JPH0387905A - 複合振子を用いる重力方向保持装置 - Google Patents

複合振子を用いる重力方向保持装置

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JPH0387905A
JPH0387905A JP1223279A JP22327989A JPH0387905A JP H0387905 A JPH0387905 A JP H0387905A JP 1223279 A JP1223279 A JP 1223279A JP 22327989 A JP22327989 A JP 22327989A JP H0387905 A JPH0387905 A JP H0387905A
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upper rotary
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JP1223279A
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English (en)
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Kenichi Miya
憲一 宮
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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】 (発明の技術分野) 本発明は、重力方向を保持せしめる装置に関するもので
ある。
(従来技術とその問題点) 動揺を伴う移動体の上で使用される移動衛星通信業務の
地球局アンテナあるいは計測器などは前後の動揺(ピッ
チング)と左右の動揺(ローリング)によってその姿勢
に変化を生じないように動揺を補償する機能を備えなけ
ればならない。
近時、移動体通信の需要の高まりと共に構造簡単にして
動作確実でありかつ安価な装置の実現が望まれていた。
この要求を満足させるために、本願発明者は特願平1−
48640号(重力方向保持装置)を提案した。しかし
ながら、それは鉛直線方向に設けた摺動構造体を用いる
など実用的に充分な機能を有するものではなかった。
(発明の目的) 本発明の目的は、上記の如き要求を満足する完全な受動
方式による重力方向保持装置を実現することである。
(発明の構成と作用) この目的達成のために、本発明による複合振子を用いる
重力方向保持装置は、動揺体上に中心軸が支持された第
1の上部回転接合器と、該第1の上部回転接合器の中心
を通る鉛直線に沿って該上部回転接合器の回転部より上
部吊架体により吊架された中心軸を有する第fの下部回
転接合器と、 前記の第1の上部回転接合器とは別に前記動揺体上に中
心軸が支持された第2の上部回転接合器と、 該第2の上部回転接合器と前記第1の下部回転接合器の
回転部とがそれぞれ剛体によって回転部および中心軸に
接合された第2の下部回転接合器と、 該第1の下部回転接合器の回転部に下部吊架体を介して
接合された少なくとも一対の摺動体と、該少なくとも一
対の摺動体が前記第1の上部回転接合器の中心と該摺動
体の中心とを結ぶ直線に平行な方向にのみ移動可能なる
ように該摺動体の移動方向を規制するために前記動揺体
に取り付けられた摺動構造体と、 前記第1の上部回転接合器の上部に位置しかつ前記鉛直
線に対称に該第1の下部回転接合器の回転部に接合され
た重錘と、 前記第1の上部回転接合器の中心と前記第1の下部回転
接合器の中心とを結ぶ方向が重力の方向を保持するよう
に構成されている。
(実施例) 以下本発明を図面により詳細に説明する。
まず、説明を容易とするために基本となる2次元の動t
i (ピッチング又はローリング)が紙面内にある場合
について述べる。即ち、3次元の動揺に対しては直交し
た2次元の装置の組合わせによって容易に構成すること
が出来るからである。
図1は本発明の装置の構成例を示す。ここでAは動揺体
、Poは動揺体Aに設けられた第1の上部回転結合器ま
たはその中心(×印)である、第1の上部回転結合器P
0の中心軸は動揺体A上に支持され、その中心軸上で回
転する回転部には上部吊架体B、を接合し、その末端に
その中心を×印で示した第1の下部回転接合器Q0が取
付けである。
動揺体Aには第1の上部回転接合器P0とは別に第2の
上部回転接合器Pが取付けてあり、Pの回転部と接合し
た上部吊架体Btの末端には第2の下部回転接合器Qが
接合してあり、またQの回転部と第1の下部回転接合器
Q0の回転部とは上部吊架体B、によって結ばれている
。Doは1百の延長線と鉛直線ZZ°の交点である。図
1の例ではQo D o = 2 P o Qoとし角
QQODO即ち角βは鋭角をなすように構成されている
。
このように四辺形Po Qo Q P で構成する振子
は通常の末絞り型複合振子の片側を利用したものである
。従って動揺体Aの傾斜、即ち1角の変化に対する四辺
形の形状は一義的に定まることになる。
第1の下部回転接合器Q0には下部吊架体C0が接合さ
れ、C0より複数の下部吊架体C,,C2が分岐して、
それぞれの末端に円形断面を有する摺動体D + 、 
D tが結合されている。摺動体は接点形状とすること
も可能である。
摺動体り、、D、は動揺体Aに取付けられた複数個の摺
動構造体E、、E、とそれぞれ接触しあるいは狭い細隙
を保ちながら傾斜に従って移動するようになっている。
摺動構造体E、、E、は第1の上部回転接合器の中心P
0と摺動体の中心D 、D zとを結ぶ直線に平行な方
向にのみそれぞれの摺動体が移動可能なるように移動方
向を規制している。
なお、摺動構造体E + 、 E tの外側の部分はあ
るいは摺動体のいずれか一方は省略することができる。
第1の下部回転接合器Q0の上部に位置するように2個
の重錘Wが第1の上部回転接合器の中心P0を通る鉛直
線ZZ°に対称にQoの回転部に接合されている。重錘
Wは複合振子を作動せしめる原動力となるものである。
第1の上部回転接合器P0には指針Fが接合されており
、傾斜角度目盛Gにより動揺体の傾斜角θを読み取るよ
うにしである。第1の上部回転接合器P0の上部に取付
けられているW゛なる重錘は横加速度によって受ける第
1の下部回転接合器Q0なとの影響を補償するための補
償重錘である。
図1の実線は動揺体Aが水平状態の場合を示す。
2個の対をなした摺動体り、、D、はそれぞれ鉛直線Z
z゛に対称に+δ(図はδ=15°)および−δなる傾
斜角をもつ摺動構造体E+、Ezに近接している。実際
にはいずれか一方の摺動体(D、又はり、)が摺動構造
体(B、、E、)に接触し、他方は近接状態にあるが、
PaQoも下部吊架体C0も殆ど鉛直線上にあり、姿勢
は安定に保持されている。ここで指針Fの方向(PsQ
oの方向)は傾斜角度目盛GのOoを指す、なお、重錘
Wに作用する重力gによる等価的な力W、gは鉛直方向
から第1の下部回転接合器Q0に加わっている。
次に図1の水平状態の装置に横加速度が作用する場合を
考察する。それは動揺体Aの発進時、制動時、旋回時、
衝撃時などの状態に相当する。まず、横加速度αが左か
ら右に作用するとすれば、等価的重量W0なる重錘は右
向きにW2Cなる力を受ける。しかし重錘Wに結合して
いる複数個の摺動構造体E、、E、によってその偏位を
妨げられる。結局第1の下部回転接合器Q0は全く運動
を起こすことはできない、即ちP。Qoの方向は横加速
度によって何らの影響を受けることがない。
次に動揺体Aが傾斜した場合を考える。図1の点線は移
動体Aが反時計方向C傾斜角θだけ(例としてθ=3r
)傾斜した状態を示す、傾斜角度目盛りはか1部は省略
されている。剛体Q。Qは傾斜に従って点線の如く傾斜
し、摺動体D+、Dzは摺動構造体E 8. E Zの
移動に従って偏位1回転している。この場合、重錘W0
に働く重力による力は摺動体を介して摺動構造体に右向
きの力を与え、結局、第1の下部回転接合器Q0の左方
向の力を与える。その結果、PoQoの方向は傾斜方向
に傾くことなく、鉛直線の方向を保持することになる。
この状態において、横加速度が加わったとしても上と同
様にして摺動体は摺動構造体に妨げられて偏位すること
はできず、PoQoの方向は鉛直線の方向に保持される
。
一般に水平状態から傾斜状態に移行する場合には動揺体
Aの傾斜と反対の方向に同時にα=α1sinθなる加
速度が作用する。この作用は前記の重力の効果を減殺す
るので以下にその考察を行う。
今、等価的重量W0なる重錘が鉛直線に対して角度γだ
け傾斜した場合、重力gは重錘W0に対し左回りの回転
力を与える。その力をF、とすれば、 F、=W6gsiny          (1)であ
る0次に右向きの横加速度αが重錘W0に作用する右向
きの回転力をF&とすれば、F g =W 6 a a
s 1 nθcosD−θ)(2)である。また末絞り
型複合振子には次の関係がある。
γ−nθ                 (3)但
し、nは nzPoP/QoQ  である。
ところで複合振子の作動の限界条件はF、=F&である
。今、簡単のためθが小さい場合の限界条件を上式から
求めれば、 α、=ng            (4)となる、即
ち、α、=ngならばPoQoの方向は傾斜角に影響な
く重力の方向を保持することになる。
以上の説明においてはW0以外の重量は無視したが、こ
れらが加速度によって受ける影響を補償するために重錘
W′を必要に応じて設けることができる。
また以上の動作を円滑に行わせるために、角D0Q、Q
および摺動体り、、D、の接点位置は構造設計において
妥当な値に選ぶことが必要である。
傾斜が起こった場合には摺動構造体E、、Elは前述し
た如く摺動体D r 、 D zの移動方向を点Paに
向かう方向に規制して複合振子の姿勢を一義的に決定す
る。その結果、上部回転接合器の中心P0と下部回転接
合器Q0とを結ぶ方向をある傾斜角の範囲内においては
ほぼ正確に重力の方向に保持することができる。即ち、
複合振子の幾何学的性質により、極めて僅かな量ではあ
るが、P、Q。
の方向に誤差を伴うことになるのである。
このように、末絞り型複合振子を用いる場合には構造設
計がやや複雑になるが、傾斜に従ってその姿勢が一義的
に定まるので、横加速度は勿論、外部擾乱の影響をも殆
ど蒙らない特長を有している。従って、精密な角度指示
が要求されない場合にはその特長を生かして便利に利用
することができる。
以上の説明はすべて2次元の動揺についてなされたが、
前後、左右の動揺(ピッチング及びローリング)に対応
するためには2次元の作用が互いに直交関係になるよう
に構成して実現することができる。即ち、例えば図1に
ついて述べれば、上部回転接合器P0にはジンバル(安
定水平保持装置)を用い、その他の回転接合器P、 Q
、 Q、にはジンバルまたはユニバーサルジヨイントを
用い、摺動構造体E r 、 E tを鉛直線に対称に
円錐構造とし、その外周に例えば2対の摺動体を直交す
るように配置することにより容易に3次元の動揺に対す
る重力方向保持装置を実現することができる。
図1によって分かる如く、傾斜角θは指針Fの指すGの
目盛りから読みとれるので、本発明の装置は横加速度の
影響を蒙らない簡易な受動式の傾斜計として利用するこ
とができる。
また、傾斜角の量を電気的出力として取り出せば、これ
を利用した能動制御方式の装置を実現することができる
。さらに第1の上部回転接合器に平衡して負荷重量を保
持するようにすれば完全受動式の装置を実現することも
できる。
(発明の効果) 以上述べた如く、本発明は動揺体の傾斜にも横加速度に
もあるいは擾乱外力にも影響されない純粋な受動方式に
よる重力方向保持装置を提供するものである。即ち、本
発明は構造簡単、動作確実にして経済性もある。従って
、移動体通信装置。
船舶用装置などに広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図1は末絞り型複合振子を用いる本発明の装置の構成例
を示す略図である。 A・・・動揺体、 B、B□B、・・・上部吊架体、c
、、c、、cz・・・下部吊架体、 Do・・・末絞り
型複合振子の回転接合器を結ぶ延長線と鉛直線軸との交
点、 D、、Dl・・摺動体あるいはその中心、 E 
、E z・・・摺動構造体、 F・・・指針、G・・・
傾斜角度目盛り、 Po・・・第1の上部回転接合器あ
るいはその中心、 P・・・第2の上部回転接合器、 
Qo・・・第1の下部回転接合器あるいはその中心、 
Q・・・第2の下部回転接合器、W・・・重錘、 Wo
・・・補償重錘、 ZZ゛・・・鉛直線軸、 α・・・
加速度、 β・・・下部吊架体C0と剛体QQ、とのな
す角、  γ・・・重錘Wの傾斜角、δ・・・摺動構造
体の鉛直線からの傾斜角、 θ・・・動揺体の傾斜角。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 動揺体上に中心軸が支持された第1の上部回転接合器と
    、 該第1の上部回転接合器の中心を通る鉛直線上に沿って
    該上部回転接合器の回転部より上部吊架体により吊架さ
    れた中心軸を有する第1の下部回転接合器と、 前記第1の上部回転接合器とは別に前記動揺体上に中心
    の軸が支持された第2の上部回転接合器と、 該第2の上部回転接合器と前記第1の下部回転接合器の
    回転部とがそれぞれ剛体によって回転部および中心軸に
    接合された第2の下部回転接合器と、 該第1の下部回転接合器の回転部に下部吊架体を介して
    接合された少なくとも一対の摺動体と、該少なくとも一
    対の摺動体が前記第1の上部回転接合器の中心と該摺動
    体の中心とを結ぶ直線に平行な方向にのみ移動可能なる
    ように該摺動体の移動方向を規制するために前記動揺体
    に取り付けられた摺動構造体と、 前記第1の下部回転接合器の上部に位置しかつ前記鉛直
    線に対称に該第1の下部回転接合器の回転部に接合され
    た重錘とを備えて、 前記第1の上部回転接合器の中心と前記第1の下部回転
    接合器の中心とを結ぶ方向が重力の方向を保持するよう
    に構成された複合振子を用いる重力方向保持装置。
JP1223279A 1989-08-31 1989-08-31 複合振子を用いる重力方向保持装置 Pending JPH0387905A (ja)

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JPH0387905A true JPH0387905A (ja) 1991-04-12

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JP (1) JPH0387905A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006298400A (ja) * 2005-04-18 2006-11-02 Richell Corp 物品ホルダー
US7484492B2 (en) 2006-07-06 2009-02-03 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Four-cycle internal combustion engine and vehicle
US7743867B2 (en) 2006-09-05 2010-06-29 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Motorcycle
CN103971569A (zh) * 2014-05-04 2014-08-06 四川大学 加压延长复摆摆长测量重力加速度

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