JPH052313Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、位置決め精度の粗い汎用のマニプ
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ことができる調心結合
装置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、遠
隔操作のできる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行なう作業や
実験の中には、部品や実験装置等を所定の位置に
把持運搬しなければならない場合も多く、使用す
るマニプレータの位置決め精度により、固定位置
への結合精度が大きな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量等に制
限がある場合には、高精度のマニプレータの設置
が困難であるとともに、各作業やそれぞれの実験
に合わせて専用のマニプレータを設置することは
一層困難である。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このような宇宙基地等にあつても、船外作業等
を行なうため長い腕をもち位置決め精度の粗いマ
ニプレータは設置されていることから、この汎用
マニプレータを用いて実験装置等の被結合体の交
換等を行なうことを考えねばならない。

そこで、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して固定
することができる調心結合装置が必要となつてい
る。

また、被結合体と固定部との結合のため必要と
される補助装置を個々の被結合体や固定部に設置
する必要がなく、機構の簡素化や小型軽量化がは
かれる調心結合装置の開発が望まれている。

この考案はかかる従来技術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高
精度の調心および結合ができ、しかも機構が簡単
で小型軽量化がはかれる調心結合装置を提供しよ
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考案の調心結合
装置は、把持部を介して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てなる調心結合機構と、こ
の調心結合機構の被結合体の把持部を把持する把
持機構を備えるとともに、締付け機構の駆動部を
備え、マニプレータで把持運搬し得る補助装置と
で構成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

位置決め精度の粗い汎用マニプレータに補助装
置を把持させ、この補助装置の把持機構で被結合
体の把持部を把持して運搬するとともに、締付け
機構を駆動部で駆動できるようにする。そして、
被結合体には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精度の範囲で係
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、マニプレータに把持した補助装置で被結
合体を移動してガイドピンをガイド穴に挿入する
ようにする。この状態で補助装置の駆動部で締付
け機構を駆動して調心部材を固定部に仮結合し、
仮結合による不釣り合い力をばね等に蓄積する。
こののち、補助装置による把持を開放することで
蓄積したばね力によつて被結合体を復元移動させ
て調心するようにし、駆動部によつて締付け機構
で本結合することで所定位置に固定できるように
なつている。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を図面に基づき詳細
に説明する。

この考案の調心結合装置１０は、第１図および
その−矢視図である第２図に示すように、実
験装置１１を被結合体とし、固定部１２の所定位
置に実験装置１１を調心して結合固定する調心結
合機構１３と、これら調心結合機構１３を含む実
験装置１１および固定部１２を把持するととも
に、駆動源を備えた補助ツールとしての補助装置
１４とで構成されている。

実験装置１１の側部には、マニプレータ１５の
把持機構１６や補助装置１４の把持機構１７に対
応した形状の把持部１８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
つている。

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１９とその先
端部に連続するフランジ部２０とが形成されてお
り、フランジ部２０が柱状部１９より大きい矩形
に形成されている。

この実験装置１１の柱状部１９には、フランジ
部２０とほぼ大きさの等しい調心枠２１が配置さ
れ、柱状部１９と対向する側板２２と固定部１２
と対向する平板２３とで環状に形成されている。

そして、この調心枠２１と実験装置１１の柱状
部１９とが調心スプリング２４を介して連結さ
れ、調心枠２１内で柱状部１９が移動できるとと
もに、柱状部１９に対し調心枠２１を移動するこ
とができる相対移動が可能な状態となつており、
しかも、調心スプリング２４の伸縮によつて蓄積
されるエネルギで調心枠２１の中心部に実験装置
１１の柱状部１９が復元移動できるようになつて
いる。

このため調心スプリング２４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するようにし、分離すること
で所定の復元力を得るための調心スプリング２４
の設計を容易にすることが可能となる。

また、調心枠２１の平板２３部分の対向する２
ケ所には、ガイドピン２５が垂直に突き出して設
けてある。

さらに、調心枠２１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
れを行なう締付け機構２６が設けられ、例えば第
１図中に拡大して示すように、下端部にフツク２
７を備えた締付用リンク２８が上端部のローラを
介してガイドに沿つて回動および上下動が可能と
され、この締付用リンク２８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２
９を回転することで結合および解放ができるよう
になつている。

このリンク駆動軸２９の端部には、マニプレー
タ１５で把持される補助装置１４の駆動部３０と
の連結用のカツプリング３１が取付けられてい
る。

このようなフツク２７を備えた締付用リンク２
８は調心枠２１の両側にそれぞれ２組ずつ合計４
組配置され、調心枠２１の両側に配置されたリン
ク駆動軸２９で駆動されるようになつており、２
本のリンク駆動軸２９が連動するようチエーンや
ベルト等で連結されている。

このような締付け機構２６はリンク機構で構成
するものに限らず、ねじ結合機構を用いる等他の
結合と仮結合ができる機構を用いるようにしても
良い。

一方、実験装置１１が結合される固定部１２に
は、調心枠２１に取付けられたガイドピン２５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２５の直径とほぼ等しい嵌合部とが連続し
たガイド穴３２が形成してある。

このガイド穴３２の大径部の大きさは、この調
心結合装置１０を操作するために使用するマニプ
レータ１５の位置決め精度に応じて決定され、マ
ニプレータ１５の位置決め精度の範囲内でガイド
穴３２に調心枠２１のガイドピン２５を係合させ
ることができるようにする。

また、固定部１２の側部には、締付け機構２６
を構成する連結部が形成され、例えばフツク２７
を備えた締付用リンク２８を用いる場合には、フ
ツク２７を係止するための係止用凹部３３が形成
してある。

次に、操作用のマニプレータ１５に把持して補
助ツールとして使用する補助装置１４について説
明する。

この補助装置１４には、マニプレータ１５の把
持機構１６に対応した形状の把持部３４が形成し
てあり、マニプレータ１５で補助装置１４を把持
運搬できるようになつている。

この補助装置１４には、マニプレータ１５の把
持機構１６と同一の構造の把持機構１７が備えら
れ、実験装置１１の把持運搬を行なうことができ
るようになつている。

また、この補助装置１４には、調心結合機構１
３の締付け機構２６を操作するための駆動部３０
が設置されている。

この駆動部３０は、例えばモータとその回転軸
端に取付けられてリンク駆動軸２９のカツプリン
グ３１と連結するためのカツプリング３５とで構
成されており、補助装置１４の把持機構１７で実
験装置１１を把持したとき、両カツプリング３
１，３５の連結がなされるようになつている。

次に、この調心結合装置１０の動作について、
第３図を参照しながら説明する。

まず、マニプレータ１５の把持機構１６で補
助装置１４の把持部３４を把持したのち、補助
装置１４の把持機構１７で実験装置１１の把持
部１８を把持するとともに、駆動部３０とリン
ク駆動軸２９とをカツプリング３１，３５で連
結する。

こうして補助装置１４を介してマニプレータ
１５での作業準備が完了したのち、第３図ａに
示すように、固定部１２のところに実験装置１
１等を移動し、調心枠２１のガイドピン２５が
固定部１２のガイド穴３２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２１の中心軸とが調心スプリング２４のばね
力によつて一致した状態となつており、固定部
１２の中心軸とは、ガイド穴３２の大径部の直
径の範囲内でずれた状態となつている。

こののち、マニプレータ１５を操作して実験
装置１１等を固定部１２に押し付けるように移
動する。

すると、第３図ｂに示すように、ガイド穴３
２の斜面に案内されてガイドピン２５が挿入さ
れて行き、マニプレータ１５および補助装置１
４で把持された実験装置１１に対して調心枠２
１が移動し、固定部１２と調心枠２１との中心
軸が合致した状態となる。

このとき、実験装置１１に対して調心枠２１
の中心軸がずれることにより調心スプリング２
４に伸縮量に応じたエネルギが蓄積される。

こうして固定部１２に調心枠２１が調心され
たところで、補助装置１４の駆動部３０を起動
し、締付け機構２６のフツク２７を係止用凹部
３３にかける。

次いで、さらに、補助装置１４の駆動部３０
を動作させ、締付け機構２６の４個のフツク２
７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１５に取付けた補助装置１４の把持機構１
７による実験装置１１の把持を解放し、駆動部
３０をリンク駆動軸２９と連結した状態のまま
補助装置１４をわずかに（図中、距離ｌ）後退
させる。

すると、調心枠２１が固定部１２と仮結合さ
れて固定状態となつているため、把持状態が解
放された実験装置１１が移動可能となり、調心
スプリング２４に蓄積されていたばね力（エネ
ルギ）で調心スプリング２４による釣り合い位
置である調心枠２１との同心位置に実験装置１
１が移動される。

この結果、固定部１２と調心された調心枠２
１に対し、さらに実験装置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、締付け機構２６による実験装置１
１と固定部１２との固定（本結合）をはかるた
め、補助装置１４の駆動部３０をさらに動作さ
せ、フツク２７および締付用リンク２９で固定
部１２のフランジ部２０を調心枠２１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
固定が完了したのち、第３図ｆに示すように、
マニプレータ１５で補助装置１４を後退させ、
補助装置１４の駆動部３０と締付け機構２６の
リンク駆動軸２９との間のカツプリング３１，
３５を外し、補助装置１４ごとマニプレータ１
５を待機位置等に戻す。

そして、必要に応じ、マニプレータ１５から
補助装置１４をはずすことで一連の作業が完了
する。

以上のように、この調心結合装置１０によれ
ば、マニプレータ１５の位置決め精度によらず、
実験装置１１に設けた調心枠２１および調心スプ
リング２４で完全に調心して実験装置１１と固定
部１２との結合固定ができる。

また、複数の実験装置１１を固定部１２に交換
しながら実験を行なう場合にも、個々の実験装置
１１に締付け機構２６を駆動するための駆動部３
０を設ける必要がなく、１つの補助装置１４を工
具のように使用して簡単に調心結合ができ、装置
１０の簡素化や小型軽量化がはかれるとともに、
汎用のマニプレータの使用が可能となる。

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、スプリングに替
え、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、環状に限らず開口したもの等、その形状は任
意でよい。

さらに、この調心結合装置は宇宙空間、水中あ
るいは地上のいずれでも使用できるものである。

〔考案の効果〕

以上、一実施例とともに具体的に説明したよう
にこの考案の調心結合装置によれば、被結合体に
調心部材を設け、調心部材を固定部に仮結合し、
被結合体を相対復元移動で調心して本結合するの
で、マニプレータの位置決め精度が粗くても被結
合体を固定部の所定位置に調心固定できる。

また、締付け機構の駆動部を補助装置に設けた
ので、専用のマニプレータが必要でなく、汎用の
もので補助装置を工具のように使用することで調
心結合ができ、調心結合機構の構造を簡単にする
ことができるとともに、小型軽量化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの考案の調心結合装置の一
実施例にかかり、第１図は概略構成図、第２図は
第１図中の−矢視図、第３図は動作説明図で
ある。 １０……調心結合装置、１１……実験装置（被
結合体）、１２……固定部、１３……調心結合機
構、１４……補助装置、１５……マニプレータ、
１６，１７……把持機構、１８……把持部、２１
……調心枠（調心部材）、２４……調心スプリン
グ、２５……ガイドピン、２６……締付け機構、
３０……駆動部、３２……ガイド穴、３３……係
止用凹部、３４……把持部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 把持部を介して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
   付け機構を設けてなる調心結合機構と、この調心
   結合機構の被結合体の把持部を把持する把持機構
   を備えるとともに、締付け機構の駆動部を備え、
   マニプレータで把持運搬し得る補助装置とで構成
   したことを特徴とする調心結合装置。