JPS61133418A

JPS61133418A - 位置角度制御装置

Info

Publication number: JPS61133418A
Application number: JP25424184A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Matsuda; 隆一松田; Satoshi Iwaki; 敏岩城
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1984-12-03
Filing date: 1984-12-03
Publication date: 1986-06-20

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】〔産業上の利用分野〕本発明は直交３軸座標系のうちの特定２軸にかかわる並
進と角度運動を制御し得る位置角度制御装置に係り、特
に、アンテナのピボット支持装置、電子ビーム、レーザ
光ビームなどの照射方向変更装置Ｅこ応用することがで
きる位置角度制御装置に関するものである。

〔従来の技術′〕

電波ビームおよび電子ビーム、レーザ光ビームなどの方
向制御においては、ビーム発射装置あるいはアンテナま
たは反射板の位ｔ１１角度を微妙に調節する必要がある
。

従来のこの種の装置の一例を第７図に示し説明すると、
この第７図はアンテナを例にとった場合を示すものであ
る。

図に聡いて１はアンテナの反射鏡で、この反射鏡１をＢ
ｌ軸まわりの回転機構２とＡｚ軸まわりの回転機構３と
によって支持台４１こ対して相対駆動し、アンテナビー
ム方向を変えるように構成されている。

そして、回転機構２および回転機構３はそれぞれ独立の
アクチュエータ（図示せず）を備えていて、これらのア
クチュエータによって上記回転機構２および回転機構３
を駆動制御すれば、反射鏡１は任意角度だけ回転し、ア
ンテナの指向軸は目的とする方向に？Ｉ５ＩＩｔＩｇｌ
される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の装置は、回転機構２および回転機４
４３の谷内部にそれぞれ軸受は部分や駆動伝達機構で内
蔵し、機械的摺動部分が存在するため、潤滑が不可欠で
あり、長期間の使用によって摩耗し、機械的性能が劣化
するという欠点がある。

また、機械的摺動ζこ伴なうＪＩＪＩ擦や駆動伝達機構
のギアのバックラッシュなどにより高精度の指向角度制
御が困難であるという問題点がある。

さらに、電波や電子ビーム、レーザ光ビームの方向制御
ｌこは単なる角度回転のみならず、特定軸方向の並進が
要求される場合があり、第７図１こ示すような装置でこ
のような機能を満たすには、さらに、並進用のアクチュ
エータおよび支持装置が必要となり、装置が大形・複雑
化するという欠点が生ずる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による位置角度制御装置は、固定支柱の軸方向に
第１および第２の２箇所に各々少なくとも３個放射状に
設けられた電磁石と、上記固定支柱の外側を囲みかつ前
記電磁石とすきまを持って対向するように配置された磁
性体の円筒と、この　　′円筒の両端の平面の中心間を
連架しかつ上記固定支柱の中空とした中心部を通って配
置されると共に中央部をその固定支柱に固定した第１の
は゛ねと、上記円筒の中心線方向の中央部で上記固定支
柱と連結し死中心線まわりの回転を拘束するための第２
のばねと、上記電磁石と上記円筒との間のすきまの量を
検出する変位センサとを備え、上記電磁石の吸引力を制
御してその電磁石と上記円筒とを非接触に保ちかつ指令
信号によってその電磁石と円筒とのすきまを変化せしめ
得るようにしたものである。

〔作用〕

所望の方向における位置と角度の運動制御を磁気浮上技
術を用いて非接触に行なわせる。

〔実施例〕

以下、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明による位置角度制御装置の一実施例の概
略を示す構成図である。

図において、５は固定支柱、６はこの固定支柱５の外側
を囲み、かつ後述する電磁石とすきまを持って対向する
ように配置された磁性体の円筒である。

なお、この第１図において、ｘ、ｙ、ｚは座標方向のそ
れぞれの軸を示す。

第２図は第１図１こおける固定支柱５の詳細を示す構成
図である。

この第２図において第１図と同一符号のものは相当部分
を示し、？、８．９および１０．１１は固定支柱５の軸
方向に別れた２箇所、すなわち、上側と下側にそれぞれ
放射状ｌこ配設された電磁石の一部であり、この上、下
の電磁石はそれぞれ最少３飼が放射状に配設されている
。

１２および１３．１４はそれぞれ上側の電磁石７および
下側の電磁石ｔｏ、ｔ１と磁性体の円筒６（第１図参照
）との間のすきまの量を検知するための変位センサであ
る。ここで、この変位センサは第２図の実施例において
は各電磁石に付随するように示したが、後述のように、
４自由度を電磁石によって磁気浮上技術で拘束するには
最少４個が必要数である。

そして、固定支柱５の中心部は中空となっている。また
、電磁石は前述したように、固定支柱５の軸方向に別れ
た２箇所ｌζ各々少なくとも３個放射状に設けられてい
る。

第３図は磁性体の円筒６の詳細を示す構成図である。

この第３図１こおいて、１５は円筒６の端面の平面板、
１６は止め部、１７は平面板１５を止め部ＩＢの中央を
結んだ長平方向に弾性変形可能の第１のばねで、この第
１のばね１７は第２図に示す固定支柱５の中空部を通る
ように組み立てられている。すなわち、この第１のばね
１７は円筒６の両端の平面の中心間を結び、かつ固定支
柱５の中空とした中心部を通って配置されると共に中央
部を固定支柱５１こ固定している。

第４図は本発明による位置角度制御装置の内部構成の実
施例を示す断面図で、この第４図において第２図および
第３図と同一部分には同一符号を付して説明を省略する
。

そして、磁性体の円筒Ｂは固定支柱５の外側を囲みかつ
電磁石７，１０とすきま１８をもって対向するように配
置されている。また、第１のばね１７は固定支柱５の中
空部の中央で固定されている。１９は固定支柱５が固定
される台である。

第５図は中心線の中央でこれｌこ垂直な断面を示す断面
図である。

この第５図Ｅこおいて第４図と同一符号のものは相当部
分を示し、２０．２１は磁性体の円筒６の中心線まわり
の回転を拘束する第２のばねで、この第２のはね２０．
２１は磁性体の円筒Ｂの中心線方向の中央部で固定支柱
５と連結した中心線まわりの回転を拘束するためｌこ設
けられたばねである。２２および２３は第４図に示す第
１のばね１７および第５図に示す第２のばね２０，２１
をそれぞれ固定するため磁性体の円筒６に空けられた孔
である。

第６図は磁気浮上機能を説明するだめの説明図である。

この第６図１こおいて、６は磁性体の円筒、Ｉは電磁石
、１２は変位センサ、１８は磁性体の円筒６と電磁石７
との間のすきま、２４は変位センサ１２ＩＣよって検出
されたすきまの量と指令信号２５を入力としすきま１８
が安定に保たれるための信号をつくる信号処理回路、２
６はこの信号処理回路２４の出力を入力としこの入力信
号ｌこしたがって電磁石７に電流を流す電力増幅器であ
る。

つぎにこの第６図１こ示す磁気浮上手段の動作を説明す
る。

まず、電磁石の機能について説明すると、変位センサ゛
１２の出力信号にしたがって電磁石７の電流を制御し、
磁性体の円筒６と電磁石７とのすきま１８を一辿に保つ
。

つぎに、信号処理回路２４は変位センサ１２の出力信号
を増幅、微分などを行うもので、上記すきま１８が安定
に保たれるための信号をつくる。

また、電力増幅器２Ｂはこの信号処理回路２４によって
得られた信号ｌこしたがって電磁石７に電流を流す。そ
して、外部からの指令信号２５によって磁性体の円筒Ｂ
と電磁石７とのすきま１８を所望の値に設定することが
できる。

なお、この研気浮上技術は周知のものである。

前述したところから明らかなように、本発明の位置角度
制御装置は、前述の第１図〜第４図に示すようＩこ、磁
性体の円筒６の中心線方向、すなわち、固定支柱５の軸
方向ｌこ第１および第２の２箇所ｌこ各々少くとも３個
電磁石７〜９および電磁石１０．１１・・・などが放射
状Ｉこ配置してあり、これら各電磁石７〜１１と磁性体
の円筒６とのすきま１８を一定ｌこ保つよう構成され、
また、第４図１こ示すようｌこ、磁性体の円筒６の中心
線の方向はその円筒６の両端の中心を結んでいる第１の
ばね１７の中央を固定支柱５１こ固定することによって
拘束されている。そして、この第１のばね１７は、電磁
石７，１０などに外部からの指令信号を与え、電磁石７
．１０・・と磁性体の円筒６とのすきま１８を変化させ
得る程度の弾性をもたせである。ざらｌζ、この磁性体
の円筒６の中心線まわりの運動は第５図に示すようｌこ
、第２のばね２０，２１ζこよって弾性的に拘束されて
いる。

これらの機能により、本発明の位置角度制御装置は第１
図に示す座標方向についてｘ、ｙ軸方向の並進と、ｘ、
ｙ軸まわりの角度的な回転の計４自由度の運動が指令信
号によって制御することができ、かつその運動は摩擦や
”ガタ”にル＃されずに行わせることができる。このた
め、位置、角度を高精度に決定することができる。

そして、本発明の位置角度制御装置は、２個の並進と２
個の角度回転の４自由度の運動を必要とするアンテナの
ピボット支持装置や、電子ビーム、レーザ光ビームなど
の照射方向制御装置ｆこ応用し得ることができる。

また、本発明は、上記４自由度の運動を可能とするため
に必要ｌこして最少の電磁石の数で機構を構成している
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複雑な手段を用
いることなく、磁気浮上技術を用いて６自由度を有する
剛体の特定２軸の限定された並進連動と、この２軸まわ
りの限定された角度運動の計４自由度を運動ｔｆｑ能と
し、残り２自由夏を弾性的Ｉこ支持することで拘束する
ようにした簡単な構成ｌこよって、所望の方向における
位置と角度の運動制御を磁気浮上技術を用いて非接触に
行なわせることができるため、高２１２４こ行なわせる
ことができ、かつ制御を必要としない方向の拘束をばね
で行っているため、目的とする２本の座標軸の方向での
並進とそれらの軸のまわりの角度的な回転の計４自由度
の運動を、必要かつ最少の電磁石数で実現することがで
き、このため、経済的な構成となし得るので、実用上の
効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】８１図は本発明による位置角度制御装置の一実施例の概
略を示す構成図、第２図は第１図１こおける固定支柱ｌ
こ係る部分を抽出して示した構成図、第３図は第１図に
あける円筒ｌこ係る部分を抽出して示した構成図、第４
図および第５図は本発明ｔこよる位置角度制御装置の断
面図、８６図は本発明−ご用いる磁気浮上技術を説明す
るための構成図、第７図は従来のこの糧の装置の一例を
示す構成図である。５＠・・・固定支柱、６・・―・磁性体の円筒、７〜１
１・・・Φ電磁石、１２〜１４会・・φ変位センサ、１
５・ψ・・端部平面板、１６・・φ・止め部、１７＠・
・・第１のばね、２０，２１・・舎・第２のばね。特許出願人　　日本ｔＬ信′ａ砧公社代理人　山川政樹（（勃ふ１名）第１図第２図第３図１６゛第４図＠６図

Claims

【特許請求の範囲】

固定支柱の軸方向に第１および第２の２箇所に各々少な
くとも３個放射状に設けられた電磁石と、前記固定支柱
の外側を囲みかつ前記電磁石とすきまを持つて対向する
ように配置された磁性体の円筒と、この円筒の両端の平
面の中心間を連架しかつ前記固定支柱の中空とした中心
部を通つて配置されると共に中央部を該固定支柱に固定
した第１のばねと、前記円筒の中心線方向の中央部で前
記固定支柱と連結した中心線まわりの回転を拘束するた
めの第２のばねと、前記電磁石と前記円筒との間のすき
まの量を検出する変位センサとを備え、前記電磁石の吸
引力を制御して該電磁石と前記円筒とを非接触に保ちか
つ指令信号によつて該電磁石と円筒とのすきまを変化せ
しめ得るようにしたことを特徴とする位置角度制御装置
。