JPS60264103A - 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、アンテナの反射鏡を微小回転駆動することに
よって、アンテナの指向軸を任意方向に制御するための
アンテナ駆動制御装置に関する。

従来技術 第１図は、従来のアンテナ駆動制御装置の一例を示す斜
視図である。すなわち、アンテナの反射鏡ｌを、該反射
鏡の指向軸を上下方向に回転させるＥＩＬ軸廻りの回転
機構２に取付け、回転機構２はアンテナの指向軸を左右
方向に回転させるためのＡｚ軸廻りの回転機構３に取付
けて、回転機構３を取付はベース（支持台）４に固定す
る。

回転機構２および回転機構３は、それぞれ独立のアクチ
ェータを備えていて、これらのアクチェータによって前
記回転機構２彰よび３を駆動制御すれば、反射鏡ｌは存
意角度だけ回転し、アンテナの指向軸は目的とする方向
に制御される。

上述の従来装置は、回転機構２および３の内部に、軸受
は部分や、駆動伝達機構を内蔵し、機械的摺動部分が存
在するため、潤滑が不可欠であり、長Ｍ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、機械的摺動に伴なう摩擦や、駆動伝達機構のギアの
バックラッシュなどの非線形要因により、高精度の指向
角制御が困難である。

発明の目的 本発明の目的は、上述の従来の欠点を解決し、回転部の
軸受として、弾性的に捩れてねじれ剛性を有する弾性ピ
ボットを使用し、電磁石の吸引力で回転子に固着された
鉄板を吸引することにより・　て回転力を生じさせる機
構として、機械的摺動部分を除去したアンテナ駆動制御
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、筒状の支持台と、該
支持台の周壁と対向する筒状の周壁を有する回転子と、
ねじれ剛性を有する第１の弾性ピボットによって前記支
持台に第１の軸に対して弾性的に回ｉ可能に枢支された
中間可動フレームと、該中間可動フレームの中心を通り
前記第１の軸に直交する第２の軸に対して前記回転子を
弾性的に回動可能に枢支するためのねじれ剛性を有する
第２の弾性ピボットと、前記支持台と回転子の周壁の対
向面にそれぞれ対向して配設された鉄板および電磁石と
、前記回転子の回転角を計測する検出器と、該検出器の
出力と目標値との差に応じた電流を前記電磁石に供給す
るための電力増幅器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２図は、本発明の一実施例を示す断面図である。すな
わち、筒状の周壁を有する支持台４の外周と、筒状の周
壁を有する回転子５の内周とを対向させて配置し、支持
台４の内壁には、第１の軸８文に対して推動可能な中間
可動フレームｌＯを枢支し、中間可動フレームｌＯには
、図中中央部を通り前記第１の軸Ｅｌに直交する第２の
軸Ａｚに対して推動できるように前記回転子５を枢支す
る。

そして、回転子５の底板に反射鏡１を取付ける。

中間可動フレーム１０は、第１の弾性ピボット８ｂによ
って支持台４に枢支され、回転子５は、その底板中心部
から図中下方に突出させた支軸が、第２の弾性ピポツ）
８ａによって中間可動フレーム１０に枢支されている。

弾性ピボット８ａは、ねじれ剛性を有するピボットであ
り、弾性的に捩れて反射鏡ｌが第２の軸Ａｚ廻りに微小
範囲で回転することを許す１例えば、両端部の間を複数
枚の弾性板で結合して構成される（特公昭５Ｂ−４２７
６８号屈曲性支軸の製造方法参照）０弾性ピボット８ａ
の一端は、中間可動フレーム１０上の第２の軸Ａｚに穿
設された孔に挿入固着され、他端は回転子５の前記支軸
の回転中心に穿設された孔に挿入固着する。中間可動フ
レーム１０はまた、支持台４に対して前記第１の軸Ｅ文
廻りに回動できるように、第１の弾性ピボット８ｂによ
って支持台４に枢支されている。第１の弾性ピポツ１−
８ｂもその両端部は、それぞれ、中間可動フレーム１０
または支持台４に穿設された孔に挿入固着されている。

従って、中間可動フレーム１０は第１の弾性ピボット８
ｂのねじれ剛性の範囲内において第１の軸Ｅ９゜廻りに
回転することが可能である。

支持台４の外壁と、回転子５の内壁には、電磁石７ａ〜
７ｄと鉄板６ａ〜６ｄとがそれぞれ対向して取付けられ
ている。電磁石７ａ、７ｄに電流を流したときは、鉄板
６ａ、８ｄが電磁石７ａ。

７ｄに吸引されて、回転子５は図中反時計方向に回転力
を受ける。電磁石７ｂ、’７ｃに電流を流すと、回転子
５は時計方向の回転力を受ける。従って、回転子５の底
板に固定された反射鏡ｌは、電磁石７ａ〜７ｄに流す電
流に応じて、図中矢印で示すように第２の軸Ａｚを中心
として左右に推動する０反射鏡ｌの第１の軸Ｅｌ廻りの
回転力は。

支持台４の壁面に取付けられた図示されない他の電磁石
の吸引力によって発生する。

支持台４の図中左右の壁の上端部には、検出器９ａ、９
ｂが取付けられていて、支持台４の周壁の上端面と回転
子５の底板との牟ヤップを計測することによって、回転
子５の第２の軸Ａｚ周りの回転角を検出する０回転子５
の第１の軸Ｅ１周りの回転角は、支持台４の図示されな
い壁の上端部に取付けられた同様な検出器によって検出
する。

第３図は、回転子５が直交する２軸Ｅ文、Ａ４に対して
回転する２軸回転機構を模式的に説明するための斜視図
である。同図において、弾性゛ピポツ）８ａが捩れると
、回転子５は弾性ピボット８ａの捩れ角だけＡｚ軸周り
に微小回転し、弾性ピボット８ｂが捩れると、回転子５
および中間可動フレームｌＯが一体となってＥｕ軸周り
に微小回転することが理解される。従って、上記２組の
弾性ピボットの捩れによって、回転子５に固定されたア
ンテナの指向軸を任意の方向に任意の角度だけ、機械的
な摺動を伴うことなく微小回転させることが可能である
。

第４図（Ａ）、（Ｂ）は、回転子５の回転力を発生する
原理を説明するための図である。支持台４の外周には、
図中左右の周壁に４個と、図示されない周面に４個の合
計８個の電磁石が取付けられ、回転子５の内周には、上
記６個の電磁石に対向する位置にそれぞれ鉄板が固着さ
れているが。

第４図（Ａ）、（Ｂ）では、左右の周壁に取付けられた
４個の電磁石７ａ〜７ｄと、それらに対向する鉄板６ａ
〜６ｄのみしか現れていない、同図（Ａ）に示すように
、電磁石７ａと７ｄに電流を流したときは、鉄板６ａ、
５ｄに加わる電磁的吸引力によって、弾性ピポッ）８ａ
廻りの偶力を生じ、回転子５は、弾性ピボッ）８ａの中
心を通り紙面に垂直なＡｚ軸を中心として図中反時計方
向に回転する。同図（Ｂ）に示すように、電磁石７ｂと
７０に電流を流したときは、鉄板６ｂと６０に加わる電
磁的吸引力は、弾性ビポッｈ８ａ廻りの偶力となって回
転子５を時計方向に回転させる。紙面に平行なＥｌ軸廻
りの回転も全く同様に説明できる。

次に、回転子５の回転角度を任意の大きさに設定する制
御動作について説明する。第４図（Ａ）に示すように、
回転子５が反時計方向に回転すると、支持台４の上端面
に取付けられている検出器９ａ、９ｂと、回転子５の底
板とのギャップが変化する。検出器９ａ、９ｂはそれぞ
れ回転子５の底板との距離を非接触で測定し、距離に比
例した電気信号を出力する。すなわち、検出器９ａの出
力が減少し、検出器９ｂの出力が増加する。同図（Ｂ）
に示すように、回転子５が時計方向に回転したときは、
検出器９ａの出力が増加し、検出器９ｂの出力は減少す
る。従って、検出器９ａと９ｂの出力の差を取れば、回
転子５の回転角度に比例した信号となる。従って、この
信号が目的の回転角度に相当する値になるように電磁石
７ａ〜７ｄに流す電流を制御すれば、回転子５を任意の
角度だけ回転させることができる。

第５図は、回転子５の回転角度を制御する制御回路を示
すブロック図である。すなわち、検出器９ａと９ｂの出
力の差に比例した信号を出力する差動増幅器１２と、差
動増幅器１２の出力を入力端子１１から供給された角度
指定信号と比較する差動増幅器１３と、差動増幅器１３
の出力に応じて電磁石７ｂおよび７Ｃを駆動する電力増
幅器１８ａと１位相補償器１５の出力を反転させる差動
増幅器１４と、差動増幅器１４の反転出力に応じて電磁
石７ａ。

７ｄを駆動する電力増幅器１８ｂとから構成される。差
動増幅器１２の出力と入力端子１１から入力された目標
角度に比例した角度指示信号とを比較することによって
、回転子５の回転角度誤差に比例した誤差信号が差動増
幅器１３から出力され、この誤差信号に比例した力で、
これを０にする方向の偶力を発生させれば、アンテナの
指向角度は所望の回転角度に制御される。差動増幅器１
３の出力が正のときは、電力増幅器ｌｅａが誤差信号に
比例した電流を電磁石７ｂ　、７ｃに流し、電磁石７ｂ
。

７Ｃの吸引力で上記誤差を補正する。差動増幅器１３の
出力信号が負のときは、差動増幅器１４によつて誤差信
号の符号を反転し、電力増幅器１６ｂの出力を電磁石７
ａ、７ｄに流し、電磁石７ａ、７ｄの吸引力で上記誤差
を補正する。すなわち、回転子５の回転角度が常に所望
の指示角度に等しくなるように、制御系が構成されてい
る。なお、位相補償器１５は、上記制御系の動作を安定
させるための位相補償器である。

回転角を検出するための検出器には、例えば、アンテナ
の受信電波から反射鏡の回転角度を検出するような検出
器を用いてもよい。また、変位そのものではなく、変化
速度を測定する形式の検出器を使用してもよい、ただし
、そのときは、受信電波から指向方向角度を検出する回
路を第５図に追加した制御系とする必要がある。

また、上述では、電磁石７ａと７ｄによって回転子５を
反時計方向に回転させ、電磁石７ｂと７０によって回転
子５を時計方向に回転させるように説明したが、電磁石
７Ｃと７ｄを省略し、電磁石７ａと７ｂのみによっても
同様の機能を持たせることができる。

第６図は、本発明の他の実施例の制御回路を示すブロッ
ク図である。この場合は、電磁石７ａ〜７ｄをそれぞれ
独立に駆動する電力増幅器１７ａ〜１７ｄを設け、電力
増幅器１７ａと１７ｄの入力を並列にして差動増幅器１
４の出力を接続し、位相補償器１５の出力を電力増幅器
１７ｂと１７ｃの入力に並列に入力させるように構成し
ている。その外は、第５図に示した制御回路と同様であ
る。電力増幅器１７ａ〜ｌ？ｄまたは電磁石７ａ〜７ｄ
のうちの１つが故障した場合に、残りの正常な電力増幅
器と電磁石で必要な回転駆動トルクを得ることが可能で
ある。−この場合は、電磁石７ａ〜７ｄは第２の軸廻り
の回転力を発生するための複数の第２の電磁石であり、
第１の軸廻りの回転力を発生させるための同様な複数の
第１の電磁石に対しては、図示されない同様な複数の電
力増幅器によってそれぞれ独立に電流が供給される。上
述の冗長構成によって装置の信頼性を向上することがで
きるという利点がある。

なお、第２図では、支持台４の外周を回転子５の内周に
対向させた構成としたが、回転子５の外周を支持台４の
内周に対向させるように構成することも可能である。

発明の効果 以上のように、本発明においては、支持台の周壁と回転
子の周壁とを対向させて配置し、それぞれの周壁の対向
面に電磁石と鉄板とを対向させて取付け、かつ、第１の
弾性ピボットによって中間可動フレームを前記支持台の
第１の軸上に微小回転可能に枢支し、第２の弾性ピボッ
トによって上記中間可動フレームの前記第１の軸に直交
する第２の軸上に前記回転子を枢支し、前記電磁石に電
流を流すことによって上記回転子を前記直交する２軸に
対して任意の方向に回転させ、上記回転子の回転量を検
出する検出器の出力と目標値との誤差が０になるように
、前記電磁石に流す電流を制御するように構成したから
、前記回転子の運動に伴う機械的摺動が全くなく、長寿
命、高精度のアンテナ駆動制御ができるという効果があ
る。また、アンテナの指向軸が前記第１と第２の軸の交
点を通り、アンテナが上記交点を中心として回転するの
で、オフセットイナーシャを２つの軸に対して同じにす
ることができる利点がある。ざら（に、ベアリングを使
用した従来装置のように、シャフト外径の一１限がなく
なり、機構構造を容易に対称化することができ、小形、
軽量化に有利である。

【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斜視
図、第２図は本発明の一実施例を示す断面図、第３図は
上記実施例の回転子５の支持機構を説明するための模式
図、第４図は上記実施例の駆動原理を示す図、第５図は
上記実施例の電磁石を駆動する制御回路を示すブロック
図、第６図は、本発明の他の実施例の制御回路を示すブ
ロック図である。 図において、■＝アンテナの反射鏡、２．３二回転機構
、４：支持台、５：回転子、６ａ〜６ｄ：鉄板、７ａ〜
７ｄ二電磁石、８ａ：第２の弾性ピボット、８ｂ：第１
の弾性ピボット、９ａ。 ９ｂ：検出器、１ｏ：中間可動フレーム、ｌに入力端子
、１２，１３，１４：差動増幅器１．１５：位相補償器
、ｌｅａ、１８ｂ、１７ａ　〜１７’ｄ　：電力増幅器
。 出願人　日本電信電話公社 三菱電機株式会社 代理人　弁理士　住田俊宗 第１図 に 第゛　２　図 第３図 第４図 （Ａ） 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　筒状の支持台と、該支持台の周壁と対向する筒
   状の周壁を有する回転子と、ねじれ剛性を有する第１の
   弾性ピボットによって前記支持台に第１の軸に対して弾
   性的に回動可能に枢支された中間可動フレームと、該中
   間可動フレームの中心を通り前記第１の軸に直交する第
   ２の軸に対して曹記回転子を弾性的に回動可能に枢支す
   るためのねじれ剛性を有する第２の弾性ピボットと、前
   記支持台と回転子の周壁の対向面にそれぞれ対向して配
   設された鉄板および電磁石と、前記回転子の回転角を計
   測する検出器と、該検出器の出力と目標値との差に応じ
   た電流を前記電磁石に供給するための電力増幅器とを備
   えたことを特徴とするアンテナ駆動制御装置。 （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、前記第１の軸廻りの駆動力を発生するため
   の複数個の第１の電磁石と、前記第２の軸廻りの駆動力
   を発生する複数個の第２の電磁石と、上記各電磁石に対
   してそれぞれ独立に電力を供給する複数個の電力増幅器
   とを備えたことを特徴とするもの。