JP2003160298A - 短胴高揚程形の昇降装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ある程度の重さのあるものを支持でき、作動
が確実で、短い設置スペースで設置面に直角の方向に高
く昇降可能で、昇降時の重心位置の変わらない昇降装置
を提供する。 【解決手段】 本装置は、水中ビークル１の機体フレー
ム１１に装着されてアンテナ２を昇降可能にする装置で
あり、固定ねじ部材３、中間ねじ部材４、先端ねじ部材
５、これに結合される先端回転筒６、中間回転筒７、後
端回転筒８、これを回転可能にするモータ９、等から成
る。 【効果】 モータの回転により、回転筒６〜８を介して
アンテナの装着された先端ねじ部材が回転し、他のねじ
部材とのねじ結合部分が伸縮すると共に回転筒が追従
し、アンテナの昇降が可能になる。ねじ結合であるため
作動が確実で支持力があり、短い寸法から長く伸び、ね
じ軸の方向に動き平面的重心位置が変わらない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装着部に装着され
て目的物を昇降可能にする昇降装置に関し、特に無人潜
水機のアンテナ昇降用として好都合に利用される。

【０００２】

【従来の技術】水中ビークルに搭載する測位用ＧＰＳや
無線機用のアンテナの取付装置としては、従来、根元側
を船体に傾倒可能に取り付け、水中ビークルの水中航走
時には抵抗にならないようにアンテナを倒しておき、海
面に浮上時には、アンテナが水没したり波の影響を受け
ないようにこれを起こして海面からできるだけ高くなる
ようにしたものが使用されている。

【０００３】しかしながら、このようにアンテナ取付装
置では、アンテナを倒したときと起こしたときで水中ビ
ークルに対するアンテナの重心位置が変わり、水中ビー
クルの重心に作用するアンテナのモーメントが変わるた
め、アンテナを倒した水中での航走中の姿勢を基準にし
たときに、浮上時にアンテナを立てたときの水中ビーク
ルの姿勢が悪くなって走行性が低下するという問題があ
った。

【０００４】一方、取付面から直角方向に伸縮可能にさ
れた伸縮式ロッドアンテナとしては、テレスコープ式に
順次嵌合結合されたアンテナ素子を相互間が回転しない
ようにキー機構で連結し、原動機構でスクリューロッド
を回転させ、このねじと螺合している最小径のアンテナ
素子をその底板がロッドの回転によって上昇することに
よって上昇させ、上端で前記底板と次のアンテナ素子の
弾性材とを摩擦力で結合して次のアンテナ素子を上昇さ
せ、その底板をスクリューロッドのねじと螺合可能に
し、前の底板がスクリューロッドから離れても次の底板
がロッドの回転で上昇し、順次アンテナ素子が弾性材の
摩擦力で結合されつつロッドを離れて上昇する機構のも
のが提案されている（実公昭４５−１５１３３号公報参
照）。

【０００５】このようにアンテナ昇降装置によれば、短
い本体長さでアンテナ素子を長く伸ばすことができる。
しかしながら、このように昇降装置では、アンテナ素子
の継ぎ足しが弾性材の摩擦力に依存しているため、水中
ビークルのＧＰＳ用のアンテナのようにある程度重量の
あるものは支持できないという問題がある。又、２本目
以後のアンテナ素子は前のもので引き出されることによ
ってスクリューロッドと螺合するので、アンテナ素子と
ロッドとが少し偏心するとねじが掛かり難く、作動が不
確実であるという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、ＧＰＳ用のアンテナ程度の重さ
のあるものを支持でき、作動が確実で、短い設置スペー
スで設置面に直角の方向に高く昇降可能で、昇降時の重
心位置の変わらない昇降装置を提供することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、装着部に装着されて目
的物を昇降可能にする昇降装置において、前記装着部に
装着された一端側のものと前記目的物を装着可能な他端
側のものとを含む複数のねじ部材であって回転されると
ねじの中心軸の方向に一定範囲のねじ結合部分を残して
進退可能なようにねじ結合しているねじ部材と、前記他
端側のものに結合される先端側のものと後端側のものと
を含む複数の伸縮用部材であって相互間が回転伝達可能
であると共に前記中心軸の方向に進退可能なように結合
されている複数の伸縮用部材と、前記後端側のものを回
転可能にする回転駆動手段と、を有することを特徴とす
る。

【０００８】請求項２の発明は、上記に加えて、前記装
着部は無人潜水機に設けられていて、前記目的物は前記
無人潜水機に電波を伝えるアンテナであり、前記中心軸
の方向は前記無人潜水機の航走時に上下方向になること
を特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した昇降装置
の全体構成の一例を示す。本装置は、装着部として本例
では図２にも示す無人潜水機である水中ビークル１に設
けられた機体フレーム１１に装着されて目的物として水
中ビークル１に電波を伝えるＧＰＳ用のアンテナ２を昇
降可能にする装置であり、一端側のものと他端側のもの
を含む複数のねじ部材として、本例では、水中ビークル
１の機体フレーム１１に装着された一端側のものである
筒状の固定ねじ部材３、同様に筒状の中間ねじ部材４及
びアンテナ２を装着可能な他端側のものである軸状の先
端ねじ部材５からなる３本のねじ部材３、４、５、先端
側のものと後端側のものとを含む複数の伸縮用部材とし
て、本例では、先端ねじ部材５に結合される先端側のも
のである先端回転筒６、中間回転筒７及び後端側のもの
である後端回転筒８からなる３本の伸縮用部材６、７、
８、後端回転筒８を回転可能にする回転駆動手段として
のモータ９、等で構成されている。

【００１０】水中ビークル１は、図２に概略構造を示す
ように、その一部分を破線で示す前記機体フレーム１
１、その外側にあって水中航走時の抵抗を減少させる形
状にされた外板１２、プロペラ１３、舵取り翼１４等を
備えていて、図示の如く、紙面に直角な横方向がほぼ水
平方向になるような姿勢で航走する。従って、横方向を
構成する水中ビークル１の中心線Ｌは三次元軸のＹ方向
になり、上下方向はこれに直角なＺ方向になる。本発明
の昇降装置１０は、図示のような位置に設けられてい
て、後述するようにアンテナ２を上下Ｚ方向に昇降す
る。

【００１１】ねじ部材を構成する固定ねじ部材３と中間
ねじ部材４と先端ねじ部材５とは、回転されるとねじの
中心軸Ｃの方向に進退可能なようにねじ結合されてい
る。この場合本例では、固定ねじ部材３が水中ビークル
１の機体フレーム１１に装着されていて、このねじ部材
の中心軸Ｃは上記の上下Ｚ方向に向いている。

【００１２】このようなねじ結合のために、固定ねじ部
材３と中間ねじ部材４との間では、固定ねじ３１と中間
第１ねじ４１とが進行方向がＣ方向、従ってＺ方向にな
るように形成され螺合していて、中間ねじ部材４と先端
ねじ部材５との間では、中間第２ねじ４２と先端ねじ５
１とが進行方向がＺ方向になるように形成され螺合して
いて、結局、ねじ部材４、５が回転すると、これらがＺ
方向に進退するようにねじ部材３、４、５が結合されて
いる。

【００１３】又、ねじ部材３乃至５はそれぞれ、固定上
下フランジ面３２、３３、中間第１上下フランジ面４
３、４４、及び中間第２上下フランジ面４５、４６、先
端上下フランジ面５２、５３を備えていて、それぞれの
相対向するフランジ面が当接するまで又はその近くまで
の一定の範囲内でＺ方向に進退可能なように形成されて
いる。

【００１４】そして、ねじが進退したときに、一定範囲
のねじ結合部分として、本例では固定ねじ３１及び中間
第２ねじ４２の大部分がねじ４１、５１の移動端でねじ
結合部分として残るように形成されている。なお、本例
ではねじ部材のフランジ面の当接によってそのＺ方向の
進退範囲を規制しているが、これを伸縮用部材６〜８の
フランジ面の当接によって間接的に規制するようにして
もよい。アンテナ２は、特に図示していないが先端ねじ
部材５の頂部にねじ止め等によって取り付けられる。

【００１５】伸縮用部材を構成する先端回転筒６、中間
回転筒７及び後端回転筒８は、図３にも示す如く、相互
間が回転伝達可能であると共に前記一定のＺ方向に進退
可能であるように結合されている。

【００１６】即ち、先端ねじ部材５と先端回転筒６で
は、ねじ部材キー部５４と先端筒キー溝部６１、先端回
転筒６と中間回転筒７では、先端筒キー部６２と中間筒
キー溝部７１、中間回転筒７と後端回転筒８では、中間
筒キー部７２と後端筒キー溝部８１、のそれぞれの間が
キーとキー溝とのトルク伝達機構及びＺ方向へのリニア
ガイド機構を形成すると共に、先端ねじ部材５及びそれ
ぞれの伸縮用部材の凸部間を係合させることにより、即
ち、凸部５ａと６ａ、６ｂと７ａ、７ｂと８ａとをそれ
ぞれ係合させることにより、回転伝達可能であると共
に、Ｚ方向のうち上方への進行が可能なように結合され
ている。伸縮用部材６、７の下方へ退避は自由になって
いて、最終的には凸部６ｂ、７ｂになっているそれぞれ
の下端部が後端回転筒８の底面８ｂで受けられることに
よって部材６、７が支持される。

【００１７】なお、伸縮用部材６〜８のＺ方向への進退
範囲は、前記の如く、本例ではねじ部材３〜５の進退範
囲によって定められるが、その反対に、伸縮用部材側で
ねじ部材の進退範囲を規制することも可能である。

【００１８】モータ９は、軸９１及びキー９２を介して
後端回転筒８を回転可能にする。本例のモータ９はステ
ッピングモータであり、パルス信号が与えられるとその
パルス数に対応して回転する。このパルス数、従って回
転回数は、通常、先端ねじ部材５の回転によってアンテ
ナ２が適当な向きになるように定められる。

【００１９】以上のような昇降装置は次のように使用さ
れ、その作用効果を発揮する。水中ビークル１が水中を
航走しているときには、図４に示す如く、昇降装置１０
はアンテナ２を下ろした状態にする。このときには、ね
じ部材３、４、５及び伸縮用部材６、７、８が全体的に
縮んで最短長さになり、アンテナ２は、水中ビークル１
の外板１２の近くまで退避する。その結果、水中ビーク
ルの水中の航走時におけるアンテナ２の抵抗を十分小さ
くすることができる。

【００２０】水中ビークル１が海上に浮上すると、図５
に示す如く、昇降装置１０は電波を受信するためにアン
テナ２を上昇させる。このときには、モータ９が例えば
図１の矢印のように上から見て時計方向に回転させる。
これにより、その回転トルクが順次、モータ軸９１、キ
ー９２、伸縮用部材である後端回転筒８、そのキー溝部
８１、キー部７２、中間回転筒７、そのキー溝部７１、
キー部６２、先端回転筒６、そのキー溝部６１、キー部
５４を介して先端ねじ部材５が回転する。

【００２１】この回転により、仮に先端ねじ５１と中間
第２ねじ４２の螺合部分の摩擦抵抗が中間第１ねじ４１
と固定ねじ３１の螺合部分の摩擦抵抗より小さいとすれ
ば、中間ねじ部材４が静止していてそのねじ４２と螺合
しているねじ５１が進行し、先端ねじ部材５が上昇す
る。

【００２２】そして、図５に示すように先端下フランジ
面５３が中間第２下フランジ面４６に当接すると、ねじ
が行き止まりになってねじ部材５と４とが一体化し、今
度は固定ねじ部材３の固定ねじ３１と螺合している中間
第１ねじ４１が進行し、ねじ部材４及び５が一体となっ
て上昇し、図示のように中間第１下フランジ面４４が固
定下フランジ面３３に当接し、これによって位置規制さ
れ、この位置がねじ部材４、５の最上位置になり、アン
テナ２が最上位置まで持ち上げられる。その結果、アン
テナ２が波をかぶったり水没することがなくなり、良好
に作動する。

【００２３】なお、ねじ４２と５１の間の摩擦抵抗より
もねじ３１と４１の間の摩擦抵抗が小さければ、ねじ部
材５と４とが先に一体上昇した後、ねじ部材５が４から
離れて上昇することになる。又、以上の説明及び図５で
は、ねじ部材の凸部が全て当接して先端ねじ部材５が最
上位置に上昇するとしたが、実際には、凸部が全て当接
する少し前に、モータ９を予め定めたパルス数によって
停止させることが望ましく、通常そのようにされる。そ
のときには、パルス数によってモータを特定の回転回数
だけ回転させ、回転伝達部分及びねじ部分を介して、ア
ンテナ２を予め定めた回転回数及び回転角度だけ回転さ
せることにより、これを電波を受信し易い向きに設定す
ることができる。

【００２４】但し、ねじやトルク伝達部分の加工精度が
良く、ねじ部材を全凸部が当接する状態まで回転させた
ときにアンテナ２の向きが一定の許容範囲内になる場合
には、全ての凸部を当接させ、例えばモータに一定のト
ルクが生じたときにモータを停止させるようにしてもよ
い。又、リミットスイッチ等でねじ部材の位置を検出し
てモータを停止させるようにしてもよい。

【００２５】以上のようにねじ部材が上昇すると、先端
ねじ部材５の凸部５ａと先端回転筒６の凸部６ａとが当
接して係合し、先端回転筒６が引っ張られて上昇し、次
に凸部６ｂと７ａとの間が係合して中間回転筒７が引き
上げられて上昇する。即ち、伸縮用部材６、７はねじ部
材に従動して上昇する。なお、凸部８ａと７ｂとの間は
当接せず、余裕として隙間ｃができるようになってい
る。

【００２６】水中ビークル１が再び海中に潜るためにア
ンテナ２を下ろすときには、図５の状態からモータ９を
今度は上から見て反時計方向に回転させる。これによ
り、上昇時と同様に回転トルクが伝達されてねじ部材が
回転し、図４にも示す如く、伸びていたねじ部材が今度
は退避する。このときにも、伸縮用部材はねじ部材に従
動して動くが、通常、中間回転筒７の凸部７ｂのある下
端部がまず後端回転筒８の底面８ｂに当たって止まり、
次に先端回転筒６の凸部６ｂのある下端部が後端回転筒
８の底面８ｂに当たって止まり、図４の状態になる。こ
のとき、凸部５ａと６ａとの間には、余裕の隙間ｃ’が
できるようになっている。

【００２７】このときには、昇降装置１０は、それぞれ
外側上フランジ面３２と中間第１上フランジ面４３、中
間第２上端フランジ面４５と先端上フランジ面５２が当
接し、機体フレーム１１に装着されている固定ねじ部材
３に対して、ねじ部材４、５の組み合わせ長さが最小に
なっている。なお、実際には、余裕としてフランジ面３
２と４３又は４５と５２の間に少し隙間を設けることに
なる。

【００２８】なお、ねじ部材の下降時には、伸縮用部材
の各部のキーとキー溝との抵抗の関係によっては、図６
に示す如く、先端回転筒６及び中間回転筒７の凸部６ａ
及び７ａのある頂部が先端ねじ部材５の底面５ｂに当た
って下に押し下げられることもある。

【００２９】以上のような昇降装置によれば、アンテナ
２及び昇降部材であるねじ部材及び伸縮用部材を水中ビ
ークル１の航走時の横断面に直角な上下Ｚ方向に昇降さ
せるので、アンテナ２等の物体の水平方向の重心位置が
変わらない。その結果、水中でアンテナを退避させたと
きと水上でアンテナを伸ばしたときとで水中ビークル１
の姿勢を同じにして、その走行性を良好な状態に維持す
ることができる。

【００３０】又、図５に示す如く、上昇時にねじ３１及
び４２がそれぞれねじ４１及び５１と螺合した状態を保
持し、一定範囲のねじ結合部分が残るようにねじを進退
させているので、その部分により、アンテナ２の重量及
び横方向への転倒力を支持することができると共に、常
にねじの結合した状態でねじが進退を始めるため、ねじ
が回らないことがなく作動が確実である。

【００３１】図７は本発明を適用した昇降装置の他の例
を示す。本例の昇降装置は、図１のものに較べて、固定
ねじ部材３を内側にして先端ねじ部材５を外側にしてい
る点が相違している。又、この例では、先端ねじ部材５
のキー部５４及び伸縮用部材のキー溝部及びキー部６
１、６２、７１、７２、８１を円周方向の片側だけに形
成している。符号５５は、先端ねじ部材５と別体として
設けた伸縮用連結部材である。

【００３２】本例の昇降装置も、図１のものと同様に作
動し、同様の作用効果を有する。なお、先端ねじ部材５
の寸法が大きくなるので、アンテナ２の他、より寸法の
大きいものを取り付けることができる。

【００３３】なお以上では、中間ねじ部材を１本にした
例を示したが、目的物に対応した必要な上昇距離に合わ
せて、この本数を自由に加減することができる。又本例
では、直線移動可能なトルク伝達機構を、円筒体にキー
とキー溝を設けた機構にしているが、スプライン軸にし
たり多角形断面の軸にする等、他の適当な機構を採用す
ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、装着部に装着された一端側のものと目
的物を装着可能な他端側のものとを含む複数のねじ部材
を設け、これらを、回転されるとねじの中心軸の方向に
一定範囲のねじ結合部分を残して進退可能なようにねじ
結合しているように構成するので、装着されていない自
由端側になる他端側のねじ部材を回転させると、装着さ
れていて固定されている一端側のねじ部材を基準にして
他端側ねじ部材を含む複数のねじ部材をねじの進退する
中心軸方向に進退させることが可能になる。その結果、
中心軸の方向を昇降方向にして、目的物をその方向に昇
降させることが可能になる。

【００３５】この場合、複数のねじ部材間は一定範囲の
ねじ結合部分を残して進退可能にされているので、この
ねじ結合部分により、目的物及びねじ部材が昇降すると
きに、これらの重量及びこれらの転倒方向の力がある程
度の大きさで生じても、それを十分支持することができ
る。又、常にねじが結合された状態になっているため、
回転によってねじを確実に進退させ、常に確実な昇降動
作を確保することができる。

【００３６】又、この他端側のねじ部材に結合される先
端側のものと後端側のものとを含む複数の伸縮用部材を
設け、これらを、相互間が回転伝達可能であると共に中
心軸の方向に進退可能なように結合されている構成にす
ると共に、後端側の伸縮用部材を回転可能にする回転駆
動手段を設けるので、回転駆動手段を作動させると、後
端側の伸縮部材が回転し、この回転を回転伝達可能に結
合された先端側の伸縮部材まで伝達し、更にこれに結合
されている他端側ねじ部材に伝達してこれを回転させる
ことができる。その結果、前記の如くねじを進退させて
目的物を昇降させることができる。

【００３７】そしてこの場合、伸縮用部材も中心軸方向
に進退可能なように結合されているので、他端側ねじ部
材が中心軸方向に昇降し進退したときに、伸縮用部材が
その動きに追従することができる。その結果、前記の如
く最終的に目的物を昇降させることができる。

【００３８】以上のような昇降装置によれば、目的物及
び昇降装置の全ての部材が中心軸方向に動くだけである
ため、昇降装置の装着位置における重心を中心軸位置に
おいしこの一定の保持することができる。その結果、昇
降装置が装着される対象設備に対して、昇降装置が昇降
しても変動モーメントを与えることがない。従って、対
象設備が昇降装置を支持するときの支持条件を良くし、
その安定性を良くすることができる。

【００３９】又、前記の如く常に存在するねじ部分によ
り、ある程度の重さのある目的物を昇降可能に支持する
と共に、昇降動作を確実に行わせることができる。更
に、昇降装置をねじの進行によって引き出し可能な複数
のねじ部材で構成するので、短い設置寸法で目的物を高
く昇降させることが可能になる。又、例えばモータのよ
うな回転駆動手段を作動させるだけで、その後はトルク
伝達機構やリニアガイド機構やねじ機構を介して機構的
に昇降可能になるので、操作が容易で作動が確実であ
る。

【００４０】請求項２の発明においては、装着部を無人
潜水機に設けて昇降装置を無人潜水機に使用し、目的物
をこれに電波を伝えるアンテナとし、中心軸の方向を無
人潜水機の航走時の上下方向になるようにするので、昇
降装置の前記の諸作用効果が一層効果的になる。

【００４１】即ち、アンテナが昇降しても変動モーメン
トが生じないので、無人潜水機の姿勢を常に走行性の良
い状態に維持することができる。又、狭い無人潜水機に
おいて短い設置スペースでアンテナを高く上げることが
できる。その結果、アンテナが波をかぶったり水没する
ことがなく、良好な電波の受信状態を確保することがで
きる。

【００４２】又、無人潜水機の航走時にはアンテナに種
々の動的な力がかかるが、これらを含めて、アンテナの
ようにある程度重さのあるものを安定して確実に支持す
ることができる。又、簡単な操作で良好な作動性を確保
し、無人機械であるため特に重要な設備となる通信用の
アンテナの昇降動作を確実にして、必要時におけるアン
テナの使用性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明を適用した昇降装置の全体構成
の一例を示す縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断
面図である。

【図２】上記装置が装着される水中ビークルの概略構成
の一例を示す説明図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は上記装置の伸縮用部材の斜
視図及び一部断面を示す斜視図である。

【図４】上記装置でねじ部材を縮めたときの状態を示す
説明図である。

【図５】上記装置でねじ部材を伸ばしたときの状態を示
す説明図である。

【図６】上記装置でねじ部材を縮めたときの他の状態を
示す説明図である。

【図７】（ａ）は本発明を適用した昇降装置の全体構成
の他の例を示す縦断面図で、（ｂ）乃至（ｄ）はそれぞ
れＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線断面図である。

【符号の説明】

１ 水中ビークル（無人潜水機） ２ アンテナ２（目的物） ３ 固定ねじ部材（一端側のもの、ねじ
部材） ４ 中間ねじ部材（ねじ部材） ５ 先端ねじ部材（他端側のもの、ねじ
部材） ６ 先端回転筒（先端側のもの、伸縮用
部材） ７ 中間回転筒（伸縮用部材） ８ 後端回転筒（後端側のもの、伸縮用
部材） ９ モータ（回転駆動手段） １０ 昇降装置 １１ 機体フレーム（装着部） ３１ 固定ねじ（ねじ、ねじ結合部分） ４１ 中間第１ねじ（ねじ） ４２ 中間第２ねじ（ねじ、ねじ結合部
分） ５１ 先端ねじ（ねじ） Ｃ 中心軸 Ｚ 上下方向（中心軸の方向）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装着部に装着されて目的物を昇降可能に
   する昇降装置において、 前記装着部に装着された一端側のものと前記目的物を装
   着可能な他端側のものとを含む複数のねじ部材であって
   回転されるとねじの中心軸の方向に一定範囲のねじ結合
   部分を残して進退可能なようにねじ結合しているねじ部
   材と、前記他端側のものに結合される先端側のものと後
   端側のものとを含む複数の伸縮用部材であって相互間が
   回転伝達可能であると共に前記中心軸の方向に進退可能
   なように結合されている複数の伸縮用部材と、前記後端
   側のものを回転可能にする回転駆動手段と、を有するこ
   とを特徴とする昇降装置。
2. 【請求項２】 前記装着部は無人潜水機に設けられてい
   て、前記目的物は前記無人潜水機に電波を伝えるアンテ
   ナであり、前記中心軸の方向は前記無人潜水機の航走時
   に上下方向になることを特徴とする請求項１に記載の昇
   降装置。