JP2002128000A - 宇宙ステーション実験モジュールの曝露パレット部装置交換機構の固定アーム動作状態表示装置 - Google Patents

宇宙ステーション実験モジュールの曝露パレット部装置交換機構の固定アーム動作状態表示装置

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JP2002128000A
JP2002128000A JP2000319961A JP2000319961A JP2002128000A JP 2002128000 A JP2002128000 A JP 2002128000A JP 2000319961 A JP2000319961 A JP 2000319961A JP 2000319961 A JP2000319961 A JP 2000319961A JP 2002128000 A JP2002128000 A JP 2002128000A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 曝露パレット上に装備された装置交換機構を
背面側からEVAバックアップする際、固定アームの動
作状態を把握できるようにする。 【解決手段】 背面側からの操作によりケーシング7内
のねじ軸8を回転させてナット15を移動させ、ナット
15の移動をアーム部16、トグルリンク機構25を介
して固定アーム30の開閉動作に変換するようにしてあ
る装置交換機構6において、ケーシング7の外側部でい
ずれかの固定アーム30の基端部近傍位置に、開閉表示
レバー41をケーシング7の内外方向へ回動可能に枢着
する。開閉表示レバー41の先端部側を、枢着部に設け
たねじりばね50によりトグルリンク機構25に押し付
け付勢し、トグルリンク機構25の変位を開閉表示レバ
ー41の後端部の変位として検出し、固定アーム30の
動作状態を把握する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は宇宙ステーション実
験モジュールの曝露パレット部に装備される装置交換機
構の固定アームの動作状態を背面側外部から把握できる
ようにするために用いる曝露パレット部装置交換機構の
固定アーム動作状態表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、地球周回軌道上に恒久的且つ多目
的な有人施設としての宇宙ステーションを構築し、該宇
宙ステーションに連結した実験モジュールで、各種の実
験や研究を行う計画が進められている。
【0003】上記実験モジュールとしては、宇宙ステー
ションから電力、空気等の供給を受ける有人の実験スペ
ースとなる与圧部や、宇宙ステーション外部で宇宙環境
をそのまま実験スペースとして使用できる曝露部等を有
する。
【0004】上記曝露部には実験用のペイロード(カー
ゴ)が設置されるが、この際、ペイロードの端面部に有
するPIUと称する結合部を、曝露部ベース側に装備さ
れたEFUと称する装置交換機構に結合する必要があ
る。
【0005】上記装置交換機構は、内蔵されたモータの
駆動で3本の固定アームを開閉させることにより、ペイ
ロードの結合部に対し結合、離脱できるようにしてあ
り、運用時に、たとえば、モータが故障する等、電気系
統を含む主駆動系が故障したようなときでも、結合部に
対し、完全に結合又は離脱させる必要がある。したがっ
て、このような故障時には、側面からのEVA(船外活
動)アクセスにより、上記固定アームを手動操作で開閉
させることができるようにしてある。
【0006】しかし、最近、上記ペイロードをキャリア
としてのパレットに搭載した形で打ち上げて、曝露部ベ
ースにパレット毎結合させるようにすることが計画され
ている。かかる計画による曝露パレット部の構造は、図
4に示す如く、矩形の平盤状に形成したパレット1の側
面部に、図示しない曝露部ベース側の装置交換機構に結
合するための結合部(PIU)2を設けている。又、上
記パレット1上には、打ち上げ時に、たとえば、3つの
ペイロード3a,3b,3cをカーゴ取付機構1aによ
り支持させるようにし、軌道上でのペイロード廃却時に
は、ペイロード2台ずつを、支持フレーム5に装備させ
てある装置交換機構6に結合部4を介し結合して、パレ
ット1毎廃却するようにしてある。
【0007】上記装置交換機構6は、支持フレーム5に
外周面の一部を除いて包囲されるように横向きに組み付
けるようにするため、前述したように、主駆動系が故障
したような場合は、側面からのEVAアクセスを行うこ
とができないので、背面側からEVAアクセスを行うこ
とができるようにしてある。
【0008】上記装置交換機構6の詳細は、図5(イ)
(ロ)及び図6に示す如くである。すなわち、横向きに
配置して両端に前面板9と背面板10を取り付けた円筒
状のケーシング7内の軸心位置に、ねじ軸(ボールね
じ)8を、上記前面板9と背面板10の部分に組み付け
た軸受11により回転自在に支持させて、後端部を背面
板10を通して後方へ所要量突出させるようにし、且つ
該ねじ軸8の背面板10からの突出部に、大径のギヤ1
2を取り付けると共に、該ギヤ12に噛合させたピニオ
ンギヤ13を、ケーシング7内の後部位置に設置したモ
ータ14の出力軸に取り付け、モータ14の駆動力をピ
ニオンギヤ13から大径のギヤ12に伝えてねじ軸8を
回転できるようにしてある。
【0009】又、上記ねじ軸8にナット15を螺着し、
該ナット15を、周方向等間隔位置で外側前方へアーム
部16を三つ叉状に張り出させたナットホルダー(カッ
プリングアーム)17に保持させ、且つ該ナットホルダ
ー17に、ねじ軸8と平行にガイド孔18を貫通させて
設け、更に、前面板9の内側に設けた固定部材19と背
面板10との間に、ねじ軸8と平行にガイドロッド20
を取り付けると共に、該ガイドロッド20を上記ナット
ホルダー17のガイド孔18に挿通させ、上記ねじ軸8
の回転で、ナット15と一体のナットホルダー17がガ
イドロッド20に回転を規制されつつねじ軸8方向とな
る前後方向に移動できるようにしてある。
【0010】上記ナットホルダー17の3つのアーム部
16の先端部には、第1リンク21と第2リンク22と
第3リンク23の基端部をピン24にて枢着連結してケ
ーシング7内の3個所に配した各トグルリンク機構25
の上記第1リンク21の先端部をそれぞれピン26にて
連結すると共に、各第2リンク22の先端部を、ケーシ
ング7に開口させた窓27を通して該窓27の外側位置
に固設されているブラケット28にピン29にて連結
し、且つ各第3リンク23の先端部を、先端部及び基端
部を内向きに湾曲形成した3本の固定アーム30の基端
部にピン31にてそれぞれ連結し、該ピン31を、窓2
7の部分から窓27の外側へ向かう円弧溝部32aと該
円弧溝部32aから後方へ向かう直線溝部32bとから
なるガイド溝32に係合させるようにしてある。又、上
記固定アーム30は、ピン31に連結されている基端部
から先端部付近の位置まで一連に延びる長溝33を両側
に有し、該両側の長溝33内に、ピン29よりもやや外
側で且つ若干後方位置に対向させて固定した支持ピン3
4を嵌入させて支持させ、上記ナットホルダー17をガ
イドロッド20に沿い移動させることによるアーム部1
6の前後方向の変位により、トグルリンク機構25を介
してピン31がガイド溝32に沿い移動しつつピン34
により固定アーム30がピン31を中心に回動すること
によって、固定アーム30の先端部を開閉させて結合部
4を結合、離脱させることができるようにしてある。
【0011】上記構成において、ねじ軸8を回転させて
ナット15を図5の実線の位置から二点鎖線の位置へ変
位させると、アーム部16の変位に伴いトグルリンク機
構25が変位させられることになるが、この場合、第2
リンク22の枢着ピン29を中心にピン24が変位して
第3リンク23によりピン31がガイド溝32の円弧溝
部32aから直線溝部32bへ導かれるため、該ピン3
1に連結されている固定アーム30は後方へ引かれると
同時に支持ピン34を支点に先端部が内向きに回動変位
させられることになり、この過程で、固定アーム30
は、アーム開状態、ソフトドック状態、アーム閉状態へ
と変化させられるが、この際、単にアーム閉状態では、
固定アーム30で結合部4を完全にロックした状態とは
なっておらず、したがって、固定アーム30を、アーム
閉状態から更に閉じるようにしてロック状態にする必要
がある。そのため、トグルリンク機構25のピン29の
中心とガイド溝32終端でのピン31の中心との間に
は、ピン31がケーシング7の径方向で内側となるよう
にオフセット量eが設定してあると共に、第1リンク2
1がケーシング7の径方向に向いたときのピン24の位
置がピン29の中心と同じになるように第1リンク21
の長さが決められており、これにより、ナット15を後
端まで移動させたときに、第2リンク22と第3リンク
23がピン24を屈曲点としてくの字状になること、す
なわち、オーバーセンター状態になることで、ロック状
態が得られるように設定してある。
【0012】なお、図5(イ)において、35は固定ア
ーム30の先端部付近に突設したストッパーピンで、ケ
ーシング7の前端部外側に設けたピン受36に嵌入させ
ることができるようにしてある。37はピン31を嵌入
させるガイド溝32を側壁内面に有し且つ外壁で固定ア
ーム30の基端部側を覆うようにしたリンクガイド、3
8はギヤカバー、39はナットホルダー17のストッパ
ー兼打上時与圧機構をそれぞれ示す。
【0013】上記構成の装置交換機構6の場合、モータ
14が故障したようなときには、ケーシング7の背面板
10から後方へ突出するねじ軸8の後端部に、EVAク
ルーがボックスレンチの如き工具を嵌装して、ねじ軸8
を手動で回転操作することにより、固定アーム30の開
閉を行うことができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うに、EVAクルーが装置交換機構6の背面側からアク
セスする場合、固定アーム30の動作状態を把握しずら
いという問題がある。
【0015】因に、図4に示すパレット1の結合部2や
ペイロード3aの結合部4に対して結合、離脱を行うよ
うな側面からのアクセスが可能な装置交換機構の場合、
これまでは、図7に示す如く、固定アーム30の外側面
にソフトドック位置のマーキングライン40を付してお
き、このマーキングライン40をアームガイドカバー3
7の端部を指標として視認する方法が採られていたが、
背面側からアクセスを行う装置交換機構6の場合には、
マーキングライン40を視認することは困難である。し
かも、上記従来のマーキングライン40は、アーム開、
ソフトドック、アーム閉、ロック状態のうちのソフトド
ック状態のみの表示機能しかなかった。又、たとえ、多
数の異なる状態の表示をしようとしても、マーキングの
数や面積が増大するため、マーキング間の寸法を高精度
にする必要があり、更に、精度よく表示するためには、
マーキングを大きくしたり、太陽光の有無に拘らず安定
して目視できる塗料とする等の必要があり、いずれにし
ても、背面からのアクセス時に、必要充分な状態表示を
行えるものではない。
【0016】そこで、本発明は、曝露パレット上に横向
きに装備された装置交換機構の電気系統を含む主駆動系
が故障して、背面からEVAバックアップが必要となっ
た際に、トグルリンク機構等の機構内部の状態に基づく
固定アームの動作状態を背面側外部から把握することが
できるようにしようとするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、一端に背面板を取り付けた円筒状のケー
シング内の中心線位置に、該ケーシングの背面板から後
端部が突出するようにねじ軸を同心状に配置し、該ねじ
軸にナットを螺着し、該ナットから外方へ放射方向へ張
り出させた複数のアーム部を、上記ケーシングの外側部
に上記アーム部に対応させて開閉可能に組み付けた複数
の固定アームの各基端部に、それぞれトグルリンク機構
を介して連結し、上記ねじ軸の回転によるねじ軸方向へ
のナットの移動を、各アーム部からトグルリンク機構を
介して固定アームの開閉動作に変換するようにしてあっ
て、曝露パレット上に立てられた支持フレームに横向き
にセットされるようにしてある装置交換機構における上
記ケーシングの外側部でいずれかの固定アームの基端部
近傍位置に、先端部側が上記トグルリンク機構に当接さ
せられるように配した開閉表示レバーの中間部を、ケー
シング内外方向へ回動可能に枢着して、該枢着部に、先
端部側がトグルリンク機構に押し付けられるよう付勢す
る装置を設け、該開閉表示レバーの後端部の移動する位
置により固定アームの開閉動作状態を把握できるように
した構成とする。
【0018】装置交換機構の背面側からねじ軸を回転さ
せて、ナットの移動をアーム部からトグルリンク機構に
伝えると、トグルリンク機構の動作により開閉表示レバ
ーが回動させられるため、開閉表示レバーの後端部の位
置により固定アームの開閉状態を把握することができ
る。
【0019】又、開閉表示レバーを配置した位置の近傍
に、先端部がトグルリンク機構のオーバーセンター位置
に介在させられるように配置したロック表示レバーの中
間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着して、該
枢着部に、オーバーセンター位置へ変位したトグルリン
ク機構に先端部が当接させられるよう付勢する装置を設
け、該ロック表示レバーの後端部の移動する位置により
固定アームのロック状態を把握できるようにした構成と
することにより、固定アームのロック、非ロック状態を
ロック表示レバーの後端部の位置で確認することができ
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0021】図1及び図2(イ)(ロ)(ハ)(ニ)並
びに図3(イ)(ロ)(ハ)(ニ)は本発明の実施の一
形態を示すもので、図5(イ)(ロ)及び図6に示した
と同様な構成としてある装置交換機構6において、トグ
ルリンク機構25の第3リンク23と固定アーム30を
連結するピン31をガイドするガイド溝32を形成する
ようにしてある上部位置のリンクガイド37内に、トグ
ルリンク機構25に接して固定アーム30の開状態から
閉状態までの動作状態を検出して表示するための開閉表
示レバー41と、固定アーム30のロック状態と非ロッ
ク状態とを検出して表示するためのロック表示レバー4
2とを、ねじ軸8方向となる前後方向に配置して、開閉
表示レバー41の中間部を、リンクガイド37の一方の
側壁内面部に軸43によりケーシング7内外方向へ回動
自在に取り付けると共に、ロック表示レバー42の先端
部側を、リンクガイド37の他方の側壁内面部に軸44
によりケーシング7内外方向へ回動自在に取り付け、且
つ該各表示レバー41,42の後端部を、リンクガイド
37の外壁に設けた大小の表示窓45,46を通してリ
ンクガイド37外へ突出させ、更に、上記各軸43,4
4の部分にねじりばね47,48を組み付けて、表示レ
バー41,42の先端部側がケーシング7の内方へ向け
て常時付勢されるようにする。
【0022】上記開閉表示レバー41は、先端部がガイ
ド溝32の円弧溝部32aの始端位置付近まで延びると
共に、最先端部を広幅として第2リンク22と第三リン
ク23のいずれの側端面にも接触できるようにしてあ
り、且つ軸43部付近の内側腹部に膨み41aを設けて
第3リンク23の先端部に接触し易くしてある。
【0023】上記ロック表示レバー42は、たとえば、
先端から1/5程度の位置を軸44への枢着位置とし
て、先端部側の回動変位を後端へ拡大して伝えられるよ
うにしてあり、且つ先端には、内方へ向けて配置した段
部49a付きの小ロッド49を、ピン50により回動自
在に取り付けると共に、該小ロッド49を位置固定のス
トッパースリーブ51に通し、上記ねじりばね48で回
動付勢される先端の位置を、段部49aがストッパース
リーブ51に当接することで規制できるようにし、且つ
上記小ロッド49の最先端を、ガイド溝32の円弧溝部
32aと直線溝部32bとの境界部の外側に対応位置さ
せ、トグルリンク機構25の第2リンク22と第3リン
ク23が第1リンク21に押されてオーバーセンター状
態になったときに、小ロッド49が第1リンク21によ
り外方へ押されるようにしてある。
【0024】なお、その他の構成は図5及び図6に示し
たものと同じであり、同一部分には同一符号が付してあ
る。
【0025】図1に示す如く、固定アーム30が開状態
の場合、開閉表示レバー41は、先端部がトグルリンク
機構25の第3リンク23の先端部に近い位置に接して
おり、又、ロック表示レバー42は、トグルリンク機構
25に接することなく小ロッド49の段部49aがスト
ッパースリーブ51に当接する位置に保持されており、
このとき、リンクガイド37の外壁の表示窓45から突
出する開閉表示レバー41の後端部と表示窓46から突
出するロック表示レバー42の後端部は、図2(イ)に
示す如く、いずれも上方に位置している。
【0026】上記の状態において、背面側からのアクセ
スを行うと、すなわち、背面板10から突出するねじ軸
8の後端部に工具を嵌装して手動によりねじ軸8を所要
方向に回転させると、ナット15と一体にナットホルダ
ー17が後退させられて、トグルリンク機構25が変位
させられることにより、固定アーム30は閉じる方向に
変位させられてソフトドック状態にさせられる。このと
き、第3リンク23の先端部がガイド溝32の円弧溝部
32aに沿わされることにより開閉表示レバー41の先
端部側を図1の状態から図3(イ)に示す如く外方へ押
すことになるため、開閉表示レバー41の後端部は、図
2(ロ)に示す如く、表示窓45の中間部に位置させら
れる。
【0027】上記の状態からナット15が更に後退させ
られると、図3(ロ)に示す如く、第3リンク23の先
端部が表示レバー41の腹部の膨み41aを押接するこ
とになって、表示レバー41の先端側は更に外方へ押さ
れて軸43を中心に図上反時計方向に回動させられる。
この場合、開閉表示レバー41の腹部に膨み41aがな
いと、第3リンク23と開閉表示レバー41との接触角
度が鋭角的になって開閉表示レバー41の変位が緩慢に
なってしまうが、膨み41aの存在により開閉表示レバ
ー41の変位を大きくとることができて、視認し易くす
ることができる。
【0028】更に、ナット15が後退させられると、固
定アーム30は閉状態にさせられる。このとき、第3リ
ンク23の先端部は開閉表示レバー41の膨み41aを
乗り越えてしまうが、開閉表示レバー41の先端に第2
リンク22の先端部がジャミングを起すことなく浅い角
度で接することになり、これにより、開閉表示レバー4
1の先端部側は連続的に外方へ押されることになり、後
端部は図2(ハ)に示す如く、表示窓45の下部に位置
させられる。
【0029】上記のようにして固定アーム30が閉状態
になった後、更にナット15が後退させられると、図3
(ニ)に示す如く、トグルリンク機構25の第2リンク
22と第3リンク23がオーバーセンター状態にさせら
れるため、固定アーム30はロック状態にさせられる
が、このとき第1リンク21の先端がロック表示レバー
42の先端部に連結されている小ロッド49を外方へ押
してその動きをロック表示レバー42に伝えるため、図
2(ニ)に示す如く、ロック表示レバー42の後端部は
表示窓46の下部に位置させられる。
【0030】このように、固定アーム30の動作状態
を、開閉表示レバー41とロック表示レバー42の変位
として、図2(イ)(ロ)(ハ)(ニ)に示す如く背面
側外部から把握することができる。したがって、主駆動
系が故障したとしても、EVAクルーは状態表示を目で
確認しながら、供給するトルク、回転速度等をコントロ
ールすることで、装置交換機構6の機能を遂行させるこ
とができる。
【0031】なお、上記実施の形態では、上部に位置す
る固定アーム30を対象として表示レバー41,42を
組み付けるようにした場合を示したが、これに限られる
ものではないこと、その他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勿論である。
【0032】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の宇宙ステーシ
ョン実験モジュールの曝露パレット部装置交換機構の固
定アーム動作状態表示装置によれば、一端に背面板を取
り付けた円筒状のケーシング内の中心線位置に、該ケー
シングの背面板から後端部が突出するようにねじ軸を同
心状に配置し、該ねじ軸にナットを螺着し、該ナットか
ら外方へ放射方向へ張り出させた複数のアーム部を、上
記ケーシングの外側部に上記アーム部に対応させて開閉
可能に組み付けた複数の固定アームの各基端部に、それ
ぞれトグルリンク機構を介して連結し、上記ねじ軸の回
転によるねじ軸方向へのナットの移動を、各アーム部か
らトグルリンク機構を介して固定アームの開閉動作に変
換するようにしてあって、曝露パレット上に立てられた
支持フレームに横向きにセットされるようにしてある装
置交換機構における上記ケーシングの外側部でいずれか
の固定アームの基端部近傍位置に、先端部側が上記トグ
ルリンク機構に当接させられるように配した開閉表示レ
バーの中間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着
して、該枢着部に、先端部側がトグルリンク機構に押し
付けられるよう付勢する装置を設け、該開閉表示レバー
の後端部の移動する位置により固定アームの開閉動作状
態を把握できるようにした構成としてあるので、軌道上
作動機器の運用時に、装置交換機構の電気系統を含む主
駆動系が故障して背面からEVAクルーがアクセスを行
うことが必要となったときに、固定アームや内部のトグ
ルリンク機構の動作状態を開閉表示レバーの変位として
把握することができ、又、開閉表示レバーを配置した位
置の近傍に、先端部がトグルリンク機構のオーバーセン
ター位置に介在させられるように配置したロック表示レ
バーの中間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着
して、該枢着部に、オーバーセンター位置へ変位したト
グルリンク機構に先端部が当接させられるよう付勢する
装置を設け、該ロック表示レバーの後端部の移動する位
置により固定アームのロック状態を把握できるようにし
た構成とすることにより、固定アームのロック、非ロッ
ク状態を確認することができる、という優れた効果を発
揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の宇宙ステーション実験モジュールの曝
露パレット部装置交換機構の固定アーム動作状態表示装
置の実施の一形態を示す切断側面図である。
【図2】図1のII−II方向矢視を示すもので、(イ)
(ロ)(ハ)(ニ)はいずれも表示レバーによる異なる
状態表示を示す図である。
【図3】トグルリンク機構と表示レバーとの関連動作を
示すもので、(イ)(ロ)(ハ)(ニ)はいずれも異な
る動作状態を示す概略図である。
【図4】計画されている曝露パレット部の構造例を示す
概略斜視図である。
【図5】曝露パレット部で用いられる装置交換機構を示
すもので、(イ)は切断側面図、(ロ)は(イ)のA方
向矢視図である。
【図6】図5(イ)の正面図である。
【図7】従来採用されていた固定アームの状態表示手段
を示す部分図である。
【符号の説明】
1 パレット 5 支持フレーム 6 装置交換機構 7 ケーシング 8 ねじ軸 10 背面板 15 ナット 16 アーム部 25 トグルリンク機構 30 固定アーム 41 開閉表示レバー 42 ロック表示レバー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端に背面板を取り付けた円筒状のケー
    シング内の中心線位置に、該ケーシングの背面板から後
    端部が突出するようにねじ軸を同心状に配置し、該ねじ
    軸にナットを螺着し、該ナットから外方へ放射方向へ張
    り出させた複数のアーム部を、上記ケーシングの外側部
    に上記アーム部に対応させて開閉可能に組み付けた複数
    の固定アームの各基端部に、それぞれトグルリンク機構
    を介して連結し、上記ねじ軸の回転によるねじ軸方向へ
    のナットの移動を、各アーム部からトグルリンク機構を
    介して固定アームの開閉動作に変換するようにしてあっ
    て、曝露パレット上に立てられた支持フレームに横向き
    にセットされるようにしてある装置交換機構における上
    記ケーシングの外側部でいずれかの固定アームの基端部
    近傍位置に、先端部側が上記トグルリンク機構に当接さ
    せられるように配した開閉表示レバーの中間部を、ケー
    シング内外方向へ回動可能に枢着して、該枢着部に、先
    端部側がトグルリンク機構に押し付けられるよう付勢す
    る装置を設け、該開閉表示レバーの後端部の移動する位
    置により固定アームの開閉動作状態を把握できるように
    した構成を有することを特徴とする宇宙ステーション実
    験モジュールの曝露パレット部装置交換機構の固定アー
    ム動作状態表示装置。
  2. 【請求項2】 開閉表示レバーを配置した位置の近傍
    に、先端部がトグルリンク機構のオーバーセンター位置
    に介在させられるように配置したロック表示レバーの中
    間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着して、該
    枢着部に、オーバーセンター位置へ変位したトグルリン
    ク機構に先端部が当接させられるよう付勢する装置を設
    け、該ロック表示レバーの後端部の移動する位置により
    固定アームのロック状態を把握できるようにした請求項
    1記載の宇宙ステーション実験モジュールの曝露パレッ
    ト部装置交換機構の固定アーム動作状態表示装置。
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