JP2564186B2 - 宇宙構造物制振装置 - Google Patents
宇宙構造物制振装置Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
- B64G1/646—Docking or rendezvous systems
-
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- B64G1/6462—Docking or rendezvous systems characterised by the means for engaging other vehicles
- B64G1/6464—Docking probes and receivers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、宇宙空間に常駐する各種宇宙構造物、例え
ば恒久的有人宇宙ステーション、各種観測実験プラット
ホーム、宇宙工場などの結合、連結部に設け、内外から
受ける揺動を素早く抑制する宇宙構造物制御装置に関す
る。
ば恒久的有人宇宙ステーション、各種観測実験プラット
ホーム、宇宙工場などの結合、連結部に設け、内外から
受ける揺動を素早く抑制する宇宙構造物制御装置に関す
る。
（従来の技術） 現在の宇宙施設は単体カプセル方式であり、また太陽
電池パドルも小規模であるので、制振装置を使用しなけ
ればならない大規模な宇宙構造物まだ実現してなく、大
規模な宇宙構造物における制振技術は未開発の分野で実
用化した技術はない。
電池パドルも小規模であるので、制振装置を使用しなけ
ればならない大規模な宇宙構造物まだ実現してなく、大
規模な宇宙構造物における制振技術は未開発の分野で実
用化した技術はない。
しかしながら、今後本格的な宇宙ステーション等の大
規模宇宙構造物の建設が開始されると、宇宙構造物を宇
宙で組み立てる際のソフトドッキング技術と共に、宇宙
構造物の揺動を抑制する制振技術が大きな課題となる。
即ち、宇宙構造物は熱歪みや地球往還機等のドッキング
時の刺激等、内外の刺激によって揺動する状態下にあ
り、構造物の規模が大きくなればなる程その影響も大き
くなる。宇宙構造物の揺動は、微小重力状態下での実験
や製造、又は一定姿勢での天体観測に悪影響を及ぼし、
それらを良好に遂行するには、宇宙構造物の揺動を抑制
してその姿勢を確保することが不可欠である。
規模宇宙構造物の建設が開始されると、宇宙構造物を宇
宙で組み立てる際のソフトドッキング技術と共に、宇宙
構造物の揺動を抑制する制振技術が大きな課題となる。
即ち、宇宙構造物は熱歪みや地球往還機等のドッキング
時の刺激等、内外の刺激によって揺動する状態下にあ
り、構造物の規模が大きくなればなる程その影響も大き
くなる。宇宙構造物の揺動は、微小重力状態下での実験
や製造、又は一定姿勢での天体観測に悪影響を及ぼし、
それらを良好に遂行するには、宇宙構造物の揺動を抑制
してその姿勢を確保することが不可欠である。
宇宙構造物の制振技術は、各国ともまだ研究室レベル
であるが、宇宙の大型構造物の揺動を押える手段とし
て、スパンの長い柔軟構造部材にエポキシ樹脂等の免振
材を貼り合わせた免振方式と、構造物の結合、連結部に
制振アクチュエータを設けて揺れを強制的に押える強制
制振方式の２つの方式が考えられている。その中、後者
の方式として、従来の各種シングルアクチュエータを、
例えば並進のみ、回転のみ、又は並進と回転を行うよう
に適宜組合わせることによって、揺動を押えるようにし
たものが提案されている。
であるが、宇宙の大型構造物の揺動を押える手段とし
て、スパンの長い柔軟構造部材にエポキシ樹脂等の免振
材を貼り合わせた免振方式と、構造物の結合、連結部に
制振アクチュエータを設けて揺れを強制的に押える強制
制振方式の２つの方式が考えられている。その中、後者
の方式として、従来の各種シングルアクチュエータを、
例えば並進のみ、回転のみ、又は並進と回転を行うよう
に適宜組合わせることによって、揺動を押えるようにし
たものが提案されている。
（発明が解決しようとする問題点） 前記後者の方式において、宇宙構造要素間の結合部
に、スパンの長い柔軟構造部材の自由揺動の達成を絶ち
切るために冗長な自由度を与え、全ての自由度（６方向
成分）に対してアクチュエータを設ければ、宇宙構造物
の制振は、非常にやり易くなると考えられる。しかし、
６方向成分の動きを従来方式のアクチュエータの組合せ
で補うには、装置が大型化し、さらにはアクチュエータ
の性能上動きに制限があるため、互いに干渉し、多モー
ドの複雑な大きな揺れに対応するには制御則も複雑にな
る欠点がある。
に、スパンの長い柔軟構造部材の自由揺動の達成を絶ち
切るために冗長な自由度を与え、全ての自由度（６方向
成分）に対してアクチュエータを設ければ、宇宙構造物
の制振は、非常にやり易くなると考えられる。しかし、
６方向成分の動きを従来方式のアクチュエータの組合せ
で補うには、装置が大型化し、さらにはアクチュエータ
の性能上動きに制限があるため、互いに干渉し、多モー
ドの複雑な大きな揺れに対応するには制御則も複雑にな
る欠点がある。
本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであって、
その第１の目的は、宇宙構造物の構造要素間の結合部・
連結部に設けて、構造要素間の結合と共に、宇宙構造物
の揺動を検知して素早くその揺れを抑制することができ
る構造がコンパクトで、且つ微細な動きが可能で、応答
性、確実性に優れた宇宙構造物制振装置を提供すること
にある。
その第１の目的は、宇宙構造物の構造要素間の結合部・
連結部に設けて、構造要素間の結合と共に、宇宙構造物
の揺動を検知して素早くその揺れを抑制することができ
る構造がコンパクトで、且つ微細な動きが可能で、応答
性、確実性に優れた宇宙構造物制振装置を提供すること
にある。
第２の目的は、宇宙構造物の揺れに応じて被結合構造
要素を３次元面内の移動と軸回転を電動直接駆動により
素早く行わせることができる宇宙構造物制振装置を提供
することにある。
要素を３次元面内の移動と軸回転を電動直接駆動により
素早く行わせることができる宇宙構造物制振装置を提供
することにある。
また第３の目的は、結合する被結合構造要素を容易に
且つ確実に捕捉して結合させることができる捕捉機能を
有する宇宙構造物制振装置を提供することにある。
且つ確実に捕捉して結合させることができる捕捉機能を
有する宇宙構造物制振装置を提供することにある。
さらに第４の目的は、構造要素間の連通通路を構成す
ることができる宇宙構造物制振装置を提供することにあ
る。
ることができる宇宙構造物制振装置を提供することにあ
る。
（問題点を解決するための手段） 上記第１の目的は、一方の構造要素の結合部に設けら
れ、他方の被結合構造要素の結合部と係合する結合部
材、該結合部材を支持し、該結合部材をその軸心回りの
回転と軸心方向並進移動及び軸心方向と垂直な平面内で
並進移動させて位置決めする結合部材位置決め装置、被
結合構造要素の振動を検出する振動検出手段、該振動検
出手段の出力信号によって前記結合部材を前記被結合構
造要素の振動を抑制する方向に移動させるように前記結
合部材位置決め装置を制御する制御手段からなる構成に
よって達成できる。
れ、他方の被結合構造要素の結合部と係合する結合部
材、該結合部材を支持し、該結合部材をその軸心回りの
回転と軸心方向並進移動及び軸心方向と垂直な平面内で
並進移動させて位置決めする結合部材位置決め装置、被
結合構造要素の振動を検出する振動検出手段、該振動検
出手段の出力信号によって前記結合部材を前記被結合構
造要素の振動を抑制する方向に移動させるように前記結
合部材位置決め装置を制御する制御手段からなる構成に
よって達成できる。
また、上記結合部材位置決め装置として、結合部に固
定して形成された固定基筒、該固定基筒とＺ軸回転ロー
ターの間に順次偏心して多段に設けられた複数の偏心ロ
ーターからなるＸ−Ｙ面並進ローター、該Ｘ−Ｙ面並進
ローターの最終段の偏心ローターに設けられたＺ軸回転
ローター、該Ｚ軸回転ローターに支持されたＺ軸並進手
段を有し、前記各ローターは、電動直接駆動モーターに
より各々独立して回転制御される手段からなるものを採
用することによって、結合部材を揺動に応じて瞬時に、
高精度且つ高トルクで移動することができ、第２の目的
を達成することができる。
定して形成された固定基筒、該固定基筒とＺ軸回転ロー
ターの間に順次偏心して多段に設けられた複数の偏心ロ
ーターからなるＸ−Ｙ面並進ローター、該Ｘ−Ｙ面並進
ローターの最終段の偏心ローターに設けられたＺ軸回転
ローター、該Ｚ軸回転ローターに支持されたＺ軸並進手
段を有し、前記各ローターは、電動直接駆動モーターに
より各々独立して回転制御される手段からなるものを採
用することによって、結合部材を揺動に応じて瞬時に、
高精度且つ高トルクで移動することができ、第２の目的
を達成することができる。
なお、上記「Ｘ−Ｙ面」及び「Ｚ軸」とは、結合部材
の運動を便宜上結合部材の軸心方向をＺ軸とするＸ−Ｙ
−Ｚ座標軸に置き換えて表現しているものであり、「Ｚ
軸」は結合部材の軸心方向を意味し、「Ｘ−Ｙ面」は結
合部材の軸心方向と直角な面を意味している。従って、
「Ｚ軸回転ローター」は結合部材をその軸心回りに回転
させるローターであり、「Ｘ−Ｙ面並進ローター」と
は、結合部材の軸心方向と直角な面に沿って結合部材を
移動させるためのローターである。
の運動を便宜上結合部材の軸心方向をＺ軸とするＸ−Ｙ
−Ｚ座標軸に置き換えて表現しているものであり、「Ｚ
軸」は結合部材の軸心方向を意味し、「Ｘ−Ｙ面」は結
合部材の軸心方向と直角な面を意味している。従って、
「Ｚ軸回転ローター」は結合部材をその軸心回りに回転
させるローターであり、「Ｘ−Ｙ面並進ローター」と
は、結合部材の軸心方向と直角な面に沿って結合部材を
移動させるためのローターである。
さらに、前記結合部材を、前記Ｚ軸並進手段に支持さ
れた中空円筒、該中空円筒の外側端部に歪センサーを介
して取り付けられ、ドローグ係合面とドローグラッチを
有する結合ヘッド、前端にドローグ捕獲用ラッチを有
し、前記中空円筒内に着脱自在に固定されたプローブ伸
展機構部によってＺ軸方向に進退駆動されるプローブと
から構成することによって、本制振装置が被結合宇宙構
成要素を捕獲してドッキングさせることができ、且つド
ッキング後該結合部を介して結合宇宙構造要素間を連通
させることができ、上記第３及び第４の目的が達成でき
る。
れた中空円筒、該中空円筒の外側端部に歪センサーを介
して取り付けられ、ドローグ係合面とドローグラッチを
有する結合ヘッド、前端にドローグ捕獲用ラッチを有
し、前記中空円筒内に着脱自在に固定されたプローブ伸
展機構部によってＺ軸方向に進退駆動されるプローブと
から構成することによって、本制振装置が被結合宇宙構
成要素を捕獲してドッキングさせることができ、且つド
ッキング後該結合部を介して結合宇宙構造要素間を連通
させることができ、上記第３及び第４の目的が達成でき
る。
一方、結合部材をＺ軸並進手段に支持されたプローブ
で構成することによって、制振装置を小型にコンパクト
に構成することができ、小構造物要素の結合部に設ける
のに適する。
で構成することによって、制振装置を小型にコンパクト
に構成することができ、小構造物要素の結合部に設ける
のに適する。
（作用） 結合部材に設けられたラッチ機構により、被結合構造
要素を係止して両構造要素を結合する。宇宙構造物の揺
れを宇宙構造物の結合部材及び又は被結合部材に設けら
れた振動検出手段により、歪、加速度、変位等として検
出し、その検出信号から揺れを抑制するために被結合部
材に与える動きをＸ−Ｙ−Ｚ−Θの４方向成分に分析
し、結合部材位置決め装置の各電動直接駆動モータ及び
Ｚ軸並進手段に与え、宇宙構造物の揺れに応じて結合部
材位置決め装置を駆動する。
要素を係止して両構造要素を結合する。宇宙構造物の揺
れを宇宙構造物の結合部材及び又は被結合部材に設けら
れた振動検出手段により、歪、加速度、変位等として検
出し、その検出信号から揺れを抑制するために被結合部
材に与える動きをＸ−Ｙ−Ｚ−Θの４方向成分に分析
し、結合部材位置決め装置の各電動直接駆動モータ及び
Ｚ軸並進手段に与え、宇宙構造物の揺れに応じて結合部
材位置決め装置を駆動する。
結合部材位置決め装置は、該位置制御データーから２
次元面内の並進位置を規定するための各偏心ローターの
回転パルス数（回転角）が演算され、電動直接駆動モー
タにより電動直接駆動される。各偏心ローターの回転に
より、各偏心ローターの回転角度における偏心量が合成
され、Ｘ−Ｙ面内の並進移動ができる。又、Ｚ軸回転ロ
ーターが回転することによって、結合部材が回転して結
合されたパッシブ側構造要素をその軸回りに回転させ
る。さらに、Ｚ軸並進手段が作動することによって、結
合部材が前後に移動し、結合された構造要素間の距離を
変化させる。各ローターは電動直接駆動されるので、極
めて高い分解能を有し、微細な動きを制御することがで
き、結合部材の高精度な位置決めができる。前記の各変
化の組合せにより、パッシブ側構造要素のロール、ピッ
チ、ヨーの揺れを効果的に抑制することができる。
次元面内の並進位置を規定するための各偏心ローターの
回転パルス数（回転角）が演算され、電動直接駆動モー
タにより電動直接駆動される。各偏心ローターの回転に
より、各偏心ローターの回転角度における偏心量が合成
され、Ｘ−Ｙ面内の並進移動ができる。又、Ｚ軸回転ロ
ーターが回転することによって、結合部材が回転して結
合されたパッシブ側構造要素をその軸回りに回転させ
る。さらに、Ｚ軸並進手段が作動することによって、結
合部材が前後に移動し、結合された構造要素間の距離を
変化させる。各ローターは電動直接駆動されるので、極
めて高い分解能を有し、微細な動きを制御することがで
き、結合部材の高精度な位置決めができる。前記の各変
化の組合せにより、パッシブ側構造要素のロール、ピッ
チ、ヨーの揺れを効果的に抑制することができる。
さらに、結合部材にプローブを有する捕獲装置を設け
ることによって、プローブにX,Y,Z軸方向の移動及びＺ
軸の回転Θの４方向成分の動きを与えることができ、被
結合構造要素を捕獲するときのアライメント機能が飛躍
的に向上する。
ることによって、プローブにX,Y,Z軸方向の移動及びＺ
軸の回転Θの４方向成分の動きを与えることができ、被
結合構造要素を捕獲するときのアライメント機能が飛躍
的に向上する。
また、結合後、捕獲装置を結合部材から除去すること
によって、結合された両構造要素間が連通状態となり、
物資や人間の移動が可能となる。
によって、結合された両構造要素間が連通状態となり、
物資や人間の移動が可能となる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の宇宙構造物制振装置の１実施例を示
し、例えば第７図に示すような宇宙構造物の構造要素間
の結合部、連結部のアクティブ側に設けられる。図中、
１が被結合構造要素の結合部を固定するドローグラッチ
３を有する結合ヘッド２が設けられた結合軸であり結合
部材を構成する。本発明は、該結合軸１がXYZ軸方向及
びΘの４成分を有する動きができ、パッシブ側の揺動の
発生に応じて揺動を抑制する方向に、パッシブ側の構造
要素を結合軸１によって移動制御できるようになつてい
る。結合軸１を保持してその動きを与える装置として、
以下に説明するような結合部材位置決め装置５を採用し
てある。
し、例えば第７図に示すような宇宙構造物の構造要素間
の結合部、連結部のアクティブ側に設けられる。図中、
１が被結合構造要素の結合部を固定するドローグラッチ
３を有する結合ヘッド２が設けられた結合軸であり結合
部材を構成する。本発明は、該結合軸１がXYZ軸方向及
びΘの４成分を有する動きができ、パッシブ側の揺動の
発生に応じて揺動を抑制する方向に、パッシブ側の構造
要素を結合軸１によって移動制御できるようになつてい
る。結合軸１を保持してその動きを与える装置として、
以下に説明するような結合部材位置決め装置５を採用し
てある。
位置決め装置５は、実験モジュール等アクティブ側構
造要素の結合側基盤６に形成された固定基筒７、該固定
基筒７は嵌合する円筒外壁８を有し、その軸心から偏心
した位置に円筒内壁９が形成された第１偏心ローター1
0、該第１偏心ローター10の円筒内壁９に嵌合する円筒
外壁11を有し、その軸心と偏心した位置に円筒内壁12が
形成された第２偏心ローター13、該第２偏心ローター13
の円筒内壁12に嵌合する円筒外壁14を有する中空のＺ軸
回転ローター15からなり、それらがボールベヤリング等
の軸受16を介して順次嵌合して回転自在に組立られてい
る。そして、各嵌合部には固定基筒７に対して第１偏心
ローター10を、第１偏心ローター10に対して第２偏心ロ
ーター13を、第２偏心ローター13に対してＺ軸回転ロー
ター15を夫々独立して正逆回転させる電動直接駆動モー
ター17が設けられている。18が該モータを構成する永久
磁石であり、19が電機子巻線である。第１偏心ローター
10及び第２偏心ローター13は、それぞれ回転角における
偏心量に応じてその軸心はＸ−Ｙ平面内を並進し、Ｘ−
Ｙ面並進ローターを構成する。
造要素の結合側基盤６に形成された固定基筒７、該固定
基筒７は嵌合する円筒外壁８を有し、その軸心から偏心
した位置に円筒内壁９が形成された第１偏心ローター1
0、該第１偏心ローター10の円筒内壁９に嵌合する円筒
外壁11を有し、その軸心と偏心した位置に円筒内壁12が
形成された第２偏心ローター13、該第２偏心ローター13
の円筒内壁12に嵌合する円筒外壁14を有する中空のＺ軸
回転ローター15からなり、それらがボールベヤリング等
の軸受16を介して順次嵌合して回転自在に組立られてい
る。そして、各嵌合部には固定基筒７に対して第１偏心
ローター10を、第１偏心ローター10に対して第２偏心ロ
ーター13を、第２偏心ローター13に対してＺ軸回転ロー
ター15を夫々独立して正逆回転させる電動直接駆動モー
ター17が設けられている。18が該モータを構成する永久
磁石であり、19が電機子巻線である。第１偏心ローター
10及び第２偏心ローター13は、それぞれ回転角における
偏心量に応じてその軸心はＸ−Ｙ平面内を並進し、Ｘ−
Ｙ面並進ローターを構成する。
前記結合軸１は、結合部材位置決め装置５のＺ軸回転
ローター15に軸受で回転自在且つその軸心方向（Ｚ軸方
向）に移動可能に嵌合されている。結合軸の軸心方向へ
の移動機構として、リニヤモータ等適宜の直線駆動機構
が採用できるが、本実施例では、ボールネジ機構を採用
してある。結合軸の後部に第１図に示すように、ボール
20が嵌合するネジ21が切られ、一方Ｚ軸回転ローターの
後端部には内周面にボール20が嵌合したボールネジ駆動
リングであるＺ軸並進ローター23が直接駆動モーター17
を介して設けられている。また、Ｚ軸回転ローター15の
前部内周面及び結合軸１の前部外周面には、軸心方向
（Ｚ軸方向）に沿ってボール嵌合溝24、24′が対向して
形成され、該溝にボール25が嵌合している。従って、結
合軸１は、第１偏心ローター及び第２偏心ローターを夫
々の直接駆動モータで回転させることにより、その偏心
量に応じてＸ−Ｙ平面内を移動し、Ｚ軸回転ローター15
を回転させることによりその軸心回りの回転Θを行い、
Ｚ軸並進ローター23を回転させることによりＺ軸方向に
並進運動を行う。
ローター15に軸受で回転自在且つその軸心方向（Ｚ軸方
向）に移動可能に嵌合されている。結合軸の軸心方向へ
の移動機構として、リニヤモータ等適宜の直線駆動機構
が採用できるが、本実施例では、ボールネジ機構を採用
してある。結合軸の後部に第１図に示すように、ボール
20が嵌合するネジ21が切られ、一方Ｚ軸回転ローターの
後端部には内周面にボール20が嵌合したボールネジ駆動
リングであるＺ軸並進ローター23が直接駆動モーター17
を介して設けられている。また、Ｚ軸回転ローター15の
前部内周面及び結合軸１の前部外周面には、軸心方向
（Ｚ軸方向）に沿ってボール嵌合溝24、24′が対向して
形成され、該溝にボール25が嵌合している。従って、結
合軸１は、第１偏心ローター及び第２偏心ローターを夫
々の直接駆動モータで回転させることにより、その偏心
量に応じてＸ−Ｙ平面内を移動し、Ｚ軸回転ローター15
を回転させることによりその軸心回りの回転Θを行い、
Ｚ軸並進ローター23を回転させることによりＺ軸方向に
並進運動を行う。
なお、本実施例では、Ｚ軸回転ローター15に支持され
たＺ軸並進ローター23と、該Ｚ軸並進ローターと結合部
材との間に設けられたボール20とネジ21からなるボール
ネジ機構とで、Ｚ軸並進手段を構成しているが、該Ｚ軸
並進手段は必ずしも該実施例に限らず、Ｚ軸回転ロータ
ー15に直接リニヤモータ等を介して結合部材を支持する
ことによって構成することも可能である。
たＺ軸並進ローター23と、該Ｚ軸並進ローターと結合部
材との間に設けられたボール20とネジ21からなるボール
ネジ機構とで、Ｚ軸並進手段を構成しているが、該Ｚ軸
並進手段は必ずしも該実施例に限らず、Ｚ軸回転ロータ
ー15に直接リニヤモータ等を介して結合部材を支持する
ことによって構成することも可能である。
結合軸１は、内部に第２図に示すように、被結合構造
要素を捕捉する捕捉装置35を収納するため、及び結合後
構造要素間の物品や人間の移動を可能にするため、中空
円筒に形成され、その内側側端部に結合完了以前は該中
空部を封鎖し構造要素内の気密を確保するための気密蓋
26を取り付けるためのフランジ27が形成されている。ま
た、結合軸の外側端部には、結合ヘッド２を取付ける結
合ヘッド取付部28が形成されている。結合ヘッド２は、
中央部に被結合構造要素のドローグの円錐凹部に係合す
るドローグ係合面である円錐凸部30が形成され、外周平
面適宜位置に結合後構造要素間での信号やエネルギー等
の伝達を可能にするために、それらの信号線やエネルギ
ー伝達線を着脱自在に結合するアクチュエーターを有す
るアンビリカルコネクター31が設けられている。またそ
の外周部には、複数個のドローグラッチ３を有し、被結
合構造要素を捕獲後該ドローグラッチのアクチュエータ
が作動して両者結合する。結合ヘッド２は結合軸１の結
合ヘッド取付部28に振動検出手段を構成する歪みセンサ
ー32を介して取付けられている。該歪みセンサー32は、
結合された２つの構造要素間に相対的な揺動が生じた場
合に発生するモーメントにより生じる結合部の歪応力を
検出するものである。全方向のモーメントの発生を検出
するには、結合部の全周にわたる一体型又は全周にわた
って密に配列された分散型を採用するのが望ましいが、
実用上第６図に示すように、90゜間隔で４個設配列され
た分散型で十分である。なお、33は、結合ヘッドと結合
側基盤間を気密的に遮蔽し、構造要素内部を気密に保つ
ための気密用ジャバラであり、結合ヘッド又は結合側基
盤６に対して回転可能に取り付けられている。34は結合
部を気密に保つためのシールリングである。
要素を捕捉する捕捉装置35を収納するため、及び結合後
構造要素間の物品や人間の移動を可能にするため、中空
円筒に形成され、その内側側端部に結合完了以前は該中
空部を封鎖し構造要素内の気密を確保するための気密蓋
26を取り付けるためのフランジ27が形成されている。ま
た、結合軸の外側端部には、結合ヘッド２を取付ける結
合ヘッド取付部28が形成されている。結合ヘッド２は、
中央部に被結合構造要素のドローグの円錐凹部に係合す
るドローグ係合面である円錐凸部30が形成され、外周平
面適宜位置に結合後構造要素間での信号やエネルギー等
の伝達を可能にするために、それらの信号線やエネルギ
ー伝達線を着脱自在に結合するアクチュエーターを有す
るアンビリカルコネクター31が設けられている。またそ
の外周部には、複数個のドローグラッチ３を有し、被結
合構造要素を捕獲後該ドローグラッチのアクチュエータ
が作動して両者結合する。結合ヘッド２は結合軸１の結
合ヘッド取付部28に振動検出手段を構成する歪みセンサ
ー32を介して取付けられている。該歪みセンサー32は、
結合された２つの構造要素間に相対的な揺動が生じた場
合に発生するモーメントにより生じる結合部の歪応力を
検出するものである。全方向のモーメントの発生を検出
するには、結合部の全周にわたる一体型又は全周にわた
って密に配列された分散型を採用するのが望ましいが、
実用上第６図に示すように、90゜間隔で４個設配列され
た分散型で十分である。なお、33は、結合ヘッドと結合
側基盤間を気密的に遮蔽し、構造要素内部を気密に保つ
ための気密用ジャバラであり、結合ヘッド又は結合側基
盤６に対して回転可能に取り付けられている。34は結合
部を気密に保つためのシールリングである。
第２図及び第３図は、上記制振装置において結合軸内
にプローブを有する捕捉装置35を設けて、例えば、宇宙
構造物本体に補給モジュールや地球往還機をドッキング
する等、構造要素を捕獲し結合する状態を図示してい
る。
にプローブを有する捕捉装置35を設けて、例えば、宇宙
構造物本体に補給モジュールや地球往還機をドッキング
する等、構造要素を捕獲し結合する状態を図示してい
る。
捕捉装置35は、結合軸１の内側開口端を密閉するハッ
チカバー兼ねる気密蓋26にプローブ伸展機構部36を固定
し、プローブ37を外方（Ｚ軸方向）に伸展駆動する。プ
ローブ37の外側先端には、ドローグ41に設けられたラッ
チ係合部材45に係合するドローグ捕獲用ラッチである爪
型ラッチ38が、ラッチアクチュエータ39で駆動されるリ
ンク機構によって開閉可能に設けられている。前記プロ
ーブ伸展機構部36は、ボール螺子機構または、リニヤー
モータ等適宜の機構が採用できる。一方、被結合構造要
素40には、その結合側にハッチを兼ねるドローグ41が形
成され、その開口端壁42の中央部には、前記結合ヘッド
２の円錐凸部30に係合する円錐凹部43が形成されてい
る。また、ドローグ41には、ドローグハッチドアを兼ね
る気密蓋44が開閉自在に設けられ、該気密蓋44の中央部
から外側に向けてラッチ係合部材45が突出して設けら
れ、その先端部46は半円球状になっており、前記プロー
ブの爪型ラッチ38が係合するようになっている。なお、
図示されていないが、被結合構造要素をドッキング時、
被結合構造要素の位置や状態を検知する為に、結合ヘッ
ド２又はプローブ先端部に必要によりテレビカメラ等の
検知装置を取付ける。
チカバー兼ねる気密蓋26にプローブ伸展機構部36を固定
し、プローブ37を外方（Ｚ軸方向）に伸展駆動する。プ
ローブ37の外側先端には、ドローグ41に設けられたラッ
チ係合部材45に係合するドローグ捕獲用ラッチである爪
型ラッチ38が、ラッチアクチュエータ39で駆動されるリ
ンク機構によって開閉可能に設けられている。前記プロ
ーブ伸展機構部36は、ボール螺子機構または、リニヤー
モータ等適宜の機構が採用できる。一方、被結合構造要
素40には、その結合側にハッチを兼ねるドローグ41が形
成され、その開口端壁42の中央部には、前記結合ヘッド
２の円錐凸部30に係合する円錐凹部43が形成されてい
る。また、ドローグ41には、ドローグハッチドアを兼ね
る気密蓋44が開閉自在に設けられ、該気密蓋44の中央部
から外側に向けてラッチ係合部材45が突出して設けら
れ、その先端部46は半円球状になっており、前記プロー
ブの爪型ラッチ38が係合するようになっている。なお、
図示されていないが、被結合構造要素をドッキング時、
被結合構造要素の位置や状態を検知する為に、結合ヘッ
ド２又はプローブ先端部に必要によりテレビカメラ等の
検知装置を取付ける。
以上のように構成された本実施例の宇宙構造物制振装
置は、被結合構造要素を捕捉して結合する機能と、結合
後の制振機能との２つの機能を有しているので、まず前
段階の結合機能について説明する。
置は、被結合構造要素を捕捉して結合する機能と、結合
後の制振機能との２つの機能を有しているので、まず前
段階の結合機能について説明する。
例えば、第２図において宇宙構造物本体である実験モ
ジュールをアクティブ側として、補給モジュールをパッ
シブ側として結合するものとする。アクティブ側には、
上記実施例の制振装置を有し、パッシブ側はドローグ41
を有している。補給モジュールが実験モジュールに接近
すると、プローブ伸展機構36が作動してプローブ37が結
合部材位置決め装置５から前方（Ｚ軸方向）に伸展す
る。同時に結合ヘッド２に設けられている検知装置によ
り、ドローグの位置を検出し、プローブ37の位置制御デ
ーターを得る。該位置制御データーからプローブ37の２
次元面内の並進位置を規定するための各偏心ローター1
0、13の回転パルス数（回転角）が演算され各偏心ロー
ターを駆動する電動直接駆動モータ17のコントローラに
入力され、各偏心ローターが電動直接駆動される。各偏
心ローターの回転により、各偏心ローターの偏心量が合
成され、例えば、第１偏心ローター10の中心が固定基筒
７の中心からL1だけ偏心し、且つ第２偏心ローター13の
中心が第１偏心ローター10の中心からL2だけ偏心してい
るとすると、そのＺ軸回転ローター15の軸心は、固定基
筒７の中心点を中心とする半径L1＋L2の円内を範囲とし
て移動することができ、プローブ37をＸ−Ｙ面の所望の
位置に位置決めができる。又、ドローグ41の回転角度に
応じてＺ軸回転ローター15が回転して、プローブ37をそ
の軸回りに回転させて、結合面を完全に一致させる。各
ローターは電動直接駆動されるので、極めて高い分解能
を有し、0.1ミクロンオーダーの微細な動きを制御する
ことができ、高精度の位置決めができる。従って、ドッ
キング時ドローグ41の位置を検出しながら、その位置に
合わせて、プローブ37を２次元面内での並進移動及び回
転させてその位置を微細に制御しながらドローグ41に接
近することができ、ドローグ41を確実に捕捉することが
できる。
ジュールをアクティブ側として、補給モジュールをパッ
シブ側として結合するものとする。アクティブ側には、
上記実施例の制振装置を有し、パッシブ側はドローグ41
を有している。補給モジュールが実験モジュールに接近
すると、プローブ伸展機構36が作動してプローブ37が結
合部材位置決め装置５から前方（Ｚ軸方向）に伸展す
る。同時に結合ヘッド２に設けられている検知装置によ
り、ドローグの位置を検出し、プローブ37の位置制御デ
ーターを得る。該位置制御データーからプローブ37の２
次元面内の並進位置を規定するための各偏心ローター1
0、13の回転パルス数（回転角）が演算され各偏心ロー
ターを駆動する電動直接駆動モータ17のコントローラに
入力され、各偏心ローターが電動直接駆動される。各偏
心ローターの回転により、各偏心ローターの偏心量が合
成され、例えば、第１偏心ローター10の中心が固定基筒
７の中心からL1だけ偏心し、且つ第２偏心ローター13の
中心が第１偏心ローター10の中心からL2だけ偏心してい
るとすると、そのＺ軸回転ローター15の軸心は、固定基
筒７の中心点を中心とする半径L1＋L2の円内を範囲とし
て移動することができ、プローブ37をＸ−Ｙ面の所望の
位置に位置決めができる。又、ドローグ41の回転角度に
応じてＺ軸回転ローター15が回転して、プローブ37をそ
の軸回りに回転させて、結合面を完全に一致させる。各
ローターは電動直接駆動されるので、極めて高い分解能
を有し、0.1ミクロンオーダーの微細な動きを制御する
ことができ、高精度の位置決めができる。従って、ドッ
キング時ドローグ41の位置を検出しながら、その位置に
合わせて、プローブ37を２次元面内での並進移動及び回
転させてその位置を微細に制御しながらドローグ41に接
近することができ、ドローグ41を確実に捕捉することが
できる。
プローブ37によるドローグ41の捕捉時、プローブ37の
爪型ラッチ38は当初ラッチアクチュエータ39により開い
た状態にあり、ドローグ41のラッチ係合部材45の先端部
46位置に達すると、ラッチアクチュエータ39が作動して
爪型ラッチ38が閉じられ、ラッチ係合部材の先端部46と
係合する状態となる（第２図の状態）。この状態から、
プローブ伸展機構部36が作動して、ラッチを引き込むと
爪型ラッチ38の係合によりドローグ41が次第に引き込ま
れ、ドローグ41軸心がプローブ37軸心に対して角度θ傾
いていても、ドローグ41の円錐凹部43が結合ヘッド２の
円錐凸部30に案内されてその姿勢が次第に修正されて、
ドローグ41とプローブ37の軸心を一致させて結合ヘッド
２とドローグ41開口端部を完全に一致させる。両者が一
致するとドローグラッチ３のアクチュエータが作動して
ドローグラッチ３がドローグ41の開口端部に係合し、両
者を気密状態に一体に結合する。同時に結合ヘッド２と
ドローグ41開口端部に設けられたアンビリカルコネクタ
ー31のアクチュエータが作動して結合構造要素間の信号
線やエネルギー線等のアンビリカル結合が行われる。
爪型ラッチ38は当初ラッチアクチュエータ39により開い
た状態にあり、ドローグ41のラッチ係合部材45の先端部
46位置に達すると、ラッチアクチュエータ39が作動して
爪型ラッチ38が閉じられ、ラッチ係合部材の先端部46と
係合する状態となる（第２図の状態）。この状態から、
プローブ伸展機構部36が作動して、ラッチを引き込むと
爪型ラッチ38の係合によりドローグ41が次第に引き込ま
れ、ドローグ41軸心がプローブ37軸心に対して角度θ傾
いていても、ドローグ41の円錐凹部43が結合ヘッド２の
円錐凸部30に案内されてその姿勢が次第に修正されて、
ドローグ41とプローブ37の軸心を一致させて結合ヘッド
２とドローグ41開口端部を完全に一致させる。両者が一
致するとドローグラッチ３のアクチュエータが作動して
ドローグラッチ３がドローグ41の開口端部に係合し、両
者を気密状態に一体に結合する。同時に結合ヘッド２と
ドローグ41開口端部に設けられたアンビリカルコネクタ
ー31のアクチュエータが作動して結合構造要素間の信号
線やエネルギー線等のアンビリカル結合が行われる。
両者の結合が終了すると、ラッチアクチュエータ39を
作動させて爪型ラッチ38とドローグ41のラッチ係合部材
45との係合を解き、プローブ37を収縮させる。その状態
でプローブラッチ48を作動させて気密蓋26と結合軸端部
のフランジ27との係合を解き、捕捉装置35を結合軸から
取り外す。また、ドローグ41側の気密蓋44も内側に回動
すると、実験モジュールと補給モジュールの両者が中空
結合軸１を介して連通し、両者間の物資の移動や人間の
移動が可能状態に結合される。
作動させて爪型ラッチ38とドローグ41のラッチ係合部材
45との係合を解き、プローブ37を収縮させる。その状態
でプローブラッチ48を作動させて気密蓋26と結合軸端部
のフランジ27との係合を解き、捕捉装置35を結合軸から
取り外す。また、ドローグ41側の気密蓋44も内側に回動
すると、実験モジュールと補給モジュールの両者が中空
結合軸１を介して連通し、両者間の物資の移動や人間の
移動が可能状態に結合される。
次に、このようにして結合されて組立られた宇宙構造
物における本実施例装置による制振機能について説明す
る。
物における本実施例装置による制振機能について説明す
る。
宇宙構造物は無重力状態下で揺れるため、その制御は
パッシブ側とアクティブ側ともに干渉しつつ制振を行う
のが有効である。そのため、第７図に示すような宇宙ス
テーション等の大型外軌道構造物の内側に有する実験モ
ジュール等の制振対象物構造物に対しては、相対的に微
小な３軸並進運動の変位量X,Y,Zを検出するよりも、第
６図に示すように、３軸モーメントMx,My,Mzを検出して
モーメント制御方式で制御を行うのが効果的である。そ
のため本実施例では、結合ヘッドと結合軸との結合部に
円周状に90゜間隔で歪みセンサー32を配置し、揺れによ
る生じるモーメントの発生を円周状の各位置における３
軸モーメントMx,My,Mzを歪みセンサーで捕らえ、その出
力信号を高速揺動解析装置で解析して、その出力信号を
結合部材位置決め装置の制御手段を構成する４軸制御装
置に与え、結合部材位置決め装置を制御駆動することに
より、制振を行う。
パッシブ側とアクティブ側ともに干渉しつつ制振を行う
のが有効である。そのため、第７図に示すような宇宙ス
テーション等の大型外軌道構造物の内側に有する実験モ
ジュール等の制振対象物構造物に対しては、相対的に微
小な３軸並進運動の変位量X,Y,Zを検出するよりも、第
６図に示すように、３軸モーメントMx,My,Mzを検出して
モーメント制御方式で制御を行うのが効果的である。そ
のため本実施例では、結合ヘッドと結合軸との結合部に
円周状に90゜間隔で歪みセンサー32を配置し、揺れによ
る生じるモーメントの発生を円周状の各位置における３
軸モーメントMx,My,Mzを歪みセンサーで捕らえ、その出
力信号を高速揺動解析装置で解析して、その出力信号を
結合部材位置決め装置の制御手段を構成する４軸制御装
置に与え、結合部材位置決め装置を制御駆動することに
より、制振を行う。
また、大型外軌道構造物の外側に取付けられる太陽電
池パドル、熱発電ミッション等の大型制振対象構造物の
支持は、片持ち梁のため、大きな揺れによって生じる６
軸の物理量X,Y,Z,Mx,My,Mzを制振装置に設けた歪みセン
サーで捕らえると共に、別に制振対象構造物にその揺れ
を検出する加速度計等の揺動センサーを設けその信号を
加え複合的に制御することにより確実な制振制御が可能
となる。
池パドル、熱発電ミッション等の大型制振対象構造物の
支持は、片持ち梁のため、大きな揺れによって生じる６
軸の物理量X,Y,Z,Mx,My,Mzを制振装置に設けた歪みセン
サーで捕らえると共に、別に制振対象構造物にその揺れ
を検出する加速度計等の揺動センサーを設けその信号を
加え複合的に制御することにより確実な制振制御が可能
となる。
第５図はそのような制御を行う場合のブロック図を示
している。該図では、大型外軌道構造物の外側に取付け
られる大型制振対象物の代表的な例として、熱発電ミッ
ションを取り付ける展開マスト51、太陽電池パドル52、
補給モジュール53、地球往還機54をアクティブ側である
宇宙構造物本体50（実験モジュール）に結合して組立て
られた宇宙構造物に生じる揺動を抑制する場合の制振装
置の制御ブロック図が記載されている。
している。該図では、大型外軌道構造物の外側に取付け
られる大型制振対象物の代表的な例として、熱発電ミッ
ションを取り付ける展開マスト51、太陽電池パドル52、
補給モジュール53、地球往還機54をアクティブ側である
宇宙構造物本体50（実験モジュール）に結合して組立て
られた宇宙構造物に生じる揺動を抑制する場合の制振装
置の制御ブロック図が記載されている。
アクティブ側には、前記した歪を検出する歪みセンサ
ー32、テレビカメラやレーザー装置等の変位センサー56
が設けられ、一方パッシブ側の各構造物要素には、該要
素の揺動を検知する加速度計等の揺動センサー57が設け
られている。従って、本実施例では、前記歪みセンサー
32、変位センサー56及び揺動センサー57で振動検出手段
を構成している。これらセンサーからの出力は多点計測
高速A/Dスキャナー55で逐次読み取られ、高速多次元揺
動解析装置58でその時点における揺動モードが解析され
て、制振のためパッシブ側の移動位置をＸ−Ｙ−Ｚ−Θ
の４軸の制御信号として結合部材位置決め装置の制御手
段を構成する４軸制御装置59に与え、該制御装置59より
位置決め装置の第１偏心ローター10、第２偏心ローター
13、Ｚ軸回転ローター15、Ｚ軸並進ローターの各電動直
接駆動モータ17の各コントローラに信号を与え各電動直
接駆動モータ17の出力を制御し、結合軸１を変位させ
て、パッシブ側の構造要素を制振方向に移動させて揺動
を制御する。
ー32、テレビカメラやレーザー装置等の変位センサー56
が設けられ、一方パッシブ側の各構造物要素には、該要
素の揺動を検知する加速度計等の揺動センサー57が設け
られている。従って、本実施例では、前記歪みセンサー
32、変位センサー56及び揺動センサー57で振動検出手段
を構成している。これらセンサーからの出力は多点計測
高速A/Dスキャナー55で逐次読み取られ、高速多次元揺
動解析装置58でその時点における揺動モードが解析され
て、制振のためパッシブ側の移動位置をＸ−Ｙ−Ｚ−Θ
の４軸の制御信号として結合部材位置決め装置の制御手
段を構成する４軸制御装置59に与え、該制御装置59より
位置決め装置の第１偏心ローター10、第２偏心ローター
13、Ｚ軸回転ローター15、Ｚ軸並進ローターの各電動直
接駆動モータ17の各コントローラに信号を与え各電動直
接駆動モータ17の出力を制御し、結合軸１を変位させ
て、パッシブ側の構造要素を制振方向に移動させて揺動
を制御する。
第４図は、本発明の制振装置の第２実施例を示す。図
中、60がアクティブ側の基盤で形成される固定基筒、61
が第１偏心ローター、62が第２偏心ローター、63がＺ軸
回転ローター、64がプローブ、65がＺ軸並進ローターで
あり、それぞれ前記実施例と同様に電動直接駆動モータ
66によって駆動される。該実施例では、Ｚ軸回転ロータ
ー63に直接プローブ64を取り付けて、結合後プローブ64
のプローブラッチ67によってドローグ係合して保持する
ようになっている。従って、該実施例の制振装置の場合
は、小型に形成でき結合間で物資の搬送や人間の移動が
必要のない構造要素間の結合部や連接部に設けるのに適
している。なお、本実施例では、プローブ64先端に設け
られるプローブラッチ67は、ドーム状のプローブヘッド
68から突出自在に形成され、ドローグの係合部に突入す
ることによって自動的に開いてドローグ41に係合して捕
捉するようになっている。その他の構成については前記
実施例と同様である。また、図示されていないが、該実
施例においても、各種センサー及びアンビリカル結合部
を設けてある。
中、60がアクティブ側の基盤で形成される固定基筒、61
が第１偏心ローター、62が第２偏心ローター、63がＺ軸
回転ローター、64がプローブ、65がＺ軸並進ローターで
あり、それぞれ前記実施例と同様に電動直接駆動モータ
66によって駆動される。該実施例では、Ｚ軸回転ロータ
ー63に直接プローブ64を取り付けて、結合後プローブ64
のプローブラッチ67によってドローグ係合して保持する
ようになっている。従って、該実施例の制振装置の場合
は、小型に形成でき結合間で物資の搬送や人間の移動が
必要のない構造要素間の結合部や連接部に設けるのに適
している。なお、本実施例では、プローブ64先端に設け
られるプローブラッチ67は、ドーム状のプローブヘッド
68から突出自在に形成され、ドローグの係合部に突入す
ることによって自動的に開いてドローグ41に係合して捕
捉するようになっている。その他の構成については前記
実施例と同様である。また、図示されていないが、該実
施例においても、各種センサー及びアンビリカル結合部
を設けてある。
第７図は、以上のような本発明の制振装置を適用した
実験モジュールプラットホームの一概念想定図である。
宇宙構造物本体である実験モジュール50は、与圧部70と
曝露部71を有し、与圧部の外部にリング軌道72が４本の
支持桁73で支持されている。該リング軌道72には、太陽
電池パドル52及び展開マスト51を介して熱発電ミッショ
ン74が結合され、マニュピュレータ75が移動自在に設け
られている。また、与圧部70には、地球往還機54の結合
ハッチ76、及び補給モジュール53の結合ハッチ77が設け
られ、各々が結合できるようになっている。また、実験
モジュールの曝露部71は、交換ユニット78が載置できる
ようになっている 前記リング軌道72は、第８図及び第９図に示すよう
に、与圧部外壁にリング軌道面を対称に互いに直角方向
に４個の本発明に係る制振装置80a,80b,80c,80dを配置
し、その結合軸の結合ヘッドに一端が結合され、他端が
リング軌道に回転可能に結合された４本の支持桁73に支
持されている。リングをこのように支持構造することに
よって、リング軌道を挟む支点間の距離Ｌ′を大きく取
ることができ、Ｌ′をモジュールの直径より大きく取
り、モジュールの軸方向長さＬとの比L/L′を小さくす
れば、制振の変位も大きく成り、大きな揺れにも対応で
き、制振が容易となる特徴を有する。例えば、図のよう
に縦揺れが発生した場合、上下の制振装置80a,80bを固
定し、結合部に設けた振動検出手段を構成する歪みセン
サー等のセンサーからの信号により算出したモーメント
を受け、左右の制振装置80c,80dにフィードバックし、
該制振の結合軸を上下に動かすことによって、効果的に
制振を行うことができる。
実験モジュールプラットホームの一概念想定図である。
宇宙構造物本体である実験モジュール50は、与圧部70と
曝露部71を有し、与圧部の外部にリング軌道72が４本の
支持桁73で支持されている。該リング軌道72には、太陽
電池パドル52及び展開マスト51を介して熱発電ミッショ
ン74が結合され、マニュピュレータ75が移動自在に設け
られている。また、与圧部70には、地球往還機54の結合
ハッチ76、及び補給モジュール53の結合ハッチ77が設け
られ、各々が結合できるようになっている。また、実験
モジュールの曝露部71は、交換ユニット78が載置できる
ようになっている 前記リング軌道72は、第８図及び第９図に示すよう
に、与圧部外壁にリング軌道面を対称に互いに直角方向
に４個の本発明に係る制振装置80a,80b,80c,80dを配置
し、その結合軸の結合ヘッドに一端が結合され、他端が
リング軌道に回転可能に結合された４本の支持桁73に支
持されている。リングをこのように支持構造することに
よって、リング軌道を挟む支点間の距離Ｌ′を大きく取
ることができ、Ｌ′をモジュールの直径より大きく取
り、モジュールの軸方向長さＬとの比L/L′を小さくす
れば、制振の変位も大きく成り、大きな揺れにも対応で
き、制振が容易となる特徴を有する。例えば、図のよう
に縦揺れが発生した場合、上下の制振装置80a,80bを固
定し、結合部に設けた振動検出手段を構成する歪みセン
サー等のセンサーからの信号により算出したモーメント
を受け、左右の制振装置80c,80dにフィードバックし、
該制振の結合軸を上下に動かすことによって、効果的に
制振を行うことができる。
展開マスト51及び太陽電池パドル52は、それぞれ制振
装置81、82を介して結合され、熱発電ミッション74及び
太陽電池パドル52が太陽に追尾してその向きを変えるこ
とができると共に、揺れに応じてそれらを変位させその
揺れを抑制することができる。また、太陽電池パドル52
の各ユニットの結合部の片方のヒンジに、制振装置83が
適用され、個々のユニット毎にも制振することができ
る。
装置81、82を介して結合され、熱発電ミッション74及び
太陽電池パドル52が太陽に追尾してその向きを変えるこ
とができると共に、揺れに応じてそれらを変位させその
揺れを抑制することができる。また、太陽電池パドル52
の各ユニットの結合部の片方のヒンジに、制振装置83が
適用され、個々のユニット毎にも制振することができ
る。
展開マスト51の先端部にも、制振装置84が設けられ、
そのパッシブ側に熱発電ミッションのコレクター85、レ
シーバ86、エンジン87及び熱交換器88を取り付けるベー
ス89が結合されている。また、前記レシーバ86は、ベー
ス89に制振装置を介して取り付けられており、それによ
りコレクターの焦点位置とレシーバ位置との相対位置の
アライメントの調整が容易となり、熱発電システムの性
能を一段と高めることができる。
そのパッシブ側に熱発電ミッションのコレクター85、レ
シーバ86、エンジン87及び熱交換器88を取り付けるベー
ス89が結合されている。また、前記レシーバ86は、ベー
ス89に制振装置を介して取り付けられており、それによ
りコレクターの焦点位置とレシーバ位置との相対位置の
アライメントの調整が容易となり、熱発電システムの性
能を一段と高めることができる。
さらに、与圧部の地球往還機用結合ハッチ76及び補給
モジュール結合用ハッチ77に、第１実施例に記載された
制振装置が設けられ、地球往還機や補給モジュールを捕
捉してドッキングさせることができると共に、その揺れ
を自動的に抑制することができる。
モジュール結合用ハッチ77に、第１実施例に記載された
制振装置が設けられ、地球往還機や補給モジュールを捕
捉してドッキングさせることができると共に、その揺れ
を自動的に抑制することができる。
上記各結合部に設けられる各制振装置の制御は、結合
するパッシブ側毎に、フィードバック制御、フィードフ
ォワード制御により、振動検出手段を構成する各種セン
サーからの信号を用いて独立した自律制御回路を組み、
分散型AIシステムにより行うと同時に、それらを総括す
る集中AIシステムによって宇宙構造物全体の制振制御を
行うようになっている。
するパッシブ側毎に、フィードバック制御、フィードフ
ォワード制御により、振動検出手段を構成する各種セン
サーからの信号を用いて独立した自律制御回路を組み、
分散型AIシステムにより行うと同時に、それらを総括す
る集中AIシステムによって宇宙構造物全体の制振制御を
行うようになっている。
以上のように、宇宙構造物の結合部、連成部に本発明
の係る制振装置が設けられているので、宇宙構造物のド
ッキング・組立時のアライメントが容易であると共に、
宇宙構造物が内外から受ける揺動を素早く抑制し、新素
材や新薬等の実験を行う微小重力状態や、天体観測等を
行う姿勢を確保することができる。
の係る制振装置が設けられているので、宇宙構造物のド
ッキング・組立時のアライメントが容易であると共に、
宇宙構造物が内外から受ける揺動を素早く抑制し、新素
材や新薬等の実験を行う微小重力状態や、天体観測等を
行う姿勢を確保することができる。
（効果） 本発明の宇宙構造物制振装置は、以上のような構成か
らなり、次のような顕著な効果を奏する。
らなり、次のような顕著な効果を奏する。
宇宙構造物の揺れに応じて、単一の位置決め装置で被
結合側構造要素をＸ−Ｙ−Ｚ−Θの４方向成分の動きを
もってすばやく変位させることができるので、微細な振
動から多モードの複雑な大きな揺れまで効果的に制振す
ることができ、且つ装置もコンパクトに構成することが
でき、また従来のアクチュエータの組合せよりも制御則
が比較的単純化できる。
結合側構造要素をＸ−Ｙ−Ｚ−Θの４方向成分の動きを
もってすばやく変位させることができるので、微細な振
動から多モードの複雑な大きな揺れまで効果的に制振す
ることができ、且つ装置もコンパクトに構成することが
でき、また従来のアクチュエータの組合せよりも制御則
が比較的単純化できる。
位置決め装置は、各ロータが電動直接駆動されるの
で、高トルクが得られると共に極めて高い分解能を有
し、微細な動きを制御することができ、結合部材の高精
度な位置決めができる。
で、高トルクが得られると共に極めて高い分解能を有
し、微細な動きを制御することができ、結合部材の高精
度な位置決めができる。
結合部材にプローブを有する捕獲装置を設けることに
よって、プローブにX,Y,Z軸方向の移動及びＺ軸の回転
Θの４方向成分の動きを与えることができ、被結合構造
要素を捕獲するときのアライメント機能が飛躍的に向上
する。
よって、プローブにX,Y,Z軸方向の移動及びＺ軸の回転
Θの４方向成分の動きを与えることができ、被結合構造
要素を捕獲するときのアライメント機能が飛躍的に向上
する。
結合部材位置決め装置の軸心部の中空の大型に形成す
ることができるので、結合された両構造要素間が本制振
装置を介して連通状態となり、物資や人間の移動が可能
となる。
ることができるので、結合された両構造要素間が本制振
装置を介して連通状態となり、物資や人間の移動が可能
となる。
結合部材をＺ軸並進手段に直接支持されるブローブで
構成することによって、コンパクトに構成することがで
き、小さな構造物要素間の結合部にも適用することがで
きる。
構成することによって、コンパクトに構成することがで
き、小さな構造物要素間の結合部にも適用することがで
きる。
図面は本発明の宇宙構造物制振装置の実施例を示し、第
１図はその側断面図、第２図は被結合側構造要素を捕獲
し結合する動作状態を表す側断面図、第３図は被結合側
構造要素と結合した状態を表す側断面図、第４図は他の
実施例の側断面図、第５図はその制御ブロック図、第６
図は制振装置の歪センサーの配置図、第７図は本発明の
制振装置を適用した宇宙構造物の想定概略斜視図、第８
図は実験モジュール支持側面図、第９図は実験モジュー
ルの制振原理図である。 1:結合軸、2:結合ヘッド、3:ドローグラッチ、5:結合部
材位置決め装置、7,60:固定基筒、10,61:第１偏心ロー
ター、13,62:第２偏心ローター、15,63:Z軸回転ロータ
ー、17,66:電動直接駆動モータ、23,65:Z軸並進ロータ
ー、26,44:気密蓋、31:アンビリカルコネクター、32:歪
みセンサー、35:捕捉装置、36:プローブ伸展機構、37,6
4:プローブ、38:爪型ラッチ、40:被結合側構造要素、4
1:ドローグ、45:ラッチ係合部材、47:変位センサー、4
8:プローブラッチ、50:実験モジュール、51:展開マス
ト、52:太陽電池パドル、53:補給モジュール、54:地球
往還機、57:振動センサー、72:リング軌道、74:熱発電
ミッション、80〜87:本発明に係る制振装置
１図はその側断面図、第２図は被結合側構造要素を捕獲
し結合する動作状態を表す側断面図、第３図は被結合側
構造要素と結合した状態を表す側断面図、第４図は他の
実施例の側断面図、第５図はその制御ブロック図、第６
図は制振装置の歪センサーの配置図、第７図は本発明の
制振装置を適用した宇宙構造物の想定概略斜視図、第８
図は実験モジュール支持側面図、第９図は実験モジュー
ルの制振原理図である。 1:結合軸、2:結合ヘッド、3:ドローグラッチ、5:結合部
材位置決め装置、7,60:固定基筒、10,61:第１偏心ロー
ター、13,62:第２偏心ローター、15,63:Z軸回転ロータ
ー、17,66:電動直接駆動モータ、23,65:Z軸並進ロータ
ー、26,44:気密蓋、31:アンビリカルコネクター、32:歪
みセンサー、35:捕捉装置、36:プローブ伸展機構、37,6
4:プローブ、38:爪型ラッチ、40:被結合側構造要素、4
1:ドローグ、45:ラッチ係合部材、47:変位センサー、4
8:プローブラッチ、50:実験モジュール、51:展開マス
ト、52:太陽電池パドル、53:補給モジュール、54:地球
往還機、57:振動センサー、72:リング軌道、74:熱発電
ミッション、80〜87:本発明に係る制振装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 誠三 東京都三鷹市新川３―８―４ (72)発明者 桑野 尚明 東京都調布市深大寺東町７―43―３ 航 鷹寮 (72)発明者 坂井 義典 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工 業株式会社岐阜工場内 (72)発明者 小田 博 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工 業株式会社岐阜工場内 (72)発明者 植草 正雄 富山県富山市石金20番地 株式会社不二 越内 (72)発明者 伊庭 剛二 富山県富山市石金20番地 株式会社不二 越内
Claims (4)
- 【請求項１】複数の宇宙構造要素を結合して組立られる
宇宙構造物の制振装置であって、一方の構造要素の結合
部に設けられ、他方の被結合構造要素の結合部と係合す
る結合部材、該結合部材を支持し、該結合部材をその軸
心回りの回転と軸心方向並進移動及び軸心方向と垂直な
平面内で並進移動させて位置決めする結合部材位置決め
装置、被結合構造要素の振動を検出する振動検出手段、
該振動検出手段の出力信号によって前記結合部材を前記
被結合構造要素の振動を抑制する方向に移動させるよう
に前記結合部材位置決め装置を制御する制御手段を有す
ることを特徴とする宇宙構造物制振装置。 - 【請求項２】前記結合部材位置決め装置は、結合する一
方の構造要素の結合部に固定して形成された固定基筒、
該固定基筒に順次偏心して多段に設けられた複数の偏心
ローターからなるＸ−Ｙ面並進ローター、該Ｘ−Ｙ面並
進ローターの最終段の偏心ローターに設けられたＺ軸回
転ローター、該Ｚ軸回転ローターに支持されたＺ軸並進
手段を有し、前記各ローターは、電動直接駆動モータに
より各々独立して回転制御されることを特徴とする請求
項１記載の宇宙構造物制振装置。 - 【請求項３】前記結合部材は、前記Ｚ軸並進手段に支持
された中空円筒、該中空円筒の外側端部に歪センサーを
介して取り付けられ、ドローグ係合面とドローグラッチ
を有する結合ヘッド、前端にドローグ捕獲用ラッチを有
し、前記中空円筒内に着脱自在に固定されたプローブ伸
展機構部によってＺ軸方向に進退駆動されるプローブと
からなる請求項２記載の宇宙構造物制振装置。 - 【請求項４】前記結合部材は、前記Ｚ軸並進手段に支持
されたプローブであり、該プローブの先端にドローグ捕
獲用ラッチを有する請求項２記載の宇宙構造物制振装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1046479A JP2564186B2 (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 宇宙構造物制振装置 |
| US07/402,586 US5005786A (en) | 1989-03-01 | 1989-09-05 | Docking and active damping device for space structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1046479A JP2564186B2 (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 宇宙構造物制振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02227400A JPH02227400A (ja) | 1990-09-10 |
| JP2564186B2 true JP2564186B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=12748337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1046479A Expired - Lifetime JP2564186B2 (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 宇宙構造物制振装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5005786A (ja) |
| JP (1) | JP2564186B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106005488A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-10-12 | 中国空间技术研究院 | 一种卫星对接锁紧自动控制方法及系统 |
| CN109573112A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-05 | 上海航天控制技术研究所 | 一种航天器对接机构主动对接控制方法 |
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| FR2674499B1 (fr) * | 1991-03-28 | 1996-03-08 | Europ Agence Spatiale | Dispositif de largage d'une charge utile a partir d'un vaisseau spatial. |
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| CN103386688B (zh) * | 2013-07-30 | 2015-03-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于空间机器人末端的工具更换装置 |
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| US10201173B1 (en) | 2014-04-16 | 2019-02-12 | Alexander Alfred Napoles | Circulation chamber and method of using same |
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| AU2020208316A1 (en) | 2019-01-15 | 2021-08-05 | Northrop Grumman Systems Corporation | Spacecraft servicing devices and related assemblies, systems, and methods |
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Family Cites Families (2)
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-
1989
- 1989-03-01 JP JP1046479A patent/JP2564186B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-05 US US07/402,586 patent/US5005786A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02227400A (ja) | 1990-09-10 |
| US5005786A (en) | 1991-04-09 |
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