(57)【要約】【課題】対象部材の向きを所望の向きに調節したうえで、反動を抑えて対象部材を保持することができる保持装置を提供する。【解決手段】保持装置１は、基準方向Ｘの第１の側Ｘ１を向く第１凹面２１又は第１凸面を有するガイド部材２０と、ガイド部材を基準方向に移動可能に支持する支持部材１０と、支持部材とガイド部材との間に、基準方向に反発力を発生させる反発力発生部２５と、支持部材に設けられ、ガイド部材の第１凹面又は第１凸面に接触した対象部材１００との間で吸引力を発生させて、反発力に抗して、対象部材及びガイド部材を基準方向の第２の側Ｘ２に吸引する第１吸引部３５と、を備え、基準方向に見たときに、第１凹面又は第１凸面の外縁内に第１吸引部が配置されている。【選択図】図１
2020165524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準方向の第１の側を向く第１凹面又は第１凸面を有するガイド部材と、
前記ガイド部材を前記基準方向に移動可能に支持する支持部材と、
前記支持部材と前記ガイド部材との間に、前記基準方向に反発力を発生させる反発力発生部と、
前記支持部材に設けられ、前記ガイド部材の前記第１凹面又は前記第１凸面に接触した対象部材との間で吸引力を発生させて、前記反発力に抗して、前記対象部材及び前記ガイド部材を前記基準方向の第２の側に吸引する第１吸引部と、
を備え、
前記基準方向に見たときに、前記第１凹面又は前記第１凸面の外縁内に前記第１吸引部が配置されている保持装置。
【請求項２】
前記反発力発生部は、
前記支持部材に取付けられた第１磁石と、
前記ガイド部材に取付けられ、前記第１磁石に対して前記反発力を発生させる第２磁石と、
を有する請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記第１凹面又は前記第１凸面は、球面の一部である請求項１又は２に記載の保持装置。
【請求項４】
前記吸引力の大きさを調節する吸引力調節部を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の保持装置。
【請求項５】
前記吸引力調節部は、前記ガイド部材に対して前記第１吸引部を前記基準方向に移動させる請求項４に記載の保持装置。
【請求項６】
前記第１吸引部は、電磁石であり、
前記吸引力調節部は、前記電磁石に供給する電力を調節する請求項４に記載の保持装置。
【請求項７】
対象部材に取付けられる補助具と、
前記補助具との間で吸引力を発生させる保持装置と、
を備え、
前記保持装置は、
基準方向の第１の側を向く第１凹面又は第１凸面を有するガイド部材と、
前記ガイド部材を前記基準方向に移動可能に支持する支持部材と、
前記支持部材と前記ガイド部材との間に、前記基準方向に反発力を発生させる反発力発生部と、
前記支持部材に設けられ、前記ガイド部材の前記第１凹面又は前記第１凸面に接触した前記補助具との間で前記吸引力を発生させて、前記反発力に抗して、前記補助具及び前記ガイド部材を前記基準方向の第２の側に吸引する第１吸引部と、
を有し、
前記補助具は、
前記第１凹面に係合する第２凸面又は前記第１凸面に係合する第２凹面と、
前記第１吸引部との間で前記吸引力を発生させる第２吸引部と、
を有し、
前記基準方向に見たときに、前記第１凹面又は前記第１凸面の外縁内に前記第１吸引部が配置され、
前記第２凸面又は前記第２凹面の外縁の内側に前記第２吸引部が配置されている保持システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持装置及び保持システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、離れた位置にある対象部材を引き寄せて保持するための保持装置として、特許文献１の保持装置が知られている。特許文献１の保持装置では、オス側とワイヤ支持部との間に配置されたガイドワイヤに、メス側を係合させる。ガイドワイヤに沿って、オス側とメス側とを相対的に移動させる。オス側とメス側が正対したら、メス側の電磁石によりオス側の結合ピンをメス側に引きつけ、結合ピンをメス側のラッチピンに係止させる。以上の工程により、オス側にメス側を結合させる。
【０００３】
また、保持装置が対象部材を保持する際の反動を抑えるために、特許文献２の保持装置のように、磁気による吸引力及び反発力を利用する方法が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１０９７３４号公報
【特許文献２】特表２０１３−５１４５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、吸引力及び反発力を用いて対象部材を保持する際の反動を抑えても、対象部材の向きを所望の向きに調節したうえで保持することはできない。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、対象部材の向きを所望の向きに調節したうえで、反動を抑えて対象部材を保持することができる保持装置及び保持システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の保持装置は、基準方向の第１の側を向く第１凹面又は第１凸面を有するガイド部材と、前記ガイド部材を前記基準方向に移動可能に支持する支持部材と、前記支持部材と前記ガイド部材との間に、前記基準方向に反発力を発生させる反発力発生部と、前記支持部材に設けられ、前記ガイド部材の前記第１凹面又は前記第１凸面に接触した対象部材との間で吸引力を発生させて、前記反発力に抗して、前記対象部材及び前記ガイド部材を前記基準方向の第２の側に吸引する第１吸引部と、を備え、前記基準方向に見たときに、前記第１凹面又は前記第１凸面の外縁内に前記第１吸引部が配置されていることを特徴としている。
【０００８】
この発明を、例えばガイド部材が第１凹面を備え、対象部材が、第１凹面に係合する第２凸面と、第１吸引部との間で吸引力を発生させる第２吸引部と、を備え、対象部材がガイド部材に対する基準方向の第１の側に配置されている場合で説明する。保持装置は、宇宙空間等の、地上よりも重力が小さい環境で好適に用いられる。
【０００９】
第１吸引部と第２吸引部との間で吸引力が発生することで、対象部材の第２吸引部が保持装置に対して基準方向の第２の側に吸引される。この際に、対象部材の中で第２吸引部が基準方向の第２の側の端部に配置されるように、対象部材の向きが変化していく。
対象部材の第２吸引部が第１吸引部に吸引されると、基準方向に見たときに第１凹面の外縁内に第１吸引部が配置されているため、第２吸引部が第１凹面の中央部に向かって吸引され、保持装置の第１凹面に対象部材の第２凸面が係合する。ガイド部材、及びガイド部材の第１凹面に係合して第１凹面に接触した対象部材は、反発力発生部による反発力に抗して、吸引力により支持部材に対して基準方向の第２の側に吸引される。ガイド部材及び対象部材が支持部材に対して基準方向の第２の側に吸引される際にも、第１吸引部と第２吸引部との間で吸引力が発生することで、第１凹面及び第２凸面の形状に応じて、第１凹面に第２凸面が係合した状態で、対象部材の中で第２吸引部が基準方向の第２の側の端部に配置されるように、対象部材の向きがさらに変化し、対象部材の向きが所望の向きになる。
【００１０】
ガイド部材及び対象部材が一体となって支持部材に対して基準方向の第２の側に移動する中で、例えば保持装置の第１吸引部と第２吸引部との間に作用する吸引力の大きさと、保持装置の反発力発生部により作用する反発力の大きさと、が等しくなる基準方向の位置で、支持部材に対するガイド部材及び対象部材の基準方向の位置が保持される。この際に、反発力発生部により作用する反発力により、支持部材に対してガイド部材及び対象部材が基準方向の第２の側に移動する速度が抑えられ、保持装置により保持する際の反動を抑えて対象部材を保持することができる。
一方で、ガイド部材が第１凸面を備える場合でも、対象部材が、第１凸面に係合する第２凹面と、第１吸引部との間で吸引力を発生させる第２吸引部と、を備えている場合に、上記と同様の作用効果により、対象部材の向きを所望の向きに調節したうえで、保持装置により保持する際の反動を抑えて対象部材を保持することができる。
【００１１】
また、上記の保持装置において、前記反発力発生部は、前記支持部材に取付けられた第１磁石と、前記ガイド部材に取付けられ、前記第１磁石に対して前記反発力を発生させる第２磁石と、を有してもよい。
この発明によれば、第１磁石と第２磁石との間に発生する反発力の大きさは、第１磁石と第２磁石との距離の２乗に反比例する。例えば弾性体により発生する反発力の大きさに比べて、第１磁石と第２磁石との距離が短くなるに従い反発力を急激に大きくし、保持装置により保持する際の反動を効果的に抑えることができる。
【００１２】
また、上記の保持装置において、前記第１凹面又は前記第１凸面は、球面の一部であってもよい。
この発明によれば、第１凹面と第２凸面との間に、回転方向に対して幾何的な拘束がないため、第１凹面に係合した対象部材の第２凸面が、第１凹面に接触した状態で、第１凹面に対して容易に向きを変化させることができる。
ガイド部材が第１凸面を備える場合でも、同様の作用により、第１凸面に係合した対象部材の第２凹面が、第１凸面に接触した状態で、第１凸面に対して容易に向きを変化させることができる。
【００１３】
また、上記の保持装置において、前記吸引力の大きさを調節する吸引力調節部を備えてもよい。
この発明によれば、保持装置が対象部材を保持した状態で、吸引力調節部により第１吸引部と対象部材との間で発生する吸引力の大きさを小さくすることで、吸引力の大きさが反発力発生部により作用する反発力の大きさよりも小さくなり、支持部材に対してガイド部材及び対象部材が基準方向の第１の側に移動する。支持部材に対してガイド部材が基準方向の第１の側への移動を止めると、対象部材に作用する慣性力が吸引力の大きさよりも大きい場合等には、保持装置から対象部材を基準方向の第１の側に解放することができる。
【００１４】
また、上記の保持装置において、前記吸引力調節部は、前記ガイド部材に対して前記第１吸引部を前記基準方向に移動させてもよい。
この発明によれば、ガイド部材に係合した対象部材と第１吸引部との基準方向の距離を調節することで、第１吸引部と対象部材との間に発生する吸引力の大きさを調節することができる。
【００１５】
また、上記の保持装置において、前記第１吸引部は、電磁石であり、前記吸引力調節部は、前記電磁石に供給する電力を調節してもよい。
この発明によれば、電磁石に供給する電力を調節することで、第１吸引部と対象部材との間に発生する吸引力の大きさを調節することができる。
【００１６】
また、本発明の保持システムは、対象部材に取付けられる補助具と、前記補助具との間で吸引力を発生させる保持装置と、を備え、前記保持装置は、基準方向の第１の側を向く第１凹面又は第１凸面を有するガイド部材と、前記ガイド部材を前記基準方向に移動可能に支持する支持部材と、前記支持部材と前記ガイド部材との間に、前記基準方向に反発力を発生させる反発力発生部と、前記支持部材に設けられ、前記ガイド部材の前記第１凹面又は前記第１凸面に接触した前記補助具との間で前記吸引力を発生させて、前記反発力に抗して、前記補助具及び前記ガイド部材を前記基準方向の第２の側に吸引する第１吸引部と、を有し、前記補助具は、前記第１凹面に係合する第２凸面又は前記第１凸面に係合する第２凹面と、前記第１吸引部との間で前記吸引力を発生させる第２吸引部と、を有し、前記基準方向に見たときに、前記第１凹面又は前記第１凸面の外縁内に前記第１吸引部が配置され、前記第２凸面又は前記第２凹面の外縁の内側に前記第２吸引部が配置されていることを特徴としている。
【００１７】
この発明を、例えばガイド部材が第１凹面を備え、補助具が第２凸面を備え、対象部材に取付けられた補助具がガイド部材に対する基準方向の第１の側に配置されている場合で説明する。
第１吸引部と第２吸引部との間で吸引力が発生することで、補助具の第２吸引部が保持装置に対して基準方向の第２の側に吸引される。この際に、補助具の中で第２吸引部が基準方向の第２の側に配置されるように、補助具及び対象部材の向きが変化していく。
補助具の第２吸引部が第１吸引部に吸引されると、基準方向に見たときに第１凹面の外縁内に第１吸引部が配置されているため、第２凸面の外縁の内側に配置された第２吸引部が第１凹面の中央部に向かって吸引され、保持装置の第１凹面に補助具の第２凸面が係合する。ガイド部材、及びガイド部材の第１凹面に係合して第１凹面に接触した補助具は、反発力発生部による反発力に抗して、吸引力により支持部材に対して基準方向の第２の側に吸引される。ガイド部材及び補助具が支持部材に対して基準方向の第２の側に吸引される際にも、第１吸引部と第２吸引部との間で吸引力が発生することで、第１凹面及び第２凸面の形状に応じて、第１凹面に第２凸面が係合した状態で、補助具の中で第２吸引部が基準方向の第２の側に配置されるように、補助具及び対象部材の向きがさらに変化し、対象部材の向きが所望の向きになる。
【００１８】
ガイド部材及び補助具が一体となって支持部材に対して基準方向の第２の側に移動する中で、例えば保持装置の第１吸引部と第２吸引部との間に作用する吸引力の大きさと、保持装置の反発力発生部により作用する反発力の大きさと、が等しくなる基準方向の位置で、支持部材に対するガイド部材、補助具、及び対象部材の基準方向の位置が保持される。この際に、反発力発生部により作用する反発力により、支持部材に対してガイド部材、補助具、及び対象部材が基準方向の第２の側に移動する速度が抑えられ、保持装置により保持する際の反動を抑えて対象部材を保持することができる。
一方で、ガイド部材が第１凸面を備え、補助具が第２凹面を備えている場合に、上記と同様の作用効果により、対象部材の向きを所望の向きに調節したうえで、保持装置により保持する際の反動を抑えて対象部材を保持することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の保持装置及び保持システムによれば、対象部材の向きを所望の向きに調節したうえで、反動を抑えて対象部材を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の保持装置を模式的に示す断面図である。
【図２】同保持装置が対象部材を保持する工程を模式的に説明する断面図である。
【図３】同保持装置が対象部材を保持する工程を模式的に説明する断面図である。
【図４】同保持装置が対象部材を解放する工程を模式的に説明する断面図である。
【図５】同保持装置が対象部材を解放する工程を模式的に説明する断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の保持装置が用いられる人工衛星を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例における保持装置が用いられる人工衛星を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態の保持システムを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る保持装置の第１実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。保持装置は、宇宙空間等の、地上よりも重力が小さい環境で好適に用いられる。
図１に示す本実施形態の保持装置１は、対象部材１００を保持し、保持した対象部材１００を解放するのに用いられる。なお、図１以下では、対象部材１００の一部を破断して示している。
対象部材１００は、本体１０１と、永久磁石である第２吸引部１０２と、図示しない第２電極と、撮像部と、充電池と、を備えている。
【００２２】
本体１０１は、不透明の樹脂等の非磁性体で、球殻状に形成されている。本体１０１の外面の一部は、第２凸面１０１ａである。第２凸面１０１ａは、球面の一部であり、半球以下の曲面である。本体１０１における第２凸面１０１ａの中心に位置する部分には、本体１０１の外面から径方向の内側に向かって凹んだ窪み１０１ｂが形成されている。窪み１０１ｂは、第２凸面１０１ａの外縁の内側に配置されている。
本実施形態では、本体１０１における第２凸面１０１ａとは異なる部分に、窓孔１０１ｃが形成されている。窓孔１０１ｃは、本体１０１の壁部を径方向に貫通している。窓孔１０１ｃには、透明の樹脂等の非磁性体で形成された窓部１０４が固定されている。本体１０１及び窓部１０４は、全体として球殻状に形成されている。
【００２３】
第２吸引部１０２は、第１磁極（例えばＮ極）及び第２磁極（例えばＳ極）を備えている。第２吸引部１０２は、本体１０１の窪み１０１ｂ内に、第１磁極が径方向の外側を向くように配置されている。第２吸引部１０２は、第２凸面１０１ａの外縁の内側に配置されている。より詳しくは、第２凸面１０１ａの外縁を含む面上におけるこの外縁の中心から、第２凸面１０１ａの面上における中心に向かう方向に見たときに、第２吸引部１０２は、第２凸面１０１ａの外縁の内側に配置されている。
第２吸引部１０２の中心には、図示しない孔が形成されている。すなわち、第２吸引部１０２は、リング状に形成されている。
【００２４】
第２電極は、第２吸引部１０２の孔内に配置されている。
撮像部及び充電池は、本体１０１内に配置されている。
撮像部は、集光レンズユニット、撮像素子、制御基板、及びメモリ等を備えている。集光レンズユニットは、本体１０１内で窓部１０４に対向するように配置されている。撮像素子は、集光レンズユニットの焦点が撮像素子の受光面上に位置するように配置されている。撮像素子は、対象部材１００の外部からの光が、窓部１０４及び集光レンズユニットを通して受光面に結像した像を信号に変換する。撮像素子は、変換した信号を制御基板に送る。制御基板は、送られた信号を適宜処理しメモリに送る。メモリは、送られた信号を記憶する。
【００２５】
充電池は、第２電極、撮像部の撮像素子、制御基板、及びメモリに電気的に接続されている。充電池には、電力が蓄えられている。充電池は、電力を撮像素子、制御基板、及びメモリに供給する。充電池は、対象部材１００の外部から第２電極を介して供給された電力を蓄える。
なお、対象部材１００の構成は特に限定されず、対象部材は、本体１０１の第２凸面１０１ａ及び第２吸引部１０２を備えていればよい。第２吸引部は、電磁石であってもよい。ただし、第２吸引部として永久磁石を用いた方が、対象部材１００で消費する電力が少なくなるので好ましい。
【００２６】
保持装置１は、支持部材１０と、ガイド部材２０と、反発力発生部２５と、第１吸引部３５と、吸引力調節部４０と、を備えている。
支持部材１０は、箱状に形成されている。支持部材１０は、底壁部１１と、底壁部１１の外縁部から立ち上がるように設けられた側壁部１２と、側壁部１２が立ち上がる先端部に、底壁部１１に対向するように設けられた天壁部１３と、案内部材１４と、を備えている。
この例では、底壁部１１の厚さ方向が基準方向Ｘとなっている。側壁部１２は、底壁部１１から基準方向Ｘの第１の側Ｘ１（以下、単に第１の側Ｘ１とも言う）に立ち上がっている。天壁部１３には、天壁部１３を基準方向Ｘに貫通する貫通孔１３ａが形成されている。貫通孔１３ａは、天壁部１３の中央部に形成されている。
例えば、案内部材１４は基準方向Ｘに沿って延びるように配置されている。案内部材１４は、側壁部１２等に固定されている。
【００２７】
ガイド部材２０は、基準方向Ｘの第１の側Ｘ１とは反対の第２の側Ｘ２（以下、単に第２の側Ｘ２とも言う）に向かって凸となるように湾曲した板状に形成されている。ガイド部材２０は、樹脂等の非磁性体で形成されている。ガイド部材２０の第１の側Ｘ１の外面には、第１の側Ｘ１を向く第１凹面２１が形成されている。第１凹面２１は、球面の一部である。第１凹面２１を規定する球面の半径は、対象部材１００の第２凸面１０１ａを規定する球面の半径と同等か、第２凸面１０１ａを規定する球面の半径よりも大きいことが好ましい。第１凹面２１は、半球以下の曲面である。
ガイド部材２０における第１凹面２１の中心に位置する部分には、ガイド部材２０を基準方向Ｘに貫通する貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２は、第１吸引部３５及び後述する第１電極が基準方向Ｘに挿通可能な大きさに形成されている。
【００２８】
反発力発生部２５は、第１永久磁石（第１磁石）２６と、第２永久磁石（第２磁石）２７と、を備えている。
第１永久磁石２６は、支持部材１０の底壁部１１に連結部材２９を介して取付けられている。第１永久磁石２６は、第３磁極（例えばＮ極）及び第４磁極（例えばＳ極）を備えている。第１永久磁石２６は、第３磁極が第１の側Ｘ１に位置するように配置されている。
第２永久磁石２７は、連結部材３０を介してガイド部材２０に取付けられている。第２永久磁石２７は、第１永久磁石２６と同様に構成され、第３磁極が第２の側Ｘ２に位置するように配置されている。第２永久磁石２７は、第１永久磁石２６よりも第１の側Ｘ１に配置され、第１永久磁石２６及び第２永久磁石２７は基準方向Ｘに並べて配置されている。
反発力発生部２５は、第１永久磁石２６と第２永久磁石２７とが基準方向Ｘに反発力を発生させることにより、支持部材１０とガイド部材２０との間に、基準方向Ｘに反発力を発生させる。
反発力発生部２５は、第１吸引部３５及び吸引力調節部４０を、基準方向Ｘに直交する直交方向Ｙに挟むように一対配置されている。
【００２９】
連結部材３０は、案内部材１４に対して直交方向Ｙに接触している。連結部材３０、及び連結部材３０に取付けられた第２永久磁石２７は、支持部材１０の案内部材１４に対して、直交方向Ｙに移動不能であり、基準方向Ｘに移動可能である。すなわち、支持部材１０は、ガイド部材２０を基準方向Ｘに移動可能に支持している。
【００３０】
第１吸引部３５は、対象部材１００の第２吸引部１０２と同様に構成された永久磁石であり、第１磁極及び第２磁極を備えている。第１吸引部３５は、基準方向Ｘを軸とする円柱状に形成されている。第１吸引部３５は、第２磁極が第１の側Ｘ１に位置するように、吸引力調節部４０に支持されている。第１吸引部３５は、ガイド部材２０の貫通孔２２に対して基準方向Ｘに並べて配置されている。第１吸引部３５は、ガイド部材２０の貫通孔２２に基準方向Ｘに挿通可能である。
第１吸引部３５は、ガイド部材２０の第１凹面２１に接触した対象部材１００の第２吸引部１０２との間で吸引力を発生させる。第１吸引部３５は、反発力発生部２５が発生させる反発力に抗して、対象部材１００及びガイド部材２０を第２の側Ｘ２に吸引する。
基準方向Ｘに見たときに、第１凹面２１の外縁内に第１吸引部３５が配置されている。
第１吸引部３５の第１の側Ｘ１の外面に、第１電極（不図示）が配置されている。
【００３１】
吸引力調節部４０は、調節部本体４１と、ロッド４２と、を備えている。
例えば、調節部本体４１内には、図示はしないがモータと、モータの回転軸に固定されたウォームホイールと、制御部と、が備えられている。
制御部は、第１電極及びモータに電気的に接続されている。制御部には、保持装置１の外部から電力が供給される。制御部は、第１電極及びモータに電力を供給する。制御部は、モータの回転軸を、回転軸の軸線回りの第１の向きと、第１の向きとは反対の第２の向きと、に回転させることができる。調節部本体４１は、支持部材１０の底壁部１１における第１の側Ｘ１の面に固定されている。
ロッド４２は、基準方向Ｘに延びるように配置されている。ロッド４２には、ウォームホイールと噛み合うウォームが形成されている。ロッド４２の第１の側Ｘ１の端部に、第１吸引部３５が固定されている。第１吸引部３５は、吸引力調節部４０を介して支持部材１０に固定されている。
【００３２】
モータの回転軸が所定の向きに回転することで、調節部本体４１に対してロッド４２は第１の側Ｘ１又は第２の側Ｘ２に移動する。ロッド４２と一体になって第１吸引部３５及び第１電極がガイド部材２０に対して基準方向Ｘに移動して、ガイド部材２０に係合する対象部材１００の第２吸引部１０２と第１吸引部３５との距離が変化することで、吸引力調節部４０は、第１吸引部３５と第２吸引部１０２との間に発生する吸引力の大きさを調節する。
【００３３】
次に、以上のように構成された保持装置１の動作について説明する。予め、保持装置１の支持部材１０は、例えば宇宙ステーションの船内実験室の壁等に取付けられている。対象部材１００は、ガイド部材２０に対する第１の側Ｘ１に配置されている。
第１吸引部３５と第２吸引部１０２との間で吸引力が発生することで、対象部材１００の第２吸引部１０２が保持装置１に対して基準方向Ｘの第２の側Ｘ２に吸引される。
なお、図１以下において、第１吸引部３５と第２吸引部１０２との間で発生する吸引力を白抜きの矢印で示し、第１永久磁石２６と第２永久磁石２７との間で発生する反発力を塗りつぶした矢印で示す。
第２吸引部１０２が吸引される際に、図２に示すように、対象部材１００の中で第２吸引部１０２が第２の側Ｘ２の端部に配置されるように、対象部材１００の向きが変化していく。
【００３４】
対象部材１００の第２吸引部１０２が第１吸引部３５に吸引されると、基準方向Ｘに見たときに第１凹面２１の外縁内に第１吸引部３５が配置されているため、第２凸面１０１ａの外縁の内側に配置された第２吸引部１０２が第１凹面２１の中央部に向かって吸引され、保持装置１の第１凹面２１に対象部材１００の第２凸面１０１ａが係合する。ガイド部材２０、及びガイド部材２０の第１凹面２１に係合して第１凹面２１に接触した対象部材１００は、反発力発生部２５による反発力に抗して、吸引力により支持部材１０に対して第２の側Ｘ２に吸引される。ガイド部材２０及び対象部材１００が支持部材１０に対して第２の側Ｘ２に吸引される際にも、第１吸引部３５と第２吸引部１０２との間で吸引力が発生することで、図３に示すように、第１凹面２１に第２凸面１０１ａが係合した状態で、対象部材１００の中で第２吸引部１０２が第２の側Ｘ２の端部に配置されるように、対象部材１００の向きがさらに変化し、対象部材１００の向きが、対象部材１００の中で第２吸引部１０２が第２の側Ｘ２の端部に配置される所望の向きになる。
【００３５】
ガイド部材２０及び対象部材１００が一体となって支持部材１０に対して第２の側Ｘ２に移動する中で、例えば保持装置１の第１吸引部３５と第２吸引部１０２との間に作用する吸引力の大きさと、保持装置１の一対の反発力発生部２５により作用する反発力の大きさと、が等しくなる基準方向Ｘの位置で、支持部材１０に対するガイド部材２０及び対象部材１００の基準方向Ｘの位置が保持される。
なお、支持部材１０に対するガイド部材２０及び対象部材１００が保持される位置はこれに限られず、図３に示すように第１吸引部３５に対象部材１００の第２吸引部１０２が接触する位置等でもよい。
本実施形態の保持装置１によれば、対象部材１００の基準方向Ｘの位置が保持される際に、反発力発生部２５により作用する反発力により、支持部材１０に対してガイド部材２０及び対象部材１００が第２の側Ｘ２に移動する速度が抑えられる。従って、対象部材１００の向きを所望の向きに調節したうえで、保持装置１により保持する際の反動を抑えて対象部材１００を保持することができる。
保持装置１が対象部材１００を保持する際の反動を抑えることで、対象部材１００の跳ね返りを抑制することができる。
【００３６】
反発力発生部２５は、第１永久磁石２６と第２永久磁石２７とを備えている。第１永久磁石２６と第２永久磁石２７との間に発生する反発力の大きさは、第１永久磁石２６と第２永久磁石２７との距離の２乗に反比例する。例えば弾性体により発生する反発力の大きさに比べて、第１永久磁石２６と第２永久磁石２７との距離が短くなるに従い反発力を急激に大きくし、保持装置１により保持する際の反動を効果的に抑えることができる。
第１凹面２１は、球面の一部である。第１凹面２１と対象部材１００の第２凸面１０１ａとの間に、回転方向に対して幾何的な拘束がないため、第１凹面２１に係合した第２凸面１０１ａが、第１凹面２１に接触した状態で、第１凹面２１に対して容易に向きを変化させることができる。
【００３７】
保持装置１に対象部材１００が保持されると、保持装置１の第１電極に対象部材１００が第２電極が電気的に接続され、保持装置１の制御部から、第１電極及び第２電極を介して対象部材１００の充電池に電力が供給される。
【００３８】
例えば、充電池に電力が供給されてから一定時間経過した後で、吸引力調節部４０の制御部は、モータの回転軸を所定の向きに回転させることで、図４に示すようにロッド４２とともに第１吸引部３５及び第１電極を第２の側Ｘ２に移動する。保持装置１が対象部材１００を保持した状態で第１吸引部３５と対象部材１００の第２吸引部１０２との間で発生する吸引力の大きさを小さくすることで、吸引力の大きさが一対の反発力発生部２５により作用する反発力の大きさよりも小さくなり、支持部材１０に対してガイド部材２０及び対象部材１００が第１の側Ｘ１に移動する。支持部材１０に対してガイド部材２０が第１の側Ｘ１への移動を止めると、対象部材１００に作用する慣性力が吸引力の大きさよりも大きい場合等には、図５に示すように保持装置１から対象部材１００を第１の側Ｘ１に解放することができる。
【００３９】
なお、吸引力の大きさを小さくする際に、反発力発生部２５による反発力のため、ガイド部材２０が第１の側Ｘ１に移動する。保持装置１の第１吸引部３５と対象部材１００の第２吸引部１０２と間の距離が大きくなることで、吸引力がさらに小さくなる。この結果、対象部材１００の解放時に必要となる対象部材１００の推力を小さくすることができる。
対象部材が自ら推力を発生する機能を持つ場合には、その推力を利用して保持装置１から対象部材を解放することが可能である。その場合、上記の工程において、反発力発生部２５による反発力によりガイド部材２０が第１の側Ｘ１に移動し、保持装置１の第１吸引部３５と対象部材１００の第２吸引部１０２と間の距離が大きくなることで、これらの間に作用する吸引力が小さくなるため、反発力発生部２５がない場合に比べて、解放時に必要な推力を小さくすることができる。
保持装置１から解放された対象部材１００は、充電池に蓄えられた電力により動作する。対象部材１００は、撮像部で船内実験室の像を撮影し、メモリに記憶する。
【００４０】
吸引力調節部４０は、ガイド部材２０に対して第１吸引部３５を第２の側Ｘ２に移動させる。ガイド部材２０に係合した対象部材１００と第１吸引部３５との基準方向Ｘの距離を調節することで、第１吸引部３５と対象部材１００の第２吸引部１０２との間に発生する吸引力の大きさを調節することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、第１吸引部は電磁石であり、吸引力調節部は電磁石に供給する電力を調節してもよい。このように構成しても、電磁石に供給する電力を調節することで、第１吸引部と対象部材１００の第２吸引部１０２との間に発生する吸引力の大きさを調節することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６及び図７を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図６に示すように本実施形態の保持装置２は、宇宙空間に配置された第１人工衛星１１０を修理するためにも好適に用いられる。保持装置２は、第１人工衛星１１０を修理する側の第２人工衛星３に搭載して用いられる。
第１人工衛星１１０は、装置本体１１１と、第３吸引部１１２と、第２吸引力調節部１１３と、を備えている。
【００４３】
装置本体１１１の外面には、第３凹面１１１ａが形成されている。第３凹面１１１ａは、第２の側Ｘ２を向いている。装置本体１１１における第３凹面１１１ａの中心に位置する部分には、装置本体１１１の外面から第１の側Ｘ１に凹んだ窪み１１１ｂが形成されている。
第３吸引部１１２は、対象部材１００の第２吸引部１０２と同様に構成された永久磁石である。第３吸引部１１２は、第１磁極が第２の側Ｘ２に位置するように、窪み１１１ｂ内に配置されている。
第２吸引力調節部１１３は、吸引力調節部４０の調節部本体４１、ロッド４２と同様に構成された調節部本体１１５、ロッド１１６を備えている。調節部本体１１５は、窪み１１１ｂの底部に固定されている。ロッド１１６の第２の側Ｘ２の端部には、第３吸引部１１２が固定されている。
【００４４】
この実施形態では、制御モジュール（対象部材）１２０が補助具１２１に取付けられている。なお、保持装置２及び補助具１２１で、保持システム４を構成する。
制御モジュール１２０は、例えば第１人工衛星１１０を制御する。なお、対象部材は制御モジュール１２０に限定されない。
【００４５】
補助具１２１は、本体１２３と、第２吸引部１２４と、を備えている。本体１２３は、樹脂等の非磁性体で板状に形成されている。本体１２３は、本体１２３の厚さ方向が基準方向Ｘに沿うように配置されている。
本体１２３における第１の側Ｘ１を向く外面には、第１人工衛星１１０の第３凹面１１１ａに係合する第３凸面１２３ａが形成されている。本体１２３における第２の側Ｘ２を向く外面には、第２凹面１２３ｂが形成されている。本体１２３における第２凹面１２３ｂの中心に位置する部分には、本体１２３を基準方向Ｘに貫通する貫通孔（符号省略）が形成されている。なお、この貫通孔は、本体１２３を基準方向Ｘに貫通していなくてもよい。
第２吸引部１２４は、対象部材１００の第２吸引部１０２と同様に構成された永久磁石である。第２吸引部１２４は、第１磁極が第２の側Ｘ２に位置するように、本体１２３の貫通孔内に配置されている。
【００４６】
補助具１２１は、第３凸面１２３ａが第１人工衛星１１０の第３凹面１１１ａに係合し、第２吸引部１２４と第３吸引部１１２との間で吸引力を発生させることで、第１人工衛星１１０に保持されている。
補助具１２１に取付けられた制御モジュール１２０は、第１人工衛星１１０を制御する。
【００４７】
第２人工衛星３は、装置本体５０と、装置本体５０に取付けられた第１アーム５１、第２アーム５２と、を備えている。
例えば、第１アーム５１及び第２アーム５２は基準方向Ｘに伸縮可能である。第１アーム５１は、第１人工衛星１１０を保持したり、この保持を解消したりすることができる。
第２アーム５２の先端には、第２アーム５２との間でなす角度を変更可能な関節５３が取付けられている。関節５３内には、第２アーム５２と関節５３とがなす角度を保持した保持状態と、この保持を解除した解除状態と、に切換え可能なブレーキ機構が内蔵されている。
【００４８】
保持装置２は、本実施形態の保持装置１の支持部材１０及びガイド部材２０に代えて、支持部材５５及びガイド部材６０を備えている。
支持部材５５は底壁部１１を備えている。底壁部１１は、第２人工衛星３の関節５３に固定されている。
ガイド部材６０は、第１の側Ｘ１に向かって凸となるように湾曲した板状に形成されている。ガイド部材６０の第１の側Ｘ１の外面には、第１の側Ｘ１を向く第１凸面６１が形成されている。第１凸面６１は、球面の一部であることが好ましい。
ガイド部材６０における第１凸面６１の中心に位置する部分には、ガイド部材６０を基準方向Ｘに貫通する貫通孔６２が形成されている。貫通孔６２は、第１吸引部３５が通過可能な大きさに形成されている。
基準方向Ｘに見たときに、第１凸面６１の外縁内に第１吸引部３５が配置される。
【００４９】
以上のように構成された第１人工衛星１１０及び第２人工衛星３において、制御モジュール１２０を新しい制御モジュール１２０に交換するときには、以下の工程を行う。
第２人工衛星３の第１アーム５１で第１人工衛星１１０の装置本体１１１を保持し、第２人工衛星３の装置本体５０に対して第１人工衛星１１０の装置本体１１１が移動しないようにする。
関節５３内のブレーキ機構を解除状態にして第２アーム５２を伸ばすと、保持装置２の第１吸引部３５と補助具１２１の第２吸引部１２４との間に発生する吸引力により、第２アーム５２と関節５３とがなす角度が変化し、保持装置２の第１凸面６１に補助具１２１の第２凹面１２３ｂが係合する。この際に前述のように、保持装置２に対する制御モジュール１２０の向きを所望の向きに調節したうえで、反動を抑えて保持装置２に制御モジュール１２０が保持される。ブレーキ機構を、保持状態にする。
【００５０】
第２吸引力調節部１１３により装置本体１１１に対して第３吸引部１１２を第１の側Ｘ１に移動させ、第２アーム５２を縮ませる。すると、第１人工衛星１１０から補助具１２１が解放される。
第２人工衛星３において、ブレーキ機構を適宜解除状態にして、保持装置２から補助具１２１を解放し、保持装置２に新しい制御モジュール１２０が取付けられた補助具１２１（以下、補助具１２１Ａとも言う）を保持させる。
第２吸引力調節部１１３により装置本体１１１に対して第３吸引部１１２を第２の側Ｘ２に移動させ、第２アーム５２を伸ばすと、第１人工衛星１１０に補助具１２１Ａが保持される。
吸引力調節部４０により支持部材５５に対して第１吸引部３５を第２の側Ｘ２に移動させ、第２アーム５２を縮ませると、第２人工衛星３から補助具１２１Ａが解放され、第１人工衛星１１０に新しい制御モジュール１２０が取付けられる。
第１アーム５１による第１人工衛星１１０の保持を解除し、第１人工衛星１１０の制御モジュール１２０の交換が終了する。
【００５１】
なお、図７に、本実施形態の変形例の第１人工衛星１１０Ａ及び第２人工衛星３Ａを示す。
第１人工衛星１１０Ａは、第１人工衛星１１０に対して、第２吸引力調節部１１３を備えていない。
制御モジュール１２０が取付けられている補助具１２１Ｂの第２吸引部１２４Ａは、磁性体で形成されている。
保持装置２Ａの第１吸引部３５Ａは電磁石である。第１吸引部３５Ａは、極性や、動作のＯＮ／ＯＦＦを切り替えが可能である。
【００５２】
以上のように構成された第１人工衛星１１０Ａ及び第２人工衛星３Ａにおいて、制御モジュール１２０を新しい制御モジュール１２０に交換するときには、以下の工程を行う。
制御モジュール１２０を第１人工衛星１１０Ａから取り外すときには、第３吸引部１１２との間で吸引力が発生する向きに、第１吸引部３５Ａを励磁する。第３吸引部１１２と第２吸引部１２４Ａとが吸着する。第１吸引部３５Ａの極性を反転させ、第１吸引部３５Ａと第２吸引部１２４Ａとの間の吸着力が第３吸引部１１２と第２吸引部１２４Ａと間の吸着力より大きければ、第３吸引部１１２と第２吸引部１２４Ａとの間が離れて、制御モジュール１２０の取り外しが完了する。
【００５３】
一方で、新しい制御モジュール１２０を取り付ける時には、第３吸引部１１２との間で吸引力が発生する向きに第１吸引部３５Ａを励磁する。第１吸引部３５Ａと第２吸引部１２４Ａとが吸着し、第３吸引部１１２と第２吸引部１２４Ａとが吸着する。第１吸引部３５Ａの動作をＯＦＦし、第１吸引部３５Ａと第２吸引部１２４Ａと間の吸着力よりも第１永久磁石２６と第２永久磁石２７との間の反発力が大きければ、第１吸引部３５Ａと第２吸引部１２４Ａとの間が離れて、新しい制御モジュール１２０の取り付けが完了する。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図８を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図８に示すように本実施形態の保持システム５は、対象部材１３０に取付けられる補助具６５と、補助具６５との間で吸引力を発生させる保持装置１と、を備えている。
【００５５】
補助具６５は、本体６６と、第２吸引部６７と、を備えている。
本体６６は、樹脂等の非磁性体で半球状に形成されている。本体６６に形成された曲面である外面が、第２凸面６６ａである。第２凸面６６ａは、保持装置１の第１凹面２１に係合する。
本体６６における第２凸面６６ａの中心に位置する部分には、本体６６の外面から径方向の内側に向かって凹んだ窪み６６ｂが形成されている。窪み６６ｂは、第２凸面６６ａの外縁の内側に配置されている。
第２吸引部６７は、対象部材１００の第２吸引部１０２と同様に構成された永久磁石である。第２吸引部６７は、第１磁極が第２の側Ｘ２に位置するように、窪み６６ｂ内に配置されている。第２吸引部６７は、第２凸面６６ａの外縁の内側に配置されている。
第２吸引部６７は、保持装置１の第１吸引部３５との間で吸引力を発生させる。
【００５６】
対象部材１３０の形状及び材質は特に限定されず、本実施形態では、対象部材１３０は直方体状に形成されている。対象部材１３０の側面には、補助具６５の本体６６が取付けられる。
以上のように構成された本実施形態の保持システム５によれば、基準方向Ｘに見たときに第１凹面２１の外縁内に第１吸引部３５が配置され、第２凸面６６ａの外縁の内側に第２吸引部６７が配置されているため、補助具６５の第２吸引部６７が第１吸引部３５に吸引されると、保持装置１の第１凹面２１に補助具６５の第２凸面６６ａが係合する。そして、対象部材１３０の向きを所望の向きに調節したうえで、反動を抑えて対象部材１３０を保持することができる。
なお、補助具に第２凹面が形成され、保持装置のガイド部材に、この第２凹面に係合する第１凸面が形成されていてもよい。この場合、第２吸引部６７は、第２凹面の外縁の内側に配置される。
【００５７】
以上、本発明の第１実施形態から第３実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第１実施形態から第３実施形態では、第１凹面及び第１凸面は球面の一部でなく、円錐の側面や、回転放物面等でもよい。
反発力発生部２５をバネ等の弾性体で構成してもよい。
【００５８】
保持システムにおいて、補助具が第２凸面及び第２凹面を備えなくてもよい。
保持装置は、連結部材２９，３０、第１電極、第２電極、及び吸引力調節部４０を備えなくてもよい。
本実施形態では、保持装置を宇宙空間等で用いるとしたが、保持装置は水中等で用いられてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１，２，２Ａ  保持装置
４，５  保持システム
１０，５５  支持部材
２０，６０  ガイド部材
２１  第１凹面
２５  反発力発生部
２６  第１永久磁石（第１磁石）
２７  第２永久磁石（第２磁石）
３５，３５Ａ  第１吸引部
４０  吸引力調節部
６１  第１凸面
６５，１２１，１２１Ｂ  補助具
１００，１３０  対象部材
１２０  制御モジュール（対象部材）
Ｘ    基準方向
Ｘ１  第１の側
Ｘ２  第２の側
【図１】
2020165524.tif 000003
【図２】
2020165524.tif 000004
【図３】
2020165524.tif 000005
【図４】
2020165524.tif 000006
【図５】
2020165524.tif 000007
【図６】
2020165524.tif 000008
【図７】
2020165524.tif 000009
【図８】
2020165524.tif 000010