(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部と前記中空部から径方向に複数の貫通孔とが形成された係留本体、前記中空部に嵌合しており前記貫通孔と対応した側面に係合凹部が形成された係留軸、前記各貫通孔内にそれぞれ配置され前記各係合凹部に嵌入可能な係合体、及び前記貫通孔が外側に開口する開口部に対して外方から接離する態様で前記係留本体に回動可能に設けられた開閉部材から成り、
前記開閉部材は前記係留本体に回動可能に軸支された一対の作動腕であり、前記係留本体には前記各作動腕を開閉させるための作動機構が設けられ、
該作動機構は前記各作動腕に形成された斜面に係合する楔体を備えた出力部材を有しており、前記作動機構の前記出力部材に出力される力は、係留物からの引っ張り荷重に起因して前記係合体を介して前記各作動腕に作用する開閉方向の力に対して、前記楔体の作用によって、直交する方向に且つ前記開閉方向の力に比して充分小さい力に変換されていることから成り、
前記開閉部材は、閉じ状態で前記係合体を前記係合凹部に嵌入した係合状態に保持して前記係留軸と前記係留本体とをロックさせ、開き状態で前記係合体の前記係合凹部からの離脱を許容して前記係留軸と前記係留本体とのロックを解除し前記係留軸の前記係留本体からの分離を可能にすることから成ることを特徴とする分離可能な係留装置。
【請求項２】
前記係留本体の上端部には、懸吊用金具としての係留物金具が取付けられ、前記係留軸の下端部には係留物が係止可能な係留金具が取り付けられている請求項１に記載の分離可能な係留装置。
【請求項３】
前記作動機構の誤動作が発生した場合でも前記開閉部材の前記閉じ状態を維持するため、前記一対の作動腕を互いに係合させる安全保護軸が設けられていることから成る請求項１又は２に記載の分離可能な係留装置。
【請求項４】
前記楔体は前記斜面を転動するローラを軸支しており、前記開閉部材の前記開き状態と前記閉じ状態との間の作動に対応して前記楔体を移動させるために前記作動機構に要求される操作力は、前記ローラの転動に要する極小の力に設定されていることから成る請求項１〜３の何れか１項に記載の分離可能な係留装置。
【請求項５】
前記係留軸と前記係留本体とは、両者の分離時に相対的な回転を防止するため前記軸方向に延びるキー及びキー溝によって係合していることから成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の分離可能な係留装置。
【請求項６】
前記係留軸は、前記係留本体の中空部に、滑らかに軸嵌合していることから成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の分離可能な係留装置。
【請求項７】
複数の前記係留装置が前記係留物を係留しており、前記係留物の係留解除時における姿勢及び方向を任意に設定可能とするため、前記各係留装置に備わる前記作動機構の動作を個別に制御する制御装置を備えることから成る請求項１〜６のいずれか１項に記載の分離可能な係留装置。
【請求項８】
前記係合凹部、前記貫通孔及び前記係合体から成る係合構造は、前記係留軸の軸方向に複数段に設けられていることから成る請求項１に記載の分離可能な係留装置。
【請求項９】
前記係合体は鋼球であり、前記係合凹部は前記鋼球の半径に相当する深さを有する半球状凹部であり、前記貫通孔は前記鋼球が通過可能な孔径を有する断面円形孔であり、前記係留本体は前記鋼球の半径に相当する壁厚を有する係留筒体であることから成る請求項１に記載の分離可能な係留装置。
【請求項１０】
前記係留本体には、前記係留軸の前記係留本体からの分離時に前記係留軸と共に移動して前記係合体が前記係留本体から脱落するのを防止する係合体保持ケースが設けられていることから成る請求項１に記載の分離可能な係留装置。
【請求項１１】
前記係留本体と前記係合体保持ケースとの間には、前記係合体保持ケースを前記係留軸の分離移動に追従して移動させる方向に付勢する付勢手段と、前記係合体保持ケースを前記係合体の脱落防止位置で停止させる停止手段とが設けられていることから成る請求項１０に記載の分離可能な係留装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機等の重量物の落下衝撃試験等に好適な、係留物の係留と係留解除とを確実に行うことができる分離可能な係留装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、航空機の客室安全性の研究を進めるには、最終的には、航空機を実際に落下させる落下衝撃試験が必要不可欠である。航空機等の重量物から成る供試体の落下衝撃試験を高精度、高効率に行うためには、試験条件として設定される供試体の落下姿勢、進入角度及び衝撃速度を正確に実現することを可能にする技術と、高所に懸吊した状態にある大重量の供試体を地上から制御して、タイミング良く且つ安全に落下させる技術とが求められる。
【０００３】
軽重量物の供試体を垂直落下させる垂直落下試験であれば、軽重量物を吊り下げるための懸吊装置は、航空機の貨物運搬、落下に用いるカーゴフック等で簡易的に代用することができる。しかしながら、そのような代用フックは、重量物を上記のような条件で落下させる試験において使用することは困難である。また、水平速度を付加した自由落下試験においては、分離時に摩擦力、衝撃力、回転力等が供試体に作用すると、供試体が落下開始の瞬間に姿勢を変化したり回転を開始したりして落下開始の状態が試験条件と異なり、予定していた条件で落下試験を実施することができず、正確な落下衝撃試験結果を得ることもできないという問題点がある。更に、純粋な垂直落下試験でも、供試体の分離時に供試体に回転を与えてしまうと滑らかな分離が得られず、画像計測及び貼着したセンサから有線を介しての加速度、歪み、荷重等の測定における計測系の精度低下等の問題点がある。このような問題点が存在するため、現在のところ、大重量の供試体を上記設定条件を満足した状態で落下させることができる装置は知られていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、航空機等の重量物を落下させる落下衝撃試験の場合のように、係留装置による係留状態を解除して係留物を落下させるとき、特に、水平速度を付加した自由落下試験を行うときに、係留装置の分離時に係留装置において作動力、衝撃力及び回転力を極力小さくした状態で係留を解除して自由落下させることを可能にする点、或いは、水平速度が付加されない純粋の垂直自由落下においても、分離時に係留物に回転を与えずに係留装置から滑らかに係留物を分離させる点で解決すべき課題がある。
【０００５】
この発明の目的は、水平速度を付加した自由落下や純粋な垂直落下において、係留装置の分離時に係留物に不要な力が作用するのを防止して滑らかな分離を可能にし、係留物が設定条件を満たした状態で分離することを可能にして、加速度、歪み、荷重等を測定する計測系の精度を向上させることができる分離可能な係留装置を提供することである。係留物を航空機等の重量物とした落下衝撃試験に適用される場合においては、設定条件を満たす落下を行って、正確な落下衝撃試験結果を得ることを可能にする分離可能な係留装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を達成するため、次のように構成されている。即ち、この発明による分離可能な係留装置は、中空部と前記中空部から径方向に複数の貫通孔とが形成された係留本体、前記中空部に嵌合しており前記貫通孔と対応した側面に係合凹部が形成された係留軸、前記各貫通孔内にそれぞれ配置され前記各係合凹部に嵌入可能な係合体、及び前記貫通孔が外側に開口する開口部に対して外方から接離する態様で前記係留本体に回動可能に設けられた開閉部材から成り、前記開閉部材は前記係留本体に回動可能に軸支された一対の作動腕であり、前記係留本体には前記各作動腕を開閉させるための作動機構が設けられ、該作動機構は前記各作動腕に形成された斜面に係合する楔体を備えた出力部材を有しており、前記作動機構の前記出力部材に出力される力は、係留物からの引っ張り荷重に起因して前記係合体を介して前記各作動腕に作用する開閉方向の力に対して、前記楔体の作用によって、直交する方向に且つ前記開閉方向の力に比して充分小さい力に変換されていることから成り、前記開閉部材は、閉じ状態で前記係合体を前記係合凹部に嵌入した係合状態に保持して前記係留軸と前記係留本体とをロックさせ、開き状態で前記係合体の前記係合凹部からの離脱を許容して前記係留軸と前記係留本体とのロックを解除し前記係留軸の前記係留本体からの分離を可能にすることから成ることを特徴とする。
【０００７】
この分離可能な係留装置によれば、係留物の係留状態では、開閉部材は閉じ状態にあって係留本体に形成されている貫通孔の開口部に接近した位置にあり、開閉部材はそれらの貫通孔内に設けられている係合体に係合して係合体を内側に押圧し、係合体を係留軸に形成されている係合凹部に嵌入係合させている。従って、係留軸に係留物から引っ張り力が作用しても、係留軸は係合体を介して係留本体とロックされた状態が維持され、係留軸の係留本体からの分離が確実に阻止される。係留物の係留を解く場合には、開閉部材は開き状態とされ、係合体は係留軸に形成されている係合凹部からの離脱が許容されて、係留本体に形成されている貫通孔内を後退可能となる。係留軸は係留本体とのロックが解除されるので、係留軸は係留物からの引っ張り力によって係留本体から軸方向に分離される。そして、開閉部材を係留本体に回動可能に軸支された一対の作動腕とすることによって、各作動腕が回動して閉じるときに貫通孔が開口する係留本体の開口部に対して外方から接近し、各作動腕が貫通孔内の係合体に係合して係留軸に形成されている球状凹部に嵌入係合させることで、係留本体と係留軸とがロックされる。各作動腕が軸の回りに回動して開くときには、各作動腕は開口部に対して遠ざかる方向に離れるので、係合体は係留軸に形成されている係合凹部からの離脱が許容され、係留軸は係留本体とのロックが解除されて係留本体から分離することができる。係留本体に設けた作動機構を作動させることで、各作動腕を開閉作動させることが可能となる。に設けた作動機構を作動させることで、各作動腕を開閉作動させることが可能となる。
【０００８】
この分離可能な係留装置において、前記係留本体の上端部には、懸吊用金具としての係留物金具が取付けられ、前記係留軸の下端部には係留物が係止可能な係留金具が取り付けられている。このように構成することによって、係留装置は、係留軸の下端部に係留物を係留した係留状態では、係留軸には該係留軸を係留本体から分離させようとする引っ張り力が作用するが、係留物をそうした引っ張り力に抗して確実に係留させると共に、係留解除時には係留軸を係留本体から容易に且つ確実に分離させることを可能にする。
【０００９】
この作動腕と作動機構とを備える分離可能な係留装置において、前記作動機構の誤動作が発生した場合でも前記開閉部材の前記閉じ状態を維持するため、前記一対の作動腕を互いに係合させる安全保護軸を設けることが好ましい。懸垂途中や作業準備中等に予期せぬ作動機構の誤動作が発生すると、係留装置が分離作動して、係留物が係留離脱する等の危険な状態になることが予想される。一対の作動腕を互いに係合させる安全保護軸を設けることで、作動機構の誤動作時でも開閉部材の閉じ状態が維持され、係留装置の意図しない分離作動が阻止される。従って、係留物を離脱させるときまで、係留物を安全、確実に保持することが可能となる。別の手段によって安全保護軸それ自体を作動させることで、一対の作動腕を開き作動させることが可能である。安全保護軸は、例えば、係留本体に回動可能に軸支される位置とは係留軸を挟んで反対側に位置する作動腕の円弧側末端部に設けることが好ましい。
【００１０】
この作動腕と作動機構とを備える分離可能な係留装置において、前記作動機構は前記各作動腕に対向して形成された斜面に係合する楔体を備えた出力部材を有しており、前記作動機構の前記出力部材に出力される力を、前記係留物からの引っ張り荷重に起因して前記係合体を介して前記各作動腕に作用する開閉方向の力に対して、前記楔体の前記斜面の作用によって、直交する方向に且つ前記開閉方向の力に比して充分小さい力に変換することができる。作動機構によって各作動腕を作動させる機構は種々の構造が考えられるが、各作動腕に対向して斜面を形成し、作動機構が有する出力部材にこれら斜面に係合する楔体を備える態様が、構造的に簡素で済み且つ作動機構に求められる出力の大きさが少なくて済む。即ち、楔体と斜面との構造によって、楔体の進退動作は、作動腕の開閉動作に変換される。各作動腕には、係留物からの引っ張り荷重に起因して係合体を介して開閉方向の力が作用するが、この開閉方向の力に対抗する状態に両作動腕を維持するのに作動機構に求められる作動力は、楔体と斜面との力学的な釣り合い作用に基づいて、開閉方向の力に比して充分小さい力に設定することができる。従って、作動機構の小型化、省スペース化、低コスト化等が図られる。
【００１１】
この楔体と斜面とを用いた分離可能な係留装置において、前記楔体は前記斜面を転動するローラを軸支しており、前記開閉部材の前記開き状態と前記閉じ状態との間の作動に対応して前記楔体を移動させるために前記作動機構に要求される操作力を、前記ローラの転動に要する極小の力に設定することができる。作動機構の作動時に、楔体と斜面との間には摩擦力が避けられないが、楔体が斜面上を相対移動するのに楔体に軸支されたローラが斜面を転動する構造を採用することにより、摩擦力はころがり摩擦となって抵抗力が極小の力となる。
【００１２】
この分離可能な係留装置において、前記係留軸と前記係留本体とは、両者の分離時に相対的な回転を防止するため前記軸方向に延びるキー及びキー溝によって係合させることができる。係留軸と係留本体とを係留軸の軸方向に延びるキー及びキー溝の係合によって係留軸の軸方向に案内しているので、係留本体から分離する係留軸が係留本体に対して回転するのを阻止できる。従って、係留物が、係留解除される時に、意図しない回転や姿勢変化をすることがない。特に、落下試験の場合には、設定された試験条件を満たす試験を行うことが可能になる。
【００１３】
この分離可能な係留装置において、前記係留軸と前記係留本体とは、両者の分離時の相対移動を低抵抗な摺動とするため、滑らかに軸嵌合することが好ましい。係留軸と前記係留本体との嵌合を滑らかな軸嵌合とすることによって、係留軸の係留本体からの分離時の両者の相対移動が低抵抗な摺動となる。例えば、係留軸が係留本体から垂直下方へ分離されるときには、係留軸は係留本体に対して低抵抗な摺動で落下していくので、係留物をスムーズに且つ設定条件を満たすタイミングで軸方向に分離させることが可能となる。
【００１４】
この分離可能な係留装置において、複数の前記係留装置が前記係留物を係留しており、前記係留物の係留解除時における姿勢及び方向を任意に設定可能とするため、前記各係留装置に備わる前記作動機構の動作を個別に制御する制御装置を備えることができる。係留物を係留する係留装置を複数とし、制御装置によって各係留装置に備わる作動機構を個別に制御することで、係留物の係留解除時における姿勢及び方向の任意の設定が可能となり、特に、落下試験では、供試体の落下開始姿勢や方向、落下開始速度ベクトル等の条件を任意に設定可能である。
【００１５】
この分離可能な係留装置において、前記係合凹部、前記貫通孔及び前記係合体から成る係合構造は、前記係留軸の軸方向に複数段に設けることができる。係合凹部、貫通孔及び係合体から成る係合構造を係留軸の軸方向に複数段に設けることにより、係留軸に掛かる引っ張り荷重について個々の係合体が分担する負荷が小さくなり、大きな係留荷重にも耐えることが可能である。
【００１６】
この分離可能な係留装置において、前記係合体を鋼球とし、前記係合凹部を前記鋼球の半径に相当する深さを有する半球状凹部とし、前記貫通孔を前記鋼球が通過可能な孔径を有する断面円形孔とし、前記係留本体を前記鋼球の半径に相当する壁厚を有する係留筒体とすることができる。係合体を製作が容易な鋼球とすることで、それに合わせて、係合凹部や貫通孔の形成、係留筒体の製作も機械加工上、容易になり、装置全体の製作コストも抑制することができる。
【００１７】
この分離可能な係留装置において、前記係留本体には、前記係留軸の前記係留本体からの分離時に前記係留軸と共に移動して前記係合体が前記係留本体から脱落するのを防止する係合体保持ケースを設けることができる。係留軸が係留本体から分離するときには、係合体を支えていた係留軸が係留本体から存在しなくなるので、係合体が係留本体の貫通孔から内側に脱落する可能性があって危険である。そのため、係留本体に係合体保持ケースを設けることにより、係留軸が係留本体から分離した場合に、係合体保持ケースは係留軸が係留状態において占めていた位置に移動し、係留本体の貫通孔から内部に脱落しようとする係合体を係合体保持ケースが内側から保持することができる。
【００１８】
この係合体保持ケースを有する分離可能な係留装置において、前記係留本体と前記係合体保持ケースとの間には、前記係合体保持ケースを前記係留軸の分離移動に追従して移動させる方向に付勢する付勢手段と、前記係合体保持ケースを前記係合体の脱落防止位置で停止させる停止手段とが設けられている。係留本体と係合体保持ケースとの間に付勢手段を設けることにより、係合体保持ケースを係留軸の分離移動に追従して移動させることができる。また、係合体保持ケースの移動超過を防止する停止手段を設けることにより、係合体保持ケースを係合体の脱落防止位置で停止させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、この発明による分離可能な係留装置の実施例を説明する。図１はこの発明による分離可能な係留装置の一実施例を一部を破断して示す斜視図、図２は図１に示す分離可能な係留装置の一部を切断して示す一部断面側面図、図３は図１に示す分離可能な係留装置に用いられている作動腕の作動説明図、図４は図１に示す分離可能な係留装置に備わる作動機構の要部断面図、図５はこの発明による分離可能な係留装置を航空機の落下試験への適用例を説明する概念図である。
【００２０】
図１に示す分離可能な係留装置Ａ（以下、簡潔のため「係留装置Ａ」と略す）は、例えば、一端側が閉じられて底部となっており円筒体として構成され装置全体の部品を取付けと保持とを行う係留本体１と、係留本体１の中空部１ａ内に嵌合し後述するように係留本体１とロック及びロック解除可能な係留軸２とを有している。係留本体１の上端部には、クレーンのワイヤ等に係止可能な懸吊用金具としての係留金具３が取り付けられており、係留軸２の下端部には、供試体のような係留物が係止可能な懸垂用金具としての係留金具４が取り付けられている。係留物を係留した係留状態では、係留軸２には、係留軸２を係留本体１から分離させようとする引っ張り力が作用する。係留装置Ａは、係留状態では係留物をそうした引っ張り力に抗して確実に係留させると共に、係留解除時には係留軸２を係留本体１から容易に且つ確実に分離させることを可能にする装置である。
【００２１】
係留本体１には、図２に示すように、中空部１ａから径方向外側に向かう複数の貫通孔５が形成されている。この例では、貫通孔５は径方向に対向した共通した直径方向に形成されている。また、係留軸２の側面には、係留本体１に形成されている貫通孔５と個数、位置及び大きさで対応した係合凹部としての半球状凹部６が形成されている。各貫通孔５内には、それぞれ貫通孔５から一部はみ出した状態で各半球状凹部６に嵌入可能な係合体としての鋼球７が配置されている。この場合、貫通孔５は鋼球７が通過可能な孔径を有する断面円形の孔であり、半球状凹部６は鋼球７の半径と同一径の凹部として形成されている。係留本体１は鋼球７の半径に相当する壁厚を有する係留筒体として形成されており、鋼球７は最も内側に寄せられた状態で半球状凹部６に嵌入係合する。貫通孔５、半球状凹部６及び鋼球７は解除可能なロック機構を構成しており、このロック機構を係留軸２の軸方向に複数段（この例では、一定距離離れた２段で、都合４つ）に形成することにより、係留軸２に作用する引っ張り荷重について複数のロック機構が分担する負荷が軽くなり、大きな係留荷重にも耐えることができる。
【００２２】
貫通孔５が係留本体１の外側に開口する開口部８に対して外方から接離するように、開閉部材としての一対の作動腕１０，１０が、係留本体１に回動可能に設けられている。具体的には、図２及び図３に示すように、各作動腕１０は半分が係留本体１の外側を取り囲む円弧状に湾曲した抱持部１１に形成され、他の半分が係留本体１から外方に延びるレバー部１２に形成されており、両部の境界部分に形成された取付け部１３において主支持軸１４に回動可能に取り付けられている。従って、各作動腕１０は、主支持軸１４を支点に回動可能である（作動範囲ｄを図２に示す）。主支持軸１４は係留本体１にねじ等で固定されたフランジ部１５に立設されており、各作動腕１０はフランジ部１５の上面１６上で案内されながら回動可能である。貫通孔５及び半球状凹部６が形成されている位置は、作動腕１０，１０の水平中心位置又は均等に配分された高さ位置に対応している。
【００２３】
両作動腕１０，１０は、図３（ａ）に示す閉じ状態では、抱持部１１，１１が係留本体１に密着する状態で係留本体１を抱持し、貫通孔５内の鋼球７を内側に押圧して係留軸２の半球状凹部６に嵌入係合させ、係留軸２と係留本体１とをロック状態に保持している。また、両作動腕１０，１０は、図３（ｂ）に示す開き状態では、鋼球７が半球状凹部６から係合離脱するのを許容しており、係留軸２が引っ張り力によって軸方向に変位するときに鋼球７を半球状凹部６から貫通孔５内で外側に向かって押し出すことで、鋼球７が半球状凹部６から完全に係合離脱し、係留軸２は係留本体１から軸方向に分離可能となる。
【００２４】
図１に示すように、係留本体１には、その外側において、両作動腕１０，１０を開閉させるための作動機構２０が設けられている。作動機構２０は係留本体１の軸線方向と平行な方向に延び且つ進退可能な出力部材としての出力ロッド２１を備えており、出力ロッド２１の先端部には楔体２２が備わっている。楔体２２は、図４に示すように先細り状の形状を有しており、作動機構２０の作動に伴って一対の作動腕１０，１０のレバー部１２，１２の対向する斜面２４，２４間に進入又は後退する。作動機構２０は、例えば、駆動源として電動モータを持ち、その回転をねじ伝動を介して出力ロッド２１の進退に変換する機構であってよく、駆動源としてエアとばねを組み合わせたピストン・シリンダを備える流体作動型のアクチュエータであってもよい。作動機構２０を係留本体１に沿って配設することで、係留装置Ａを全体としてコンパクトに構成することができる。楔体２２は、斜面２４，２４上を転動可能なベアリング入りの複数のローラ２３を軸支しており、作動機構２０の作動によって楔体２２が進退するとき、各ローラ２３が斜面２４上を転動する。
【００２５】
楔体２２と斜面２４との構造により、楔体２２の進退動作を作動腕１０，１０の開閉動作に変換する際に、力の作用方向の変換と力の大きさの変換とを簡素な機構で得ることができる。係留物から係留軸２に作用する引っ張り荷重は、鋼球７を介して一対の作動腕１０，１０を主支持軸１４を支点に回動させて、抱持部１１，１１を開き、レバー部１２，１２を閉じる方向に付勢する力Ｆ１に変換される。レバー部１２，１２を閉じる方向の力は、斜面２４，２４の作用に基づいて、楔体２２に対して斜面２４，２４間から押し戻そうとする力を作用させる。作動機構２０がこの押戻し力に対抗するに見合う出力Ｆ２を軸方向力として楔体２２に作用させることで、係留本体１に対する係留軸２の係合状態を維持することができる。この際、作動機構２０に求められる駆動力は、斜面の釣合い作用によって、作動腕１０，１０に作用する開閉方向の力に比して充分小さい力となる。その結果、作動機構２０の必要な駆動力を小さく設定することができ、作動機構２０の小型化、省スペース化、低コスト化等が図られる。
【００２６】
作動機構２０の作動によって楔体２２を移動させるときには、楔体２２と斜面２４との間に抵抗力としての摩擦力が生じるのが避けられない。楔体２２に軸支したローラ２３を斜面２４，２４に転動させることにより、楔体２２と斜面２４，２４とが相対変位するときに生じる摩擦力はベアリング入りのローラ２３の低摩擦なころがり摩擦となるので、ローラ２３の転動に要する力を可及的に小さい力に設定することができる。
【００２７】
係留作業の途中や作業準備中等に作動機構２０が誤動作を生じると、係留軸２が係留本体１から分離して、係留物が離脱、落下する等の危険な状態になる。そこで、一対の作動腕１０，１０の抱持部１１，１１の先端部には互いを係合させる安全保護軸２５が設けられている。安全保護軸２５を設けることにより、作動機構２０が誤動作をした場合でも、作動腕１０，１０の閉じ状態が維持されるので、係留装置Ａの意図しない分離作動が阻止され、係留物を安全、確実に保持することができる。係留本体１には、安全保護軸２５を作動させるための保護軸作動機構２６が設けられている。保護軸作動機構２６の作動によって、安全保護軸２５は抱持部１１，１１の先端部に重なる係合孔に挿入されるので、安全保護軸２５は主支持軸７と協働して作動腕１０，１０を確実に拘束する。保護軸作動機構２６を作動させて安全保護軸２５を抱持部１１，１１の先端部から抜き出すことにより、作動機構２０による係留装置Ａの分離動作の準備が完了する。
【００２８】
係留本体１と係留軸２とは、直径方向に対向した位置において軸方向に延びる一対のキー２７，２７が設けられており、キー２７，２７は、係留軸２に形成したキー溝２８，２８内にそれぞれ嵌入している。こうしたキー係合によって、係留軸２は係留本体１に対して相対回転することなく軸方向にのみ摺動可能である。係留装置Ａの分離動作時に、係留軸２はキー係合によって回転モーメントの発生が防止され、係留本体１に対して回転することなく係留軸２の軸方向に分離される。従って、係留物は、係留解除される時に、意図しない回転をしたり、意図しない姿勢を取ることがない。特に、落下試験の場合には、設定された落下開始条件で試験を開始することができ、正確な落下方向が設定される。
【００２９】
係留軸２の係留本体１とは、両者の分離時の相対移動を低抵抗な摺動とするため、滑らかにスライドするような軸嵌合とされる。係留軸２と係留本体１とを滑らかにスライドする嵌合させることによって、係留本体１から係留軸２が分離する時の抵抗が可及的に小さくなる。例えば、係留軸１が係留本体１から垂直下方へ分離されるときには、係留軸２は係留本体１に対して滑らかに滑って落下していくので、係留物の係留解除時のスムーズな分離が可能であり、設定条件を満たすタイミングで軸方向の分離を行うことができる。
【００３０】
係留軸２が係留本体１から分離したときには、鋼球７を支えていた係留軸２が係留本体１の中空部１ａから存在しなくなるときに、鋼球７が係留本体１の貫通孔５から中空部１ａ側に脱落するのを防止するため、鋼球７を内側から保持することが好ましい。そこで、係留本体１の中空部１ａにおいて、係留軸２の上方に係合体保持ケースとしての鋼球保持ケース３０が配置され、鋼球保持ケース３０の上端部３１と係留本体１の内部上底部３２との間に付勢手段としてのスプリング３３が極小さな力の圧縮状態に配置されている。係留軸２が係留本体１から分離するときに、鋼球保持ケース３０は、スプリング３３の復元力を受けて係留軸２に円滑に追従して移動する。係留本体１と鋼球保持ケース３０との間には、鋼球保持ケース３０を所定の脱落防止位置で停止させる停止手段が設けられている。停止手段は、鋼球保持ケース３０に形成された軸方向に延びる態様で形成された溝３４と、係留本体１に取り付けられて溝３４に係合する停止用ピン３５とから構成されており、停止用ピン３５が溝３４内で移動できる範囲内で鋼球保持ケース３０の移動範囲が定められている。係留軸２が係留本体１から分離して、スプリング３３で付勢された鋼球保持ケース３０が、停止用ピン３５と溝３４の端部との当衝によって、係留軸２が係合状態において占めていた所定の脱落防止位置で停止し、鋼球７を内側から保持して鋼球７の脱落を防止する。
【００３１】
係留装置Ａによれば、係留物の係留状態では、作動機構２０の楔体２２が進出位置を占めて、開閉部材である作動腕１０，１０の抱持部１１，１１は閉じ状態にあって係留本体１の外側に密着して、係留本体１に形成されている貫通孔５の開口部８の外側を塞ぐ位置にあり、作動腕１０，１０は貫通孔５内に設けられている係合体としての鋼球７に係合して鋼球７を内側に押圧し、係留軸２に形成されている嵌合凹部である半球状凹部６に嵌入係合させている。従って、係留物からの引っ張り力が作用しても、係留軸２は、鋼球７を介して係留本体１とロック状態にあって係留本体１からの分離が阻止されている。係留物の係留を解く場合には、作動機構２０の楔体２２が後退し、作動腕１０，１０の抱持部１１，１１は開口部８から離れた開き状態とされ、鋼球７は半球状凹部６からの離脱が許容される。係留軸２には係留物からの引っ張り力が作用しているので、係留軸２は鋼球７を貫通孔５内に押し退けて係留本体１から軸方向に分離される。即ち、係合装置Ａの分離動作で、係留軸２の全体が係留本体１から抜け出ることになる。
【００３２】
係合体は鋼球７以外に先端部を半球状としたロッド状としてもよいが、係合体を鋼球７とすることで、係合体の製作が容易になると共に低抵抗で作動でき、それに合わせて、貫通孔５や半球状凹部６の形成、係留筒体１の製作も機械加工上、容易になり、装置全体の製作コストも抑制することができる。また、作動機構２０については、各作動腕１０，１０を作動させる構造としては、作動腕の各部の構造、楔体や斜面の構造等、各種の組み合わせが可能である。
【００３３】
図５には、この発明による係留装置Ａを航空機Ｂの落下衝撃試験に適用した例が示されている。係留装置Ａは、重量のある供試体である航空機Ｂを分離可能に懸吊保持する懸吊装置として具体化されている。航空機Ｂの落下衝撃試験においては、クレーン車４０ａに立設したクレーン４１ａから繰り出された懸吊ワイヤロープ４２ａを係留金具３に掛止することで係留装置Ａが取り付けられ、航空機Ｂは係留装置Ａの係留金具４に掛止した複数本の懸垂ワイヤロープ４３ａによって吊り下げられる。図５に示す試験例は、水平方向の速度成分を考慮した航空機落下試験であるため、別のクレーン車４０ｂに立設したクレーン４１ｂにも、ワイヤロープ４２ｂを介して同じ構造の係留装置Ａ１を吊り下げ、係留装置Ａ１から懸垂装置４４を介して懸垂ワイヤロープ４３ｂが航空機Ｂに取り付けられている。このように、落下衝撃試験では、航空機Ｂはクレーン車４０ａ，４０ｂ等により１点または２点で係留装置Ａを介して衝撃負荷時の落下姿勢、進入角度及び衝撃速度を考慮して高所に懸垂される。係留装置Ａを分離作動させることにより、航空機Ｂは懸垂ワイヤロープ４３ｂによって振り子のように降下して、落下する地面の条件を模擬したプラットホーム４５上に落下する。係留装置Ａ，Ａ１において、それぞれに備わる作動機構２０の分離時間を含む動作を個別に制御する制御装置を備えることができる。この場合には、制御装置によって係留装置Ａ，Ａ１に備わる作動機構２０の動作を個別にタイミングよく制御することによって、航空機Ｂの係留解除時における落下開始姿勢や方向、及び落下開始速度ベクトル等の条件を任意に且つ正確に設定可能である。
【００３４】
この発明による係留装置Ａは、航空機の落下試験において航空機Ｂを吊り下げる懸垂装置を例に採って説明したが、係留装置Ａは、これに限らず、種々の重量物を分離させる場合にも適用可能である。例えば、船の桟橋への係留や、浮力で上昇しようとする飛行船や気球の地上への係留、斜面上の物体の係留にも適用可能である。また、遊園地やテーマパークでのアトラクション物の係留、映画の撮影において落下される大道具の係留等にも適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
この発明による分離可能な係留装置は、以上のように、複数の貫通孔が形成された係留本体、この係留本体内に嵌合しており貫通孔と対応した球状凹部が形成された係留軸、各貫通孔内にそれぞれ配置され各球状凹部に嵌入係合可能な係合体、及び貫通孔の開口部を外方から接離するように係留本体に回動可能に設けられた開閉部材から成り、開閉部材は、閉じ状態で係合体を係合凹部に嵌入係合させて係留軸と係留本体とをロックさせ、開き状態で係合体の係合凹部からの離脱を許容して係留軸が係留本体から係留軸の軸方向への係合離脱を可能に構成されている。従って、開閉部材は閉じ状態にあるときには、係留軸は係合凹部に嵌入係合した係合体介して係留本体にロックされた状態となり、係留軸の係留本体からの分離が確実に阻止された係留状態となる。また、係留物の係留を解く場合には、開閉部材を開き状態とすることで、係合体は球状凹部からの離脱が許容され、貫通孔内を後退可能となり、係留軸は係留物からの引っ張り力によって係留本体から軸方向に分離される。
【００３６】
係留装置を係留物の水平速度を付加した自由落下や純粋の垂直落下に適用した場合においても、係留軸と係留本体とを滑らかに分離させて係留装置から係留物に不要な力が作用するのが防止され、係留物の分離を設定条件を満たした状態で行うことができる。従って、落下試験等の試験に適用された場合でも、加速度、歪み、荷重等を測定する計測系の精度を向上させることができる。また、係留荷重が仮に数トン以上あったとしても、この荷重は作動機構の出力部材に取り付けた楔体に設けられているベアリング入りのローラに水平方向の荷重として作用し、更に作動機構の作動力はローラの回転力に置き換えることができるので、分離に必要な作動力は非常に小容量となる。また、落下試験では、簡易な制御により複数台の係留装置を落下時間中の設定タイミングで自由落下と同等の滑らかな分離ができるため、水平速度を付加した高精度な落下試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による分離可能な係留装置の一実施例を示す一部を破断して示す斜視図である。
【図２】図１に示す分離可能な係留装置の一部を断面で示す側面断面図である。
【図３】図１に示す分離可能な係留装置に用いられている作動腕の作動説明図である。
【図４】図３（ａ）に示す分離可能な係留装置における矢視Ｃ−Ｃ断面図である。
【図５】この発明による分離可能な係留装置を使用状態を説明する概念図である。
【符号の説明】
Ａ  分離可能な係留装置              Ｂ  供試体（航空機）
１  係留本体                        ２  係留軸
３  係留金具                        ４  係留金具
５  貫通孔                          ６  球状凹部
７  鋼球                            ８  開口部
１０  作動腕                        １１  抱持部
１２  レバー部                      １３  取付け部
１４  主支持軸                      １５  フランジ部
１６  フランジ部１５の上面
２０  作動機構                      ２１  出力ロッド
２２  楔体                          ２３  ローラ
２４  斜面                          ２５  安全保護軸
２６  保護軸作動機構
２７  キー                          ２８キー溝
３０  鋼球保持ケース                ３１  上端部
３２  内部上底部                    ３３  スプリング
３４  溝                            ３５  停止用ピン
４０ａ，４０ｂ  クレーン車          ４１ａ，４１ｂ  クレーン
４２ａ  懸吊ワイヤロープ            ４３ａ，４３ｂ  懸垂ワイヤロープ
４４  懸垂装置                      ４５  プラットホーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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