JPH0739760Y2 - 伸展構造物 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は伸縮可能な伸展構造物に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば人工衛星等の宇宙機に搭載され宇宙空間で伸展さ
せて使用される伸展マスト等の伸展構造物として、少な
くとも３本以上の弾性縦梁を備え、この各縦梁をコイル
状に弾性変形させることによって縮小されるとともに、
各縦梁の復元によって柱状に伸展するものがある。

第５図〜第７図はこの種の伸展構造物として３本の弾性
縦梁を備えたものを示しており、第５図は伸展状態、第
６図は伸縮途中の状態、第７図は縮小状態を示してい
る。この伸展構造物の構成を説明すると、図において、
1,2は円板状をなす端板、３はこの両端板1,2間に設けら
れた同一長さの３本の弾性縦梁である。この弾性縦梁3,
3は、グラスファイバまたはカーボンファイバで強化し
たエポキシ樹脂等の弾性線材からなるもので、この各縦
梁3,3の下端は、下側端板１の上面にその外周縁に沿わ
せて等間隔に設けたブラケット4,4に枢着されており、
また各縦梁3,3の上端は、上側端板２の下面にその外周
縁に沿わせて等間隔に設けたブラケット（図示せず）に
枢着されている。５は各縦梁3,3を連結する多数の横梁
であり、この横梁5,5は縦梁3,3の全長にわたって等間隔
に設けられている。この横梁5,5は、合成樹脂からなる
弾性変形可能なもので、中心部から放射状に延出する３
本のアーム部の先端を各縦梁3,3に固定して各縦梁3,3を
互いに連結している。また、６は隣接する縦梁3,3同士
を連結する斜索である。この斜索6,6は、引張り強度の
高い繊維索からなっており、この斜索6,6は、横梁5,5に
よって区画された各スパンごとに、その対向角を結んで
Ｘ状に張られている。一方、７は伸展構造物を縮小させ
るための引索であり、この引索７は、上側端板２の中心
に連結されるとともに、各横梁5,5の中心に設けた索通
し孔8,8および下基板１の中心に設けた索通し孔９を通
して下基板１の下に引出され、モータにより駆動される
巻取ドラム（図示せず）に巻付けられている。

この伸展構造物は、各弾性縦梁3,3をコイル状に弾性変
形させることによって縮小されるもので、前記巻取ドラ
ムに引索７を巻取らせると、引索７によって上側端板２
が引下げられ、この上側端板２の引下げ力により各縦梁
3,3が上端側から第６図に示すようにコイル状に弾性変
形して行き（このとき、各縦梁3,3のコイル状変形にと
もなって上側端板２が実線矢印方向に回転する）、最終
的にコイル状に変形した各縦梁3,3のループが重なり合
う第７図に示す状態まで縮小される。なお、横梁5,5は
縦梁3,3のコイル状変形にともなって捩れおよび撓み変
形する。また、この伸展構造物は、巻取ドラムを逆転さ
せて引索７を繰出すことにより伸展されるようになって
おり、引索７を繰出すと、コイル状に変形されている各
縦梁3,3が縦梁自体の反発力で復元して上記縮小時と逆
に構造物が柱状に伸展して行き（このとき上側端板２
は、各縦梁3,3の復元にともなって第６図に示す鎖線矢
印方向に回転しながら上昇する）、最終的に第５図に示
す状態まで伸展する。また、前記斜索6,6は、構造物を
第５図に示す状態に完全に伸展させたときに緊張状態と
なって、隣接する縦梁3,3と横梁5,5とで構成される矩形
枠の筋かいとなるようになっている。なお、この斜索6,
6は引張り力に対してのみ有効であるが、この斜索6,6は
Ｘ状に張られているために、前記矩形枠が対角線方向か
らの引張り力および圧縮力によって変形するのを斜索6,
6で防止することができるから、伸展された構成物は、
筋かい入りラーメン構造と同様な剛性をもつ。

ところで、上記伸展構造物を伸展させる場合、構造物を
所要の剛性をもたせながら伸展させるには、構造物をそ
の一端側例えば下端側から第６図に示すように順次伸展
させてやることが必要であるが、コイル状に変形してい
る縦梁3,3の反発力は縦梁全長のどの部分においてもほ
ぼ均一であるために、各縦梁3,3をその一端側から順次
直立させるには、構造物の伸展初期に、各縦梁3,3の伸
展開始端側を強制的に立上がらせてやることが必要とな
る。

このため、従来は、第８図に示すように各縦梁3,3の伸
展開始端側（ここでは下端側）を、端板１に設けた支柱
10によって常に直立する状態に固定しておくことによ
り、縦梁３がこの直立部から順次立上がって行くように
するか、あるいは第９図に示すように、各縦梁3,3の伸
展開始端を、端板１に設けた渦巻きばね11に取付けられ
てこの渦巻きばね11のばね力で回動される回転軸12に固
定して、構造物の伸展初期に各縦梁3,3の伸展開始端に
渦巻きばね11のばね力を立上げトルクとして作用させる
ようにしている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第８図に示した伸展構造物では、各縦梁
3,3の直立状態で固定されている部分はコイル状に変形
させることができないし、また、各縦梁3,3の直立状態
で固定されている部分とコイル状に変形した部分との間
（ａ部付近）に大きな曲げ歪みを生じさせないようにす
るには、図示の高さ程度までしか構造物を縮小させるこ
とができないから、構造物をコンパクトに縮小させるこ
とができなくなってしまうという問題をもっていた。

また、第９図に示した伸展構造物は、これをコンパクト
に縮小させることは可能であるが、この伸展構造物で
は、縦梁３がコイル状に変形しながら倒伏するのにとも
なって蓄勢される渦巻きばね11の反発力が縦梁３の端部
に局部的に作用するために、縦梁３の端部に無理な力が
かかって縦梁３がその端部から折損することがあるとい
う問題があった。

この考案は上記のような実情にかんがみてなされたもの
であって、その目的とするところは、構造物の伸展初期
に各縦梁の伸展開始端側を強制的に立上がらせて構造物
をその一端側から順次伸展させるようにしたものであり
ながら、コンパクトに縮小することができるだけでな
く、第９図に示した従来の伸展構造物のように縦梁が折
損するという問題もなくした伸展構造物を提供すること
にある。

〔問題点を解決する手段〕

この考案は、各縦梁の伸展開始端側にそれぞれ対応させ
て、コイル状に変形した縦梁を立上がり方向に引張する
縦梁立上げ用スプリング部材を設け、前記スプリング部
材の一端を縦梁の伸展開始端側の端部を枢着した端板
に、このスプリング部材が対応する縦梁の枢着部から前
記縦梁のコイル状変形時の倒れ方向に対し反対方向にず
れた位置において連結し、前記スプリング部材の他端を
前記対応する縦梁に、その端板枢着端から適当距離をと
った位置において連結したことを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

すなわち、この考案の伸展構造物は、縦梁の端板枢着端
から適当距離だけ離れた位置を縦梁立上げ用スプリング
部材により立ち上がり方向に引張することによって、コ
イル状に変形している縦梁を立上がらせてやるようにし
たものであり、このようにすれば、縦梁に無理な力がか
かって縦梁が折損することはない。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を３本の縦梁を備えた伸展構
造物を例にとって第１図および第２図を参照し説明す
る。なお、この実施例の伸展構造物は、縦梁立上げ用ス
プリング部材を備えた点を除けば、構造物本体は第５図
〜第７図に示した伸展構造物と同様な構成のものである
から、構造物本体の構成については図に同符号を付して
その説明を省略する。

第１図および第２図において、13は構造物の伸展初期に
弾性縦梁3,3の伸展開始端側（この実施例では下端側）
を立上がらせるために設けられた縦梁立上げ用スプリン
グ部材であり、このスプリング部材13は、各縦梁3,3の
伸展開始端側にそれぞれ対応させて設けられている。

この縦梁立上げ用スプリング部材13は、第３図に示すよ
うに、グラスファイバまたはカーボンファイバで強化し
たエポキシ樹脂等の弾性線材あるいは弾性金属からなる
棒状または板状のばね部材14に、繊維索からなる２本の
索体15,15を連結したもので、一方の索体15はばね部材1
4の一端に取付けた索通しリング14aを通してばね部材14
の他端に連結され、他方の索体15はばね部材14の他端に
取付けた索通しリング14bを通してばね部材14の一端に
連結されている。上記ばね部材14は、両方の索体15,15
を互いに引き寄せる方向に一定のばね力で引張するもの
で、このばね部材14は、索体15,15に矢印方向の引張り
力が作用したときに第３図（ａ）の状態から第３図
（ｂ）に示すように撓み変形して、その復元力により索
体15,15を矢印方向と逆方向に引張する。

また、第１図および第２図において、16は下側端板１の
外周縁部に各縦梁3,3とそれぞれ対応させて突設された
スプリング部材取付板であり、この取付板16,16は各縦
梁3,3の枢着部よりも外側に、各縦梁枢着部のほぼ中間
に対向させて設けられている。そして前記縦梁立上げ用
スプリング部材13,13は、その一端、つまり一方の索体1
5の端部を、各縦梁3,3の伸展開始端側の端部を枢着した
下側端板１に設けた各取付板16,16のうちの前記スプリ
ング部材13が対応する縦梁３の下側端板枢着部（ブラケ
ット４部分）から縦梁３のコイル状変形方向に対し反対
方向にずれた方向に位置する取付板16の上端部に取付け
て下側端板１に連結し、他端、つまり他方の索体15の端
部を、このスプリング部材13が対応する縦梁３に、その
下側端板枢着端（ブラケット４への枢着端）から適当距
離をとった位置（この実施例では、最下段の横梁５が縦
梁３に取付けられている箇所）において連結して、下側
端板１と縦梁３の伸展開始端側との間に設けられてお
り、構造物の伸展初期に、コイル状に変形されている縦
梁3,3を立上がり方向に引張するようになっている。

この伸展構造物は、第５図〜第７図に示した伸展構造物
と同様に、引索７を下方に引くことにより各縦梁3,3を
コイル状に変形させながら縮小され、引索７を緩めてや
ることによりコイル状に変形している各縦梁3,3の復元
によって柱状に伸展するもので、縮小時にコイル状に変
形してたたみ込まれる各縦梁3,3は、最終的に下端側が
下側端板枢着部から下側端板１上に倒伏して、第２図に
示すように各縦梁3,3のループが重なり合う状態まで縮
小される。なお、この場合、前記スプリング部材取付板
16,16は各縦梁3,3の枢着部よりも外側に設けられている
ために、コイル状に変形した縦梁ループはスプリング部
材取付板16,16に当ることなくその内側に格納される。
また、縦梁立上げ用スプリング部材13,13は、縦梁3,3の
下端側が下側端板１上に倒れ込むのにともなってばね部
材14を彎曲されながら縦梁ループの下に倒伏する。

また、構造物の伸展に際して引索７を緩めると、コイル
状に変形している各縦梁3,3がその反発力で復元する
が、この場合、上記伸展構造物では、各縦梁3,3の下端
側つまり伸展開始端側と下側端板１との間に、コイル状
に変形している縦梁3,3を立上がり方向に引張する縦梁
立上げ用スプリング部材13,13を設けているから、引索
７を緩めると、まず各縦梁3,3の下端側が縦梁立上げ用
スプリング部材13,13のばね力で斜め上方に引かれて立
上がることになり、したがって、構造物をその下端側か
ら第１図に示すように順次伸展させて、構造物を所要の
剛性をもたせながら伸展させることができる。

そして、上記伸展構造物では、コイル状に変形した縦梁
3,3を、その下側端板枢着端から適当距離だけ離れた位
置において縦梁立上げ用スプリング部材13,13により立
上がり方向に引張して縦梁3,3を立上がらせてやるよう
にしているから、縦梁の端板枢着端に渦巻きばねの反発
力を作用させて縦梁を立上がらせてやる従来の伸展構造
物（第９図に示したもの）のように縦梁に無理な力がか
かることはなく、したがって従来のように縦梁3,3が折
損することはない。また、上記実施例では、前記縦梁立
上げ用スプリング部材13を、最下段の横梁取付け部にお
いて縦梁３に連結しているから、縦梁立上げ用スプリン
グ部材13のばね部材14を、縦梁３を直立状態に立上がら
せた後も十分な引張り力を残すものとしておけば、この
縦梁立上げ用スプリング部材13の引張り力により、伸展
された構造物の下端部つまり下側端板１と最下段の横梁
５と隣接する縦梁3,3とによって構成される矩形枠を、
その斜索６がいっぱいに緊張された最も剛性が高い状態
にすることができ、したがって伸展された構造物の下端
部の剛性をさらに高めることができるし、また、前記縦
梁立上げ用スプリング部材13を構造物下端部の矩形枠の
斜索６としても兼用することができるから、第５図〜第
７図に示した伸展構造物において下端部の矩形枠にＸ状
に張られている斜索６の一方を不要とすることができ
る。

なお、上記実施例では、構造物の伸展初期に弾性縦梁3,
3の伸展開始端側を立上がらせるための縦梁立上げ用ス
プリング部材13として、第３図に示したものを使用して
いるが、この縦梁立上げ用スプリング部材13は、引張り
コイルばねを利用するものでもよいし、また第４図に示
すような定荷重ばね17を利用するものでもよい。

また、上記実施例では、下端側から伸展される構造物に
ついて説明したが、構造物を上端側から伸展させる場合
は、前記縦梁立上げ用スプリング部材13を縦梁3,3の上
端側と上側端板２との間に設ければよいし、さらにこの
考案は、３本以上の縦梁を備えた伸展構造物にも適用す
ることができる。

〔考案の効果〕

この考案の伸展構造物は、各縦梁の伸展開始端側にそれ
ぞれ対応させて、コイル状に変形した縦梁を立上がり方
向に引張する縦梁立上げ用スプリング部材を設け、前記
スプリング部材の一端を縦梁の伸展開始端側の端部を枢
着した端板に、このスプリング部材が対応する縦梁の枢
着部から前記縦梁のコイル状変形時の倒れ方向に対し反
対方向にずれた位置において連結し、前記スプリング部
材の他端を前記対応する縦梁に、その端板枢着端から適
当距離をとった位置において連結したことを特徴とする
ものであるから、構造物の伸展初期に各縦梁の伸展開始
端側を強制的に立上がらせて構造物をその一端側から順
次伸展させるようにしたものでありながら、コンパクト
に縮小することができるだけでなく、第９図に示した従
来の伸展構造物のように縦梁が折損するという問題もな
くすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの考案の実施例を示したもので、第
１図および第２図は伸展構造物の伸展途中および縮小状
態の斜視図、第３図は縦梁立上げ用スプリング部材の斜
視図、第４図は縦梁立上げ用スプリング部材の変形例を
示す斜視図である。第５図，第６図および第７図は伸展
構造物の原理構成を示す伸展状態，伸縮途中の状態およ
び縮小状態の斜視図である。第８図および第９図はそれ
ぞれ伸展初期に縦梁の伸展開始端側を立上がらせる手段
を備えた従来の伸展構造物の縮小状態の斜視図である。 １…下側端板、２…上側端板、３…弾性縦梁、５…横
梁、６…斜索、７…引索、13…縦梁立上げ用スプリング
部材、14…ばね部材、15…索体、16…スプリング部材取
付板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】両端を上下一対の端板に枢着した少なくと
   も３本以上の弾性縦梁を備え、前記各縦梁をコイル状に
   弾性変形させることによって縮小されるとともに、各縦
   梁の復元により一端側から順次柱状に伸展する伸展構造
   物において、 前記各縦梁の伸展開始端側にそれぞれ対応させて、コイ
   ル状に変形した縦梁を立上がり方向に引張する縦梁立上
   げ用スプリング部材を設け、前記スプリング部材の一端
   を縦梁の伸展開始端側の端部を枢着した端板に、このス
   プリング部材が対応する縦梁の枢着部から前記縦梁のコ
   イル状変形時の倒れ方向に対し反対方向にずれた位置に
   おいて連結し、前記スプリング部材の他端を前記対応す
   る縦梁に、その端板枢着端から適当距離をとった位置に
   おいて連結したことを特徴とする伸展構造物。