JPS62501578A - 複数の平行シヤフトの同時回転装置 - 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】 この発明は、一般に通信衛星のためのｒｆエネルギー・ビーム・パターンを制御 するシステムに関するもので、特にアンテナ給電ホーンの配列に、または配列か らｒｆエネルギーを給電する「ｆスイッチの配列を形成するシステムに関する。

代表的な通信衛星は、電磁気放射線のビームを送信、及び受信するために、一つ またはそれ以上の一般に球状またはパラボラ状のパディッシュ”アンテナ反射板 を含んでいる。多くの応用は、前記地球の特定の地域を連続的に観察する前記衛 星アンテナ反射板で、地球上略２２．．３００マイルで静止した軌道に於いて維 持されるべき前記衛星を要求する。前記衛星は、通常、前記地球からｒｆ倍信号 受信するために一つのアンテナ反射板と、前記地球に戻る分離ｒｆ信号を送信す るための分離アンテナ反射板を有している。前記受信用反射板は、分離した給電 素子の配列の上へ前記受信信号を集中させるもので、このような受信給電ホーン は前記反射板の焦点面に位置される。同様に、前記ｒｆ倍信号、送信給電ホーン と同様に一直線の配列によって供給される前記送信反射板によって送信される。

前記アンテナ反射板の前記焦点面に於けるその特定の位置の効力によって、それ ぞれ個々の給電ホーンは前記地球の特定の部分を照らすビームを作り出すか、ま たは受信する。給電ホーンの全体の配列は、９０もの給電ホーンから成ることが できるもので、前記地球上の広い地域を照らすことができる。前記配列に於ける 選択された給電ホーンを活性化または非活性化することにより、前記地球の異な ったゾーンが選択的に照らされることができる。ある衛星に於いて、給電ホーン の前記配列は、３つの異なったゾーンの選択的な半球状の範囲を提供し、そして 各々のゾーン・パターンの変更は、別々の給電ホーンに各々接続されるｒｆスイ ッチの配列によって制御される。

３つの位置の一つに対する前記ｒｆスイッチの同時の回転は、前記アンテナ反射 板の前記ビーム・パターンを制御すると共に前記給電ホーン配列に励磁を再分配 する。前記ゾーン・パターンを変更するとき、それは同時に前記ｒｆスイッチの 全てを動作するために望まれるもので、パターン変更を即時に作り出すためのも のである。故に、スイッチ・ポジショナは、３つの位置の一つで一斉に前記スイ ッチを好ましく回転し、前記地球上の特定の地域のために、予め定められたビー ム範囲のパターンを作り出すと共に選択されたホーンを活性化するか、または非 活性化するためのものである。

したがって、これらは衛星給電ホーンの配列の入力及び出力を制御するために、 複数のスイッチを同時に回転させるスイッチ・ポジショナ装置のために限定され た必要が存続された。前記スイッチ・ポジショナ装置は、重りの軽さ及びサイズ の小ささが望まれるべきもので、且つ動作に於ける確実性及び冗長が供給される べきである。

発明の摘要、 この発明は、例えば同期軌道の通信衛星上のｒｆスイッチの配列を制御する複数 の平行シャフトの同時回転装置を提供する。前記装置は、前記スイッチに結合さ れたドライブ・プレート、及び均等量によって前記スイッチの全てが同時に回転 するように、前記プレートを旋回させる冗長のモータ・ドライブ・システムを含 む。前記ドライブ・プレートの前記特定の軌道位置上で信頼すること、故に前記 スイッチの前記位置、前記衛星のアンテナは、前記地球上の独特の地理的な範囲 に、またはこの範囲からｒ「エネルギーを送信または受信するために形成された ものである。この発明のスイッチ・ポジショナ装置は、可動性の軽減のために軽 量、非常に僅かの空間を占有する、そして長年の維持なしに動作するものである 。

更に、前記ドライブ・プレートは平面であり、且つそのフロントサイド上に給電 ホーンの配列を支持する基板のバックサイドに隣接する位置とされるものである 。前記給電ホーンは、ｒｆエネルギーの送信または受信ビームのためのアンテナ 反射位置の焦点面にある。各給電ホーンは、別々の回転自在なｒｆスイッチにエ ネルギーを送信するか、またはスイッチからエネルギーを受信する。各スイッチ は順番に、前記ドライブ・プレートに連動するために前記基板の前記バックサイ ド上に位置された、別々の回転自在なスイッチ・クランクによって動かされるも のである。各スイッチ・クランクは、前記スイッチに動作可能に接続されると共 に前記ドライブ・プレートの前記面に、慨括的に垂直の回転自在なシャフト、前 記ドライブ・プレートに於ける相当ホールの内部に受信されたドライブ・ピン、 及び前記回転自在なシャフトとドライブ・ピンに相互接続される横断クランク・ アームから成る。

前記プレートが前記冗長のモータ・ドライブ・システムによって旋回されると、 前記スイッチは、多くの別個の位置の。

一つに対して一斉に回転される。各位置が前記配列に於ける給電ホーンの特定の セットに、またはそれからｒ「エネルギーを注ぎ、これによって特定のｒｆビー ム・パターンが作り出される。前記アンテナ反射板は、前記地球に送信、または 地球から受信するためのエネルギーの相当パターンを作り出すために前記給電ホ ーン配列に協同する。

前記ドライブ・プレートはまた、その重量を減らすため、そして前記プレートを 安定させるための幾つかのガイド・ピンの組合わせに於いて使用するために、複 数の孔に伴って供給される。前記ガイド・ピンは前記基板に固定されるもので、 そして各々は選択された孔の分離に連合されるものである。

前記孔は、十分に円形であり、各ガイド・ピンの突出端上の切り欠いたヘッドは 、その連合した孔の周囲の回りにスライド可能であり、前記プレートは前記モー タ・ドライブ・システムにより旋回されるものである。このように、前記ドライ ブ・プレートは、その旋回動作の間安定させられるものであり、且つ高振動の他 の期間と西星発射の間、確かに適所で捕えられるものである。例え前記ドライブ ・プレートがその重量を有効に減らすために十分に多くの孔を有しても、ガイド ・ピンは８孔のために供給されるものではない。その代わりとして、前記ガイド ・ピンは、１ｒｉＪ記必要な安定性を供給するために確かな位置で、そして十分 な数に於いて前記プレートを越える空間を保たせられるものである。

制御自在に旋回する前記ドライブ・プレートのための前記冗長のモータ・ドライ ブ・システムは、前記基板に据付けられたベース・モータ及び前記ドライブ・プ レートに据付けられた旋回モータを含んでいる。前記モータの前記出力シャフト は、一対のギアによって互いに駆動自在に接続されたものであり、このような何 れのモータの動作も前記旋回モータを生じさせ、且つ前記ドライブ・プレートは 、前記取付けたペース・モータに従事して旋回するためのものである。フローテ ィング・リンクは、これらのそれぞれのギア間で固有の分離を維持するために前 記２つのモータの前記出力シャフトを包囲する。

この発明の他の特徴と利益は、添付の図面に関連して得られる以下の好ましい実 施例の説明から明白になるもので、それはこの発明の原則として例示して説明さ れる。

図面の簡単な説明 第１図は衛星基板上の給電ホーンの配列に、または配列からｒｆエネルギーをス イッチするための、この発明のスイッチ・ポジショナ装置を説明する部分的断面 の側面図、第２図はその種々の要素の相対的位置を示すスイッチ・ポジショナ装 置の概略斜視図、 第３図はドライブ・プレートの孔に連合したガイド・ビン及びドライブ・プレー トによって駆動されるスイッチ・クランクを示す第１図の回転する部分の拡大断 面図、第４図は前記ドライブ・プレートの断面の斜視図、第５図は前記ドライブ ・プレートを旋回する冗長のモータ・ドライブ・システムの孤立した斜視図であ る。

好ましい実施例の説明 添付の図面に示すように、この発明は、衛星基板１４上の複数のスイッチ（図示 せず）の同時に回転するシャフト１２での使用のために、参照数字１０で一般に 参照されるスイッチ・ポジショナ装置に於いて具体化されるものである。前記ス イッチ・ポジショナは、複数の回転自在なスイッチ・クランク１８に結合された ドライブ・プレート１６を含み、各々別々のスイッチ・シャフトに接続される。

冗長のドライブ・システムは、均等量により前記クランクを経て、−斉に前記ス イッチの全てが回転するように、前記プレートを旋回させる。

通信衛星は一般に、ｒｆエネルギーを別々に受信及び送信するための一対のアン テナ反射板を有している。受信モードに於いて、一つの反射板は、次の拡大及び 反伝送のために、給電ホーンを受信するような、分離した給電素子の配列上へそ れを集中すると共に地球上の特定の地理的位置からエネルギーを受信する。送信 モードに於いて、給電ホーンの分離した配列は、前記地球上の別々の地理的位置 に伝送するために、もう一つの反射板にエネルギーを送信する。個々のｒ「スイ ッチは、予め定められたビーム到達範囲のパターンを作り出すために、各々の配 列に於ける特定の給電ホーンを選択する前記受信配列及び送信配列の両者に於い て、前記別々の給電ホーンに結合される。、３つの異なった位置の一つに対する 前記スイッチの同時回転は、所望の、前記地球の異なった地域を覆うために前記 ｒｆビーム・パターンを変化させる。

第１図は前記基板１４のバンクサイド２８に隣接して位置された前記スイッチ・ ポジショナ１０を示すもので、それは前記ｒｆスイッチ１２を収容している。前 記給電ホーン２４は、前記基板のフロントサイド３０上の平面的配列で配置され るものであり、それと共に前記アンテナ反射板２６の焦点面に於けるもので、そ れは好ましい実施例に於いて球状またはパラボラ状の“ディツシュ″である。例 え前記配列に於ける給電ホーン２４の正確な数が変更されてよいものであっても 、配列はゾーン地域のために、所望の粒状を供給するために見出されていた９０ から１００の給電ホーンを有している。前記配列に於ける給電ホーンの間隔もま た変更してもよいものであり、そして前記配列の前記範囲は、通常前記アンテナ 反射板の前記反射する部分と略同じ大きさである。

例え第１図が単一給電ホーン配列２４及び単一アンテナ反則板２６のみを述べて も、それは一つはｒｆエネルギーを受信するためと、もう一つはｒｆエネルギー を送信するための各々の２つを一般に含む前記事実上の衛星が識別できる。送信 時、ｒｆエネルギーのビームが前記個々の給電ホーンから放射さへ前記アンテナ 反射板によって反射される。受信時ｔま、これに反して、前記反射板が前記地球 上の異なった選択されたゾーンからｒｆエネルギーを受信すると、給電ホーンの 前記配列の上へそれを集中する。交互に、単一給電ホーン配列及び反射板が、直 角に方向を統一させる前記送信エネルギー及び受信エネルギーに伴って、使用さ れることができる。

各給電ホーン２４のための前記ｒｆスイッチ（図示せず）は、別々のクランク１ ８によってそのシャフト１２を経て回転される。

第３図に最も良く示されるように、各スイッチ・クランクは前記回転自在なシャ フト１２を含み、それは基板１４と前記ドライブ・プレートの前記面に対して概 括的に垂直であり、ドライブ・ビン３６は前記ドライブ・プレートによって連動 され、そして横断クランク・アーム３４は前記回転自在なシャフトとビンを相互 接続する。前記シャフトのように、前記ドライブ・ビンは、最小の力で前記クラ ンクの回転を可能にするために、予め定められた間隔によって前記２つに分離さ れると共に接続される前記クランク・アームに伴って、前記ドライブ・プレート の前記面に、むしろ垂直である。

各ドライブ・ビンは３６は、前記ドライブ・プレート１６に形成された複数の相 当ホール３８の別々の一つに受信される。前記ビンは、ｉ）記ドライブ・プレー トから解放されるか、またはドライブ・プレートを通って降下からの前記ドライ ブ・ビンを妨げるために、その出力端で張出し部分４０または平坦なヘッドを有 する。一つの好ましい形状に於いて、前記クランク・アームの一端は、前記ドラ イブ・ビンをスライド自在に受けるために、Ｕ字型のスロット外形４２で供給さ れるものであり、これによって前記スイッチ・クランクの全てが前記ドライブ・ プレートに組に揃えられるとき、交差の問題を最小にする。ブッシング４４及び カラー４６もまた、前記基板１４から前記クランク・アーム３４が間隔を開ける ために、各クランク１８のために供給されることができる。前記クランク・スイ ッチはアルミニウムまたはプラスティックのような固い軽金属から組立てられる ことができる。

前記ドライブ・プレート１６は、重量の極めて軽いものであり、そしてサンドイ ンチ状の構造を有しており、第３図に最も良く示すように、一対の薄い外面のシ ーツ５０によって囲まれた軽量の材料のコア４８を具備する。前記コアは好まし くは、略０．２５インチの厚さを有すると共にアルミニウム・ハニーコンブから 構成されるもので、同時に前記外面シーツは略０．０１インチの厚さを有するア ルミニウム、または他の任意の材料の薄いシーツから構成されることができる。

前記ドライブ・プレートもまた、更に前記プレートの重りさえ軽減するために、 前記プレートの回りに統一的に間隔が開けられた複数の孔５２を有する。前記孔 、それは前記好ましい実施例に於いて十分に円形とされるが、また増加する振動 の他の期間及び衡星発）１の間、前記プレートの旋回の間前記ドライブ・プレー トの容易安定化のもう一つの重要な楯能を提供するものである。

第２図乃至第４図に最も良く示すように、複数のガイド・ビン５４は、前述した ように前記プレートを安定化するために前記ドライブ・プレート１６の回りに間 隔が開けられる。前記ガイド・ビンは、前記基板１４の前記バックサイド２８か ら後部に突出るロンド５６を含み、且つ前記ロンドの遠方端でヘッド５８が切り 欠かれる。前記切り欠いたヘッドは、前記孔に隣接した前記プレー１−のポーシ ョン６０の回りのスライド自在の受信のために適合されるもので、そして一対の 好ましい円形のリテーナ６２は、前記プレートに連動するためのグローブ６６ま たはチャンネルを創造するためのスペーサ６４によって間隔が開けられる。故に 、前記プレートが前記スイッチ・クランク１８を回転するために旋回されると、 前記孔の縁は前記リテーナの内部にスライドすると共に中に適合するもので、そ れは前記プレートの面運動の外に限定する。

好ましくは、軽い摩擦適合は、前記リテーナ６２と前記ドライブ・プレート１６ 間で安定される。前記ガイド・ビンは、固い非金属材料から構成されるもので、 且つ前記リテーナは従順である。故に、前記衛星の発射の間及び高振動の他の期 間、前記リテーナは前記基板１４に比例してそれを安定するために前記プレート の前記外面シーツ５０を連動する。ガイド・ビンは全ての孔のための供給を必要 としない。旋回運動の安定化及び高振動の期間の間の剛度は、相対的に小さい多 くのガイド・ビンのみ供給することができる。このように考慮すると、それは内 側の中央範囲に於けるものより前記ドライブ・プレート１６の前記外周囲の回り に必要とされるガイド・ビンの高い集中を見出した。

前述したように、冗長のモータ・ドライブ・システムは、前記基板１４に関連し て前記ドライブ・プレート１６を旋回する。

このモータ・ドライブ・システムは、第２図及び第５図に最も良く説明されるも ので、前記基板上に据付けられたベース・モータ２２及び前記ドライブ・プレー ト上に据付けられた旋回モータ２０を含んでいる。前記２つのモータの前記出力 シャフト６８及び７０は好ましくは、前記基板と前記ドライブ・プレート間で共 通の面を明らかにするために、反対側の方向に於ける面及び互いに対して、同時 に平行とされるものである。

前記出力シャフトは、これらの相対的なシャフトに接続された一対のドライブ・ ギア７２及び７４によって連結されるもので、そして前記ギア間に固有の分離を 維持するための７０−ティング・リンク７６は前記２つのシャフトに接続される 。前記スイッチ・ポジショナ装置は、前記所望の旋回を安定させるために前記フ ローティング・リンクに協同する一対の遊び車（図には示されない）を更に含む 。指示電流ブラシ・モータまたは他の任意のモータの何れのステッパ・モータで も、好まれる９０°の４相ステンパ・モータが使用されることができる。モータ ・ギアヘッドは、代表的な衛星応用に於いて必要とされた安全のマージンを供給 するために十分なトルク容量と同様に、前記組に揃えられたスイッチ・クランク １８及び前記ドライブ・プレートの前記連合した牽引を克服するために、十分な トルクとされなければならないということがわかる。

モータ２０または２２の何れかの動作は、第５図に於ける前記円形の点線によっ て示されるように、前記ベース・モ〒り２２の回りに旋回するために、このよう な前記ドライブ・プレート１６及び前記旋回モータ２０を生じさせる。前記プレ ートの旋回の前記範囲は、前記種々のスイッチ・クランク１８の前記半径によっ て限定されるもので、それは前記相当クランク・アーム３４の前記長さによって 明らかにされる。故に、前記孔５２の半径及び前記モータの前記出力シャフト６ ８及び７０間の前記間隔は、また前記クランク・アーム長に実質上等しくなけれ ばならないということになる。ドライブ・プレート位置情報は、前記衛星の通常 の遠隔計測工学及び命令顕能によって前記プレートの旋回を制御するために、冗 長の導電性プラスティック電位差計（図示せず）によって供給されることができ る。

この発明の重大な利益は、その簡単な槙造及び軽量特性である。例えば、９０か ら１００のスイッチ間で旋回するだめのスイッチ・ポジショナは、前記ドライブ ・プレート、モータを含んでいるもので、そしてハードウェアと提携して、重石 はおよそ６．５ポンドのみである。そのうえ、確かなモータ冗長は、複合の作動 電動装置システムのための前記必要なしに便利になし遂げられるものである。

この発明の特定の形状が示されると共に説明されると同時に、上記の種々の変形 はこの光明の精神と範囲から逸脱することなしに形成されることができることは 明白である。したがって、この発明は添付の請求の範囲によってのみ明らかにさ れるものである。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　！Ｎ’ＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ ＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．基板に回転自在に接続された複数の実質上平行なシャフトを同時に回転させ るための装置であって、ドライブ・プレートと、 前記シャフトに前記プレートを結合する手段と、均等量によって前記シャフトの 全てが同時に回転するように前記プレートを旋回する手段とを具備することを特 徴とする装置。
2. ２．前記シャフトは前記基板に平面的配列で配置されることを特徴とする請求の 範囲第１項記載の装置。
3. ３．前記ドライブ・プレートは前記シャフトの軸に垂直で且つ概括的に平面であ ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
4. ４．前記結合手段は前記プレートに接続されたドライブ・ピン及び前記ドライブ ・ピンに前記シャフトを相互接続する横断クランク・アームをそれぞれ含んでい る複数のスイッチ・クランクから成ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の 装置。
5. ５．前記プレートを旋回する手段は前記プレートに固定される第１の駆動手段及 び前記第１の駆動手段に駆動自在に結合されると共に前記基板に固定される第２ の駆動手段から成り、このような何れかの駆動手段の活性作用は前述の様式で前 記プレートが旋回されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
6. ６．前記第１及び第２の駆動手段はそれぞれ第１のモータ及び第２のモータから 成ることを特徴とする請求の範囲第５項記載の装置。
7. ７．前記第１のモータはギア手段によって前記第２のモータに結合されることを 特徴とする請求の範囲第６項記載の装置。
8. ８．前記第１または第２の駆動手段の動作は前記第２の駆動手段に関連して旋回 する前記プレート及び前記第１の駆動手段を生じさせることを特徴とする請求の 範囲第５項記載の装置。
9. ９．前記プレートは複数の十分に円形の孔を含むことを特徴とする請求の範囲第 １項記載の装置。
10. １０．前記基板に関連して前記プレートを安定させる手段を更に具備することを 特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
11. １１．前記プレートはその表面を横切って位置する複数の十分に円形の孔を含み 、 前記安定させる手段は別々の孔に隣接する前記プレートの部分に伴ってスライド 自在に連動自在の前記基板に固定された一端及び反対側の端をそれぞれ有する複 数のガイド・ビンから成ることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の装置。
12. １２．基板に据付けられた複数のスイッチを同時に回転させるものであって、 ドライブ・プレートと、 前記スイッチに前記プレートを結合する手段と、前記基板に関連して前記プレー トを安定させる手段と、均等量によって前記スイッチの全てが同時に回転するよ うに前記基板に比例して前記プレートを旋回する手段を具備することを特徴とす るスイッチ・ポジショナ。
13. １３．前記ドライブ・プレートは前記基板の前記面に平行且つ十分に平面である ことを特徴とする請求の範囲第１２項記載のスイッチ・ポジショナ。
14. １４．前記結合手段は前記相当スイッチに回転自在に接続されると共に前記ドラ イブ・プレートの前記面に対して概括的に垂直なシャフト、前記ドライブ・プレ ートの前記面に対して概括的に垂直であると共に接続されたドライブ・ビン、及 び前記シャフトと前記ドライブ・ビンを相互接続する横断クランク・アームを含 み、且つ前記ドライブ・プレートに伴って別々のスイッチを名々接続する複数の 個々のスイッチ・クランクから成り、このような前記プレートの旋回はこれらの 相対的なスイッチ・クランクを通って前記スイッチを回転させることを特徴とす る請求の範囲第１３項記載のスイッチポジショナ。
15. １５．前記ドライブ・プレートはその表面を横切って形成された複数のホールを 含み、 前記ドライブ・ピンは前記ドライブ・プレートに於いて前記ホールによって受け られることを特徴とする請求の範囲第１４項記載のスイッチ・ポジショナ。
16. １６．前記ドライブ・プレートはその表面を横切って形成された複数の円形の孔 を含み、 前記安定させる手段は前記基板に固定された複数のガイド・ピンから成り、各々 のガイド・ピンは別々の円形孔に隣接する前記ドライブ・プレートの前記部分に スライド自在に連動する切り欠いたヘッドを有することを特徴とする請求の範囲 第１２項記載のスイッチ・ポジショナ。
17. １７．前記旋回手段は前記ドライブ・プレートに据付けられた第１のモータ、前 記基板に据付けられた第２のモータ、及び前記第１と第２のモータに共に駆動自 在に結合されるギア手段とから成り、このような前記第１のモータまたは第２の モータの何れの動作も一斉に前記スイッチを回転させると共に前記基板に比例し て前記ドライブ・プレートが旋回することを特徴とする請求の範囲第１２項記載 のスイッチ・ポジショナ。
18. １８．基板に比例してドライブ・プレートを動作するものであって、 前記プレートに固定される第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆動自在に 結合されると共に前記基板に固定される第２の駆動手段とを具備し、このような 第１または第２の駆動手段の何れか一つの動作が前記基板に比例して前記プレー トを旋回することを特徴とする装置。
19. １９．前記第１及び第２の駆動手段はそれぞれ第１及び第２のモータから成るこ とを特徴とする請求の範囲第１８項記載の装置。
20. ２０．前記第１のモータはギア手段によって第２のモータに結合されることを特 徴とする請求の範囲第１９項記載の装置。
21. ２１．前記第１または第２の駆動手段の何れかの動作は前記第２の駆動手段の回 りを旋回するために前記第１の駆動手段及び前記プレートを生じることを特徴と する請求の範囲第１８項記載の装置。
22. ２２．前記第１のモータは前記第１及び第２のモータの出力シャフトを包囲する フローティング・リンクによって前記第２のモータに更に結合されることを特徴 とする請求の範囲第２０項記載の装置。