JP2000177699A

JP2000177699A - 衛星搭載用保持解放装置

Info

Publication number: JP2000177699A
Application number: JP10362563A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sotoguchi; 靖外口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2000-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】衛星の打上げ環境に対して、被保持部を適切
に保持し、軌道上にて多大な衝撃力を発生することなく
解放し、保持動作、解放動作を何度でも実行出来る衛星
搭載用保持解放装置を得る。【解決手段】放射状に溝を付けた第１の板である固定
板１と、スパイラル状に溝を付けた第２の板である回転
板２を重ね合わせて出来る溝の重なり部分に保持爪４を
配置し、モータ５で発生する回転力を上記回転板２に伝
達させることにより回転板２を固定板１に対して相対的
に回転させ、保持爪４を固定板１に付けた溝にそって移
動させ、被保持部の拘束を解放することのできる機能を
具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、衛星に搭載して
軌道上にて被保持部に加えられた保持力を解放する保持
解放装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３に実用化されている保持解放装置
の例として、分離ナットを示す。衛星の打上げ環境に対
して柔軟構造物を保持する場合、また、打上げロケット
フェアリング内に衛星を収納するために、打上げ時のみ
収納状態とする必要がある場合に、当該保持解放装置を
使用する。固定部２４には分離ナット２７をあらかじめ
固定し、被保持部側２５にはボルトキャッチャ２６をあ
らかじめ固定しておく。ここで、例えば固定部２４は衛
星構体を示し、被保持部２５は展開構造物を示すもので
ある。固定部２４と被保持部２５の保持は、ボルトキャ
ッチャ２６側より分離ボルト２８を挿入し、固定部２４
側に装着した分離ナット２７に対して締結することによ
り行う。

【０００３】解放動作は分離ナット２７に火薬２９を装
着し、この火薬を爆発させることにより、分離ナット２
７に具備された分離ボルト２８を締結しているナット３
０を割る。これにより分離ボルト２８に蓄えられていた
保持力は一気に解放され、同時にピン３１に蓄えられて
いたバネ力が解放されることにより、分離ボルト２８
は、分離ナット２７より放出される。放出された分離ボ
ルト２８は被保持部２５に装着したボルトキャッチャ２
６内に捕獲され、被保持部２５は固定部２４に対して保
持力を解放されることになる。

【０００４】上記の一連の解放動作により、火薬の爆発
とともに固定部２４と被保持部２５の間に蓄えられた歪
みエネルギが一気に解放されることによる衝撃力が固定
部２４および被保持部２５に発生するとともに、分離ナ
ット２７は、その保持機能を解除することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の火薬を用いた保
持解放装置は、解放動作に伴う発生衝撃レベルが高く、
その近傍に光学機器や発振器等、衝撃環境に対して敏感
な機器がある場合は、保持解放装置に衝撃緩衝対策を施
すか光学機器あるいは発振器等を保持解放装置から遠ざ
けた衛星設計が必要であった。

【０００６】また、当該保持解放装置は、解放動作に不
可逆な変形を伴う為に、地上で品質が確認された当該保
持解放装置を衛星のフライトに再使用することが出来な
い。さらに、衛星を地上に回収する場合あるいは大推力
を用いた軌道変換を行う必要がある場合、軌道上で被保
持部が一度解放されてしまうと、その不可逆な変形のた
めに再度被保持部を保持することが出来ない。くわえ
て、解放動作が確実に実行されたことを確認するモニタ
機能が具備されていない為に、軌道上でのその健全性を
地上で確認することが出来ない。

【０００７】さらに、当該保持解放装置は、自身の形状
が大きい上に、衛星への取付時の工具挿入等、取付作業
のための大きな占有空間を必要とし、衛星の小型化の制
約になっていた。

【０００８】この発明は上記のような課題を改善する為
になされたものであり、発生衝撃を小さく、且つ何度で
も繰り返し保持解放させることを可能とし、さらには小
さな領域に対して搭載可能な保持解放装置を提供するも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明による衛星搭載
用保持解放装置は、放射状に溝を付けた第１の板とスパ
イラル状に溝を付けた第２の板を重ね合わせて出来る溝
の重なり部分に保持爪を配置し、上記第１の板と第２の
板を相対的に回転させることにより、溝の重なり部分が
移動することを利用して保持爪を移動させ、被保持部の
拘束を解放することのできる機能を具備したものであ
る。

【００１０】この発明による衛星搭載用保持解放装置
は、第１の板に付けた溝と第２の板に付けた溝の数が２
本以上であることを特徴とし、それぞれの溝の重なり部
分に配置した保持爪の相対的な距離の変化により、被保
持部の拘束を解放することのできる機能を具備したもの
である。

【００１１】この発明による衛星搭載用保持解放装置
は、被締結部保持状態では、保持爪に十分な並進方向保
持力を与え、解放後は被締結部に対して保持爪を十分に
遠ざける動作を上記第１の板と第２の板の相対回転力お
よび移動速度を変えることなく実施するために、曲率を
円周方向に対して変化させた溝を第２の板に具備したも
のである。

【００１２】この発明による衛星搭載用保持解放装置
は、解放動作時の発生衝撃を小さくすることを目的とし
て、上記第１の板と第２の板の相対回転力を電力により
発生させる機能を具備したものである。

【００１３】この発明による衛星搭載用保持解放装置
は、第１の板と第２の板の外部に配置したモータにより
発生した回転力を上記第２の板に伝達するべく、第２の
板の周囲に平歯車、笠歯車あるいはウォーム歯車等の歯
車を具備したものである。

【００１４】この発明による衛星搭載用保持解放装置
は、第１の板と第２の板の相対回転方向を切り換える装
置を具備することにより、地上および軌道上にて保持動
作および解放動作を繰り返して実行することを可能とし
た装置である。

【００１５】この発明による衛星搭載用保持解放装置
は、保持爪の先端が被保持部の形状および保持力伝達方
向に合わせてテーパ形状あるいは球形状となっているこ
とを特徴とする装置である。

【００１６】この発明による衛星搭載用保持解放装置
は、保持爪の移動軌跡上にマイクロスイッチを装着する
ことにより、保持爪の移動する様子を電気的にモニタす
る機能を具備することを特徴とする装置である。

【００１７】この発明による衛星搭載用保持解放装置
は、ポテンショメータを装着することにより、第１の板
と第２の板の相対回転角度を電気的にモニタする機能を
具備することを特徴とする装置である。

【００１８】この発明による衛星搭載用保持解放装置
は、保持爪に光が通る貫通穴を設け、第１の板あるいは
第２の板の外側から光を当て、反対側に受光素子列を配
置することにより、保持爪の軌跡を光の移動として電気
的にモニタする機能を具備することを特徴とする装置で
ある。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１による、衛星搭載用保持解放装置の分解構
成図であり、図２はこの発明の実施の形態１による、衛
星搭載用保持解放装置を組み立てた図である。図におい
て、１は放射状の溝１ａを有する第１の板であり、固定
板である。２はスパイラル状の溝２ａを有する第２の板
であり、固定板１に対して回転する回転板である。３は
回転軸受け３ａを具備したハウジングであり、回転板２
を回転軸受け３ａに圧入のうえ、固定板１をハウジング
３に固定することにより挟み込む。４は固定板１に有す
る溝と回転板２に有する溝との間に出来た穴、つまり図
４に示す溝の重複部分８に配置される保持爪であり、固
定板１の中心部に配置した被保持部９に接触させて保持
したり、解放させたりするものである。５はモータであ
り、モータドライバ６からの電流により回転力を発生
し、歯車７および回転板２の周囲に具備した歯車により
モータの回転力を回転板２の回転力として伝達するもの
である。

【００２０】つぎに、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用い
て動作原理を説明する。図３（ａ）は固定板１と回転板
２を重ね合わした状態を示す。図３（ｂ）は図３（ａ）
で重ね合わせた固定板１と回転板２に対し、回転板２を
少し回転させた後の状態を示す。固定板１と回転板２を
重ねると、それぞれに有する溝に重複部分８が発生す
る。この状態で、２の回転板を回転させると、溝の重複
部分８は固定板１の溝に沿って移動する。図４（ａ）お
よび図４（ｂ）に示すようにこの溝の重複部分８に保持
爪を配置することにより、回転板２の回転により保持爪
は並進方向に移動することが可能となる。

【００２１】上記の特性を利用して、図５（ａ）および
図５（ｂ）により被保持部の解放動作を説明する。図５
（ａ）は保持状態を示す図であり、図５（ｂ）は解放状
態を示す図である。図において９は被保持部であり、こ
の発明である保持解放装置に適合した形状をなすもので
ある。固定板１の中央に用意された穴に被保持部９を挿
入し、回転板２を回転させることにより保持爪４を固定
板１の中央に移動させ、被保持部９に当てることによ
り、被保持部９を拘束する。解放時には回転板２を逆方
向に回転力を与えることにより、保持爪４は被保持部９
から離れだし、保持部９は拘束力を解放される。

【００２２】この発明は上記に説明した動作原理を利用
したもので、軌道上で衛星構体からの保持力を解放した
い部位に図１に示した保持解放装置を装着することによ
り、地上からのコマンドで自在に保持力を解放すること
が出来るものである。また、図２に示すように非常に薄
く設計することが可能なことから、小さな空隙を利用し
て保持解放装置を装着することができる、さらに、被保
持部と保持爪との間に蓄積された歪みエネルギは、保持
爪のゆっくりした並進移動により解放されるため、解放
動作に伴う機械的な衝撃力を極めて小さく抑えることが
出来ることにより、光学機器等の衝撃力に敏感な機器の
安全な保持解放を行うことが出来る。

【００２３】さらにこの発明の実施の形態１は、図５に
示した固定板１および回転板２の溝の数が２本以上、つ
まり保持爪４が２個以上あることを特徴とした保持解放
装置であり、保持爪の数を変更することにより、被保持
部９の拘束自由度を変更させることを可能ならしめるも
のである。

【００２４】つぎに、図６を用いて、この発明による発
明の特徴を説明する。図６は回転板２を上面から見た図
である。図において、１０は任意の基準からの回転角度
θがθ１の時の溝中心までの距離（＝ｒ１）、１１は任
意の基準からの回転角度θがθ２の時の溝中心までの距
離（＝ｒ２）を示す。図のように、溝が回転板２の中心
に近づくほど、つまり回転角度θが大きくなるほど、溝
中心までの距離の変化率を小さくすることにより、図５
（ａ）に示した保持状態付近では回転板２の回転角度に
対して保持爪４の移動を小さくすることにより、被保持
部９の保持力を大きく設定することが可能になる。ま
た、図５（ｂ）に示した解放状態に移行すると、回転板
２の回転角度に対して保持爪４の移動が大きくなり、解
放後の状態にて被保持部９に対して保持爪４が接触しな
いように、保持爪４に大きな移動を与えることが出来
る。

【００２５】さらに、この発明の特徴は、図１に示すよ
うに回転板２の回転力をモータ５により発生させるもの
であり、これにより回転力発生に伴う衝撃力を小さくす
ることが可能となる。

【００２６】くわえて、この発明の特徴は、モータ５に
より発生した回転力を回転板２に伝える為に、回転板の
周囲に歯車を具備したものである。図１はその例とし
て、ウォーム歯車を具備したものである。この他、ウォ
ーム歯車の代わりに笠歯車、平歯車等を具備することに
より、モータ回転力の伝達方向および減速比を自由に設
定することを可能ならしめるものである。

【００２７】また、この発明の特徴は、図１に示したド
ライバ６の操作によりモータ５に加わる電流の向きを反
転させる機能を具備することにより、回転板２の回転方
向を任意に切り換える機能を有することである。これに
より、地上および軌道上で保持動作および解放動作を繰
り返し何度でも実行することが出来る。

【００２８】一方、この発明の他の特徴については、図
７により説明する。図７（ａ）は被保持部９および保持
爪４ａ先端が球形状をなしていることが特徴であり、図
７（ｂ）は被保持部９および保持爪４ａ先端がテーパ形
状をなしていることが特徴である。図７（ａ）の場合、
保持爪４ａの保持力１２がそのまま被保持部１３ａの拘
束力に変換されるのに対して、図７（ｂ）の場合は、保
持爪４ｂの保持力１２が、被保持部１３ｂの拘束力のよ
うに分散される。このように、保持爪４ａあるいは保持
爪４ｂのように先端形状を変えることにより、被保持部
９の拘束方向を任意に変えることが出来ることがこの発
明の特徴である。

【００２９】この実施の形態１の具体的適用例として、
図１１および図１２を用いて説明する。図１１は衛星構
体２０ａ，２０ｂから構成される衛星に対して観測セン
サ２１を搭載した例である。観測センサ２１は衛星打上
げ時の振動環境に耐えるよう、保持部２２ａ，２２ｂお
よび２２ｃにより衛星上に指示されている場合を考え
る。

【００３０】一方、衛星は外部および内部からの不均一
な熱入出力により軌道上において衛星構体は熱変形を生
じる。図１１は衛星構体ｂ２０ｂが熱変形を生じている
状態を示す。熱変形により発生する変形力は保持部ｃ２
２ｃを介して観測センサ２１に伝達され、結果として観
測センサ２１の光軸がゆがみ、取得されるデータの品質
が劣化する。

【００３１】図１２は、図１１の保持部ｃ２２ｃの代わ
りに、この発明の実施形態１で説明した保持解放装置２
３を搭載した形状である。保持解放装置２３により、衛
星打上げ時はその打上げ振動荷重を受け、軌道上におい
ては、保持解放装置２３を解放動作させることにより観
測センサ２１を衛星構体ｂ２０ｂの熱変形力から解放さ
せ、結果的に光軸のゆがみを発生させることなく、所定
のデータ品質を確保することができる。

【００３２】また、図１１に示した保持部ｃ２２ｃは、
観測センサ２１の光学機器の近傍であり、従来の保持解
放の方法では、解放に伴う衝撃力で塑性変形あるいは損
傷を受ける可能性が強い部分である。図１２に示した保
持解放装置２２として、図１に示したこの発明である保
持解放装置を装備することにより、発生衝撃力を激減さ
せることが出来るものである。さらに、この発明である
保持解放装置は従来の保持解放装置に比較して背を低く
作ることが可能であるために、小さな隙間に装着するこ
とが可能である。

【００３３】実施の形態２．この発明の実施の形態２に
ついて図８を用いて説明する。図において、１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆは１の固定板の
上に装着されたマイクロスイッチであり、マイクロスイ
ッチ１４と保持爪４が接触している状態ではオン、マイ
クロスイッチ１４と保持爪４が接触している状態ではオ
フとなるように配置する。保持爪４の移動に伴い、マイ
クロスイッチ１４と保持爪４との接触状態、被接触状態
が切り替わり、結果としてマイクロスイッチ１４の状態
が変わる。この発明は上記特性を利用して保持爪４の移
動状況を電気的にモニタし、衛星からのテレメトリデー
タとして地上で移動状況を確認出来る機能を具備した保
持解放装置である。

【００３４】実施の形態３．この発明の実施の形態３に
ついて図９を用いて説明する。固定板１に対する回転板
２の回転角を検出するポテンショメータ１５を回転板２
に装着したものである。回転板２が回転することによ
り、回転角に応じてポテンショメータ１５ａの出力は変
化する。この発明は上記特性を利用して回転板２の回転
状況を電気的にモニタする機能し、衛星からのテレメト
リデータとして地上で回転状況を確認出来る機能を具備
した保持解放装置である。

【００３５】実施の形態４．この発明の実施の形態４に
ついて図１０を用いて説明する。図において、４ｃは中
央に貫通穴のあいた保持爪であり、１６は保持爪４ｃの
穴に挿入した光ファイバである。１７は回転板２とハウ
ジング３との空隙に装着した光源である。１８は固定板
１の上で且つ保持爪４ｃの軌跡に合わせて装着した受光
素子列であり、１９はその出力である、受光素子列の出
力分布を示す。光源１７から発せられた光は光ファイバ
１６に拾われ、受光素子列１８のうち、光ファイバの上
部にある受光素子に到達する。これにより受光素子列１
８には出力分布１９が発生する。保持爪４ｃの移動によ
り出力１９のピーク位置が移動する。この発明は上記特
性を利用して保持爪４ｃの移動状況を電気的にモニタ
し、衛星からのテレメトリデータとして地上で移動状況
を確認出来る機能を具備した保持解放装置である。

【００３６】

【発明の効果】この発明は、衛星打上げ時はその打上げ
振動荷重を受け、軌道上においては、保持解放装置を解
放動作させることにより観測センサを衛星構体の熱変形
力から解放させ、結果的に光軸のゆがみを発生させるこ
となく、所定のデータ品質を確保することができる。

【００３７】また、この発明である保持解放装置は、モ
ータによる駆動であるため、発生衝撃力を激減させるこ
とが出来るものである。さらに、この発明である保持解
放装置は従来の保持解放装置に比較して背を低く作るこ
とが可能であるために、小さな隙間に装着することが可
能である。

【００３８】この発明は、何度でも保持動作、解放動作
を実行することが出来るために、地上で品質が確認され
た保持解放装置をそのままフライト品として装着するこ
とが可能である。さらには、軌道上での保持動作、解放
動作を電気的な出力に換算して地上でモニタできるた
め、地上にてその健全性を確認することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１を示す衛星搭載用保
持解放装置の構成を分解図として示す図である。

【図２】この発明の実施の形態１を示す衛星搭載用保
持解放装置の構成を組立図として示す図である。

【図３】この発明の実施の形態１の詳細を示し、２枚
の板に刻まれた溝の重複部分が板の相対回転運動により
移動する様子を示す図である。

【図４】この発明の実施の形態１の詳細を示し、２枚
の板に刻まれた溝の重複部分に保持爪を装着した場合
に、当該保持爪が固定側の板に刻まれた溝に沿って動く
様を示す図である。

【図５】この発明の実施の形態１の詳細を示し、保持
爪の運動が被保持部を保持したり解放したりする様を示
す図である。

【図６】この発明の実施の形態１の詳細を示し、回転
板に刻まれたスパイラル状の溝の曲率が円周方向に変化
する様子を示す図である。

【図７】この発明の実施の形態１の詳細を示し、保持
爪先端の形状により被保持部の拘束方向が変わる様子を
示す図である。

【図８】この発明の実施の形態２の詳細を示し、保持
爪の移動によりマイクロスイッチの状態が変わる様子を
示す図である。

【図９】この発明の実施の形態３の詳細を示し、回転
板の回転角に応じてポテンショメータの出力が変わる様
子を示す図である。

【図１０】この発明の実施の形態４の詳細を示し、保
持爪の位置に応じて受光素子列の出力に分布が発生する
様子を示す図である。

【図１１】この発明の具体的適用例として、衛星構体
の熱変形に引きずられて、観測センサの光軸がゆがんで
いる様子を示す図である。

【図１２】この発明の具体的適用例として、この発明
である衛星搭載用保持解放装置を装着することにより、
観測センサの光軸は衛星構体の熱変形に引きずられるこ
となく正常を保っている様を示す図である。

【図１３】従来の技術を説明する例として、分離ナッ
トの構成を示す図である。

【符号の説明】

１固定板、１ａ放射状溝、２回転板、２ａスパ
イラル状溝、３ハウジング、３ａ回転軸受、４保
持爪、４ａ球型先端保持爪、４ｂテーパ型先端保持
爪、４ｃ穴あき保持爪、５モータ、６モータドラ
イバ、７歯車、８溝の重複部、９被保持部、１４
マイクロスイッチ、１５ポテンショメータ、１６
光ファイバ、１７光源、１８受光素子列。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射状に溝を有する第１の板とスパイラ
ル状に溝を有する第２の板を重ね合わせて形成される、
溝の重なり部分に配置し、上記第１の板と第２の板を相
対的に回転させることにより上記第１の板の溝に沿って
移動する保持爪を備え、上記保持爪により、被保持部の
拘束を解放することを特徴とする衛星搭載用保持解放装
置。
【請求項２】上記第１の板に有する溝と第２の板に有
する溝の数が２本以上であることを特徴とする、請求項
１記載の衛星搭載用保持解放装置。
【請求項３】上記第２の板に付けたスパイラル状の溝
の曲率を円周方向にて変化させることにより、上記第１
の板と第２の板の相対回転力および回転速度を変化える
となく保持爪の移動力および移動速度を変化させること
を特徴とする請求項１又は２記載の衛星搭載用保持解放
装置。
【請求項４】上記第１の板あるいは第２の板の相対回
転運動を電力で駆動するモータにより発生させることを
特徴とする請求項１〜３いずれか記載の衛星搭載用保持
解放装置。
【請求項５】上記第１の板あるいは第２の板の外周に
歯車を具備することにより、モータの回転力を上記第１
の板あるいは第２の板の回転に伝達させることを特徴と
する請求項１〜４いずれか記載の衛星搭載用保持解放装
置。
【請求項６】上記第１の板あるいは第２の板の相対回
転方向を変化させることを特徴とする請求項１〜５いず
れか記載の衛星搭載用保持解放装置。
【請求項７】上記保持爪の先端が、テーパ形状あるい
は球形状となっていることを特徴とする請求項１〜６い
ずれか記載の衛星搭載用保持解放装置。
【請求項８】上記第１の板の上で且つ保持爪の移動軌
跡上にマイクロスイッチを装着することにより、保持爪
の移動する様子を電気的にモニタする機能を具備するこ
とを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の衛星搭載用
保持解放装置。
【請求項９】上記第２の板にポテンショメータを装着
することにより、相対回転角度を電気的にモニタする機
能を具備することを特徴とする請求項１〜７いずれか記
載の衛星搭載用保持解放装置。
【請求項１０】上記保持爪に光が通る貫通穴を設け、
上記第１の板あるいは第２の板の外側から光を当て、反
対側に受光素子列を配置することにより、保持爪の軌跡
を光の移動として電気的にモニタする機能を具備するこ
とを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の衛星搭載用
保持解放装置。