JP2013226886A - Article holding and separating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人工衛星、探査機、着陸機などの宇宙機に直接拘束できない物品を保持し宇宙機から分離する保持分離装置に関する。特に、分離体(物品)の分離方向の分散を小さくできる保持分離装置に関する。 The present invention relates to a holding / separating device for holding and separating an article that cannot be directly restrained by a spacecraft such as an artificial satellite, a spacecraft, or a landing aircraft. In particular, the present invention relates to a holding / separating device that can reduce the dispersion in the separating direction of the separated body (article).
例えば、従来技術として、宇宙機に直接拘束できない1又は複数の物品を保護ケースの内部に収容し、宇宙機に保護ケースを結合させ、1つの火工品だけで、保護ケースを宇宙機から分離させ、かつ、1又は複数の物品を保護ケースから所定の速度で分離させることができる物品の保持分離装置が提案されている。(特許文献1参照) For example, as a conventional technology, one or more items that cannot be bound directly to the spacecraft are housed inside the protective case, and the protective case is coupled to the spacecraft, and the protective case is separated from the spacecraft with only one pyrotechnic. In addition, there has been proposed an article holding / separating device capable of separating one or a plurality of articles from a protective case at a predetermined speed. (See Patent Document 1)
この保持分離装置では、宇宙機に連結され、宇宙機に直接拘束できない物品を出し入れ可能な大きさの開口部を有し、物品を内部に収容する収容ケースと、物品が収容ケースに収容された状態で、開口部を覆うカバー部材と、物品が収容ケースに収容された状態で、物品を収容ケースから分離させる方向へ、物品に付勢力を与える第1付勢手段と、カバー部材を収容ケースから分離させる方向へ、カバー部材に付勢力を与える第2付勢手段と、カバー部材が開口部を覆っている状態を維持するために、第1付勢手段が物品に与える付勢力と、第2付勢手段がカバー部材に与える付勢力とに抗して、カバー部材と収容ケースを結合させる結合手段と、結合手段によるカバー部材と収容ケースとの結合を解除する単一の解除手段とを備えた構成となっている。 In this holding / separating device, there is an opening that is connected to the spacecraft and has a size that allows an article that cannot be directly restrained to the spacecraft to be taken in and out, and the article is accommodated in the accommodation case. A cover member that covers the opening in the state, a first biasing unit that applies a biasing force to the article in a direction in which the article is separated from the storage case in a state where the article is stored in the storage case, and the cover member in the storage case A second urging means for applying an urging force to the cover member in the direction of separating the cover member, an urging force applied to the article by the first urging means in order to maintain a state where the cover member covers the opening, (2) a coupling means for coupling the cover member and the housing case against a biasing force applied to the cover member by the biasing means, and a single releasing means for releasing the coupling of the cover member and the housing case by the coupling means. Configuration with You have me.
そして、第2付勢手段がカバー部材に与える付勢力は、第1付勢手段が物品に与える付勢力よりも大きくなっており、結合手段はワイヤであり、ワイヤの一端をカバー部材の一方の側に固定し、中間部を収容ケースの外側を通して開口部の反対側まで回し、ワイヤの他端をカバー部材の他方の側に固定することにより、カバー部材と収容ケースとの結合を維持し、カバー部材の一方の側に回転可能に固定される第1回転部材と、カバー部材の他方の側に回転可能に固定される第2回転部材とをさらに備えている。 The biasing force applied to the cover member by the second biasing means is greater than the biasing force applied to the article by the first biasing means, the coupling means is a wire, and one end of the wire is connected to one of the cover members. By fixing the middle part through the outside of the housing case to the opposite side of the opening, and fixing the other end of the wire to the other side of the cover member, the coupling between the cover member and the housing case is maintained, A first rotating member that is rotatably fixed to one side of the cover member, and a second rotating member that is rotatably fixed to the other side of the cover member are further provided.
また、ワイヤの一端が第1回転部材に接続され、ワイヤの他端が第2回転部材に接続されることにより、解除手段によりワイヤが切断された時に、ワイヤの持つテンションエネルギーにより第1回転部材と第2回転部材が回転するようになっている。 Further, one end of the wire is connected to the first rotating member, and the other end of the wire is connected to the second rotating member, so that when the wire is cut by the releasing means, the first rotating member is caused by the tension energy of the wire. And the second rotating member rotates.
しかしながら、このような従来技術である保持分離装置では、以下のような問題点があった。 However, such a conventional holding / separating apparatus has the following problems.
(1)収容ケースとカバー部材が嵌めあい構造になっており、カバー部材に付勢力を与える第2付勢手段が、収容ケースの両側に取付けられ、カバー部材は、両側を押されて放出される構造であった。さらに、カバー部材を保持するワイヤは、収容ケースの両側から後部まで延長され固定されているため、両側に取り付けられる第2付勢手段の力のばらつき、両側に張られているワイヤのテンションのばらつき、第2付勢手段の取付け位置誤差により、カバー部材が分離放出される方向を特定の方向に定めることが難しく、言い換えれば、カバー部材が周辺の機器に衝突しないように、放出方向の分散が小さくなるように制御することが難しいという問題があった。 (1) The housing case and the cover member are fitted together, and the second urging means for applying a biasing force to the cover member is attached to both sides of the housing case, and the cover member is pushed and released from both sides. It was a structure. Further, since the wire holding the cover member is extended and fixed from both sides of the housing case to the rear part, variation in the force of the second urging means attached to both sides, variation in the tension of the wire stretched on both sides Due to the mounting position error of the second urging means, it is difficult to determine the direction in which the cover member is separated and released in a specific direction, in other words, the discharge direction is dispersed so that the cover member does not collide with surrounding equipment. There was a problem that it was difficult to control to be small.
(2)さらに、この方式では、カバー部材と物品は、同一方向に放出する構造であるため、たとえ、分離放出されたカバー部材が先に移動したとしても、物品が小惑星等の探査ロボットの場合、小惑星等の表面、又は表面近くで分離放出されたカバー部材と物品が衝突する恐れがあるという問題があった。 (2) Further, in this method, since the cover member and the article are structured to release in the same direction, even if the cover member released separately is moved first, the article is an exploration robot such as an asteroid. There is a problem that the article may collide with a cover member separated and released near the surface of an asteroid or the like.
(3)また、小惑星等の表面に到達した時、分離放出されたカバー部材と物品が近い位置に到達するため両者の識別が難しくなる可能性があるという問題もあった。 (3) Further, when the surface of an asteroid or the like is reached, there is a problem that it is difficult to distinguish between the separated cover member and the article because they reach a close position.
(4)さらに、この方式では、カバー部材を保持する両側のワイヤは、収容ケースの裏面まで伸ばして結合されるため長さが長く、解除手段(火工品)でワイヤが切断された場合、長いワイヤのテンションが解放されるため、切断されたワイヤは両側に大きく広がり、周辺の機器等に高速で衝突する恐れがあった。このため、切断されたワイヤの広がりを制限するワイヤ保護部が必要になり装置の小型化、軽量化を阻害するという問題があった。 (4) Further, in this method, the wires on both sides holding the cover member are long because they are connected to the back surface of the housing case, and when the wire is cut by the release means (pyrotechnics), Since the tension of the long wire is released, the cut wire spreads widely on both sides, and there is a possibility of colliding with peripheral equipment or the like at high speed. For this reason, the wire protection part which restrict | limits the breadth of the cut | disconnected wire is needed, and there existed a problem of inhibiting size reduction and weight reduction of an apparatus.
(5)また、この方式では、ワイヤ長が長いため、ワイヤにかけられるテンションにより伸びる量が大きくなり、また温度変化に伴うワイヤ長の変動も大きくなる。さらに、カバー部材を保持するため、ワイヤを収容ケースの両側に回して固定するため、両側のワイヤのテンションにばらつきが生じる可能性がある等、カバー部材を収容ケースに固定するためのテンション精度を制御する上での問題があった。 (5) Further, in this method, since the wire length is long, the amount of elongation due to the tension applied to the wire is large, and the fluctuation of the wire length due to temperature change is also large. Furthermore, since the wire is rotated and fixed to both sides of the housing case in order to hold the cover member, there is a possibility that the tension of the wires on both sides may vary, and tension accuracy for fixing the cover member to the housing case is improved. There was a problem in controlling.
すなわち、本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、分離放出されるカバー部材が周辺の機器に衝突しないように、放出方向の分散が小さくなるように制御すると共に、保持分離装置の小型化、軽量化を図ることを主たる課題とする。 That is, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and controls and holds so that the dispersion in the discharge direction is reduced so that the cover member to be separated and released does not collide with peripheral equipment. The main object is to reduce the size and weight of the separator.
上記課題を解決するために、第1の観点にかかる発明では、
人工衛星や宇宙機に直接拘束できない物品を人工衛星や宇宙機に保持すると共に人工衛星や宇宙機から分離することができる物品の保持分離装置において、
物品を出し入れ可能な大きさの開口部を有し、物品を内部に収容する収容ケースと、物品が収容ケースに収容された状態で、開口部を覆うカバー部材と、収容ケースに配置され、物品を収容ケースから収容ケース中心軸方向に向かって分離放出させるために物品に付勢力を与える第1付勢手段と、収容ケースの開口部近傍壁面に配置され、カバー部材が装着された状態において、カバー部材の1端部が収容ケースから離れる方向の付勢力を与える第2付勢手段と、収容ケースの開口部外周であって、第2付勢手段が配置された位置の反対側対向位置に配置され、収容ケースとカバー部材を連結すると共に、相対的に回転自在とする回転ヒンジ機構と、収容ケースの開口部外周であって、回転ヒンジ機構が配置された位置の反対側対向位置に配置され、収容ケースとカバー部材を結合保持すると共に、収容ケースとカバー部材の結合を解除する結合保持・解除機構とから成り、
回転ヒンジ機構は、カバー部材が収容ケースに装着された状態を基準姿勢とし、カバー部材が回転ヒンジ機構の回転中心廻りに所定角度回転した状態の姿勢に移行することにより、カバー部材と収容ケースの拘束が解除されるようになっている構成とした。
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to the first aspect,
In a holding / separating device for an article that can be held on an artificial satellite or spacecraft and can be separated from the artificial satellite or spacecraft.
An opening having a size that allows the article to be taken in and out, a housing case that houses the article, a cover member that covers the opening in a state where the article is housed in the housing case, and an article disposed in the housing case In the state where the first urging means for applying an urging force to the article to separate and release the container from the storage case toward the central axis direction of the storage case and the wall surface in the vicinity of the opening of the storage case and the cover member is mounted, A second urging means for applying an urging force in a direction in which one end of the cover member separates from the housing case; and an outer periphery of the opening of the housing case, at a position opposite to the position opposite to the position where the second urging means is disposed. A rotating hinge mechanism that is disposed and connects the housing case and the cover member and is relatively rotatable, and is disposed on the outer periphery of the opening of the housing case and at a position opposite to the position where the rotating hinge mechanism is disposed. The holding case and the cover member are combined and held, and the holding and releasing mechanism is configured to release the connection between the storage case and the cover member.
The rotation hinge mechanism has a state in which the cover member is mounted on the storage case as a reference posture, and the cover member moves to a state in which the cover member is rotated by a predetermined angle around the rotation center of the rotation hinge mechanism. The configuration is such that the restraint is released.
また、第2の観点にかかる発明では、第1の観点にかかる発明において、
物品を収容ケースから分離放出する際に、第1付勢手段により物品が放出される速度より、第2付勢手段によりカバー部材が回転ヒンジ機構の回転中心廻りに回転しつつ収容ケースから遠ざかる速度が大きくなるように、第1および第2付勢手段の付勢力が設定されている構成とした。
In the invention according to the second aspect, in the invention according to the first aspect,
When the article is separated and released from the storage case, the speed at which the cover member rotates away from the storage case while rotating around the rotation center of the rotary hinge mechanism by the second biasing means than the speed at which the article is released by the first biasing means. The urging force of the first and second urging means is set so as to increase.
また、第3の観点にかかる発明では、第1又は第2の観点にかかる発明において、
結合保持・解除機構は、一端側を収容ケースに連結し、他端側をカバー部材に連結した連結部材と、連結部材を切断するための火工品とから成り、火工品は、連結部材に取り付けられている構成とした。
Further, in the invention according to the third aspect, in the invention according to the first or second aspect,
The coupling holding / releasing mechanism includes a connecting member having one end connected to the housing case and the other end connected to the cover member, and a pyrotechnic for cutting the connecting member. It was set as the structure attached to.
更に、第4の観点にかかる発明では、第1乃至第3のいずれかの観点にかかる発明において、
回転ヒンジ機構は、カバー部材に取り付けられ、円筒状外表面を有する回転軸と、収容ケースに取り付けられ、回転軸の円筒状外表面に係合する曲面を有する回転軸受けと、回転軸に取り付けられ、回転軸外方へ伸びる回転軸分離部材とから構成され、
カバー部材と一体になった回転軸は、回転軸受けの曲面に沿って回転自在となっており、カバー部材と一体になった回転軸が所定角回転すると、回転軸分離部材が収容ケース又は回転軸受けに接触することにより、回転軸と回転軸受けとの係合が外れ、カバー部材と収容ケースの拘束が解除されるようになっている構成とした。
Furthermore, in the invention according to the fourth aspect, in the invention according to any one of the first to third aspects,
The rotary hinge mechanism is attached to the cover member and has a rotary shaft having a cylindrical outer surface, a rotary bearing having a curved surface attached to the housing case and engaged with the cylindrical outer surface of the rotary shaft, and attached to the rotary shaft. The rotating shaft separating member extending outwardly of the rotating shaft,
The rotating shaft integrated with the cover member is rotatable along the curved surface of the rotating bearing. When the rotating shaft integrated with the cover member rotates by a predetermined angle, the rotating shaft separating member is moved into the housing case or the rotating bearing. , The engagement between the rotary shaft and the rotary bearing is released, and the restraint between the cover member and the housing case is released.
また、第5の観点にかかる発明では、第3又は第4の観点にかかる発明において、連結部材には、張力調整機構が備えられている構成としている。 In the invention according to the fifth aspect, in the invention according to the third or fourth aspect, the connecting member is provided with a tension adjusting mechanism.
また、第6の観点にかかる発明では、第3乃至第5のいずれかの観点にかかる発明において、
連結部材には、火工品作動後において切断された連結部材が飛散しないようにするために、飛散防止機構が備えられている構成とした。
In the invention according to the sixth aspect, in the invention according to any one of the third to fifth aspects,
The connection member is configured to have a scattering prevention mechanism so that the connection member cut after the pyrotechnic operation is not scattered.
更に、第7の観点にかかる発明では、第1乃至第6のいずれかの観点にかかる発明において、
第1付勢手段と第2付勢手段はバネから構成されている。
Further, in the invention according to the seventh aspect, in the invention according to any one of the first to sixth aspects,
The first urging means and the second urging means are constituted by springs.
また、第8の観点にかかる発明では、第1乃至第7のいずれかの観点にかかる発明において、
収容ケースとカバー部材には、物品を保持するための保持部材を有し、物品が収容ケース内へ収納され、カバー部材が収容ケースに装着した状態において、保持部材が物品を保持することができるようになっている構成とした。
In the invention according to the eighth aspect, in the invention according to any one of the first to seventh aspects,
The storage case and the cover member have a holding member for holding the article, and the holding member can hold the article when the article is stored in the storage case and the cover member is attached to the storage case. The configuration is as follows.
この保持分離装置では、回転ヒンジ機構と結合保持・解除機構により収容ケースとカバー部材が結合されている状態において、物品は第1付勢手段によって付勢されており、カバー部材には回転ヒンジ機構周りの回転力が第2付勢手段によって付勢されている。従って、収容ケースとカバー部材との結合を単一の解除手段(火工品)によって解除するだけで、物品とカバー部材を収容ケースから分離放出させることができ、単一の解除手段だけを用いるので構造の単純化および軽量化が可能である。 In this holding / separating device, the article is urged by the first urging means in a state where the housing case and the cover member are coupled by the rotating hinge mechanism and the combined holding / release mechanism, and the rotating hinge mechanism is attached to the cover member. The surrounding rotational force is urged by the second urging means. Therefore, the article and the cover member can be separated and released from the storage case only by releasing the coupling between the storage case and the cover member with a single release means (pyrotechnics), and only the single release means is used. Therefore, the structure can be simplified and reduced in weight.
また、カバー部材に回転ヒンジ機構周りの回転力を与える第2付勢手段の付勢力は、第1付勢手段が物品に与える分離速度よりも、カバー部材の回転による展開によって収納ケースから遠ざかる速度が大きくなるように設定されているため、収容ケースとカバー部材との結合が解除された時に、カバー部材は、収容ケースから物品よりも早く遠ざかり、物品と衝突することはない。また、カバー部材は、回転ヒンジ機構周りに回転し、物品の分離放出方向と異なる方向に分離放出されるため、物品とカバー部材は、速度の違いだけでなく分離放出方向も異なるため、両者が衝突することはない。 また、物品(探査装置)とカバー部材の分離放出方向が異なるため、小惑星上において両者を容易に識別できるようになり、誤認識が防げる。 Further, the urging force of the second urging unit that applies a rotational force around the rotary hinge mechanism to the cover member is a speed at which the first urging unit moves away from the storage case by the expansion of the cover member due to the rotation of the cover member. Therefore, when the coupling between the storage case and the cover member is released, the cover member moves away from the storage case earlier than the article and does not collide with the article. Further, since the cover member rotates around the rotary hinge mechanism and is separated and released in a direction different from the separation and release direction of the article, the article and the cover member differ not only in the speed but also in the separation and release direction. There is no collision. In addition, since the separation direction of the article (exploration device) and the cover member is different, both can be easily identified on the asteroid, and erroneous recognition can be prevented.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。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。
また、以下の説明において、宇宙機の例として人工衛星に物品を保持させる場合について説明するが、宇宙機は人工衛星に限定されず、探査機や着陸機なども含む。 そして、本実施例においては、物品がプローブとしての探査装置である場合について説明するが、物品がこのような探査装置に限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
Further, in the following description, a case where an artificial satellite is used to hold an article as an example of a spacecraft will be described. However, the spacecraft is not limited to an artificial satellite, and includes a spacecraft, a lander, and the like. In this embodiment, the case where the article is a probe device as a probe will be described. However, the article is not limited to such a probe device.
図1は、人工衛星等に直接拘束できない物品9を保持している状態を示した図を示すものである。
以下に説明する実施例では、小惑星の探査をミッションとする人工衛星(探査機)において使用される物品9の保持分離装置1を例にとって説明する。
本実施例では、人工衛星に直接拘束できない物品9は、探査装置に相当し、物品(探査装置)9は、図1に示すように、保持分離装置1を介して人工衛星の下面に保持されるようになっている。
このように人工衛星に保持された状態で、物品(探査装置)9は打ち上げロケットに搭載され、小惑星の衛星軌道に投入される。 人工衛星が小惑星の衛星軌道に投入された後、保持分離装置1を介して人工衛星に保持された物品(探査装置)9は、保持分離装置1の機能によって、人工衛星(保持分離装置1)から分離放出され、小惑星上に下され、各種の観測を行うようになっている。
FIG. 1 is a diagram showing a state in which an
In the embodiment described below, a holding /
In this embodiment, the
In this state held by the artificial satellite, the article (exploration device) 9 is mounted on the launch rocket and put into the satellite orbit of the asteroid. After the artificial satellite is inserted into the satellite orbit of the asteroid, the article (exploration device) 9 held by the artificial satellite via the holding /
図1には、人工衛星の下面に取り付けられた保持分離装置1が示されており、この装置の中に物品(探査装置)9が収納されている。 図中θ1およびθ2は、物品9の分離放出方向を示したものであり、これらの角度は分離放出方向の分散を含めたものである。
図2は、本発明の実施形態である保持分離装置1の側面を示した概念図であって、その内部には物品(探査装置)9が収納されている。 図3は、図2の矢印Aで示される方向から見た保持分離装置1の上面図であり、図4は、図2の矢印Bで示される方向から見た保持分離装置1の底面図である。
FIG. 1 shows a holding /
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a side surface of the holding /
保持分離装置1は、収容ケース2、カバー部材3、結合保持・解除機構4、第1付勢手段6、第2付勢手段5、および回転ヒンジ機構10を備えている。
収容ケース2は、人工衛星に直接固定されていると共に物品(探査装置)9を出し入れすることができる大きさの開口部を前面に備えており、物品(探査装置)9を収容ケース2の内部に収容することができるようになっている。
The holding /
The
カバー部材3は、物品(探査装置)9を収容ケース2の内部に収容した状態で収容ケース2の開口部を覆うことができるようになっており、カバー部材3は、後述する結合保持・解除機構4と回転ヒンジ機構10によって、収容ケース2に装着保持できると共に、収容ケース2から分離放出することができるようになっている。
The
収容ケース2とカバー部材3の接合面は、テーパになっており、例えば、収容ケース2が45°の傾斜持った面で構成されると、カバー部材3は135°の傾斜を持った面で構成され、両面は、ぴったりと嵌めあうことができる。 このような嵌めあい構造を採用することにより、収容ケース2とカバー部材3の接合面に平行なせん断力が作用しても、接合面がずれることなく耐え得るようになっている。
The joint surface between the
第1付勢手段6は、図2に示すように、収容ケース2中央底部に配置され、物品(探査装置)9を収容ケース2から収容ケース中心軸方向に向かって分離放出させる付勢力を与えるためのものであり、バネやガス圧を利用して第1付勢手段6を構成することができる。 また、第1付勢手段6は1箇所で構成することもできるし、複数個所に分散配置して構成することもできる。
As shown in FIG. 2, the first biasing means 6 is arranged at the center bottom of the
第2付勢手段5は、図2および図6に示すように、収容ケース2の開口部近傍壁面であって、収容ケース2とカバー部材3の接合面近くに配置され、カバー部材3が収容ケース2に装着された状態において、カバー部材3の1端部(後述する結合保持・解除機構4が配置された近傍の端部)が前記収容ケース2から離れる方向の付勢力を与えるためのものであり、バネやガス圧を利用して第2付勢手段5を構成することができる。 また、第2付勢手段5は1箇所で構成することもできるし、複数個所に分散配置して構成することもできる。
なお、物品を収容ケースから分離放出する際に、第1付勢手段により物品が放出される速度より、第2付勢手段によりカバー部材3が回転ヒンジ機構10の回転中心廻りに回転しつつ収容ケース2から遠ざかる速度が大きくなるように、第1および第2付勢手段の付勢力が設定されている。
As shown in FIGS. 2 and 6, the second urging means 5 is disposed near the opening surface of the
When the article is separated and released from the storage case, the
回転ヒンジ機構10は、収容ケース2の開口部外周であって、第2付勢手段5および後述する結合保持・解除機構4が配置された位置の180°反対側対向位置に配置されている。
回転ヒンジ機構10は、収容ケース2とカバー部材3を相対的に回転自在に連結するようになっている。 そして、回転ヒンジ機構10は、カバー部材3が収容ケース2に装着された状態を基準姿勢として、カバー部材3が回転ヒンジ機構10の回転中心廻りに所定角度回転した状態の姿勢に移行することにより、カバー部材3と収容ケース2の拘束が解除されるようになっている。
The
The
回転ヒンジ機構10は、図5および図7に示すように、カバー部材3に取り付けられ、円筒状外表面を有する回転軸12と、収容ケース2に取り付けられ、回転軸12の円筒状外表面に係合する曲面を有する回転軸受け11と、回転軸12に取り付けられ、回転軸12外方へ伸びる回転軸分離部材13とから構成され、カバー部材3と一体になった回転軸12は、回転軸受け11の曲面に沿って回転自在となっており、カバー部材3と一体になった回転軸12が所定角回転すると、回転軸分離部材13が収容ケース2又は回転軸受け11に接触することにより、回転軸12と回転軸受け11との係合が外れ、カバー部材3と収容ケース2の拘束が解除されるようになっている。 なお、回転軸12と回転軸受け11との係合が外れる際に、回転軸分離部材13が回転軸受け11と接触して干渉し合うことを避けるために、回転軸受け11に切り欠き部14を設けるようにしても良い。(図7参照のこと)
As shown in FIGS. 5 and 7, the
なお、カバー部材3と一体になった回転軸12が所定角回転すると、回転軸分離部材13が収容ケース2又は回転軸受け11に接触することにより、回転軸12と回転軸受け11との係合が外れ、カバー部材3と収容ケース2の拘束が解除される状況(シーケンス)を図8および図9に示す。
When the rotary shaft 12 integrated with the
結合保持・解除機構4は、図3及び図5に示すように、収容ケース2の開口部外周であって、回転ヒンジ機構10が配置された位置の180°反対側対向位置に配置され、収容ケース2とカバー部材3を結合保持すると共に、収容ケース2とカバー部材3の結合を解除するようになっている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the coupling holding / releasing
結合保持・解除機構4は、一端側を収容ケース2から突起した部材(金属棒固定部材20)に連結し、他端側をカバー部材3から突起した部材(ワイヤ保持部17)に連結した連結部材と、この連結部材を切断するための火工品(解除手段)8と、から成り、火工品8は、連結部材に取り付けられている。
The coupling holding / releasing
図5に示す実施例では、連結部材はワイヤ15と金属棒16で構成されており、火工品(解除手段)8は、金属棒16の位置に対応して配置されている。 図6に連結部材の構成の1実施例を示す。 この実施例では、ワイヤ15の両端をカバー部材3の端面近傍に配置したワイヤ保持部17に固定し、ワイヤ15の中心位置において、金属棒結合部材18を介して金属棒16の1端面とワイヤ15が結合されている。 そして金属棒16のもう一方の端を収納ケースに配置した金属棒固定部材20に固定することで、前記カバー部材3と前記収容ケース2の結合を1側面において維持する。 解除手段8は収容ケース2の外部に設けられた例えば、ワイヤカッター、ボルトカッター、爆発ボルト、セパレーションナット等の火工品であり、この火工品の爆発により金属棒16が切断されるようになっている。
In the embodiment shown in FIG. 5, the connecting member is composed of a
金属棒16の金属棒固定部材20側端部にはねじが切ってあり、金属棒16は火工品8に設けた貫通孔、および金属棒固定部材20に設けられた貫通穴21を通過して配置されている。 そして、金属棒16のねじを切った部分は、金属棒固定部材20の外側(図6では、右側)においてテンション調整ナット22と螺合しており、これによって金属棒16は金属棒固定部材20に固定されている。
The end of the metal rod 16 on the side of the metal
さらに、テンション調整ナット22を回転して、テンション調整ナット22を締めることでワイヤ15にテンションを加えることが可能になっている。テンションの把握には、テンション調整ナット22の締め付けトルクをモニタする方式やテンション調整ナット22の締め付け長(テンション調整ナット22から突起した金属棒16の突起長さ)を管理する方式等が可能である。従来の方式と異なり、ワイヤ15は保持分離装置1の1側面だけに配置されているため、ワイヤ15の長さが短くて済む構成となっている。 したがって、ワイヤ15にかかるテンションによるワイヤ15の伸びが少なく、また温度変化によるワイヤ長の変動も少ないため、カバー部材3を収納ケース2に固定する保持力であるテンション制御の精度を高めることができる。 また、前記金属棒固定部材20を挟んで、火工品8側に金属棒離脱防止ナット23を金属棒15に螺合させておくことにより、火工品8が作動して金属棒15が切断されたときでも、収納ケース2側に残る切断後の金属棒15が飛散するのを防止することが可能となっている。
Further, the tension can be applied to the
なお、連結部材として、ワイヤ15と金属棒16で構成されるものを例示したが、ワイヤ15と金属棒16の組み合わせに限定されず他の適切な手段で置き換えることも可能である。 例えば、ワイヤ15のみで連結部材を構成し、火工品(解除手段)8をワイヤ15上に取り付けるようにしても良い。 また、ワイヤ15の代わりに弾性板で構成してもよい。解除手段として火工品を例示したが、加工品に限定されず他の適切な手段であってもよい。例えば、火工品を用いないで、解除手段を公知の適切な分離アクチュエータにより構成してもよい。
In addition, although what comprised the
物品(探査装置)9は、カバー部材3と収容ケース2が画成する空間内に収納されるが、このときカバー部材3と収容ケース2の内部において、8つの保持部材7によって物品(探査装置)9をその空間内部に押さえ込むように安定して保持・固定するようになっている。(図2、3、4参照) よって、ロケットの打ち上げ時の振動や衝撃に対して物品(探査装置)9を所定の位置に保持し続けることが可能である。 さらに、保持部材7は、物品(探査装置)9に電力を供給する中継機能を持つ。物品(探査装置)9が保持部材7に保持されると物品(探査装置)9は保持部材7と接触する。この接触により、人工衛星側から保持部材7を介して物品(探査装置)9に電力を供給することが可能である。これにより、物品(探査装置)9を収容ケース2から分離する時に、電力供給用有線ワイヤーケーブルを切断することが不要になる。
The article (exploration device) 9 is accommodated in a space defined by the
次に、保持分離装置1の動作シーケンスについて説明する。
収容ケース2の中に物品(探査装置)9が収納され、カバー部材3が収容ケース2に装着された状態(以下、「初期状態」と呼ぶ)では、カバー部材3は、回転ヒンジ機構10と結合保持・解除機構4によって収容ケース2に堅固に保持、結合されている。 回転ヒンジ機構10と結合保持・解除機構4によってカバー部材3を収容ケース2に保持、結合する力は、第1付勢手段、第2付勢手段によってカバー部材3を収容ケース2から引き離そうとする力に抗すると共に、ロケットの飛翔中、および人工衛星等の飛翔中に生じる加速度、振動、衝撃等の外力に対しても抗するように設定されている。 このカバー部材3を収容ケース2に保持、結合する力は、前述したテンション調整ナット22によって調整するようになっている。
Next, an operation sequence of the holding /
In a state in which the article (exploration device) 9 is stored in the
保持分離装置1を搭載した人工衛星等が、例えば小惑星等の衛星軌道に投入され、目的とする地点に到達すると、火工品(解除手段)8に点火信号が送られ、火工品が作動する。 火工品8が作動すると、結合保持・解除機構4の連結部材を構成する金属棒16が切断され、結合保持・解除機構4によるカバー部材3と収容ケース2の拘束が解放されることになる。
When an artificial satellite equipped with the holding /
結合保持・解除機構4によるカバー部材3と収容ケース2の拘束が解放されると、第1付勢手段、第2付勢手段によってカバー部材3を収容ケース2から引き離そうとする力が作用しているため(第1付勢手段は直接的には物品(探査装置)9を分離放出する力として作用しているものであるが、この力は保持部材7を介してカバー部材3に作用することになる)、この力によって、カバー部材3は収容ケース2から離れようとする。
When the restraint between the
しかし、結合保持・解除機構4が配置された位置の180°反対側の対向位置には、回転ヒンジ機構10が存在するため、カバー部材3は、回転ヒンジ機構10の回転中心、すなわち回転軸12の軸心周りに回転運動を始めるようになる。(図8および図9参照)
However, since the
そして、カバー部材3が初期状態から、所定角回転するまでは、カバー部材3と一体になった回転ヒンジ機構10の回転軸12は、回転ヒンジ機構10の回転軸受け11の曲面に沿って回転し、カバー部材3と一体になった回転軸12が所定角回転すると、回転軸12から外方へ突起した回転軸分離部材13が収容ケース2又は回転軸受け11に接触するようになっている。(図8および図9参照) そして、回転軸分離部材13が収容ケース2又は回転軸受け11に接触すると、それまで回転軸12の中心軸廻りに回転運動していたカバー部材3は、回転軸分離部材13の先端位置であって収容ケース2又は回転軸受け11との接触点(図8の(B)位置)を回転中心とした回転運動に移行することになる。
Until the
カバー部材3が回転軸分離部材13の先端位置を回転中心とした回転運動に移行すると、回転ヒンジ機構10の回転軸12と回転軸受け11との係合が外れ、カバー部材3と収容ケース2の拘束が解除されるようになっている。 この結果、カバー部材3はカバー部材3と収容ケース2の接合面に垂直な方向から傾斜した方向へ分離放出されることになる。
When the
なお、回転軸12と回転軸受け11との係合が外れる際に、回転軸分離部材13が回転軸受け11と接触して干渉し合うことを避けるために、回転軸受け11に切り欠き部14が設けられている。(図9参照のこと)
In order to prevent the rotating
カバー部材3が、回転ヒンジ機構10の回転軸12の軸心周りに回転運動を始めると、保持部材7を介して保持固定されていた物品(探査装置)9の拘束が解除されるため、第1付勢手段6の付勢力によって、物品(探査装置)9は、収容ケース2の中から分離放出されることになる。 このとき、物品(探査装置)9は、カバー部材3と収容ケース2の接合面に垂直な方向に分離放出されるようになっており、カバー部材3が分離放出される方向とは異なった方向になっている。
When the
なお、前にも述べた通り、物品(探査装置)9を収容ケース2から分離放出する際に、第1付勢手段により物品(探査装置)9が放出される速度より、第2付勢手段によりカバー部材3が回転ヒンジ機構10の回転中心廻りに回転しつつ収容ケース2から遠ざかる速度が大きくなるように、第1および第2付勢手段の付勢力が設定されているため、カバー部材3と物品(探査装置)9は、互いに干渉することなく収容ケース2から分離放出することができるようになっている。
As previously described, when the article (exploration device) 9 is separated and released from the
図10は、実際の人工衛星(探査機)から探査装置9が分離放出される状況を示したものである。 この実施例では、カバー部材3と収容ケース2の接合面は、探査装置分離方向29に対して傾斜するように設定され、探査装置分離方向29とカバー部材分離方向28とは、別の方向を向くように設定されている。
FIG. 10 shows a situation where the
本発明にかかる物品の保持分離装置1は、上述したような構成を有しているため、以下のような利点がある。
(1)カバー部材3を分離放出する際の付勢力のばらつきを小さく抑えることができる構造となっているため、カバー部材3が周辺の機器に衝突しないように、放出方向の分散が小さくなるように制御することが可能となる。
(2)物品(探査装置)9とカバー部材3は異なった方向に分離放出されるようになっており、物品9が小惑星等の探査装置である場合、小惑星等の表面、又は表面近くで分離放出されたカバー部材3と物品(探査装置)9が衝突する恐れがない。
(3)また、小惑星等の表面に到達した時、分離放出されたカバー部材3と物品(探査装置)9が近い位置に到達することがなく、両者の識別も容易である。
(4)さらに、カバー部材3を保持するワイヤ15は片側のみに配置されるため、長さが短く、解除手段(火工品)8でワイヤ15が切断された際、切断されたワイヤ15が大きく広がることがなく、切断されたワイヤ15の広がりを制限するワイヤ保護部を必要とせず装置の小型化、軽量化が実現できる。
(5)そして、ワイヤ長が短いため、ワイヤ15にかけられるテンションにより伸びる量が小さく、また温度変化に伴うワイヤ長の変動も小さくなる。さらに、カバー部材3を保持するため、ワイヤ15を収容ケース2の片側にのみ配置されるため、カバー部材3を収容ケース2に固定するためのテンション精度を制御することが容易となる。
Since the article holding / separating
(1) Since the structure can suppress the variation of the urging force when separating and releasing the
(2) The article (exploration device) 9 and the
(3) Further, when the surface of an asteroid or the like is reached, the separated and released
(4) Further, since the
(5) Since the wire length is short, the amount of elongation due to the tension applied to the
1 保持分離装置
2 収容ケース
3 カバー部材
4 結合保持・解除機構
5 第2付勢手段(カバー放出バネ)
6 第1付勢手段(物品放出バネ)
7 保持部材
8 解除手段(火工品)
9 物品(探査装置)
10 回転ヒンジ機構
11 回転軸受け
12 回転軸
13 回転軸分離部材
14 切り欠き部
15 ワイヤ
16 金属棒
17 ワイヤ保持部
18 金属棒結合部材
19 バネガイド
20 金属棒固定部材
21 貫通穴
22 テンション調整ナット
23 金属棒離脱防止ナット
24 結合分離手段保持力
25 結合手段テンション(結合力)
26 カバー部材重心
27 第2付勢手段バネ押し出し力
28 カバー部材分離方向
29 探査装置分離方向
DESCRIPTION OF
6 First biasing means (article release spring)
7 Holding
9 Goods (Exploration equipment)
DESCRIPTION OF
26 cover member center of
Claims (8)
前記物品を出し入れ可能な大きさの開口部を有し、前記物品を内部に収容する収容ケースと、
前記物品が収容ケースに収容された状態で、前記開口部を覆うカバー部材と、
前記収容ケースに配置され、前記物品を収容ケースから収容ケース中心軸方向に向かって分離放出させるために前記物品に付勢力を与える第1付勢手段と、
前記収容ケースの開口部近傍壁面に配置され、前記カバー部材が装着された状態において、カバー部材の1端部が前記収容ケースから離れる方向の付勢力を与える第2付勢手段と、
前記収容ケースの開口部外周であって、前記第2付勢手段が配置された位置の反対側対向位置に配置され、前記収容ケースと前記カバー部材を連結すると共に、相対的に回転自在とする回転ヒンジ機構と、
前記収容ケースの開口部外周であって、前記回転ヒンジ機構が配置された位置の反対側対向位置に配置され、前記収容ケースと前記カバー部材を結合保持すると共に、前記収容ケースと前記カバー部材の結合を解除する結合保持・解除機構とから成り、
前記回転ヒンジ機構は、前記カバー部材が前記収容ケースに装着された状態を基準姿勢とし、前記カバー部材が回転ヒンジ機構の回転中心廻りに所定角度回転した状態の姿勢に移行することにより、前記カバー部材と前記収容ケースの拘束が解除されるようになっていることを特徴とする物品の保持分離装置。 In a holding / separating device for an article that can be held on an artificial satellite or spacecraft and can be separated from the artificial satellite or spacecraft.
A housing case having an opening of a size that allows the article to be taken in and out, and housing the article inside;
In a state where the article is accommodated in a storage case, a cover member that covers the opening;
A first urging means that is disposed in the housing case and applies a biasing force to the article in order to separate and release the article from the housing case in the direction of the housing case central axis;
A second urging means that is disposed on a wall surface near the opening of the housing case and that exerts a urging force in a direction in which one end of the cover member separates from the housing case in a state where the cover member is mounted;
It is arranged at the outer periphery of the opening of the housing case, at a position opposite to the position where the second urging means is disposed, and connects the housing case and the cover member and is relatively rotatable. A rotating hinge mechanism;
The outer periphery of the opening of the storage case is disposed at a position opposite to the position where the rotary hinge mechanism is disposed, and the storage case and the cover member are coupled and held, and the storage case and the cover member Consists of a coupling hold / release mechanism that releases the coupling,
The rotary hinge mechanism has a state in which the cover member is mounted on the housing case as a reference posture, and the cover member moves to a posture in a state where the cover member is rotated by a predetermined angle around the rotation center of the rotary hinge mechanism. A holding / separating apparatus for an article, wherein the restraint between the member and the housing case is released.
前記物品を前記収容ケースから分離放出する際に、第1付勢手段により物品が放出される速度より、第2付勢手段により前記カバー部材が回転ヒンジ機構の回転中心廻りに回転しつつ収容ケースから遠ざかる速度が大きくなるように、第1および第2付勢手段の付勢力が設定されていることを特徴とする物品の保持分離装置。 In the article holding and separating apparatus according to claim 1,
When separating and releasing the article from the storage case, the cover member is rotated around the rotation center of the rotary hinge mechanism by the second biasing means at a speed at which the article is discharged by the first biasing means. A holding / separating apparatus for an article, wherein the urging forces of the first and second urging means are set so as to increase the speed of moving away from the object.
前記結合保持・解除機構は、
一端側を前記収容ケースに連結し、他端側を前記カバー部材に連結した連結部材と、
前記連結部材を切断するための火工品と、
から成り、
前記火工品は、前記連結部材に取り付けられていることを特徴とする物品の保持分離装置。 In the holding and separating apparatus for articles according to claim 1 or 2,
The coupling holding / releasing mechanism is
One end side is connected to the housing case, and the other end side is connected to the cover member;
Pyrotechnics for cutting the connecting member;
Consisting of
The pyrotechnic product is attached to the connecting member.
前記回転ヒンジ機構は、
前記カバー部材に取り付けられ、円筒状外表面を有する回転軸と、
前記収容ケースに取り付けられ、前記回転軸の円筒状外表面に係合する曲面を有する回転軸受けと、
前記回転軸に取り付けられ、回転軸外方へ伸びる回転軸分離部材と
から構成され、
前記カバー部材と一体になった回転軸は、前記回転軸受けの曲面に沿って回転自在となっており、前記カバー部材と一体になった回転軸が所定角回転すると、回転軸分離部材が前記収容ケース又は回転軸受けに接触することにより、前記回転軸と前記回転軸受けとの係合が外れ、前記カバー部材と前記収容ケースの拘束が解除されるようになっていることを特徴とする物品の保持分離装置。 In the holding and separating apparatus for articles according to any one of claims 1 to 3,
The rotary hinge mechanism is
A rotating shaft attached to the cover member and having a cylindrical outer surface;
A rotating bearing attached to the housing case and having a curved surface engaged with a cylindrical outer surface of the rotating shaft;
The rotary shaft separation member is attached to the rotary shaft and extends outward from the rotary shaft.
The rotating shaft integrated with the cover member is rotatable along the curved surface of the rotating bearing, and when the rotating shaft integrated with the cover member rotates by a predetermined angle, the rotating shaft separating member is accommodated in the housing. By holding the case or the rotating bearing, the engagement between the rotating shaft and the rotating bearing is disengaged, and the restraint between the cover member and the housing case is released. Separation device.
前記連結部材には、張力調整機構が備えられていることを特徴とする物品の保持分離装置。 In the holding and separating apparatus for articles according to claim 3 or 4,
A holding / separating apparatus for an article, wherein the connecting member is provided with a tension adjusting mechanism.
前記連結部材には、火工品作動後において切断された連結部材が飛散しないようにするために、飛散防止機構が備えられていることを特徴とする物品の保持分離装置。 In the holding and separating apparatus for articles according to any one of claims 3 to 5,
The article holding / separating device, wherein the connecting member is provided with a scattering prevention mechanism so that the connecting member cut after the pyrotechnic operation is not scattered.
前記第1付勢手段と前記第2付勢手段はバネから構成されていることを特徴とする物品の保持分離装置。 In the holding and separating apparatus for articles according to any one of claims 1 to 6,
The article holding / separating apparatus according to claim 1, wherein the first urging means and the second urging means comprise springs.
前記収容ケースと前記カバー部材には、前記物品を保持するための保持部材を有し、前記物品が前記収容ケース内へ収納され、前記カバー部材が前記収容ケースに装着した状態において、前記保持部材が前記物品を保持することができるようになっていることを特徴とする物品の保持分離装置。
In the holding and separating apparatus for articles according to any one of claims 1 to 7,
The holding case and the cover member have a holding member for holding the article, and the holding member in a state where the article is stored in the storage case and the cover member is attached to the storage case. Is capable of holding the article. A holding / separating apparatus for an article.
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