(57)【要約】      （修正有）【課題】分離放出されるカバー部材が周辺の機器に衝突しないように、放出方向の分散が小さくなるように制御すると共に、保持分離装置の小型化、軽量化を図る。【解決手段】物品９の収容ケース２と、開口部を覆うカバー部材３と、物品９を収容ケース２から分離放出させるために物品９に付勢力を与える第１付勢手段と、カバー部材３の1端部が収容ケース２から離れる方向の付勢力を与える第２付勢手段と、第２付勢手段が配置された位置の反対側対向位置に配置され、収容ケース２とカバー部材３を連結すると共に、相対的に回転自在とする回転ヒンジ機構と、回転ヒンジ機構の反対側対向位置に配置され、収容ケース２とカバー部材３を結合保持すると共に、結合を解除する結合保持・解除機構とから成り、回転ヒンジ機構は、カバー部材３が回転ヒンジ機構の回転中心廻りに所定角度回転した時に、カバー部材３と収容ケース２の拘束が解除されるようにする。【選択図】図１０
2013226886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星や宇宙機に直接拘束できない物品を人工衛星や宇宙機に保持すると共に人工衛星や宇宙機から分離することができる物品の保持分離装置において、
前記物品を出し入れ可能な大きさの開口部を有し、前記物品を内部に収容する収容ケースと、
前記物品が収容ケースに収容された状態で、前記開口部を覆うカバー部材と、
前記収容ケースに配置され、前記物品を収容ケースから収容ケース中心軸方向に向かって分離放出させるために前記物品に付勢力を与える第１付勢手段と、
前記収容ケースの開口部近傍壁面に配置され、前記カバー部材が装着された状態において、カバー部材の1端部が前記収容ケースから離れる方向の付勢力を与える第２付勢手段と、
前記収容ケースの開口部外周であって、前記第２付勢手段が配置された位置の反対側対向位置に配置され、前記収容ケースと前記カバー部材を連結すると共に、相対的に回転自在とする回転ヒンジ機構と、
前記収容ケースの開口部外周であって、前記回転ヒンジ機構が配置された位置の反対側対向位置に配置され、前記収容ケースと前記カバー部材を結合保持すると共に、前記収容ケースと前記カバー部材の結合を解除する結合保持・解除機構とから成り、
前記回転ヒンジ機構は、前記カバー部材が前記収容ケースに装着された状態を基準姿勢とし、前記カバー部材が回転ヒンジ機構の回転中心廻りに所定角度回転した状態の姿勢に移行することにより、前記カバー部材と前記収容ケースの拘束が解除されるようになっていることを特徴とする物品の保持分離装置。
【請求項２】
請求項1に記載の物品の保持分離装置において、
前記物品を前記収容ケースから分離放出する際に、第１付勢手段により物品が放出される速度より、第2付勢手段により前記カバー部材が回転ヒンジ機構の回転中心廻りに回転しつつ収容ケースから遠ざかる速度が大きくなるように、第１および第2付勢手段の付勢力が設定されていることを特徴とする物品の保持分離装置。
【請求項３】
請求項1又は2に記載の物品の保持分離装置において、
前記結合保持・解除機構は、
一端側を前記収容ケースに連結し、他端側を前記カバー部材に連結した連結部材と、
前記連結部材を切断するための火工品と、
から成り、
前記火工品は、前記連結部材に取り付けられていることを特徴とする物品の保持分離装置。
【請求項４】
請求項1乃至3のいずれかに記載の物品の保持分離装置において、
前記回転ヒンジ機構は、
前記カバー部材に取り付けられ、円筒状外表面を有する回転軸と、
前記収容ケースに取り付けられ、前記回転軸の円筒状外表面に係合する曲面を有する回転軸受けと、
前記回転軸に取り付けられ、回転軸外方へ伸びる回転軸分離部材と
から構成され、
前記カバー部材と一体になった回転軸は、前記回転軸受けの曲面に沿って回転自在となっており、前記カバー部材と一体になった回転軸が所定角回転すると、回転軸分離部材が前記収容ケース又は回転軸受けに接触することにより、前記回転軸と前記回転軸受けとの係合が外れ、前記カバー部材と前記収容ケースの拘束が解除されるようになっていることを特徴とする物品の保持分離装置。
【請求項５】
請求項3又は4に記載の物品の保持分離装置において、
前記連結部材には、張力調整機構が備えられていることを特徴とする物品の保持分離装置。
【請求項６】
請求項3乃至5のいずれかに記載の物品の保持分離装置において、
前記連結部材には、火工品作動後において切断された連結部材が飛散しないようにするために、飛散防止機構が備えられていることを特徴とする物品の保持分離装置。
【請求項７】
請求項1乃至6のいずれかに記載の物品の保持分離装置において、
前記第１付勢手段と前記第2付勢手段はバネから構成されていることを特徴とする物品の保持分離装置。
【請求項８】
請求項1乃至7のいずれかに記載の物品の保持分離装置において、
前記収容ケースと前記カバー部材には、前記物品を保持するための保持部材を有し、前記物品が前記収容ケース内へ収納され、前記カバー部材が前記収容ケースに装着した状態において、前記保持部材が前記物品を保持することができるようになっていることを特徴とする物品の保持分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星、探査機、着陸機などの宇宙機に直接拘束できない物品を保持し宇宙機から分離する保持分離装置に関する。特に、分離体(物品)の分離方向の分散を小さくできる保持分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来技術として、宇宙機に直接拘束できない１又は複数の物品を保護ケースの内部に収容し、宇宙機に保護ケースを結合させ、１つの火工品だけで、保護ケースを宇宙機から分離させ、かつ、１又は複数の物品を保護ケースから所定の速度で分離させることができる物品の保持分離装置が提案されている。(特許文献1参照)
【０００３】
この保持分離装置では、宇宙機に連結され、宇宙機に直接拘束できない物品を出し入れ可能な大きさの開口部を有し、物品を内部に収容する収容ケースと、物品が収容ケースに収容された状態で、開口部を覆うカバー部材と、物品が収容ケースに収容された状態で、物品を収容ケースから分離させる方向へ、物品に付勢力を与える第１付勢手段と、カバー部材を収容ケースから分離させる方向へ、カバー部材に付勢力を与える第２付勢手段と、カバー部材が開口部を覆っている状態を維持するために、第１付勢手段が物品に与える付勢力と、第２付勢手段がカバー部材に与える付勢力とに抗して、カバー部材と収容ケースを結合させる結合手段と、結合手段によるカバー部材と収容ケースとの結合を解除する単一の解除手段とを備えた構成となっている。
【０００４】
そして、第２付勢手段がカバー部材に与える付勢力は、第１付勢手段が物品に与える付勢力よりも大きくなっており、結合手段はワイヤであり、ワイヤの一端をカバー部材の一方の側に固定し、中間部を収容ケースの外側を通して開口部の反対側まで回し、ワイヤの他端をカバー部材の他方の側に固定することにより、カバー部材と収容ケースとの結合を維持し、カバー部材の一方の側に回転可能に固定される第１回転部材と、カバー部材の他方の側に回転可能に固定される第２回転部材とをさらに備えている。
【０００５】
また、ワイヤの一端が第１回転部材に接続され、ワイヤの他端が第２回転部材に接続されることにより、解除手段によりワイヤが切断された時に、ワイヤの持つテンションエネルギーにより第１回転部材と第２回転部材が回転するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2006-168385号公報
【０００７】
しかしながら、このような従来技術である保持分離装置では、以下のような問題点があった。
【０００８】
(1)収容ケースとカバー部材が嵌めあい構造になっており、カバー部材に付勢力を与える第２付勢手段が、収容ケースの両側に取付けられ、カバー部材は、両側を押されて放出される構造であった。さらに、カバー部材を保持するワイヤは、収容ケースの両側から後部まで延長され固定されているため、両側に取り付けられる第２付勢手段の力のばらつき、両側に張られているワイヤのテンションのばらつき、第２付勢手段の取付け位置誤差により、カバー部材が分離放出される方向を特定の方向に定めることが難しく、言い換えれば、カバー部材が周辺の機器に衝突しないように、放出方向の分散が小さくなるように制御することが難しいという問題があった。
【０００９】
(2)さらに、この方式では、カバー部材と物品は、同一方向に放出する構造であるため、たとえ、分離放出されたカバー部材が先に移動したとしても、物品が小惑星等の探査ロボットの場合、小惑星等の表面、又は表面近くで分離放出されたカバー部材と物品が衝突する恐れがあるという問題があった。
【００１０】
(3)また、小惑星等の表面に到達した時、分離放出されたカバー部材と物品が近い位置に到達するため両者の識別が難しくなる可能性があるという問題もあった。
【００１１】
(4)さらに、この方式では、カバー部材を保持する両側のワイヤは、収容ケースの裏面まで伸ばして結合されるため長さが長く、解除手段(火工品)でワイヤが切断された場合、長いワイヤのテンションが解放されるため、切断されたワイヤは両側に大きく広がり、周辺の機器等に高速で衝突する恐れがあった。このため、切断されたワイヤの広がりを制限するワイヤ保護部が必要になり装置の小型化、軽量化を阻害するという問題があった。
【００１２】
(5)また、この方式では、ワイヤ長が長いため、ワイヤにかけられるテンションにより伸びる量が大きくなり、また温度変化に伴うワイヤ長の変動も大きくなる。さらに、カバー部材を保持するため、ワイヤを収容ケースの両側に回して固定するため、両側のワイヤのテンションにばらつきが生じる可能性がある等、カバー部材を収容ケースに固定するためのテンション精度を制御する上での問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
すなわち、本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、分離放出されるカバー部材が周辺の機器に衝突しないように、放出方向の分散が小さくなるように制御すると共に、保持分離装置の小型化、軽量化を図ることを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、第１の観点にかかる発明では、
人工衛星や宇宙機に直接拘束できない物品を人工衛星や宇宙機に保持すると共に人工衛星や宇宙機から分離することができる物品の保持分離装置において、
物品を出し入れ可能な大きさの開口部を有し、物品を内部に収容する収容ケースと、物品が収容ケースに収容された状態で、開口部を覆うカバー部材と、収容ケースに配置され、物品を収容ケースから収容ケース中心軸方向に向かって分離放出させるために物品に付勢力を与える第１付勢手段と、収容ケースの開口部近傍壁面に配置され、カバー部材が装着された状態において、カバー部材の1端部が収容ケースから離れる方向の付勢力を与える第２付勢手段と、収容ケースの開口部外周であって、第２付勢手段が配置された位置の反対側対向位置に配置され、収容ケースとカバー部材を連結すると共に、相対的に回転自在とする回転ヒンジ機構と、収容ケースの開口部外周であって、回転ヒンジ機構が配置された位置の反対側対向位置に配置され、収容ケースとカバー部材を結合保持すると共に、収容ケースとカバー部材の結合を解除する結合保持・解除機構とから成り、
回転ヒンジ機構は、カバー部材が収容ケースに装着された状態を基準姿勢とし、カバー部材が回転ヒンジ機構の回転中心廻りに所定角度回転した状態の姿勢に移行することにより、カバー部材と収容ケースの拘束が解除されるようになっている構成とした。
【００１５】
また、第2の観点にかかる発明では、第1の観点にかかる発明において、
物品を収容ケースから分離放出する際に、第１付勢手段により物品が放出される速度より、第2付勢手段によりカバー部材が回転ヒンジ機構の回転中心廻りに回転しつつ収容ケースから遠ざかる速度が大きくなるように、第１および第2付勢手段の付勢力が設定されている構成とした。
【００１６】
また、第3の観点にかかる発明では、第1又は第2の観点にかかる発明において、
結合保持・解除機構は、一端側を収容ケースに連結し、他端側をカバー部材に連結した連結部材と、連結部材を切断するための火工品とから成り、火工品は、連結部材に取り付けられている構成とした。
【００１７】
更に、第4の観点にかかる発明では、第1乃至第3のいずれかの観点にかかる発明において、
回転ヒンジ機構は、カバー部材に取り付けられ、円筒状外表面を有する回転軸と、収容ケースに取り付けられ、回転軸の円筒状外表面に係合する曲面を有する回転軸受けと、回転軸に取り付けられ、回転軸外方へ伸びる回転軸分離部材とから構成され、
カバー部材と一体になった回転軸は、回転軸受けの曲面に沿って回転自在となっており、カバー部材と一体になった回転軸が所定角回転すると、回転軸分離部材が収容ケース又は回転軸受けに接触することにより、回転軸と回転軸受けとの係合が外れ、カバー部材と収容ケースの拘束が解除されるようになっている構成とした。
【００１８】
また、第5の観点にかかる発明では、第3又は第4の観点にかかる発明において、連結部材には、張力調整機構が備えられている構成としている。
【００１９】
また、第6の観点にかかる発明では、第3乃至第5のいずれかの観点にかかる発明において、
連結部材には、火工品作動後において切断された連結部材が飛散しないようにするために、飛散防止機構が備えられている構成とした。
【００２０】
更に、第7の観点にかかる発明では、第1乃至第6のいずれかの観点にかかる発明において、
第１付勢手段と第2付勢手段はバネから構成されている。
【００２１】
また、第8の観点にかかる発明では、第1乃至第7のいずれかの観点にかかる発明において、
収容ケースとカバー部材には、物品を保持するための保持部材を有し、物品が収容ケース内へ収納され、カバー部材が収容ケースに装着した状態において、保持部材が物品を保持することができるようになっている構成とした。
【発明の効果】
【００２２】
この保持分離装置では、回転ヒンジ機構と結合保持・解除機構により収容ケースとカバー部材が結合されている状態において、物品は第１付勢手段によって付勢されており、カバー部材には回転ヒンジ機構周りの回転力が第２付勢手段によって付勢されている。従って、収容ケースとカバー部材との結合を単一の解除手段(火工品)によって解除するだけで、物品とカバー部材を収容ケースから分離放出させることができ、単一の解除手段だけを用いるので構造の単純化および軽量化が可能である。
【００２３】
また、カバー部材に回転ヒンジ機構周りの回転力を与える第２付勢手段の付勢力は、第１付勢手段が物品に与える分離速度よりも、カバー部材の回転による展開によって収納ケースから遠ざかる速度が大きくなるように設定されているため、収容ケースとカバー部材との結合が解除された時に、カバー部材は、収容ケースから物品よりも早く遠ざかり、物品と衝突することはない。また、カバー部材は、回転ヒンジ機構周りに回転し、物品の分離放出方向と異なる方向に分離放出されるため、物品とカバー部材は、速度の違いだけでなく分離放出方向も異なるため、両者が衝突することはない。  また、物品(探査装置)とカバー部材の分離放出方向が異なるため、小惑星上において両者を容易に識別できるようになり、誤認識が防げる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図1は、本発明にかかる保持分離装置１が人工衛星又は探査機等に搭載された状態の模式図を示したものである。
【図２】図2は、本発明の実施形態である保持分離装置の概略を示した側面図である。
【図３】図3は、図１に示す保持分離装置の概略を示した上面図であり、図１の矢印A方向から見た図である。
【図４】図4は、図１に示す保持分離装置の概略を示した底面図であり、図１の矢印B方向から見た図である。
【図５】図5は、本発明の実施形態である保持分離装置を詳細に示した側面図である。
【図６】図6は、本発明の実施形態である保持分離装置を詳細に示した上面図である。
【図７】図7は、本発明の実施形態である保持分離装置を詳細に示した底面図である。
【図８】図8は、本発明の実施形態である保持分離装置のカバー部材分離概念を示した側面図である。
【図９】図9は、本発明の実施形態である保持分離装置における回転ヒンジ機構の分離時動作を示した図である。
【図１０】図10は、本発明の実施形態である保持分離装置で探査装置(物品)とカバー部材の分離放出状況を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
また、以下の説明において、宇宙機の例として人工衛星に物品を保持させる場合について説明するが、宇宙機は人工衛星に限定されず、探査機や着陸機なども含む。  そして、本実施例においては、物品がプローブとしての探査装置である場合について説明するが、物品がこのような探査装置に限定されるものではない。
【００２６】
図1は、人工衛星等に直接拘束できない物品9を保持している状態を示した図を示すものである。
以下に説明する実施例では、小惑星の探査をミッションとする人工衛星(探査機)において使用される物品9の保持分離装置1を例にとって説明する。
本実施例では、人工衛星に直接拘束できない物品9は、探査装置に相当し、物品(探査装置)9は、図1に示すように、保持分離装置1を介して人工衛星の下面に保持されるようになっている。
このように人工衛星に保持された状態で、物品(探査装置)9は打ち上げロケットに搭載され、小惑星の衛星軌道に投入される。  人工衛星が小惑星の衛星軌道に投入された後、保持分離装置1を介して人工衛星に保持された物品(探査装置)9は、保持分離装置1の機能によって、人工衛星(保持分離装置1)から分離放出され、小惑星上に下され、各種の観測を行うようになっている。
【００２７】
図１には、人工衛星の下面に取り付けられた保持分離装置1が示されており、この装置の中に物品(探査装置)9が収納されている。  図中θ１およびθ２は、物品9の分離放出方向を示したものであり、これらの角度は分離放出方向の分散を含めたものである。
図２は、本発明の実施形態である保持分離装置１の側面を示した概念図であって、その内部には物品(探査装置)9が収納されている。  図3は、図２の矢印Ａで示される方向から見た保持分離装置１の上面図であり、図4は、図２の矢印Bで示される方向から見た保持分離装置１の底面図である。
【００２８】
保持分離装置1は、収容ケース2、カバー部材3、結合保持・解除機構４、第1付勢手段6、第2付勢手段5、および回転ヒンジ機構10を備えている。
収容ケース2は、人工衛星に直接固定されていると共に物品(探査装置)9を出し入れすることができる大きさの開口部を前面に備えており、物品(探査装置)9を収容ケース2の内部に収容することができるようになっている。
【００２９】
カバー部材3は、物品(探査装置)9を収容ケース2の内部に収容した状態で収容ケース2の開口部を覆うことができるようになっており、カバー部材3は、後述する結合保持・解除機構４と回転ヒンジ機構10によって、収容ケース2に装着保持できると共に、収容ケース2から分離放出することができるようになっている。
【００３０】
収容ケース２とカバー部材３の接合面は、テーパになっており、例えば、収容ケース２が４５°の傾斜持った面で構成されると、カバー部材３は１３５°の傾斜を持った面で構成され、両面は、ぴったりと嵌めあうことができる。  このような嵌めあい構造を採用することにより、収容ケース２とカバー部材３の接合面に平行なせん断力が作用しても、接合面がずれることなく耐え得るようになっている。
【００３１】
第１付勢手段6は、図2に示すように、収容ケース2中央底部に配置され、物品(探査装置)9を収容ケース2から収容ケース中心軸方向に向かって分離放出させる付勢力を与えるためのものであり、バネやガス圧を利用して第１付勢手段6を構成することができる。  また、第１付勢手段6は1箇所で構成することもできるし、複数個所に分散配置して構成することもできる。
【００３２】
第２付勢手段5は、図2および図6に示すように、収容ケース2の開口部近傍壁面であって、収容ケース２とカバー部材３の接合面近くに配置され、カバー部材3が収容ケース2に装着された状態において、カバー部材3の1端部(後述する結合保持・解除機構４が配置された近傍の端部)が前記収容ケース2から離れる方向の付勢力を与えるためのものであり、バネやガス圧を利用して第2付勢手段5を構成することができる。  また、第2付勢手段5は1箇所で構成することもできるし、複数個所に分散配置して構成することもできる。
なお、物品を収容ケースから分離放出する際に、第１付勢手段により物品が放出される速度より、第2付勢手段によりカバー部材3が回転ヒンジ機構10の回転中心廻りに回転しつつ収容ケース2から遠ざかる速度が大きくなるように、第１および第2付勢手段の付勢力が設定されている。
【００３３】
回転ヒンジ機構10は、収容ケース2の開口部外周であって、第２付勢手段5および後述する結合保持・解除機構４が配置された位置の180°反対側対向位置に配置されている。
回転ヒンジ機構10は、収容ケース2とカバー部材3を相対的に回転自在に連結するようになっている。  そして、回転ヒンジ機構10は、カバー部材3が収容ケース2に装着された状態を基準姿勢として、カバー部材3が回転ヒンジ機構10の回転中心廻りに所定角度回転した状態の姿勢に移行することにより、カバー部材3と収容ケース2の拘束が解除されるようになっている。
【００３４】
回転ヒンジ機構10は、図5および図7に示すように、カバー部材3に取り付けられ、円筒状外表面を有する回転軸12と、収容ケース2に取り付けられ、回転軸12の円筒状外表面に係合する曲面を有する回転軸受け11と、回転軸12に取り付けられ、回転軸12外方へ伸びる回転軸分離部材13とから構成され、カバー部材3と一体になった回転軸12は、回転軸受け11の曲面に沿って回転自在となっており、カバー部材3と一体になった回転軸12が所定角回転すると、回転軸分離部材13が収容ケース2又は回転軸受け11に接触することにより、回転軸12と回転軸受け11との係合が外れ、カバー部材3と収容ケース2の拘束が解除されるようになっている。 なお、回転軸12と回転軸受け11との係合が外れる際に、回転軸分離部材13が回転軸受け11と接触して干渉し合うことを避けるために、回転軸受け11に切り欠き部14を設けるようにしても良い。(図7参照のこと)
【００３５】
なお、カバー部材3と一体になった回転軸12が所定角回転すると、回転軸分離部材13が収容ケース2又は回転軸受け11に接触することにより、回転軸12と回転軸受け11との係合が外れ、カバー部材3と収容ケース2の拘束が解除される状況(シーケンス)を図8および図9に示す。
【００３６】
結合保持・解除機構4は、図3及び図5に示すように、収容ケース2の開口部外周であって、回転ヒンジ機構10が配置された位置の180°反対側対向位置に配置され、収容ケース2とカバー部材3を結合保持すると共に、収容ケース2とカバー部材3の結合を解除するようになっている。
【００３７】
結合保持・解除機構4は、一端側を収容ケース2から突起した部材(金属棒固定部材20)に連結し、他端側をカバー部材3から突起した部材(ワイヤ保持部17)に連結した連結部材と、この連結部材を切断するための火工品(解除手段)8と、から成り、火工品8は、連結部材に取り付けられている。  
【００３８】
図5に示す実施例では、連結部材はワイヤ15と金属棒16で構成されており、火工品(解除手段)8は、金属棒16の位置に対応して配置されている。  図6に連結部材の構成の1実施例を示す。  この実施例では、ワイヤ15の両端をカバー部材3の端面近傍に配置したワイヤ保持部17に固定し、ワイヤ15の中心位置において、金属棒結合部材18を介して金属棒16の１端面とワイヤ15が結合されている。  そして金属棒16のもう一方の端を収納ケースに配置した金属棒固定部材20に固定することで、前記カバー部材3と前記収容ケース2の結合を１側面において維持する。  解除手段8は収容ケース2の外部に設けられた例えば、ワイヤカッター、ボルトカッター、爆発ボルト、セパレーションナット等の火工品であり、この火工品の爆発により金属棒16が切断されるようになっている。
【００３９】
金属棒16の金属棒固定部材20側端部にはねじが切ってあり、金属棒16は火工品８に設けた貫通孔、および金属棒固定部材20に設けられた貫通穴21を通過して配置されている。  そして、金属棒16のねじを切った部分は、金属棒固定部材20の外側(図６では、右側)においてテンション調整ナット２２と螺合しており、これによって金属棒16は金属棒固定部材20に固定されている。
【００４０】
さらに、テンション調整ナット22を回転して、テンション調整ナット22を締めることでワイヤ15にテンションを加えることが可能になっている。テンションの把握には、テンション調整ナット22の締め付けトルクをモニタする方式やテンション調整ナット22の締め付け長(テンション調整ナット22から突起した金属棒16の突起長さ)を管理する方式等が可能である。従来の方式と異なり、ワイヤ15は保持分離装置１の1側面だけに配置されているため、ワイヤ15の長さが短くて済む構成となっている。  したがって、ワイヤ15にかかるテンションによるワイヤ15の伸びが少なく、また温度変化によるワイヤ長の変動も少ないため、カバー部材3を収納ケース2に固定する保持力であるテンション制御の精度を高めることができる。  また、前記金属棒固定部材20を挟んで、火工品8側に金属棒離脱防止ナット23を金属棒15に螺合させておくことにより、火工品8が作動して金属棒15が切断されたときでも、収納ケース2側に残る切断後の金属棒15が飛散するのを防止することが可能となっている。
【００４１】
なお、連結部材として、ワイヤ15と金属棒16で構成されるものを例示したが、ワイヤ15と金属棒16の組み合わせに限定されず他の適切な手段で置き換えることも可能である。  例えば、ワイヤ15のみで連結部材を構成し、火工品(解除手段)8をワイヤ15上に取り付けるようにしても良い。  また、ワイヤ15の代わりに弾性板で構成してもよい。解除手段として火工品を例示したが、加工品に限定されず他の適切な手段であってもよい。例えば、火工品を用いないで、解除手段を公知の適切な分離アクチュエータにより構成してもよい。
【００４２】
物品(探査装置)9は、カバー部材3と収容ケース2が画成する空間内に収納されるが、このときカバー部材3と収容ケース2の内部において、８つの保持部材7によって物品(探査装置)9をその空間内部に押さえ込むように安定して保持・固定するようになっている。(図2、3、4参照)  よって、ロケットの打ち上げ時の振動や衝撃に対して物品(探査装置)9を所定の位置に保持し続けることが可能である。  さらに、保持部材７は、物品(探査装置)9に電力を供給する中継機能を持つ。物品(探査装置)9が保持部材７に保持されると物品(探査装置)9は保持部材７と接触する。この接触により、人工衛星側から保持部材７を介して物品(探査装置)9に電力を供給することが可能である。これにより、物品(探査装置)9を収容ケース２から分離する時に、電力供給用有線ワイヤーケーブルを切断することが不要になる。
【００４３】
次に、保持分離装置1の動作シーケンスについて説明する。
収容ケース2の中に物品(探査装置)9が収納され、カバー部材3が収容ケース2に装着された状態(以下、「初期状態」と呼ぶ)では、カバー部材3は、回転ヒンジ機構10と結合保持・解除機構4によって収容ケース2に堅固に保持、結合されている。  回転ヒンジ機構10と結合保持・解除機構4によってカバー部材3を収容ケース2に保持、結合する力は、第1付勢手段、第2付勢手段によってカバー部材3を収容ケース2から引き離そうとする力に抗すると共に、ロケットの飛翔中、および人工衛星等の飛翔中に生じる加速度、振動、衝撃等の外力に対しても抗するように設定されている。  このカバー部材3を収容ケース2に保持、結合する力は、前述したテンション調整ナット22によって調整するようになっている。
【００４４】
保持分離装置1を搭載した人工衛星等が、例えば小惑星等の衛星軌道に投入され、目的とする地点に到達すると、火工品(解除手段)8に点火信号が送られ、火工品が作動する。  火工品8が作動すると、結合保持・解除機構４の連結部材を構成する金属棒16が切断され、結合保持・解除機構４によるカバー部材3と収容ケース2の拘束が解放されることになる。
【００４５】
結合保持・解除機構４によるカバー部材3と収容ケース2の拘束が解放されると、第1付勢手段、第2付勢手段によってカバー部材3を収容ケース2から引き離そうとする力が作用しているため(第1付勢手段は直接的には物品(探査装置)9を分離放出する力として作用しているものであるが、この力は保持部材7を介してカバー部材3に作用することになる)、この力によって、カバー部材3は収容ケース2から離れようとする。
【００４６】
しかし、結合保持・解除機構４が配置された位置の180°反対側の対向位置には、回転ヒンジ機構１０が存在するため、カバー部材3は、回転ヒンジ機構１０の回転中心、すなわち回転軸12の軸心周りに回転運動を始めるようになる。(図8および図9参照)
【００４７】
そして、カバー部材3が初期状態から、所定角回転するまでは、カバー部材3と一体になった回転ヒンジ機構10の回転軸12は、回転ヒンジ機構10の回転軸受け11の曲面に沿って回転し、カバー部材3と一体になった回転軸12が所定角回転すると、回転軸12から外方へ突起した回転軸分離部材13が収容ケース2又は回転軸受け11に接触するようになっている。(図8および図9参照)  そして、回転軸分離部材13が収容ケース2又は回転軸受け11に接触すると、それまで回転軸12の中心軸廻りに回転運動していたカバー部材3は、回転軸分離部材13の先端位置であって収容ケース2又は回転軸受け11との接触点(図8の(B)位置)を回転中心とした回転運動に移行することになる。
【００４８】
カバー部材3が回転軸分離部材13の先端位置を回転中心とした回転運動に移行すると、回転ヒンジ機構10の回転軸12と回転軸受け11との係合が外れ、カバー部材3と収容ケース2の拘束が解除されるようになっている。 この結果、カバー部材3はカバー部材3と収容ケース2の接合面に垂直な方向から傾斜した方向へ分離放出されることになる。
【００４９】
なお、回転軸12と回転軸受け11との係合が外れる際に、回転軸分離部材13が回転軸受け11と接触して干渉し合うことを避けるために、回転軸受け11に切り欠き部14が設けられている。(図9参照のこと)
【００５０】
カバー部材3が、回転ヒンジ機構１０の回転軸12の軸心周りに回転運動を始めると、保持部材7を介して保持固定されていた物品(探査装置)9の拘束が解除されるため、第1付勢手段6の付勢力によって、物品(探査装置)9は、収容ケース2の中から分離放出されることになる。  このとき、物品(探査装置)9は、カバー部材3と収容ケース2の接合面に垂直な方向に分離放出されるようになっており、カバー部材3が分離放出される方向とは異なった方向になっている。
【００５１】
なお、前にも述べた通り、物品(探査装置)9を収容ケース2から分離放出する際に、第１付勢手段により物品(探査装置)9が放出される速度より、第2付勢手段によりカバー部材3が回転ヒンジ機構10の回転中心廻りに回転しつつ収容ケース2から遠ざかる速度が大きくなるように、第１および第2付勢手段の付勢力が設定されているため、カバー部材3と物品(探査装置)9は、互いに干渉することなく収容ケース2から分離放出することができるようになっている。
【００５２】
図10は、実際の人工衛星(探査機)から探査装置9が分離放出される状況を示したものである。  この実施例では、カバー部材3と収容ケース2の接合面は、探査装置分離方向29に対して傾斜するように設定され、探査装置分離方向29とカバー部材分離方向28とは、別の方向を向くように設定されている。
【００５３】
本発明にかかる物品の保持分離装置1は、上述したような構成を有しているため、以下のような利点がある。
(1)カバー部材3を分離放出する際の付勢力のばらつきを小さく抑えることができる構造となっているため、カバー部材3が周辺の機器に衝突しないように、放出方向の分散が小さくなるように制御することが可能となる。
(2)物品(探査装置)9とカバー部材3は異なった方向に分離放出されるようになっており、物品9が小惑星等の探査装置である場合、小惑星等の表面、又は表面近くで分離放出されたカバー部材3と物品(探査装置)9が衝突する恐れがない。
(3)また、小惑星等の表面に到達した時、分離放出されたカバー部材3と物品(探査装置)9が近い位置に到達することがなく、両者の識別も容易である。
(4)さらに、カバー部材3を保持するワイヤ15は片側のみに配置されるため、長さが短く、解除手段(火工品)8でワイヤ15が切断された際、切断されたワイヤ15が大きく広がることがなく、切断されたワイヤ15の広がりを制限するワイヤ保護部を必要とせず装置の小型化、軽量化が実現できる。
(5)そして、ワイヤ長が短いため、ワイヤ15にかけられるテンションにより伸びる量が小さく、また温度変化に伴うワイヤ長の変動も小さくなる。さらに、カバー部材3を保持するため、ワイヤ15を収容ケース2の片側にのみ配置されるため、カバー部材3を収容ケース2に固定するためのテンション精度を制御することが容易となる。
【符号の説明】
【００５４】
１  保持分離装置
２  収容ケース
３  カバー部材
４  結合保持・解除機構
５  第２付勢手段（カバー放出バネ）
６  第１付勢手段（物品放出バネ）
７  保持部材
８  解除手段（火工品）
９  物品（探査装置）
１０  回転ヒンジ機構
１１  回転軸受け
１２  回転軸
１３  回転軸分離部材
１４  切り欠き部
１５  ワイヤ
１６  金属棒
１７  ワイヤ保持部
１８  金属棒結合部材
１９  バネガイド
２０  金属棒固定部材
２１  貫通穴
２２  テンション調整ナット
２３  金属棒離脱防止ナット
２４  結合分離手段保持力
２５  結合手段テンション（結合力）
２６  カバー部材重心
２７  第２付勢手段バネ押し出し力
２８  カバー部材分離方向
２９  探査装置分離方向
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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