WO2011158472A1

WO2011158472A1 - 運動変換装置

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Publication number: WO2011158472A1
Application number: PCT/JP2011/003269
Authority: WO
Inventors: 明雄竹内
Original assignee: 株式会社竹宝
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2011-12-22
Also published as: JP5531098B2; US10125746B2; US20130087414A1; JPWO2011158472A1

Abstract

　運動変換装置は、チェーン機構（１０）と、複数の鋼球（１）を垂直に一列に並んだ状態で保持可能な保持空間（５ａ）を有した鋼球保持筒（５）と、鋼球保持筒（５）の下端部に設けられた鋼球挿入保持機構（６）と、エア圧を用いて鋼球保持筒（５）を持ち上げ可能なバランサ機構（３０）と、チェーン機構（１０）の作動に応じてバランサ機構（３０）へのエア圧の供給制御を行う装置と、を備えて構成される。チェーン機構（１０）のチェーン（１３）に複数のバスケット（１５）が一定の間隔を置いて取り付けられており、鋼球保持筒（５）の上端からこぼれ出た鋼球（１）をバスケット（１５）内に受容保持可能であり、チェーン機構（１０）の作動に応じて、鋼球（１）を受容したバスケット（１５）が下動し、下部において鋼球（１）がこぼれ落ちて鋼球保持筒（５）の直下に転がり移動する。

Description

運動変換装置

　本発明は、球状物体を上下搬送することにより生じる位置エネルギーを回転運動に変換する装置に関する。

　最近のＣＯ₂削減要求を受けて風力、水力等の自然エネルギーを用いて発電を行うシステムに対する要求が増加する傾向にある。このような自然エネルギーを利用する大掛かりなシステムではなく、家庭内で必要とされる比較的小さな電力を、各家庭において作り出すことができるような発電システムも要望されている。一例を挙げれば、家庭用燃料電池があり、その提案が種々されており、既に一部実用化が始まっている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）

国際公開ＷＯ２００３／０３４５２３号公報特開平７－１７６３１１号公報

　上記発電システムに用いられる家庭用燃料装置は構成が複雑で高価であるという問題がある。このようなことから、できる限り簡単な構成で発電機を回転させることができるような機構が臨まれている。

　本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、球状物体を上下搬送することにより生じる位置エネルギーを利用して、簡単な構成で発電機等の回転駆動を行う回転運動を得ることができるような装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するため、本発明に係る運動変換装置は、上下に離間してそれぞれ回転自在に配置された一対の回転部材、および前記一対の回転部材間に巻き掛けられた巻き掛け部材からなる巻き掛け伝動機構と、複数の球体を垂直に一列に並んだ状態で保持可能な垂直に延びる筒状の保持空間を有した球体保持部材と、前記球体保持部材の下端部に設けられ、前記球体保持部材の下面側から保持空間内に球体を挿入可能であるが、前記保持空間から下方に球体が抜け出さないように保持する球体挿入保持機構と、前記保持空間内に複数の球体を垂直に一列に並んで保持した状態の前記球体保持部材を持ち上げ可能なバランサ機構を備え、外部駆動力を受けて作動されて前記保持空間内に複数の球体を垂直に一列に並んで保持した状態の前記球体保持部材を持ち上げる持ち上げ作動、および前記保持空間内に複数の球体を垂直に一列に並んで保持した状態で前記球体保持部材のみを押し下げる押し下げ作動が可能な上下作動機構と、前記一対の回転部材の回転に応じて前記上下作動機構への外部駆動力の供給制御を行い、前記持ち上げ作動および前記押し下げ作動を切り換えて行わせる切り換え手段と、を備えて構成される。そして、前記巻き掛け部材には複数の球体受容部材が一定の間隔を置いて取り付けられており、前記球体保持部材の前記保持空間の上端からこぼれ出た球体を前記巻き掛け伝動機構の上部においてそれぞれ前記球体受容部材内に受容保持可能であり、前記巻き掛け伝動機構における前記回転部材の回転に応じた前記巻き掛け部材の移動に応じて球体を受容した前記球体受容部材が下動し、前記巻き掛け伝動機構の下部において下側の前記回転部材に前記巻き掛け部材が巻き掛けられるときに前記球体受容部材から球体がこぼれ落ちて前記球体保持部材の下端に対向する位置に転がり移動するように構成されており、前記一対の回転部材の回転に応じて前切り換え手段により前記上下作動機構による持ち上げ作動および押し下げ作動を順次切り換えて行わせ、前記持ち上げ作動により前記保持空間内に複数の球体を垂直に一列に並んで保持した状態の前記球体保持部材を持ち上げて前記巻き掛け伝動機構の下部において前記球体受容部材からこぼれ落ちて転がり移動してきた球体を前記球体保持部材の下端に対向する位置に入り込む空間を形成し、前記球体保持部材の下端に対向する位置に転がり移動して球体が入り込んだ状態で、前記押し下げ作動を行わせることにより、前記球体保持部材のみを押し下げて前記球体挿入保持機構の作用により、前記球体を前記保持空間内に入り込ませるように構成される。

　なお、バランサ機構をエア圧の供給を受けて作動される構成とすることができる。また、バランサ機構を電動モータによる駆動力を受けて作動される構成としても良い。

　このような構成の運動変換装置によれば、上下作動機構による球体挿入保持機構の上下動により内部に保持した球体をその上端から順次排出し、このように排出された球体が巻き掛け伝動機構の上部において球体受容部材内に受容させることにより、巻き掛け伝動機構を作動させてその回転部材を回転させることができる。このため、この回転部材に発電機を連結すれば、簡単な構成で発電機を効率よく回転駆動させて発電させ、電力を得ることができる。

第１の実施形態に係る運動変換装置の全体構成を示す概略説明図である。第１の実施形態に係る運動変換装置の変形例を示す概略説明図である。上記第１の実施形態に係る運動変換装置の主要部を示す正面図、側面図および部分拡大図である。第１の実施形態に係る運動変換装置の主要部を示す背面図である。第１の実施形態に係る運動変換装置の作動を説明する概略説明図である。第２の実施形態に係る運動変換装置の全体構成を示す概略説明図である。第２の実施形態に係る運動変換装置の主要部構成を示す概略説明図である。

　第１実施形態
　以下、本発明を適用した第１実施形態に係る運動変換装置について、図面を参照して説明する。まず、図１に本発明を適用した運動変換装置の全体概略構成を示し、図３および図４にこの運動変換装置の主要部を示す。この運動変換装置は、チェーン機構１０（巻き掛け伝動機構）を備える。このチェーン機構１０は、上下に離間してそれぞれ回転自在に配置された一対のスプロケット１１，１２と、これらスプロケット１１，１２に巻き掛けられたチェーン１３から構成され、チェーン１３の外側に等間隔で多数のバスケット１５，１５・・・１５が取り付けられている。各バスケット１５は、スプロケット１１，１２に巻き掛けられた状態で片側において上方に受容開口が位置するように取り付けられており、後述するように、上部転動ガイド７ａを転動してくる鋼球１をそれぞれ１個受容保持可能となっている。

　鋼球１がバスケット１５内に受容されると、チェーン１３の片側に鋼球１の重量が作用し、チェーン１３は図１において矢印Ａで示すように左側が下方に移動し、スプロケット１１，１２が矢印Ｂ１，Ｂ２で示すように反時計方向に回転される力が作用する。このようなチェーン１３の動きに応じて鋼球１が各バスケット１５内に順次連続的に供給され、図１に示すように、チェーン１３の左側のバスケット１５内に受容された鋼球１の合計重量に応じた力がチェーン１３の左側を下方（矢印Ａ方向）に移動させるように作用する。なお、図１において左側ではバスケット１５は上方に受容開口を有しており、バスケット１５内に鋼球１を受容保持するが、下側のスプロケット１２に巻き掛かって反転されるときにバスケット１５の受容開口は左方向を向いてさらに下方向を向くため、鋼球１は外に排出される。このため、チェーン１３の左側のバスケット１５には鋼球１が順次供給されて受容保持されるが、右側のバスケット１５は空となる。

　この結果、左側のバスケット１５に受容された複数の鋼球１の重力の作用により、チェーン１３は図において矢印Ａで示すように左側が下方に移動し、スプロケット１１，１２が矢印Ｂ１，Ｂ２で示すように反時計方向に回転される。ここで、下側のスプロケット１２の回転軸１２ａに発電機（図示せず）が連結されており、スプロケット１２の回転力が発電機に伝達されて発電機が回転駆動されて、発電が行われるようになっている。なお、発電機を上側のスプロケット１１の回転軸１１ａに連結しても良い。また、ここではチェーンとスプロケットからなる巻き掛け伝動機構を用いているが、これに代えてベルトとプーリ（好ましくは、歯付ベルトとこれに噛合するプーリ）からなる巻き掛け伝動機構を用いても良い。

　以上の説明から分かるように、スプロケット１１，１２の回転に伴うチェーン１３の移動にタイミングを合わせて、鋼球１を各バスケット１５内に順次継続的に供給すれば、スプロケット１１，１２を回転させて、発電機を回転駆動して発電を行うことができる。本実施形態に係る運動変換装置は、このように鋼球１を順次供給する鋼球供給装置を備えており、これについて以下に説明する。

　この鋼球供給装置は、複数の鋼球１を垂直に一列に並んだ状態で保持可能な垂直に延びる筒状の保持空間５ａを有した鋼球保持筒５と、保持空間５ａ内に複数の鋼球１を垂直に一列に並んで受容保持した状態の鋼球保持筒５を持ち上げ可能なエア作動式のバランサ機構３０とを備える。鋼球保持筒５はその上端５ｂにおいてバランサ機構３０の保持アーム３１により吊り下げられており、エア圧の供給を受けてバランサ機構３０を作動させることにより保持アーム３１を矢印Ｃで示すように上下に揺動させて、保持空間５ａ内に多数の鋼球１を保持したままで鋼球保持筒５を上下移動させることができるようになっている。

　このため、バランサ機構３０には、エア供給源２０からエア供給制御バルブ２１を介してエア圧が供給されるように構成され、エア供給制御バルブ２１はコントローラ２５により作動制御される。さらに、上スプロケット１１の回転位置（もしくはチェーン１３の移動位置）を検出する位置検出スイッチ５０が設けられており、位置検出スイッチ５０により検出された位置検出信号がコントローラ２５に送られ、コントローラ２５はこの位置検出信号に基づいてエア供給制御バルブ２１の作動を制御するようになっている。これにより、チェーン機構１０における上下スプロケット１１，１２の回転およびチェーン１３の移動に応じて、バランサ機構３０が上下揺動制御され、以下に示すようにして、鋼球１が各バスケット１５の移動にタイミングを合わせて順次供給されるようになっている。

　位置検出スイッチ５０は、具体的には、図３および図４に示すように、上側のスプロケット１１と一体回転する円盤に複数の第１レバー５１ａを円周方向に等間隔で設けて構成される第１スイッチ盤５１と、第１スイッチ盤５１とギヤ連結されて第１スイッチ盤５１と反対方向に同一速度で回転される円盤に複数の第２レバー５２ａを円周方向に等間隔で設けて構成される第２スイッチ盤５２と、第１スイッチ盤５１の第１レバー５１ａにより作動される第１スイッチ５５と、第２スイッチ盤５２の第２レバー５２ａにより作動される第２スイッチ５６とから構成される。上述のように上側スプロケットが回転されると、これと同期して第１および第２スイッチ盤５１，５２が回転され、第１レバー５１ａが第１スイッチ５５のスイッチアーム５５ａに当接して第１スイッチ５５を作動させ、第２レバー５２ａが第２スイッチ５６のスイッチアーム５６ａに当接して第２スイッチ５６を作動させる。

　この結果、チェーン機構１０における上下スプロケット１１，１２の回転およびチェーン１３の移動に応じて、第１および第２スイッチ５５，５６が作動され、この作動により上スプロケット１１の回転位置を検出できる。この位置検出信号がコントローラ２５に送られ、コントローラ２５は位置検出信号に基づいてエア供給制御バルブ２１の作動を制御し、チェーン機構１０における上下スプロケット１１，１２の回転およびチェーン１３の移動に応じてバランサ機構３０を上下揺動させ、鋼球１が各バスケット１５の移動にタイミングを合わせて順次供給される

　次に、バランサ機構３０の上下揺動に合わせて鋼球１が順次バスケット１５に供給される構成および作動を以下に説明する。鋼球保持筒５の下端部には、鋼球保持筒５の下面側から保持空間５ａ内に鋼球１を挿入可能であるが、保持空間５ａから下方に鋼球１が抜け出さないように保持する鋼球挿入保持機構６が設けられている（図３（Ｃ）参照）。鋼球保持筒５において保持空間５ａは下端が下方に開口しており、この開口部に周方向等間隔で３個の保持爪６ａを備えて鋼球挿入保持機構６が構成される。これら３個の保持爪６ａは、保持空間５ａ内に水平に突出する位置から上方に揺動可能となるように鋼球保持筒５に枢結されて取り付けられており、水平に突出する位置から下方への揺動が規制されている。この保持爪６ａはその重心位置の関係から、外力が付与されない状態では水平に突出する状態となる。なお、保持爪６ａを水平に突出する位置に位置するように付勢するねじるバネを設けても良い。

　このため、鋼球保持筒５の真下に鋼球１を置いた状態で、保持筒５を下降させて保持空間５ａ内にこの鋼球１を入り込ませると、保持爪６ａは上方に揺動して鋼球１が保持空間５ａ内に入り込むことを許容する。そして、この鋼球１が上方に揺動した保持爪６ａの先端を越えて上動させると、保持爪６ａは重心位置の関係から水平に突出する位置に戻され、保持空間５ａ内に入り込んだ鋼球１の下側に位置する。このため、このように入り込んだ鋼球１は保持爪６ａにより保持空間５ａ内に保持される。一方、鋼球保持筒５の上部にはチェーン機構１０の側を向いた排出口５ｃが形成されており、上記のようにして保持空間５ａ内に新たに鋼球１をその下端から入り込ませると、保持空間５ａ内において鋼球１が相対的に押し上げられ、最も上に位置する鋼球１が保持空間５ａ内で押し上げられて排出口５ｃから外に排出され、上部転動ガイド７ａ上を転動してバスケット１５内に受容保持される。なお、図２に示すように、鋼球保持筒５とチェーン機構１０とを近づけて配置し、鋼球保持筒５の排出口５ｃの上部にガイド板５ｄを設け、上部転動ガイド７ａを廃止した構成でも良い。

　なお、上述のようにチェーン機構１０における上下スプロケット１１，１２の回転およびチェーン１３の移動に応じて、チェーン機構１０の下部においてバスケット１５から排出された鋼球１を鋼球保持筒５の直下位置まで転動移動させる下部転動ガイド７ｂが設けられている。なお、下部転動ガイド７ｂにおける鋼球保持筒５の直下位置には転動移動してきた鋼球１をこの位置で静止保持するための浅い保持凹部７ｃが形成されている。またこの保持凹部７ｃの下側に、鋼球保持機構６とともに鋼球保持筒５の下端を挿入させることが可能に形成された挿入凹部７ｄが形成されている。

　以上の構成において、バランサ機構３０により鋼球保持筒５を上下揺動させたときの、保持空間５ａ内における鋼球１の移動について、図５を参照して説明する。まず、（１）は保持空間５ａ内に複数の鋼球１を垂直に一列に並んで保持した状態を示しており、この状態では鋼球保持筒５の下端に設けた鋼球挿入保持機構６により鋼球１が下方に抜け出るのが阻止されている。この状態からバランサ機構３０により鋼球保持筒５を持ち上げて（２）から（３）へと上動させると、鋼球保持筒５の下端が下部転動ガイド７ｂの保持凹部７ｃから離れて、その間に下部転動ガイド７ｂを転動移動して来た鋼球１を保持凹部７ｃ内に受容することができるようになる。このように保持凹部７ｃ内に鋼球１を保持した状態を（４）に示しており、この状態からバランサ機構３０により鋼球保持筒５を押し下げると、保持空間５ａ内で最も下に位置する鋼球１が保持凹部７ｃ上に位置する鋼球１と当接し、（５）～（７）で示すように、この状態からは鋼球保持筒５のみが下動する。

　このとき、保持凹部７ｃ上の鋼球１が保持爪６ａを押してこれを上方に揺動させ、この鋼球１が図示のように保持空間５ａ内に入り込む。ここで、上述のように保持凹部７ｃの下側に、鋼球保持筒５の下部を鋼球挿入保持機構６とともに（且つ、鋼球１を保持凹部７ｃ上に保持したままで）挿入させることが可能な挿入凹部７ｄが形成されているので、鋼球保持筒５をこの挿入凹部７ｄに入り込ませるようにして、（８）で示すようにさらに下動させることができる。これにより保持凹部７ｃ上の鋼球１はさらに保持空間５ａ内に入り込み、保持爪６ａの先端を乗り越えるまで鋼球保持筒５が下動されると、重心位置の関係から保持爪６ａが（８）から（９）で示すように揺動されて水平位置に戻る。その結果、保持凹部７ｃ上の鋼球１が保持空間５ａ内に入り込み、鋼球挿入保持機構６により保持されて、下方に抜け出すことがない状態となる。

　なお、このようにして、鋼球１が新たに保持空間５ａ内に挿入されると、保持空間５ａ内では垂直に並んだ複数の鋼球１全体が相対的に上動されることとなる。その結果、保持空間５ａ内で最も上に位置する鋼球１が保持空間５ａ内で押し上げられて排出口５ｃから外に排出され、上部転動ガイド７ａ上を転動してバスケット１５内に受容保持される。

　以上のことから分かるように、バランサ機構３０による鋼球保持筒５の上下動により、下部転動ガイド７ｂを転動移動して保持凹部７ｃ上に位置した鋼球１を保持空間５ａ内に入り込ませるとともに保持空間５ａ内で最も上に位置する鋼球１を排出口５ｃから排出させて上部転動ガイド７ａ上を転動させてバスケット１５内に入り込ませることができる。このようにしてバスケット１５内に鋼球１が入り込むことによりチェーン機構１０を作動させて下側スプロケット１２を回転させ、発電機を回転駆動して発電することができる。このとき、位置検出スイッチ５０によりチェーン機構１０の作動位置（上下スプロケット１１，１２の回転位置や、チェーン１３の移動位置）が検出され、この検出位置に応じてバランサ機構３０へのエア圧供給を制御して、バランサ機構３０の上下動のタイミングが調整される。この結果、バランサ機構３０を連続的に上下動させてバスケット１５内に順次連続的に鋼球１を供給し、チェーン機構１０を連続的に作動させて、発電機による効率のよい発電を行うことができる。

　なお、以上の実施形態においては、バランサ機構３０はエア圧供給を受けて作動する構成であるが、駆動源としてはこれに限られるものではない。例えば、油圧、その他の流体圧を受けて作動するような構成でもよく、さらには電気駆動により作動する構成でも良い。

　第２実施形態
　そこで、電気モータを駆動源として用いてバランサ機構を作動させるようにした構成の第２の実施形態に係る運動変換装置について、図６および図７を参照して以下に説明する。なお、図７は、図６に示す機構の上部を拡大して示している。

　この運動変換装置も、チェーン機構１１０（巻き掛け電動機構）を備える。このチェーン機構１１０は、ベース台１００の上に垂直に延びる第１支持装置１０１上に設けられている。その構成は、第１実施形態に係るチェーン機構１０と同様な構成で、上下に離間してそれぞれ回転自在に配置された一対のスプロケット１１１，１１２と、これらスプロケット１１１，１１２に巻き掛けられたチェーン１１３から構成され、チェーン１１３の外側に等間隔で多数のバスケット１１５，１１５・・・１１５が取り付けられている。第１支持装置１０１はベース台１００から垂直に延びる支持部材１０１ａを有し、支持部材１０１ａの上端および下部にそれぞれ回転軸１１１ａおよび１１２ａを介してスプロケット１１１，１１２が回転自在に取り付けられており、各バスケット１１５は、スプロケット１１１，１１２に巻き掛けられた状態で片側（図示における左側）において上方に受容開口が位置するように取り付けられており、後述するように、鋼球保持筒１２０から排出されてくる鋼球１をそれぞれ１個受容保持可能となっている。

　鋼球１がバスケット１１５内に受容されると、チェーン１１３の片側に鋼球１の重量が作用し、チェーン１１３は図６において矢印Ａで示すように左側が下方に移動し、スプロケット１１１，１１２が矢印Ｂ１，Ｂ２で示すように反時計方向に回転される力が作用する。このようなチェーン１１３の動きに応じて鋼球１が各バスケット１１５内に順次連続的に供給され、図６に示すように、チェーン１１３の左側のバスケット１１５内に受容された鋼球１の合計重量に応じた力がチェーン１１３の左側を下方（矢印Ａ方向）に移動させるように作用する。この構成は上述の第１実施形態と同様であり、チェーン１１３が下側のスプロケット１１２に巻き掛かって反転されるときにバスケット１１５の受容開口は下方向を向くため、鋼球１は外に排出される。

　このようにして、チェーン１１３が矢印Ａで示すように左側が下方に移動し、スプロケット１１１，１１２が矢印Ｂ１，Ｂ２で示すように反時計方向に回転されるときの回転力が、チェーン伝動機構１６０により発電機１６５に伝達され、発電機１６５が回転駆動されて発電が行われるようになっている。チェーン伝動機構１６０は、下側スプロケット１１２とベース台１００に設けられた増速機構１６２とを連結する第１チェーン１６１と、増速機構１６２と発電機１６５とを連結する第２チェーン１６３とを備え、下側スプロケット１１２の回転が増速機構１６２により増速されて発電機１６５に伝達され、発電機１６５が回転駆動される。

　以上の説明から分かるように、チェーン１１３の矢印Ａ方向の移動にタイミングを合わせて、鋼球１を各バスケット１１５内に順次継続的に供給すれば、スプロケット１１１，１１２を回転させて、発電機を回転駆動して発電を行うことができる。第２実施形態に係る運動変換装置も、このように鋼球１を順次供給する鋼球供給装置を備えており、これについて以下に説明する。

　この鋼球供給装置は、複数の鋼球１を垂直に一列に並んだ状態で保持可能な垂直に延びる筒状の保持空間１２０ａを有した鋼球保持筒１２０と、保持空間１２０ａ内に複数の鋼球１を垂直に一列に並んで受容保持した状態の鋼球保持筒１２０を持ち上げ可能な電気駆動式のバランサ機構１３０とを備える。バランサ機構１３０は、ベース台１００の上に立設された第２支持装置１０２の上端部により揺動軸１３１ａを介して揺動自在に支持されたバランサアーム１３１と、バランサアーム１３１の一端１３１ｂ（図６における右端）に取り付けられたバランサウエイト１３２と、他端１３１ｃ（図６における左端）に連結されたバランサロープ１３３と、バランサロープ１３３を巻き取り、繰り出し可能に巻き付け保持した巻き取りドラム１３４とから構成される。巻き取りドラム１３４は、ベース台１００に取り付けられた支柱１０３により回転自在に支持されており、電動モータからなるバランサモータ１５０により回転駆動される。

　バランサアーム１３１の中央部に、揺動軸１３１ａから離れて支持部材１３２ｄが設けられており、支持部材１３２ｄに、支軸１２２を介して揺動自在に保持ヘッド１２３が取り付けられており、この保持ヘッド１２３により鋼球保持筒１２０が垂直下方に垂下した状態で吊り下げられている。なお、図示しないが、この保持ヘッド１２３と鋼球保持筒１２０との連結部に、鋼球保持筒１２０の上下位置を調整する調整構造が設けられている。第１支持装置１０１を構成する支持部材１０１ａに、その中間部および下部において側方に延びる支持アーム１０１ｂ，１０１ｃが設けられており、これら支持アーム１０１ｂ，１０１ｃにより鋼球保持筒１２０が上下に移動可能にガイド保持されている。また、上側の支持アーム１０１ｂを挟んで鋼球保持筒１２０の上下に、例えばリミットスイッチからなる上および下検出スイッチ１５１，１５２が取り付けられている。このため、鋼球保持筒１２０が上動されると図示のように下検出スイッチ１５２が支持アーム１０１ｂの下面に当接して下検出スイッチ１５２がオン作動され、この検出信号がコントローラ１５５に送られる。逆に、鋼球保持筒が下動されると、上検出スイッチ１５１が支持アーム１０１ｂの上面に当接して上検出スイッチ１５１がオン作動され、この検出信号がコントローラ１５５に送られる。コントローラ１５５は、これら検出信号に応じて、バランサモータ１５０の駆動制御を行う。具体的には、後述するように、バランサモータ１５０の駆動により巻き取りドラム１３４にバランサロープ１３３を巻き取る駆動と、バランサモータ１５０への電力供給を停止してこれをフリー回転できる状態とする制御とが行われる。なお、バランサモータ１５０をフリー回転させる代わりにこれを逆回転駆動して、バランサロープ１３３を繰り出す制御を行っても良い。

　このように、バランサ機構１３０においては、コントローラ１５５によるバランサモータ１５０の駆動制御により巻き取りドラム１３４を回転駆動もしくはフリー回転させ、バランサロープ１３３を巻き取ったり、繰り出したりする。なお、バランサウエイト１３２の重さは、外力を作用させない状態で、バランサアーム１３１が図において時計回りに揺動するような大きさに設定されている。このため、バランサモータ１５０がフリー回転できる状態となると、バランサアーム１３１の重量バランスの関係から、巻き取りドラム１３４からバランサロープ１３３が繰り出されて、バランサアーム１３１が時計回りに揺動する。図６および図７は、巻き取りドラム１３４からバランサロープ１３３を繰り出して、バランサアーム１３１が時計回りに揺動し、下検出スイッチ１５２が支持アーム１０１ｂの下面に当接して下検出スイッチ１５２からのオン作動検出信号がコントローラ１５５に送られる状態を示している。コントローラ１５５はこの検出信号を受けると、バランサモータ１５０を駆動して巻き取りドラム１３４によりバランサロープ１３３を巻き取らせる制御を行う。

　これにより、バランサアーム１３１の左端部が下方に引っ張られ、バランサアーム１３１が反時計回りに揺動される。これにより、鋼球保持筒１２０が連結される支軸１２２が下動され、鋼球保持筒１２０が下動される。そして、上検出スイッチ１５１が支持アーム１０１ｂの上面に当接するまで鋼球保持筒１２０が下動されると、上検出スイッチ１５１がオン作動されて、この検出信号がコントローラ１５５に送られる。コントローラ１５５はこの検出信号を受けると、バランサモータ１５０への電力供給を停止してこれがフリー回転できる状態とし、巻き取りドラム１３４からバランサロープ１３３を繰り出させる。この結果、バランサアーム１３１は時計回りに揺動される。このようなコントローラ１５５によるバランサモータ１５０の駆動制御により、バランサアーム１３１が揺動されて、鋼球保持筒１２０が上下移動され、以下に示すようにして、鋼球１が各バスケット１１５の移動にタイミングを合わせて順次供給されるようになっている。

　バランサ機構１３０による鋼球保持筒１２０の上下移動に合わせて鋼球１が順次バスケット１１５に供給される構成および作動は、第１実施形態と同様であるので、これについての説明は省略する。なお、鋼球保持筒１２０の下端部には、第１実施形態において、鋼球保持筒５の下部に設けられた構成と同一の構成の鋼球挿入保持機構１２５が設けられている。また、第２実施形態の鋼球供給装置においても、チェーン機構１１０における上下スプロケット１１１，１１２の回転およびチェーン１１３の移動に応じて、チェーン機構１１０の下部においてバスケット１１５から排出された鋼球１を鋼球保持筒１２０の直下位置まで転動移動させる下部転動ガイドが設けられ、下部転動ガイドにおける鋼球保持筒１２０の直下位置には転動移動してきた鋼球１をこの位置で静止保持するための浅い保持凹部が形成されている。またこの保持凹部の下側に、鋼球保持機構１２５とともに鋼球保持筒１２０の下端を挿入させることが可能に形成された挿入凹部が形成されている。これらは、第１実施形態と同一構成なのでその説明は省略する。

　以上の構成において、バランサ機構１３０により鋼球保持筒１２０を上下揺動させたときの、保持空間１２０ａ内における鋼球１の移動は、図５に示した第１実施形態の場合と同一であるので、この説明も省略する。

　以上のことから分かるように、バランサ機構１３０による鋼球保持筒１２０の上下動により、下部転動ガイドを転動移動して保持凹部上に位置した鋼球１を保持空間１２０ａ内に入り込ませるとともに保持空間１２０ａ内で最も上に位置する鋼球１を排出口１２０ｂから排出させてバスケット１１５内に入り込ませることができる。このようにしてバスケット１１５内に鋼球１が入り込むことによりチェーン機構１１０を作動させて下側スプロケット１１２を回転させ、発電機１６５を回転駆動して発電することができる。このとき、上下検出スイッチ１５１，１５２により鋼球保持筒１２０の作動位置が検出され、この検出位置に応じてコントローラ１５５によりバランサ機構１３０の駆動（バランサモータ１５０の駆動）を制御して、鋼球保持筒１２０を連続的に上下動させてバスケット１１５内に順次連続的に鋼球１を供給し、チェーン機構１１０を連続的に作動させて、発電機１６５による効率のよい発電を行うことができる。

　なお、このようにして発電機１６５を駆動して発電を行う際に、この発電機１６５の発電出力に対する電気負荷を調整することにより、発電機１６５の回転速度を制御するようになっている。そして、このようにして発電機１６５の回転速度を制御することにより、チェーン機構１１０の作動速度、すなわち、バスケット１１５の下降移動速度を調整し、鋼球保持筒１２０から排出される鋼球１をタイミングを合わせてバスケット１１５に入れるようになっている。

　１　鋼球　　　　　　　　　　　　　５，１２０　鋼球保持筒
　５ａ，１２０ａ　保持空間　　　　　１０，１１０　チェーン機構
　１１，１２，１１１，１１２　スプロケット
　１３，１１３　チェーン　　　　　　１５，１１５　バスケット
　２０　エア供給源　　　　　　　　　２１　エア供給制御バルブ
　２５，１５５　コントローラ　　　　３０，１３０　バランサ機構
　５０，１５１，１５２　位置検出スイッチ

Claims

　上下に離間してそれぞれ回転自在に配置された一対の回転部材、および前記一対の回転部材間に巻き掛けられた巻き掛け部材からなる巻き掛け伝動機構と、
　複数の球体を垂直に一列に並んだ状態で保持可能な垂直に延びる筒状の保持空間を有した球体保持部材と、
　前記球体保持部材の下端部に設けられ、前記球体保持部材の下面側から保持空間内に球体を挿入可能であるが、前記保持空間から下方に球体が抜け出さないように保持する球体挿入保持機構と、
　前記保持空間内に複数の球体を垂直に一列に並んで保持した状態の前記球体保持部材を持ち上げ可能なバランサ機構を備え、外部駆動力を受けて作動されて前記保持空間内に複数の球体を垂直に一列に並んで保持した状態の前記球体保持部材を持ち上げる持ち上げ作動、および前記保持空間内に複数の球体を垂直に一列に並んで保持した状態で前記球体保持部材のみを押し下げる押し下げ作動が可能な上下作動機構と、
　前記一対の回転部材の回転に応じて前記上下作動機構への外部駆動力の供給制御を行い、前記持ち上げ作動および前記押し下げ作動を切り換えて行わせる切り換え手段と、を備えて構成され、
　前記巻き掛け部材には複数の球体受容部材が一定の間隔を置いて取り付けられており、前記球体保持部材の前記保持空間の上端からこぼれ出た球体を前記巻き掛け伝動機構の上部においてそれぞれ前記球体受容部材内に受容保持可能であり、
　前記巻き掛け伝動機構における前記回転部材の回転に応じた前記巻き掛け部材の移動に応じて球体を受容した前記球体受容部材が下動し、前記巻き掛け伝動機構の下部において下側の前記回転部材に前記巻き掛け部材が巻き掛けられるときに前記球体受容部材から球体がこぼれ落ちて前記球体保持部材の下端に対向する位置に転がり移動するように構成されており、
　前記一対の回転部材の回転に応じて前記切り換え手段により前記上下作動機構による持ち上げ作動および押し下げ作動を順次切り換えて行わせ、
　前記持ち上げ作動により前記保持空間内に複数の球体を垂直に一列に並んで保持した状態の前記球体保持部材を持ち上げて前記巻き掛け伝動機構の下部において前記球体受容部材からこぼれ落ちて転がり移動してきた球体を前記球体保持部材の下端に対向する位置に入り込む空間を形成し、
　前記球体保持部材の下端に対向する位置に転がり移動して球体が入り込んだ状態で、前記押し下げ作動を行わせることにより、前記球体保持部材のみを押し下げて前記球体挿入保持機構の作用により、前記球体を前記保持空間内に入り込ませるように構成されたことを特徴とする運動変換装置。
　前記バランサ機構がエア圧の供給を受けて作動されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の運動変換装置。
　前記バランサ機構が電動モータによる駆動力を受けて作動されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の運動変換装置。