(57)【要約】【課題】アンテナ装置の小型化およびアンテナの回転制御の容易化を可能にする。【解決手段】  ＡＺ軸周りに回転自在な回転テーブル３２と、アンテナ２をＥＬ軸周りに回転自在に支持する支持体４と、を備え、支持体４に、Ｘ−ＥＬ軸を中心とする円弧状のガイドレール４３が設けられ、回転テーブル３２に、ガイドレール４３を回動自在に支持するガイド部材３４が設けられ、ガイドレール４３がガイド部材３４に支持されて回動することで、支持体４がＸ−ＥＬ軸周りに回転自在となっている。【選択図】  図２
2015130572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アジマス軸周りと、エレベーション軸周りと、該エレベーション軸に直交するクロスエレベーション軸周りに、アンテナが回転自在な３軸回転アンテナ装置であって、
アジマス軸周りに回転自在な回転テーブルと、アンテナをエレベーション軸周りに回転自在に支持する支持体と、を備え、
前記支持体に、クロスエレベーション軸を中心とする円弧状のガイドレールが設けられ、前記回転テーブルに、前記ガイドレールを回動自在に支持するガイド部材が設けられ、前記ガイドレールが前記ガイド部材に支持されて回動することで、前記支持体がクロスエレベーション軸周りに回転自在となっている、
ことを特徴とする３軸回転アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アジマス（ＡＺ）軸とエレベーション（ＥＬ）軸とクロスエレベーション（Ｘ−ＥＬ）軸の、３軸周りにアンテナが回転・回動可能な３軸回転アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶や飛行機などの移動局においては、衛星との通信を継続するために、アンテナの角度を制御して衛星を追尾する必要があり、ＡＺ軸（Ｚ軸）とＥＬ軸（Ｙ軸）とＸ−ＥＬ軸（Ｘ軸）の３軸でアンテナを回転・回動させる技術が知られている（例えば、特許文献１等参照。）。また、このように３軸でアンテナを回転させるアンテナ装置として、図５に示すようなジンバル構造のアンテナ装置１００が知られている。
【０００３】
このアンテナ装置１００は、主として、設置ベース１０１と、回転テーブル１０２と、アンテナ１０３と備えている。設置ベース１０１は、移動局に設置するためのベースであり、中央部にＡＺ軸方向に延びる第１の軸１１１が配設され、この第１の軸１１１によって回転テーブル１０２がＡＺ軸を中心に回転自在に配設されている。また、アンテナ１０３の背面側には、ＥＬ軸方向に延びる第２の軸（図示せず）が配設され、この第２の軸は、回転テーブル１０２の上部に配設された連結アーム１１２によって支持され、第２の軸によってアンテナ１０３がＥＬ軸を中心に回転自在に配設されている。さらに、連結アーム１１２は、回転テーブル１０２の上部に配設されてＸ−ＥＬ軸方向に延びる第３の軸１１３によって回転自在に配設され、連結アーム１１２が回転することで、アンテナ１０３がＸ−ＥＬ軸を中心に回転可能となるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４１７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アンテナ１０３のＥＬ軸周りの回転角度を大きく確保する場合、第３の軸１１３をＸ−ＥＬ軸に沿って（重ねて）配設することがスペース上困難で、図示のように、第３の軸１１３をＸ−ＥＬ軸に対して傾斜して配設しなければならない。すなわち、図６に示すように、ＥＬ軸を中心にアンテナ１０３を１４９°回転させる場合、アンテナ１０３が位置しない非干渉スペースＳに第３の軸１１３とそのベアリング（転がり軸受）１１４などを配設しなければならず、配設位置が制限される。このため、第３の軸１１３をＸ−ＥＬ軸に対して、例えば、斜め４７．５°に配設しなければならず、しかも、アンテナ１０３と第３の軸１１３（回転テーブル１０２の上部）との干渉を避けるために、連結アーム１１２のアーム長（第３の軸１１３方向の長さ）を長くする必要がある。
【０００６】
このように、第３の軸１１３およびベアリング１１４や連結アーム１１２の配設自由度・設計自由度が制限されるとともに、装置の大型化を招いていた。しかも、第３の軸１１３がＸ−ＥＬ軸に対して斜めに配設されているため、アンテナ１０３をＸ−ＥＬ軸周りに所定・所望の角度に回転させるには、複数の軸周りの回転を複雑に制御しなければならない。例えば、アンテナ１０３のアンテナ面（正面）を真上に向けた状態でＸ−ＥＬ軸周りにアンテナ１０３を回転させる場合、第３の軸１１３周りの回転のみならず、第１の軸１１１（ＡＺ軸）周りの回転も制御しなければならない。
【０００７】
そこでこの発明は、装置の小型化およびアンテナの回転制御の容易化が可能な３軸回転アンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、アジマス軸周りと、エレベーション軸周りと、該エレベーション軸に直交するクロスエレベーション軸周りに、アンテナが回転自在な３軸回転アンテナ装置であって、アジマス軸周りに回転自在な回転テーブルと、アンテナをエレベーション軸周りに回転自在に支持する支持体と、を備え、前記支持体に、クロスエレベーション軸を中心とする円弧状のガイドレールが設けられ、前記回転テーブルに、前記ガイドレールを回動自在に支持するガイド部材が設けられ、前記ガイドレールが前記ガイド部材に支持されて回動することで、前記支持体がクロスエレベーション軸周りに回転自在となっている、ことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、回転テーブルが回転すると、これに伴って支持体およびアンテナがアジマス軸周りに回転し、支持体に支持されてアンテナがエレベーション軸周りに回転する。また、回転テーブルのガイド部材に支持されて、ガイドレールがその円弧に沿って回動すると、支持体およびアンテナがクロスエレベーション軸周りに回転する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、円弧状のガイドレールによってアンテナをクロスエレベーション軸周りに回転させるため、装置の小型化が可能となる。すなわち、従来のように軸（第３の軸１１３）でアンテナを回転させる場合、クロスエレベーション軸方向に軸の長さを所定長設けなければならならず、大きな配設スペースを要するとともに、配設位置が制限される。これに対してガイドレールは、クロスエレベーション軸方向にその厚みを薄くすることが可能で、しかも、ガイドレールの円弧によって他の構成要素・部材（エレベーション軸周りの回転機構等）との干渉を回避することが可能である。つまり、クロスエレベーション軸に沿うスペースにガイドレールが存在しないため、このスペースに他の構成要素・部材を配設することが可能で、大きな配設スペースが不要となり、かつ、配設位置が制限されない。このようにして、装置全体の小型化が可能となるとともに、ガイドレールや他の構成要素・部材の配設自由度・設計自由度が高まる。
【００１１】
また、クロスエレベーション軸を中心にガイドレールが円弧状になっているため、ガイドレールが回動するだけでアンテナがクロスエレベーション軸周りに回転する。つまり、ガイドレールを回動制御するだけでアンテナをクロスエレベーション軸周りに所定・所望の角度に回転させることができ、アンテナを適正かつ容易に回転制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態に係る３軸回転アンテナ装置を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図２】図１の３軸回転アンテナ装置の背面図である。
【図３】図１の３軸回転アンテナ装置のアンテナベースを示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図４】図１の３軸回転アンテナ装置のアンテナと支持体とを示す側面図（ａ）と背面図（ｂ）である。
【図５】従来の３軸回転アンテナ装置を示す正面図（ａ）と側面断面図（ｂ）である。
【図６】図５の３軸回転アンテナ装置のアンテナのＥＬ軸周りの回転エリアを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態に係る３軸回転アンテナ装置１を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）であり、図２は、３軸回転アンテナ装置１を示す背面図である。この３軸回転アンテナ装置１は、船舶や飛行機などの移動局に搭載され、アジマス軸（ＡＺ軸）周りと、エレベーション軸（ＥＬ軸）周りと、エレベーション軸に直交するクロスエレベーション軸（Ｘ−ＥＬ軸）周りに、アンテナ２が回転自在なアンテナ装置であり、主として、アンテナ２と、アンテナベース３と、支持体４とを備えている。
【００１５】
アンテナ２は、パラボラアンテナ形で、背面側に十字状のアンテナホルダ５が取り付けられている。このアンテナホルダ５の中央部には、無線機ボックス５２が配設され、無線機ボックス５２の一側面側には、半円板状で円弧面に凹凸が連続的に形成された第１の回転板５３が配設されている。そして、無線機ボックス５２および第１の回転板５３の中心を貫通して、第１の軸５１がＥＬ軸に沿って（重なって）延びするように配設され、無線機ボックス５２および第１の回転板５３の側端から第１の軸５１の両端部が突出している。
【００１６】
また、第１の回転板５３の外周面に、第１の回転板５３の凹凸に係合する凹凸が形成された第１の駆動ベルト（図示せず）が巻き付けられ、第１の駆動ベルトが駆動・進退動することで第１の回転板５３が正逆方向に回転し、これに伴って第１の軸５１が回転して、アンテナ２がＥＬ軸周りに正逆方向に回転するようになっている。ここで、第１の駆動ベルトは、支持体４に配設された第１のモータ６１によって駆動され、第１のモータ６１は、図示しない制御コンピュータによって駆動制御されるようになっている。
【００１７】
アンテナベース３は、設置ベース３１と回転テーブル３２とを備えている。図３に示すように、設置ベース３１は、移動局に設置するためのベースで平盤状であり、回転テーブル３２は、略座椅子形となっている。また、設置ベース３１の中央部には、ＡＺ軸に沿って（重なって）垂直に延びる第２の軸３３が設けられ、この第２の軸３３が回転テーブル３２の底板部３２ａに設けられた軸受３２ｂに挿入されることで、回転テーブル３２が第２の軸３３を軸心にしてＡＺ軸周りに回転自在となっている。
【００１８】
ここで、回転テーブル３２は、回転テーブル３２の底板部３２ａに配設された第２のモータ６２によって回転駆動され、第２のモータ６２は、制御コンピュータによって駆動制御されるようになっている。また、回転テーブル３２を回転させる機構としてはどのようなものでもよいが、例えば、第２の軸３３と第２のモータ６２とを駆動ベルトで連結し、第２のモータ６２で駆動ベルトを駆動することで、第２の軸３３周りに回転テーブル３２が回転するようにする。
【００１９】
この回転テーブル３２の縦板部３２ｃの上部内面には、後述するガイドレール４３を回動自在に支持する２つのガイド部材３４が配設されている。このガイド部材３４は、断面形状が略コ字形で、コ字の開口が正面を向くように垂直に配設され、ガイドレール４３が嵌合することでガイドレール４３を垂直に支持するようになっている。また、ガイド部材３４は、その正面形状（平面形状）が円弧状で、円弧の曲率半径は、ガイドレール４３の曲率半径と同寸法に設定され、かつ、円弧の中心が、ガイドレール４３と同様にＸ−ＥＬ軸となるように２つのガイド部材３４が配設されている。そして、２つのガイド部材３４にガイドレール４３が嵌合、支持された状態で、ガイド部材３４に従ってガイドレール４３が、Ｘ−ＥＬ軸を中心にしてガイドレール４３の円弧の延長線上に沿って回動するようになっている。
【００２０】
支持体４は、アンテナ２をＥＬ軸周りに回転自在に支持するものであり、図４に示すように、平面形状が略コ字形で、コ字内に無線機ボックス５２が位置し、両端の軸受部４１に第１の軸５１の両端部が挿入・装着されることで、アンテナ２がＥＬ軸周りに回転自在となっている。また、軸受部４１、４１の間に位置する回転支持部４２は、平面形状が略半円形（略扇形）の平盤状で、外縁側・円弧側にＸ−ＥＬ軸を中心とする円弧状のガイドレール４３が配設されている。
【００２１】
すなわち、このガイドレール４３は、正面形状が円弧状で、円弧の中心がＸ−ＥＬ軸と一致し、かつ円弧の中心線がＡＺ軸に重なるように配設され、アンテナベース３の２つのガイド部材３４に嵌合、支持されている。そして、ガイド部材３４に従ってガイドレール４３が回動することで、支持体４がＸ−ＥＬ軸周りに回転自在となっており、支持体４が回転することで、アンテナ２がＸ−ＥＬ軸周りに回転するものである。
【００２２】
ここで、ガイドレール４３は、次のようにして回動するようになっている。すなわち、回転支持部４２の中央部に、三日月状の第２の回転板４４が、その円弧の中心がＸ−ＥＬ軸と一致し、かつ円弧の中心線がＡＺ軸に重なり、円弧がガイドレール４３の円弧と対向するように配設されている。つまり、第２の回転板４４は、ガイドレール４３と同心円状に配設され、かつ、円弧の角度（扇の中心角）がガイドレール４３と同等になるように形成されている。
【００２３】
この第２の回転板４４の円弧面には、凹凸が連続的に形成され、この凹凸に係合する凹凸が形成された第２の駆動ベルト（図示せず）が、第２の回転板４４の外周面に巻き付けられている。そして、第２の駆動ベルトが駆動・進退動することで第２の回転板４４がＸ−ＥＬ軸周りに正逆方向に回転し、これに伴ってガイドレール４３および支持体４が回転して、アンテナ２がＸ−ＥＬ軸周りに正逆方向に回転するものである。ここで、第２の駆動ベルトは、リング状に形成されてアンテナベース３の設置ベース３１側まで延び、図１、２に示すように、回転テーブル３２の縦板部３２ｃの下部に配設された第３のモータ６３によって駆動され、第３のモータ６３は、制御コンピュータによって駆動制御されるようになっている。
【００２４】
このようにして、アンテナ２が、ＡＺ軸周り、ＥＬ軸周りおよびＸ−ＥＬ軸周りに正逆方向に回転自在で、しかも、各モータ６１〜６３によって各軸周りに独立して回転駆動されるようになっている。
【００２５】
すなわち、アンテナ２をＡＺ軸周りに回転させる場合には、制御コンピュータによって第２のモータ６２が駆動制御され、回転テーブル３２が第２の軸３３周りに回転し、これに伴って、支持体４およびアンテナ２がＡＺ軸周りに回転する。また、アンテナ２をＥＬ軸周りに回転させる場合には、制御コンピュータによって第１のモータ６１が駆動制御され、第１の駆動ベルトが駆動して第１の回転板５３が回転し、これに伴って第１の軸５１が回転して、アンテナ２がＥＬ軸周りに回転する。さらに、アンテナ２をＸ−ＥＬ軸周りに回転させる場合には、制御コンピュータによって第３のモータ６３が駆動制御され、第２の駆動ベルトが駆動して第２の回転板４４がＸ−ＥＬ軸周りに回転する。これに伴ってガイドレール４３が円弧（ガイド部材３４）に沿って回動しながら支持体４がＸ−ＥＬ軸周りに回転して、アンテナ２がＸ−ＥＬ軸周りに回転するものである。
【００２６】
以上のように、本３軸回転アンテナ装置１によれば、円弧状のガイドレール４３によってアンテナ２をＸ−ＥＬ軸周りに回転させるため、装置の小型化が可能となる。すなわち、従来のように軸（第３の軸１１３）でアンテナを回転させる場合、Ｘ−ＥＬ軸方向に軸の長さを所定長設けなければならならず、大きな配設スペースを要するとともに、配設位置が制限される。つまり、アンテナ２の背面中央部に第１の軸５１や無線機ボックス５２、第１の回転板５３などが配設されているため、Ｘ−ＥＬ軸周りの軸（第３の軸１１３）をアンテナ２の背面中央部よりも離れた位置に、しかも斜めに配設しなければならない。
【００２７】
これに対してガイドレール４３は、支持体４の平盤状の回転支持部４２に配設されＸ−ＥＬ軸方向にその厚みを薄くすることが可能で、しかも、ガイドレール４３が円弧形のため他の構成要素・部材（ＥＬ軸周りの回転機構等）との干渉を回避することが可能である。すなわち、上記のように、ガイドレール４３が配設される支持体４が略コ字形のため、支持体４の両端部に第１の軸５１や第１の回転板５３を配置し、コ字内に無線機ボックス５２を配置することで、第１の軸５１や無線機ボックス５２などと支持体４（ガイドレール４３）との干渉を容易に回避することができる。換言すると、Ｘ−ＥＬ軸に沿うスペースに支持体４（ガイドレール４３）が存在しないため、このスペースに第１の軸５１や無線機ボックス５２などを配設することが可能で、全体として大きな配設スペースが不要となり、かつ、平盤で円弧状のガイドレール４３を配設すればよいため配設位置が制限されない。このようにして、装置全体の小型化が可能となるとともに、支持体４（ガイドレール４３）や第１の軸５１などの配設自由度・設計自由度が高まる。
【００２８】
また、Ｘ−ＥＬ軸を中心にガイドレール４３が円弧状になっており、ガイドレール４３の回転中心がＸ−ＥＬ軸に一致するため、ガイドレール４３が回動するだけでアンテナ２がＸ−ＥＬ軸周りに適正に回転する。すなわち、ガイドレール４３を回動制御するだけでアンテナ２をＸ−ＥＬ軸周りに所定・所望の角度に回転させることができ、従来のように複数の軸周りの回転を複雑に制御する必要がなく、アンテナ２を適正かつ容易に回転制御することが可能となる。
【００２９】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、駆動ベルトを介してアンテナ２を各軸周りに回転させているが、歯車などを介して回転させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１        軸回転アンテナ装置
２          アンテナ
３          アンテナベース
３１        設置ベース
３２        回転テーブル
３３        第２の軸
３４        ガイド部材
４          支持体
４１        軸受部
４２        回転支持部
４３        ガイドレール
４４        第２の回転板
５          アンテナホルダ
５１        第１の軸
５２        無線機ボックス
５３        第１の回転板
６１〜６３  モータ
ＡＺ軸      アジマス軸
ＥＬ軸      エレベーション軸
Ｘ−ＥＬ軸  クロスエレベーション軸
【図１】
2015130572.tif 000003
【図２】
2015130572.tif 000004
【図３】
2015130572.tif 000005
【図４】
2015130572.tif 000006
【図５】
2015130572.tif 000007
【図６】
2015130572.tif 000008