JP2503640Y2 - 宇宙基地用の機器連結装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ペイロード（宇宙実験ユニット）等の機器
を、宇宙基地等に設けられた実験モジュールに着脱する
等のための、交換ユニットの保全性等を向上させると共
に、ペイロードの軽量化を図るようにした宇宙基地用の
機器連結装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年、地上ではできない各種の実験を宇宙空間で行う
計画が進められている。

上記実験を行うため、第４図に示すように、内部に目
的に応じた各種実験機器等を納めたペイロード１等の機
器を設け、該ペイロード１を宇宙基地に設けられた実験
モジュール２に交換自在に着脱すると共に実験モジュー
ル２から必要な動力及び各種作動流体等をペイロード１
に供給するための交換ユニット3,4をペイロード１及び
実験モジュール２に夫々設けている。

［考案が解決しようとする課題］ 実験の目的が終了した場合や、新しい実験装置を使用
したい場合、或いは実験装置が故障した場合等にペイロ
ード１を実験モジュール２から取外して別のペイロード
１に交換することが必要となるが、ペイロード１の交換
回数が多くなるに従い、特に実験モジュール２側の交換
ユニット４が劣化するという問題があった。又、交換ユ
ニット４が劣化した場合に、実験モジュール２、ペイロ
ード１、及び交換ユニット3,4は宇宙空間という極限作
業環境下に置かれているため、劣化した交換ユニット４
を実験モジュール２から取外して代りに新しい交換ユニ
ットに付け換えることは著しく困難であり、従って交換
ユニット４が劣化した時点が実験モジュール２の寿命
（耐用期間）になってしまうという問題があった。

本考案は上述の実情に鑑み、交換ユニットの劣化を防
止し、それにより実験モジュールの寿命を延長すると共
に、ペイロード等の機器の軽量化を達成し得るようにし
た宇宙基地用の機器連結装置を提供することを目的とす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、宇宙基地に固定した交換ユニットと、機器
に固定した交換ユニットとを中間アダプタを介して連結
するようにした宇宙基地用の機器連結装置であって、前
記中間アダプタを前記宇宙基地側の交換ユニットに着脱
可能に取付けると共に、前記機器側の交換ユニットに受
動型連結具を備え、且つ該受動型連結具に着脱可能な能
動型連結具を前記中間アダプタに備えたことを特徴とす
る宇宙基地用の機器連結装置にかかるものである。

［作用］ 従って本考案では、通常は宇宙基地側の交換ユニット
に中間アダプタを取付けた状態にしておき、機器の交換
は中間アダプタと機器側の交換ユニットの間の着脱によ
り行う。

機器の着脱の繰り返しにより中間アダプタが劣化した
場合には、宇宙基地側の交換ユニットから中間アダプタ
を取外して新しい中間アダプタに交換する。

又、機器を中間アダプタに着脱するための能動型連結
具を、中間アダプタに備え、機器側の交換ユニットに受
動型連結具を備えるようにしているので、機器側の重量
を軽減することができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

第１図〜第３図は本考案の一実施例である。

宇宙基地の実験モジュール２側交換ユニット４は、図
示しないカプラーと、電源用コネクターと、制御用コネ
クターと、各種制御用流体供給口と位置合せ用のガイド
ピンとをその表面（上面）に有すると共に、能動型連結
具６により連結・離反が可能な受動型連結具５を、第１
図中左右の両側部に取付けた構成としてある。

又、ペイロード１等の機器側の交換ユニット３には、
上記交換ユニット４の各種コネクター等と接続可能な図
示しないコネクター類をその下面に有すると共に、受動
型連結具５を有している。

受動型連結具５は、第２図に示す如く、縦横のＶ形の
ガイド溝7a,7bと傾斜面7cを形成してなる調芯ガイドブ
ロック８からなり、第１図に示す交換ユニット３及び４
の両側部に対し前後方向に２個ずつ取付けた構成として
ある。

上記両交換ユニット3,4間に、両者に対して着脱自在
な中間アダプタ24を設ける。

該中間アダプタ24の交換ユニット３及び４側には、交
換ユニット３及び４の各種コネクター等と接続可能な図
示しないコネクター類を有すると共に、前記交換ユニッ
ト３及び４の前記受動型連結具５との連結・離反が可能
な能動型連結具６が第１図中左右側面の上下位置に設け
てある。

前記能動型連結具６は、第３図に示す如く（上側の能
動型連結具６のみを示している）、前記前後の調芯ガイ
ドブロック８のガイド溝7aに嵌入する縦アーム部9aと前
後の調芯ガイドブロック８のガイド溝7bに嵌入する横ア
ーム部9bとを有するＵ字状に屈曲した着脱アーム９を備
えており、縦アーム部9aの各基端部が中折れ式のトグル
リンク10に連結されて左右方向に開閉自在に且つ上下方
向移動自在に支持されている。詳述すると、両端部近傍
を軸受11に回転自在に支持させた主軸12を、中間アダプ
タ24の左右両側面に沿わしてそれぞれ前後方向に配置
し、該各主軸12の両端部に、それぞれ前記中折れ式のト
グルリンク10の一端（上端）を固定すると共に、該トグ
ルリンク10の他端（下端）を、中間アダプタ24の左右両
側面の前後側に固設した第１図中上下方向に伸びるリン
クガイド13にそれぞれ昇降自在に係合させ、且つ上記前
後のトグルリング10の下端に、着脱アーム９の縦アーム
部9a,9aの自由端（下端）を、左右方向へ回動自在に連
結する。又、上記中間アダプタ24の前後の一側面には、
モータ14の駆動により減速ギヤ15を介して回転駆動され
る逆ねじ軸16を、上記主軸12よりも上側の位置で左右方
向に配置すると共に、該逆ねじ軸16の両端部には、上記
主軸12の近傍位置にそれぞれナット17を左右対称に螺合
させ（第３図では一方のみを示す）、且つ該各ナット17
に下端を揺動自在に連結したクランクアーム18の下端
を、上記主軸12の一端（前端）に固定し、上記逆ねじ軸
16の回転により両ナット17,17を同期させて近接・離反
移動することによって、クランクアーム18を揺動させて
主軸12が回転変位させられるようにする。更に、上記主
軸12の両端部に大径歯車19を設けると共に、該大径歯車
19に小径歯車20を各々噛合させ、該小径歯車20にクラン
ク軸21の両軸端部を支持させ、且つ該クランク軸21の中
間部と、上記着脱アーム９の縦アーム部9a,9a中途部間
に取付けた横ビーム22との間に、上記クランク軸21が交
換ユニット４側へ回転変位したときに着脱アーム９を大
きな力で引寄せられる（第３図Ｘ）ように設定した調芯
スプリング23を張設する。

尚、下側の能動型連結具６は、前記上側の能動型連結
具６と上下対称とした全く同様の構成を有している。

次に、作動について説明する。

ペイロード１等の機器の取付け交換を行う場合には、
予め実験モジュール２側交換ユニット４に中間アダプタ
24を取付けた状態において、先ず、中間アダプタ24に備
えた上側の能動型連結具６の左右の着脱アーム９を開い
た状態、すなわち、第１図に示す如く、クランク軸21の
中間部を中間アダプタ24から離れた位置に変位させた状
態で、ペイロード１をリモートコントロールにより、基
地側実験モジュール２の上方部まで運転し、交換ユニッ
ト３の調芯ガイドブロック８が前記中間アダプタ24の左
右に開かれた着脱アーム9,9間になるようにして近接さ
せる。なお、この際、あまり正確な位置合わせは必要な
い。

次に、この状態で、モータ14を駆動し、減速ギヤ15を
介して逆ねじ軸16を所定方向に回転させることにより、
左右のナット17を互いに離反又は近接する方向に移動さ
せる。ナット17が逆ねじ軸16上を移動させられると、ナ
ット17に連結してあるクランクアーム18が主軸12を中心
として揺動させられるため、主軸12が回転変位させら
れ、この主軸12の回転により大径歯車19、小径歯車20が
順次所要角度回転させられる。更に、小径歯車20の回転
によりクランク軸21が回転させられて、該クランク軸21
の中間部が中間アダプタ24側に回転変位させられること
になる。クランク軸21の中間部が中間アダプタ24側に変
位させられると、着脱アーム９の横ビーム22との間に張
られた調芯スプリング23が伸ばされるため、該調芯スプ
リング23の引張力により、着脱アーム９が、リンクガイ
ド13に係合されている下端を支点として互いに近接する
方向（第３図Ｘ）、つまり、閉じる方向に回転変位させ
られて、調芯ガイドブロック８に嵌入させられることに
なる。従って、この着脱アーム９の閉じ力により、ペイ
ロード１は全体的に移動させられ、基地側実験モジュー
ル２の位置と調芯される。すなわち、ペイロード１と基
地側実験モジュール２の間に左右方向の位置ずれがある
場合、左右の着脱アーム９を閉じると、一方の着脱アー
ム９が他方の着脱アーム９より先に調芯ガイドブロック
８に当接するため、当接した側の着脱アーム９の閉じ力
によりペイロード１が引寄せられ、左右方向の位置が修
正させられる。又、このとき、調芯ガイドブロック８に
は縦横にＶ形のガイド溝7a,7b及び傾斜面7cが形成して
あるため、左右の着脱アーム９の縦アーム部9aがガイド
溝7aに、横アーム部9bがガイド溝7bに沿ってそれぞれ導
かれることにより、ペイロード１は前後方向にも調芯移
動させられ且つ水平に位置させられる。

一方、前記主軸12の回転によって行われる着脱アーム
９が閉じることにより調芯作用と同時に、前記主軸12の
回転によってトグルリンク10が回動させられることによ
りトグルリンク10の下端がリンクガイド13に沿って下方
に移動し、よってトグルリンク10の下端に枢着した着脱
アーム９の下端も一緒に下方に移動することになり、よ
って、前記着脱アーム９はペイロード１の調芯を行いな
がらペイロード１を下方に引き付けて、交換ユニット３
を中間アダプタ24に連結させるように作用する。このと
き、交換ユニット３と中間アダプタ24はピン25により正
確に位置決めされて連結される。

このようにして、人間が介在することなく、自動遠隔
操作により、ペイロード１等の機器を宇宙基地の実験モ
ジュール２上に正確に据付けることができる。

上記ペイロード１を、他のものと交換する等の理由で
実験モジュール２上より取外す場合には、上述した手順
と逆の手順にて中間アダプタ24からペイロード１を取外
せばよく、新しい機器類を収納した別のペイロード１を
上述した手順と同様な手順で中間アダプタ24に据付けれ
ばよい。

ペイロード１の取付け交換を繰り返し行うことにより
中間アダプタ24が劣化した場合には、交換ユニット３を
中間アダプタ24から取外すのと同じ手順で中間アダプタ
24を交換ユニット４から取外す。

即ち、下側の能動型連結具６のモータ14を駆動し、減
速ギヤ15を介して逆ねじ軸16を所定方向に回転させるこ
とにより、左右のナット17を互いに近接する方向に移動
させる。ナット17が逆ねじ軸16上を移動させられると、
ナット17に連結してあるクランクアーム18が主軸12を中
心として揺動させられるため、主軸12が回転変位させら
れ、この主軸12の回転によりトグルリンク10が回動され
てトグルリンク10上端がリンクガイド13に沿って下降さ
れることにより、トグルリンク10の上端に枢着された着
脱アーム９の上端も下降されることにより、よって着脱
アーム９の下降によって中間アダプタ24が押し下げられ
ることにより交換ユニット４から引き抜かれるように作
用する。

又、これと同時に、前記主軸12の回転によって大径歯
車19及び小径歯車20が所要角度回転されることによりク
ランク軸21が回転させられて、該クランク軸21の中間部
が中間アダプタ24から離れた位置に回転変位させられる
ことになる。すると、着脱アーム９の横ビーム22との間
に張られた調芯スプリング23が圧縮されるため、該調芯
スプリング23の押出力により、着脱アーム９がリンクガ
イド13に係合されている上端を支点として互いに離反す
る方向、つまり、開く方向に回動変位させられて、調芯
ガイドブロック８から外される。これにより、交換ユニ
ット４から中間アダプタ24が離脱する。

最後に交換ユニット４から離脱した中間アダプタ24を
運び去り、代りに新しい中間アダプタ24（該中間アダプ
タ24には予めペイロード１を取付けておいても良い）を
運び込んで上記したペイロード１の交換ユニット３を中
間アダプタ24に取付ける手順と同じ手順に従い遠隔操作
により自動的に中間アダプタ24を実験モジュール２側の
交換ユニット４に取付ける。

上記中間アダプタ24を用いることにより、実験モジュ
ール２側の交換ユニット４の使用回数が削減されるの
で、交換ユニット４の劣化を抑制することができて、実
験モジュール２の寿命を大幅に伸ばすことが可能とな
る。

一方、前記ペイロード１側の交換ユニット３には、受
動型連結具５を備えることによってペイロード１の軽量
化を図っている。

即ち、能動型連結具６は複雑な構成を有していると共
に、モータ等の駆動源を必要とするために必然的に重量
が大きくなってしまうので、この重量が大きい能動型連
結具６は中間アダプタ24側に備えるようにし、交換ユニ
ット３には必ず軽量な受動型連結具５を備えるようにす
ることによってペイロード１の軽量化を図る。

ペイロード１が軽量化されると、地上からの打上げ時
の打上げエネルギーを軽減したり、又同一の重量の場合
には前記重量の軽減分だけ別の装置を搭載できる等の利
点が生じる。

従って、ペイロード１の交換ユニット３には必ず受動
型連結具５を備えるようにする。

又、実験モジュール２と中間アダプタ24との間の連結
については、いずれの側に受動型連結具５又は能動型連
結具６があるように組合わせても良いが、一般的に、能
動型連結具６のメンテナンス頻度が受動型連結具５のメ
ンテナンス頻度よりも高いことを考慮すれば、中間アダ
プタ24にすべての能動型連結具６を備えるのが好まし
い。

尚、本考案は上記実施例にのみ限定されるものではな
く、ペイロード以外の機器を宇宙基地に連結する場合に
も適用できること、交換ユニットの型式及び受動型連結
具、能動型連結具の型式は任意であること、その他本考
案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。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案の宇宙基地用の機器連結
装置によれば、中間アダプタを通常時は宇宙基地側の交
換ユニットに取付けておき、機器の着脱を、機器側の交
換ユニットに備えた受動型連結具と中間アダプタに備え
た能動型連結具との間で行うようにした構成としている
ので、宇宙基地側の交換ユニットの使用回数を削減し
て、宇宙基地側の交換ユニットの劣化を抑制し、宇宙基
地と中間アダプタとの連結部の寿命を大幅に延ばすこと
ができ、更に、常時は中間アダプタが宇宙基地側に支持
されているので機器側の重量を軽減することができ、よ
って機器を地上から打ち上げる際のエネルギーの軽減、
及び該重量軽減分の装置を増加搭載して打ち上げること
ができる、等の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の正面図、第２図は受動型連
結具を構成する調芯ガイドブロックの斜視図、第３図は
能動型連結具の駆動機構を示す斜視図、第４図は従来装
置の一例を示す正面図である。 １はペイロード（機器）、２は実験モジュール（宇宙基
地）、３は機器側の交換ユニット、４は宇宙基地側の交
換ユニット、５は受動型連結具、６は能動型連結具、24
は中間アダプタを示す。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】宇宙基地に固定した交換ユニットと、機器
   に固定した交換ユニットとを中間アダプタを介して連結
   するようにした宇宙基地用の機器連結装置であって、前
   記中間アダプタを前記宇宙基地側の交換ユニットに着脱
   可能に取付けると共に、前記機器側の交換ユニットに受
   動型連結具を備え、且つ該受動型連結具に着脱可能な能
   動型連結具を前記中間アダプタに備えたことを特徴とす
   る宇宙基地用の機器連結装置。