JPS62295799A - アンビリカル結合装置 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、一対の構造体の間において、流体用カプラ
ーや電気あるいは光用コネクタ等のアンビリカル結合さ
れるカプラー組を結合・解除するのに用いるアンビリカ
ル結合装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、上記したようなアンビリカル結合装置としては、
例えばＮＡＳＡ　　ＣＰ−２１８１”１５ｔｈ　　Ａｅ
ｒｏｓｐａｃｅ　　Ｍｅｃｈａ−ｎｉｓｍｓ　　Ｓｙｍ
ｐｏｓｉｕｍ″’Ｍａｙ１４−１５．１９８１の第４０
３φ４０４頁に記載されているものがあり、これを第５
図に基づいて説明する。

すなわち、図中の符号１００は図外の一方の構造体側に
設けた固定プラテン、１０１は他方の構造体１０２側に
設けた可動プラテンであって、前記可動プラテン１０１
には、モータや減速機構等を内蔵した駆動装置１０３と
、この駆動装置１０３によって回転駆動されるねじ棒１
０４とが備えである。前記ねじ棒１０４は、その両端に
、固定プラテン１００および他方の構造体１０２に夫々
固定したナツト１０５，１０６と螺合するおねじ部１０
４ａ、１０４ｂを有している。上記のアンビリカル結合
装置は、結合前において、第５図（ａ）に示すようにね
じ棒１０４の一方のおねじ部１０４ｂ（隠れて見えない
）が他方の構造体１０２のナツト１０６に螺着している
。なお、図示は省略したが、固定プラテン１００には、
例えば流体用カプラーのソケットを設け、可動プラテン
１０１には、前記ソケットに対応するプラグが設けであ
る。

そして、上記のアンビリカル結合装置は、一方の構造体
に他方の構造体１０２が接近したところで駆動装置１０
３によってねじ棒１０４を回転させながら軸方向に移動
させ、第５図（ｂ）に示すように他方のおねじ部１０４
ａを固定プラテン１００のナツト１０５に螺着したのち
、今度は第５図（Ｃ）に示すようにねじ棒１０４を支柱
として駆動装置１０３および可動プラテン１０１を固定
プラテン１００側へ移動させることにより、前述のソケ
ットとプラグとを結合する。また、結合解除の場合には
、駆動装置１０３で前記ねじ棒１０４を逆転させながら
軸方向へ移動させることにより、第５図（ｄ）に示すよ
うに再び一方のおねじ部１０４ｂを他方の構造体１０２
のナツト１０６に螺着し、次いでねじ棒１０４に沿って
駆動装置１０３および可動プラテン１０１を他方の構造
体１０２側へ移動させてソケットとプラグとの結合を解
除する（第５図（ａ）の状態に戻る）。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記した従来のアンビリカル結合装置にあっ
ては、ねじ棒１０４を軸方向に移動させ、このねじ杯１
０４のおねじ部１０４ａ　。

１０４ｂを固定プラテン１００および他方の構造体１０
２に直接固定したナラ）１０５，１０６に螺着する構造
であったため、一方の構造体と他方の構造体１０２との
位置関係がきわめて精度良く保たれていないと結合が不
可能であるという問題点があり、とくに宇宙環境のよう
に三次元方向への位置誤差が生じ易い場所で適用する場
合には、位置合わせの制御が困難であるという問題点が
あった。

（発明の目的） この発明は、このような従来の問題点に着目して成され
たもので、一対の構造体の間における三次元方向の位置
誤差を吸収して、アンビリカル結合されるカプラー組の
円滑な結合・解除を行うことができるようにしたアンビ
リカル結合装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明によるアンビリカル結合装置は、アンビリカル
結合される一対の構造体のいずれか一方に、首振りを可
能にする可動Ｉａ構を介して連結した可動体と、前記可
動体に対して接近・離間する方向に保持されるインター
フェース部材と、前記可動体に基端側を螺入するととも
に前記インターフェース部材を回転自在で且つ摺動不可
能な状態で１′！通し１１つ先端にねじ部を有する主軸
と、前記主軸の回転駆動手段とを備え、前記構造体のい
ずれか他方に、同じく首振りを可能にする可動機構を介
して連結され且つ前記ねじ部に対応するねじ部を有する
インターフェース部材を備え、前記両インターフェース
部材に、相互の接近につれて係合し且つ前記ねじ部同士
を同軸線上に案内する保合部およびガイド部を設けたこ
とを特徴としている。

（実施例） 以下この発明を図面に基づいて説明する。

第１図〜第４図は、この発明の一実施例を示す図である
。

すなわち、第１図に示すアンビリカル結合装置は、アン
ビリカル結合される一対の構造体のうちの一方の構造体
Ａに、首振りを可能にする可動機構としてのシンバル機
構１を介して連結した可動体２と、前記可動体２に対し
て接近・陰間する方向に保持されるインターフェース部
材としてのインターフェースプレート３と、前記可動体
２に基端側を螺入するとともに前記インターフェースプ
レート３を回転自在な状態で貫通し且つ先端におねじか
ら成るねじ８ｆ！４を有する主軸５と、前記主軸５の回
転駆動手段としてのモータ６とを備え、また、他方の構
造体Ｂに、同じく首振りを可能にする可動機構としての
ジンバル機構７を介して連結され且つ前記ねじ部４に対
応するめねじがら成るねじ部８を有するインターフェー
ス部材としてのインターフェースプレート９を備えてい
る。

前記ジンバル機構１は、一方の構造体Ａに固定したベー
ス１０に第１ジンバルリング１１を固定すると共に、こ
の第１ジンバルリング１１の内側に第１軸１２を介して
第２ジンバルリング１３を設けており、このとき、第２
ジンバルリング１３は前記第１軸１２を中心に回動自在
であると共に、円周方向にも回動自在である。可動体２
は、前記第２ジンバルリング１３の内側に前記第１軸１
２と直交する方向の第２輛（図示せず）を介して回動自
在に取付けた第１可動部材１４と、第１可動部材１４に
主軸５の軸方向へ反発力を付与するスプリング１５を介
して取付けた第２可動部材１６とから成っており、前記
第１可動部材１４には、第２町動部材１６がインターフ
ェースプレート３の方向へ移動するのを抑止するビン１
７が固定しである。また、第２可動部材１６には、前記
主軸５の基端側（第１図の左側）に形成したおねじ部５
ａが螺入する略円筒形のめねじブロック１８と、主軸５
と平行を成し且つ後記するガイドプレート２２を摺動自
在に貫通するロッド１９とが固定しである。なお、ベー
ス１０には、ジンバル機構１および可動体２を包囲する
カバー２０が設けである。

前記主軸５は、おねじ部５ａを形成した基端部寄りに、
軸受２１を介して前述のガイドプレート２２を設けると
共に、先端部りに、同じく軸受２３を介してインターフ
ェースプレート３を設けており、両プレート２２．３に
対して回転自在であり且つ摺動不可能である。このガイ
ドプレート２２とインターフェースプレート３と０間に
は、主軸５と平行を成す保合部としてのガイドビン２４
と、前記モータ６とが設けである。前記ガイドビン２４
は、両ブーート２２，３の連結をも兼ねており、球状を
成す先端部が主軸５のねじ部４とほぼ同じ位置まで突出
している。前記モータ６は、その出力軸に第１歯車２５
が固着し−〔あり、この第１歯車２５は、主軸５に固着
した第２歯車２６と係合している。なお、各歯車２５．
２６とインターフェースプレート３との間にも夫々軸受
２７．２８が介装しである。前記インターフェースプレ
ート３は、中央部に他方の構造体Ｂ側へ突出する凸部３
ａを有し、この凸部３ａの先端から前記主軸５のねし部
４を突出させている９そして、このインターフェースプ
レート３における他方の構造体Ｂ側の面には、アンビリ
カル結合される例えば（＜１体用カプラーのうちの一方
を構成するプラグＰが固定しである。

他方の構造体Ｂ側のジンバル機構７は、当該構造体Ｂに
ｆ７！ｉ　定したベース２９に第１ジンバルリング３０
を固定するとともに、この第１ジンバルリング３０の外
周に第１軸（図示せず）を介して第２ジンバルリング３
１を回動自在に取付け、ざらに、第２ジンバルリング３
１の外周に、前記第１軸と直交する方向の第２軸３２を
介して第３ジンバルリング３３を回動自在に取付けてい
る。このとき、第３ジンバルリング３３は、第２ジンバ
ルリング３１の円周方向にも回動することができる。そ
して、前記第３ジンバルリング３３に、インターフェー
スプレート９が固定しである。前記インターフェースプ
レート９は、中央部に、一方の構造体Ａ側におけるイン
ターフェースプレート３の凸部３ａに対応した四部３４
ａを形成する嵌合用ブロック３４が固定してあり、この
四部３４ａの底部中央に前述のねじ部８が開［コしてい
る。また、前記インターフェースプレート９には、前記
ガイドビン２４の１α径に応じた内径を有する軸部３５
ａと、この軸部３５ａの内径を一方の構造体Ａ側へ向け
て拡大するテーバ部３５ｂとから成る漏゛ト形のガイド
ベーン３５（ガイド部）が固７；ｘｉしてｔ）る。さら
に、前述のベース２９とインターフェースプレート９と
の間には、ベース２９に固定した支持部材３６と、この
支持部材３６に取付けたスプリング３７によって前記ガ
イドベーン３５の軸部３５ａの開口端部に圧接され且つ
ガイドピン２４の先端に対向する受圧部材３８とから成
る緩衝装置が設けである。そして、前記インターフェー
スプレート９には、前記プラグＰに対してアンビリカル
結合するソケットＳが固定しである。

上記の構造を有するアンビリカル結合装置の動きを第２
図〜第４図に基づいて説明する。まず、他方の構造体Ｂ
に向けて一方の構造体Ａが接近し、他方の構造体Ｂのね
じ部８と一方の構造体Ａ側のめねじブロック１８どの距
離が主軸５の長さよりも小さくなったところで両者の間
隔を保持したのち、モータ６で主軸５を回転駆動する。

すると、主軸５と可動体２のめねじブロック１８とが螺
合していることから、前記主軸５が回転しながら他方の
構造体Ｂの方向に移動し、同時に、インターフェースプ
レート３およびガイドプレート２２も可動体２のロッド
１９に案内されつつ主軸５とともに前進する。このとき
、一方の構造体Ａと他方の構造体Ｂとの間において、双
方の平行方向の位置誤差、他方の構造体Ｂに対する一方
の構造体Ａの角度誤差あるいは主軸５の円周方向の誤差
といった三次元的な位置誤差が生じている第４図（ａ）
に示すような場合であっても、一方の構造体Ａ側のイン
ターフェースプレート３が移動するにつれてガイドピン
２４の先端が第４図（ｂ）に示すようにガイドベーン３
５のテーパ部３５ｂで捉えられ、さらにガイドピン２４
が軸部３５ａに係入していく間に、各ジンバル機構１，
７の作用で両インターフェースプレート３．９が正対す
るように可動体２および他方の構造体Ｂ側のインターフ
ェースプレート９を回動させ、第２図に示すように、主
軸５のねじ部４と嵌合用ブロック３４のねじ部８とを同
軸線上に案内するとともに、プラグＰとソケットＳをと
相対向状態にする。そしてさらに、主軸５を回転前進さ
せることにより、凸部３ａを凹部３４ａに嵌入するのに
続いてねじ部４を螺着部８に螺入し、最終的には、第３
図および第４図（Ｃ）に示す如く主軸５のねじ部４が嵌
合用ブロック３４のねじ部８に係合したところでプラグ
Ｐとソケット３とが完全にアンビリカル結合する。

また、上記の結合を解除する場合には、モータ６の逆転
で主軸５を逆に回転させると、嵌合用ブロック３４のね
じ部８から主軸５のねじ部４が徐々に離脱するのに続い
て、めねじブロック１８に主軸５のおねじ部５ａを螺入
していくことによって当該主軸５．インターフェースプ
レート３およびガイドプレート２２が一方の構造体Ａ側
へ後退し、この間、ねじ部８からねじ部４を離脱させる
とともにソケットＳからプラグＰを離脱させ、元の状態
（第１図あるいは第４図（ａ）に示す状態）に戻る。

ここで、上記したアンビリカル結合装置の具体的な適用
としては、例えば地球周回軌道上の航行体を他方の構造
体Ｂとし、これにドツキングする宇宙船等の航行体を一
方の構造体Ａとすることがあり、このような無重力環境
における結合・解除により一層好適である。また、カプ
ラー組としては、上記実施例で示した流体用カプラーの
ほかに電気や光用コネクタ等を設けることもある。

なお、当該アンビリカル結合装置は、首振りを可能にす
る可動機構としてボールジヨイントなどを用いることも
良く、そのほか、一方の構造体Ｂ側に可動体を設けたり
、係合部（ガイドピン２４）とガイド部（ガイドベーン
３５）とを逆の関係に設けたりすることも良く、細部の
構造ならびに形状を適宜変更することができる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明のアンビリカル結合
装置によれば、アンビリカル結合される一対の構造体の
いずれか一方に、首振りを可能にする可動機構を介して
連結した可動体と、前記可動体に対して接近・離間する
方向に保持されるインターフェース部材と、前記可動体
に基端側を螺入するとともに前記インターフェース部材
を回転自在で且つ摺動不可能な状態で貫通し且つ先端に
ねじ部を有する主軸と、前記主軸の回転駆動手段とを備
え、前記構造体のいずれか他方に、同じく首振りを可能
にする可動機構を介して連結され且つ前記ねじ部に対応
するねじ部を有するインターフェース部材を備え、前記
両インターフェース部材に、相互の接近につれて係合し
且つ前記ねじ部同士を同軸線上に案内する係合部および
ガイド部を設けた構成としたため、一方の構造体と他方
の構造体との間に生じた三次元方向の位置誤差を吸収す
ることができ、アンビリカル結合される一対のカプラー
組の結合φ解除を円滑に行うことができるという非常に
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるアンビリカル結合装
置を説明する結合前の断面図、第２図は第１図に示すア
ンビリカル装置の結合過程中の状態を説明する側面図、
第３図は第１図に示すアンビリカル結合装置Ｈの結合状
態を説明する側面図、第４図（ａ）〜（Ｃ）は一方の構
造体と他方の構造体との間に位置誤差が生じているとき
の結合過程を順次説明する概略的な各々側面図、第５図
（ａ）〜（ｄ）は従来におけるアンビリカル結合装置の
結合・解除の過程を順次説明する概略的な側面図である
。 Ａ・・・一方の構造体、Ｂ・・・他方の構造体、１゜７
・・・ジンバル機構（可動機構）、２・・・可動体、３
．９・・・インターフェースプレート（インターフェー
ス部材）、４・・・ねじ部、５・・・主軸、６・・・モ
ータ（回転駆動手段）、８・・・ねじ部、２４・・・ガ
イドピン（係合部）、３５・・・ガイドベーン（ガイド
部）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アンビリカル結合される一対の構造体のいずれか
   一方に、首振りを可能にする可動機構を介して連結した
   可動体と、前記可動体に対して接近・離間する方向に保
   持されるインターフェース部材と、前記可動体に基端側
   を螺入するとともに前記インターフェース部材を回転自
   在で且つ摺動不可能な状態で貫通し且つ先端にねじ部を
   有する主軸と、前記主軸の回転駆動手段とを備え、前記
   構造体のいずれか他方に、同じく首振りを可能にする可
   動機構を介して連結され且つ前記ねじ部に対応するねじ
   部を有するインターフェース部材を備え、前記両インタ
   ーフェース部材に、相互の接近につれて係合し且つ前記
   ねじ部同士を同軸線上に案内する係合部およびガイド部
   を設けたことを特徴とするアンビリカル結合装置。