JP2009056937A - 射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物を一定の初速度で射出することが可能であり、しかも簡単な構成で装置全体の小型化を図ることができる射出装置を提供すること。
【解決手段】支持ロッド部材（１５）の所定域を巻回する態様で配設されたバネ部材（１６）に圧縮力を付与した後、圧縮力を解除してバネ部材の弾性復元力により支持ロッド部材に支持された対象物を所定方向に向けて射出するようにした射出装置であって、モータギア２１と、プーリ部材２３と一体的に回転可能となる態様で構成されたプーリギア２４とを伝達状態と非伝達状態との間で切り替え可能に係合し、伝達状態となる場合にはモータギア２１の回転力をプーリギア２４に伝達してバネ部材１６に圧縮力を作用させる一方、非伝達状態となる場合にはモータギア２１の回転力をプーリギア２４に伝達しないで該プーリギア２４をフリーな状態にする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、射出装置に関し、より詳細には、親機と子機とから構成される親子人工衛星システムにおいて、親機に配設され、子機を所定方向に向けて射出する射出装置に関するものである。

従来、親機と子機とから構成される親子人工衛星システムにおいて、親機に配設され、子機を所定方向に射出する射出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１２８０９７号公報

上記特許文献１において、射出装置の詳細について記載されていないが、射出装置には、射出する子機の初速度を一定に保持できることが求められており、しかも装置の小型化を図る観点より簡単な構成であることが求められている。

尚、ここでは親子人工衛星システムに適用される射出装置について説明したが、かかる親子人工衛星システムに限定されるものではなく、対象物を所定方向に向けて射出するような射出装置であっても同様なことが求められていることはいうまでもない。

本発明は、上記実情に鑑みて、対象物を一定の初速度で射出することが可能であり、しかも簡単な構成で装置全体の小型化を図ることができる射出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る射出装置は、支持ロッド部材の所定域を巻回する態様で配設されたバネ部材に圧縮力を付与した後、該圧縮力を解除してバネ部材の弾性復元力により前記支持ロッド部材の先端部に支持された対象物を所定方向に向けて射出するようにした射出装置であって、アクチュエータの駆動に応じて回転する態様で構成された第１ギア要素と、前記バネ部材に一端が結合したワイヤー部材が取り付けられたプーリ部材と一体的に回転可能となる態様で構成され、回転することにより該プーリ部材を通じてワイヤー部材の巻き取りおよび繰り出しを可能にする第２ギア要素と、前記第１ギア要素と前記第２ギア要素とを伝達状態と非伝達状態との間で切り替え可能に係合し、伝達状態となる場合には第１ギア要素の回転力を第２ギア要素に伝達して前記ワイヤー部材を巻き取ることにより前記バネ部材に圧縮力を作用させる一方、非伝達状態となる場合には第１ギア要素の回転力を第２ギア要素に伝達しないで該第２ギア要素をフリーな状態にして前記バネ部材の弾性復元力により前記ワイヤー部材の繰り出しを許容する係合手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る射出装置は、上述した請求項１において、前記係合手段は、前記第１ギア要素の周面の所定域に形成された第１噛合歯部と、該第１ギア要素の周面における第１噛合歯部の形成域を除く領域に該第１噛合歯部と連続する態様で形成された平滑部と、前記第２ギア要素の全周面に形成された第２噛合歯部とを備えて成り、所定の係合域で第１噛合歯部と第２噛合歯部とが対向して噛み合うことにより伝達状態となる一方、該係合域で平滑部と第２噛合歯部とが対向することにより非伝達状態となることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る射出装置は、上述した請求項１または請求項２において、先端が前記対象物に結合するテザーの基端が取り付けられ、モータの駆動に応じて回転することによりテザーの巻き取りおよび繰り出しを可能にするリール部材と、前記モータと前記リール部材との間に介在し、モータが駆動する場合にリール部材の回転トルクを一定に保持するトルク保持部材とを備えたことを特徴とする。

本発明の射出装置によれば、バネ部材の弾性復元力により対象物を所定方向に向けて射出するので、対象物を一定の初速度で射出させることができる。また、第１ギア要素と第２ギア要素とを伝達状態と非伝達状態との間で切り替え可能に係合し、伝達状態となる場合には第１ギア要素の回転力を第２ギア要素に伝達してワイヤー部材を巻き取ることによりバネ部材に圧縮力を作用させる一方、非伝達状態となる場合には第１ギア要素の回転力を第２ギア要素に伝達しないで該第２ギア要素をフリーな状態にしてバネ部材の弾性復元力によりワイヤー部材の繰り出しを許容するようにしたので、第１ギア要素を一方向に向けて回転させるだけでワイヤー部材の巻き取りおよび繰り出しを行うことができ、簡単な構成で対象物を複数回にわたって射出することができる。従って、対象物を一定の初速度で射出することが可能であり、しかも簡単な構成で装置全体の小型化を図ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る射出装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、以下の実施の形態においては、親機と子機とから構成される親子人工衛星システムに適用され、親機に配設された射出装置について説明する。

図１は、本発明の射出装置の構成を示す斜視図である。ここに例示する射出装置は、装置本体１０を備えている。装置本体１０は、例えば軽量形鋼等を加工して形成したフレーム部材１１を直方体の各辺を成す態様で結合して骨組みを構成し、上面、底面および側面となる部位に板状体を配設して形成したものである。ここで、フレーム部材１１のうち図中において上下方向に延在するものは、上端部が上面より突出している。また、上面、底面および側面となる部位に配設した板状体を、それぞれ天板１２、底板１３および側板１４と称する。尚、図１は、説明の便宜上、装置本体１０の内部が見えるように示している。

このような装置本体１０の天板１２には複数（図示の例では４つ）の支持ロッド部材１５が上下方向に延在する態様で配設してある。支持ロッド部材１５は、それぞれ天板１２の各頂点より内方に僅かに移動した個所に配設してある。これら支持ロッド部材１５は、それぞれの先端部分が子機１に当接して該子機１を支持している。そして、各支持ロッド部材１５の所定域、すなわち先端部から中央部分に至る領域にバネ部材１６が巻回する態様で配設してある。バネ部材１６は、コイルバネであり、図２に示すように基端部分１６ａが支持ロッド部材１５のフランジ部分１５ａに係止してある一方、先端部分１６ｂが自由端部分となっている。ここで、図には明示しないが、バネ部材１６の先端部分１６ｂには、後述するワイヤーケーブル（ワイヤー部材）ＷＣが結合してある。

上記装置本体１０の内部には、圧縮機構２０と伸展機構３０とが配設してある。圧縮機構２０は、上記バネ部材１６に圧縮力を付与するとともに、該圧縮力を解除させるものであり、モータギア（第１ギア要素）２１と、シャフト２２と、プーリ部材２３と、プーリギア（第２ギア要素）２４とを備えて構成してある。

モータギア２１は、図３に示すように複数（図示の例では２つ）あり、それぞれが装置本体１０の底板１３に固定配置された圧縮モータ２５に連結された出力軸２５ａに配設してある。より詳細に説明すると、モータギア２１は、それぞれが円板状の形態を成し、同一の外径を有している。またモータギア２１は、それぞれが出力軸２５ａに貫通される態様で配設してあり、該出力軸２５ａの軸心回りに回転可能となっている。これらモータギア２１は、図から明らかなように、互いの間に所定の間隔が設けてある。モータギア２１の詳細な構造については後述する。

シャフト２２は、複数（図示の例では２本）あり、圧縮モータ２５の両側域、すなわち圧縮モータ２５の左方域および右方域に上記出力軸２５ａと平行に配設してある。これらシャフト２２は、その軸心（中心軸）回りに回転可能となる態様で支持部材に支持してある。支持部材は、装置本体１０の底板１３より上方に突出する態様で設けてある。

プーリ部材２３は、複数（図示の例では４つ）あり、各シャフト２２に２つずつ固定配設してある。より詳細に説明すると、プーリ部材２３は、円板状の形態を成し、その中心部分をシャフト２２に貫通される態様で該シャフト２２に固定配設してあり、シャフト２２の軸心回りの回転により回転可能と成っている。これら各プーリ部材２３の周面の所定個所にはワイヤーケーブルＷＣの基端が取り付けてあり、プーリ部材２３が一方向に回転することにより、該ワイヤーケーブルＷＣを周面上に巻き取ることができる一方、他方向に回転することにより、該ワイヤーケーブルＷＣを周面から繰り出すことができるようになっている。ここで、プーリ部材２３に取り付けられたワイヤーケーブルＷＣの先端は、支持ロッド部材１５に巻回する態様で配設されたバネ部材１６の先端部分１６ｂにそれぞれ取り付けてある。つまり、一のプーリ部材２３に取り付けられたワイヤーケーブルＷＣの先端は、一の支持ロッド部材１５に巻回する態様で配設されたバネ部材１６の先端部分１６ｂに取り付けてある（図２参照）。

プーリギア２４は、複数（図示の例では２つ）あり、各シャフト２２に別個に配設してある。より詳細に説明すると、プーリギア２４は、それぞれが円板状の形態を成し、同一の外径を有している。またプーリギア２４は、それぞれがシャフト２２に貫通される態様で配設してあり、該シャフト２２と一体的に回転可能となっている。つまり、各プーリギア２４は、共通のシャフト２２に固定配設された２つのプーリ部材２３と一体的に回転可能となる態様で構成してある。このようなプーリギア２４は、それぞれ別個に上記モータギア２１と所定の係合域Ｌで係合可能となる態様で設けてある。つまり、一のプーリギア２４は、一のモータギア２１と係合可能となる一方、他のプーリギア２４は、他のモータギア２１と係合可能となっている。

以下に、モータギア２１とプーリギア２４との係合について説明する。まず、モータギア２１の構造について説明する。

それぞれのモータギア２１の周面には、第１噛合歯部２１ａと平滑部２１ｂとが連続する態様で形成してある（図６〜図８参照）。第１噛合歯部２１ａは、通常の歯車と同様に凹凸が形成されたものであり、所定の係合域Ｌにて対向するギアの歯部と噛合する部位である。平滑部２１ｂは、凹凸が形成されないで平らな周面を形成する部位である。ここに、第１噛合歯部２１ａの周方向の長さは、後述するようにバネ部材１６を十分に圧縮させるのに十分なものとなっている。一方、平滑部２１ｂの周方向に長さは、後述するようにバネ部材１６が弾性復元力により復元させるのに十分なものとなっている。

次に、プーリギア２４の構造について説明する。それぞれのプーリギア２４の全周面には、第２噛合歯部２４ａが形成してある（図６〜図８参照）。第２噛合歯部２４ａは、通常の歯車と同様に凹凸が形成されたものであり、所定の係合域Ｌにて対向するギアの歯部と噛合する部位である。

このようなモータギア２１とプーリギア２４とは、所定の係合域Ｌにて、第１噛合歯部２１ａと第２噛合歯部２４ａとが対向する場合には、これら第１噛合歯部２１ａと第２噛合歯部２４ａとが噛み合ってモータギア２１の回転力がプーリギア２４に伝達する伝達状態となる一方、平滑部２１ｂと第２噛合歯部２４ａとが対向する場合にはモータギア２１の回転力がプーリギア２４に伝達しない非伝達状態となる。尚、モータギア２１およびプーリギア２４は、２つずつ設けられており、一のモータギア２１と一のプーリギア２４とが伝達状態にある場合には、他のモータギア２１と他のプーリギア２４とも伝達状態にあり、一のモータギア２１と一のプーリギア２４とが非伝達状態にある場合には、他のモータギア２１と他のプーリギア２４とも非伝達状態にあるように調整されている。つまり、一のモータギア２１と一のプーリギア２４とが、係合域Ｌにて、第１噛合歯部２１ａと第２噛合歯部２４ａとが対向して噛み合っている場合には、他のモータギア２１と他のプーリギア２４とが、係合域Ｌにて、第１噛合歯部２１ａと第２噛合歯部２４ａとが対向して噛み合っており、一のモータギア２１と一のプーリギア２４とが、係合域Ｌにて、平滑部２１ｂと第２噛合歯部２４ａとが対向している場合には、他のモータギア２１と他のプーリギア２４とが、係合域Ｌにて平滑部２１ｂと第２噛合歯部２４ａとが対向するように調整されている。

伸展機構３０は、図４に示すように、リール部材３１と、トルク保持部材３２とを備えて構成してある。リール部材３１は、装置本体１０において回転可能に配設してある。このリール部材３１の外周面の所定個所には、子機１に結合するテザーＴの基端が取り付けられている。つまり、テザーＴは、天板１２の貫通孔（図示せず）を貫通する態様で、先端が子機１に結合し、基端がリール部材３１に取り付けられている。このリール部材３１は、伸展モータ３３の一定方向の駆動（この例ではテザーＴを巻き取る方向）によりトルク保持部材３２を介して回転するものである。ただし、トルク保持部材３２で設定したトルク以上の力がテザーＴに加わった場合は、テザーＴを繰り出す方向に回転するものである。従って、トルク保持部材３２で設定したトルク以内であれば伸展モータ３３の駆動によりリール部材３１がテザーＴを巻き取る方向に回転し、テザーＴを外周面上に巻き取ることができる。その一方、伸展モータ３３が駆動しない場合、あるいは伸展モータ３３が一定方向に駆動してトルク保持部材３２で設定したトルク以上の力がテザーＴに加わった場合には、リール部材３１は、他方向にも回転可能となっており、他方向に回転することによりテザーＴを外周面から繰り出すことができるようになっている。

トルク保持部材３２は、例えばパーマトルクのようなものであって、伸展モータ３３が駆動している場合には、図５に示すように入力軸３２ａから入力された伸展モータ３３の回転駆動力を、出力軸３２ｂを通じて一定トルクで出力することにより、一方向に回転するリール部材３１の回転トルクを一定に保持し、かつ伸展モータ３３が駆動していない場合、あるいは伸展モータ３３が一定方向に駆動していて設定したトルク以上の力がテザーＴに加わった場合にも他方向に回転するリール部材３１の回転トルクを一定に保持するものである。

以上のような構成を有する射出装置の動作について図６〜図８を適宜利用して説明する。尚、図６〜図８は、一のモータギア２１と一のプーリギア２４との係合状態しか示していないが、上述したように他のモータギア２１と他のプーリギア２４との係合状態も一のモータギア２１と一のプーリギア２４と同じように係合状態が変化するようになっている。

まず、図１および図２に示すように子機１が支持ロッド部材１５に支持されており、かかる子機１を射出する場合について説明する。かかる説明の前提として、伸展モータ３３は駆動していないものとし、図６に示すように、所定の係合域Ｌにおいてモータギア２１の平滑部２１ｂとプーリギア２４の第２噛合歯部２４ａとが対向しており、モータギア２１とプーリギア２４とは非伝達状態にあるものとする。

この場合に圧縮モータ２５が駆動することにより、モータギア２１は、出力軸２５ａを介して該出力軸２５ａの軸心回りに一方向（図示の例では時計回りの方向）に回転する。これにより、該係合域Ｌにおいては、時計回りの方向に回転するモータギア２１の第１噛合歯部２１ａが係合域Ｌに進入し、プーリギア２４の第２噛合歯部２４ａと対向する結果、第１噛合歯部２１ａと第２噛合歯部２４ａとが噛み合って、モータギア２１とプーリギア２４とが伝達状態になり（図７参照）、モータギア２１の回転力がプーリギア２４に伝達されて、プーリギア２４が図７中反時計回りの方向に回転する。このようにプーリギア２４が反時計回りの方向に回転することは、これと一体的に回転するプーリ部材２３も反時計回りの方向に回転することになり、これによりワイヤーケーブルＷＣが巻き取られる。ワイヤーケーブルＷＣが巻き取られることにより先端部分１６ｂにワイヤーケーブルＷＣが結合するバネ部材１６は圧縮されて縮むことになる。つまり、圧縮機構２０は、バネ部材１６に圧縮力を付与していることになる。

そして、モータギア２１が時計回りに回転する結果、上記係合域Ｌに平滑部２１ｂが再び進入し、プーリギア２４の第２噛合歯部２４ａと対向する結果、モータギア２１とプーリギア２４とが非伝達状態になると、プーリギア２４はフリーな状態になる。つまり、バネ部材１６に付与していた圧縮力が解除されることになる。そのため、バネ部材１６は、弾性復元力により自由端部分１６ｂが上方に変位し、支持ロッド部材１５に支持された子機１を押圧する結果、子機１は所定方向に射出されることになる。その一方、バネ部材１６の弾性復元力がこれに結合するワイヤーケーブルＷＣにも作用し、プーリ部材２３は時計回りの方向に回転して該プーリ部材２３からワイヤーケーブルＷＣが繰り出されることになる。このときプーリ部材２３と一体的に回転するプーリギア２４も、図８に示すように時計回りの方向に回転することになる。

ところで、射出される子機１に結合するテザーＴを取り付けたリール部材３１は、回転してテザーＴを繰り出すことになる。この際、リール部材３１の回転トルクは、トルク保持部材３２により一定に保持されているため、テザーＴに一定の張力が作用している。

このようにして射出された子機１を再び親機に戻すためには、伸展モータ３３を駆動させて回転するリール部材３１にテザーＴの巻き取りを行わせることにより子機１を再び支持ロッド部材１５の先端部に支持させることができる。尚、このように子機１を親機に戻す場合には、圧縮モータ２５の駆動を停止させている。

以上説明したように、本実施の形態における射出装置においては、バネ部材１６の弾性復元力のみで子機１を所定方向に向けて射出するので、子機１を一定の初速度で射出させることができる。また、所定の係合域Ｌで第１噛合歯部２１ａと第２噛合歯部２４ａとが噛み合うことによりモータギア２１とプーリギア２４とが伝達状態となる場合には、ワイヤーケーブルＷＣを巻き取ってバネ部材１６に圧縮力を作用させる一方、該係合域Ｌで平滑部２１ｂと第２噛合歯部２４ａとが対向してモータギア２１とプーリギア２４とが非伝達状態となる場合には、プーリギア２４をフリーな状態にしてワイヤーケーブルＷＣの繰り出しを許容するので、圧縮モータ２５を駆動させてモータギア２１を一方向に向けて回転させるだけでワイヤーケーブルＷＣの巻き取りおよび繰り出しを行うことができ、簡単な構成で子機１を複数回にわたって射出することができる。従って、子機１を一定の初速度で射出することが可能であり、しかも簡単な構成で装置全体の小型化を図ることができる。

また、上記射出装置によれば、伸展機構３０を構成するトルク保持部材３２によりリール部材３１の回転トルクを一定に保持するので、テザーＴに一定の張力を与えることができ、該テザーＴを通じて子機１の姿勢等の制御を容易にすることができる。また、テザーＴに一定の張力を与えることからテザーＴがたるむ虞れがなく、テザーＴの巻き取りや繰り出し時等に絡むことがない。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。すなわち、上述の実施の形態では、モータギア２１の周面に平滑部２１ｂを形成するようにしたが、本発明では、プーリギアに平滑部を形成し、モータギアの全周面に第１噛合歯部を形成するようにしても良い。これによっても、上述した射出装置と同様の作用効果を奏することができる。

本発明の射出装置の構成を示す斜視図である。 図１に示した射出装置を模式的に示した模式図である。 図１に示した圧縮機構の要部を模式的に示した模式図である。 図１に示した伸展機構の要部を模式的に示した模式図である。 図４に示したトルク保持部材を説明するための説明図である。 モータギアとプーリギアとの係合状態を模式的に示した模式図である。 モータギアとプーリギアとの係合状態を模式的に示した模式図である。 モータギアとプーリギアとの係合状態を模式的に示した模式図である。

符号の説明

１ 子機
１５ 支持ロッド部材
１６ バネ部材
２１ モータギア
２１ａ 第１噛合歯部
２１ｂ 平滑部
２３ プーリ部材
２４ プーリギア
２４ａ 第２噛合歯部
３１ リール部材
３２ トルク保持部材
Ｌ 係合域
ＷＣ ワイヤーケーブル
Ｔ テザー

Claims (3)

1. 支持ロッド部材の所定域を巻回する態様で配設されたバネ部材に圧縮力を付与した後、該圧縮力を解除してバネ部材の弾性復元力により前記支持ロッド部材の先端部に支持された対象物を所定方向に向けて射出するようにした射出装置であって、
   アクチュエータの駆動に応じて回転する態様で構成された第１ギア要素と、
   前記バネ部材に一端が結合したワイヤー部材が取り付けられたプーリ部材と一体的に回転可能となる態様で構成され、回転することにより該プーリ部材を通じてワイヤー部材の巻き取りおよび繰り出しを可能にする第２ギア要素と、
   前記第１ギア要素と前記第２ギア要素とを伝達状態と非伝達状態との間で切り替え可能に係合し、伝達状態となる場合には第１ギア要素の回転力を第２ギア要素に伝達して前記ワイヤー部材を巻き取ることにより前記バネ部材に圧縮力を作用させる一方、非伝達状態となる場合には第１ギア要素の回転力を第２ギア要素に伝達しないで該第２ギア要素をフリーな状態にして前記バネ部材の弾性復元力により前記ワイヤー部材の繰り出しを許容する係合手段と
   を備えたことを特徴とする射出装置。
2. 前記係合手段は、
   前記第１ギア要素の周面の所定域に形成された第１噛合歯部と、
   該第１ギア要素の周面における第１噛合歯部の形成域を除く領域に該第１噛合歯部と連続する態様で形成された平滑部と、
   前記第２ギア要素の全周面に形成された第２噛合歯部と
   を備えて成り、
   所定の係合域で第１噛合歯部と第２噛合歯部とが対向して噛み合うことにより伝達状態となる一方、該係合域で平滑部と第２噛合歯部とが対向することにより非伝達状態となることを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
3. 先端が前記対象物に結合するテザーの基端が取り付けられ、回転することによりテザーの巻き取りおよび繰り出しを可能にするリール部材と、
   前記リール部材の回転トルクを一定に保持するトルク保持部材と
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出装置。

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