態で円弧レール9の両端部付近に固定されている。スプリング11が介在することにより、タイミングベルト10は適度なテンションで円弧レール9に押し付けられている。さらに、タイミングベルト10と円弧レール9の間での接触による摩擦力も発生するため、後述するタイミングローラ13で発生する駆動力の一部をタイミングベルト10と円弧レール9の接触領域に分散して円弧レール9に伝達することができる。
At both ends of the first rotation axis A, both ends of the
一方、架台8には、モータ12により駆動されるタイミングローラ(回転駆動部)13が設けられている。このタイミングローラ13にタイミングベルト10の一部を一対のアイドルプーリ14から引き出して係合させている。モータ12は図示せぬセンサーからの出力により必要な方向及び必要な回転数だけ回転する。モータ12が回転してタイミングローラ13が回転すると、タイミングベルト10が送られ、円弧レール9がその長手方向に回動して、第1回動軸Aがミラー構成体3ごと第2回動軸Bを中心に回動する。
On the other hand, the
第1回動軸Aの両端に円弧レール9の両端部が取付けられているため、小さな駆動力でも第1回動軸Aをミラー構成体3ごと第2回動軸Bを中心として回動させることができる。タイミングベルト10は円弧レール9にガイドされており、ミラー構成体3の回動にかかわらず、タイミングベルト10の全長にわたって張力を発生しうる状態を常に維持しなおかつタイミングベルト10が規定する経路長(ベルト長)は一定である。したがって、タイミングローラ13に対する状態は常に一定で撓んだりすることがないため、安定したタイミングベルト10の送りが行える。また、タイミングベルト10とタイミングローラ13の係合のため、両者間でスリップがなく、安定した送りを行うことができる。
Since both ends of the
次に、第1回動軸Aを中心にした方向での回動を説明する。第2回動軸Bの中央付近には、下向きに第2回動軸Bと一体的に回動する支持アーム15が形成されている。支持アーム15は第2回動軸Bに対して直角方向に延びて、その下端部にはワイヤ巻取部16が設けられている。
Next, the rotation in the direction around the first rotation axis A will be described. Near the center of the second rotation axis B, a
ワイヤ巻取部16にはワイヤ17が巻き取られ、図示せぬセンサからの出力により、ワイヤ17を送り出したり、巻き取ったりすることができる。ワイヤ17の先端は、ミラー構成体3の下部の連結バー5に結合されている。支持アーム15が第2回動軸Bに対して直角方向に長く延びた状態で形成されているため、側面視で、ワイヤ巻取部16は第1回動軸Aの真下位置よりも連結バー5から離反する方向に位置している(図10参照)。
A
ミラー構成体3は、支持片6を介して第1回動軸Aに吊り下げ支持されており、その重心が第1回動軸Aよりも下方にオフセットしているため、ミラー構成体3自体の重量により、ミラー構成体3には水平になろうとする回転力R(図10参照)が作用する。
The
従って、このミラー構成体3の重量に起因した回転力Rを利用し、ワイヤ巻取部16からワイヤ17を送り出せば、ミラー構成体3は水平になるように回動し、ワイヤ17を巻き取れば、ミラー構成体3の下部の連結バー5が引き寄せられるため、ミラー構成体3は垂直になるように回動する。特に、ワイヤ巻取部16が第1回動軸Aの真下よりも後退しているため、ミラー構成体3を引き寄せるストロークが大きく、ミラー構成体3を垂直に近い位置まで回動させることができる。このように、第1回動軸Aを中心とした回動では、一方への回動は重力を利用するため、ワイヤ巻取部16のような簡略な構造で且つ小さな駆動力でもミラー構成体3を確実に回動させることができる。
Therefore, if the rotational force R resulting from the weight of the
以上の実施形態では、第2回動軸Bが極軸として傾斜した赤道儀式のヘリオスタットを例にしたが、第2回動軸Bも水平な経緯台でも良い。また、円弧レール9に沿わせる駆動力作用体としてはタイミングベルト10に代えてチェーン(鎖)等を利用しても良い。
In the above embodiment, the equatorial ritual type heliostat in which the second rotation axis B is inclined as a polar axis is taken as an example, but the second rotation axis B may also be a horizontal pedestal. Further, as the driving force acting body along the
1 フレーム体
2 反射ミラー
3 ミラー構成体
5 連結バー
8 架台
9 円弧レール
10 タイミングベルト(駆動力作用体)
13 タイミングローラ(回転駆動部)
15 支持アーム
16 ワイヤ巻取部
17 ワイヤ
A 第1回動軸
B 第2回動軸
R 回転力
DESCRIPTION OF
13 Timing roller (rotary drive)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1回動軸における第2回動軸を挟んだ両側部位に、第2回動軸に対して直交する面内に存在し且つ第2回動軸を中心とした円弧を規定する円弧レールの両端部を取付け、
該円弧レールの外側面に沿って両端が該円弧レールに固定された長尺状の駆動力作用体を設け、該駆動力作用体を架台に支持された回転駆動部に係合させたことを特徴とするヘリオスタットの駆動機構。 A plurality of reflecting mirrors are attached to the frame body to form a mirror structure, the mirror structure is supported on a first rotation shaft, and the first rotation shaft is rotatable about the first drive shaft. A heliostat in which the mirror structure is supported on a second rotation shaft orthogonal to the first rotation shaft so as to be rotatable about the second rotation shaft, and both ends of the second rotation shaft are supported by a gantry. Drive mechanism,
An arc rail that defines an arc centered on the second rotation axis that is present in a plane perpendicular to the second rotation axis at both side portions of the first rotation axis across the second rotation axis. Attach both ends of
A long driving force acting body having both ends fixed to the arc rail along the outer surface of the arc rail is provided, and the driving force acting body is engaged with a rotation driving portion supported by a gantry. The drive mechanism of the characteristic heliostat.
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