(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動リンク手段により支持体要素（２）の上部において載荷物を支持するための位置決め装置（１）であって、
前記可動リンク手段が、載荷物周囲に配置された少なくとも３本のリンクアーム（４１、４２、４３）を備え、各リンクアームが、１自由度である第１の蝶番（９）により前記支持体要素（２）に接続された第１の端部（４７）と、１自由度である第２の蝶番（１０）により載荷物に接続された第２の端部（４８）とを含む可撓性要素（４）を有し、前記支持体要素と載荷物との間に少なくとも１つの動作伝達手段（２０）が設けられ、前記支持体要素に対する載荷物の位置決めを行うことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記載荷物が、前記少なくとも３本のリンクアームに接続された固定用ブラケット（３１）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
各リンクアームにおいて、前記第１の蝶番（９）が、前記可撓性要素（４）の前記第１の端部（４７）を支持する、固定部材（６）により前記支持体要素（２）に固定された第１のピン（５）を備え、前記第２の蝶番（１０）が、前記可撓性要素の前記第２の端部（４９）を支持する、固定部材（８）により前記載荷物に固定された第２のピン（５）を具備し、前記装置の初期位置において、各リンクアームの前記第１および第２のピンが互いに平行であり、前記可撓性要素（４）に垂直であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの動作伝達手段（２０）が、前記支持体要素（２）に固定され、保持要素（２５）を偏心固定した回転台（２４）を支持している固定子（２９）により形成されたアクチュエータを備え、接続ロッド（２１）の一方の端部に設けられた第１のボールソケット形軸継手（２２）が前記回転台上の前記保持要素に装着されており、前記接続ロッドのもう一方の端部に設けられた第２のボールソケット形軸継手（２３）が支持されている載荷物上に配置された保持要素（２８）に装着されており、前記接続ロッドの両端部に設けられた前記第１および第２のボールソケット形軸継手が各保持要素を中心として回転自在であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの動作伝達手段（２０）が、前記支持体要素（２）に固定されて回転台（２４）を支持している固定子（２９）により形成されたアクチュエータを備え、前記回転台が、１自由度である第１の蝶番を偏心固定して可撓性要素（４）の第１の端部に接続されており、前記可撓性要素の前記第２の端部が、１自由度である第２の蝶番により載荷物に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記固定子（２９）が前記回転台（２４）の位置決めを行うためのモータを備えることを特徴とする請求項４あるいは５に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記固定子（２９）が、前記回転台（２４）を駆動するための不可逆型機構を備えることを特徴とする請求項４あるいは５に記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記可撓性要素（４）が、複数の積層物（４５）の積層体からなる積層構造を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項９】
前記複数の積層物の各積層物（４５）が、弾性材料（４５２）内に被覆されている金属積層物（４５１）を備えることを特徴とする請求項８に記載の位置決め装置。
【請求項１０】
前記積層物（４５１）を構成する前記金属がステンレス鋼であり、前記弾性被覆材料（４５２）が、前記金属上に圧縮接合された加硫ゴムあるいはシリコーンであることを特徴とする請求項９に記載の位置決め装置。
【請求項１１】
２つの動作伝達手段（２０、５０）を２つの別々の方向に配置して備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項１２】
前記可動リンク手段が、支持されている載荷物の周囲に均等に配置された４本のリンクアーム（４１、４２、４３、４４）を備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項１３】
前記可動リンク手段が、支持されている載荷物の周囲に均等に配置された５本のリンクアームを備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項１４】
前記支持体要素（２）が、機器（１０２）の外部構造の一部であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項１５】
載荷物が、プラズマ型スラスタ、アンテナ、発光機あるいは受光機を含むことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項１６】
並列に配置され、隣接する２台の装置が少なくとも１つの共通する動作伝達手段（２２０）を利用する、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の複数の位置決め装置（２０１、２０１’）を含む位置決めシステム（２００）。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の位置決め装置（３０１）により支持された少なくとも１つの載荷物（３０３）を有する機器（３０２）を含む、発射装置搭載システム（３００）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、載荷物あるいは部品を定められた位置に支持および位置決めするための位置決め装置に関する。本発明は特に、そのシステムに対して振動や複数の運動が加わる不安定な環境において配置を行うための精密位置決め装置に関する。さらに本発明は、人工衛星、探査モジュールあるいは探査機で用いられるような宇宙船搭載型位置決めシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
数多くの分野で、特に航空宇宙産業、探知あるいは電気通信分野では、使用する部品によっては極めて正確に位置決めするあるいは方向付けなければならないものがある。対象となる載荷物や部品はあらゆる種類の装置におよび、動作させるために正確な位置決めが必要なものである。その部品の例として、軌道上の人工衛星の位置を修正するプラズマ型スラスタ、データ受信アンテナ、ミラーなどが挙げられる。このような用途において、こうした部品には、それを支持しながら定められた位置に配置するように設計された位置決め装置あるいは機構が付随している。部品とその位置決め機構とが組み合わされると、その位置決め機能とその部品の機能とを兼ね備えて実行するアセンブリが形成される。
【０００３】
例えば、人工衛星の軌道を修正するプラズマ型スラスタの位置決めを行う、あるいは人工衛星のアンテナの位置決めを行う際、その部品および位置決め機構アセンブリ全体が移動し得る範囲値はほぼ２〜３度のレベルである。したがって、強度および精度の双方の面におけるその機構の信頼性如何により、その装置の支持する部品が適切に動作するかどうかが決定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
搭載型部品、すなわち、ロケットにより軌道上に配置する必要のある人工衛星で使用する部品など、動作させる場所まで輸送する必要のある部品には２つの問題が生じる。第１に、部品を支持している位置決め機構は、輸送時、その部品を安全位置に保持しつつ、加速に伴う著しい応力および振動に対して出来る限り部品を保護する適切な機械的作用を確実に行使できるものでなければならない。第２に、その後その位置決め機構が動作可能なものである、すなわち、その機構が予め定められた方向を保持したものである、あるいは可動であることにより定められた位置に部品の位置決めを行うことができるものでなければならない。
【０００５】
輸送時、あるいは極めて不安定な環境（振動、衝撃、加速など）にて動作する必要のある部品では、上記２つの問題点は要するに１つの問題である。こうした状況下において、そのシステムは、その使用条件から発生する機械的変動作用から出来る限り部品を保護しつつ、同時にその部品の正確な位置決めを確実に行うことができなければならない。
【０００６】
こうした問題に鑑み、これまで種々の位置決めシステムが考案されてきた。しかしながら、そのシステムの機械的構造は一般に、非常に複雑であるため、輸送あるいは使用するアセンブリの質量および費用が著しく増加し、しかも輸送あるいは操作時の衝撃や振動から支持部品を完全に保護することもない。
【０００７】
周知の位置決めシステムの中に、カルダン継手あるいはカルダンシャフトを利用する機構がある。このシステムは、蝶番要素の使用に起因する重大な欠点がある。カルダン継手あるいはカルダンシャフトをこのようなシステムに使用すると、部品を安定して保持できないため、輸送時に多大な振動を部品に伝達してしまう。輸送時にアセンブリを安定した位置に保持するため、位置決めシステムを固定させる解決案が考えられた。その例として、E.I.William、R.T.Summers、M.A.Ostaszewski著「High performance reactionless scan mechanism」、BallAerospace、29th Aerospace Mechanism Symposium、NASA Conference Publication 3293に記載された種類の装置が挙げられる。この装置は、発進させる目的でアクチュエータにより「固定」されたカルダン継手を備えた位置決め機構を示している。しかしながら、この機構においてカルダン継手の動きを阻止するものがアクチュエータのみであるため、載荷物に不当な振動を伝達するだけの十分な弛みがカルダン継手にまだ残されている。
【０００８】
S.Mankai著「Thruster orientation mechanism」、Alcatel Space Industries、8th EuropeanSpace Mechanisms and Tribology Symposium、ESA SP-438に記載された別の解決策は、シリコーン製制動器が担持する共通プレート上に配置された２つのプラズマ型スラスタと玉軸受を嵌合した２軸式カルダン継手とを含むプラズマ型スラスト位置決め装置である。このシステムは、ローラスクリュー上に配置されたリニアアクチュエータにより位置決めを行う。このシステムの機械構造全体は、装置に嵌合した保持用プレートとボルトとを含むアセンブリにより固定されているが、その装置には操作現場でアセンブリを分離するための火工品カッターが具備されている。この火工品装置による衝撃はプラズマ型スラスタなどの感度の高い部品に好ましくないため、この解決策は満足の得られるものではない。さらに、人工衛星用プラズマ型スラスト用途においてこの種のシステムに必要な最大質量でも８ｋｇ以下であるのに対して、このシステムは１７ｋｇと非常に重い。最後に、この質量の問題を別にしてもこのシステムの振動性レベルはなお高い。
【０００９】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、簡便で、安定化機能と位置決め機能とを１つの構造に組み合わせられる位置決め装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は支持体要素上で載荷物を支持する位置決め装置により実現する。この載荷物は可動リンク手段により支持体要素から離れてその上で支持されており、この位置決め装置は、可動リンク手段をそれぞれ、１自由度である第１の蝶番により支持体要素に結合された第１の端部と１自由度である第２の蝶番により載荷物に結合された第２の端部とを含む可撓性要素を具備して、載荷物の周囲に配置した少なくとも３本の別個のリンクアームで構成することと、少なくとも１つの動作伝達手段をその支持体要素と載荷物との間に設けて載荷物を支持体要素に対して位置決めできるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
したがって、本発明による装置では、バックラッシュのないリンクにより載荷物を支持体要素に接続することが可能であり、位置決めに必要な相当量の可動性を維持しつつ、アセンブリの剛性を強化することができる。
【００１２】
本発明の特定の態様では、載荷物にさらに、リンクアームに接続した固定ブラケットを具備する。
【００１３】
本発明の一態様において、各リンクアームについて、第１の蝶番には可撓性要素の第１の端部を支持し、固定部材により支持体要素に固定されている第１のピンが具備され、第２の蝶番には、可撓性要素の第２の端部を支持し、固定部材により載荷物に固定されている第２のピンが具備されており、装置が初期位置にある際、各リンクアームの第１および第２のピンは互いに平行で、可撓性要素には垂直になっている。
【００１４】
したがって、リンクアームの各端部に蝶番を組み合わせていることと、その蝶番に接続された可撓性要素とにより、各リンクアームは載荷物を支持するために必要な剛性を備えつつさまざまな方向に可動性であるため、支持している載荷物を定められた方向に位置決めすることができる。
【００１５】
本発明の特徴によると、動作伝達手段には、支持体要素に固定された固定子により形成されたアクチュエータを含む。この固定子は回転台を支持しており、その回転台は、保持要素を偏心固定して具備し、そこに、接続ロッドの一方の端部に配置した第１のボールソケット形軸継手を装着している。第２のボールソケット形軸継手は、支持している載荷物上に配置された保持要素に装着された接続ロッドのもう一方の端部に配置されている。この接続ロッドの両端部に設けられた第１および第２のボールソケット形軸継手は、その各保持要素を中心に回転自在である。
【００１６】
この種のアクチュエータを設けることにより、この装置は、アクチュエータを直接接続しなくともさまざまな方向への位置決めができるため、載荷物重量の増加や余分な振動の伝達を回避することができる。
【００１７】
本発明のもう１つの特徴によると、動作伝達手段には、支持体要素に接続した固定子により形成されたアクチュエータを含む。この固定子は、１自由度である第１の蝶番を偏心固定して具備する回転台を支持し、可撓性要素の第１の端部に接続されている。可撓性要素の第２の端部は１自由度である第２の蝶番により載荷物に接続されている。
【００１８】
装置全体としての剛性を、このように動作伝達手段としてバックラッシュのないリンクを利用することによりさらに高めることが出来る。
【００１９】
本発明の一態様において、固定子に、回転台を位置決めするためのモータを含む。
【００２０】
このようにこの装置は、アクチュエータに印加される制御関係の結果として、支持している載荷物の位置決めを行うことができる。
【００２１】
本発明の別の態様において、固定子は、回転台を駆動する不可逆型機構を含む。
【００２２】
このような不可逆型機構により、アクチュエータに動力を供給せずとも載荷物を予め定められた方向に保持することが出来る。
【００２３】
本発明の一態様において、可撓性要素には、複数の積層物の積層体からなる積層構造を含む。
【００２４】
このような構造をとることにより、各可撓性要素に必要な可動性と剛性との間の中間状態を設けて、載荷物支持を安定させ、位置決めを確実に行うようにする。
【００２５】
具体的にいえば、複数の積層物が含む各積層物には、弾性材料内に被覆された金属積層物が含まれる。
【００２６】
こうして積層物内に金属を含有することにより、各可撓性要素に確実に剛性を備えつつ、弾性コーティング材料により積層物と積層物との間の接触可撓性が得られる。
【００２７】
具体的には、積層物をなす金属はステンレス鋼であり、弾性被覆材料はその金属に圧縮接合された加硫ゴムあるいはシリコーンである。
【００２８】
大気中での使用には加硫ゴムを使用するのがよく、真空内での使用にはシリコーンの方が適切である。
【００２９】
さらに具体的に言えば、この装置に２つの動作伝達手段を異なる２方向に配置して具備する。
【００３０】
こうすることで、２つの傾斜角により載荷物の位置決めを行うことができる。
【００３１】
本発明の一実施態様において、可動リンク手段は、４本のリンクアームを、支持されている載荷物の周囲に均一に配置して具備している。
【００３２】
装置をこのように構成することにより、有利なことに、載荷物を支持するための正方形を土台とするピラミッド型構造の基盤を設けることができる。
【００３３】
本発明の一実施態様において、可動リンク手段は、５本のリンクアームを、支持されている載荷物の周囲に均一に配置して具備している。
【００３４】
装置をこのように構成することにより、有利なことに、載荷物を支持するための五角形を土台とするピラミッド型構造の基盤を設けることができる。
【００３５】
特定の一態様において、支持体要素は、機器が含む外部構造の一部である。
【００３６】
本発明における別の特定態様において、載荷物には、プラズマ型スラスタ、アンテナ、発光機あるいは受光機を含む。
【００３７】
本発明による装置を用いることにより、不安定な環境においても、壊れ易い構成要素を含む載荷物を支持および位置決めすることができる。
【００３８】
本発明はまた、上述したような位置決め装置を複数含む位置指示システムを提供する。この場合、複数の装置を並行に配置し、隣接する２つの装置は、共通する少なくとも１つの動作伝達手段を利用する。
【００３９】
接続ロッドを介して加わる力が均衡化される共通の動作伝達手段により複数の装置を連続して位置付ける。
【００４０】
本発明はまた、上述したような位置決め装置により支持された少なくとも１つの載荷物を具備した機器を含む発射装置搭載システムを提供する。
【００４１】
このように、本発明による装置は、あらゆる種類の振動や加速に対して感度の高い構成要素を含む載荷物を搭載した宇宙機を発射するための安価で信頼性のある解決策を提供するものである。
【００４２】
本発明の他の特徴および利点は、本発明の具体的な実施態様を非限定的な実施例として添付の図面を参照しながら説明する以下の記載から明白になるであろう。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる位置決め装置を示しており、載荷物の支持および位置決めに使用することができる。「載荷物」とは、振動、衝撃あるいは加速などの変動作用に感度の高いあらゆる構成要素あるいは部品、および／またはスラスタ、アンテナあるいは発光機あるいは受光機などの、正確な位置決めを要求されるあるあらゆる構成要素あるいは部品を意味するために使用するものである。位置決め装置１は支持体要素２上に形成されている。この構成要素が図１に示すように独立した支持体プレートの形態をとる場合、この支持体要素には、装置を支持して、装置１を介して載荷物あるいは部品を支持することにより別個の機器アセンブリを形成するという基本的な機能がある。
【００４４】
あるいは、本発明にかかる装置は、載荷物あるいは部品をそれが機能すべき機器に直接接続することができる。支持体要素２はその機器に直接固定することができる。この場合、この支持体要素が、位置決め装置１を固定すべき機器の外部構造の一体部分である場合もある。
【００４５】
本発明による位置決め装置の構造および操作に対する記載を明確にするため、位置決め装置は当初、ブラケット３１にのみに接続され、支持している載荷物は一切なく、機器構造にも接続されていないものとする。ブラケット３１は、載荷物を固定する支持体基部であっても、載荷物自体の構造上の構成要素であってもよい。位置決め装置を機器構造と一体化させる方法と、位置決め対象であり機器が利用する載荷物を具備する方法とについては以下に説明する。
【００４６】
図１に示す位置決め装置１には、ブラケット３１を支持する４本の可動リンクアーム４１．４２、４３および４４がある。各リンクには、積層構造体４で構成することのできる可撓性要素が具備されている。図２に、複数の積層物を含む積層体からなる積層構造体４を示す。各積層物は、装置を大気中で使用する場合には加硫ゴムを含み、装置を真空内で使用する場合には真空ではゴムより挙動が良好なシリコーンを含むことのできる弾性コーティング４５２内に被覆されたステンレス鋼などの金属片４５１を具備している。この積層物を並列させることにより、可撓性制動材料からなる相互接触表面を含む積層構造体４が得られる。こうした構造にすると、金属を含有しているため十分な剛性を備えつつ、弾性コーティングにより曲げ／ねじりにおける相当量の可撓性も備えた積層体を得ることができる。この積層物を製造する材料の性質と積層物の寸法および数は、最終的な積層構造体４に望まれる剛性あるいは可撓性の程度に依存する。
【００４７】
図１および図２に示すように、各積層構造体４は、支持体要素の近傍に位置し、第１のピン５を収容する円形開口部４７１を含む第１の端部４７を備えている。第１のピン５は、この場合、支持体要素２上に配置された基礎板を含むフォークの形態である固定部材６により支持体要素上に保持されている。構造体４にはまた、その第２の端部４８に、フォーク６に類似した固定部材８によりブラケット３１に保持されている第２のピン７を収容する円形開口部４８１が設けられている。
【００４８】
各ピンと協働することにより、積層構造体４からなる可撓性要素の両端部は、可動リンクアームに対して１自由度である第１および第２の蝶番９および１０を形成する。１自由度である蝶番は、可撓性ピボットあるいは複数対の偏向した玉軸受を利用して製造可能であり、こうしてバックラッシュのないリンクを設ける。
【００４９】
この装置の初期位置では、すなわちこの装置に特定の配向がなされていない状態では、各可動リンクアームが含む第１および第２のピン５および７は、該当するアームの可撓性要素の面に垂直な平面において平行である。
【００５０】
本発明にかかる位置決め装置をこのような構成にすることにより、支持体要素２と装置の載荷物に対する装着地点であるブラケット３１との間に直接の機械的リンクを設けなくてよいことになる。言いかえれば、本発明による装置の可動リンク手段を用いると、カルダン継手あるいはボールソケット形軸継手などの蝶番式に取付けられたリンクとは異なり、支持体要素２に加わる外部運動の載荷物への伝達量を大幅に最小化できる剛性を備えた、バックラッシュのないリンクが得られる。本発明による可動リンクは、その端部にて１自由度で各ピンを中心として蝶番式に取付けられている。積層構造体４が可撓性であるため、載荷物の位置決めに必要な動作に合わせて他の自由度も得られる。
【００５１】
図３に、ピラミッド型構造の位置決め装置を示しており、積層構造体４を延ばすとそのピラミッド構造の縁部が画成される。各積層構造体４をなす積層物４５は、図１および図３に示すように、位置決め装置の初期構成に対応する位置において一点に集中する。こうすることにより、機構全体としての剛性を高めることができる。この配置において、これらの積層体は延在すると図３に示すように地点Ｓでぶつかる。この地点Ｓがピラミッドの頂点であり、ピラミッドの基部は位置決め装置１の構造により決定される。本発明による装置の技術効果の１つは、可動リンクアームの積層体を延在させると画成できるこのピラミッド型構造にある。載荷物をこの位置決め装置に接続した際に、その支持される載荷物の重心あるいは慣性の中心がこのピラミッドの頂点Ｓと実質的に一致すれば、その載荷物は、外部振動および運動の影響が最も少ない位置にあることになる。言いかえれば、こうした配置により、アセンブリに加速力が付加される際に積層物４５に加わる最大力を低減することができる。これにより、装置全体を軽量化し、載荷物からわかるように動的増幅率を低減することができる。
【００５２】
本明細書に添付したさまざまな図面で示す位置決め装置の実施例には、ブラケット３１および／または載荷物を第1の支持体要素２に対して実質的に一定の高さに保つための４本の可動リンクアームが具備されている。しかしながら、本発明はこの本数に制限されるものではない。リンクアームの数は３本、５本、あるいはこれ以上でもよい。この本数は、位置決め装置に所望する構造に依存する。例えば、図１には、ブラケット３１の周囲に均等に配置されて正方形を土台とするピラミッド型構造の基盤を画成している４本の可動リンクアーム４１、４２、４３および４４を含む本発明による位置決め装置を示している。ブラケット３１（あるいは載荷物）周囲に均等に配置した３本のリンクアームを具備する別の実施態様では、三角形を土台とするピラミッド型構造の基盤が画成され、５本のリンク手段を具備するもう１つの実施態様では、五角形を土台とするピラミッド型構造の基盤が画成され、その他も同様である。
【００５３】
このように本発明の位置決め装置を用いると、載荷物を定められた方向に支持しつつ、輸送時または衝撃、振動あるいは運動を発生する機械の傍に位置するなどの使用条件下でもその載荷物を安定位置に確実に保持することができる。装置１により支持する載荷物の安定性を定められた方向で最適化するために、その載荷物の重心あるいは慣性の中心を、装置が規定するピラミッド型構造の頂点Ｓからあまり離さないことが好ましい。
【００５４】
装置１が支持する載荷物の位置決めを行うために、２つのアクチュエータ２０および５０を支持体要素２とブラケット３１との間に配置する。２つのアクチュエータ２０および５０は、破線で示した位置３０および４０などのように装置１の周囲のさまざまな位置に配置することができる。図１に示すアクチュエータのそれぞれには、支持体要素２上に配置した固定子２９が具備されている。固定子２９は、固定子２９に内蔵する任意にモーターを付けた機構により可動となる回転台２４を支持している。このアクチュエータは、接続ロッドとボールソケット形軸継手とを利用する種類である。すなわち、各アクチュエータは、各端部に第1および第２のボールソケット形軸継手２２，２３を具備する接続ロッド２１を介してブラケット３１あるいは直接載荷物に接続されている。接続ロッド２１の第1の端部は、回転台２４に偏心して取り付けられている保持要素２５に装着された第1のボールソケット形軸継手２２を介して回転台２４に接続されている。接続ロッド２１の、第２のボールソケット形軸継手２３を担持している第２の端部は、ブラケット３１に固定されたもう１つの保持要素２８を介してブラケット３１に接続されている。この接続ロッド２１も、載荷物構造に直接固定することができる。接続ロッド２１の両端部に第１および第２のボールソケット形軸継手を設けているため、接続ロッド２１は、アクチュエータ上の装着地点とブラケットあるいは載荷物上の装着地点とを中心に回転自在となっている。その結果、この接続ロッドを回転台の頂面に偏心させて接続することにより、回転台がどのように回転しても、それが接続ロッドにより直線運動として、接続ロッドがフォークあるいは載荷物に装着されている地点に印加される。このアセンブリの剛性をさらに強化するためには、図２に示した構造に類似し、図１に示した蝶番９および１０と同様の蝶番を付随する構造の可撓性要素をこの接続ロッドの代わりに使用して、ボールソケット形軸継手をそれぞれ１自由度である個々の蝶番と交換することにより、リンクの各端部におけるバックラッシュをなくすことができる。接続ロッドとの構成で用いる保持要素２５の場合と同様に、アクチュエータに接続する１自由度の蝶番も、アクチュエータの回転台に対して偏心した位置に固定しなければならない。
【００５５】
本発明にかかる装置に使用するアクチュエータの種類は、その装置の用途に依存する。位置決め装置１に例えばリニアアクチュエータを利用してもよい。しかしながら、上述した実施形態で示した種類のアクチュエータであれば、位置決め装置１の外部構造である支持体要素２とその装置が支持する載荷物とに固定できるため、第１にアクチュエータが余計な振動を載荷物に伝達することがなく、第２に載荷物質量を増加させないという利点が得られる。さらに、アクチュエータの数は、所望する位置決め角度数により決定される。例えば、アクチュエータが１台であれば可能となる位置決め角度は１つであり、２つの交差方向を画成する接続ロッドを備えて２台のアクチュエータを設ければ、２つの角度を中心に位置決めすることができる。
【００５６】
位置決めという面から見た場合、位置決め装置１の周囲におけるアクチュエータの配置はあまり重要ではない。このシステムの位置決め方法を特定するのは、アクチュエータに印加される制御関係である。アクチュエータをフォークあるいは位置決め対象載荷物に接続するロッドを延在させる方向は、各自由度に関する剛性が該当するアセンブリに対してどれほど重要であるかにより特定されるものである。
【００５７】
ここで図４を参照すると、アクチュエータが、この図の破線で示すこの装置の初期位置から移動した状態にある位置決め装置１が示されている。図４のアクチュエータは、可動リンク手段４２および４４あるいは４１および４３それぞれに対する図１に示したアクチュエータ２０および５０と同様に、２本の対向する可動リンクアームと１直線に配置されている。アクチュエータ２０の接続ロッド２１はアクチュエータの回転台２４上に偏心して固定されていることから、回転台がいずれの方向に回転しても、接続ロッドは並進して、ブラケットに最も近い地点でアクチュエータに装着されている初期位置から後退する。回転台２４の回転により接続ロッド２１がこのように後退移動すると、ブラケット３１に、あるいは接続ロッドが直接載荷物に接続されている場合は載荷物に牽引力が印加されることになる。この接続ロッドの牽引力方向と実質的に一直線上に配置されている２本の可動リンクアーム４２および４４のそれぞれが蝶番式端部９および１０を具備しているため、ブラケット３１に接続されている装置１は傾斜して、ブラケットが規定する平面は支持体要素が規定する平面に対して角度αだけ隆起する。しかしながら、アーム４２および４４のなす直線に垂直な方向に位置合わせされているもう一方の２本の可動リンクアーム４１および４３が可撓性であるからこそ、このような傾斜が起こることに留意されたい。図４に示すように、アーム４１が具備する積層構造体４が屈曲することより、アーム４３（図示せず）も対称に屈曲し、ブラケットはアクチュエータに向かって長手方向に移動する。
【００５８】
アクチュエータが２本の可動リンクアームと一直線上に配置された正方形基部上のピラミッド型構造（４本のアームにより４つの縁部）を含む構成では、この２本の対向するアームは、それぞれ１自由度である蝶番にのみ対応して移動し、これに垂直に配置されたもう一方の２本の手段は、その蝶番の回転面に実質的に垂直な方向に屈曲する。これとは対照的に、１台以上のアクチュエータが２本の対向アームと一列になっていない構成（図１に示したアクチュエータ３０および４０など）の場合、あるいは可動リンクアームの本数が奇数である位置決め装置の場合、そのリンクアームは、各蝶番を中心とした枢動と可撓性要素の屈曲とを組み合わせた動きをすることになる。
【００５９】
同様に、アクチュエータ２０を用いた図４における位置決めは、１つの角度範囲α内でのみ行われる。図１に示したようにアクチュエータ２０とアクチュエータ２０に垂直に配置されたもう１台のアクチュエータ５０とを組み合わせた動作により、その装置では２つの角度範囲での位置決めが可能となる。このように２台のアクチュエータを組み合わせた構成により、人工衛星に搭載するプラズマ型スラスタなどの載荷物の位置決めに十分な２つの角度を含む配向範囲が得られる。
【００６０】
図４に示すような装置の配置は、アクチュエータ２０が１８０度回転した状態であり、この種のアクチュエータから得られる変位としては最高の状態である。すなわち接続ロッドが最大限後退している。上述した装置で得られる傾斜角度は最大約３０°である。
【００６１】
装置に使用するアクチュエータが不可逆型である場合、アクチュエータに電力を供給せずとも載荷物に定めた方向を保持することが出来る。このように、本発明による装置では構造上の剛性が得られることから、載荷物を定められた方向に保持しつつ安定状態を乱す周囲の現象から保護することが出来る。
【００６２】
この位置決め装置を適用する分野は、その装置が支持する載荷物を含む１アセンブリの使用に制限されるものではない。接近することが難しい軌道上の輸送手段に対する安全性の理由から、例えば、支持する載荷物（アンテナ、光送信機など）を２つずつ準備して、一方が故障した場合にカバーできるようにすることが不可欠となり得る。別の例として、プラズマ型スラストにより人工衛星の姿勢あるいは位置決め補正を行うために、複数のプラズマ型スラスタをそれぞれ独自の位置決め装置で支持して含むシステムが必要となる場合がある。図５に、２つの装置２０１、２０１’を含む位置決めシステム２００を示す。この２台の装置は、上述した装置に類似しており、アクチュエータ２２０に対して左右対称に並列に配置されている。位置決め装置２０１は接続ロッド２２１によりアクチュエータ２２０に接続されており、装置２０１’は第２の接続ロッド２２１’により同じアクチュエータ２２０に接続されている。この接続ロッド２２１および２２１’は、その各対応端部において共通のボールソケット形軸継手２２３により、アクチュエータの回転台２２４上に偏心して固定された保持要素２２８に装着されている。この構成では、回転台２２４が回転すると、接続ロッド２２１から装置２０１のブラケット２３１に牽引力が印可され、接続ロッド２２１’からは装置２０１’のブラケット２３１’上に反対のスラストが加えられる。ブラケット２３１および２３１’に加わる力により、どちらのブラケットも同じ方向に傾斜することになる。
【００６３】
アクチュエータを共通とする２台の位置決め装置を含むシステム２００には、得られるアセンブリのバランスに関してもう１つ利点がある。アクチュエータが装置２０１および２０１’のどちらにも対称に接続されているため、アクチュエータの両側に装置から加えられる力がアクチュエータ上で釣り合うことになる。当業者であれば、図５に示すような位置決め装置２００に、共通のアクチュエータを具備しながら次々と連続して任意数の位置決め装置を接続できることを容易に理解できるであろう。接続台数にかかわらず、隣接する２台の装置に共通のアクチュエータに加わる制御関係を互いに確実に一致させる必要がある。
【００６４】
図６に本発明による装置の適用例を示す。上記の位置決め装置では説明を明確にするためにブラケットのみを具備するものとして説明したが、この図では、本発明による位置決め装置３０１によりプラズマ型スラスタ３０３からなる載荷物を支持した人工衛星３０２を含む搭載システムの一部としてこの装置を図示する。この装置３０１は人工衛星３０２の頂部構造に直接接続されており、この人工衛星が上述した支持体要素となっている。プラズマ型スラスタ３０３は、装置３０１の可動リンクアームにより人工衛星３０２の頂部構造に対する高さ方向に支持されている。上述したように、プラズマ型スラスタはその外部構造をリンクアームに直接接続することも、あるいはブラケットに固定して、そのブラケットを位置決め装置のリンクアームに接続することもできる。
【００６５】
装置のピラミッド型形状において、そのピラミッドが画成する頂部Ｓが、支持している載荷物の重心あるいは慣性の中心に実質的に一致するため、過酷な環境においても外部の変動作用に感度の非常に高い載荷物あるいは部品をも支持することが可能である。宇宙打ち上げロケットにより輸送する必要のある人工衛星に取り付けたプラズマ型スラスタの具体例でいえば、例えば、断熱しなければならないスラスタのカソードは一端が飛び出た形状（片持ち梁状）で搭載されるため、外部加速度に対して非常に影響されやすい。さらにプラズマ型スラスタのアノードはセラミック製であり、この材料は振動を受けると破損することが知られている。
【００６６】
本発明による位置決め装置により、感度の高い載荷物を不安定な環境で支持および位置決めするための経済的で信頼性のある解決策が得られる。従来技術による装置と異なり、本装置はコンパクトであるため低い高さでまとめ易いだけでなく、軽量でもある。こうした利点は、このような装置の使用を認可するに当たり、重量、寸法、信頼性および費用に関連した長所がまず重要となる分野である搭載システム内にこの装置を具備する場合、より一層重要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施態様を構成する位置決め装置を示す概略斜視図である。
【図２】  本発明の実施態様における積層構造体を示す概略斜視図である。
【図３】  図１の位置決め装置を示す概略側面図である。
【図４】  位置決めを行った後の状態である図１の位置決め装置を示す概略側面図である。
【図５】  本発明の一実施態様を構成する２つの位置決め装置を備えた位置支持システムを示す概略側面図である。
【図６】  本発明の一実施態様を含む搭載型位置決め装置を取り付けた発射装置を示す概略正面図である。
【符号の説明】
１  位置決め装置、  ２  支持体要素、４  可撓性要素、  ５  第１のピン、
６  固定部材、  ７  第２のピン、  ８  固定部材、  ９  第１の蝶番、
１０  第２の蝶番、  ２０  動作伝達手段、  ２１  接続ロッド、
２２  ボールソケット形軸継手、  ２３  ボールソケット形軸継手、
２４  回転台、  ２５  保持要素、  ２８  保持要素、  ２９  固定子、
３０  アクチュエータ、  ３１  ブラケット、  ４０  アクチュエータ、
４１  リンクアーム、  ４２  リンクアーム、  ４３  リンクアーム、
４４  リンクアーム、  ４５  積層物、  ４５１  金属積層物、
４５２  弾性材料、  ４７  第１の端部、  ４７１  円形開口部、
４８  第２の端部、  ４８１  円形開口部、  ５０  アクチュエータ、
２００  位置決めシステム、  ２０１  位置決め装置、
２０１’  位置決め装置、  ２２０  アクチュエータ、  ２２１  接続ロッド、
２２１’  第２の接続ロッド、  ２２３  ボールソケット形軸継手、
２２４  回転台、  ２２８  保持要素、  ２３１  ブラケット、
２３１’  ブラケット、  ３００  発射装置搭載システム、
３０１  位置決め装置、  ３０２  人工衛星、  ３０３  プラズマ型スラスタ、
【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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