JPH0433108A - Gravity direction holding device using orthogonal sliding body - Google Patents

Gravity direction holding device using orthogonal sliding body

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JPH0433108A
JPH0433108A JP2140443A JP14044390A JPH0433108A JP H0433108 A JPH0433108 A JP H0433108A JP 2140443 A JP2140443 A JP 2140443A JP 14044390 A JP14044390 A JP 14044390A JP H0433108 A JPH0433108 A JP H0433108A
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JP
Japan
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center
coupler
slider
force
sliding
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JP2140443A
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Kenichi Miya
憲一 宮
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Abstract

PURPOSE:To restrict directions to which force receiving respective heavy weights operates in the field of gravity and lateral acceleration in the directions of orthogonal sliding bodies S and T by using the sliding bodies which are mutually orthogonal. CONSTITUTION:The size and the direction of force is transmitted to a lower part coupler theta through respective rigid bodies D1, D2, F3 and F2. The size of force which is given to the heavy weights W1 and W2' sliding the sliding body S and which is by gravity (g) is gWsingamma and the size of force operating on the heavy weights W2 and W1' sliding the sliding body T is gWcosgamma. force is transmitted to a center Qo. The size of a resultant force becomes 2gW and it is constant in spite of gamma, namely, an inclination angle theta. On the other hand, the size of force operating on the heavy weights W1 and W2' by the horizontal component alpha1 of lateral acceleration is alpha1 Wcosgamma, and the size of force operation on the heavy weights W2 and W1 is alpha1Wsingamma. Then, the size of the component of the horizontal resultant force of lateral acceleration compensate each other. The size of vertical resultant force comes to 2alpha2 W and it is not influenced by an inclination and lateral acceleration, whereby its posture is held in the direction of gravity.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、重力方向を保持せしめる装置に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field of the Invention) The present invention relates to a device for maintaining the direction of gravity.

(従来技術とその問題点) 動揺を伴う移動体の上で使用される移動衛星通信業務の
地球局アンテナあるいは計測器などは前後の動揺(ピッ
チング)と左右の動揺(ローリング)によってその姿勢
に変化を生じないように動揺を補償する機能を備えなけ
ればならない。
(Prior art and its problems) Earth station antennas or measuring instruments used in mobile satellite communications operations that are used on a moving body that oscillates change their posture due to back-and-forth oscillations (pitching) and lateral oscillations (rolling). It must be equipped with a function to compensate for oscillations to prevent them from occurring.

近時、移動体通信の需要の高まりと共に構造簡単にして
動作確実であり、かつ安価な装置の実現か望まれていた
。この要求を満足させるために、本願発明者は特願平1
−223279 r複合振子を用いる重力方向保持装置
」を提案した。
In recent years, as the demand for mobile communications has increased, it has been desired to realize a device that is simple in structure, reliable in operation, and inexpensive. In order to satisfy this requirement, the inventor of the present application
-223279 r A gravity direction holding device using a compound pendulum was proposed.

しかしなから、この先願に係る装置は強い横加速度を受
ける場合には動作か不確実となり実用的には充分な機能
を有するものではなかった。
However, the device according to this prior application did not have sufficient functionality for practical use because its operation was uncertain when subjected to strong lateral acceleration.

(発明の目的) 本発明の目的は、従来技術のこのような欠点を除去し、
任意の傾斜面に対して加速度の影響を受けることなく安
定な動作を行う受動方式による重力保持装置を実現する
ことにある。
(Object of the invention) The object of the invention is to eliminate such drawbacks of the prior art and
The object of the present invention is to realize a gravity holding device using a passive method that can stably operate on any inclined surface without being affected by acceleration.

(発明の構成と作用) この目的の達成のために本発明による直交摺動体を用い
る重力方向保持装置は、 動揺体に取りつけられた円形断面を有する上部結合器又
は上部回転支持器と、 該上部結合器又は上部回転支持器の中心を回転軸の中心
として吊架された吊架体と、 前記上部結合器と前記円形断面を含む平面上での回転方
向が同一になる如く伝動連結されかつ前記吊架体の下端
に該吊架体の中心線上に位置する回転軸に回転自在に支
持された下部結合器又は前記吊架体の下端に取り付けら
れた下部回転支持器と、 前記動揺体に固着され該上部結合器又は上部回転支持器
の中心を通る鉛直線に対称にかつ該鉛直線上において互
いに直交するように配置された第1の摺動体及び第2の
摺動体と、 前記下部結合器又は下部回転支持器の中心を通る水平線
上にある該中心に対称な右側及び左側の位置にとり付け
られかつ前記第1の摺動体及び第2の摺動体にそれぞれ
摺動する円形断面を有する第1の下部摺動子及び第2の
下部摺動子と、前記第1の下部摺動子及び第2の下部摺
動子の中心に設けられた第1の下部重錘及び第2の下部
重錘と、 前記下部結合器又は下部回転支持器の中心を通る水平線
上にある該中心に対称な右側及び左側の位置に取り付け
られた回転結合器に連結されかつ該回転結合器の鉛直線
上の前記第2の摺動体及び前記第1の摺動体にそれぞれ
摺動する円形断面を有する第1の上部摺動子及び第2の
上部摺動子と、前記第1の上部摺動子及び第2の上部摺
動子の中心に設けられた第1の上部重錘及び第2の上部
重錘とを備えることにより、 前記上部結合器又は上部回転支持器の中心と前記下部結
合器又は下部回転支持器の中心とを結ぶ方向か重力の方
向に保持されるように構成されている。
(Structure and operation of the invention) In order to achieve this object, a gravity direction holding device using an orthogonal sliding body according to the present invention includes: an upper coupler or an upper rotating support having a circular cross section attached to the moving body; and the upper part. A suspension body suspended with the center of the coupler or the upper rotation supporter as the center of the rotation axis, and a suspension body that is transmission-coupled so that the rotation direction on a plane including the upper coupler and the circular cross section is the same, and the a lower coupler rotatably supported at the lower end of the suspended body on a rotating shaft located on the center line of the suspended body, or a lower rotational support attached to the lower end of the suspended body; and fixed to the swinging body. a first sliding body and a second sliding body arranged symmetrically with respect to a vertical line passing through the center of the upper coupler or the upper rotating support and perpendicular to each other on the vertical line; and the lower coupler or A first member having a circular cross section, which is mounted on a horizontal line passing through the center of the lower rotating support at right and left positions symmetrical to the center, and slides on the first sliding member and the second sliding member, respectively. a lower slider, a second lower slider, a first lower weight and a second lower weight provided at the center of the first lower slider and the second lower slider; , the second rotary coupler is connected to a rotary coupler installed at right and left positions symmetrical to the center on a horizontal line passing through the center of the lower coupler or lower rotation support, and is located on a vertical line of the rotary coupler. a first upper slider and a second upper slider having circular cross sections that slide on the sliding body and the first sliding body, respectively; and the first upper slider and the second upper slider. By providing a first upper weight and a second upper weight provided at the center of the mover, the center of the upper coupler or upper rotation supporter and the center of the lower coupler or lower rotation supporter are connected. It is constructed so that it is held in the direction connecting the two or in the direction of gravity.

(実施例) 以下、本発明を図面により詳細に説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

まず、説明を容易にするために本発明において基本とな
る2次元の動揺(ピッチング又はローリング)か紙面内
にある場合について述べる。即ち、3次元の動揺に対し
ては直交配置された2次元装置の組合せによって容易に
目的を達成できるからである。
First, in order to facilitate the explanation, a case will be described in which the two-dimensional vibration (pitching or rolling) which is the basis of the present invention is within the plane of the paper. That is, for three-dimensional oscillations, the purpose can be easily achieved by combining two-dimensional devices arranged orthogonally.

図1及び図2は本発明の装置の構成例を示す図である。1 and 2 are diagrams showing an example of the configuration of the apparatus of the present invention.

図1は本装置か傾斜していない場合、図2は本装置かθ
なる角度だけ傾斜した場合を示す。
Figure 1 shows the device when it is not tilted, and Figure 2 shows the device when it is tilted.
This shows the case where the plane is tilted by an angle of .

まず図1によってその構成を説明する。ここで、Aは本
装置を配置する基台となる動揺体、Pは動揺体へに固着
された円形断面を有する上部結合器(又は動揺体Aに固
着された支持軸上に回転自在に支持された上部回転支持
器、以下代表して「上部結合器」として説明する)であ
る。
First, its configuration will be explained with reference to FIG. Here, A is a moving body that serves as a base on which this device is placed, and P is an upper coupler with a circular cross section that is fixed to the moving body (or is rotatably supported on a support shaft that is fixed to the moving body A). (hereinafter representatively referred to as the "upper coupler").

上部結合器Pの中心P、(×印)を回転軸の中心として
吊架体Bか吊架されている。吊架体Bの中心線上の点Q
。(×印)を回転軸の中心として下部結合器(又は下部
回転支持器、以下代表して「下部結合器」として説明す
る。)Qが取付けられている。下部結合器Qは上部結合
器Pと中間結合器Rを介して連結され、図示の紙面上で
上部結合器Pと同一方向に回転するように正結合されて
いる。即ち、これらの結合器は後記のごとき重錘を吊架
することにより中心P。を支点とする正結合振子を形成
する。
The suspension body B is suspended with the center P of the upper coupler P (marked with an x) as the center of the rotation axis. Point Q on the center line of suspension body B
. A lower coupler (or lower rotating support, hereinafter representatively referred to as "lower coupler") Q is attached with the (X mark) as the center of the rotation axis. The lower coupler Q is connected to the upper coupler P via the intermediate coupler R, and is positively coupled so as to rotate in the same direction as the upper coupler P on the plane of the drawing. That is, these couplers are connected to the center P by suspending a weight as described below. Forms a positively coupled pendulum with the fulcrum at .

前記の例は結合器の伝動連結の手段として歯車を用いる
場合を示したか、歯車の代りに張線を用いることもでき
る。
Although the above example shows the use of gears as means for the transmission connection of the coupler, it is also possible to use tension wires instead of gears.

上部結合器Pと下部結合器Qとの直径比nは、図1では n=2       −・−・−・−−−−−−−−(
1)としている。
The diameter ratio n of the upper coupler P and the lower coupler Q is n=2 in FIG.
1).

S及びTは平行体からなる第1の摺動体及び第2の摺動
体であって、上部結合器Pに固着され該上部結合器Pの
中心P0を通る鉛直線ZZ゛ に対称にかつPoにおい
て、その中心線So及びT。
S and T are a first sliding body and a second sliding body consisting of parallel bodies, which are fixed to the upper coupler P and are symmetrical to the vertical line ZZ゛ passing through the center P0 of the upper coupler P and at Po. , its center lines So and T.

か互いに直交するようにした直交摺動体である。It is an orthogonal sliding body in which the two sliders are orthogonal to each other.

下部結合器Qにはその中心Q。を通る水平線の方向に等
長な剛体DI、D2かとり付けられ、その先端にはそれ
ぞれ第1の摺動体S及び第2の摺動体Tに摺動する円形
断面を有する第1の下部摺動子E1及び第2の下部摺動
子E2か結合されている。図の例では実用的な手段とし
て摺動抵抗値を小さくするために摺動子El、E2に回
転結合器を用いている。摺動子と吊架体との幾何学的寸
法関係は、 Qo  E 1=Qo  E2  = P o  Qo
  −−−−−(2)となっている。
The lower coupler Q has its center Q. Rigid bodies DI and D2 of equal length in the direction of a horizontal line passing through are attached, and a first lower sliding body having a circular cross section that slides on a first sliding body S and a second sliding body T at its tips, respectively. The element E1 and the second lower slider E2 are coupled. In the illustrated example, as a practical means, rotary couplers are used for the sliders El and E2 in order to reduce the sliding resistance value. The geometric dimensional relationship between the slider and the suspension body is Qo E 1 = Qo E2 = P o Qo
-----(2).

下部結合器Qには、その中心Qoを通る水平線上にあり
Q。に対し対称な右側及び左側の位置に回転結合器C1
,C2の回転軸かとり付けである。
The lower coupler Q has a point Q on a horizontal line passing through its center Qo. The rotary coupler C1 is placed in the right and left positions symmetrical to
, C2 is attached to the rotating shaft.

回転結合器CI、C2の各回転軸には等長の剛体Fl、
F2か鉛直線の上方に連結され、剛体F InF2の上
側先端にはそれぞれ回転結合器を中心とする円形断面を
有する第1の上部摺動子G1及び第2の上部摺動子G2
か結合されている。上部摺動子G1及びG2はそれぞれ
第2の摺動体T及び第1の摺動体Sに摺動する。
Rigid bodies Fl of equal length are attached to each rotation axis of the rotation couplers CI and C2,
A first upper slider G1 and a second upper slider G2 are connected to F2 above the vertical line, and each has a circular cross section centered on the rotary coupler at the upper end of the rigid body F InF2.
or combined. The upper sliders G1 and G2 slide on the second slider T and the first slider S, respectively.

下部摺動子E2.E2の中心(・印)には第1の下部重
錘W1及び第2の下部重錘W2か、また上部摺動子G、
、G2の中心(・印)には第1の上部重錘W゛1及び第
2の上部重錘W′2か設けられている。これら重錘の重
量は、それぞれ記号で示す重量値を有しており、それら
の各重量値は相等しく値Wを有するように定められてい
る。即ち、Wl  =W2  =W’、=W 2=W 
  −−−−(3)である。
Lower slider E2. At the center of E2 (marked with *) there are a first lower weight W1 and a second lower weight W2, and an upper slider G,
, G2 are provided with a first upper weight W'1 and a second upper weight W'2 at the center (marked with *). The weights of these weights each have a weight value indicated by a symbol, and each of these weight values is determined to have the same value W. That is, Wl = W2 = W', = W 2 = W
-----(3).

吊架体Bの上部には指針Hがとり付けてあり、第1の上
部結合器Pの円周に沿って設けられた角度目盛り■に対
する指度によって傾斜角θを求めるようになっている。
A pointer H is attached to the upper part of the suspension body B, and the inclination angle θ is determined by the degree of the index with respect to the angle scale (■) provided along the circumference of the first upper coupler P.

W′は吊架体Bの上部にとり付けた補償重錘であって吊
架体Bか横加速度によって受ける影響を打ち消すための
ものである。
W' is a compensating weight attached to the upper part of the suspension body B, and is used to cancel the influence of the suspension body B due to lateral acceleration.

次に図19図2を参照して本発明の装置の動作を説明す
る。まず下部結合器Qの中心Q。か中心P、の鉛直方向
に安定に保持されることを述へる。
Next, the operation of the apparatus of the present invention will be explained with reference to FIG. 19 and FIG. First, the center Q of the lower coupler Q. It will be stated that it is stably held in the vertical direction of the center P.

傾斜のない状態の図1において、下部重錘WW2は式(
3)の如く等重量であり、かつ式(2)の如く中心Q、
に対し対称であるのて、Qoは下部重錘W、、W2の重
心となる。このことは、第1の下部重錘W1と第2の下
部重錘W2をまとめて中心Q、におくことかてきること
を意味している。また上部重錘w’、、w’2は矩形C
,G、G2Cの上辺の両端に位置するのてG、G2の中
点、即ちPo、Qoの延長線上の○゛(×印)か上部重
錘w’、、w’2の重心となる。従って全部の重錘W′
In FIG. 1 with no tilt, the lower weight WW2 is expressed by the formula (
3), and have equal weight as shown in equation (2), and center Q as shown in equation (2).
, Qo becomes the center of gravity of the lower weights W, , W2. This means that the first lower weight W1 and the second lower weight W2 can be placed together at the center Q. Also, the upper weights w', w'2 are rectangular C
, G, G2C are the midpoints of G, G2, that is, the ○゛ (x marks) on the extension lines of Po and Qo, which are the centers of gravity of the upper weights w', , w'2. Therefore, all the weights W′
.

W’2 、  Wl 、W2に対する総合重心は中心線
P。
The overall center of gravity for W'2, Wl, and W2 is the center line P.

Q、上の点0(X印)となる。Q, the upper point is 0 (X mark).

そこで今、正結合振子を支点P。の周りに動かしてみれ
ば、式(1)、 (2+の関係により各摺動子E In
F3.G、、G2は直交摺動体に沿って摺動し、各重心
点Q。、 o’ 、  oはそれぞれ点線で示す円形の
軌跡り、L’ 、L、の上を移動する。図1で明らかな
ように総合重心0の位置は鉛直線ZZの方向において最
も低くなるので、正結合振子は重力の方向に安定に保持
される。
So now, the positive coupling pendulum is the fulcrum P. If you move it around the area, each slider E In
F3. G,,G2 slide along the orthogonal sliding body, and each center of gravity point Q. , o', and o move on circular trajectories L' and L, respectively, indicated by dotted lines. As is clear from FIG. 1, the position of the overall center of gravity 0 is lowest in the direction of the vertical line ZZ, so the positively coupled pendulum is stably held in the direction of gravity.

続いて本装置か図2の如く傾斜した状態について述べる
。本発明に用いた正結合振子はその性質として、下部結
合器Qの中心Q0に鉛直方向の力が作用する場合、下部
結合器Qに時計方向(右回まわり)の回転力を与えれば
その中心Q0には右方向の力か生じ、また下部結合器Q
に反時計方向(左まわり)の回転力を与えればその中心
Q0には左方向の力が生ずる。即ち、上部結合器Pのθ
なる左方向への傾斜に対し下部結合器Qは左まわりの力
を受け、その中心Q。には左方向への力か生ずる。そし
て各摺動子E、、E2.G、、G2は図2の位置に摺動
する。この場合の下部重錘W+。
Next, a state in which the present device is tilted as shown in FIG. 2 will be described. The property of the positive coupling pendulum used in the present invention is that when a vertical force acts on the center Q0 of the lower coupler Q, if a clockwise (clockwise) rotational force is applied to the lower coupler Q, the center A rightward force is generated in Q0, and the lower coupler Q
If a counterclockwise (counterclockwise) rotational force is applied to the center Q0, a leftward force will be generated at the center Q0. That is, θ of the upper coupler P
When the lower coupler Q is tilted to the left, the lower coupler Q receives a counterclockwise force, and its center Q. A force to the left is generated. And each slider E,,E2. G, , G2 slide to the position shown in FIG. In this case, the lower weight W+.

W2の合成重心位置は同じく中心Q。にあり、また上部
重錘W′IIW’2の合成重心位置は同じく平行四辺形
C,G、02C2の上辺の中点○′にある。従って総合
重心も中心P。の鉛直線上の点0に存在する。即ち、傾
斜が起こっても正結合振子は重力方向に安定に保持され
る。なお、点0′を中心とする点線で描いた円り。は摺
動子の中心G1.G2の傾斜に対する位置の軌跡を示す
The combined center of gravity of W2 is also the center Q. The combined center of gravity of the upper weight W'IIW'2 is also located at the midpoint ○' of the upper side of the parallelogram C, G, 02C2. Therefore, the overall center of gravity is also the center P. exists at point 0 on the vertical line of That is, even if a tilt occurs, the positive coupling pendulum is held stably in the direction of gravity. Note that the circle is drawn with a dotted line centered at point 0'. is the center of the slider G1. The locus of the position relative to the slope of G2 is shown.

次に本発明の装置に対する重力および横加速度の影響を
図2によって一般的に考察する。まず第2の摺動体Tを
対象とすれば、これに対し重力gはγなる角をもって作
用し、横加速度αはβなる角をもって作用している。説
明を分かり易くするために横加速度αの水平成分α1の
鉛直成分α2に分けて扱う。第2の摺動体Tに対しG1
.G2かなす角β1.β2はそれぞれ β1=90°−γ=45°十θ −−−−−−−(4)
F2 =γ==45° −θ     −−−−−−(
5)なる関係かある。
The effects of gravity and lateral acceleration on the device of the invention will now be considered generally with reference to FIG. First, if we consider the second sliding body T, the gravity g acts on it at an angle γ, and the lateral acceleration α acts on it at an angle β. To make the explanation easier to understand, the lateral acceleration α will be treated separately into a horizontal component α1 and a vertical component α2. G1 for the second sliding body T
.. G2 angle β1. β2 is β1=90°−γ=45°10θ −−−−−−−(4)
F2 =γ==45° −θ −−−−−−(
5) There is a relationship.

本発明には互いに直交する摺動体か用いられているが、
その特長は重力および横加速度の場の中で各重錘の受け
る力の作用する方向を直交する摺動体SおよびTの方向
に限定することかできる点にある。これらの力は各剛体
り、、D2.F、。
Although the present invention uses mutually orthogonal sliding bodies,
Its feature is that the direction in which the force exerted by each weight in the field of gravity and lateral acceleration can be limited to the orthogonal directions of the sliding bodies S and T. These forces are applied to each rigid body, ,D2. F.

F2を介してその大きさと方向か下部結合器Qに伝達さ
れる。その場合の中心Q。における力の関係か図3に示
されている。
Its magnitude and direction are transmitted to the lower coupler Q via F2. Center Q in that case. The force relationship at is shown in Figure 3.

まず重力gの作用について述へる。摺動体Sに摺動する
重錘w、、w2’に与える重力gによる力の大きさはそ
れぞれgWsinγてあり、摺動体Tに摺動する重錘w
2.w、’に作用する力の大きさはそれぞれgWcos
γである。これらの力は中心Q、に伝達される。図3に
示すようにW、とW2に作用する力の方向は互いに直角
であり、またWlとW2゛に作用する力の方向も互いに
直角である。それらの合力の大きさは 2gWJ7訂−〒不耳) = 2 gW  −(6)と
なり、その方向は鉛直である。またγ即ち傾斜角θに無
関係に一定である。
First, let's talk about the effect of gravity g. The magnitude of the force due to gravity g applied to the weights w, , w2' sliding on the sliding body S is gWsinγ, and the weight w sliding on the sliding body T
2. The magnitude of the force acting on w,' is gWcos, respectively.
γ. These forces are transmitted to the center Q. As shown in FIG. 3, the directions of forces acting on W and W2 are at right angles to each other, and the directions of forces acting on Wl and W2' are also at right angles to each other. The magnitude of their resultant force is 2gWJ7th edition - 〒Mimina) = 2gW - (6), and its direction is vertical. Further, it is constant regardless of γ, that is, the inclination angle θ.

これに対し、横加速度の水平分力α1による重錘W1.
W2’に作用する力の大きさは図3に示す如く、それぞ
れα+Wcosγてあり、また重錘W21W、゛に作用
する力の大きさはα、Wsinγである。
On the other hand, the weight W1. due to the horizontal component force α1 of the lateral acceleration.
As shown in FIG. 3, the magnitudes of the forces acting on W2' are α+Wcosγ, and the magnitudes of the forces acting on the weights W21W and W21 are α and Wsinγ, respectively.

そしてWl とw2、w、’とW2°による力の方向は
互いに直角である。即ち、横加速度の水平分力α1に関
しては、その合力は大きさかα1W、方向は互いに逆と
なって打ち消し合っている。一方、横加速度の垂直分力
α2に関しては、図3に示す如く重力gの作用について
の説明と同様にしてその大きさは2α2Wとなり、一般
に重力gの作用を減少せしめるように、また条件によっ
てはそれを増加せしめるようにいずれも鉛直方向に作用
する。
And the directions of the forces due to Wl and w2, w,' and W2° are at right angles to each other. That is, regarding the horizontal component α1 of the lateral acceleration, the resultant force has a magnitude α1W and directions opposite to each other, so that they cancel each other out. On the other hand, regarding the vertical component α2 of lateral acceleration, its magnitude is 2α2W as shown in Fig. 3, similar to the explanation regarding the action of gravity g, and in general, the action of gravity g can be reduced, and depending on the conditions, Both act in the vertical direction to increase it.

従って本装置は横加速度の大きさか重力gよりも大きく
ならない状態で使用することか安全である。
Therefore, it is safe to use this device as long as the lateral acceleration is not larger than the gravity g.

とにかく、そのような条件の下においては本発明の装置
は傾斜にも横加速度にも影響されることなく、重力方向
にその姿勢を保持するのである。
In any event, under such conditions, the device of the present invention maintains its orientation in the direction of gravity without being affected by tilt or lateral acceleration.

以上述べた2次元の動揺に対する装置はまたこれを組合
せることにより3次元の動揺に対する装置としても利用
することができる。例えば、ある負荷を中心P。におい
て平衡保持するジンバル装置に対してまず前記の2次元
装置をP。を含む互いに直交する鉛直面内にありかつP
。を通る水平線上に鉛直面に直角に設ける。この場合、
シンバル装置のバランスは崩さぬようにすることは勿論
である。次で、それぞれの2次元装置の吊架体又はその
延長した剛体上に取り付けた回転結合器と前記ジンバル
の中心から垂下した重加体にとりつけられた回転結合器
とを剛体によって水平に連結する。かくすることにより
、前記の垂下体はそれぞれ前記の直交する鉛直面内にお
いて鉛直になるように制御され、前記ジンバルの姿勢は
3次元の動揺にも横加速度にも関係なく鉛直に保持され
る。
The above-described device for two-dimensional agitation can also be used in combination as a device for three-dimensional agitation. For example, a certain load is centered at P. For the gimbal device that maintains equilibrium at P. is in a mutually orthogonal vertical plane containing P
. on the horizontal line passing through the plane at right angles to the vertical plane. in this case,
Of course, it is important to keep the balance of the cymbal device intact. Next, the rotation coupler attached to the suspension body of each two-dimensional device or its extended rigid body and the rotation coupler attached to the weighted body hanging from the center of the gimbal are horizontally connected by the rigid body. . In this way, each of the hanging bodies is controlled to be vertical in the orthogonal vertical planes, and the attitude of the gimbal is maintained vertically regardless of three-dimensional vibration or lateral acceleration.

即ち、完全な受動方式による3次元の動揺に対する重力
方向保持装置か実現できるのである。
In other words, it is possible to realize a gravity direction holding device against three-dimensional oscillations using a completely passive method.

以上の諸説明は正結合振子を用いて傾斜時に下部重錘に
回転力を与えるようにした例であった。
The above explanations are examples in which a positively coupled pendulum is used to apply rotational force to the lower weight during tilting.

しかし、姿勢保持精度などの使用条件によっては正結合
振子を単振子に置き代えて単振子の重力方向への復元力
のみによって作動するよう実用的に構造の簡易化をする
ことができる。図4はそのための簡易構造装置の構成例
である。即ち、上部結合器及び下部結合器の代わりにそ
れぞれ上部回転支持器P及び下部回転支持器Qを用いて
いる。また、摺動摩擦の軽減のために摺動体の1部は省
略しである。なお、Mは永久磁石、U、 Vは交番磁界
を生ずる線輪て吊架体Bに振動を与えて振子を安定点に
安定にかつ感度よく定着せしめる装置である。その他、
図に用いられている符号は前記の例の場合と同一である
。また動作力のベクトル関係も前記図3と同様である。
However, depending on usage conditions such as posture holding accuracy, the structure can be practically simplified by replacing the positive coupling pendulum with a simple pendulum and operating only by the restoring force of the simple pendulum in the direction of gravity. FIG. 4 shows a configuration example of a simple structure device for this purpose. That is, an upper rotating support P and a lower rotating support Q are used instead of the upper coupler and the lower coupler, respectively. Furthermore, a portion of the sliding body is omitted to reduce sliding friction. Incidentally, M is a permanent magnet, and U and V are devices that generate an alternating magnetic field and vibrate the suspension body B to fix the pendulum stably and sensitively at a stable point. others,
The symbols used in the figures are the same as in the previous example. Further, the vector relationship of the operating force is also the same as that shown in FIG. 3 above.

この簡易構造の特長は3次元の受動方式による装置が容
易に実現しうる点にある。即ち、前記の上部及び下部回
転支持器としてジンバル装置を用い、更に吊架体Bを共
通とした簡易構造装置を互いに直交配置すれば、3次元
の重力方向保持装置か簡単な形によって構成されるので
ある。図4には該簡易構造装置により負荷W。を平衡保
持する場合の要領が示されている。
The advantage of this simple structure is that a three-dimensional passive system can be easily realized. That is, if gimbal devices are used as the upper and lower rotational supports, and simple structural devices that share the suspension body B are arranged orthogonally to each other, a three-dimensional gravity direction holding device can be constructed with a simple shape. It is. FIG. 4 shows the load W caused by the simple structure device. The procedure for maintaining equilibrium is shown.

(発明の効果) 以上、詳述した如く、本発明は横加速度の影響を蒙らな
い傾斜角度計として利用される。実際問題として横加速
度は動揺体の傾斜1発進、後退旋回なとの場合において
はβ=π/4の方向から作用することか多いので、設置
場所を選定することにより本装置の実用的効果を高める
ことかできる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, the present invention is used as an inclination angle meter that is not affected by lateral acceleration. As a practical matter, lateral acceleration often acts from the direction β = π/4 when the moving body starts tilting and turns backwards, so the practical effect of this device can be maximized by selecting the installation location. It can be improved.

また上部結合器Pの中心P。を中心として動揺体に電磁
的結合線輪を配置し、指針Hをそれと結合する回転線輪
に接続すれば、傾斜角情報か電気的出力としてとり出す
ことができる。この電気的出力によって物体の支持体の
姿勢を制御すれば、能動制御による姿勢安定化装置を実
現することかできるのである。
Also, the center P of the upper coupler P. If an electromagnetic coupling wire is placed on the moving body with the center at , and the pointer H is connected to the rotating wire coupled to it, tilt angle information can be extracted as an electrical output. By controlling the attitude of the object support using this electrical output, it is possible to realize an attitude stabilizing device using active control.

以上を要約すれば、本発明は動揺体の傾斜にも横加速度
にもあるいは擾乱外力にも影響されない受動方式による
重力方向保持装置を提供するものである。即ち、本発明
は構造簡単、動作確実にして経済性もある。
To summarize the above, the present invention provides a gravity direction holding device using a passive method that is not affected by the inclination of a moving body, lateral acceleration, or external disturbance force. That is, the present invention is simple in structure, reliable in operation, and economical.

従って、移動体通信装置、船舶用装置、航空用装置など
に広く利用することかできる。
Therefore, it can be widely used in mobile communication devices, marine devices, aviation devices, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図1及び図2は本発明の実施例を示す構成図、図3は本
発明の装置に作用する力のベクトル図、図4は本発明の
他の実施例を示す構成図である。 A・・・動揺体、B・・・吊架体、C,、C2・・・回
転結合器、DI、D2・・・剛体、E+・・・第1の下
部摺動体、F2・・・第2の下部摺動子、Fl、F2・
・・剛体、G1・・・第1の上部摺動子、G2・・・第
2の上部摺動子、H・・・指針、■・・・角度目盛、L
・・・中心Q。の軌跡、L、・・・総合重心の軌跡、L
“・・・上部重錘の総合重心の軌跡、LG・・・上部摺
動子の軌跡、M・・・永久磁石、○・・・総合重心、0
′・・・上部重錘の総合重心、P・・・上部結合器(又
は上部回転支持器)、Po・・・上部結合器(又は上部
回転支持器)の中心、Q・・・下部結合器(又は下部回
転支持器)、Qo・・・下部結合器(又は下部回転支持
器)の中心、R・・・中間結合器、S・・・第1の直交
摺動体1.T・・・第2の直交摺動体、S、、T、・・
・直交摺動体の中心線、U、 V・・・交番磁界用磁極
、Wl・・・第1の下部重錘、W2・・・第2の下部重
錘、W゛ビ・・第1の上部重錘、 W’2・・・第2の
上部重錘、W′・・・補償重錘、XX゛ ・・・水平線
、ZZ′・・・鉛直軸、g・・・重力、α・・・横加速
度、α1・・・横加速度の水平成分、α2・・・横加速
度の垂直成分、β・・・横加速度と摺動体とのなす角、
β、・・・α、の方向(水平線)と摺動体のなす角、β
2・・・α2の方向(鉛直線)と摺動体の方向とのなす
角、γ・・・重力方向と摺動体の方向とのなす角、θ・
・・傾斜角。
1 and 2 are block diagrams showing an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a vector diagram of forces acting on the device of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. A... Shaking body, B... Hanging body, C,, C2... Rotating coupler, DI, D2... Rigid body, E+... First lower sliding body, F2... First 2 lower slider, Fl, F2・
...Rigid body, G1...First upper slider, G2...Second upper slider, H...Pointer, ■...Angle scale, L
...Center Q. Locus of, L...locus of the total center of gravity, L
“... Locus of the overall center of gravity of the upper weight, LG... Locus of the upper slider, M... Permanent magnet, ○... Overall center of gravity, 0
'...Overall center of gravity of the upper weight, P...Upper coupler (or upper rotating supporter), Po...Center of the upper coupler (or upper rotating supporter), Q...Lower coupler (or lower rotation supporter), Qo...center of the lower coupler (or lower rotation supporter), R...intermediate coupler, S...first orthogonal sliding body1. T...Second orthogonal sliding body, S,,T,...
・Center line of orthogonal sliding body, U, V...Magnetic pole for alternating magnetic field, Wl...First lower weight, W2...Second lower weight, Wbi...First upper weight Weight, W'2...Second upper weight, W'...Compensation weight, XX゛...Horizontal line, ZZ'...Vertical axis, g...Gravity, α... Lateral acceleration, α1...Horizontal component of lateral acceleration, α2...Vertical component of lateral acceleration, β...Angle between lateral acceleration and sliding body,
The angle between the direction of β, ...α (horizontal line) and the sliding body, β
2...Angle between the direction of α2 (vertical line) and the direction of the sliding body, γ...Angle between the direction of gravity and the direction of the sliding body, θ・
...Inclination angle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 動揺体に取りつけられた円形断面を有する上部結合器又
は上部回転支持器と、 該上部結合器又は上部回転支持器の中心を回転軸の中心
として吊架された吊架体と、 前記上部結合器と前記円形断面を含む平面上での回転方
向が同一になる如く伝動連結されかつ前記吊架体の下端
に該吊架体の中心線上に位置する回転軸に回転自在に支
持された下部結合器又は前記吊架体の下端に取り付けら
れた下部回転支持器と、 前記動揺体に固着され該上部結合器又は上部回転支持器
の中心を通る鉛直線に対称にかつ該鉛直線上において互
いに直交するように配置された第1の摺動体及び第2の
摺動体と、 前記下部結合器又は下部回転支持器の中心を通る水平線
上にある該中心に対称な右側及び左側の位置にとり付け
られかつ前記第1の摺動体及び第2の摺動体にそれぞれ
摺動する円形断面を有する第1の下部摺動子及び第2の
下部摺動子と、前記第1の下部摺動子及び第2の下部摺
動子の中心に設けられた第1の下部重錘及び第2の下部
重錘と、 前記下部結合器又は下部回転支持器の中心を通る水平線
上にある該中心に対称な右側及び左側の位置に取り付け
られた回転結合器に連結されかつ該回転結合器の鉛直線
上の前記第2の摺動体及び前記第1の摺動体にそれぞれ
摺動する円形断面を有する第1の上部摺動子及び第2の
上部摺動子と、前記第1の上部摺動子及び第2の上部摺
動子の中心に設けられた第1の上部重錘及び第2の上部
重錘とを備えることにより、 前記上部結合器又は上部回転支持器の中心と前記下部結
合器又は下部回転支持器の中心とを結ぶ方向が重力の方
向に保持されるように構成されたことを特徴とする直交
摺動体を用いる重力方向保持装置。
[Claims] An upper coupler or an upper rotational supporter having a circular cross section attached to a moving body, and a suspension body suspended with the center of the upper coupler or upper rotational supporter as the center of the rotational axis. and the upper coupler is transmission-coupled so that the direction of rotation on a plane including the circular cross section is the same, and is rotatably connected to a rotation shaft located on the center line of the suspension body at the lower end of the suspension body. a lower rotary support attached to the lower end of the supported lower coupler or the suspension body; A first sliding body and a second sliding body arranged so as to be perpendicular to each other on a line, and right and left positions on a horizontal line passing through the center of the lower coupler or lower rotation support and symmetrical to the center. a first lower slider and a second lower slider having circular cross sections that are attached to and slide on the first sliding body and the second sliding body, respectively; and the first lower slider. and a first lower weight and a second lower weight provided at the center of the second lower slider, and symmetrical about the center on a horizontal line passing through the center of the lower coupler or lower rotating support. a first slider having a circular cross section that is connected to a rotary coupler installed at the right and left positions, and slides on the second sliding body and the first sliding body, respectively, on a vertical line of the rotary coupler; an upper slider, a second upper slider, a first upper weight and a second upper weight provided at the center of the first upper slider and the second upper slider; The structure is characterized in that the direction connecting the center of the upper coupler or upper rotation support and the center of the lower coupler or lower rotation support is maintained in the direction of gravity. A gravity direction holding device using orthogonal sliding bodies.
JP2140443A 1990-05-30 1990-05-30 Gravity direction holding device using orthogonal sliding body Pending JPH0433108A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7505082B2 (en) 2004-06-18 2009-03-17 Funai Electric Co., Ltd. Broadcasting receiver using a directivity-switching antenna
CN111924063A (en) * 2020-09-16 2020-11-13 深圳市瑞芬科技有限公司 Dynamic three-dimensional electronic compass applied to ship and application method thereof

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US7505082B2 (en) 2004-06-18 2009-03-17 Funai Electric Co., Ltd. Broadcasting receiver using a directivity-switching antenna
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