(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に背面板を取り付けた円筒状のケーシング内の中心線位置に、該ケーシングの背面板から後端部が突出するようにねじ軸を同心状に配置し、該ねじ軸にナットを螺着し、該ナットから外方へ放射方向へ張り出させた複数のアーム部を、上記ケーシングの外側部に上記アーム部に対応させて開閉可能に組み付けた複数の固定アームの各基端部に、それぞれトグルリンク機構を介して連結し、上記ねじ軸の回転によるねじ軸方向へのナットの移動を、各アーム部からトグルリンク機構を介して固定アームの開閉動作に変換するようにしてあって、曝露パレット上に立てられた支持フレームに横向きにセットされるようにしてある装置交換機構における上記ケーシングの外側部でいずれかの固定アームの基端部近傍位置に、先端部側が上記トグルリンク機構に当接させられるように配した開閉表示レバーの中間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着して、該枢着部に、上記開閉表示レバーの先端部側がトグルリンク機構に押し付けられるよう付勢する装置を設け、該開閉表示レバーの後端部の移動する位置により固定アームの開閉動作状態を把握できるようにし、更に、上記開閉表示レバーを配置した位置の近傍に、先端部がトグルリンク機構のオーバーセンター位置に介在させられるように配置したロック表示レバーの中間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着して、該枢着部に、オーバーセンター位置へ変位したトグルリンク機構にロック表示レバーの先端部が当接させられるよう付勢する装置を設け、該ロック表示レバーの後端部の移動する位置により固定アームのロック状態を把握できるようにした構成を有することを特徴とする宇宙ステーション実験モジュールの曝露パレット部装置交換機構の固定アーム動作状態表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は宇宙ステーション実験モジュールの曝露パレット部に装備される装置交換機構の固定アームの動作状態を背面側外部から把握できるようにするために用いる曝露パレット部装置交換機構の固定アーム動作状態表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球周回軌道上に恒久的且つ多目的な有人施設としての宇宙ステーションを構築し、該宇宙ステーションに連結した実験モジュールで、各種の実験や研究を行う計画が進められている。
【０００３】
上記実験モジュールとしては、宇宙ステーションから電力、空気等の供給を受ける有人の実験スペースとなる与圧部や、宇宙ステーション外部で宇宙環境をそのまま実験スペースとして使用できる曝露部等を有する。
【０００４】
上記曝露部には実験用のペイロード（カーゴ）が設置されるが、この際、ペイロードの端面部に有するＰＩＵと称する結合部を、曝露部ベース側に装備されたＥＦＵと称する装置交換機構に結合する必要がある。
【０００５】
上記装置交換機構は、内蔵されたモータの駆動で３本の固定アームを開閉させることにより、ペイロードの結合部に対し結合、離脱できるようにしてあり、運用時に、たとえば、モータが故障する等、電気系統を含む主駆動系が故障したようなときでも、結合部に対し、完全に結合又は離脱させる必要がある。したがって、このような故障時には、側面からのＥＶＡ（船外活動）アクセスにより、上記固定アームを手動操作で開閉させることができるようにしてある。
【０００６】
しかし、最近、上記ペイロードをキャリアとしてのパレットに搭載した形で打ち上げて、曝露部ベースにパレット毎結合させるようにすることが計画されている。かかる計画による曝露パレット部の構造は、図４に示す如く、矩形の平盤状に形成したパレット１の側面部に、図示しない曝露部ベース側の装置交換機構に結合するための結合部（ＰＩＵ）２を設けている。又、上記パレット１上には、打ち上げ時に、たとえば、３つのペイロード３ａ，３ｂ，３ｃをカーゴ取付機構１ａにより支持させるようにし、軌道上でのペイロード廃却時には、ペイロード２台ずつを、支持フレーム５に装備させてある装置交換機構６に結合部４を介し結合して、パレット１毎廃却するようにしてある。
【０００７】
上記装置交換機構６は、支持フレーム５に外周面の一部を除いて包囲されるように横向きに組み付けるようにするため、前述したように、主駆動系が故障したような場合は、側面からのＥＶＡアクセスを行うことができないので、背面側からＥＶＡアクセスを行うことができるようにしてある。
【０００８】
上記装置交換機構６の詳細は、図５（イ）（ロ）及び図６に示す如くである。すなわち、横向きに配置して両端に前面板９と背面板１０を取り付けた円筒状のケーシング７内の軸心位置に、ねじ軸（ボールねじ）８を、上記前面板９と背面板１０の部分に組み付けた軸受１１により回転自在に支持させて、後端部を背面板１０を通して後方へ所要量突出させるようにし、且つ該ねじ軸８の背面板１０からの突出部に、大径のギヤ１２を取り付けると共に、該ギヤ１２に噛合させたピニオンギヤ１３を、ケーシング７内の後部位置に設置したモータ１４の出力軸に取り付け、モータ１４の駆動力をピニオンギヤ１３から大径のギヤ１２に伝えてねじ軸８を回転できるようにしてある。
【０００９】
又、上記ねじ軸８にナット１５を螺着し、該ナット１５を、周方向等間隔位置で外側前方へアーム部１６を三つ叉状に張り出させたナットホルダー（カップリングアーム）１７に保持させ、且つ該ナットホルダー１７に、ねじ軸８と平行にガイド孔１８を貫通させて設け、更に、前面板９の内側に設けた固定部材１９と背面板１０との間に、ねじ軸８と平行にガイドロッド２０を取り付けると共に、該ガイドロッド２０を上記ナットホルダー１７のガイド孔１８に挿通させ、上記ねじ軸８の回転で、ナット１５と一体のナットホルダー１７がガイドロッド２０に回転を規制されつつねじ軸８方向となる前後方向に移動できるようにしてある。
【００１０】
上記ナットホルダー１７の３つのアーム部１６の先端部には、第１リンク２１と第２リンク２２と第３リンク２３の基端部をピン２４にて枢着連結してケーシング７内の３個所に配した各トグルリンク機構２５の上記第１リンク２１の先端部をそれぞれピン２６にて連結すると共に、各第２リンク２２の先端部を、ケーシング７に開口させた窓２７を通して該窓２７の外側位置に固設されているブラケット２８にピン２９にて連結し、且つ各第３リンク２３の先端部を、先端部及び基端部を内向きに湾曲形成した３本の固定アーム３０の基端部にピン３１にてそれぞれ連結し、該ピン３１を、窓２７の部分から窓２７の外側へ向かう円弧溝部３２ａと該円弧溝部３２ａから後方へ向かう直線溝部３２ｂとからなるガイド溝３２に係合させるようにしてある。又、上記固定アーム３０は、ピン３１に連結されている基端部から先端部付近の位置まで一連に延びる長溝３３を両側に有し、該両側の長溝３３内に、ピン２９よりもやや外側で且つ若干後方位置に対向させて固定した支持ピン３４を嵌入させて支持させ、上記ナットホルダー１７をガイドロッド２０に沿い移動させることによるアーム部１６の前後方向の変位により、トグルリンク機構２５を介してピン３１がガイド溝３２に沿い移動しつつピン３４により固定アーム３０がピン３１を中心に回動することによって、固定アーム３０の先端部を開閉させて結合部４を結合、離脱させることができるようにしてある。
【００１１】
上記構成において、ねじ軸８を回転させてナット１５を図５の実線の位置から二点鎖線の位置へ変位させると、アーム部１６の変位に伴いトグルリンク機構２５が変位させられることになるが、この場合、第２リンク２２の枢着ピン２９を中心にピン２４が変位して第３リンク２３によりピン３１がガイド溝３２の円弧溝部３２ａから直線溝部３２ｂへ導かれるため、該ピン３１に連結されている固定アーム３０は後方へ引かれると同時に支持ピン３４を支点に先端部が内向きに回動変位させられることになり、この過程で、固定アーム３０は、アーム開状態、ソフトドック状態、アーム閉状態へと変化させられるが、この際、単にアーム閉状態では、固定アーム３０で結合部４を完全にロックした状態とはなっておらず、したがって、固定アーム３０を、アーム閉状態から更に閉じるようにしてロック状態にする必要がある。そのため、トグルリンク機構２５のピン２９の中心とガイド溝３２終端でのピン３１の中心との間には、ピン３１がケーシング７の径方向で内側となるようにオフセット量ｅが設定してあると共に、第１リンク２１がケーシング７の径方向に向いたときのピン２４の位置がピン２９の中心と同じになるように第１リンク２１の長さが決められており、これにより、ナット１５を後端まで移動させたときに、第２リンク２２と第３リンク２３がピン２４を屈曲点としてくの字状になること、すなわち、オーバーセンター状態になることで、ロック状態が得られるように設定してある。
【００１２】
なお、図５（イ）において、３５は固定アーム３０の先端部付近に突設したストッパーピンで、ケーシング７の前端部外側に設けたピン受３６に嵌入させることができるようにしてある。３７はピン３１を嵌入させるガイド溝３２を側壁内面に有し且つ外壁で固定アーム３０の基端部側を覆うようにしたリンクガイド、３８はギヤカバー、３９はナットホルダー１７のストッパー兼打上時与圧機構をそれぞれ示す。
【００１３】
上記構成の装置交換機構６の場合、モータ１４が故障したようなときには、ケーシング７の背面板１０から後方へ突出するねじ軸８の後端部に、ＥＶＡクルーがボックスレンチの如き工具を嵌装して、ねじ軸８を手動で回転操作することにより、固定アーム３０の開閉を行うことができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したように、ＥＶＡクルーが装置交換機構６の背面側からアクセスする場合、固定アーム３０の動作状態を把握しずらいという問題がある。
【００１５】
因に、図４に示すパレット１の結合部２やペイロード３ａの結合部４に対して結合、離脱を行うような側面からのアクセスが可能な装置交換機構の場合、これまでは、図７に示す如く、固定アーム３０の外側面にソフトドック位置のマーキングライン４０を付しておき、このマーキングライン４０をアームガイドカバー３７の端部を指標として視認する方法が採られていたが、背面側からアクセスを行う装置交換機構６の場合には、マーキングライン４０を視認することは困難である。しかも、上記従来のマーキングライン４０は、アーム開、ソフトドック、アーム閉、ロック状態のうちのソフトドック状態のみの表示機能しかなかった。又、たとえ、多数の異なる状態の表示をしようとしても、マーキングの数や面積が増大するため、マーキング間の寸法を高精度にする必要があり、更に、精度よく表示するためには、マーキングを大きくしたり、太陽光の有無に拘らず安定して目視できる塗料とする等の必要があり、いずれにしても、背面からのアクセス時に、必要充分な状態表示を行えるものではない。
【００１６】
そこで、本発明は、曝露パレット上に横向きに装備された装置交換機構の電気系統を含む主駆動系が故障して、背面からＥＶＡバックアップが必要となった際に、トグルリンク機構等の機構内部の状態に基づく固定アームの動作状態を背面側外部から把握することができるようにしようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、一端に背面板を取り付けた円筒状のケーシング内の中心線位置に、該ケーシングの背面板から後端部が突出するようにねじ軸を同心状に配置し、該ねじ軸にナットを螺着し、該ナットから外方へ放射方向へ張り出させた複数のアーム部を、上記ケーシングの外側部に上記アーム部に対応させて開閉可能に組み付けた複数の固定アームの各基端部に、それぞれトグルリンク機構を介して連結し、上記ねじ軸の回転によるねじ軸方向へのナットの移動を、各アーム部からトグルリンク機構を介して固定アームの開閉動作に変換するようにしてあって、曝露パレット上に立てられた支持フレームに横向きにセットされるようにしてある装置交換機構における上記ケーシングの外側部でいずれかの固定アームの基端部近傍位置に、先端部側が上記トグルリンク機構に当接させられるように配した開閉表示レバーの中間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着して、該枢着部に、上記開閉表示レバーの先端部側がトグルリンク機構に押し付けられるよう付勢する装置を設け、該開閉表示レバーの後端部の移動する位置により固定アームの開閉動作状態を把握できるようにし、更に、上記開閉表示レバーを配置した位置の近傍に、先端部がトグルリンク機構のオーバーセンター位置に介在させられるように配置したロック表示レバーの中間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着して、該枢着部に、オーバーセンター位置へ変位したトグルリンク機構にロック表示レバーの先端部が当接させられるよう付勢する装置を設け、該ロック表示レバーの後端部の移動する位置により固定アームのロック状態を把握できるようにした構成とする。
【００１８】
装置交換機構の背面側からねじ軸を回転させて、ナットの移動をアーム部からトグルリンク機構に伝えると、トグルリンク機構の動作により開閉表示レバーが回動させられるため、開閉表示レバーの後端部の位置により固定アームの開閉状態を把握することができる。
【００１９】
又、開閉表示レバーを配置した位置の近傍に、先端部がトグルリンク機構のオーバーセンター位置に介在させられるように配置したロック表示レバーの中間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着して、該枢着部に、オーバーセンター位置へ変位したトグルリンク機構に先端部が当接させられるよう付勢する装置を設け、該ロック表示レバーの後端部の移動する位置により固定アームのロック状態を把握できるようにした構成としてあるので、固定アームのロック、非ロック状態をロック表示レバーの後端部の位置で確認することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１及び図２（イ）（ロ）（ハ）（ニ）並びに図３（イ）（ロ）（ハ）（ニ）は本発明の実施の一形態を示すもので、図５（イ）（ロ）及び図６に示したと同様な構成としてある装置交換機構６において、トグルリンク機構２５の第３リンク２３と固定アーム３０を連結するピン３１をガイドするガイド溝３２を形成するようにしてある上部位置のリンクガイド３７内に、トグルリンク機構２５に接して固定アーム３０の開状態から閉状態までの動作状態を検出して表示するための開閉表示レバー４１と、固定アーム３０のロック状態と非ロック状態とを検出して表示するためのロック表示レバー４２とを、ねじ軸８方向となる前後方向に配置して、開閉表示レバー４１の中間部を、リンクガイド３７の一方の側壁内面部に軸４３によりケーシング７内外方向へ回動自在に取り付けると共に、ロック表示レバー４２の先端部側を、リンクガイド３７の他方の側壁内面部に軸４４によりケーシング７内外方向へ回動自在に取り付け、且つ該各表示レバー４１，４２の後端部を、リンクガイド３７の外壁に設けた大小の表示窓４５，４６を通してリンクガイド３７外へ突出させ、更に、上記各軸４３，４４の部分にねじりばね４７，４８を組み付けて、表示レバー４１，４２の先端部側がケーシング７の内方へ向けて常時付勢されるようにする。
【００２２】
上記開閉表示レバー４１は、先端部がガイド溝３２の円弧溝部３２ａの始端位置付近まで延びると共に、最先端部を広幅として第２リンク２２と第三リンク２３のいずれの側端面にも接触できるようにしてあり、且つ軸４３部付近の内側腹部に膨み４１ａを設けて第３リンク２３の先端部に接触し易くしてある。
【００２３】
上記ロック表示レバー４２は、たとえば、先端から１／５程度の位置を軸４４への枢着位置として、先端部側の回動変位を後端へ拡大して伝えられるようにしてあり、且つ先端には、内方へ向けて配置した段部４９ａ付きの小ロッド４９を、ピン５０により回動自在に取り付けると共に、該小ロッド４９を位置固定のストッパースリーブ５１に通し、上記ねじりばね４８で回動付勢される先端の位置を、段部４９ａがストッパースリーブ５１に当接することで規制できるようにし、且つ上記小ロッド４９の最先端を、ガイド溝３２の円弧溝部３２ａと直線溝部３２ｂとの境界部の外側に対応位置させ、トグルリンク機構２５の第２リンク２２と第３リンク２３が第１リンク２１に押されてオーバーセンター状態になったときに、小ロッド４９が第１リンク２１により外方へ押されるようにしてある。
【００２４】
なお、その他の構成は図５及び図６に示したものと同じであり、同一部分には同一符号が付してある。
【００２５】
図１に示す如く、固定アーム３０が開状態の場合、開閉表示レバー４１は、先端部がトグルリンク機構２５の第３リンク２３の先端部に近い位置に接しており、又、ロック表示レバー４２は、トグルリンク機構２５に接することなく小ロッド４９の段部４９ａがストッパースリーブ５１に当接する位置に保持されており、このとき、リンクガイド３７の外壁の表示窓４５から突出する開閉表示レバー４１の後端部と表示窓４６から突出するロック表示レバー４２の後端部は、図２（イ）に示す如く、いずれも上方に位置している。
【００２６】
上記の状態において、背面側からのアクセスを行うと、すなわち、背面板１０から突出するねじ軸８の後端部に工具を嵌装して手動によりねじ軸８を所要方向に回転させると、ナット１５と一体にナットホルダー１７が後退させられて、トグルリンク機構２５が変位させられることにより、固定アーム３０は閉じる方向に変位させられてソフトドック状態にさせられる。このとき、第３リンク２３の先端部がガイド溝３２の円弧溝部３２ａに沿わされることにより開閉表示レバー４１の先端部側を図１の状態から図３（イ）に示す如く外方へ押すことになるため、開閉表示レバー４１の後端部は、図２（ロ）に示す如く、表示窓４５の中間部に位置させられる。
【００２７】
上記の状態からナット１５が更に後退させられると、図３（ロ）に示す如く、第３リンク２３の先端部が表示レバー４１の腹部の膨み４１ａを押接することになって、表示レバー４１の先端側は更に外方へ押されて軸４３を中心に図上反時計方向に回動させられる。この場合、開閉表示レバー４１の腹部に膨み４１ａがないと、第３リンク２３と開閉表示レバー４１との接触角度が鋭角的になって開閉表示レバー４１の変位が緩慢になってしまうが、膨み４１ａの存在により開閉表示レバー４１の変位を大きくとることができて、視認し易くすることができる。
【００２８】
更に、ナット１５が後退させられると、固定アーム３０は閉状態にさせられる。このとき、第３リンク２３の先端部は開閉表示レバー４１の膨み４１ａを乗り越えてしまうが、開閉表示レバー４１の先端に第２リンク２２の先端部がジャミングを起すことなく浅い角度で接することになり、これにより、開閉表示レバー４１の先端部側は連続的に外方へ押されることになり、後端部は図２（ハ）に示す如く、表示窓４５の下部に位置させられる。
【００２９】
上記のようにして固定アーム３０が閉状態になった後、更にナット１５が後退させられると、図３（ニ）に示す如く、トグルリンク機構２５の第２リンク２２と第３リンク２３がオーバーセンター状態にさせられるため、固定アーム３０はロック状態にさせられるが、このとき第１リンク２１の先端がロック表示レバー４２の先端部に連結されている小ロッド４９を外方へ押してその動きをロック表示レバー４２に伝えるため、図２（ニ）に示す如く、ロック表示レバー４２の後端部は表示窓４６の下部に位置させられる。
【００３０】
このように、固定アーム３０の動作状態を、開閉表示レバー４１とロック表示レバー４２の変位として、図２（イ）（ロ）（ハ）（ニ）に示す如く背面側外部から把握することができる。したがって、主駆動系が故障したとしても、ＥＶＡクルーは状態表示を目で確認しながら、供給するトルク、回転速度等をコントロールすることで、装置交換機構６の機能を遂行させることができる。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、上部に位置する固定アーム３０を対象として表示レバー４１，４２を組み付けるようにした場合を示したが、これに限られるものではないこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の宇宙ステーション実験モジュールの曝露パレット部装置交換機構の固定アーム動作状態表示装置によれば、一端に背面板を取り付けた円筒状のケーシング内の中心線位置に、該ケーシングの背面板から後端部が突出するようにねじ軸を同心状に配置し、該ねじ軸にナットを螺着し、該ナットから外方へ放射方向へ張り出させた複数のアーム部を、上記ケーシングの外側部に上記アーム部に対応させて開閉可能に組み付けた複数の固定アームの各基端部に、それぞれトグルリンク機構を介して連結し、上記ねじ軸の回転によるねじ軸方向へのナットの移動を、各アーム部からトグルリンク機構を介して固定アームの開閉動作に変換するようにしてあって、曝露パレット上に立てられた支持フレームに横向きにセットされるようにしてある装置交換機構における上記ケーシングの外側部でいずれかの固定アームの基端部近傍位置に、先端部側が上記トグルリンク機構に当接させられるように配した開閉表示レバーの中間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着して、該枢着部に、上記開閉表示レバーの先端部側がトグルリンク機構に押し付けられるよう付勢する装置を設け、該開閉表示レバーの後端部の移動する位置により固定アームの開閉動作状態を把握できるようにし、更に、上記開閉表示レバーを配置した位置の近傍に、先端部がトグルリンク機構のオーバーセンター位置に介在させられるように配置したロック表示レバーの中間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着して、該枢着部に、オーバーセンター位置へ変位したトグルリンク機構にロック表示レバーの先端部が当接させられるよう付勢する装置を設け、該ロック表示レバーの後端部の移動する位置により固定アームのロック状態を把握できるようにした構成としてあるので、軌道上作動機器の運用時に、装置交換機構の電気系統を含む主駆動系が故障して背面からＥＶＡクルーがアクセスを行うことが必要となったときに、固定アームや内部のトグルリンク機構の動作状態を開閉表示レバーの変位として把握することができる。又、開閉表示レバーを配置した位置の近傍に、先端部がトグルリンク機構のオーバーセンター位置に介在させられるように配置したロック表示レバーの中間部を、ケーシング内外方向へ回動可能に枢着して、該枢着部に、オーバーセンター位置へ変位したトグルリンク機構に先端部が当接させられるよう付勢する装置を設け、該ロック表示レバーの後端部の移動する位置により固定アームのロック状態を把握できるようにした構成としてあるので、固定アームのロック、非ロック状態を確認することができる、という優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の宇宙ステーション実験モジュールの曝露パレット部装置交換機構の固定アーム動作状態表示装置の実施の一形態を示す切断側面図である。
【図２】図１のII−II方向矢視を示すもので、（イ）（ロ）（ハ）（ニ）はいずれも表示レバーによる異なる状態表示を示す図である。
【図３】トグルリンク機構と表示レバーとの関連動作を示すもので、（イ）（ロ）（ハ）（ニ）はいずれも異なる動作状態を示す概略図である。
【図４】計画されている曝露パレット部の構造例を示す概略斜視図である。
【図５】曝露パレット部で用いられる装置交換機構を示すもので、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＡ方向矢視図である。
【図６】図５（イ）の正面図である。
【図７】従来採用されていた固定アームの状態表示手段を示す部分図である。
【符号の説明】
１  パレット
５  支持フレーム
６  装置交換機構
７  ケーシング
８  ねじ軸
１０  背面板
１５  ナット
１６  アーム部
２５  トグルリンク機構
３０  固定アーム
４１  開閉表示レバー
４２  ロック表示レバー
４７  ねじりばね（装置）
４８  ねじりばね（装置）
【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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