JP2545564Y2 - 膜張力測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、面内方向に張架され
た膜を主要構成材とする立体膜構造物の張力を測定する
膜張力測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年人工衛星のミッションの多様化、高
度化に伴い大型の太陽電池パドルや展開アンテナが必要
となった。上記構造物はロケットの打上能力の制限から
軽量化が必要で、膜を主要な構造部材として使う様にな
った。膜は低い曲剛性のため本質的に形状が不安定で、
安定化のために周辺から膜を引張り、大きな張力を膜に
与える事が必要である。この張力は太陽電池パドルにお
いては打上時の振動環境に、展開アンテナにおいては展
開時の抵抗トルク或は展開後の鏡面精度に直接関与する
物理量であるため、製造組立時或いは振動・音響等の環
境試験後の性能検査において正確に設定、或いは測定さ
れなければならない。

【０００３】図４はＥＴＳ−Ｖ用太陽電池パドルの張力
設定に関して「第２８回宇宙科学技術連合講演会（１９
８５）」にて示された従来の手法を示す図で１は張力を
うける膜、１８はデプスゲージ、１９は主フレーム、２
０は主フレーム１９間を矩形枠を作る様に結合する桁フ
レーム、２１は一端を主フレーム１９に、他端を膜１に
取付けられた張力調整索を示している。図中δ（ｘ）は
主フレーム１９の初期状態からの変位分布を示してい
る。

【０００４】次に動作について説明する。膜１の張力
は、図示していない調整治具により、上記張力調整索２
１の長さを調整し、主フレーム１９の変位分布δ（ｘ）
を基準変位分布δ₀ （ｘ）に設定する事で達成される。
主フレーム１９の基準変位分布δ₀ （ｘ）は、あらかじ
め主フレーム１９に所定の張力を加えた時に得られる実
験変位分布、或は計算変位分布としている。

【０００５】以上の手法で膜１の張力が設定されている
ため、各種環境試験前後での膜張力の変化は主フレーム
１９の変位分布δ（ｘ）をデプスゲージ１８により測定
する事により評価できるというものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】従来の装置は以上のよ
うに構成されているので次のような問題点がある。すな
わち主フレーム１９の変位分布δ（ｘ）と張力調整索２
１の荷重Ｆ（ｘ）とは、主フレーム１９の曲剛性を用い
ると、“数１”に示す３階の微分方程式で結合されるた
め変位分布δ（ｘ）の測定誤差の影響が大きく、張力調
整索２１の荷重Ｆ（ｘ）は正しく評価できない事、及び
張力調整索２１の荷重Ｆ（ｘ）と膜１の張力との関係も
類似の微分方程式による事のため、正確な膜張力が求め
られない。

【０００７】

【数１】

【０００８】又、展開アンテナの鏡面膜については膜の
形状が平面でなくパラボラ面となるため周辺部材の変位
測定だけでは各部位の膜張力の測定が不可能という課題
もある。

【０００９】この考案は上記の問題点を解消するために
なされたもので、直接膜１の張力を計測する装置を作る
ことで膜１の正確な張力の分布を求めようとするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この考案に係る第１の考
案の膜張力測定装置は膜を円形リング状に上下より挟み
込む一対の円環と、下部円環を保持する保持プレート
と、この保持プレートを任意の位置に保持し、内部に複
数の回転ジョイントを設けた保持ロッドと、この保持ロ
ッドを架台に取付けるためのマグネットと、膜に力を与
える荷重計と、この荷重計からの力を膜に平均的に与え
るための押さえ金具と、膜の変位を測定するノギスを備
えたものである。

【００１１】またこの考案に係る第２の考案の膜張力測
定装置は膜を円形リング状に上下より挟み込む一対の円
環と、下部円環を保持する保持プレートと、この保持プ
レートを任意の位置に保持し、内部に複数の回転ジョイ
ントを設けた保持ロッドと、この保持ロッドを架台に取
付けるためのマグネットと、膜に力を与える荷重計と、
この荷重計から膜に平均的に力を与えるための押え金具
と、膜の中央裏面に取付けたレーザ反射膜と、この膜の
変位を非接触にて測定するレーザ変位計とを備えたもの
である。

【００１２】

【作用】この考案はノギスと荷重計により膜の撓みと荷
重を測定することにより膜の張力を直接測定する。

【００１３】またこの考案はノギスの代わりにレーザ変
位計を用いることにより膜の撓みを非接触で測定する。

【００１４】

【実施例】実施例１． 図１はこの考案の一実施例を示す図で、１は膜、２は膜
１を下面より支える下部円環、３は２個の円孔４を有し
膜１を上面より押さえるリング状の磁性体でできた上部
円環、５は下部円環２上に取付けられ、上部円環３の円
孔４を通して上部円環３の位置決めをするガイドピン、
６は下部円環内に埋設され上部円環３と下部円環２の結
合を磁力により密着させる磁石、７は下部円環２の下端
に取付けられた保持プレート、８は一端を保持プレート
７に取付けられ、内部に複数個の回転ジョイント９を有
する３保持ロッド、１０は保持ロッド８の他端に具備さ
れたマグネット、１１は上下の円環２、３で拘束された
膜１の中心に載せられた円板状の押え金具、１２は押え
金具１１に所定の力を負荷する荷重計、１３は押え金具
１１の真下にあり締結ブロック１４を介し保持ロッド８
にその軸が膜１と直交する様に取付けられ、内部に目盛
を有し、軸方向に可動できるスライドプレート１５を有
するノギスを示す。

【００１５】次にこの考案の膜張力測定装置の動作につ
いて以下に説明する。上部円環３は膜１を下面より支え
る下部円環２に設けられたガイドピン５により円孔４を
通して取付けられるため、正確な位置で膜１を押しつけ
る事ができる。又、下部円環２内部に埋設された磁石６
は磁性体でできた上部円環３を磁力により引張るため膜
１は上下円環２、３にて円形状にしっかり固定される。
下部円環２は保持プレート７を開始保持ロッド８に取付
けられており、保持ロッド８の内部には回転ジョイント
９により各保持ロッド８の構成部材の軸方の回転と並進
が自由に設定できるため、下部円環２はマグネット１０
に対しその位置を自由に取りうることができる。保持ロ
ッド８の他端にはマグネット１０が取付けられており、
図示しない架台に磁力によりマグネット１０を自在に取
り付ける事が可能となっている。保持ロッド９の中間部
には締結ブロック１４によりノギス１３の非可動部が、
膜１の中央部真下にてノギス軸と膜１が直交する様に取
り付けられている。

【００１６】固定された膜１の中心に載せられた押え金
具１１上を、荷重計１２にて押す事により膜１は下方に
撓む。押さえ金具１１の真下には初期状態にてノギス１
３内部のスライドプレート１５の先端が押え金具１１に
接触させてあるため、負荷時に膜１の撓み分だけスライ
ドプレート１５が押し込まれる。スライドプレート１５
には目盛が切ってあるので上記膜１の撓みδが目盛り移
動量から読み取られる。一方、荷重計１２は押え金具１
１を押した力が目盛りとして示されるため負荷荷重Ｆも
測定される。膜の撓みδと負荷荷重Ｆの間には膜の張力
Ｎ、膜の曲げ剛性Ｅｔを用いて“数２”の関係がある。
ここで、Ｃ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ は円環の内径、押え金具１１
の外径により決まるもので、張力が既知の膜と本装置に
より測定の前に求められる値である。膜の撓みδと負荷
荷重Ｆの測定値を種々の負荷荷重につき取得し、これを
“数２”に代入すれば最小次乗法等により所望の膜張力
Ｎが正確に求められる。

【００１７】

【数２】

【００１８】実施例２． 図２はこの考案の実施例２を示す図で、１６は押え金具
１１で押えられる膜１の、押え金具１１と反対側の膜面
に張られたレーザ反射膜、１７は上記押え金具１１の真
下にあり膜１の面と垂直方向に光軸を持つレーザ変位計
を示す。なお、図中１〜１２は図１にて説明したものと
同一のものである。

【００１９】上記の様に構成された膜張力測定装置の動
作について以下について説明する。上下部円環２、３に
よる膜１の固定、及び保持プレート７、保持ロッド８及
びマグネット１０による下部円環の図示しない架台への
固定、並びに荷重計１２による膜１への負荷は図１と同
様である。膜１が負荷荷重Ｆにより下方に撓むと、レー
ザ変位計１７から放射されたレーザ光が上記レーザ反射
膜１６により反射されレーザ変位計１７内の図示してい
ない光位置検出素子にスポットを結ぶ。上記スポットの
位置と膜１が撓む前に結んだスポットの位置との差は膜
１の撓みと線型の関係を有しているため、上記スポット
位置の差から膜１の撓みが計測される。荷重計より測定
された負荷荷重Ｆと、上記レーザ変位計から計測された
膜１の変位δから、膜の張力Ｎを求める方法は図１に示
した方法と同じである。

【００２０】

【考案の効果】以下のようにこの考案によれば円環によ
り張力膜を局所的に取り出し、その荷重と変位の関係を
計測できるため、立体膜構造物の膜の張力を直接計測で
き、又測定装置も簡便であるため測定作業費が安いとい
う効果がある。

【００２１】また、この考案によれば、膜の撓みを非接
触で計測できるように構成することに、より精度の高い
膜張力の測定が可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例１を示す図である。

【図２】この考案の実施例２を示す図である。

【図３】従来の膜張力測定装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 膜 ２ 下部円環 ３ 上部円環 ４ 円孔 ５ ガイドピン ６ 磁石 ７ 保持プレート ８ 保持ロッド ９ 回転ジョイント １０ マグネット １１ 押え金具 １２ 荷重計 １３ ノギス １４ 締結ブロック １５ スライドプレート １６ レーザ反射膜 １７ レーザ変位計 １８ デプスゲージ １９ 主フレーム ２０ 桁フレーム ２１ 張力調整索

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 谷沢 一雄 鎌倉市上町屋325番地 三菱電機株式会 社 鎌倉製作所内 (72)考案者 大屋 幸憲 鎌倉市上町屋730番地 三菱電機エンジ ニアリング株式会社 鎌倉事業所内 (56)参考文献 特開 平５−302861（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−196522（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−95424（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−69629（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−169731（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−237（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に複数個の孔を有する磁性体より成
   る上部円環と、内部に埋設された磁石を有し、かつ上記
   上部円環と同じ内径を有する下部円環と、上記下部円環
   の上面にあり、上記上部円環の孔に対応する位置に取り
   付けられたガイドピンと、上記下部円環の下面に取り付
   けられた保持プレートと、回転ジョイントを内部に有
   し、一端を上記保持プレート下部に取付けられた保持ロ
   ッドと、上記保持ロッド、上記上部円環及び下部円環に
   挟まれる膜の上面に取付けられる円板状の押さえ金具
   と、上記押え金具を介して上記膜に力を与える荷重計
   と、一端が上記膜を介して上記押え金具に接し、かつ軸
   方向に所定の間隔で膜の変位量を示す目盛りを有するス
   ライドプレート、このスライドプレートを上記膜に対し
   て直交する方向に可動させるように上記スライドプレー
   トを取付けた固定部とを有するノギスと、上記ノギスと
   上記保持ロッドとを結合する締結ブロックとを具備した
   膜張力測定装置。
2. 【請求項２】 内部に複数個の孔を有する磁性体より成
   る上部円環と、内部に埋設された磁石を有し、かつ上記
   上部円環と同じ内径を有する下部円環と、上記下部円環
   の上面にあり、上記上部円環の孔に対応する位置に取り
   付けられたガイドピンと、上記下部円環の下面に取り付
   けられた保持プレートと、回転ジョイントを内部に有
   し、一端を上記保持プレート下部に取付けられた保持ロ
   ッドと、上記押え金具を介して上記膜に力を与える荷重
   計と、上記上部円環及び下部円環に挟まれる膜の上面に
   取付けられた押え金具と、上記押え金具と反対側の膜面
   上に取り付けられたレーザ反射体と、上記レーザ反射体
   の真下に位置し、上記レーザ反射体にレーザ光を放射す
   るとともに上記レーザ反射体からの反射光を受信して膜
   の変位量を測定するレーザ変位計とを具備した膜張力測
   定装置。