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技術 ジンバル機構の回転規制構造

出願人 多摩川精機株式会社
発明者 池田貴洋
出願日 2008年6月24日 (12年0ヶ月経過) 出願番号 2008-163991
公開日 2010年1月14日 (10年5ヶ月経過) 公開番号 2010-008046
状態 未査定
技術分野 航行(Navigation)
主要キーワード 回転規制構造 回転規制状態 ロックレバ 歯車体 圧縮コイル エレベーション軸 安定装置 アジマス軸
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年1月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

従来のジンバル機構回転規制構造は、所定の回転角度毎にしか回転軸の回転を規制できないので、ペイロードの向きを所定角度にしか固定できない。

解決手段

本発明によるジンバル機構の回転規制構造は、回転軸10の周方向に沿って互いに隣接して配置された第1歯20aを有する有限角歯部20を回転軸10に取り付けるとともに、前記有限角歯部20の近傍にロックレバー30を配置し、前記ロックレバー30に設けられた規制用歯部33の第2歯33aが前記第1歯20aに噛合することで、前記回転軸10の回転を規制するように構成されている。

概要

背景

従来用いられていたこの種のジンバル機構としては、例えば特許文献1等に示されているジンバル機構が用いられている。図9は、従来のジンバル機構を示す斜視図である。図において、例えば航空機船舶等の移動体に固定された固定部100には、アジマス軸101(以下、AZ軸101と呼ぶ)が回転可能に取り付けられており、このAZ軸101に固定されたAZ枠体101aにはエレベーション軸102(以下、EL軸102と呼ぶ)が回転可能に設けられている。前記EL軸102には、例えば可視カメラ赤外線カメラ、及びレーダアンテナ等のペイロード103が取り付けられており、ペイロード103の視軸線103aは、AZ軸101回り及びEL軸102回りに移動可能とされている。すなわち、AZ軸101及びEL軸102の回転制御が行われることで、周知の空間安定動作目標追尾動作が行われる。

前述の空間安定動作や目標追尾動作が行われない場合、前記移動体の揺動等によりペイロード103が不用意変位されることを防止するために、AZ軸101及びEL軸102の回転を規制する必要がある。従来装置では、例えば0°,15°,30°等の所定の角度毎にAZ軸101及びEL軸102に溝が設けられ、この溝にピン係合されることで、AZ軸101及びEL軸102の回転が規制される。

特開2004−361121号公報

概要

従来のジンバル機構の回転規制構造は、所定の回転角度毎にしか回転軸の回転を規制できないので、ペイロードの向きを所定角度にしか固定できない。本発明によるジンバル機構の回転規制構造は、回転軸10の周方向に沿って互いに隣接して配置された第1歯20aを有する有限角歯部20を回転軸10に取り付けるとともに、前記有限角歯部20の近傍にロックレバー30を配置し、前記ロックレバー30に設けられた規制用歯部33の第2歯33aが前記第1歯20aに噛合することで、前記回転軸10の回転を規制するように構成されている。

目的

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、機械的結合によって任意の位置で回転を規制でき、ペイロードを任意の向きで固定できるジンバル機構の回転規制構造を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ジンバル機構回転軸(10)に設けられた有限角歯部(20)と、前記有限角歯部(20)に設けられ、前記回転軸(10)の周方向(10A)に沿って互いに隣接して配置された複数の第1歯(20a)と、前記有限角歯部(20)の近傍に配置されたロックレバー(30)と、前記有限角歯部(20)に対向して前記ロックレバー(30)に設けられた規制用歯部(33)と、前記規制用歯部(33)に設けられた複数の第2歯(33a)と、前記ロックレバー(30)を介して前記有限角歯部(20)に対向して配置された基台(40)と、前記基台(40)に設けられ、前記ロックレバー(30)に当接されるプランジャ(51)を有するソレノイドアクチュエータ(50)と、前記基台(40)と一体に設けられ、前記ロックレバー(30)の一端(35)が案内される案内穴(41a)を有する固定部(41)と、前記案内穴(41a)の内端面(41b)と前記ロックレバー(30)の前記一端(35)との間に配置された開放用ばね(61)とを備え、前記ロックレバー(30)は、軸部(31)を中心に回動可能に設けられており、前記開放用ばね(61)の作用により前記規制用歯部(33)が前記有限角歯部(20)から遠ざかる第1方向(30A)に回動されるとともに、前記ソレノイドアクチュエータ(50)の動作により前記規制用歯部(33)が前記有限角歯部(20)に近づく第2方向(30B)に回動され、前記ロックレバー(30)が前記第2方向(30B)に回動された際に、前記規制用歯部(33)の前記第2歯(33a)が前記有限角歯部(20)の前記第1歯(20a)に噛合されて、前記回転軸(10)の回転が規制されることを特徴とするジンバル機構の回転規制構造

請求項2

前記プランジャ(51)の外周に設けられたプッシャ(52)と、前記プッシャ(52)の外周に設けられ、前記プッシャ(52)のフランジ部(52a)と前記ソレノイドアクチュエータ(50)との間に配置された規制用ばね(60)とをさらに備え、前記ロックレバー(30)が前記第2方向(30B)に回動された際に前記第1及び第2歯(20a,33a)の頂部が互いに当接された場合に、前記規制用ばね(60)の作用により前記ロックレバー(30)が弾性的に前記第2方向(30B)に付勢されることを特徴とする請求項1記載のジンバル機構の回転規制構造。

請求項3

前記回転軸(10)を回転駆動する駆動手段の異常を検出する異常検出部(70)をさらに備え、前記異常検出部(70)によって前記異常が検出された際に、前記異常検出部(70)の制御によって前記ソレノイドアクチュエータ(50)が作動されて、前記ロックレバー(30)が前記第2方向(30B)に回動されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のジンバル機構の回転規制構造。

技術分野

0001

本発明は、例えば空間安定装置等に適用されるジンバル機構回転規制構造に関し、回転軸周方向に沿って互いに隣接して配置された複数の歯の噛合により前記回転軸の回転を規制できるようにすることで、機械的結合によって任意の位置で回転を規制でき、ペイロードを任意の向きで固定できるようにするための新規な改良に関するものである。

背景技術

0002

従来用いられていたこの種のジンバル機構としては、例えば特許文献1等に示されているジンバル機構が用いられている。図9は、従来のジンバル機構を示す斜視図である。図において、例えば航空機船舶等の移動体に固定された固定部100には、アジマス軸101(以下、AZ軸101と呼ぶ)が回転可能に取り付けられており、このAZ軸101に固定されたAZ枠体101aにはエレベーション軸102(以下、EL軸102と呼ぶ)が回転可能に設けられている。前記EL軸102には、例えば可視カメラ赤外線カメラ、及びレーダアンテナ等のペイロード103が取り付けられており、ペイロード103の視軸線103aは、AZ軸101回り及びEL軸102回りに移動可能とされている。すなわち、AZ軸101及びEL軸102の回転制御が行われることで、周知の空間安定動作目標追尾動作が行われる。

0003

前述の空間安定動作や目標追尾動作が行われない場合、前記移動体の揺動等によりペイロード103が不用意変位されることを防止するために、AZ軸101及びEL軸102の回転を規制する必要がある。従来装置では、例えば0°,15°,30°等の所定の角度毎にAZ軸101及びEL軸102に溝が設けられ、この溝にピン係合されることで、AZ軸101及びEL軸102の回転が規制される。

0004

特開2004−361121号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記のような従来のジンバル機構の回転規制構造では、所定の回転角度毎にしかAZ軸101及びEL軸102の回転を規制できないので、ペイロードの向きを所定角度にしか固定できない。なお、例えばブレーキシュー等の摩擦力を用いて回転を規制することも考えられるが、移動体が常に揺動する場合等にはあまり好ましくない。

0006

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、機械的結合によって任意の位置で回転を規制でき、ペイロードを任意の向きで固定できるジンバル機構の回転規制構造を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係るジンバル機構の回転規制構造は、ジンバル機構の回転軸に設けられた有限角歯部と、前記有限角歯部に設けられ、前記回転軸の周方向に沿って互いに隣接して配置された複数の第1歯と、前記有限角歯部の近傍に配置されたロックレバーと、前記有限角歯部に対向して前記ロックレバーに設けられた規制用歯部と、前記規制用歯部に設けられた複数の第2歯と、前記ロックレバーを介して前記有限角歯部に対向して配置された基台と、前記基台に設けられ、前記ロックレバーに当接されるプランジャを有するソレノイドアクチュエータと、前記基台と一体に設けられ、前記ロックレバーの一端が案内される案内穴を有する固定部と、前記案内穴の内端面と前記ロックレバーの前記一端との間に配置された開放用ばねとを備え、前記ロックレバーは、軸部を中心に回動可能に設けられており、前記開放用ばねの作用により前記規制用歯部が前記有限角歯部から遠ざかる第1方向に回動されるとともに、前記ソレノイドアクチュエータの動作により前記規制用歯部が前記有限角歯部に近づく第2方向に回動され、前記ロックレバーが前記第2方向に回動された際に、前記規制用歯部の前記第2歯が前記有限角歯部の前記第1歯に噛合されて、前記回転軸の回転が規制される。
また、前記プランジャの外周に設けられたプッシャと、前記プッシャの外周に設けられ、前記プッシャのフランジ部と前記ソレノイドアクチュエータとの間に配置された規制用ばねとをさらに備え、前記ロックレバーが前記第2方向に回動された際に前記第1及び第2歯の頂部が互いに当接された場合に、前記規制用ばねの作用により前記ロックレバーが弾性的に前記第2方向に付勢される。
さらに、前記回転軸を回転駆動する駆動手段の異常を検出する異常検出部をさらに備え、前記異常検出部によって前記異常が検出された際に、前記異常検出部の制御によって前記ソレノイドアクチュエータが作動されて、前記ロックレバーが前記第2方向に回動される。

発明の効果

0008

本発明のジンバル機構の回転規制構造によれば、回転軸の周方向に沿って互いに隣接して配置された複数の歯の噛合により前記回転軸の回転を規制するので、機械的結合によって任意の位置で回転を規制でき、ペイロードを任意の向きで固定できる。
また、ロックレバーが第2方向に回動された際に歯車体及び規制用歯部の各歯の頂部が互いに当接された場合に、規制用ばねの作用により前記ロックレバーが弾性的に前記第2方向に付勢されるので、機械的結合が不完全であっても移動体の揺動等により回転軸が回転されることで各歯を噛合させることができ、より確実に回転軸の回転を規制できる。
また、異常検出部によって異常が検出された際に、異常検出部の制御によってソレノイドアクチュエータが作動されて、ロックレバーが第2方向に回動されるので、駆動手段に異常が生じた場合に回転軸が不用意に回転されることを防ぐことができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1によるジンバル機構の回転規制構造を示す正面図であり、図2図1のプランジャ51及びプッシャ52を示す側面図である。なお、従来のジンバル機構の回転規制構造と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。図1において、例えばAZ軸101やEL軸102等のジンバル機構の回転軸10には、円弧状の有限角歯部20が取り付けられており、この有限角歯部20は、例えば±30°等の前記回転軸10の可動範囲全体に延在されている。この有限角歯部20には、前記回転軸10の周方向10Aに沿って互いに隣接して配置された複数の第1歯20aが設けられている。

0010

前記有限角歯部20の近傍には、軸部31を中心に回動可能に設けられたロックレバー30が配置されており、このロックレバー30には、前記有限角歯部20に対向する第1端面32から前記有限角歯部20に向かって突出する規制用歯部33が設けられている。前記規制用歯部33は、前記有限角歯部20に対向する位置に配置されており、前記周方向Aに沿って互いに隣接して配置された複数の第2歯33aを有している。
なお、第2歯33aは、後述するように前記第1歯20aに噛合されるために前記周方向10Aに沿って設けられるが、前記周方向10Aに沿う規制用歯部33の長さが短い場合には略直線上に配置される。
また、前記規制用歯部33が前記有限角歯部20から遠ざかる前記ロックレバー30の回転方向を第1方向30Aとし、前記規制用歯部33が前記有限角歯部20に近づく前記ロックレバー30の回転方向を第2方向30Bとする。

0011

前記ロックレバー30の下方には基台40が設けられており、この基台40は前記ロックレバー30を介して前記有限角歯部20に対向するように配置されている。この基台40にはソレノイドアクチュエータ50が固定されており、このソレノイドアクチュエータ50は前記規制用歯部33の直下に配置されている。また、ソレノイドアクチュエータ50は、前記ロックレバー30の第2端面34に当接されるプランジャ51を有している。

0012

前記プランジャ51の外周には、フランジ部52aを有する略円筒状のプッシャ52が設けられており、このプッシャ52は樹脂等で形成されている。前記プッシャ52の外周には、圧縮コイルである規制用ばね60が設けられており、この規制用ばね60は、前記フランジ部52aと前記ソレノイドアクチュエータ50との間に配置されている。

0013

図2に示すように、前記プッシャ52の側部には、前記プランジャ51の変位方向51Aに沿う長孔52bが設けられており、この長孔52b及び前記プランジャ51には係合ピン53が挿通されている。前記係合ピン53は、前記長孔52bの一端に当接されることで、前記規制用ばね60が不必要に伸びることを規制している。すなわち、前記プランジャ51が下方(基台40側)に変位されることで、前記プッシャ52が下方に変位されて、前記フランジ部52aと前記ソレノイドアクチュエータ50との間で前記規制用ばね60が縮められている。

0014

前記基台40には、前記ロックレバー30の一端35が案内される案内穴41aを有する固定部41が一体に設けられている。前記ロックレバー30の一端35は階段状に屈曲されており、この一端35と前記案内穴41aの内端面41bとの間には、圧縮コイルである開放用ばね42が配置されている。なお、後に詳しく説明するが、前記開放用ばね42の作用は前記規制用ばね60の作用に比べて小さい。

0015

前記ソレノイドアクチュエータ50には、例えばマイクロコンピュータ等で構成された異常検出部70が接続されている。この異常検出部70は、前記回転軸10を回転駆動する例えばトルカモータ等の駆動手段(図示せず)の異常を検出するものであり、この異常の検出状態に応じて前記ソレノイドアクチュエータ50の動作を制御する。

0016

次に、図1図8を参照しながら、実施の形態の回転規制構造の動作を説明する。
図3は、図1の回転規制構造の回転規制状態を示す説明図であり、図4は、図3のプランジャ51及びプッシャ52を示す側面図である。

0017

まず、図1の状態では、前記プランジャ51によって前記規制用ばね60が縮められているので、前記開放用ばね42の作用によって前記ロックレバー30が前記第1方向30Aに付勢されている。このとき、前記プランジャ51が上方(前記ロックレバー30側)に変位されると、前記プランジャ51とともに前記係合ピン53が上方に変位されて、前記規制用ばね60の作用により前記プッシャ52が上方に付勢される。すなわち、前記規制用ばね60の作用によって前記ロックレバー30が前記第2方向30Bに回動される。前記ロックレバー30が前記第2方向30Bに回動されて、前記規制用歯部33が前記有限角歯部20に近づくと、前記第1及び第2歯20a,33aが互いに噛合されて、前記回転軸10の回転が規制される。

0018

前記第1及び第2歯20a,33aが噛合された後に、図3及び図4に示すように、前記プランジャ51がさらに上方に変位されて、前記プランジャ51が前記ロックレバー30の前記第2端面34に当接されると、前記ロックレバー30の第1方向30Aへの回動が規制されて、前記回転軸10の回転が確実に規制される。

0019

通常時の前記ソレノイドアクチュエータ50の動作は、図示しない制御手段によって制御される。一方、例えばトルカやモータ等の前記駆動手段の異常が異常検出部70によって検出された場合には、前記異常検出部70の制御によって、前記プランジャ51が上方に変位される。これは、前記駆動手段が故障して、前記駆動手段による前記回転軸10への制動力が作用しなくなった場合でも、前記回転軸10の回転を規制できるようにするためである。

0020

次に、図5図1の第1及び第2歯20a,33aの頂部が互いに当接したときの状態を示す説明図であり、図6図5のプランジャ51及びプッシャ52を示す側面図である。また、図7は、図5の状態から回転軸10が少し回転した状態を示す説明図であり、図8図7のプランジャ51及びプッシャ52を示す側面図である。
図5及び図6に示すように、前記ロックレバー30が前記第2方向30Bに回動された際に、前記有限角歯部20の回転位置によっては、前記第1及び第2歯20a,33aの頂部が互いに当接される場合もある。ここで、この実施の形態のジンバル機構は、例えば航空機や船舶等の移動体に取り付けられており、移動体の揺動によって回転軸10がわずかに回転することが考えられる。この実施の形態の回転規制構造では、移動体の揺動によって回転軸10が回転した際に、前記第2歯33aが前記第1歯20aに噛合されるように構成されている。

0021

まず、図5及び図6の状態は、前記第2歯33aの頂部が前記第1歯20aの頂部に当接された後に、前記プランジャ51がさらに上方に変位されて、前記第2端面34に前記プランジャ51が当接された状態である。この前記プランジャ51の上方への駆動は、前記第2歯33aの頂部が前記第1歯20aの頂部に当接した際に停止される。
このとき、前記係合ピン53は前記長孔52bの上部に位置しているので、前記規制用ばね60の作用により前記プッシャ52が上方に付勢される。すなわち、前記第1及び第2歯20a,33aの頂部が互いに当接された場合には、前記規制用ばね60の作用により前記ロックレバー30が弾性的に前記第2方向30Bに付勢される。
このとき、移動体の揺動によって回転軸10が変位すると、図7及び図8に示すように、前記規制用ばね60の作用により前記プッシャ52が上方に変位されて、前記第2歯33aが前記第1歯20aに噛合される。

0022

なお、実施の形態では、前記ロックレバー30は、前記ソレノイドアクチュエータ50の動作により伸縮される前記規制用ばね60の作用によって前記第2方向30Bに回動されるように説明したが、ロックレバーは、ソレノイドアクチュエータの動作により直接的に第2方向に回動されてもよい。すなわち、ロックレバーは、プランジャによって押し上げられて、第2方向に回動されてもよい。

図面の簡単な説明

0023

本発明の実施の形態1によるジンバル機構の回転規制構造を示す正面図である。
図1のプランジャ及びプッシャを示す側面図である。
図1の回転規制構造の回転規制状態を示す説明図である。
図3のプランジャ及びプッシャを示す側面図である。
図1の第1及び第2歯部の頂部が互いに当接したときの状態を示す説明図である。
図5のプランジャ及びプッシャを示す側面図である。
図5の状態から回転軸が少し回転した状態を示す説明図である。
図7のプランジャ及びプッシャを示す側面図である。
従来のジンバル機構を示す斜視図である。

符号の説明

0024

10回転軸
10A周方向
20有限角歯部
20a 第1歯
30ロックレバー
30A 第1方向
30B 第2方向
31 軸部
33規制用歯部
33a 第2歯
40基台
41 固定部
41a案内穴
41b内端面
50ソレノイドアクチュエータ
51プランジャ
52プッシャ
52aフランジ部
70異常検出部

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