JP3194944B2 - トラス構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば宇宙空間に構築される宇宙基地
や、プラットフォーム等に設けられるパラボラアンテナ
支持構造物等の展開構造物に好適するトラス構造体に関
する。

（従来の技術） 宇宙開発の分野においては、宇宙空間に構築するパラ
ボラアンテナ支持構造物等のトラス構造体を、予め地上
で、折畳んで宇宙航行体に搭載して、宇宙空間まで輸送
し、宇宙空間で展開させることにより、構築する方法が
考えられている。このような展開式のトラス構造体とし
ては、特開昭61−98699号公報に記載される連結棒を立
方体状に組合わせ結合したトラス構造の展開トラスと称
する２次元構造体等が知られている ところが、従来の展開式のトラス構造体ではいづれの
ものも、その構成上、連結棒を含む構成部品が非常に多
くなり、構成部品の削減が困難なために、例えば大形の
展開構造物を形成すると、その重量が非常に重くなると
いう問題を有していた。この問題は、特に、最近の宇宙
開発の分野において要請される大形化を促進した場合
に、大きな問題となるために、これからの宇宙開発の分
野において、トラス構造体の展開及び折畳み動作の高信
頼性を確保したうえで、軽量化の促進を図ることが、急
務な課題とされている。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、従来のトラス構造体では、構成部
品が多く、重量が重くなるために、大形化を図ることが
困難であるという問題を有していた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、高精
度な動作制御を確保したうえで、構成の簡易化を図り、
軽量化の促進を図り得るようにしたトラス構造体を提供
することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用） この発明は、中間部が折曲り自在に設けられた第１の
連結棒が三角形状に配置されて各結合部が回動自在に結
合された三角連結部材を２個対向配置して、これら三角
連結部材の対向する結合部間に軸方向に移動自在な駆動
部の設けられた駆動部材を架設して、これら駆動部材の
両端を前記三角連結部材の各結合部にそれぞれ回動自在
に連結した三角柱トラスと、この三角柱トラスの一方の
三角連結部材の各辺に、該辺を一辺として２本の第２の
連結棒を三角形状に組合せて、この２本の第２の連結棒
の一端を回動自在に連結して、各他端を前記対向する駆
動部材の異なる一方あるいは他方の駆動部に回動自在に
連結し、且つ、前記２本の第２の連結棒の一端の連結部
位と前記三角柱トラスの他方の三角連結部材の対向する
結合部の異なる一方あるいは他方との間にそれぞれ斜部
材を架設して、これら斜部材の両端を前記連結部位と前
記他方の三角連結部材の結合部にそれぞれ回動自在に連
結した三角柱トラス要素と、前記駆動部材の駆動部を移
動制御して前記第２の連結棒の他端を回動付勢して前記
三角柱トラス要素を折畳み展開する駆動手段とを備えて
トラス構造体を構成した。

上記構成によれば、三角柱トラス要素は、駆動手段が
駆動部材の駆動部を移動制御すると、その第２の連結棒
の他端が回動付勢されることにより、折畳み展開され
る。これにより、三角柱トラス要素及び駆動手段を含め
た構成部品を従来の立方体状の立体トラスに比して削減
することが可能となり、軽量化の促進と共に、信頼性の
高い折畳み展開動作が実現される。

また、この発明は、中間部が折曲り自在に設けられた
第１の連結棒が三角形状に配置されて各結合部が回動自
在に結合された三角連結部材を２個対向配置して、これ
ら三角連結部材の対向する結合部間に軸方向に移動自在
な駆動部の設けられた駆動部材を架設して、これら駆動
部材の両端を前記三角連結部材の各結合部にそれぞれ回
動自在に連結した三角柱トラスと、この三角柱トラスの
一方の三角連結部材の各辺に、該辺を一辺として２本の
第２の連結棒を三角形状に組合せて、この２本の第２の
連結棒の一端を回動自在に連結して、各他端を前記三角
柱トラスの一方の三角連結部材の対向する結合部の異な
る一方あるいは他方に回動自在に連結し、且つ、前記２
本の第２の連結棒の一端の連結部位と前記三角柱トラス
の他方の三角連結部材の対向する結合部の異なる一方あ
るいは他方との間にそれぞれ斜部材を架設して、これら
斜部材の各一端を前記連結部位に回動自在に連結し、前
記斜部材の各他端を前記対向する駆動部材の異なる一方
あるいは他方の駆動部との間に回動自在に連結した三角
柱トラス要素と、前記駆動部材の駆動部を移動制御して
前記斜部材の他端を回動付勢して前記三角柱トラス要素
を折畳み展開する駆動手段とを備えてトラス構造体を構
成した。

上記構成によれば、三角柱トラス要素は、駆動手段が
駆動部材の駆動部を移動制御すると、その斜部材の他端
が回動付勢されることにより、折畳み展開される。これ
により、三角柱トラス要素及び駆動手段を含めた構成部
品を従来の立方体状の立体トラスに比して削減すること
が可能となり、軽量化の促進と共に、信頼性の高い折畳
み展開動作が実現される。

（実施例） 以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳
細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係るトラス構造体に用
いられる三角柱トラス要素10を示すもので、この三角柱
トラス要素10が、例えば第２図に示すように６個用いて
宇宙空間に構築されてなるパラボラアンテナを形成する
構造体20が組合せ構成される。そして、この構造体20は
６個の三角柱トラス要素10が隣接するトラスの対向面同
士が共用され、その一方面にはメッシュアンテナ21（第
２図中斜線で示す）が張設される。

すなわち、上記三角柱トラス要素10は中間部が折曲り
自在に設けられた同一長の３本の連結棒11が三角形状に
組合わされて、その結合部が第３図に示すように結合部
材11aを介して回動自在に連結されて三角結合部材12が
形成される。この三角結合部材12は２個が所定の間隔を
有して対向配置され、相互の連結棒結合箇所間に折畳み
展開駆動用の駆動部材13が架設されて、その両端の結合
部が上記結合部材11aを介して回動自在に連結された三
角柱トラス14が形成される（第３図及び第４図参照）。
この三角柱トラス14の駆動部材13は一端部より中間部に
かけて駆動部として、例えば回転駆動自在な螺子部13a
が形成される。螺子部13aは例えば図示しない駆動モー
タが内臓されており、この駆動モータ（図示せず）を介
して回転駆動される。そして、三角柱トラス14には、そ
の一方の三角結合部材12の各辺に該辺を一辺として２本
の連結棒15が三角形状に組合わされて同一平面上の第２
の三角結合部材16がそれぞれ形成され、これら第２の三
角結合部材16の解放端側の結合部は第５図に示すように
結合部材15aを介して回動自在に連結される。そして、
第２の三角結合部材16の三角結合部材側の結合部は第４
図に示すように結合部材15bを介して三角柱トラス14に
回動自在に連結され、この結合部材15bは駆動部材13の
螺子部13aに対して軸（矢印A,B）方向に移動自在に螺合
される（第４図参照）。また、第２の三角結合部材16の
他端側の結合部と前記一方の三角結合部材の結合部との
間には斜部材17がそれぞれ架設されて、その両端の結合
部が結合部材15a,17aを介して回動自在に連結されて上
記三角柱トラス要素10が形成される。

上記構成において、複数の三角柱トラス要素10を組合
わせて折畳まれて構造体20を展開させる場合は、先ず、
図示しない指令部を介して複数の三角柱トラス要素10の
駆動部材13の上記駆動モータ（図示せず）があらかじめ
設定されている相関関係をもって駆動制御されて、その
螺子部13aがそれぞれ回転駆動される。すると、三角柱
トラス要素10は第６図（ｄ）〜（ａ）に示すように、第
２の三角結合部材16を形成する結合部材15aが駆動部材1
3の螺子部13aに案内されて矢印Ａ方向に移動され、斜部
材17が展開方向に回動されることにより、その三角柱ト
ラス14が展開され、これにともなって構造体20全体が展
開されてメッシュアンテナ21が展張される（第２図参
照）。

また、第２図に示すように展開された構造体20を折畳
み収容する場合は、上記指令部（図示せず）を介して三
角柱トラス要素10の駆動部材13の上記駆動モータ（図示
せず）が反転駆動されて該駆動部材13の螺子部13aが反
転される。これにより、構造体20はその三角柱トラス要
素10の第２の三角結合部材16を形成する結合部材15bが
駆動部材13の螺子部13aに案内されて矢印Ｂ方向に移動
されて、斜部材17が折畳み方向に回動付勢されることに
より、三角柱トラス14が折畳まれ、これにともなってメ
ッシュアンテナ21とともに全体が折畳み収容される（第
６図（ａ）〜（ｄ）参照）。

このように、上記トラス構造体は、構造体20を形成す
る三角柱状の三角柱トラス要素10の縦部材に回転駆動自
在な螺子部13aを有した駆動部材13を設け、この駆動部
材13の螺子部13aを三角柱トラス要素10毎に一定の相関
関係をもっての回転駆動することにより、各三角柱トラ
ス要素10が駆動部材を中心として、その構成部材が折畳
み展開されて構造体20の折畳み展開が行われるように構
成した。これによれば、構造体20を形成する構成部材が
従来のようにボックス形状に結合した立体トラスを組合
せ構成したものに比して最小限まで削減が可能となり、
構造体20を形成する構成部材の結合箇所の削減及び駆動
手段の削減が図れるため、その軽量化の促進と共に、動
作の確実化が図れる。この結果、最近の宇宙開発の分野
にいて要請されている大形化の促進と共に、信頼性の向
上に対応することが可能となる。

なお、この発明は上記実施例に限ることなく、第７図
に示すように立体トラス要素10aを構成することも可能
である。但し、ここでは、前記第１図と同一部分につい
ては、同一符号を付して、その説明を省略する。

すなわち、前記第１図の実施例では、三角柱トラス14
の一方の三角柱結合部材12に延設して第２の結合部材16
を設けて三角柱トラス要素10を構成したが、第７図の実
施例における三角柱トラス要素10aは、三角柱トラス14
を上下逆に配置し、三角柱トラス14の他方の三角結合部
材12の各辺に該辺を一辺として２本の連結棒15が三角形
状に組合わされて同一平面上の第２の三角結合部材16が
それぞれ形成される。そして、第２の三角結合部材16の
解放端側の結合部と前記一方の三角結合部材12の結合部
との間には斜部材17がそれぞれ架設されて、そのうち一
方の結合部が結合部材15aを介して回動自在に連結され
る（第５図参照）。この斜部材17の他方の結合部は第８
図示すように結合部材17bを介して駆動部材13の螺子部1
3aに軸（矢印A,B）方向に移動自在に螺合される。な
お、上記第２の三角結合部材16の連結棒15は、その三角
結合部材側の結合部が第９図に示すように結合部材15c
を介して三角柱トラス14の駆動部材13に回動自在に連結
される。

上記構成において、三角柱トラス要素10aは図示しな
い指令部を介して駆動部材13の駆動モータ（図示せず）
が駆動制御されて、その螺子部が回転駆動される。する
と、斜部材17の一端が支持される結合部材17bが駆動部
材13の螺子，部13aに沿って軸（矢印A,B）方向に移動さ
れて回動されることにより、第10図（ａ）〜（ｄ）に示
すように連結棒15,11を介して三角柱トラス10が折畳み
展開される。

また、上記各実施例では、駆動手段として駆動部材13
に螺子部13aを設け、この螺子部13aの回転駆動に連動し
て折畳み展開するように構成したが、これに限ることな
く、例えばばね機構等の付勢力を利用して、三角柱トラ
ス要素10,10aの構成部品を駆動部材回りに回動させて折
畳み展開するように構成することも可能である。

さらに、上記実施例では、三角柱トラス要素10の展開
位置を駆動部材13の螺子部材13aの回転位置を制御して
設定するように構成した場合を代表して説明したが、こ
れに限ることなく、三角柱トラス要素10を構成する連結
棒11,15、斜部材17等の長さ寸法を適宜に設定すること
によっても同様に可能である。

また、さらに、上記実施例では、宇宙空間に構築する
パラボラアンテナの支持構造として構成した場合で説明
したが、これに限ることなく、地上に建築される室内ス
タジアム等の展開屋根等の支持構造としても適用可能で
ある。

よって、この発明は上記実施例に限ることなく、その
他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実
施し得ることは勿論のことである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明によれば、高精度な動
作制御を確保したうえで、構成の簡易化を図り、軽量化
の促進を図り得るようにしたトラス構造体を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るトラス構造体を構成
する三角柱トラス要素を取り出して示した図、第２図は
第１図の三角柱トラス要素を用いて構成される構造体を
示すもので、同図（ａ）が平面図，同図（ｂ）が側面
図、第３図乃至第５図は第１図の結合部の詳細を示した
図、第６図は第１図の動作状態を示す図、第７図乃至第
10図はこの発明の他の実施例を説明するために示した図
である。 10,10a……三角柱トラス要素、11,15……連結棒、12…
…三角結合部材、13……駆動部材、13a……螺子部、14
……三角柱トラス、16……第２の三角結合部材、17……
斜部材、11a,15a,15b,15c,17a,17b……結合部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 功一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝小向工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B64G 1/22 E04B 1/344

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中間部が折曲り自在に設けられた第１の連
   結棒が三角形状に配置されて各結合部が回動自在に結合
   された三角連結部材を２個対向配置して、これら三角連
   結部材の対向する結合部間に軸方向に移動自在な駆動部
   の設けられた駆動部材を架設して、これら駆動部材の両
   端を前記三角連結部材の各結合部にそれぞれ回動自在に
   連結した三角柱トラスと、 この三角柱トラスの一方の三角連結部材の各辺に、該辺
   を一辺として２本の第２の連結棒を三角形状に組合せ
   て、この２本の第２の連結棒の一端を回動自在に連結し
   て、各他端を前記対向する駆動部材の異なる一方あるい
   は他方の駆動部に回動自在に連結し、且つ、前記２本の
   第２の連結棒の一端の連結部位と前記三角柱トラスの他
   方の三角連結部材の対向する結合部の異なる一方あるい
   は他方との間にそれぞれ斜部材を架設して、これら斜部
   材の両端を前記連結部位と前記他方の三角連結部材の結
   合部にそれぞれ回動自在に連結した三角柱トラス要素
   と、 前記駆動部材の駆動部を移動制御して前記第２の連結棒
   の他端を回動付勢して前記三角柱トラス要素を折畳み展
   開する駆動手段と を具備したことを特徴とするトラス構造体。
2. 【請求項２】中間部が折曲り自在に設けられた第１の連
   結棒が三角形状に配置されて各結合部が回動自在に結合
   された三角連結部材を２個対向配置して、これら三角連
   結部材の対向する結合部間に軸方向に移動自在な駆動部
   の設けられた駆動部材を架設して、これら駆動部材の両
   端を前記三角連結部材の各結合部にそれぞれ回動自在に
   連結した三角柱トラスと、 この三角柱トラスの一方の三角連結部材の各辺に、該辺
   を一辺として２本の第２の連結棒を三角形状に組合せ
   て、この２本の第２の連結棒の一端を回動自在に連結し
   て、各他端を前記三角柱トラスの一方の三角連結部材の
   対向する結合部の異なる一方あるいは他方に回動自在に
   連結し、且つ、前記２本の第２の連結棒の一端の連結部
   位と前記三角柱トラスの他方の三角連結部材の対向する
   結合部の異なる一方あるいは他方との間にそれぞれ斜部
   材を架設して、これら斜部材の各一端を前記連結部位に
   回動自在に連結し、前記斜部材の各他端を前記対向する
   駆動部材の異なる一方あるいは他方の駆動部との間に回
   動自在に連結した三角柱トラス要素と、 前記駆動部材の駆動部を移動制御して前記斜部材の他端
   を回動付勢して前記三角柱トラス要素を折畳み展開する
   駆動手段と を具備したことを特徴とするトラス構造体。