JPS59132765A - 傾斜駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、人工衛星搭載アンテナの指向方向や、レーザ
ビーム偏向等において、アンテナや偏向レンズ等を保持
する傾斜ステージを傾斜駆動制御する装置に関するもの
である。

従来の士数度を動作ストロークとするこの種の傾斜駆動
制御装置は、傾斜ステージの傾斜中心位置に対して対称
位置に設けるアクチェータの種類の如何に係らず、上記
傾斜角度中心位置に、尖軸式ピボットあるいは球面軸受
を設けることにより傾斜角度中心位置の径方向や軸方向
への変形を拘束しているものが一般である。しかしなが
らこのような機構では、両回動部間の接触摩擦に起因す
る非線形特性は除去できず、高精度な傾斜駆動制御には
不向きであった。

一方、可動部間の接触摩擦を取り除くため、傾斜角度中
心位置に、ベローやコイル型式金属ばねで作られていて
ねじれに対して剛性を有し傾斜たわみ性に対してはフレ
キシブルなピボットを設け、またアクチェータとして電
磁吸引力を利用したものもある。しかし電磁吸引力を利
用したアクチェータでは吸引力ＦはＦ　＝　Ｋ・ｉ２ｓ
／ｆ２（Ｋは定数、１はコイル電流、Ｓは吸引面の対向
面積、ｆに空隙幅）で表わされるように、電流１の自乗
に比例し、空隙幅Ｖの自乗に反庇倒しており、傾斜角度
によって空隙幅Ｖのみでなく、面積Ｓも変化するので、
傾斜角度を所望の値にコントロールするための制御性は
良くなかった。さらに動作ストロークも設定空隙幅？。

に依存し、ある程度まで小さく限定されてしまう欠点を
有していた。

１　本発明は上記の点にかんがみ、長ストロークに亘り
、非接触案内で、精度よくかつ制御の容易な傾斜駆動制
御装置を提供するものであって、以下図面について詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示し、１ａと１ｂは傾斜ステ
ージ３の中心の傾斜角度中心位置Ｏに対して対称位置に
配設されたアクチェータとしてのボイスコイル型リニア
モータであり、支持母体（図示省略）に対して固定され
ている。２ａ　、　２ｂはマグネットであって、厚みの
方向に磁化されている。

４ａ　ｌ　４ｂは外側ヨーク、５ａ、５ｂは内側ヨーク
であって、これら外側、内側両ヨークは下部において連
結されており筒状をなしている。６Ｆ３　、６ｂはコイ
ルボビン７ａ　、　７ｂの下部に例えば樹脂で固めるよ
うに設けられた可動コイル、８ａ、８ｂは両者端がコイ
ルボビン７ａ、７ｂの上部と外側ヨーり４ａ　、　４ｂ
の上方延長部とに固着されたセンタサスペンションばね
であって、複数個の細長いばね板がコイルボビン７ａ　
、　７ｂの外周から等間隔でタービンの羽根状に外側ヨ
ーク４ａ　、　４ｂ　ＩｆＣ延びている。

フィル６ａ　、　６ｂはマグネット２ａ、２ｂと内側ヨ
ーク５ａ　、　５ｂの間のギャップ内を該ギャップを横
切る磁界と直角方向（図中のへ８方向）にカを受けると
共にセンタサスペンションばね８ａ、８ｂによってその
方向にのみ直進運動ができる。９ａ　、　９ｂはコイル
ボビン８ａ　、　８ｂに一端を、傾斜ステージ３に他端
を固着された一方向変位ばねであって、一方向変位ばね
９ａ　、　９ｂは傾斜角度中心位置０の方向に、す々わ
ちばね９ａは図中Ｃ方向、ばね９ｂは図中のＣ′力方向
のみ運動変位が可能である。可動コイル６ａ　、　６ｂ
の電流を制御することにょシ磁気ギャップ中での位置を
変え剛体なる傾斜ステージ３の傾斜角度を制御できる。

１０ａ　、　１０ｂはボイスコイル型リニアモータｌａ
、　ｌｂにそれぞれ対応してコイル６ａ　、　６ｂと同
軸に設けられ支持母体に支持された例えば渦電流式ある
いは静電式のギャップセンサよりなる変位計であって、
その先端部と傾斜ステージとの間のギャップを測定し、
その出力をコイル６ａ、６ｂの電流制御回路にフィード
バックし、傾斜ステージ３の傾斜角度をより高精度に制
御するようにするだめのものである。

第２図は一方のボイスコイルＷ　ＩＪニアモータ１ｂに
よる傾斜ステージ３の傾斜駆動の変位関係説明図であっ
て、同図（ｂ）は水平中立位置、同図（ａＬ　（Ｃ）は
それぞれ上下方向に仰角ないしは俯角を与えるよう角度
変位を与えたときの可動コイル６ｂ、センタサスペンシ
ョンはね８ｂ、一方向変位はね９ｂ　　の関係を示して
いる。

第６図は傾斜ステージ３の傾斜角度変位の説明図（片側
省略）であって、剛体なる傾斜ステージ３を水平中立位
置に対して角度θ傾けるためには、可動コイル６ｂを水
平中立位置ＨからＲ５１ｎθ（Ｒは（５） 傾斜角度中心位置０から一方向変位ばね８ｂの傾斜ステ
ージ３への取゛付位置に至るまでの距離）だけ上昇また
は下降させ、Ｈ１マたはＨ２の位置に移動するよう駆動
させればよい。このとき、傾斜角度中心位置Ｏの方向（
ｃ′力方向にはＲ（１−ｃｏｓθ）なる変位によって発
生する力がコイルボビン７ｂに作用するが、この力を一
方向変位ばね９ｂが吸収する。なお他方のコイル６ａは
コイル６ｂと同時に反対方向に同じ変位するよう駆動さ
れる。

一方向変位ばね９ａと９ｂが両方で平行ばねとして作用
することにより傾斜角度中心位置０が平行移動し々いよ
う、図示例ではコイルボビン７ａ　、　７ｂの一方向変
位ばね９ａ、９ｂの背後側に突出部を形成してストッパ
となし、可動コイル５ａ、５ｂの中立水平状態を原点位
置として傾斜角度中心位置０方向の一方向変位特゛性の
みを有する一方向変位ばねとしである。したがって傾斜
ステージ３の傾斜角度変位以外の変位として傾斜角度中
心位置０に対する径方向、ねじれ方向および軸方向の変
位はすべてセンタサスペンションばね８ａ　　８ｂおよ
び（６） 一方向変位ばね９ａ、９ｂの双方の作用によって拘束さ
れる。

このようにして傾斜角度中心位置０は一定位置にあるの
で従来のようにその位置に尖軸式ピボット等の支持案内
機構を必要としない。

ボイスコイル型リニアモータｌａ　、　ｌｂのマグネッ
ト２ａ１２ｂ％外側ヨーク４ａ、４ｂ、内側ヨーク５　
ａ　＋　５　ｂよりなる磁気回路構成部と可動コイル６
ａ　、　６ｂの大きさ、形状およびセンタサスペンショ
ンばねの形状、特性を適正にすることにすることによっ
て線形駆動領域を大きくとることができ、また長ストロ
ークに亘り制御性の良い高精度な駆動機構となる。

本発明は以上説明したように、センタサスペンションば
ねで支持された可動コイルは磁気回路構成部のギャップ
内を無接触で運動し、また可動コイルと傾斜ステージと
は一方向変位ばねで連結されたものであり、摩擦部分は
存在しないので、真空中の厳しい条件下においても精度
よく駆動制御でき、またクリーンルームにおいて使用し
た場合は摩耗粉を発生しないことの利点を有し、ボイス
コイル型リニアモータの磁気回路構成部、可動コイルの
形状大きさおよびセンタサスペンションばねのばね特性
を適正にすることにより線形駆動領域を大きくでき、長
ストロークに亘り制御性の良い、高精度なものとなし得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の断面図、第２図は各部の変位
関係説明図、第６図は傾斜角変位の説明を示す。 ｌａ　、　ｌｂ・・・ボイスコイル型リニアモータ、２
ａ。 ２ｂ　・・・マグネット、３・・・傾斜ステージ、４ａ
、４ｂ・・・外側ヨーク、５ａ　、５ｂ・・・内側ヨー
ク、６ａ　、　６ｂ・・・可動コイル、８ａ、８ｂ・・
・センタサスペンションばね、９ａ、９ｂ・・・一方向
変位ばね特許出願人　日本電信電話公社 代理人　池田富夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 傾斜ステージの傾斜角度中心位置に対して対象的な位置
   にそれぞれ上記傾斜ステージを傾斜駆動するためのアク
   チェータを配設し、これらアクチェータの駆動量に応じ
   て上記傾斜ステージの傾斜角度を制御する傾斜駆動制御
   装置において、アクチェータをマグネットおよび内外側
   ヨークからなる磁気回路構成部内に形成した磁気ギャッ
   プ内に位置した可動コイルがセンタサスペンションばね
   によシ支持されて上記ギャップを横切る磁界と直角方向
   にのみ無接触直進運動し得るようにしたボイスコイル型
   リニアモータにより構成し、上記可動コイルと上記傾斜
   ステージ間を傾斜角度中心位置方向にのみ運動変位し得
   る一方向変位ばねで連結したことを特徴とする装置。