JP3379560B2 - 展開構造物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基礎構造体から所定量
だけ離れた位置に機器を保持する構造物であって、折り
畳むことによってコンパクトに収納され、展開すれば大
きな構造物となる展開構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の展開構造物としては、例えば図
７及び図８に示すものが知られている（第３６回宇宙科
学技術連合講演会、pp575,1992）。図７において、１は
衛星構体（基礎構造体）であり、この衛星構体１には、
フィーダ２及びこのフィーダ２から送り出される展開タ
ワー（展開トラス）３が設けられている。展開タワー３
には、その頂上部に機器取付部４が設けられており、こ
の機器取付部４に副反射鏡５が取り付けられている。な
お、図において６は衛星構体１に設けられた主反射鏡で
ある。

【０００３】上記展開タワー３は、図８に示すように、
伸展部材３ａが伸展することにより、一次元的に展開す
るようになっている。またフィーダ２は、展開タワー３
を駆動制御装置７により所定量だけガイドレール８に沿
って送り出すようになっている。また、フィーダ２に
は、送り出した展開タワー３を展開した状態に固定する
ロックガイド９が設けられている。

【０００４】上記のように構成された展開構造物は、ロ
ケットの打ち上げ時には展開タワー３や副反射鏡５等を
ロケットフェアリングないに収納しておき、軌道上で一
次元的に展開して、副反射鏡５を所定の位置に配置する
ようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た展開構造物では、副反射鏡５の位置がフィーダ２から
送り出される展開タワー３の展開状態によって一義的に
決まることになる。このため、製造誤差等により、副反
射鏡５の位置や傾きがずれた場合には副反射鏡５の位置
や傾きの修正ができないという問題がある。

【０００６】この発明はこのような事情にもとづきなさ
れたもので、その目的は、展開完了時において、機器の
位置や傾きを調整することのできる展開構造物を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１記載の発明は、展開トラス（１３）に反射鏡等の機
器（１５）を設けることによって、所定の位置に前記機
器（１５）を配置するように構成した展開構造物であっ
て、位置と角度とが変更可能な姿勢制御機構（１１）を
介して、前記展開トラス（１３）を基礎構造体（１）に
設置して構成され、前記姿勢制御機構（１１）は、６つ
の伸展部材（３１）と、この各伸展部材（３１）の両端
部をＶ字状に連続して連結する球面ジョイント（３２）
と、この各球面ジョイント（３２）を介して三角形状に
配置された連結部材（３３）とを有し、この各連結部材
（３３）によって形成される一方及び他方の面（３３
ａ）（３３ｂ）は、それらの間隔や傾きを、各伸展部材
（３１）の伸展に応じて変更可能に構成したことを特徴
としている。

【０００８】請求項２記載の発明において、前記展開構
造物は、展開トラス（１３）に反射鏡等の機器（１５）
を設けることによって、所定の位置に前記機器（１５）
を配置するように構成した展開構造物であって、位置と
角度とが変更可能な姿勢制御機構（１１）を、前記展開
トラス（１３）と前記機器（１５）との間に介在させて
構成され、前記姿勢制御機構（１１）は、６つの伸展部
材（３１）と、この各伸展部材（３１）の両端部をＶ字
状に連続して連結する球面ジョイント（３２）と、この
各球面ジョイント（３２）を介して三角形状に配置され
た連結部材（３３）とを有し、この各連結部材（３３）
によって形成される一方及び他方の面（３３ａ）（３３
ｂ）は、それらの間隔や傾きを、各伸展部材（３１）の
伸展に応じて変更可能に構成したことを特徴としてい
る。

【０００９】請求項３記載の発明において、前記展開構
造物は、基本展開トラス（２１）を組み合わせて構成し
た展開トラス（１３）に反射鏡等の機器（１５）を設け
ることによって、所定の位置に前記機器を配置するよう
に構成した展開構造物であって、位置と角度とが変更可
能な姿勢制御機構（１１）を、基本展開トラス（２１）
間に介在させて構成され、前記姿勢制御機構（１１）
は、６つの伸展部材（３１）と、この各伸展部材（３
１）の両端部をＶ字状に連続して連結する球面ジョイン
ト（３２）と、この各球面ジョイント（３２）を介して
三角形状に配置された連結部材（３３）とを有し、この
各連結部材（３３）によって形成される一方及び他方の
面（３３ａ）（３３ｂ）は、それらの間隔や傾きを、各
伸展部材（３１）の伸展に応じて変更可能に構成したこ
とを特徴としている。

【００１０】請求項４記載の発明において、前記展開構
造物は、機器（１５）の数に相当する数の姿勢制御機構
（１１）を設けたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】本発明の展開構造物においては、姿勢制御機構
を介して、展開トラスを基礎構造体に設けているから、
展開トラス全体の位置や傾きを変更することにより、機
器の姿勢を修正することができる。また、姿勢制御機構
を、展開トラスと機器との間に介在させものにあって
は、展開トラスを動かすことなく、機器のみの位置や角
度を調整することができる。さらに、展開トラスを基本
展開トラスによって構成し、この基本展開トラス間に姿
勢制御機構を介在させたものにあっては、展開トラスの
中間位置に配した機器についても、その位置や角度を調
整することができる。また、機器の数に相当する数の姿
勢制御機構を設けたものにあっては、各機器についてそ
れぞれ独立に、位置や角度を調整することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図１〜図６
を参照して説明する。まず、図１〜図５を参照して本発
明の第１実施例を説明する。

【００１３】図１において、１は衛星構体（基礎構造
体）であり、この衛星構体１には姿勢制御機構１１が設
置され、この姿勢制御機構１１上に、展開制御機構１２
を介して展開トラス１３が設けられている。そして、展
開トラス１３の頂上部には機器取付部１４が設けられ、
この機器取付部１４に副反射鏡（機器）１５が設けられ
ている。

【００１４】展開トラス１３は、ユニット化された基本
展開トラス２１を複数個結合して構成したものであり、
各基本展開トラス２１は図２及び図３に示すようになっ
ている。すなわち、基本展開トラス２１は、上面構成部
材２２と、側面構成部材２３と、下面構成部材２４と、
斜部材２５と、ジョイント２６と、伸展バネ２７と、ス
ライダ２８と、横部材２９とを備えている。なお、図３
は、図２におけるＸＹＺ軸座標を基準とした場合の、Ｘ
軸方向から見た側面図である。

【００１５】上記上面構成部材２２、側面構成部材２３
及び下面構成部材２４は、図３の紙面に垂直な方向の軸
回り、すなわちＸ軸回りに回転するジョイント２６によ
って連結されており、伸展バネ２７の伸展力により、ジ
ョイント２６の部分で回転することにより、展開するよ
うになっている。この際、斜部材２５は、一方の端部が
ジョイント２６を介して、上面構成部材２２又は下面構
成部材２４に連結され、他方の端部がスライダ２８に連
結されている。この他方の端部とスライダ２８との連結
も、ジョイント２６と同一の軸回りに回転するジョイン
ト（図示せず）により行われている。

【００１６】スライダ２８は、展開するに連れて、横部
材２９に沿って矢印Ａの方向に移動するようになってお
り、この移動にともない、上面構成部材２２及び下面構
成部材２４が互いに離れるように移動し、最も離れた状
態において展開完了状態になる。

【００１７】このように各基本展開トラス２１は、各々
が展開力をもっており、展開制御機構１２により拘束力
が開放されることにより、１ユニットずつ展開するよう
になっている。すなわち、図１において、２１ａは完全
に展開した状態の基本展開トラスであり、２１ｂは展開
途中の状態の基本展開トラスであり、２１ｃは折り畳ま
れた状態の基本展開トラスを示している。

【００１８】また、姿勢制御機構１１は、図４及び図５
に示すように、６つの伸展部材３１と、各伸展部材３１
の両端部をＶ字状に連続して連結する球面ジョイント３
２と、各球面ジョイント３２を介して三角形状に配置さ
れた連結部材３３とを備えている。そして、連結部材３
３によって形成される一方及び他方の面３３ａ、３３ｂ
は、それらの間隔や傾きが各伸展部材３１の伸展に応じ
て変化するようになっている。すなわち、一方及び他方
の面３３ａ、３３ｂの位置や傾きは各伸展部材３１の長
さにより一意に決定されることから、６つの伸展部材３
１の長さを独立に制御することにより、一方及び他方の
面３３ａ、３３ｂに対する位置と傾きについて６自由度
の制御が可能になる。

【００１９】伸展部材３１は、図５に示すように、モー
タ４１と、ギヤ４２と、ボールねじ４３と、球面ジョイ
ント４４と、エンコーダ４５とを備えている。そして、
モータ４１の回転運動をギヤ４２を介してボールねじ４
３に伝えることによって、回転運動を伸縮運動に変換す
るようになっている。球面ジョイント４４は、伸展部材
３１を自由な方向へ回転することを可能にしている。ま
た、モータ４１の回転量をエンコーダ４５で計測するこ
とにより、伸縮量を算出することができ、モータ４１の
回転量を制御することにより、上記一方及び他方の面３
３ａ、３３ｂの６自由度方向の制御を行うように構成さ
れている。

【００２０】また、伸展部材３１を連結する連結部材３
３には、基本展開トラス２１に連結可能なような接続部
材（図示せず）が設けられており、基本展開トラス２１
の上面構成部材２２又は下面構成部材２４にそのまま連
結することが可能になっている。さらに、機器取付部１
４についても、基本展開トラス２１に接続する部分は、
基本展開トラス２１の上面構成部材２２又は下面構成部
材２４にそのまま連結することが可能なように構成され
ている。

【００２１】上記のように構成された展開構造物におい
ては、姿勢制御機構１１を介して、展開トラス１３を設
けているから、展開トラス１３全体の位置や傾きを変更
することができ、この展開トラス１３に設けた副反射鏡
１５の姿勢を６自由度の範囲で調整することができる。

【００２２】次ぎに、この発明の第２実施例を図６を参
照して説明する。ただし、図１〜図５に示す第１実施例
の構成要素を共通する要素には同一の符号を付し、その
説明を簡略化する。

【００２３】この実施例においては、衛星構体１上にま
ず第１の姿勢制御機構１１を介して、基本展開トラス２
１及び機器取付部１４が設けられ、この機器取付部１４
に第１の副反射鏡１５が設けられている。また、機器取
付部１４の上には、第２の姿勢制御機構１１を介して、
基本展開トラス２１及び機器取付部１４が設けられ、こ
の機器取付部１４に第２の副反射鏡１５が設けられてい
る。

【００２４】このように構成された展開構造物において
は、第１の副反射鏡１５に対しては第１の姿勢制御機構
１１が設けられ、第２の副反射鏡１５に対しては第２の
姿勢制御機構１１が設けられているから、第１及び第２
の各副反射鏡１５の位置及び傾きについて、それぞれ独
立に調整することができる。

【００２５】なお、上記第２実施例においては、姿勢制
御機構１１を基本展開トラス２１の下側に配した例を示
したが、この姿勢制御機構１１は、機器取付部１４と基
本展開トラス２１との間に配してもよく、また副反射鏡
１５と機器取付部１４との間に配するようにしてもよ
い。そして、複数の副反射鏡１５を独立に調整すること
ができるようにするためには、副反射鏡１５の数に等し
い数の姿勢制御機構１１を設けることが好ましい。

【００２６】また、上記各実施例においては、展開構造
物を人工衛星に設けた例を示したが、地上における例え
ば放送用の車両等に設けてもよい。この場合には、展開
トラスの伸展によって高位置に達した機器等について、
その位置や傾きを容易に調整することができる利点があ
る。

【００２７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、姿勢制御
機構（１１）を介して、展開トラス（１３）を基礎構造
体（１）に設けているから、展開トラス（１３）全体の
位置や傾きを変更することにより、機器（１５）の姿勢
を修正することができる。特に、この発明において姿勢
制御機構（１１）は、６つの伸展部材（３１）と、この
各伸展部材（３１）の両端部をＶ字状に連続して連結す
る球面ジョイント（３２）と、この各球面ジョイント
（３２）を介して三角形状に配置された連結部材（３
３）とを有し、この各連結部材（３３）によって形成さ
れる一方及び他方の面（３３ａ）（３３ｂ）は、それら
の間隔や傾きを、各伸展部材（３１）の伸展に応じて変
更可能に構成したので、一方及び他方の面（３３ａ）
（３３ｂ）の位置や傾きは、各伸展部材（３１）の長さ
により一意に決定されることから、６つの伸展部材（３
１）の長さを独立に制御することにより、一方及び他方
の面（３３ａ）（３３ｂ）に対する位置と傾きについて
６自由度の制御を行うことができる。従って、展開トラ
ス（１３）の形状を変化させることなく基礎構造体
（１）、展開トラス（１３）及び機器（１５）の位置や
傾きについて６自由度の制御を容易に行うことができ
る。また、請求項２記載の発明によれば、姿勢制御機構
（１１）を、展開トラス（１３）と機器（１５）との間
に介在させものにあっては、展開トラス（１３）を動か
すことなく、機器（１５）のみの位置や角度を調整する
ことができる。さらに、請求項３記載の発明によれば、
展開トラス（１３）を基本展開トラス（２１）によって
構成し、この基本展開トラス（２１）間に姿勢制御機構
（１１）を介在させたものにあっては、展開トラス（１
３）の中間位置に配した機器（１５）についても、その
位置や角度について６自由度の制御を容易に行うことが
できる。また、請求項４記載の発明によれば、機器（１
５）の数に相当する数の姿勢制御機構（１１）を設けた
ものにあっては、各機器（１５）についてそれぞれ独立
に、位置や角度について６自由度の制御を容易に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例として示した展開構造物
の斜視図。

【図２】同展開構造物における基本展開トラスを示す斜
視図。

【図３】同展開構造物における基本展開トラスを示す側
面図。

【図４】同展開構造物における姿勢制御機構を示す斜視
図。

【図５】同展開構造物における姿勢制御機構の伸展部材
を示す正面図。

【図６】この発明の第２実施例として示した展開構造物
の斜視図。

【図７】従来例として示した展開構造物の斜視図。

【図８】同展開構造物の展開トラスを示す斜視図。

【符号の説明】

１ 基礎構造体（衛星構体） １１ 姿勢制御機構 １３ 展開トラス １５ 機器（副反射鏡） ２１ 基本展開トラス

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−215697（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B64G 1/22 E04B 1/344 H01Q 1/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 展開トラス（１３）に反射鏡等の機器
   （１５）を設けることによって、所定の位置に前記機器
   （１５）を配置するように構成した展開構造物であっ
   て、位置と角度とが変更可能な姿勢制御機構（１１）を
   介して、前記展開トラス（１３）を基礎構造体（１）に
   設置して構成され、前記姿勢制御機構（１１）は、６つ
   の伸展部材（３１）と、この各伸展部材（３１）の両端
   部をＶ字状に連続して連結する球面ジョイント（３２）
   と、この各球面ジョイント（３２）を介して三角形状に
   配置された連結部材（３３）とを有し、この各連結部材
   （３３）によって形成される一方及び他方の面（３３
   ａ）（３３ｂ）は、それらの間隔や傾きを、各伸展部材
   （３１）の伸展に応じて変更可能に構成したことを特徴
   とする展開構造物。
2. 【請求項２】 展開トラス（１３）に反射鏡等の機器
   （１５）を設けることによって、所定の位置に前記機器
   （１５）を配置するように構成した展開構造物であっ
   て、位置と角度とが変更可能な姿勢制御機構（１１）
   を、前記展開トラス（１３）と前記機器（１５）との間
   に介在させて構成され、前記姿勢制御機構（１１）は、
   ６つの伸展部材（３１）と、この各伸展部材（３１）の
   両端部をＶ字状に連続して連結する球面ジョイント（３
   ２）と、この各球面ジョイント（３２）を介して三角形
   状に配置された連結部材（３３）とを有し、この各連結
   部材（３３）によって形成される一方及び他方の面（３
   ３ａ）（３３ｂ）は、それらの間隔や傾きを、各伸展部
   材（３１）の伸展に応じて変更可能に構成したことを特
   徴とする展開構造物。
3. 【請求項３】 基本展開トラス（２１）を組み合わせて
   構成した展開トラス（１３）に反射鏡等の機器（１５）
   を設けることによって、所定の位置に前記機器を配置す
   るように構成した展開構造物であって、位置と角度とが
   変更可能な姿勢制御機構（１１）を、基本展開トラス
   （２１）間に介在させて構成され、前記姿勢制御機構
   （１１）は、６つの伸展部材（３１）と、この各伸展部
   材（３１）の両端部をＶ字状に連続して連結する球面ジ
   ョイント（３２）と、この各球面ジョイント（３２）を
   介して三角形状に配置された連結部材（３３）とを有
   し、この各連結部材（３３）によって形成される一方及
   び他方の面（３３ａ）（３３ｂ）は、それらの間隔や傾
   きを、各伸展部材（３１）の伸展に応じて変更可能に構
   成したことを特徴とする展開構造物。
4. 【請求項４】 機器（１５）の数に相当する数の姿勢制
   御機構（１１）を設けたことを特徴とする請求項１、請
   求項２又は請求項３記載の展開構造物。