JP3195055B2

JP3195055B2 - 展開型トラス構造体

Info

Publication number: JP3195055B2
Application number: JP18393992A
Authority: JP
Inventors: 功一古川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 2001-08-06
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: JPH0632293A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば宇宙基地を構
成する構造物や宇宙空間に構築されるアンテナ装置等の
支持構造に好適する展開型トラス構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】宇宙開発の分野においては、宇宙基地構
想の開発が進められている。この宇宙基地構想にあって
は、その宇宙基地の骨格や、アンテナの支持構造体を含
む各種の展開トラス構造体を、予め地上において組立て
た後、折畳み収容してスペースシャトル等の輸送手段を
用いて宇宙空間まで輸送し、宇宙空間で展開させて構築
する方法が考えられ、開発されている。

【０００３】このような展開型トラス構造体としては、
例えば特開昭６１ー９８６９９号公報等に記載されると
ころの複数の連結棒を立方体状にトラス結合したモジュ
ール単位の展開トラスを複数個、所望の形状に組合わせ
るマルチモジュールと称する組合わせ方法が採られてい
る。このような組合わせ方式の展開型トラス構造体は、
伸縮自在な駆動部材が複数の展開トラスの立方体面の対
角線上にそれぞれ配設されており、これら複数個の展開
トラスの駆動部材を駆動モータを用いて同期して伸縮駆
動させることにより、構造体全体の折畳み展開が行われ
る。

【０００４】ところで、このような展開型トラス構造体
は、展開トラスを構成する連結棒の数及び折畳み展開駆
動用モータ等の駆動手段の配置数に応じて、その重量及
び動作制御の信頼性が決定される。このため、上述した
従来の展開型トラス構造体では、部品点数と展開駆動用
モータ数等の点から重量及び折畳み展開動作制御の信頼
性の向上を図ることが困難であり、これらの点から軽量
で、しかも高精度な動作制御の要求される宇宙開発の分
野での適用を考慮すると、満足の行くものでなかった。

【０００５】また、最近の宇宙開発の分野においては、
運用の多様化に伴って、例えば大口径のアンテナ反射鏡
等に用いられる展開型トラス構造体の大形化の要請があ
る。そのため、これらの要請を満足する大形で、軽量、
且つ高精度な動作制御が可能な展開型トラス構造体の開
発が重要な課題の一つとなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の展開型トラス構造体では、大形化を図ると、重量が
重くなると共に、動作制御の信頼性の点で満足の行くも
のでないという問題を有していた。

【０００７】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、簡易な構成で、軽量化の促進を図り得、且つ、動
作制御の信頼性を向上し得るようにした展開型トラス構
造体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、中
心縦梁部材の両端から略平行に一対の横梁部材を放射状
に複数延出させて各端部を前記中心縦梁部材の端部に回
動自在に結合させ、これら横梁部材の先端部間に縦梁部
材をそれぞれ架設して略四辺形状に組合わせ、相互の端
部間を回動自在に結合して、これら縦梁部材の対設する
同士の端部間にそれぞれ２本の第１のワイヤ部材を略Ｘ
字状に張架し、さらに、これら２本の第１のワイヤ部材
の交点と前記中心縦梁部材の一方の端部間に第２のワイ
ヤ部材をそれぞれ張架し、且つ前記中心縦梁部材、一対
の横梁部材、及び縦梁部材で形成される略四辺形状の前
記中心縦梁部材の他方の端部と縦梁部材の一方の端部と
の対角線間に斜部材をそれぞれ架設して端部を回動自在
に結合した多角柱展開トラスと、この多角柱展開トラス
の前記中心縦梁部材と前記複数の斜部材間に配設され、
前記斜部材を伸縮駆動して前記中心縦梁部材の一端を中
心として、前記横梁部材、縦梁部材、及び斜部材を回動
付勢して折畳み展開する傘機構とを備えて展開型トラス
構造体を構成した。

【０００９】上記構成によれば、多角柱展開トラスは、
傘機構により斜部材が伸縮駆動されることにより、横梁
部材及び縦梁部材が中心縦梁部材を中心に回動されて折
畳み展開される。これにより、折畳み展開駆動用の駆動
源として、傘機構を、中心縦梁部材と斜部材間に配設す
るだけの最小限の構成部品を備えるだけの構成で、全体
の折畳み展開動作が可能となり、軽量で、信頼性の高い
動作制御が実現される構造体の形成が可能となる。

【００１０】また、この発明は、中心縦梁部材の両端か
ら略平行に一対の横梁部材を放射状に複数延出させて各
端部を前記中心縦梁部材の端部に回動自在に結合させ、
これら横梁部材の先端部間に縦梁部材をそれぞれ架設し
て略四辺形状に組合わせ、相互の端部間を回動自在に結
合して、これら縦梁部材の対設する同士の端部間にそれ
ぞれ２本の第１のワイヤ部材を略Ｘ字状に張架し、さら
に、これら２本の第１のワイヤ部材の交点と前記中心縦
梁部材の一方の端部間に第２のワイヤ部材をそれぞれ張
架し、且つ前記中心縦梁部材、一対の横梁部材、及び縦
梁部材で形成される略四辺形状の前記中心梁部材の他方
の端部と前記縦梁部材の一方の端部との対角線間に斜部
材をそれぞれ架設して端部を回動自在に結合した複数の
多角柱展開トラスと、この複数の多角柱展開トラスの前
記中心縦梁部材と前記複数の斜部材間にそれぞれ配設さ
れ、前記斜部材を伸縮駆動して前記中心縦梁部材の一端
を中心として、前記横梁部材、縦梁部材、及び斜部材を
回動付勢して折畳み展開する複数の傘機構と前記複数の
多角柱展開トラスの一辺を形成する縦梁部材同士を突合
わせるように該複数の多角柱展開トラスを結合する結合
手段とを備えて展開型トラス構造体を構成した。

【００１１】上記構成によれば、結合手段を介して結合
配置される複数の多角柱展開トラスは、それぞれの傘機
構により斜部材が伸縮駆動されることにより、それぞれ
が横梁部材及び縦梁部材が中心縦梁部材を中心に同期し
て回動されて折畳み展開される。これにより、折畳み展
開駆動用の駆動源として、傘機構を中心縦梁部材と斜部
材間に配設するだけの構成部品の少ない多角柱展開トラ
スを用いて、大形で、しかも、軽量、且つ信頼性の高い
動作制御が実現される構造体の形成が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例に係る展開型トラス
構造体について、図面を参照して詳細に説明する。図１
はこの発明の一実施例に係る展開型トラス構造体に適用
される基本モジュールとなる略六角柱状の多角柱展開ト
ラス１０を示すものである。

【００１３】すなわち、多角柱展開トラス１０は、中心
縦梁部材１１の両端から略平行に一対の横梁部材１２，
１３が放射状に複数延出されて各端部が中心縦梁部材１
１の端部に回動自在に結合され、これら横梁部材１２，
１３の先端部間には、縦梁部材１４がそれぞれ架設され
て略四辺形状に組合わされ、相互の端部間が回動自在に
結合される。そして、これら縦梁部材１４の対設する同
士の両端部間には第１のワイヤ部材１５が略Ｘ字状に張
架され、これら第１のワイヤ部材１５の交点と中心梁部
材１１の一端間には、第２のワイヤ１６がそれぞれ張架
される。また、中心縦梁部材１１、一対の横梁部材１
２，１３、及び縦梁部材１４で形成される略四辺形状の
対角線間には、伸縮自在な斜部材１７がそれぞれ架設さ
れて端部が回動自在に結合される。

【００１４】上記多角柱展開トラス１０の中心縦梁部材
１１には傘機構１８が斜部材１７の一端に対応して配設
される。傘機構１８は、例えば図２に示すように中心縦
梁部材１１の一端部にボール螺子部１１ａが回転駆動自
在に設けられる。このボール螺子部１１ａはモータ１８
ａの回転軸がカップリング１８ｂを介して連結され、こ
のモータ１８ａの回転力がカップリング１８ｂを介して
伝達される。ボール螺子部１８ａには螺子受け部１８ｃ
が螺合調整自在に螺合され、この螺子受け部１８ｃには
テンションロッド１８ｄの一端が上記斜部材１７に対応
して複数個が所定の間隔に支持される。

【００１５】また、ボール螺子部１１ａにはリンク受け
部１８ｅが矢印Ａ，Ｂ方向に摺動自在に螺子受け部１８
ｃに対向して設けられ、このリンク受け部１８ｅと螺子
受け部１８ｃ間には圧縮ばね１８ｆが係着される。この
リンク受け部１８ｅにはリンクロッド１８ｇの一端が上
記傾斜部材に対応して所定の間隔を有してリンク結合さ
れ、このリンクロッド１８ｇの他端には上記斜部材１７
の一端部がそれぞれリンク結合される。そして、リンク
ロッド１８ｇの中間部にはテンションロッド１８ｄの他
端部がそれぞれリンク結合される。

【００１６】即ち、傘機構１８はモータ１８ａが回転駆
動されると、回転力がカップリング１８ｂを介して伝達
され、その回転方向に応じて螺子受け部を矢印Ａ，Ｂ方
向に移動案内する。すると、螺子受け部１８ｃは、その
矢印Ａ，Ｂ方向の移動に伴って、圧縮ばね１８ｆを介し
てリンク受け部１８ｃを同方向に移動付勢して、テンシ
ョンロッド１８ｄ及びリンクロッド１８ｇを回動付勢す
る。これにより、傘機構１８はモータ１８ａが回転駆動
されてボール螺子部１１ａが回転駆動され、螺子受け部
１８ｃが矢印Ａ，Ｂ方向に移動されると、これに連動し
てリンク受け部１８ｅが圧縮ばね１８ｆを介して同方向
に移動付勢され、テンションロッド１８ｄ及びリンクロ
ッド１８ｇを介して斜部材１７を伸縮駆動する。

【００１７】ここで、斜部材１７が伸長されると、多角
柱展開トラス１０は、斜部材１７を介して横針部材１
２，１３及び縦梁部材１４が中心縦梁部材１１の一端を
中心に回動付勢されて折畳み収容される。また、斜部材
１７が収縮されると、多角柱展開トラス１０は、斜部材
を介して横針部材１２，１３及び縦梁部材１４が中心縦
梁部材１１の一端を中心に反転されて多角柱形状に展開
される。

【００１８】上記構成において、例えば比較的小径のア
ンテナ反射鏡を構成する場合には、上記多角柱展開トラ
ス１０を直接的にアンテナ反射鏡支持構造として、その
一方面側にスタッドと称する取付部材を立設した鏡面支
持構造が配設され、この鏡面支持構造上には、例えば可
撓性導電膜製のメッシュ鏡面が被着されて所望の鏡面が
形成される。これにより、多角柱展開トラス１０は、上
述したように傘機構１８により折畳み展開駆動される
と、それに連動して、例えば一方面に張設される例えば
可撓性導電膜製のメッシュ鏡面が鏡面支持構造を介して
所望の鏡面形状に展張する。

【００１９】また、上記アンテナ反射鏡支持構造を構成
する場合には、多角柱展開トラス１０の一対の横梁部材
１２，１３の部材長を一方に比して他方を短くする如く
異ならせて形成することにより、その展開状態におい
て、中心縦梁部材１１及び縦梁部材１４の各一端を略球
面、あるいはパラボラ面形状等の鏡面形状に形成するこ
とが容易に実現される。

【００２０】このように、上記展開型トラス構造体は、
中心縦梁部材１１の両端から略平行に一対の横梁部材１
２，１３を放射状に複数延出させて各端部を中心縦梁部
材１１の端部に回動自在に結合して、これら横梁部材１
２，１３の先端部間に縦梁部材１４を架設して略四辺形
状に組合わさせ、相互の端部間を回動自在に結合して、
これら縦梁部材１４の対設する同士の両端部間に第１の
ワイヤ部材１５を略Ｘ字状に張架し、さらに、これら第
１のワイヤ部材１５の交点と中心梁部材１１間に第２の
ワイヤ１６をそれぞれ張架し、且つ中心縦梁部材１１、
一対の横梁部材１２，１３、及び縦梁部材１４で形成さ
れる略四辺形状の対角線間に斜部材１７をそれぞれ架設
して端部を回動自在に結合した多角柱展開トラス１０を
形成し、この多角柱展開トラス１０の中心縦梁部材１１
と、その複数の斜部材１７間に傘機構１８を配設し、こ
の傘機構１８を駆動制御して斜部材１７を伸縮駆動し、
横梁部材１２，１３、縦梁部材１４、及び斜部材１７を
中心縦梁部材１１の一端を中心として回動式に折畳み展
開するように構成した。

【００２１】これによれば、折畳み展開駆動用の駆動源
として、傘機構１８を、多角柱展開トラス１０の中心縦
梁部材１１と斜部材１７間に配設するだけの最小限の構
成部品を備えるだけで、全体の折畳み展開動作が実現さ
れることにより、軽量化の促進と共に、信頼性の高い動
作制御が実現可能な構造体の形成が可能となる。特に宇
宙開発において強く要請される軽量化の促進と、展開の
信頼性の向上という点で顕著な効果が期待される。

【００２２】また、上記実施例では、多角柱展開トラス
１０を１個用いて構成した場合で説明したが、これに限
ることなく、複数の多角柱展開トラス１０を組合わせ結
合して構成しても良い。

【００２３】例えば図３及び図４に示すように７個が互
いの外周の一辺を対向させて組合わされ、大形のアンテ
ナ反射鏡支持構造１００が構成される。即ち、多角柱展
開トラス１０は、互いの外周の一辺を結合機構２０を介
して結合される。結合機構２０は、例えば図５に示すよ
うに一対の縦梁部材２０ａ，２０ａと一対の横梁部材２
０ｂ，２０ｂが略四辺形形状に組合わされて端部が回動
自在に連結された複数の結合部２１が７個の多角柱展開
トラス１０を組合わせた形状に対応して形成され、これ
ら結合部２１には、そのうち１本の縦梁部材２０ａに、
例えば多角柱展開トラス１０の縦梁部材１４の１本が剛
に結合される。

【００２４】上記結合機構２０の結合部２１の横梁部材
２０ｂは中間部が回動駆動部２０ｃを介して折曲自在に
設けられる。この回動駆動部２０ｃには、例えばばね機
構、あるいは駆動モータが内臓され、これらばね機構、
あるいは駆動モータにより横梁部材２０ｂが縦梁部材２
０ａを中心に回動されて折畳み展開される。これによ
り、結合機構２０は、横梁部材２０ｂが縦梁部材２０ａ
を中心に回動されて折畳み展開される。

【００２５】上記アンテナ反射鏡支持構造１００上に
は、図６に示すようにスタッドと称する取付部材を立設
した鏡面支持構造１１０が鏡面形状に対応して配設さ
れ、この鏡面支持構造１１０上には、例えば可撓性導電
膜製のメッシュ鏡面１２０が被着されて所望の鏡面が形
成される。

【００２６】なお、このように複数の多角柱展開トラス
１０を組合せ結合してアンテナ反射鏡支持構造１００を
構成する場合においても、前述したように多角柱展開ト
ラス１０の一対の横梁部材１２，１３の部材長を一方に
比して他方を短くする如く異ならせて形成することによ
り、展開状態において、中心縦梁部材１１及び縦梁部材
１４の各一端を略球面、あるいはパラボラ面形状等の鏡
面形状に形成することが容易に実現される。

【００２７】上記構成によるアンテナ反射鏡支持構造１
００は、図７（ａ）に示す折畳み収容状態から展開させ
る場合には、先ず、同図（ｂ）に示すように結合機構２
０の回動駆動部２０ｃが駆動され、折畳み収容された横
梁部材２０ｂを展開方向に回動させて、結合機構２０を
展開させる。次に、複数の多角柱展開トラス１０の各傘
機構１８が、例えば同期して上述したように駆動され
て、斜部材１７が収縮される。これにより、複数の多角
柱展開トラス１０は、その横梁部材１２，１３及び縦梁
部材１４が中心縦梁部材１１に対してそれぞれ回動され
て展開される（図７（ｃ）参照）。ここで、複数の多角
柱展開トラス１０は、その展開に伴って、鏡面支持構造
１１０を展開してメッシュ鏡面１２ａを所望の鏡面形状
に展開させる（図３参照）。

【００２８】そして、展開したアンテナ反射鏡支持構造
１００を折畳み収容する場合は、先ず多角柱展開トラス
１０の各傘機構１８が反転駆動されて、斜部材１７が伸
長される。これにより、多角柱展開トラス１０は、横梁
部材１２，１３及び縦梁部材１４が中心縦梁部材１１に
対して回動されて折畳み収容される。次に、結合機構１
０の回動駆動部２０ｃが反転される。これにより、結合
機構２０は、横梁部材１２，１３が中間部から折畳み収
容されて縦梁部材１４の周囲に折畳み収容され、ここ
に、鏡面支持構造１１０がメッシュ鏡面１２０とともに
折畳み収容される（図７（ａ）参照）。

【００２９】このように複数の多角柱展開トラス１０
は、結合機構２０を用いて組合せ結合して構成すること
により、より大形のアンテナ反射鏡の形成が可能とな
り、最近の宇宙開発において、強く要請されている構造
物の大形化の要請に容易に対応することが可能となる。
この場合においても、上述したように構成部品の少ない
多角柱展開トラス１０を結合機構２０を用いて組合せ結
合することにより構成されることで、軽量化及び展開の
信頼性の向上の要請にも充分応じることができる。

【００３０】なお、上記実施例では、複数の多角柱展開
トラス１０を結合する結合手段として、複数の結合部２
１を有した結合機構２０を用いて、この結合機構２０の
縦梁部材２０ａの１本に対して多角柱展開トラス１０の
縦梁部材１４の１本を共有するよう剛に結合して構成し
たが、これに限ることなく、例えば複数の多角柱展開ト
ラス１０の縦梁部材１４を共有するように直接的に剛に
結合するように構成しても良い。

【００３１】また、上記各実施例では、多角柱展開トラ
ス１０を折畳み展開するのに、傘機構１８を用いて斜部
材１７を伸縮駆動するように構成したが、これに限るこ
となく、斜部材１７の一端を中心縦梁部材１１に対して
摺動制御することにより、折畳み展開するように構成す
ることも可能である。

【００３２】さらに、上記実施例では、多角柱展開トラ
ス１０を７個を平面状に組合せ結合してアンテナ反射鏡
支持構造１００を形成した場合を代表して説明したが、
この組合せに限ることなく、各種の組合せ結合が可能で
ある。そして、適用範囲としては、宇宙基地の骨格を含
む各種の構造物や、地上に構築する各種の建築物に適用
することも可能である。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である。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、簡易な構成で、軽量化の促進を図り得、且つ、動作
制御の信頼性を向上し得るようにした展開型トラス構造
体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る展開型トラス構造体
の展開トラスを示した図。

【図２】図１の傘機構を取出して示した図。

【図３】この発明の他の実施例を示した図。

【図４】図３のアンテナ反射鏡支持構造を分解して示し
た図。

【図５】図３の結合機構を取出して示した図。

【図６】図３を分解して示した図。

【図７】図３の折畳み展開動作を説明するために示した
図。

【符号の説明】

１０…多角柱展開トラス、１１…中心縦梁部材、１１ａ
…ボール螺子部、１２，１３…横梁部材、１４…縦梁部
材、１５，１６…第１及び第２のワイヤ部材、１７…斜
部材、１８…傘機構、１８ａ…モータ、１８ｂ…カップ
リング、１８ｃ…螺子受け部、１８ｄ…テンションロッ
ド、１８ｅ…リンク受け部、１８ｆ…圧縮ばね、１８ｇ
…リンクロッド、２０…結合機構、２０ａ…縦梁部材、
２０ｂ…横梁部材、２０ｃ…回動駆動部、２１…結合
部、１００…アンテナ反射鏡支持構造、１１０…鏡面支
持構造、１２０…メッシュ鏡面。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中心縦梁部材の両端から略平行に一対の
横梁部材を放射状に複数延出させて各端部を前記中心縦
梁部材の端部に回動自在に結合させ、これら横梁部材の
先端部間に縦梁部材をそれぞれ架設して略四辺形状に組
合わせ、相互の端部間を回動自在に結合して、これら縦
梁部材の対設する同士の端部間にそれぞれ２本の第１の
ワイヤ部材を略Ｘ字状に張架し、さらに、これら２本の
第１のワイヤ部材の交点と前記中心縦梁部材の一方の端
部間に第２のワイヤ部材をそれぞれ張架し、且つ前記中
心縦梁部材、一対の横梁部材、及び縦梁部材で形成され
る略四辺形状の前記中心縦梁部材の他方の端部と縦梁部
材の一方の端部との対角線間に斜部材をそれぞれ架設し
て端部を回動自在に結合した多角柱展開トラスと、この多角柱展開トラスの前記中心縦梁部材と前記複数の
斜部材間に配設され、前記斜部材を伸縮駆動して前記中
心縦梁部材の一端を中心として、前記横梁部材、縦梁部
材、及び斜部材を回動付勢して折畳み展開する傘機構と
を具備したことを特徴とする展開型トラス構造体。
【請求項２】前記傘機構は、前記斜部材の一端を前記
中心縦梁部材に沿って摺動させ、前記横梁部材、縦梁部
材、及び斜部材を前記中心縦梁部材の一端を中心として
回動式に折畳み展開してなることを特徴とする請求項１
記載の展開型トラス構造体。
【請求項３】前記多角柱展開トラスは、部材長の異な
る一対の横梁部材で構成され、一方面にアンテナ反射鏡
面を形成してなることを特徴とする請求項１又は２記載
の展開型トラス構造体。
【請求項４】中心縦梁部材の両端から略平行に一対の
横梁部材を放射状に複数延出させて各端部を前記中心縦
梁部材の端部に回動自在に結合させ、これら横梁部材の
先端部間に縦梁部材をそれぞれ架設して略四辺形状に組
合わせ、相互の端部間を回動自在に結合して、これら縦
梁部材の対設する同士の端部間にそれぞれ２本の第１の
ワイヤ部材を略Ｘ字状に張架し、さらに、これら２本の
第１のワイヤ部材の交点と前記中心縦梁部材の一方の端
部間に第２のワイヤ部材をそれぞれ張架し、且つ前記中
心縦梁部材、一対の横梁部材、及び縦梁部材で形成され
る略四辺形状の前記中心梁部材の他方の端部と前記縦梁
部材の一方の端部との対角線間に斜部材をそれぞれ架設
して端部を回動自在に結合した複数の多角柱展開トラス
と、この複数の多角柱展開トラスの前記中心縦梁部材と前記
複数の斜部材間にそれぞれ配設され、前記斜部材を伸縮
駆動して前記中心縦梁部材の一端を中心として、前記横
梁部材、縦梁部材、及び斜部材を回動付勢して折畳み展
開する複数の傘機構と前記複数の多角柱展開トラスの一辺を形成する縦梁部材
同士を突合わせるように該複数の多角柱展開トラスを結
合する結合手段とを具備したことを特徴とする展開型ト
ラス構造体。
【請求項５】前記傘機構は、前記斜部材の一端を前記
中心縦梁部材に沿って摺動させ、前記横梁部材、縦梁部
材、及び斜部材を前記中心縦梁部材の一端を中心として
回動式に折畳み展開してなることを特徴とする請求項４
記載の展開型トラス構造体。
【請求項６】前記結合手段は、前記複数の多角柱展開
トラスに対して独立して折畳み展開自在に配設されてな
ることを特徴とする請求項４又は５記載の展開型トラス
構造体。
【請求項７】前記結合手段は、前記複数の多角柱展開
トラスの少なくとも縦梁部材が結合支持されてなること
を特徴とする請求項４乃至６のいずれか記載の展開型ト
ラス構造体。
【請求項８】前記多角柱展開トラスは、部材長の異な
る一対の横梁部材で構成され、一方面にアンテナ反射鏡
面を形成してなることを特徴とする請求項４乃至７のい
ずれか記載の展開型トラス構造体。