JP2021139564A - 装填装置及び射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルガンのコイルに対して所望の位置に射出対象となる物体を保持できる装填装置を提供する。【解決手段】装填装置１００は、保持部材４１〜４４と、突き当て部材３０と、を有するものである。保持部材４１〜４４は、電磁力によって射出される物体を、物体の射出方向Ｄと垂直であり、かつ、互いに異なる方向から囲むように挟持する。突き当て部材３０が保持部材４１〜４４に当接することで、保持部材４１〜４４は物体を挟持する。【選択図】図４

Description

本発明は、装填装置及び射出装置に関する。

国際宇宙ステーションにおいては、様々な機能を有する小型衛星を放出する活動が行われている（非特許文献１）。この活動では、小型人工衛星を補給船によって地上から国際宇宙ステーションに設けられた実験棟「きぼう」に搬送し、ロボットアームで小型人工衛星を把持してエアロックから宇宙空間に移動させる。その後、ロボットアームに設けられたバネ機構によって、小型人工衛星を宇宙空間に放出している。

しかし、バネ機構では、物体の射出速度が限定されており、こうした限定を克服する手法として、例えばコイルガン（非特許文献２及び３）の利用が考え得る。

「ＪＥＭペイロードアコモデーションハンドブック -Vol.8- 超小型衛星放出インタフェース管理仕様書 Rev.C」、２０１７年１２月、宇宙航空研究開発機構、２０１８年１２月５日検索、ＵＲＬ：http://iss.jaxa.jp/kiboexp/equipment/ef/jssod/images/jx-espc-１１０132-c.pdf Katsumi Masugata, "Hyper Velocity Acceleration by a Pulsed Coilgun Using Traveling Magnetic Field", NOVEMBER 1997, IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS, VOL.33, NO.6, pp.4434-4438 矢守 章、「電磁飛翔体加速装置開発の歩み−（Ｉ）」、宇宙科学研究所、２００１年２月、宇宙科学研究所報告、第１１７号、pp. 1-36

コイルガンは、コイルに時間的に変化する電流を流して磁場を発生させることで、導電体からなる物体を加速するものである。そのため、物体が射出される方向を精密に制御するには、物体の重心位置をコイルの中心軸上に正確に保持しなければならない。したがって、コイルに対して所望の位置で物体を保持する装填装置が求められる。

本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、コイルガンのコイルに対して所望の位置に射出対象となる物体を保持できる装填装置を提供することを目的とする。

一実施の形態にかかる装填装置は、電磁力によって射出される物体を、前記物体の射出方向と垂直であり、かつ、互いに異なる方向から囲むように挟持する複数の保持部材と、前記複数の保持部材のそれぞれを、前記物体を挟持する方向に沿って駆動する駆動機構と、を有するものである。これにより、物体を所望の位置に正確に保持することができる。

一実施の形態にかかる装填装置は、上述の装填装置において、内部に前記複数の保持部材が取り付けられた筒状部材をさらに有し、前記駆動機構は、前記複数の保持部材よりも前記射出方向とは反対側の前記筒状部材に挿入され、前記射出方向の側の一部又は全部が錐体として形成され、前記錐体の側面が前記複数の保持部材と当接可能な突き当て部材を有し、前記複数の部材のそれぞれは、前記筒状部材の内側に取り付けられた棒状部材であり、取り付けられた位置の前記筒状部材の外周の接線方向に延在する回転軸まわりに回転可能であり、かつ、前記回転軸よりも前記射出方向の側の第１の部分に対し、前記回転軸よりも前記物体の射出方向とは反対側の第２の部分は、前記筒状部材の側に傾くように構成され、前記突き当て部の前記錐体が、前記複数の保持部材の前記第２の部分で囲まれた空間に挿入されることが望ましい。これにより、特に宇宙空間において、保持部材によって物体を挟持することで、物体を所望の位置に正確に保持することができる。

一実施の形態にかかる装填装置は、上述の装填装置において、前記突き当て部材の前記錐体が前記複数の保持部材の前記第２の部分と接触した状態で前記射出方向に移動することで、前記複数の保持部材の前記第１の部分によって前記物体を保持することが望ましい。これにより、特に宇宙空間において、保持部材によって物体を挟持することで、物体を所望の位置に正確に保持することができる。

一実施の形態にかかる装填装置は、上述の装填装置において、前記複数の保持部材のそれぞれの前記第２の部分と前記筒状部材との間に設けられた、前記第２の部分と前記筒状部材とを遠ざけるように付勢する付勢部材をさらに有することが望ましい。これにより、突き当て部材が保持部材と当接していない場合に、保持部材による物体の挟持を解放することができる。

一実施の形態にかかる装填装置は、上述の装填装置において、前記複数の保持部材のそれぞれの前記第１の部分と対向する位置の部分の前記筒状部材に設けられた、前記第１の部分の移動を制限するストッパをさらに有することが望ましい。これにより、突き当て部材が保持部材と当接していない場合に、保持部材による物体の挟持を解放するにあたり、保持部材の移動を制限することができる。

一実施の形態にかかる装填装置は、上述の装填装置において、前記突き当て部材の前記筒状部材と接する面には、雌ねじが形成され、前記筒状部材には、前記突き当て部材の雌ねじと嵌合する雄ねじが形成されることが望ましい。これにより、突き当て部材の位置を正確に保持することができる。

一実施の形態にかかる装填装置は、上述の装填装置において、前記駆動機構は、前記突き当て部材を前記射出方向に沿って駆動するアクチュエータを有することが望ましい。これにより、突き当て部材の位置を自動で制御することができる。

一実施の形態にかかる装填装置は、上述の装填装置において、前記突き当て部材から前記射出方向とは反対方向に延在するロッドと、前記ロッドの端部に設けられた、前記射出方向を軸として前記ロッドを回転可能なハンドルと、を有することが望ましい。これにより、簡易な構成によって突き当て部材の位置を制御することができる。

一実施の形態にかかる射出装置は、電磁力によって射出される物体を装填する装填装置と、前記装填装置の前記物体の射出方向及び前記射出方向に直交し、かつ、互いに直交する２方向における位置を変更可能な位置調整機構と、流れる電流によって発生する磁場によって前記物体を加速するコイルと、を有し、前記装填装置は、前記射出方向と垂直であり、かつ、互いに異なる方向から囲むように前記物体を挟持する複数の保持部材と、前記複数の保持部材のそれぞれを、前記物体を挟持する方向に沿って駆動する駆動機構と、を有するものである。これにより、物体を所望の位置に正確に保持して、所望の方向に射出することができる。

本発明によれば、コイルガンのコイルに対して所望の位置に射出対象となる物体を保持できる装填装置を提供することができる。

実施の形態１にかかる射出装置を含む射出システムの構成を模式的に示す図である。 射出システムが人工衛星に搭載される例を示す図である。 実施の形態１にかかる射出装置の側面図である。 実施の形態１にかかる装填装置のＹ−Ｚ断面における基本的構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる装填装置をＹ軸中心に約１３５度回転させた向きの射出口部の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる装填装置をＺ軸＋方向から見たときの構成を模式的に示す図である。 保持部材で構成されるメカチャックに物体を挿入する状態を示す図である。 保持部材で構成されるメカチャックの動作を示す図である。 保持部材で構成されるメカチャックにより物体が保持された状態を示す図である。 反発型のコイルガンにおける物体の加速を模式的に示す図である。 吸引型のコイルガンにおける物体の加速を模式的に示す図である。 吸引型のコイルガンにおける物体の加速を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかる装填装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態３にかかる装填装置構成を模式的に示す図である。 実施の形態３にかかる装填装置のＹ−Ｚ断面の構成を模式的に示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

実施の形態１
実施の形態１にかかる物体の射出装置について説明する。図１に、実施の形態１にかかる射出装置１１００を含む射出システム１０００の構成を模式的に示す。射出システム１０００は、射出装置１１００、電源装置１００１及び制御装置１００２を有する。

射出システム１０００は、いわゆるコイルガンとして構成される射出装置１１００に電流を供給し、そのときに生じる力によって射出対象物を加速して射出する。コイルガンの動作原理については、例えば非特許文献２及び３に記載されている。電源装置１００１は、射出装置１１００と接続され、射出装置１１００に電流を供給可能に構成される。

制御装置１００２は、例えばコンピュータなどで構成され、制御信号ＣＯＮを与えることで電源装置１００１の動作を制御することができる。例えば、制御装置１００２は、電源装置１００１が射出装置１１００へ電流を供給するタイミングや波形、電流の電流値などを制御することができる。これにより、制御装置１００２は、射出装置１１００から射出対象物が射出されるタイミングや射出対象物の射出速度を制御することができる。

射出システム１０００は、例えば、人工衛星に搭載することが可能である。図２に、射出システムが人工衛星に搭載される例を示す。この例では、図２に示すように、射出システム１０００に衝撃吸収装置１００４が追加された射出システム１０００が人工衛星ＳＡＴに搭載される。電源装置１００１は、人工衛星ＳＡＴの電源であってもよい。また、電源装置１００１は、人工衛星ＳＡＴの電源システムに結合され、人工衛星ＳＡＴに設けられた太陽電池１００３などによって充電されてもよい。制御装置１００２は、人工衛星ＳＡＴの制御装置に含まれていてもよいし、人工衛星ＳＡＴの制御装置とは別の制御装置として設けられていてもよい。

衝撃吸収装置１００４は、射出装置１１００から物体ＰＲが射出されるときの衝撃を緩和する装置である。衝撃吸収装置１００４は、ショックアブソーバなどを組み合わせた機構であってもよいし、物体の射出方向と反対方向にガス等を噴射する装置であってもよい。

射出システム１０００は、人工衛星ＳＡＴに格納された物体を宇宙空間に射出することができる。例えば、複数の小型の人工衛星を人工衛星ＳＡＴに予め格納しておき、必要に応じて、所定の方角に所定の速度で人工衛星（物体ＰＲ）を射出することができる。

次いで、射出装置１１００の構成及び動作について説明する。図３に、実施の形態１にかかる射出装置１１００の側面図を示す。図３及び以下の図面では、左手系直交座標系を用い、紙面水平方向に平行なＺ方向の正方向（紙面右方向）を物体の射出方向Ｄとする。また、Ｚ方向に垂直な紙面鉛直方向をＹ方向、Ｙ方向及びＺ方向に垂直な方向をＸ方向とする。

物体の射出装置１１００は、物体の射出方向Ｄに物体ＰＲを射出するものとして構成される。この例では、加速に要する磁場を発生させるＺ方向を中心軸とし、Ｘ−Ｙ平面を主面とするコイルＣが配置されている。コイルＣは、図示しないが、例えばＺ方向を中心軸とする筒状部材の内側に設置してもよい。筒状部材は、コイルＣを保持できる限り、円形、楕円形や、四角形を含む多角形などの、各種の形状としてもよい。筒状部材の射出方向Ｄ側と反対側の端部は、開放されていてもよいし、閉塞されていてもよい。また、筒状部材には、軽量化のための孔などを設けてもよい。また、コイルＣは、筒状部材以外の任意の形状の部材によって保持されてもよい。

射出装置１１００では、コイルＣに電流を流した場合に、被加速体である非磁性部材で構成される物体ＰＲに作用する電磁力によって物体ＰＲを加速され、射出方向Ｄへ射出される。

本実施の形態では、物体ＰＲを正確に射出方向Ｄへ射出するため、物体ＰＲの重心位置はＺ方向に沿ったコイルＣの中心軸上にあることが望ましく、かつ、物体ＰＲは中心軸に対して対称な形状であることが望ましい。

したがって、加速を開始する前の段階で、重心がコイルの中心軸に位置するように、物体ＰＲを保持する必要がある。そこで、本構成では、被加速体保持部１０１０が設けられている。被加速体保持部１０１０は、コイルＣに対して射出方向Ｄとは反対の方向に設けられている。

被加速体保持部１０１０は、装填装置１００、台座１０２０及び３軸ステージ１０３０を有する。

台座１０２０は、射出装置１１００の底板１０４０に設けられた、Ｚ方向に延在するガイドレール１０５０に嵌合しており、ガイドレール１０５０に沿ってＺ方向にスライド可能に構成される。

３軸ステージ１０３０は台座１０２０上に搭載され、かつ、３軸ステージ１０３０には装填装置１００が搭載される。３軸ステージ１０３０は、搭載された装填装置１００の３軸方向のそれぞれ（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）の位置を調整可能に構成されている。よって、３軸ステージ１０３０を適宜調整することで、台座１０２０に対する装填装置１００の位置を調整することが可能である。

図４に、実施の形態１にかかる装填装置１００のＹ−Ｚ断面における基本的構成を模式的に示す。図５に、実施の形態１にかかる装填装置１００をＹ軸中心に約１３５度回転させた向きの射出口部の構成を模式的に示す。図６に、実施の形態１にかかる装填装置１００をＺ軸＋方向から見たときの構成を模式的に示す。装填装置１００は、アクチュエータ１０、ハウジング２０、突き当て部材３０及び複数の保持部材４１〜４４を有する。

アクチュエータ１０は、Ｚ方向に延在するロッド１１をＺ＋方向（射出方向Ｄ）に前進させ、又は、Ｚ−方向（射出方向Ｄと反対方向）へ後退させることが可能な、リニアアクチュエータとして構成される。アクチュエータ１０としては、電動リニアアクチュエータなどの、各種のリニアアクチュエータを用いることができる。

ハウジング２０は、円筒状の部材であり、内部に突き当て部材３０及び複数の保持部材４１〜４４を収容可能に構成される。ハウジング２０のＺ−側の底部は、底板２０Ａで閉塞されているが、底板２０Ａの中央には貫通孔が設けられ、アクチュエータ１０のロッド１１が挿通されている。

ハウジング２０に挿通されたロッド１１のＺ＋側の端部には、突き当て部材３０が接合されている。突き当て部材３０は、ロッド１１の進退に伴ってハウジング２０の内部でＺ方向に移動可能な部材であり、Ｚ＋側の部分が錐体形状部３１を有するように構成されている。

保持部材４１〜４４は、ハウジング２０の内側に設けられるものであり、この例では、Ｚ方向に沿って見た場合に、ハウジング２０の円筒の周方向に等間隔（９０°）で、４つの保持部材４１〜４４が設けられている。保持部材４１〜４４は、概ねＺ方向に延在する部材であり、それぞれのＺ＋側の端部４１Ａ〜４４Ａがハウジング２０の径方向に移動可能に構成される。すなわち、保持部材４１〜４４は、端部４１Ａ〜４４Ａがハウジング２０の中心軸側に移動して物体を保持し、端部４１Ａ〜４４Ａがハウジング２０の中心軸とは反対側に移動すると物体の保持を開放する、メカチャックを構成する。

保持部材４１〜４４について詳細に説明する。保持部材４１〜４４は、ハウジング２０の円筒の接線方向に延在する回転軸４１Ｂ〜４４Ｂによって、ハウジング２０の中心軸とハウジングの径方向とに対して直交する方向に回転可能に構成される。回転軸４１Ｂ〜４４Ｂは、ハウジング２０の内面から中心軸方向に突き出した軸受け２１〜２４によって支持されている。保持部材４１〜４４は、それぞれ、回転軸４１Ｂ〜４４ＢよりもＺ−側の棒状部材４１Ｃ〜４４Ｃ（第１の部分とも称する）と、回転軸４１Ｂ〜４４ＢよりもＺ＋側の棒状部材４１Ｄ〜４４Ｄ（第２の部分とも称する）と、からなる。

Ｚ−側の棒状部材４１Ｃ〜４４ＣのＺ−側の端部は、突き当て部材３０の錐体形状部３１の傾斜面と接触可能な位置に配置されている。Ｚ＋側の棒状部材４１Ｄ〜４４Ｄは、Ｚ−側の棒状部材４１Ｃ〜４４Ｃに対して、ハウジング２０の径方向外側、換言すればハウジング２０の内面に近づく方向に傾斜して接合されている。

Ｚ＋側の棒状部材４１Ｄ〜４４Ｄの端部４１Ａ〜４４Ａにおいては、ハウジング２０の中心軸を向く側に、物体ＰＲを保持するための切り欠き４１Ｅ〜４４Ｅが設けられている。

次いで、装填装置１００による物体ＰＲの保持について説明する。図７に、保持部材４１〜４４で構成されるメカチャックに物体ＰＲを挿入した状態を示す。図７に示すように、物体ＰＲは、切り欠き４１Ｅ〜４４Ｅで囲まれる空間に挿入される。

この状態で、保持部材４１〜４４で構成されるメカチャックにより、物体ＰＲを保持する。図８に、保持部材４１〜４４で構成されるメカチャックの動作を示す。図８に示すように、物体ＰＲを保持するには、アクチュエータ１０を駆動して、突き当て部材３０をＺ＋方向に前進させる。

なお、図４に示す様に、Ｚ−側の棒状部材４１Ｃ〜４４Ｃとハウジング２０との間には、それぞれ、Ｚ−側の棒状部材４１Ｃ〜４４Ｃとハウジング２０とを遠ざける方向に付勢する付勢部材として、圧縮バネ９１〜９４が設けられている。これにより、突き当て部材３０がＺ−側の棒状部材４１Ｃ〜４４Ｃに当接していない状態では、Ｚ−側の棒状部材４１Ｃ〜４４Ｃは、ハウジング２０から遠ざかり、その結果、Ｚ＋側の棒状部材４１Ｄ〜４４Ｄの端部はハウジング２０の側に位置しており、メカチャックが開放された状態となっている。また、図４〜６に示す様に、Ｚ＋側の棒状部材４１Ｄ〜４４Ｄとハウジング２０との間には、Ｚ＋側の棒状部材４１Ｄ〜４４Ｄの端部のハウジング２０の側への移動を制限するため、Ｚ＋側の棒状部材４１Ｄ〜４４Ｄを受け止めるストッパ９５〜９８が設けられている。

突き当て部材３０の錐体形状部３１の傾斜面がＺ−側の棒状部材４１Ｃ〜４４ＣのＺ−側の端部に接触すると、Ｚ−側の棒状部材４１Ｃ〜４４ＣのＺ−側の端部が押し広げられる方向、すなわち、ハウジング２０の中心軸から遠ざかる方向に移動する。その結果、端部４１Ａ〜４４Ａは、狭まる方向、すなわち、ハウジング２０の中心軸に近づく方向に移動する。

端部４１Ａ〜４４Ａが進行すると、切り欠き４１Ｅ〜４４Ｅが物体ＰＲに接触して、物体ＰＲが保持される。図９に、保持部材４１〜４４で構成されるメカチャックにより物体ＰＲが保持された状態を示す。これにより、装填装置１００に物体を保持することが可能となる。

次いで、射出装置１１００における物体ＰＲの射出について説明する。射出装置１１００は、例えば、非磁性物体ＰＲを射出する反発型のコイルガンとして構成される。図１０に、反発型のコイルガンにおける非磁性物体ＰＲの加速を模式的に示す。図１０に示す様に、物体ＰＲがコイルＣに対して射出方向Ｄ（Ｚ（＋）方向）の側に位置している状態でコイルＣに電流（例えば、パルス電流）Ｉを流すと、射出方向Ｄに沿って磁界Ｂが生じる。これにより、物体ＰＲの底面（Ｚ（−）側の面）に渦電流ＥＣが生じ、物体ＰＲには渦電流ＥＣによる反発力Ｆが作用し、物体ＰＲは射出方向にＤに向かって移動する。このように反発力が作用することで、物体ＰＲは射出方向Ｄへ射出される。

なお、射出装置１１００は、例えば、磁性物体ＰＲを射出する吸引型のコイルガンとして構成してもよい。射出装置１１００は、例えば、吸引型のコイルガンとして構成される。図１１に、吸引型のコイルガンにおける物体ＰＲの加速を模式的に示す。物体ＰＲがコイルＣに対して射出方向Ｄ（Ｚ（＋）方向）と反対側（図１１のＺ（−）側、すなわち左側）に位置している状態でコイルＣに電流（例えば、パルス電流）Ｉを流すと、射出方向Ｄに沿って磁界Ｂが生じる。これにより、図１１に示すように、物体ＰＲに磁力Ｆが作用し、物体ＰＲはコイルＣに向かって引き寄せられることで加速される。その後、図１２に示すように、物体ＰＲがコイルＣに到達した時点でコイルＣの通電を停止すると磁界Ｂが消失するので、物体ＰＲに作用する磁力Ｆも消失する。よって、図１２に示すように、物体ＰＲは慣性によって射出方向Ｄ（Ｚ＋方向）へ移動を継続して、射出される。

上記したように、物体ＰＲはコイルに電流を流すことによる電磁的作用によって射出されるが、物体ＰＲが射出される方向を精密に制御するには、物体ＰＲの重心位置をコイルの中心軸上に正確に保持しなければならない。

これに対し、本構成では、装填装置１００によって物体ＰＲを保持するとともに、３軸ステージによって物体ＰＲを保持する位置を調整できるため、物体ＰＲの重心位置をコイルの中心軸上に正確に保持することが可能となる。

また、実施の形態１にかかる装填装置は、物体ＰＲを囲むように配置された複数の保持部材４１〜４４によって物体ＰＲを挟持している。そのため、物体ＰＲの重心位置がコイルの中心軸上からずれることを防止できる。かつ、物体ＰＲのヨー方向への傾きを防止することも可能となる。

また、物体ＰＲを囲むように配置された複数の保持部材４１〜４４によって物体ＰＲを挟持することで、宇宙空間のような無重力状態においても物体ＰＲを確実に保持することができる。これにより、装填装置１００は、宇宙空間での使用に好適であることが理解できる。

さらに、突き当て部材３０の位置を制御することで、複数の保持部材４１〜４４からなるメカチャックが物体ＰＲを挟持する力を調整することも可能である。これにより、物体ＰＲの射出が開始されるタイミングを調整することも可能である。

実施の形態２
次いで、実施の形態２にかかる装填装置２００について説明する。実施の形態１にかかる装填装置１００は、アクチュエータを駆動することで物体ＰＲを保持する構成を有していた。これにより、宇宙空間においても使用が可能となっている。しかしながら、使用環境によっては、アクチュエータによる駆動を要しない場合も想定され得る。そこで、本実施の形態では、実施の形態１にかかる装填装置１００の変形例について説明する。

図１３に、実施の形態２にかかる装填装置２００の構成を模式的に示す。装填装置２００は、装填装置１００のハウジング２０をハウジング５０に、突き当て部材３０を突き当て部材６０に置換した構成を有する。

ハウジング５０は、ハウジング２０に、ネジ部５１を追加した構成を有する。ネジ部５１は、突き当て部材６０が進退する領域のハウジング５０の内面に設けられた雌ねじにより構成される。

突き当て部材６０は、突き当て部材３０に、ネジ部６１、ロッド６２及びハンドル６３を追加したものである。ネジ部６１は、突き当て部材６０の外周面に設けられた雄ねじからなり、この雄ねじがハウジング５０に設けられたネジ部５１の雌ねじと嵌合している。ロッド６２は、突き当て部材６０のＺ−側の底面６０Ａの中心からＺ−方向に延在する部材である。ロッド６２のＺ−側の端部には、Ｘ−Ｙ平面を主面とするハンドル６３が設けられている。

本構成では、ハンドル６３を中心軸回りに回転させることで、ネジ部６１を回転させて、突き当て部材６０を前進又は後退（Ｚ＋方向又はＺ−方向に移動）させることができる。これにより、実施の形態１にかかる装填装置１００と同様に、メカチャックによって物体ＰＲを保持することができる。

本構成によれば、実施の形態１にかかる装填装置１００と比べてアクチュエータを省略することができ、構成の簡素化を実現することができる。また、ハンドル６３の回転は、手動でも自動でも行うことができ、より柔軟な運用が可能となる。

また、突き当て部とハウジングとをネジ部を用いて嵌合させることで、突き当て部の進退位置を精密に調整することができ、かつ、突き当て部の位置をより確実に維持することができる。

実施の形態３
次いで、実施の形態３にかかる装填装置３００について説明する。装填装置３００は、実施の形態２にかかる装填装置２００と比べて、構成をさらに簡素化したものである。図１４は、実施の形態３にかかる装填装置３００の構成を模式的に示す図である。図１５は、実施の形態３にかかる装填装置３００のＹ−Ｚ断面の構成を模式的に示す図である。

装填装置３００は、ベース部材７１、固定部材７２、固定具７４、保持部材８１、伝達部材８２及び保持部材８３を有する。

ベース部材７１は、Ｙ−Ｚ平面を主面とする板状部材であり、保持部材８１をＺ方向に沿って挿入可能な溝が形成されている。固定部材７２は、ベース部材７１に固定されることで、ベース部材７１と固定部材７２とで挿入された保持部材８１を固定する。固定部材７２は、例えばビス７３によってベース部材７１に固定される。

保持部材８１は、Ｚ−側端部がベース部材７１及び固定部材７２に挿入され、Ｚ＋側端部では物体ＰＲを保持するホルダ８１ＡがＺ＋方向に延在している。

保持部材８１のＺ−側の部分の上には、Ｘ方向に延在する回転軸８２Ａを介して保持部材８１と結合された伝達部材８２が設けられる。伝達部材８２は、回転軸８２Ａよりも上側（Ｙ＋側）ではＺ−方向に延在し、かつ、回転軸８２Ａよりも下側（Ｙ−側）ではＺ＋方向に延在するように構成されている。伝達部材８２のＺ−側の端部上面（Ｙ＋側）には、上方（Ｙ＋側）からねじ込まれたネジ部材である固定具７４の先端が当接している。伝達部材８２のＺ＋側の端部上面（Ｙ＋側）には、Ｙ方向を軸とするバネ８４及び８５をそれぞれ収納する孔８２Ｂ及び８２Ｃが設けられる。

保持部材８１のＺ＋側の部分の上（Ｙ＋側）には、Ｘ方向に延在する回転軸８３Ａを介して結合された保持部材８３が設けられる。保持部材８３は、回転軸８３Ａの上方（Ｙ＋側）においてＺ方向に延在しており、Ｚ＋側の端部には、ホルダ８１Ａと協働して物体ＰＲを挟持するホルダ８３Ｄが設けられている。Ｚ−側の端部８３Ｅの下面（Ｙ−側）には、バネ８４及び８５をそれぞれ収納する孔８３Ｂ及び８３Ｃが設けられる。

ついで、装填装置３００における物体ＰＲの保持について説明する。本構成では、ホルダ８１Ａとホルダ８３Ｄとの間に物体ＰＲを挿入した状態で、固定具７４を下方（Ｙ−側）にねじ込む。すると、伝達部材８２のＺ＋側の端部８２Ｅが固定具７４によって押し上げられ、これによってＺ＋側の端部８２Ｅは回転軸８２Ａを軸として回転して、バネ８４及び８５を圧縮する。これに伴い、保持部材８３のＺ−側の端部８３Ｅはバネ８４及び８５によって上方（Ｙ＋方向）に押されるので、Ｚ＋側の端部のホルダ８３Ｄは回転軸８３Ａまわりに回転して下方（Ｙ−方向）に変位し、物体ＰＲを下方（Ｙ−側）に押しつける。その結果、物体ＰＲは、ホルダ８１Ａとホルダ８３Ｄとによって挟持されることとなる。

以上、本構成によれば、実施の形態１及び２にかかる装填装置を比べて、より簡易な構造で物体ＰＲを保持することができる。

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態１及び２において、４本の保持部材がＸ−Ｙ断面において等間隔に設けられる例について説明したが、２本以上の任意の数の保持部材を設けてもよいことは、言うまでもない。

上述の実施の形態にかかる射出装置は、宇宙空間及び大気圏内のいずれで使用してもよい。例えば、大気圏内において、射出装置から離れた位置に物体を運搬するために用いてもよい。例えば、射出装置に、コンテナや袋に食料や日用品等の各種の物品を収めた物体を装填して射出することも可能である。また、射出された物体に、射出後に展開するネット等を取り付けても良い。この場合、例えば、ドローンなどの不審物体を捕獲したい場合に、対象物へ向けて発射し、物理的損傷や大きな破損を伴わず捕獲することも可能になる。さらに、上記したように、上述の実施の形態にかかる射出装置は、連続的な物体の射出が可能であるので、広範囲に複数の物体を迅速に散布することも可能である。

保持部材
１０ アクチュエータ
１１、６２ ロッド
２０、５０ ハウジング
２０Ａ 底板
２１〜２４ 軸受け
３０、６０ 突き当て部材
３１ 錐体形状部
４１〜４４ 保持部材
４１Ａ〜４４Ａ 端部
４１Ｂ〜４４Ｂ 回転軸
４１Ｃ〜４４Ｃ Ｚ−側の棒状部材（第１の部分）
４１Ｄ〜４４Ｄ Ｚ＋側の棒状部材（第２の部分）
４１Ｅ〜４４Ｅ 切り欠き
５１、６１ ネジ部
６０Ａ 底面
６３ ハンドル
７１ ベース部材
７２ 固定部材
７３ ビス
７４ 固定具
８１、８３ 保持部材
８１Ａ、８３Ｄ ホルダ
８２ 伝達部材
８２Ａ、８３Ａ 回転軸
８２Ｂ、８２Ｃ、８３Ｂ、８３Ｃ 孔
８２Ｄ、８２Ｅ、８３Ｅ 端部
８４、８５ バネ
９１〜９４ 圧縮バネ
９５〜９８ ストッパ
１００、２００、３００ 装填装置
１０００ 射出システム
１００１ 電源装置
１００２ 制御装置
１００３ 太陽電池
１００４ 衝撃吸収装置
１０１０ 被加速体保持部
１０２０ 台座
１０３０ ３軸ステージ
１０４０ 底板
１０５０ ガイドレール
１１００ 射出装置
Ｃ コイル
ＣＯＮ 制御信号
ＰＲ 物体
ＳＡＴ 人工衛星

Claims (9)

1. 電磁力によって射出される物体を、前記物体の射出方向と垂直であり、かつ、互いに異なる方向から囲むように挟持する複数の保持部材と、
   前記複数の保持部材のそれぞれを、前記物体を挟持する方向に沿って駆動する駆動機構と、を備える、
   装填装置。
2. 内部に前記複数の保持部材が取り付けられた筒状部材をさらに備え、
   前記駆動機構は、前記複数の保持部材よりも前記射出方向とは反対側の前記筒状部材に挿入され、前記射出方向の側の一部又は全部が錐体として形成され、前記錐体の側面が前記複数の保持部材と当接可能な突き当て部材を備え、
   前記複数の部材のそれぞれは、前記筒状部材の内側に取り付けられた棒状部材であり、取り付けられた位置の前記筒状部材の外周の接線方向に延在する回転軸まわりに回転可能であり、かつ、前記回転軸よりも前記射出方向の側の第１の部分に対し、前記回転軸よりも前記物体の射出方向とは反対側の第２の部分は、前記筒状部材の側に傾くように構成され、
   前記突き当て部の前記錐体が、前記複数の保持部材の前記第２の部分で囲まれた空間に挿入される、
   請求項１に記載の装填装置。
3. 前記突き当て部材の前記錐体が前記複数の保持部材の前記第２の部分と接触した状態で前記射出方向に移動することで、前記複数の保持部材の前記第１の部分によって前記物体を保持する、
   請求項２に記載の装填装置。
4. 前記複数の保持部材のそれぞれの前記第２の部分と前記筒状部材との間に設けられた、前記第２の部分と前記筒状部材とを遠ざけるように付勢する付勢部材をさらに有する、
   請求項２又は３に記載の装填装置。
5. 前記複数の保持部材のそれぞれの前記第１の部分と対向する位置の部分の前記筒状部材に設けられた、前記第１の部分の移動を制限するストッパをさらに有する、
   請求項２乃至４のいずれか一項に記載の装填装置。
6. 前記突き当て部材の前記筒状部材と接する面には、雄ねじが形成され、
   前記筒状部材には、前記突き当て部材の雌ねじと嵌合する雌ねじが形成される、
   請求項２乃至５のいずれか一項に記載の装填装置。
7. 前記駆動機構は、前記突き当て部材を前記射出方向に沿って駆動するアクチュエータを備える、
   請求項２乃至６のいずれか一項に記載の装填装置。
8. 前記突き当て部材から前記射出方向とは反対方向に延在するロッドと、
   前記ロッドの端部に設けられた、前記射出方向を軸として前記ロッドを回転可能なハンドルと、を備える、
   請求項６に記載の装填装置。
9. 電磁力によって射出される物体を装填する装填装置と、
   前記装填装置の前記物体の射出方向及び前記射出方向に直交し、かつ、互いに直交する２方向における位置を変更可能な位置調整機構と、
   流れる電流によって発生する磁場によって前記物体を加速するコイルと、を備え、
   前記装填装置は、
   前記射出方向と垂直であり、かつ、互いに異なる方向から囲むように前記物体を挟持する複数の保持部材と、
   前記複数の保持部材のそれぞれを、前記物体を挟持する方向に沿って駆動する駆動機構と、を備える、
   射出装置。

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