JP2014015183A - 伸展構造物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中空断面構造の筒状のブーム本体を備えた伸展構造物において、ブーム本体は、一対の弾力性を有する長尺体であって長手方向に対して直交方向断面形状が湾曲した形状のブーム材と、この一対のブーム材の湾曲方向両側縁が当接するように組み合わさった状態でブーム材の外周を被覆する繊維組織構造の中空の被覆体と、を具備し、中空被覆体とブーム材との接触面及びブーム材同士の接触面が長手方向に摺動可能となっていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
この伸展構造物は、弾力性を有する長尺の伸展材と、伸展材を巻き取って収納する収納部と、を有し、伸展材の先端が収納部から一次元的に伸展し、伸展した伸展部が中空筒構造となるように構成されている。
バイ−ステム構造にすれば、ユニ−ステム構造に比較して、曲げ剛性/強度、ねじり剛性/強度、圧縮座屈剛性/強度は高くなるものの、閉断面構造のものを、そのまま巻取り収納することは困難である。
しかし、フィルム被覆のバイ−ステム構造の伸展構造物をリールに巻取り収納しようとすると、以下の様な不具合を生じる。
巻取り収納する過程において周差を許容できず、分割伸展材等に永久変形を生じてしまったり、リールへの巻取りの過程で、フィルムが破れやすく所定の構造特性を保てなくなる問題がある。
ブーム本体は、一対の弾力性を有する長尺体であって長手方向に対して直交方向断面形状が湾曲した形状のブーム材と、この一対のブーム材の湾曲方向両側縁が当接するように組み合わさった状態でブーム材の外周を被覆する繊維組織構造の中空の被覆体と、を具備し、中空被覆体とブーム材との接触面及びブーム材同士の接触面が長手方向に摺動可能となっていることを特徴とする。
各ブーム材の長手直交断面形状は、円弧形状に湾曲した形状とすることができる。
ブーム材は、弾力性のある材料で、たとえば、金属材、複合材料、プラスチック等を用いることができる。
ブーム本体が一つのノードに対して放射状に複数設けられ、前記一つのノードに巻き取り可能に構成することができる。
ブーム本体は、複数のノード間に架け渡され、各ノードに巻き取り可能に構成することもできる。
また、伸縮機構を、ブーム本体の伸展によって伸縮させる構成とすることもできる。
また、2つのブーム材の側縁部同士が摺動可能で、繊維組織構造の被覆体にて被覆しているので、繊維組織の柔軟性により適度な摺動性を保つことができ、巻き取った周差を許容し、ブーム本体が傷まない無理のない綺麗な巻き取りが可能になるり、さらに、ブーム本体の弾力性によって巻き取った状態からの自己伸展力を有し、外力によらず自動的に伸展可能となる。
さらに、伸展した際の反りはブーム材の側縁部間の滑りによって吸収されるので、伸展したブーム本体の高精度の真直性を得ることができる。
また、巻き取り収納する場合、各ブーム材の湾曲形状が直線的にフラットとなり、巻き取り径が小さくなって収納性がよい。
特に、被覆体として組み紐組織を用いていれば、適度な締め付け力と柔軟性を有すると同時に、被覆耐久性が高い。
また、ブーム本体を一つのノードに対して放射状に複数設けたり、複数のノード間に架け渡ような構成とすることにより、容易に二次元的な展開構造を作ることができ、さらに、これらを組み合せることにより、三次元的な構造物を作ることができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る伸展構造物を示す図である。
すなわち、この伸展構造物は、中空断面構造の筒状のブーム本体1を備えている。
ブーム本体1は、一対の弾力性を有する長尺体であって長手方向に対して直交方向断面形状が湾曲形状のブーム材3,3と、この一対のブーム材3,3の湾曲方向両端縁が摺動自在に当接するように組み合わさった状態でブーム材の外周を被覆する繊維組織構造の中空の被覆体5と、を具備する。
このようにすれば、単に円弧形状としている場合に比較して、変曲点33付近が立ち上がっているので、曲げ剛性、ねじり剛性、圧縮強度に強い構成となっている。ただし、あまり剛性が高くなると巻取りができなくなるので、弾性変形により圧潰して巻取りが可能で、しかも伸展した閉断面構造ではある程度の剛性を保持できる構成とする必要がある。この例では、変曲点33を隔てて側縁傾斜部32と中央湾曲部31の両端部は曲率半径R2,R3は、互いに同一で湾曲方向が異なる形状で、中央湾曲部31の曲率半径R1は、R2,R3の、ほぼ4倍の比率となるように設定されている。
互いに重ねた状態では、図3(B)に示すように、側縁傾斜部32が摺動自在に接触するので、接触部が面接触となるので、滑りが良い。側縁傾斜部32が外側に凹状に湾曲しているので、被覆体5との間には隙間が生じ、被覆体5の周長が若干短くなるが、被覆体5の変形により、周長差は吸収される。
ブーム材3の材料としては、金属、複合材料、プラスチック等、弾力性を有する種々の材料を使用可能である。
複合材料としては、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチックなどを用いることができる。
プラスチックとしては、ポリカーボネイト樹脂、PETやPBTなどポリエステル系樹脂、PEEKやPPSなどのエンジニアリングプラスチック、ポリイミド系などの耐熱性樹脂等を用い
ることができる。
繊維性基材としては、図1(D)に示すような丸打ち組の組紐組織構造が使用されている。丸組組織としては、たとえば、縦軸に対して互いに逆方向に交差する多数本の組糸5a、5aを交互に絡ませたバイアス構成である。縦糸が入っていてもよい。
もっとも、繊維性基材は、組紐組織に限定されるものではなく、組織が自由に変形できる繊維編み物組織、織物組織、網組織等も適用可能である。
基材繊維については、ポリエステル系繊維、フッ素系繊維、アラミド系繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、金属系繊維、金属めっきを施した各種繊維を利用可能である。アンテナ等に用いる場合は、導電性の繊維を使用することもできる。
この巻き取形態では、図1(F)に示すように、ブーム材3の幅方向の湾曲が直線的に
なって、ブーム材3,3同士が重なった状態で曲がり、さらにその外層に被覆体5が存在する4層構成となる。この4層構成の状態で巻き取られるので、それぞれの層の周長差が生じるが、ブーム材3,3と被覆体5の接触部、さらにブーム材3,3同士の接触部は互いに周方向に滑って周長差が吸収され、被覆体5自体については、組み紐組織が自由に変形して伸縮するので、その伸縮によって周長差が吸収され、自由に巻き取ることができ、巻径を可及的に小さくすることが可能となる。さらに、ブーム本体1の弾力性によって巻
き取った状態からの自己伸展力を有し、外力によらず自動的に伸展可能である。
特に、本実施の形態では、被覆体5として組み紐組織を用いているので、適度な締め付け力と柔軟性を有すると同時に、被覆耐久性が高い。
図2(A)は収納形態を示し、図示例では、巻取具10の巻取り軸12にブーム本体1が巻き取られた状態である。ブーム本体1の巻取り部1Rは、弾性力によって巻取具10の内周に沿って収納される。
この例では、巻取り軸12をフリーにすることによって、ブーム材3,3が弾性復元力(自己伸展力)によって真直状態に巻き戻され、ブーム本体1が巻取具10から直線状に伸びて伸展形態となる。
伸展形態となる過程で、ブーム材3、3と被覆体5の接触部、ブーム材3,3同士の接触部が滑り、また、被覆体5自体もブーム材3,3の湾曲形状に倣って自由に変形するので、ブーム本体1が反ること無く、スムースに伸展形態に移る。
図2(C)、(D)は、巻取具のより具体的な形態を示している。
この巻取具は、ケース16内に円形の収納部14が形成され、収納部14から引出し口18を通じてブーム本体1が引き出される。巻取り軸12に、ブーム本体1の一端がねじ等の固定具15によって固定されている。
図4は、ブーム本体1は、複数のノードN間に架け渡され、各ノードNに巻き取り可能に構成したものである。各ノードNには、不図示の巻取り具が設けられる。
図4(A)、(B)は、2つのノードN,N間に一つのブーム本体1の各端部を巻き取り可能としたものである。特に、各ノードN,Nに逆向きに巻き取ることによって、図4(C)に示すように、周長差X、Xを互いに相殺することができる。
図4(F)、(G)は、四角形の各角部に位置する4つのノードN,N,N,N間に、四角形の4辺に対応するように、4つのブーム本体1,1,1,1を掛け渡し、各ノードN、N,N,Nに巻き取り可能としたもので、対向するノードN,Nに対して逆向きに巻き取ることで、周長差を吸収している。
図5(B)は、四角形の各角部に位置する4つのノードN,N,N,N間に、四角形の4辺に対応するように、4つのブーム本体1,1,1,1を掛け渡すと共に、一つの対角線上のノードN,N間に対角状にケーブル50を掛け渡すようにしたものである。ケーブル50はブーム本体1と共にノードNに巻取り可能である。
このように構成することにより、2次元的な構造を、コンパクトに巻き取り収納するこ
とができる。これらの構成は、あくまでも一例であり、六角形以上の多角形にしてもよいし、種々の形態に適用可能である。
図6(A)、(B)は、2つのブーム本体1,1の一端を、一つのノードNに対して取り付けたもの、図6(C)、(D)は、4つのブーム本体1,1,1,1の一端を、一つのノードNに対して取り付けた例、図6(E)、(F)は、6つのブーム本体1,1,1,1,1,1の一端を一つのノードNに対して取り付けた例である。
いずれも、一つのノードに対して、複数本のブーム本体を同一方向に重ねて巻き取ることができ、コンパクトに収納することが可能である。
この巻取具30は、ケース32内部に設けられた巻取り軸34を中心とする円周上に、複数、図示例では6つの引き出しガイド36が所定間隔で等配されると共に、引き出しガイド36間を結んで六角形となるように内周ガイド板38が配置された構成で、1本から6本までの巻取り具30として利用可能となっている。
の固定端は巻取り軸34外周に対して接線方向に接した状態で固定され、同一方向、図示例では反時計回り方向が巻取り方向となるように設定されている。このようにすれば、2本のブーム本体1,1を重ねて巻取り可能である。
1本のブーム本体1を巻取り場合には、1つの引き出しガイド36を取り外せばよく、
3本のブーム本体1を巻取る場合には、2つの引き出しガイド36、3つの内周ガイド板38を取り外せばよい。隣合せのブーム本体1だけでなく、ブーム本体1の引き出し方向に応じて、内周ガイド板38を適宜取り外せば、共通の巻取具30を用いてノードを構成することができる。図示例では、6つまのでノードとしているが、数は任意に拡張可能である。
図7(A)は、本発明の伸展構造物のブーム本体1をビームとして、三角錘形状のフレーム構造とした例、図7(B)は六角柱形状のフレーム構造を構成した例である。これらの構造を一つの単位として、さらに組み合せて大きな構造を構築することも可能である。図7(B)の例では、六角柱の側面に側面対角ケーブル51を、六角柱の上下面に上下面対角ケーブル52を架設したものである。ケーブルは、図5(B)で説明した通り、ブーム本体1と共にノードに巻取ることができる。
この応用例は、伸縮機構を構成するテレスコピックロッド20に、上記伸展構造物のブーム本体1を取付けたものである。
このようにすれば、ブーム本体1が自己伸展すると、ループガイド26で折り返されたループ部Lの位置が、伸張量の半分だけ先に進んで伸縮ロッド24を伸張させる。
ブーム本体1を巻き取ると、ブーム本体1の引き出し量が短くなり、ループ部Lの位置が収縮量の半分だけベースロッド22側に後退し、伸縮ロッド24がベースロッド22側に収縮していく。
なお、本発明の伸展構造物は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
3 ブーム材
31 中央湾曲部、32 傾斜端縁部、33 変曲点
5 被覆体、 5a 組糸
10 巻取具
12 巻取り軸、14 収納部、15 固定具、16 ケース、18 引出し口
20 テレスコピックロッド
22 ベースロッド、24 伸縮ロッド、26 ループガイド
Claims (8)
- 中空断面構造の筒状のブーム本体を備えた伸展構造物において、
ブーム本体は、一対の弾力性を有する長尺体であって長手方向に対して直交方向断面形状が湾曲した形状のブーム材と、この一対のブーム材の湾曲方向両側縁が当接するように組み合わさった状態でブーム材の外周を被覆する繊維組織構造の中空の被覆体と、を具備し、中空の被覆体とブーム材との接触面及びブーム材同士の接触面が長手方向に摺動可能となっていることを特徴とする伸展構造物。 - 被覆体の繊維組織構造は丸打ち組の組紐組織である請求項1に記載の伸展構造物。
- 各ブーム材の長手直交断面形状は、円弧形状に湾曲した形状となっている請求項1に記載の伸展構造物。
- ブーム材は、薄肉の金属材である請求項1に記載の伸展構造物。
- ブーム材は、繊維性の基材で強化した複合材である請求項1に記載の伸展構造物。
- ブーム本体は一つのノードに対して放射状に複数設けられ、巻き取り可能に構成されている請求項1乃至5のいずれかの項に記載の伸展構造物。
- ブーム本体は、複数のノード間に架け渡され、各ノードに巻き取り可能に構成されている請求項1乃至5のいずれかの項に記載の伸展構造物。
- 伸縮機構を、ブーム本体の伸展によって伸縮させる構成となっている請求項1乃至5のいずれかの項に記載に記載の伸展構造物。
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