JP2013117388A - アンテナポジショナ - Google Patents

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Abstract

【課題】アンテナの支持強度を向上させる。
【解決手段】第1、第2の柱材1、2にそれぞれ昇降自在に組み付ける第1、第2の昇降体10、20と、第1、第2の昇降体10、20の高さの差に応じて前後に傾くフレーム体30と、フレーム体30上のアンテナ用の支持軸41と、第1、第2の昇降体10、20を昇降駆動する第1、第2の駆動系51、52と、支持軸41を回転駆動する第3の駆動系53とを設ける。
【選択図】図1

Description

この発明は、たとえば電波暗室内において、電子機器などが備える電磁両立性(EMC:Electro−Magnetic Compatibility)の対策・評価や、アンテナの設計・評価などに好適に使用することができるアンテナポジショナに関する。
計測用または試験用のアンテナの高さと仰角とを調整設定することにより、一層高精度の測定評価を実現することができるアンテナポジショナが提案されている(特許文献1)。
従来のアンテナポジショナは、柱材に沿って昇降するフレーム体を設け、フレーム体を左右に貫通する水平軸上に軸受を介してアンテナ用の支持軸を組み付け、指向性のアンテナを支持軸の前端に前向きに装着する。なお、アンテナ用の支持軸は、水平軸上の軸受を介して軸まわりに回転可能であり、フレーム体に搭載するリニアアクチュエータを介して回転駆動することにより、アンテナの偏波角を設定する。また、水平軸は、一端に付設する揺動レバーの先端を上下に駆動することによって回転させ、アンテナ用の支持軸を前後に傾けてアンテナの仰角を調整する。
特開2009−58460号公報
かかる従来技術によるときは、アンテナ用の支持軸を軸まわりに回転させるリニアアクチュエータは、柱材に沿って昇降するフレーム体に搭載されているから、リニアアクチュエータ用のケーブルやホースなどが柱材の近傍に垂下するとともに、フレーム体の昇降によりランダムに動くため、それによって測定精度を劣化させたりするおそれがあるという問題があった。また、単一の水平軸によってアンテナ用の支持軸をフレーム体上に保持し、単一の柱材に沿ってフレーム体を昇降させるため、支持軸の保持強度が不足しがちであり、アンテナを十分安定に支持できないという問題もあった。
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、第1、第2の柱材に沿って昇降する第1、第2の昇降体の間にフレーム体を保持するとともに、第1、第2の昇降体を昇降させる第1、第2の駆動系と同様の第3の駆動系を介してアンテナ用の支持軸を回転させることによって、アンテナの仰角設定機能を実現しながら、アンテナ用の支持軸を回転させる駆動源をフレーム体に搭載することなく、アンテナの支持強度を必要十分に向上させることができるアンテナポジショナを提供することにある。
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、第1の柱材と、第1の柱材の斜め後方に位置する第2の柱材と、第1、第2の柱材にそれぞれ昇降自在に組み付ける第1、第2の昇降体と、第1、第2の昇降体にそれぞれ上下に回転自在に連結する前向き、後向きの連結板を有し、第1、第2の昇降体の高さの差に応じて前後に傾くフレーム体と、フレーム体に対して軸まわりに回転可能に搭載するアンテナ用の支持軸と、第1、第2の昇降体をそれぞれ昇降駆動する第1、第2の駆動系と、支持軸を回転駆動する第3の駆動系とを備えてなり、第1、第3の駆動系は、それぞれ第1の柱材に沿って循環走行する第1、第3のベルト用の各サーボモータを駆動源とし、第2の駆動系は、第2の柱材に沿って循環走行する第2のベルト用のサーボモータを駆動源とすることをその要旨とする。
なお、後向きの連結板は、第2の昇降体に対し、スライド可能に連結することができる。
また、第3の駆動系は、第1の昇降体に昇降自在に搭載して第3のベルトに連結するラックと、第1の昇降体に搭載し、ラックに噛合するピニオンと一体の駆動側のベベルギヤと、フレーム体に搭載し、駆動側のベベルギヤに噛合して支持軸を回転させる従動側のベベルギヤとを備えてもよく、前向きの連結板は、ピニオン、駆動側のベベルギヤに共通の水平軸のまわりに上下に回転してもよい。
なお、第3の駆動系は、フレーム体の前後の傾きに伴う支持軸の回転を補償することができる。
かかる発明の構成によるときは、前向き、後向きの連結板を介して第1、第2の昇降体に連結するフレーム体は、第1、第2の昇降体の高さの差に応じて前後に傾き、フレーム体に前後方向に搭載するアンテナ用の支持軸を前後に傾けてアンテナの仰角を任意に調節設定することができる。ただし、アンテナは、支持軸の前端に対し、前向きに交換自在に装着するものとする。一方、第1、第2の昇降体は、それぞれ第1、第2の柱材に昇降自在に組み付けられており、フレーム体を介してアンテナ用の支持軸の高さを任意に設定するとともに、その保持強度を必要十分に大きくし、アンテナを十分安定に支持することができる。
なお、アンテナは、広帯域アンテナとし、アンテナ用の支持軸は、フレーム体上において、前後の軸受を介して中間部分を回転自在に保持するものとする。アンテナ用の支持軸は、第3の駆動系を介して軸まわりに回転させることにより、前端に装着するアンテナの偏波角を設定することができる。また、第3の駆動系は、第1、第2の駆動系と同様に、第1の柱材に沿って循環走行する第3のベルト用のサーボモータを駆動源とするから、別の駆動源をフレーム体に搭載する必要性がない。
後向きの連結板は、第2の昇降体に対してスライド可能に連結することにより、フレーム体が傾くことによる第1、第2の昇降体の相対的な距離変化を円滑に吸収することができる。なお、このときの後向きの連結板のスライド方向は、連結板の長さ方向とすればよい。
フレーム体上のアンテナ用の支持軸を回転駆動する第3の駆動系は、第3のベルトに連結するラックと、ラックに噛合するピニオンと、ピニオンと一体の駆動側のベベルギヤとを第1の昇降体に搭載し、駆動側のベベルギヤと常時噛合して支持軸を回転させる従動側のベベルギヤをフレーム体に搭載することにより、全体を極めてコンパクトに組み立て、アンテナの偏波角を必要十分に高精度に設定することができる。
前向きの連結板は、第1の昇降体上のピニオン、駆動側のベベルギヤに共通の水平軸のまわりに上下に回転することにより、フレーム体の傾きに拘らず、フレーム体上の従動側のベベルギヤと、駆動側のベベルギヤとの噛合状態を一定に維持することができる。
第3の駆動系は、第1の昇降体上の駆動側のベベルギヤと、フレーム体上の従動側のベベルギヤとの噛合状態を維持すると、フレーム体の前後の傾きに伴ってアンテナ用の支持軸が不必要に回転するため、それを補償することが好ましい。なお、この場合の補償動作は、第1、第2の駆動系による第1、第2の昇降体の高さの差によってフレーム体の傾き動作を実現するとき、傾き動作と時間的に同期させ、補償動作・傾き動作の双方を同時平行的に実行することが好ましい。
全体構成模式斜視図(1) 全体構成模式斜視図(2) 要部拡大斜視図 要部拡大模式横断面図 要部拡大模式正面図 動作説明図 使用状態説明図
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
アンテナポジショナは、第1、第2の柱材1、2にそれぞれ昇降自在に組み付ける第1、第2の昇降体10、20と、第1、第2の昇降体10、20の間に装着するフレーム体30とを備えてなる(図1、図2)。ただし、フレーム体30は、第1、第2の昇降体10、20にそれぞれ上下に回転自在に連結する前向き、後向きの連結板31、32を有し、第1、第2の昇降体10、20の高さの差に応じて前後に傾けることができる。また、フレーム体30には、アンテナ用の支持軸41が前後方向に貫通して搭載されている。
第1、第2の柱材1、2は、それぞれ長尺の角筒部材であり、図示しない台車上に立設されている。第2の柱材2は、第1の柱材1の斜め後方に立設されており、第1、第2の柱材1、2の上端は、頂板3を介して連結されている。
第1の昇降体10は、第1の柱材1を囲む縦長の枠状に形成されている。第1の昇降体10の上下両端部には、それぞれ各面ごとに左右一対のローラ11、11が装着されている。そこで、第1の昇降体10は、上下両端部の各面のローラ11、11…が第1の柱材1の四方の表面に沿って上下に転動することにより、第1の柱材1に沿って滑らかに昇降可能である。
第1の昇降体10は、第1の駆動系51を介して昇降駆動することができる。第1の駆動系51は、上下のプーリ51b、51bを介して第1の柱材1に沿って循環走行する第1のベルト51aと、中間ベルト51dを介して第1のベルト51aを駆動するサーボモータ51cとを備えている。
第1のベルト51aの下向きの一端は、第1の昇降体10の側面にねじ止めする縦長の固定ブロック51eに対して上向きに折り返すようにして掛け、クリップ51gを介して止められている。また、第1のベルト51aの上向きの一端は、固定ブロック51eの下側に配置する移動ブロック51fに対して下向きに折り返すようにして掛け、別のクリップ51gを介して止められている。なお、移動ブロック51fは、固定ブロック51eに対して下側からねじ連結されており、第1のベルト51aの張力を調整することができる。第1のベルト51aは、中間ベルト51dとともに歯付きのタイミングベルトであり(図3)、各クリップ51gは、第1のベルト51aを折り返して歯面を内側に対向させた上、ボルトナット51g2 、51g2 …を介し、2枚の板片51g1 、51g1 により第1のベルト51aの先端部、中間部を挟み込むようにして締め付けている。
第2の昇降体20は、第2の柱材2を囲む縦長の枠状に形成されている(図1、図2)。第2の昇降体20も、上下両端部の各面に左右一対ずつ配置するローラ21、21…を介し、第2の柱材2に沿って滑らかに昇降可能である。
第2の昇降体20は、第2の駆動系52を介して昇降駆動することができる。第2の駆動系52は、第1の駆動系51と同様に、上下のプーリ52b、52bを介して第2の柱材2に沿って循環走行する第2のベルト52aと、中間ベルト52dを介して第2のベルト52aを駆動するサーボモータ52cとを備え、第2のベルト52aの下向き、上向きの一端は、それぞれ第2の昇降体20の側面の固定ブロック52e、移動ブロック52fに掛け、クリップ52g、52gによって止められている。ただし、第2のベルト52aは、中間ベルト52dとともに第1のベルト51aと同等のタイミングベルトであり、固定ブロック52e、移動ブロック52fは、固定ブロック51e、移動ブロック51fと同様にして第2の昇降体20に取り付けられ、各クリップ52gは、クリップ51gと同様に構成されている。
フレーム体30は、前向き、後向きの連結板31、32と、前後の横長の板材33、33とを介し、前後に薄く左右に長い枠状に組み立てられている(図1、図4)。なお、図4において、フレーム体30は、水平状態に図示されている。フレーム体30には、前後の軸受34、34、スペーサ35を介して角筒材のアンテナ用の支持軸41が前後方向に貫通して搭載されており、板材33、33の間には、支持軸41の左右にそれぞれ補強用のスペーサロッド33a、33a…が配置されている。
スペーサ35は、外形が軸受34、34の円形の内孔に適合する円柱状に形成され、支持軸41に適合する角孔35aが軸方向に貫通して形成されている。また、スペーサ35の後端面には、円板状のストッパ35bがねじ止めされ、前端面には、支持軸41を軸まわりに回転させる従動用のベベルギヤ36がねじ止めされている。なお、ストッパ35b、ベベルギヤ36の基部には、それぞれ支持軸41の各面に到達する2本の止めねじ41a、41aが90°おきにねじ込まれている。ただし、図4には、紙面と平行な止めねじ41a、41aのみが図示され、紙面と直角な止めねじ41a、41aの図示が省略されている。また、図1には、止めねじ41a、41a…の図示が全部省略されている。
第1の昇降体10には、従動側のベベルギヤ36に対して常時噛合する駆動側のベベルギヤ12が搭載されている。
ベベルギヤ12は、ピニオン13に同軸状にねじ止めされており、ピニオン13は、押え板13aとともに水平軸14の一端にねじ止めされている。水平軸14は、第1の昇降体10の中間部の後向きの突出部分に対し、一対の軸受14a、14aを介して水平方向に回転自在に組み付けられており(図2、図4)、第1の昇降体10の突出部分には、補強用のスペーサロッド15、15…が水平軸14と平行に配置されている。水平軸14のベベルギヤ12側には、第1の昇降体10側にねじ止めする軸受14aの最大外径部分に嵌合させるようにして、フレーム体30の前向きの連結板31の前端部が水平軸14のまわりに上下に回転自在に連結されている。また、水平軸14のベベルギヤ12と反対側の先端面には、第1の昇降体10側にねじ止めする軸受14aの中心部、水平軸14の先端面に共通に被せるようにして受皿状のキャップ14bがねじ止めされている。
フレーム体30の後向きの連結板32は、第2の昇降体20の中間部の前向きの突出部分に対し、上下に回転可能で、しかもスライド可能に連結されている(図1、図4)。第2の昇降体20の突出部分は、左右非対称の長さであり、上下のスペーサロッド22、22を介して補強されている。
連結板32には、長孔32aが形成されており、長孔32aには、スライダ37が摺動可能に嵌合されている。スライダ37は、長孔32aに沿って摺動移動する角板部37aと、角板部37aの片面に突設する円板部37bとが一体に形成されており(図4、図5)、両面にねじ止めする大小の円板状のストッパ37c、37dを介して抜け止めされている。円板部37bは、第2の昇降体20の突出部分に形成する円形孔に対して相対回転自在に嵌め込まれ、角板部37aの四隅部は、斜めに切り欠かれている。なお、図5において、フレーム体30は、水平状態に図示されており、図5には、ベベルギヤ12、ピニオン13と同心の円弧状に形成する連結板31の前端部、上下を斜めに切り欠く連結板32の後端部が併せて図示されている。
第1の昇降体10には、ピニオン13に噛合するラック16が昇降自在に搭載されている(図1、図4)。ラック16には、同長のベース材16aが一体にねじ止めされ、ベース材16aには、ラック16を昇降させるための第3のベルト53a用の固定ブロック53eがねじ止めされている。なお、第1の昇降体10の側面には、ラック16、ベース材16a、固定ブロック53eを上下にガイドする長いガイド材16bがねじ止めされている(図4、図5)。また、ガイド材16bの上端、下端には、ラック16の上昇限、下降限を規定するストッパボルト16c、16c用のブロック体16d、16dがねじ止めされている。
そこで、ラック16、ピニオン13、駆動側、従動側のベベルギヤ12、36は、上下のプーリ53b、53bを介して第1の柱材1に沿って循環走行する第3のベルト53a、中間ベルト53d、サーボモータ53cとともに、フレーム体30上のアンテナ用の支持軸41を軸まわりに回転させる第3の駆動系53を形成している(図1、図5)。
第3のベルト53aの下向きの一端は、ベース材16a、ラック16と一体の固定ブロック53eに対して上向きに折り返して掛け、上向きの一端は、固定ブロック53eの下側の移動ブロック53fに対して下向きに折り返して掛け、それぞれクリップ53gを介して止められている。なお、第3のベルト53aは、中間ベルト53dとともに第1のベルト51aと同等のタイミングベルトであり、各クリップ53gは、クリップ51gと同様に構成されている。また、移動ブロック53fは、固定ブロック51eの下側の移動ブロック51fと同様に、固定ブロック53eの下側にねじ連結されており、第3のベルト53aの張力を調整することができる。
かかるアンテナポジショナの作動は、次のとおりである。
第1の昇降体10は、第1の駆動系51のサーボモータ51cを正逆に駆動し、第1のベルト51aを正逆に走行させることにより、第1の柱材1に沿って昇降させることができる。同様に、第2の昇降体20は、第2の駆動系52のサーボモータ52cを正逆に駆動し、第2のベルト52aを正逆に走行させることにより、第2の柱材2に沿って昇降させることができる。さらに、アンテナ用の支持軸41は、第3の駆動系53のサーボモータ53cを正逆に駆動してラック16を昇降させることにより、ラック16、ピニオン13、駆動用のベベルギヤ12、従動用のベベルギヤ36を介して軸まわりに正逆に回転させることができる。
そこで、第1、第2の柱材1、2上において、第1、第2の昇降体10、20を同一高さにセットすると(図6の実線)、前向き、後向きの連結板31、32を介して第1、第2の昇降体10、20に連結するフレーム体30は、第1、第2の昇降体10、20を介して水平姿勢に保持され、フレーム体30上の支持軸41も、前後方向に水平に保持される(図4、図5)。
一方、第1、第2の昇降体10、20の高さに差ΔHを生じさせると(図6の二点鎖線)、フレーム体30は、高さの差ΔHに応じて、支持軸41とともに前後に角度θだけ傾く。ただし、このとき、フレーム体30の前向きの連結板31は、第1の昇降体10と一体の軸受14aを介し、ピニオン13、駆動側のベベルギヤ12に共通の水平軸14のまわりに上下に回転する。また、後向きの連結板32は、スライダ37の円板部37bを介して上下に回転しながら、スライダ37の角板部37a、長孔32aを介して第2の昇降体20から遠去かる方向に斜めにスライドする。なお、図6において、符号C1 は、前向きの連結板31の回転中心に相当する水平軸14の軸心位置を示し、符号C2 は、後向きの連結板32の回転中心に相当するスライダ37の中心位置を示す。
また、以上のようにしてフレーム体30を水平姿勢から角度θの傾き姿勢に変化させると、フレーム体30上の従動側のベベルギヤ36は、第1の昇降体10上の駆動側のベベルギヤ12と噛合しながら角度θだけ相対回転し、それに伴って、フレーム体30上の支持軸41も角度θだけ軸まわりに回転する。そこで、このとき、第3の駆動系53を介して支持軸41を逆方向に角度θだけ回転駆動すると、支持軸41は、フレーム体30が傾くことによる回転が補償され、フレーム体30が傾く前の回転位置を保つことができる。ただし、このような第3の駆動系53による支持軸41の補償動作は、第1、第2の駆動系51、52を介して第1、第2の昇降体10、20を昇降させ、フレーム体30を角度θに傾ける傾き動作と時間的に同期させることにより、フレーム体30の傾き動作中における支持軸41の回転を実質的に完全に消去することが好ましい。
なお、第3の駆動系53による支持軸41の補償動作は、水平姿勢のフレーム体30を角度θに傾けるときに限らず、傾き姿勢のフレーム体30の角度θを変更する都度、実行することができる。また、第3の駆動系53は、フレーム体30が水平姿勢、傾き姿勢のいずれにあるときでも、第1、第2の昇降体10、20の昇降動作と無関係に、支持軸41を正逆に回転駆動可能である。
アンテナポジショナは、図示しない電波暗室において、支持軸41の前端にアンテナAを装着し(図7)、任意の電子機器Eの電磁妨害(EMI:Electro−Magnetic Interference)、電磁感受性(EMS:Electro−Magnetic Susceptibility)を含む電磁両立性(EMC:Electro−Magnetic Compatibility)の対策・評価などに使用することができる。
図7において、電子機器Eは、ターンテーブルF上の専用測定台T上に設置されており、アンテナポジショナの第1、第2の柱材1、2は、台車4上に立設されている。また、アンテナポジショナは、アンテナAの給電点A1 が第1の柱材1の前方に水平間隔Dの位置となるようにアンテナAを支持軸41に装着し、給電点A1 が電子機器Eの所定の検出点Ea から水平距離Lとなる位置に台車4をセットした上、アンテナAを電子機器Eの検出点Ea に指向させながら、給電点A1 の高さH、支持軸41の角度θを任意にセットして角度θ相当のアンテナAの仰角を設定するとともに、支持軸41を回転させてアンテナAの偏波角を設定し、所定の試験データを集積することができる。なお、図7において、水平間隔Dは、たとえば1mとし、高さHの最大値は、たとえば4mとし、水平距離Lは、たとえば3m、5m、10mにセットするものとする。
以上の説明において、第1、第2の柱材1、2の基部に配置する下のプーリ51b〜53b、サーボモータ51c〜53cや、中間ベルト51d〜53d用のプーリなどの部材は、台車4に積載した上、周囲、上面をたとえばフェライト電波吸収材によって遮蔽することにより、有害な電磁波の反射を防止することができる。なお、台車4の上方に露出する第1、第2の柱材1、2、第1〜第3のベルト51a〜53aを含む上記以外の構成部材は、周囲の電磁波の電界強度パターンを乱さないために、全部樹脂製として金属製を排除することが好ましい。
この発明は、電子機器EのEMCの対策・評価用に加えて、アンテナAの設計・評価用などとしても、広く好適に使用することができる。
1…第1の柱材
2…第2の柱材
10…第1の昇降体
12…ベベルギヤ
13…ピニオン
14…水平軸
16…ラック
20…第2の昇降体
30…フレーム体
31、32…連結板
36…ベベルギヤ
41…支持軸
51…第1の駆動系
52…第2の駆動系
53…第3の駆動系
51a…第1のベルト
52a…第2のベルト
53a…第3のベルト
51c、52c、53c…サーボモータ

特許出願人 株式会社 富士精工本社
TDK株式会社

Claims (5)

  1. 第1の柱材と、該第1の柱材の斜め後方に位置する第2の柱材と、前記第1、第2の柱材にそれぞれ昇降自在に組み付ける第1、第2の昇降体と、前記第1、第2の昇降体にそれぞれ上下に回転自在に連結する前向き、後向きの連結板を有し、前記第1、第2の昇降体の高さの差に応じて前後に傾くフレーム体と、該フレーム体に対して軸まわりに回転可能に搭載するアンテナ用の支持軸と、前記第1、第2の昇降体をそれぞれ昇降駆動する第1、第2の駆動系と、前記支持軸を回転駆動する第3の駆動系とを備えてなり、前記第1、第3の駆動系は、それぞれ前記第1の柱材に沿って循環走行する第1、第3のベルト用の各サーボモータを駆動源とし、前記第2の駆動系は、前記第2の柱材に沿って循環走行する第2のベルト用のサーボモータを駆動源とすることを特徴とするアンテナポジショナ。
  2. 前記後向きの連結板は、前記第2の昇降体に対し、スライド可能に連結することを特徴とする請求項1記載のアンテナポジショナ。
  3. 前記第3の駆動系は、前記第1の昇降体に昇降自在に搭載して前記第3のベルトに連結するラックと、前記第1の昇降体に搭載し、前記ラックに噛合するピニオンと一体の駆動側のベベルギヤと、前記フレーム体に搭載し、前記駆動側のベベルギヤに噛合して前記支持軸を回転させる従動側のベベルギヤとを備えることを特徴とする請求項1または請求項2記載のアンテナポジショナ。
  4. 前記前向きの連結板は、前記ピニオン、前記駆動側のベベルギヤに共通の水平軸のまわりに上下に回転することを特徴とする請求項3記載のアンテナポジショナ。
  5. 前記第3の駆動系は、前記フレーム体の前後の傾きに伴う前記支持軸の回転を補償することを特徴とする請求項3または請求項4記載のアンテナポジショナ。
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