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JPH09193900A - Variable gravity generating method and variable gravity generating device - Google Patents

Variable gravity generating method and variable gravity generating device

Info

Publication number
JPH09193900A
JPH09193900A JP8006042A JP604296A JPH09193900A JP H09193900 A JPH09193900 A JP H09193900A JP 8006042 A JP8006042 A JP 8006042A JP 604296 A JP604296 A JP 604296A JP H09193900 A JPH09193900 A JP H09193900A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capsule
falling
linear motor
drop
gravity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8006042A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Mori
正人 森
Yoshihito Sakai
佳人 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taisei Corp filed Critical Taisei Corp
Priority to JP8006042A priority Critical patent/JPH09193900A/en
Publication of JPH09193900A publication Critical patent/JPH09193900A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】質の高い任意の重力状態を落下中のカプセル内
に発生させることを課題とする。 【解決手段】落下路Pと平行に一対のガイドレール2が
配設される。このガイドレール2に案内されてカプセル
1が落下する。カプセル1の翼部6はリニアモータの2
次導体を構成する。可変重力発生ゾーンBには、速度制
御用リニアモータを構成する一対の固定子17が、制動
用の固定子13と同軸に配設される。固定子13,17
は、電力供給装置から供給される電力に応じた磁界を発
生し、上記電力供給装置は、コントローラからの指令に
応じた電力供給量を供給する。上記制動領域A1及び可
変重力発生ゾーンBには、落下路Pに沿って位置検出セ
ンサ18が延設され、検出したカプセル1の位置をコン
トローラに供給する。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To generate an arbitrary high-quality gravitational state in a falling capsule. SOLUTION: A pair of guide rails 2 are arranged in parallel with a falling path P. The capsule 1 is dropped by being guided by the guide rail 2. The wing 6 of the capsule 1 is a linear motor 2
Configure the next conductor. In the variable gravity generation zone B, a pair of stators 17 forming a speed control linear motor are arranged coaxially with the braking stator 13. Stator 13,17
Generates a magnetic field according to the power supplied from the power supply device, and the power supply device supplies a power supply amount according to a command from the controller. In the braking area A1 and the variable gravity generation zone B, a position detection sensor 18 is provided along the fall path P and supplies the detected position of the capsule 1 to the controller.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、落下するカプセル
内に対して低重力など任意の重力状態を発生可能な可変
重力発生方法及び可変重力発生装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable gravity generating method and a variable gravity generating device capable of generating an arbitrary gravity state such as low gravity in a falling capsule.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、無重量を発生する装置では、落
下塔(ドロップタワー)を利用しカプセルを所定落下路
に沿って自由落下させることで落下中のカプセル内に無
重量状態を発生させている。しかし、近年では、月面等
の有限・低重力環境に対応する実験が必要になるなど、
0G(無重力)と1G(地上の重力)との間の任意の低
重力状態を発生させる装置の必要性が高まっている。
2. Description of the Related Art Generally, in a device for generating weightlessness, a drop tower is used to freely drop a capsule along a predetermined drop path to generate a weightless state in the falling capsule. There is. However, in recent years, experiments that correspond to finite and low gravity environments such as the moon have become necessary.
There is a growing need for devices that generate arbitrary low gravity conditions between 0G (weightless) and 1G (ground gravity).

【0003】現在、上記のような任意な重力状態を発生
させる装置としては、実験室レベルの装置しかない。そ
の従来の装置は、カプセルに一定の制動力を負荷するこ
とで、カプセルの落下速度を制御してカプセル内に所定
の低重力状態を発生させるものである。上記従来の装置
の構成は、例えば図7に示すように、カプセル50の落
下路に沿って下降側51aが延びるようにプーリを介し
て無端環状に張られた繊維ロープ51に対し、上記下降
側51aにアクリル製のカプセル50を取り付け、ま
た、ロープ51の上昇側51bに重り52を取り付けて
構成される。
At present, there is only a laboratory level device as a device for generating an arbitrary gravitational state as described above. The conventional device controls the falling speed of the capsule by applying a constant braking force to the capsule to generate a predetermined low gravity state in the capsule. For example, as shown in FIG. 7, the configuration of the conventional device is such that the descending side of the fiber rope 51 stretched endlessly through a pulley so that the descending side 51a extends along the drop path of the capsule 50. An acrylic capsule 50 is attached to 51a, and a weight 52 is attached to the rising side 51b of the rope 51.

【0004】そして、落下路の上死点から自由落下する
カプセル50に対し、上記ロープ51を介して重り52
の重さにより制動を掛けることで、当該カプセル50の
落下速度を制御する。この装置では、ロープ51に取り
付ける上記重り52の重量を変更することで上記カプセ
ル50の落下速度を調整するものである。なお、落下し
たカプセル50は、落下路の下部に設けた緩衝材53に
突入させることで停止させる。
Then, a weight 52 is attached to the capsule 50 that freely falls from the top dead center of the fall path via the rope 51.
The falling speed of the capsule 50 is controlled by applying the braking force according to the weight of the capsule 50. In this device, the falling speed of the capsule 50 is adjusted by changing the weight of the weight 52 attached to the rope 51. The dropped capsule 50 is stopped by causing it to enter the cushioning material 53 provided at the lower part of the dropping path.

【0005】また、図8に示すように、上記繊維ロープ
51に代わりに無端環状に配設されたタイミングベルト
55を使用し、また、上記重り52の代わりに、DCサ
ーボモータ56の駆動軸を上記タイミングベルト55に
連結して構成される装置もある。この装置では、上記モ
ータ56の速度制御によってカプセル50の落下速度を
制御し、さらに、カプセル50の停止のための制動も行
う。なお、57は、カプセル50を覆う風避けであり、
58は、カプセル50を案内するピアノ線を示してい
る。
Further, as shown in FIG. 8, instead of the fiber rope 51, an endless annular timing belt 55 is used, and instead of the weight 52, a drive shaft of a DC servo motor 56 is used. There is also an apparatus configured to be connected to the timing belt 55. In this device, the falling speed of the capsule 50 is controlled by controlling the speed of the motor 56, and the braking for stopping the capsule 50 is also performed. In addition, 57 is a wind shield which covers the capsule 50,
Reference numeral 58 denotes a piano wire that guides the capsule 50.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記繊
維ロープ51及び重り52を使用した装置では、落下開
始時の衝撃によるロープ51の伸縮振動が大きく、その
振動が落下中のカプセル50に伝達されてカプセル50
内の重力状態の質を低下させる。さらに、一定の重さの
重り52によってカプセル50の落下速度を制動するだ
けであり、落下中にカプセル50が受ける空気抵抗等に
対する補償ができないなど、この点からも、上記重量状
態の質が低下して精密な実験が出来ないおそれがある。
However, in the device using the fiber rope 51 and the weight 52, the expansion and contraction vibration of the rope 51 due to the impact at the start of falling is large, and the vibration is transmitted to the falling capsule 50. Capsule 50
Reduce the quality of gravity inside. Further, the weight 52 having a constant weight only slows down the falling speed of the capsule 50 and cannot compensate for the air resistance or the like received by the capsule 50 during the falling. From this point as well, the quality of the weight state is deteriorated. There is a possibility that a precise experiment cannot be performed.

【0007】また、上記DCサーボモータ56を使用し
た装置では、モータ56の速度制御により落下中のカプ
セル50に対し任意の低重力を発生可能ではあるが、上
記と同様に、タイミングベルト55を介してカプセル5
0の落下速度を調整するために、タイミングベルト55
の振動やモータ56自体の振動が落下中のカプセル50
に伝達され、カプセル50内の重力状態の質が低下す
る。
Further, in the device using the DC servo motor 56, it is possible to generate an arbitrary low gravity for the falling capsule 50 by controlling the speed of the motor 56, but similarly to the above, via the timing belt 55. Te capsule 5
Timing belt 55 to adjust the falling speed of 0
Of the capsule 50 or the vibration of the motor 56 itself
And the quality of the gravitational state within the capsule 50 is degraded.

【0008】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、質の高い任意の重力状態を落下中のカ
プセル内に発生可能な可変重力発生方法及び可変重力発
生装置を提供することを課題とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a variable gravity generating method and a variable gravity generating apparatus capable of generating an arbitrary high-quality gravity state in a falling capsule. The task is to do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項1に記載した可変重力発生方法
は、所定落下路に沿って落下するカプセルに対し、リニ
アモータにより上記カプセルの落下方向に沿った推力を
入力することで、上記カプセルを任意の加速度で落下さ
せることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a variable gravity generating method according to a first aspect of the present invention uses a linear motor for a capsule that drops along a predetermined drop path. The capsule is characterized in that the capsule is dropped at an arbitrary acceleration by inputting a thrust force along the falling direction.

【0010】本発明においては、落下するカプセルに対
し、リニアモータにより落下方向に沿った推力が入力さ
れるので、落下路に沿った制動力又は加速力が非接触状
態でカプセルに入力され、これによって、当該カプセル
の落下速度、さらには加速度が制御される。また、上記
リニアモータによりカプセルへの推力を制御すること
で、きめ細かくカプセルの落下速度が制御可能となり、
当該カプセル内に任意の大きさの重力状態が発生する。
In the present invention, since the thrust force along the falling direction is input to the falling capsule by the linear motor, the braking force or acceleration force along the falling path is input to the capsule in a non-contact state. Thus, the falling speed and the acceleration of the capsule are controlled. Also, by controlling the thrust to the capsule by the linear motor, it becomes possible to finely control the falling speed of the capsule,
An arbitrary size gravitational state occurs in the capsule.

【0011】例えば,自由落下中のカプセルに対して、
上記推力の方向を、カプセルの落下方向とは逆方向に向
けることで、カプセル内には、0G(無重力)と1G
(地上の重力)との間の任意の重力状態が発生し、ま
た、上記推力の方向を、カプセルの落下方向と同方向に
向けることで、カプセル内には、1G(地上の重力)よ
りも大きな任意の加重力状態が発生する。
For example, for a capsule in free fall,
By directing the direction of the above thrust in the direction opposite to the falling direction of the capsule, 0 G (weightless) and 1 G
(Gravity on the ground) An arbitrary gravitational state is generated, and by directing the direction of the thrust in the same direction as the falling direction of the capsule, 1 G (gravity on the ground) is generated in the capsule. A large arbitrary weighting condition occurs.

【0012】次に、本発明のうち請求項2に記載した可
変重力発生装置は、カプセルを所定落下路に沿って案内
するガイド部材と、上記落下するカプセルに対し落下路
に沿った推力を入力可能なリニアモータと、上記落下路
に沿って配設されて上記落下するカプセルの位置を連続
的に検出する位置検出センサと、位置検出センサの検出
するカプセルの位置に基づきカプセルの落下速度を求
め、その求めた落下速度に基づき上記リニアモータによ
る推力を制御するコントローラと、を備えることを特徴
としている。
Next, in the variable gravity generator according to the second aspect of the present invention, a guide member for guiding the capsule along a predetermined drop path and a thrust force along the drop path for the falling capsule are input. Capable linear motor, position detection sensor that is arranged along the drop path and continuously detects the position of the falling capsule, and obtains the drop velocity of the capsule based on the position of the capsule detected by the position detection sensor. And a controller that controls the thrust force of the linear motor based on the obtained drop velocity.

【0013】本発明では、落下路に沿って配設された位
置検出センサによりカプセルの落下位置が時々刻々検出
され、その位置検出値から現在の落下速度が求められ、
その落下速度に基づきカプセルの落下速度又は加速度が
フィードバック制御されるので、カプセルを確実に目標
とする速度又は加速度で落下させることができる。
In the present invention, the position where the capsule is dropped is detected momentarily by the position detection sensor provided along the drop path, and the current drop velocity is obtained from the position detection value.
Since the drop speed or acceleration of the capsule is feedback-controlled based on the drop speed, the capsule can be surely dropped at the target speed or acceleration.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に、上記発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。本実施の形態の可変重力発生装
置は、カプセル1が所定落下路Pに沿って昇降可能に構
成されている。まず構成を説明すると、図1に示すよう
に、鉛直方向に軸を向けた上記落下路Pと平行に一対の
ガイドレール2が配設されている。この一対のガイドレ
ール2は、上記落下路Pを挟んで左右対称に配置されて
ガイド部材を構成する。そして、このガイドレール2に
沿って上記カプセル1が昇降可能となっている。ここ
で、上記各ガイドレール2は、ガイドレール2に沿って
立設する支柱3によって支持され補強されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The variable gravity generator of the present embodiment is configured such that the capsule 1 can move up and down along a predetermined drop path P. First, the structure will be described. As shown in FIG. 1, a pair of guide rails 2 are arranged in parallel with the drop path P whose axis is oriented in the vertical direction. The pair of guide rails 2 are arranged symmetrically across the dropping path P to form a guide member. The capsule 1 can be moved up and down along the guide rail 2. Here, each of the guide rails 2 is supported and reinforced by a pillar 3 standing upright along the guide rail 2.

【0015】また、上記ガイドレール2に沿って昇降可
能なカプセル1は、上記図1及び図2に示すように、落
下路P上に位置するカプセル本体5と、そのカプセル本
体5から上記各ガイドレール2に向けて対称的に張り出
した一対の翼部6とから構成される。上記カプセル本体
5は、軸を上下に向けた略円筒体形状をしていて、その
前面には、実験装置等9を出し入れするための開口部5
aが形成され、その開口部5aに開閉可能な扉5bが取
り付けられている。また、カプセル本体5内には、緩衝
材7を介して機器設置台8が設けられ、その機器設置台
8の上に各種の実験機器9や試料などが設置可能となっ
ている。なお、カプセル本体5の下端部5cを略半球形
状に設定することで、落下時の空気抵抗を幾分でも緩和
するように設計されている。
The capsule 1 which can be moved up and down along the guide rail 2 is, as shown in FIGS. 1 and 2, the capsule body 5 located on the drop path P, and the capsule body 5 and the guides. It is composed of a pair of wings 6 that are symmetrically projected toward the rail 2. The capsule body 5 has a substantially cylindrical shape with its axis facing up and down, and the front surface thereof has an opening 5 for inserting and removing the experimental device 9 or the like.
a is formed, and an openable / closable door 5b is attached to the opening 5a. Further, a device installation table 8 is provided in the capsule body 5 via a cushioning material 7, and various experimental devices 9 and samples can be installed on the device installation table 8. The lower end portion 5c of the capsule body 5 is designed to have a substantially hemispherical shape, so that the air resistance at the time of falling is alleviated to some extent.

【0016】また、上記一対の翼部6は、それぞれ、例
えば、薄いアルミニウム合金からなり、速度制御用及び
制動用のリニアモータの二次導体を構成している。その
各翼部6の先端部には、それぞれ、3個のガイドローラ
からなるガイドローラ群10が、上下二ヵ所に設けられ
ている。そして、各翼部6の先端部は、上記二個のガイ
ドローラ群10を介して、ガイドレール2にある程度の
隙間を持って係合する。これによって、カプセル1は、
一対のガイドレール2に案内されつつ落下路Pに沿って
確実に昇降可能となっている。
Each of the pair of blades 6 is made of, for example, a thin aluminum alloy and constitutes a secondary conductor of a linear motor for speed control and braking. A guide roller group 10 composed of three guide rollers is provided at each of the upper and lower positions at the tip of each wing portion 6. Then, the tip end portion of each wing portion 6 engages with the guide rail 2 through the two guide roller groups 10 with a certain gap. As a result, the capsule 1
While being guided by the pair of guide rails 2, it can be reliably moved up and down along the drop path P.

【0017】ここで、上記各ガイドローラ群10を構成
する3個のガイドローラ10a,10bの配置は、図3
に示すように、2個のガイドローラ10aによって、上
記ガイドレール2を所定間隙を持って左右から挟み込
み、且つ、別の1個のガイドローラ10bが翼部6の先
端と対向するガイドレール2の面に所定間隙をもって対
向して構成される。この構成をとることで、カプセル1
は、上記ガイドレール2によって横方向の移動が最小限
に規制された状態で昇降可能となる。
Here, the arrangement of the three guide rollers 10a and 10b forming each of the guide roller groups 10 is as shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the guide rail 2 is sandwiched by two guide rollers 10a from the left and right with a predetermined gap, and another guide roller 10b of the guide rail 2 facing the tip of the wing portion 6 is provided. It is configured to face the surface with a predetermined gap. With this configuration, capsule 1
Can be moved up and down while the lateral movement of the guide rail 2 is restricted to the minimum.

【0018】また、本可変重力発生装置では、図1に示
すように、上記ガイドレール2に沿って下側から制動ゾ
ーンA、可変重力発生ゾーンB、及び、試料等搭載ゾー
ンCの3つの区画から構成される。上記制動ゾーンA
は、所定高さ位置に設置された架台8の上面を挟んで、
上側の制動領域A1と、下側の非常停止領域A2とから
構成される。
Further, in the present variable gravity generator, as shown in FIG. 1, there are three sections along the guide rail 2 from the bottom, a braking zone A, a variable gravity generation zone B, and a sample mounting zone C. Composed of. The above braking zone A
Sandwiches the upper surface of the gantry 8 installed at a predetermined height position,
It is composed of an upper braking area A1 and a lower emergency stop area A2.

【0019】上記制動領域A1及び可変重力発生ゾーン
Bには、落下路Pを囲むようにしてフレーム4が設けら
れている。このフレーム4は、落下路Pと同軸に延設さ
れる。上記非常停止領域A2には、非常停止装置である
緩衝材12が、上記落下路Pの下部に配置されて、カプ
セル1の下部5cと当接可能となっている。
In the braking area A1 and the variable gravity generation zone B, a frame 4 is provided so as to surround the fall path P. The frame 4 extends coaxially with the drop path P. In the emergency stop area A2, the cushioning material 12, which is an emergency stop device, is arranged in the lower portion of the drop path P and can come into contact with the lower portion 5c of the capsule 1.

【0020】また、上記制動領域A1には、図3に示す
ように、上記フレーム4の内周側に、制動用リニアモー
タを構成する一対の固定子13が配設されている。本実
施の形態では、各固定子13は、2個のコイルが所定間
隔を開けて対向してダブル・リニア・インダクション・
モータを構成する。その対向する2個のコイルは、上記
フレーム4により、互いの吸引力によって両者間の間隙
が所定許容値以下とならないように支持されている。こ
こで、上記2個のコイル間の間隙は、上記カプセル1の
翼部6が非接触状態で通過可能な距離に設定される。
Further, in the braking area A1, as shown in FIG. 3, a pair of stators 13 constituting a linear braking motor are arranged on the inner peripheral side of the frame 4. In the present embodiment, each stator 13 has a double linear induction coil in which two coils face each other with a predetermined gap.
Configure the motor. The two coils facing each other are supported by the frame 4 so that the gap between them does not fall below a predetermined allowable value due to mutual attraction. Here, the gap between the two coils is set to a distance that allows the wings 6 of the capsule 1 to pass in a non-contact state.

【0021】ここで、上記固定子13は、電力供給装置
14から供給される電力に応じた磁界を発生し、上記電
力供給装置14は、コントローラ15からの指令に応じ
た電力供給量を上記固定子13に供給する。同様に、上
記可変重力発生ゾーンBには、図3に示すように、上記
フレーム4の内周側に、速度制御用リニアモータを構成
する一対の固定子17が、上記制動用リニアモータを構
成する一対の固定子13と同軸に配設されている。この
各固定子17は、2個のコイルが所定間隔を開けて対向
してダブル・リニア・インダクション・モータを構成す
る。その対向する2個のコイルは、上記フレーム4によ
り、互いの吸引力によって両者間の間隙が所定許容値以
下とならないように支持され且つ落下路Pに沿って積み
重ねられて配設される。ここで、上記2個のコイル間の
間隙は、上記カプセル1の翼部6が非接触状態で通過可
能な距離に設定される。
Here, the stator 13 generates a magnetic field according to the power supplied from the power supply device 14, and the power supply device 14 fixes the power supply amount according to the command from the controller 15 to the fixed amount. Supply to the child 13. Similarly, in the variable gravity generation zone B, as shown in FIG. 3, on the inner peripheral side of the frame 4, a pair of stators 17 constituting a linear motor for speed control constitute the linear motor for braking. It is arranged coaxially with the pair of stators 13. Each of the stators 17 has two coils facing each other with a predetermined gap therebetween to form a double linear induction motor. The two coils facing each other are supported by the frame 4 so that the gap between them does not fall below a predetermined allowable value due to the attraction force of each other, and are stacked along the drop path P. Here, the gap between the two coils is set to a distance that allows the wings 6 of the capsule 1 to pass in a non-contact state.

【0022】ここで、上記固定子17も、電力供給装置
14から供給される電力に応じた磁界を発生し、上記電
力供給装置14は、コントローラ15からの指令に応じ
た電力供給量を上記固定子に供給する。また、上記制動
領域A1及び可変重力発生ゾーンBには、図1及び図3
示すように、位置検出センサ18が上記フレーム4に支
持された状態で配設されて、落下するカプセル1の位置
を連続的に検出しコントローラ15に供給可能となって
いる。即ち、位置検出センサ18は、上記落下路Pに沿
って上下に延設され、落下するカプセル1の翼部6に所
定間隙を開けて対向可能となっている。そして、その位
置検出センサ18の各センサ部が、一定間隔をあけて落
下路Pに沿って設置されることで、位置検出センサ18
は、落下するカプセル1が各センサ部設置位置の高さを
通過したことを連続的に検出し、その検出信号をコント
ローラ15に供給する。
Here, the stator 17 also generates a magnetic field according to the power supplied from the power supply device 14, and the power supply device 14 fixes the power supply amount according to a command from the controller 15 to the fixed amount. Supply to the child. In addition, in the braking area A1 and the variable gravity generation zone B, as shown in FIGS.
As shown in the figure, the position detection sensor 18 is arranged in a state of being supported by the frame 4, and the position of the falling capsule 1 can be continuously detected and supplied to the controller 15. That is, the position detection sensor 18 is vertically extended along the drop path P and can face the wing portion 6 of the falling capsule 1 with a predetermined gap. Then, the respective sensor parts of the position detection sensor 18 are installed along the drop path P at regular intervals, whereby the position detection sensor 18
Continuously detects that the falling capsule 1 has passed the height of each sensor section installation position, and supplies the detection signal to the controller 15.

【0023】また、上記試料等搭載ゾーンCには、図1
に示すように、リリース装置19が配置されている。そ
のリリース装置19は、落下路P上に位置する胴部19
aと、その胴部19aから各ガイドレール2に向けて左
右に張り出した一対の張出部19bとから構成される。
上記各張出部19bの先端部には、それぞれ3個のガイ
ドローラからなる2対のガイドローラ群20が上下二箇
所に設けられている。そして、このガイドローラ群20
を介して、上記リリース装置19は、横方向への移動が
最小限に規制されつつ上記ガイドレール2に沿って案内
されることで、落下路P上を鉛直方向に移動可能となっ
ている。なお、上記ガイドローラ群20の配置構成は、
上記カプセル1のガイドローラ群10と同様な配置構成
となっている。
Further, in the above-mentioned sample mounting zone C, as shown in FIG.
As shown in, the release device 19 is arranged. The release device 19 includes a body portion 19 located on the fall path P.
It is composed of a and a pair of protruding portions 19b protruding from the body portion 19a toward the respective guide rails 2 left and right.
Two pairs of guide roller groups 20 each consisting of three guide rollers are provided at the upper and lower positions at the tip of each of the projecting portions 19b. Then, this guide roller group 20
The release device 19 is guided along the guide rail 2 via the guide rail 2 while the lateral movement of the release device 19 is restricted to the minimum, so that the release device 19 can move in the vertical direction on the drop path P. The arrangement configuration of the guide roller group 20 is as follows.
The arrangement is similar to that of the guide roller group 10 of the capsule 1.

【0024】また、上記リリース装置19の胴部19a
は、ワイヤ21aを介してホイスト等の昇降装置21に
吊り下げられている。そして、上記昇降装置21を作動
させてワイヤ21aを巻き上げ又は巻き下げることで、
上記リリース装置19は昇降するようになっている。ま
た、上記胴部19aには、上記カプセル1を着脱可能に
把持する把持装置22が取り付けられている。この把持
装置22は、例えば、電磁石によって構成され、その磁
着力によって上記カプセル1を着脱可能に把持する。こ
こで、上記カプセル1の上面には、上記電磁石に磁着さ
れる磁性体からなるプレート23が取り付けられてい
る。
The body portion 19a of the release device 19 is also described.
Is hung from a lifting device 21 such as a hoist via a wire 21a. Then, by operating the elevating device 21 to wind up or wind down the wire 21a,
The release device 19 moves up and down. Further, a gripping device 22 which detachably grips the capsule 1 is attached to the body portion 19a. The gripping device 22 is composed of, for example, an electromagnet, and detachably grips the capsule 1 by its magnetic attraction force. Here, a plate 23 made of a magnetic material that is magnetically attached to the electromagnet is attached to the upper surface of the capsule 1.

【0025】また、上記試料等搭載ゾーンCと可変重力
発生ゾーンBとの境界位置には、横方向にスライドさせ
ることで、落下路Pをその境界位置で開閉可能なシャッ
タ24が設けられている。また、その境界位置の外周側
には、上部作業床25が設けられている。また、コント
ローラ15は、図4に示すように、上記位置検出センサ
18から時々刻々、落下するカプセル1の位置が速度算
出部15aに供給され、その速度算出部15aでは、供
給される位置信号に基づいてカプセル1の現在の落下位
置を認識すると共に実際の落下速度を算出し、その現在
の落下位置及び落下速度を速度比較部15cに供給す
る。速度比較部15cでは、現在の落下位置に応じた設
定速度を、速度設定データ部15bから入力し、その設
定速度と上記算出した落下速度との速度偏差を求め、そ
の速度偏差信号を変換部15dに供給する。変換部15
dでは、速度偏差信号を電力値に変換し、その変換値で
補正したリニアモータに供給すべき電力量指令値を電力
供給装置14に供給する。
Further, at a boundary position between the sample mounting zone C and the variable gravity generation zone B, a shutter 24 is provided which can slide the falling path P at the boundary position by sliding in the lateral direction. . An upper work floor 25 is provided on the outer peripheral side of the boundary position. In addition, as shown in FIG. 4, the controller 15 supplies the position of the capsule 1 that is dropping from the position detection sensor 18 to the speed calculation unit 15a at every moment, and the speed calculation unit 15a uses the supplied position signal as a position signal. Based on this, the current drop position of the capsule 1 is recognized, the actual drop speed is calculated, and the current drop position and drop speed are supplied to the speed comparison unit 15c. In the speed comparison unit 15c, the set speed corresponding to the current fall position is input from the speed setting data unit 15b, the speed deviation between the set speed and the calculated drop speed is calculated, and the speed deviation signal is converted into the conversion unit 15d. Supply to. Converter 15
In d, the speed deviation signal is converted into a power value, and the power amount command value to be supplied to the linear motor corrected by the converted value is supplied to the power supply device 14.

【0026】コントローラ15では、上記制御を、カプ
セル1の現在の落下位置に応じて行い、位置制御用リニ
アモータ又は制動用リニアモータの固定子13,17へ
の電力供給量、即ちカプセル1に入力する推力を制御す
るようになっている。次に、上記構成の可変重力発生装
置の具体的な動作等について説明する。まず、シャッタ
24を閉めて、そのシャッタ24上にカプセル1を載置
した状態で、カプセル本体5内の機器設置台8上に対象
とする実験装置を設置する。その後、開口部5aの扉5
bを閉じる。
The controller 15 performs the above-mentioned control according to the current drop position of the capsule 1, and supplies the electric power to the stators 13 and 17 of the position control linear motor or the braking linear motor, that is, to the capsule 1. It controls the thrust. Next, a specific operation and the like of the variable gravity generator having the above configuration will be described. First, the shutter 24 is closed, and with the capsule 1 placed on the shutter 24, the target experimental apparatus is installed on the equipment installation table 8 in the capsule body 5. After that, the door 5 of the opening 5a
Close b.

【0027】次に、昇降装置21のワイヤ21aを巻き
下げてリリース装置19をカプセル1の上部に近接さ
せ、把持装置22を作動させて当該カプセル1を把持す
る。更に、上記昇降装置21のワイヤ21aを巻き上げ
ることで一旦カプセル1をシャッタ24から離すと共に
シャッタ24を開く(図1参照)。次に、昇降装置21
のワイヤ21aを巻き下げることで、図5に示すよう
に、カプセル1を可変重力発生ゾーンB内の上部位置ま
で降ろす。即ち、カプセル1を速度制御用リニアモータ
の固定子17の上部内に位置させる。
Next, the wire 21a of the elevating device 21 is wound down to bring the release device 19 close to the upper part of the capsule 1, and the gripping device 22 is operated to grip the capsule 1. Further, by winding the wire 21a of the lifting device 21, the capsule 1 is once separated from the shutter 24 and the shutter 24 is opened (see FIG. 1). Next, the lifting device 21
By lowering the wire 21a, the capsule 1 is lowered to the upper position in the variable gravity generation zone B as shown in FIG. That is, the capsule 1 is positioned in the upper portion of the stator 17 of the speed controlling linear motor.

【0028】次に、上記速度制御用のリニアモータの固
定子17にカプセル1総重量に応じた上方向の進行磁界
を発生させ、その上向きの推力でカプセル1を保持す
る。次に、把持装置22によるカプセル1の把持を解除
し、昇降装置21のワイヤ21aを巻き上げてリリース
装置19だけを元の位置まで上昇させる。次に、速度制
御用リニアモータに下向きの進行磁界を発生させると、
カプセル1は、その下向きの推力が入力されることで、
落下路Pに沿って目標とする所定加速度で落下を開始す
る。
Next, an upward traveling magnetic field corresponding to the total weight of the capsule 1 is generated in the stator 17 of the linear motor for speed control, and the capsule 1 is held by the upward thrust. Next, the grasping of the capsule 1 by the grasping device 22 is released, and the wire 21a of the elevating device 21 is wound up to raise only the release device 19 to the original position. Next, when a downward traveling magnetic field is generated in the speed control linear motor,
Capsule 1 receives the downward thrust,
A fall is started along the fall path P at a target predetermined acceleration.

【0029】その後、速度制御用リニアモータの進行磁
界を上向きに切換え、上向きの推力で、落下するカプセ
ル1に制動を掛けながらカプセル1の加速度を目標加速
度に制御する。即ち、落下するカプセル1の位置が位置
検出センサ18によって連続的に検出されてコントロー
ラ15に供給されると、コントローラ15では、位置検
出センサ18から供給される位置信号に基づき、落下す
るカプセル1の位置と速度を算出し、その速度と予め設
定した現在の落下位置での目標速度との偏差に基づきリ
ニアモータが発生する磁界の進行速度及び方向を変化さ
せる。これによって、位置検出センサ18による位置信
号に基づき、カプセル1に入力されるリニアモータから
の推力がフィードバック制御されながら、カプセル1内
に発生させるべき重力に応じた速度変化を伴って当該カ
プセル1は落下する。
After that, the advancing magnetic field of the speed controlling linear motor is switched upward, and the acceleration of the capsule 1 is controlled to the target acceleration while braking the falling capsule 1 with the upward thrust. That is, when the position of the falling capsule 1 is continuously detected by the position detection sensor 18 and supplied to the controller 15, the controller 15 detects the position of the falling capsule 1 based on the position signal supplied from the position detection sensor 18. The position and the velocity are calculated, and the advancing velocity and the direction of the magnetic field generated by the linear motor are changed based on the deviation between the velocity and the preset target velocity at the current falling position. As a result, while the thrust force from the linear motor input to the capsule 1 is feedback-controlled based on the position signal from the position detection sensor 18, the capsule 1 is moved with a speed change according to the gravity to be generated in the capsule 1. To fall.

【0030】これによって、カプセル1は、可変重力発
生ゾーンBの全域を目標とする加速度で落下し、カプセ
ル1内に目標とする任意の低重力状態が発生する。この
とき、非接触状態でカプセル1の落下速度を制御するの
で、当該カプセル1内には、質の高い目的とする重力状
態を発生可能となる。また、位置検出センサ18からの
信号に基づいて落下速度のフィードバック制御を行うと
共にリニアモータによる推力は任意にきめ細かく制御で
きるので、空気抵抗等の外部抵抗を補償した目的とする
任意の重力をカプセル1内に確実に発生させることがで
きる。
As a result, the capsule 1 falls at the target acceleration over the entire variable gravity generation zone B, and a target arbitrary low gravity state is generated in the capsule 1. At this time, since the falling speed of the capsule 1 is controlled in a non-contact state, it is possible to generate a high-quality target gravity state in the capsule 1. Further, the feedback control of the falling velocity is performed based on the signal from the position detection sensor 18 and the thrust force by the linear motor can be controlled finely and arbitrarily, so that the desired arbitrary gravity that compensates for external resistance such as air resistance can be applied to the capsule 1. Can be reliably generated within.

【0031】続いて、コントローラ15は、位置検出セ
ンサ18からの信号に基づき、上記カプセル1が制動領
域A1に突入したことを検知したら、制動用リニアモー
タの固定子13に上向きの進行磁界を発生させてカプセ
ル1の速度を徐々に減速し、当該制動領域内でカプセル
1を停止させる。そして、そのまま、カプセル1を非常
停止領域A2の緩衝材12の上に載置する。これによ
り、カプセル1内に搭載した実験装置に対して制動時の
過大な衝撃が入力されない状態で停止させることが出来
る。
Then, when the controller 15 detects that the capsule 1 has entered the braking area A1 based on the signal from the position detection sensor 18, it generates an upward traveling magnetic field in the stator 13 of the braking linear motor. Then, the speed of the capsule 1 is gradually reduced, and the capsule 1 is stopped within the braking area. Then, the capsule 1 is placed as it is on the cushioning material 12 in the emergency stop area A2. As a result, it is possible to stop the experimental device mounted in the capsule 1 in a state where an excessive impact during braking is not input.

【0032】次に、カプセル1の回収のため、リニアモ
ータの固定子17,13への電力の供給を停止した後
に、昇降装置21を作動させてワイヤ21aを巻き下
げ、上記リリース装置19をガイドレール2に案内させ
ながら落下路Pに沿って降下させる。そして、上記リリ
ース装置19をカプセル1の上部に近接させ、把持装置
22を作動して当該カプセル1を把持する。
Next, in order to recover the capsule 1, after stopping the supply of electric power to the stators 17 and 13 of the linear motor, the elevating device 21 is operated to wind down the wire 21a and guide the release device 19. While being guided by the rail 2, it is lowered along the falling path P. Then, the release device 19 is brought close to the upper part of the capsule 1 and the gripping device 22 is operated to grip the capsule 1.

【0033】次いで、上記ワイヤ21aを巻き上げて、
リリース装置19と共にカプセル1を落下路Pに沿って
試料等搭載ゾーンCまで上昇させ、その後にシャッタ2
4を閉じて、そのシャッタ24上にカプセル1を載置す
る。これによって、カプセル1の回収が完了する。さら
に、カプセル1内の試験体等を交換、若しくは交換する
ことなく、上記操作を繰り返す。
Then, the wire 21a is wound up,
The capsule 1 is raised along with the release device 19 along the drop path P to the sample mounting zone C, and then the shutter 2
4 is closed, and the capsule 1 is placed on the shutter 24. This completes the collection of the capsule 1. Further, the above operation is repeated without changing the test body or the like in the capsule 1.

【0034】なお、上記実施の形態では、位置検出セン
サ18からの信号に基づいてリニアモータの固定子1
3,17への電力供給量を制御してリニアモータによる
カプセル1への推力を制御しているが、これに限定され
るものではない。例えば、位置検出センサ18を使用す
ることなく、予備実験等によって、カプセル1を所定の
一定加速度で落下させるための電力供給量の変化を予め
求めておき、その変化に基づいて固定子17への電力供
給量を変化させて、一定の加速度でカプセル1を落下さ
せるようにしてもよい。
In the above embodiment, the linear motor stator 1 is based on the signal from the position detection sensor 18.
Although the amount of power supplied to 3, 17 is controlled to control the thrust of the capsule 1 by the linear motor, the present invention is not limited to this. For example, without using the position detection sensor 18, a change in the power supply amount for dropping the capsule 1 at a predetermined constant acceleration is obtained in advance by a preliminary experiment or the like, and the change to the stator 17 based on the change is obtained in advance. The capsule 1 may be dropped at a constant acceleration by changing the power supply amount.

【0035】また、任意重力発生ゾーンBを落下中のカ
プセル1の加速度を落下に沿って変化させるように制御
させて、当該任意重力発生ゾーンBを落下中のカプセル
1内に発生させる重力状態を落下につれて変化させるよ
うにしてもよい。また、速度制御用リニアモータによる
下向きの推力を大きく設定して、1Gよりも大きな重力
状態である加重力状態を落下中のカプセル1内に発生さ
せるようにしてもよい。
Further, the arbitrary gravity generation zone B is controlled so that the acceleration of the falling capsule 1 is changed along the fall, and the gravity state generated in the falling capsule 1 is controlled. You may make it change with a fall. Alternatively, the downward thrust force of the speed control linear motor may be set to a large value so that a gravity force state, which is a gravity state larger than 1 G, is generated in the falling capsule 1.

【0036】また、上記実施の形態では、位置検出セン
サ18からの信号に基づき、カプセル1の速度を制御す
るようにしているが、これに限定されるものではない。
例えば、位置検出センサ18からの信号に基づき、カプ
セル1に発生している加速度を算出し、その加速度が目
標加速度となるように、リニアモータによる推力を制御
するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the speed of the capsule 1 is controlled based on the signal from the position detection sensor 18, but the present invention is not limited to this.
For example, the acceleration generated in the capsule 1 may be calculated based on the signal from the position detection sensor 18, and the thrust of the linear motor may be controlled so that the acceleration becomes the target acceleration.

【0037】また、上記実施の形態では、可変重力発生
ゾーンBの上端部から、カプセル1内に目標とする重力
状態が発生するように制御しているが、これに限定され
るものではない。例えば、自由落下するカプセル1の途
中からリニアモータによる推力を負荷してカプセル1の
速度又は加速度を制御し、カプセル1内に目標とする重
力状態が発生するようにしてもよい。但し、この場合に
は、目標とする重力状態となるカプセル1の落下距離は
短くなる。
In the above embodiment, the target gravity state is generated in the capsule 1 from the upper end of the variable gravity generation zone B, but the present invention is not limited to this. For example, a target gravity state may be generated in the capsule 1 by controlling the speed or acceleration of the capsule 1 by applying a thrust force from a linear motor in the middle of the free-falling capsule 1. However, in this case, the fall distance of the capsule 1 in the target gravity state becomes short.

【0038】また、上記実施の形態では、リリース装置
19によってカプセル1の回収を行っているが、速度制
御用リニアモータ及び制動用リニアモータの推力により
カプセル1を浮上・上昇させてカプセル1を回収するよ
うにしてもよい。
In the above embodiment, the release device 19 collects the capsule 1. However, the thrust of the linear motor for speed control and the linear motor for braking causes the capsule 1 to float and rise to collect the capsule 1. You may do it.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の可変
重力発生装置では、落下するカプセルに対して非接触状
態で推力を入力するので質の高い重力状態を発生できる
という効果がある。また、リニアモータは、任意な大き
さの推力を落下路に沿った上方及び下方に向けてきめ細
かく発生可能であるので、落下するカプセル内に対し、
0G(無重力)と1G(地上の重力)との間の任意の低
重力ばかりでなく加重力状態をも発生できると共に、落
下に沿って重力状態をきめ細かく変化させることもでき
るという効果もある。
As described above, in the variable gravity generator of the present invention, the thrust is input to the falling capsule in a non-contact state, so that a high-quality gravity state can be generated. In addition, since the linear motor can generate a thrust of arbitrary magnitude finely upward and downward along the drop path,
There is an effect that not only an arbitrary low gravity between 0 G (weightlessness) and 1 G (ground gravity) but also a weighted state can be generated and the gravity state can be finely changed along the fall.

【0040】特に、請求項2に記載した発明では、位置
検出センサによりカプセルの落下速度又は加速度のフィ
ードバック制御が行われることで、確実に目的とする重
力状態を落下するカプセル内に発生できるという効果が
ある。
In particular, in the invention described in claim 2, the position detection sensor performs feedback control of the dropping speed or acceleration of the capsule, so that the desired gravitational state can be reliably generated in the falling capsule. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る可変重力発生装置を
示す概略正面図であって、カプセルの落下前の状態を示
す図である。
FIG. 1 is a schematic front view showing a variable gravity generator according to an embodiment of the present invention, showing a state before a capsule is dropped.

【図2】本発明の実施の形態に係るカプセルを示す側面
図である。
FIG. 2 is a side view showing the capsule according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態に係る可変重力発生装置を
示す水平断面図である。
FIG. 3 is a horizontal sectional view showing the variable gravity generator according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態に係るコントローラを示す
ブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a controller according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態に係る可変重力発生装置を
示す概略正面図であって、カプセルの落下開始直前の状
態を示す図である。
FIG. 5 is a schematic front view showing the variable gravity generator according to the embodiment of the present invention, showing a state immediately before the start of dropping the capsule.

【図6】本発明の実施の形態に係る可変重力発生装置を
示す概略正面図であって、カプセルの落下終了後の状態
を示す図である。
FIG. 6 is a schematic front view showing the variable gravity generator according to the embodiment of the present invention, showing a state after the capsule has been dropped.

【図7】従来の可変重力発生装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional variable gravity generator.

【図8】従来の可変重力発生装置を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional variable gravity generator.

【符号の説明】 A 制動ゾーン B 可変重力発生ゾーン C 試料等搭載ゾーン P 落下路 1 カプセル 2 ガイドレール(ガイド部材) 5 カプセル本体 6 翼部(2次導体) 13 制動用リニアモータの固定子 14 電力供給装置 15 コントローラ 17 速度制御用リニアモータの固定子 18 位置検出センサ 19 リリース装置 21 昇降装置[Explanation of Codes] A Braking Zone B Variable Gravity Generation Zone C Sample Loading Zone P Drop Path 1 Capsule 2 Guide Rail (Guide Member) 5 Capsule Body 6 Wing (Secondary Conductor) 13 Stator of Linear Motor for Braking 14 Power supply device 15 Controller 17 Stator of linear motor for speed control 18 Position detection sensor 19 Release device 21 Lifting device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定落下路に沿って落下するカプセルに
対し、リニアモータにより上記カプセルの落下方向に沿
った推力を入力することで、上記カプセルを任意の加速
度で落下させることを特徴とする可変重力発生方法。
1. A variable, characterized in that a capsule is dropped along a predetermined drop path, and a thrust force along the drop direction of the capsule is input by a linear motor to drop the capsule at an arbitrary acceleration. Gravity generation method.
【請求項2】 カプセルを所定落下路に沿って案内する
ガイド部材と、上記落下するカプセルに対し落下路に沿
った推力を入力可能なリニアモータと、上記落下路に沿
って配設されて上記落下するカプセルの位置を連続的に
検出する位置検出センサと、位置検出センサの検出する
カプセルの位置に基づきカプセルの落下速度を求め、そ
の求めた落下速度に基づき上記リニアモータによる推力
を制御するコントローラと、を備えることを特徴とする
可変重力発生装置。
2. A guide member for guiding the capsule along a predetermined drop path, a linear motor capable of inputting a thrust force along the drop path to the falling capsule, and a linear motor disposed along the drop path. A position detection sensor that continuously detects the position of the falling capsule, and a controller that calculates the drop speed of the capsule based on the position of the capsule detected by the position detection sensor and controls the thrust by the linear motor based on the calculated drop speed. And a variable gravity generator.
JP8006042A 1996-01-17 1996-01-17 Variable gravity generating method and variable gravity generating device Pending JPH09193900A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2393652A (en) * 2002-10-04 2004-04-07 Michael Godwin Escape apparatus for tall buildings
CN114324332A (en) * 2021-12-27 2022-04-12 中国科学院力学研究所 An experimental device for space fluid management in a microgravity-variable force environment

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