(57)【要約】【課題】従来、宇宙飛行士の把持部として使用するハンドレールに対して、各種機器を取付けるような装置は存在していなかった。【解決手段】宇宙の曝露環境下で活動する宇宙飛行士の把持部となるハンドレールＨＲに各種機器Ｍを取付ける装置であって、装置本体１の上部に、各種機器Ｍを連結するための機器連結部２を備えると共に、装置本体１の下部に、ハンドレールＨＲの長手方向両端部に係合する調心ガイド３と、ハンドレールＨＲに対する調心ガイド３の係合とともにハンドレールＨＲの幅方向両側部に係合するソフトドック機構４と、ハンドレールＨＲにソフトドック機構４が係合した状態でハンドレールＨＲを幅方向両側から把持・解放するホールド機構５を備えたハンドレール取付装置Ａとし、例えばロボットアームにより、ハンドレールＨＲに対して各種機器Ｍを着脱できるようにした。【選択図】図１
2012245912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙の曝露環境下で活動する宇宙飛行士の把持部となるハンドレールに各種機器を取付ける装置であって、
装置本体の上部に、各種機器を連結する機器連結部を備えると共に、
装置本体の下部に、
ハンドレールの長手方向両端部に係合する調心ガイドと、
ハンドレールに対する調心ガイドの係合とともにハンドレールの幅方向両側部に係合するソフトドック機構と、
ハンドレールにソフトドック機構が係合した状態でハンドレールを幅方向両側から把持・解放するホールド機構を備えたことを特徴とするハンドレール取付装置。
【請求項２】
調心ガイドが、弾性体により下方向に付勢され且つハンドレールへの接触に伴って上側に突出する表示ピンを備えていることを特徴とする請求項１に記載のハンドレール取付装置。
【請求項３】
表示ピンが、導電体であって、ハンドレールに調心ガイドが係合した状態でハンドレール側へのアース経路を形成することを特徴とする請求項２に記載のハンドレール取付装置。
【請求項４】
ハンドレールが、その幅方向両側面に長手方向にわたる凹部を有しており、
ソフトドック機構が、弾性体により互いに接近する方向に付勢され且つ先端部がハンドレールの両凹部に係脱自在な一対の係合部材を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のハンドレール取付装置。
【請求項５】
ハンドレールが、その幅方向両側面に長手方向にわたる凹部を有しており、
ホールド機構が、上端部が回動自在に保持され且つハンドレールの凹部に対して下端部が係脱可能な一対の係合アームと、両係合アームをその下端部同士が離間する方向に付勢する弾性体と、上下動可能に保持され且つ下降とともに両係合アームをその下端部同士が接近した状態に維持する拘束部材と、拘束部材側に設けたナットに螺入貫通させたスクリューシャフトを備え、スクリューシャフトは、装置本体を貫通し且つ装置本体の上部で露出させた上端部を回転操作部としていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のハンドレール取付装置。
【請求項６】
係合アームが、その外面に、下降した拘束部材により覆われる目印を備えていることを特徴とする請求項５に記載のハンドレールの取付装置。
【請求項７】
ホールド機構が、拘束部材とともに上下動するのに伴って機器連結部側において上端部が突没する表示バーを備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載のハンドレール取付装置。
【請求項８】
機器連結部におけるスクリューシャフトの貫通部分に、その全周にわたって複数の係合凹部を所定間隔で形成すると共に、スクリューシャフトの上端内部に、弾性体により外側方向に付勢され且ついずれかの係合凹部に係合する緩み止め部材を設け、
緩み止め部材は、スクリューシャフトの上端に嵌合した回転操作用ソケットによってスクリューシャフトの内側に没入状態となることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のハンドレール取付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙の曝露環境下で活動を行う宇宙飛行士の把持部となるハンドレールに各種機器を取付けるのに用いられるハンドレール取付装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
宇宙ステーションの有人モジュールの表面や、実験装置等の各種機器を設置する曝露部などには、船外活動を行う宇宙飛行士の把持部となるハンドレールが各所に設けてあることが周知である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のハンドレールは、宇宙飛行士の把持部として使用する以外には、各種機器に固定してロボットアームの把持部として使用されているだけで、各種機器の固定部位として利用しようとしても、ロボットアームにより各種機器を取付けるような装置は存在していなかった。
【０００５】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、例えばロボットアームにより、ハンドレールに対して各種機器を着脱することができ、ハンドレールの有効利用を図ることができるハンドレール取付装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハンドレール取付装置は、宇宙の曝露環境下で活動する宇宙飛行士の把持部となるハンドレールに各種機器を取付ける装置であって、装置本体の上部に、各種機器を連結するための機器連結部を備えると共に、装置本体の下部に、ハンドレールの長手方向両端部に係合する調心ガイドと、ハンドレールに対する調心ガイドの係合とともにハンドレールの幅方向両側部に係合するソフトドック機構と、ハンドレールにソフトドック機構が係合した状態でハンドレールを幅方向両側から把持・解放するホールド機構を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のハンドレール取付装置によれば、上記構成を採用したことにより、例えばロボットアームにより、ハンドレールに対して各種機器を容易に着脱することができ、ハンドレールの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のハンドレール取付装置の一実施形態を説明する斜視図（Ａ）、機器を固定した状態を示す平面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。
【図２】ハンドレール取付装置の調心ガイド及びソフトドック機構の結合前の状態を説明する側面図（Ａ）及びソフトドック機構の断面図（Ｂ）である。
【図３】図２に続いて結合後の状態を説明する側面図（Ａ）、ソフトドック機構の断面図（Ｂ）及び調心ガイドの断面図（Ｃ）である。
【図４】ハンドレール取付装置のホールド機構を説明する結合前の断面図（Ａ）及び結合後の断面図（Ｂ）である。
【図５】スクリューシャフトの緩み止め機構を説明する平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）及び要部の断面図（Ｃ）である。
【図６】ハンドレール取付装置の平面図（Ａ）、装置本体の断面図（Ｂ）、第２の表示バーの結合前の断面図（Ｃ）及び結合後の断面図（Ｄ）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて、本発明のハンドレール取付装置の一実施形態を説明する。
図１に示すハンドレール取付装置Ａは、宇宙の曝露環境下で活動する宇宙飛行士の把持部となるハンドレールＨＲに各種機器を取付ける装置である。ハンドレールＨＲは、一本のレール部Ｒを両側の脚部Ｌ，Ｌで支持した構造であって、レール部Ｒの幅方向両側面には、長手方向にわたって凹部Ｈを有している。
【００１０】
ハンドレール取付装置Ａは、概略を説明すると、図１（Ａ）に示すように、装置本体１の上部に、各種機器を連結する機器連結部２を備えると共に、装置本体１の下部に、ハンドレールＨＲの長手方向両端部に係合する調心ガイド３と、ハンドレールＨＲに対する調心ガイド３の係合とともにハンドレールＨＲの幅方向両側部に係合するソフトドック機構４と、ハンドレールＨＲにソフトドック機構４が係合した状態でハンドレールＨＲを幅方向両側から把持・解放するホールド機構５を備えている。
【００１１】
装置本体１は、円筒体１Ａと、円筒体１Ａの下端部から両側に張り出した一対の腕体１Ｂ，１Ｂを備えており、円筒体１Ａの上端部に機器連結部２を備えると共に、腕体１Ｂ，１Ｂの下端部に、調心ガイド３及びソフトドック機構４を夫々備え、円筒体１Ａの下端部にホールド機構５を備えている。
【００１２】
機器連結部２は、フランジ状を成し、機器連結用の複数のボルト６を備えると共に、後述する表示バーの上端部を保持して、これらの表示部としても機能する。この機器連結部２には、図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、実験装置や観測装置などの各種機器Ｍを連結する。図示例の機器Ｍは、装置本体１の円筒体１Ａの外周を部分的に覆うような形態を成している。
【００１３】
各調心ガイド３は、図２（Ａ）に示すように、一対の腕体１Ｂ，１Ｂの相反する面に連結した部材であって、腕体１Ｂから張り出した水平部３Ａと、水平部３Ａの先端から垂下した垂直部３Ｂと、垂直部３Ｂの下端から外側へ張り出した傾斜部３Ｃを夫々備えたものとなっている。両調心ガイド３，３は、垂直部３Ｂ，３Ｂの間隔がハンドレールＨＲの長手寸法に対応している。この調心ガイド３の動作については後述する。
【００１４】
また、各調心ガイド３は、弾性体により下方向に付勢され且つハンドレールＨＲへの接触に伴って上側に突出する表示ピン７を備えている。この表示ピン７は、調心ガイド３の水平部３Ａに固定したピンホルダ８により、弾性体とともに保持してあって、弾性体により下方向に付勢された状態では、図２（Ａ）に示すように、その上端部がホルダ８に没入すると共に、その下端部が下方に突出している。また、表示ピン７は、導電体であって、ハンドレールＨＲに調心ガイド３が係合した状態で、ハンドレールＨＲの脚部Ｌの軸線上となるように配置してあり、ハンドレールＨＲ側へのアース経路を形成する。この表示ピン７の動作については後述する。
【００１５】
各ソフトドック機構４は、図２（Ｂ）に示すように、腕体１Ｂの下端部に固定した保持ブロック４Ａを備えている。この保持ブロック４Ａは、下向きに開放された断面概略コ字形状を有し、その対向片にガイド用傾斜面４Ｂ，４Ｂを有すると共に、対向片の基端部分に、弾性体９により互いに接近する方向に付勢され且つ先端部がハンドレールＨＲの両凹部Ｈに係脱自在な一対の係合部材１０，１０を備えている。このソフトドック機構４の動作については後述する。
【００１６】
ホールド機構５は、図４に示すように、上端部が回動自在に保持され且つハンドレールＨＲの凹部Ｈに対して下端部が係脱可能な一対の係合アーム１１，１１と、両係合アーム１１，１１、をその下端部同士が離間する方向に付勢する弾性体１２と、上下動可能に保持され且つ下降とともに両係合アーム１１，１１をその下端部同士が接近した状態に維持する拘束部材１３と、拘束部材側１３に設けたナット１４に螺入貫通させたスクリューシャフト１５を備えている。
【００１７】
より具体的には、ホールド機構５は、装置本体Ａの円筒体１Ａの下端部に、下向きに開放された断面コ字形状の懸架部材１６と、懸架部材１６の中央を上下動可能に貫通するスリーブ１７を備えている。そして、懸架部材１６の対向片の間に、夫々の軸１８を介して前記係合アーム１１の上端部を回動可能に装着すると共に、スプリングホルダ１９を介して前記弾性体（コイルスプリング）１２を装着する。
【００１８】
拘束部材１３は、下向きに開放された断面コ字形状を成す部材であって、その対向片が前記懸架部材１６の対向片と９０度異なる向きにして、その上片にスリーブ１７の下端部が連結してある。このスリーブ１７の下端部内側には、前記ナット１４が設けてある。また、スクリューシャフト１５は、装置本体１を上下に貫通し、図１（Ｂ）に示すように、装置本体１の上部で露出する上端部を回転操作部１５Ａとしている。このホールド機構５の動作については後述する。
【００１９】
ここで、前記係合アーム１１は、その外面に、下降した拘束部材１３により覆われる目印（図２及び４に示す）２０を備えている。この目印２０は、線あるいは適宜形状のマーキングであって、目立つように着色してある。
【００２０】
また、ホールド機構５は、拘束部材１３とともに上下動するのに伴って機器連結部２側において上端部が突没する表示バー２１を備えている。この表示バー２１は、図４に示すように、拘束部材１３の上部にブラケット２２を介して下端部が連結してあると共に、その上端部が、図１に示す如く機器連結部２に達し、当該ハンドレール取付装置ＡをハンドレールＨＲに結合する前の状態では、スプリング２３により下方に付勢されて、上端部が機器連結部２に没入した状態になっている。
【００２１】
さらに、機器連結部２におけるスクリューシャフト１５の貫通部分には、図５に示すように、その全周にわたって複数の係合凹部２４が所定間隔で形成してあると共に、スクリューシャフト１５の上端内部には、弾性体２５により外側方向に付勢され且ついずれかの係合凹部２４に係合する緩み止め部材２６が設けてある。この緩み止め部材２６は、スクリューシャフト１５の上端に嵌合する回転操作用ソケットＳによってスクリューシャフト１５の内側に没入状態となる。
【００２２】
さらに、このハンドレール取付装置Ａは、先の表示バー２１に加え、拘束部材１３とともに上下動するのに伴って機器連結部２側において上端部が往復動する第２の表示バー２７を備えている。
【００２３】
第２の表示バー２７は、図６に示すように、その下端部が、装置本体１の円筒体１Ａを内外に貫通する係止部材２８に対して回動自在に連結してあると共に、下端部近傍の部分において、前記円筒体１Ａの外面に固定した支持具２９に回転自在に連結してあり、その上端部が、機器連結部２に形成した長孔３０を貫通している。また、前記係止部材２８は、スプリング３１により円筒体１Ａの内部方向に付勢されており、その先端部が、前記スリーブ１７の外面に設けた係止凹部３２に対して係脱可能である。
【００２４】
次に、上記構成を備えたハンドレール取付装置Ａの動作を説明する。
ハンドレール取付装置Ａは、機器連結部２に各種機器Ｍを連結した状態にして、例えば、遠隔操作されるロボットアームによってハンドレールＨＲに取付ける。
【００２５】
すなわち、ハンドレール取付装置Ａは、まず、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハンドレールＨＲに向けて接近させていくと、両調心ガイド３の傾斜部３Ｃ及び両ソフトドック機構４のガイド用傾斜面４Ｂの案内により、ハンドレールＨＲに対する平面上において、縦横の位置ずれが解消され、両調心ガイド３がハンドレールＨＲの長手方向両端部に係合すると共に、両ソフトドック機構４がハンドレールＨＲの幅方向両側面に係合する。
【００２６】
このとき、調心ガイド３は、図３（Ａ）に示すように、表示ピン７の下端部がハンドレールＨＲに当接し、同表示ピン７の上端部が調心ガイド３の上側（ピンホルダ８の上側）に突出状態となる。また、ソフトドック機構４は、図３（Ｂ）に示すように、一対の係合部材１０，１０がハンドレールＨＲの幅方向両側面の凹部Ｈに係合状態となる。
【００２７】
つまり、前記表示ピン７の上端部が突出したことを目視又は船外カメラの画像で確認すれば、調心ガイド３及びソフトドック機構４がハンドレールＨＲに係合したことを確認することができる。また、表示ピン７は、図３（Ｃ）に示すように、その下端部が、ハンドレールＨＲの脚部Ｌの固定用ねじ３３に接触し、各種機器Ｍからハンドレール取付装置Ａを介してハンドレール側（宇宙航行体側）に至るアース経路を形成し、宇宙空間において各種機器Ｍで発生するプラズマ帯電の影響を未然に阻止する。
【００２８】
ここで、ハンドレール取付装置Ａは、上記の如くハンドレールＨＲに係合した状態では、図５に示すように、係合凹部３２に緩み止め部材２６が係合し、スクリューシャフト１５の回転を阻止している。そこで、当該ハンドレール取付装置Ａは、図５（Ｃ）に示すように、別のロボットアームの先端に設けた回転操作用ソケットＳをスクリューシャフト１５の回転操作部（上端部）１５Ａに嵌合すると、緩み止め部材２６がスクリューシャフト１５に没入状態となって、前記緩み止め部材２６による拘束が解除される。
【００２９】
その後、ハンドレール取付装置Ａは、回転操作用ソケットＳを介してスクリューシャフト１５を回転させていくと、図４（Ａ）の状態から拘束部材１３が下降するのに伴って、一対の係合アーム１１，１１が、その下端部同士を接近させる方向に回動する。そして、図４（Ｂ）に示す如く拘束部材１３が下降限に達した時点で、両係合アーム１１，１１の下端部がハンドレールＨＲの両凹部Ｈに係合すると共に、拘束部材１３によりその状態を維持する。
【００３０】
このとき、ハンドレール取付装置Ａは、拘束部材１３の下降に伴って、係合アーム１１の外面に設けた目印２０が同拘束部材１３で覆われるので、これにより、拘束部材１３が下降したこと、すなわちホールド機構５が作動したことを目視又は船外カメラの画像で確認することができる。
【００３１】
また、ハンドレール取付装置Ａは、拘束部材１３の下降に伴って表示バー２１が下降し、その上端部が機器連結部２に没入状態となるので、この表示バー２１の動作によってもホールド機構５が作動したことを目視又は船外カメラの画像で確認することができる。
【００３２】
さらに、ハンドレール取付装置Ａは、図６（Ｃ）に示す状態から拘束部材１３とともにスリーブ１７が下降すると、図６（Ｄ）に示すように、係止部材２８の先端がスリーブ１７の係止凹部３２に係合する。これにより、第２の表示バー２７が図６（Ｄ）中の矢印方向に回動し、機器連結部２に形成した長孔３０において第２の表示バー２７の上端部が移動するので、この第２の表示バー２７の動作によってもホールド機構５が作動したことを目視又は船外カメラの画像で確認することができる。
【００３３】
このように、ハンドレール取付装置Ａは、表示ピン７、目印２０、表示バー２１，２７により、調心ガイド３、ソフトドック機構４及びホールド機構５の作動状況を視覚的に確認することができ、とくに、第１及び第２の表示バー２１，２７の上端部を機器連結部２に配置したので、信頼性が向上すると共に、船内からの視野や船外カメラの可動範囲が限定される宇宙航行において、作動状況の確認には非常に有効である。
【００３４】
また、ハンドレール取付装置Ａは、上記の如くハンドレールＨＲに結合した後には、スクリューシャフト１５の回転操作部１５Ａから回転操作用ソケットＳを外すと、いずれかの係合凹部２４に緩み止め部材２６が再係合し、スクリューシャフト１５の回転を阻止して、調心ガイド３、ソフトドック機構４及びホールド機構５の結合状態を維持することができる。
【００３５】
さらに、ハンドレール取付装置Ａは、スクリューシャフト１５を逆転させると、拘束部材１３の上昇とともに係合アーム１１が逆回動して、ホールド機構５を解除することができ、その後は、弾性体９の反発力に勝る力で引き上げれば、ハンドレールＨＲの両凹部Ｈから各係合部材１０が離脱して、調心ガイド３及びソフトドック機構４を外すことができる。
【００３６】
以上のように、上記実施形態のハンドレール取付装置Ａは、例えばロボットアームにより、ハンドレールＨＲに対して各種機器Ｍを容易に且つ確実に着脱することができ、ハンドレールの有効利用を図ることができる。
【００３７】
ハンドレール取付装置Ａは、導電体から成る表示ピン７を備えた調心ガイド３を採用したことで、ハンドレールＨＲに対する位置決めがより容易になると共に、その作動状況の確認も容易になり、各種機器Ｍで発生するプラズマ帯電に対処することもできる。
【００３８】
また、ハンドレール取付装置Ａは、弾性体により付勢された一対の係合部材１０を備えたソフトドック機構４を採用したことにより、簡単な構成によりハンドレールＨＲに対する仮止めを行うことができ、取付作業のさらなる高精度化等に貢献することができる。
【００３９】
さらに、ハンドレール取付装置Ａは、係合アーム１１、弾性体１２、拘束部材１３、ナット１４及びスクリューシャフト１５を備えたホールド機構５を採用したことにより、簡単な構成によりハンドレールＨＲに対する着脱を容易に且つ確実に行うことができる。
【００４０】
さらに、ハンドレール取付装置Ａは、係合アーム１１の目印２０や表示バー２１を採用したことにより、ホールド機構５の作動状況を外部から容易に確認することができ、また、スクリューシャフト１５に、回転操作用ソケットＳの着脱に伴って係合離脱する係合凹部２４及び緩み止め部材２６を採用したことにより、簡単な構成でありながら各機構３〜５による結合状態の維持及び解除を容易に且つ確実に行うことができる。
【００４１】
なお、本発明のハンドレール取付装置は、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
Ａ      ハンドレール取付装置
Ｈ      凹部
ＨＲ    ハンドレール
Ｍ      各種機器
Ｓ      回転操作用ソケット
１      装置本体
２      機器連結部
３      調心ガイド
４      ソフトドック機構
５      ホールド機構
７      表示ピン
９      （係合部材の）弾性体
１０    係合部材
１１    係合アーム
１２    （係合アームの）弾性体
１３    拘束部材
１４    ナット
１５    スクリューシャフト
１５Ａ  回転操作部
２０    目印
２１    表示バー
２４    係合凹部
２５    （緩み止め部材の）弾性体
２６    緩み止め部材
【図１】
2012245912.tif 000003
【図２】
2012245912.tif 000004
【図３】
2012245912.tif 000005
【図４】
2012245912.tif 000006
【図５】
2012245912.tif 000007
【図６】
2012245912.tif 000008