JP3535763B2 - 回転駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直線運動を回転運
動に変換して回動力を得る回転駆動装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、普及の著しい携帯電話等の移動通
信手段は、その利用時間および利用場所に一定の相関関
係が見られる。そこで、トラフィックが増加する時間帯
に、そのトラフィックの多い場所にできるだけ基地局の
ビームを向け、それによって、より多くの通話を確保す
ることが実施されている。

【０００３】基地局のアンテナから放射されるビームの
輻射方向は、該アンテナと無線機との間に介在させた回
転型可変移相器によって変更される。この回転型可変移
相器は、回転軸を回転操作することによって信号の位相
を変化するように構成されているので、サーボモータ、
ステッピングモータ等のアクチュエータと、該アクチュ
エータの回転動力を上記回転軸に伝達する動力伝達手段
とを有した回転駆動機構が併用される。上記ビームの輻
射方向と上記回転軸の回転角には所定の対応関係があ
る。そこで、上記回転軸の回転角をアブソリュートエン
コーダ等の角度検出手段で検出して、その回転角が目標
角になるように上記アクチュエータを制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記アクチュエータお
よび動力伝達機構からなる回転駆動機構は、基地局の設
置の容易化や美観の向上等を図る上で、アンテナレドー
ム内に収容することが望ましい。しかし、従来の回転駆
動機構は、大きな配置スペースを必要とするため、アン
テナレドーム内への組込が困難であるという欠点があ
り、しかも、手動による回転操作が困難であるという問
題点も有している。本発明の課題は、このような状況に
鑑み、ある角度範囲内での回転駆動が可能であり、か
つ、小型化を図れるとともに、手動による回転操作も可
能な回転駆動装置を提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、面内に係
止用の穴が形成され、かつ、軸部が回転可能に支持され
た回転板と、前記回転板の面に向って揺動し得るように
枢支され、直動する可動部に前記係止用の穴に嵌合係止
させるピン部材を付設した直動型アクチュエータと、を
備え、前記ピン部材を前記係止用の穴に嵌合係止させた
状態で前記直動型アクチュエータを作動して前記回転板
を回転させ、この回転によって発生する回転動力を該回
転板の軸部から取出すようにしている。第２の発明は、
第１の発明において、前記回転板が円板であり、前記係
止用の穴として前記回転板の径方向に沿う長穴を用いる
ようにしている。第３の発明は、第１の発明において、
前記回転板が円板であり、この回転板をアブソリュート
エンコーダのコード板として利用するようにしている。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、移動通信用基地局のアン
テナレドーム１０内に設置した本発明に係る回転駆動装
置を概念的に示している。この回転駆動装置２０は、箱
体からなる基台２１と、この基台２１に軸部２２ａが回
転可能に支持された円板２２と、直動型アクチュエータ
２３とを備えている。

【０００７】円板２２は、上記アクチュエータ２３の直
線運動を回転運動に変換する機械要素としての機能を持
たせるため、その径方向に沿う長穴状の係止穴２２ｂを
面内に形成してある。また、この円板２２は、アブソリ
ュートエンコーダのコード板としての機能を持たせるた
め、図４に示すようなコードマーク２２ｃを形成してあ
る。なお、この例では、コードマーク２２ｃが貫通穴で
形成されている。また、円弧ラインＣ１，Ｃ２およびＣ
３上に位置されたマーク２２ｃには、それぞれ１，２お
よび４の重みが付されている。

【０００８】読取器２４は、上記コードマーク２２ｃを
読取るものであり、発光ダイオード等の投光素子とフォ
トトランジスタ等の受光素子（図示せず）の対をマーク
２２ｃの配列ビット数だけ内蔵している。上記円板２２
と読取器２４は、周知のアブソリュートエンコーダを構
成している。したがって、読取器２４の出力に基ずいて
円板２２の軸部２２ａの回転角を検出することができ
る。

【０００９】直動アクチュエータ２３は、本体部２３ａ
と、この本体部２３ａに摺動可能に支持された可動ロッ
ド２３ｂとを備え、基台２１の長手軸線に平行する態様
で、かつ、該長手軸線から所定距離オフセットした態様
で該基台２１上に位置している。可動ロッド２３ｂは、
ボールネジロッドからなり、上記円板２２の面上に位置
されている。そして、この可動ロッド２３ｂの先端に
は、図３に示す係止用ピン２３ｃが下方に向って突設さ
れている。

【００１０】本体部２３ａには、上記可動ロッド２３ｂ
の回動を規制する回り止め手段と、該ロッド２３ｂに螺
合するボールネジナットと、このボールネジナットを回
転駆動する図示していない小型モータを設けてある。し
たがって、上記モータを駆動すれば、可動ロッド２３ｂ
に推力が発生し、これによって、該可動ロッド２３ｂが
左右方向に摺動する。本体部２３ａは、図２に示すよう
に、その左端部下面を蝶番２５を介して基台２１に枢着
してあり、したがって、該蝶番２５を揺動支点として上
下方向に揺動可能である。また、本体部２３ａと基台２
１間には、可動ロッド２３ｂを円板２２側に付勢するた
めのバネ２６を介在させてある。

【００１１】上記のような構造を有した直動型アクチュ
エータ２３は、回転運動を直線運動に変換することによ
って可動ロッド２３ｂを直動させるものであるから、小
型に構成することができる。また、駆動源として小型モ
ータを用いた場合でも十分に大きな駆動力を得ることが
できるので、駆動源の電源としてバッテリーを用いるこ
とも可能になる。

【００１２】上記構成の回転駆動装置２０において、上
記係止用ピン２３ｃを円板２２の係止穴２２ａに嵌合係
止させた状態で可動ロッド２３ｂを進退運動させると、
円板２２が左右方向に付勢されて回転する。したがっ
て、円板２２の軸部２２ａに被回転要素を連結すれば、
この被回転要素を回転駆動することができる。なお、こ
の回転駆動装置２０によれば、円板２２の軸部２２ａを
約９０°の範囲で回転駆動することができる。また、係
止穴２２ａが長穴であるので、円板２２の回転角によら
ずアクチュエータ２３の可動ロッド２３ｂを円滑に直動
させることができる。

【００１３】図５は、移動通信用の基地局に設置される
アレーアンテナ３０を示している。このアンテナ３０の
各放射素子３０ａ〜３０ｆは、これらに対して各別に設
けられた可変位相器３１ａ〜３１ｆと分配合成器３２と
を介して無線機３３に接続されている。アンテナ３０の
放射ビームのチルト角（指向性）を変化させる場合に
は、可変位相器３１ａ〜３１ｆによって分配合成器３２
の各出力の位相を変化させる。すなわち、例えば、可変
位相器３１ａ，３１ｂ，・・・，３１ｆによって分配合
成器３２の各出力の位相をそれぞれ１０°，２０°，・
・・，６０°だけ変化させれば、図示のように放射ビー
ムのチルト角が変化する。

【００１４】可変位相器３１ａ〜３１ｆは、これらを連
動させる共通の回転軸３４を備えている。そして、これ
らの可変位相器３１ａ〜３１ｆによる位相変化量は、上
記回転軸３４の回転角に基づいて設定される。なお、回
転型可変位相器３１ａ〜３１ｆの構成は従来公知である
ので、ここでは、それについての説明を省略する。

【００１５】上記回転駆動装置２０を上記回転軸３４の
駆動に適用する場合には、該回転軸３４に前記円板２２
の軸部２２ａが連結される。そして、回転軸３４の回転
角を制御するために、前記円板２２と読取器２４からな
るアブソリュートエンコーダの出力が活用される。な
お、可変位相器３１ａ〜３１ｆと分配合成器３２は、図
１に示した基台２１内に配設される。

【００１６】図３に示すように、前記アクチュエータ２
３の可動ロッド２３ｂに設けられた係止用ピン２３ｃが
円板２２の係止穴２２ｂに嵌合されていない状態では、
該ピン２３ｃの先端が円板２２の上面に当接するので、
アクチュエータ２３の本体部２３ａが傾斜する。この状
態においては、上記本体部２３ａの傾斜を検出する図示
していないリミットスイッチがオンしている。そこで、
コントローラ３６は、上記ピン２３ｃを係止穴２２ｂに
嵌合させるべくアクチュエータ２３の可動ロッド２３ｂ
を伸縮動作させる。これに伴い、ピン２３ｃは、係止穴
２２ｂをサーチすべく円板２２の面上を移動し、その移
動中に前記バネ２６の付勢力で前記係止穴２２ｂに嵌合
する。そして、この状態では、アクチュエータ２３の動
力を円板２２に伝達することが可能になる。

【００１７】ピン２３ｃが係止穴２２ｂに嵌合係止され
た状態では、アクチュエータ２３の本体部２３ａが基台
２１に平行して前記リミットスイッチがオフする。そこ
で、コントローラ３６は、前記回転軸３４の目標回転角
と、上記アブソリュートエンコーダによって検出される
該回転軸３４の実回転角とに基づいて、この回転軸３４
の回転角が目標角になるように上記アクチュエータ２３
のストローク長を制御する。この結果、前記回転型可変
位相器３１ａ〜３１ｆの位相変化量が上記目標角に対応
する大きさに設定されて、アンテナ３０のビームチルト
角が変化される。

【００１８】上記円板２２は、手動による回転操作も可
能であり、その際、コントローラ３６に設けられた図示
していないモード設定スイッチで手動モードを設定す
る。この手動モードが設定されると、コントローラ３６
は、アクチュエータ２３を停止させる。そこで、オペレ
ータは、図３に示すようにアクチュエータ２３を持上げ
てピン２３ｃを係止穴２２ｂから抜き出し、円板２２を
自由に回転し得る状態にする。コントローラ３６は、上
記アブソリュートエンコーダの出力に基づいて、図示し
ていない表示器に上記回転軸３４の回転角もしくは上記
ビーム放射角を表示させるので、オペレータはこの表示
器の表示内容を見ながら所望のビームチルト角が設定さ
れるように円板２２を手動操作する。

【００１９】上記手動による円板２２の操作の後、上記
モード設定スイッチで自動モードを選択すると、コント
ローラ３６が前述の処理、つまり、ピン２３ｃが係止穴
２２ｂに嵌合係止されるようにアクチュエータ２３を作
動させる処理と、回転軸３４の回転角が目標角になるよ
うに該アクチュエータ２３のストローク長を制御する処
理とを実行する。

【００２０】上記実施形態に係る回転駆動装置２０は、
小型に構成することができるので、図１に示したよう
に、上記アンテナ３０のレドーム１０内に収納すること
が可能であり、これによって、移動通信用基地局のアン
テナ部のコンパクト化と美観の向上を図ることができ
る。

【００２１】以上においては、上記回転駆動装置２０を
可変位相器３１ａ〜３１ｆの回転軸３４の駆動に適用し
た場合を説明したが、この駆動装置２０をある角度範囲
での回転駆動を必要とする他の機構要素の回転駆動に適
用することも可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明では、回転板に設けられた係止用
穴に直動型アクチュエータの可動部に設けられたピン部
材を嵌合係止させ、この状態で直動型アクチュエータを
作動することによって上記円板を回転させるようにして
いる。この本発明によれば、小型、コンパクトな構成で
高い駆動力を得ることができるので、前述した基地局ア
ンテナに適用する可変移相器の回転駆動手段に使用すれ
ば、アンテナレドーム内に組み込むことが可能になる。
また、上記係止穴に対するピン部材の係止を解除するこ
とによって回転板を自由に回転することができるので、
回転板の軸部に連結される被駆動要素の手動回転操作が
可能である。さらに、上記回転板として円板を用い、こ
の回転板をアブソリュートエンコーダのコード板として
利用すれば、回転板の軸部等にアブソリュートエンコー
ダを別途付設する必要が無くなるので、コストの低減や
アブソリュートエンコーダの組み込みに要する手間の軽
減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転駆動装置の一実施形態を示し
た平面図。

【図２】上記回転駆動装置の側面図。

【図３】円板の係止穴から係止用のピンを抜いた状態を
示す側面図。

【図４】円板に設けたコードマークの一例を示す部分平
面図。

【図５】回転型可変移相器の駆動に本発明に係る回転駆
動装置を適用した状態を示すブロック図。

【符号の説明】

１０ レドーム ２０ 回転駆動装置 ２１ 基台 ２２ 円板 ２３ 直動型アクチュエータ ２３ａ 本体部 ２３ｂ 可動ロッド ２３ｃ 係止用ピン ２４ 読取部 ２５ 蝶番 ２６ バネ

フロントページの続き (56)参考文献 実公 昭59−36773（ＪＰ，Ｙ２) 熊谷卓編，制御回路つき自動化機構 300選，日本，日刊工業新聞社，1976年 ５月20日，初版，ｐ．91，253 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 21/06 F16H 21/10 - 21/44 H01Q 3/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面内に係止用の穴が形成されるととも
   に、軸部が回転可能に支持され、かつ、アブソリュート
   エンコーダのコード板としての機能を持たせるべく前記
   面内にコードマークを形成してなる回転円板と、 前記回転円板の面に向って揺動し得るように枢支され、
   直動する可動部に前記係止用の穴に嵌合係止させるピン
   部材を付設した直動型アクチュエータと、前記ピン部材が前記回転円板側に付勢されるように前記
   アクチュエータを付勢するバネ手段と、 を備え、 前記ピン部材を前記係止用の穴に嵌合係止させた状態で
   前記直動型アクチュエータを作動して前記回転円板を回
   転させ、この回転によって発生する回転動力を該回転円
   板の軸部から取出すようにしたことを特徴とする回転駆
   動装置。
2. 【請求項２】 前記係止用の穴が前記回転円板の径方向
   に沿う長穴であることを特徴とする請求項１に記載の回
   転駆動装置。
3. 【請求項３】 前記コードマークが、前記回転円板を貫
   通する穴で形成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の回転駆動装置。