JP2020131772A - 連結解除装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易位置決め機構が係合部の保持機構も兼ねているため、連結解除時に、係合部がバラバラになり、飛び散ってしまうことがあった。【解決手段】航行体の分離に用いられる連結解除装置であって、分割された一対の半円部材を含む円柱部材と、前記円柱部材の外周面に沿って当接して前記円柱部材を保持する円形保持部を形成する一対の連結部材と、前記円柱部材を回転させて前記連結解除装置の連結を解除する駆動力を発生する駆動部とを備え、前記連結部材は、前記駆動部の反対側の面を覆うカバーを有し、前記半円部材は、前記連結解除装置の解除時において、前記半円部材が前記連結部材と前記カバーとの間に保持される保持機構を有することを特徴とする。【選択図】図１４

Description

本発明は、複数の物体同士を連結して分離可能に保持することができる連結解除装置に関するものである。

複数の物体同士を連結して分離可能に保持する構造は、さまざまな分野で利用されており、種々の構造が提案されている。

一例として、ロケットと人工衛星の連結における連結構造として、引用文献１には、従来多用されていた火工品を使用せず、熱可塑性樹脂の形状変化を利用して分離する技術が提案されている。

特開２０１２−１３６１３１号公報

しかしながら、連結解除装置が解除されると、係合部にある簡易位置決め機構に係合部を駆動させるための過大な負荷が印加され破断してしまい、簡易位置決め機構が係合部の保持機構も兼ねているため、係合部がバラバラになり、飛び散ってしまうことがあった。

本発明に係る連結解除装置は、この点に鑑みてなされたものであり、
航行体の分離に用いられる連結解除装置であって、
分割された一対の半円部材を含む円柱部材と、
前記円柱部材の外周面に沿って当接して前記円柱部材を保持する円形保持部を形成する一対の連結部材と、
前記円柱部材を回転させて前記連結解除装置の連結を解除する駆動力を発生する駆動部と
を備え、
前記連結部材は、前記駆動部の反対側の面を覆うカバー部を有し、
前記半円部材は、前記連結解除装置の解除時において、前記半円部材が前記連結部材と前記カバー部との間に保持される保持機構を有することを特徴とする。

本発明によれば、連結解除装置における連結の解除時に、円柱部材が連結部材から飛散することを防止することができる。

本発明の一実施形態における連結解除装置の分解斜視図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の要部分解斜視図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。 本発明の一実施形態における連結解除装置の分離動作の比較図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置の要部分解斜視図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置の要部分解斜視図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置の要部分解斜視図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置の要部拡大図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置の要部拡大図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置の要部分解斜視図。 本発明の一実施形態における連結解除装置を適用した航行体の説明図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置を適用した例の斜視図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置を搭載した例の分解斜視図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置を搭載した他の例の斜視図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。 本発明の他の実施形態における連結解除装置の分離動作説明図。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る連結解除装置について、図１から図１８を用いて説明する。図１に本発明の一実施形態における連結解除装置Ａの斜視図を示す。図１に示す通り、本発明の一実施形態に係る連結解除装置Ａは、分離機構１０００、動力伝達軸２０００および駆動部としてのモータＭから構成される。

分離機構１０００は、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００から構成される。

第１連結部材１１００と第２連結部材１２００は、それぞれ分離対象物を連結するための第１取付部１１００ａと第２取付部１２００ａを有する。

＜第１連結部材の説明＞
図２に連結解除装置Ａの分解斜視図を示す。図２に示す通り、第１保持ピン１１１０は、駆動半円軸１１０９に設けられた挿入孔１１０９ａに挿入され圧入または接着により固定される。なお、第１保持ピン１１１０と駆動半円軸１１０９をまとめて駆動半円部材１１１１と記載する。

第１駆動軸受１１０３は、第１ピストン軸１１０４に挿入されて圧入または接着により固定される。なお、第１駆動軸受１１０３および第１ピストン軸１１０４をまとめて第１ピストン１１０５と記載する。

第１連結部材１１００は、第１Ｌ形部材１１０１、第１ガイドピン１１０８、第１閉塞ピン１１０７、第１圧縮ばね１１０６、第１ピストン１１０５、第１固定軸受１１０２、駆動半円部材１１１１、第１カバー１１１３、第１カバー固定ねじ１１１２から構成される。

第１ガイドピン１１０８は、第１Ｌ形部材１１０１の貫通孔１１０１ｃに挿入され圧入または接着により固定される。

第１固定軸受１１０２は、第１Ｌ形部材１１０１のピストン孔１１０１ｂに挿入され圧入または接着により固定される。

第１閉塞ピン１１０７は、第１ピストン１１０５および第１圧縮ばね１１０６をピストン孔１１０１ｂに挿入した状態において、ピストン孔１１０１ｂに挿入され圧入または接着により固定される。

第１カバー１１１３は、駆動半円部材１１１１の摺動面１１０９ｂと第１Ｌ形部材１１０１の摺動面１１０１ｄを当接させた状態において、第１Ｌ形部材１１０１に設置し、第１カバー固定ねじ１１１２によってモータＭが設けられた側と反対側から固定される。

なお、第１Ｌ形部材１１０１、第１ガイドピン１１０８、駆動半円部材１１１１は、連結中に応力集中等により高負荷が印加されるため、経年による腐食により強度が低下するのを防止する観点からも、高強度を有し耐食性材料でもあるステンレス鋼の一種であるＳＵＳ６３０−Ｈ９００が好適である。

また、第１Ｌ形部材１１０１、第１ガイドピン１１０８、第１圧縮ばね１１０６、第１ピストン１１０５、駆動半円部材１１１１の表面状態は、後述する分離動作が作用したときに各部材間で摺動が発生するため、所望の摩擦係数を有する表面状態等を形成する必要がある。特に、摺動部の摩擦係数を小さくすることにより、所望の分離動作を得るためのモータＭの出力を小さくすることができるので、表面粗さを小さくするとともに、二硫化モリブデン塗装（ＭＩＬ−Ｌ−２３３９８相当）またはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティングを施工することが好適である。

＜第２連結部材の説明＞
第２保持ピン１２１０は、従動半円軸１２０９に設けられた挿入孔１２０９ａに挿入され圧入または接着により固定される。なお、第２保持ピン１２１０と従動半円軸１２０９をまとめて従動半円部材１２１１と記載する。

第２駆動軸受１２０３は、第２ピストン軸１２０４に挿入されて圧入または接着により固定される。なお、第２駆動軸受１２０３および第２ピストン軸１２０４をまとめて第２ピストン１２０５と記載する。

第２連結部材１２００は、第２Ｌ形部材１２０１、第２ガイドピン１２０８、第２閉塞ピン１２０７、第２圧縮ばね１２０６、第２ピストン１２０５、第２固定軸受１２０２、従動半円部材１２１１、第２カバー１２１２、第２カバー固定ねじ１２１３から構成される。

第２ガイドピン１２０８は、第２Ｌ形部材１２０１の貫通孔１２０１ｃ（不図示）に挿入され圧入または接着により固定される。

第２固定軸受１２０２は、第２Ｌ形部材１２０１のピストン孔１２０１ｂ（不図示）に挿入され圧入または接着により固定される。

第２閉塞ピン１２０７は、第２ピストン１２０５および第２圧縮ばね１２０６をピストン孔１２０１ｂに挿入した状態において、ピストン孔１２０１ｂに挿入され圧入または接着により固定される。

第２カバー１２１２は、従動半円部材１２１１の摺動面１２０９ｂと第２Ｌ形部材１２０１の摺動面１２０１ｄを当接させた状態において、第２Ｌ形部材１２０１に設置し、第２カバー固定ねじ１２１３によってモータＭが設けられた側と反対側から固定される。

なお、第２Ｌ形部材１２０１、第２ガイドピン１２０８、従動半円部材１２１１は、連結中に応力集中等により高負荷が印加されるため、経年による腐食により強度が低下するのを防止する観点からも、高強度を有し耐食性材料でもあるステンレス鋼の一種であるＳＵＳ６３０−Ｈ９００が好適である。

また、第２Ｌ形部材１２０１、第２ガイドピン１２０８、第２圧縮ばね１２０６、第２ピストン１２０５、従動半円部材１２１１の表面状態は、後述する分離動作が作用したときに各部材間で摺動が発生するため、所望の摩擦係数を有する表面状態等を形成する必要がある。特に、摺動部の摩擦係数を小さくすることにより、所望の分離動作を得るためのモータＭの出力を小さくすることができるので、表面粗さを小さくするとともに、二硫化モリブデン塗装（ＭＩＬ−Ｌ−２３３９８相当）またはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティングを施工することが好適である。

＜動力伝達軸の連結説明＞
動力伝達軸２０００は、入力孔２０００ａ（不図示）にモータＭの出力軸Ｍａが挿入されて連結し、出力溝２０００ｂに駆動半円部材１１１１の凸部１１０９ｇが連結し、駆動部としてのモータＭによって分離機構１０００連結を解除するのに必要な回転駆動力を得られる構成となる。

なお、動力伝達軸２０００は、作動中に応力集中等により高負荷が印加されるため、経年による腐食により強度が低下するのを防止する観点からも、高強度を有し耐食性材料でもあるステンレス鋼の一種であるＳＵＳ６３０−Ｈ９００が好適である。

また、動力伝達軸２０００の表面状態は、後述する分離動作が作用したときに各部材間で摺動が発生するため、所望の摩擦係数を有する表面状態等を形成する必要がある。特に、摺動部の摩擦係数を小さくすることにより、所望の分離動作を得るためのモータＭの出力を小さくすることができるので、表面粗さを小さくするとともに、二硫化モリブデン塗装（ＭＩＬ−Ｌ−２３３９８相当）またはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティングを施工することが好適である。

＜ＣＣＷ回転するときの分離機構の組立および作動原理＞
分離機構１０００の係合部である駆動半円部材１１１１と従動半円部材１２１１がＣＣＷ方向に回転して連結が解除されるときの説明を図３から図６を用いて説明する。図３に分離機構１０００を組み立てるときの説明図を示す。図３の断面図に示す通り、組立時、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００は、それぞれＬ字状に形成されており、その外形が略等しくなるように構成されている。こうすることによって、図３のように両者を点対称に配置して当接させた際に隙間が生じないようになっている。

また、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００が連結した状態において、第１ガイドピン１１０８は第２ガイド孔１２０１ａ、第２ガイドピン１２０８は第１ガイド孔１１０１ａに挿入されており、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００の移動方向が、第１ガイドピン１１０８および第２ガイドピン１２０８の軸方向（基準面Ｘ方向）に規制されている。

ただし、第１ガイドピン１１０８と第２ガイド孔１２０１ａ、第２ガイドピン１２０８と第１ガイド孔１１０１ａとの間の軸直交方向（基準面Ｙ方向）には、意図的に隙間Ｓ／２が設けられており、基準面Ｙ方向にも若干の移動が可能である。

さらに、第１ガイド孔１１０１ａと第１ピストン孔１１０１ｂ、第２ガイド孔１２０１ａと第２ピストン孔１２０１ｂは内部で貫通しており、第１ガイドピン１１０８を第２ピストン１２０５、第２ガイドピン１２０８を第１ピストン１１０５が分離方向（図３中の矢印ａ方向であり第１連結部材１１００は右方向、第２連結部材１２００は左方向が分離方向となる。）に弾性力ａを与えているため、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００を分離方向と逆方向（矢印ｂ方向）に外力ｂを与えた状態にて連結させる。

なお、弾性力ａは、第１圧縮ばね１１０６および第２圧縮ばね１２０６を圧縮したときに生じる力もしくは、分離対象物から第１連結部材、第２連結部材に及ぼされる力である。このとき、弾性力ａは、外力ｂより小さい。

また、図３に示すように、第１Ｌ形部材１１０１と第２Ｌ形部材１２０１には、駆動半円部材１１１１と従動半円部材１２１１を合わせて形成される外周面が略真円形の円柱に対応する凹みがある。

なお、第１Ｌ形部材１１０１の摺動面１１０１ｄと第２Ｌ形部材１２０１の摺動面１２０１ｄはそれぞれ半円形、より詳しくは、真円を上面および底面とする円柱形状を、その上面と底面を形成する真円の中央を通る面（基準面Ｘ）で割った形状（以下説明上、半円柱と称する。）に沿って凹んでいる。すなわち、連結状態においては、摺動面１１０１ｄと摺動面１２０１ｄは互いの正面に対向し、貫通孔（円形保持部）ｃを形成する。貫通孔ｃは真円形状を延ばした円柱状である。ここで、説明上貫通孔ｃの断面形状が真円であるとして説明したが、実際に加工する際には正確に真円とすることは難しく、真円に近いものを含むことは言うまでもない。また、後述するように、摺動面１１０１ｄと摺動面１２０１ｄの間に隙間を生じる状態であっても、両者が対向している状態においては真円形状を成していると見做せる。当然、真円で形成することができれば、以下に説明する連結原理における連結の密着度を高めることができ、好適である。

駆動半円部材１１１１と従動半円部材１２１１は、それぞれの摺動面１１０９ｃと摺動面１２０９ｃが当接して円柱形状を成し、それぞれの摺動面１１０９ｂと摺動面１２０９ｂが、第１Ｌ形部材１１０１の摺動面１１０１ｄと第２Ｌ形部材１２０１の摺動面１２０１ｄの両方に当接するように配置されることで、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００が分離することを規制し、連結状態を維持している。このように、本実施形態に係る連結解除装置Ａは、分割された一対の半円部材によって円柱部材を構成し、その円柱部材を回転させて２つの連結部材を跨ぐように配置することで２つの部材を連結し、円柱部材を回転させることで連結状態を解除することができるものである。

図４に連結時の分離機構１０００の断面図を示す。図４に示す通り、連結時、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００は、分離方向に弾性力ａが与えられた状態である。

なお、基準面Ｘに対し摺接面ｄの駆動半円部材１１１１側が成す角をθ１とすると、角度θ１は９０度より若干大きく設定され、駆動半円部材１１１１と従動半円部材１２１１は摺接面ｄ方向にほぼ摺動しない。

第１連結部材１１００と第２連結部材１２００は、基準面Ｙ方向には規制がないため、それぞれ基準面Ｙ方向に移動する。

しかし、第１ガイドピン１１０８と第２ガイド孔１２０１ａ、第２ガイドピン１２０８と第１ガイド孔１１０１ａが接触することにより、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００の摺接面ｄ方向への移動は、基準面Ｙ方向に隙間Ｓ開いたところで規制される。

図５に作動中の分離機構１０００の断面図を示す。図５の断面図に示す通り、作動時、駆動半円部材１１１１はモータＭ（不図示）からの駆動力によりＣＣＷ方向に回転する。

また、従動半円部材１２１１は、駆動半円部材１１１１と摺接面ｄで当接しており、摺接面ｄ方向に摺動しながら駆動半円部材１１１１より駆動力が伝達され、ＣＣＷ方向に回転する。

このとき、角度θ１が小さくなるに従い、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００の分離方向の隙間Ｌが大きくなる。

なお、隙間Ｌと角度θ１の関係は、Ｌ＝Ｓ／ｔａｎθ１となる。

そのため、角度θ１が９０度以下で比較的大きい場合には角度θ１の変化に対して移動量Ｌの変化は小さく、角度θ１が減少し、角度θ１が０に近づくにつれて移動量Ｌが急激に無限大に発散することが上記Ｌを求める式から分かる。

また、隙間Ｓを任意に調整することで、隙間Ｌと角度θ１の関係を一意に定めることができる。

図６に分離時の分離機構１０００の断面図を示す。図６に示す通り、隙間Ｌが所定の大きさとなった時点で第１ガイドピン１１０８が第２ガイド孔１２０１ａ、第２ガイドピン１２０８が第１ガイド孔１１０１ａから抜け、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００の連結が解除される。

なお、第１ガイドピン１１０８および第２ガイドピン１２０８をそれぞれ第２ガイド孔１２０１ａおよび第１ガイド孔１１０１ａから確実に抜けるようにするため、第１ピストン１１０５の端部１１０５ａおよび第２ピストン１２０５の端部１２０５ａがそれぞれ第１ガイド孔１１０１ａの端部１１０１ｅおよび第２ガイド孔１２０１ａの端部１２０１ｅから抜ける設計にすることが好適である。

また、第１ピストン１１０５は第１固定軸受１１０２、第２ピストン１２０５は第２固定軸受１２０２と接触することで、連結解除後の位置を一意に決めることができる。

連結が解除されると、駆動半円部材１１１１の凸部１１０９ｇは、規制力が無くなるため、動力伝達軸２０００の溝２０００ｂが延在する方向に第１Ｌ型連結部材１１０１と共に移動し、溝２０００ｂから分離する。

第１ガイドピン１１０８と第２ガイドピン１２０８の軸方向長さを同じに設計すると、加工誤差の影響で厳密に同じ長さに製造することができないため、第１ガイドピン１１０８と第２ガイドピン１２０８がそれぞれ第２ガイド孔１２０１ａおよび第１ガイド孔１１０１ａから抜ける順序を設定することができない。そのため、前述の順序を設定したい場合、第１ガイドピン１１０８と第２ガイドピン１２０８の軸方向長さを違わせる設計とすることで、前述の順序を設定することができる。

図７に第２ガイドピン１２０８が第１ガイドピン１１０８より早く規制が解除されるように設計した場合の分離装置１０００の断面図を示す。図７に示す通り、第１ガイドピン１１０８を第２ガイドピン１２０８より軸方向に長くすることで、第２ガイドピン１２０８は第１ガイド孔１１０１ａを抜けて規制が解除されているが、第１ガイドピン１１０８は第２ガイド孔１２０１ａに挿通されて規制された状態となり、設計した通り第２ガイドピン１２０８が第１ガイドピン１１０８より早く規制が解除されていることがわかる。

＜ＣＷ回転するときの分離機構の組立および作動原理＞
分離機構１０００の係合部である駆動半円部材１１１１と従動半円部材１２１１がＣＷ方向に回転して連結が解除されるときの説明を図８から図１１を用いて説明する。図８に分離機構１０００を組み立てるときの説明図を示す。組立時の説明は、前述したＣＣＷ方向に回転して連結が解除されるときの説明（図３）と、駆動半円部材１１１１と従動半円部材１２１１の位置関係が入れ替わったのみであるので省略する。

図９に連結時の分離機構１０００の断面図を示す。連結時の説明は、前述したＣＣＷ方向に回転して連結が解除されるときの説明（図４）と、駆動半円部材１１１１と従動半円部材１２１１の位置関係が入れ替わったのみであるので省略する。なお、基準面Ｘに対し摺接面ｄの駆動半円部材１１１１側が成す角θ１は、９０度より若干小さく設定される。よって、基準面Ｘと摺接面ｄの位置関係は、図４と図９で同一である。

図１０に作動中の分離機構１０００の断面図を示す。図１０の断面図に示す通り、分離作動時、駆動半円部材１１１１はモータＭ（不図示）からの駆動力によりＣＷ方向に回転する。

また、従動半円部材１２１１は、駆動半円部材１１１１と摺接面ｄで当接しており、摺接面ｄ方向にほぼ摺動することなく、駆動半円部材１１１１より駆動力が伝達され、ＣＷ方向に回転する。

このとき、角度θ１が小さくなっても、第１連結部材１１００と第２連結部材１２００の分離方向の隙間Ｌは、ＣＣＷのときのように大きくなることはない。

そのため、角度θ１が０度になった瞬間に急激に分離する。

図１１に分離時の分離機構１０００の断面図を示す。分離時の説明は、前述したＣＣＷ方向に回転して連結が解除されるときの説明（図６）と、同じであるので省略する。
＜ＣＷ方向への回転とＣＣＷ方向への回転における駆動トルクの比較＞

図１２に前述した係合部をＣＣＷおよびＣＷ方向に回転して分離機構１０００が分離する場合における、基準面Ｘと摺接面ｄの駆動半円部材１１１１側の成す角θ１
と係合部を回転させるために必要なトルクの関係を示す。ＣＣＷ方向に回転させると、角度θ１が小さくなるに従い、係合部を回転させるために必要なトルクも小さくなる。

また、係合部をＣＣＷ方向に回転させる場合、角度θ１が０付近になると、前述した弾性力ａおよび後述するマルマンバンドを周方向に引っ張る力による係合部をＣＣＷ方向に回転させるトルクが大きくなり、係合部はＣＣＷ方向にモータＭの動力がなくても駆動する場合がある。

上記の現象は、図１２においては、ＣＣＷ方向に回転させる場合の曲線において、係合部を回転させるために必要なトルクが０以下になったときの現象に対応する。

ＣＣＷ方向に回転させる場合、分離時、係合部を回転させるために必要なトルクは小さく、すなわち、分離装置１０００に印加された負荷が小さい状態で分離されるため、分離により発生する衝撃は小さくなる。

ＣＷ方向に回転させると、角度θ１が小さくなっても、係合部を回転させるために必要なトルクはほとんど変化しない。

ＣＷ方向に回転させる場合、分離時、連結対象部材を瞬間的に分離することができる。

このように、一つの連結解除装置において連結の解除の仕方を複数有する構造を実現することで、装置の使用用途や目的に合わせた解除の仕方を選択することができ、連結解除装置の汎用性を高めることができる。

＜精密位置決め機構の説明＞
係合部の回転を止める精密位置決め機構について、図１３から図１４を用いて説明する。図１３にＣＣＷ回転により分離したときの分離装置１０００の分解斜視図を示す。第１Ｌ形部材１１０１は、第１カバー１１１３と当接する面１１０１ｆと摺動面１１０１ｄとの間に溝１１０１ｇを有している。

また、溝１１０１ｇを形成する壁の一部として端部１１０１ｈ（当接部）を有している。

駆動半円部材１１１１は、半円を形成する摺動面１１０９ｂおよび摺動面１１０９ｃより第１カバー１１１３側に駆動回転調整部１１０９ｄ（フランジ）を有している。

また、駆動回転調整部１１０９ｄは、端部１１０９ｅ（突き当て部）を有している。

駆動半円部材１１１１は、ＣＣＷ方向に回転すると、端部１１０９ｅが端部１１０１ｈに接触することで回転位置が規制され、その回転が停止する。

第２Ｌ形部材１２０１は、第２カバー１２１３と当接する面１２０１ｆと摺動面１２０１ｄとの間に溝１２０１ｇを有している。

また、溝１２０１ｇを形成する壁の一部として端部１２０１ｈ（当接部）を有している。

従動半円部材１２１１は、半円を形成する摺動面１２０９ｂおよび摺動面１２０９ｃより第２カバー１２１３側に従動回転調整部１２０９ｄ（フランジ）を有している。

また、従動回転調整部１２０９ｄは、端部１２０９ｅ（突き当て部）を有している。

従動半円部材１２１１は、ＣＣＷ方向に回転すると、端部１２０９ｅが端部１２０１ｈに接触することで回転位置が規制され、その回転が停止する。

第１Ｌ形部材１１０１、駆動半円軸１１０９、第２Ｌ形部材１２０１および従動半円軸１２０９は、切削加工により精密加工が成されており、係合部の回転を精密に止めることが可能である。

また、上記で説明した精密位置決め機構は、係合部の保持機構を兼ねていない。

なお、分離装置１０００を小型化する場合および部品形状を簡単化する場合等、精密位置決め機構と係合部の保持機構を兼ねる別の態様を採用することも可能である。図１４にＣＣＷ回転により分離したときの分離装置１０００の分解斜視図（図１３を別角度から記載）を示す。第１連結部材１１００を組み立てた状態において、駆動半円部材１１１１の駆動回転調整部１１０９ｄは、第１Ｌ形部材１１０１の溝１１０１ｇと第１カバー１１１３との間に隙間を有して挟まれる。

駆動半円部材１１１１の第１保持ピン１１１０は、第１カバー１１１３に形成された溝１１１３ａに挿通される。

また、作動中、駆動半円部材１１１１がＣＣＷ方向に回転しても、溝１１１３ａは第１保持ピン１１１０の軌跡に沿うように形成されており、溝１１１３ａの側面１１１３ｂおよび底面１１１３ｃに接触することはない。

例えば、駆動半円部材１１１１は、ＣＣＷ方向に回転すると、第１保持ピン１１１０が溝１１１３ａの側面１１１３ｂに接触することで回転が停止する。

第２連結部材１２００を組み立てた状態において、従動半円部材１２１１の従動回転調整部１２０９ｄは、第２Ｌ形部材１２０１の溝１２０１ｇと第２カバー１２１３との間に隙間を有して挟まれる。

また、従動半円部材１２１１の第２保持ピン１２１０は、第２カバー１２１３に形成された溝１２１３ａに挿通される。

また、作動中、従動半円部材１２１１がＣＣＷ方向に回転しても、溝１２１３ａは第２保持ピン１２１０の軌跡に沿うように形成されており、溝１２１３ａの側面１２１３ｂおよび底面１２１３ｃに接触することはない。

例えば、従動半円部材１２１１は、ＣＣＷ方向に回転すると、第２保持ピン１２１０が溝１２１３ａの側面１２１３ｂに接触することで回転が停止する。

第１Ｌ形部材１１０１、駆動半円軸１１０９、第１カバー１１１３、第２Ｌ形部材１２０１、従動半円軸１２０９、第２カバー１２１３は、切削加工により精密加工が成されており、係合部の回転を精密に止めることが可能である。

＜斉発性の確保の説明＞
連結解除装置Ａの斉発性を確保するための、係合部回転量調整機構について、図１５から図１８を用いて説明する。図１５にＣＣＷ回転により分離するときの連結状態における分離装置１０００の分解斜視図を示す。第１Ｌ形部材１１０１の溝１１０１ｇは、形成する壁の一部として端部１１０１ｉを有している。

駆動半円部材１１１１の駆動回転調整部１１０９ｄは、端部１１０９ｆを有している。

駆動半円部材１１１１は、ＣＷ方向に回転すると、端部１１０９ｆが端部１１０１ｉに接触することで回転が停止する。

第２Ｌ形部材１２０１の溝１２０１ｇは、形成する壁の一部として端部１２０１ｉを有している。

従動半円部材１２１１の従動回転調整部１２０９ｄは、端部１２０９ｆを有している。

従動半円部材１２１１は、ＣＷ方向に回転すると、端部１２０９ｆが端部１２０１ｉに接触することで回転が停止する。

つまり、分離装置１０００を連結させたとき、モータＭをＣＷ方向に回転させることで、係合部である駆動半円部材１１１１および従動半円部材１２１１の回転開始位置を精密に決めることができる。

また、前述の通り、係合部の回転停止位置も精密に決めることができるので、係合部の回転量を精密に決めることができる。

なお、端部１１０１ｈと端部１１０１ｉおよび端部１２０１ｈと端部１２０１ｉは、それぞれ同じ部材（第１Ｌ形部材１１０１および第２Ｌ形部材１２０１）に加工されることにより、部品間のガタによるバラツキをなくして精度を向上させることができる。

前述の通り、第１Ｌ形部材１１０１、駆動半円軸１１０９、第２Ｌ形部材１２０１および従動半円軸１２０９は、切削加工により精密加工が成されており、製造による寸法のバラツキは極小化されている。

よって、分離機構１０００は、複数個製造したときも個体間の係合部の回転量はほぼ同じであり、高い斉発性を確保することが可能である。

なお、係合部である駆動半円部材１１１１および従動半円部材１２１１の回転開始位置は、精密に、かつ任意に決めることができる。図１６に図１５より端部１１０１ｉおよび端部１２０１ｉの位置及び構造を変更したときの、連結状態の分離装置１０００の正面図を一例として示す。

第１Ｌ形部材１１０１の端部１１０１ｉと基準面Ｘ方向の成す角θ２および第２Ｌ形部材１２０１の端部１２０１ｉと基準面Ｘ方向の成す角θ２の大きさは、任意に決めることが可能である。（図１５に示すθ２は９０°、図１６に示すθ２は４５°で記載している。）

図１５や図１６に示すようにθ１＝θ２とするのであれば、係合部をＣＣＷ方向に回転させて連結を解除する場合、図１２に示すとおり、角度θ２を小さくすると係合部を回転させるために必要なトルクを小さくすることができるため、モータＭの小型化、すなわち連結解除装置Ａの小型化に好適である。

ただし、角度θ２を小さくし過ぎると、前述したとおり、弾性力ａおよび後述するマルマンバンドを周方向に引っ張る力による係合部をＣＣＷ方向に回転させるトルクが大きくなり、係合部がＣＣＷ方向にモータＭの動力がなくても駆動する場合があるので、弾性力ａおよび後述するマルマンバンドを周方向に引っ張る力を鑑みて、適切な角度θ２を設定する必要がある。

一方、係合部をＣＷ方向に回転させて連結を解除する場合、図１２に示すとおり、角度θ２を小さくしても係合部を回転させるために必要なトルクは小さくならないが、モータＭを作動させる時間が短くなるため、モータＭを駆動させるための電源等の小型化に好適である。

図１７に駆動半円部材１１１１および従動半円部材１２１１の形状をＣＷ方向に回転させて回転開始位置を決めるとき、それぞれの部材が接触する場所を図１５より変化させたときの、連結状態の分離装置１０００の正面図を示す。

駆動半円部材１１１１は、ＣＷ方向に回転すると、端部１１０９ｇが第２Ｌ形部材１２０１の端部１２０１ｊに接触することで回転が停止する。

従動半円部材１２１１は、ＣＷ方向に回転すると、端部１２０９ｇが第１Ｌ形部材１１０１の端部１１０１ｊに接触することで回転が停止する。

上記の形状の場合、前述のように端部１１０９ｇおよび端部１２０９ｇの形状を調整することにより、回転開始位置を精密に決めることができる。

上記の形状の場合、一方の半円部材の回転開始位置を決める突き当てを、分離時に他方の半円部材が保持されるＬ型部材に設けることによって、第１Ｌ形部材１１０１、駆動半円部材１１１１、第２Ｌ形部材１２０１、従動半円部材１２１１の部品形状を図１５よりも簡単化することができるため、量産に好適である。

また、上記で説明した係合部回転量調整機構は、係合部の保持機構を兼ねていない。

なお、分離装置１０００を小型化する場合および部品形状を簡単化する場合等、係合部回転量調整機構と係合部の保持機構を兼ねる別の態様を採用することも可能である。図１８にＣＣＷ回転により分離するときの連結状態の分離装置１０００の分解斜視図（図１５を別角度から記載）を示す。第１連結部材１１００を組み立てた状態において、駆動半円部材１１１１の駆動回転調整部１１０９ｄは、第１Ｌ形部材１１０１の溝１１０１ｇと第１カバー１１１３との間に隙間を有して挟まれる。

駆動半円部材１１１１の第１保持ピン１１１０は、第１カバー１１１３に形成された溝１１１３ａに挿通される。

駆動半円部材１１１１は、ＣＷ方向に回転すると、第１保持ピン１１１０が溝１１１３ａの側面１１１３ｂに接触することで回転が停止する。

第２連結部材１２００を組み立てた状態において、従動半円部材１２１１の従動回転調整部１２０９ｄは、第２Ｌ形部材１２０１の溝１２０１ｇと第２カバー１２１３との間に隙間を有して挟まれる。

また、従動半円部材１２１１の第２保持ピン１２１０は、第２カバー１２１３に形成された溝１２１３ａに挿通される。

従動半円部材１２１１は、ＣＷ方向に回転すると、第２保持ピン１２１０が溝１２１３ａの側面１２１３ｂに接触することで回転が停止する。

つまり、分離装置１０００を連結させたとき、モータＭをＣＷ方向に回転させることで、係合部である駆動半円部材１１１１および従動半円部材１２１１の回転開始位置を精密に決めることができる。

また、前述の通り、連結解除時における係合部の回転停止位置も精密に決めることができるので、係合部の回転量を精密に決めることができる。

前述の通り、第１Ｌ形部材１１０１、駆動半円部材１１１１、第２Ｌ形部材１２０１および従動半円軸１２１１は、切削加工により精密加工が成されており、製造による寸法のバラツキは極小化されている。

よって、分離機構１０００は、複数個製造したときも個体間の係合部の回転量はほぼ同じであり、高い斉発性を確保することが可能である。

＜保持機構の説明＞
連結解除装置Ａが解除されたとき、係合部がバラバラにならないための保持機構について、図１４を用いて説明する。図１４にＣＣＷ回転により分離したときの分離装置１０００の分解斜視図（図１３を別角度から記載）を示す。第１連結部材１１００を組み立てた状態において、駆動半円部材１１１１の駆動回転調整部１１０９ｄは、第１Ｌ形部材１１０１の溝１１０１ｇと第１カバー１１１３との間に隙間を有して挟まれる。

また、駆動半円部材１１１１の第１保持ピン１１１０は、第１カバー１１１３に形成された溝１１１３ａに挿通される。

連結解除後、駆動半円部材１１１１は、駆動回転調整部１１０９ｄが第１Ｌ形部材１１０１の溝１１０１ｇと第１カバー１１１３との間に挟まれているため、第１保持ピン１１１０の軸方向に規制される。

また、駆動半円部材１１１１は、第１保持ピン１１１０が第１カバー１１１３に形成された溝１１１３ａに挿通されているため、第１保持ピン１１１０の軸直交方向に規制される。

よって、係合部の一部である駆動半円部材１１１１は、分離機構１０００の作動後も第１連結部材１１００からバラバラになることはない。

同様に、第２連結部材１２００を組み立てた状態において、従動半円部材１２１１の従動回転調整部１２０９ｄは、第２Ｌ形部材１２０１の溝１２０１ｇと第２カバー１２１３との間に隙間を有して挟まれる。

また、従動半円部材１２１１の第２保持ピン１２１０は、第２カバー１２１３に形成された溝１２１３ａに挿通される。

連結解除後、従動半円部材１２１１は、従動回転調整部１２０９ｄが第２Ｌ形部材１２０１の溝１２０１ｇと第２カバー１２１３との間に挟まれているため、第２保持ピン１２１０の軸方向に規制される。

また、従動半円部材１２１１は、第２保持ピン１２１０が第２カバー１２１３に形成された溝１２１３ａに挿通されているため、第２保持ピン１２１０の軸直交方向に規制される。

よって、係合部の一部である従動半円部材１２１１は、分離機構１０００の作動後も第２連結部材１２００からバラバラになることはない。

そのため、分離機構１０００の係合部は、精密位置決め機構とは別に、分離後も係合部がバラバラにならないための保持機構を有する。

なお、前述した精密位置決め機構、斉発性の確保および保持機構の説明は、係合部である駆動半円部材１１１１および従動半円部材１２１１をＣＣＷ方向に回転させて連結を解除する場合について図１３から図１８を用いて説明したが、係合部をＣＷ方向に回転させて連結を解除する場合は、回転開始位置や回転停止位置を決める各規制構造を図３から図１１に示す基準面Ｙに対して対称な構造とする必要がある。

また、前述した係合部をＣＣＷ方向に回転させて解除すると低衝撃に解除、ＣＷ方向に回転させて解除すると瞬間的に解除する特徴は、図１に示す通り駆動半円部材１１１１、従動半円部材１２１１からなる半円部材の下部に第１連結部材１１００が、上部に第２連結部材１２００が係合している場合の特徴であり、半円部材の上部に第１連結部材１１００が、下部に第２連結部材１２００が係合する形状の場合は、ＣＣＷ方向に回転させて解除すると瞬間的に解除、ＣＷ方向に回転させて解除すると低衝撃に解除となり、解除時の特徴が逆となる。

ここで、本実施形態に係る連結解除装置を適用した装置の一例として、ロケットや衛星等の宇宙航行体の分離装置に設けた例を示す。図１９に示すとおり、打ち上げ時のロケット（図１９（ａ））は、１段からフェアリングまで連結した状態であるが、飛翔中にフェアリングおよび下段部材の連結を解除しながら（図１９（ｂ）および（ｃ））、最終的に衛星等のペイロードとの連結を解除する（図１９（ｄ））。この構成によれば、フェアリングとロケットとの連結を解除する際に発生する衝撃を、火工品を用いて分離するものに比べて抑えることができると同時に、より確実に分離動作を行わせることができる。

以下にロケットの上段部材（フェアリング含む）、下段部材間および衛星分離装置に本実施形態に係る連結解除装置を適用した場合の具体的な構造について、図２０から図２１を用いて詳述する。図２０に本実施形態における連結状態の斜視図を示す。図２０に示す通り、本実施形態は、分離対象である下段部材３００１および上段部材３００２および連結解除装置３０００、マルマンバンド３００３、分離スプリング３００４から構成される。

連結解除装置３０００は、機体の周方向に１８０度対称に配置され、モータＭは下段部材３００１に保持される。

モータＭは、上段部材３００２に保持されてもよいが、上段部材３００２を軽量にしたい場合は、下段部材３００１に保持させる方が好適である。

マルマンバンドは、クランプ３００３ａ、エンドクランプ３００３ｂ、バンド３００３ｃから構成され、バンド３００３ｃの両端はエンドクランプ３００３ｂに締結される。

連結解除装置３０００の連結部３０００ａは、エンドクランプ３００３ｂの連結穴３００３ｄに挿通され、締結用ナット３０００ｂにより締結される。

締結用ナット３０００ｂを締め付けるとバンド３００３ｃが周方向に引っ張られ、機軸中心方向に発生した締付力によりクランプ３００３ａと下段部材３００１および上段部材３００２が嵌合することで、下段部材３００１および上段部材３００２が連結する。

なお、分離スプリング３００４は、搭載された圧縮コイルばねが圧縮された状態であり、下段部材３００１および上段部材３００２に対して、機軸方向に弾性力を負荷した状態である。

図２１に本実施形態における分離状態の斜視図を示す。図２１に示す通り、連結解除装置３０００が作動するとマルマンバンド３００３が切断される。

マルマンバンド３００３が切断されると、マルマンバンド３００３は機軸中心方向に発生していた締付力が解放されることにより機軸直交方向にはじかれ、下段部材３００１と上段部材３００２の連結が解除される。

下段部材３００１と上段部材３００２の連結が解除されると、分離スプリング３００４の弾性力によって、下段部材３００１と上段部材３００２は機軸方向に分離する。

なお、下段部材３００１と上段部材３００２が機軸方向に傾くことなく分離されることが望ましい。一般に、連結解除装置３０００は、２個に限らず複数個の搭載が可能であり、連結解除装置３０００を複数個搭載する場合、解除のタイミングがずれるとマルマンバンド３００３の一部が下段部材３００１と上段部材３００２にひっかかり、下段部材３００１と上段部材３００２が機軸方向に傾いて分離されてしまう。それに対し、本実施形態に係る連結解除装置は、上述した構成によって高い斉発性を有しており、下段部材３００１と上段部材３００２とを機軸方向に傾けずに分離するのに有効である。

また、下段部材３００１と上段部材３００２の周方向長さが短い（マルマンバンド３００３の長さが短い）場合等、マルマンバンド３００３が機軸直交方向にはじかれる速度が、下段部材３００１と上段部材３００２の分離する速度に対して速く、分離時の傾きに寄与しない場合は、連結解除装置３０００を１個にすることも可能である。

また、フェアリング等の衛星近傍の分離箇所は、衛星への衝撃を低減することが要求されるため、駆動半円部材１１１１、従動半円部材１２１１をＣＣＷ方向に回転させて分離することが好適である。

一方、機体への外力が負荷された状態で分離する等、分離動作をゆっくり行うことで機体の姿勢制御が困難になる場合等、瞬間的な分離が要求されるときはＣＷ方向に回転させて分離することが好適である。

（第二実施形態）
本発明の一実施形態に係る連結解除装置を適用した装置の他の例として、連結解除装置を機軸方向に配置した例を示す。本実施形態は、前述のマルマンバンドを無くすことによる軽量化および機体の外側に凸部が無くなることによる空気抵抗および発熱の低減に有利である。

以下にロケットの上段部材（フェアリング含む）、下段部材間に本実施形態に係る連結解除装置を適用した場合の具体的な構造について、図２２から図２４を用いて詳述する。図２２に本実施形態における連結状態の斜視図を示す。なお、図２０に示す第１実施形態同様に、本実施形態は、分離対象である下段部材４００１および上段部材４００２および連結解除装置４０００、分離スプリング４００４から構成される。なお、図２２においては、連結解除装置４０００を図示するために上段部材４００２を省略して示す。

連結解除装置４０００は、機体の周方向に９０度等間隔に配置され、モータＭは下段部材４００１に保持される。

モータＭは、上段部材４００２に保持されてもよいが、上段部材４００２を軽量にしたい場合は、下段部材４００１に保持させる方が好適である。

分離スプリング４００３は、搭載された圧縮コイルばねが圧縮された状態であり、下段部材４００１および上段部材４００２に対して、機軸方向に弾性力を負荷した状態である。

図２３に本実施形態における連結状態の連結解除装置４０００周辺の断面図を示す。図２３に示す通り、上段部材４００２のインロー部４００２ａは、下段部材４００１のインロー部４００１ａと嵌合される。

連結解除装置４０００の連結部４０００ｂは、上段部材４００２のリブ４００２ｂに設けられた連結穴４００２ｃに挿通され、締結用ナット４０００ｄにより締結される。

連結解除装置４０００の連結部４０００ａは、下段部材４００１のリブ４００１ｂに設けられた連結穴４００１ｃに挿通され、締結用ナット４０００ｃにより締結される。

図２４に本実施形態における分離状態の連結解除装置４０００周辺の断面図を示す。図２４に示す通り、連結解除装置３０００が作動すると、下段部材３００１と上段部材３００２は機軸方向に分離する。

なお、連結解除装置４０００を複数個搭載する場合、解除のタイミングがずれると下段部材４００１と上段部材４００２が機軸方向に傾いて分離されるため、高い斉発性を有した本実施形態の連結解除装置４０００は有効である。

また、連結解除装置４０００を複数個搭載する場合、下段部材４００１と上段部材４００２が分離しないように機軸方向に対して耐えなければならない引張力を分散させる、すなわち連結解除装置４０００の１個に負荷される引張力を小さくすることができ、連結解除装置４０００の小型、軽量化に好適である。

一方、衛星分離装置のように、機体の直径および機軸方向に対して耐えなければならない引張力が小さい場合、連結解除装置４０００を機軸に１個のみ配置することも軽量化に好適である。

また、下段部材４００１と上段部材４００２の分離に必要な機軸方向の弾性力が、第１圧縮ばね４１０６、第２圧縮ばね４２０６の弾性力で十分であるときには、分離スプリング４００３は設けなくても良い。

１０００ 分離機構
１１００ 第１連結部材
１２００ 第２連結部材
２ 固定軸
１１１１ 駆動半円部材
１２１１ 従動半円部材
３ ガイドピン
５ ガイド孔
１１０９ｄ 駆動回転調整部
１１１０ 第１保持ピン
１１１３ 第１カバー
１２０９ｄ 従動回転調整部
１２１０ 第２保持ピン
１２１３ 第２カバー
Ｍ 開錠モータ

Claims (7)

1. 航行体の分離に用いられる連結解除装置であって、
   分割された一対の半円部材を含む円柱部材と、
   前記円柱部材の外周面に沿って当接して前記円柱部材を保持する円形保持部を形成する一対の連結部材と、
   前記円柱部材を回転させて前記連結解除装置の連結を解除する駆動力を発生する駆動部と
   を備え、
   前記連結部材は、前記駆動部の反対側の面を覆うカバーを有し、
   前記半円部材は、前記連結解除装置の解除時において、前記半円部材が前記連結部材と前記カバーとの間に保持される保持機構を有することを特徴とする連結解除装置。
2. 前記円柱部材は、前記カバーに設けられた溝に挿通される保持ピンを有することを特徴とする請求項１に記載の連結解除装置。
3. 前記円柱部材は、前記半円部材に設けられ、前記カバーと前記連結部材との間に延在するフランジを有し、
   前記保持ピンは、前記フランジに設けられることを特徴とする請求項２に記載の連結解除装置。
4. 前記フランジは、前記連結部材に当接して前記円柱部材の回転位置を規制する突き当て部であることを特徴とする請求項３に記載の連結解除装置。
5. 前記連結解除装置の解除時に、一方の前記半円部材の回転位置を規制する前記突き当て部が、前記連結部材の連結が解除された際に一方の前記半円部材が保持される、一方の前記連結部材に突き当たることを特徴とする請求項４に記載の連結解除装置。
6. 前記連結部材は、前記連結解除装置の連結時に前記突き当て部に当接して、前記円柱部材の回転を規制する当接部が設けられたことを特徴とする請求項４または５に記載の連結解除装置。
7. 前記当接部は、前記連結部材の連結が解除された際に一方の前記半円部材が保持される一方の前記連結部材に設けられたことを特徴とする請求項６に記載の連結解除装置。

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