(57)【要約】【課題】展開可能な複数のパネルを確実に収納保持することができ、かつ小型軽量化が可能な保持点ユニットおよびそれに用いた保持展開装置を提供する。【解決手段】保持点ユニット（Ｕ）は、各パネル（Ｐ）の一端に固着された保持部材（１０１、１０２）からなり、当該保持部材がパネルを貫通した貫通部（１０５）と、複数の部品取付手段とを備え、複数の部品取付手段がパネルの第一の辺の側に設けられた第一展開機構取付部（１０６，１０７）と、第一の辺に隣接した第二の辺の側に設けられた第二展開機構取付部（１０８、１０９）と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパネルからなる展開構造物を収納状態で保持し宇宙空間で展開するための保持展開装置における保持点ユニットであって、
各パネルの一端に固着された保持部材からなり、当該保持部材が前記パネルを貫通した貫通部と複数の部品取付手段とを備え、
前記複数の部品取付手段が、前記パネルの第一の辺の側に設けられた第一展開機構取付手段と、前記第一の辺に隣接した第二の辺の側に設けられた第二展開機構取付手段と、を含む保持点ユニット。
【請求項２】
前記複数のパネルの各々が矩形形状を有し、前記保持部材が前記パネルの所定の角部に固着された請求項１に記載の保持点ユニット。
【請求項３】
前記保持部材が前記パネルを挟んで固着され、前記保持部材の上面に第一嵌合手段が設けられ、前記保持部材の底面に前記第一嵌合手段と嵌合する形状の第二嵌合手段が設けられ、複数の保持点ユニットを順次嵌合させることで前記貫通部を一致させた前記複数のパネルの収納を可能にする請求項１または２に記載の保持点ユニット。
【請求項４】
前記保持部材が前記パネルを挟んで固着された第一保持部材および第二保持部材からなる請求項１−３のいずれか１項に記載の保持点ユニット。
【請求項５】
前記第一展開機構取付手段および前記第二展開機構取付手段の各々が２つの固着部を有し、前記２つの固着部が前記第一保持部材および前記第二保持部材の少なくとも一方に設けられた請求項４に記載の保持点ユニット。
【請求項６】
前記第一保持部材の上面に第一嵌合手段が設けられ、前記第二保持部材の底面に前記第一嵌合手段と嵌合する形状の第二嵌合手段が設けられ、複数の保持点ユニットを順次嵌合させることで前記貫通部を一致させて前記複数のパネルの収納を可能にする請求項４または５に記載の保持点ユニット。
【請求項７】
複数のパネルからなる展開構造物を収納状態で保持し宇宙空間で展開するための保持展開装置であって、
前記複数のパネルをそれぞれ保持する複数の保持点ユニットと、
前記複数の保持点ユニットを展開するための複数の展開機構と、
を有し、
前記複数の保持点ユニットの各々が各パネルの一端に固着された保持部材からなり、当該保持部材が前記パネルを貫通した貫通部と、複数の部品取付手段と、他の保持部材と嵌合する嵌合手段と、を備え、
前記複数の部品取付手段が、前記パネルの第一の辺の側に設けられた第一展開機構取付手段と、前記第一の辺に隣接した第二の辺の側に設けられた第二展開機構取付手段と、を含み、
前記複数の保持点ユニットが順次嵌合して前記貫通部を一致させて前記複数のパネルを保持することを可能にし、前記複数の展開機構の各々が一対の保持点ユニットの前記第一展開機構取付手段または前記第二展開機構取付手段を接続することで前記複数のパネルを展開することを可能にする保持展開装置。
【請求項８】
前記複数のパネルの各々が矩形形状を有し、前記保持部材が前記パネルの所定の角部に固着された請求項７に記載の保持展開装置。
【請求項９】
前記保持部材が前記パネルを挟んで固着され、前記保持部材の上面に第一嵌合手段が設けられ、前記保持部材の底面に前記第一嵌合手段と嵌合する形状の第二嵌合手段が設けられ、複数の保持点ユニットを順次嵌合させることで前記貫通部を一致させた前記複数のパネルの収納を可能にする請求項７または８に記載の保持展開装置。
【請求項１０】
前記保持部材が前記パネルを挟んで固着された第一保持部材および第二保持部材からなり、前記第一展開機構取付手段および前記第二展開機構取付手段の各々が２つの固着部を有し、前記２つの固着部が前記第一保持部材および前記第二保持部材の少なくとも一方に設けられた請求項７−９のいずれか１項に記載の保持展開装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池パドルや大型平板アンテナ等の展開構造物を保持し展開する装置およびそれに用いる保持点ユニットの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星等に搭載される太陽電池パドルや大型平板アンテナは、打ち上げ時に折りたたんで収納され、軌道上で所定の平面形状に展開される。このような保持展開を可能にするヒンジ装置や保持解放機構が種々提案されている。たとえば、特許文献１には複数のパネルをねじりバネで付勢したヒンジで結合して折りたたみ、軌道上で展開する装置が開示されている。特許文献２には展開構造物を解放可能に収納する保持解放機構が開示されている。また、特許文献３には、２枚のパネルを解放可能に連結する手段として形状記憶合金を利用したヒンジが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８７０８９号公報
【特許文献２】特開２００３−２５２３００号公報
【特許文献３】米国特許第６１７５９８９Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１および２に開示された構造は、複数のパネルを保持する保持点部品とヒンジ等の取り付け部品とが別個の部品として別々の場所に設けられており、展開構造物の部品点数を増大させると共に、小型軽量化を困難にしている。
【０００５】
また、特許文献３に開示されたヒンジおよび保持解放機構は、形状記憶合金を利用することで小型軽量化を図っているが、２枚のパネルを連結する場合に適用されるだけである。したがって、多数のパネルを折りたたんで収容する場合、打ち上げ時の振動環境に耐え得るように確実に収納保持することが困難である。言い換えれば、確実な収納保持を行うには上記特許文献１および２に記載されたような保持機構を別個に設ける必要があり、結果的に小型軽量化が困難となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、展開可能な複数のパネルを確実に収納保持することができ、かつ小型軽量化が可能な保持点ユニットおよびそれに用いた保持展開装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、保持点ユニットは、複数のパネルからなる展開構造物を収納状態で保持し宇宙空間で展開するための保持展開装置における保持点ユニットであって、各パネルの一端に固着された保持部材からなり、当該保持部材が前記パネルを貫通した貫通部と複数の部品取付手段とを備え、前記複数の部品取付手段が、前記パネルの第一の辺の側に設けられた第一展開機構取付手段と、前記第一の辺に隣接した第二の辺の側に設けられた第二展開機構取付手段と、を含む。
本発明の他の態様によれば、保持展開装置は、複数のパネルからなる展開構造物を収納状態で保持し宇宙空間で展開するための保持展開装置であって、前記複数のパネルをそれぞれ保持する複数の保持点ユニットと、前記複数の保持点ユニットを展開するための複数の展開機構と、を有し、前記複数の保持点ユニットの各々が各パネルの一端に固着された保持部材からなり、当該保持部材が、前記パネルを貫通した貫通部と、複数の部品取付手段と、他の保持部材と嵌合する嵌合手段と、を備え、前記複数の部品取付手段が、前記パネルの第一の辺の側に設けられた第一展開機構取付手段と、前記第一の辺に隣接した第二の辺の側に設けられた第二展開機構取付手段と、を含み、前記複数の保持点ユニットが順次嵌合して前記貫通部を一致させて前記複数のパネルを保持することを可能にし、前記複数の展開機構の各々が一対の保持点ユニットの前記第一展開機構取付手段または前記第二展開機構取付手段を接続することで前記複数のパネルを展開することを可能にする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、展開可能な複数のパネルを確実に収納保持することができ、かつ小型軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の一実施形態による保持展開装置の概略的構造を示す側面図である。
【図２】図２は本実施形態による保持展開装置に使用される保持点ユニットの斜視図である。
【図３】図３は本実施形態による保持展開装置に使用される保持点ユニットの側面図である。
【図４】図４は本実施形態による保持展開装置に使用される保持点ユニットの正面図である。
【図５】図５は本実施形態による保持展開装置に使用される保持点ユニットの平面図である。
【図６】図６は本実施形態による保持展開装置の展開動作の一例を示す側面図である。
【図７】図７は本実施形態による保持展開装置の展開動作の他の例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施形態の概要＞
本発明の実施形態によれば、複数のパネルからなる構造展開物を軽量化するために、各パネルの保持点部品をヒンジ等の展開機構部品あるいはその他部品の取付インタフェースに兼用する。たとえば、各パネルの角部に固着された保持部材が保持解放機構用の貫通部を有し、さらに展開機構部品を取り付ける手段としての取付インタフェースを有する。このように保持点部品と取付インタフェースとを一体化することで、多数のパネルを貫通部を通して確実に収納保持することができ、かつ装置全体の小型軽量化が可能となる。
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１〜図７は、本発明の一実施形態による保持点ユニットおよび保持展開装置の構成および動作を説明するために例示するものであり、装置およびその各部材の実際の形状、寸法および比率を示すものではない。
【００１２】
１．保持展開装置
図１に例示する保持展開装置は、後述する保持点ユニットＵをｎ個積み重ねることでｎ枚のパネルＰ１〜Ｐｎを保持点に収納した状態を示す。ｎ個の保持点ユニットＵ１〜Ｕｎの各々は同一形状を有し、たとえば衛星の機体に固定された保持点ベースと保持点キャップとの間に確実に保持される。保持点における保持解放機構は種々の方法が提案されており（たとえば特許文献１および２など）、本実施形態では任意の保持解放機構を採用することができる。
【００１３】
積み上げられたｎ個の保持点ユニットＵ１〜Ｕｎは、後述するように展開機構部品と接続するためのインタフェースを４面に有しており、図１では正面側のヒンジおよび側面側のヒンジが展開機構の一例として図示されている。なお、説明の都合上、図１における保持展開装置の紙面右側を「正面」、紙面左側を「背面」、紙面に直交する両側を「側面」と呼ぶものとする。これはヒンジの取付位置を区別するための便宜上の呼称であり、本実施形態の形状を限定するものではない。
【００１４】
２．保持点ユニット
図２〜図５に例示するように、本発明の一実施形態による保持点ユニットＵは、第一保持部材１０１と第二保持部材１０２とが一枚のパネルＰの所定の一端を挟んだ状態で固着されている。第一保持部材１０１と第二保持部材１０２とは、一体成形されてもよいし、別個の部材としてパネルＰの上下面から挟んで固着させてもよい。保持点ユニットＵはパネルＰを挟む構造であるから、積み上げ方向の厚さ（高さ）を縮小することができ、図１に例示するように積み上げた場合の高さを低くすることができる。
【００１５】
第一保持部材１０１の上面には嵌合凸部１０３が設けられ、第二保持部材１０２の下面には嵌合凹部１０４が設けられている。嵌合凸部１０３と嵌合凹部１０４とは互いに対応した形状を有し、保持点ユニットＵｉの嵌合凸部１０３が直近上位の保持点ユニットＵｉ−１の嵌合凹部１０４と嵌合して連結されうる。なお、嵌合凸部１０３および嵌合凹部１０４の接触面はテーパ状に形成されてもよい。
【００１６】
第一保持部材１０１と第二保持部材１０２にはパネルＰを貫通する貫通穴１０５が設けられている。図３に典型的に示されるように、第一保持部材１０１の下方には貫通穴の延伸部１０５ａが、第二保持部材１０２の上方には安通穴の延伸部１０５ｂがそれぞれ設けられ、パネルＰの貫通穴部分で互いに当接し一つの貫通穴１０５を構成する。図１に例示するようにｎ個の保持点ユニットＵ１〜Ｕｎを積み上げることで、各ユニットの貫通穴１０５が一つの貫通穴として形成され、既に知られているように、その空間に任意の保持解放機構を装備することができる。なお、貫通穴１０５は一例であり、保持解放機構を装備可能な空間を形成できる切り欠き部であってもよいし、断面も円形状に限定されない。
【００１７】
図５に典型的に示されるように、保持点ユニットＵの正面にはヒンジインタフェース１０６および１０７が、側面にはヒンジインタフェース１０８および１０９が、それぞれ設けられている。正面および側面の各々に設けられた一対のヒンジインタフェースは展開機構としてのヒンジ装置を機械的に固定する手段を提供する。典型的には、ヒンジ装置の一方のアームとヒンジインタフェースとの螺旋止めである。
【００１８】
さらに、図５に典型的に示されるように、保持点ユニットＵの他の側面にヒンジインタフェース１１０および１１１を、側面ヒンジインタフェース１０８および１０９と同様の配置で設けてもよい。また、背面にインタフェース１１２および１１３を、第二保持部材１０２の背面に、正面インタフェース１０６および１０７と同様の配置で設けてもよい。これらのインタフェース１１０〜１１３は、上記ヒンジインタフェース１０６〜１０９と同等のインタフェースであることが望ましい。これら側面および背面インタフェース１１０〜１１３は、ヒンジ装置以外の部品を機械的に固定する手段を提供することができる。たとえば、側面および背面インタフェース１１０〜１１３を用いてパネル取り扱い時の治具の螺旋止めが可能となる。
【００１９】
図３に典型的に示されるように、パネルＰは第一保持部材１０１の上面および第二保持部材１０２の下面に対して傾斜して固定される。図３におけるパネルＰの傾斜は実際の傾斜角度を表すものではなく、模式的な図示に過ぎない。このような傾斜は、曲面を有する太陽電池パドルの搭載を考慮して設定される。また、パネルＰを傾けて搭載することで、側面ヒンジインタフェース１０８および１０９を第一保持部材１０１および第二保持部材１０２にそれぞれ形成することも可能となる。
【００２０】
図５に典型的に示されるように、保持点ユニットＵは、パネルＰの所定の角部を挟んだ状態でパネルＰに接着される。このような保持点ユニットＵの正面にヒンジインタフェース１０６および１０７を、側面にヒンジインタフェース１０８および１０９を設ける。これにより、パネルＰの正面側を中心として、あるいは側面側を中心として、パネルＰを展開することが可能となる。ヒンジの取付位置および展開タイミングを適当に設定すれば、複数のパネルを互いに干渉することなく展開して大型平面パドルを形成することが可能となる。
【００２１】
３．展開機能部品の使用例
上述したように、本実施形態による保持展開装置は、正面および側面ヒンジインタフェースに展開機構部品を取り付けることで、複数のパネルを順次展開することが可能となる。以下、保持点ユニットＵ１〜ＵｎがパネルＰ１〜Ｐｎをそれぞれ保持し、次のようにヒンジ連結された場合を一例として説明する。
【００２２】
図６に例示するように、保持点ユニットＵ１とＵ２とが正面ヒンジＨ１１により連結され、当該正面ヒンジＨ１１が開く方向に付勢されている場合、保持が解除されると、パネルＰ１は正面ヒンジＨ１１を中心として矢印方向に展開する。
【００２３】
図７に例示するように、保持点ユニットＵ２とＵ４とが側面ヒンジＨ２１により連結され、当該側面ヒンジＨ２１が開く方向に付勢されている場合、保持が解除されると、パネルＰ１およびＰ２は側面ヒンジＨ２１を中心として矢印方向（紙面垂直方向）に展開する。
【００２４】
このように、正面ヒンジおよび側面ヒンジの展開タイミングを適当に組み合わすことで、パネルＰ１〜Ｐｎを互いに干渉することなく展開することができる。本実施形態による保持展開装置および保持点ユニットは、たとえば人工衛星等の宇宙航行体の太陽電池パドルや大型平面アンテナの保持展開に適用可能である。
【００２５】
４．効果
以上述べたように、本発明の実施形態によれば、複数のパネルの各々の保持点ユニットを展開機構部品の取付インタフェースに兼用することで、パネル保持点と展開機構とを一か所に集約することができる。さらに、保持点ユニットはパネルＰを挟む構造であるから、各保持点ユニットの厚さを小さくすることができる。このような保持点部品の兼用およびユニット単体の小型化により、複数のパネルからなる構造展開物を確実に保持できると共に小型軽量化を促進できる。
【００２６】
本実施形態による保持展開装置および保持点ユニットを採用することで、人工衛星等の宇宙航行体に使用される太陽電池パドルや大型平面アンテナの小型軽量化が実現可能となる。なお、本実施形態は、太陽電池パドルや大型平面アンテナだけでなく、軌道上で展開する構造物一般に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は人工衛星等の宇宙航行体に搭載される展開構造物の保持展開に適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
Ｕ，Ｕ１〜Ｕｎ  保持点ユニット
Ｐ，Ｐ１〜Ｐｎ  パネル
Ｈ１１、Ｈ１２  正面ヒンジ
Ｈ２１  側面ヒンジ
１０１  第一保持部材
１０２  第二保持部材
１０３  嵌合凸部
１０４  嵌合凹部
１０５  貫通穴
１０６、１０７  正面ヒンジインタフェース
１０８、１０９  側面ヒンジインタフェース
１１０、１１１  側面インタフェース
１１２、１１３  背面インタフェース
【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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【図６】
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【図７】
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