JPH066965B2 - リンク式結合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリンク式結合装置に係り，特に宇宙用マニピュ
レータに使用されるツールの交換装置などに好適なリン
ク式結合装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、例えば米国特許第4105241号のようにロ
ッドをロープでからめ取る方法が行なわれていたが、こ
れは構造が複雑であり、中心のロッドがあるためトルク
伝達を行なうことはできず、さらに取付けることのでき
る電気接点群の規模に制限があった。

〔発明が解決さようとする問題点〕

上記従来技術は、結合ロッドをからめる装置が複雑であ
り、装置の中央部を結合ロッドが占有しているためにト
ルク伝達を行うことは不可能であった。また、取付ける
電気接点群も限られていた。

本発明の目的は、簡易な構造で結合後もトルクの伝達が
できるようにし、またより大規模な電気接点群の設置を
可能とすることのできる結合装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、結合機構をリンク式として、結合装置内ま
たはその近くにトルク伝達装置を設けることにより達成
される。

即ち、２つの結合部材の一方には先端が移動可能なリン
クを設け、他方にはリンクが案内されるガイド面とリン
クの結合部が結合される結合くぼみ部とを設ける。そし
て、各結合部材の中心近くに、トルク伝達が可能な軸
や、電気接点群を設けるのである。

〔作用〕

本装置によると、結合過程ではリンクは結合部材の中心
から外へ向って開いてゆき、結合完了時にはリンクが開
いた状態となり装置中心部に空間ができるため、トルク
伝達装置または大規模な電気接点群を設置することがで
きる。さらに、リンクとリンクの間にも空間ができるた
め、電気接点群を追加することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明す
る。

第１図は本発明の一実施例によるリンク式結合装置であ
り、図中100は結合部材Ａ、200は結合部材Ｂである。

結合部材Ａ100の先端には３本の爪102を有し、これらは
リンク104により結合部材Ａ100の中心から外側へ開く様
に設置されている。また、中心部にはトルク伝達軸12
4、外周部には電気コネクタ130を有し、トルクの伝達，
電力及び信号の受給ができる様に構成されている。

110はリンク駆動モータであり、当該モータに接続され
た歯車111、歯車112、及び減速機113を介して等該減速
機に接続されたねじ114を回転させる。115はボールスク
リューであり、ねじ114とかみ合い、当該ねじの回転を
前後運動に変えて当該ボールスクリューに固定された押
板106に伝える。102の爪は全周で３ケあり、３等分の位
置で端板107にピン101によって取付けられ、当該ピン軸
まわりに回転する。リンク104はピン103によって爪102
に取付けられ、当該ピン軸まわりに回転する。リンク10
4の他端はピン105によって押板106に取付けられてお
り、リンク駆動モータ110を回転することにより爪102を
開閉することができる。

さらに、120は伝達トルク駆動モータであり、当該モー
タに取付けられた歯車121、歯車122、及び減速機123を
介して当該減速機に接続されたトルク伝達軸124に回転
を与える。

また、130は電気コネクタであり、外部信号または電力
の受給を行い、ケーブル131によりそれらを取込むもの
である。

一方、結合部材Ｂ200は底付きの中空円筒状部材で、３
つの案内斜面201，案内溝202，及び固定穴203から成
り、トルク伝達軸204及び電気コネクタ220を有する。電
気コネクタ220は、結合部材Ａ100の電気コネクタ130と
結合し、電力、信号の受給を行いこれらをケーブル221
により取り込むものである。

次に本リンク式結合装置の動作について、第２図を用い
て説明する。

第２図(a)は結合前の状態を示し、結合部材100の爪102
の先端は閉じた状態で結合部材200に近づいていく。結
合部材Ｂ200は案内用の斜面201を有し、爪102は斜面201
に案内され、結合部材200の中央部へ導かれる。第２図
(b)は接近の最終段階で、結合部材Ａ100のリンク駆動モ
ータ110が回転し始める。

第２図(c)は捕獲段階を示す。結合部材Ａ100においてリ
ンク駆動モータ110の回転は歯車111及び112を介して減
速機113に伝えられ、ねじ114を駆動する。ねじ114の回
転はボールスクリュー115により、押板106を水平方向に
動作させる。爪102はリンク104、ピン103及び105を介し
て押板106に結合されているので、押板106が水平に移動
するのに伴って爪102はピン101を中心に外側へ向って開
いていく。結合部材Ｂ200は、中心近くでは幅が広く、
中心から遠ざかるに従って幅が狭くなる案内溝202を有
し、爪102は当該溝に案内され、固定穴203へ導かれる。

爪102が固定穴203に入ると、両部材100,200の遠近方向
軸（Ｚ軸）回りの位置決めが完了し、結合部材Ｂ200は
結合部材Ａ100に対してＺ軸回りに回転不能になる。爪1
02がさらに開いて行くと、固定穴203に入り込んでいる
爪が結合部材Ｂ200を結合部材Ａ100の方向に引き寄せ
る。ある程度結合部材Ｂ200が引き寄せられると、結合
部材Ａ100の端板107の結合部材Ｂ200側の面（近方向拘
束面）と結合部材Ｂ200の端面（対向面）とが接触し
て、第２図(d)に示すように結合部材Ａ100及び結合部材
Ｂ200は三次元において、Ｘ，Ｙ，Ｚ三軸方向及び、ロ
ール，ピッチ，ヨーの三軸まわりの位置決めを完了す
る。

これと同時に、電気コネクタ103及ぶ220が結合し、電源
及び信号の受給が可能となる。さらにトルク伝達軸124
及び204が結合し、トルクの伝達が可能となる。

結合後、所定の作業を終了したならば、リンク駆動モー
タ110を逆回転することにより、結合と逆の順序で上記
の結合が解除され、結合部材Ａ100及び結合部材Ｂ200は
切離すことができる。

次に、本発明の他の実施例として、第３図にトルク伝達
が必要のない場合を示す。

400は結合部材Ａで、リンク駆動モータ410の回転を歯車
411,412，減速機413を経て、ねじ414へ伝える。当該ね
じの回転は、ボールスクリュー415により、押板406を水
平方向に動作させる。爪402はピン403,405，及びリンク
404により押板406に取付けられており、当該押板が水平
方向に運動すると、爪402はピン401を中心とし回転す
る。この際、押板406の中央部に力が加わるため、移動
がスムーズになる。押板406にはリニアベアリング417が
２ケ以上取付けられており、当該ベアリングはガイド41
6に沿って運動するため、押板406の水平運動は一層スム
ーズになる。また、結合部材Ａは先端中央部に電気コネ
クタ420を有し、結合部材Ｂ500の電気コネクタ510と結
合する。

この様にトルク伝達が不要な場合、結合装置中央部には
スペースができるため、当該電気コネクタは大規模とす
ることができる。

さらに、本発明の他の実施例として、第４図にリンク駆
動モータと伝達トルク発生モータを共有した場合を示
す。

駆動モータ610は歯車611により歯車612及び歯車620を回
転する。リンク駆動時には、歯車612に接続したクラッ
チ613を切り、歯車620に接続したクラッチ621をつなぐ
ことにより、モータの駆動力はクラッチ621に接続した
減速機622を経て、ねじ623に伝達される。当該ねじの回
転は、当該ねじとかみ合ったボールスクリュー624によ
り当該ボールスクリューに固定された押板606を水平方
向に動作させる。爪602はピン603によってリンク604に
取付けられており、さらに当該リンクはピン605により
押板606に取付けられているため、当該押板が水平方向
に運動するにつれ、爪602は当該爪と端板607を取付けて
いるピン601を中心に回転運動をする。また、トルクを
供給する場合は、クラッチ621を切り、クラッチ613をつ
なぐことにより、駆動モータ610の回転を当該クラッチ
に接続された減速機614に伝え、さらに当該減速機に接
続されたトルク伝達軸615にその駆動力を伝えることが
できる。

次に、第５図に結合部材Ｂが凸形、すなわちオス形にな
った場合の実施例を示す。

100は結合部材Ａであり、101〜105は第１図に示したリ
ンク部材と同じ機能を部材であるから説明を省略する。
106は押板であり、この押板106を動かすため110〜114の
駆動部材が用いられるが、これも第１図に示した駆動部
材と同じ機能を有する部材であるから説明を省略する。

第５図と第１図との大きな違いは、結合機構Ｂがオス形
とメス形とである点であり、そのために第５図では結合
部材Ａのリンク102の先端に140の結合爪が設けられてい
る。

この結合爪140は、300のオス形結合部材を捕獲し結合す
るに適するよう、オス形結合部材300の形状に合わせた
構造になっている。

以下に、第５図を第１図と異なる点を中心に説明する。

141は爪ピンで、リンク102と結合爪140を結合してい
る。142は捕獲ヘッド、143案内溝である。144はフック
部、145はロッド押え部、146は位置決め部である。

また、オス形結合機構300において、301はロッドであ
り、302は抜け止めヘッド、303は抜け止め面、304,305,
306（図では305の裏にかくれている）は３本から成るリ
ブ307,308,309はそれぞれリブ304とリブ305、リブ305と
リブ306、およびリブ306とリブ304の間にある空間部で
ある。

今、結合爪140でオス形結合機構300を捕獲し結合すると
きには、まず３本の結合爪の捕獲ヘッド142の案内溝143
内にロッド301を入れる。結合爪140は押板106を引込む
に従って、爪ピン141の回りに回転する。この回転と共
に捕獲ヘッド142とロッド301との接触位置はフック部14
4に近づくが、案内溝143の幅はフック部144側に近づく
と共に狭くなっているので、正しい位置に案内される。
そして、最終的には、フック部144が抜け止め面303に当
り、ロッド押え部145はロッド301を押え、位置決め部14
6は空間部307,308,309内にしっかりと位置決めされる。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明によれば、簡易な構成により
２つの部材を結合する結合装置を実現することができ
る。

また、本発明によれば、結合部材Ａから結合部材Ｂへト
ルクを伝達することができる。これにより、駆動力を必
要とする各種ツールを装着できるので、作業範囲が飛躍
的に拡大する。また、作業台にペイロードを固定する場
合、固定ラッチの締め上げや解除のためのトルクを供給
できるようになるため、作業台の構造を簡単にすること
ができる。

さらに本発明によれば、大規模な電気コネクタが設置で
きるため、結合部材より先により多くの電力，信号ライ
ンを供給できるようになるため、より広汎な作業が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるリンク式結合装置の構
造を示す図、第２図は第１図に示したリンク式結合装置
の結合過程を示す図、第３図，第４図及び第５図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例を示す図である。 100…結合部材Ａ、200…結合部材Ｂ、102…爪、104…リ
ンク、106…押板、124…トルク伝達軸、130…電気コネ
クタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉岡 今朝年 東京都港区浜松町２丁目４番１号 宇宙開 発事業団内 (72)発明者 白木 邦明 東京都港区浜松町２丁目４番１号 宇宙開 発事業団内 (56)参考文献 特開 昭59−1811（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−52425（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の結合部材と他方の結合部材とを結合
   する結合装置において、 前記一方の結合部材には、 両部材が結合した際に前記他方の結合部材の要部と接触
   して、該他方の結合部材との遠近方向における近方向へ
   の移動を不能に拘束する近方向拘束面と、 前記一方の結合部材の所定位置を中心として放射状に配
   され、該所定位置側を基点としてそれぞれが揺動可能に
   設けられている３以上の爪と、 ３以上の前記爪の先端部の相互間隔が萎っている閉状態
   と、３以上の該爪の先端部の相互間隔が広がっている開
   状態とに、３以上の該爪を動作させるリンク機構と、 が設けられ、 前記他方の結合部材には、 前記閉状態の３以上の前記爪の先端部が当接して、両部
   材が結合した際に前記一方の部材の所定位置と対向し合
   う前記他方の結合部材の所定位置の近傍へ、該閉状態の
   ３以上の該爪の先端部を導く案内面と、 前記案内面により、前記他方の結合部材の前記所定位置
   近傍まで導かれた閉状態の３以上の前記爪が開く過程
   で、それぞれの該爪が入り込み、前記他方の結合部材の
   前記所定位置から放射方向へ遠ざかるに連れて溝幅が狭
   くなる案内溝と、 ３以上の前記爪が閉状態から開状態になる過程で前記案
   内溝を通ってきた各爪がそれぞれ入り込み、３以上の該
   爪の開動作で各爪の背面（爪が閉じた際に外側を向いて
   いる面）と当接して該他方の結合部材自体を前記近方向
   へ移動させることが可能な遠方向拘束面を有するくぼみ
   部と、 前記他方の結合部材の前記要部を形成し、前記くぼみ部
   のそれぞれに入り込んだ３以上の前記爪の開動作によ
   り、該他方の結合部材自体が前記近方向へ移動する過程
   で、前記一方の結合部材の近方向拘束面と接触する対向
   面と、 が形成されていることを特徴とするリンク式結合装置。
2. 【請求項２】前記一方の結合部材の前記所定位置には、
   トルク伝達が可能なトルク伝達軸端が設けられ、 前記他方の結合部材の前記所定位置には、両部材が結合
   した際に前記一方の結合部材のトルク伝達軸端と結合す
   るトルク被伝達軸端が設けられていることを特徴とする
   請求項１記載のリンク式結合装置。
3. 【請求項３】前記一方の結合部材には、該一方の結合部
   材の前記所定位置から放射方向の位置で、且つ該所定位
   置を中心として放射状に配された３以上の前記爪の相互
   間に、電気的な接続端が設けられ、 前記他方の結合部材には、該他方の結合部材の前記所定
   位置から放射方向に位置し、両部材が結合した際に前記
   一方の結合部材の前記接続端と接続される電気的な接続
   端が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記
   載のリンク式結合装置。