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
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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
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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
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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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OS-10「小型衛星用伸展ブームの開発」 中島昭二