JPH0194411A - 調心結合方法および調心結合機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、位置決め精度の粗いマニプレータを用いて
実験装置等の被結合体を固定部の所定位置に正確に結合
する調心結合方法および調心結合機構に関するものであ
る。

（従来の技術〕 作業者や実験者が直接近づくことができない環境や宇宙
空間、海水中等での作業や実験には、マニプレータを使
用することが多い。

このようなマニプレータを用いて所定の固定位置に被結
合体を結合しようとする場合、マニプレータの位置決め
精度により被結合体の結合精度が大きく影響を受けてし
まう。

一方、宇宙基地等のスペースや搭載重信等の１１限があ
る場合には、高精度のマニプレータの設置が困難なこと
も多く、船外作業用の長い腕をもつマニプレータを使用
して実験装置等の交換を行なわねばならない場合も多い
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような比較的位置決め精度の粗いマニプレータを用
いて実験装置等の被結合体の交換笠を行なう場合には、
マニプレータの位置決め精度に関係なく被結合体を固定
部の所定位置に調心することができる調心方法や具体的
な調心機構が必要であり、これらの開発が望まれている
。

この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、マニプレータの位置決め精度に関係なく被結合体
を固定部の所定位置に調心状態で連結することができる
調心結合方法および調心結合機構を提供しようとするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するためこの発明の調心結合方法は、
マニプレータで把持運搬した被結合体を固定部の所定位
置に結合するに際し、被結合体に相対移動および釣り合
い位置に復元可能な調心部材を設けてマニプレータで把
持し、被結合体を固定部に運搬したのち、ガイドピンと
ガイド穴で調心して調心部材を固定部の所定位置に仮結
合し、次いでマニプレータによる被結合体の把持を開放
して被結合体を釣り合い位置に復元移動ざＵたのち、被
結合体を固定部に本結合するようにしたことを特徴とす
るものである。

また、この発明の調心結合機構は、マニプレータで把持
運搬される被結合体に相対移動可能かつ釣り合い位置に
復元移動可能な調心部材を設け、この調心部材と被結合
体を固定する固定部に、調心部材を固定部の所定位置に
調心するガイドピンとガイド穴とのいずれか一方をそれ
ぞれ取付ける一方、調心部材に固定部との結合および被
結合体の相対移動が可能な仮結合を行なう締付は機構を
設けたことを特徴とするものである− 〔作　用〕 この発明の調心結合方法では、調心部材をガイドピンと
ガイド穴を用いて固定部に調心して仮結合するようにし
、こののち、マニプレータの把持を開放することで調心
部材に対して補結−合体をばね等に蓄積した力を用いて
相対復元移動させて調心し、本結合するようにしており
、ガイドピンとガイド穴との係合が可能な範囲のマニプ
レータの位置決め精度で２段階の結合操作を行なって所
定位置への結合を可能としている。

また、この発明の調心結合機構では、被結合体に調心部
材を相対移動と釣り合い位置への復元移動とができるよ
うにばね等を介して取付けておき、被結合体が固定され
る固定部と調心部材とにマニプレータの位置決め粘度で
係合できるガイドピンとガイド穴とのいずれか一方を設
け、マニプレータで把持した被結合体を移動してガイド
ピンをガイド穴に挿入するようにして調心部材を締付は
機構で仮結合し、仮結合による不釣り合い力をばね等に
蓄積しこれをマニプレータを開放することで被結合体を
復元移動させて本結合することで所定位置に固定する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実論例を図面に基づき詳細に説明す
る。

この発明の調心結合機構は、第１図およびそのＩＩ−ｍ
矢視図である第２図に示すように、実験装置１１１１を
被結合体とし、実験装置１１を固定部１２の所定位置に
結合固定するものである。

実験装置１１の側部には、マニプレータ１３の把持機構
１４に対応した形状の把持部１５が形成してあり、簡単
に実験装置１１の把持および運搬ができるようになって
いる。

この実験装置１１の固定部１２との結合部となる一側部
には、断面が矩形の柱状部１６とその先端部の柱状部１
６より大きい矩形の７ランジ部１７が形成されている。

そして、実験装置１１の柱状部１６には、７ランジ部１
７とほぼ大きさの等しい調心枠１８が配置され、柱状部
１６と対向する側板１９と固定部１２と対向する平板２
０とで環状に形成されている。

この調心枠１８と実験装置１１の柱状部１６とは、調心
スプリング２１を介して連結され、調心枠１８内で実験
袋＠１１の柱状部１６が移動できるとともに、実験装置
１１の柱状部１６に対し調心枠１８を移動することがで
きる相対移動ができるようになっており、しかも調心ス
プリング２１の伸縮によって蓄積されるエネルギで調心
枠１８の中心部に実験装置１１の柱状部１６が復元移動
できるようになっている。

このため調心スプリング２１は、第１図および第２図に
示すように、ばね力が水平方向および垂直方向の分力を
持つよう４本を斜め方向に配置するようにしたり、水平
方向にばね力を作用させるものと垂直方向にばね力を作
用させるものとに分離して多数本で構成しても良く、分
離することにより所定の復元力を得るためのｍ芯スプリ
ング２１の設計を容易にすることができる。

また、調心枠１８の平板２０部分の対向する２ケ所には
、ガイドピン２２が垂直に突き出して取付けである。

さらに、調心枠１８には、固定部１２との結合および実
験装置１１が移動できる仮結合のそれぞれを行なう締付
は機構２３が設けられ、例えば第１図中に拡大して示す
ように、下端部に７ツグ２４を備えた締付用リンク２５
が上端部のローラを介してガイドに沿って回動および上
下動および上下動が可能とされ、この締付用リンク２５
をトグル機構を構成する小リンクを介して連結されたリ
ンク駆動軸２６で回転することで仮結合と結合および開
放ができるようになっており、リンク駆動軸２６の端部
にマニプレータ１３で把持される駆動部２７との連結用
のカップリング２８が取付けられている。

このようなフック２４を備えた締付用リンク２５は調心
枠１８の両側にそれぞれ２組ずつ合計４組配置され、調
心枠１８の両側に配置されたリンク駆動軸２６で駆動さ
れるようになっており、２本のリンク駆動軸２６が連動
するようチェーンやベルト等で連結されている。

このような締付は機構２３はリンク機構で構成するもの
に限らず、ねじ結合機構等を用いるなど他の機構でも良
い。

一方、実験袋Ｍ１１が結合される固定部１２には、調心
枠１８に取付けられたガイドピン２２に対応して上端部
が大径の略円錐状の案内部とガイドピン２２の直径とほ
ぼ等しい嵌合部とが連続したガイド穴２９が形成しであ
る。

このガイド穴２９の大径部の大きさは、実験袋Ｍ１１を
把持運搬するマニプレータ１３の位置決め精度に応じて
決定され、マニプレータ１３の位置決め精度の範囲内で
ガイド穴２９に調心枠１８のガイドピン２２を係合させ
ることができるようになっている。

また、固定部１２の側部には、締付けｌ１４Ｎ２３を構
成する連結部が形成され、例えばフック２４を備えた締
付用リンク２５を用いる場合には、フック２４を係止す
るための係止用凹部３０が形成しである。

次に、この調心結合機構１０の動作とともに、調心結合
方法について第３図に示す工程図により説明する。

■　まず、マニプレータ１３の把持機構１４で実験袋ｆ
１１１の把持部１５を把持し、調心枠１８とともに運搬
できるようにすると同時に、締付は機構２３のリンク駆
動軸２６を回転駆動するための駆動部２７を治具３１を
介してマニプレータ１３に取付け、カップリング２８で
リンク駆動軸２６と連結しておく。

■　こうしてマニプレータ１３での作業準備が完了した
のち、第３図（ａ）に示すように、固定すべきところに
実験装置１１等を移動し、調心枠１８のガイドピン２２
が固定部１２のガイド穴２９と対向するようにする。

この状態では、実験装置１１の中心軸と調心枠１８の中
心軸とが調心スプリング２１のばね力によって一致した
状態となってあり、固定部１２の中心軸とは、ガイド穴
２９の大径部の直径の範囲内でずれた状態となっている
。

■　こののち、マニプレータ１３を操作して実験袋Ｎ１
１等を固定部１２に押し付けるように移動し、駆動部２
７を起動して締付は機構２３のフック２４を係止用凹部
３０にかける。

すると、第３図（ｂ）に示すように、ガイド穴２９の斜
面に案内されてガイドピン２２が挿入されて行き、マニ
プレータ１３で把持された実験装置１１に対し調心枠１
８が移動し、固定部１２と調心枠１８との中心軸が合致
した状態となると同時に、フック２４と係止用凹部３０
とが対向する位置になる。

このとき、実験装置１１に対して調心枠１８の中心軸が
ずれることにより調心スプリング２１に伸縮】に応じた
エネルギが蓄積される。

■　次いで、このように調心枠１８を固定部１２に対し
調心した状態で駆動部２７を動作させ、締付は機構２３
の４個のフック２４だけで実験装置１１等が保持できる
仮結合状態と゛する（第３図（Ｃ）参照）。

■　こうして実験装置１１等を固定部１２に仮結合した
のち、第３図（ｄ）に示すように、マニプレータ１３に
よる実験装置１１の把持を開放し、駆動部２７をリンク
駆動軸２６と連結した状態のままマニプレータ１３をわ
ずかに（図中、距離ｉ）後退させる。

すると、調心枠１８が固定部１２と仮結合された固定状
態となっているため、把持が開放された実験装置１１が
移動可能となり、調心スプリング２１に蓄積されていた
ばね力（エネルギ）で調心スプリング２１による釣り合
い位置である調心枠１８と同心位置に実験装置１１が移
動される。

この結果、固定部１２と調心された調心枠１８に対し実
験装置１１が調心され、これらの中心軸が全て一致した
状態となる。

■　こののち、締付は機１２３による実験装置１１と固
定部１２との固定をはかるため駆動部２７をさらに動作
させ、フック２４および締付用リンク２５で固定部１２
に実験装置１１の７ランジ部１７を調心枠１８を介して
締付ける（第３図（ｅ）参照）。

■　こうして実験装置１１と固定部１２との結合が完了
したのち、第３図（「）に示すように、マニプレータ１
３をさらに後退させて駆動部２７とリンク駆動軸２６と
のカップリング２８を外し、マニプレータ１３を待機位
置に戻すことで、一連の実験装置１１の固定部１２への
取付けが完了する。

以上のように、この調心結合機構１０および調心結合方
法によれば、マニプレータ１３の位置決め精度によらず
、実験装置１１に設けた調心枠１８および調心スプリン
グ２１で完全に調心して実験装Ｍ１１と固定部１２との
結合ができる。

なお、上記実施例では、調心枠と実験装置との間に調心
スプリングを介装して相対移動および復元移動ができる
ようにしたが、スプリングに限らず、密封式の空気圧シ
リンダ等により、エネルギの蓄積による復元力が作用す
るようにしても良い。

また、調心部材として環状の調心枠を用いたが、一方が
開口したもの等、その形状は任意で良い。

また駆動部２７はマニプレータ側でなく調心枠に配置し
電源はマニプレータと実験装置の結合時にコネクタ等を
介してマニプレータ側から給電又は、電池などを用いる
方法等も考えられる。

（発明の効果〕 以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
南の調心結合方法によれば、被結合体に設けた調心部材
をガイドピンとガイド穴を用いて固定部に調心して仮結
合したのち、マニプレータによる被結合体の把持を解放
することで調心部材に対して被結合体を相対復元移動さ
せ、調心後、本結合するようにしたので、ガイドピンと
ガイド穴との係合が可能な範囲のマニプレータの位置決
め精度で２段階の結合操作を行なって調心状態で簡単に
結合できる。

また、この発明の調心結合機構によれば、マニプレータ
で把持運搬される被結合体に相対移動可能かつ釣り合い
位置に復元移動可能な調心部材を設け、この調心部材と
被結合体を固定する固定部に、調心部材を固定部の所定
位置に調心するガイドピンとガイド穴とのいずれか一方
゛をそれぞれ取付ける一方、調心部材に固定部との結合
および被結合体の相対移動が可能な仮結合を行なう締付
け機構を設けたので、マニプレータの位置決め精度が粗
くても、被結合体と固定部との調心状態での結合ができ
、機構が簡単で信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１因および第２図はこの発明の調心結合機構の一実施
例にかかる概略構成図および第１図の■−■矢祝図、第
３図はこの発明の調心結合方法の一実施例にかかる工程
図である。 １０・・・調心結合機構、１１・・・実験装置（被結合
体）、１２・・・固定部、１３・・・マニプレータ、１
８・・・調心枠（調心部材）、２１・・・調心スプリン
グ、２２・・・ガイドピン、２３・・・締付は機構、２
７・・・ｉ動部、２９・・・ガイド穴、３０・・・係止
用凹部。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マニプレータで把持運搬した被結合体を固定部の
   所定位置に結合するに際し、被結合体に相対移動および
   釣り合い位置に復元可能な調心部材を設けてマニプレー
   タで把持し、被結合体を固定部に運搬したのち、ガイド
   ピンとガイド穴で調心して調心部材を固定部の所定位置
   に仮結合し、次いでマニプレータによる被結合体の把持
   を解放して被結合体を釣り合い位置に復元移動させたの
   ち、被結合体を固定部に本結合するようにしたことを特
   徴とする調心結合方法。
2. （２）マニプレータで把持運搬される被結合体に相対移
   動可能かつ釣り合い位置に復元移動可能な調心部材を設
   け、この調心部材と被結合体を固定する固定部に、調心
   部材を固定部の所定位置に調心するガイドピンとガイド
   穴とのいずれか一方をそれぞれ取付ける一方、調心部材
   に固定部との結合および被結合体の相対移動が可能な仮
   結合を行なう締付け機構を設けたことを特徴とする調心
   結合機構。