JPH0351710A - ジンバルモジュール - Google Patents

ジンバルモジュール

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JPH0351710A
JPH0351710A JP2163030A JP16303090A JPH0351710A JP H0351710 A JPH0351710 A JP H0351710A JP 2163030 A JP2163030 A JP 2163030A JP 16303090 A JP16303090 A JP 16303090A JP H0351710 A JPH0351710 A JP H0351710A
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JP
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gimbal
module
stator
rotor
axis
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Application number
JP2163030A
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English (en)
Inventor
Peter E Jacobson
ピーター・イー・ジエイコブソン
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Honeywell Inc
Original Assignee
Honeywell Inc
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T74/20329—Joint between elements
    • Y10T74/20335—Wrist

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はジンバルモジュールに関し、特に、コネクター
アクチュエーターを有するプラグインジンバルモジュー
ルに関する。
［従来の技術］ 従来のジンバルモジュールは、第１ジンバルに取り付け
られるステーターと、第２シンバルに取り付けられるロ
ーターとを含んでいる。モジュールは第１モジユールに
対して第２モジユールを捻るとともに、相対回転角度を
検出するためのトルカ−及びビックオフとして使用され
る。ステーク−とローターは、それぞれ、理数のねじに
より対応するジンバルに取り付けである。
従来のジンバルモジュールには、ロボット装置による据
え付けに通していないという問題がある。最近ではロボ
ットを様々な分野で、人を復動するような形で使用でき
、又、宇宙空間などの危険な環境では特定の作業につい
て人の代わりに使用することが可能となっている。とこ
ろが、ロポ・ットの能力では、単純で自由度の低い運動
を行えるだけである。宇宙機器によるロボット組み立て
にはある程度のプログラムを組み込めることが必要であ
る。組み立てることが必要な複数の構成要素からなる１
つの集合体として電子機械組立体があり、その組立体は
多数の電気的コネクター及び光フアイバーコネクターと
、機械的駆動スプライン、冷却液ライン、機械的位置決
めビンを有している。この組み立ては、いくつかの場合
には、可視範囲が非常に狭い状態で行わねばならず、そ
のために、多数の連結部の位置決め・係合を同時に行う
ことが非常に複雑な作業となる。
又、モジュール又は半組立体をＨ（上位）組立体から取
り外すことも必要であり、この場合に問題は更に１１１
１になる。又、システムの寿命全体にわたって、この挿
入及び取り外しサイクルを繰り返すことが必要である。
［発明の要旨］ 本発明により提供されるジンバルモジュールは、ロボッ
ト装置により整列・位置決めを行ってジンバル組立体に
挿入することができ、又、その電気的接続部及びサービ
スラインはロボット装置により接続することができる。
このモジュールは、第１ジンバルと接続するための軸を
備えたステーターと、第２ジンバルと接続するためのス
テーターと同心のローターと、ステーターの軸方向の位
置決め及び角度的な位置決め（姿勢決定）を行うための
スプライン手段と、ローターのサービスラインと１を人
的ｔａＭｔ部を適合させるためのアクチュエーター手段
とを備えている。
ステータースプライン手段とロークーアクチュエーター
手段とを有するこのモジュールを使用することにより、
モジュールの設置にロボット装置を使用できないという
問題を回避できる。
次に本発明を図示の実施例により更に詳細に説明する。
［実施例］ 第１図に示す如く、ジンバル組立体１０が設けである。
ジンバル組立体１０はペース又は第１ジンバル１２と、
ヨーク又は第２ジンバル１４と、軸１７を有するモジュ
ール１６とを含んでいる。更にジンバル組立体１０は内
側（第３）ジンバル１８と、軸２１を有するモジュール
２０とを含んでいる０組立体１０は補助（第４）ジンバ
ル（図示せず）と、軸２５を有するモジュール２４をも
含んでいる。
第２図及び第３図に示す如く、モジュール１６はモジュ
ール２０．２４と構造が同一であり、ロボット装置によ
り作動させるための係合手ｆｉ２８（第５図）を含んで
いる。モジュール１６はステーター２８とローター３０
とを含み、ローター３０はステーター２８に対しである
角度にわたって回転できる。ステーター２８は下部ボー
ル軸受３１と上部軸受３２とを有し、両者がローター３
０を支持している。更にステーター２８は、ある角度に
わたってローター３０を回転させるためのモーター３４
と、ローター３０の回転を阻止するためのブレーキ３５
とを有している。下側軸受３１及び上側軸受３２の両者
は潤滑剤リザーバ３６を有している。
第３図に示す如く、ローター３０は複数のワイヤー３８
を有し、それらはワイヤーリングチャンネル４０を通っ
ている。更にローター３０は光フアイバー屈折部材４２
と電気的屈折部材４４とを有している。ローター３０は
回転計４６とりシルバー４８をも有している。又、ロー
ター３０はロールリング信号転送ユニヴト５０と、ロー
ルリングハイパワー転送ユニット５２とを有しており、
更に、ワイヤーハーネスエンクロージャー５４を有して
いる。
第３図、第７図、第８図に示す如く、モジュール１６は
ローターコネクター上ｇ！Ｉ構成要素５６、５８とロー
ターコネクター下側構成要素６０．６２とを含んでいる
。
更にモジュール１６はステーターコネクター上ｒＩ４構
成要素６４とステーターコネクター下ｙ４構成要素６６
とを有している。光フアイバー屈折部材４２もコネクタ
ー６８．７０を有している。
第２図〜第８図に示す如く、係合手段２６はロークーコ
ネクターアクチュエーター７２とステーターコネクター
アラセンブラー７４とを含んでいる。アクチュエーター
７２は６角ナツト又は駆動構成要素又は６角ハンドル７
６を含み、ハンドル７６を使用して、モジュール６の位
置決め整列及び姿勢調節とペース１２及びヨーク１４内
へのｔｉ涜とが行われる。
第４図に示す如く、アクチュエーター７２も軸方向に移
動可能なカムリング７８と、カムリング７８を駆動する
角度的に移動可能なギヤリング８０とを含んでいる。
カムリング７８は３１１１のカム軸受又はカムローラー
又は係合ローラー８２、８４．８６を有し、それらは３
１［の端部溝又はストッパー渭８８．９０．９２にそれ
ぞれ受は入れられている。
第４図に示す如く、カムリング７８も３個のカムスロッ
ト又はカム作用スロット又は軸方向テーパ付き固定（ロ
ッキング）溝９４，９６．９８を有している。
１ングギヤ８０は内歯１００を有しており、ローター部
分１０２により支持されている。リングギヤ８０も軸受
１０４を有し、軸受１０４はロータ一部分１０２で支持
されてリングギヤ８０を支持している。
６角ナツト７６はピニオンギヤ又は駆動ビニオン１０６
を有し、ビニオン１０６が上記内歯１００と噛み合って
リングギヤ８０を角度的に移動させるようになっている
。
ロータ一部分１０２は３個のアダプターフランジ又は突
出部分１０８．１１０、１１２を有し、それらは、対応
する孔１２０．１２２．１２４にそれぞれ受は入れられ
るテーバビン１１４．１１６、１１８をそれぞれ有して
いる。
カムリング７８も３個の掛止部１２６、１２８．１３０
を有し、それらにより、カムリング７８の組み立て位置
において対応するローラー８２．８４．８６を保持・固
定するようになっている。
第５図、第６図、第７図に示す如く、ステーターコネク
ター組立体７４は、ステーター２８の外側表面上に配置
されるステータースプライン１３２を含んでいる。スプ
ライン１３２により、モジュール１６がペース１２及び
ヨーク１４に対して軸方向に並べられ、又、軸１７を中
心とするモジュール１６の角度的な位置決め及びクロッ
キングが行われる。アセンプラー７４は第１雌スプライ
ン１３４と第２雌スプライン１３６とを有し、それらは
予め荷重を加えたばね１３８を有している。ステーター
スプライン１３２は、雌スプライン１３４、１３６に最
初に接続しやすくするために、案内テーパ部１４０を有
している。スプライン１３２はスプライン１３４、１３
６に力を及ぼし、それらが予め圧縮したばね１３８の圧
縮によるｉｔを互いに受けるようになる。
第３図、第７図、第８図に示す如く、アクチュエーター
７２とアセンプラー７４は、コネクター構成要素５６．
５８に対して、それらがコネクター構成要素６０．６２
にそれぞれ組み付けられるように作用し、又、コネクタ
ー構成要素６４に対してそれがコネクター構成要素６６
と組み付けられるように作用する。
第７図に示す如く、ステーター２８はステーターアダプ
ター板１４２を有し、ペース１２はベースアダプター版
１／１４を有している。
第８図に示す如く、モジュール１６は冷却剤ライン又は
サービスライン１４６、１４８を有し、又、冷却剤（サ
ービス）継手１５０．１５２を有し、更に別の位置決め
ビン１５３を有している。
第７図に示す如く、構成要素６４．６６を組み付けるた
めに、挿入力１５４．１５６がモジュール１６に及ぼさ
れる。構成要素５６．６０及び構成要素５８．６２（第
８０）を組み付けるために、カムリング７８により作用
力１５８，１６０が及ぼされる。
第９図及び第１０図に示す如く、モジュール１６は、ロ
ータ一部分１０２に強固に固定される底部リング１６１
と、緩い頂部リング１７４とを有している。アダプター
板１７８は３１１Ｉの固定ビン１６２．１６４．１６６
を有している。リング１６１は板１７８に着座している
。
リング１６１は３１ｍ１の丸みのある孔（図示せず）を
有し、それらがビン１６２，１６４、１８６に対してモ
ジュール１６の所定の角度位置において嵌合している。
そのような几（図示せず）とそれに対応するビン１６２
、１６４、１６６はコード及び寸法が、モジュール１６
を角度的に位置決めするように設定されている。ロック
リングである頂部リング１７４は３Ｎのロック孔１６８
、１７０、１７２を有し、それらの寸法は、それぞれ、
ビン１６２、１６４、１６６のうちの是も太いものに嵌
合するように設定しである。孔１６８．１７０．１７２
は長孔となっており、大径頭部を有するティー形のビン
１６２．１６４、１６６を受は入れて、所定位置に頂部
リング１７４を固定するようになっており、それにより
、底部リング１６１とモジュール１６が所定位置に固定
される。
第１１図に示す如く、モジュール１６はアダプター板１
７６．１７８により支持されており、それらの板１７６
、１７８はそれぞれペース１２及びヨーク１４で支持さ
れている。ペース１２は、ヨーク１４を支持する軸受手
段１７９を有している。モジュール１６をペース１２及
びヨーク１４に組み付けるため（ご、モジュール１６に
はコネクター係合範囲１８０が設けてあり、又、その挿
入方向は符号１８２で示す方向である。
第１２図は組立体１０の一部分の第２の実施例で、第１
１図に対応しており、この実施例ではモジュール１６ａ
が設けである。モジュールｔｅａの各部品の内、モジュ
ール１６の部品と同じものは、同一の符号に添字「ａ」
を付して示しである。
モジュール１６ａはアダプター板１７６ａ、　　１７８
ａを有し、それらの板１７６ａ、　　１７８ａはそれぞ
れステーター２８ａとローター３０ａを支持し、又、外
側ジンバル１２ａ及び内側ジンバル１４ａでそれぞれ支
持されている。外側ジンバル１２ａは、内側ジンバル１
４ａを支持する軸受手９９１７９　ａを有している。モ
ジュール１６ａもコネクター係合範囲１８０ａを有し、
その挿入方向は１８２ａで示されている。
第１３図は組立体１０の一部分の第３の実施例で、第１
１図に対応する図であり、この実施例ではモジュール１
６ｂが設けである。モジュール１１３ｂはアダプター板
１７６ｂ、　１７８ｂを有し、それらの板１７６ｂ、　
１７８ｂはそれぞれステーター２８ｂ及びローター３０
ｂを支持し、第１ジンバル１２ｂ及び第２ジンバル１４
ｂでそれぞれ支持されている。モジュール１８ｂもコネ
クター係合範囲１８０ｂを有し、その挿入方向は１８２
ｂで示されている。
作用を説明すると、第１図は典蟹的なジンバルセット１
０を示しており、そのジンバルセット１０は、ジンバル
軸に対する電気信号及び電力、ならびに、光学的リンク
、冷却液ライン及び機械的駆動・角度位置検出構成要素
の移送を必要としており、移送モジュールはこれらのモ
ードを実施する必要がある。これらのモジュールは図面
の３軸全てについて示されている。これらのモジュール
１６．２０．２４は内蔵型で、ジンバル対への係合及び
解除を速やかに行えるように構成されている。この係合
作業は宇宙空間では実施が困難であり、又、車両活動外
で行われることが多いので、角度位置決めにおけるモジ
ュールの位置決め（整Ｍ）を容易に行えることが必要で
ある。更に、様々な相互連結部を挿入作業において位置
決めさせる必要がある。係合力は非常に高く、多くの場
合に１００ポンドを超えるが、オペレーター側に非常に
大きい反力は要求されない０組立徨、モジュールは容易
に所定位置に固定でき、連結構成要素間のバックラッシ
ュは０又はほぼ０である。
作動状態では、組立工具又はロボット延長部が最初に駆
動構成要素（６角ナツト）７６に係合する。この要素は
ハンドルとなり、それにより、モジュール１６が第１図
の１２、１４などのジンバルセット内の所定位置へ移動
させられる。モジュール１６は、係合ローラー８２．８
４．８６がアダプターリング７８の受は入れ満８８．９
０．９２と並ぶまで回転させられる。溝８８．９０．９
２とカム軸受８２．８４．８６の間の間隔は、コネクタ
ーの正確な対面状態を確保するために、　１つの角度的
な位置決めだけを行えるようになっている。初期挿入佳
、カム軸受８２．８４．８６が、アダプターリング７８
にＩｌ減加工した軸方向テーバ付きのカムスロット９４
．９６．９８に沿って、駆動リングギヤ１００により円
周方向に付勢される。ギヤ１００はカムリング８０と一
体の部分であり、リング８０は軸受１０４によりモジュ
ールローター１０２に固定されている。駆動要素７６は
駆動ギヤ１０６と一体の部分であり、両者はモジュール
ローター１０２の要素昏ごおいて自由に回転できる。モ
ジュールをジンバル対に挿入した壕、６角ハンドル７６
を回転させてカムリング８０をローター１０２に対して
回転させ、それによりカム軸受８２．８４．８６が溝８
８．９０．９２に沿って円周方向に移動するように付勢
される。
このカム作用により、ローター１０２の一体延長部分で
あるアダプターフランジ１０８．１１０、１１２が付勢
されて、アダプター１７８９１１へ軸方向に駆動される
。
係合作業中に生じるカム力は非常に大きく、又、オペレ
ーターに一切の軸方向力は及ぼされない、この理由は、
ギヤ１０６とリングギヤ８０及びカム軸受とカム溝９４
．９６．９８とにより達成される機械的に優れた効果に
よるものである。アダプタ一部材７８．１０８．１１０
゜１１２は、アダプター７８に取り付けたテーパビン１
１４、１１６、１１８と、アダプター１０８、１１０、
１１２に機械加工した対応する孔とにより、係合作業中
に互いに回転することが防止される。これらのテーパビ
ン１１４、１１６、１１８も、モジュールローターアダ
プター１０８、１１０．１１２とジンバルアダプター７
８との間にバックラッシュがほぼＯの駆動連結部を構成
する。
又、固定カム９４．９６．９８の端部の機械掛止部１２
６．１２８．１３０がカム軸受８２．８４．８６を所定
位置に固定する。全体的な係合作業は、相互連結構成要
素の噛み込みなどが発生する危険性のない状態で、日清
かつ均一に行うことができる。
モジュール１６が軸方向に付勢されてジンバル１４と係
合する場合、ステーター２８の外周のスプライン１３２
は雌スプライン１３４と係合する。このスプラインは予
め荷重を与えたばね１３８により、第２雌スプライン１
３６４１１１へ角度的に予め荷重が与えられている。軸
方向係合が通行するにつれて、外歯スプライン１３２が
２１固の内歯スプライン１３４．１３６を付勢し、それ
らに及ぼされている圧縮力によりスプライン１３４、１
３６に互いに相手側への荷重が与えられる。この挿入及
びＡｌｌ付加動作は、外歯スプライン１３２の案内テー
パ１４０により促進される。
解除作業は６角ハンドル７６を逆方向に回転させて行わ
れ、その回転により、オペレーターに一切の軸方向反力
やコツキングモーメントを及ぼすことなく、高い軸方向
引き抜き力が帰られる。
アダプタ一部材１０８、１１０、１１２とローター３０
及びステーター２８は、それぞれ、モジュール１６の各
ジンバル要素１２、１４への係合作業中は、角度的に並
んでいるので、種々の相互連結要素をそれらの係合を行
えるように位置決めできる。典型的な電気的コネクタ一
対構成要素５６．６０が、それぞれ第７図及び第８図に
おいて、モジュールローターアダプター１０８、１１０
．１１２及びジンバルアダプター７８上に示されている
、同様に、第７図には、コネクタ一対ｉ岡成要素６４．
６６がステーターアダプター１４２及びジンバルアダプ
ター１４４上にそれぞれ示されている。このような概念
に基づいて、種りの機械的連結を行うことができる。第
８図には、アンモニア（又はその池の流体）冷却剤ライ
ンを適当な継手１５０、１５２により接続する方法が示
されている。第３図には、ステーターアダプター１４２
に取り付けられる光フアイバーコネクター６８．７０が
示されている。
要するに、本発明によると、カム駆動・従動組立体７２
により、回転駆動部材７６の力を単一軸方向挿入力に２
換することができる。１壬意の取付孔に挿入した徨、取
り付は対象である任意の組立体１６を、　１対の第１ス
プラインが係合するまで回転させる。この対応するスプ
ラインはジンバルの１つに取り付けである。この最初の
段階により、特定の回転位置において角度的な位置決め
クロッキングが行われる。挿入駆動部材７６を回転させ
ると、ギヤ７８及び対応するリングギヤ８０も駆動され
る。
このリングギヤ８０は軸受１０４により主ハウジング組
立体１０２から回転運動的には遊離されており、又、別
のジンバルアダプターのスロット９４．９６、９８には
まる２ＩＩ！以上のフォロアー（従動）軸受８２．８４
．８６の組を支持している。この傾斜スロットは、リン
グギヤ８０が回転するにつれて、組立体を全体的な係合
状態に引き入れるように形状が設定されている。全ての
電気的コネクター５６．５８．６０．６２．６４．６６
及び空気圧ライン１４６、１４８と、その他の機械的な
位置決め駆動ビンは、この挿入作業中に係合する。挿入
作業の！＆１＆の段階で別の機能が得られ、それによる
と、カム溝９４．９６．９８の掛は止めノツチ１２６、
１２８．１３０によりリングギヤ８０が固定される。
ジンバル組立体１０の効果は以下の通りである。
（ａ）本発明の基本的な効果は、ジンバル駆動部・セン
サー組立体を位置決めして、それが２１ＩＩＩのジンバ
ルを回転軸に沿って連結する位置に挿入する手段を提供
することにある。
（ｂ）本発明の別の効果は、多数の電気的及び空気圧的
コネクターと機械的駆動境界部を連結する単純な偏心駆
動手段を提供することにある。
（Ｃ）更に別の効果は、係合部材に対して比較的低いト
ルクを及ぼすことにより、比較的大きい軸方向係合力を
発生させることである。この大きい連結力は、半組立体
の種々のビンやコネクター、スプライン及び境界面を適
当に係合させる場合に必要となることが多い。
（ｄ）本発明の別の重要な効果は、各係合面における力
ベクトルが全体的なモジュール又は半組立体の軸と平行
であるということから特徴付られているように、軸方向
力が境界面全体にわたって均一であるということである
。
（ｅ）！！に本発明は、必要な全ての相互連結をも行う
単純な操作装置により、電子機械半組立体をジンバルセ
ットやその池のシステムに対して位置決め及び係合・解
除する手段を提供するものである。
（ｆ１更に本発明には、宇宙空間での使用に適している
という効果がある。
（ｇ）更に本発明には、比較的単純な型式のロボ・ソト
装置だけで作動させるのに遺しているという効果もある
。
以上に本発明の実施例を記載したが、そこでの記載は説
明のためであって、本発明の範囲を限定するものではな
く１本発明の範囲及び原理から逸脱することなく、様々
な変形や変更構造を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明によるジンバル組立体の斜視図、第２図
は第１図のジンバル組立体のモジュールを部分的に断面
で示す斜視図、第３図は第２図の３−３断面図、第４図
は切り欠きのない状態で第２図の軸１７に沿って見た正
面図、第５図は第４図の５−５断面図、第６図は移動徨
の第５図と同様の断面図、第７因は第３図に対応する断
面略図、第８図は第２図の一部分の一部切り欠き斜視図
、第９図は第２図のモジュールの正面略図、第１０図は
第９図のｔｏ−ｉｏ断面図、第１１図は第１図の軸「Ｚ
」におけるジンバル組立体のモジュールの正面略図、第
１２図は第２図の軸「Ｙ」におけるジンバル組立体のモ
ジュールの別の実施例の図、第１３図は第１２図の軸「
ｘ」におけるジンバル組立体のモジュールの更に別の実
施例の図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、第１ジンバルと、第１ジンバルに対して共通のジン
    バル軸を中心にして角度的に移動可能な第２ジンバルと
    を有するジンバル組立体に据え付けられるジンバルモジ
    ュールであって： ジンバル軸と並ぶステーター軸を有するステーターとス
    テーター軸と同心に配置されるローター軸を有するロー
    ターと； ステーターに取り付けられる第１構成要素と、第１ジン
    バルに取り付けられる第２構成要素とを有する第１コネ
    クターと； ジンバル軸にステーター軸を並べるとともに、第１構成
    要素を第２構成要素に連結するためのスプライン手段と
    ； ローターに取り付けられる第３構成要素を有し、かつ、
    第２ジンバルに取り付けられる第４構成要素を有する第
    ２コネクターと； 第３構成要素を第４構成要素に連結するためのアクチュ
    エーター手段とを端えたことを特徴とするジンバルモジ
    ュール。 ２、モジュール軸を備え、又、モジュールとステーター
    コネクター構成要素を備えたステーターとローターコネ
    クター構成要素を備えたローターとを備えたモジュール
    を、第１コネクター構成要素を備えた第１ジンバルを有
    し、かつ、第２コネクター構成要素を備えるとともに共
    通ジンバル軸を有する第２ジンバルを有するジンバル組
    立体に組み立てるための方法であって： モジュール軸をジンバル軸と並べる段階と；ステーター
    及びステーターコネクター構成要素をそれぞれ第１ジン
    バル及び第１コネクター構成要素と係合するように付勢
    する第１力をモジュール軸と平行に及ぼす段階と； 第２コネクター構成要素をローターコネクター構成要素
    と係合するように付勢する第２力を、第１力の方向と逆
    の方向においてモジュール軸と平行に及ぼす段階とを備
    えたことを特徴とする組立方法。 ３、ローターとステーター駆動・検知構成要素とからな
    る電子機械モジュールと： モジュールを保持して１対のジンバルと係合するように
    搬送する手段と； ローター及びステーターを上記ジンバルと並べて係合さ
    せる手段と； モジュールローターとステーターを、ジンバルに対して
    適当な姿勢で、比較的大きく、かつ、反力のない軸方向
    力で軸方向に挿入するための手段とを備えたことを特徴
    とするロボット作動式係合装置。
JP2163030A 1989-06-30 1990-06-22 ジンバルモジュール Pending JPH0351710A (ja)

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