(57)【要約】【課題】回転テーブルの回転支柱にかかる応力を軽減し、円滑な連続回転を得られる偏心回転モーメントを利用した首振り運動を伴う偏心回転装置を提供することを目的とする。【解決手段】架台１上に中心軸Ｃが同一の回転テーブル５と回転軸受盤４と支点盤２を積層した構造で、回転テーブル５は、回転支柱６と重り７を有し、回転軸受盤４は、回転支柱６を回転可能に保持する回転軸保持機構１４を有し、支点盤２は、回転軸受盤４と連結され架台１上に揺動可能に載置された支持部２ａと回転支柱６に接続される接続機構１０を備えた回転駆動体３を有し、回転軸受盤４を支持するバネ支柱１３と、重り７の位置を検知するセンサ１１の検知信号で動作する駆動部９とを有し、センサ１１が重り７を検知したタイミングで、駆動部９が支持盤を押し上げて回転テーブル５を偏心回転させることを特徴とする偏心回転装置。【選択図】図１
2013160173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台上に中心軸が同一の回転テーブルと回転軸受盤と支点盤とを積層した構造を有する偏心回転装置であって、
前記回転テーブルは、回転支柱と重りとを有し、
前記回転軸受盤は、前記回転支柱を回転可能に保持する回転軸保持機構を有し、
前記支点盤は、前記回転軸受盤と所定の間隔で連結され前記架台上に揺動可能に載置された支持部と、前記回転支柱に接続される接続機構を備えた回転駆動体とを有し、
前記架台に固定され前記回転軸受盤を支持する複数のバネ支柱と、
前記重りの位置を検知するセンサと、当該センサの検知信号で動作する駆動部と、を有し、
前記センサが前記重りを検知したタイミングで、前記駆動部が前記支持盤を押し上げることにより前記回転テーブルを偏心回転させることを特徴とする偏心回転装置。
【請求項２】
前記接続機構は、前記回転支柱を揺動可能に係止するユニバーサルジョイント、または前記回転支柱との接続を分離可能にするクラッチを有することを特徴とする請求項１記載の偏心回転装置。
【請求項３】
前記支点盤に固定される前記回転駆動体は、前記回転支柱と前記接続機構を介して接続される発電機またはポンプの何れかを装備して成ること特徴とする請求項１または請求項２記載の偏心回転装置。
【請求項４】
前記駆動部及び前記センサを複数有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の偏心回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転テーブルに重りを取付けて偏心回転を誘起し、上下に移動する重りの首振り運動を伴う偏心回転動作をする偏心回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の偏心回転モーメントを利用した発電装置として、例えば特許文献１にはフライホイール付き回転モーメント発電装置が開示されている。当該発電装置は、回転駆動軸にかかる逆回転モーメントを無くして回転むらを押さえ、円滑な安定した連続回転を得られるフライホイール付きの回転モーメント発電装置を提供するものである（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１７０８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の偏心回転モーメントを利用する偏心回転装置において、偏心回転軸と連結されている発電機やポンプ等の回転駆動体の回転軸にも偏心回転力が加わるため、回転軸に対し不要な振動の発生や無理な応力が加わる問題がある。
【０００５】
また、重りの上昇と落下を繰り返して回転を加速させる偏心回転モーメントを利用した偏心回転装置は開示されていない。
【０００６】
本発明は、以上の課題に着目して成されたもので、回転テーブルの回転支柱にかかる応力を軽減し、円滑な連続回転が得られる偏心回転モーメントを利用した重りの首振り運動を伴う偏心回転装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の目的を達成するため、以下（１）〜（４）の構成を備えるものである。
【０００８】
（１）架台上に中心軸が同一の回転テーブルと回転軸受盤と支点盤とを積層した構造を有する偏心回転装置であって、前記回転テーブルは、回転支柱と重りとを有し、前記回転軸受盤は、前記回転支柱を回転可能に保持する回転軸保持機構を有し、前記支点盤は、前記回転軸受盤と所定の間隔で連結され前記架台上に揺動可能に載置された支持部と、前記回転支柱に接続される接続機構を備えた回転駆動体とを有し、前記架台に固定され前記回転軸受盤を支持する複数のバネ支柱と、前記重りの位置を検知するセンサと、当該センサの検知信号で動作する駆動部と、を有し、前記センサが前記重りを検知したタイミングで、前記駆動部が前記支持盤を押し上げることにより前記回転テーブルを偏心回転させることを特徴とする偏心回転装置。
【０００９】
（２）前記接続機構は、前記回転支柱を揺動可能に係止するユニバーサルジョイント、または前記回転支柱との接続を分離可能にするクラッチを有することを特徴とする前記（１）記載の偏心回転装置。
【００１０】
（３）前記支点盤に固定される前記回転駆動体は、前記回転支柱と前記接続機構を介して接続される発電機またはポンプの何れかを装備して成ること特徴とする前記（１）または（２）記載の偏心回転装置。
【００１１】
（４）前記駆動部及び前記センサを複数有することを特徴とする前記（１）乃至（３）の何れか１項に記載の偏心回転装置。
【発明の効果】
【００１２】
回転テーブルの回転支柱にかかる応力を軽減し、円滑な連続回転が得られる偏心回転モーメントを利用した重りの首振り運動を伴う偏心回転装置を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施例の偏心回転装置を示す図で、（ａ）偏心回転装置の斜視図、（ｂ）偏心回転装置の断面図
【図２】回転テーブル上の重りによる偏心回転を説明する図で、（ａ）回転テーブル上の重りの働きを示す図、（ｂ）回転テーブルが右傾斜した偏心回転を示す図、（ｃ）回転テーブルが左傾斜した偏心回転を示す図
【図３】本実施例の偏心回転装置の首振り運動を伴った偏心回転を説明する図で、（ａ）回転テーブルの重りが最下点にある偏心回転を示す図、（ｂ）回転テーブルの重りが頂点にある偏心回転を示す図
【図４】重りを一ヶ所で押上げる首振り運動を伴った偏心回転の動作図で、（ａ）偏心回転する回転テーブル上の重りの位置と駆動シリンダの動作位置を示す図、（ｂ）センサ検知信号と駆動シリンダの押上げ動作と重りの首振り運動の軌跡を示すタイミング図
【図５】重りを四ヶ所で押上げる首振り運動を伴った偏心回転の動作図で、（ａ）偏心回転する回転テーブルの重りの位置と駆動シリンダの押上げ動作を示す図、（ｂ）四ヶ所のセンサ検知信号と駆動シリンダの押上げ動作と重りの首振り運動の軌跡を示すタイミング図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、偏心回転装置１６の構成を示す図で、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は断面図である。本実施例の偏心回転装置１６は、回転駆動体３として発電機３ａを装着した構成例で説明する。回転駆動体３には、その仕様により発電機３ａの他にポンプ等への換装が可能で、装着する装置を限定するものではない。
【００１６】
図１（ａ）に示す偏心回転装置１６の可動部は、中心軸Ｃを同一にする最上位の回転テーブル５と、中間の回転軸受盤４と、最下位の支点盤２を架台１上に所定の間隔で積層した構造を有している。また、回転する回転テーブル５に固定された重り７の位置を検知するセンサ１１と、当該センサ１１の検知信号で動作する駆動シリンダ９の駆動部を有している。
【００１７】
最下位の支点盤２は、下面中央部分に形成された円錐或いは半球体の頂点で架台１上に載置される支持部２ａを有し、上面中央部には回転駆動体３が固定されている。当該回転駆動体３として発電機３ａの回転軸３ｂに取付けられた接続機構１０のユニバーサルジョイント１０ａを介して、回転テーブル５の回転支柱６と接続されている。架台２上に載置される支持部２ａは、形状が角錐や円錐或いは半球体の頂点で支点盤２を揺動可能に支持することで、偏心回転装置１６の可動部を自由に傾斜及び移動することができる。接続機構１０を構成するユニバーサルジョイント１０ａは、偏心回転する回転支柱６の軸回転のみを発電機３ａの回転軸３ｂに伝達する。また接続機構１０には、回転テーブル５の回転が安定するまでの間、回転支柱６と発電機３ａの回転軸３ｂとの接続を一時的に切り離すことが可能なクラッチを組み込んだ構造であっても良い。発電機３ａは、回転テーブル５の回転に対応した所定の電力を発生させることができる。
【００１８】
中間の回転軸受盤４は、支点盤２と複数の支柱８で連結固定された一体構造となっている。回転軸受盤４は、架台１上に環状に固定された複数のバネ支柱１３上に載置し且つ係止され、バネの弾性力で均等に支持されている。回転軸受盤４の中央部には、回転テーブル５の回転支柱６を回転可能に保持する回転軸保持機構１４を有し、図中では当該回転軸保持機構１４として二ヶ所にベアリング１５ａを内蔵したベアリングユニット１５が嵌合されている。上下に設置されたベアリング１５で回転支柱６を保持することにより、回転する回転テーブル５に対し、回転軸受盤４は常に架台１上に固定された状態で連結される。回転軸保持機構１４は、ベアリングユニット１５の代わりに、低摩擦のブッシング等を回転軸受盤４に嵌入して回転支柱６を保持する構造としても良い。尚、回転軸受盤４を支持するバネ支柱１３の数は、偏心回転装置１６の仕様により設置する数が選択されるため、特に限定しない。
【００１９】
最上位の回転テーブル５は、円盤上面の縁に重り７を配置し、円盤の中心部に固定された回転支柱６を有し、回転軸受盤４の回転軸保持機構１４のベアリングユニット１５で回転可能に保持されている。回転する際、回転テーブル５の回転軸は円盤に固定された重り７により重心位置が移動するため、回転支柱６は中心軸Ｃより所定の角度で傾斜した偏心回転軸となる。
【００２０】
偏心回転装置１６の重り７の上下動は、重り７検知用のセンサ１１と駆動部の駆動シリンダ９を対に組合せた構成で駆動されている。重り７の位置を検知するセンサ１１は、架台１の縁に固定されたセンサ固定アーム１２の上部先端に取付けられ、回転する重り７の位置を検知して駆動シリンダ９を作動させる検知信号を出力する。駆動シリンダ９は、センサ１１からの検知信号により駆動シリンダ９のロッド９ａを伸長させ、ロッド先端に取付けられたＬ字形状の駆動フック９ｂで支点盤２を押上げ、回転する重り７を最下点から頂点に押上げて首振り運動を伴う偏心回転を発生させる。駆動シリンダ９は、圧縮空気や電動コイルや油圧を利用して動作し、センサ１１からの検知信号を受けて機能する開閉バルブや開閉スイッチ等により駆動される。
【００２１】
尚、駆動シリンダ９は、偏心回転装置１６の可動部を瞬間的に揺動させることを目的とした装置で、ロッド９ａの瞬間的な伸縮による押上げ或いは押下げる構造は、上述したフック９ｂによる押上げ構造に限定するものではない。また、駆動シリンダ９は、その数を増やし連係させることで回転テーブル５の回転数を上げることができる。
【００２２】
偏心回転装置１６の重り７の落下を利用した首振り運動を伴う偏心回転において、重り７による偏心回転と首振り運動について説明する。
【００２３】
＜偏心回転の発生＞
図２は、回転テーブル５の重り７による偏心回転運動を示す図である。図２（ａ）に示す回転テーブル５を回転させる場合、回転テーブル５の縁に設置された重り７に加わる重力Ｗにより回転軸と重心位置がずれ、回転支柱６の回転軸は中心軸Ｃより重り７側へ傾斜する。その際、通常の偏心回転では図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、重り７に加わる重力Ｗと円環状に配置された複数のバネ支柱１３の弾性力との間で均衡が取られ、回転テーブル５の回転支柱６の回転軸は、所定の角度θで傾斜した偏心回転軸Ｌとなる。
【００２４】
図２（ａ）に示す状態で回転テーブル５に初動回転力を与えると、初動時のみ図２（ｂ）に示すように、重り７の重力Ｗと遠心力Ｓとが合成された偏心回転モーメントＲによる偏心回転を始める。しかし、図２（ｂ）に示す回転テーブル５の偏心回転では、重り７の重力Ｗが回転に寄与するのは初動時だけである。その後の偏心回転は、図２（ｃ）に示すように、重り７の位置は常に最下点となり回転テーブル５は遠心力Ｓのみで回転し、重り７が回転を継続させる加速効果を発揮することはない。
【００２５】
＜首振り運動を伴う偏心回転機能＞
次に図３を使って、回転テーブル５の偏心回転を継続させるため、重り７の落下を利用した首振り運動を説明する。センサ１１と駆動シリンダ９を有す偏心回転装置１６は、偏心回転する回転テーブル５の重り７の位置をセンサ１１で検知し、その検知信号で駆動部の駆動シリンダ９を伸縮させて、重り７を上下に変動させる首振り運動を発生させることができる。
【００２６】
図３（ａ）に示す偏心回転する回転テーブル５において、最下点で遠心力Ｓにより回転する重り７を検知したセンサ１１は、検知信号を出力する。図３（ｂ）に示すように、センサ１１の検知信号で動作する駆動シリンダ９のロット９ａの伸長力Ｕによって、回転テーブル５の重り７を最下点から頂点の位置に瞬時に押上げられる。それと同時に回転する回転支柱６は、偏心回転軸Ｌから外れた状態となる。偏心回転軸Ｌから外れた回転支柱６には、元の偏心回転軸Ｌの位置に戻そうとする復元力として、重り７による重力Ｗと遠心力Ｓとが合成された偏心回転モーメントＲが発生する。当該偏心回転モーメントＲは、回転テーブル５の偏心回転を加速し、回転支柱６を元の偏心回転軸Ｌの位置に戻す働きをする。重り７が頂点から最下点に落下する首振り運動の過程で、回転テーブル５の偏心回転速度は最大となる。
【００２７】
また、重り７による首振り運動にはバネ支柱１３の弾性力も関与する。回転軸受盤４がバネ支柱１３に係止されているため、重り７が上下に変動する際、バネ支柱１３の反発力が常に加わり、重り７を押上げる駆動シリンダ９の伸長力Ｕを小さくできる。そのためロッド９ａを伸縮するのに必要な圧縮空気等の供給量を少なくすることができる。
【００２８】
回転テーブル５の首振り運動を伴った偏心回転は、当該偏心回転を固定軸回転に変換するユニバーサルジョイント１０ａを介して、支点盤２に固定された発電機３ａの回転軸３ｂに伝達される。この首振り運動を伴った偏心回転は、回転支柱６に対して偏心力や振動等の応力を発生させる原因となるが、当該応力は、回転軸受盤４を支持する複数のバネ支柱１３の弾性と、支点盤２の支持部２ａが自由に傾斜及び移動する揺動可能な角錐や円錐或いは半球体の構造によって吸収される。その結果、発電機３ａの回転軸３ｂに加わる応力が軽減され、ユニバーサルジョイント１０ａを介して円滑な軸回転のみが伝達されて発電機３ａ等の回転駆動体３を駆動することができる。
【００２９】
図４は、上述したセンサ１１と駆動シリンダ９が対で構成され一ヶ所に配置した場合の、回転テーブル５の首振り運動を伴った偏心回転の動作を示す図である。図４（ａ）は回転テーブル５の重り７が一回転する偏心回転の軌跡で、図４（ｂ）は重り７が一周する間の首振り運動を伴った偏心回転の軌跡と、センサ１１と駆動シリンダ９の動作を示すタイミング図である。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、センサ１１によって重り７を検知し、その検知信号で動作する駆動シリンダ９の伸長力Ｕで重り７を頂点に押上げ、重り７に加わる重力Ｗと遠心力Ｓが合成された偏心回転モーメントＲにより回転テーブル５が一周する間に、重り７が一回の上下動を伴った偏心回転をおこなっている。
【００３１】
図４（ｂ）に示す最下点（Ｌｏｗ）にある重り７の位置をセンサ１１が検知し、駆動シリンダ９のロッド９ａの伸長力Ｕで重り７を最下点（Ｌｏｗ）から頂点（Ｈｉ）まで押上げることで、重り７に位置エネルギが発生する。重り７が位置エネルギを持つことで、重り７の重力Ｗと遠心力Ｓとが合成された偏心回転モーメントＲにより、回転テーブル５は上下変動を伴った加速回転をする。更に、一回転して最下点に戻った重り７を、再びセンサ１１の検知信号によって駆動シリンダ９のロッド９ａを伸長させ、最下点から頂点に押上げる動作を繰り返すことで、重り７による回転テーブル５の加速回転が継続される。この重り７を上下に変動させて加速回転する軌跡が首振り運動を伴った偏心回転であり、本発明の偏心回転装置１６の特徴である。
【００３２】
次に、偏心回転装置１６の回転数を上げるため、センサ１１と駆動部の駆動シリンダ９を複数配置した構成について説明する。回転テーブル５の大きさ等の仕様によって、回転テーブル５の回転数を上げるため、駆動シリンダ９の設置数を任意に増設した構成である。
【００３３】
図５は複数配置の例として、９０°間隔で四ヶ所に配置したセンサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、駆動シリンダ１７，１８，１９，２０との構成による首振り運動を伴った偏心回転を示す。この重り７による首振り運動において、重り７の上下の移動間隔を短くして上下変動の回数を増やし、回転テーブル５の回転速度を上げる動作を示す。
【００３４】
図５（ａ）は、回転テーブル５の重り７の偏心回転の軌跡と、当該重り７の位置を検知するセンサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、環状に配置された押上げ用の駆動シリンダ１７，１８，１９，２０からなる駆動部の動作を示す。図５（ｂ）は、センサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄによる重り７の検知信号と、駆動シリンダ１７，１８，１９，２０の伸長とを示し、回転テーブル５上の重り７が一周する間に、四回の首振り運動を伴った偏心回転の軌跡を示したタイミング図である。
【００３５】
図５（ｂ）に示すように、センサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの設置位置を重り７の最下点（Ｌｏｗ）として、夫々のセンサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが重り７を検知して、対応する駆動シリンダ１７，１８，１９，２０を連続して動作させている。この時、重り７の最下点（Ｌｏｗ）から頂点の位置（Ｈｉ）まで押上げられる位置エネルギは、図４（ｂ）に示す重り７の位置エネルギに比べて小さくなるが、重り７の首振り運動の回数を増やすことで回転テーブル５の回転速度を上げることができる。また、駆動シリンダ１７，１８，１９，２０の伸長力Ｕも小さくできるため、夫々のロッドの伸縮駆動に必要な圧縮空気等の供給量を低減できる。
【００３６】
尚、配置するセンサ１１について、回転テーブル５の周側面に所定の間隔でＬＥＤ等の発光器を組み込んだ構造にすれば、一個のフォトセンサ１１で回転する重り７の位置を検知することが可能となり、複数配置する必要がない。センサ１１の種類は多種多様であり、回転テーブル５上の重り７の位置を検知できれば複数の駆動シリンダからなる駆動部の制御は可能であるため、センサ１１の種類と設置数は限定しない。
【００３７】
偏心回転装置１６に組み込まれる回転テーブル５と回転軸受盤４と支点盤２の形状は、八角形等の多角形であっても良く、図示した円盤に限定するもではない。回転軸受盤４と支点盤２の連結構造も、支点盤２の外周を筒状に覆う構造であっても良い。また、回転軸受盤４を支持するバネ支柱１３の数も、偏心回転装置１６の可動部の大きさや重量及びバネの弾性力等によって三点支持、六点支持、八点支持等の設置する数の変更が可能で、特に限定するものではない。
【００３８】
以上、回転テーブルの回転支柱にかかる応力を軽減し、円滑な連続回転を得られる偏心回転モーメントを利用した首振り運動を伴う偏心回転装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１    架台
２    支点盤
３    回転駆動体
４    回転軸受盤
５    回転テーブル
６    回転支柱
７    重り
８    支柱
９    駆動シリンダ
１０  接続機構
１１  センサ
１２  センサ固定アーム
１３  バネ支柱
１４  回転軸保持機構
１５  ベアリングユニット
１６  偏心回転装置
１７  駆動シリンダ（０°）
１８  駆動シリンダ（９０°）
１９  駆動シリンダ（１８０°）
２０  駆動シリンダ（２７０°）
Ｃ    中心軸
Ｌ    偏心回転軸
Ｒ    偏心回転モーメント
Ｓ    遠心力
Ｕ    伸長力
Ｗ    重力
【図１】
2013160173.tif 000003
【図２】
2013160173.tif 000004
【図３】
2013160173.tif 000005
【図４】
2013160173.tif 000006
【図５】
2013160173.tif 000007