【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宇宙分野で使用されるアンテナや観測機器の展開機構におけるワイヤの繰り出し装置に係わり、特に、螺旋状の溝を形成したローラギヤカムと該螺旋状の溝に嵌り合うピンを有するロータとを利用したことを特徴とする。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、人工衛星で惑星周辺の電場を計測する場合、惑星の周回軌道上で、相対する２点間の電位差を計測して行われる。このとき、２点間の距離を極力長くとって計測することが計測精度を高めるために有効である。
ところが、遠隔地まで長尺の構造物を運搬するには（惑星の周回軌道上まで打ち上げる）、惑星の軌道投入までは収縮した状態で運搬し、軌道投入後に展開する形式の構造が望ましい。
【０００３】
さらに、遠隔地への運搬、つまり、惑星の周回軌道上まで打ち上げるのであるから、極力軽量化し、極力小型化したものでないと使用できない。
宇宙で展開されるアンテナ機構としては、テレスコピック的に伸展される機構（例えば、特許文献１参照）やパラボラ式に展開される機構（例えば、特許文献２参照）、その他多数の機構が知られているが、何れも構造的に大がかりであって、重量的にも重たいものであった。
【０００４】
このため、極限まで軽量化を図り、遠心力を活用した張力構造による展開機構が考えられ、実用化に向けて研究されつつある。例えば、惑星軌道上において、人工衛星本体の回転により生成される遠心力によって、ワイヤを繰り出し、ワイヤ自体を展開部材とするワイヤアンテナが考えられている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
この張力構造による展開機構は、人口衛星本体内に設置したリールにワイヤを巻いておき、惑星軌道上に至ってこれを繰り出すものであるが、このワイヤを繰り出す際、繰り出されるワイヤの全長にわたって略々均一な張力分布が得られるように、調整しながら繰り出す必要があり、繰り出しローラやリールの回転を制御しながら、徐々に繰り出すようにしなければならない。
【０００６】
因みに、両側に対向して展開されるアンテナの端から端までの距離は５２ｍにも達する。
また、ワイヤの送り出し中に人工衛星本体の姿勢が変化したような場合など、場合によっては、送り出し中のワイヤを一旦巻き取る必要もあり、巻き取り機能も持たせることが必要である。
【０００７】
しかし、宇宙展開機構であるから、装置全体をよりコンパクトにすることが絶対的に要求される条件であって、このため、駆動手段をどのように設置するか苦慮されるところである。ただ、単にリールや繰り出しローラ個々に駆動手段を設けたのでは、部品点数が増すことになるし、装置重量も増大化することになる。
【０００８】
従来より、輪転機等において、ローラ間に紙を挟んで送り出す機構があるが、モータにより減速機を介してローラを駆動する形式では、駆動手段が嵩張る傾向にあった。
このため、円盤状の超音波モータを使用し、そのロータの外周面に回転ピンを備え、該ピンに噛み合う螺旋状の溝を形成した円筒状カムと、該円筒状カムの両端にプラテンローラを固定し、該プラテンローラに紙を挟んで押し圧する紙送りローラを備えた構成のものが開発されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
この構成は、ロータを回転し、ロータの外周面のピンを、円筒状カムの螺旋溝に嵌め合わせて摺動させることによって、円筒状カムを回転させ、プラテンローラを駆動することになるが、ピンは回転しながら摺動するので、摩擦抵抗が小さなスムーズな摺動が得られるし、円筒状カムはモータの回転軸と直交する方向の回転となり、装置として嵩張らない構成が得られる。
本発明は、このような駆動装置の原理を活用し、優れた張力構造による展開機構におけるワイヤ繰り出し装置を得たものである。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１４２５９３号公報（図３、図４）
【特許文献２】
特開２０００−２４４２３６号公報（図１、図２）
【特許文献３】
特開平５−１５５４５３号公報（図１、図２）
【非特許文献１】
文部科学省 宇宙科学研究所ＨＰ、“宇宙研の活動”、
【ｏｎｌｉｎｅ】、
【平成１５年１月３０日検索】、インターネット＜ＵＲＬ：
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｓａｓ．ａｃ．ｊｐ／ｊ ／ｅｎｔｅｒｐ／ｍｉｓｓｉｏｎｓ／ｎｏｚｏｍｉ／ｓｃｉｅｎｔｉ．ｈｔｍｌ
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、張力構造の展開機構において、部品点数の減少と、軽量化を図ったワイヤ繰り出し装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
展開機構におけるワイヤ繰り出し装置であって、外周に等間隔に回転可能なピンを配置したロータをワイヤドラムの支持軸と同軸に設け、外周面に、前記ロータのピンが嵌り合う螺旋溝を形成したローラギヤカムを、前記ワイヤドラムの支持軸と直交する軸方向にして設け、該ローラギヤカムの回転軸にモータを結合すると共に、該ローラギヤカムの回転軸の他端側に繰り出しローラを装着し、ワイヤドラムに巻回し、元付けしたワイヤを繰り出しローラを通して繰り出すようにした。
【００１３】
また、ワイヤの先部に計器収納函を取り付け、計器収納函内に収納された計器にワイヤの先端を連結するようにしたこと。
繰り出しローラを、ローラギヤカムの回転軸に装着した駆動ローラと、該駆動ローラ側に付勢されるように取り付けた押圧ローラとより構成したこと、およびこのワイヤ繰り出し装置において、ワイヤドラムはワンウェイクラッチを介して支持軸に取り付けるようにし、繰り出しローラの駆動ローラはワンウェイクラッチを介してローラギヤカムの回転軸に装着するようにしたことも特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図に沿って本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明による繰り出し装置の平面図であり、図２は同側面図、図３は繰り出しローラ部分の拡大正面図、図４は繰り出しローラ部分の拡大側面図である。図５は人工衛星から計器収納函を展開した状態を示す概念図である。
【００１５】
図において、１は計器収納函（以下電位計収納函とする）であって、ワイヤＷの先部に取り付けられている。図示していないが電位計収納函１内には電位計が収納されており、ワイヤＷの先端は該電位計に結合されている。
ワイヤＷは上下一対の繰り出しローラ３を介して、ワイヤドラム２に巻回して元付けされている。
【００１６】
ワイヤドラム２は、巻き取り側にオンするワンウェイクラッチ４を介して支持軸５に装着、支持されている。支持軸５はハウジングＨの床面に、垂直にして回転自在に保持されている。
６はワイヤドラムの支持軸５に固定支持されたロータであり、該ロータ６の外周には突出させて、等間隔で放射状に、かつ、水平軸回りに回転自在にピン７が取り付けられている。
【００１７】
８はローラギヤカムであって、その外周面には、前記ピン７が嵌り合う螺旋溝９が形成されている。
該ローラギヤカム８は、ロータ６の側方で、ワイヤドラムの支持軸５と直交する軸方向に配置され、ハウジングＨの床面に固定されたスタンド１１に、回転自在に支持されている。１０はローラギヤカム８の回転軸を示す。
【００１８】
また、ローラギヤカム８の回転軸１０には、同様にハウジングＨの床面に支持されたステッピングモータ１２がカップリング１３を介して連結されている。
なお、ローラギヤカム８は、螺旋溝９の加工性や、同螺旋溝９とピン７との摩擦性を考慮すると合成樹脂材を使用することが有効である。
【００１９】
一対の繰り出しローラ３は、駆動ローラ１４と押圧ローラ１５とより構成されている。駆動ローラ１４はローラギヤカム８の回転軸１０に、繰り出し側にオンするワンウェイクラッチ１６を介して装着されており、押圧ローラ１５はローラギヤカム８の支持スタンド１１上に装備されたバネ１８により、駆動ローラ１４側に付勢される枠体１７に取り付けられている。
【００２０】
本発明によるワイヤ繰り出し装置の構成は以上の通りであって、次にこのワイヤ繰り出し装置の使用状態について説明する。
人工衛星Ｓが惑星周回軌道上に至るまでは、電位計収納函１はハウジングＨ内に収納保持されている。このとき、ワイヤＷはワイヤドラム２に巻き取られている。
【００２１】
人工衛星Ｓが惑星周回軌道上に至り、電位計収納函１を繰り出すときは、先ず、電位計収納函１の保持を解き、自由な状態とする。このとき、人工衛星Ｓは回転しているので、それにより生成される遠心力によって電位計収納函１は外方に飛び出そうとする状態になる。
【００２２】
そこで、ステッピングモータ１２を駆動し、ローラギヤカム８を回転させると、該ローラギヤカム８の回転軸１０に装着された圧着ローラ３の駆動ローラ１４も回転される。
そして、駆動ローラ１４には、バネ力による押圧ローラ１５によってワイヤＷを圧着しているので、駆動ローラ１４の回転に応じてワイヤＷが繰り出されることになる。
【００２３】
同時に、ローラギヤカム８の螺旋溝９の回転により、該螺旋溝９に嵌り合っているピン７が順次螺旋溝９に沿って摺動し、ロータ６を回転させることになる。このとき、ワイヤドラム２のワンウェイクラッチ４は開放されており、ワイヤドラム２は自由な状態であって、繰り出しローラ３の繰り出し量に応じてワイヤＷを巻き戻すことになる。
【００２４】
電位計収納函１には遠心力が作用しているので、ワイヤＷの繰り出し量に応じて、電位計収納函１は徐々にハウジングＨから送り出されていく。
人工衛星Ｓの姿勢制御を要するときなど、何らかの都合で展開中の電位計収納函１を巻き取る場合には、ステッピングモータ１２を逆回転させる。
【００２５】
ワイヤドラム２のワンウェイクラッチ４は、巻き取り側にオンになるので、ワイヤドラム２はロータ６により回転され、ワイヤＷを巻き取り、電位計収納函１を収納する方向に引き戻す。
このとき、繰り出しローラ３の駆動ローラ１４に介されているワンウェイクラッチ１６は開放状態にあり、ワイヤＷの巻き取りに支障をきたすことはない。
【００２６】
なお、図示していないが、必要に応じてワイヤＷのガイドローラを備えることは自由であるし、また、各構成部分についても図示した構造に限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、外周に回転可能なピンを設けたロータをワイヤドラムと同軸に設け、外周面に螺旋溝を形成したローラギヤカムを配置し、ローラギヤカムの螺旋溝にロータのピンを嵌め合わすと共に、ローラギヤカムの回転軸に繰り出しローラを装着して、ローラギヤカムの回転によりワイヤドラムを駆動し、繰り出しローラを回転させるようにしたので、電位計収納函を展開する際、１駆動手段でワイヤを繰り出すことができ、かつ、ワイヤを巻き取ることもできるようになった。
【００２８】
１駆動手段で直交する方向の２軸を駆動することができ、部品点数が少なく、重量も軽減でき、嵩張らない繰り出し装置を得ることができた。
なお、上記実施例は電位計収納函の展開機構を例示して説明したが、アンテナあるいは他の計器の展開機構として使用できることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるワイヤ繰り出し装置の平面図。
【図２】同側面図。
【図３】同繰り出しローラ部分の拡大正面図。
【図４】同繰り出しローラ部分の拡大側面図。
【図５】人工衛星より電位計収納函を展開した状態の概念を示す図。
【符号の説明】
１ 電位計収納函 ２ ワイヤドラム
３ 繰り出しローラ ４ ワンウェイクラッチ
５ 支持軸 ６ ロータ
７ ピン ８ ローラギヤカム
９ 螺旋溝 １０ 回転軸
１１ 支持スタンド １２ ステッピングモータ
１３ カップリング １４ 駆動ローラ
１５ 押圧ローラ １６ ワンウエイクラッチ
１７ 枠体 １８ バネ
Ｈ ハウジング Ｓ 人口衛星
Ｗ ワイヤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wire feeding device in a deployment mechanism of an antenna or an observation device used in the space field, and particularly relates to a roller gear cam having a helical groove and a rotor having a pin fitted into the helical groove. It is characterized by using.
[0002]
[Prior art]
For example, when measuring an electric field around a planet with an artificial satellite, the measurement is performed by measuring a potential difference between two opposing points on the orbit of the planet. At this time, it is effective to measure the distance between the two points as long as possible to increase the measurement accuracy.
However, in order to transport a long structure to a remote place (launch to orbit around the planet), it is desirable that the structure be transported in a contracted state until the planet enters orbit, and then deployed after entering the orbit.
[0003]
Furthermore, since it is transported to a remote location, that is, launched into orbit around the planet, it cannot be used unless it is as light as possible and as small as possible.
As an antenna mechanism deployed in space, a mechanism that extends telescopically (for example, see Patent Document 1), a mechanism that deploys in a parabolic manner (for example, see Patent Document 2), and many other mechanisms are known. However, all of them were large in structure and heavy in weight.
[0004]
For this reason, a deployment mechanism using a tension structure utilizing centrifugal force to reduce the weight as much as possible has been considered, and is being studied for practical use. For example, a wire antenna in which a wire is fed out by a centrifugal force generated by rotation of a satellite main body in a planet orbit and the wire itself is used as a deployment member has been considered (for example, see Non-Patent Document 1).
[0005]
The deployment mechanism based on this tension structure is to wind a wire around a reel installed in the artificial satellite body, and to feed it out on a planetary orbit. It is necessary to feed out while adjusting so that a uniform tension distribution is obtained, and it is necessary to gradually feed out while controlling the rotation of the feeding roller and the reel.
[0006]
Incidentally, the distance from the end of the antenna deployed opposite to both sides reaches 52 m.
Further, in some cases, such as when the attitude of the artificial satellite body changes while the wire is being sent out, the wire being sent out needs to be once wound up, and it is necessary to have a winding up function.
[0007]
However, since it is a space deployment mechanism, it is an absolute requirement that the entire apparatus be made more compact, and therefore, it is difficult to install the driving means. However, simply providing the driving means for each reel or feeding roller increases the number of parts and the weight of the apparatus.
[0008]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a rotary press or the like, there is a mechanism for sandwiching and feeding paper between rollers. However, in a type in which a roller is driven by a motor via a speed reducer, the driving unit tends to be bulky.
For this purpose, a disk-shaped ultrasonic motor is used, a rotary cam is provided on the outer peripheral surface of the rotor, and a cylindrical cam having a spiral groove that meshes with the pin, and a platen roller at both ends of the cylindrical cam. A configuration having a paper feed roller which is fixed and presses the paper with the platen roller in between has been developed (for example, see Patent Document 3).
[0009]
In this configuration, the rotor is rotated, and the pins on the outer peripheral surface of the rotor are fitted into the spiral grooves of the cylindrical cam and slid, thereby rotating the cylindrical cam and driving the platen roller. Since the pin slides while rotating, smooth sliding with small frictional resistance can be obtained, and the cylindrical cam rotates in the direction perpendicular to the rotation axis of the motor, so that the device is not bulky.
The present invention utilizes the principle of such a driving device to obtain a wire feeding device in a deployment mechanism having an excellent tension structure.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-142593 (FIGS. 3 and 4)
[Patent Document 2]
JP 2000-244236 A (FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 3]
JP-A-5-155453 (FIGS. 1 and 2)
[Non-patent document 1]
Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Space Science Institute HP
[Online],
[Search on January 30, 2003], Internet <URL:
http: // www. isas. ac. jp / j / enterp / missions / nozomi / scienti. html
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a wire feeding device in which the number of parts is reduced and the weight is reduced in a deployment mechanism of a tension structure.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A wire feeding device in a deployment mechanism, wherein a rotor having rotatable pins arranged at equal intervals on the outer periphery is provided coaxially with a support shaft of a wire drum, and a spiral groove on which the pins of the rotor are fitted is formed on the outer peripheral surface. A roller gear cam is provided in an axial direction orthogonal to the support shaft of the wire drum, a motor is coupled to the rotation shaft of the roller gear cam, and a feeding roller is mounted on the other end of the rotation shaft of the roller gear cam, and the roller gear cam is wound around the wire drum. The wire was turned to feed out the wire through the feed-out roller.
[0013]
In addition, the instrument storage box was attached to the tip of the wire, and the tip of the wire was connected to the instrument stored in the instrument storage box.
The feeding roller is constituted by a driving roller mounted on the rotation shaft of a roller gear cam, and a pressing roller mounted so as to be urged toward the driving roller.In this wire feeding device, the wire drum is connected via a one-way clutch. The driving roller of the feeding roller is mounted on the rotating shaft of the roller gear cam via a one-way clutch.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a feeding device according to the present invention, FIG. 2 is a side view thereof, FIG. 3 is an enlarged front view of a feeding roller portion, and FIG. 4 is an enlarged side view of a feeding roller portion. FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state where the instrument housing box is developed from an artificial satellite.
[0015]
In the figure, reference numeral 1 denotes an instrument storage box (hereinafter referred to as an electrometer storage box), which is attached to a front end of a wire W. Although not shown, the electrometer is stored in the electrometer housing 1, and the tip of the wire W is connected to the electrometer.
The wire W is wound around the wire drum 2 via a pair of upper and lower feeding rollers 3 and is attached.
[0016]
The wire drum 2 is mounted and supported on a support shaft 5 via a one-way clutch 4 that is turned on on the winding side. The support shaft 5 is vertically and rotatably held on the floor surface of the housing H.
Reference numeral 6 denotes a rotor fixedly supported on a support shaft 5 of the wire drum. Pins 7 are mounted on the outer periphery of the rotor 6 so as to protrude therefrom and to be radially spaced at equal intervals and rotatable around a horizontal axis. .
[0017]
Reference numeral 8 denotes a roller gear cam, on the outer peripheral surface of which is formed a spiral groove 9 into which the pin 7 fits.
The roller gear cam 8 is disposed on the side of the rotor 6 in an axial direction orthogonal to the support shaft 5 of the wire drum, and is rotatably supported by a stand 11 fixed to the floor of the housing H. Reference numeral 10 denotes a rotation shaft of the roller gear cam 8.
[0018]
Further, a stepping motor 12, which is also supported on the floor of the housing H, is connected to the rotating shaft 10 of the roller gear cam 8 via a coupling 13.
It is effective to use a synthetic resin material for the roller gear cam 8 in consideration of the workability of the spiral groove 9 and the friction between the spiral groove 9 and the pin 7.
[0019]
The pair of feeding rollers 3 includes a driving roller 14 and a pressing roller 15. The driving roller 14 is mounted on the rotating shaft 10 of the roller gear cam 8 via a one-way clutch 16 which is turned on to the feeding side. The pressing roller 15 is driven by a spring 18 mounted on the support stand 11 of the roller gear cam 8. It is attached to the frame 17 which is biased to the side.
[0020]
The configuration of the wire feeding device according to the present invention is as described above. Next, the use state of the wire feeding device will be described.
Until the artificial satellite S reaches the orbit around the planet, the electrometer housing 1 is housed and held in the housing H. At this time, the wire W is wound around the wire drum 2.
[0021]
When the artificial satellite S reaches the orbit around the planet and draws out the electrometer storage box 1, first, the holding of the electrometer storage box 1 is released and the electrometer storage box 1 is set in a free state. At this time, since the artificial satellite S is rotating, the centrifugal force generated thereby causes the electrometer housing 1 to be in a state of trying to jump out.
[0022]
Then, when the stepping motor 12 is driven to rotate the roller gear cam 8, the drive roller 14 of the pressure roller 3 mounted on the rotating shaft 10 of the roller gear cam 8 is also rotated.
Since the wire W is pressed against the drive roller 14 by the pressing roller 15 by a spring force, the wire W is paid out according to the rotation of the drive roller 14.
[0023]
At the same time, the rotation of the spiral groove 9 of the roller gear cam 8 causes the pins 7 fitted in the spiral groove 9 to sequentially slide along the spiral groove 9 and rotate the rotor 6. At this time, the one-way clutch 4 of the wire drum 2 is released, the wire drum 2 is in a free state, and the wire W is rewound according to the feeding amount of the feeding roller 3.
[0024]
Since a centrifugal force acts on the electrometer housing 1, the electrometer housing 1 is gradually sent out of the housing H in accordance with the amount of wire W fed out.
When winding the electrometer housing box 1 being deployed for some reason, such as when the attitude control of the artificial satellite S is required, the stepping motor 12 is rotated in the reverse direction.
[0025]
Since the one-way clutch 4 of the wire drum 2 is turned on to the winding side, the wire drum 2 is rotated by the rotor 6, winds the wire W, and pulls back in the direction in which the electrometer housing 1 is housed.
At this time, the one-way clutch 16 interposed by the drive roller 14 of the feeding roller 3 is in the released state, and does not hinder the winding of the wire W.
[0026]
Although not shown, a guide roller for the wire W may be freely provided as needed, and each component is not limited to the illustrated structure.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, a rotor provided with a rotatable pin on the outer periphery is provided coaxially with the wire drum, a roller gear cam having a spiral groove formed on the outer peripheral surface is arranged, and the pin of the rotor is fitted into the spiral groove of the roller gear cam, and the roller gear cam has A pay-out roller is attached to the rotating shaft, and the wire drum is driven by the rotation of the roller gear cam, so that the pay-out roller is rotated, so that when the electrometer housing is deployed, the wire can be fed by one driving means, In addition, the wire can be wound up.
[0028]
One driving means can drive two axes in the orthogonal direction, the number of parts is small, the weight can be reduced, and a feeding device which is not bulky can be obtained.
Although the above embodiment has been described by exemplifying the deployment mechanism of the electrometer housing box, it goes without saying that it can be used as a deployment mechanism of an antenna or other instruments.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a wire feeding device according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of the same.
FIG. 3 is an enlarged front view of the feeding roller portion.
FIG. 4 is an enlarged side view of the feeding roller portion.
FIG. 5 is a view showing the concept of a state where an electrometer housing is deployed from an artificial satellite.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 Electrometer storage box 2 Wire drum 3 Feeding roller 4 One-way clutch 5 Support shaft 6 Rotor 7 Pin 8 Roller gear cam 9 Spiral groove 10 Rotating shaft 11 Support stand 12 Stepping motor 13 Coupling 14 Drive roller 15 Press roller 16 One-way clutch 17 Frame 18 Spring H Housing S Artificial satellite W Wire