(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸（１６）および第２の軸（２２）を回転させることによって駆動対象物の角度制御を行う２軸ジンバル機構において、
第１の軸（１６）は、一の方向に第１の軸（１６）を回転させるためのモータ（１１ａ）と、逆の方向に第１の軸（１６）を回転させるためのモータ（１１ｂ）とで駆動され、
第２の軸（２２）は、一の方向に第２の軸（２２）を回転させるためのモータ（１７ａ）と、逆の方向に第２の軸（２２）を回転させるためのモータ（１７ｂ）とで駆動され、
第１の軸（１６）を回転させるためのモータ（１１ａ，１１ｂ）の駆動力は、ギア（１５）を介して第１の軸（１６）に伝達され、
第２の軸（２２）を回転させるためのモータ（１７ａ，１７ｂ）の駆動力は、ギア（２１）を介して第２の軸（２２）に伝達される
ことを特徴とする２軸ジンバル機構。
【請求項２】
第１の軸（１６）を回転させるためのモータ（１１ａ，１１ｂ）の駆動力は、コイルスプリング（１３ａ，１３ｂ）を介してギア（１５）に伝達され、
第２の軸（２２）を回転させるためのモータ（１７ａ，１７ｂ）の駆動力は、コイルスプリング（１９ａ，１９ｂ）を介してギア（２１）に伝達される
請求項１記載の２軸ジンバル機構。
【請求項３】
モータ（１１ａ，１１ｂ）によって回転させられる軸（１４ａ，１４ｂ）がギア（１５）を介して第１の軸（１６）に接続され、軸（１４ａ，１４ｂ）の所定量回転した場合の第１の軸（１６）の回転角度は、軸（１４ａ，１４ｂ）の回転角度よりも小さく、
モータ（１７ａ，１７ｂ）によって回転させられる軸（２０ａ，２０ｂ）がギア（２１）を介して第２の軸（２２）に接続され、軸（２０ａ，２０ｂ）の所定量回転した場合の第２の軸（２２）の回転角度は、軸（２０ａ，２０ｂ）の回転角度よりも小さい
請求項１または請求項２記載の２軸ジンバル機構。
【請求項４】
モータ（１１ａ）とモータ（１１ｂ）とは第１の軸（１６）に対して対称配置され、
モータ（１１ａ）の駆動軸とモータ（１７ａ）の駆動軸とは同軸であり、
モータ（１１ｂ）の駆動軸とモータ（１７ｂ）の駆動軸とは同軸である
請求項１ないし請求項３記載の２軸ジンバル機構。
【請求項５】
モータ（１１ａ）とモータ（１７ａ）とは第１の軸（１６）に対して対称配置され、
モータ（１１ａ）の駆動軸とモータ（１１ｂ）の駆動軸とは同軸であり、
モータ（１７ａ）の駆動軸とモータ（１７ｂ）の駆動軸とは同軸である
請求項１ないし請求項３記載の２軸ジンバル機構。
【請求項６】
モータ（１１ａ，１１ｂ，１７ａ，１７ｂ）は、ステッピングモータである
請求項１ないし請求項５記載の２軸ジンバル機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する２つの軸によって２自由度をもって駆動対象物を所望の位置に高精度で位置制御する２軸ジンバル機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミラーや鏡面アンテナなどの駆動対象物を所望の位置に位置制御する機構として、回転する２つの軸によって２自由度をもって駆動対象物を回転させる２軸ジンバル機構が用いられる。図６は、２軸ジンバル機構の一構成例を示す断面図である。なお、一般には２つの回転軸が直交している２軸ジンバル機構が広く存在するが、ここでは、２つの回転軸は直交しているわけではない。
【０００３】
図６に示す構成では、駆動対象物（図示せず）が取り付けられる駆動板３７がユニバーサルジョイント３６を介して２つの回転系によって回転させられる。ユニバーサルジョイント３６を介して接続される２つの回転系はともに能動的に駆動板３７を駆動するので、以下、ユニバーサルジョイント３６によるジョイント方式をアクティブユニバーサルジョイント（ＡＵＪ）と呼ぶことがある。
【０００４】
図６に示す構成において、軸体（第１の軸）１６は、ベアリング３２を介して筐体１０に回転可能に支持されている。また、軸体１６は、モータ１１で回転駆動される。すなわち、軸体１６は、図６において符号１１で示されている２つの構成要素（モータの構成要素）を結ぶ直線と直交する回転軸の周りを回転する。
【０００５】
軸体１６に対して、ベアリング３３を介して、円筒形状の軸体（第２の軸）２２が回転可能に支持されている。図６に示す例では、軸体２２は、軸体１６に内包されるような位置に設置されている。また、軸体２２は、モータ１２で回転駆動される。すなわち、軸体２２は、図６において符号１２で示されている２つの構成要素（モータの構成要素）を結ぶ直線と直交する回転軸の周りを回転する。軸体１６，２２は、それぞれ、モータ１１，１２で直接駆動され、モータ１１とモータ１２とは同軸で回転するように設置されている。よって、軸体１６，２２の回転軸は同軸である。
【０００６】
また、軸体２２は、ユニバーサルジョイント３６によって、円盤形状の駆動板３７に接続されている。そして、図６における軸体２２の上部において、駆動板３７は、軸体２２の回転軸と直交する平面から所定角度（α°）傾いて軸体２２に支持されている。さらに、駆動板３７には、駆動板３７に対して所定角度傾けて、図示しない駆動対象物が固定されている。なお、駆動板３７と軸体１６との間にはベアリング３５が介在する。
【０００７】
図６では、円盤形状の駆動板３７の表面が向いている方向（駆動板３７の法線方向）は、軸体１６および軸体２２の回転軸に対して、α°左に傾いている。図６に示す状態から、軸体１６がモータ１１によって例えば１８０゜回転すると、駆動板３７の法線方向は、軸体１６の回転軸に対してα°右に傾いた状態になる。
【０００８】
軸体１６が静止した状態で軸体２２が回転すると、図６に描かれた傾き状態を変更せずに駆動板３７が回転する。軸体１６と軸体２２とによって、駆動板３７に取り付けられている駆動対象物は、所望の方向に向けられる。また、軸体１６，２２の回転量はレゾルバ３８，３９で検出され、制御系（図示せず）に伝達される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示されたような構成の２軸ジンバル機構を用いた場合、第１の軸および第２の軸を大きくしたいときには、モータ１１，１２のサイズを大きくしなければならない。モータ１１，１２のサイズを大きくすると重量が大きくなってしまい、軽量であることが要求される用途に適用することはできない。また、装置を安価に構成するにはモータ１１，１２として比較的低価格のステッピングモータを採用することが好ましいが、ステッピングモータにはバックラッシュによる位置決め精度低下の問題があり、人工衛星搭載機器や光通信機器等の高精度な角度制御が要求される２軸ジンバル機構に採用するのは困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、第１の軸および第２の軸を大きくしても重量増を抑えることができるとともに、より安価に構成することができる２軸ジンバル機構を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による２軸ジンバル機構は、第１の軸（１６）が、一の方向に第１の軸（１６）を回転させるためのモータ（１１ａ）と、逆の方向に第１の軸（１６）を回転させるためのモータ（１１ｂ）とで駆動され、第２の軸（２２）が、一の方向に第２の軸（２２）を回転させるためのモータ（１７ａ）と、逆の方向に第２の軸（２２）を回転させるためのモータ（１７ｂ）とで駆動され、第１の軸（１６）を回転させるためのモータ（１１ａ，１１ｂ）の駆動力はギア（１５）を介して第１の軸（１６）に伝達され、第２の軸（２２）を回転させるためのモータ（１７ａ，１７ｂ）の駆動力はギア（２１）を介して第２の軸（２２）に伝達されるように構成されている。
【００１２】
第１の軸（１６）を回転させるためのモータ（１１ａ，１１ｂ）の駆動力をコイルスプリング（１３ａ，１３ｂ）を介してギア（１５）に伝達し、第２の軸（２２）を回転させるためのモータ（１７ａ，１７ｂ）の駆動力をコイルスプリング（１９ａ，１９ｂ）を介してギア（２１）に伝達するように構成されていてもよい。そのような構成によれば、コイルスプリングによって、ギアのバックラッシュの影響を緩和することができる。
【００１３】
モータ（１１ａ，１１ｂ）によって回転させられる軸（１４ａ，１４ｂ）がギア（１５）を介して第１の軸（１６）に接続され、軸（１４ａ，１４ｂ）の所定量回転した場合の第１の軸（１６）の回転角度は、軸（１４ａ，１４ｂ）の回転角度よりも小さく、モータ（１７ａ，１７ｂ）によって回転させられる軸（２０ａ，２０ｂ）がギア（２１）を介して第２の軸（２２）に接続され、軸（２０ａ，２０ｂ）の所定量回転した場合の第２の軸（２２）の回転角度は、軸（２０ａ，２０ｂ）の回転角度よりも小さくなるように構成されていてもよい。すなわち、減速ギア機構が採用されていてもよい。
【００１４】
モータ（１１ａ）とモータ（１１ｂ）とが第１の軸（１６）に対して対称配置され、モータ（１１ａ）の駆動軸とモータ（１７ａ）の駆動軸とは同軸で、モータ（１１ｂ）の駆動軸とモータ（１７ｂ）の駆動軸とは同軸であるように構成されていてもよい。
【００１５】
また、モータ（１１ａ）とモータ（１７ａ）とが第１の軸（１６）に対して対称配置され、モータ（１１ａ）の駆動軸とモータ（１１ｂ）の駆動軸とは同軸で、モータ（１７ａ）の駆動軸とモータ（１７ｂ）の駆動軸とは同軸であるように構成されていてもよい。
【００１６】
そして、モータ（１１ａ，１１ｂ，１７ａ，１７ｂ）として、ステッピングモータを使用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明によるＡＵＪを用いた２軸ジンバル機構の第１の実施の形態を示す断面図である。
【００１８】
図１に示す構成において、円筒形状の軸体（第２の軸）２２は、その上部において、ユニバーサルジョイント３６によって円盤形状の駆動板３７に接続されている。すなわち、図１における軸体２２の上部において、駆動板３７は、軸体２２の回転軸と直交する平面から所定角度（α°）傾いて軸体２２に支持されている。さらに、駆動板３７には、駆動板３７に対して所定角度傾けて、図示しない駆動対象物が固定されている。
【００１９】
軸体２２を内包するように、軸体（第１の軸）１６が設けられている。駆動板３７と軸体１６との間にはベアリング３５が介在する。そして、軸体１６，２２の回転軸は同軸である。
【００２０】
この実施の形態では、筒状の軸体１６は、軸体１６の外側において対称的な位置に設置された２つのモータ１１ａ，１１ｂで回転駆動される。モータ１１ａ，１１ｂはステッピングモータである。ただし、軸体１６は、モータ１１ａ，１１ｂによって直接駆動されるわけではない。
【００２１】
モータ１１ａは、軸１２ａを回転駆動する。モータ１１ａによる軸１２ａの動力は、コイルスプリング１３ａを介して、周囲に噛み合い歯が設けられた軸１４ａに伝えられる。また、軸１２ａ，１４ａは、ベアリング２４，２５を介して筐体１０に回転可能に支持される。軸体１６の所定部分における外周囲には噛み合い歯が設けられている。そして、その所定部分と軸１４ａにおける噛み合い歯が設けられている部分との間には、ギア１５が設置されている。従って、軸１４ａに伝達した動力は、ギア１５を介して軸体１６に伝達され軸体１６を回転駆動する。
【００２２】
また、モータ１１ｂは、軸１２ｂを回転駆動する。モータ１１ｂによる軸１２ｂの動力は、コイルスプリング１３ｂを介して、周囲に噛み合い歯が設けられた軸１４ｂに伝えられる。また、軸１２ｂ，１４ｂは、ベアリング２８，２９を介して筐体１０に回転可能に支持されている。そして、ギア１５は、軸１４ｂにおける噛み合い歯が設けられている部分と噛み合う。従って、軸１４ｂに伝達した動力も、ギア１５を介して軸体１６に伝達され軸体１６を回転駆動する。
【００２３】
軸体１６は、ベアリング３２によって筐体１０に回転可能に支持されている。また、軸体１６の回転量はレゾルバ３８で検出され、制御系（図示せず）に伝達される。
【００２４】
また、軸体２２は、軸体１６の外側において対称的な位置であって、駆動軸がモータ１１ａ，１１ｂの駆動軸と同軸になるように設置された２つのモータ１７ａ，１７ｂで回転駆動される。モータ１７ａ，１７ｂはステッピングモータである。ただし、軸体２２は、モータ１７ａ，１７ｂによって直接駆動されるわけではない。
【００２５】
モータ１７ａは、軸１８ａを回転駆動する。モータ１７ａによる軸１８ａの動力は、コイルスプリング１９ａを介して、周囲に噛み合い歯が設けられた軸２０ａに伝えられる。また、軸１８ａ，２０ａは、ベアリング２６，２７を介して筐体１０に回転可能に支持される。軸体２２の所定部分における外周囲には噛み合い歯が設けられている。そして、その所定部分と軸２０ａにおける噛み合い歯が設けられている部分との間には、ギア２１が設置されている。従って、軸２０ａに伝達した動力は、ギア２１を介して軸体２２に伝達され軸体２２を回転駆動する。
【００２６】
また、モータ１７ｂは、軸１８ｂを回転駆動する。モータ１７ｂによる軸１８ｂの動力は、コイルスプリング１９ｂを介して、周囲に噛み合い歯が設けられた軸２０ｂに伝えられる。また、軸１８ｂ，２０ｂは、ベアリング３０，３１を介して筐体１０に回転可能に支持される。そして、ギア２１は、軸２０ｂにおける噛み合い歯が設けられている部分と噛み合う。従って、軸２０ｂに伝達した動力も、ギア２１を介して軸体２２に伝達され軸体２２を回転駆動する。
【００２７】
軸体２２は、ベアリング３３によって軸体１６に回転可能に支持されている。また、軸体２２の回転量はレゾルバ３９で検出され、制御系（図示せず）に伝達される。
【００２８】
なお、モータ１１ａの回転軸とモータ１７ａの回転軸とは同軸であり、モータ１１ｂの回転軸とモータ１７ｂの回転軸とは同軸である。
【００２９】
図１では、円盤形状の駆動板３７の表面が向いている方向（駆動板３７の法線方向）は、軸体１６および軸体２２の回転軸に対して、α°左に傾いている。図６に示す状態から、軸体１６が例えば１８０゜回転すると、駆動板３７の法線方向は、軸体１６の回転軸に対してα°右に傾いた状態になる。また、軸体１６が静止した状態で軸体２２が回転すると、図１に描かれた傾き状態を変更せずに駆動板３７が回転する。第１の軸と第２の軸とによって、駆動板３７に取り付けられている駆動対象物は、所望の方向に向けられる。
【００３０】
次に、図１に示された２軸ジンバル機構の動作について説明する。軸体１６を回転させるには、モータ１１ａまたはモータ１１ｂを駆動させる。軸体１６の回転方向に応じて、駆動するモータ１１ａ，１１ｂが選択される。
【００３１】
例えば、軸体１６を図２に示すＡ方向に回転させたいときには、モータ１１ａを駆動する。モータ１１ａによって駆動される軸１２ａの動力は、コイルスプリング１３ａを介して、噛み合い歯を有する軸１４ａに伝達され、さらに、ギア１５を介して軸体１６に伝達され軸体１６をＡ方向に回転させる。ここで、軸体１６の径よりもやや大きいギア１５の径は、噛み合い歯を有する軸１４ａの径（噛み合い歯が設けられている部分での径）よりも大きい。その結果、軸体１６の回転角度は軸１４ａの回転角度よりも相対的に小さくなるので、すなわち、軸体１６の回転は軸１４ａの回転に対して減速されているので、高精度の角度制御を行うことが可能になる。
【００３２】
また、軸体１６を図２に示すＢ方向に回転させたいときには、モータ１１ｂを駆動する。モータ１１ｂによって駆動される軸１２ｂの動力は、コイルスプリング１３ｂを介して、噛み合い歯を有する軸１４ｂに伝達され、さらに、ギア１５を介して軸体１６に伝達され軸体１６をＢ方向に回転させる。
【００３３】
同様に、軸体２２を図２に示すＡ方向に回転させたいときには、モータ１７ａを駆動する。モータ１７ａによって駆動される軸１８ａの動力は、コイルスプリング１９ａを介して、噛み合い歯を有する軸２０ａに伝達され、さらに、ギア２１を介して軸体２２に伝達され軸体２２をＡ方向に回転させる。ここで、ギア２１の径は、噛み合い歯を有する軸２０ａの径（噛み合い歯が設けられている部分での径）よりも大きい。その結果、軸体２２の回転は軸２０ａの回転に対して減速されているので、高精度の角度制御を行うことが可能になる。
【００３４】
また、軸体２２を図２に示すＢ方向に回転させたいときには、モータ１７ｂを駆動する。モータ１７ｂによって駆動される軸１８ｂの動力は、コイルスプリング１９ｂを介して、噛み合い歯を有する軸２０ｂに伝達され、さらに、ギア２１を介して軸体２２に伝達され軸体２２をＢ方向に回転させる。
【００３５】
軸体１６を駆動するためのモータ１１ａが停止しているときには、軸１４ａを、図３（ａ）に示すように、コイルスプリング１３ａによって回転方向に力がかかった状態で停止させることができる。すなわち、軸１４ａの噛み合い歯とギア１５の噛み合い歯との間のバックラッシュの発生を、コイルスプリング１３ａによって防止することができる。
【００３６】
モータ１１ａは一方向にしか回転しないので、再度モータ１１ａの駆動を開始して軸体１６を回転させる際に、正確に、前回停止した位置から駆動が再開される。つまり、駆動の連続性を確保することができ、この結果、駆動系にギア１５を介在させても、駆動対象物に対する高精度の角度制御を実現することができる。なお、何らの対策も施さない場合には、ギア１５のバックラッシュによって駆動の連続性を確保することができない。
【００３７】
また、ステッピングモータであるモータ１１ａの停止時に生ずるバックラッシュも、コイルスプリング１３ａで吸収され軸１４ａに影響を与えないので、この点からも、駆動対象物に対する高精度の角度制御を実現することができる。
【００３８】
同様に、モータ１１ｂが停止しているときには、軸１４ｂも、図３（ｂ）に示すように、コイルスプリング１３ｂによって回転方向に力がかかった状態で停止させることができる。すなわち、軸１４ｂの噛み合い歯とギア１５の噛み合い歯との間のバックラッシュの発生を、コイルスプリング１３ｂによって防止することができる。また、ステッピングモータであるモータ１１ｂの停止時に生ずるバックラッシュも、コイルスプリング１３ｂで吸収され軸１４ｂに影響を与えない。
【００３９】
さらに、軸体２２を駆動するためのモータ１７ａ，１７ｂが停止しているときにも、図３に示すように、軸２０ａ，２０ｂを、コイルスプリング１９ａ，１９ｂによって回転方向に力がかかった状態で停止させることができる。すなわち、軸２０ａ，２０ｂの噛み合い歯とギア２１の噛み合い歯との間のバックラッシュの発生を、コイルスプリング１９ａ，１９ｂによって防止することができる。また、ステッピングモータであるモータ１７ａ，１７ｂの停止時に生ずるバックラッシュも、コイルスプリング１９ａ，１９ｂで吸収され軸２０ａ，２０ｂに影響を与えない。
【００４０】
以上に説明したように、この実施の形態では、第１の軸と、モータ１１ａ，１１ｂで駆動される軸１２ａ，１２ｂとが分離している。また、第２の軸と、モータ１２ａ，１２ｂで駆動される軸１３ａ，１３ｂとが分離している。そして、各モータ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、第１の軸および第２の軸を構成する軸体１６，２２の外側に設置されている。
【００４１】
図６に示された従来の構成では、第１の軸および第２の軸はモータ１１，１２によって直接駆動されているので、第１の軸および第２の軸の径を大きくしようとすると、モータ１１，１２のサイズも大きくしなければならない。その結果、第１の軸および第２の軸の重量が大きくなるばかりか、モータ１１，１２の重量まで大きくなってしまう。ところが、この実施の形態では、第１の軸および第２の軸の径を大きくしても、それに伴ってモータ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂのサイズを大きくしなければならないということはない。
【００４２】
また、モータ１１ａ，１１ｂ，１７ａ，１７ｂは、それぞれ一方向にしか回転しないので、ギアの噛み合いに起因する駆動の不連続性の影響を受けないようにすることができる。１つのモータで両方向の回転を行ったのでは、バックラッシュが生じた場合、噛み合い歯の停止位置と次の回転開始時の位置とが不連続になってしまう可能性がある。
【００４３】
さらに、コイルスプリング１３ａ，１３ｂ，１９ａ，１９ｂを、モータ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと、モータ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂによって直接駆動される軸１２ａ，１２ｂ，１９ａ，１９ｂとの間に介在させることによって、モータ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂが停止しているときに、軸１２ａ，１２ｂ，１９ａ，１９ｂが回転していた方向に力がかかるようにしてバックラッシュの発生を防止することができる。よって、ギア機構およびステッピングモータを用いているにもかかわらず、バックラッシュの影響をなくすことができ、駆動の連続性をより確実に確保することができる。
【００４４】
その結果、高精度の角度制御が要求される２軸ジンバル機構においても、ギア機構およびステッピングモータを用いることが可能になる。ギア機構を用いることによって、軸体１６，２２の回転を、モータ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂによって直接駆動される軸１２ａ，１２ｂ，１９ａ，１９ｂの回転に対して減速することができるので、高精度の角度制御を行うことが可能になる。また、ステッピングモータが使用可能になることから装置価格を低減することができる。
【００４５】
さらに、この実施の形態では、第１の軸を駆動する駆動系において２つのモータ１１ａ，１１ｂが用いられている。また、第２の軸を駆動する駆動系において２つのモータ１２ａ，１２ｂが用いられている。すなわち、それぞれの駆動系は冗長構成になっている。従って、それぞれの駆動系において一方のモータが故障しても、他方のモータによって、バックラッシュの影響は発生するものの第１の軸または第２の軸を両方向に回転させることができる。よって、一方のモータが故障しても、２軸ジンバル機構としてのの基本機能を発揮させることはできる。
【００４６】
図４は、本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。図４に示す構成では、軸体（第１の軸）１６を駆動する２つのモータ１１ａ，１１ｂの回転軸は同軸である。また、軸体（第２の軸）２２を駆動する２つのモータ１７ａ，１７ｂの回転軸は同軸である。そして、モータ１１ａ，１１ｂが、軸体１６の外側に設置され、モータ１７ａ，１７ｂが、モータ１１ａ，１１ｂと対称的な位置に設置されている。
【００４７】
モータ１１ａは、軸１２ａを回転駆動する。モータ１１ａによる軸１２ａの動力は、コイルスプリング１３ａを介して、周囲に噛み合い歯が設けられた軸１４ａに伝えられる。また、軸１２ａ，１４ａは、ベアリング２４，２５を介して筐体１０に回転可能に支持される。軸体１６の所定部分における噛み合い歯が設けられている所定部分と軸１４ａにおける噛み合い歯が設けられている部分との間には、ギア１５が設置されている。従って、軸１４ａに伝達した動力は、ギア１５を介して軸体１６に伝達され軸体１６を回転駆動する。
【００４８】
また、モータ１１ｂは、軸１２ｂを回転駆動する。モータ１１ｂによる軸１２ｂの動力は、コイルスプリング１３ｂを介して、周囲に噛み合い歯が設けられた軸１４ｂに伝えられる。また、軸１２ｂ，１４ｂは、ベアリング２６，２７，２８を介して筐体１０および軸１２ａ，１４ａに回転可能に支持されている。そして、ギア１５は、軸１４ｂにおける噛み合い歯が設けられている部分と噛み合う。従って、軸１４ｂに伝達した動力も、ギア１５を介して軸体１６に伝達され軸体１６を回転駆動する。
【００４９】
軸１２ａ，１４ａは中空であり、その中に、モータ１１ｂによって駆動される軸１２ｂ、コイルスプリング１３ｂおよび軸１４ｂが配置されている。なお、ギア１５が軸１４ａにおける噛み合い歯と軸１４ｂにおける噛み合い歯との双方に噛み合うように、軸１４ａ，１４ｂが配置されている。
【００５０】
モータ１７ａは、軸１８ａを回転駆動する。モータ１７ａによる軸１８ａの動力は、コイルスプリング１９ａを介して、周囲に噛み合い歯が設けられた軸２０ａに伝えられる。また、軸１８ａ，２０ａは、ベアリング２４，２５を介して筐体１０に回転可能に支持される。軸体２２の噛み合い歯が設けられている所定部分と軸２０ａにおける噛み合い歯が設けられている部分との間には、ギア２１が設置されている。従って、軸２０ａに伝達した動力は、ギア２１を介して軸体２２に伝達され軸体２２を回転駆動する。
【００５１】
また、モータ１７ｂは、軸１８ｂを回転駆動する。モータ１７ｂによる軸１８ｂの動力は、コイルスプリング１９ｂを介して、周囲に噛み合い歯が設けられた軸２０ｂに伝えられる。また、軸１８ｂ，２０ｂは、ベアリング２６，２７，２８を介して筐体１０および軸１８ａ，２０ａに回転可能に支持されている。そして、ギア２１は、軸２０ｂにおける噛み合い歯が設けられている部分と噛み合う。従って、軸２０ｂに伝達した動力も、ギア２１を介して軸体２２に伝達され軸体２２を回転駆動する。
【００５２】
軸１８ａ，２０ａは中空であり、その中に、モータ１７ｂによって駆動される軸１８ｂ、コイルスプリング１９ｂおよび軸２０ｂが配置されている。なお、ギア２１が軸２０ａにおける噛み合い歯と軸２０ｂにおける噛み合い歯との双方に噛み合うように、軸２０ａ，２０ｂが配置されている。
【００５３】
この実施の形態でも、軸体１６をある方向に回転させるときにはモータ１１ａを駆動し、逆の方向に回転させるときにはモータ１１ｂを駆動する。また、軸体２２をある方向に回転させるときにはモータ１７ａを駆動し、逆の方向に回転させるときにはモータ１７ｂを駆動する。
【００５４】
そして、軸体１６を駆動するためのモータ１１ａ，１１ｂが停止しているときには、軸１４ａ，１４ｂを、図５に示すように、コイルスプリング１３ａ，１３ｂによって回転方向に力がかかった状態で停止させることができる。すなわち、軸１４ａ，１４ｂの噛み合い歯とギア１５の噛み合い歯との間のバックラッシュの発生を、コイルスプリング１３ａ，１３ｂによって防止することができる。なお、図５では、破線で軸１４ａの停止状態が示され、実線で軸１４ｂの停止状態が示されている。また、ステッピングモータであるモータ１１ａ，１１ｂの停止時に生ずるバックラッシュも、コイルスプリング１３ａ，１３ｂで吸収され軸１４ａ，１４ｂに影響を与えない。
【００５５】
同様に、軸体２２を駆動するためのモータ１７ａ，１７ｂが停止しているときには、軸２０ａ，２０ｂを、図５に示すように、コイルスプリング１９ａ，１９ｂによって回転方向に力がかかった状態で停止させることができる。すなわち、軸２０ａ，２０ｂの噛み合い歯とギア２１の噛み合い歯との間のバックラッシュの発生を、コイルスプリング１９ａ，１９ｂによって防止することができる。なお、図５では、破線で軸２０ａの停止状態が示され、実線で軸２０ｂの停止状態が示されている。また、ステッピングモータであるモータ１７ａ，１７ｂの停止時に生ずるバックラッシュも、コイルスプリング１９ａ，１９ｂで吸収され軸２０ａ，２０ｂに影響を与えない。
【００５６】
この実施の形態でも、第１の軸および第２の軸の径を大きくしても、それに伴ってモータ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂのサイズを大きくする必要はない。また、ギア機構およびステッピングモータを用いているにもかかわらず、バックラッシュの影響をなくすことができ、駆動の連続性を確保することができる。さらに、第１の軸を駆動する駆動系と、第２の軸を駆動する駆動系とは、それぞれ冗長構成になっている。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、２軸ジンバル機構における第１の軸が、一の方向に回転させるためのモータと、逆の方向に回転させるためのモータとで駆動され、第２の軸が、一の方向に回転させるためのモータと、逆の方向に回転させるためのモータとで駆動され、第１の軸を回転させるためのモータの駆動力がギアを介して第１の軸に伝達され、第２の軸を回転させるためのモータの駆動力がギアを介して第２の軸に伝達されるように構成されているので、各軸を回転させるためのそれぞれモータは一方向にしか回転しないようにすることができる。その結果、ギアの噛み合い歯における不連続性の影響を受けないようにすることができ、ギアを使用しても人工衛星搭載機器や光通信機器等に要求される高精度の角度制御を実現することができる。また、モータが直接に各軸を回転させる構成ではないので、各軸の径を大きくしても、それに伴ってモータサイズを大きくしなければならないということはない。さらに、各軸を回転させるモータが冗長構成になっているので、モータ故障等に対する耐性を強くすることもできる。
【００５８】
また、モータの駆動力をコイルスプリングを介してギアに伝達するようにした場合には、コイルスプリングによってもバックラッシュの影響をなくすことができ、モータとして安価なステッピングモータを適用することを容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ２軸ジンバル機構の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】  ギアと軸とによる回転作用を説明するための説明図である。
【図３】  図２にａ，ｂで示された部分の詳細構成を示す説明図である。
【図４】  ２軸ジンバル機構の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図５】  第２の実施の形態におけるギアと軸の噛み合いの作用を説明するための説明図である。
【図６】  従来の２軸ジンバル機構を示す断面図である。
【符号の説明】
１０    筐体
１１ａ，１１ｂ，１７ａ，１７ｂ  モータ
１２ａ，１２ｂ，１８ａ，１８ｂ  軸
１３ａ，１３ｂ，１９ａ，１９ｂ  コイルスプリング
１４ａ，１４ｂ，２０ａ，２０ｂ  軸
１５    ギア
１６    軸体（第１の軸）
２１    ギア
２２    軸体（第２の軸）
３６    ユニバーサルジョイント
３７    駆動板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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