JP4052229B2

JP4052229B2 - 駆動機構、及びこれを用いた望遠鏡装置

Info

Publication number: JP4052229B2
Application number: JP2003382811A
Authority: JP
Inventors: 克己井美; 昇川口; 俊秀甲斐
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2023-11-12
Also published as: JP2005148228A

Description

この発明は、光学望遠鏡や電波望遠鏡に組み込まれる鏡筒部等からなる可動部を方位軸又は仰角軸等の軸まわりに駆動する駆動機構、及びこの駆動機構を用いた望遠鏡装置に関するものである。

特開平４−１１３０５５号公報には、従来の望遠鏡装置において、鏡筒部等からなる可動部を回動させる駆動機構が記載されている。この特開平４−１１３０５５号公報によれば、可動部に連結された従動輪に駆動輪が押圧されて回動駆動力を伝達する駆動機構が開示されている。駆動輪は軸受箱によって軸支され、軸受箱から連結軸を延在させて駆動輪及び軸受箱が支持される。連結軸はその軸まわりに回動可能にも支持されており、従動輪の回転軸に対して駆動輪の回転軸が傾くことを抑制し、従動輪と駆動輪との接触面を確保して接触圧を低く抑えることができるものである。

特開平４−１１３０５５号公報

特開平４−１１３０５５号公報に開示された従来の望遠鏡の駆動装置では、上記のような従動輪の回転軸と駆動輪の回転軸との間の傾きを抑制することはできるが、連結軸を支持するピン継ぎ手におけるガタ要因のために駆動時に従動輪円周方向のずれが発生したり、また連結軸先端で生じるトルク反力によって連結軸先端に発生する撓み角のために望遠鏡の駆動精度が劣化するという問題点があった。また、駆動輪を従動輪に押圧する一方向の押圧力の大きさによっては、従動輪に傾きが生じ負荷トルクが増大したり、駆動輪と従動輪との接触不良が生じたりするという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、駆動輪部分での変位を抑制し、軸受箱の押圧力を十分に確保することのできる駆動機構、及びこれを用いた望遠鏡装置を得ることを目的とする。

請求項１の発明に係る望遠鏡装置は、観測源からの観測波を反射する主反射鏡、この主反射鏡からの反射波を反射する副鏡を有する鏡筒部と、この鏡筒部を有する可動部に連結され、上記可動部に回動駆動力を伝達する従動輪、この従動輪に接触し、上記従動輪を回動すべくモータに連結された駆動輪、この駆動輪を軸支する軸受箱、上記駆動輪を上記従動輪に接触するように上記軸受箱を押圧する押圧手段、この押圧手段により押圧する方向と略直交する方向に、上記軸受箱の両側から延在させ、上記可動部に対する固定部側に端部を固定した板部材を有する駆動機構とを備えたものである。

請求項２の発明に係る望遠鏡装置は、観測源からの観測波を反射する主反射鏡、この主反射鏡からの反射波を反射する副鏡を有する鏡筒部と、この鏡筒部を有する可動部に連結され、上記可動部に回動駆動力を伝達する従動輪、この従動輪に接触し、上記従動輪を回動すべくモータに連結された駆動輪、この駆動輪を軸支する軸受箱、上記駆動輪を上記従動輪に接触するように上記軸受箱を押圧する押圧手段、この押圧手段により押圧する方向と略直交する方向に、上記軸受箱から延在させ、上記可動部に対する固定部側に端部を固定した板部材、上記押圧手段により押圧する方向において上記駆動輪の回転軸からオフセットした位置で上記軸受箱に固定され、上記押圧手段により押圧する方向と直交する方向に延在させた板状の部材であって、上記固定部側に端部を固定した固定部材を有する駆動機構とを備えたものである。

請求項３の発明に係る望遠鏡装置は、請求項１又は請求項２の発明に係る望遠鏡装置において、上記駆動機構は、さらに、上記従動輪上の２箇所において、モータを連結しないローラ、それぞれのローラを軸支する第２の軸受箱、上記ローラを上記従動輪に接触するように上記第２の軸受箱をそれぞれ押圧する押圧手段を具備したものである。

請求項４の発明に係る駆動機構は、鏡筒部を有する可動部に連結され、上記可動部に回動駆動力を伝達する従動輪と、この従動輪に接触し、上記従動輪を回動すべくモータに連結された駆動輪と、この駆動輪を軸支する軸受箱と、上記駆動輪を上記従動輪に接触するように上記軸受箱を押圧する押圧手段と、この押圧手段により押圧する方向と略直交する方向に、上記軸受箱の両側から延在させ、上記可動部に対する固定部側に端部を固定した板部材とを備えたものである。

請求項５の発明に係る駆動機構は、鏡筒部を有する可動部に連結され、上記可動部に回動駆動力を伝達する従動輪と、この従動輪に接触し、上記従動輪を回動すべくモータに連結された駆動輪と、この駆動輪を軸支する軸受箱と、上記駆動輪を上記従動輪に接触するように上記軸受箱を押圧する押圧手段と、この押圧手段により押圧する方向と略直交する方向に、上記軸受箱から延在させ、上記可動部に対する固定部側に端部を固定した板部材と、上記押圧手段により押圧する方向において上記駆動輪の回転軸からオフセットした位置で上記軸受箱に固定され、上記押圧手段により押圧する方向と直交する方向に延在させた板状の部材であって、上記固定部側に端部を固定した固定部材とを備えたものである。

請求項６の発明に係る駆動機構は、請求項４又は請求項５の発明に係る駆動機構において、さらに、上記従動輪上の２箇所において、モータを連結しないローラと、それぞれのローラを軸支する第２の軸受箱と、上記ローラを上記従動輪に接触するように上記第２の軸受箱をそれぞれ押圧する押圧手段とを備えたものである。

請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、望遠鏡装置内の駆動機構において、駆動輪を軸支する軸受箱を両持ちの板部材により支持し、又は軸受箱が受けるトルク反力を固定部材によって受けるので、軸受箱（及び駆動輪）に生じる回転変位を抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、望遠鏡装置内の駆動機構において、従動輪上の３箇所に、モータを連結した駆動輪、モータを連結しないローラを設け、これらの駆動輪及びローラを従動輪に押圧するので、押圧力の相殺により、従動輪に生じる傾きを抑制することができる。

請求項４又は請求項５に記載の発明によれば、駆動機構において、駆動輪を軸支する軸受箱を両持ちの板部材により支持し、又は軸受箱が受けるトルク反力を固定部材によって受けるので、軸受箱（及び駆動輪）に生じる回転変位を抑制することができる。

請求項６に記載の発明によれば、従動輪上の３箇所に、モータを連結した駆動輪、モータを連結しないローラを設け、これらの駆動輪及びローラを従動輪に押圧するので、押圧力の相殺により、従動輪に生じる傾きを抑制することができる。

実施の形態１

この発明の実施の形態１に係る駆動機構、及びこれを用いた望遠鏡装置を図１から図１０に基づき説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の外観図である。図１において、１は鏡筒部、２は鏡筒部１をＥＬ軸（エレベーション軸）まわりに回動可能に支持するヨーク部、３はヨーク部２をＡＺ軸（アジマス軸）まわりに回動可能に支持する装置架台である。鏡筒部１において、４は主反射鏡であり、観測源からの観測波を受けて反射する。５は副鏡であり、６は観測部である。副鏡５は、主反射鏡４からの反射波をさらに反射する。主反射鏡４は、凹面の非球面形状（例えば放物面、又はその修正鏡面等）の反射面を有しており、副鏡５は凸面の非球面形状（例えば双曲面、又はその修正鏡面等の形状）の反射面を有し、主反射鏡４と副鏡５の反射鏡面を対向して設ける。図１に示す望遠鏡装置は、カセグレン方式の望遠鏡であり、主反射鏡１の中央に孔を設け、副鏡５で反射して集束する観測波を主反射鏡４の裏側に配置した観測部６へ導くものである。同様な反射方式の望遠鏡としてニュートン方式の望遠鏡があるが、この場合については後述する。図１において、７はＡＺ軸まわりに鏡筒部１、観測部６及びヨーク部２等を含む可動部を回動させるＡＺ駆動機構であり、８はＥＬ軸まわりに鏡筒部１及び観測部２等を含む可動部を回動させるＥＬ駆動機構である。なお、主反射鏡４は枠部材中に納められており、図１において点線で示したものである。

次に、この望遠鏡装置の動作について説明する。鏡筒部１、及びこの鏡筒１に連結する観測部６を含む可動部は、ヨーク部２を固定部側としてＥＬ軸まわりに回動可能に支持されている。鏡筒部１、観測部６及びヨーク部２からなる可動部は、装置架台３を固定部側としてＡｚ軸まわりに回動可能に支持されている。これらの構成によって、鏡筒部１及び観測部６を含む可動部は、Ａｚ軸及びＥＬ軸まわりに駆動が可能である。鏡筒部１は観測源からの観測波を集束させて、観測部６へ導く。図２はこの発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の焦点系を示す模式図である。図２の矢印で示すように、観測源からの観測波は主反射鏡４で反射し、副鏡５に入射する。主反射鏡４によって反射した観測波は、さらに副鏡５によって反射し、主反射鏡４の中央部に設けた孔を通過して、主反射鏡４の裏側で像を結ぶ。焦点位置Ａ（焦点位置Ａの付近を含む）に、検出器を配置して観測波を検出する。観測波を検出する観測部６は、その内部に検出器を有しており、この検出器を略焦点位置Ａに配置する。

なお、この望遠鏡装置によって、可視光や赤外線等の周波数域を観測する場合（即ち、光学望遠鏡として用いる場合）には、観測部６の検出器としてＣＣＤ等の撮像素子を設け、またマイクロ波帯やミリ波帯の周波数域の電波を観測する場合（即ち、電波望遠鏡として用いる場合）には、観測部６の検出器としてマイクロ波受信機又はミリ波受信機を設ける。

次に、ＡＺ駆動機構７、ＥＬ駆動機構８について図３〜図１０に基づいて説明する。図３は、この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の駆動機構付近を拡大した斜視図であり、図３に示す駆動機構は、ＡＺ軸回転に用いるＡＺ駆動機構７である。図３において、９は可動部（鏡筒部１を含む）に連結された従動輪であり、可動部に回動駆動力を伝達する。１０はモータを有する駆動ユニット、１１はモータを有しないアイドルユニットである。従動輪９の円周を略３等分した位置に、駆動ユニット１０を１台、アイドルユニットを２台配置する。ＡＺ駆動機構の場合、可動部側は、鏡筒部１、観測部６、ヨーク部２から構成され、固定部側は装置架台３である。従動輪９は可動部側のヨーク部２下部に連結されており、駆動ユニット１０及びアイドルユニット１１は固定部側である装置架台３に設けている。

図４は、この発明の実施の形態１に係るＡＺ駆動機構の駆動ユニットの斜視図である。図４において、１２は従動輪９に接触し、従動輪９にモータの回動駆動力を伝達する駆動輪である。１３は駆動輪１２に連結したモータであり、回動駆動力を発生する。１４は駆動輪１２を軸支する軸受箱であり、駆動輪１２が従動輪９と接触するように開口している。１５は軸受箱１４の両側から延在させた板部材であり、後述の押圧手段による押圧方向と略直交する方向に延在させており、固定部側に固定している。１６は軸受箱１４を従動輪９側へ押圧する押圧手段であり、この押圧により駆動輪１２と従動輪９とが接触する。押圧手段１６は、その内部にばね部品を有し、固定側から延在させたフランジ面と軸受箱１４の外面との間でばね力を発生するようばね部品を保持する。なお、ばね部品としてはコイルばね、さらばね等の各種ばね部品を用いる。１７（図示１７ａ、１７ｂを含む）は軸受箱１４及び固定側の部材に固定した固定部材であり、押圧手段１６による押圧方向と直交する方向、即ち従動輪９の円周接線方向に延在して設けたものである。

次に図５に基づいて駆動ユニットの動作を説明する。図５はこの発明の実施の形態１に係る駆動ユニットの上面図である。軸受箱１４は押圧手段１６によって図示Ａの方向に押圧され、軸受箱１４内に軸支される駆動輪１２が従動輪９に押し付けられる。モータ１３からの回動駆動力は、駆動輪１２、従動輪９を介して可動部をＡＺ軸まわりに回動駆動する。軸受箱１４の両側には板部材１５を固定し、この板部材１５は図示の方向Ａと直交する方向（換言すれば、従動輪９の円周接線方向）に延在し、固定部側に固定する。このように板部材の固定により軸受箱１４を支持するので、ピン連結した場合のようなガタの発生を抑えることができる。板部材１５の板厚は、押圧手段１６の抵抗力となるので適切に設定する。ここで、板部材１５を片持ちで設けること、即ち図示の板部材１５の一方のみで構成することも可能である。しかし、この場合、板部材１５を軸受箱１４の両側に設けて両持ちとしたものに比較すると、従動輪９から受けるトルク反力によって生じる板部材１５の先端（軸受箱１４への取付位置）の撓み角、又は軸受箱１４及び駆動輪１２に生じる回転変位（駆動輪１２の回転軸まわりの回転変位）は、大きくなる。この板部材１５は、駆動輪１２の回転軸を含む面内にほぼ形成している。これに対して、固定部材１７は方向Ａにおいて駆動輪１２の回転軸からオフセットして設けている。この固定部材１７は、軸受箱１４の外表面において、駆動輪１２の回転軸から見て円周方向に軸力を受ける部材となっており、固定部材１７は従動輪９側から受けるトルク反力によって、軸受箱１４が回転しないように機能する。図５においては、固定部材１７ａ、１７ｂのように軸受箱の上下に設けているが、これは１７ａ又は１７ｂの一方だけ設ける構成としてもよい。また、固定部材１７ａまたは１７ｂはそれぞれ、部材の中央部で軸受箱１４に固定され、両端において固定部側に固定しているが、固定部材の一端を軸受箱１４に、多端を固定部側に固定するような部材であってもよい。

ここで、板部材１５と固定部材１７の構成の仕方であるが、１つの構成としては、図５に示すように、板部材１５を両持ち式に設け、固定部材１７も設ける方法があり、この場合、板部材１５による軸受箱１４の回転抑制と、固定部材１７による回転抑制とが期待できる。また１つの構成としては、板部材１５を片持ち式に設け、固定部材１７を設ける方法がある。この場合、板部材１５による軸受箱１４の回転抑制は期待できないが、固定部材１７による回転抑制が期待できる。また１つの構成としては、板部材１５を両持ち式に設け、固定部材１７を設けない方法がある。この場合、板部材１５の両持ちによって軸受箱１４の回転を抑制させる。

次に図６及び図７に基づいてアイドルユニット１１について説明する。図６は、この発明の実施の形態１に係るアイドルユニットの斜視図であり、図７は、この発明の実施の形態１に係るアイドルユニットの上面図である。図６において、１８は従動輪９に接触し、従動輪９の回動とともに回動するローラである。なお、図６及び図７において符号１４、１５、１６を付した部品は、それぞれ軸受箱、板部材、押圧手段であり、図５及び図６、及びそれらの図に対応して上記のとおり説明した部品である。

図６に示すように、アイドルユニット１１は、駆動力源としてのモータは有していない。押圧手段１６は軸受箱１４を従動輪９側へ押圧しており、これにより、ローラ１８は従動輪９に押し付けられる。ローラ１８は従動輪９の回動にしたがって回動する。なお、図５に示すアイドルユニット１１には固定部材１７を設けていないが、図５及び図６に示すように固定部材１７を軸受箱１４と固定部側との間に設ける構成としてもよい。

図３に示すように、１台の駆動ユニット１０と２台のアイドルユニット１１を、従動輪９の外周上で略３等分する位置に設け、それぞれのユニットの押圧手段１６による押圧力を等しく設定すれば、従動輪に働く外力は相殺し、従動輪９の変位や傾きを抑制することができる。換言すれば、従動輪９の変位や傾きが抑制されるので、十分な押圧力を確保することができる。

図８は、この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の駆動機構付近を拡大した斜視図であり、図８に示す駆動機構は、ＥＬ軸回転に用いるＥＬ駆動機構８である。図８において１９はモータを有する駆動ユニットである。なお、図８には従動輪を図示していないが、従動輪は鏡筒部１に設けられており、ＥＬ軸（図２参照）を中心とする円形状又は円弧形状に設けている。また、図８はヨーク部２の片側の支柱のみ記載するものであるが、この支柱上は駆動機構を配置するスペースが狭く、ＥＬ駆動機構８は、図８に示す駆動ユニット１９と、図８には図示しない上記従動輪から構成される。ＥＬ駆動機構の場合、可動部側は、鏡筒部１、観測部６から構成され、固定部側はヨーク部２である。従動輪は可動部側である鏡筒部１に連結されており、駆動ユニット１９は固定部側であるヨーク部２に設けている。

図９は、この発明の実施の形態１に係るＥＬ駆動機構８の駆動ユニット１９の斜視図であり、図１０は、この発明の実施の形態１に係るＥＬ駆動機構８の駆動ユニット１９の上面図である。図９及び図１０に各部品、駆動輪１２、モータ１３、軸受箱１４、板部材１５、押圧手段１６、固定部材１７（１７ａ、１７ｂを含む）は、図４及び図５に示したＡＺ駆動機構７の駆動ユニット１０に設けたそれらの部品と同様に構成されている。したがって、ＥＬ駆動機構８の駆動ユニット１９は、ＡＺ駆動機構７の駆動ユニット１０と同様に機能し、同様の効果を有するものである。ＥＬ駆動機構８の駆動ユニット１９に関する構成、機能、効果等の説明は、図４及び図５に対応して上記に説明したとおりであるので省略する。

図１及び図２においては、カセグレン方式の望遠鏡及びその焦点系を示したが、この発明は、ニュートン方式の望遠鏡にも適用できる。この場合、副鏡５によって観測波を反射して集束させることは、カセグレン式の場合と同様であるが、副鏡５による反射の方向は主反射鏡４の方向でなく主反射鏡４の方向と略直角方向に反射させて集束させるものであり、観測部６の位置が図１に示した鏡筒部１の下部でなく、鏡筒部１の側部になるが、このようなニュートン式の望遠鏡についても本発明の範囲に含まれるものである。また、この発明の実施の形態１に係る駆動機構（ＡＺ駆動機構７及びＥＬ駆動機構８）は、光学望遠鏡や電波望遠鏡等の望遠鏡装置のみではなく、無線によるマイクロ通信アンテナ装置の駆動機構としても使用することができるものである。

この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の外観図である。この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の焦点系を示す模式図である。この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の駆動機構付近を拡大した斜視図である。この発明の実施の形態１に係るＡＺ駆動機構の駆動ユニットの斜視図である。この発明の実施の形態１に係る駆動ユニットの上面図である。この発明の実施の形態１に係るアイドルユニットの斜視図である。この発明の実施の形態１に係るアイドルユニットの上面図である。この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の駆動機構付近を拡大した斜視図である。この発明の実施の形態１に係るＥＬ駆動機構の駆動ユニットの斜視図である。この発明の実施の形態１に係るＥＬ駆動機構の駆動ユニットの上面図である。

符号の説明

１鏡筒部
２ヨーク部
３装置架台
４主反射鏡
５副鏡
６観測部
７ＡＺ駆動機構
８ＥＬ駆動機構
９従動輪
１２駆動輪
１３モータ
１４軸受箱
１５板部材
１６押圧手段
１７固定部材
１８ローラ

Claims

観測源からの観測波を反射する主反射鏡、この主反射鏡からの反射波を反射する副鏡を有する鏡筒部と、この鏡筒部を有する可動部に連結され、上記可動部に回動駆動力を伝達する従動輪、この従動輪に接触し、上記従動輪を回動すべくモータに連結された駆動輪、この駆動輪を軸支する軸受箱、上記駆動輪を上記従動輪に接触するように上記軸受箱を押圧する押圧手段、この押圧手段により押圧する方向と略直交する方向に、上記軸受箱の両側から延在させ、上記可動部に対する固定部側に端部を固定した板部材を有する駆動機構とを備えたことを特徴とする望遠鏡装置。
観測源からの観測波を反射する主反射鏡、この主反射鏡からの反射波を反射する副鏡を有する鏡筒部と、この鏡筒部を有する可動部に連結され、上記可動部に回動駆動力を伝達する従動輪、この従動輪に接触し、上記従動輪を回動すべくモータに連結された駆動輪、この駆動輪を軸支する軸受箱、上記駆動輪を上記従動輪に接触するように上記軸受箱を押圧する押圧手段、この押圧手段により押圧する方向と略直交する方向に、上記軸受箱から延在させ、上記可動部に対する固定部側に端部を固定した板部材、上記押圧手段により押圧する方向において上記駆動輪の回転軸からオフセットした位置で上記軸受箱に固定され、上記押圧手段により押圧する方向と直交する方向に延在させた板状の部材であって、上記固定部側に端部を固定した固定部材を有する駆動機構とを備えたことを特徴とする望遠鏡装置。
上記駆動機構は、さらに、上記従動輪上の２箇所において、モータを連結しないローラ、それぞれのローラを軸支する第２の軸受箱、上記ローラを上記従動輪に接触するように上記第２の軸受箱をそれぞれ押圧する押圧手段を具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の望遠鏡装置。
鏡筒部を有する可動部に連結され、上記可動部に回動駆動力を伝達する従動輪と、この従動輪に接触し、上記従動輪を回動すべくモータに連結された駆動輪と、この駆動輪を軸支する軸受箱と、上記駆動輪を上記従動輪に接触するように上記軸受箱を押圧する押圧手段と、この押圧手段により押圧する方向と略直交する方向に、上記軸受箱の両側から延在させ、上記可動部に対する固定部側に端部を固定した板部材とを備えたことを特徴とする駆動機構。
鏡筒部を有する可動部に連結され、上記可動部に回動駆動力を伝達する従動輪と、この従動輪に接触し、上記従動輪を回動すべくモータに連結された駆動輪と、この駆動輪を軸支する軸受箱と、上記駆動輪を上記従動輪に接触するように上記軸受箱を押圧する押圧手段と、この押圧手段により押圧する方向と略直交する方向に、上記軸受箱から延在させ、上記可動部に対する固定部側に端部を固定した板部材と、上記押圧手段により押圧する方向において上記駆動輪の回転軸からオフセットした位置で上記軸受箱に固定され、上記押圧手段により押圧する方向と直交する方向に延在させた板状の部材であって、上記固定部側に端部を固定した固定部材とを備えたことを特徴とする駆動機構。
請求項４又は請求項５に記載の駆動機構において、さらに、上記従動輪上の２箇所において、モータを連結しないローラと、それぞれのローラを軸支する第２の軸受箱と、上記ローラを上記従動輪に接触するように上記第２の軸受箱をそれぞれ押圧する押圧手段とを備えたことを特徴とする駆動機構。