JP3779799B2 - ペイロード放出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、母衛星、ロケット、スペースシャトル等から子衛星または衛星等のペイロードを宇宙空間に放出する装置に関する。さらに特定すれば、本発明は上記のペイロードをスプリング機構によりその弾性力により放出する装置において、この放出の際にペイロードに不所望な回転力が作用するこを防止したペイロード放出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、母衛星から子衛星を放出する場合、あるいは打ち上げロケットやスペースシャトル等から衛星等を放出する方式には各種のものがあるが、スプリング機構等の弾性力を使用して上記のようなペイロードを所定の速度で放出するものがある。このような方式のものは、構造が簡単で信頼性が高く、また軽量で占有容積を小さくできる等の利点がある。
【０００３】
図１には、このようなスプリング方式のペイロード放出装置の構成を模式的に示す。図中の１は母衛星等の構造体の一部等の基台部であり、この基台部１には子衛星等のペイロード３を載置するインターフェーステーブル２が接離するように移動自在に設けられている。そして、この基台部１とインターフェーステーブル２との間には、圧縮状態のコイルスプリング４等からなるスプリング機構が設けられている。なお、図示はされていないが、上記のインターフェーステーブル２とペイロード３とは、ロック機構により基台部１側に保持されている。
【０００４】
このようなペイロード放出機構は、上記のロック機構を解放すると、上記のスプリング４の付勢力により、上記のインターフェーステーブル２とペイロード３が加速され、基台部１から離れる方向に移動する。そして、これらインターフェーステーブル２とペイロード３が所定の速度まで加速され、スプリング４が伸張してインターフェーステーブル２の加速度が零または負の加速度になった状態で、上記のペイロード３はこのインターフェーステーブル２から離れ、所定の速度で所定の方向に放出される。
【０００５】
ところで、実際の装置においては、ペイロード３の形状と重心の位置の関係等から、このインターフェーステーブル２上に搭載されるペイロードの重心と上記のスプリング４の付勢力の合力の作用点とが、放出方向の軸線上で正確に一致されない場合がある。このような場合には、上記のインターフェーステーブル２とペイロード３を加速してゆく際に、これらに回転力が作用し、この結果インターフェーステーブル２が傾き、ペイロード３に不所望な回転が与えられて放出されるという不具合を生じる。
【０００６】
このような不具合を防止するために、図２に示すようにペイロード放出装置が検討された。このものは、上記の基台部１から放出方向に沿った案内レール５を突設し、この案内レール５に沿って案内される案内子６を設け、この案内子６をインターフェーステーブル２に取り付けたものである。
【０００７】
このようなものは、上記の案内レール５と案内子６とによりインターフェーステーブル２が案内されつつ加速されるので、スプリング４の合力の作用点とペイロード３等の重心とが正確に一致していない場合でも、このインターフェーステーブル２が傾くことが防止され、ペイロード３に不所望な回転が与えられずに正確に放出される。
【０００８】
しかしながら、このようなものは、以下のような不具合がある。まず第１に、上記の案内レール５と案内子６との案内機構の構成が困難である。すなわち、この案内レール５と案内子６とは、インターフェーステーブル２を傾けることなく所定の方向に沿って正確に案内する必要がある。しかし、このような案内レール５に対して案内子６を移動自在に支承するには、ある程度の遊びが必要であり、このインターフェーステーブル２を必要な精度で案内可能なように構成することは困難である。特に、宇宙空間では潤滑剤が使用できないこと、また大きな温度差によりこの案内レール５や基台部１側に大きな熱変形が生じること、等のため、上記のような精度で案内されかつ信頼性の高い案内レール５や案内子６を設計するのは困難である。
【０００９】
また第２には、上記のような案内レール５や案内子６は、占有空間が大きく、このペイロード３を収容すべき空間が小さくなるとともに、このような案内機構は重量が大きくなり、搭載可能なペイロード３の重量が減少してしまうという不具合を生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、ペイロードに回転を与えることなく正確に放出することができ、また占有空間や重量が小さく、ペイロードの収容空間を減少させず、また搭載可能なペイロードの重量を減少させることのない放出装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、基台部と、この基台部に対して移動自在に設けられ放出すべきペイロードが載置されるインターフェーステーブルと、このインターフェーステーブルと上記の基台部との間に設けられ弾性力により伸展して上記のインターフェーステーブルおよびペイロードを基台部に対して所定の速度で移動させるスプリング機構と、上記の基台部側に回転自在に設けられた複数の巻回リールと、これらの巻回リールに巻回されるとともに先端部が上記のインターフエーステーブルの異なる位置に接続された複数の可撓性条体と、上記の複数の巻回リールを連結する同期軸とを具備したものである。
【００１２】
したがって、上記のインターフェーステーブルが加速されてゆく際に、上記の可撓性条体が上記の巻回リールから繰り出されてゆくが、これらの巻回リールは同期軸で連結されて同期して回転するので、これらの可撓性条体の繰出し量は互いに等しくなる。そして、これらの可撓性条体の先端部はインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているので、このインターフェーステーブルは傾くことなく加速され、よってペイロードに回転が与えられることなく正確に放出される。
【００１３】
また、これらの可撓性条体や巻回リール等は、インターフェーステーブルの前方側、なすわちペイロードを装着する側には配置されないので、ペイロードが収容される空間を減少させることがない。また、これら可撓性条体に作用する張力は、インターフェーステーブルの傾きを防止するためだけの小さい張力であり、この可撓性条体は細径のものでよく、また巻回リール、同期軸等も小形軽量のもので済む。よって、これらの重量も小さく、これらの機構を設けることによる搭載可能なペイロードの重量減少はわずかである。
【００１４】
また、上記の可撓性条体の繰出し経路は任意に設定できるので、巻回リールや同期軸の配置の自由度も大きく、よってこれらの機構を設けるに必要な空間もわずかなもので済む。
【００１５】
また、請求項２に記載の本発明は、基台部と、この基台部に対して移動自在に設けられ放出すべきペイロードが載置されるインターフェーステーブルと、このインターフェーステーブルと上記の基台部との間に設けられ弾性力により伸展して上記のインターフェーステーブルおよびペイロードを基台部に対して所定の速度で移動させるスプリング機構と、上記の基台部側に回転自在に設けられた１個の巻回リールと、この１個の巻回リールに巻回されるとともに先端部が上記のインターフエーステーブルの異なる位置に接続された複数の可撓性条体と、これら可撓性条体を上記のインターフェーステーブルの接続位置まで案内する案内機構とを具備したものである。
【００１６】
したがって、これらの可撓性条体の繰出し量は互いに等しく、第１項に記載の本発明と同様な作用効果が得られる。また、このものは、上記の１個の巻回リールをインターフェーステーブルと同心状に配置することもでき、これらの機構を設けるに必要な空間をより小さくできる。
【００１７】
また、請求項３に記載の本発明は、前記の巻回リールには、一定の回転抵抗を与える定抵抗機構が接続されているものである。よって、上記の可撓性条体には常に一定の張力が与えられるので、これらの可撓性条体の伸びの差や巻回リールに巻回されている可撓性条体の緩み等が除去され、これら可撓性条体が正確に繰り出される。なお、この定抵抗機構としては、一定の回転力を作用させるコンストンスプリング等が使用できる。
【００１８】
また、請求項４に記載の本発明は、前記の巻回リールに巻回されている可撓性条体は、この可撓性条体を常に一定の方向に向けて走行させる案内プーリによって案内されて前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているものである。
【００１９】
したがって、この可撓性条体の走行経路を任意に設定することができるので、巻回リール等の配置が自由に設定でき、設計の自由度が向上し、この機構の設置に必要な空間をより節減することができる。また、この可撓性条体は案内プーリによって一旦案内されて常に一定の位置から一定の方向に繰り出されるので、巻回リール等にコイル状に巻回されている可撓性条体が繰り出される際の繰出し位置の軸方向の移動すなわち綾振りによる誤差が排除され、より正確にこれら可撓性条体を繰り出すことができる。
【００２０】
また、請求項５に記載の本発明は、前記の同期軸の互いに離間した位置に２個の巻回リールが取り付けられ、これらの巻回リールに巻回されている可撓性条体の先端部が前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているものである。したがって、構造が簡単で軽量であり、また作動の信頼性も高い。
【００２１】
また、請求項６に記載の本発明は、前記の同期軸は少なくとも２本の同期軸が互いに交差して配置されており、これらの同期軸にはそれぞれ互いに離間した位置に２個の巻回リールが取り付けられ、これら巻回リールに巻回されている可撓性条体の先端部が前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているものである。したがって、これらの可撓性条体の数は少なくとも４本であり、これらがインターフェーステーブルの少なくとも４箇所以上の位置に接続されるので、このインターフェーステーブルは、全ての方向の傾きが防止され、このインターフェースの傾きをより確実に防止することができる。
【００２２】
また、請求項７に記載の本発明は、前記の同期軸には３個以上の巻回リールが取り付けられており、これらの巻回リールに巻回されている可撓性条体はそれぞれ案内機構に案内されて前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているものである。よって、これらの３本以上の可撓性条体がインターフェーステーブルの３箇所以上の位置に接続されるので、このインターフェーステーブルは、全ての方向の傾きが防止され、正確に案内されるとともに、構造が簡単で軽量である。
【００２３】
また、請求項８に記載の本発明は、前記の巻回リールはそれぞれ独立した回転軸により支承された３個以上の巻回リールであり、これらの回転軸は自在継手機構により互いに連結されているものである。したがって、これら巻回リールの配置は自由に選定でき、また可撓性条体の走行経路もより単純な経路に設定することができる等、設計の自由度がより向上し、これらの機構の配置に必要な空間がより節減できる。
【００２４】
また、請求項９に記載の本発明は１個の巻回リールが、前記のインターフェーステーブルの移動中心線と同一軸線回りに回転自在に支承されており、この巻回リールには３本以上の可撓性条体が巻回されているとともに、これらの可撓性条体はこの巻回リールの異なる位置から接線方向に繰り出され、これらの可撓性条体は案内プーリにより案内されて前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているものである。
【００２５】
したがって、これら可撓性条体はすべて単一の巻回リールに巻回されるので、それらの繰出し量が互いに正確に同一となり、精度が向上する。また、巻回リールが単一のものであるから、構造も簡単となり、かつ軽量となる。さらに、この巻回リール、案内プーリ、可撓性条体等は、すべてペイロードの放出方向の軸線まわりに軸対称に配置されるので、全体として小形に形成され、またバランス等も良い。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。図３ないし図７には本発明の第１の実施形態を示す。この実施形態のものは、母衛星から小型の子衛星を放出する装置である。
【００２７】
図中の１０は、このペイロード放出装置の基台部である。この基台部１０は、母衛星の構造体１１の一部に取り付けられている。なお、この構造体１１は、詳細な図示は省略し、その輪郭線のみを図示し、この輪郭線で囲まれる部分が子衛星等のペイロードＰおよび本発明のペイロード放出装置を収容するペイロード空間である。
【００２８】
そして、このペイロード空間内には、上記の基台部１０とは別部材であるインターフェーステーブル１２が設けられている。このインターフェーステーブル１２は、この実施形態の場合では、枠材等から構成される円板状のものである。そして、このインターフェーステーブル１２の上には上記のペイロードＰが載置され、またこのインターフェーステーブル１２と基台部１０との間には、放出用のスプリング機構１３が設けられている。
【００２９】
このスプリング機構１３としては、仕様等に対応して各種もものが採用されるが、この実施形態では、ヘリカルスプリング機構と称される構造のものが採用されている。このヘリカルスプリング機構は、複数の弾性材料からなる素線１５を円筒の周面に沿うようにスパイラル状に配置したものである。そして、このヘリカルスプリング機構１３の両端には、リング状の端部材１６，１７が設けられ、上記の素線１５の両端部は、これらの端部材１６，１７に周面方向にのみ回動自在で、かつこれら素線１５が捩じれ回動しないように取り付けられている。また、これらの素線１５の中間部は、スペーサリング１８に周面内で回動自在に連結され、これら素線部１５が所定の配置に保持されている。
【００３０】
このようなヘリカルスプリング機構１３は、上記の端部材１６，１７が互いに近接すると、各素線１５がコイル状に変形し、これら素線１５が捩じれ変形する。そして、この捩じれ変形の弾性力により、これら素線１５が真直に戻るような復元力が発生し、端部材１６，１７を互いに離間させるようなスプリング力を発生する。このようなヘリカルスプリング機構１３はストロークが長く、また圧縮した場合の軸方向の長さが極めて短縮され、収納効率の高いものである。
【００３１】
そして、このヘリカルスプリング機構１３の上方の端部材１６は上記のインターフェーステーブル１２に、また下方の端部材１７は前記の基台部１０に取り付けられている。なお、このヘリカルスプリング機構１３は、伸張および短縮する際に、上記の端部材１６，１７が互いに軸まわりに回転するので、一方の端部材たとえば上方の端部材１６は上記のインターフェーステーブル１２に対してベアリング機構１９を介して支承されている。よって、この端部材１６のみが回転し、このインターフェーステーブル１２に回転力を与えることなくこのインターフエーステーブル１２を所定の方向に付勢することができる。なお、図ではこのヘリカルスプリング機構１３の詳細な構造については省略してある。
【００３２】
また、上記のペイロードＰおよびインターフェーステーブル１２を保持するためにロック機構２０が設けられている。このロック機構２０は複数たとえば４個のものが９０°ずつ等間隔に配置されている。これらのロック機構２０は、上記のペイロードＰの周縁部の所定のロック箇所の下側に当接してこれを保持する保持部材２１を備えており、これらの保持部材２１は母衛星の構造体１１に固定されている。そして、これらの保持部材２１にはそれぞれロック爪２２が回動自在に取り付けられ、これらの保持部材２１とロック爪２２によりこのペイロードＰの所定のロック箇所を保持する。なお、このロック状態では図３および図６に示すように上記のヘリカルスプリング機構１３は圧縮状態であり、このヘリカルコイルスプリング機構１３により上記のインターフェーステーブル１２は放出方向に付勢されている。なお、このインターフェーステーブル１２とペイロードＰとは係合されてはおらず、このペイロードＰの下面にインターフェーステーブル１２が当接してこのペイロード１２を放出方向に付勢している。
【００３３】
そして、これらのロック機構２０の各ロック爪２２はスプリング２３によりロック解除方向に付勢されている。また、このロック爪２２には一対のリンク２４が連結され、これらのリンク２４が略一直線状に回動することにより上記のロック爪２２がスプリング２３の付勢力に抗してロック状態となり、上記のペイロードＰを保持している。なお、これらリンク２４は上記のようなロック状態においてストッパ２５に当接しているとともに、これらのリンク２４は１本のロックワイヤ２６により上記のストッパ２５に押圧されてロック状態に維持されている。そして、上記のロック機構２０のうちの一つには、ワイヤカッタ機構２７が設けられ、所定のペイロード放出信号により上記のロックワイヤ２６を切断する。
【００３４】
したがって、ペイロード放出信号によりこのワイヤカッタ機構２７がロックワイヤ２６を切断すると、各ロック機構２０のリンク２４の保持が同時に解放され、これらのリンク２４が屈曲するように回動して各ロック爪２２がスプリング２３の付勢力により同時にロック解放状態となる。これにより、このペイロードＰの保持が解放され、上記のヘリカルスプリング機構１３の付勢力によりインターフェーステーブル１２およびペイロードＰが加速され、このヘリカルスプリング機構１３が伸張してインターフェーステーブル１２の加速度が零になると、ペイロードＰがこのインターフェーステーブル１２から離れ、所定の方向に所定の速度で放出される。
【００３５】
また、上記のペイロードＰは、ケーブル２８により母衛星と電気的に接続されており、このケーブル２８はこのペイロードＰの放出に先立って引抜き機構２９により牽引され、ペイロードＰとの間のコネクタが引き抜かれる。
【００３６】
次に、このようなペイロード放出装置において、上記のインターフェーステーブル１２が加速される際に、これが傾動するのを防止して姿勢を制御する機構を説明する。このインターフェーステーブル１２は、前述したように基台部１０とは別体の部材であり、ヘリカルスプリング機構１３のスプリング力の作用点を通る放出方向の軸線Ｚと、このペイロードＰおよびインターフェーステーブル１２の重心点とが一致していない場合には、このインターフェーステーブル１２が傾動し、ペイロードＰに不所望な回転が与えられた状態で放出される。
【００３７】
図中の３０，３１は同期軸であって、これら同期軸３０，３１は互いに直交して交差して配置され、それぞれ別々に上記の基台部１０に軸受３２により回転自在に支承されている。なお、この実施形態の場合には、これらの同期軸３０，３１は上記の放出方向の軸線Ｚと互いに直交する軸Ｘ，Ｙと平行に配置されている。そして、これらの同期軸２０，３１には互いに離間した位置にそれぞれ巻回リール３３が取り付けられている。これらの巻回リール３３は、互いに等しい直径を有している。
【００３８】
そして、これらの巻回リール３３には、それぞれ可撓性条体３４が巻回されている。これらの可撓性条体３４は、この実施形態の場合にはたとえば直径が０．１ｍｍ程度の細径の単線の鋼線が使用される。なお、この可撓性条体３４は、こような単線には限定されず、撚線、または可撓性の帯状材、その他の形状の条体が使用でき、またその材質も金属、合成樹脂材料、または複合材料でもよい。この可撓性条体３４は、必要な可撓性を有し、かつこの伸びが少ないものが好ましく、本願明細書において可撓性条体とは上記のような条体を示すものとする。
【００３９】
そして、このような可撓性条体３４は、上記の巻回リール３３からそれぞれ同期軸３０，３１と直交する方向に引き出され、途中を案内プーリ３５により前記の放出方向の軸線Ｚと平行な方向に案内され、それらの先端部はインターフェーステーブル１２の異なる位置に接続されている。なお、この実施形態の場合には、これらの可撓性条体３４の先端は、それぞれ前記の軸Ｘ，Ｙ上でかつ中心から等しい距離の４箇所の位置にそれぞれ接続されている。
【００４０】
上記の案内プーリ３５は、前記の基台部１０に回転自在に支承されており、上記の可撓性条体３４の線径に対応した溝幅の案内溝を有し、この可撓性条体３４を常に一定の位置から上記の軸線Ｚ方向に走行案内するように構成されている。
【００４１】
また、上記の同期軸３０，３１の一端部には、それぞれ定抵抗機構３６が接続されている。これらの定抵抗機構３６は、たとえばコンストンスプリング等、これらの同期軸３０，３１に一定の回転付勢力を与えるもので、この回転付勢力は上記の可撓性条体３４の繰出し方向と逆の方向である。もちろん、上記の同期軸３０，３１に与えられている回転付勢力は互いに等しく設定されている。
【００４２】
次に、上記のようなペイロード放出装置の作動を説明する。前述のように、ロック機構２０が解放されると、ペイロードＰおよびインターフェーステーブル１２はヘリカルスプリング機構１３により所定の方向に加速されてゆく。そして、これらの移動に伴って、上記の可撓性条体３４が各巻回リール３３から繰り出される。この場合に、これらの巻回リール３３は同期軸３０，３１によって連結されているので、同じ同期軸３０，３１上の巻回リール３３の回転量は互いに等しく、よってこれら巻回リールから繰り出される可撓性条体３４の繰出し量も互いに等しい。したがって、このインターフェーステーブル１２は、軸Ｘおよび軸Ｙまわりに回動することができない。よって、このインターフェーステーブル１２は、全ての方向に傾動することはできず、常に放出方向の軸線Ｚに対して垂直な姿勢を維持したまま加速され、ペイロードＰを放出する。よって、このペイロードＰは不所望な回転を与えられることなく、所定の方向に所定の速度で正確に放出される。
【００４３】
また、この実施形態では、各巻回リール３３から繰り出された可撓性条体３４は案内プーリ３５によって案内され、放出方向の軸Ｚと平行な方向に繰り出されるので、インターフェーステーブル１２の姿勢をより正確に案内することができる。
【００４４】
すなわち、一般に上記のような巻回リール３３に線材等の可撓性条体３４が巻回される場合には、その周面上にコイル状に巻回され、いわゆる綾振りを与えられて巻回される。したがって、この巻回リール３３から可撓性条体３４が繰り出される場合に、この綾振りにより繰り出されるに従ってその繰出し位置が軸方向にずれてゆく。しかし、この実施形態の場合には、この可撓性条体３４は一旦案内プーリ３５に案内されて繰り出されるので、上記のような綾振りにより巻回リール３３からの繰出し位置がずれても、この巻回リール３３から案内プーリ３５までの間の可撓性条体３４の角度がわずかにずれるだけであり、これらの案内プーリ３５からは一定の位置から前記のように放出方向の軸線Ｚに平行な所定の方向に常に正確に繰り出される。よって、このインターフェーステーブル１２をより正確に一定の姿勢で案内することができる。
【００４５】
また、この実施形態では、上記のように同期軸３０，３１にはコンストンスプリング等の定抵抗機構３６が接続されているので、このインターフェーステーブル１２をさらに正確に一定の姿勢で案内することができる。
【００４６】
すなわち、この定抵抗機構３６は、上記の可撓性条体３４の繰出し方向とは逆の方向に常時一定の回転付勢力を与えているので、これらの可撓性条体３４に常に一定の張力が与えられている。したがって、これらの可撓性条体３４の伸び量は常に一定に維持されているとともに、各巻回リール３３に巻回されている可撓性条体３４の巻き緩み等が除去される。よって、これらの可撓性条体３４の繰出し量は常に一定に正確に等しくなり、インターフェーステーブル１２の姿勢をより正確かつ安定して制御することができる。
【００４７】
なお、本発明は上記の実施形態には限定されない。たとえば図８には本発明の第２の実施形態を示す。この図８では、この第２の実施形態の要部のみを模式的に示す。このものは、１本の同期軸３０をインターフェーステーブル１２の直径と平行な方向に配置し、この同期軸３０に互いに離間して巻回リール３３を取り付け、これらの巻回リール３３に巻回されている可撓性条体３４をインターフェーステーブル１２の軸Ｙ上の２点に接続したものである。なお、この実施形態および以降の実施形態においては、説明した点以外は前記の第１の実施形態と同様な構成であり、図中で第１の実施形態と対応する部分は同じ符号を付してその説明は省略する。また、この実施形態および以降に説明する実施形態においても、前記の第１の実施形態と同様な案内プーリを設けることもできる。
【００４８】
この実施形態のものは、インターフェーステーブル１２の傾動を軸Ｘまわりにのみ制御することができる。このものは、スプリング機構のスプリング力の作用点の軸線に対するペイロードの重心の偏心の方向を軸Ｙの方向に合致させてインターフェーステーブル１２に搭載することにより、その傾動を防止することができる。この実施形態のものは、構造が簡単でかつ軽量小形に設計することができる。
【００４９】
また、図９には本発明の第３の実施形態を示す。このものは、１本の同期軸３０に３個の巻回リール３３を設け、これら巻回リール３３に巻回された可撓性条体３４の一本を案内プーリ３５等によりこの同期軸３０の軸線から離れた位置まで案内したものである。そして、これらの可撓性条体３４は上記のインターフェーステーブル１２の３箇所、たとえばその中心に対して等間隔で等距離の３点に接続されている。
【００５０】
このものは、３本の可撓性条体３４がインターフェーステーブル１２の３点に接続されているので、このインターフェーステーブル１２を全ての方向について傾動不能に制御できる。また、この実施形態のものは、同期軸が１本で済むので、第２の実施形態と同様に構造が簡単となる。なお、この実施形態において、この１本の同期軸３０に４個以上の巻回リールを設けてもよい。
【００５１】
また、図１０には本発明の第４の実施形態を示す。このものは、３個の巻回リール３３をたとえば中心に対して等間隔で等距離の位置に配置し、これらの巻回リール３３の回転軸４０を互いに１２０°の角度をもって配置し、これらの回転軸４０を等速自在継手４１および同期軸４２により互いに連結したものである。そして、各巻回リール３３に巻回された可撓性条体３４はインターフェーステーブル１２の３点に接続されている。
【００５２】
この実施形態のものは、インターフェーステーブル１２を全ての方向に傾動不能に姿勢制御することができる。また、前記の基台部等を横断して同期軸を配置する必要がないので、これら巻回リールや軸等の配置が自由であり、設計の自由度が向上し、また設置に必要な空間を節減することができる。
【００５３】
また、図１１および図１２には本発明の第５の実施形態を示す。このものは、インターフェーステーブル１２と同軸状に有底円筒形の１個の巻回リール５３を回転自在に設けたものである。そして、この巻回リール５３の外周面に３本の可撓性条体３４ａ，３４ｂ，３４ｃを巻回し、これら可撓性条体３４ａ，３４ｂ，３４ｃを１２０°ずつの等間隔の位置から引き出し、これら可撓性条体を等間隔に配置した３個の案内プーリ３５により案内してインターフェーステーブル１２の異なる３点に接続してある。また、この巻回リール５３の底部の中心には軸４５が接続され、この軸５４はコンストンスプリング等の定抵抗機構３６に連結されている。
【００５４】
また、この実施形態では、上記の巻回リール５３の外周面には３条の螺旋状の溝５５ａ，５５ｂ，５５ｃが形成され、これら３条の溝５５ａ，５５ｂ，５５ｃにそれぞれ上記の可撓性条体３４ａ，３４ｂ，３４ｃが別々に巻回され、これらが繰り出される際に、互いに絡まるのを防止している。
【００５５】
この実施形態のものは、１個の巻回リール５３に３本の可撓性条体が巻回されているので、これらの繰出し量が正確に等しくなり、インターフェーステーブル１２の姿勢をより正確かつ安定して制御することができる。また、この実施形態のものは、円筒状の巻回リール５３がインターフェーステーブル１２と同心状に配置されているので、全体として小形でかつバランスの良い装置を設計することができる。
【００５６】
なお、この実施形態においても、可撓性条体は３本には限定されず、２本または４本以上の可撓性条体を巻回リールに巻回してもよい。この場合には、上記の溝はこの可撓性条体の本数に対応して２条または４条以上とすることはもちろんである。
【００５７】
また、図１３には本発明の第６の実施形態を示す。このものは、巻回リール５３の内周面に内歯歯車５６を形成し、これにピニオン５７を噛合させ、このピニオン５７にコンストンスプリング等の定抵抗機構３６を連結したもので、上記の点以外は前記の第５の実施形態と同様の構成である。このものは、この巻回リール５３の内部に底部またはアーム等を形成する必要がなく、この巻回リール５３を中空の筒状とすることができる。したがって、この巻回リール５３内に他の機器を収容したり、また他の構造体を囲むようにしてこの巻回リール５３を配置することができ、設計の自由度がより向上し、また設置に必要な空間をより節減することができる。
【００５８】
なお、本発明は上記の実施形態にも限定されず、各種の変形が可能である。たとえば、インターフェーステーブルは円形に限らず、その他の形状でも良い。また、スプリング機構は単一のものでなく、必要に応じて複数のスプリング機構を設けても良い。さらに、放出するペイロードが大型で細長い場合には、上記のようなペイロード放出装置を複数個設けてもよく、この場合には各ペイロード放出装置の巻回リールを互いに同期軸で連結しても良い。
【００５９】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、上記のインターフェーステーブルが加速されてゆく際に可撓性条体が互いに等しい繰出し量で巻回リールから繰り出されてゆき、これら可撓性条体の先端部はインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているので、このインターフェーステーブルは傾くことなく加速され、よってペイロードに不所望な回転が与えられることなく正確に放出される。
【００６０】
また、これらの可撓性条体や巻回リール等は、インターフェーステーブルの前方側、なすわちペイロードを装着する側には配置されないので、ペイロードが収容される空間を減少させることがなく、また重量も小さく、これらの機構を設けることによる搭載可能なペイロードの重量減少はわずかである。さらに、上記の可撓性条体の繰出し経路は任意に設定できるので、巻回リールや同期軸の配置の自由度も大きく、よってこれらの機構を設けるに必要な空間もわずかなもので済む等、その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のペイロード放出装置の概略図。
【図２】別の従来のペイロード放出装置の概略図。
【図３】第１の実施形態の短縮状態の側面図。
【図４】第１の実施形態の平面図。
【図５】第１の実施形態の伸展状態の側面図。
【図６】第１の実施形態の短縮状態の斜視図。
【図７】第１の実施形態の伸展状態の斜視図。
【図８】第２の実施形態の概略的な斜視図。
【図９】第３の実施形態の概略的な斜視図。
【図１０】第４の実施形態の概略的な斜視図。
【図１１】第５の実施形態の概略的な斜視図。
【図１２】図１１の１２−１２線に沿う断面図。
【図１３】第６の実施形態の概略的な斜視図。
【符号の説明】
Ｐ ペイロード
１０ 基台部
１２ インターフェーステーブル
１３ スプリング機構
３０，３１ 同期軸
３３，５３ 巻回リール
３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ 可撓性条体
３５ 案内プーリ
３６ 定抵抗機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、母衛星、ロケット、スペースシャトル等から子衛星または衛星等のペイロードを宇宙空間に放出する装置に関する。さらに特定すれば、本発明は上記のペイロードをスプリング機構によりその弾性力により放出する装置において、この放出の際にペイロードに不所望な回転力が作用するこを防止したペイロード放出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、母衛星から子衛星を放出する場合、あるいは打ち上げロケットやスペースシャトル等から衛星等を放出する方式には各種のものがあるが、スプリング機構等の弾性力を使用して上記のようなペイロードを所定の速度で放出するものがある。このような方式のものは、構造が簡単で信頼性が高く、また軽量で占有容積を小さくできる等の利点がある。
【０００３】
図１には、このようなスプリング方式のペイロード放出装置の構成を模式的に示す。図中の１は母衛星等の構造体の一部等の基台部であり、この基台部１には子衛星等のペイロード３を載置するインターフェーステーブル２が接離するように移動自在に設けられている。そして、この基台部１とインターフェーステーブル２との間には、圧縮状態のコイルスプリング４等からなるスプリング機構が設けられている。なお、図示はされていないが、上記のインターフェーステーブル２とペイロード３とは、ロック機構により基台部１側に保持されている。
【０００４】
このようなペイロード放出機構は、上記のロック機構を解放すると、上記のスプリング４の付勢力により、上記のインターフェーステーブル２とペイロード３が加速され、基台部１から離れる方向に移動する。そして、これらインターフェーステーブル２とペイロード３が所定の速度まで加速され、スプリング４が伸張してインターフェーステーブル２の加速度が零または負の加速度になった状態で、上記のペイロード３はこのインターフェーステーブル２から離れ、所定の速度で所定の方向に放出される。
【０００５】
ところで、実際の装置においては、ペイロード３の形状と重心の位置の関係等から、このインターフェーステーブル２上に搭載されるペイロードの重心と上記のスプリング４の付勢力の合力の作用点とが、放出方向の軸線上で正確に一致されない場合がある。このような場合には、上記のインターフェーステーブル２とペイロード３を加速してゆく際に、これらに回転力が作用し、この結果インターフェーステーブル２が傾き、ペイロード３に不所望な回転が与えられて放出されるという不具合を生じる。
【０００６】
このような不具合を防止するために、図２に示すようにペイロード放出装置が検討された。このものは、上記の基台部１から放出方向に沿った案内レール５を突設し、この案内レール５に沿って案内される案内子６を設け、この案内子６をインターフェーステーブル２に取り付けたものである。
【０００７】
このようなものは、上記の案内レール５と案内子６とによりインターフェーステーブル２が案内されつつ加速されるので、スプリング４の合力の作用点とペイロード３等の重心とが正確に一致していない場合でも、このインターフェーステーブル２が傾くことが防止され、ペイロード３に不所望な回転が与えられずに正確に放出される。
【０００８】
しかしながら、このようなものは、以下のような不具合がある。まず第１に、上記の案内レール５と案内子６との案内機構の構成が困難である。すなわち、この案内レール５と案内子６とは、インターフェーステーブル２を傾けることなく所定の方向に沿って正確に案内する必要がある。しかし、このような案内レール５に対して案内子６を移動自在に支承するには、ある程度の遊びが必要であり、このインターフェーステーブル２を必要な精度で案内可能なように構成することは困難である。特に、宇宙空間では潤滑剤が使用できないこと、また大きな温度差によりこの案内レール５や基台部１側に大きな熱変形が生じること、等のため、上記のような精度で案内されかつ信頼性の高い案内レール５や案内子６を設計するのは困難である。
【０００９】
また第２には、上記のような案内レール５や案内子６は、占有空間が大きく、このペイロード３を収容すべき空間が小さくなるとともに、このような案内機構は重量が大きくなり、搭載可能なペイロード３の重量が減少してしまうという不具合を生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、ペイロードに回転を与えることなく正確に放出することができ、また占有空間や重量が小さく、ペイロードの収容空間を減少させず、また搭載可能なペイロードの重量を減少させることのない放出装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、基台部と、この基台部に対して移動自在に設けられ放出すべきペイロードが載置されるインターフェーステーブルと、このインターフェーステーブルと上記の基台部との間に設けられ弾性力により伸展して上記のインターフェーステーブルおよびペイロードを基台部に対して所定の速度で移動させるスプリング機構と、上記の基台部側に回転自在に設けられた複数の巻回リールと、これらの巻回リールに巻回されるとともに先端部が上記のインターフエーステーブルの異なる位置に接続された複数の可撓性条体と、上記の複数の巻回リールを連結する同期軸とを具備したものである。
【００１２】
したがって、上記のインターフェーステーブルが加速されてゆく際に、上記の可撓性条体が上記の巻回リールから繰り出されてゆくが、これらの巻回リールは同期軸で連結されて同期して回転するので、これらの可撓性条体の繰出し量は互いに等しくなる。そして、これらの可撓性条体の先端部はインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているので、このインターフェーステーブルは傾くことなく加速され、よってペイロードに回転が与えられることなく正確に放出される。
【００１３】
また、これらの可撓性条体や巻回リール等は、インターフェーステーブルの前方側、なすわちペイロードを装着する側には配置されないので、ペイロードが収容される空間を減少させることがない。また、これら可撓性条体に作用する張力は、インターフェーステーブルの傾きを防止するためだけの小さい張力であり、この可撓性条体は細径のものでよく、また巻回リール、同期軸等も小形軽量のもので済む。よって、これらの重量も小さく、これらの機構を設けることによる搭載可能なペイロードの重量減少はわずかである。
【００１４】
また、上記の可撓性条体の繰出し経路は任意に設定できるので、巻回リールや同期軸の配置の自由度も大きく、よってこれらの機構を設けるに必要な空間もわずかなもので済む。
【００１５】
また、請求項２に記載の本発明は、基台部と、この基台部に対して移動自在に設けられ放出すべきペイロードが載置されるインターフェーステーブルと、このインターフェーステーブルと上記の基台部との間に設けられ弾性力により伸展して上記のインターフェーステーブルおよびペイロードを基台部に対して所定の速度で移動させるスプリング機構と、上記の基台部側に回転自在に設けられた１個の巻回リールと、この１個の巻回リールに巻回されるとともに先端部が上記のインターフエーステーブルの異なる位置に接続された複数の可撓性条体と、これら可撓性条体を上記のインターフェーステーブルの接続位置まで案内する案内機構とを具備したものである。
【００１６】
したがって、これらの可撓性条体の繰出し量は互いに等しく、第１項に記載の本発明と同様な作用効果が得られる。また、このものは、上記の１個の巻回リールをインターフェーステーブルと同心状に配置することもでき、これらの機構を設けるに必要な空間をより小さくできる。
【００１７】
また、請求項３に記載の本発明は、前記の巻回リールには、一定の回転抵抗を与える定抵抗機構が接続されているものである。よって、上記の可撓性条体には常に一定の張力が与えられるので、これらの可撓性条体の伸びの差や巻回リールに巻回されている可撓性条体の緩み等が除去され、これら可撓性条体が正確に繰り出される。なお、この定抵抗機構としては、一定の回転力を作用させるコンストンスプリング等が使用できる。
【００１８】
また、請求項４に記載の本発明は、前記の巻回リールに巻回されている可撓性条体は、この可撓性条体を常に一定の方向に向けて走行させる案内プーリによって案内されて前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているものである。
【００１９】
したがって、この可撓性条体の走行経路を任意に設定することができるので、巻回リール等の配置が自由に設定でき、設計の自由度が向上し、この機構の設置に必要な空間をより節減することができる。また、この可撓性条体は案内プーリによって一旦案内されて常に一定の位置から一定の方向に繰り出されるので、巻回リール等にコイル状に巻回されている可撓性条体が繰り出される際の繰出し位置の軸方向の移動すなわち綾振りによる誤差が排除され、より正確にこれら可撓性条体を繰り出すことができる。
【００２０】
また、請求項５に記載の本発明は、前記の同期軸の互いに離間した位置に２個の巻回リールが取り付けられ、これらの巻回リールに巻回されている可撓性条体の先端部が前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているものである。したがって、構造が簡単で軽量であり、また作動の信頼性も高い。
【００２１】
また、請求項６に記載の本発明は、前記の同期軸は少なくとも２本の同期軸が互いに交差して配置されており、これらの同期軸にはそれぞれ互いに離間した位置に２個の巻回リールが取り付けられ、これら巻回リールに巻回されている可撓性条体の先端部が前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているものである。したがって、これらの可撓性条体の数は少なくとも４本であり、これらがインターフェーステーブルの少なくとも４箇所以上の位置に接続されるので、このインターフェーステーブルは、全ての方向の傾きが防止され、このインターフェースの傾きをより確実に防止することができる。
【００２２】
また、請求項７に記載の本発明は、前記の同期軸には３個以上の巻回リールが取り付けられており、これらの巻回リールに巻回されている可撓性条体はそれぞれ案内機構に案内されて前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているものである。よって、これらの３本以上の可撓性条体がインターフェーステーブルの３箇所以上の位置に接続されるので、このインターフェーステーブルは、全ての方向の傾きが防止され、正確に案内されるとともに、構造が簡単で軽量である。
【００２３】
また、請求項８に記載の本発明は、前記の巻回リールはそれぞれ独立した回転軸により支承された３個以上の巻回リールであり、これらの回転軸は自在継手機構により互いに連結されているものである。したがって、これら巻回リールの配置は自由に選定でき、また可撓性条体の走行経路もより単純な経路に設定することができる等、設計の自由度がより向上し、これらの機構の配置に必要な空間がより節減できる。
【００２４】
また、請求項９に記載の本発明は１個の巻回リールが、前記のインターフェーステーブルの移動中心線と同一軸線回りに回転自在に支承されており、この巻回リールには３本以上の可撓性条体が巻回されているとともに、これらの可撓性条体はこの巻回リールの異なる位置から接線方向に繰り出され、これらの可撓性条体は案内プーリにより案内されて前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているものである。
【００２５】
したがって、これら可撓性条体はすべて単一の巻回リールに巻回されるので、それらの繰出し量が互いに正確に同一となり、精度が向上する。また、巻回リールが単一のものであるから、構造も簡単となり、かつ軽量となる。さらに、この巻回リール、案内プーリ、可撓性条体等は、すべてペイロードの放出方向の軸線まわりに軸対称に配置されるので、全体として小形に形成され、またバランス等も良い。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。図３ないし図７には本発明の第１の実施形態を示す。この実施形態のものは、母衛星から小型の子衛星を放出する装置である。
【００２７】
図中の１０は、このペイロード放出装置の基台部である。この基台部１０は、母衛星の構造体１１の一部に取り付けられている。なお、この構造体１１は、詳細な図示は省略し、その輪郭線のみを図示し、この輪郭線で囲まれる部分が子衛星等のペイロードＰおよび本発明のペイロード放出装置を収容するペイロード空間である。
【００２８】
そして、このペイロード空間内には、上記の基台部１０とは別部材であるインターフェーステーブル１２が設けられている。このインターフェーステーブル１２は、この実施形態の場合では、枠材等から構成される円板状のものである。そして、このインターフェーステーブル１２の上には上記のペイロードＰが載置され、またこのインターフェーステーブル１２と基台部１０との間には、放出用のスプリング機構１３が設けられている。
【００２９】
このスプリング機構１３としては、仕様等に対応して各種もものが採用されるが、この実施形態では、ヘリカルスプリング機構と称される構造のものが採用されている。このヘリカルスプリング機構は、複数の弾性材料からなる素線１５を円筒の周面に沿うようにスパイラル状に配置したものである。そして、このヘリカルスプリング機構１３の両端には、リング状の端部材１６，１７が設けられ、上記の素線１５の両端部は、これらの端部材１６，１７に周面方向にのみ回動自在で、かつこれら素線１５が捩じれ回動しないように取り付けられている。また、これらの素線１５の中間部は、スペーサリング１８に周面内で回動自在に連結され、これら素線部１５が所定の配置に保持されている。
【００３０】
このようなヘリカルスプリング機構１３は、上記の端部材１６，１７が互いに近接すると、各素線１５がコイル状に変形し、これら素線１５が捩じれ変形する。そして、この捩じれ変形の弾性力により、これら素線１５が真直に戻るような復元力が発生し、端部材１６，１７を互いに離間させるようなスプリング力を発生する。このようなヘリカルスプリング機構１３はストロークが長く、また圧縮した場合の軸方向の長さが極めて短縮され、収納効率の高いものである。
【００３１】
そして、このヘリカルスプリング機構１３の上方の端部材１６は上記のインターフェーステーブル１２に、また下方の端部材１７は前記の基台部１０に取り付けられている。なお、このヘリカルスプリング機構１３は、伸張および短縮する際に、上記の端部材１６，１７が互いに軸まわりに回転するので、一方の端部材たとえば上方の端部材１６は上記のインターフェーステーブル１２に対してベアリング機構１９を介して支承されている。よって、この端部材１６のみが回転し、このインターフェーステーブル１２に回転力を与えることなくこのインターフエーステーブル１２を所定の方向に付勢することができる。なお、図ではこのヘリカルスプリング機構１３の詳細な構造については省略してある。
【００３２】
また、上記のペイロードＰおよびインターフェーステーブル１２を保持するためにロック機構２０が設けられている。このロック機構２０は複数たとえば４個のものが９０°ずつ等間隔に配置されている。これらのロック機構２０は、上記のペイロードＰの周縁部の所定のロック箇所の下側に当接してこれを保持する保持部材２１を備えており、これらの保持部材２１は母衛星の構造体１１に固定されている。そして、これらの保持部材２１にはそれぞれロック爪２２が回動自在に取り付けられ、これらの保持部材２１とロック爪２２によりこのペイロードＰの所定のロック箇所を保持する。なお、このロック状態では図３および図６に示すように上記のヘリカルスプリング機構１３は圧縮状態であり、このヘリカルコイルスプリング機構１３により上記のインターフェーステーブル１２は放出方向に付勢されている。なお、このインターフェーステーブル１２とペイロードＰとは係合されてはおらず、このペイロードＰの下面にインターフェーステーブル１２が当接してこのペイロード１２を放出方向に付勢している。
【００３３】
そして、これらのロック機構２０の各ロック爪２２はスプリング２３によりロック解除方向に付勢されている。また、このロック爪２２には一対のリンク２４が連結され、これらのリンク２４が略一直線状に回動することにより上記のロック爪２２がスプリング２３の付勢力に抗してロック状態となり、上記のペイロードＰを保持している。なお、これらリンク２４は上記のようなロック状態においてストッパ２５に当接しているとともに、これらのリンク２４は１本のロックワイヤ２６により上記のストッパ２５に押圧されてロック状態に維持されている。そして、上記のロック機構２０のうちの一つには、ワイヤカッタ機構２７が設けられ、所定のペイロード放出信号により上記のロックワイヤ２６を切断する。
【００３４】
したがって、ペイロード放出信号によりこのワイヤカッタ機構２７がロックワイヤ２６を切断すると、各ロック機構２０のリンク２４の保持が同時に解放され、これらのリンク２４が屈曲するように回動して各ロック爪２２がスプリング２３の付勢力により同時にロック解放状態となる。これにより、このペイロードＰの保持が解放され、上記のヘリカルスプリング機構１３の付勢力によりインターフェーステーブル１２およびペイロードＰが加速され、このヘリカルスプリング機構１３が伸張してインターフェーステーブル１２の加速度が零になると、ペイロードＰがこのインターフェーステーブル１２から離れ、所定の方向に所定の速度で放出される。
【００３５】
また、上記のペイロードＰは、ケーブル２８により母衛星と電気的に接続されており、このケーブル２８はこのペイロードＰの放出に先立って引抜き機構２９により牽引され、ペイロードＰとの間のコネクタが引き抜かれる。
【００３６】
次に、このようなペイロード放出装置において、上記のインターフェーステーブル１２が加速される際に、これが傾動するのを防止して姿勢を制御する機構を説明する。このインターフェーステーブル１２は、前述したように基台部１０とは別体の部材であり、ヘリカルスプリング機構１３のスプリング力の作用点を通る放出方向の軸線Ｚと、このペイロードＰおよびインターフェーステーブル１２の重心点とが一致していない場合には、このインターフェーステーブル１２が傾動し、ペイロードＰに不所望な回転が与えられた状態で放出される。
【００３７】
図中の３０，３１は同期軸であって、これら同期軸３０，３１は互いに直交して交差して配置され、それぞれ別々に上記の基台部１０に軸受３２により回転自在に支承されている。なお、この実施形態の場合には、これらの同期軸３０，３１は上記の放出方向の軸線Ｚと互いに直交する軸Ｘ，Ｙと平行に配置されている。そして、これらの同期軸２０，３１には互いに離間した位置にそれぞれ巻回リール３３が取り付けられている。これらの巻回リール３３は、互いに等しい直径を有している。
【００３８】
そして、これらの巻回リール３３には、それぞれ可撓性条体３４が巻回されている。これらの可撓性条体３４は、この実施形態の場合にはたとえば直径が０．１ｍｍ程度の細径の単線の鋼線が使用される。なお、この可撓性条体３４は、こような単線には限定されず、撚線、または可撓性の帯状材、その他の形状の条体が使用でき、またその材質も金属、合成樹脂材料、または複合材料でもよい。この可撓性条体３４は、必要な可撓性を有し、かつこの伸びが少ないものが好ましく、本願明細書において可撓性条体とは上記のような条体を示すものとする。
【００３９】
そして、このような可撓性条体３４は、上記の巻回リール３３からそれぞれ同期軸３０，３１と直交する方向に引き出され、途中を案内プーリ３５により前記の放出方向の軸線Ｚと平行な方向に案内され、それらの先端部はインターフェーステーブル１２の異なる位置に接続されている。なお、この実施形態の場合には、これらの可撓性条体３４の先端は、それぞれ前記の軸Ｘ，Ｙ上でかつ中心から等しい距離の４箇所の位置にそれぞれ接続されている。
【００４０】
上記の案内プーリ３５は、前記の基台部１０に回転自在に支承されており、上記の可撓性条体３４の線径に対応した溝幅の案内溝を有し、この可撓性条体３４を常に一定の位置から上記の軸線Ｚ方向に走行案内するように構成されている。
【００４１】
また、上記の同期軸３０，３１の一端部には、それぞれ定抵抗機構３６が接続されている。これらの定抵抗機構３６は、たとえばコンストンスプリング等、これらの同期軸３０，３１に一定の回転付勢力を与えるもので、この回転付勢力は上記の可撓性条体３４の繰出し方向と逆の方向である。もちろん、上記の同期軸３０，３１に与えられている回転付勢力は互いに等しく設定されている。
【００４２】
次に、上記のようなペイロード放出装置の作動を説明する。前述のように、ロック機構２０が解放されると、ペイロードＰおよびインターフェーステーブル１２はヘリカルスプリング機構１３により所定の方向に加速されてゆく。そして、これらの移動に伴って、上記の可撓性条体３４が各巻回リール３３から繰り出される。この場合に、これらの巻回リール３３は同期軸３０，３１によって連結されているので、同じ同期軸３０，３１上の巻回リール３３の回転量は互いに等しく、よってこれら巻回リールから繰り出される可撓性条体３４の繰出し量も互いに等しい。したがって、このインターフェーステーブル１２は、軸Ｘおよび軸Ｙまわりに回動することができない。よって、このインターフェーステーブル１２は、全ての方向に傾動することはできず、常に放出方向の軸線Ｚに対して垂直な姿勢を維持したまま加速され、ペイロードＰを放出する。よって、このペイロードＰは不所望な回転を与えられることなく、所定の方向に所定の速度で正確に放出される。
【００４３】
また、この実施形態では、各巻回リール３３から繰り出された可撓性条体３４は案内プーリ３５によって案内され、放出方向の軸Ｚと平行な方向に繰り出されるので、インターフェーステーブル１２の姿勢をより正確に案内することができる。
【００４４】
すなわち、一般に上記のような巻回リール３３に線材等の可撓性条体３４が巻回される場合には、その周面上にコイル状に巻回され、いわゆる綾振りを与えられて巻回される。したがって、この巻回リール３３から可撓性条体３４が繰り出される場合に、この綾振りにより繰り出されるに従ってその繰出し位置が軸方向にずれてゆく。しかし、この実施形態の場合には、この可撓性条体３４は一旦案内プーリ３５に案内されて繰り出されるので、上記のような綾振りにより巻回リール３３からの繰出し位置がずれても、この巻回リール３３から案内プーリ３５までの間の可撓性条体３４の角度がわずかにずれるだけであり、これらの案内プーリ３５からは一定の位置から前記のように放出方向の軸線Ｚに平行な所定の方向に常に正確に繰り出される。よって、このインターフェーステーブル１２をより正確に一定の姿勢で案内することができる。
【００４５】
また、この実施形態では、上記のように同期軸３０，３１にはコンストンスプリング等の定抵抗機構３６が接続されているので、このインターフェーステーブル１２をさらに正確に一定の姿勢で案内することができる。
【００４６】
すなわち、この定抵抗機構３６は、上記の可撓性条体３４の繰出し方向とは逆の方向に常時一定の回転付勢力を与えているので、これらの可撓性条体３４に常に一定の張力が与えられている。したがって、これらの可撓性条体３４の伸び量は常に一定に維持されているとともに、各巻回リール３３に巻回されている可撓性条体３４の巻き緩み等が除去される。よって、これらの可撓性条体３４の繰出し量は常に一定に正確に等しくなり、インターフェーステーブル１２の姿勢をより正確かつ安定して制御することができる。
【００４７】
なお、本発明は上記の実施形態には限定されない。たとえば図８には本発明の第２の実施形態を示す。この図８では、この第２の実施形態の要部のみを模式的に示す。このものは、１本の同期軸３０をインターフェーステーブル１２の直径と平行な方向に配置し、この同期軸３０に互いに離間して巻回リール３３を取り付け、これらの巻回リール３３に巻回されている可撓性条体３４をインターフェーステーブル１２の軸Ｙ上の２点に接続したものである。なお、この実施形態および以降の実施形態においては、説明した点以外は前記の第１の実施形態と同様な構成であり、図中で第１の実施形態と対応する部分は同じ符号を付してその説明は省略する。また、この実施形態および以降に説明する実施形態においても、前記の第１の実施形態と同様な案内プーリを設けることもできる。
【００４８】
この実施形態のものは、インターフェーステーブル１２の傾動を軸Ｘまわりにのみ制御することができる。このものは、スプリング機構のスプリング力の作用点の軸線に対するペイロードの重心の偏心の方向を軸Ｙの方向に合致させてインターフェーステーブル１２に搭載することにより、その傾動を防止することができる。この実施形態のものは、構造が簡単でかつ軽量小形に設計することができる。
【００４９】
また、図９には本発明の第３の実施形態を示す。このものは、１本の同期軸３０に３個の巻回リール３３を設け、これら巻回リール３３に巻回された可撓性条体３４の一本を案内プーリ３５等によりこの同期軸３０の軸線から離れた位置まで案内したものである。そして、これらの可撓性条体３４は上記のインターフェーステーブル１２の３箇所、たとえばその中心に対して等間隔で等距離の３点に接続されている。
【００５０】
このものは、３本の可撓性条体３４がインターフェーステーブル１２の３点に接続されているので、このインターフェーステーブル１２を全ての方向について傾動不能に制御できる。また、この実施形態のものは、同期軸が１本で済むので、第２の実施形態と同様に構造が簡単となる。なお、この実施形態において、この１本の同期軸３０に４個以上の巻回リールを設けてもよい。
【００５１】
また、図１０には本発明の第４の実施形態を示す。このものは、３個の巻回リール３３をたとえば中心に対して等間隔で等距離の位置に配置し、これらの巻回リール３３の回転軸４０を互いに１２０°の角度をもって配置し、これらの回転軸４０を等速自在継手４１および同期軸４２により互いに連結したものである。そして、各巻回リール３３に巻回された可撓性条体３４はインターフェーステーブル１２の３点に接続されている。
【００５２】
この実施形態のものは、インターフェーステーブル１２を全ての方向に傾動不能に姿勢制御することができる。また、前記の基台部等を横断して同期軸を配置する必要がないので、これら巻回リールや軸等の配置が自由であり、設計の自由度が向上し、また設置に必要な空間を節減することができる。
【００５３】
また、図１１および図１２には本発明の第５の実施形態を示す。このものは、インターフェーステーブル１２と同軸状に有底円筒形の１個の巻回リール５３を回転自在に設けたものである。そして、この巻回リール５３の外周面に３本の可撓性条体３４ａ，３４ｂ，３４ｃを巻回し、これら可撓性条体３４ａ，３４ｂ，３４ｃを１２０°ずつの等間隔の位置から引き出し、これら可撓性条体を等間隔に配置した３個の案内プーリ３５により案内してインターフェーステーブル１２の異なる３点に接続してある。また、この巻回リール５３の底部の中心には軸４５が接続され、この軸５４はコンストンスプリング等の定抵抗機構３６に連結されている。
【００５４】
また、この実施形態では、上記の巻回リール５３の外周面には３条の螺旋状の溝５５ａ，５５ｂ，５５ｃが形成され、これら３条の溝５５ａ，５５ｂ，５５ｃにそれぞれ上記の可撓性条体３４ａ，３４ｂ，３４ｃが別々に巻回され、これらが繰り出される際に、互いに絡まるのを防止している。
【００５５】
この実施形態のものは、１個の巻回リール５３に３本の可撓性条体が巻回されているので、これらの繰出し量が正確に等しくなり、インターフェーステーブル１２の姿勢をより正確かつ安定して制御することができる。また、この実施形態のものは、円筒状の巻回リール５３がインターフェーステーブル１２と同心状に配置されているので、全体として小形でかつバランスの良い装置を設計することができる。
【００５６】
なお、この実施形態においても、可撓性条体は３本には限定されず、２本または４本以上の可撓性条体を巻回リールに巻回してもよい。この場合には、上記の溝はこの可撓性条体の本数に対応して２条または４条以上とすることはもちろんである。
【００５７】
また、図１３には本発明の第６の実施形態を示す。このものは、巻回リール５３の内周面に内歯歯車５６を形成し、これにピニオン５７を噛合させ、このピニオン５７にコンストンスプリング等の定抵抗機構３６を連結したもので、上記の点以外は前記の第５の実施形態と同様の構成である。このものは、この巻回リール５３の内部に底部またはアーム等を形成する必要がなく、この巻回リール５３を中空の筒状とすることができる。したがって、この巻回リール５３内に他の機器を収容したり、また他の構造体を囲むようにしてこの巻回リール５３を配置することができ、設計の自由度がより向上し、また設置に必要な空間をより節減することができる。
【００５８】
なお、本発明は上記の実施形態にも限定されず、各種の変形が可能である。たとえば、インターフェーステーブルは円形に限らず、その他の形状でも良い。また、スプリング機構は単一のものでなく、必要に応じて複数のスプリング機構を設けても良い。さらに、放出するペイロードが大型で細長い場合には、上記のようなペイロード放出装置を複数個設けてもよく、この場合には各ペイロード放出装置の巻回リールを互いに同期軸で連結しても良い。
【００５９】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、上記のインターフェーステーブルが加速されてゆく際に可撓性条体が互いに等しい繰出し量で巻回リールから繰り出されてゆき、これら可撓性条体の先端部はインターフェーステーブルの異なる位置に接続されているので、このインターフェーステーブルは傾くことなく加速され、よってペイロードに不所望な回転が与えられることなく正確に放出される。
【００６０】
また、これらの可撓性条体や巻回リール等は、インターフェーステーブルの前方側、なすわちペイロードを装着する側には配置されないので、ペイロードが収容される空間を減少させることがなく、また重量も小さく、これらの機構を設けることによる搭載可能なペイロードの重量減少はわずかである。さらに、上記の可撓性条体の繰出し経路は任意に設定できるので、巻回リールや同期軸の配置の自由度も大きく、よってこれらの機構を設けるに必要な空間もわずかなもので済む等、その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のペイロード放出装置の概略図。
【図２】別の従来のペイロード放出装置の概略図。
【図３】第１の実施形態の短縮状態の側面図。
【図４】第１の実施形態の平面図。
【図５】第１の実施形態の伸展状態の側面図。
【図６】第１の実施形態の短縮状態の斜視図。
【図７】第１の実施形態の伸展状態の斜視図。
【図８】第２の実施形態の概略的な斜視図。
【図９】第３の実施形態の概略的な斜視図。
【図１０】第４の実施形態の概略的な斜視図。
【図１１】第５の実施形態の概略的な斜視図。
【図１２】図１１の１２−１２線に沿う断面図。
【図１３】第６の実施形態の概略的な斜視図。
【符号の説明】
Ｐ ペイロード
１０ 基台部
１２ インターフェーステーブル
１３ スプリング機構
３０，３１ 同期軸
３３，５３ 巻回リール
３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ 可撓性条体
３５ 案内プーリ
３６ 定抵抗機構
Claims (9)
- 基台部と、この基台部に対して移動自在に設けられ放出すべきペイロードが載置されるインターフェーステーブルと、このインターフェーステーブルと上記の基台部との間に設けられ弾性力により伸展して上記のインターフェーステーブルおよびペイロードを基台部に対して所定の速度で移動させるスプリング機構と、上記の基台部側に回転自在に設けられた複数の巻回リールと、これらの巻回リールに巻回されるとともに先端部が上記のインターフエーステーブルの異なる位置に接続された複数の可撓性条体と、上記の複数の巻回リールを連結する同期軸とを具備したことを特徴とするペイロード放出装置。
- 基台部と、この基台部に対して移動自在に設けられ放出すべきペイロードが載置されるインターフェーステーブルと、このインターフェーステーブルと上記の基台部との間に設けられ弾性力により伸展して上記のインターフェーステーブルおよびペイロードを基台部に対して所定の速度で移動させるスプリング機構と、上記の基台部側に回転自在に設けられた１個の巻回リールと、この１個の巻回リールに巻回されるとともに先端部が上記のインターフエーステーブルの異なる位置に接続された複数の可撓性条体と、これら可撓性条体を上記のインターフェーステーブルの接続位置まで案内する案内機構とを具備したことを特徴とするペイロード放出装置。
- 前記の巻回リールには、一定の回転抵抗を与える定抵抗機構が接続されていることを特徴とする請求項１または２のペイロード放出装置。
- 前記の巻回リールに巻回されている可撓性条体は、この可撓性条体を常に一定の方向に向けて走行させる案内プーリによって案内されて前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されていることを特徴とする請求項１または２のペイロード放出装置。
- 前記の同期軸の互いに離間した位置に２個の巻回リールが取り付けられ、これらの巻回リールに巻回されている可撓性条体の先端部が前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されていることを特徴とする請求項１のペイロード放出装置。
- 前記の同期軸は少なくとも２本の同期軸が互いに交差して配置されており、これらの同期軸にはそれぞれ互いに離間した位置に２個の巻回リールが取り付けられ、これら巻回リールに巻回されている可撓性条体の先端部が前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されていることを特徴とする請求項１のペイロード放出装置。
- 前記の同期軸には３個以上の巻回リールが取り付けられており、これらの巻回リールに巻回されている可撓性条体はそれぞれ案内機構に案内されて前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されていることを特徴とする請求項１のペイロード放出装置。
- 前記の巻回リールはそれぞれ独立した回転軸により支承された３個以上の巻回リールであり、これらの回転軸は自在継手機構により互いに連結されていることを特徴とする請求項１のペイロード放出装置。
- 前記の１個の巻回リールは、前記のインターフェーステーブルの移動中心線と同一軸線回りに回転自在に支承されており、この巻回リールには３本以上の可撓性条体が巻回されているとともに、これらの可撓性条体はこの巻回リールの異なる位置から接線方向に繰り出され、これらの可撓性条体は案内プーリにより案内されて前記のインターフェーステーブルの異なる位置に接続されていることを特徴とする請求項２のペイロードの放出装置。
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