JP3067745B2 - Non-reaction scanning device - Google Patents

Non-reaction scanning device

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JP3067745B2
JP3067745B2 JP10340855A JP34085598A JP3067745B2 JP 3067745 B2 JP3067745 B2 JP 3067745B2 JP 10340855 A JP10340855 A JP 10340855A JP 34085598 A JP34085598 A JP 34085598A JP 3067745 B2 JP3067745 B2 JP 3067745B2
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rotating
optical member
reversing
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reaction
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至輝 柿本
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星などの宇
宙航行体に搭載され、装置内部の回転体の加減速による
反動トルクをキャンセルする機能を持つことで、無重力
場における衛星本体姿勢への影響を無くすようにした、
主として宇宙で使用される無反動スキャニング装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is mounted on a spacecraft such as an artificial satellite and has a function of canceling a reaction torque caused by acceleration / deceleration of a rotating body inside the device, thereby enabling the satellite body to be positioned in a zero gravity field. I tried to eliminate the influence,
The present invention relates to a reactionless scanning device mainly used in space.

【0002】[0002]

【従来の技術】無重力場を飛翔する衛星に搭載される装
置が回転加減速運動を行うとき、その反動力が衛星本体
の姿勢制御に対する外乱となる。例えば、衛星に搭載し
たスキャニング装置の円盤プリズムが送信レーザ光をス
キャニングするために回転加減速運動を行うとき、この
回転加減速運動による反動トルクが外乱となって衛星本
体の姿勢に影響を及ぼすことになる。
2. Description of the Related Art When a device mounted on a satellite flying in a zero-gravity field performs a rotational acceleration / deceleration motion, a reaction force thereof becomes a disturbance to attitude control of the satellite body. For example, when a disk prism of a scanning device mounted on a satellite performs a rotational acceleration / deceleration motion to scan a transmitted laser beam, the reaction torque due to the rotational acceleration / deceleration motion becomes a disturbance and affects the attitude of the satellite body. become.

【0003】従来、このような外乱に対しては、衛星本
体に装備されている姿勢制御機能で衛星の姿勢を維持す
ることにより対処していた。
Conventionally, such disturbances have been dealt with by maintaining the attitude of the satellite using an attitude control function provided on the satellite body.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、衛星本
体の姿勢制御機能で、搭載装置による外乱の影響に対処
しようとすると、姿勢制御が複雑になったり、電力負荷
が大きくなったりするという問題があった。
However, if the attitude control function of the satellite body attempts to cope with the effects of disturbances caused by the on-board devices, there are problems that the attitude control becomes complicated and the power load increases. Was.

【0005】本発明は、上記事情を考慮し、装置自身に
反動力をキャンセルする機能を持たせることにより、衛
星本体には何ら外乱としての影響を及ぼさないようにし
た宇宙用無反動スキャニング装置を提供することを目的
とする。
In view of the above circumstances, the present invention provides a space-free reactionless scanning device in which the device itself has a function of canceling the reaction force so that the satellite body is not affected by any disturbance. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る無
反動スキャニング装置は、レーザ光をスキャニングする
回転光学部材と、該回転光学部材に回転運動を与えるモ
ータと、前記回転光学部材の回転運動に連動して逆回転
させられることで回転光学部材の回転加減速運動による
反動トルクをキャンセルするバランスウェイトとを
え、前記回転光学部材に回転運動に連動して前記バラン
スウェイトを増速逆回転させる反転増速機構を設け、該
反転増速機構として、複数のギヤの組み合わせよりなる
反転増速ギヤ機構を用いたことを特徴とする
According to a first aspect of the present invention, there is provided a non-reaction scanning apparatus, comprising: a rotating optical member for scanning a laser beam; a motor for rotating the rotating optical member; and a rotation of the rotating optical member. Bei a balance weight for canceling a reaction torque due to the rotational acceleration and deceleration movement of the rotating optical element by being rotated in reverse in conjunction with exercise
The balun is interlocked with the rotating optical member
A reverse speed-up mechanism for speeding up and rotating the weight in reverse is provided.
It consists of a combination of multiple gears as a reversing speed-up mechanism
It is characterized by using a reversing speed increasing gear mechanism .

【0007】請求項2記載の発明に係る無反動スキャニ
ング装置は、請求項1において、前記回転光学部材が円
盤プリズムであることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the non-reaction scanning apparatus according to the first aspect, the rotating optical member is circular.
It is a disc prism .

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は実施形態の宇宙用の無反動ス
キャニング装置の断面図、図2は同装置の概略斜視図で
ある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a non-reaction scanning device for space according to an embodiment, and FIG. 2 is a schematic perspective view of the device.

【0011】図において、符号1で示すものは回転運動
する円盤プリズム(回転光学部材)である。この円盤プ
リズム1は、回転運動することにより、送信レーザ光1
1を屈折効果で円環状にスキャンする。円盤プリズム1
は第1ロータ2に固定されており、回転バランスウェイ
ト12により回転調整されるようになっている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotating disk-shaped prism (rotating optical member). This disk prism 1 rotates to transmit laser light 1
1 is circularly scanned by the refraction effect. Disc prism 1
Is fixed to the first rotor 2, and the rotation is adjusted by the rotation balance weight 12.

【0012】第1ロータ2は、第1ベアリング4を介し
て、装置全体を保持する第1ステータ3に回転自在に支
持されている。符号5は中空モータ/角度検出器であ
り、該中空モータ/角度検出器5は、第1ベアリング4
と同軸に配され、第1ロータ2を介して円盤プリズム1
を回転駆動すると共にその回転運動を制御する。
The first rotor 2 is rotatably supported via a first bearing 4 by a first stator 3 which holds the entire apparatus. Reference numeral 5 denotes a hollow motor / angle detector, and the hollow motor / angle detector 5 includes a first bearing 4
And a disc prism 1 via a first rotor 2.
, And controls its rotational movement.

【0013】符号6は反転増速ギヤ機構であり、該反転
増速ギヤ機構6は、入力ギヤ61、出力ギヤ62、固定
ギヤ63で構成されている。反転増速ギヤ機構6の固定
ギヤ63は、第1ステータ3に連結された第2ステータ
8に固定されている。入力ギヤ61は、第2ロータ7を
介して第1ロータ2に連結されている。出力ギヤ62
は、反転バランスウェイト10に接続されている。この
反転バランスウェイト10は、第1ベアリング4と同軸
に配された第2ベアリング9を介して、第2ステータ8
に回転自在に保持されている。そして、この反転増速ギ
ヤ機構6は、第1ロータ2→第2ロータ7→入力ギヤ6
1という経路で入力した回転運動を、反転すると共に1
00倍程度に増速して、出力ギヤ62より反転バランス
ウェイト10に出力する。
Reference numeral 6 denotes a reversing speed increasing gear mechanism. The reversing speed increasing gear mechanism 6 includes an input gear 61, an output gear 62, and a fixed gear 63. The fixed gear 63 of the reversing speed increasing gear mechanism 6 is fixed to the second stator 8 connected to the first stator 3. The input gear 61 is connected to the first rotor 2 via the second rotor 7. Output gear 62
Are connected to an inversion balance weight 10. The reversing balance weight 10 is connected to a second stator 8 via a second bearing 9 arranged coaxially with the first bearing 4.
Is held rotatably. Then, the reversing speed increasing gear mechanism 6 is configured such that the first rotor 2 → the second rotor 7 → the input gear 6
The rotational motion input through the path of 1 is reversed and 1
The speed is increased to about 00 times, and output from the output gear 62 to the reversal balance weight 10.

【0014】次に動作について説明する。送信レーザ光
11は、回転運動する円盤プリズム1の屈折効果により
円環状にスキャンされる。円盤プリズム1の回転運動
は、第1ロータ2と第1ベアリング4を介して中空モー
タ/角度検出器5により制御されており、外部からの角
度指令により加減速を行っている。円盤プリズム1は回
転バランスウェイト12により精度よく回転バランスが
調整されており、マスアンバランスによる振動は発生し
ない。
Next, the operation will be described. The transmission laser beam 11 is scanned in an annular shape by the refraction effect of the rotating disk prism 1. The rotational movement of the disk prism 1 is controlled by a hollow motor / angle detector 5 via a first rotor 2 and a first bearing 4, and acceleration / deceleration is performed by an external angle command. The rotational balance of the disk prism 1 is accurately adjusted by the rotational balance weight 12, and vibration due to mass unbalance does not occur.

【0015】円盤プリズム1と第1ロータ2の回転運動
は、第2ロータ7を介して反転増速ギヤ機構6に入力さ
れる。反転増速ギヤ機構6では、入力ギヤ61に入った
回転運動を反転すると共に100倍程度に増速して出力
ギヤ62より反転バランスウェイト10に出力する。結
果として、円盤プリズム1の回転運動に対し、反転バラ
ンスウェイト10が100倍程度増速された逆回転運動
を行う。
The rotational movements of the disk prism 1 and the first rotor 2 are input to a reversing speed increasing gear mechanism 6 via a second rotor 7. The reversing speed increasing gear mechanism 6 reverses the rotational motion entering the input gear 61, increases the speed by about 100 times, and outputs it to the reversing balance weight 10 from the output gear 62. As a result, the reversing movement of the reversing balance weight 10 is performed about 100 times faster than the rotating movement of the disk prism 1.

【0016】ここで、円盤プリズム1などの中空モータ
/角度検出器5の回転方向に運動する部品の慣性イナー
シャの和をJ1、反転バランスウェイト10などの反転
増速ギヤ機構6により逆回転方向に運動する部品の慣性
イナーシャの和をJ2とし、中空モータ/角度検出器5
で制御する加減速度をΩ、反転増速ギヤ機構6での増速
倍率をRとすると、角運動量が等しくなるようにJ1・
Ω=J2(R・Ω)を満たすJ1、J2、Rを設定する
ことにより、円盤プリズム1の加減速時に発生する回転
トルクによる反動を無くすことができる。つまり、正方
向に回転運動する円盤プリズム1に対して、反転増速ギ
ヤ機構6を介した軽量の反転バランスウェイト10を設
置することにより、円盤プリズム1の加減速で発生する
反動を反転バランスウェイト10の逆回転運動でキャン
セルすることができる。
Here, the sum of the inertia inertia of the components moving in the direction of rotation of the hollow motor / angle detector 5, such as the disk prism 1, is set to J1 and the reversing speed increasing gear mechanism 6, such as the reversing balance weight 10, is used to move the sum in the reverse direction. The sum of the inertia inertia of the moving parts is J2, and the hollow motor / angle detector 5
If the acceleration / deceleration controlled by is Ω and the speed-up magnification in the reversing speed-up gear mechanism 6 is R, J1 ·
By setting J1, J2, and R that satisfy Ω = J2 (R · Ω), it is possible to eliminate the reaction due to the rotational torque generated when the disk prism 1 accelerates or decelerates. In other words, by installing the lightweight reversing balance weight 10 via the reversing speed-up gear mechanism 6 for the disc prism 1 rotating in the positive direction, the recoil generated by the acceleration / deceleration of the disc prism 1 can be reduced. It can be canceled by 10 reverse rotations.

【0017】この場合、反転増速ギヤ機構6での増速倍
率Rを100倍と設定したとき、反転バランスウェイト
10などの反転増速ギヤ機構6により逆回転方向に運動
する部品の慣性イナーシャは、正回転部分の慣性イナー
シャJ1の1/100とすることができるので、反転バ
ランスウェイト10は小型軽量のものとすることが可能
となる。
In this case, when the speed-increasing magnification R in the reversing speed-up gear mechanism 6 is set to 100, the inertia inertia of the component moving in the reverse rotation direction by the reversing speed-up gear mechanism 6 such as the reversal balance weight 10 is , 1/100 of the inertia inertia J1 of the forward rotation portion, so that the reversing balance weight 10 can be made small and lightweight.

【0018】なお、上記実施形態で示した回転光学部材
である前記円盤プリズム1は、光学系の構成に応じて、
ホログラムや反射ミラーに置き換えることができる。ま
た、上述のスキャニング装置を複数組み合わせること
で、スキャニングパターンを拡張することができる。
Incidentally, the disk prism 1, which is a rotating optical member shown in the above-described embodiment, can be formed according to the configuration of an optical system.
It can be replaced with a hologram or reflection mirror. Further, by combining a plurality of the above-described scanning devices, the scanning pattern can be expanded.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転光学部材(例えば円盤プリズム)の回転運動に連動
してバランスウェイトを逆回転させるように構成したの
で、回転光学部材の加減速による反動トルクをキャンセ
ルすることができる。従って、無重力場での回転運動に
よる反動を無くすことができ、衛星本体の姿勢制御機能
で反動に対処する必要がなくなり、姿勢制御が複雑にな
ったり、電力負荷が大きくなったりするという問題が解
消される。
As described above, according to the present invention,
Since the balance weight is reversely rotated in conjunction with the rotational movement of the rotating optical member (for example, a disk prism), it is possible to cancel the reaction torque due to the acceleration / deceleration of the rotating optical member. Therefore, it is possible to eliminate the recoil caused by the rotational motion in the zero-gravity field, and it is not necessary to deal with the recoil by the attitude control function of the satellite body. Is done.

【0020】また、反転増速機構でバランスウェイトを
高速回転させるようにした場合は、角運動量を増幅する
ことができるので、バランスウェイトを小型軽量化する
ことができる。この場合の反転増速機構は、増速ギヤを
用いることで容易に実現可能である。
When the balance weight is rotated at a high speed by the reversing speed increasing mechanism, the angular momentum can be amplified, so that the balance weight can be reduced in size and weight. The reversing speed-up mechanism in this case can be easily realized by using a speed-up gear.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施形態の宇宙用無反動スキャニン
グ装置の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a reactionless scanning device for space according to an embodiment of the present invention.

【図2】 前記宇宙用無反動スキャニング装置の概略斜
視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the reactionless scanning device for space.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 円盤プリズム(回転光学部材) 5 中空モータ/角度検出器(モータ) 10 反転バランスウェイト 1 disk prism (rotating optical member) 5 hollow motor / angle detector (motor) 10 inversion balance weight

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザ光をスキャニングする回転光学部
材と、該回転光学部材に回転運動を与えるモータと、前
記回転光学部材の回転運動に連動して逆回転させられる
ことで回転光学部材の回転加減速運動による反動トルク
をキャンセルするバランスウェイトとを備え、 前記回転光学部材に回転運動に連動して前記バランスウ
ェイトを増速逆回転させる反転増速機構を設け、 該反転増速機構として、複数のギヤの組み合わせよりな
る反転増速ギヤ機構を用いたことを特徴とする 無反動ス
キャニング装置。
A rotating optical member for scanning a laser beam; a motor for rotating the rotating optical member; and a rotating member for rotating the rotating optical member by being reversely rotated in conjunction with the rotating movement of the rotating optical member. and a balance weight for canceling a reaction torque by the deceleration motion, the balance window in conjunction with the rotation movement to the rotary optical member
A reversing speed-up mechanism for speeding up and reversing the gates is provided.
A non-reaction scanning device using a reversing speed increasing gear mechanism .
【請求項2】 前記回転光学部材が円盤プリズムである
ことを特徴とする請求項1に記載の無反動スキャニング
装置。
2. The non-reaction scanning apparatus according to claim 1, wherein the rotating optical member is a disk prism.
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