JP2003182698A - 連結装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 宇宙機器を連結する連結装置において、一つ
の機械的動作が阻害された場合でも、宇宙機器を連結す
る動作が進行し、宇宙機器の連結が可能であるような信
頼性の高い連結装置であり、かつ連結状態での係止.力
の大きい連結装置を提供する。 【解決手段】 連結装置が円錐形状突起の第１の嵌合部
１と、前記第１の嵌合部１に対応する円錐形状陥凹部で
ある第２の嵌合部２から構成され、両嵌合部錐状壁面の
接触により機械的に作動する、第１の嵌合部１に設けら
れたスイッチ作動部材１１によりスイッチ１２が閉じて
検知信号ａを制御部１４に発し、制御部１４は検知信号
ａを処理して作動信号ｂをラッチ部に発し、第１の嵌合
部１のラッチ爪１５が開いて連結が完了するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、宇宙機器を連結す
る連結装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の宇宙機器を連結する連結装置を図
５に示す。図５において、片側の宇宙機器にはクランプ
５１が、もう一方の宇宙機器にはハンドル部５２が備え
られている。クランプ５１は、概略、宇宙機器の外壁に
取付けられたクランプ基部５７、Ｖ字ガイド５３、及び
一対の回動爪５４からなり、ハンドル部５２は先端付近
にトラニオン（連結用の丸棒状ピン）５６を有する。こ
の従来連結装置による連結方法では、ハンドル部がＶ字
ガイドの中央に近づく（図５の（ａ）から（ｂ）に移
る）に従い、図示しないセンサがハンドル部５２を検知
し、一対の回動爪５４が図示しないモータにより駆動さ
れて、ハンドル部５２の先端付近にあるトラニオン５６
を抱え込むように閉じていく。さらに両宇宙機器が近づ
くと、ハンドル部５２の先端はＶ字状ガイド５３の傾斜
によりＶ字ガイド５３の中央にあるＶ字状ピン受け５５
に導かれる。ハンドル部先端がＶ字ガイド５３の中央の
Ｖ字状ピン受け５５を押してＶ字ガイド５３をクランプ
基部５７に沈み込める（図５の（ｃ））と、回動爪５４
の回動軸もクランプ基部５７の深い位置まで沈み、一対
の回動爪５４の回動軸に近い内側壁とＶ字ガイド最深部
のＶ字状ピン受け５５とでトラニオン５６を挟み込んで
把持し、図５に示す従来の連結装置による連結は完了す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の連結装置では、回動爪５４の内側へ回動する動作及
びクランプ基部５７に沈む動作が、２本の回動爪５４そ
れぞれについて完全に遂行され、さらにＶ字ガイド５３
のクランプ基部５７に沈む動作も完全に遂行された場合
にのみ、クランプ５１によるハンドル部５２の把持がで
き、宇宙機器の連結が可能となるものである。従って、
上に記した多くの機械的動作の内の１つの動作が、例え
ば軸受け部や摺動部位の噛み込み、或いは部品の軽微な
損傷などで阻害されると、回動爪５４とＶ字状ピン受け
５５とによるトラニオン５６の把持動作は完結せず、２
つの宇宙機器は全く連結することができないような機構
であった。

【０００４】また、図５に示す従来の連結装置では、連
結完了時において、丸棒形状のトラニオン５６を回動爪
５４とＶ字状ピン受け５５とが、それぞれ線接触で把持
するため、連結状態での連結装置の係止力が若干乏しい
ものであった。

【０００５】本発明の課題は、一つの機械的動作が阻害
された場合でも、宇宙機器を連結する動作が進行し、宇
宙機器の連結が可能であるような信頼性の高い連結装置
であるとともに、連結状態での係止力の大きい連結装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明では、宇宙機器を連結する連結装置
において、第一の宇宙機器に設けられる第一の嵌合部
と、前記第一の嵌合部に対応して第二の宇宙機器に設け
られる第二の嵌合部からなり、前記第一の嵌合部は錐状
壁面を有する概略錐状突起の形状であって、検知部、制
御部及びラッチ部を有し、前記検知部は、スイッチ作動
部材、スイッチ及び検知器を有し、前記スイッチ作動部
材は、前記第一の嵌合部の軸方向に前後動可能であっ
て、前記第一の嵌合部の先端方向に付勢されていて、前
記第一の嵌合部の外部より力を加えられない状態では前
記第一の嵌合部の先端方向に向かって前記第一の嵌合部
の錐状壁面より外部に突出しており、前記第一の嵌合部
の基部方向に押し込まれると前記スイッチを閉じるよう
配置され、前記検知器は前記スイッチが閉じると検知信
号を前記制御部に送る検知器であり、前記制御部は、前
記検知信号を受け、同検知信号が予め定められた条件に
合致した場合に前記ラッチ部に作動信号を送るように構
成され、前記ラッチ部は、ラッチ爪及びアクチュエータ
を有し、前記ラッチ爪は、前記アクチュエータ作動以前
は前記第一の嵌合部の錐状壁面と同一面上もしくは該壁
面より内側に配置されており、前記アクチュエータの作
動によって前記第一の嵌合部の錐状壁面から外部に押し
出されるラッチ爪であり、前記アクチュエータは、前記
制御部から送られた作動信号を受けると、前記ラッチ爪
を前記第一の嵌合部の錐状壁面から外部に押し出すよう
作動するアクチュエータであり、前記第二の嵌合部は、
錐状ガイド及びラッチ溝を有し、前記錐状ガイドは、前
記第一の嵌合部の錐状壁面に対応する錐形面を有する陥
凹部であり、前記ラッチ溝は、前記錐状ガイドの軸方向
奥部に形成され、前記第一の嵌合部の錐状壁面から外部
に押し出された状態にある前記ラッチ爪に対応して、前
記ラッチ爪が収まるよう穿たれているラッチ溝であるこ
とを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明では、請求項１記載の連結
装置において、前記第一の嵌合部は略円錐形もしくは略
円錐台形の形状をし、前記検知部及び前記ラッチ部をそ
れぞれ３個ずつ有し、前記検知部及び前記ラッチ部それ
ぞれが、前記第一の嵌合部の径方向全周を略３等分する
ように配置されていることを特徴とする。

【０００８】請求項３の発明では、宇宙機器を連結する
連結装置において、請求項１もしくは請求項２記載の連
結装置を複数個設けたことを特徴とする。

【０００９】請求項４の発明では、請求項１もしくは請
求項２記載の連結装置が一直線上ではない位置に３個配
置されていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の連結装置に係る第１の実
施の形態について、図１ないし３により詳細に説明す
る。

【００１１】図１に示すように、第１の実施の形態の連
結装置は、第１の宇宙機器０１の外壁にその軸が外壁面
に垂直になるよう設けられ、第１の宇宙機器０１の外壁
から離れる位置ほど小さい径を有する円錐形状の突起で
ある第１の嵌合部１と、第２の宇宙機器０２の外壁に穿
たれた概略円錐形状陥凹部である第２の嵌合部２とから
なる。

【００１２】前記第２の嵌合部２は、その軸線が第２の
宇宙機器０２の外壁と垂直をなしており、錐状ガイド２
１とラッチ溝２２とからなる。錐状ガイド２１は、前記
第１の嵌合部１の外壁の円錐形状と同じ傾斜を有してい
て、第１の嵌合部１がぴったりと収まるよう穿たれた陥
凹部である。ラッチ溝２２は前記錐状ガイド２１の奥の
方、第１の嵌合部１のラッチ爪１５と対応する軸方向位
置に、錐状ガイド２１とは逆テーパに、すなわち第２の
宇宙機器０２の外壁から遠のくほど径が大であるよう穿
たれ、第１の嵌合部１のラッチ爪１５が開いた場合に、
該ラッチ爪１５が収まる形状となっている。

【００１３】本第１の実施の形態の連結装置は、第１の
嵌合部１の円錐形状突起が、第２の嵌合部２の錐状ガイ
ド２１に互いの壁が接触するよう収まり、前記第１の嵌
合部１の外壁からラッチ溝２２内にラッチ爪１５が開い
て、前記ラッチ爪１５の表面が前記ラッチ溝２２の壁面
に押し当てられる事により、第１の宇宙機器０１と第２
の宇宙機器０２とが結合固定される連結装置である。

【００１４】次に、前記第１の嵌合部１の構造につい
て、図２により説明する。第１の嵌合部１は、錐状壁面
に円周方向等間隔に配置された３組の検知部、一つの制
御部１４及び前記検知部それぞれの基部側（第一の嵌合
部１の先端側とは反対側）に一つずつの計３組のラッチ
部を有している。検知部はスイッチ作動部材１１、スイ
ッチ１２及び検知器１３からなり、スイッチ作動部材１
１がスイッチ１２を閉じると検知器１３から制御部１４
に検知信号ａが発せられる。スイッチ作動部材１１は丸
棒形状をしており、片方の端は第１の嵌合部１の錐状壁
面の外にまで突出、他方の端は前記スイッチ１２の接片
に係止されており、第一の嵌合部１の軸と平行に置か
れ、同軸方向に前後動できるが、軽い衝撃などではスイ
ッチ１２を閉じることがないよう、第１の嵌合部１先端
方向に、即ち第１の嵌合部１の錐状壁面外部に突き出る
方向に、図示されないバネ機構により付勢されている。

【００１５】前記ラッチ部は、ラッチ爪１５と前記ラッ
チ爪１５を駆動するアクチュエータ１６よりなる。アク
チュエータ１６作動前においては、ラッチ爪１５の外表
面のうちの一面は、第１の嵌合部１の錐状壁面の一部を
なし、該表面の、第１の嵌合部１の基部側方向一端をヒ
ンジの支点として錐状壁面より外に、該錐状壁面と逆向
きテーパの角度まで開く事が可能である。アクチュエー
タ１６は作動端がラッチ爪１５に係止され、制御部１４
から作動信号ｂを受けると作動し、ラッチ爪１５を錐状
壁面より外に押し出し、該錐状壁面と逆向きテーパの角
度まで開く。

【００１６】制御部１４は、３組の検知部それぞれから
検知信号ａを受け、３組のラッチ部それぞれに作動信号
ｂを送る。制御部１４が、受けた検知信号ａに対しどの
ように作動信号ｂを出すかは、予めフローを定めるが、
このフローの定め方は数通り考えられる。

【００１７】第１のフローの定め方は、第１の嵌合部１
の円錐形状突起が第２の嵌合部２の錐状ガイド２１に密
着するまでラッチ爪１５を開かないようにすることを最
優先する場合で、３つのスイッチ作動部材１１が３つと
も押し込まれ、３つのスイッチが閉じて、３つ全ての検
知器１３から検知信号が制御部１４に届いてから、３つ
のアクチュエータ１６に同時に作動信号ｂを発信するフ
ローである。この場合、本実施の形態の連結装置による
宇宙機器の連結の進行状況を表した図３における（ｂ）
の時点で、第１の嵌合部１の軸線と第２の嵌合部２の軸
線がずれて、両嵌合部の壁面が片当りとなり、３つのス
イッチ作動部材の内の１つあるいは２つだけが押し込ま
れても、どのラッチ爪１５も開くことはなく、開こうと
したラッチ爪１５が錐状ガイド２１の壁面に当って損傷
する事故を防ぐことができる。

【００１８】第２のフローの定め方は、検知部の作動不
良に対する余裕の度合いを優先させる場合であって、一
つの検知部のスイッチ作動部材１１が押し込まれスイッ
チ１２を閉じて、検知器から検知信号ａが制御部１４に
送られてくると、該検知部に対応するラッチ部のアクチ
ュエータ１６だけに作動信号ｂが発信され、同ラッチ部
のラッチ爪１５が開く。さらに前記制御部は、３つのア
クチュエータ１６の内、２つがラッチ爪１５を開かせて
から充分に時間が経過した後、３つ目の検知信号が届か
なくても、残りの１つのアクチュエータ１６に作動信号
を送り、３つ目のラッチ爪１５を開かせる。このような
フローでは、３つの検知部の内、１つの検知部のスイッ
チ作動部材１１が故障してスイッチ１２を閉じることが
できなくなっても、他の２つの検知部が補う冗長系が形
成できる。

【００１９】さらに、前記第１のフローと第２のフロー
との中間的なフロー等、検知部とラッチ部１対１の対応
しかとれないが機械的な連繋とは異なり、さまざまのフ
ローを組むことが可能である。

【００２０】要は、機械的にスイッチを作動させるスイ
ッチ作動部材によりスイッチが閉じ、制御部に検知信号
が送られ、制御部は作動信号によりラッチ部を作動さ
せ、ラッチ爪が錐状壁面の外部に張り出して宇宙機器の
連結が行われればよい。

【００２１】以上、第１の実施の形態では、検知部もラ
ッチ部も、円周方向等間隔に３組配置された構成とした
が、４組以上であっても構わないし、ラッチ部３組に検
知部６組の組み合わせ等、いろいろな組み合わせが考え
られる他、第１の嵌合部１と第２の嵌合部２の錐状形状
も、円錐形に限らず、角が丸みを帯びた三角錐形や六角
錐形、楕円推形などであっても構わず、略錐形状であれ
ばよい。

【００２２】また、本発明の第１の実施の形態の連結装
置は、第１の嵌合部１と第２の嵌合部２がそれぞれの錐
状壁面を面接触して連結するため、線接触で把持する前
記図５に示す連結装置に比し、連結状態での連結装置の
係止力が大きい連結装置となる。

【００２３】さらに、本第１の実施の形態ではラッチ爪
１５は、第１の嵌合部１の基部側方向一端をヒンジの支
点として錐状壁面より外に、該錐状壁面と逆向きテーパ
の角度まで開くようにしたが、ヒンジを第１の嵌合部１
の先端側方向に設けて開かせる構造をとることも可能で
あるだけでなく、ヒンジ使用以外の構造、例えば第１の
嵌合部１の軸線と垂直方向に摺動可能のラッチ爪が、ア
クチュエータ作動により錐状壁面の外に張り出していく
構造でも同様の効果があり、この場合は第２の嵌合部の
ラッチ溝は壁面にテーパを持たず、錐状ガイド２１の当
該位置の径より大きな径に穿たれていればよい。

【００２４】次に本発明の第２の実施の形態につき、図
４を使用して説明する。図４に示す第２の実施の形態で
ある連結装置は、先に述べた第１の実施の形態の連結装
置３個を１組として用いる連結装置である。

【００２５】第２の実施の形態である連結装置では、第
１の宇宙機器０１の外壁に、先に述べた第１の実施の形
態の連結装置の内の第１の嵌合部と同構造の円錐形状突
起嵌合部が、そのそれぞれの嵌合部の設置される配置
が、正三角形に近い三角形の頂点に相当するよう設置さ
れており、１個の第１の嵌合部４１として機能する。

【００２６】また、第２の宇宙機器０２の外壁には、前
記第１の嵌合部４１がぴったりと収まるよう、先に述べ
た第１の実施の形態の連結装置の内の第２の嵌合部と同
構造の円錐形状陥凹部が３個穿たれて１個の第２嵌合部
４２をなしている。

【００２７】先に述べた第１の実施の形態の連結装置が
円錐形状の凹凸部であった場合は、円錐形状凹凸部の軸
周りの回転に対し連結すべき２個の宇宙機器を固定する
には不利であり、凹凸部軸周りの回転を防ぐためには、
三角錐形や楕円錐形等、円錐形もしくは円錐台形以外の
錐形を採用するか、回転を防ぐための別の機構を必要と
する。

【００２８】前記第２の実施の形態の連結装置では、一
直線上にない３個の凹凸嵌合部を使用することにより、
連結すべき２個の宇宙機器の連結装置軸周りの回転を防
ぎ、また、あらゆる方向に対し２個の宇宙機器間の位置
の固定を強固にすることができる。複数の凹凸嵌合部の
配置は、複数の凹凸嵌合部が一直線に近い配置になるほ
ど、上記の２個の宇宙機器間の位置の固定に対する効果
は薄れ、３個の場合は正三角形の頂点に配置されるのが
２個の宇宙機器間の位置の固定に対する効果が最も大き
く、また、４個以上の凹凸嵌合部を使用しても、正三角
形頂点配置３個の凹凸嵌合部の場合に比し、２個の宇宙
機器間の位置の固定に対する効果を飛躍的に増大せしめ
るわけでもない。

【００２９】もちろん、第２の実施の形態の連結装置
を、凹凸嵌合部３個を正三角形の頂点に配置する構造に
限るものではなく、第２の実施の形態の連結装置の配置
は、連結すべき２個の宇宙機器それぞれの外形、重心位
置、質量の分布や搭載機器の機能、配置等にとって、設
置に最も適当な箇所が選択されることは言うまでもな
い。

【００３０】また、本発明の第２の実施の形態の連結装
置において、第１の嵌合部４１を構成する３個の円錐形
状突起嵌合部に内蔵される制御部を、それぞれの円錐形
状突起嵌合部内に別個に設置するのではなく、３個分を
統合して１個の制御部とし、該統合された１個の制御部
が全ラッチ部を制御する構成にすることも可能である。
この場合、３個別々の制御部による制御に比し、ラッチ
部の動作フローの冗長系を構成するのに、より多岐にわ
たる選択肢からフローを選択することが可能となり、安
全性を高めることが可能となる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、検知部とラッ
チ部とが制御部を介して信号で結ばれているため、検知
部とラッチ部の対応を任意に設定することが可能とな
り、容易に冗長系を構築できるし、あるいは２つの宇宙
機器の位置関係が確実に連結可能な配置になるまで、ど
のラッチ爪も作動させないようにして事故を防止するこ
とも可能である。

【００３２】また、請求項１の発明によれば、連結状態
での係止力を大きくすることができる。

【００３３】請求項２の発明によれば、円周方向に均等
に配置されたスイッチ作動部材は、両嵌合部の片当りを
検出するのに有利であり、円周方向に均等に配置された
ラッチ爪には、連結完了後、負荷が均等に掛かり強度上
好ましい。

【００３４】請求項３の発明によれば、連結すべき２個
の宇宙機器の、連結装置軸周りの回転方向をはじめとす
る相対位置の固定機能がより強化される。

【００３５】請求項４の発明によれば、連結すべき２個
の宇宙機器の、連結装置軸周りの回転方向をはじめとす
る相対位置の固定機能の強化が、より効率よくなされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である連結装置の斜
視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態である連結装置の第
１の嵌合部の構造を示す模式的断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態である連結装置によ
って２個の宇宙機器が連結する進行状況を説明する図で
あり、（ａ）は第１の嵌合部１が第２の嵌合部２に接近
した状態、（ｂ）は錐状ガイド２１に第１の嵌合部がほ
ぼ収まったが、まだラッチ爪１５が開いていない状態、
（ｃ）はラッチ爪１５が開き、２個の宇宙機器の連結が
完了した状態を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態である連結装置の斜
視図である。

【図５】従来の連結装置が２個の宇宙機器を連結する様
子を時間的経過を追って説明する図であり、（ａ）はハ
ンドル部５２がクランプ５１に接近してきた状態、
（ｂ）は、ハンドル部５２の先端部がＶ字ガイド５３の
中央部近傍まで接近し、回動爪５４がトラニオン５６を
抱え込み始めた状態、（ｃ）は回動爪５４が閉じきり、
連結が完了した状態を示す図である。

【符号の説明】

０１ 第１の宇宙機器 ０２ 第２の宇宙機器 １ 第１の嵌合部 ２ 第２の嵌合部 １１ スイッチ作動部材 １２ スイッチ １３ 検知器 １４ 制御部 １５ ラッチ爪 １６ アクチュエータ ２１ 錐状ガイド ２２ ラッチ溝 ４１ 第１の嵌合部 ４２ 第２の嵌合部 ５１ クランプ ５２ ハンドル部 ５３ Ｖ字ガイド ５４ 回動爪 ５５ Ｖ字状ピン受け ５６ トラニオン ５７ クランプ基部 ａ 検知信号 ｂ 作動信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｂ 19/10 Ｆ１６Ｂ 19/10 Ｇ 21/00 21/00 Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 宇宙機器を連結する連結装置において、
   第一の宇宙機器に設けられる第一の嵌合部と、前記第一
   の嵌合部に対応して第二の宇宙機器に設けられる第二の
   嵌合部からなり、前記第一の嵌合部は錐状壁面を有する
   概略錐状突起の形状であって、検知部、制御部及びラッ
   チ部を有し、前記検知部は、スイッチ作動部材、スイッ
   チ及び検知器を有し、前記スイッチ作動部材は、前記第
   一の嵌合部の軸方向に前後動可能であって、前記第一の
   嵌合部の先端方向に付勢されていて、前記第一の嵌合部
   の外部より力を加えられない状態では前記第一の嵌合部
   の先端方向に向かって前記第一の嵌合部の錐状壁面より
   外部に突出しており、前記第一の嵌合部の基部方向に押
   し込まれると前記スイッチを閉じるよう配置され、前記
   検知器は前記スイッチが閉じると検知信号を前記制御部
   に送る検知器であり、前記制御部は、前記検知信号を受
   け、同検知信号が予め定められた条件に合致した場合に
   前記ラッチ部に作動信号を送るように構成され、前記ラ
   ッチ部は、ラッチ爪及びアクチュエータを有し、前記ラ
   ッチ爪は、前記アクチュエータ作動以前は前記第一の嵌
   合部の錐状壁面と同一面上もしくは該壁面より内側に配
   置されており、前記アクチュエータの作動によって前記
   第一の嵌合部の錐状壁面から外部に押し出されるラッチ
   爪であり、前記アクチュエータは、前記制御部から送ら
   れた作動信号を受けると、前記ラッチ爪を前記第一の嵌
   合部の錐状壁面から外部に押し出すよう作動するアクチ
   ュエータであり、前記第二の嵌合部は、錐状ガイド及び
   ラッチ溝を有し、前記錐状ガイドは、前記第一の嵌合部
   の錐状壁面に対応する錐形面を有する陥凹部であり、前
   記ラッチ溝は、前記錐状ガイドの軸方向奥部に形成さ
   れ、前記第一の嵌合部の錐状壁面から外部に押し出され
   た状態にある前記ラッチ爪に対応して、前記ラッチ爪が
   収まるよう穿たれているラッチ溝であることを特徴とす
   る連結装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の連結装置において、前記
   第一の嵌合部は略円錐形もしくは略円錐台形の形状を
   し、前記検知部及び前記ラッチ部をそれぞれ３個ずつ有
   し、前記検知部及び前記ラッチ部それぞれが、前記第一
   の嵌合部の径方向全周を略３等分するように配置されて
   いることを特徴とする連結装置。
3. 【請求項３】 宇宙機器を連結する連結装置において、
   請求項１もしくは請求項２記載の連結装置を複数個設け
   たことを特徴とする連結装置。
4. 【請求項４】 請求項１もしくは請求項２記載の連結装
   置が一直線上ではない位置に３個配置されていることを
   特徴とする連結装置。