JPS615602A - アンテナ駆動制御装置 - 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】 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
クチェータの構造を示す断面図である。すなわち、Ｅ４
Ｑ、軸１上に回転軸を持つ１対のアクチェータ２ａ、２
ｂを脚６ａ、６ｂによって固定ベース５に固定し、アク
チェータ２ａ、２ｂに、前記８文軸ｌに直交するＡｚ軸
３廻りのアクチェータ４を取付け、アクチェータ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、アンテナ取付は面の中心軸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Ｅｌｌ軸上は互に回転可能な直交２軸
となっている。

アクチェータ２ａ、２ｂの回転と７クチエータ４の回転
とによって、アダプタ７はＥｌｌ軸上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。

アクチェータ２ａ、２ｂと７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Ｅ！ＬＭＩと一致するように、ベアリング１
４を介してハウジング９に枢支されたシャフト１３に、
はぼ円盤状の可動ヨーク１５をナツト１Ｂによって固着
し、可動ヨーク１５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ｌＯ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によって磁路が形成さ
れ、磁束中のコイル１１に電流を流すと、フレミングの
左手の法則に従って可動ヨーク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
いばねによってハウジング９に係止されているから、シ
ャツ）１３は１回転力に応じた角度だけ回転した位置で
停止する。従って、コイル１１に流す電流の大きさによ
って可動ヨーク１５のＥｌｌ軸ｌ廻りの回転角度を制御
することが出来る。また、アクチェータ４によって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、アクチェータのシャフトをベアリン
グによっ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、−１−６、□。１．６オカ
□い、いうヶうヵ、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、アクチェータ２ａ、２ｂのシャフト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、Ｅｌｌ軸
１゜Ａｚ軸３．アダプタ７の中心軸８示一点で一致する
と否とに拘らず、オフセットイナーシャが大きくなって
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、シャ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
１、□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、弾性ピボットを使用する
ことによって、ｍ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の弾性ピボット
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
の弾性ピボッ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８４図のアンテナ取付は台
を除去して矢印Ｂ方向から見九−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５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対の弾性ピボット１２ａ　、　１２ｂによって中
間可動リング１８に枢支されている。弾性ピボット１２
ａ　、　＋２ｂ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株の弾性板で結合し
て構成され、一方の端部な可動ヨーク１５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１
８に穿設された孔に挿入固着している。弾性ピボット＋
２ａ　、　＋２ｂには、特許第１１０２５１３号屈曲性
支軸０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対の弾性ビポツ）１２ａ。

１２ｂによって可動ヨーク１５が中間可動リング１Ｂに
対して第１の軸２０上に枢支される０本実施例では、弾
性ピボット１２ａと１２ｂとで第１の弾性ピボット対を
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の弾性ピボット対を構成する弾性ピ
ボット＋２ｃ　、　１２ｄによって第１の軸２０に直交
する第２の軸１８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。従って、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の内面に球面に沿って固着された
磁石１７に対向する位置に、固定ヨークＩＯを固着し、
固定ヨーク！θ上にコイル１１を前記磁石１７に対向さ
せて取付は固定する。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１
５が支持台３０に対して回転しても、磁石１７とコイル
１１間のギャップ長は変らない。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は台２１
が、その中心軸が、第１の軸２０と第２の軸１８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、アンテナ取付は台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１７と固定ヨーク１Ｇ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ｌＯに固定されであるから、コイル
１１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
波を流すことにより、第２の軸１８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。

従って、可動ヨーク１５は、上記４個のコイル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
ナ取付は台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、弾性ピボット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１
５との間のギャップを検出するギャップ検出器２２を取
付け、該ギャップ検出器２２が検出したギャップ量によ
って可動ヨーク１５の変位量を求めて、図示されないギ
ャッ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ィードバックすれば、動作中
心のずれ等による。中ｉｍ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。ギャップ検出器２２は、円
周上８０°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は台２１を取付けている。従っ
て、支持台３０も円筒状であり、支持台３０の外周に９
０６ずつ離して固定ヨーク１０を固着し、固定ヨークｌ
Ｏ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って前記同
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。その回転角度によってコイル１１と磁石
１７の間のギャップ量が若干変化するため、電磁力の損
失が角度によって変化するが、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図で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の弾性ピボット対によって
枢支し、上記中間可動リングを第２の弾性ピボット対に
よって第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って前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０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、　　　　　　゛１アンテナ取付は面
に向って突出できる部分を太きく取ることが可能である
。このため、オフセットイナーシャを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ャフト外径の制
約はなくなり、構造が対称化され、装置の内部空間にギ
ャッ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
って一様に拡がるため、磁気ギャッ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ェータを示、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、ｌ：Ｅｉ軸、２ａ、２ｂ、４ニアクチエー
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、１２ａ　、　１２ｂ　、　１２
ｃ　、　１２ｄ　：弾性ピボット、１３：シャフト、１
４：ベアリング、１５：可動ヨーク、ＩＢ：ナツト、１
７：磁石、１８：中間可動リング、ｔｉｌｌ：＠２の軸
、２０：第１の軸、２１：アンテナ取付は台、２２：ギ
ャップ検出器、３０：支持台、３１：突出部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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の弾性ピボット対と、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の弾性ピボット対とを備えたこ
   とを特徴とするアンテナ駆動制御装置。
2. （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
   の端面間のギャップを検出するギャップ検出器を備えた
   ことを特徴とするもの。