(57)【要約】【課題】  実体としての補助軸を有しない、方位角軸、補助軸および仰角軸を有する３軸構成のアンテナ装置の構造は複雑である。【解決手段】  反射鏡６を有するアンテナ部１と、仰角を変更する仰角軸ＥＬの回りにアンテナ部１を回転可能に支持する仰角軸構造体１５と、仰角軸構造体１５を回転可能に保持し、仰角軸ＥＬと直交する補助軸ＸＥＬを中心軸とする円筒面を少なくとも一部に有する転動面２３を有し、補助軸ＸＥＬの回りに回転する半円弧状の補助軸構造体９と、転動面２３が移動可能なように転動面２３を支持する補助軸構造体支持部１８Ｂと、補助軸構造体９の両端部に接続し張力が加えられた支持ベルト１７と、支持ベルト１７を移動させるベルト駆動部２０と、支持ベルト１７を転動面２３の方向に押し付けることで、支持ベルト１７に張力を与える張力付与部２４と、支持ベルト１７を移動可能にするローラ部１８とを備えた。【選択図】  図７
2020025157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射鏡を有するアンテナ部と、
仰角を変更する仰角軸の回りに前記アンテナ部を回転可能に支持する仰角軸構造体と、
前記仰角軸構造体を回転可能に保持し、前記仰角軸と直交する補助軸を中心軸とする円筒面を少なくとも一部に有する転動面を有し、前記補助軸の回りに回転する半円弧状の補助軸構造体と、
前記転動面が移動可能なように前記転動面を支持する補助軸構造体支持部と、
前記補助軸構造体の両端部に接続し張力が加えられた支持ベルトと、
前記転動面から離れた位置で前記支持ベルトと接触し、前記支持ベルトを移動させるベルト駆動部と、
前記転動面から離れた位置で前記支持ベルトを前記転動面の方向に押し付けることで、前記支持ベルトに前記張力を与える張力付与部と、
前記転動面から離れた位置で前記支持ベルトと接触し、前記支持ベルトを移動可能にするローラ部と、
前記補助軸構造体支持部、前記ベルト駆動部、前記張力付与部および前記ローラ部が設けられ、前記補助軸と直交し方位角を変更する方位角軸の回りに回転可能な方位角軸構造体と、
前記方位角軸構造体を前記方位角軸の回りに回転可能に支持する基礎部とを備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記仰角軸構造体に対して前記アンテナ部とは反対側であり、前記補助軸構造体の内側である位置に配置された、前記アンテナ部で送受信する信号を処理する通信機をさらに備えた請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記張力付与部が、前記ベルト駆動部を前記支持ベルトに押し付けることで前記張力を与える、請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記補助軸構造体支持部および前記ローラ部が、同じ軸の回りを回転可能に設けられている、請求項１から請求項３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記補助軸構造体および前記補助軸構造体で支持されて前記補助軸の回りに回転する部分である補助軸回転部分の重心が前記補助軸よりも前記円筒面に近い位置に存在する、請求項１から請求項４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記転動面は、その両端に端に近づくにしたがい前記円筒面よりも前記補助軸からの距離が大きくなる曲率変化部を有する、請求項１から請求項５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記曲率変化部は、前記補助軸構造体が前記補助軸の回りの回転角度と、回転を妨げる抵抗力の大きさが決められた関係になるような形状を有する、請求項６に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アンテナの向く方向を変えるための回転駆動系を有するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナの方位角を変更するアジマス軸(Azimuth軸、ＡＺ軸と略す、方位角軸)、仰角を変更するエレベーション軸(Elevation軸、ＥＬ軸と略す、仰角軸)に加えて、ＥＬ軸と直交するクロスエレベーション軸(ＸElevation軸、ＸＥＬ軸と略す、補助軸)を有する３軸駆動のアンテナ装置が存在する。ＡＺ軸とＥＬ軸の２軸だけでは、アンテナ装置の指向方向が天頂付近を向いている際に、ＡＺ軸の駆動量が大きくなり指向方向の変更が難しくなる。通信相手を追尾するためにアンテナ装置の指向方向を変更する上で、２軸アンテナのこの性質は望ましくない。そこで、ＸＥＬ軸を有することで、指向方向が天頂付近を向いている際には、ＥＬ軸とＸＥＬ軸を駆動して指向方向を変更することができる。ＸＥＬ軸の可動範囲はＥＬ軸よりも小さく設定される。
【０００３】
通常の３軸駆動のアンテナ装置では、実体としてのＸＥＬ軸（補助軸）を有する。そして、ＸＥＬ軸駆動機構の上にＥＬ軸駆動機構を載せる、あるいは、ＥＬ軸駆動機構の上にＸＥＬ軸駆動機構を載せる構成を有する。このような通常の３軸駆動のアンテナ装置では、ＸＥＬ駆動機構のスペースがＥＬ駆動機構とは別に必要である。そのため、アンテナ装置の小型化が難しい。通信機をアンテナ装置とは別に配置する必要がある。そのため、通信装置およびアンテナ装置の全体のスペースの小型化が難しい。
【０００４】
ＡＺ軸／ＥＬ軸／ＸＥＬ軸の３軸駆動方式を採用したアンテナにおいて、ＸＥＬ軸に物理的な軸を設けずにＥＬ軸を挟む半円弧状のＸＥＬ構造体にすることで、ＡＺ軸、ＥＬ軸、ＸＥＬ軸が１点で交差するようにでき、例えばパラポラ型の反射面を有するアンテナ部の下側の空間に通信機を配置することで小型化するアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、半円弧状のＸＥＬ構造体の内部を２つに分割して独立して仰角を変更できる２個のアンテナ装置を備える構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１９２３３
【特許文献２】特開２００２−００９５２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のアンテナ装置では、半円弧状のＸＥＬ構造体の内側と外側の２面にローラによる支持構造を設けている。特許文献２では、半円弧状のＸＥＬ構造体の前面および背面の２面に円弧状にスライドするレールとガイドによる支持構造を設けている。従来の半円弧状のＸＥＬ構造体を有するアンテナ装置では、ＸＥＬ構造体を支持するための構造が複雑になり部品点数が増加するという課題がある。
【０００７】
この発明に係るアンテナ装置は、実体としての補助軸を有しない、方位角軸、補助軸および仰角軸を有する３軸構成のアンテナ装置を、従来よりも簡素な構成にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るアンテナ装置は、反射鏡を有するアンテナ部と、仰角を変更する仰角軸の回りにアンテナ部を回転可能に支持する仰角軸構造体と、仰角軸構造体を回転可能に保持し、仰角軸と直交する補助軸を中心軸とする円筒面を少なくとも一部に有する転動面を有し、補助軸の回りに回転する半円弧状の補助軸構造体と、転動面が移動可能なように転動面を支持する補助軸構造体支持部と、補助軸構造体の両端部に接続し張力が加えられた支持ベルトと、転動面から離れた位置で支持ベルトと接触し、支持ベルトを移動させるベルト駆動部と、転動面から離れた位置で支持ベルトを転動面の方向に押し付けることで、支持ベルトに張力を与える張力付与部と、転動面から離れた位置で支持ベルトと接触し、支持ベルトを移動可能にするローラ部と、補助軸構造体支持部、ベルト駆動部、張力付与部およびローラ部が設けられ、補助軸と直交し方位角を変更する方位角軸の回りに回転可能な方位角軸構造体と、方位角軸構造体を方位角軸の回りに回転可能に支持する基礎部とを備えた。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るアンテナ装置によれば、実体としての補助軸を有しない、方位角軸、補助軸および仰角軸を有する３軸構成のアンテナ装置を、従来よりも簡素な構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るアンテナ装置の平面図である。
【図２】実施の形態１に係るアンテナ装置の正面図である。
【図３】実施の形態１に係るアンテナ装置の右側面図である。
【図４】実施の形態１に係るアンテナ装置の背面図である。
【図５】実施の形態１に係るアンテナ装置の左側面図である。
【図６】実施の形態１に係るアンテナ装置の底面図である。
【図７】実施の形態１に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図８】実施の形態１に係るアンテナ装置が有するタイミングベルトを弓形部材に固定する箇所を拡大して示す斜視図である。
【図９】実施の形態１に係るアンテナ装置が有するプーリー付近を拡大して示す斜視図である。
【図１０】実施の形態１に係るアンテナ装置が有するプーリーを軸方向に切断する断面図である。
【図１１】実施の形態１に係るアンテナ装置が有する支持ローラを軸方向に切断する断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の正面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の正面図である。
【図１４】実施の形態３に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図１５】実施の形態３に係るアンテナ装置が非円筒面の部分まで転動した場合の重心の移動を説明する図である。
【図１６】実施の形態３に係るアンテナ装置において、転動面が円弧でない場合に発生する反力を説明する図である。
【図１７】実施の形態３に係るアンテナ装置において、転動面が円弧でない場合にＸＥＬ軸の回転角度と発生する反力の関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１から図１１を参照して、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１００の構造を説明する。図１から図６に、アンテナ装置１００の六面図を示す。図１が平面図、図２が正面図、図３が右側面図、図４が背面図、図５が左側面図、図６が底面図である。図７は、アンテナ装置１００の斜視図である。図８から図１１は、アンテナ装置１００の拡大図および断面図である。図８から図１１については、参照する箇所で、より詳しく図について説明する。
【００１２】
アンテナ装置１００は、アンテナ部１、弓形支持構造部２、方位角架台３、移動体取付部４、制御装置５０（図示せず）および通信機５を有する。アンテナ部１は、送信信号を電波として空間に放射し、通信相手８０（図示せず）からの電波を受信し、受信した電波から受信信号を生成する。アンテナ部１は、例えばパラボラアンテナである。アンテナ部１が向く方向である指向方向は、変更可能である。弓形支持構造部２および方位角架台３は、指向方向を変更可能にアンテナ部１を支持する。移動体取付部４は、アンテナ装置１００を移動体９０（図示せず、例えば、自動車、船舶、航空機など）に取り付ける。移動体取付部４は、方位角架台３を方位角軸の回りに回転可能に支持する基礎部である。
【００１３】
アンテナ装置１００は、ＡＺ軸（方位角軸）、ＸＥＬ軸（補助軸）、ＥＬ軸（仰角軸）の３軸で、アンテナ部１の指向方向を変更する構成である。ＡＺ軸は、移動体９０のアンテナ装置１００を搭載する面（アンテナ搭載面）に垂直な回転軸である。移動体９０が通常の姿勢の場合は、ＡＺ軸は地球の重力加速度が働く方向に対し平行になる。方位角架台３は、ＡＺ軸の回りに回転可能に移動体取付部４に支持される。弓形支持構造部２は、方位角架台３に支持される。アンテナ装置１００では、ＡＺ軸、ＸＥＬ軸およびＥＬ軸は、回転中心Ｃの１点で交差する。
【００１４】
アンテナ部１は、例えばパラボラアンテナである。アンテナ部１は、主反射鏡６、副反射鏡７およびホーン型放射器８を主に有する。主反射鏡６は、送信する電波を指向方向に向けて反射し、指向方向からの電波を反射して副反射鏡７の位置に集める。副反射鏡７は、ホーン型放射器８からの送信電波を主反射鏡６に向けて反射し、主反射鏡６が反射した受信電波をホーン型放射器８の方へ反射する。なお、副反射鏡を有しないアンテナ部でもよい。反射鏡を有するアンテナ部であればよい。
【００１５】
弓形支持構造部２は、ＸＥＬ軸およびＥＬ軸の回りに回転可能にアンテナ部１を支持する。弓型支持構造部２は、実体としてのＸＥＬ軸は有しない。半円弧状の弓形部材９が、半円の中心に仮想的に存在するＸＥＬ軸の回りを回転する。弓形部材９は側面から見ると半円の弓のような形状なので、弓形部材９と呼ぶ。実体としてのＸＥＬ軸は存在しないので、弓形部材９の内側の位置に、ＥＬ軸回りの回転機構および支持機構を配置できる。また、弓形部材９の内側の位置に通信機５を配置して、アンテナ装置１００および通信機５の全体としての小型化を実現できる。また、従来と同程度の大きさを許容する場合には、アンテナ装置および通信機を高性能化できる可能性がある。弓形部材９および弓形部材９により支持されてＸＥＬ軸の回りに回転するアンテナ部１や通信機５などを転動体１０（符号は図示せず）と呼ぶ。転動体１０の重心Ｇは、回転中心Ｃと位置が一致するように転動体１０を構成する。転動体１０は、ＸＥＬ軸の回りに回転する補助軸回転部分である。
【００１６】
通信機５は、アンテナ部１で送受信する信号を処理する装置である。通信機５は、例えば信号を増幅し、周波数を変換する。通信機５は、送信信号を変調し、受信信号を復調する。通信機５は、アンテナ部１の下に配置される。なお、アンテナ装置１００の外部に通信機５を配置してもよい。通信機５を、アンテナ部１の下に配置される装置と、アンテナ装置１００の外部に配置される装置とで構成してもよい。
【００１７】
通信機５は、アンテナ部１の下かつ弓形部材９の内側の空間に入ることができる大きさであれば任意の形状でよい。図を簡単にするために、この明細書では通信機５を直方体状の形状として図示する。
【００１８】
方位角架台３は、ＡＺ基準板１１、ＡＺ駆動歯車１２、ＡＺ駆動モータ１３を有する。ＡＺ基準板１１は、弓型支持構造部２が設けられる板状部材である。ＡＺ駆動歯車１２は、ＡＺ基準板１１の下側で移動体取付部４が有するＡＺ転動部材１４と接触する。ＡＺ駆動歯車１２は、ＡＺ転動部材１４の回りを回転して移動することで、方位角架台３を移動体取付部４に対してＡＺ軸を中心に回転させる。ＡＺ転動部材１４は、ＡＺ基準板１１の下側に設けられた板状部材である。ＡＺ転動部材１４の側面には、ＡＺ駆動歯車１２とかみ合う歯が設けられている。ＡＺ駆動モータ１３は、ＡＺ基準板１１の上側に固定されている。ＡＺ駆動モータ１３の回転軸はＡＺ基準板１１に設けられた貫通穴を通る。ＡＺ駆動モータ１３の回転軸には、ＡＺ基準板１１の下側でＡＺ駆動歯車１２が取り付けられている。ＡＺ駆動モータ１３が回転するとＡＺ駆動歯車１２が回転して、ＡＺ駆動歯車１２がＡＺ転動部材１４の側面を移動する。ＡＺ駆動歯車１２がＡＺ転動部材１４の側面を移動することで、方位角架台３がＡＺ軸の回りを回転する。ＡＺ軸は、回転角度に制約は無い。３６０度の全方位を向くことができ、同じ方向に無限に回転できる。
【００１９】
弓形支持構造部２は、ＸＥＬ軸およびＥＬ軸の回りにアンテナ部１を回転可能に支持する。弓形支持構造部２は、弓形部材９、ＥＬ軸部材１５、ＥＬ駆動モータ１６、タイミングベルト１７、支持ローラ１８、ローラ保持部材１５、プーリー２０、プーリー保持部材２１、プーリー駆動モータ２２を有する。弓形部材９は、半径に対して高さが低い円筒を軸に平行な方向に半分に切ったような形状の部材である。弓形部材９は、ＡＺ基準板１１に平行なＸＥＬ軸の回りに回転可能にＡＺ基準板１１の上側に配置される。弓形部材９のＡＺ基準面６に向かう側（外側）の面に、ＸＥＬ軸を中心軸とする円筒面の部分を少なくとも一部に有する転動面２３が設けられる。転動面２３が、支持ローラ１８により移動可能に支持される。円筒面の中心軸がＸＥＬ軸である。ＸＥＬ軸は、ＡＺ軸およびＥＬ軸と直交する。
【００２０】
ＥＬ軸部材１５は、弓形部材９の半円の開いた側の間を結ぶように設けられた棒状の部材である。ＥＬ軸部材１５の中心には、アンテナ部１の仰角を変更するＥＬ軸が通る。ＥＬ軸部材１５は、ＥＬ軸の回りに回転可能に弓形部材９に設けられる。ＥＬ駆動モータ１６は、ＥＬ軸部材１５の軸方向の一端に設けられる。ＥＬ駆動モータ１６は、ＥＬ軸部材１５を弓形部材９に対してＥＬ軸の回りを回転させる。通信機５は、ＥＬ軸部材１５と共に回転するようにＥＬ軸部材１５に取り付けられている。ＥＬ軸部材１５の通信機５とは反対側には、アンテナ部１が取り付けられている。
【００２１】
ＥＬ軸部材１５は、仰角を変更するＥＬ軸の回りにアンテナ部１を回転可能に支持する仰角軸構造体である。弓形部材９は、ＥＬ軸部材１５を回転可能に保持し、ＸＥＬ軸を中心軸とする円筒面を少なくとも一部に有する転動面２３を有し、ＸＥＬ軸（補助軸）の回りに回転する半円弧状の補助軸構造体である。
【００２２】
アンテナ装置１００では、ＸＥＬ軸の回転可能範囲は、ＥＬ軸の回転可能範囲よりも小さく設定している。ＸＥＬ軸は、ＥＬ軸がＡＺ軸に直交する場合を０度とすると、例えば２０度から−２０度の範囲で回転できる。ＥＬ軸は、ＡＺ軸およびＥＬ軸が存在する平面上にアンテナ部１の指向方向が存在する場合を０度とすると、例えば１００度から−１００度の範囲で回転できる。図示していないが、転動面２３の転動範囲を決める機構が弓形部材９には設けられている。また、ＥＬ軸部材１５の回転範囲を決める機構も設けられている。
【００２３】
制御装置５０は、通信相手８０が存在する方向をアンテナ部１が向くようにアンテナ部１の指向方向を求める。制御装置５０は、アンテナ部１が指向方向を向くように、弓形支持構造部２および方位角架台３を駆動制御する。
【００２４】
タイミングベルト１７は、弓形部材９をＸＥＬ軸の回りに回転させ、かつ弓形部材９のＸＥＬ軸回りの回転角度を決めるためのものである。タイミングベルト１７の両端は、弓形部材９の外側の円筒面のＥＬ軸に近い部分に固定される。図８は、実施の形態１に係るアンテナ装置が有するタイミングベルトを弓形部材に固定する箇所を拡大して示す斜視図である。図８に示すように、タイミングベルト１７の端は、ベルト押さえ金具１７Ａと共に弓形部材９に締結部品１７Ｂ（例えばネジ）により固定される。タイミングベルト１７の弓形部材９側でない側（外側）の面には歯が設けられている。タイミングベルト１７の内側の面には歯は設けられていない。２個の支持ローラ１８は、弓形部材９を回転可能に支持する。支持ローラ１８は、ＡＺ基準板１１の上側に設けられる。また、支持ローラ１８は、弓形部材９と接触する側と反対側でタイミングベルト１７の内側と接触する。タイミングベルト１７には張力が印加されている。タイミングベルト１７の張力により、弓形部材９が支持ローラ１８に押し付けられる。支持ローラ１８の回転軸はＸＥＬ軸に平行であり、回転軸の両端がローラ保持部材１９に回転可能に保持される。ローラ保持部材１９は、ＡＺ基準板１１に固定されている。支持ローラ１８およびローラ保持部材１９は、転動面２３が移動可能なように転動面２３を支持することで弓形部材９を支持する補助軸構造体支持部である。支持ローラ１８およびローラ保持部材１９は、転動面２３と離れた位置でタイミングベルト１７と接触し、タイミングベルト１７を移動可能にするローラ部である。
【００２５】
プーリー２０は、転動面２３から離れた位置でタイミングベルト１７と接触し、タイミングベルト１７を移動させることで弓形部材９をＸＥＬ軸の回りに回転させるための部材である。プーリー２０の外形は略円柱状である。プーリー２０の外面には、タイミングベルト１７の歯とかみ合う歯が設けられる。プーリー２０が回転すると、タイミングベルト１７が移動して弓形部材９がＸＥＬ軸の回りに回転する。タイミングベルト１７は歯つきベルトであり、プーリー２０の歯と噛みあう。歯が噛み合うので、タイミングベルト１７とプーリー２０は空転しない。タイミングベルトとしては、空転しないものであれば歯つきベルト以外を使用してもよい。例えばＶベルトなど、駆動力の伝導に摩擦力を利用するベルトを用いてもよい。
【００２６】
プーリー２０は、ＥＬ軸方向において２個の支持ローラ１８の中間の位置に設けられる。プーリー２０は、プーリー保持部材２１によりＡＺ基準板１１に取り付けられる。プーリー保持部材２１は、ＡＺ基準板１１との間にスプリング２４を有する。スプリング２４によりプーリー２０がタイミングベルト１７を弓形部材９の方向に押す。押されたタイミングベルト１７には、タイミングベルト１７を長くしようとする力（張力）が加えられる。プーリー保持部材２１がスプリング２４を有するので、プーリー２０とＡＺ基準板１１との間隔を変化させることができる。プーリー駆動モータ２２は、プーリー２０をＸＥＬ軸に平行な回転軸の回りに回転させる。プーリー駆動モータ２２は、片側のプーリー保持部材２１の上側に設けられる。プーリー２０付近を拡大した斜視図を、図９に示す。図９は、実施の形態１に係るアンテナ装置が有するプーリー付近を拡大して示す斜視図である。タイミングベルト１７は、弓形部材９の両端部に接続し張力が加えられた支持ベルトである。プーリー２０は、タイミングベルト１７を移動させるベルト駆動部である。プーリー２０は、転動面２３と離れた位置でタイミングベルト１７と接触し、タイミングベルト１７を転動面２３の方向に押し付けることで、タイミングベルト１７に張力を与える張力付与部でもある。
【００２７】
タイミングベルト１７に加える張力の大きさは、例えば転動体１０の重量と同等以上とする。タイミングベルト１７に加えられる張力は、アンテナ装置１００が外部から受ける振動などによる力に対して、左右方向および上下方向にアンテナ装置１００を安定させることができる。そうすることで、タイミングベルト１７に加えられる張力により、弓形部材９が転動する方向と直交する方向（ＸＥＬ軸方向）にずれることを防止できる。つまり、アンテナ装置１００では、弓形部材９がＸＥＬ軸方向に移動することを防止するために、専用の部材が不要になる。
【００２８】
支持ローラ１８は、タイミングベルト１７と接触するローラ中央部１８Ａと、弓形部材９の外側の円筒面と接触するローラ端部１８Ｂとを有する。ローラ中央部１８Ａとローラ端部１８Ｂは、共通のローラ回転軸１８Ｃ（図１１に図示）の回りを、互いに独立に回転できる。
【００２９】
弓形部材９が回転すると、弓形部材９と支持ローラ１８の位置関係が変化する。タイミングベルト１７は、弓形部材９にその両端が固定されているので、弓形部材９と支持ローラ１８の位置関係が変化すると、弓形部材９に固定された端から支持ローラ１８までの長さが変化する。プーリー２０は、この長さの変化を吸収するために、ＡＺ基準板１１からの距離を変更可能にＡＺ基準板１１に支持される。
【００３０】
図１０を参照して、プーリー２０を回転可能かつＡＺ基準板１１からの距離を変更可能に保持する構造について説明する。図１０は、プーリー２０の回転軸の中心を通るＸＥＬ軸に平行かつＡＺ基準板１１に垂直な平面での断面図である。図１０の断面位置は、図４に示すＡ−Ａ断面である。なお、図を簡明にするためにプーリー２０の背後に存在する支持ローラ１８などは図示していない。プーリー保持部材２１は、プーリー駆動モータ２２が存在する側と存在しない側で構造が異なる。プーリー駆動モータ２２が存在する側をプーリー保持部材２１Ｐと呼び、存在しない側をプーリー保持部材２１Ｑと呼ぶ。スプリング２４も、プーリー駆動モータ２２が存在する側をスプリング２４Ｐと呼び、存在しない側をスプリング２４Ｑと呼ぶ。
【００３１】
プーリー保持部材２１Ｐは、スプリング２４Ｐ、スライダホルダ２５Ｐ、スライダ２６Ｐ、プーリー回転軸２７Ｐおよびプーリー固定具２８を有する。スライダホルダ２５Ｐは、ＡＺ基準板１１に垂直に設けられた内部に空間を有する円筒である。スライダホルダ２５Ｐの内部に、円柱状のスライダ２６Ｐが挿入される。スライダ２６ＰのＡＺ基準板１１から遠い側には、プーリー駆動モータ２２が接続している。スプリング２４Ｐは、スライダホルダ２５Ｐがその内部を通るように、ＡＺ基準板１１とプーリー駆動モータ２２との間に配置される。スライダ２６Ｐは、スライダホルダ２５Ｐの内部をＡＺ基準板１１に垂直な方向に移動可能である。スライダホルダ２５Ｐの位置は、タイミングベルト１７によりプーリー１６が押される力と長さを短くされたスプリング２４Ｐが元の長さに戻ろうとする力が釣り合う位置になる。
【００３２】
プーリー回転軸２７Ｐは、プーリー駆動モータ２２の回転軸に取り付けられる。プーリー回転軸２７Ｐは、プーリー２０の側面に設けられた穴に挿入される。プーリー回転軸２７Ｐは、プーリー固定具２８によりプーリー２０との位置関係が固定される。そのため、プーリー駆動モータ２２が回転すると、プーリー回転軸２７Ｐおよびプーリー２０が回転する。
【００３３】
プーリー保持部材２１Ｑは、スプリング２４Ｑ、スライダホルダ２５Ｑ、スライダ２６Ｑ、プーリー回転軸２７Ｑおよびプーリー軸受２９を有する。スプリング２４Ｑおよびスライダホルダ２５Ｑは、スライダホルダ２５Ｐおよびスライダ２６Ｐと同様な構造である。スライダホルダ２５Ｑは、ＡＺ基準板１１に垂直に設けられた内部に空間を有する円筒である。スライダホルダ２５Ｑの内部に、円柱状のスライダ２６Ｑが挿入される。スライダ２６ＱのＡＺ基準板１１から遠い側には、プーリー回転軸２７Ｑが接続する。スライダ２６Ｑとプーリー回転軸２７Ｑは一体に形成されている。
【００３４】
プーリー回転軸２７Ｑは、プーリー２０の側面に設けられた穴に挿入される。この穴にはプーリー軸受２９が備えられているので、プーリー２０はプーリー回転軸２７Ｑに対して回転できる。プーリー回転軸２７Ｐ、プーリー回転軸２７Ｑおよびプーリー２０の中心軸は、同一直線上に存在するように配置される。
【００３５】
図１１を参照して、ローラ中央部１８Ａとローラ端部１８Ｂが、共通のローラ回転軸１８Ｃの回りを互いに独立に回転できる構造を説明する。図１１は、支持ローラ１８の回転軸の中心を通るＸＥＬ軸に平行かつＡＺ基準板１１に垂直な平面での断面図である。図１１の断面位置は、図４に示すＢ−Ｂ断面である。
【００３６】
ローラ回転軸１８Ｃは、ＡＺ基準板１１に平行かつＸＥＬ軸に平行に、その両端をそれぞれローラ保持部材１９に保持される。ローラ中央部１８Ａとローラ回転軸１８Ｃの間には、２個のローラ中央部軸受３０が存在する。そのため、ローラ中央部１８Ａはローラ回転軸１８Ｃの回りを少ない抵抗で回転できる。ローラ端部１８Ｂとローラ回転軸１８Ｃの間には、ローラ端部軸受３１が存在する。そのため、ローラ端部１８Ｂはローラ回転軸１８Ｃの回りを少ない抵抗で回転できる。ローラ中央部１８Ａとローラ端部１８Ｂとは無関係に回転できる。ローラ中央部１８Ａとローラ端部１８Ｂとが逆方向に回転できる。
【００３７】
動作を説明する。アンテナ装置１００は、通信相手８０が存在する方向をアンテナ部１が向くように制御装置５０により制御される。移動体９０の位置や姿勢が変化する、あるいは通信相手８０の位置が変化する場合は、通信相手８０が存在する方向をアンテナ部１が向くように、制御装置５０がアンテナ部１のＡＺ軸、ＸＥＬ軸およびＥＬ軸が取るべき角度（指令角度）を決める。さらに、制御装置５０は、ＡＺ軸、ＸＥＬ軸およびＥＬ軸が指令角度になるように、ＡＺ駆動モータ１３、プーリー駆動モータ２２およびＥＬ駆動モータ１６を駆動制御する。
【００３８】
ＡＺ軸、ＸＥＬ軸およびＥＬ軸がどのような角度をとる場合でも、タイミングベルト１７の張力により、弓形支持構造部２はその角度を保持できる。弓形支持構造部２を支持するためには、主にタイミングベルト１７だけでよいので、従来の実体としてのＸＥＬ軸を有さないアンテナ装置よりも構成が簡単になる。
【００３９】
転動体１０の重心Ｇは回転中心Ｃと一致していなくてもよい。タイミングベルトを駆動する機構としてはプーリー以外を使用してもよい。プーリーを保持する機構は、この実施の形態１とは異なる構成でもよい。タイミングベルトを駆動させる機構と、タイミングベルトに張力を与える機構とをそれぞれ備えるようにしてもよい。転動体の転動面を転動可能に支持する部材の回転軸と、タイミングベルトを移動可能に支持する部材の回転軸が異なってもよい。アンテナ装置は、地上の建築物などに設置されてもよい。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態２は、アンテナ装置において弓形部材９の転動面２３で転動する部分である転動体１０Ａの重心がＸＥＬ軸およびＥＬ軸の交点の位置よりも下側に位置するように、実施の形態１を変更した場合である。図１２は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の正面図である。図１２について、実施の形態１の場合の図２と異なる点を説明する。アンテナ装置１００Ａが有する弓形支持構造部２Ａは、弓形部材９の内面側のＸＥＬ軸方向の中央の位置に錘３２が付加されている。転動体１０Ａの重心Ｇを、市松の円で示す。錘３２があるため、転動体１０Ａの重心Ｇは、転動体１０Ａの回転中心Ｃよりも下にあり、円筒面を有する転動面２３に近い位置に存在する。重心Ｇと回転中心Ｃの間の距離をＬとする。転動体１０Ａの重量をＭとする。
【００４１】
動作を説明する。図１２に示す状態では、重心Ｇが回転中心Ｃの真下にある状態である。図１２に示す状態は、安定的に取ることができる。ＸＥＬ軸に垂直な平面において転動体１０Ａがθだけ回転した状態では、転動体１０Ａに作用する重力が転動体１０Ａの回転角度θを小さくするように作用する復元力として、転動体１０Ａに働く。重力加速度をｇとすると、転動体１０Ａに作用する重力はＭｇである。重心Ｇと回転中心Ｃの間にはＬの距離があるので、Ｔ＝ＭｇＬsin(θ)の回転モーメントが転動体１０Ａに作用する。この回転モーメントは、転動体１０Ａの回転角度θをゼロに近づける方向のモーメントである。プーリー２０がタイミングベルト１７を駆動して転動体１０Ａの回転角度θを小さくするように動作する場合には、この回転モーメントＴは、プーリー駆動モータ２２の負荷を軽減するように働く。
【００４２】
アンテナ装置１００Ａが搭載された移動体９０の姿勢が一時的に急変して元の姿勢に戻る場合には、回転モーメントＴが作用する方が、移動体が元の姿勢に速く消費するエネルギーを少なくして戻ることができる。
【００４３】
制御装置５０の制御方法によるが、アンテナ部１の指向方向を急に変化させる必要がある場合には、ＥＬ軸およびＸＥＬ軸を駆動して指向方向を変化させる場合がある。例えば、移動体９０の姿勢が急変する場合に、アンテナ１の指向方向を通信相手８０に向けることを継続できるようにするには、アンテナ１の指向方向を速く変化させる必要がある。急な指向方向の変化に対応するには、ＸＥＬ軸の角度は、両方法の指向方向の変化に対応できるように０度であることが望ましい。制御装置５０は、指向方向の変化が小さい状態である期間には、ＸＥＬ軸回りの回転角度を０度にして、ＡＺ軸およびＥＬ軸の軸回りの回転でアンテナ部１が指向方向を向くような制御をする場合がある。ＸＥＬ軸の回転角度をゼロ度に近づける制御がされる場合には、重心Ｇが回転中心Ｃよりも下側に位置することで発生する回転モーメントＴが作用することは、ＸＥＬ軸の回りに転動体１０Ａが転動するように駆動する仕事量を軽減できることになる。
【００４４】
実施の形態３．
実施の形態３は、転動面の端部に円弧以外の曲面であってＸＥＬ軸に垂直な平面においてＸＥＬ軸からの距離が円弧の部分よりも長くなるような非円弧面を有するように、実施の形態１を変更した場合である。実施の形態２を変更してもよい。図１３から図１４を参照して、実施の形態３に係るアンテナ装置１００Ｂの構造を説明する。図１３は、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の正面図である。図１４は、実施の形態３に係るアンテナ装置の斜視図である。図１４では、転動体１０Ｂが図における右側が高くなり左側の支持ローラが非円筒面の部分（非円筒部３３）と接触するように転動している状態を図示している。図１３および図１４について、実施の形態１のアンテナ装置１００の場合の図１から図７と異なる点を説明する。
【００４５】
アンテナ装置１００Ｂが有する弓形支持構造部２Ｂが有する弓形部材９Ｂでは、転動面２３Ｂの両端に非円筒部３３が存在する。図１４に示しているように、非円筒部３３は、ＸＥＬ軸に平行な方向において支持ローラ１８と接触する部分に設けられる。弓形部材９Ｂのタイミングベルト１７が接触する部分は、アンテナ装置１００の場合と同様な円筒面である。非円筒部３３は、円筒面から滑らかに転動面２３Ｂの端に近くなるにしたがいＸＥＬ軸からの距離が長くなり、ＸＥＬ軸との距離が大きくなった円筒面と接続する。ＸＥＬ軸からの距離が大きい円筒面の部分に支持ローラ１８が乗り上げる（接触する）ほど、弓形部材９Ｂが転動することはない。図示していないが、弓形部材９の回転角度が可能範囲内になるように、弓形部材９の転動を止めるストッパが設けられている。
【００４６】
動作を説明する。転動体１０Ｂが転動面２３Ｂの円筒面の部分の範囲内で転動する場合には、アンテナ装置１００Ｂはアンテナ装置１００と同様に動作する。転動体１０Ｂが転動して、支持ローラ１８が非円筒部３３に接触する状態の正面図が図１５である。図１５では、転動体１０Ｂが転動していない状態も二点鎖線で示す。
【００４７】
支持ローラ１８が非円筒部３３に接触する状態では、弓形部材９Ｂに回転を妨げる方向の力が発生する。図１６と図１７を参照して、弓形部材９Ｂに働く回転を妨げる力について説明する。図１６は、実施の形態３に係るアンテナ装置において、転動面が円弧でない場合に発生する反力を説明する図である。図１７は、実施の形態３に係るアンテナ装置において、転動面が円弧でない場合にＸＥＬ軸の回転角度と発生する反力の関係を説明する図である。角度θは、図１７(a)に、ＡＺ軸とＥＬ軸がなす角度である。図１６(a)に、ＡＺ軸とＥＬ軸がなす角度θがθ＝９０(度)の場合、図１６(b)に、θ＝θ２の場合を示す。θ２は、θの最大値９０＋θmax(度)に近い値である。ここで、θmaxは、ＸＥＬ軸の回転可能範囲の上限値である。図１７(b)に、θとタイミングベルト１７の張力により支持ローラ１８が弓形部材９の転動面２３を押す力により発生する弓形部材９が回転を止めようとする反力ＦＨとの関係を示す。反力ＦＨが正の場合には、θを小さくする向きの力を発生させるとする。
【００４８】
ローラ１８（厳密にはローラ端部１８Ｂ）が転動面２３に垂直な向きの力Ｆを加える。力Ｆを弓形部材９の回転中心（ＸＥＬ軸）に向かう方向の力の成分ＦＶと、ＦＶに垂直な力の成分ＦＨに分解する。ＦＨは、弓形部材９の回転に逆らう向きとなる。θ＝９０度の図１６(a)の場合には、転動面２３が円筒面なので、転動面２３に垂直な方向が弓形部材９の回転中心に向かう方向と一致する。そのため、Ｆ１＝ＦＶ１、ＦＨ１＝０となる。
【００４９】
図１６(b)に示すように、転動面２３の中で非円筒部３３に支持ローラ１８が当たる場合は、転動面２３に垂直な方向と弓形部材９の回転中心に向かう方向とがずれる。そのため、Ｆ２＞ＦＨ２＞０となる。つまり、弓形部材９の回転を止める向きの力ＦＨ２が発生する。弓形部材９の回転角度θと弓形部材９の回転を止める向きの力ＦＨの関係は、例えば、図１７(b)に示すようになる。
【００５０】
転動面２３の非円筒部３３の曲率の変化に応じて、弓形部材９の回転角度θと弓形部材９の回転を止める向きの力ＦＨの関係を自由に設計することができる。非円筒部３３は、弓形部材９の回転角度θと、回転を妨げる抵抗力ＦＨ２の大きさが決められた関係になるような形状を有する。
【００５１】
図１５の説明に戻る。転動面２３の中で非円筒部３３を設けることで、支持ローラ１８が非円筒部３３と接触する状態では、転動体１０Ｂの重心が移動する。図１５において、転動体１０Ｂが転動していない状態でのＡＺ軸、ＥＬ軸およびＸＥＬ軸を、それぞれＡＺ０、ＥＬ０およびＸＥＬ０の符号をつけて示す。アンテナ装置１００Ｂでは、転動体１０Ｂの重心ＧはＡＺ軸、ＥＬ軸およびＸＥＬ軸の交点である回転中心Ｃと一致している。正面図ではＸＥＬ軸の位置が重心Ｇの位置と一致する。転動面２３の中で非円筒部３３と支持ローラ１８が接触する状態では、ＸＥＬ軸の位置（重心位置）がＸＥＬ０の位置から図における右上側の符号ＸＥＬを付加した位置に移動する。これは、非円筒部３３と支持ローラ１８が接触する状態での転動では、転動体１０Ｂがカムの原動節、支持ローラ１８が空間に固定された従動説として作用し、転動体１０Ｂを持ち上げるような運動となることの結果である。このような運動で重心が移動すると、転動体１０Ｂは重力およびタイミングベルト１７の張力により下方向に押し付けられているため、転動体が元の位置に戻ろうとする。転動体１０Ｂが元の位置に戻ろうとする力は、転動の復元力として作用する。
【００５２】
復元力が働く理由について説明する。図１５に示す状態で転動体１０Ｂをさらに転動させるには、弓形部材９の回転を止める向きの力ＦＨ２を受けながら転動させる必要がある。力ＦＨ２を受けながら移動させることで、移動に要する仕事量に相当するエネルギーが、タイミングベルト１７の弾性によるポテンシャルエネルギーとして系に保存される。力ＦＨ２は、転動体１０Ｂに働く重力とタイミングベルト１７の張力の合力であるため、重心の移動が小さい場合でも、重力だけに抗する場合よりもより大きなエネルギーを保存することができ、より大きな回転の復元力を発生させることができる。実施の形態２のように重心Ｇが回転中心Ｃと離れている場合は、回転角度の全領域で復元力が発生するのに対して、非円筒部３３に起因する復元力は、転動面２３Ｂの転動可能範囲の境界に近い部分でだけ発生する。発生する範囲は小さいが、非円筒部３３により大きな復元力を生じさせることができる。
【００５３】
本発明はその発明の精神の範囲内において各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の変形や省略が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１００、１００Ａ、１００Ｂ  アンテナ装置
１  アンテナ部
２、２Ａ、２Ｂ  弓形支持構造部
３  方位角架台
４  移動体取付部（基礎部）
５  通信機
６  主反射鏡
７  副反射鏡
８  ホーン型放射器
９、９Ｂ  弓形部材（補助軸構造体）
１０、１０Ａ、１０Ｂ  転動体（補助軸回転部分）
１１  ＡＺ基準板（方位角軸構造体）
１２  ＡＺ駆動歯車
１３  ＡＺ駆動モータ
１４  ＡＺ転動部材
１５  ＥＬ軸部材（仰角軸構造体）
１６  ＥＬ駆動モータ
１７  タイミングベルト（支持ベルト）
１７Ａ  ベルト押さえ金具
１７Ｂ  締結部品
１８  支持ローラ（補助軸構造体支持部、ローラ部）
１８Ａ  ローラ中央部（ローラ部）
１８Ｂ  ローラ端部（補助軸構造体支持部）
１８Ｃ  ローラ回転軸
１９  ローラ保持部材
２０  プーリー（ベルト駆動部）
２１、２１Ｐ、２１Ｑ  プーリー保持部材
２２  プーリー駆動モータ
２３、２３Ｂ  転動面
２４、２４Ｐ、２４Ｑ  スプリング（張力付与部）
２５Ｐ、２５Ｑ  スライダホルダ
２６Ｐ、２６Ｑ  スライダ
２７Ｐ、２７Ｑ  プーリー回転軸
２８  プーリー固定具
２９  プーリー軸受
３０  ローラ中央部軸受
３１  ローラ端部軸受
３２  錘
３３  非円筒部（曲率変化部）
５０  制御装置
８０  通信相手
９０  移動体
ＡＺ  ＡＺ軸（方位角軸）
ＥＬ  ＥＬ軸（仰角軸）
ＸＥＬ  ＸＥＬ軸（補助軸）
Ｃ  回転中心
Ｇ  重心
【図１】
2020025157.tif 000003
【図２】
2020025157.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020025157.tif 000011
【図１０】
2020025157.tif 000012
【図１１】
2020025157.tif 000013
【図１２】
2020025157.tif 000014
【図１３】
2020025157.tif 000015
【図１４】
2020025157.tif 000016
【図１５】
2020025157.tif 000017
【図１６】
2020025157.tif 000018
【図１７】
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