JPH0216602B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （本発明の技術分野） 本発明は互に直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸）の方向に連動して直線的に伸縮展開する３次
元多軸展開装置に関するものである。

（本発明の技術背景） ロケツト、人工衛星等、飛翔体を使用して宇宙
空間の自然現象を測定し、そのデータを地上に送
信する観測技術に於いて、観測のためのプローブ
等、及びデータの送信等のためのアンテナ類は、
他の観測装置との間の電気的な干渉を避けるため
に、あるいは観測対象となる自然現象からの要請
より飛翔体本体から出来るだけ離隔した位置に伸
展させる必要がある。一方、飛翔体の打ち上げ時
に於いては上記プローブ、アンテナ等は飛翔体内
部に収納しておく必要がある。

アンテナ及びブローブ等を多元的に展開する機
構としては、従来、次元毎（展開する軸方向毎）
に独立した展開機構を本体の別々の部分に装着し
て次元毎に別々の動力源によつて展開させるよう
に構成されたものが公知であるが、かかる装置で
は収納スペースが大きくなり、しかも各次元毎に
別々の動力源を必要とするため、少ない動力供給
源しかもたない飛翔体に搭載する展開機構として
は不向きである。

また、飛翔体搭載のループアンテナ展開機構と
しては、支柱を傘状に折り畳んで収納しておく機
構や、アンテナ自体にスプリング特性を持たせて
ある機構等が公知であるが、大形のループアンテ
ナの展開が不可能であつたり、飛翔体にスピンを
伴う場合には、スピンによつて生ずる遠心力でば
ね特性のアンテナ自体が変形する等、の欠点があ
つた。

（本発明の目的） 本発明の上記従来の問題点を解決するためにな
されたものであり、３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
方向）への展開と飛翔体からの伸展が単一の動力
源で同時に可能であり、比較的広範囲に拡大展開
が可能で、これ等の特徴にもかかわらず収納時の
占有スペースが比較的少なく、また展開した状態
で搭載する飛翔体の運動、特にスピン等影響を受
けることが少ない展開装置の提供を目的とするも
のである。

（本発明の概要） 上記目的のために、本発明では後で述べる伸縮
クランク機構（レージトング）を３軸方向に配置
し、その交差する部分に、面が互に平行である状
態を保つて相互間隔が可変である一対の連結体を
配置し、この一対の連結体の相互間隔を変えるこ
とによつて３軸方向の間隔が変化する軸支部を当
該連結体に設けて、この軸支部に於いて上記３軸
方向に配置した伸縮クランク機構を軸支連結する
ようにした。

（本発明の前提となる技術） １方向に伸縮（展開）する機構としては、第４
図に示すような伸縮クランク機構が公知である。
この伸縮クランク機構はレージトング（lazy
tongs；伸縮やつとことも謂われる。）と謂われ、
左右に伸縮する扉、縮図器等、広い分野で使用さ
れているものである。このレージトングを簡単に
説明すると、同一寸法のアーム１及び２を互に中
央でクロスさせて軸３で転動可能に結合した機構
を、上記アーム１，２の先端に於いて次々と軸
４，５で転動可能に連結したものであり、幾何学
的には軸３，４，３，５によつて形成される四辺
形の各辺の長さは常時等しく、１直線上に配され
た各軸３，３……、４，４……及び５，５……の
各軸間の距離の比は常時一定となつており、上記
アーム１，２の先端部（いずれのアームであつて
もよい。）に駆動力Ｆを作用させ当該先端部相互
間の間隔（一対アームの交叉角）を変えると、当
該機構の先端部は上記間隔変化の距離より大巾に
Ｇ方向に伸縮する。本発明はこのレージトングを
互に直交する３軸方向に配置し、３軸の交差点に
連結体を配したものである。

（本発明の実施例） 第１図は本発明の実施例を、その伸展した状態
で示した斜視図、第２図は本発明の実施例の連結
部を示した斜視図、第３図は本発明の実施例の駆
動部を示した斜視図である。

第１図〜第３図に於いて、各部記号は次の通り
である。

A₁，A₂……Ｘ軸方向に配置した伸縮クランク B₁，B₂……Ｙ軸方向に配置した伸縮クランク C₁，C₂……Ｚ軸方向に配置した伸縮クランク １ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ……アーム、 ３，４，５……軸支ピン、 ６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ……基部アーム Ｄ……連結部 ８，９……連結体、 １０……案内軸 Ｅ……駆動部 １１……基体、 １２，１３……ブラケツト、 １４，１５……案内軸 、１６……駆動軸、 １７……ストツパ 本実施例は、第１図に示すようにアーム１ａ，
２ａ及びアーム１ｂ，２ｂで前記レージトングを
それぞれ構成し、各軸支連結位置で軸支ピン３，
４，５によつて相互に連結して構成してある。す
なわち、本実施例では各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）
方向のそれぞれの伸縮クランクA₁，A₂，B₁，B₂
及びC₁，C₂は２組のレージトングを並列させて
構成し、各伸縮クランクのたわみを少なくするよ
うにしてある。尚、たわみの問題がなかつたり、
他の方法で解決出来るときには上記各伸縮クラン
クA₁，A₂，B₁，B₂及びC₁，C₂は１組のレージト
ングで構成してもよい。

連結部Ｄは第２図に示すように、２軸、例えば
Ｙ軸とＺ軸がなす平面の方向に矩形板面を有する
一対の連結体８，９を互の板面が相互に平行であ
るように配置してなり、一方の連結体、例えば８
の中心部には案内軸１０が当該連結体８の板面に
垂直に、すなわち例例えばＸ軸方向に衝立して固
定されており、他方の連結体９の中心部には当該
案内軸１０が、例えばスライドベアリング機構に
よつて滑動自在に貫通嵌入されており、この案内
軸１０に沿つて一対の連結体８，９はそれぞれ板
面が互に平行である状態を保つて相互間隔が変化
し得るように構成されている。

上記連結体８，９のそれぞれの周囲４辺には、
１辺当り２個ずつ、合計８個の突起状の軸支部８
０１〜８０８及び９０１〜９０８が設けられてお
り、当該軸支部８０１，８０２，８０３，８０４
及び９０１，９０２，９０３，９０４はＹ軸の双
方向に、軸支部８０５，８０６，８０７、８０８
及び９０５，９０６，９０７，９０８はＺ軸の双
方向にそれぞれ指向している。尚、各伸縮クラン
クA₁，A₂，B₁，B₂及びC₁，C₂がそれぞれ１組の
レージトングでなる場合には上記軸支部は連結体
８，９の１辺当り１個ずつでよい。

駆動部Ｅは第３図に示すように、コ字状の基体
１１の両側面部１１１，１１２間に渡して互に平
行に２本の案内軸１４，１５が、この２本の案内
軸１４，１５の間に当該案内軸１４，１５と同一
方向で、かつ一方の側面部、例えば１１１に貫通
して駆動軸１１６がそれぞれ設けられており、上
記駆動軸１６には、基体１１の両側面部１１１，
１１２間部分を２分して互に反対方向にねじが施
されていて、それぞれのねじ部１６１，１６２に
螺合し、かつ上記案内軸１４，１５にスライド可
能に嵌合して一対（２個）のブラケツト１２，１
３が設けられている。更にこのブラケツト１２，
１３にはいずれかの伸縮クランク、例えばC₂を
連結するための突起状の軸支部１２１，１２２及
び１３１，１３２が設けられている。このブラケ
ツト１２，１３の軸支部１２１，１２２及び１３
１，１３２の個数はブラケツト１個当り２個ずつ
であるが、伸縮クランクが前記のように１組のレ
ージトングでなる場合にはブラケツト１個当り１
個ずつでよい。

以上の構成で、駆動軸１６を回転駆動すること
により、上記ブラケツト１２及び１３は方向が互
に逆方向で等距離ずつ移動する。すなわち、駆動
軸１６の回転駆動により一対のブラケツト１２，
１３間の間隔が変化する。また、当該ブラケツト
１２，１３の移動量を規制する手段として、当該
一対のブラケツト１２，１３間に介在する態様で
ストツパ１７が設けられている。

第２図によつて各方向の伸縮クランクA₁，A₂，
B₁，B₂，C₁，C₂と連結部Ｄとの間の結合関係に
ついて説明する。尚、第２図では図面を見易くす
るために各伸縮クランクの一方のレージトングに
ついてのみ示してある。

Ｙ軸方向の伸縮クランクB₁，B₂の一方のレー
ジトングは、それぞれの基部アーム６ａ，７ａの
端部６０１，７０１に於いて連結体８，９のＹ軸
方向の軸支部８０１，９０１及び８０３，９０３
に当該基部アーム６ａ，７ａが転動可能なように
軸支連結されている。上記伸縮クランクB₁，B₂
の他方のレージトングは、同様にして連結体８，
９のＹ軸方向のもう一方の軸支部８０２，９０２
及び８０４，９０４に軸支連結されている。

Ｚ軸方向の伸縮クランクC₁，C₂を構成するレ
ージトングは、上記伸縮クランクB₁，B₂と同様
にして連結体８，９のＺ軸方向の軸支部８０５，
９０５，８０６，９０６，８０７，９０７，８０
８，９０８に軸支連結されている。従つて連結体
８，９が案内軸１０の案内に従つてその相互間隔
が変化すべく移動すると、前記第４図で説明した
レージトングの作動原理から明らかなようにＹ軸
方向の伸縮クランクB₁，B₂及びＺ軸方向の伸縮
クランクC₁，C₂はそれぞれの軸方向に伸張し又
は収縮する。

上記Ｙ軸方向及びＺ軸方向のいずれか一方、例
えばＹ軸方向の伸縮クランクB₁，B₂を構成する
レージトングの基部アーム６ａ，７ａは、連結体
８，９に軸支した端部６０１，７０１を更にアー
ム方向外方に伸延した構造にしてあり、その伸延
先端部分６０２，７０２はＬ字状に折曲させて、
その部分がＸ軸方向のレージトングのアーム１
ａ，２ａ，１ｂ，２ｂの一部分をなす様な関係
に、すなわち第２図に沿つて説明すれば、伸縮ク
ランクB₁を構成するレージトングの基部アーム
伸延先端部分６０２と、伸縮クランクB₂を構成
するレージトングの基部アーム伸延先端部分７０
２はそれぞれＸ軸方向の伸縮クランクA₁を構成
するレージトングの基部アーム７ａ及び６ａと平
行な方向に折曲させてある如く構成される。以上
のように構成されることで、上記伸縮クランク
B₁，B₂の基部アーム６ａ，７ａ及び６ｂ，７ｂ
は連結体８，９の移動方向を90度転換する運動方
向転換子としての機能を有する。

Ｘ軸方向の伸縮クランクA₁，A₂を構成するレ
ージトングは、それぞれの基部アーム６ａ，７
ａ，６ｂ，７ｂの端部６０１，７０１に於いて、
上記したＹ軸方向の伸縮クランクB₁，B₂の基部
アーム伸延先端部分６０２，７０２に当該基部ア
ーム６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂが転動可能なように
軸支連結されている。上記したように伸縮クラン
クB₁，B₂の基部アーム６ａ，７ａ及び６ｂ，７
ｂは運動方向転換子として作用するので、連結体
８，９のＸ軸方向の運動は前伸縮クランクB₁，
B₂の基部アーム伸延先端部分６０２，７０２間
のＹ軸方向の間隔変化として伝達され、これによ
りＸ軸方向の伸縮クランクA₁，A₂はＸ軸方向に
それぞれ伸張し、又は収縮する。

次に第３図によつて駆動部Ｅと伸縮クランク例
えばC₂との間の結合関係を説明する。

駆動部Ｅのブラケツト１２，１３の軸支部１２
１，１２２及び１３１，１３２には伸縮クランク
C₂の連結部Ｄ側とは反対の端に位置するアーム
１ａ，２ａ及び１ｂ，２ｂ（このアームを以下特
に駆動アームという。）の先端部分が当該駆動ア
ーム１ａ，２ａ及び１ｂ，２ｂが転動可能なよう
に軸支連結されている。前記したようにブラケツ
ト１２，１３は互に面平行を保つて移動するので
上記駆動アーム１ａ，２ａ及び１ｂ，２ｂの先端
は前記第４図で説明したＦ方向に移動し、これに
よつて伸縮クランクC₂はＺ方向に伸張し、又は
収縮する。

次に実施例の動作を説明する。

駆動軸Ｅの駆動軸１６に外部から回転駆動力を
印加すると、ブラケツト１２，１３は案内軸１
４，１５に沿つて互に離隔し、又は接近する。当
該ブラケツト１２，１３が最大に離隔した状態が
当該多軸展開装置の収納時の状態であり、ストツ
パ１７に接触するまで最大に接近した状態が当該
多軸展開装置の最大伸長時の状態である。

上記ブラケツト１２，１３の運動により、前記
したように伸縮クランクC₂はＺ軸方向に伸張し、
又は収縮する。この伸縮クランクC₂の運動は連
鎖状に連結されている各アーム１ａ，２ａ及び１
ｂ，２ｂによつて当該伸縮クランクC₂の基部ア
ーム６ａ，７ａ及び６ｂ，７ｂに伝達されてその
先端間が離隔し又は接近する。これによつて連結
部Ｄの連結体８，９が案内軸１０に沿つて互に面
平行である状態を保つて離隔し又は接近する。こ
の連結体８，９の運動はＺ軸方向のもう一方の伸
縮クランクC₁、Ｙ軸方向の２組の伸縮クランク
B₁，B₂のそれぞれ基部アーム６ａ，７ａ及び６
ｂ，７ｂに直接伝達され、又Ｙ軸方向の伸縮クラ
ンクB₁，B₂の基部アーム６ａ，７ａ及び６ｂ，
７ｂによつて運動方向が90度転換されてＸ軸方向
の２組の伸縮クランクA₁，A₂のそれぞれ基部ア
ーム６ａ，７ａ及び６ｂ，７ｂに伝達され、これ
により各方向の伸縮クランクA₁，A₂，B₁，B₂及
びC₁は前記伸縮クランクC₂の伸張又は収縮に連
動して同時に伸張し又は収縮する。

以上の動作により、例えば駆動部Ｅが飛翔体内
部に固定されているものとすれば、当該多軸展開
装置を伸展方向に駆動すると、当該多軸展開装置
は飛翔体からせり出すと同時に３次元方向（Ｘ
軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）に展開する。

以上に説明した実施例では駆動部をＺ軸方向の
伸縮クランク端部に設けたが、この駆動部Ｅは、
例えば連結部Ｄの連結体８，９を直接駆動するよ
うに設ける等、いずれの個所に設けても本発明を
実施することができる。

（本発明実施例の応用例） 第５図〜第７図は前記実施例の応用例を示した
ものであり、第５図〜第７図では各伸縮クランク
A₁，A₂，B₁，B₂及びC₁，C₂を伸展した状態で２
点鎖線により示してある。

第５図は各伸縮クランクA₁，A₂，B₁，B₂及び
C₁の先端に各種プローブH₁〜H₅を取り付けた応
用例であり、第６図は各伸縮クランクA₁，A₂，
B₁，B₂及びC₁の各先端間にループアンテナＪを
張りめぐらせた応用例であり、また、第７図は各
伸縮クランクA₁，A₂及びB₁，B₂の各先端に支柱
１８を立て、その先にワイヤメツシユアンテナＫ
を取り付けた応用例である。尚、第７図に示す応
用例では伸縮クランクC₁は必要としない。この
ように各方向の２組の伸縮クランクのうちの一方
を欠く多軸展開装置も本発明の要旨の範囲内であ
る。

以上のように本発明は特にロケツト、人工衛星
等への搭載機器のためになされたものであるが、
これに限らず、収納及び伸張展開作動を必要とす
る機器であれば、いずれにも本発明は実施でき
る。

（本発明の効果） 以上の実施例の説明から明らかなように、本発
明ではレージトングを使用した伸縮クランクを三
次元方向に配置し、その交差点で全ての方向伸縮
クランクに運動が伝達されるように構成したから
駆動源が１個でよく、しかも大きな展開能力を有
する多軸展開装置が比較的簡単な構造で得られ、
本発明は極めて著しい効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例の構造を示す
斜視図、第４図は本発明の前提となる公知のレー
ジトングを説明する図、第５図〜第７図は本発明
の応用例を示す概略斜視図である。 （主な記号）、A₁，A₂，B₁，B₂，C₁，C₂……
伸縮クランク、Ｄ……連結部、８，９……連結
体、Ｅ……駆動部、１２，１３……ブラケツト、
１６……駆動軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互に直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向
   にそれぞれレージトングを配置するとともに、上
   記３軸のうちの２軸（Ｙ軸、Ｚ軸）の方向に軸支
   部を有し、かつ該２軸（Ｙ軸、Ｚ軸）がなす平面
   が互に平行を保つて該平面と直交する軸（Ｘ軸）
   方向に移動可能であるようにした一対の連結体を
   上記３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）が交わる位置に配
   置し、上記軸支部方向（Ｙ軸、Ｚ軸方向）のレー
   ジトングの基部アーム端部を上記一対の連結体の
   同一軸支部間にわたして転動可能に軸支連結する
   とともに、一方（Ｙ軸方向）のレージトングの基
   部アーム端部をアーム方向外方に伸延した構造と
   し、同一連結体に軸支した基部アーム端部の一対
   の伸延部分先端にわたして上記平面と直交する軸
   （Ｘ軸）方向のレージトングの基部アーム端部を
   転動可能に軸支連結し、上記レージトングの交叉
   するアーム間のいずれかに、該双方アームの交叉
   角度を変化せしめるための駆動装置を具備せしめ
   てなる３次元多軸展開装置。