JPH0317402B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は、人工衛星に搭載したアンテナを駆動
して、その指向方向を常に目標方向に制御するた
めに使用するアンテナ駆動制御装置に関する。

従来技術 従来のアンテナ駆動制御装置は、第１図〜第３
図に示すような構成である。第１図は、従来装置
を示す背面図、第２図は平面図、第３図は上記従
来装置で使用されるアクチユエータの構造を示す
断面図である。すなわち、El軸１上に回転軸を持
つ１対のアクチエータ２ａ，２ｂを脚６ａ，６ｂ
によつて固定ベース５に固定し、アクチエータ２
ａ，２ｂに、前記El軸１に直交するAz軸３廻り
のアクチエータ４を取付け、アクチエータ４にア
ダプタ７を固定し、アダプタ７にアンテナを取付
ける。アンテナの指向方向は、アンテナ取付け面
の中心軸８と一致しており、中心軸８は、Az軸
３に対して直交している。Az軸３とEl軸１とは
互に回転可能な直交２軸となつている。アクチエ
ータ２ａ，２ｂの回転とアクチエータ４の回転と
によつて、アダプタ７はEl軸１とAz軸３の直交
２軸廻りに動き、アンテナの中心軸８を任意の方
向に制御することができる。

アクチエータ２ａ，２ｂとアクチエータ４とは
原理的に同じであり、第３図に示すような構造で
ある。すなわち、中心軸がEl軸１と一致するよう
に、ベアリング１４を介してハウジング９に枢支
されたシヤフト１３に、ほぼ円盤状の可動ヨーク
１５をナツト１６によつて固着し、可動ヨーク１
５の図中左側の面に磁石１７を固着し、磁石１７
に対向するように固定ヨーク１０をハウジング９
に取付けて固定し、固定ヨーク１０にコイル１１
を前記磁石１７と対向させて取付ける。磁石１７
と可動ヨーク１５および固定ヨーク１０によつて
磁路が形成され、磁束中のコイル１１に電流を流
すと、フレミングの左手の法則に従つて可動ヨー
ク１５をEl軸１廻りに回転させる力が発生する。
可動ヨーク１５は、図示されないばねによつてハ
ウジング９に係止されているから、シヤフト１３
は、回転力に応じた角度だけ回転した位置で停止
する。従つて、コイル１１に流す電流の大きさに
よつて可動ヨーク１５のEl軸１廻りの回転角度を
制御することが出来る。また、アクチエータ４に
よつてAz軸３廻りの回転角を制御する。なお、
コイル１１を可動ヨーク１５に取付け、磁石１７
を固定ヨーク１０に固着しても同様な回転制御が
できることは勿論である。

上述の従来装置は、アクチエータのシヤフトを
ベアリングによつてハウジングに枢支するため、
機械的摺動部分が存在し、潤滑が不可欠であり、
また、ある程度の摩擦は避けられず、制御精度が
低下し、寿命の点でも十分でないという欠点があ
る。また、アンテナの中心軸８が、El軸１とAz
軸３の交点を通るようにするためには、アクチエ
ータ２ａ，２ｂのシヤフト１３をクランク形状に
する必要があり、そのために動的なアンバランス
を生じ、装置が大型化する。また、El軸１、Az
軸３、アダプタ７の中心軸８が一点で一致すると
否とに拘らず、オフセツトイナーシヤが大きくな
つてしまうという欠点がある。さらに、ベアリン
グを使用しているため、シヤフトの外径が制限さ
れ、回転角を検出するためのエンコーダ等の角度
検出器の取付けのために、装置が大型化し機構が
複雑化するという問題もある。

発明の目的 本発明の目的は、上述の従来の欠点を解決し、
ジンバル機構の直交２軸回転軸受部に、弾性ピボ
ツトを使用することによつて、機械的摺動部分を
除去し、機械的摩耗等による精度の低下を防止
し、小形軽量で寿命の長いアンテナ駆動制御装置
を提供することにある。

発明の構成 本発明のアンテナ駆動制御装置は、アンテナを
搭載するための半球殻状または筒状の可動ヨーク
と、該可動ヨークを第１の軸に対して回動可能に
枢支する中間可動リングと、該中間可動リングを
上記第１の軸に対して直交する第２の軸上に枢支
し、かつ前記可動ヨークの内側の面に対向する面
を有する支持台と、該支持台の前記可動ヨークの
内面に対向する面に固着された固定ヨークと、該
固定ヨークと前記可動ヨークとの対向面にそれぞ
れ固定された磁石およびコイルと、前記可動ヨー
クと中間可動リングとを前記第１の軸上に弾性的
に回動可能に結合支持するためのねじれ剛性を有
する第１の弾性ピボツト対と、前記中間可動リン
グを前記支持台に対して前記第２の軸上に弾性的
に回動可能に結合支持するための第２の弾性ピボ
ツト対とを備えたことを特徴とする。

発明の実施例 次に、本発明について、図面を参照して詳細に
説明する。

第４図は、本発明の一実施例を示す断面図、第
５図は、そのＡ−Ａ断面図、第６図は第４図のア
ンテナ取付け台を除去して矢印Ｂ方向から見た一
部破砕の平面図である。すなわち、第４図と第５
図を参照すれば、軟鉄製のほぼ半球殻状の可動ヨ
ーク１５が、中間可動リング１８に対して第１の
軸２０周りにある範囲で回転できるように、１対
の弾性ピボツト１２ａ，１２ｂによつて中間可動
リング１８に枢支されている。弾性ピボツト１２
ａ，１２ｂは、中心軸に対してねじれ剛性を有す
る部材であり、例えば両端部間を複数枚の弾性板
で結合して構成され、一方の端部を可動ヨーク１
５の内面に穿設された孔に挿入固着し、他方の端
部を中間可動リング１８に穿設された孔に挿入固
着している。弾性ピボツト１２ａ，１２ｂには、
特許第1102513号特公昭56−42769号公報屈曲性支
軸の製造方法に記載されているような屈曲性支軸
を使用してもよい。１対の弾性ピボツト１２ａ，
１２ｂによつて可動ヨーク１５が中間可動リング
１８に対して第１の軸２０上に枢支される。本実
施例では、弾性ピボツト１２ａと１２ｂとで第１
の弾性ピボツト対を構成している。

中間可動リング１８は、支持台３０を囲むよう
にリング状に形成され、第２の弾性ピボツト対を
構成する弾性ピボツト１２ｃ，１２ｄによつて第
１の軸２０に直交する第２の軸１９の廻りにある
範囲で回転できるように支持台３０に枢支されて
いる。従つて、第２の軸１９と第１の軸２０と
は、相互に回転可能な直交２軸を形成する。

支持台３０は、円筒の上部に球殻状の面が、前
記可動ヨーク１５の内面に対向するように形成さ
れている。そして、可動ヨーク１５の内面に球面
に沿つて固着された磁石１７に対向する位置に、
固定ヨーク１０を固着し、固定ヨーク１０上にコ
イル１１を前記磁石１７に対向させて取付け固定
する。コイル１１と磁石１７の対向する面は、い
ずれも第１の軸２０と第２の軸１９の交点を中心
とする球面の一部を形成しているので、可動ヨー
ク１５が支持台３０に対して回転しても、磁石１
７とコイル１１間のギヤツプ長は変らない。な
お、可動ヨーク１５には、アンテナを搭載するた
めのアンテナ取付け台２１が、その中心軸が、第
１の軸２０と第２の軸１９の交点を通るように取
付けられている。

第６図は、コイル１１、磁石１７等の位置関係
を示すための一部破砕の平面図で、アンテナ取付
け台２１は除去されている。コイル１１は支持台
３０上に、図中左右と前後に合計４個設けられて
いる。コイル１１は、可動ヨーク１５の内側の面
の磁石１７に対向する位置に取付けられている。
磁石１７は、可動ヨーク１５の球面に直交する方
向に磁化されていて、可動ヨーク１５と、磁石１
７と固定ヨーク１０とで第７図に点線Φで示すよ
うな磁路を形成する。この磁路中にコイル１１が
固定ヨーク１０に固定されてあるから、コイル１
１に電流を流すと、可動ヨーク１５は第７図で矢
印Ｆで示す方向の回転力を受ける。第７図は第６
図のＣ−Ｃ断面図である。第６図では、図中左右
のコイル１１に電流を流すことにより、第２の軸
１９廻りの回転力を生じ、図中前後のコイル１１
に電流を流すと第１の軸２０廻りの回転力を生じ
る。

従つて、可動ヨーク１５は、上記４固のコイル
１１に流す電流の大きさに応じて第１の軸２０と
第２の軸１９の２軸に対して回転し、可動ヨーク
１５に取付けたアンテナ取付け台２１の中心軸、
すなわち、アンテナの指向方向を制御することが
できる。

なお、弾性ピボツト１２ａ等はねじれ剛性を有
しており、すべてのコイル１１に電流を流さない
ときは、動作中心点に復帰するように構成されて
いるが若干のずれを生じることもある。そこで、
第４図に示すように、可動ヨーク１５の端面に対
向する位置に、支持台３０から突出部３１を突出
させ、該突出部３１の上面に可動ヨーク１５との
間のギヤツプを検出するギヤツプ検出器２２を取
付け、該ギヤツプ検出器２２が検出したギヤツプ
量によつて可動ヨーク１５の変位量を求めて、図
示されないギヤツプ検出用の増幅器に入力させる
ようにし、上記増幅器の出力と目的とする変位量
との差に応じて前記コイル１１に電流を流すよう
にフイードバツクすれば、動作中心のずれ等によ
る制御誤差をなくすように閉ループ制御を行なう
ことができる。ギヤツプ検出器２２は、円周上
90゜ずつ離れた位置に４個設け、第１の軸２０廻
りの回転量と第２の軸１９廻りの回転量とを独立
に検出することが望ましい。

第８図は、本発明の他の実施例を示す断面図
で、駆動範囲が２〜3゜以下である場合に使用可能
である。この場合は、可動ヨーク１５を球面では
なくて円筒状とし、その上端面にアンテナ取付け
台２１を取付けている。従つて、支持台３０も円
筒状であり、支持台３０の外周に90゜ずつ離して
固定ヨーク１０を固着し、固定ヨーク１０にコイ
ル１１を取付ける。可動ヨーク１５の内周面に
は、コイル１１に対向する位置に磁石１７が固着
されている。その他は、第４図で示した実施例と
同様である。この場合もコイル１１に電流を流す
ことによつて前記同様に、第１の軸２０廻りおよ
び第２の軸１９廻りの回転変位を生じる。その回
転角度によつてコイル１１と磁石１７の間のギヤ
ツプ量が若干変化するため、電磁力の損失が角度
によつて変化するが、２〜3゜の範囲であれば大し
た問題はない。構造が簡単であり、製造が容易で
あるという利点がある。

第９図は、本発明のさらに別の実施例を示す平
面図で、この場合は、支持台３０、中間可動リン
グ１８および可動ヨーク１５を円筒形状でなくて
正方形の筒状にしている。これは、第８図に示し
た実施例と全く同様の動作および同様の効果を有
する。

発明の効果 以上のように、本発明においては、可動ヨーク
を中間可動リングの第１の軸上に第１の弾性ピボ
ツト対によつて枢支し、上記中間可動リングを第
２の弾性ピボツト対によつて第２の軸廻りに回動
できるように支持台に枢支し、該支持台の外面と
前記可動ヨークの内面に、磁石とコイルを対向さ
せて配設した構成としたから、上記コイルに電流
を流すことによつて前記記可動ヨークを直交する
２軸廻りに回転制御することが可能である。本発
明の可動部分には、機械的に摺動する部分が全く
ないから、高精度で長寿命のアンテナ駆動制御が
可能となる効果がある。また可動ヨークの回転中
心は、第１の軸と第２の軸の交点であり、また、
アンテナ取付け面に向つて突出できる部分を大き
く取ることが可能である。このため、オフセツト
イナーシヤを２つの軸に対して同じにすることが
可能で、剛性上の問題も解決される。また、従来
のようにベアリングによるシヤフト外径の制約は
なくなり、構造が対称化され、装置の内部空間に
ギヤツプ検出用の増幅器等を収容することも可能
で、装置の小形化が図られる。さらに、熱膨張が
生じた場合に、磁石、可動ヨーク、固定ヨーク等
は、いずれも外部に向つて一様に拡がるため、磁
気ギヤツプの変化が少ないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアンテナ駆動制御装置の一例を
示す背面図、第２図は上記従来例の平面図、第３
図は上記従来例に使用されるアクチエータを示す
断面図、第４図は本発明の一実施例を示す断面
図、第５図はそのＡ−Ａ断面図、第６図は上記実
施例の一部破砕の平面図、第７図はそのＣ−Ｃ断
面図、第８図は本発明の他の実施例を示す断面
図、第９図は本発明のさらに別の実施例を示す平
面図である。 図において、１：El軸、２ａ，２ｂ，４：アク
チエータ、３：Az軸、５：固定ベース、６ａ，
６ｂ：脚、７：アダプタ、８：中心軸、９：ハウ
ジング、１０：固定ヨーク、１１：コイル、１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ：弾性ピボツト、１
３：シヤフト、１４：ベアリング、１５：可動ヨ
ーク、１６：ナツト、１７：磁石、１８：中間可
動リング、１９：第２の軸、２０：第１の軸、２
１：アンテナ取付け台、２２：ギヤツプ検出器、
３０：支持台、３１：突出部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アンテナを搭載するための半球殻状または筒
   状の可動ヨークと、該可動ヨークを第１の軸に対
   して回動可能に枢支する中間可動リングと、該中
   間可動リングを上記第１の軸に対して直交する第
   ２の軸上に枢支し、かつ前記可動ヨークの内側の
   面に対向する面を有する支持台と、該支持台の前
   記可動ヨークの内面に対向する面に固着された固
   定ヨークと、該固定ヨークと前記可動ヨークとの
   対向面にそれぞれ固定された磁石およびコイル
   と、前記可動ヨークと中間可動リングとを前記第
   １の軸上に弾性的に回動可能に結合支持するため
   のねじれ剛性を有する第１の弾性ピボツト対と、
   前記中間可動リングを前記支持台に対して前記第
   ２の軸上に弾性的に回動可能に結合支持するため
   の第２の弾性ピボツト対とを備えたことを特徴と
   するアンテナ駆動制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のアンテナ駆動制
   御装置において、前記支持台は、前記可動ヨーク
   の端面に対向する位置に突出部を設け、該突出部
   と前記可動ヨークの端面間のギヤツプを検出する
   ギヤツプ検出器を備えたことを特徴とするもの。