(57)【要約】【課題】従来のアンテナ駆動装置は、駆動力を９０度変換するのにかさ歯車やハイポイドギアを用いるため、取り付け位置の調整が難しく、構造が複雑でコストが高くなるという問題があった。【解決手段】 本発明は、アンテナと、前記アンテナを方位方向に回動させる方位方向駆動部と、前記アンテナを仰角方向に回動させる仰角方向駆動部とを備え、前記仰角方向駆動部は、仰角駆動用モータの動力を方位方向回転軸に伝える仰角第１駆動部と、前記仰角第１駆動部の動力を９０度変換して仰角方向回転軸に伝える仰角第２駆動部とからなり、前記仰角第２駆動部は、前記仰角第１駆動部に連結する駆動プーリと、前記アンテナに連結する従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリを掛け回すベルトとからなり、前記ベルトは、前記駆動プーリと前記従動プーリをミュール掛けする。【選択図】  図４
2010157812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、
前記アンテナを方位方向に回動させる方位方向駆動部と、
前記アンテナを仰角方向に回動させる仰角方向駆動部とを備え、
前記仰角方向駆動部は、
仰角駆動用モータの動力を方位方向回転軸に伝える仰角第１駆動部と、
前記仰角第１駆動部の動力を９０度変換して仰角方向回転軸に伝える仰角第２駆動部とからなり、
前記仰角第２駆動部は、
前記仰角第１駆動部に連結する駆動プーリと、
前記アンテナに連結する従動プーリと、
前記駆動プーリと前記従動プーリを掛け回すベルトとからなり、
前記ベルトは、前記駆動プーリと前記従動プーリをミュール掛けすることを特徴とするアンテナ駆動装置。
【請求項２】
前記ベルトは、歯付ベルトであることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ駆動装置。
【請求項３】
前記ベルトに適切なテンションを与えるテンショナーをさらに備え、
前記テンショナーは、該テンショナーの中心を通り、前記駆動プーリと前記従動プーリの中心を結んだ線に垂直な方向にテンションをかけることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ駆動装置。
【請求項４】
前記ベルトの片側の走行面が、前記方位方向回転軸に平行な一平面上に配置されるように、前記駆動プーリと前記従動プーリを配置し、
前記テンショナーは、前記一平面上に設けることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のアンテナ駆動装置。
【請求項５】
前記仰角駆動用モータのみの駆動に基づいて、方位方向の原点および仰角方向の原点を検出する原点検出センサをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のアンテナ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶等の移動体上で通信衛星と電波を送受信するために用いる追尾アンテナの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、衛星の電波を移動体上で受信するのに用いる追尾アンテナの駆動装置としてベルト駆動をするものは、特許文献１に開示されるものがある。これは、平面アンテナと平面アンテナを仰角調整用回動軸部を中心に回動駆動して平面アンテナの仰角を調整する仰角調整用モータと、平面アンテナや仰角調整用モータを搭載して方位角調整用回動軸部を中心に回動する回動フレームと、回動フレームを回動駆動して平面アンテナの方位角を調整する方位角調整用モータと、回動フレームを搭載して回動フレームを回動自在に支持する固定ベースを具備しており、仰角調整用モータと方位角調整用モータの駆動を常に制御して平面アンテナの姿勢を制御している。モータの動力は、タイミングプーリーとタイミングベルトを介してそれぞれの駆動軸に伝動される。
【０００３】
しかし、上記のように仰角調整用モータを回動フレームに搭載すると、方位角調整用モータで駆動する部分が重くなり、方位角調整用モータを大きくしなければならないという問題がある。
【０００４】
上記を解決するために、従来は、図２に示す構成のアンテナ駆動装置が知られている。なお、衛星通信アンテナ１００の全体の構造を図１に示す。アンテナ駆動装置１０１は基台１０２とレドーム１０３内に入っている。説明のため、レドーム１０３はカットモデルとしている。
【０００５】
図２は従来のアンテナ駆動装置２００である。方位方向の回転軸であるＡＺ軸（アジマス軸）で回動可能なＡＺ軸ベース２０２の上にＥＬ軸ベース２０３が固定され、仰角方向の回転軸であるＥＬ軸（エレベーション軸）をＥＬ軸ベース２０３が回動可能に支持する形でアンテナ２０１が取り付けられている。
【０００６】
図示しないアンテナの固定部に取り付けられたＡＺ軸駆動モータ２１１にＡＺ軸駆動プーリ２１２が固定される。また、ＡＺ軸ベース２０２にはＡＺ軸従動プーリ２１３が固定される。ＡＺ軸駆動プーリ２１２およびＡＺ軸従動プーリ２１３にＡＺ軸用歯付ベルト２１４を掛け回し、ＡＺ軸駆動モータ２１１を動作させることで、アンテナを方位方向に回転させる。これら２１１〜２１４をＡＺ軸駆動部と呼ぶ。なお、ＡＺ軸用は付ベルト２１４にテンションをかけるためテンショナー２１５を設けている。
【０００７】
また、固定部に取り付けられたＥＬ軸駆動モータ２３１にＥＬ軸第１駆動プーリ２３２が固定される。ＥＬ軸第１従動プーリ２３３は図示しない固定部に軸支されている。ＥＬ軸第１駆動プーリ２３２およびＥＬ軸第１従動プーリ２３３にＥＬ軸用第１歯付ベルト２３４を掛け回し、ＥＬ軸駆動モータ２３１の動力をＥＬ軸第１従動プーリ２３３に伝えている。これら２３１〜２３４をＥＬ軸第１駆動部と呼ぶ。ＥＬ軸第１駆動部の回転軸はＡＺ軸と同一であり、ＥＬ軸と直交しているので、ＥＬ軸を駆動するためには、動力を９０度変換させる必要がある。
【０００８】
また、原点を検出するために原点センサ２５１が図示しないアンテナの固定部に取り付けられ、検出板２５２がＡＺ軸ベース２０２に取り付けられている。
【０００９】
図３は図２のうち、後述するＥＬ軸第２駆動部のみを示す図である。ＥＬ軸第１従動プーリ２３３は、ＥＬ軸駆動かさ歯車２４５に連結している。ＥＬ軸駆動かさ歯車２４５とＥＬ軸従動かさ歯車２４６は噛み合っており、ＥＬ軸第１駆動部からの動力が９０度変換される。図３では歯車の歯は省略している。ＥＬ軸従動かさ歯車２４６はＥＬ軸第２駆動プーリ２４１と連結している。ＥＬ軸第２従動プーリ２４２は、アンテナのＥＬ軸に固定され、ＥＬ軸第２駆動プーリ２４１とＥＬ軸用第２歯付ベルト２４３で掛け回され、動力を伝える。テンショナー２４４はＥＬ軸用第２歯付ベルト２４３に適度なテンションを与えるものである。これら、２４１〜２４６をＥＬ軸第２駆動部と呼ぶ。このように、ＥＬ軸駆動モータ２３１を動作させることで、アンテナを仰角方向に回転させる。ＡＺ軸、ＥＬ軸のモータをそれぞれ制御することで、アンテナの向きを制御することができる。
【００１０】
また、始動時にはアンテナが向いている方向を知るために、原点リセットを行う必要がある。従来の方法としては、ＡＺ軸とＥＬ軸にそれぞれ原点検出用のセンサを取り付けて原点を検出する方法がある。また、図２に示す従来のアンテナ駆動装置２００では、ＡＺ軸にだけ原点センサ２５１と検出板２５２を取り付けて、原点を検出し、ＥＬ軸は可動範囲の下限を向かせるため、可動範囲分だけのパルスをＥＬ軸駆動モータ２３１に与えて、原点の検出をしている。
【００１１】
一方、平行でない軸に動力を伝動するために歯付ベルト駆動を利用する方法としては、特許文献２に開示されるものがある。これは、駆動軸に固定されたプーリと、回転軸に固定された他のプーリと両プーリ間に掛け渡された歯付ベルトと、歯付ベルトにテンションを加えながらこれを案内する案内部材とを備えている作業器具である。このように多平面プーリを備えたかかる駆動方法は一般に「ミュール掛け駆動」として公知である。
【特許文献１】特開平４−３５９３０４号公報
【特許文献２】実開平２−８５５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図２に示すような従来のアンテナ駆動装置は、駆動力を９０度変換するのにかさ歯車やハイポイドギアを用いるため、取り付け位置の調整が難しく、構造が複雑でコストが高くなる。また、歯車機構ではバックラッシュがあるため、正転・逆転の交番時に衝撃トルクがかかり、駆動するモータに余裕をみる必要があり、モータが大型になる。また、歯車のスペースが必要なため、構成が大きくなるという問題点があった。
【００１３】
さらに、原点検出の際、センサを２つ付けると制御が複雑でコストアップになる。また、センサを１つにしてＥＬ軸を可動範囲の下限まで動かすようにすると、ＥＬ軸が下限に達した後は、ベルトに無理な力がかかったり、モータが脱調したりと装置にとって好ましくない状態となる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために本発明は、アンテナと、前記アンテナを方位方向に回動させる方位方向駆動部と、前記アンテナを仰角方向に回動させる仰角方向駆動部とを備え、前記仰角方向駆動部は、仰角駆動用モータの動力を方位方向回転軸に伝える仰角第１駆動部と、前記仰角第１駆動部の動力を９０度変換して仰角方向回転軸に伝える仰角第２駆動部とからなり、前記仰角第２駆動部は、前記仰角第１駆動部に連結する駆動プーリと、前記アンテナに連結する従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリを掛け回すベルトとからなり、前記ベルトは、前記駆動プーリと前記従動プーリをミュール掛けすることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記ベルトは、歯付ベルトであることを特徴とする。
【００１６】
さらに前記ベルトに適切なテンションを与えるテンショナーをさらに備え、前記テンショナーは、該テンショナーの中心を通り、前記駆動プーリと前記従動プーリの中心を結んだ線に垂直な方向にテンションをかけることを特徴とする。
【００１７】
そして、前記ベルトの片側の走行面が、前記方位方向回転軸に平行な一平面上に配置されるように、前記駆動プーリと前記従動プーリを配置し、前記テンショナーは、前記一平面上に設けることを特徴とする。
【００１８】
また、前記仰角駆動用モータのみの駆動に基づいて、方位方向の原点および仰角方向の原点を検出する原点検出センサをさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、歯車などの部品の取付調整が不要になり、コストが低く抑えられる。また、バックラッシュが小さいのでガタによる余分なトルクをみなくて良い分モータを小型化できる。さらにアンテナの小型化が図れる。また、歯付ベルトの走行面が大きくずれることがないので、歯付ベルトの損傷が防げる。
【００２０】
また、歯付ベルトの伸びがあっても走行面のズレを最小限に抑えることができる。
【００２１】
さらに、ベルトの片側の走行面をそろえれば駆動プーリと従動プーリの径をかえることもでき、トルクを稼ぐことができると共に、仰角調整軸を前方にオフセットさせることが可能となる。
【００２２】
そして、本発明の構成にすれば、原点センサは１つでよい上に、装置に無理な力がかからないで原点検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
【００２４】
図４は、本発明の実施の形態１によるアンテナ駆動装置３００を示す図である。アンテナ２０１、ＡＺ軸ベース２０２、ＥＬ軸ベース２０３およびＡＺ軸駆動部（２１１〜２１４）ＥＬ軸第１駆動部（２３１〜２３４）は図２に示す従来装置と同様である。
【００２５】
ＥＬ軸第２駆動プーリ３４１はＥＬ軸第１従動プーリ２３３に連結されている。ＥＬ軸第２従動プーリ３４２はアンテナ２０１のＥＬ軸に連結されている。ベルトにテンションを与えるテンショナー３４４及びベルトの案内をするアイドラー３４５はＡＺ軸ベース２０２に固定されている。これら３４１から３４５を第２駆動部と呼ぶ。
【００２６】
図５は図４に示すアンテナ駆動装置３００のＥＬ軸第２駆動部のみを示す図である。また図６は図５に示すアンテナ駆動装置３００のＥＬ軸第２駆動部を示す模式図であり、アンテナの正面から見て（ａ）は正面視、（ｂ）は右側面視である。図６では歯付ベルトのひねりは図示していない。
【００２７】
ＥＬ軸第２駆動プーリ３４１とＥＬ軸第２従動プーリ３４２は径が同寸法であり、回転軸が交わる。
【００２８】
ＥＬ軸用第２歯付ベルト３４３は、ＥＬ軸第２駆動プーリ３４１とＥＬ軸第２従動プーリ３４２をテンショナー３４４およびアイドラー３４５を介して掛け回されている。歯付ベルトの掛け方は前出の「ミュール掛け」である。テンショナー３４４及びアイドラー３４５には、ＥＬ軸用第２歯付ベルト３４３の歯のないフラットな面が当接するように掛ける。歯付ベルト３４３はＥＬ軸第２駆動プーリ３４１とテンショナー３４４の間で９０度ひねる形となる。同様に、テンショナー３４４とＥＬ軸第２従動プーリ３４２の間、ＥＬ軸第２従動プーリ３４２とアイドラー３４５の間、アイドラー３４５とＥＬ軸第２駆動プーリ３４１の間でそれぞれ９０度のひねりが入ることになる。このようにミュール掛けをしたＥＬ軸用第２歯付ベルト３４３により、ＥＬ軸第１駆動部からの動力を９０度変換し、ＥＬ軸を駆動する。
【００２９】
図６（ａ）に示すとおり、テンショナー３４４及びアイドラー３４５はＥＬ軸第２駆動プーリ３４１とＥＬ軸第２従動プーリ３４２に掛けられたＥＬ軸用第２歯付ベルト３４３が、それぞれ垂直になるような位置で、ベルトに接するように取り付ける。図６（ｂ）の側面視での位置は、ＥＬ軸第２駆動プーリ３４１とＥＬ軸第２従動プーリ３４２の径が同じで中心軸が１点で交わる構成であるから、両方のプーリ端にまっすぐにテンショナー３４４およびアイドラー３４５を取り付ける。
【００３０】
また、図６（ａ）には、テンショナー３４４がテンションＴを掛ける方向を示す。図６（ａ）に示す正面視で、テンショナー３４４の中心を通り、ＥＬ軸第２駆動プーリ３４１及びＥＬ軸第２従動プーリ３４２のそれぞれの中心点を結んだ線に垂直な方向にテンションがかかるようにテンショナー３４４を取り付ける。
【００３１】
このような構成にすることで、固定部に取り付けたＥＬ軸駆動モータ２３１の回転軸をかさ歯車やハイポイドギアを用いることなく、ベルト駆動のみで９０度変換することが、実現できる。そのため、部品点数が減って構造が簡素になりコスト削減やアンテナ装置の小型化が実現できる。また取付けの調整が不要となる。そしてバックラッシュが小さくなる分、ガタによるトルクの余裕を考慮する必要がなく、モータを小型化することができる。また、ミュール掛け駆動にすることで、ベルトのプーリ上の走行面が大きくずれることがないため、ベルトの損傷を防ぐことができ、プーリのアライメント調整やシャフト軸の平行度がラフでよい。また、テンションをかける方向を前述のようにすることで、ベルトに伸びがあった場合も、各プーリ上の歯付ベルトの走行面のズレを最小限に抑えることができる。
（実施の形態２）
【００３２】
図７は、本発明の実施の形態２によるアンテナ駆動装置４００を示す図である。アンテナ２０１、ＡＺ軸ベース２０２、ＥＬ軸ベース２０３およびＡＺ軸駆動部（２１１〜２１４）ＥＬ軸第１駆動部（２３１〜２３４）は図２に示す従来装置と同様である。
【００３３】
また、実施の形態１と同様にＥＬ軸第２駆動プーリ４４１はＥＬ軸第１従動プーリ２３３に連結されている。ＥＬ軸第２従動プーリ４４２はアンテナ２０１のＥＬ軸に連結されている。ベルトにテンションを与えるテンショナー４４４及びベルトの案内をするアイドラー４４５はＡＺ軸ベース２０２に固定されている。また、原点センサ４５１が図示しないアンテナ固定部に設けられ、検出板４５２がＡＺ軸ベース２０２に取り付けられている。
【００３４】
図８は図７に示すアンテナ駆動装置４００のＥＬ軸第２駆動部のみを示す図である。また図９は図８に示すアンテナ駆動装置４００のＥＬ軸第２駆動部を示す模式図であり、アンテナの正面から見て（ａ）は正面視、（ｂ）は右側面視である。図９では歯付ベルトのひねりは図示していない。
【００３５】
ＥＬ軸第２従動プーリ４４２はＥＬ軸第２駆動プーリ４４１より径が大きく、回転軸が交わらない。ＥＬ軸第２従動プーリ４４２の径をＥＬ軸第２駆動プーリ４４１より大きくすることで、ベルトの走行面の片側を同一平面となるようそろえて配置した場合、ＥＬ軸第２従動プーリ４４２の回転軸をＡＺ軸より前方に図９（ｂ）に示すＷ分オフセットさせることができる。アンテナ２０１をＡＺ軸より前方にオフセットするとアンテナ自身の他の部品によりアンテナから放射される電波がさえぎられにくくなるため、電波が送受しやすくなることや、プーリ径の比によりトルクが稼げるなどの利点がある。
【００３６】
ＥＬ軸用第２歯付ベルト４４３は、実施の形態１と同様にＥＬ軸第２駆動プーリ４４１とＥＬ軸第２従動プーリ４４２をテンショナー４４４およびアイドラー４４５を介してミュール掛けされている。この時、テンショナー４４４はベルトの走行面が同一平面となる側に取り付ける。また、アイドラー４４５は図９に示すとおり、傾けて取り付ける。
【００３７】
このような構成にすることで、アンテナ２０１を無理のない構成で前方にオフセットすることができる。また、トルクを稼ぐことができる。さらに、テンショナーをベルトの走行面が同一平面上となる側に設けることで、ベルトの伸びがあっても走行面のズレを最小限に抑えることが可能となる。
【００３８】
また、原点検出方法について説明する。原点センサ４５１はフォトセンサで図示しないアンテナ固定部に設けられている。ＡＺ軸ベース２０２に取り付けられた検出板４５２を原点位置となるように取り付け、検出板４５２が原点センサ４５１の位置に来ると、信号がオンになりＡＺ軸が原点となったことがわかるようになっている。
【００３９】
まず、ＡＺ軸駆動モータ２１１の励磁を切り、ＥＬ軸駆動モータ２３１のみを、アンテナ２０１が下を向くように駆動させる。アンテナ２０１が仰角下限のストッパーに達すると、ＥＬ軸第２従動プーリ４４２が動かなくなるため、ＥＬ軸第２駆動プーリ４４１の回転はベルトを送り出さなくなる。
【００４０】
したがって、ＥＬ軸第２従動プーリ４４２の回転は、ＡＺ軸ベース２０２を回転させることになる。ＡＺ軸ベース２０２に取り付けられた検出板４５２が検出センサ４５１まで回転すればＡＺ軸の原点検出が完了する。つまり、ＥＬ軸駆動モータ２３１のみを動かし、ＥＬ軸の下限でＥＬ軸の原点検出をし、ＥＬ軸が下限に達した後は回転力がＡＺ軸へ移りＡＺ軸の原点検出をすることができる。このため、装置に無理な力がかかることがなく、一つのセンサで原点の検出が可能となる。
【００４１】
この原点検出方法については、実施の形態１や３でも同様の方法で同様の効果が得られる。
【００４２】
（実施の形態３）
【００４３】
図１０は、本発明の実施の形態３によるアンテナ駆動装置の第２駆動部の模式図である。図１０では歯付ベルトのひねりは図示していない。実施の形態３は、実施の形態２よりもＥＬ軸第２従動プーリを前方にオフセットさせ、ＡＺ軸からのキョリＷをより大きくした場合を示す。ＥＬ軸第２駆動プーリ５４１は実施の形態１、２と同様に、ＥＬ軸第１従動プーリと連結されている。ＥＬ軸第２駆動プーリ５４１とＥＬ軸第２従動プーリ５４２の間にテンショナー５４４及びアイドラー５４５を介して、ＥＬ軸用第２歯付ベルト５４３をミュール掛けする。このとき、テンショナー５４４がＡＺ軸に対し、側面視で垂直となるような位置に、第２アイドラー５４６をさらに設ける。このような構造にすることで、ＥＬ軸任意の位置にオフセットすることが可能となる。ミュール掛けによるベルトのひねりはＥＬ軸第２従動プーリ５４２と第２アイドラー５４６の間にはない。
【００４４】
以上、アンテナ駆動装置の実施例について説明をしたが、本発明はこれらに限定されず、下記のように変更することができる。
【００４５】
ＥＬ軸第２駆動部の駆動プーリと従動プーリは正面視で直交するような配置にし、９０度の動力変換をしたが、これに限定されない。
【００４６】
また、ベルトは歯付ベルトとしたが、歯付ベルト以外でも同様の効果が得られる。丸ベルトに歯を付けた様式も可能である。また、同期は難しくなるが、平ベルトを使う摩擦伝動でも実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】アンテナ全体を示す図
【図２】従来のアンテナ駆動装置を示す図
【図３】従来のアンテナ駆動装置の第２駆動部を示す図
【図４】本発明の実施の形態１のアンテナ駆動装置を示す図
【図５】本発明の実施の形態１のアンテナ駆動装置の第２駆動部を示す図
【図６】本発明の実施の形態１のアンテナ駆動装置の第２駆動部を示す模式図
【図７】本発明の実施の形態２のアンテナ駆動装置を示す図
【図８】本発明の実施の形態２のアンテナ駆動装置の第２駆動部を示す図
【図９】本発明の実施の形態２のアンテナ駆動装置の第２駆動部を示す模式図
【図１０】本発明の実施の形態３のアンテナ駆動装置の第２駆動部を示す模式図
【符号の説明】
【００４８】
１００、２００、３００、４００  アンテナ駆動装置
２０１  アンテナ
２０２  ＡＺ軸ベース
２０３  ＥＬ軸ベース
２４１、３４１、４４１、５４１  ＥＬ軸第２駆動プーリ
２４２、３４２、４４２、５４２  ＥＬ軸第２従動プーリ
２４３、３４３、４４３、５４３  ＥＬ軸用第２歯付ベルト
２４４、３４４、４４４、５４４  テンショナー
２４５、３４５、４４５、５４５  アイドラー
５４６  第２アイドラー
【図１】
2010157812.tif 000003
【図２】
2010157812.tif 000004
【図３】
2010157812.tif 000005
【図４】
2010157812.tif 000006
【図５】
2010157812.tif 000007
【図６】
2010157812.tif 000008
【図７】
2010157812.tif 000009
【図８】
2010157812.tif 000010
【図９】
2010157812.tif 000011
【図１０】
2010157812.tif 000012