(57)【要約】【課題】バックラッシュの少ない、高精度でコストを低減した駆動装置および移動体追尾装置を提供すること。【解決手段】圧縮バネ１７により、大径スプロケット１５に力が加わり大径スプロケット１５が回転する際に一定の負荷が生じる。したがって、駆動歯車１２０から大径スプロケット１５までの全てのバックラッシュを低減した高精度の駆動装置１０を得ることができる。また、小径スプロケット１３と大径スプロケット１５との間に、簡易かつ低廉なチェーン１６を用いることで、コストを低減した駆動装置１０を得ることができる。【選択図】  図２
2014049312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモーターと、
前記ステッピングモーターの動力が伝達されて回転する小径スプロケットと、
回転支柱に嵌合され、前記回転支柱と一体回転可能に設けられた大径スプロケットと、
前記小径スプロケットと前記大径スプロケットとの間に掛け渡されたトルク伝達部材と、
前記大径スプロケットに力を加える弾性部材とを備えた
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記トルク伝達部材は、チェーンである
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記ステッピングモーターと前記小径スプロケットとの間に、前記小径スプロケットの回転を減速させる減速装置を備えている
ことを特徴とする請求項1または請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記回転支柱とともに回転する移動体の追尾体と、
請求項1〜請求項３のいずれか一項に記載の駆動装置とを備えた
ことを特徴とする移動体追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置および駆動装置を備えた移動体追尾装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、太陽光発電システムを構成するにあたって、太陽などの予め定まった軌道上を移動する移動体を追尾する際に、ステッピングモーターを使用した移動体追尾装置を利用することが知られている。
ステッピングモーターを使用して太陽の追尾駆動を行う場合は、鏡、パラボラ反射鏡、太陽電池等の追尾体としての反射部、受光部に太陽光を精度よく受けて集光、受光する必要がある。精度良く追尾体を追尾駆動させるために、減速歯車装置の出力歯車を駆動歯車に噛み合わせて、ステッピングモーターの回転を回転軸に伝達させ、要求精度を保持して高精度に鏡部材が太陽を追尾する太陽光発電システムに関して種々の工夫がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１においては、支持台と、支持台の上端部には、枢軸を介して採光装置本体の取付部材が、鉛直に対する傾斜角度が調整可能となるように揺動自在に設けられ、この取付部材の上部に回転軸が回転自在に支承されており、取付部材の揺動方向背面側には、ステッピングモーターおよび減速歯車装置からなる駆動手段が取り付けられている構成が記載されている。
【０００４】
一方、出力軸を備え、この出力軸の回転速度を低減させる減速機において、出力軸の周縁にトルク伝達部材を配置するとともに、このトルク伝達部材に駆動源としてのトルクアクチュエーターからピニオンを介してトルクを負荷して出力軸に予圧を与え、これによりバックラッシュを除去する構成が記載されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３８９１５号公報
【特許文献２】特開２００３−３１４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高精度な移動体追尾装置を得るには、減速機のバックラッシュをなくす構造またはバックラッシュの少ない高精度な構造が必要とされる。
バックラッシュをなくすまたは少なくするには、高精度加工、高精度組み立てにより高精度なウォームギア構成としたり、ギア比を稼ぐため、高精度なシステムを複数組み合わせ、必要精度の分解能となるギア比にしたりする必要があるのでコストの低減が困難である。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、バックラッシュの少ない、高精度でコストを低減した駆動装置および移動体追尾装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するべく本発明に係る駆動装置は、ステッピングモーターと、前記ステッピングモーターの動力が伝達されて回転する小径スプロケットと、回転支柱に嵌合され、前記回転支柱と一体回転可能に設けられた大径スプロケットと、前記小径スプロケットと前記大径スプロケットとの間に掛け渡されたトルク伝達部材と、前記大径スプロケットに力を加える弾性部材とを備えたことを特徴とする駆動装置である。
【０００９】
また、本発明に係る駆動装置は、前記トルク伝達部材は、チェーンであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る駆動装置は、前記ステッピングモーターと前記小径スプロケットとの間に、前記小径スプロケットの回転を減速させる減速装置を備えていることを特徴とする。
【００１１】
上述した目的を達成するべく本発明に係る移動体追尾装置は、前記回転支柱とともに回転する移動体の追尾体と、請求項1〜請求項３のいずれか一項に記載の駆動装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、バックラッシュを少なくし、高精度でコストを低減した駆動装置および移動体追尾装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態における太陽追尾装置の概略側面図。
【図２】回転支柱側から見た駆動装置の概略斜視図。
【図３】架台側から見た駆動装置の概略斜視図。
【図４】変形例１の駆動装置の概略側面図。
【図５】変形例２における太陽追尾装置の部分斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の駆動装置および移動体追尾装置について、実施形態を例に挙げて詳しく述べる。
図１に、実施形態における移動体である太陽Ｓを追尾する移動体追尾装置としての太陽追尾装置１００の概略側面図を示した。
太陽追尾装置１００は、駆動装置１０と、駆動装置１０を支える架台２０と、駆動装置１０で駆動され回転する回転体３０と、回転体３０に取り付けられた追尾体としての鏡４０とを備えている。
太陽追尾装置１００は、太陽Ｓを鏡４０で追尾し、太陽Ｓからの太陽光Ｌを、必要な場所、例えば、太陽電池設置場所、室内野菜工場、照明設備、加熱設備、暖房設備等に向けて反射する。
【００１５】
図２に、回転体３０側から見た駆動装置１０の概略斜視図を、図３に、架台２０側から見た駆動装置１０の概略斜視図を示した。
図２および図３において、駆動装置１０は、ステッピングモーター１１と、減速装置１２と、ステッピングモーター１１の駆動により動力が伝達され回転する小径スプロケット１３と、回転支柱１４に嵌合され回転支柱１４と一体回転可能に設けられた動力伝達用の大径スプロケット１５と、小径スプロケット１３と大径スプロケット１５の間を掛け渡すトルク伝達部材としてのチェーン１６と、弾性部材としての圧縮バネ１７とを備えている。これらは、基台１に設けられ、回転支柱１４に図1に示した回転体３０が取り付けられる。
【００１６】
減速装置１２は、ステッピングモーター１１の駆動による小径スプロケット１３の回転を減速させる。
減速装置１２は、駆動歯車１２０と、歯車１２１と、ウォームギア１２２と、ウォームホイール１２３と、ウォームホイール１２３が取り付けられる第一軸１２４と、第一軸１２４に取り付けられる第一スプロケット１２５と、減速装置用伝達チェーン１２６と、第二スプロケット１２７と、第二スプロケット１２７が取り付けられる第二軸１２８と、これらを収納する図示しないギアボックスとを備えている。そして、ギアボックスは基台１に支持されている。
【００１７】
ステッピングモーター１１の出力軸には、減速装置１２の駆動歯車１２０が取り付けられている。ステッピングモーター１１を駆動すると、駆動歯車１２０が回転する。
歯車１２１は、駆動歯車１２０と噛み合っており、駆動歯車１２０が回転することにより、歯車１２１が回転する。歯車１２１の歯数は、駆動歯車１２０の歯数より多く設定され、歯車１２１の回転速度は、駆動歯車１２０の回転速度と比較して減速する。
【００１８】
歯車１２１の回転軸には、ウォームギア１２２が取り付けられ、歯車１２１の回転動力がウォームギア１２２に伝達される。
ウォームホイール１２３はウォームギア１２２に噛み合っており、ウォームギア１２２の回転により、ウォームホイール１２３が回転する。ここで、さらにウォームホイール１２３の回転速度が減速される。
【００１９】
ウォームホイール１２３の回転により、このウォームホイール１２３に嵌合されている第一軸１２４が回転する。
第一軸１２４には、第一スプロケット１２５が嵌合されており、第一軸１２４の回転により、第一スプロケット１２５が回転する。
第一スプロケット１２５と第二スプロケット１２７との間には、減速装置用伝達チェーン１２６が掛け渡されており、第一スプロケット１２５の回転が減速装置用伝達チェーン１２６に伝わり、この減速装置用伝達チェーン１２６の伝達動力が第二スプロケット１２７に伝わり、第二スプロケット１２７が回転する。第二スプロケット１２７の歯数は、第一スプロケット１２５の歯数より多く設定され、第二スプロケット１２７の回転速度は、第一スプロケット１２５の回転速度と比較して減速する。
第二スプロケット１２７には、第二軸１２８が嵌合されており、第二軸１２８が回転する。
【００２０】
小径スプロケット１３は、大径スプロケット１５と同一平面位置で、第二軸１２８とも嵌合されており、減速装置１２では、ステッピングモーター１１による駆動歯車１２０の回転が減速されて、小径スプロケット１３に動力伝達されることになる。
【００２１】
小径スプロケット１３と大径スプロケット１５との間は、チェーン１６で掛け渡たされている。大径スプロケット１５の歯数は、小径スプロケット１３の歯数より多く設定され、大径スプロケット１５の回転速度は、小径スプロケット１３の回転速度と比較して大減速される。
【００２２】
圧縮バネ１７は、小径スプロケット１３の回転がチェーン１６を介して大径スプロケット１５に動力伝達されるときに、一定の負荷で回転支柱１４が回転するように大径スプロケット１５に力を加えている。
圧縮バネ１７を設けることにより、常に所定の負荷で大径スプロケット１５が押し付けられ、所定のトルクが生じないと回転しないクラッチ構造となっている。
【００２３】
図１に示した太陽追尾装置１００において、大径スプロケット１５と回転支柱１４とは、一体となって回転し、回転支柱１４に取り付けられた回転体３０が鏡４０とともに回転して、鏡４０が太陽Ｓを追尾する。
【００２４】
以上述べた実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）圧縮バネ１７により、大径スプロケット１５に力が加わり大径スプロケット１５が回転する際に一定の負荷が生じるため、所定のトルク以上にならないと大径スプロケットは回転しない。したがって、風等の外力の影響でバックラッシュが存在する方向に鏡４０が可動するのを抑制され、バックラッシュのなくなった位置から大径スプロケットが回転し始める。そして、一旦、大径スプロケットの回転が始まると、ほぼバックラッシュがない状態で回転駆動するため、駆動歯車１２０から大径スプロケット１５までの全てのバックラッシュを低減した高精度の駆動装置１０を得ることができる。
より具体的には、圧縮バネ１７の付勢力により大径スプロケット１５に力が加わるため、チェーン１６のローラーまたはピンが大径スプロケット１５の歯に当接され、所定トルク以上にならないと大径スプロケット１５と一体回転する回転支柱１４は回転しない構造になっている。したがって、駆動時において、大径スプロケット１５に所定のトルク以上のトルクが一旦発生すると、駆動歯車１２０から大径スプロケット１５までのバックラッシュをほぼなくした状態で、回転支柱１４は所定のトルクを保持しつつ回転することになる。さらに、ステッピングモーター１１は低回転で高トルクを発生させることができるため、間欠動作にて太陽を追尾することができ、動作時以外は電力をカットし消費電力を抑えた高精度動作を可能とする駆動装置１０を得ることができる。
【００２５】
（２）小径スプロケット１３と大径スプロケット１５との間に、簡易かつ低廉なチェーン１６を用いることで、コストを低減した駆動装置１０を得ることができる。
【００２６】
（３）上述の通り、風等の外力により回転支柱１４が回転してバックラッシュが生じるのを抑制した駆動装置１０を得ることができるため、風等の外力に影響されずに動作する高精度の太陽追尾装置１００を得ることができる。
【００２７】
（４）圧縮バネ１７による押し圧調整にて付勢トルクを所定のトルクに調整できる。したがって、太陽が朝昇り夕方沈むまでの一定方向における太陽追尾動作時のバックラッシュをなくす構造にできる。
【００２８】
（変形例１）
図４に、本変形例の駆動装置１０Ａの概略側面図を示した。実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付した。
図４において、所定のトルクを保持しつつ回転するようにするために、大径スプロケット１５を、クラッチ板１８を介して圧縮バネ１７により付勢してもよい。
大径スプロケット１５とこの大径スプロケット１５よりも径の小さい円筒状の軸１５０を一体成形する。圧縮バネ１７によって力を加え、円筒状の軸１５０の面にクラッチ板１８を、当接させる。
なお、クラッチ板１８の素材を変更して摩擦トルクの軽重を調整してもよい。そうすることにより、通常の風等の外力では動くことができないトルクになるようにクラッチ板１８の摩擦トルクを調整し、駆動時はクラッチ板１８の摩擦トルクを超えた力で動作させることが可能になり、設置環境に応じて様々な外力に対応した駆動装置１０Ａを提供することができる。
【００２９】
本変形例では、以下の効果がある。
（５）クラッチ板１８の摩擦トルクを調整することが可能であるため、簡易な構成で所定のトルクを保持した回転駆動が可能になり、バックラッシュを低減した高精度の駆動装置１０Ａを得ることができる。
【００３０】
（変形例２）
図５に、本変形例における太陽追尾装置２００の部分斜視図を示した。実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
実施形態では、大径スプロケット１５の下面を圧縮バネ１７により付勢しているが、図５に示すように、大径スプロケット１５の上面を圧縮バネ１７により付勢してもよい。
本変形例では、太陽追尾装置２００の回転支柱１９の内部に圧縮バネ１７が配置されている。圧縮バネ１７の片側が回転支柱１９の上面に当たり、他方が大径スプロケット１５の上面に当たるため、圧縮バネ１７が圧縮され、この圧縮の付勢力により大径スプロケット１５に力が加えられる。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施形態および変形例に限定されるものではない。
鏡４０は、パラボラ反射鏡であってもよいし、太陽電池そのものであってもよい。
また、実施形態および変形例では、押し圧コントロール用として圧縮バネ１７を採用したが、本発明はこれに限定されず、板バネや皿バネさらには、装置本体の自重により大径スプロケット１５に力を加えてもよい。
また、チェーン１６および減速装置用伝達チェーン１２６は、チェーンの他、ベルトが安価で提供することができ、適しているが、これに限定されるものではなく、小径スプロケット１３の回転により大径スプロケット１５に動力伝達できるものであればよい。
また、ステッピングモーター１１の軸端側から見て時計方向回転であっても反時計方向回転であっても、本発明に係る駆動装置を適用可能である。すなわち、回転支柱の回転方向にかかわらず、駆動歯車１２０から大径スプロケット１５までの全てのバックラッシュを低減した高精度の駆動装置を得ることができる。
さらには、本実施形態では、移動体を太陽として説明したが、予め定まった軌道上を移動するものであれば如何なる種類の移動体であってもよい。この場合であっても、駆動歯車１２０から大径スプロケット１５までの全てのバックラッシュを低減した駆動装置を備えた高精度の移動体追尾装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０：駆動装置、１１：ステッピングモーター、１２：減速装置、１３：小径スプロケット、１４：回転支柱、１５：大径スプロケット、１６：チェーン、１７：圧縮バネ、２０：架台、３０：回転体、４０：鏡、Ｓ：太陽、Ｌ：太陽光、１００：太陽追尾装置、１２０：駆動歯車、１２１：歯車、１２２ウォームギア、１２３：ウォームホイール、１２４：第一軸、１２５：第一スプロケット、１２６：減速装置用伝達チェーン、１２７：第二スプロケット、１２８：第二軸。
【図２】
2014049312.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図５】
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