JPH1137113A

JPH1137113A - ラッチ機構

Info

Publication number: JPH1137113A
Application number: JP19730097A
Authority: JP
Inventors: Michio Isayama; 道雄諌山
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-09
Anticipated expiration: 2017-07-23
Also published as: JP4059405B2

Abstract

(57)【要約】【課題】摩擦係数の変動を受けにくく、当たり角
度をほぼ一定に保持でき、ラッチ状態における隙間
（ガタ）が少なく、ガイドピンが傾斜しにくく、振
動による接触面の損傷が生じにくく、これにより、取付
け時の押込み力と取外し時の引抜き力を安定して正確に
設定することができるラッチ機構を提供する。【解決手段】ピン受台１４が、ピン穴１１の中心軸Ｚ
に対して半径方向内方に付勢された複数のラッチピン１
６を有し、このラッチピンのヘッド部１７に半径方向内
方に突出した接触部１７ａを有し、この接触部がガイド
ピン１３のラッチ溝１３ｂまで隙間なく摺動する。ま
た、ガイドピンは、ラッチピンの接触部と線接触する平
面接触面１５を有し、この接触面にラッチピンの接触部
１７ａが線接触するように、ラッチピンのガイド部１８
は、中心軸Ｚを中心にわずかに揺動可能に形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、宇宙空間において
機器を取付け部に位置決めし係止するためのラッチ機構
に関する。

【０００２】

【従来の技術】宇宙空間のような真空／無重力状態にお
いて、試験装置のような機器を所定の取付け部（例えば
宇宙船の曝露部）に取付け／取外しする際に、最終的な
連結を行う前に、機器を取付け部に位置決めし係止させ
る位置決め係止機構（以下、ラッチ機構という）が必要
となる。

【０００３】かかるラッチ機構は、図５に例示するよう
に、機器１に取り付けたガイドピン３と、取付け部２に
設けられたガイドコーン４とからなり、ガイドピン３の
先端３ａをガイドコーン４の円錐穴４ａに差し込むこと
により、ガイドピン３を挟持してその先端を位置決めす
るようになっている。機器１の取付け部２への最終的な
連結は、ラッチ機構による位置決め後に、ロボット或い
は宇宙飛行士により図示しないボルト、ナット等を用い
て固定される。

【０００４】図６は、従来のラッチ機構の構造断面図で
ある。この図に示すように、従来のラッチ機構では、ガ
イドコーン４の内部に中心軸Ｚに対して垂直方向内向き
にコイルバネ５で付勢された複数のラッチボール６を備
え、このラッチボール６が転がりながらガイドピン３の
先端部のラッチ溝３ｂに嵌まり、ガイドピン３をガイド
コーン４に位置決めし係止するようになっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したラッチ機構で
は、取付け時の押込み力と取外し時の引抜き力を、所定
の大きさに設定する必要がある。すなわち、宇宙空間の
ような真空／無重力状態において、宇宙飛行士が無理な
く押し込める力で取り付けられ、かつ、位置決め後の固
定作業中等に不用意な力で簡単に抜けるのを防止するよ
うに、取付け時の押込み力と取外し時の引抜き力を正確
に設定する必要がある。

【０００６】しかし、図６に示した従来のラッチ機構を
実際に試作し試験した結果、押込み力／引抜き力が大き
く不足する不具合があることが明らかになった。すなわ
ち、所望の押込み力／引抜き力が例えば１５Ｎ（約１．
５ｋｇｆ）である場合に、試験結果では押込み力が約＋
０．５〜１．１ｋｇｆ、引抜き力が約−０．２〜＋０．
０４ｋｇｆとなり、最悪の場合には外力が作用しなくて
も自然に抜けてしまう問題があることがわかった。

【０００７】この原因を究明した結果、摩擦係数のば
らつき、ラッチボールとガイドピンの当たり角の変
動、ラッチ状態におけるガイドピンとラッチボールの
間の隙間の存在、ガイドコーン４の中心軸Ｚに対する
ガイドピンの傾き、等の複数の要因が重なって発生する
ことがわかった。すなわち、真空／無重力状態におい
ては、摩擦係数は０〜０．２５程度まで変動するが、ラ
ッチボールとガイドピンの当たり角が大きいためこの影
響が大きい、ラッチボールの円滑な回転を確保するた
めにラッチボールのストローク（突出し量）が不足し、
当たり角度が変動しやすい、ガイドピン／ラッチボー
ルが摺動することにより、接触面の固体潤滑膜が剥離す
ることがある、等の問題点があった。

【０００８】本発明は上述した種々の問題点を解決する
ために創案されたものである。すなわち、本発明の主目
的は、取付け時の押込み力と取外し時の引抜き力を正確
に設定することができるラッチ機構を提供することにあ
る。また、本発明の別の目的は、摩擦係数の変動を受
けにくく、当たり角度をほぼ一定に保持でき、ラッ
チ状態における隙間（ガタ）が少なく、ガイドピンが
傾斜しにくく、ガイドピン／ラッチボールの摺動によ
る接触面の損傷が生じにくいラッチ機構を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、先端部
に環状のラッチ溝を有する棒状のガイドピンと、該ガイ
ドピンを受け入れるピン穴を有し、該ピン穴にガイドピ
ンの先端部を位置決めして係止するピン受台とからなる
ラッチ機構において、前記ピン受台は、ピン穴の中心軸
Ｚに対して半径方向内方に付勢された複数のラッチピン
を有し、該ラッチピンは、半径方向内方に突出した接触
部を有するヘッド部と、該ヘッド部を捩じれないように
案内するガイド部とからなり、これにより接触部がガイ
ドピンのラッチ溝まで隙間なく摺動するようになってい
る、ことを特徴とするラッチ機構が提供される。

【００１０】上記本発明の構成によれば、ラッチピン
が、ヘッド部とこのヘッド部を捩じれないように案内す
るガイド部とからなり、ヘッド部に半径方向内方に突出
した接触部を有しているので、ラッチボールのように突
出し量の制約がないためラッチピンのストロークを十分
大きくして、当たり角を小さく設定することができ、そ
の分スプリング力（付勢力）を大きくして摩擦係数の影
響を低減することができる。また、ラッチボールと比較
してラッチピンの接触部の位置が変動しないので、ガイ
ドピンとの当たり角をほぼ一定に保持することができ
る。更に、接触部がガイドピンのラッチ溝まで隙間なく
摺動するようになっているので、ラッチ状態での隙間
（ガタ）がなくガイドピンの傾きを防止することができ
る。従って、本発明のラッチ機構は、設計時のほぼ設定
通りに作動させることができ、取付け時の押込み力と取
外し時の引抜き力を正確に設定することができる。

【００１１】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
ガイドピンは、先端からラッチ溝まで滑らかに形成され
ており、前記ラッチピンのヘッド部は、中心軸Ｚにほぼ
直交する受台側の下面と、中心軸Ｚに鋭角をなすガイド
ピン側の上面と、下面と上面の交点に位置し中心軸Ｚに
直交する直線状の前記接触部とからなり、該接触部は、
下面と上面間が滑らかな円弧状に形成されている。この
構成により、ラッチピンの接触部の位置を変動させるこ
となく、ストロークを大きく設定し、円弧状の接触部を
ガイドピンの先端からラッチ溝まで隙間なく滑らかに摺
動することができる。

【００１２】また、前記ガイドピンは、ラッチピンの接
触部と線接触する接触面を有し、該接触面にラッチピン
の接触部が線接触するように、ラッチピンのガイド部が
中心軸Ｚを中心に揺動可能に形成されている。この構成
により、ラッチピンとガイドピンの接触を線接触（点接
触ではなく）にすることができ、接触面圧を低減させ
て、ガイドピン／ラッチボールの摺動による接触面の損
傷を防止することができる。すなわち、ラッチピンのガ
イド部が、中心軸Ｚを中心に揺動可能に形成されている
ので、ガイドピンがピン受台（ガイドコーン）に挿入さ
れると、ガイドピン／ラッチピンが接触し、ラッチピン
がガイドピンの接触面に沿うように自動的に整合され
る。従って、ガイドピン／ラッチピンの接触状態が線接
触となり、接触面圧を低減し、表面の固体潤滑膜等の損
傷を防止することができる。

【００１３】更に、前記ラッチピンのガイド部は、ヘッ
ド部から半径方向外方に延びかつ中心軸Ｚに直交する平
面を有する断面形状に形成されており、前記ピン受台は
更に、ラッチピンのガイド部を案内するガイド孔を有
し、該ガイド孔は、ラッチピンのガイド部より周方向寸
法が大きく形成されている。この構成により、各部品の
加工誤差、組付角度誤差を極端に小さくすることなく、
ガイド孔内でガイドピンが周方向に隙間の範囲で移動す
ることにより、ラッチピンのガイド部を、中心軸Ｚを中
心にわずかに揺動させて、ラッチピンをガイドピンの接
触面に沿わせ自動的に整合させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるラッチ機構の全体断面図であ
る。この図に示すように、本発明のラッチ機構１０は、
棒状のガイドピン１３とその先端部を位置決めして係止
するピン受台１４（ガイドコーン）とからなる。ガイド
ピン１３の末端側は機器等１に固定され、先端部に環状
のラッチ溝１３ｂが設けられている。また、ピン受台１
４は、ガイドピン１３を受け入れるピン穴１１を有し、
このピン穴１１にガイドピン１３の先端部１３ａを位置
決めして係止するようになっている。かかる構成は、従
来のラッチ機構と同様である。なお、ガイドピン１３と
ピン受台１４（ガイドコーン）は、機器等１を正確に位
置決めするために２組以上を用いるのがよい。

【００１５】図１に示すように、本発明において、ピン
受台１４は、ピン穴１１の中心軸Ｚに対して半径方向内
方に付勢された複数（この例では３つ）のラッチピン１
６を有する。このラッチピン１６は、半径方向内方に突
出した接触部１７ａを有するヘッド部１７と、ヘッド部
１７を捩じれないように案内するガイド部１８とからな
る。

【００１６】ラッチピン１６のヘッド部１７は、中心軸
Ｚにほぼ直交する受台側の下面１７ｂと、中心軸Ｚに鋭
角（この例では約３０〜４０°）をなすガイドピン側の
上面１７ｃとを有し、下面１７ｂと上面１７ｃの交点に
中心軸Ｚに直交する直線状の接触部１７ａが形成されて
いる。また、接触部１７ａにおいて、下面１７ｂと上面
１７ｃの間が滑らかな円弧に形成されている。この円弧
面の半径は、後述する条件を満たす範囲で大きいのが好
ましく、例えば０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ程度であるのが
よい。

【００１７】図１に示すように、ガイドピン１３は、先
端部１３ａからラッチ溝１３ｂまで滑らかに形成されて
おり、全体として中心軸Ｚを中心とする回転体をほぼ形
成し、押込み時にラッチピン１６の接触部１７ａ又は上
面１７ｃがガイドピン１３のラッチ溝１３ｂまで隙間な
く摺動するようになっている。

【００１８】図２は、図１のＡ−Ａ矢視図であり、ガイ
ドピン１３とラッチピン１６の位置関係を示している。
なお、この図では、図の明瞭化のために、ピン受台１４
等を省略して示し、かつガイドピン１３とラッチピン１
６を離した状態で示している。図２に示すように、ガイ
ドピン１３は、ラッチピン１６の直線状の接触部１７ａ
と線接触するように、ラッチピン１６の接触部１７ａに
対向した平面で構成される接触面１５を有している。こ
の構成により、上述したように、ガイドピン１３とピン
受台１４（ガイドコーン）を２組以上用いることによ
り、ラッチピン１６の直線状の接触部１７ａ又は上面１
７ｃにガイドピン１３の平面で構成される接触面１５を
対向させて挿入することができ、挿入後のガイドピン１
３とラッチピン１６の接触を点接触でなく、線接触にす
ることができる。

【００１９】なお、この図では、３つのラッチピン１６
が中心軸Ｚを中心として周方向に等間隔に設けられてい
る。この構成により、ガイドピン１３のねじれを防止す
ることができる。また、本発明はかかる構成に限定され
ず、２つ以下、又は４つ以上のラッチピン１６を設けて
もよい。

【００２０】図３は、図１のＢ−Ｂ線における拡大断面
図である。図１及び図３に示すように、ラッチピン１６
のガイド部１８は、ヘッド部１７から半径方向外方に延
び、かつ中心軸Ｚに直交する平面１８ａを有する断面形
状に形成されている。また、ピン受台１４は更に、ラッ
チピン１６を付勢するためる圧縮コイルバネ１９と、こ
れをピン受台１４内に収納するためのバネ固定座２０と
を有する。このバネ固定座２０には、ラッチピンのガイ
ド部１８を案内するガイド孔２０ａが設けられており、
このガイド孔２０ａは、ラッチピンのガイド部１８より
周方向寸法（図３で横方向）が大きく形成されている。
この構成により、ラッチピンのガイド部１８がガイド孔
２０内で周方向寸法（図３で横方向）に移動することに
より、ガイドピン１３の平面で構成される接触面１５に
ラッチピン１６の接触部１７ａが線接触するように、ラ
ッチピン１６のガイド部１８を中心軸Ｚを中心にわずか
に揺動させることができる。

【００２１】また、ピン受台１４とバネ固定座２０との
間には、圧縮コイルバネ１９の位置を調整するシム２１
が挟持されており、このシム２１の全体の厚さを変える
ことにより、ラッチピン１６の接触部１７ａに作用する
付勢力を調整できるようになっている。

【００２２】上述した本発明の構成によれば、ラッチピ
ン１６が、ヘッド部１７とこのヘッド部を捩じれないよ
うに案内するガイド部１８とからなり、ヘッド部１７に
半径方向内方に突出した接触部１７ａを有しているの
で、従来のラッチボールのように突出し量の制約がない
ためラッチピン１６のストロークを十分大きくして、当
たり角を小さく設定することができ、その分スプリング
力を大きくして摩擦係数の影響を低減することができ
る。

【００２３】また、ラッチボールと比較してラッチピン
１６の接触部１７ａの位置が変動しないので、ガイドピ
ン１３との当たり角をほぼ一定に保持することができ
る。更に、接触部１７ａがガイドピン１３のラッチ溝１
３ｂまで隙間なく摺動するようになっているので、ラッ
チ状態での隙間（ガタ）がなくガイドピンがほとんど傾
かない。

【００２４】従って、本発明のラッチ機構は、設計時の
ほぼ設定通りに作動させることができ、取付け時の押込
み力と取外し時の引抜き力を正確に設定することができ
る。

【００２５】更に、本発明の好ましい実施形態によれ
ば、ラッチピン１６とガイドピン１３の係止中の接触を
線接触（点接触ではなく）にすることができ、接触面圧
を低減させて、ガイドピン／ラッチピンの摺動による接
触面の損傷を防止することができる。すなわち、ラッチ
ピン１６のガイド部１８が、中心軸Ｚを中心にわずかに
揺動可能に形成されているので、ガイドピン１３がピン
受台１４（ガイドコーン）に挿入されると、ガイドピン
／ラッチピンが接触し、ラッチピン１６がガイドピン１
３の接触面１５に沿うように自動的に整合される。従っ
て、ガイドピン／ラッチピンの接触状態が線接触とな
り、接触面圧を低減し、表面の固体潤滑膜等の損傷を防
止することができる。

【００２６】図４は、摺動部の接触面圧を示す図であ
る。この図において、縦軸は、ラッチピン１６とガイド
ピン１３の接触面圧（ＭＰａ）であり、右軸のＡは点接
触の場合、Ｂ及びＣは線接触の場合であり、本発明のラ
ッチ機構の場合を示している。なお、ＢとＣは、接触部
１７ａの円弧面の半径等が若干相違するものである。こ
の図から、点接触に比べて線接触の場合の接触面圧は大
幅に低下しており、本発明のラッチ機構により表面の固
体潤滑膜等の損傷を防止することができることがわか
る。

【００２７】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】上述したように、本発明のラッチ機構
は、摩擦係数の変動を受けにくく、当たり角度をほ
ぼ一定に保持でき、ラッチ状態における隙間（ガタ）
が少なく、ガイドピンが傾斜しにくく、ガイドピン
／ラッチピンの摺動による接触面の損傷が生じにくく、
これにより、取付け時の押込み力と取外し時の引抜き力
を安定して正確に設定することができる等の優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるラッチ機構の全体構成図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。

【図４】摺動部の接触面圧を示す図である。

【図５】ラッチ機構の使用例を示す模式図である。

【図６】従来のラッチ機構の構成図である。

【符号の説明】

１機器２取付け部３ガイドピン３ａ先端３ｂラッチ溝４ガイドコーン４ａ円錐穴５コイルバネ６ラッチボール１０ラッチ機構１１ピン穴１３ガイドピン１３ａ先端部１３ｂラッチ溝１４ピン受台（ガイドコーン）１５平面接触面１６ラッチピン１７ヘッド部１７ａ接触部１７ｂ下面１７ｃ上面１８ガイド部１８ａ平面１９圧縮コイルバネ２０バネ固定座２０ａガイド孔２１シム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端部に環状のラッチ溝を有する棒状の
ガイドピンと、該ガイドピンを受け入れるピン穴を有
し、該ピン穴にガイドピンの先端部を位置決めして係止
するピン受台とからなるラッチ機構において、前記ピン受台は、ピン穴の中心軸Ｚに対して半径方向内
方に付勢された複数のラッチピンを有し、該ラッチピン
は、半径方向内方に突出した接触部を有するヘッド部
と、該ヘッド部を捩じれないように案内するガイド部と
からなり、これにより接触部がガイドピンのラッチ溝ま
で隙間なく摺動するようになっている、ことを特徴とす
るラッチ機構。
【請求項２】前記ガイドピンは、先端からラッチ溝ま
で滑らかに形成されており、前記ラッチピンのヘッド部
は、中心軸Ｚにほぼ直交する受台側の下面と、中心軸Ｚ
に鋭角をなすガイドピン側の上面と、下面と上面の交点
に位置し中心軸Ｚに直交する直線状の前記接触部とから
なり、該接触部は、下面と上面間が滑らかな円弧状に形
成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のラッ
チ機構。
【請求項３】前記ガイドピンは、ラッチピンの接触部
と線接触する接触面を有し、該接触面にラッチピンの接
触部が線接触するように、ラッチピンのガイド部が中心
軸Ｚを中心に揺動可能に形成されている、ことを特徴と
する請求項２に記載のラッチ機構。
【請求項４】前記ラッチピンのガイド部は、ヘッド部
から半径方向外方に延びかつ中心軸Ｚに直交する平面を
有する断面形状に形成されており、前記ピン受台は更
に、ラッチピンのガイド部を案内するガイド孔を有し、
該ガイド孔は、ラッチピンのガイド部より周方向寸法が
大きく形成されている、ことを特徴とする請求項３に記
載のラッチ機構。