JP3351367B2 - アンテナ駆動装置 - Google Patents

アンテナ駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パラボラアンテナ
をAZ(方位)方向及びEL(高度)方向に駆動するた
めのアンテナ駆動装置に関し、例えば衛星通信用の全天
向型アンテナの駆動装置として好適なものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、全天向型衛星通信用アンテナ
の駆動装置として、例えば特開昭62−178002号
公報に開示されるように、パラボラアンテナをAZ(方
位)方向及びEL(高度)方向に駆動するものが知られ
ている。図8、図9は、このような全天向型衛星通信用
アンテナの概要を示す正面図及び側面図である。また、
図10は、この全天向型衛星通信用アンテナにおけるア
ンテナ駆動装置の制御系の構成を示すブロック図であ
り、図11は、同アンテナ駆動装置のAZ軸機構部の構
成を示す平面図である。
【0003】図示のように、この全天向型衛星通信用ア
ンテナは、支持柱210の上にAZ回転軸を中心にAZ
方向に回転可能に支持された旋回ユニット220と、こ
の旋回ユニット220をAZ方向に駆動するAZ駆動機
構部230と、旋回ユニット220上にEL回転軸を中
心に回転可能に支持されるとともに、パラボラアンテナ
260の反射鏡260Aを取付けた昇降ユニット240
と、この昇降ユニット240をEL方向に駆動するEL
駆動機構部250とを有する。そして、アンテナ駆動機
構のAZ軸機構部230は、AZ回転軸に同軸状に設け
られた1つの大歯車232と、この大歯車232と噛合
する2台の小歯車234A、234Bと、各小歯車23
4A、234Bを駆動する2つの減速機ユニット236
A、236Bと、これら減速機ユニット2を駆動する2
つのモータ238A、238Bとを有して構成されてい
る。
【0004】各減速機ユニット236A、236Bのう
ち、一方の減速機ユニット236Aは衛星追尾のために
駆動され、もう一方の減速機ユニット236Bは大歯車
232と小歯車234A、234Bの間のバックラッシ
ュを無くすためのバイアストルクをかける働きをしてい
る。また、EL軸機構部250は、1つのスクリュージ
ャッキ252と、これを駆動するための1つのモータ2
54により構成される。このスクリュージャッキ252
のバックラッシュは、アンテナの駆動装置として要求さ
れる極めて小さな値となるように高精度に作製されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術において、AZ駆動機構部230では、大歯車2
32と小歯車234A、234Bによる回転機構を使用
しており、歯車の性質上、歯車間のバックラッシュをア
ンテナの駆動装置として要求される微少な角度誤差の範
囲となる値にまで小さくできないという問題がある。こ
のため、衛星追尾時には、主にアンテナを駆動する駆動
系統の他に、この駆動系の大歯車232と小歯車234
A、234Bのバックラッシュによりアンテナの指向方
向が変わらぬように、図11に示すように、大歯車23
2と小歯車234A、234Bの歯が常に接するように
アンテナの回転方向と逆方向にバイアストルクをかける
駆動系(トルクバイアス付加回路270)が必要にな
る。すなわち、2系統の駆動機構と制御装置が必要とな
るため、ELの駆動系に比べると、構成が複雑で高コス
トとなる。
【0006】なお、バックラッシュにより発生する角度
誤差を微少にするには、大歯車232の半径を大きくす
る方法もあるが、アンテナの支持構造全体が非常に大型
化してしまい、これも高コストとなってしまう。また、
AZ軸周りの広角回転機構としては、歯車と減速機によ
る回転機構の他に、ウォーム減速機を使用する方法があ
るが、従来のウォーム減速機はウォームギヤとウォーム
ホイールとのバックラッシュを高精度に調整できるよう
に製作ことも限界があり、ここで発生する角度誤差が大
きいために、衛星通信のアンテナ駆動装置に適用するこ
とはできなかった。
【0007】そこで本発明の目的は、アンテナの駆動装
置として要求される指向誤差の範囲にAZ駆動機構部の
バックラッシュを調整でき、アンテナの高精度の駆動制
御を簡単で安価な構成によって実現することができる全
天向型のアンテナ駆動装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第1の支持体上にAZ回転軸を中心にAZ方
向に回転可能に支持された第2の支持体と、前記第2の
支持体をAZ方向に360度の範囲で駆動する1つのA
Z駆動機構部と、前記第2の支持体上にEL回転軸を中
心に回転可能に支持されるとともに、アンテナを取付け
た第3の支持体と、前記第2の支持体をEL方向に90
度の範囲で駆動する1つのEL駆動機構部とを有する全
天向型のアンテナ駆動装置であって、前記AZ駆動機構
部は、前記第2の支持体側に設けたウォームホイールを
前記第1の支持体側に設けた1つのウォームギヤによっ
て駆動するウォーム減速機と、前記ウォーム減速機のウ
ォームギヤを駆動する1つのAZ駆動モータとを有し、
前記ウォームギヤは、軸方向に沿ってそのリードが徐々
に変化するように形成され、前記ウォームギヤの取付け
位置をウォームギヤの軸方向に変化させることにより、
ウォームギヤとウォームホイールとの噛合位置における
バックラッシュが調整して取り付けられ、前記EL駆動
機構部は、前記第2の支持体と第3の支持体との間に架
設された1つのネジジャッキ機構と、前記ネジジャッキ
機構を駆動する1つのEL駆動モータとを有しているこ
とを特徴とする。
【0009】本発明のアンテナ駆動装置では、1つのウ
ォーム減速機と1つのAZ駆動モータによってアンテナ
をAZ方向に360度の駆動範囲を有する1つのAZ駆
動機構部と、1つのネジジャッキ機構と1つのEL駆動
モータによってアンテナをEL方向に90度の範囲で駆
動する1つのEL駆動機構部とによって全天向型のアン
テナ駆動装置を構成できるとともに、AZ駆動機構部で
は、従来のように複数の減速機を設けることなく、1つ
のウォーム減速機と1つのAZ駆動モータとでバックラ
ッシュを調整したAZ駆動機構部を構成できる。したが
って、全天向型アンテナのEL軸とAZ軸の駆動制御を
簡単で安価な構成によって高精度に実現することができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるアンテナ駆動
装置の実施の形態について説明する。図1、図2は、本
実施の形態によるアンテナの概要を示す正面図及び側面
図である。本実施の形態によるアンテナ駆動装置は、例
えば全天向型衛星通信用アンテナの駆動装置として構成
されたものである。図示のように、この全天向型衛星通
信用アンテナは、支持柱(第1の支持体)110の上に
AZ回転軸を中心にAZ方向に回転可能に支持された旋
回ユニット(第2の支持体)120と、この旋回ユニッ
ト120をAZ方向に駆動するAZ駆動機構部130
と、旋回ユニット120上にEL回転軸を中心に回転可
能に支持されるとともに、パラボラアンテナ160の反
射鏡160Aを取付けた昇降ユニット(第3の支持体)
140と、この昇降ユニット140をEL方向に駆動す
るEL駆動機構部150とを有する。
【0011】図1、図2に示すように、この実施の形態
における全天向型衛星通信用アンテナ駆動装置の機構部
は、EL駆動機構部150がスクリュージャッキ152
とEL駆動モータ154から構成され、AZ駆動機構部
130がウォーム減速機132とAZ駆動モータ134
から構成される。スクリュージャッキ152は、バック
ラッシュが微少となるように高精度に製作されており、
また、ウォーム減速機132も、ウォームギヤの位置を
調整することにより、バックラッシュが微少となってい
るので、機械的なアンテナ指向方向誤差はきわめて小さ
な値となっている。そして、ELの駆動範囲は、スクリ
ュージャッキ152の伸縮により、0度から90度まで
であり、AZの駆動範囲は、AZ駆動機構部130がウ
ォーム減速機132により構成されているので、360
度の駆動範囲を確保することができる。すなわち、全天
向にアンテナの指向を制御することが可能である。
【0012】また、図3は、本実施の形態におけるアン
テナ駆動装置の制御系の構成例を示すブロック図であ
る。この駆動装置では、各駆動モータ134、154を
制御のためのサーボアンプ136、156と全体を制御
するアンテナコントロールユニット170により構成さ
れている。そして、アンテナコントロールユニット17
0の制御により、サーボアンプ136、156を介して
各駆動モータ134、154の駆動速度を可変制御し、
低速駆動での衛星追尾と、高速駆動でのアンテナリポジ
ショニングが可能である。
【0013】この場合、衛星追尾のための低速駆動とア
ンテナリポジショニングとを短時間に実施するための高
速駆動を考慮しているので、使用する駆動モータ13
4、154は、例えばACインバータモータ、あるいは
DCモータとなる。以上のように、本実施の形態では、
ELとAZの各駆動軸周りに、それぞれ1系統の制御回
路と駆動機構により、全天向における高精度な衛星追尾
と高速でのアンテナリポジショニングを可能としてい
る。
【0014】次に、本例によるウォーム減速機132に
ついて説明する。本例によるウォーム減速機132で
は、ウォームギヤをなす歯部のリードが軸方向に沿って
徐々に変化するように形成され、このウォームギヤの取
付け位置をウォームギヤの軸方向に変化させることによ
り、ウォームギヤとウォームホイールとの噛合位置にお
けるバックラッシュを調整して取り付け、バックラッシ
ュを微少値に調整するものである。
【0015】図4は、ウォーム減速機132のウォーム
ギヤ320における歯形を示す断面図である。このウォ
ームギヤ320は、左右の両歯面320A、320Bの
モジュールにわずかな差ta−tbが与えられているの
で、歯面のリード、進み角が若干異なっている。このた
め、ウォームギヤ320は左右両歯面のリードの差だけ
歯厚が一様に変化している。一方、ウォームホイール3
30も、ウォームギヤ320に合わせて左右両歯面がそ
れぞれ異なるモジュール、進み角で正確に歯切りされて
いるが、歯厚と歯溝の幅は一様に同一となっている。
【0016】図5は、ウォームギヤ320とウォームホ
イール330とを噛合させてバックラッシュが生じた状
態を示す断面図であり、図6は、ウォームギヤ320を
軸方向に移動させてバックラッシュを調整した状態を示
す断面図である。図5に示す状態では、ウォームホイー
ル330と噛み合っているウォームギヤ320の歯32
2の歯厚が、ウォームホイール330の歯溝の幅(一
様)よりも小さいため、バックラッシュ324が生じて
いる。そこで、図6に示すように、ウォームホイール3
30に対し、ウォームギヤ320を螺進させ、軸方向に
点PがVだけ移動するように変化させることにより、ウ
ォームホイール330と噛み合っているウォームギヤ3
20の歯322’の歯厚を、ウォームホイール330の
歯溝の幅(一様)とほぼ一致させる。
【0017】これにより、バックラッシュ324のない
状態でウォームホイール330とウォームギヤ320と
を噛合させることができ、この状態でウォームギヤ32
0を固定する。このようにしてAZ駆動機構部130に
おけるバックラッシュの調整を行い、機械的な角度誤差
を微少にする。また、EL駆動機構部150のスクリュ
ージャッキ152は、総合バックラッシュが微少になる
ように高精度に製作されており、機械的な角度誤差は微
少であるものとする。以上のような手法により、AZ、
EL系の機械的要因によるアンテナの指向方向誤差を、
それぞれ1系統の機構の構成により微少とすることがで
きるので、各駆動モータ134、154と、その制御の
ための制御系統も、それぞれ1系統の構成となる。
【0018】以上のような構成の全天向型アンテナ駆動
装置では、次のような効果を得ることができる。 (1)ELの駆動範囲は、ジャッキ152の伸縮によ
り、0度から90度まで行うことができ、AZは、駆動
機構部がウォーム減速機132により構成されているの
で、360度の駆動範囲を確保することができる。すな
わち、全天向にアンテナを指向することが可能である。 (2)EL系のジャッキ152は、バックラッシュが微
少となるように高精度に製作され、AZ系のウォーム減
速機132もウォームギア320の位置を調整すること
により、バックラッシュを微少とすることができるの
で、機械的なアンテナ指向方向誤差をきわめて小さな値
とすることが可能である。 (3)ELとAZの各回転駆動軸回りに、それぞれ1系
統の駆動機構及び制御回路の構成で、高精度なアンテナ
指向方向精度が得られるので、シンプルで低コストのア
ンテナ駆動装置を提供することができる。
【0019】図7は、本発明のアンテナ駆動装置の制御
系の他の構成例を示すブロック図である。上述した図3
に示す例では、衛星追尾のための低速駆動とアンテナリ
ポジショニングとを短時間に実施するための高速駆動を
考慮しているので、使用する駆動モータ134、154
は、ACインバータモータかDCモータとなる。これに
対し、本例では、単に広角度の衛星追尾を実施し、高速
駆動を考慮しない場合の構成例を示している。すなわ
ち、各駆動モータ134、154の回転速度を変える必
要がないので、上述のようなサーボアンプ136、15
6が不要となり、アンテナコントロールユニット170
の制御によって直接各駆動モータ134、154を駆動
する。このような構成により、制御系の構成を簡易化で
き、低コストの装置を提供することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明のアンテナ駆
動装置では、1つのウォーム減速機と1つのAZ駆動モ
ータによってアンテナをAZ方向に360度の駆動範囲
を有する1つのAZ駆動機構部と、1つのネジジャッキ
機構と1つのEL駆動モータによってアンテナをEL方
向に90度の範囲で駆動する1つのEL駆動機構部とに
よって全天向型のアンテナ駆動装置を構成できるととも
に、AZ駆動機構部では、従来のように複数の減速機を
設けることなく、1つのウォーム減速機と1つのAZ駆
動モータとでバックラッシュを調整したAZ駆動機構部
を構成できる。したがって、全天向型アンテナのEL軸
とAZ軸の駆動制御を簡単で安価な構成によって高精度
に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による全天向型衛星通信用
アンテナの概要を示す正面図である。
【図2】図1に示す全天向型衛星通信用アンテナの概要
を示す側面図である。
【図3】図1に示す全天向型衛星通信用アンテナにおけ
るアンテナ駆動装置の制御系の構成例を示すブロック図
である。
【図4】図3に示すアンテナ駆動装置におけるAZ駆動
機構部のウォーム減速機のウォームギヤにおける歯形を
示す断面図である。
【図5】図3に示すアンテナ駆動装置におけるAZ駆動
機構部のウォーム減速機のウォームギヤとウォームホイ
ールを組み合わせた状態を示す断面図である。
【図6】図3に示すアンテナ駆動装置におけるAZ駆動
機構部のウォーム減速機のウォームギヤの位置を移動し
てバックラッシュを調整した状態を示す断面図である。
【図7】図1に示す全天向型衛星通信用アンテナにおけ
るアンテナ駆動装置の制御系の他の構成例を示すブロッ
ク図である。
【図8】従来の全天向型衛星通信用アンテナの概要を示
す正面図である。
【図9】図8に示す全天向型衛星通信用アンテナの概要
を示す側面図である。
【図10】図8に示す全天向型衛星通信用アンテナにお
けるアンテナ駆動装置の制御系の構成を示すブロック図
である。
【図11】図10に示すアンテナ駆動装置のAZ軸機構
部の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
110……支持柱、120……旋回ユニット、130…
…AZ駆動機構部、132……ウォーム減速機、134
……AZ駆動モータ、136、156……サーボアン
プ、140……昇降ユニット、150……EL駆動機構
部、152……スクリュージャッキ152、154……
EL駆動モータ、160……パラボラアンテナ、170
……アンテナコントロールユニット、320……ウォー
ムギヤ、330……ウォームホイール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 3/00 - 3/10

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の支持体上にAZ回転軸を中心にA
    Z方向に回転可能に支持された第2の支持体と、前記第
    2の支持体をAZ方向に360度の範囲で駆動する1つ
    AZ駆動機構部と、前記第2の支持体上にEL回転軸
    を中心に回転可能に支持されるとともに、アンテナを取
    付けた第3の支持体と、前記第2の支持体をEL方向に
    90度の範囲で駆動する1つのEL駆動機構部とを有す
    る全天向型のアンテナ駆動装置であって、 前記AZ駆動機構部は、前記第2の支持体側に設けたウ
    ォームホイールを前記第1の支持体側に設けた1つのウ
    ォームギヤによって駆動するウォーム減速機と、前記ウ
    ォーム減速機のウォームギヤを駆動する1つのAZ駆動
    モータとを有し、 前記ウォームギヤは、軸方向に沿ってそのリードが徐々
    に変化するように形成され、 前記ウォームギヤの取付け位置をウォームギヤの軸方向
    に変化させることにより、ウォームギヤとウォームホイ
    ールとの噛合位置におけるバックラッシュが調整して取
    り付けられ、 前記EL駆動機構部は、前記第2の支持体と第3の支持
    体との間に架設された1つのネジジャッキ機構と、前記
    ネジジャッキ機構を駆動する1つのEL駆動モータとを
    有している、 ことを特徴とするアンテナ駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記AZ駆動モータ及びEL駆動モータ
    を、それぞれ1つずつ合計2つのサーボアンプと1つの
    アンテナコントロールユニットにより制御することを特
    徴とする請求項1記載のアンテナ駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記アンテナコントロールユニットの制
    御により、衛星を追尾することを特徴とする請求項2記
    載のアンテナ駆動装置。
  4. 【請求項4】 前記アンテナコントロールユニットの制
    御により、前記AZ駆動モータ及びEL駆動モータを駆
    動する各サーボアンプによって各駆動モータの回転速度
    を可変制御し、高精度な衛星追尾を行い、また高速かつ
    広角度にアンテナの指向方向を変更可能としたことを特
    徴とする請求項3記載のアンテナ駆動装置。
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