AM07-00１ 小型衛星用伸展ブームの開発 平成17年11月 会社紹介 会社内容 会社名：菱計装株式会社 所在地： 本社；長崎市浜町 工場；諫早市津久葉町 諫早中核工業団地内 資本金： １，０００万円 社員数： 約１００名 業 種：電気機械器具製造業 創 立： 昭和４４年１月 事業内容 防衛機器・宇宙機器の設計／製 作／アフターサービス 発電所制御システムの設計・建 設 風力発電システムの設計・建設 一般機械製品の計装工事 電子制御機器の設計・製作 小型衛星用伸展ブームの開発 菱計装株式会社 有限会社 ＱＰＳ研究所 株式会社 ヨシコー 株式会社 がまかつ 中島 船越 吉田 藤村 平成１９年１１月１６日 昭二 国弘 公一 光男 本日の説明項目 • • • • • • • 開発の目的 電動ポール方式伸展ブームの概念 伸展機構（自動車用及びＢＢＭ） 超音波モーター（特長、構造、作動原理等） ブーム ＢＢＭ試作結果 まとめ 開発の目的 伸展ブームの用途 • 衛星姿勢安定用 • 各種センサー搭載台 • アンテナ ｅｔｃ 従来の小型衛星用ブーム • 弾性材コイル状構造物方式 • これは、構造が繊細で、製作が 難しいため高価 九大 試作品 安価で高信頼性を持つ伸展ブーム を開発 （磁気センサーを搭載するので、 非磁性化に配慮） 電動ポール方式伸展ブームの概念 ブーム ・材質：GFRP ・全長：約1.4m（伸展時長さ） 伸展長約1.4m ブーム伸展装置収納部 (横150以下×奥行150以下×高さ230 （目標）） ドライブコード（青色部） ・材質：成型プラスチック ・長さ：約1.5m（素材） ・ベルトの断面：径5mm程 度の円形または矩形 ・片面にラックが成形され、 ベルト駆動用歯車(ピ二オ ン)と噛合って繰出 ブーム(発射時) 計測用ハーネ ス コードドラム 超音波モーター コード駆動 ギア ギアボックス 伸展ブームＢＢＭ • 自動車用電動ポールのドラ イブメカニズムに着目 • 目標プロファイル 横 150mm以内 奥行き 150mm以内 高さ 230mm以下 • ＦＭとして「非磁性」で構成 できることを考慮 →磁性モーターを超音波 モーターとする • 市販技術をベースに構成 （ＢＢＭとしては耐高真空性 は適用しなかった） 伸展機構（自動車用電動ポール） 繰出し機構部 ドライブコードケース 電動モーター ポール 原形とした自動車用電動ポール • （株）ヨシコー製の自動 車用電動ポール • 電動モーター（磁界 モーター）の回転をウ オーム歯車で減速し、 ピニオン－ラックの機 構により、ドライブコー ドを直線状に作動。 コードと直結したポール を伸縮・伸展させる • 35cmを約３秒で伸展 電動ポール ドライブコードの構造 収縮方向 電動モー ター側 伸展方向 歯形加工が施し てある ドライブコード （フレキシブルラック となる－ヨシコーの 特許技術） ピニオン歯車が入っている ＢＢＭ用伸展機構 ドライブコード コードケース 構 造 カイド管 繰出し機構 • 自動車用電動ポールの ポール伸展用ドライブコー ドとコード繰出機構を使用 • ドライブコードを巻き込んで おくためのコードケースを 追加 • モーターを、超音波モー ターに換装（非磁性化） • ドライブコードの座屈制限 用にガイド管設置 超音波モーターの特長 超音波モーターは、電磁モーターにはない、次のような優れた 特性があります。 （1）低速高トルク特性を有する （2）無通電時に保持トルク（保持力）を有する （3）応答性・制御性に優れ，微小な位置決めが可能 （4）電磁波を発生せず、磁界内での動作が可能 （5）小型・軽量 （6）高い静粛性 など 現在、超音波モーターは、カメラのオートフォーカス、光学機器 のレンズミラーの駆動、衛星受信装置の位置決め、ロールスク リーンの巻き上げ、自動車のハンドルポジションやヘッドレスト、 部品の搬送装置、MRIなど高磁場内のアクチュエーターなど、 幅広く利用されています 超音波モーターの構造 超音波モーターは20[KHz]以上の 超音波振動を駆動源とし、 ・ 振動を伝達するステータ部 ・ 回転部であるロータ ・ 軸受けとしてのベアリング で構成されています。 非常にシンプルな構造ですが、 個々の要素が厳密に計算され、 ・ 安定した回転 ・ 高い保持力 を実現しています。 ※ 電磁波を発生したり、磁気の影響を受けてしまう、コイル（巻線）や磁 石は全く使っていません。 超音波モーターの作動原理 ・超音波モーターは、ロータ（動体）とステータ間に高い圧力を加えた 状態にしてあり、この圧力により、モータ保持力が維持されています。 ・ステータは進行波の 波の各頂点だけでロータ面に接触しており、 その各頂点では楕円回転運動が生じています。 ・ロータは、その楕円回転運動の影響を受けて、突き動かされるように 回転します。 ブーム 写真はＣＦＲＰによる試作品 • 市販の釣り竿の技術を 転用し、長さ/継ぎ構成 を特製（がまかつ） • 材質にＧＦＲＰを採用 • 仕様 仕舞い寸法：150ｍｍ 継ぎ数：１２段 伸展時長さ：1.36ｍ 根本外径：30.0ｍｍ 伸展ブームＢＢＭ試作品 試作・試験の結果 • 伸展速度 5mm/秒で 伸展動作ができた • 伸展動作時の磁場は 1.5ｍ先端（センサー搭 載位置）で０．０４ｎＴで 許容目標値１ｎＴ以下を 問題なくクリアした • 繰り返し作動性もある ことを確認（３０回以上 確認し、継続中） まとめ 試作の評価 • ＢＢＭの基本構成でＦＭに進むことは、「実現の 可能性が高い」と評価 今 後 • 耐真空性のＦＭ構成と熱真空試験による評価 • ＱＳＡＴへの搭載設計（ＢＢＭの小型化、組み込 み機構の付与）を行い、耐環境性能の確認 の実施に向け、（Ｐ）ＦＭをＨ２０年３月までに製作 する予定である。
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