JP2002096224A - 結合・分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、安全な取り扱い操作を実現したう
えで、信頼性に高い動作制御を実現し得るようにするこ
とのある。 【解決手段】第１の結合体１０に強磁性体以外の材料で
形成される結合部位に複数の凹状の結合孔１１を並設し
て形成し、この複数の結合孔１１に電磁石１３を設け
て、第２の結合体１５に少なくとも先端部を強磁性体で
それぞれ形成した凸状の複数の結合部１６を並設して形
成し、上記電磁石１３を選択的に駆動制御して第２の結
合体１５の結合部１６の強磁性体を吸引・放出して第１
の結合部１０の結合孔１１への結合・分離を実行するよ
うに構成したものである。

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、例えば宇宙ステ
ーション等の宇宙構造物を宇宙空間に構築する作業用ロ
ボットアームシステムに係り、特に、そのロボットアー
ムを遠隔的に操作して宇宙構造物を構成する構造部材や
宇宙用機器等の結合体を所望の状態に結合・分離するの
に用いられる結合・分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】宇宙開発の分野においては、宇宙空間に
おいて、作業用ロボットアームを遠隔的に操作して、結
合体を所望の状態に結合したり、あるいは結合した結合
体を分離させて保守点検を行ったりする方法が研究され
ている。このような結合・分離方法としては、ロボット
アームを周知の力制御方式によるシーケンスにしたがっ
て遠隔操作することにより、結合体間の位置決め誤差を
許容して結合部間の結合を実現し、その結合状態で螺子
機構等を結合機構が操作されて相互間が位置決め結合さ
れる。そして、位置決め結合された結合体は、再び、ロ
ボットアームが遠隔操作されて、先ず、結合機構が反転
操作されて位置決め結合が解除され、その解除状態で結
合部間の結合が分離される。

【０００３】しかしながら、上記結合・分離方法では、
ロボットアームを力制御するシーケンスで動作制御し
て、結合体の結合部同士を結合させる構成上、そのロボ
ット制御系の演算処理に要する負荷の増加を促進すると
いう問題を有する。

【０００４】また、上記結合・分離方法では、その結合
分離構造上、結合体の結合部の製作に高精度な精度が要
求されると共に、動作中に結合部同士が衝突したりして
破損を招く虞が多く、その動作制御の信頼性が劣るとい
う問題を有する。

【０００５】係る問題は、宇宙環境用に限ることなく、
例えば地上環境においても同様である。

【０００６】また、ロボットアームを用いることなく、
結合体の結合部同士を結合・分離させる構成のものにお
いても適用可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の結合・分離方法では、ロボット制御系の負荷を増加
させると共に、高精度な製作が要求され、しかも動作制
御の信頼性が劣るという問題を有する。

【０００８】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、簡便にして、安全な取り扱い操作を実現し得、
且つ、構成簡易にして、信頼性に高い動作制御を実現し
得るようにした結合・分離装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、強磁性体以
外の材料で形成される結合部位に複数の凹状の結合孔が
並設された第１の結合体と、この第１の結合体の前記結
合孔の底面に設けられる電磁石と、少なくとも先端部が
強磁性体でそれぞれ設けられ、前記第１の結合体の結合
孔に離脱自在に挿着される複数の結合部が設けられた第
２の結合体と、前記電磁石を駆動制御して前記第２の結
合体の強磁性体を吸引・放出して前記第１の結合部の結
合孔への前記第２の結合体の結合部の結合・分離を実行
する駆動制御部とを備えて結合・分離装置を構成した。

【００１０】上記構成によれば、第１の結合体の結合孔
と第２の結合体の結合部が対向された状態で、駆動制御
部が第１の結合体の電磁石を駆動すると、電磁力を発生
して第２の結合体の結合部を第１の結合体の結合孔内に
吸引して結合させる。そして、駆動制御部が反転駆動さ
れると、電磁石が反発力を発生して、第２の結合体の結
合部の第１の結合体の結合孔からの離脱を助ける。

【００１１】従って、第１の結合体の結合孔と第２の結
合体の結合部との結合・分離動作を、簡便にして安全に
行うことが可能とあり、信頼性の高い高精度な結合・分
離動作が可能となる。

【００１２】また、この発明は、前記第２の結合体の結
合部の強磁性体を、永久磁石で形成した。これによれ
ば、電磁石の吸引力及び反発力により、第２の結合体の
結合部のより確実な結合・分離動作の実現が可能とな
る。

【００１３】また、この発明は、第１の結合体の結合孔
に、開口側に外径方向に傾斜したすり鉢形状の案内部を
形成した。これによれば、この案内部により、第２の結
合体の結合部を、第１の結合体の結合孔に確実に案内す
ることが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１及び図２は、この発明の一実施の形態
に係る結合・分離装置を示すもので、第１の結合体１０
は、少なくとも結合部位が強磁性体以外の材料、例えば
非磁性体材料で形成される。この第１の結合体１０は、
例えば支持構体等を構成し、その結合部位に、複数、例
えば２個、凹状の結合孔１１が所定の間隔を有して並設
配置される。これら複数の結合孔１１には、その開口側
に外方向に広がった（底面方向に狭まった）案内部１２
がそれぞれ形成される。

【００１６】また、上記複数の結合孔１１には、その底
面部に電磁石１３がそれぞれ収容配置される。これら電
磁石１３は、駆動制御部１４に接続され、この駆動制御
部１４を介して駆動電流が選択的に供給制御されて電磁
力（吸引力あるいは反発力）を発生する。

【００１７】上記第１の結合体１０には、例えば宇宙用
搭載機器等の第２の結合体１５が離脱自在に結合され
る。この第２の結合体１５は、その結合部位に複数の凸
状の結合部１６が上記第１の結合体１０の複数の結合孔
１１に対応して突出させて設けられる。これら第２の結
合体１５は、その結合部１６の先端部に先端方向に傾斜
した案内部１７が形成され、その案内部１７の少なくと
も先端が強磁性体で形成される。

【００１８】また、第２の結合体１５には、取っ手１８
が結合部１６に対向して設けられる。この取っ手は、ロ
ボットアーム１９に選択的に把持されて、このロボット
アーム１９を介して第２の結合体１５の搬送を可能とす
る。

【００１９】なお、上記第２の結合体１５としては、案
内部１７のみを強磁性体で形成することなく、例えば結
合部全体を強磁性体で形成するように構成してもよい。

【００２０】上記構成において、第１の結合体１０に対
して第２の結合体１５を結合させる場合には、例えばロ
ボットアームを遠隔的に操作して第２の結合体の取っ手
１８を把持して第１の結合部１０の結合孔１１に接近さ
せ、その結合部１６を第１の結合体１０の結合孔１１に
対向させる。この際、例えば第２の結合体１５の結合部
１６が第１の結合体１０の結合孔１１に対向されていな
い場合には、第２の結合体１５が矢印方向に第１の結合
体１０に接近されると、該第２の結合体１５に結合部１
６の案内部１７が第１の結合体１０の結合孔１１の案内
部１２に沿って案内されて正規の結合位置に対向され
る。

【００２１】ここで、駆動制御部１４は、第１の結合体
１０の電磁石１３に電流を供給して、該電磁石１３を駆
動し、吸引力を発生させる。ここで、第２の結合体１５
は、その結合部１６の案内部１７が第１の結合体１０に
結合孔１１の案内部１２に対向されると、図２に示すよ
うに電磁石１３の発生する吸引力の作用により、位置決
めされた状態で、案内部１２及び結合孔１１に沿って結
合位置まで案内される。

【００２２】そして、第２の結合体１５の結合部１６
は、その強磁性体に対して電磁石１３の吸引力が作用し
て第１の結合体１０の結合孔１１の所望の結合位置に進
入されて位置決め結合される。ここで、例えば上記駆動
制御部１４が電磁石１３の駆動を停止して結合が完了さ
れる。この際、上記ロボットアーム１９は、その第２の
結合体１５の取っ手１９の把持を解放する。

【００２３】また、第２の結合体１５に保守点検等を行
うために、第１の結合体１０の結合孔１１に結合された
第２の結合体１５の結合部１６の結合を分離させる場合
には、先ず、上記ロボットアーム１９で第２の結合体１
５の取っ手１８を把持し、その把持状態で上記駆動制御
部１４が動作制御されて電磁石１３を反転駆動させて反
発力を発生させる。これにより、第２の結合体１５は、
その結合部１６の案内部１７に対して離脱方向の付勢力
（反発力）が付与され、この付勢力（反発力）を利用し
てロボットアーム１９による第１の結合体１０の結合孔
１１からの分離がスムーズに行われる。

【００２４】この分離が完了した状態で、上記駆動制御
部１４は、電磁石１３の駆動を停止して結合分離動作が
完了される。ここで、ロボットアーム１９は、例えば第
２の結合体１５の取っ手１８を把持して所望の場所まで
搬送し、ここに、第２の結合体１５が第１の結合体１０
から分離されて、例えば保守点検等の作業が可能とな
る。

【００２５】このように、上記結合・分離装置は、第１
の結合体１０に強磁性体以外の材料で形成される結合部
位に複数の凹状の結合孔１１を並設して形成し、この複
数の結合孔１１に電磁石１３を設けて、第２の結合体１
５に少なくとも先端部を強磁性体でそれぞれ形成した凸
状の複数の結合部１６を並設して形成し、上記電磁石１
３を選択的に駆動制御して第２の結合体１５の結合部１
６の強磁性体を吸引・放出して第１の結合部１０の結合
孔１１への結合・分離を実行するように構成した。

【００２６】これによれば、第１の結合体１０の結合孔
１１と第２の結合体１５の結合部１６が対向された状態
で、駆動制御部１４が第１の結合体１０の結合孔１１の
電磁石１３を駆動して吸引力を発生させることにより、
第２の結合体１５の結合部１６が第１の結合体１０の結
合孔内１１に吸引されて結合され、且つ、電磁石１３を
反転駆動して反発力を発生させることにより、第２の結
合体１５の結合部１６の第１の結合体１０の結合孔１１
から離脱が許容される。この結果、第１の結合体１０の
結合孔１１と第２の結合体１５の結合部１６との結合・
分離動作を、簡便にして安全に行うことが可能とあり、
信頼性の高い高精度な結合・分離動作が実現される。

【００２７】なお、この発明は、上記実施の形態に限る
ことなく、例えば固定機構として、図３に示すように第
１の結合体１０の結合部位に螺子固定機構を構成する螺
子孔２０を形成して、第２の結合体１５に螺子機構２１
を配設し、上記第１の結合体１０の結合孔１１に第２の
結合体１５の結合部１６を結合させた状態で、螺子機構
２１を回転操作して第１の結合体１０の螺子孔２０に螺
合させて位置決め固定するように構成してもよい。そし
て、この固定機構としては、上記螺子構造に限ることな
く、各種の構造を構成することが可能である。

【００２８】また、上記実施の形態では、第１及び第２
の結合体１０、１５をロボットアーム１９を用いて結合
・分離するように構成した場合で説明したが、これに限
ることなく、ロボットアーム１９を用いることなく、結
合・分離する構成のものにおいても適用可能である。

【００２９】さらに、上記実施の形態では、宇宙用搭載
機器の結合・分離に適用した場合を代表して説明した
が、これに限ることなく、その他、地上に配備する各種
機器等の結合・分離においても適用可能である。

【００３０】よって、この発明は、上記実施の形態に限
ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱いな
い範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さ
らに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれて
おり、開示される複数の構成要件における適宜な組合せ
により種々の発明が抽出され得る。

【００３１】例えば実施形態に示される全構成要件から
幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようと
する課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述
べられている効果が得られる場合には、この構成要件が
削除された構成が発明として抽出され得る。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、簡便にして、安全な取り扱い操作を実現し得、且
つ、構成簡易にして、信頼性に高い動作制御を実現し得
るようにした結合・分離装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る結合・分離装置
の分離状態を示した断面図である。

【図２】図１の結合・分離動作を説明するために示した
断面図である。

【図３】この発明の他の実施例に係る結合・分離装置の
結合状態を示した断面図である。

【符号の説明】

１０ … 第１の結合体。 １１ … 結合孔。 １２ … 案内部。 １３ … 電磁石。 １４ … 駆動制御部。 １５ … 第２の結合体。 １６ … 結合部。 １７ … 案内部。 １８ … 取っ手。 １９ … ロボットアーム。 ２０ … 螺子孔。 ２１ … 螺子機構。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性体以外の材料で形成される結合部
   位に複数の凹状の結合孔が並設された第１の結合体と、 この第１の結合体の前記結合孔の底面に設けられる電磁
   石と、 少なくとも先端部が強磁性体でそれぞれ設けられ、前記
   第１の結合体の結合孔に離脱自在に挿着される複数の結
   合部が設けられた第２の結合体と、 前記電磁石を駆動制御して前記第２の結合体の強磁性体
   を吸引・放出して前記第１の結合部の結合孔への前記第
   ２の結合体の結合部の結合・分離を実行する駆動制御部
   とを具備したことを特徴とする結合・分離装置。
2. 【請求項２】 前記第２の結合体の結合部の強磁性体
   は、永久磁石であることを特徴とする請求項１記載の結
   合・分離装置。
3. 【請求項３】 記第１の結合体の結合孔は、開口側に外
   径方向に傾斜したすり鉢形状の案内部を形成したことを
   特徴とする請求項１又は２記載の結合・分離装置。
4. 【請求項４】 さらに、前記電磁石が前記第２の結合体
   の強磁性体を吸引して該第２の結合部が前記第１の結合
   部の結合孔に挿着された状態で、前記第１及び第２の結
   合体相互間を位置決め結合する固定機構を備えたことを
   特徴とする請求項１乃至３にいずれか記載の結合・分離
   装置。