(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台上に回転自由に設けた回転軸に固定される支持フレームと、その支持フレーム上に上記回転軸と直交する方向に進退動可能に設けたバランスウエイトと、そのバランスウエイトを上記回転軸と直交する方向に進退動させる流体シリンダとを備えた複数個の回転体ユニットを、上記回転軸上に、その周方向に所定角度ずつずらして取付けると共に、上記複数個の回転体ユニットおよび上記回転軸と一体に回動するマニホールドを有し、流体供給源からの流体を上記各回転体ユニットの流体シリンダに順次供給するロータリ式切換弁を上記回転軸上に設け、上記流体供給源からの流体を上記ロータリ式切換弁を介して上記各回転体ユニットの流体シリンダに順次供給することによって、上記各回転体ユニットのバランスウエイトを順次上記回転軸と直交する方向に移動させ、そのバランスウエイトの移動による重量バランスの変動で上記各回転体ユニットと共に上記回転軸を回転させることを特徴とする回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の被回転体を回転駆動するための装置に関する。更に詳しくは圧縮空気等の流体圧と重力とを利用した回転駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種の被回転体を回転駆動するための手段としては、例えばエンジンやモータ等が広く用いられている。この種の回転駆動手段は、ガソリン等の燃料や商用電源もしくはバッテリ等の電源が必要であり、それらの燃料や電源がない若しくは使用できない場合には駆動不能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、上記のようなエンジンやモータ等を用いることなく回転力を得ることのできる回転駆動装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による回転駆動装置は、以下の構成としたものである。
【０００５】
即ち、架台上に回転自由に設けた回転軸に固定される支持フレームと、その支持フレーム上に上記回転軸と直交する方向に進退動可能に設けたバランスウエイトと、そのバランスウエイトを上記回転軸と直交する方向に進退動させる流体シリンダとを備えた複数個の回転体ユニットを、上記回転軸上に、その周方向に所定角度ずつずらして取付けると共に、上記複数個の回転体ユニットおよび上記回転軸と一体に回動するマニホールドを有し、流体供給源からの流体を上記各回転体ユニットの流体シリンダに順次供給するロータリ式切換弁を上記回転軸上に設け、上記流体供給源からの流体を上記ロータリ式切換弁を介して上記各回転体ユニットの流体シリンダに順次供給することによって、上記各回転体ユニットのバランスウエイトを順次上記回転軸と直交する方向に移動させ、そのバランスウエイトの移動による重量バランスの変動で上記各回転体ユニットと共に上記回転軸を回転させることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明による回転駆動装置の一実施形態を示す正面図、図２はその右側面図である。
【０００７】
図において、１は架台で、その架台１に一体的に設けた左右一対の支柱１ａの上部に回転軸２が回転自由に設けられ、その回転軸２上に複数個、図の場合は３つの回転体ユニット３Ａ〜３Ｃが取付けられている。その各回転体ユニット３Ａ〜３Ｃは、それぞれ図３に示すよう回転軸２に固定の角筒状の支持フレーム４内に、金属等よりなるバランスウエイト５を上記回転軸２と直交する方向に進退動可能に設け、そのバランスウエイト５を進退動させるエアシリンダ等の流体シリンダ６を上記支持フレーム４の外側面に取付けた構成である。
【０００８】
上記バランスウエイト５および流体シリンダ６は、本実施形態においてはそれぞれ一対ずつ設けられ、バランスウエイト５の両端部に取付けた連結板７に各流体シリンダ６のピストンロッド６ａが連結固定されている。図中、６ｂはピストン、８はピストンロッド６ａの外周において上記流体シリンダ６と連結板７との間に縮設した圧縮コイルばね、９はバランスウエイト５の進退動を案内するガイドローラである。
【０００９】
上記回転体ユニット３Ａ〜３Ｃは、回転軸２の周方向に所定の角度ずつ、図の場合は図２に示すように約１２０度ずつずらして設置固定されており、その各回転体ユニット３Ａ〜３Ｃの流体シリンダ６には、図に省略したエアコンプレッサ等の流体供給源からのエア等の流体を、回転軸２の端部に設けたロータリ式切替弁１０を介して順次供給する構成である。
【００１０】
そのロータリ式切替弁１０は、図４に示すように固定筒体１１と回転マニホールド１２とよりなり、上記固定筒体１１は前記架台１の支柱１ａの上端部に図に省略したボルト等で一体的に固着され、上記マニホールド１２は固定筒体１１の周囲を回転体ユニット３Ａ〜３Ｃおよび回転軸２と一体に回動するように構成されている。
【００１１】
上記固定筒体１１内には、図４（ａ）に示すように流体供給通路１１ａが形成され、その通路１１ａの一端側には図に省略したエアコンプレッサ等の流体供給源からのエア等の流体を導入する導入ホース１３がニップル等の継手金具１３ａを介して連通接続されている。上記流体供給通路１１ａの他端は固定筒体１１の外周面側に開口し、その開口部は周方向が長い長円形に形成されている。
【００１２】
一方、マニホールド１２には上記の開口部に順次連通する流体通路１２ａが周方向に等間隔に複数個、図の場合は６つ形成され、その各流体通路１２ａに前記各回転体ユニット３Ａ〜３Ｃの流体シリンダ６に流体を供給する供給ホース１４が継手金具１４ａを介して連通接続され、その各供給ホース１４の他端は各回転体ユニット３Ａ〜３Ｃの流体シリンダ６にニップル等の継手金具１４ａを介して連通接続されている。
【００１３】
図に省略したエアコンプレッサ等の流体供給源からのエア等の流体は、上記導入ホース１３を介して固定筒体１１の流体供給通路１１ａ内に順次導入され、その流体供給通路１１ａ内に導入された流体は、マニホールド１２の回転によって上記流体通路１２ａから供給ホース１４を介して各回転体ユニット３Ａ〜３Ｃの流体シリンダ６内に順次供給されて各シリンダ内のピストンを作動させる構成である。本実施形態においては、マニホールド１２が図１および図４（ａ）において時計方向に約６０度回転するごとに回転体ユニット３Ａ〜３Ｃの一方の流体シリンダ６に順に流体が供給された後、回転体ユニット３Ａ〜３Ｃの他方の流体シリンダ６に順に流体が供給されるように構成されている。
【００１４】
図３において、１５は上記各流体シリンダ６内に流体が供給されてピストンが作動したとき受圧側のシリンダ室内の空気を環流させるための環流ホースで、その環流ホース１５は各回転体ユニット３Ａ〜３Ｃに設けた２つの流体シリンダ６に連通接続されている。すなわち図３（ａ）において左側の流体シリンダ６と右側の流体シリンダ６のそれぞれピストンロッド６ａと反対側の端部を上記環流ホース１５で連通接続した構成である。図中、１５ａは上記環流ホース１５を流体シリンダ６に連通接続するためのニップル等の継手金具である。
【００１５】
上記の構成において、前記３つの回転体ユニット３Ａ〜３Ｃは当初たとえば図１の状態で左右のバランスが保たれた状態にあり、そのとき、回転体ユニット３Ａは図５（ａ）の状態にある。またロータリ式切替弁１０は、上記回転体ユニット３Ａの図で上側に位置する流体シリンダ６に連通するマニホールド１２の流体通路１２ａが固定筒体１１の流体供給通路１１ａに連通した状態にある。
【００１６】
その状態で、図に省略したエアコンプレッサ等の流体供給源から導入ホース１３を介して固定筒体１１の流体供給通路１１ａにエア等の流体を供給すると、上記ロータリ式切替弁１０を介して回転体ユニット３Ａの図５（ａ）で上側の流体シリンダ６に流体が供給されて、そのシリンダ６のピストン６ｂが圧縮コイルばね８に抗して上昇し、それに伴ってピストンロッド６ａおよび連結板７を介してバランスウエイト５が図５（ａ）の鎖線位置に上昇移動する。
【００１７】
なお、そのとき、上側の流体シリンダ６の受圧側（図でピストン６ｂよりも上側）のシリンダ室内の空気は、環流ホース１５を介して下側の流体シリンダ６内に送られて、その流体シリンダに設けた圧縮コイルばね８の反発力とともに上記バランスウエイト５の上昇動作を助ける働きをする。
【００１８】
また上記の環流ホース１５を介して下側の流体シリンダ６内に空気が環流されて該シリンダ６内のピストン６ｂが上昇する際、その上部のシリンダ室内の空気は前記供給ホース１４およびマニホールド１２の流体通路１２ａを経て、図４に示す固定筒体１１に形成した排気通路１１ｂから大気中に放出させる構成であり、その排気通路１１ｂは本実施形態においては図４（ａ）に示すように固定筒体１１に形成した流体供給通路１１ａと直径方向反対側において該流体供給通路１１ａと略同様に形成され、その排気通路１１ｂのマニホールド１２と反対側の端部は該マニホールド１２と前記支柱１ａとの間の固定筒体１１の下面側に開口している。
【００１９】
そして上記のようにバランスウエイト５が上昇すると、前記のように左右のバランスが保たれていた状態から図１および図５（ａ）において右側の重量が増して回転体ユニット３Ａが回転体ユニット３Ｂ・３Ｃおよび回転軸２と共に図で時計方向に回転して図５（ｂ）の位置に移動する。すると、次の回転体ユニット３Ｂが図５（ａ）の状態に回動し、ロータリ式切替弁１０は、そのユニット３Ｂの図で上側に位置する流体シリンダ６に連通するマニホールド１２の流体通路１２ａが固定筒体１１の流体供給通路１１ａに連通した状態となる。
【００２０】
その状態で引き続き図に省略した流体供給源からの流体が上記ロータリ式切替弁１０を介して上記回転体ユニット３Ｂの上側の流体シリンダ６に供給されることによって上記と同様の要領で回転体ユニット３Ｂが図５（ｂ）の状態に回動し、それに伴って回転体ユニット３Ａ・３Ｃおよび回転軸２も同方向に回動する。すると、今度は回転体ユニット３Ｃが図５（ａ）の状態となり、そのユニット３Ｃの上側の流体シリンダ６に流体が供給されて同図（ｂ）の状態に回動する。
【００２１】
このように、ほぼ図５（ａ）の状態に回動してきた回転体ユニットの上側の流体シリンダ６に順次流体が供給されることによって、回転体ユニット３Ａ〜３Ｃが回転軸２とともに回転して該回転軸２に回転力を付与することができるもので、例えばその回転軸２に回転させるべき物体等を連結すれば各種の物体を回転駆動させることができるものである。
【００２２】
また例えば内燃機関や蒸気機関等においては燃料の燃焼によって得られる爆発力や蒸気圧によるピストンの進退動作で回転力を得るが、本発明においては上記のような火気を用いることなく流体圧のみで回転力が得られ安全性の高い回転駆動装置を提供できるものである。
【００２３】
なお上記実施形態は、バランスウエイト５を各回転体ユニット３Ａ〜３Ｃ毎に２つ設けたが、例えば図６に示すように１つのバランスウエイト５で構成することもできる。この場合、バランスウエイト５との干渉を避けるために回転軸２は図のように支持フレーム４内に貫通させることなく、互いに重ね合わせて連結固定した回転体ユニット３Ａ〜３Ｃの両端部にのみ設ける。あるいは回転軸２を前記実施形態と同様に支持フレーム４内に貫通させて設けると共に、上記バランスウエイト５に回転軸２の挿通孔５ａを設け、その挿通孔５ａを回転軸２との干渉を避けるために図６（ａ）の鎖線示のように長孔状に形成してもよい。
【００２４】
また上記実施形態は、回転体ユニットを３つ設けたが、２つ若しくは４つ以上設けてもよく、また上記のような回転体ユニット３Ａ〜３Ｃを回転すべき物体の端面もしくは周面等に直接取付けることもできる。さらに上記実施形態は、流体シリンダとして単動式のものを用いたが、復動式のものを用いてもよく、又その個数は適宜であり、各ユニット毎に１つ若しくは複数個設けてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明による回転駆動装置は、上記の構成であるから、エンジンやモータ等を用いることなく、コンプレッサ等の流体供給源があれば各種の物体を回転駆動させることができるもので、例えば火気厳禁でエンジンや電動モータ等が使用できない場合、あるいはエアモータ等では不充分もしくは不適切な場合などに有効である。また上記の流体供給源としてはコンプレッサ等に限らず自然界に存在する風力や水力等もしくはそれらから得られる流体圧力を使用することもできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転駆動装置の一実施形態を示す正面図。
【図２】その右側面図。
【図３】（ａ）は回転体ユニットの正面図。
（ｂ）はその右側面図。
（ｃ）は（ａ）におけるｃ−ｃ線断面図。
【図４】（ａ）はロータリ式切換弁の一部切り欠き正面図。
（ｂ）はその一部切り欠き右側面図。
【図５】（ａ）および（ｂ）は回転体ユニットの回転状態を示す説明図。
【図６】（ａ）は回転体ユニットの変更例を示す正面図。
（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線断面図。
【符号の説明】
１  架台
１ａ  支柱
２  回転軸
３Ａ〜３Ｃ  回転体ユニット
４  支持フレーム
５  バランスウエイト
６  流体シリンダ
６ａ  ピストンロッド
６ｂ  ピストン
７  連結板
８  圧縮コイルばね
９  ガイドローラ
１０  ロータリ式切替弁
１１  固定筒体
１２  マニホールド
１３  導入ホース
１４  供給ホース
１５  環流ホース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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