ジンバル機構、およびこのジンバル機構を備えた飛しょう体

【課題】飛しょう体の飛翔時に生じる共振を抑制できるジンバル機構、およびこのジンバル機構を備えた飛しょう体を提供することを課題とする。
【解決手段】
ジンバル機構１は、飛しょう体１０のベース５に基端部を固定した支持アーム３、４、支持アーム３、４に回動自在に取り付けられた追跡装置２、およびこの追跡装置２と支持アーム３、４を囲むようにベース５に固定された外筒７を有する。そして、このジンバル機構１は、共振を抑制するため、支持アーム３、４と外筒７との間に共振抑制部材９を備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば、飛しょう体に目標物を追跡する追跡装置を組み込んだジンバル機構、およびこのジンバル機構を備えた飛しょう体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ジンバル機構として、例えば、目標物を追跡する飛しょう体の追跡装置を目標物に向けて指向させるように回動自在に支持するジンバル機構が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４１２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のジンバル機構は、飛しょう体の飛翔時に生じる振動に共振する場合がある。このようにジンバル機構が共振すると、追跡装置による目標物の追跡ができなくなる場合がある。
【０００５】
よって、飛しょう体の飛翔時に生じる共振を抑制できるジンバル機構の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係るジンバル機構は、例えば、飛しょう体の本体に基端部を固定した支持部材、この支持部材に回動自在に取り付けられた回転体、およびこの回転体と支持部材を囲むように本体に固定された筐体を有する。そして、このジンバル機構は、共振を抑制するため、支持部材と筐体との間に共振抑制部材を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、比較例に係るジンバル機構を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係るジンバル機構を示す断面図である。
【図３】図３は、図２のジンバル機構を線III-IIIで切断した断面図である。
【図４】図４は、図２のジンバル機構を線IV-IVで切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
まず、実施形態について説明する前に、比較例として、飛しょう体の先端近くに組み込まれた一般的なジンバル機構１１について、図１を参照して説明する。ここでは、飛しょう体の全体を図示する代りに、要部となる先端近くを部分的に拡大した断面図を示してある。この飛しょう体は、例えば、目標物を追跡する追跡装置を備えている。追跡装置は、飛しょう体のベース１５に対してジンバル機構１１を介して回動自在に支持されている。
【０００９】
このジンバル機構１１は、追跡装置１２の図示左右端をそれぞれ回動自在に支持した２枚の支持アーム１３、１４を有する。支持アーム１３、１４の基端部１３ａ、１４ａは、それぞれ、飛しょう体のベース１５に対して立位状態で複数本のネジ２１を介して固定されている。
【００１０】
追跡装置１２は、２つのベアリング１６、１６を介して、支持アーム１３、１４の内側に回動自在に取り付けられている。２つのベアリング１６は、それぞれ、追跡装置１２の端部に複数本のネジ２２で締結固定された内輪１６ａ、および支持アーム１３、１４の内側に複数本のネジ２３で締結固定された外輪１６ｂを有する。内輪１６ａの外周面上、および外輪１６ｂの内周面上には、それぞれ複数個の小回転体１６ｃを移動可能に収容した円環状の溝が形成されている。
【００１１】
飛しょう体は、追跡装置１２および２つの支持アーム１３、１４を囲むように、略円筒形の外筒１７を有する。外筒１７は、ベース１５に固定されているとともに、図示下端近くで、複数本のネジ２４を介して、２つの支持アーム１３、１４を締結固定している。また、外筒１７の先端には、追跡装置１２との間で目標物の追跡が可能な材料で形成されたドーム１８が被せられている。
【００１２】
飛しょう体は、比較的高速で飛ぶ目標物を追跡するため、自身も比較的高速で飛行する。このため、飛しょう体には、一定周波数の振動が生じ易い。つまり、追跡装置１２を支持したジンバル機構１１も振動し、場合によっては追跡装置１２を正常に所望する角度に回動させることができなくなり、目標物の追跡ができなくなる可能性がある。
【００１３】
このため、この比較例では、ジンバル機構１１の２つの支持アーム１３、１４を飛しょう体の外殻をなす外筒１７に固設することで、支持アーム１３、１４に振動を生じ難くしている。
【００１４】
反面、この比較例のように、追跡装置１２の両端をベアリング１６を介して支持アーム１３、１４で支持する構造を採用した場合、各ベアリング１６の内輪１６ａと外輪１６ｂとの間の軸方向に関するズレを防止するため、支持アーム１３、１４同士の距離を高精度に設定する必要がある。
【００１５】
しかし、支持アーム１３、１４を外筒１７に締結固定すると、各ベアリング１６の軸方向に応力が生じ、内輪１６ａと外輪１６ｂとの間に過剰なズレを生じ易い。内輪１６ａと外輪１６ｂに軸方向の過剰なズレを生じると、ベアリング１６の回転トルクが変化してしまい、追跡装置１２の正常な回動ができなくなる可能性がある。
【００１６】
このため、この比較例では、一方（図示右側）の支持アーム１４と外筒１７との間の締結箇所に、シム１９を挟み、各ベアリング１６の軸方向に関するズレを補正するようにしている。しかし、このシム調整は、シム１９の厚さを変えつつ数回行う必要があり、その度に、ジンバル機構１１を外筒１７内に配置してベース１５に固定したり取り外したりする必要があり、シム調整に係る作業負担が大きく、その分、ジンバル機構１１の製造コストが増大する。
【００１７】
また、一方で、シム調整により各ベアリング１６における軸方向のズレを補正して２つの支持アーム１３、１４を外筒１７に締結固定した状態であっても、ジンバル機構１１の共振周波数と同じ周波数で飛しょう体が振動した場合、共振によりジンバル機構１１が大きく振動してしまう。
【００１８】
このため、本発明者等は、シム調整の必要がなく、共振を抑制できるジンバル機構を開発した。以下、図２乃至図４を参照しながら実施形態について詳細に説明する。なお、ここでは、上述した比較例と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する場合もある。
【００１９】
図２には、実施形態に係るジンバル機構１を備えた飛しょう体１０の先端近くを部分的に拡大した部分拡大断面図を示してある。また、図３には、図２の線III-IIIで飛しょう体１０の先端部を切断した断面図を示してあり、図４には、図２の線IV-IVで飛しょう体１０の先端部を切断した断面図を示してある。
【００２０】
本実施形態のジンバル機構１は、追跡装置２（回転体）の両端をそれぞれ回動自在に支持した２枚の支持アーム３、４（支持部材）を有する。支持アーム３、４の基端部３ａ、４ａは、それぞれ、飛しょう体１０のベース５（本体）に対して立位状態で複数本のネジ２１を介して締結固定されている。つまり、追跡装置２は、ベース５より飛しょう体１０の先端方向（図２の上方）に離間して２つの支持アーム３、４によって回動自在に支持されている。
【００２１】
より詳細には、追跡装置２は、２つのベアリング６、６を介して、支持アーム３、４の内側に回動自在に取り付けられている。２つのベアリング６は、それぞれ、追跡装置２の端部に複数本のネジ２２で締結固定された内輪６ａ、および支持アーム３、４の内側に複数本のネジ２３で締結固定された外輪６ｂを有する。内輪６ａの外周面上、および外輪６ｂの内周面上には、それぞれ複数個の小回転体６ｃを移動可能に収容した円環状の溝が形成されている。
【００２２】
なお、支持アーム３、４は、各ベアリング６の内輪６ａと外輪６ｂとの間で軸方向に関するズレが無い状態で、ベース５に固定されている。つまり、２つの支持アーム３、４は、追跡装置２を挟んで、互いに平行に向き合う姿勢で、その間の距離を高精度に位置決めされた状態でベース５に固設されている。このため、本実施形態では、２つのベアリング６に軸方向の応力が作用することはなく、ベアリング６の回転トルクが変化することもない。
【００２３】
また、飛しょう体１０は、追跡装置２および２つの支持アーム３、４を囲むように、略円筒形の外筒７（筐体）を有する。外筒７は、その下端が、複数本のネジ２５を介して、ベース５に固定されている。本実施形態では、外筒７は、２つの支持アーム３、４に対して非接触状態で取り付けられている。つまり、外筒７から支持アーム３、４に外力が作用することはない。また、外筒７の先端には、追跡装置２との間で目標物の追跡が可能な材料で形成されたドーム８が被せられている。
【００２４】
さらに、本実施形態では、各支持アーム３、４と外筒７との間に、それぞれ、略円柱形の共振抑制部材９を備えている。共振抑制部材９として、例えば、シリコンゴムなどの弾性部材を用いることができるが、これ以外に、樹脂、金属、或いはこれらの混合物など、ジンバル機構１に固有の共振を抑制できる材質、厚さ、密度などを有するものであれば何でも使うことができる。
【００２５】
本実施形態では、この共振抑制部材９は、追跡装置２の回転軸、すなわち各ベアリング６の回転軸上に配置されている。このため、支持アーム３、４の外側の面には、共振抑制部材９を収容配置するための円環状の突起３ｂ、４ｂがそれぞれ突設されている。これにより、例えば、共振抑制部材９が振動により変形した場合など、共振抑制部材９のズレを防止することができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態によると、追跡装置２を回動自在に支持した支持アーム３、４を飛しょう体１０のベース５に対して独立して固設したため、ベアリング６の軸方向に不所望な応力が生じることがなく、内輪６ａと外輪６ｂとの間で相対的に軸方向のズレを生じることがなく、追跡装置２の回転トルクが変動することもない。言い換えると、本実施形態によると、支持アーム３、４のシム調整が不要となり、シム調整に係る手間を無くすことができ、その分、装置の製造コストを低減できる。
【００２７】
また、本実施形態によると、支持アーム３、４と外筒７との間に、それぞれ、共振抑制部材９を設けたため、ジンバル機構１と同じ周波数で飛しょう体１０が振動した場合であっても、ジンバル機構１が共振する不具合を抑制でき、追跡装置２を正常に回動せしめることができる。特に、本実施形態では、共振抑制部材９を追跡装置２の回転軸上に配置したため、各ベアリング６の内輪６ａと外輪６ｂとの間の軸方向のズレを効果的に抑制でき、ジンバル機構１の回転トルクを長期にわたって一定に維持できる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００２９】
例えば、上述した実施形態では、回転体として追跡装置２を回動自在に支持したジンバル機構１について説明したが、これに限らず、飛しょう体１０に搭載された他の装置を支持するジンバル機構に本発明を適用しても良い。
【００３０】
また、上述した実施形態では、追跡装置２を１軸で回動自在に支持したジンバル機構１について説明したが、これに限らず、ここでは説明を省略した２軸或いは３軸のジンバル機構に本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１…ジンバル機構、２…追跡装置、３、４…支持アーム、５…ベース、６…ベアリング、６ａ…内輪、６ｂ…外輪、７…外筒、８…ドーム、９…共振抑制部材、１０…飛しょう体。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
この回転体を回動自在に取り付けた支持部材と、
この支持部材の基端部を固定した本体と、
上記回転体および支持部材を囲むように上記本体に固定された筐体と、
上記支持部材と筐体との間に配置された共振抑制部材と、
を有するジンバル機構。
【請求項２】
上記支持部材は、上記回転体の回転軸の両端をそれぞれ回動自在に支持する２つの支持部材を有し、上記共振抑制部材は、上記各支持部材と上記筐体との間にそれぞれ設けられている請求項１のジンバル機構。
【請求項３】
上記共振抑制部材は、上記回転体の回転軸上に配置されている請求項１または請求項２のジンバル機構。
【請求項４】
上記支持部材と上記筐体は互いに非接触状態で上記本体に固定されている請求項１乃至請求項３のいずれかのジンバル機構。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかのジンバル機構を備えた飛しょう体。

【図１】