JP4236752B2 - 支持マウント - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基台に対して機器等を支持する支持マウントに関し、特に、光学観測機器や高指向性アンテナ等の機器を人工衛星等に搭載して支持するのに適した支持マウントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
人工衛星の構体に搭載機器を取り付ける際には、いわゆるキネマティックマウントが使用されている。このキネマティックマウントは、衛星構体又はその構体に取り付けられた他の搭載機器から発生する熱歪み等の静的荷重を吸収する。これにより、搭載機器として特に光学観測機器や高指向性アンテナ等が取り付けられた場合に、これらの機器への熱歪みの伝達を抑制して軌道上で安定した指向性を得られるようにしてある。
【０００３】
キネマティックマウントの一例としては、図７に示すように、構体１に固定される台座２と、機器に取り付けられるプレート３と、これら台座２及びプレート３に各々設けられる球面滑り軸受４，４と、各球面滑り軸受４，４を連結するシャフト５と、台座２及びプレート３をシャフト５に対して中立位置に付勢する圧縮コイルばねからなる付勢ばね６，６とを備えたものがある。このキネマティックマウント７を衛星構体１と搭載機器との間に設置して、打ち上げ前に付勢ばね６，６の付勢力を適宜設定しておく。これにより、ロケットの打ち上げ時には、キネマティックマウント７は付勢ばね６，６の復元力により高い剛性を維持しながら機器を支持する。また、ロケットの打ち上げ後には、衛星構体１等に発生した熱歪みが付勢ばね６，６の変形により吸収される。
【０００４】
さらに、キネマティックマウントの他の例としては、図８に示すように、構体１に固定される台座８と、機器に取り付けられるプレート９と、これら台座８及びプレート９を連結する球面滑り軸受10と、台座８に形成されると共に変形により構体１の熱歪みを吸収する板ばねからなる付勢ばね12，12とを備えたものがある（特開平７−１８０７４６号公報参照）。このキネマティックマウント14によっても、ロケットの打ち上げ時には付勢ばね12，12の復元力により高い剛性を維持しながら機器を支持すると共に、ロケットの打ち上げ後に衛星構体１等に発生した熱歪みは付勢ばね12，12の変形により吸収される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のキネマティックマウント７，14では、付勢ばね６，12は打ち上げ環境に耐え得る高い剛性を有すると共に、熱歪み等の静的荷重を吸収するように十分に高い剛性に設定されているので、ロケットの打ち上げ後に軌道上で構体１に振動等のダイナミックな外乱が生じた場合は、振動を十分に吸収できずに機器に伝達してしまうおそれがある。このため、軌道上において安定した指向性を要求される光学観測機器や高指向性アンテナ等の搭載機器の場合には、キネマティックマウント７，14から伝達された振動により指向性が安定しなくなるおそれがある。特に衛星が軌道上にあるときは、太陽電池パネル等の指向方向を制御するため常に衛星全体の姿勢制御が行われているので、低周波数域（数Ｈｚ）の振動が生じており、このような低周波数域の振動が搭載機器に伝達されてしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、この発明は、軌道上での人工衛星構体等で発生する振動等のダイナミックな外乱を吸収することができる支持マウントを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するためにこの発明に係る支持マウントは、基台と被支持体との間に設置して前記基台に対して前記被支持体を支持する支持マウントにおいて、前記基台側に取り付けられる基台側部材と、前記被支持体側に取り付けられる被支持体側部材と、少なくとも前記被支持体側部材に連結される第１軸受手段を有する第１支持手段と、少なくとも前記基台側部材に連結される第２軸受手段を有する第２支持手段を備え、互いに自系の振動を相手系に伝達しないよう前記第１軸受手段と前記第２軸受手段を第３の軸受手段で連結して一体的構造としたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２の発明に係る支持マウントは、前記第１支持手段が、所定の方向である第１の方向への振動を吸収する第１振動吸収手段と、前記被支持体側部材の前記基台側部材に対する前記第１の方向での相対変位を制限する第１変位制限手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
すなわち、基台に第１の方向への振動が生じたときは、第１振動吸収手段により振動が吸収される。これにより、被支持体の第１の方向への振動が防止される。また、基台に第１の方向への大きな振幅運動が生じたときは、第１変位制限手段により被支持体の変位が所定量で制限される。これにより、被支持体は第１の方向に大きく変位することなく支持される。
【００１２】
さらに、請求項３の発明に係る支持マウントは、前記第２支持手段が、前記第１の方向とは異なる所定の方向である第２の方向への振動を吸収する第２振動吸収手段と、前記基台側部材の前記被支持体側部材に対する前記第２の方向での相対変位を制限する第２変位制限手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
すなわち、基台に第２の方向への振動が生じたときは、第２振動吸収手段により振動が吸収される。これにより、被支持体の第２の方向への振動が防止される。また、基台に第２の方向への大きな振幅運動が生じたときは、第２変位制限手段により被支持体の変位が所定量で制限され、被支持体は第２の方向に大きく変位することなく支持される。
【００１４】
また、請求項４の発明に係る支持マウントは、前記第１の方向を前記基台の設置面に平行な方向とすると共に、前記第２の方向を前記基台の設置面に垂直な方向としたことを特徴としている。
【００１５】
基台の振動が設置面に対して平行及び垂直のいずれの方向であっても、被支持体への振動の伝達が防止される。また、基台に生じた大きな振幅運動がいずれの方向であっても、被支持体は大きく変位することなく支持される。
【００１６】
また、請求項５の発明に係る支持マウントは、前記第１振動吸収手段をコイルばねとしたことを特徴としており、請求項６の発明に係る支持マウントは、前記第１振動吸収手段を皿ばねとしたことを特徴としている。さらに、請求項７の発明に係る支持マウントは、前記第１振動吸収手段を、金属筒の径方向に伝達用肉片部を残しつつ穿設するスリットを、軸に平行な方向にほぼ等間隔で連続的に、かつ軸中心にほぼ均等的に配置されるよう複数形成した弾性カップリングとしたことを特徴としている。
【００１７】
すなわち、いずれの場合も、第１振動吸収手段の変形により基台の振動が吸収される。
【００１８】
また、請求項８の発明に係る支持マウントは、前記基台側部材と前記被支持体側部材とが前記第１の方向に相対移動したときに互いに当接する部位を設け、当該部位に前記第１変位制限手段を設けたことを特徴としている。
【００１９】
基台に第１の方向への大きな振幅運動が生じたときは、基台側部材と被支持体側部材とが第１変位制限手段を介在して当接する。これにより、基台側部材と被支持体側部材との第１の方向への相対変位が所定量に制限されるので、被支持体は第１の方向に大きく変位することなく支持される。
【００２０】
また、請求項９の発明に係る支持マウントは、前記第１変位制限手段をゴム製の緩衝材としたことを特徴とし、請求項１０の発明に係る支持マウントは、前記第１変位制限手段をプラスチック製の緩衝材としたことを特徴としている。
【００２１】
すなわち、これらの構成では、基台側部材と被支持体側部材とが緩衝材を挟んで当接するので、当接する時の衝撃の発生が緩和されると共に、当接している時は被支持体の第１の方向への支持を弾性的に行うことができる。
【００２２】
他方、請求項１１の発明に係る支持マウントは、前記第２振動吸収手段をコイルばねとしたことを特徴とし、請求項１２の発明に係る支持マウントは、前記第２振動吸収手段を皿ばねとしたことを特徴としている。
【００２３】
すなわち、いずれの構成による場合も、第２振動吸収手段の変形により基台の振動が吸収される。
【００２４】
また、請求項１３の発明に係る支持マウントは、前記基台側部材と前記被支持体側部材とが前記第２の方向に相対移動したときに互いに当接する部位を設け、当該部位に前記第２変位制限手段を設けたことを特徴としている。
【００２５】
したがって、基台に第２の方向への大きな振幅運動が生じたときは、基台側部材と被支持体側部材とが第２変位制限手段を介在して当接する。これにより、基台側部材と被支持体側部材との第２の方向への相対変位が所定量に制限されるので、被支持体は第２の方向に大きく変位することなく支持される。
【００２６】
また、請求項１４の発明に係る支持マウントは、前記第２変位制限手段をゴム製の緩衝材としたことを特徴とし、請求項１５の発明に係る支持マウントは、前記第２変位制限手段をプラスチック製の緩衝材としたことを特徴としている。
【００２７】
すなわち、これらの構成によれば、基台側部材と被支持体側部材とが緩衝材を挟んで当接するので、当接する時の衝撃の発生が緩和されると共に、当接している時は被支持体の第２の方向への支持を弾性的に行うことができる。
【００２８】
そして、請求項１６の発明に係る支持マウントは、前記基台を人工衛星の構体とすると共に、前記被支持体を前記人工衛星の搭載機器とすることを特徴としている。
【００２９】
したがって、人工衛星の打ち上げ時に構体に共振等により大きな振幅運動が生じても、各変位制限手段により搭載機器は高い剛性で支持される。また、人工衛星の打ち上げ後に構体に振動が生じても、振動は各振動吸収手段により吸収されるので、搭載機器の振動が防止される。さらに、人工衛星の打ち上げ後に構体に熱歪みが生じても、熱歪みは各振動吸収手段により吸収されるので、搭載機器の取付位置等の狂いが防止される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る支持マウントを具体的に説明する。
【００３１】
図１に示すように、支持マウント16は、基台18と被支持体との間に設置して基台18に対して被支持体を支持するものであり、基台18側に取り付けられる基台側部材20，36，64と、被支持体側に取り付けられる被支持体側部材22，36とを備えている。本実施形態では、基台18を人工衛星の構体とすると共に、被支持体を光学観測機器や高指向性アンテナ等の搭載機器とする。
【００３２】
そして、支持マウント16は、基台側部材20と被支持体側部材22との間に設けられて、所定の方向である第１の方向に対する振動を吸収すると共に、基台側部材20と被支持体側部材22との第１の方向への相対変位を所定量に制限する第１支持手段24と、基台側部材20と被支持体側部材22との間に設けられて、第１の方向とは異なる所定の方向である第２の方向に対する振動を吸収すると共に、基台側部材20と被支持体側部材22との第２の方向への相対変位を所定量に制限する第２支持手段26とを備えている。ここで、本実施形態では、第１の方向を基台18の設置面18a に平行な方向（図中矢印ＸＹで示し、以下「横方向」という）とすると共に、第２の方向を基台18の設置面18a に垂直な方向（図中矢印Ｚで示し、以下「縦方向」という）をしている。
【００３３】
図２に示すように、第１支持手段24は、被支持体を装着するためのフランジ28が取り付けられる被支持体側球面滑り軸受30と、この被支持体側球面滑り軸受30を支持する被支持体側部材としての被支持体側軸受ハウジング22と、この被支持体側軸受ハウジング22に螺合される連結ボルト32と、この連結ボルト32に固定される基台側球面滑り軸受34と、この基台側球面滑り軸受34を支持する基台側部材としての基台側軸受ハウジング20と、この基台側軸受ハウジング20と一体的に固定されて被支持体側軸受ハウジング22の周囲を囲む基台側部材としての内ハウジング36とを備えている。
【００３４】
被支持体側軸受ハウジング22は、ほぼ円筒形状で、基台18側の端部に内周側を向いたフランジ22a が形成されている。このフランジ22a に、雌ねじ部38a を有する調整板38がボルト40によりねじ止めされている。そして、この調整板38の雌ねじ部38a に連結ボルト32の雄ねじ部32a がねじ止めされている。このため、調整板38を回転することにより、被支持体側軸受ハウジング22と基台側軸受ハウジング20との間隔を調整することができる。また、被支持体側軸受ハウジング22の被支持体側の端部には、被支持体側球面滑り軸受30を固定するための固定板42がボルト44によりねじ止めされている。被支持体側球面滑り軸受30とフランジ28とは、ボルト46によりねじ止めされている。
【００３５】
さらに、基台側軸受ハウジング20は、ほぼ円筒形状で、基台18側の内周部には基台側球面滑り軸受34を固定するための固定リングボルト48がねじ込まれている。そして、前記内ハウジング36は、ほぼ円筒形状で底部36a を有している。この内ハウジング36の底部36a に、基台側軸受ハウジング20がボルト50によりねじ止めされている。この内ハウジング36と被支持体側軸受ハウジング22とは、被支持体側の端部をほぼ同一の高さとしてある。
【００３６】
これにより、第１支持手段24の被支持体側軸受ハウジング22と基台側軸受ハウジング20及び内ハウジング36とは、基台側球面滑り軸受34を中心にして揺動可能に連結されている。また、被支持体側軸受ハウジング22と被支持体とは、被支持体側球面滑り軸受30を中心にして揺動可能に連結されている。なお、被支持体側軸受ハウジング22と基台側軸受ハウジング20及び内ハウジング36とは、縦方向には変位しないものとしてある。
【００３７】
さらに、第１支持手段24は、横方向への振動を吸収する第１振動吸収手段52と、基台側部材20，36と被支持体側部材22との横方向への相対変位を所定量に制限する第１変位制限手段54とを備えている。
【００３８】
第１振動吸収手段52には、被支持体側軸受ハウジング22と基台側軸受ハウジング20とに挟持される縦方向を軸とする圧縮コイルばねが用いられている。このため、基台18に横方向への微少な振動が生ずると、振動は第１振動吸収手段52で吸収されて被支持体にほとんど伝わらない。ここで、調整板38を回転して被支持体側軸受ハウジング22と基台側軸受ハウジング20との間隔を調整することにより、第１振動吸収手段52の復元力を変更することができる。これにより、伝達を防止しようとする振動の周波数を調整することができる。そして、第１振動吸収手段52の復元力は、比較的小さく設定しておく。このため、第１振動吸収手段52により、基台18の微少かつ低周波数の振動を吸収することができるようになる。
【００３９】
また、第１変位制限手段54は、被支持体側軸受ハウジング22の被支持体側の端部の外周面に取り付けたゴムリングからなる緩衝材56と、内ハウジング36の被支持体側の端部の内周面に形成した溝部に嵌入した金属リング58とからなるようにしている。このため、基台18に共振等により横方向への大きな振幅運動が生ずると、被支持体側軸受ハウジング22と内ハウジング36とが第１変位制限手段54を挟んで押し付けた状態になる。
【００４０】
一方、図３に示すように、第２支持手段26は、縦方向の振動及び変位については被支持体と一体的な被支持体側部材としての内ハウジング36と、この内ハウジング36に固定される連結ボルト60と、この連結ボルト60に螺合されるばね支持板62と、内ハウジング36を縦方向に摺動可能に支持する基台側部材としての外ハウジング64と、内ハウジング36と外ハウジング64との間に設けられた滑り軸受66とを備えている。
【００４１】
連結ボルト60は、内ハウジング36の底面36a にボルト68によりねじ止めされている。ばね支持板62の中央部には、連結ボルト60が貫通可能な透孔62a が形成されている。この透孔62a の周囲に、雌ねじ部70a を有する調整板70が固着されている。そして、この調整板70の雌ねじ部70a に連結ボルト60の雄ねじ部60a がねじ止めされている。このため、ばね支持板62及び調整板70を回転することにより、内ハウジング36とばね支持板62との間隔を調整することができる。外ハウジング64は、ほぼ円筒形状で、基台18側の端部が基台18にボルト72によりねじ止めされている。また、外ハウジング64の内周部には、滑り軸受66を固定する固定リングボルト74が螺合されている。
【００４２】
これにより、第２支持手段26の内ハウジング36及びばね支持板62と外ハウジング64及び基台18とは、滑り軸受66により縦方向に摺動可能に設けられている。なお、内ハウジング36及びばね支持板62と外ハウジング64及び基台18とは、横方向には変位しないものとしてある。
【００４３】
さらに、第２支持手段26は、縦方向への振動を吸収する第２振動吸収手段76と、基台側部材64と被支持体側部材36との縦方向への相対変位を所定量に制限する第２変位制限手段78とを備えている。
【００４４】
第２振動吸収手段76は、ばね支持板62と固定リングボルト74とに挟持される縦方向を軸とする基台側圧縮コイルばね80と、外ハウジング64と内ハウジング36とに挟持される縦方向を軸とする被支持体側圧縮コイルばね82とで構成してある。被支持体側圧縮コイルばね82の被支持体側は、内ハウジング36の被支持体側の端部に形成された外周側を向いたフランジ36b により支持されている。このため、基台18に縦方向への微少な振動が生ずると、振動は第２振動吸収手段76で吸収されて被支持体にほとんど伝わらない。ここで、調整板70を回転してばね支持板62と内ハウジング36との間隔を調整することにより、第２振動吸収手段76の復元力を変更することができる。これにより、伝達を防止しようとする振動の周波数を調整することができる。そして、第２振動吸収手段76の復元力は、比較的小さく設定しておく。このため、第２振動吸収手段76により、基台18の微少かつ低周波数の振動を吸収することができるようになる。
【００４５】
また、第２変位制限手段78は、外ハウジング64の被支持体側の端部に取り付けたゴムリングからなる被支持体側緩衝材84と、内ハウジング36に取り付けられて基台18側の端部が被支持体側緩衝材84に当接可能な被支持体側調整リング86と、固定リングボルト74の基台18側の端部に取り付けたゴムリングからなる基台側緩衝材88と、ばね支持板62に取り付けられて被支持体側の端部が基台側緩衝材88に当接可能な基台側調整リング90とにより構成されている。
【００４６】
被支持体側調整リング86は、内ハウジング36の被支持体側の端部の外周側にボルト92によりねじ止めされている。そして、被支持体側調整リング86のねじ止め孔は縦長形状としてあり、ねじ止めの位置によって被支持体側緩衝材84とのギャップを調整可能としてある。基台側調整リング90は、ばね支持板62の外周部にボルト94によりねじ止めされている。基台側調整リング90のねじ止め孔は縦長形状としており、ねじ止めの位置によって基台側緩衝材88とのギャップを調整可能としている。これにより、基台18に共振等により縦方向への大きな振幅運動が生ずると、被支持体側調整リング86または基台側調整リング90が、外ハウジング64または固定リングボルト74に対して被支持体側緩衝材84または基台側緩衝材88を挟んで押し付けた状態になる。
【００４７】
以上により構成したこの発明に係る支持マウント16の実施形態について、その動作を以下に説明する。
【００４８】
人工衛星の打ち上げ時には、基台18に大きな加速度が生ずると同時に、基台18等に共振が生じて大きな振幅の振動が生ずる。このため、基台18と被支持体との間で大きな相対変位を生じようとする。このとき、振動の横方向成分により、被支持体側ハウジング22と内ハウジング36とが第１変位制限手段54を挟んで当接する。また、振動の縦方向成分により、内ハウジング36と外ハウジング64とが第２変位制限手段78を挟んで当接する。すなわち、各緩衝材56，84，88と対向する部材58，86，90との間のギャップは軌道上で外乱を吸収できる程度の微少なギャップに設定してあるので、打ち上げ環境時にそのギャップを越える振幅運動が発生しようとすると、緩衝材56，84，88によって共振による発生荷重を抑えることができる。このため、被支持体が振動する振幅が制限されるので、被支持体は基台18に対して大きな相対変位を生ずることなく高い剛性で支持される。よって、打ち上げ時の環境に十分に耐えることができる。
【００４９】
また、第１変位制限手段54にはゴム製の緩衝材56が設けられると共に、第２変位制限手段78にはゴム製の緩衝材84，88が設けられているので、各変位制限手段54，78を挟んで当接する部材同士の衝撃を緩和することができる。したがって、各部材の損傷を防止することができる。
【００５０】
そして、人工衛星が軌道上に位置してから基台18に微少かつ低周波数の振動等の外乱が生じた場合は、振動の横方向成分は、基台側ハウジング20と被支持体側ハウジング22との間に介在された第１振動吸収手段52により吸収される。また、振動の縦方向成分は、内ハウジング36と外ハウジング64との間に介在された第２振動吸収手段76により吸収される。しかも、各振動吸収手段52，76は復元力を小さく設定してあるので、振動を効率良く吸収することができる。これにより、基台18の振動を被支持体に伝達することを抑制して被支持体の振動を防止することができるので、搭載機器である光学観測機器や高指向性アンテナ等の高精度で安定した指向性を得ることができる。
【００５１】
さらに、人工衛星が軌道上に位置してから、基台18または他の搭載機器による熱歪みを生じた場合は、熱歪みの横方向成分は、振動と同様に第１振動吸収手段52により吸収される。また、熱歪みの縦方向成分は、振動と同様に第２振動吸収手段76により吸収される。このため、熱歪みによる被支持体の支持の歪みを防止することができて、搭載機器である光学観測機器や高指向性アンテナ等の高精度で安定した指向性を得ることができる。
【００５２】
これは、人工衛星による打ち上げ環境に耐え得るための各変位制限手段54，78と、打ち上げ後に軌道上で外乱を吸収するための各振動吸収手段52，76とを分離したことによるものであり、振動等のダイナミックな外乱を吸収するための構造部分を打ち上げ環境に耐え得る構造と別に低い剛性に設定できるようになったからである。
【００５３】
なお、ここに説明した実施形態は本発明の好ましい一形態であって、本発明はこれに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施できることは勿論である。例えば、本実施形態では、各振動吸収手段52，76としてコイルばねを使用しているが、これには限られず例えば皿ばねや他のばねを使用しても良い。この場合も、基台18の振動や熱歪みを吸収して被支持体を安定して支持することができる。
【００５４】
また、第１振動吸収手段52として、図４に示すように薄肉円筒状の金属筒に周方向に沿った長孔96a を形成してなるカップリング96を利用するようにしても構わない。長孔96a としては、例えば円周の３等分から４等分程度のすり割りを軸方向に交互に設けるようにする。このカップリング96は多数の長孔96a により軸方向と直交する方向に弾性変形可能になるので、基台18の横方向への振動や熱歪みを吸収して被支持体を安定して支持することができる。
【００５５】
そして、上述した実施形態では各緩衝材56，84，88としてゴムリングを使用しているが、これには限られず例えばプラスチック製や他の材質からなるリングを使用しても良い。また、リングには限られず、ブロック状の部材を数カ所に設けるようにしても良い。
【００５６】
さらに、本実施形態では、第１の方向を基台18の設置面に平行な方向にすると共に第２の方向を基台18の設置面に垂直な方向にしているが、これには限られず第１の方向および第２の方向を任意の２方向とするようにしても良い。
【００５７】
また、本実施形態では、支持マウント16を人工衛星の構体に搭載機器を支持するために使用しているが、これには限られず基台に被支持体を支持させるためのマウントとして広く使用することができる。
【００５８】
【実施例】
（実施例）
本発明の支持マウント16を利用して搭載機器を人工衛星に取り付けた場合について、軌道上における１００Ｈｚまでの振動特性のシミュレーションを行った。その結果を図５に示す。
【００５９】
（比較例）
搭載機器を人工衛星に固定して取り付けた場合について、軌道上における１００Ｈｚまでの振動特性のシミュレーションを行った。その結果を図６に示す。
【００６０】
図５及び図６から明らかなように、本発明の支持マウント16を利用した場合には特に２〜１１Ｈｚでの振動を効果的に吸収することができた。ここで、衛星が軌道上にあるときは、太陽電池パネル等の指向方向を制御するため常に衛星全体の姿勢制御が行われているので、低周波数域（数Ｈｚ）の振動が生じている。これにより、本発明の支持マウント16を利用することにより、搭載機器が人工衛星からの外乱を受けることを防止できることが判明した。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る支持マウントによれば、基台に生じた振動を防止する機能と大きな振幅運動を制限する機能とを分離しているので、これらの機能を両立して振動の周波数や振幅の大きさに拘わらず被支持体の支持を安定して行うことができる。
【００６２】
また、請求項２の発明に係る支持マウントによれば、第１の方向への振動を吸収する第１振動吸収手段と、第１の方向への相対変位を所定量に制限する第１変位制限手段とを別個に備えているので、各手段を両立して振動の周波数や振幅の大きさに拘わらず被支持体の支持を安定して行うことができる。
【００６３】
また、請求項３の発明に係る支持マウントによれば、第２の方向への振動を吸収する第２振動吸収手段と、第２の方向への相対変位を所定量に制限する第２変位制限手段とを別個に備えているので、各手段を両立して振動の周波数や振幅の大きさに拘わらず被支持体の支持を安定して行うことができる。
【００６４】
また、請求項４の発明に係る支持マウントは、第１の方向を基台の設置面に平行な方向とすると共に第２の方向を基台の設置面に垂直な方向としているので、基台の振動が設置面に対して平行及び垂直のいずれの方向であっても、被支持体への振動の伝達を防止することができる。しかも、基台に生じた大きな振幅運動がいずれの方向であっても、被支持体を大きく変位することなく支持することができる。
【００６５】
そして、請求項５の発明に係る支持マウントによれば第１振動吸収手段をコイルばねとしており、請求項６の発明に係る支持マウントによれば第１振動吸収手段を皿ばねとしており、請求項７の発明に係る支持マウントによれば第１振動吸収手段を薄肉円筒状の部材に周方向に沿った長孔を形成してなるカップリングとしているので、いずれも第１振動吸収手段の変形により基台の振動を吸収することができる。
【００６６】
また、請求項８の発明に係る支持マウントによれば、基台に第１の方向への大きな振幅運動が生じたときは、基台側部材と被支持体側部材とが第１変位制限手段を介在して当接するので、基台側部材と被支持体側部材との第１の方向への相対変位を所定量に制限して、被支持体を第１の方向に大きく変位することなく支持することができる。
【００６７】
また、請求項９の発明に係る支持マウントによれば第１変位制限手段をゴム製の緩衝材としており、請求項１０の発明に係る支持マウントによれば第１変位制限手段をプラスチック製の緩衝材としているので、いずれも基台側部材と被支持体側部材とが緩衝材を挟んで当接するようになる。このため、当接する時の衝撃の発生を緩和できると共に、当接している時は被支持体の第１の方向への支持を弾性的に行うことができる。
【００６８】
また、請求項１１の発明に係る支持マウントによれば第２振動吸収手段をコイルばねとしており、請求項１２の発明に係る支持マウントによれば第２振動吸収手段を皿ばねとしているので、いずれの場合も第２振動吸収手段の変形により基台の振動を吸収することができる。
【００６９】
また、請求項１３の発明に係る支持マウントによれば、基台に第２の方向への大きな振幅運動が生じたときは基台側部材と被支持体側部材とが第２変位制限手段を介在して当接するので、基台側部材と被支持体側部材との第２の方向への相対変位が所定量に制限される。このため、被支持体を第２の方向に大きく変位することなく支持することができる。
【００７０】
また、請求項１４の発明に係る支持マウントによれば第２変位制限手段をゴム製の緩衝材としており、請求項１５の発明に係る支持マウントによれば第２変位制限手段をプラスチック製の緩衝材としているので、基台側部材と被支持体側部材とが緩衝材を挟んで当接する。このため、当接する時の衝撃の発生を緩和できると共に、当接している時は被支持体の第２の方向への支持を弾性的に行うことができる。
【００７１】
そして、請求項１６の発明に係る支持マウントによれば、基台を人工衛星の構体とすると共に被支持体を人工衛星の搭載機器としているので、人工衛星の打ち上げ時に構体に共振等により大きな振幅運動が生じても、各変位制限手段により搭載機器を高い剛性で支持することができる。また、人工衛星の打ち上げ後に構体に振動等のダイナミックな外乱が生じても、振動は各振動吸収手段により吸収されるので、搭載機器の振動を防止できる。さらに、人工衛星の打ち上げ後に構体に熱歪みが生じても、熱歪みは各振動吸収手段により吸収されるので、搭載機器の取付位置等の狂いを防止できる。
【００７２】
これは、人工衛星による打ち上げ環境に耐え得る構造と、打ち上げ後に軌道上で外乱を吸収する構造とを分離したことにより、振動等のダイナミックな外乱を吸収するための構造部分を打ち上げ環境に耐え得る構造と別に低い剛性に設定できるようになったからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る支持マウントの実施形態を示す図で、この支持マウント全体を示す一部切断した側面図である。
【図２】前記支持マウントの第１支持手段を示す中央縦断面側面図である。
【図３】前記支持マウントの第２支持手段を示す中央縦断面側面図である。
【図４】前記支持マウントの他の実施形態を示す一部切断した側面図である。
【図５】この発明の支持マウントによる振動特性を示すグラフである。
【図６】基台と被支持体とを固定した場合の振動特性を示すグラフである。
【図７】従来のキネマティックマウントを示す中央縦断面側面図である。
【図８】従来の他のキネマティックマウントを示す中央縦断面側面図である。
【符号の説明】
16 支持マウント
18 基台
18a 設置面
20 基台側ハウジング（基台側部材）
22 被支持体側ハウジング（被支持体側部材）
26 第１支持手段
28 第２支持手段
36 内ハウジング（基台側部材、被支持体側部材）
52 第１振動吸収手段
54 第１変位制限手段
56 緩衝材
64 外ハウジング（基台側部材）
76 第２振動吸収手段
78 第２変位制限手段
84 緩衝材
88 緩衝材
96 カップリング
【発明の属する技術分野】
この発明は、基台に対して機器等を支持する支持マウントに関し、特に、光学観測機器や高指向性アンテナ等の機器を人工衛星等に搭載して支持するのに適した支持マウントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
人工衛星の構体に搭載機器を取り付ける際には、いわゆるキネマティックマウントが使用されている。このキネマティックマウントは、衛星構体又はその構体に取り付けられた他の搭載機器から発生する熱歪み等の静的荷重を吸収する。これにより、搭載機器として特に光学観測機器や高指向性アンテナ等が取り付けられた場合に、これらの機器への熱歪みの伝達を抑制して軌道上で安定した指向性を得られるようにしてある。
【０００３】
キネマティックマウントの一例としては、図７に示すように、構体１に固定される台座２と、機器に取り付けられるプレート３と、これら台座２及びプレート３に各々設けられる球面滑り軸受４，４と、各球面滑り軸受４，４を連結するシャフト５と、台座２及びプレート３をシャフト５に対して中立位置に付勢する圧縮コイルばねからなる付勢ばね６，６とを備えたものがある。このキネマティックマウント７を衛星構体１と搭載機器との間に設置して、打ち上げ前に付勢ばね６，６の付勢力を適宜設定しておく。これにより、ロケットの打ち上げ時には、キネマティックマウント７は付勢ばね６，６の復元力により高い剛性を維持しながら機器を支持する。また、ロケットの打ち上げ後には、衛星構体１等に発生した熱歪みが付勢ばね６，６の変形により吸収される。
【０００４】
さらに、キネマティックマウントの他の例としては、図８に示すように、構体１に固定される台座８と、機器に取り付けられるプレート９と、これら台座８及びプレート９を連結する球面滑り軸受10と、台座８に形成されると共に変形により構体１の熱歪みを吸収する板ばねからなる付勢ばね12，12とを備えたものがある（特開平７−１８０７４６号公報参照）。このキネマティックマウント14によっても、ロケットの打ち上げ時には付勢ばね12，12の復元力により高い剛性を維持しながら機器を支持すると共に、ロケットの打ち上げ後に衛星構体１等に発生した熱歪みは付勢ばね12，12の変形により吸収される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のキネマティックマウント７，14では、付勢ばね６，12は打ち上げ環境に耐え得る高い剛性を有すると共に、熱歪み等の静的荷重を吸収するように十分に高い剛性に設定されているので、ロケットの打ち上げ後に軌道上で構体１に振動等のダイナミックな外乱が生じた場合は、振動を十分に吸収できずに機器に伝達してしまうおそれがある。このため、軌道上において安定した指向性を要求される光学観測機器や高指向性アンテナ等の搭載機器の場合には、キネマティックマウント７，14から伝達された振動により指向性が安定しなくなるおそれがある。特に衛星が軌道上にあるときは、太陽電池パネル等の指向方向を制御するため常に衛星全体の姿勢制御が行われているので、低周波数域（数Ｈｚ）の振動が生じており、このような低周波数域の振動が搭載機器に伝達されてしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、この発明は、軌道上での人工衛星構体等で発生する振動等のダイナミックな外乱を吸収することができる支持マウントを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するためにこの発明に係る支持マウントは、基台と被支持体との間に設置して前記基台に対して前記被支持体を支持する支持マウントにおいて、前記基台側に取り付けられる基台側部材と、前記被支持体側に取り付けられる被支持体側部材と、少なくとも前記被支持体側部材に連結される第１軸受手段を有する第１支持手段と、少なくとも前記基台側部材に連結される第２軸受手段を有する第２支持手段を備え、互いに自系の振動を相手系に伝達しないよう前記第１軸受手段と前記第２軸受手段を第３の軸受手段で連結して一体的構造としたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２の発明に係る支持マウントは、前記第１支持手段が、所定の方向である第１の方向への振動を吸収する第１振動吸収手段と、前記被支持体側部材の前記基台側部材に対する前記第１の方向での相対変位を制限する第１変位制限手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
すなわち、基台に第１の方向への振動が生じたときは、第１振動吸収手段により振動が吸収される。これにより、被支持体の第１の方向への振動が防止される。また、基台に第１の方向への大きな振幅運動が生じたときは、第１変位制限手段により被支持体の変位が所定量で制限される。これにより、被支持体は第１の方向に大きく変位することなく支持される。
【００１２】
さらに、請求項３の発明に係る支持マウントは、前記第２支持手段が、前記第１の方向とは異なる所定の方向である第２の方向への振動を吸収する第２振動吸収手段と、前記基台側部材の前記被支持体側部材に対する前記第２の方向での相対変位を制限する第２変位制限手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
すなわち、基台に第２の方向への振動が生じたときは、第２振動吸収手段により振動が吸収される。これにより、被支持体の第２の方向への振動が防止される。また、基台に第２の方向への大きな振幅運動が生じたときは、第２変位制限手段により被支持体の変位が所定量で制限され、被支持体は第２の方向に大きく変位することなく支持される。
【００１４】
また、請求項４の発明に係る支持マウントは、前記第１の方向を前記基台の設置面に平行な方向とすると共に、前記第２の方向を前記基台の設置面に垂直な方向としたことを特徴としている。
【００１５】
基台の振動が設置面に対して平行及び垂直のいずれの方向であっても、被支持体への振動の伝達が防止される。また、基台に生じた大きな振幅運動がいずれの方向であっても、被支持体は大きく変位することなく支持される。
【００１６】
また、請求項５の発明に係る支持マウントは、前記第１振動吸収手段をコイルばねとしたことを特徴としており、請求項６の発明に係る支持マウントは、前記第１振動吸収手段を皿ばねとしたことを特徴としている。さらに、請求項７の発明に係る支持マウントは、前記第１振動吸収手段を、金属筒の径方向に伝達用肉片部を残しつつ穿設するスリットを、軸に平行な方向にほぼ等間隔で連続的に、かつ軸中心にほぼ均等的に配置されるよう複数形成した弾性カップリングとしたことを特徴としている。
【００１７】
すなわち、いずれの場合も、第１振動吸収手段の変形により基台の振動が吸収される。
【００１８】
また、請求項８の発明に係る支持マウントは、前記基台側部材と前記被支持体側部材とが前記第１の方向に相対移動したときに互いに当接する部位を設け、当該部位に前記第１変位制限手段を設けたことを特徴としている。
【００１９】
基台に第１の方向への大きな振幅運動が生じたときは、基台側部材と被支持体側部材とが第１変位制限手段を介在して当接する。これにより、基台側部材と被支持体側部材との第１の方向への相対変位が所定量に制限されるので、被支持体は第１の方向に大きく変位することなく支持される。
【００２０】
また、請求項９の発明に係る支持マウントは、前記第１変位制限手段をゴム製の緩衝材としたことを特徴とし、請求項１０の発明に係る支持マウントは、前記第１変位制限手段をプラスチック製の緩衝材としたことを特徴としている。
【００２１】
すなわち、これらの構成では、基台側部材と被支持体側部材とが緩衝材を挟んで当接するので、当接する時の衝撃の発生が緩和されると共に、当接している時は被支持体の第１の方向への支持を弾性的に行うことができる。
【００２２】
他方、請求項１１の発明に係る支持マウントは、前記第２振動吸収手段をコイルばねとしたことを特徴とし、請求項１２の発明に係る支持マウントは、前記第２振動吸収手段を皿ばねとしたことを特徴としている。
【００２３】
すなわち、いずれの構成による場合も、第２振動吸収手段の変形により基台の振動が吸収される。
【００２４】
また、請求項１３の発明に係る支持マウントは、前記基台側部材と前記被支持体側部材とが前記第２の方向に相対移動したときに互いに当接する部位を設け、当該部位に前記第２変位制限手段を設けたことを特徴としている。
【００２５】
したがって、基台に第２の方向への大きな振幅運動が生じたときは、基台側部材と被支持体側部材とが第２変位制限手段を介在して当接する。これにより、基台側部材と被支持体側部材との第２の方向への相対変位が所定量に制限されるので、被支持体は第２の方向に大きく変位することなく支持される。
【００２６】
また、請求項１４の発明に係る支持マウントは、前記第２変位制限手段をゴム製の緩衝材としたことを特徴とし、請求項１５の発明に係る支持マウントは、前記第２変位制限手段をプラスチック製の緩衝材としたことを特徴としている。
【００２７】
すなわち、これらの構成によれば、基台側部材と被支持体側部材とが緩衝材を挟んで当接するので、当接する時の衝撃の発生が緩和されると共に、当接している時は被支持体の第２の方向への支持を弾性的に行うことができる。
【００２８】
そして、請求項１６の発明に係る支持マウントは、前記基台を人工衛星の構体とすると共に、前記被支持体を前記人工衛星の搭載機器とすることを特徴としている。
【００２９】
したがって、人工衛星の打ち上げ時に構体に共振等により大きな振幅運動が生じても、各変位制限手段により搭載機器は高い剛性で支持される。また、人工衛星の打ち上げ後に構体に振動が生じても、振動は各振動吸収手段により吸収されるので、搭載機器の振動が防止される。さらに、人工衛星の打ち上げ後に構体に熱歪みが生じても、熱歪みは各振動吸収手段により吸収されるので、搭載機器の取付位置等の狂いが防止される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る支持マウントを具体的に説明する。
【００３１】
図１に示すように、支持マウント16は、基台18と被支持体との間に設置して基台18に対して被支持体を支持するものであり、基台18側に取り付けられる基台側部材20，36，64と、被支持体側に取り付けられる被支持体側部材22，36とを備えている。本実施形態では、基台18を人工衛星の構体とすると共に、被支持体を光学観測機器や高指向性アンテナ等の搭載機器とする。
【００３２】
そして、支持マウント16は、基台側部材20と被支持体側部材22との間に設けられて、所定の方向である第１の方向に対する振動を吸収すると共に、基台側部材20と被支持体側部材22との第１の方向への相対変位を所定量に制限する第１支持手段24と、基台側部材20と被支持体側部材22との間に設けられて、第１の方向とは異なる所定の方向である第２の方向に対する振動を吸収すると共に、基台側部材20と被支持体側部材22との第２の方向への相対変位を所定量に制限する第２支持手段26とを備えている。ここで、本実施形態では、第１の方向を基台18の設置面18a に平行な方向（図中矢印ＸＹで示し、以下「横方向」という）とすると共に、第２の方向を基台18の設置面18a に垂直な方向（図中矢印Ｚで示し、以下「縦方向」という）をしている。
【００３３】
図２に示すように、第１支持手段24は、被支持体を装着するためのフランジ28が取り付けられる被支持体側球面滑り軸受30と、この被支持体側球面滑り軸受30を支持する被支持体側部材としての被支持体側軸受ハウジング22と、この被支持体側軸受ハウジング22に螺合される連結ボルト32と、この連結ボルト32に固定される基台側球面滑り軸受34と、この基台側球面滑り軸受34を支持する基台側部材としての基台側軸受ハウジング20と、この基台側軸受ハウジング20と一体的に固定されて被支持体側軸受ハウジング22の周囲を囲む基台側部材としての内ハウジング36とを備えている。
【００３４】
被支持体側軸受ハウジング22は、ほぼ円筒形状で、基台18側の端部に内周側を向いたフランジ22a が形成されている。このフランジ22a に、雌ねじ部38a を有する調整板38がボルト40によりねじ止めされている。そして、この調整板38の雌ねじ部38a に連結ボルト32の雄ねじ部32a がねじ止めされている。このため、調整板38を回転することにより、被支持体側軸受ハウジング22と基台側軸受ハウジング20との間隔を調整することができる。また、被支持体側軸受ハウジング22の被支持体側の端部には、被支持体側球面滑り軸受30を固定するための固定板42がボルト44によりねじ止めされている。被支持体側球面滑り軸受30とフランジ28とは、ボルト46によりねじ止めされている。
【００３５】
さらに、基台側軸受ハウジング20は、ほぼ円筒形状で、基台18側の内周部には基台側球面滑り軸受34を固定するための固定リングボルト48がねじ込まれている。そして、前記内ハウジング36は、ほぼ円筒形状で底部36a を有している。この内ハウジング36の底部36a に、基台側軸受ハウジング20がボルト50によりねじ止めされている。この内ハウジング36と被支持体側軸受ハウジング22とは、被支持体側の端部をほぼ同一の高さとしてある。
【００３６】
これにより、第１支持手段24の被支持体側軸受ハウジング22と基台側軸受ハウジング20及び内ハウジング36とは、基台側球面滑り軸受34を中心にして揺動可能に連結されている。また、被支持体側軸受ハウジング22と被支持体とは、被支持体側球面滑り軸受30を中心にして揺動可能に連結されている。なお、被支持体側軸受ハウジング22と基台側軸受ハウジング20及び内ハウジング36とは、縦方向には変位しないものとしてある。
【００３７】
さらに、第１支持手段24は、横方向への振動を吸収する第１振動吸収手段52と、基台側部材20，36と被支持体側部材22との横方向への相対変位を所定量に制限する第１変位制限手段54とを備えている。
【００３８】
第１振動吸収手段52には、被支持体側軸受ハウジング22と基台側軸受ハウジング20とに挟持される縦方向を軸とする圧縮コイルばねが用いられている。このため、基台18に横方向への微少な振動が生ずると、振動は第１振動吸収手段52で吸収されて被支持体にほとんど伝わらない。ここで、調整板38を回転して被支持体側軸受ハウジング22と基台側軸受ハウジング20との間隔を調整することにより、第１振動吸収手段52の復元力を変更することができる。これにより、伝達を防止しようとする振動の周波数を調整することができる。そして、第１振動吸収手段52の復元力は、比較的小さく設定しておく。このため、第１振動吸収手段52により、基台18の微少かつ低周波数の振動を吸収することができるようになる。
【００３９】
また、第１変位制限手段54は、被支持体側軸受ハウジング22の被支持体側の端部の外周面に取り付けたゴムリングからなる緩衝材56と、内ハウジング36の被支持体側の端部の内周面に形成した溝部に嵌入した金属リング58とからなるようにしている。このため、基台18に共振等により横方向への大きな振幅運動が生ずると、被支持体側軸受ハウジング22と内ハウジング36とが第１変位制限手段54を挟んで押し付けた状態になる。
【００４０】
一方、図３に示すように、第２支持手段26は、縦方向の振動及び変位については被支持体と一体的な被支持体側部材としての内ハウジング36と、この内ハウジング36に固定される連結ボルト60と、この連結ボルト60に螺合されるばね支持板62と、内ハウジング36を縦方向に摺動可能に支持する基台側部材としての外ハウジング64と、内ハウジング36と外ハウジング64との間に設けられた滑り軸受66とを備えている。
【００４１】
連結ボルト60は、内ハウジング36の底面36a にボルト68によりねじ止めされている。ばね支持板62の中央部には、連結ボルト60が貫通可能な透孔62a が形成されている。この透孔62a の周囲に、雌ねじ部70a を有する調整板70が固着されている。そして、この調整板70の雌ねじ部70a に連結ボルト60の雄ねじ部60a がねじ止めされている。このため、ばね支持板62及び調整板70を回転することにより、内ハウジング36とばね支持板62との間隔を調整することができる。外ハウジング64は、ほぼ円筒形状で、基台18側の端部が基台18にボルト72によりねじ止めされている。また、外ハウジング64の内周部には、滑り軸受66を固定する固定リングボルト74が螺合されている。
【００４２】
これにより、第２支持手段26の内ハウジング36及びばね支持板62と外ハウジング64及び基台18とは、滑り軸受66により縦方向に摺動可能に設けられている。なお、内ハウジング36及びばね支持板62と外ハウジング64及び基台18とは、横方向には変位しないものとしてある。
【００４３】
さらに、第２支持手段26は、縦方向への振動を吸収する第２振動吸収手段76と、基台側部材64と被支持体側部材36との縦方向への相対変位を所定量に制限する第２変位制限手段78とを備えている。
【００４４】
第２振動吸収手段76は、ばね支持板62と固定リングボルト74とに挟持される縦方向を軸とする基台側圧縮コイルばね80と、外ハウジング64と内ハウジング36とに挟持される縦方向を軸とする被支持体側圧縮コイルばね82とで構成してある。被支持体側圧縮コイルばね82の被支持体側は、内ハウジング36の被支持体側の端部に形成された外周側を向いたフランジ36b により支持されている。このため、基台18に縦方向への微少な振動が生ずると、振動は第２振動吸収手段76で吸収されて被支持体にほとんど伝わらない。ここで、調整板70を回転してばね支持板62と内ハウジング36との間隔を調整することにより、第２振動吸収手段76の復元力を変更することができる。これにより、伝達を防止しようとする振動の周波数を調整することができる。そして、第２振動吸収手段76の復元力は、比較的小さく設定しておく。このため、第２振動吸収手段76により、基台18の微少かつ低周波数の振動を吸収することができるようになる。
【００４５】
また、第２変位制限手段78は、外ハウジング64の被支持体側の端部に取り付けたゴムリングからなる被支持体側緩衝材84と、内ハウジング36に取り付けられて基台18側の端部が被支持体側緩衝材84に当接可能な被支持体側調整リング86と、固定リングボルト74の基台18側の端部に取り付けたゴムリングからなる基台側緩衝材88と、ばね支持板62に取り付けられて被支持体側の端部が基台側緩衝材88に当接可能な基台側調整リング90とにより構成されている。
【００４６】
被支持体側調整リング86は、内ハウジング36の被支持体側の端部の外周側にボルト92によりねじ止めされている。そして、被支持体側調整リング86のねじ止め孔は縦長形状としてあり、ねじ止めの位置によって被支持体側緩衝材84とのギャップを調整可能としてある。基台側調整リング90は、ばね支持板62の外周部にボルト94によりねじ止めされている。基台側調整リング90のねじ止め孔は縦長形状としており、ねじ止めの位置によって基台側緩衝材88とのギャップを調整可能としている。これにより、基台18に共振等により縦方向への大きな振幅運動が生ずると、被支持体側調整リング86または基台側調整リング90が、外ハウジング64または固定リングボルト74に対して被支持体側緩衝材84または基台側緩衝材88を挟んで押し付けた状態になる。
【００４７】
以上により構成したこの発明に係る支持マウント16の実施形態について、その動作を以下に説明する。
【００４８】
人工衛星の打ち上げ時には、基台18に大きな加速度が生ずると同時に、基台18等に共振が生じて大きな振幅の振動が生ずる。このため、基台18と被支持体との間で大きな相対変位を生じようとする。このとき、振動の横方向成分により、被支持体側ハウジング22と内ハウジング36とが第１変位制限手段54を挟んで当接する。また、振動の縦方向成分により、内ハウジング36と外ハウジング64とが第２変位制限手段78を挟んで当接する。すなわち、各緩衝材56，84，88と対向する部材58，86，90との間のギャップは軌道上で外乱を吸収できる程度の微少なギャップに設定してあるので、打ち上げ環境時にそのギャップを越える振幅運動が発生しようとすると、緩衝材56，84，88によって共振による発生荷重を抑えることができる。このため、被支持体が振動する振幅が制限されるので、被支持体は基台18に対して大きな相対変位を生ずることなく高い剛性で支持される。よって、打ち上げ時の環境に十分に耐えることができる。
【００４９】
また、第１変位制限手段54にはゴム製の緩衝材56が設けられると共に、第２変位制限手段78にはゴム製の緩衝材84，88が設けられているので、各変位制限手段54，78を挟んで当接する部材同士の衝撃を緩和することができる。したがって、各部材の損傷を防止することができる。
【００５０】
そして、人工衛星が軌道上に位置してから基台18に微少かつ低周波数の振動等の外乱が生じた場合は、振動の横方向成分は、基台側ハウジング20と被支持体側ハウジング22との間に介在された第１振動吸収手段52により吸収される。また、振動の縦方向成分は、内ハウジング36と外ハウジング64との間に介在された第２振動吸収手段76により吸収される。しかも、各振動吸収手段52，76は復元力を小さく設定してあるので、振動を効率良く吸収することができる。これにより、基台18の振動を被支持体に伝達することを抑制して被支持体の振動を防止することができるので、搭載機器である光学観測機器や高指向性アンテナ等の高精度で安定した指向性を得ることができる。
【００５１】
さらに、人工衛星が軌道上に位置してから、基台18または他の搭載機器による熱歪みを生じた場合は、熱歪みの横方向成分は、振動と同様に第１振動吸収手段52により吸収される。また、熱歪みの縦方向成分は、振動と同様に第２振動吸収手段76により吸収される。このため、熱歪みによる被支持体の支持の歪みを防止することができて、搭載機器である光学観測機器や高指向性アンテナ等の高精度で安定した指向性を得ることができる。
【００５２】
これは、人工衛星による打ち上げ環境に耐え得るための各変位制限手段54，78と、打ち上げ後に軌道上で外乱を吸収するための各振動吸収手段52，76とを分離したことによるものであり、振動等のダイナミックな外乱を吸収するための構造部分を打ち上げ環境に耐え得る構造と別に低い剛性に設定できるようになったからである。
【００５３】
なお、ここに説明した実施形態は本発明の好ましい一形態であって、本発明はこれに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施できることは勿論である。例えば、本実施形態では、各振動吸収手段52，76としてコイルばねを使用しているが、これには限られず例えば皿ばねや他のばねを使用しても良い。この場合も、基台18の振動や熱歪みを吸収して被支持体を安定して支持することができる。
【００５４】
また、第１振動吸収手段52として、図４に示すように薄肉円筒状の金属筒に周方向に沿った長孔96a を形成してなるカップリング96を利用するようにしても構わない。長孔96a としては、例えば円周の３等分から４等分程度のすり割りを軸方向に交互に設けるようにする。このカップリング96は多数の長孔96a により軸方向と直交する方向に弾性変形可能になるので、基台18の横方向への振動や熱歪みを吸収して被支持体を安定して支持することができる。
【００５５】
そして、上述した実施形態では各緩衝材56，84，88としてゴムリングを使用しているが、これには限られず例えばプラスチック製や他の材質からなるリングを使用しても良い。また、リングには限られず、ブロック状の部材を数カ所に設けるようにしても良い。
【００５６】
さらに、本実施形態では、第１の方向を基台18の設置面に平行な方向にすると共に第２の方向を基台18の設置面に垂直な方向にしているが、これには限られず第１の方向および第２の方向を任意の２方向とするようにしても良い。
【００５７】
また、本実施形態では、支持マウント16を人工衛星の構体に搭載機器を支持するために使用しているが、これには限られず基台に被支持体を支持させるためのマウントとして広く使用することができる。
【００５８】
【実施例】
（実施例）
本発明の支持マウント16を利用して搭載機器を人工衛星に取り付けた場合について、軌道上における１００Ｈｚまでの振動特性のシミュレーションを行った。その結果を図５に示す。
【００５９】
（比較例）
搭載機器を人工衛星に固定して取り付けた場合について、軌道上における１００Ｈｚまでの振動特性のシミュレーションを行った。その結果を図６に示す。
【００６０】
図５及び図６から明らかなように、本発明の支持マウント16を利用した場合には特に２〜１１Ｈｚでの振動を効果的に吸収することができた。ここで、衛星が軌道上にあるときは、太陽電池パネル等の指向方向を制御するため常に衛星全体の姿勢制御が行われているので、低周波数域（数Ｈｚ）の振動が生じている。これにより、本発明の支持マウント16を利用することにより、搭載機器が人工衛星からの外乱を受けることを防止できることが判明した。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る支持マウントによれば、基台に生じた振動を防止する機能と大きな振幅運動を制限する機能とを分離しているので、これらの機能を両立して振動の周波数や振幅の大きさに拘わらず被支持体の支持を安定して行うことができる。
【００６２】
また、請求項２の発明に係る支持マウントによれば、第１の方向への振動を吸収する第１振動吸収手段と、第１の方向への相対変位を所定量に制限する第１変位制限手段とを別個に備えているので、各手段を両立して振動の周波数や振幅の大きさに拘わらず被支持体の支持を安定して行うことができる。
【００６３】
また、請求項３の発明に係る支持マウントによれば、第２の方向への振動を吸収する第２振動吸収手段と、第２の方向への相対変位を所定量に制限する第２変位制限手段とを別個に備えているので、各手段を両立して振動の周波数や振幅の大きさに拘わらず被支持体の支持を安定して行うことができる。
【００６４】
また、請求項４の発明に係る支持マウントは、第１の方向を基台の設置面に平行な方向とすると共に第２の方向を基台の設置面に垂直な方向としているので、基台の振動が設置面に対して平行及び垂直のいずれの方向であっても、被支持体への振動の伝達を防止することができる。しかも、基台に生じた大きな振幅運動がいずれの方向であっても、被支持体を大きく変位することなく支持することができる。
【００６５】
そして、請求項５の発明に係る支持マウントによれば第１振動吸収手段をコイルばねとしており、請求項６の発明に係る支持マウントによれば第１振動吸収手段を皿ばねとしており、請求項７の発明に係る支持マウントによれば第１振動吸収手段を薄肉円筒状の部材に周方向に沿った長孔を形成してなるカップリングとしているので、いずれも第１振動吸収手段の変形により基台の振動を吸収することができる。
【００６６】
また、請求項８の発明に係る支持マウントによれば、基台に第１の方向への大きな振幅運動が生じたときは、基台側部材と被支持体側部材とが第１変位制限手段を介在して当接するので、基台側部材と被支持体側部材との第１の方向への相対変位を所定量に制限して、被支持体を第１の方向に大きく変位することなく支持することができる。
【００６７】
また、請求項９の発明に係る支持マウントによれば第１変位制限手段をゴム製の緩衝材としており、請求項１０の発明に係る支持マウントによれば第１変位制限手段をプラスチック製の緩衝材としているので、いずれも基台側部材と被支持体側部材とが緩衝材を挟んで当接するようになる。このため、当接する時の衝撃の発生を緩和できると共に、当接している時は被支持体の第１の方向への支持を弾性的に行うことができる。
【００６８】
また、請求項１１の発明に係る支持マウントによれば第２振動吸収手段をコイルばねとしており、請求項１２の発明に係る支持マウントによれば第２振動吸収手段を皿ばねとしているので、いずれの場合も第２振動吸収手段の変形により基台の振動を吸収することができる。
【００６９】
また、請求項１３の発明に係る支持マウントによれば、基台に第２の方向への大きな振幅運動が生じたときは基台側部材と被支持体側部材とが第２変位制限手段を介在して当接するので、基台側部材と被支持体側部材との第２の方向への相対変位が所定量に制限される。このため、被支持体を第２の方向に大きく変位することなく支持することができる。
【００７０】
また、請求項１４の発明に係る支持マウントによれば第２変位制限手段をゴム製の緩衝材としており、請求項１５の発明に係る支持マウントによれば第２変位制限手段をプラスチック製の緩衝材としているので、基台側部材と被支持体側部材とが緩衝材を挟んで当接する。このため、当接する時の衝撃の発生を緩和できると共に、当接している時は被支持体の第２の方向への支持を弾性的に行うことができる。
【００７１】
そして、請求項１６の発明に係る支持マウントによれば、基台を人工衛星の構体とすると共に被支持体を人工衛星の搭載機器としているので、人工衛星の打ち上げ時に構体に共振等により大きな振幅運動が生じても、各変位制限手段により搭載機器を高い剛性で支持することができる。また、人工衛星の打ち上げ後に構体に振動等のダイナミックな外乱が生じても、振動は各振動吸収手段により吸収されるので、搭載機器の振動を防止できる。さらに、人工衛星の打ち上げ後に構体に熱歪みが生じても、熱歪みは各振動吸収手段により吸収されるので、搭載機器の取付位置等の狂いを防止できる。
【００７２】
これは、人工衛星による打ち上げ環境に耐え得る構造と、打ち上げ後に軌道上で外乱を吸収する構造とを分離したことにより、振動等のダイナミックな外乱を吸収するための構造部分を打ち上げ環境に耐え得る構造と別に低い剛性に設定できるようになったからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る支持マウントの実施形態を示す図で、この支持マウント全体を示す一部切断した側面図である。
【図２】前記支持マウントの第１支持手段を示す中央縦断面側面図である。
【図３】前記支持マウントの第２支持手段を示す中央縦断面側面図である。
【図４】前記支持マウントの他の実施形態を示す一部切断した側面図である。
【図５】この発明の支持マウントによる振動特性を示すグラフである。
【図６】基台と被支持体とを固定した場合の振動特性を示すグラフである。
【図７】従来のキネマティックマウントを示す中央縦断面側面図である。
【図８】従来の他のキネマティックマウントを示す中央縦断面側面図である。
【符号の説明】
16 支持マウント
18 基台
18a 設置面
20 基台側ハウジング（基台側部材）
22 被支持体側ハウジング（被支持体側部材）
26 第１支持手段
28 第２支持手段
36 内ハウジング（基台側部材、被支持体側部材）
52 第１振動吸収手段
54 第１変位制限手段
56 緩衝材
64 外ハウジング（基台側部材）
76 第２振動吸収手段
78 第２変位制限手段
84 緩衝材
88 緩衝材
96 カップリング
Claims (16)
- 基台と被支持体との間に設置して前記基台に対して前記被支持体を支持する支持マウントにおいて、
前記基台側に取り付けられる基台側部材と、
前記被支持体側に取り付けられる被支持体側部材と、
少なくとも前記被支持体側部材に連結される第１軸受手段を有する第１支持手段と、
少なくとも前記基台側部材に連結される第２軸受手段を有する第２支持手段を備え、
互いに自系の振動を相手系に伝達しないよう前記第１軸受手段と前記第２軸受手段を第３の軸受手段で連結して一体的構造としたことを特徴とする支持マウント。 - 前記第１支持手段が、所定の方向である第１の方向への振動を吸収する第１振動吸収手段と、前記被支持体側部材の前記基台側部材に対する前記第１の方向での相対変位を制限する第１変位制限手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の支持マウント。
- 前記第２支持手段が、前記第１の方向とは異なる所定の方向である第２の方向への振動を吸収する第２振動吸収手段と、前記基台側部材の前記被支持体側部材に対する前記第２の方向での相対変位を制限する第２変位制限手段とを備えたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の支持マウント。
- 前記第１の方向を前記基台の設置面に平行な方向とすると共に、前記第２の方向を前記基台の設置面に垂直な方向とすることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記第１振動吸収手段をコイルばねとしたことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記第１振動吸収手段を皿ばねとしたことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記第１振動吸収手段を、金属筒の径方向に伝達用肉片部を残しつつ穿設するスリットを、軸に平行な方向にほぼ等間隔で連続的に、かつ軸中心にほぼ均等的に配置されるよう複数形成した弾性カップリングとしたことを特徴とする、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記基台側部材と前記被支持体側部材とが前記第１の方向に相対移動したときに互いに当接する部位を設け、当該部位に前記第１変位制限手段を設けたことを特徴とする請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記第１変位制限手段を、ゴム製の緩衝材としたことを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記第１変位制限手段を、プラスチック製の緩衝材としたことを特徴とする請求項２ないし請求項８のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記第２振動吸収手段を、コイルばねとしたことを特徴とする請求項３ないし請求項１０のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記第２振動吸収手段を、皿ばねとしたことを特徴とする請求項３ないし請求項１０のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記基台側部材と前記被支持体側部材とが前記第２の方向に相対移動したときに互いに当接する部位を設け、当該部位に前記第２変位制限手段を設けたことを特徴とする請求項３ないし請求項１２のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記第２変位制限手段を、ゴム製の緩衝材としたことを特徴とする請求項３ないし請求項１３のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記第２変位制限手段を、プラスチック製の緩衝材としたことを特徴とする請求項３ないし請求項１３のいずれかに記載の支持マウント。
- 前記基台を人工衛星の構体とすると共に、前記被支持体を前記人工衛星の搭載機器とすることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の支持マウント。
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