JP2002267523A - Object mass measuring system for minute gravity rotating body - Google Patents

Object mass measuring system for minute gravity rotating body

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JP2002267523A
JP2002267523A JP2001067345A JP2001067345A JP2002267523A JP 2002267523 A JP2002267523 A JP 2002267523A JP 2001067345 A JP2001067345 A JP 2001067345A JP 2001067345 A JP2001067345 A JP 2001067345A JP 2002267523 A JP2002267523 A JP 2002267523A
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JP
Japan
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side plate
sensor
mass
signal
container
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2001067345A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Kawasaki
秀一 川崎
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simply measure the mass of objects in containers such as boxes, in the case of an object mass measuring system for minute gravity rotating bodies. SOLUTION: Recessed parts 10a and 10b are provided in a casing 10, and both end parts of a rotary shaft 30 are supported by bearings 10a and 10b. The lower end of the shaft 30 is connected to a motor, four arms 24 to 27 are fixed on horizontal X and Y axes, and the containers 20 to 23 such as boxes are mounted on the ends thereof. The boxes 20 to 23 with plants, animals, or the like housed therein are rotated in outer space to perform experiments. Side plates 1a to 1d, acceleration sensors 2a to 2d, and distance sensors 3a to 3d are disposed in the boxes. The mass of the internal objects is found based on signals generated from the sensors 2 and 3 by the collision of the objects with the side plates.

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】本発明は微小重力回転体の物
体質量測定システムに関し、回転体内の物体の質量を微
小重力空間において確実に測定できるシステムである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object mass measuring system for a microgravity rotating body, and more particularly to a system capable of reliably measuring the mass of an object in a rotating body in a microgravity space.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は現在宇宙で行なわれている回転装
置の一例を示す平面図であり、図において、モータ、等
の回転装置60には4本の支持部材61,62,63,
64が取付けられ、放射状に伸びている。支持部材61
〜64の先端にはボックス等容器70,71,72,7
3が取付けられ、ボックス等容器70〜73内には対象
物体、例えば植物、等が入れられる。このような装置
は、無重力状態において回転装置60により約1回転/
秒程度の低速回転が与えられボックス等容器70〜73
内の対象物の実験が行なわれる。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a plan view showing an example of a rotating device currently used in space. In FIG. 9, a rotating device 60 such as a motor has four support members 61, 62, 63, and 63.
64 are mounted and extend radially. Support member 61
Boxes 70, 71, 72, 7
3 is attached, and a target object, for example, a plant or the like is placed in containers 70 to 73 such as boxes. Such a device can be rotated approximately one revolution /
Containers such as boxes 70 to 73 that are given low-speed rotation of about
An experiment is performed on the objects within.

【0003】上記のような回転装置では、支持部材61
〜64の先端にボックス等容器70〜73が取付けられ
ており、先端部が大きな形状である。又、ボックス等容
器70〜73内には種類の異なる対象物体が収納され、
実験物の大きさも種々異なり、装置全体は回転軸中心に
対称な装置ではあるが、収納される対象物体はアンバラ
ンスである。従って、回転により支持部材61〜64及
びボックス等容器70〜73には振動が発生し、振動が
発生すると対象物体を変動させたり、悪影響を及ぼすこ
とになる。
In the rotating device described above, the support member 61
The containers 70 to 73 such as boxes are attached to the tips of the elements 64 to 64, and the tips are large. Different types of target objects are stored in containers 70 to 73 such as boxes.
The size of the experimental object also varies, and the entire device is a device symmetrical about the rotation axis, but the stored object is unbalanced. Accordingly, the rotation generates vibrations in the support members 61 to 64 and the containers 70 to 73 such as boxes, and when the vibrations are generated, the target object is fluctuated or adversely affected.

【0004】このような振動を解消させるためには発生
する振動を検出し、これらの振動をカウンタウェイトを
移動させたり、磁気軸受やスプリング、等を介在させて
吸収するような方法が種々提案され、回転装置から発生
する振動が宇宙空間における他の機器への伝播を防止す
ることが検討されている。
[0004] In order to eliminate such vibrations, various methods have been proposed in which the generated vibrations are detected and these vibrations are absorbed by moving a counterweight or by interposing a magnetic bearing, a spring, or the like. It has been studied to prevent the vibration generated from the rotating device from propagating to other devices in outer space.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の宇
宙での回転装置は、回転中に振動が発生し、回転体を構
成するアームやボックス等容器に振動を与え、対象物体
に悪影響を及ぼしていた。又、これらの振動は、回転軸
を介して周囲環境へ伝播し、周囲の宇宙機器へも影響を
及ぼし、機器の制御、等にも影響を与えることになる。
このような振動はボックス等容器内の対象物の質量アン
バランス量に起因し、これらアンバランス量が回転する
ことにより生ずる加速度により発生するものである。ボ
ックス等容器内に入れられる対象物体は、主に植物や動
物が多く、これらの対象物は成長により質量が変化し、
そのために、各ボックス等容器間で質量のアンバランス
量が発生する。一方、宇宙空間においては、対象物の重
量の測定や、アンバランス量の測定は地上で行なうよう
に簡単にはできず、何らかの手法の確立が望まれてい
た。微小重力空間において、対象物の質量や回転体のア
ンバランス量が簡単に測定できれば、回転中に回転装置
に生ずる振動力の制振対策もより確実になされることに
なる。
As described above, in the conventional rotating apparatus in space, vibration is generated during rotation, and a vibration is given to a container such as an arm or a box which constitutes a rotating body, thereby adversely affecting a target object. Was exerted. In addition, these vibrations propagate to the surrounding environment via the rotating shaft, affect the surrounding space equipment, and also affect the control of the equipment.
Such vibration is caused by the mass imbalance of the object in the container such as a box, and is generated by acceleration caused by rotation of the imbalance. The target objects placed in containers such as boxes are mainly plants and animals, and these objects change their mass due to growth,
Therefore, an unbalanced amount of mass occurs between containers such as boxes. On the other hand, in space, measuring the weight of an object or measuring the amount of imbalance is not as easy as performing it on the ground, and it has been desired to establish some method. In the microgravity space, if the mass of the object and the amount of unbalance of the rotating body can be easily measured, measures for suppressing the vibration force generated in the rotating device during rotation can be taken more reliably.

【0006】そこで本発明は、微小重力空間において回
転する回転装置のボックス等容器内に収納される対象物
体の質量を、ボックス等容器内から取り出すことなく簡
単に測定することができる物体質量測定システムを提供
することを課題としてなされたものである。
Therefore, the present invention provides an object mass measuring system which can easily measure the mass of an object to be accommodated in a container such as a box of a rotating device which rotates in a microgravity space without taking it out of the container such as a box. The task was to provide

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。
The present invention provides the following means for solving the above-mentioned problems.

【0008】(1)回転軸に取付けられ同回転軸を中心
として回転し、内部に重力を付加する物体を入れる複数
のボックス等容器を有する微小重力回転体に適用され前
記物体の質量を測定するシステムであって、前記各ボッ
クス等容器内周囲の各側面にそれぞれバネ体を介して壁
面とほぼ平行に取付けられた複数の側板と、同各側板に
取付けられた加速度センサと、前記各側板と対応して同
側板と近接して前記ボックス等容器内に取付けられ前記
物体の距離を検出する距離センサと、前記物体が前記側
板に衝突した時の前記加速度センサの信号、衝突時の前
記バネ体の変位信号及び前記物体の衝突前の初期位置と
衝突時の位置での前記距離センサの信号を入力し、これ
ら信号に基づいて演算することにより前記物体の質量を
算出する演算装置とを備えてなることを特徴とする微小
重力回転体の物体質量測定システム。
(1) The present invention is applied to a microgravity rotating body having a plurality of containers such as boxes which are attached to a rotating shaft, rotate about the rotating shaft, and accommodate an object to which gravity is added, and measure the mass of the object. In the system, a plurality of side plates attached to each side surface of the inside of the container such as each box through a spring body substantially parallel to the wall, an acceleration sensor attached to each side plate, and each of the side plates A distance sensor mounted in the container such as the box in proximity to the side plate to detect a distance of the object; a signal of the acceleration sensor when the object collides with the side plate; A displacement signal of the object and the signals of the distance sensor at the initial position before the collision and the position of the distance sensor at the position at the time of the collision, and calculate the mass of the object by calculating based on these signals. Object mass measuring system of microgravity rotating body characterized in that it comprises a.

【0009】(2)回転軸に取付けられ同回転軸を中心
として回転し、内部に重力を付加する物体を入れる複数
のボクッス等容器を有する微小重力回転体に適用され前
記物体の質量を測定するシステムであって、前記各ボク
ッス等容器内周囲の各側面にそれぞれ圧力センサ、変位
センサ、加速度センサ、又はそれぞれを組み合わせセン
サユニットを介し、壁面とほぼ平行に取付けられた複数
の側板と、前記物体が前記側板に加える荷重による前記
それぞれのセンサの信号又は前記センサユニットからの
信号を入力し、これら信号に基づいて演算することによ
り前記物体の質量を算出する演算装置とを備えてなるこ
とを特徴とする微小重力回転体の物体質量測定システ
ム。
(2) The present invention is applied to a microgravity rotating body having a plurality of boxes or the like, which is attached to a rotating shaft, rotates about the rotating shaft, and stores therein an object to which gravity is applied, and measures the mass of the object. A pressure sensor, a displacement sensor, an acceleration sensor, or a plurality of side plates attached substantially in parallel to a wall surface via a sensor unit in combination with a pressure sensor, a displacement sensor, an acceleration sensor, or the like on each side surface of the inside of the container such as the box; A signal from the respective sensors or a signal from the sensor unit based on a load applied to the side plate, and a calculating device for calculating the mass of the object by calculating based on these signals. The object mass measurement system of the microgravity rotating body.

【0010】(3)前記演算装置で算出した結果を表示
する表示装置を備えたことを特徴とする(1)記載の微
小重力回転体の物体質量測定システム。
(3) The object mass measuring system for a microgravity rotating body according to (1), further comprising a display device for displaying a result calculated by the arithmetic unit.

【0011】(4)キャビン、実験室、容器、宇宙工場
内、等の一方の側面に変位センサ付のバネ体を介して取
付けられた側板と、同側板に取付けられた加速度センサ
と、前記キャビン、実験室、容器、宇宙工場内、等内に
配設され前記側板の位置に到達した測定対象の物体を検
出する第1の位置センサ及び同第1の位置センサと所定
間隔を保って配置され前記物体の通過を検出する第2の
位置センサと、前記キャビン、実験室、容器、宇宙工場
内、等の他方に配設され前記物体を前記側板へ向かって
押し出す押出装置と、前記第1,第2の位置センサが検
出した前記物体の到達及び通過信号、前記物体が前記側
板へ衝突した時の前記加速度センサの信号及び前記衝突
時の前記バネ体の変位センサの信号を取込み、これら信
号に基づいて前記物体の質量を算出する演算装置とを備
えてなることを特徴とする微小重力回転体の物体質量測
定システム。
(4) A side plate attached to one side surface of a cabin, a laboratory, a container, a space factory, or the like via a spring body with a displacement sensor, an acceleration sensor attached to the side plate, and the cabin A first position sensor disposed in a laboratory, a container, a space factory, or the like, for detecting an object to be measured having reached the position of the side plate, and a first position sensor and the first position sensor are arranged at a predetermined distance from each other. A second position sensor that detects the passage of the object, an extrusion device that is disposed on the other side of the cabin, the laboratory, the container, the space factory, and pushes the object toward the side plate; The arrival and passing signals of the object detected by the second position sensor, the signal of the acceleration sensor when the object collides with the side plate, and the signal of the displacement sensor of the spring body at the time of the collision are taken into these signals. Based on the Object mass measuring system of microgravity rotating body characterized by comprising an arithmetic unit for calculating the mass of the body.

【0012】(5)キャビン、実験室、容器、宇宙工場
内、等の一方の側面に変位センサ付のバネ体を介して取
付けられた側板と、同側板に取付けられた加速度センサ
と、前記キャビン、実験室、容器、宇宙工場内、等内に
配設され前記側板の位置に到達した測定対象の人体を検
出する第1の位置センサ及び同第1の位置センサと所定
間隔を保って配置され前記人体の通過を検出する第2の
位置センサと、前記キャビン、実験室、容器、宇宙工場
内、等の他方に配設され前記人体が前記側板へ向かって
飛び出すためのハンドレール付スタンドと、前記第1,
第2の位置センサが検出した前記人体の到達及び通過信
号、前記人体が前記側板へ衝突した時の前記加速度セン
サの信号及び前記衝突時の前記バネ体の変位センサの信
号を取込み、これら信号に基づいて前記人体の体重を算
出する演算装置とを備えてなることを特徴とする微小重
力回転体の物体質量測定システム。
(5) A side plate attached to one side surface of a cabin, a laboratory, a container, a space factory, or the like via a spring body with a displacement sensor, an acceleration sensor attached to the side plate, and the cabin A first position sensor, which is disposed in a laboratory, a container, a space factory, or the like, and detects a human body to be measured that has reached the position of the side plate, and is disposed at a predetermined interval from the first position sensor. A second position sensor for detecting the passage of the human body, a stand with a handrail for the cabin, a laboratory, a container, in a space factory, and the like, which is disposed on the other side and for the human body to jump out toward the side plate, The first,
The arrival and passage signals of the human body detected by the second position sensor, the signal of the acceleration sensor when the human body collides with the side plate, and the signal of the displacement sensor of the spring body at the time of the collision are taken into these signals. And an arithmetic unit for calculating the weight of the human body based on the weight of the human body.

【0013】(6)前記演算装置で算出した結果は表示
装置を設けて表示されることを特徴とする(4)又は
(5)記載の微小重力回転体の物体質量測定システム。
(6) The system for measuring an object mass of a microgravity rotating body according to (4) or (5), wherein a result calculated by the arithmetic unit is displayed by providing a display device.

【0014】本発明の(1)においては、物体はボック
ス等容器内に収納されており、微小重力環境であり、そ
の質量は簡単に測定できない。そこで本発明で物体の質
量を測定する場合には、回転軸の回転を瞬時加速する、
等の方法により物体をボックス内側面のいずれかの側板
へ衝突させる。演算装置には衝突時の加速度センサから
の加速度信号、衝突時のバネ体の変位信号、及び距離セ
ンサからの物体の位置信号が、それぞれ入力されてお
り、演算装置では、これら信号に基づいて物体をボック
ス等容器に入れた状態で物体の質量を演算により算出す
ることができる。
In (1) of the present invention, the object is housed in a container such as a box, is in a microgravity environment, and its mass cannot be easily measured. Therefore, when measuring the mass of an object in the present invention, the rotation of the rotating shaft is instantaneously accelerated,
The object is caused to collide with any side plate on the inner surface of the box by the method described above. An acceleration signal from an acceleration sensor at the time of a collision, a displacement signal of a spring body at the time of a collision, and a position signal of an object from a distance sensor are respectively input to the arithmetic device, and the arithmetic device receives the object signal based on these signals. Can be calculated by calculation in a state where is put in a container such as a box.

【0015】上記の本発明の(1)の測定システムによ
れば、物体をボックス等容器に入れた状態で、物体を取
り出すことを必要とせず、実験中においても、微小重力
環境で物体をボックス内の側板に衝突させるのみで質量
が簡単に測定することができる。
According to the measurement system (1) of the present invention described above, it is not necessary to take out the object in a state where the object is placed in a container such as a box. The mass can be easily measured simply by colliding with the inner side plate.

【0016】本発明の(2)では、演算装置が圧力セン
サ、変位センサ、加速度センサからの各信号を入力し、
上記(1)の発明と同様の演算により物体の質量を測定
するので、センサの数が多い分より高精度に質量が測定
される。
In (2) of the present invention, the arithmetic unit inputs each signal from the pressure sensor, the displacement sensor, and the acceleration sensor,
Since the mass of the object is measured by the same calculation as the invention of the above (1), the mass is measured with higher accuracy as the number of sensors is larger.

【0017】本発明の(3)では、演算装置が算出した
結果は、表示装置に表示されるので物体の質量が物体を
扱うことなしに、必要時に簡単に確認することができる
ので、上記(1)の発明のシステムの機能が一段と向上
するものである。
In (3) of the present invention, since the result calculated by the arithmetic unit is displayed on the display device, the mass of the object can be easily confirmed when necessary without handling the object. The function of the system of the invention 1) is further improved.

【0018】本発明の(4)においては、測定対象の物
体は、測定開始時には押出装置により側板に向かって押
し出され、空間を浮遊して側板へ衝突する。その移動の
過程において、第1の位置センサが通過を検出し、側板
に到達すると第2の位置センサが到達を検知する。この
第1,第2の位置センサの信号、物体が側板へ衝突時の
加速度センサの信号及びバネ体の変位信号は演算装置に
取り込まれ、これら各信号により物体の速度、加速度が
計算され、これら計算値と加速度センサの信号、バネ体
の変位信号から物体の質量が算出される。本発明の
(4)によれば、物体を側板に衝突させるのみで、物体
の質量が簡単に演算により算出することができる。
In (4) of the present invention, the object to be measured is pushed toward the side plate by the extruder at the start of the measurement, and floats in the space and collides with the side plate. In the course of the movement, the first position sensor detects the passage, and upon reaching the side plate, the second position sensor detects the arrival. The signals of the first and second position sensors, the signal of the acceleration sensor when the object collides with the side plate, and the displacement signal of the spring body are taken into an arithmetic unit, and the speed and acceleration of the object are calculated based on these signals. The mass of the object is calculated from the calculated value, the signal of the acceleration sensor, and the displacement signal of the spring body. According to (4) of the present invention, the mass of the object can be easily calculated by calculation only by colliding the object with the side plate.

【0019】本発明の(5)においては、上記(4)の
発明における押出装置に代えて、ハンドレール付スタン
ドを設け、宇宙で作業する人間の体重を微小重力空間に
おいて簡単に把握できるようにしたものである。測定対
象の人間はハンドレールを把持して側板に向かって飛び
出し、側板へ向かって移動し、側板へ衝突することによ
り、上記(4)の発明での物体の質量を測定するのと同
じ作用により演算装置で第1,第2の位置センサ、バネ
体の変位信号、加速度センサの信号に基づいて演算によ
り体重を算出することができる。
In (5) of the present invention, a stand with a handrail is provided in place of the extruding device of the invention of (4) so that the weight of a person working in space can be easily grasped in the microgravity space. It was done. The person to be measured grasps the handrail, jumps out toward the side plate, moves toward the side plate, and collides with the side plate, thereby performing the same operation as measuring the mass of the object in the invention (4). The arithmetic unit can calculate the weight based on the first and second position sensors, the displacement signal of the spring body, and the signal of the acceleration sensor.

【0020】本発明の(6)では、演算装置で算出され
た物体の質量や人間の体重は表示装置へ表示されるの
で、上記(4),(5)の発明の機能が一段と向上する
ものである。
In (6) of the present invention, since the mass of the object and the weight of the person calculated by the arithmetic unit are displayed on the display device, the functions of the inventions of (4) and (5) are further improved. It is.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の第1形態に係る微小重力回転体の物体質量測定シス
テムを示し、(a)はケーシング内の側面図、(b)は
(a)におけるA−A矢視図である。図(a)におい
て、10はケーシングであり、ケーシング10には上下
に凹部10a,10bが設けられている。上下の凹部1
0a,10b内には軸受11,12が配設されている。
軸受11,12は磁気軸受、弾性材料やバネ、等からな
る軸受で構成されている。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an object mass measuring system for a microgravity rotating body according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) is a side view inside a casing, and (b) is a view taken along the line AA in (a). is there. In FIG. 1A, reference numeral 10 denotes a casing, and the casing 10 is provided with upper and lower concave portions 10a and 10b. Upper and lower recess 1
Bearings 11 and 12 are provided in Oa and 10b.
The bearings 11 and 12 are configured by magnetic bearings, bearings made of an elastic material, a spring, or the like.

【0022】30は回転軸であり、両端がそれぞれ凹部
10a,10b内に配設され、凹部10b内でモータ1
3に連結し、軸受11,12で両端部が軸支される。回
転軸30には、(b)図に示すように、水平方向に放射
状にアーム24,25,26,27が取付けられ、各ア
ームにはボックス等容器20,21,22,23が取付
けられている。
Reference numeral 30 denotes a rotating shaft, both ends of which are disposed in the recesses 10a and 10b, respectively.
3 and both ends are supported by bearings 11 and 12. Arms 24, 25, 26, and 27 are attached to the rotating shaft 30 radially in the horizontal direction as shown in FIG. 2B, and containers 20, 21, 22, and 23 such as boxes are attached to each arm. I have.

【0023】このような構成の回転装置において、ボッ
クス等容器20〜23内には対象となる物体、即ち、植
物や動物、等が入れられ、モータ13を駆動することに
より宇宙環境において低速回転させて宇宙での植物の成
長状況や動物の生存状況を観察する実験がなされる。ボ
ックス等容器20〜23には、このように形状、大き
さ、重さの異なる実験物が収納されるため、回転すると
ボックス等容器20〜23間の重さのアンバランスによ
り発生する加速度に差が生じ、ボックス間で振動が発生
する。この振動はアーム24〜27を伝わって回転軸3
0を振動させ、この振動は軸受部からケーシング10に
伝わり、外部の環境に伝播され、周囲に悪影響を及ぼす
ことになる。
In the rotating device having such a configuration, a target object, that is, a plant or an animal is put in the containers 20 to 23 such as boxes, and the motor 13 is driven to rotate at low speed in the space environment. Experiments are conducted to observe the growth of plants and the survival of animals in space. The containers 20 to 23, such as boxes, accommodate such experimental materials having different shapes, sizes, and weights. Therefore, when rotated, the acceleration caused by the imbalance of the weights between the containers 20 to 23, such as boxes, differs from each other. And vibration occurs between the boxes. This vibration is transmitted to the arms 24 to 27 and
0 is vibrated, and this vibration is transmitted from the bearing portion to the casing 10 and propagated to the external environment, which adversely affects the surroundings.

【0024】上記のボックス等容器20〜23内の植物
や動物は時間の経過に従って成長し、各ボックス内の質
量に差が生じ、回転体にアンバランスが生じる。このア
ンバランス量は宇宙空間の微小重力環境においては、地
上のように質量の測定ができず、又、アンバランス量も
測定できず、そのため回転装置が回転した時に生ずる振
動結果を検出して制振を行なうことがなされていた。
The plants and animals in the containers 20 to 23 such as the boxes grow as time elapses, causing a difference in the mass in each box and an imbalance in the rotating body. In the microgravity environment of outer space, the amount of unbalance cannot be measured as in the case of the ground, and the amount of unbalance cannot be measured. Therefore, the result of vibration generated when the rotating device rotates is detected and controlled. Shaking had been done.

【0025】本発明の実施の形態においては、宇宙空間
で回転装置のボックス等容器内の物体の質量を容易に測
定し、これによりアンバランスを認識でき、回転体の制
振制御も効果的になされるようにするためのものであ
り、次のような構成となっている。
In the embodiment of the present invention, the mass of an object in a container such as a box of a rotating device can be easily measured in outer space, whereby imbalance can be recognized and vibration control of the rotating body can be effectively controlled. This is done so that it has the following configuration.

【0026】図1において、ボックス等容器21,2
2,23,24内には、それぞれ四方側面に側板1a,
1b,1c,1dがバネ体4によりボックス等容器の壁
面にほぼ平行となるように取付けられている。なお、バ
ネ体4には図示していないが、その変位信号を検出する
センサが組み込まれている。各側板1a,1b,1c,
1dの背面には、それぞれ中心部に加速度センサ2a,
2b,2c,2dが取付けられている。更に、ボックス
等容器20,21,22,23の内部の上面には、各側
板1a〜1dにそれぞれ対応し、各側板の上端面に近接
した位置に、距離センサ3a,3b,3c,3dが取付
けられている。
In FIG. 1, containers 21 and 21 such as boxes
Inside 2, 23, 24, side plates 1a,
1b, 1c and 1d are attached by a spring body 4 so as to be substantially parallel to the wall surface of a container such as a box. Although not shown, a sensor for detecting the displacement signal is incorporated in the spring body 4. Each side plate 1a, 1b, 1c,
On the back of 1d, acceleration sensors 2a,
2b, 2c and 2d are attached. Furthermore, distance sensors 3a, 3b, 3c, 3d are provided on the upper surface inside the containers 20, 21, 22, 23, such as boxes, corresponding to the respective side plates 1a to 1d, and at positions close to the upper end surfaces of the respective side plates. Installed.

【0027】図2は図1に示す回転装置のボックス等容
器20の内部を示す詳細図で、(a)は内部の上面図、
(b)は(a)におけるB−B矢視図である。図(a)
において、ボックス等容器20内の周囲四方側面には、
それぞれ側板1a,1b,1c,1dがバネ体4で取付
けられている。側板1a,1b,1c,1dの各背面に
は、それぞれ加速度センサ2a,2b,2c,2dが取
付けられ、又、上面には、それぞれ側板1a〜1dの面
に近接して距離センサ3a,3b,3c,3dが取付け
られている。
FIG. 2 is a detailed view showing the inside of a container 20 such as a box of the rotating device shown in FIG. 1, (a) is a top view of the inside,
(B) is a BB arrow view in (a). Figure (a)
In, the four sides around the inside of the container 20 such as a box,
Side plates 1a, 1b, 1c, 1d are attached by spring bodies 4, respectively. Acceleration sensors 2a, 2b, 2c, 2d are respectively attached to the back surfaces of the side plates 1a, 1b, 1c, 1d, and distance sensors 3a, 3b are provided on the upper surface in close proximity to the surfaces of the side plates 1a to 1d, respectively. , 3c, 3d are mounted.

【0028】図2(b)において、図示のように距離セ
ンサ3a〜3dはボックス等容器20の上面に取付けら
れており、側板1a〜1dの上端部に近接して配置され
ている。又、側板1a〜1dは内壁面にバネ体4で4ヶ
所で支持され、その中心部には背面に加速度センサ2a
〜2dが取付けられている。同様にボックス等容器2
1,22,23も図示省略したが、同じ構成であるので
説明は省略する。
In FIG. 2B, as shown, the distance sensors 3a to 3d are mounted on the upper surface of a container 20 such as a box, and are arranged close to the upper ends of the side plates 1a to 1d. The side plates 1a to 1d are supported on the inner wall surface at four places by spring bodies 4, and the acceleration sensor 2a
~ 2d are attached. Similarly, container 2 such as a box
Although illustrations of 1, 22, and 23 are also omitted, the description is omitted because they have the same configuration.

【0029】図3は本発明の実施の第1形態での制御系
統図であり、説明の都合上ボックス等容器20のみ系統
を示し、21〜23については同じであるので図示省略
している。図において、ボックス等容器20には、図2
でも説明したように4枚の側板1a〜1dが取付けら
れ、各側板には、それぞれ加速度センサ2a,2b,2
c,2dが設けられ、各センサの検出信号は演算装置5
へ入力される。又、ボックス等容器20の内部上面には
それぞれ加速度センサ2a〜2dに対応して距離センサ
3a,3b,3c,3dが取付けられており、これらセ
ンサの検出信号も演算装置5へ入力されている。又、演
算装置5にはバネ体4の変位信号も入力される。演算装
置5では後述するように、これら信号に基づいてボック
ス等容器20内の対象物体の質量を算出し、これを表示
装置6へ表示する。
FIG. 3 is a control system diagram according to the first embodiment of the present invention. For convenience of explanation, only the system of the container 20 such as a box is shown, and the illustration of 21 to 23 is the same, so that it is not shown. Referring to FIG.
However, as described above, the four side plates 1a to 1d are attached, and the acceleration sensors 2a, 2b, 2
c, 2d are provided, and the detection signal of each sensor
Is input to Further, distance sensors 3a, 3b, 3c, 3d are attached to the inner upper surface of the container 20, such as a box, corresponding to the acceleration sensors 2a to 2d, respectively, and the detection signals of these sensors are also input to the arithmetic unit 5. . Further, a displacement signal of the spring body 4 is also input to the arithmetic unit 5. The arithmetic unit 5 calculates the mass of the target object in the container 20 such as a box based on these signals, as described later, and displays this on the display unit 6.

【0030】図4は本実施の第1形態における質量測定
の原理を示す説明図であり、(a)は説明図、(b)は
物体の位置関係を示す図である。(a)において、図で
は側板1aの例で説明するが、1b,1c,1dについ
ても同様の原理であるので、その説明は省略する。
(a)において、物体を40aの位置から40で示すよ
うに側板1aに衝突させる。この動作はボックス等容器
20の回転速度を瞬時変化させて調節することにより、
その遠心力を利用して行なうことができる。図示の例で
は、物体40が初速度V1 から図示のように斜め上方へ
移動し、速度V2 で側板1aに衝突した例である。
FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams showing the principle of mass measurement in the first embodiment, wherein FIG. 4A is an explanatory diagram and FIG. 4B is a diagram showing the positional relationship between objects. In (a), the example of the side plate 1a is described in the figure, but the same principle applies to 1b, 1c, and 1d, and the description thereof will be omitted.
In (a), the object is caused to collide with the side plate 1a as indicated by 40 from the position of 40a. This operation is performed by instantaneously changing and adjusting the rotation speed of the container 20 such as a box.
It can be performed using the centrifugal force. In the illustrated example, the object 40 is moved obliquely upward, as shown from the initial velocity V 1, it is an example of the collision to the side plate 1a at a velocity V 2.

【0031】この物体40の移動の過程においては、距
離センサ3aが初期の位置での距離L1 と、衝突時の距
離L2 とを測定しており、演算装置5へ入力される。演
算装置5では、L1 とL2 とからL0 、即ち物体40の
移動距離が求められるので、速度V2 は、V2 =L0
移動時間(t)により平均速度として演算で求められ
る。なお、初期の物体40aの速度V1 は距離センサ3
aがその前の物体40a’と40aの距離L1 ’を測定
することにより、同様に平均距離として演算で求められ
る。
In the course of the movement of the object 40, the distance sensor 3a measures the distance L 1 at the initial position and the distance L 2 at the time of the collision, and is input to the arithmetic unit 5. The arithmetic unit 5 determines L 0 , that is, the moving distance of the object 40 from L 1 and L 2 , so that the speed V 2 is V 2 = L 0 /
The average speed is calculated by the movement time (t). Incidentally, the speed V 1 of the initial object 40a is a distance sensor 3
a is similarly calculated as the average distance by measuring the distance L 1 ′ between the preceding object 40a ′ and 40a.

【0032】衝突時の加速度信号は加速度センサ2aに
より及びバネ体4の変形量の信号は、それぞれ演算装置
5へ入力される。(b)は上記(a)の状態での移動状
態を示す図であり、Kを距離センサ3aの側板1a面か
らの距離とすれば、測定値L 1 ,L2 、定数KとからL
0 は演算により求められることを示している。
The acceleration signal at the time of collision is sent to the acceleration sensor 2a.
The signals of the twist amount and the amount of deformation of the spring body 4 are respectively calculated by an arithmetic unit.
5 is input. (B) is a moving state in the state of (a).
It is a figure which shows a state, and K is the side plate 1a surface of the distance sensor 3a.
Distance, the measured value L 1, LTwo, Constant K and L
0Indicates that it can be obtained by calculation.

【0033】上記の状態において、V1 :初期速度,V
2 :衝突時の速度,t=物体の移動時間,α:衝突時の
加速度信号,m1 :側板の質量,m2 :バネ体の変形量
信号,m3 :空間の粘性,等の係数、とすると物体40
の質量Mは、函数をFとして、M=(t/(V1
2 ))×F(m1 ,m2 ,m3 ,α)、として定義さ
れる。
In the above state, V 1 : initial speed, V
2 : velocity at collision, t = movement time of object, α: acceleration signal at collision, m 1 : mass of side plate, m 2 : deformation amount signal of spring body, m 3 : coefficient of space viscosity, etc., Then the object 40
The mass M, the function as the F, M = (t / ( V 1 -
V 2 )) × F (m 1 , m 2 , m 3 , α).

【0034】上記の状態では、V1 ,V2 ,t,α,m
2 は、それぞれ測定値又は算出値であり、V1 ,V2
上記の図4で説明したように演算により求めることがで
き、m1 ,m3 は既知の値である。従って、t/(V2
−V1 )は演算により求められ、函数F(m1 ,m2
3 ,α)も求めることができるので、図3に示す制御
系統において、演算装置5はボックス等容器20内の対
象物体、即ち物体40の質量Mが演算によって算出する
ことができ、算出した値を表示装置6へ表示する。な
お、上記の説明ではボックス等容器20の例で説明した
が、ボックス等容器21,22,23においても同様に
物体の質量が測定できるものである。
In the above state, V 1 , V 2 , t, α, m
2 is a measured value or a calculated value, respectively, V 1 and V 2 can be obtained by calculation as described above with reference to FIG. 4, and m 1 and m 3 are known values. Therefore, t / (V 2
−V 1 ) is obtained by calculation, and the function F (m 1 , m 2 ,
m 3 , α) can be obtained, and in the control system shown in FIG. 3, the arithmetic unit 5 can calculate and calculate the mass M of the target object in the container 20 such as a box, that is, the mass 40 of the object 40. The value is displayed on the display device 6. In the above description, the example of the container 20 such as a box has been described. However, the mass of the object can be similarly measured in the containers 21, 22, and 23 such as the boxes.

【0035】図5は、上記に説明したシステムの配線の
要領を示し、(a)は側面図、(b)は(a)における
C−C矢視図である。両図において、各ボックス20〜
23内の加速度センサ2a〜2d、距離センサ3a〜3
dからの各配線は、それぞれボックス内からアーム24
〜27内を経由して回転軸30内を通り、スリップリン
グ7を介して回転軸30外部へ出て、コネクタ8を介し
てケーシング10の外側へ取り出され、図示省略の演算
装置5へ接続される。
FIGS. 5A and 5B show the outline of the wiring of the system described above. FIG. 5A is a side view, and FIG. 5B is a view taken along the line CC in FIG. In both figures, each box 20-
23, acceleration sensors 2a to 2d, distance sensors 3a to 3
d from the inside of the box
27, passes through the inside of the rotating shaft 30, passes through the slip ring 7, goes out of the rotating shaft 30, passes through the connector 8, is taken out of the casing 10, and is connected to the arithmetic unit 5, not shown. You.

【0036】上記に説明の実施の第1形態によれば、ボ
ックス等容器20〜23内に側板1a〜1dをバネ体4
で取付け、側板には加速度センサ2a〜2dを、ボック
ス等容器20〜30には距離センサ3a〜3dを、それ
ぞれ取付け、ボックス内の物体40を側板1a〜1dに
衝突させるのみで、演算装置5によって物体40の質量
を演算して求めることができ、これを表示装置6へ表示
することができる。
According to the first embodiment described above, the side plates 1a to 1d are placed in the containers 20 to 23 such as boxes, etc.
The accelerometers 2a to 2d are attached to the side plates, the distance sensors 3a to 3d are attached to the containers 20 to 30 such as boxes, and the object 40 in the box is caused to collide with the side plates 1a to 1d. Thus, the mass of the object 40 can be calculated and obtained, and this can be displayed on the display device 6.

【0037】なお、上記に説明した実施の第1形態で
は、ボクッス等容器内に加速度センサ、距離センサを設
けた例で説明したが、側板1a〜1dに圧力センサ、変
位センサ、加速度センサをそれぞれ配設し、或いは、こ
れらセンサを組み込んだセンサユニットを取付け、これ
らセンサからの信号を取込み、上記と同様に制御装置で
演算をすることにより物体の質量を算出するようにすれ
ば、より精度良く測定ができるものである。
In the first embodiment described above, an example is described in which an acceleration sensor and a distance sensor are provided in a container such as a box. However, pressure sensors, displacement sensors, and acceleration sensors are provided on the side plates 1a to 1d, respectively. If it is arranged, or a sensor unit incorporating these sensors is attached, signals from these sensors are taken, and the mass of the object is calculated by calculating with the control device in the same manner as described above, It can be measured.

【0038】図6は本発明の実施の第2形態に係る微小
重力環境における質量測定装置を示し、(a)は側面
図、(b)は(a)における押出装置が作動した時の側
面図、(c)は(a)におけるD−D矢視図、(d)は
(a)のE−E矢視図である。(a)において、10は
ケーシングであり、キャビン、実験室、容器、宇宙工
場、等の部屋からなる。31は側板であり、バネ体34
によりケーシング10に取付けられている。32a,3
2bは位置センサであり、それぞれケーシング上面に取
付けられ、測定の初期位置と側板31の位置に配置され
ている。33は加速度センサであり側板31の背面に取
付けられている。34は前述のバネ体であり、図示省略
しているがバネの変位量を測定するセンサが内蔵されて
いるものである。
FIG. 6 shows a mass measuring apparatus in a microgravity environment according to a second embodiment of the present invention, wherein (a) is a side view, and (b) is a side view when the extruder in (a) is operated. (C) is a view on arrow DD in (a), and (d) is a view on arrow EE in (a). In (a), reference numeral 10 denotes a casing, which comprises a room such as a cabin, a laboratory, a container, a space factory, and the like. 31 is a side plate, and a spring body 34
To the casing 10. 32a, 3
Reference numerals 2b denote position sensors, which are respectively attached to the upper surface of the casing, and are arranged at the initial position for measurement and the position of the side plate 31. An acceleration sensor 33 is attached to the back of the side plate 31. Reference numeral 34 denotes the above-mentioned spring body, which is not shown and has a built-in sensor for measuring the amount of displacement of the spring.

【0039】35はケーシング10内の端部に配設され
た押出装置であり、ピストン35bの作動により押出板
35aを突出して物体50を側板1へ向かって押し出す
ことができる。36は台であり、質量を測定すべき物体
50を載せる台である。
Reference numeral 35 denotes an extruding device disposed at an end of the casing 10, which can push the object 50 toward the side plate 1 by operating the piston 35b to project the extruding plate 35a. Reference numeral 36 denotes a table on which an object 50 whose mass is to be measured is placed.

【0040】(b)は押出装置35が作動した状態を示
し、ピストン35bが伸張して押出板35aを押し出し
て物体50を空間に押し出した状態を示している。
(c)は側板31を示し、側板31は背面の中心部には
加速度センサ33が取付けられ、4ヶ所でバネ体34を
介してケーシング10端部の内壁にほぼ平行に取付けら
れている。側板31の上部にはケーシング10上面に位
置センサ32bが取付けられている。(d)は押出装置
35の押出板35aを示し、押出板35aはピストン3
5bにより突出し、物体50を押し出す構成である。
(B) shows a state in which the extruding device 35 is operated, and shows a state in which the piston 35b is extended, extruding the extruding plate 35a, and extruding the object 50 into the space.
(C) shows a side plate 31. The side plate 31 has an acceleration sensor 33 attached to the center of the back surface, and is attached to the inner wall of the end of the casing 10 at four locations via a spring body 34 almost in parallel. A position sensor 32b is mounted on the upper surface of the side plate 31 on the upper surface of the casing 10. (D) shows an extruding plate 35 a of the extruder 35, and the extruding plate 35 a
5b, the object 50 is pushed out.

【0041】図7は本発明の実施の第2形態における制
御系統図であり、側板31には図6でも説明したよう
に、加速度センサ33がバネ体34を介してケーシング
10内壁に取付けられており、物体50が側板31に衝
突した時の加速度信号が演算装置51へ入力される。
又、衝突時のバネ体の変位の信号がバネ体34内蔵のセ
ンサにより検出され、演算装置51に入力される。更
に、物体50が移動中に通過する際に検出する通過信号
が位置センサ32a,32bから、それぞれ演算装置5
1へ入力される。又、演算装置51は物体の質量を測定
開始するときには、押出装置35へ駆動信号を送り、ピ
ストン35bを突出させ物体50を押し出すように制御
する。測定した物体50の質量は表示装置52へ表示さ
れる。
FIG. 7 is a control system diagram according to the second embodiment of the present invention. As described in FIG. 6, the acceleration sensor 33 is attached to the inner wall of the casing 10 via the spring body 34 on the side plate 31. The acceleration signal when the object 50 collides with the side plate 31 is input to the arithmetic unit 51.
Further, a signal of the displacement of the spring body at the time of collision is detected by a sensor built in the spring body 34 and input to the arithmetic unit 51. Further, a passing signal detected when the object 50 passes while moving is received from the position sensors 32a and 32b from the arithmetic unit 5 respectively.
1 is input. In addition, when the measurement of the mass of the object is started, the arithmetic unit 51 sends a drive signal to the extruder 35 to control the protrusion of the piston 35b to push out the object 50. The measured mass of the object 50 is displayed on the display device 52.

【0042】上記構成の実施の第2形態において、物体
50の質量を測定する場合には、物体50を図6に示す
ように台6にセットする。その後押出装置35を作動さ
せ、押出板35aを突出させて物体50を側板31へ向
けてケーシング10内の空間へ押し出す。物体50は空
間を浮遊して側板31の方向へ移動し、位置センサ32
aにより、その通過が検出され、更に移動して側板31
に衝突する。この時の物体50の側板31への到達は位
置センサ32bにより検出される。位置センサ32a,
32bが検出した信号は図7に示すように演算装置51
へ入力される。
In the second embodiment having the above structure, when measuring the mass of the object 50, the object 50 is set on the table 6 as shown in FIG. Thereafter, the extruding device 35 is operated, and the extruding plate 35a is protruded to push the object 50 toward the side plate 31 into the space in the casing 10. The object 50 floats in the space and moves in the direction of the side plate 31, and the position sensor 32
a, the passage is detected and further moved to the side plate 31.
Collide with At this time, the arrival of the object 50 on the side plate 31 is detected by the position sensor 32b. The position sensors 32a,
The signal detected by 32b is calculated by the arithmetic unit 51 as shown in FIG.
Is input to

【0043】物体50が側板31に衝突すると、側板3
1背面の加速度センサ33で検出した衝突時の加速度信
号と、衝突時のバネ体34の変位信号が、それぞれ演算
装置51へ入力される。ここで、図6を参照して説明す
ると、測定開始時の物体50の速度:V1 ,側板31へ
の衝突時の速度:V2 ,物体50の測定開始時から衝突
時までの時間:t,加速度計33の検出した加速度信
号:α,側板の質量:m 1 ,バネ体34の変位量:
2 ,空間の粘性、等の係数:m3 ,とすると物体50
の質量Mは、函数をFとして、M=(t/(V2
1 ))×F(m1 ,m2,m3 ,α)、として定義さ
れる。
When the object 50 collides with the side plate 31, the side plate 3
1 Acceleration signal at the time of collision detected by the acceleration sensor 33 on the back
Signal and the displacement signal of the spring body 34 at the time of collision are calculated respectively.
Input to the device 51. Here, a description will be given with reference to FIG.
Then, the velocity of the object 50 at the start of measurement: V1To the side plate 31
Speed at the time of collision: VTwo, Collision from start of measurement of object 50
Time to hour: t, acceleration signal detected by accelerometer 33
No .: α, mass of side plate: m 1, Displacement amount of the spring body 34:
mTwo, Coefficient of space viscosity, etc .: mThree, Then the object 50
Is the function F, and M = (t / (VTwo
V1)) × F (m1, MTwo, MThree, Α), defined as
It is.

【0044】上記の状態では、V1 ,V2 ,t,α,m
2 は、それぞれ測定値又は算出値であり、V1 は押出装
置35の作動時から位置センサ32aが物体50を検出
するまでの時間と既知の距離L1 から平均速度として求
められ、V2 も同様に位置センサ32a,32bがそれ
ぞれ物体50を検出する時間差tと既知の距離L2 とか
ら平均速度として求めることができる。又、演算装置5
1では、m1 ,m3 は既知の値であるので、t/(V2
−V1 )は演算により求められ、更に、函数F(m1
2 ,m3 ,α)も求めることができ、物体50の質量
Mが演算により算出され、表示装置52へ表示される。
In the above state, V 1 , V 2 , t, α, m
2 is a measured value or a calculated value, respectively, and V 1 is obtained as an average speed from the time from when the extruder 35 is operated to when the position sensor 32a detects the object 50 and the known distance L 1 , and V 2 is also Similarly the position sensors 32a, 32b can be determined as the average speed from the time difference t of detecting an object 50, respectively known distance L 2 Prefecture. The arithmetic unit 5
In the case of 1, since m 1 and m 3 are known values, t / (V 2
−V 1 ) is obtained by calculation, and the function F (m 1 ,
m 2 , m 3 , α) can also be obtained, and the mass M of the object 50 is calculated by calculation and displayed on the display device 52.

【0045】以上説明の実施の第2形態によれば、宇宙
空間において、ケーシング10内に側板31をバネ体3
4を介して取付け、側板31には加速度センサ33を、
ケーシングに位置センサ32a,32bを、それぞれ取
付け、ケーシング10内で物体50を側板31に衝突さ
せるのみで、演算装置51によって物体50の質量を演
算して求めることができ、これを表示装置52へ表示
し、容易に質量が把握できる。
According to the second embodiment described above, in the outer space, the side plate 31 is provided in the casing 10 in the spring body 3.
4, the acceleration sensor 33 is attached to the side plate 31,
Only by attaching the position sensors 32a and 32b to the casing and causing the object 50 to collide with the side plate 31 in the casing 10, the arithmetic unit 51 can calculate and find the mass of the object 50. It is displayed and the mass can be easily grasped.

【0046】図8は本発明の実施の第3形態に係る微小
重力環境における質量測定装置を示し、(a)は内部の
側面図、(b)は(a)におけるF−F矢視図である。
(a)図において、ケーシング10、側板31、位置セ
ンサ32a,32b、加速度センサ33、バネ体34の
構成は図6に示す実施の第2形態と同じであり、その制
御系統も図7と同じである。本実施の第3形態において
は、物体50の代わりに作業員、等の人間53の体重を
測定するようにし、そのためにスタンド37、台37a
を設け、スタンド37には(b)に示すようにハンドレ
ール38を設けた構造であり、その他の構造は実施の第
2形態と同じである。
FIG. 8 shows a mass measuring apparatus in a microgravity environment according to a third embodiment of the present invention, wherein (a) is a side view of the inside, and (b) is a view taken along the line FF in (a). is there.
6A, the configuration of a casing 10, side plates 31, position sensors 32a and 32b, an acceleration sensor 33, and a spring body 34 are the same as those of the second embodiment shown in FIG. 6, and the control system is also the same as that of FIG. It is. In the third embodiment, the weight of a person 53 such as a worker is measured in place of the object 50.
And a stand 37 is provided with a handrail 38 as shown in (b), and the other structure is the same as that of the second embodiment.

【0047】図8において、人間53の体重を測定する
場合には、人間53は台37aに立ち、ハンドレール3
8に手をかけて、その反動を利用して後方、即ち側板3
1に背を向けて空間に飛び出す。人間53はこの動作に
より空間を浮遊して側板31へ向かって移動し、位置セ
ンサ32aを通過し、側板31へ衝突する。この時の位
置センサ32a,32bの検出信号は、演算装置51へ
入力され、更に側板31への人間53の衝突時の加速度
センサ33の加速度信号、及び衝突時のバネ体34の変
位信号も演算装置51へ入力される。
In FIG. 8, when measuring the weight of the person 53, the person 53 stands on the table 37a and
8 and use the recoil to make it
Turn back to 1 and jump into space. The human 53 floats in the space by this operation, moves toward the side plate 31, passes through the position sensor 32a, and collides with the side plate 31. The detection signals of the position sensors 32a and 32b at this time are input to the arithmetic unit 51, and the acceleration signal of the acceleration sensor 33 when the human 53 collides with the side plate 31 and the displacement signal of the spring body 34 at the time of collision are also calculated. Input to the device 51.

【0048】演算装置51では、実施の第2形態と同じ
く、t/(V2 −V1 )を求め、更に函数F(m1 ,m
2 ,α)を求めて人間53の体重Mを算出し、表示装置
52へ表示することができる。この実施の第3形態にお
いても、実施の第2形態の物体50と同じく、人間53
が側板31へ衝突するのみで宇宙空間において自己の体
重を容易に測定し、把握することができる。
In the arithmetic unit 51, as in the second embodiment, t / (V 2 −V 1 ) is obtained, and the function F (m 1 , m
2 , α), the weight M of the person 53 can be calculated and displayed on the display device 52. In the third embodiment, as in the case of the object 50 of the second embodiment, a human 53
Can easily measure and grasp its own weight in space only by colliding with the side plate 31.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明の微小重力回転体の物体質量測定
システムは、(1)回転軸に取付けられ同回転軸を中心
として回転し、内部に重力を付加する物体を入れる複数
のボックス等容器を有する微小重力回転体に適用され前
記物体の質量を測定するシステムであって、前記各ボッ
クス等容器内周囲の各側面にそれぞれバネ体を介して壁
面とほぼ平行に取付けられた複数の側板と、同各側板に
取付けられた加速度センサと、前記各側板と対応して同
側板と近接して前記ボックス等容器内に取付けられ前記
物体の距離を検出する距離センサと、前記物体が前記側
板に衝突した時の前記加速度センサの信号、衝突時の前
記バネ体の変位信号及び前記物体の衝突前の初期位置と
衝突時の位置での前記距離センサの信号を入力し、これ
ら信号に基づいて演算することにより前記物体の質量を
算出する演算装置とを備えてなることを特徴としてい
る。
The object mass measuring system for a microgravity rotating body according to the present invention comprises: (1) a plurality of containers such as boxes which are attached to a rotating shaft, rotate around the rotating shaft, and accommodate an object to which gravity is applied inside; A system for measuring the mass of the object is applied to a microgravity rotating body having a plurality of side plates attached to each side surface of the inside of the container such as each box substantially parallel to the wall surface via a spring body respectively. An acceleration sensor attached to each side plate, a distance sensor for detecting the distance of the object mounted in the container such as the box in close proximity to the side plate corresponding to each side plate, and the object attached to the side plate. A signal of the acceleration sensor at the time of collision, a displacement signal of the spring body at the time of the collision, and an initial position of the object before the collision and a signal of the distance sensor at the position at the time of the collision are input, and based on these signals, It is characterized by comprising an arithmetic unit for calculating the mass of the object by calculation to.

【0050】上記の構成により、物体の質量を測定する
場合には、回転軸の回転を瞬時加速する、等の方法によ
り物体をボックス内側面のいずれかの側板へ衝突させ
る。演算装置には衝突時の加速度センサからの加速度信
号、衝突時のバネ体の変位信号、及び距離センサからの
物体の位置信号が、それぞれ入力されており、演算装置
では、これら信号に基づいて物体をボックス等容器に入
れた状態で、物体の質量を演算により簡単に算出するこ
とができる。
When the mass of an object is measured by the above configuration, the object is caused to collide with any side plate on the inner surface of the box by a method such as instantaneously accelerating the rotation of the rotating shaft. An acceleration signal from an acceleration sensor at the time of a collision, a displacement signal of a spring body at the time of a collision, and a position signal of an object from a distance sensor are respectively input to the arithmetic device, and the arithmetic device receives the object signal based on these signals. Can be easily calculated by calculation in a state where is put in a container such as a box.

【0051】上記の本発明の(1)の測定システムによ
れば、物体をボックス等容器に入れた状態で、物体を取
り出すことを必要とせず、実験中においても、微小重力
環境で物体をボックス内の側板に衝突させるのみで質量
が簡単に測定することができる。
According to the measuring system (1) of the present invention, it is not necessary to take out the object in a state where the object is put in a container such as a box. The mass can be easily measured simply by colliding with the inner side plate.

【0052】本発明の(2)では、演算装置が圧力セン
サ、変位センサ、加速度センサからの各信号を入力し、
上記(1)の発明と同様の演算により物体の質量を測定
するので、センサの数が多い分より高精度に質量が測定
される。
In (2) of the present invention, the arithmetic unit inputs each signal from the pressure sensor, the displacement sensor, and the acceleration sensor,
Since the mass of the object is measured by the same calculation as the invention of the above (1), the mass is measured with higher accuracy as the number of sensors is larger.

【0053】本発明の(3)では、演算装置が算出した
結果は、表示装置に表示されるので物体の質量が物体を
扱うことなしに、必要時に簡単に確認することができる
ので、上記(1)の発明のシステムの機能が一段と向上
するものである。
In (3) of the present invention, since the result calculated by the arithmetic unit is displayed on the display device, the mass of the object can be easily confirmed when necessary without handling the object. The function of the system of the invention 1) is further improved.

【0054】本発明の(4)は、(1)キャビン、実験
室、容器、宇宙工場内、等の一方の側面に変位センサ付
のバネ体を介して取付けられた側板と、同側板に取付け
られた加速度センサと、前記キャビン、実験室、容器、
宇宙工場内、等内に配設され前記側板の位置に到達した
測定対象の物体を検出する第1の位置センサ及び同第1
の位置センサと所定間隔を保って配置され前記物体の通
過を検出する第2の位置センサと、前記キャビン、実験
室、容器、宇宙工場内、等の他方に配設され前記物体を
前記側板へ向かって押し出す押出装置と、前記第1,第
2の位置センサが検出した前記物体の到達及び通過信
号、前記物体が前記側板へ衝突した時の前記加速度セン
サの信号及び前記衝突時の前記バネ体の変位センサの信
号を取込み、これら信号に基づいて前記物体の質量を算
出する演算装置とを備えてなることを特徴としている。
(4) The present invention relates to (1) a side plate attached to one side surface of a cabin, a laboratory, a vessel, a space factory, etc. via a spring body with a displacement sensor, and a side plate attached to the same side plate. The acceleration sensor, the cabin, the laboratory, the container,
A first position sensor disposed in a space factory or the like for detecting an object to be measured having reached the position of the side plate;
A second position sensor that is disposed at a predetermined interval from the position sensor and detects the passage of the object, and the cabin, the laboratory, the container, the space plant, or the like is disposed on the other side, and the object is disposed on the side plate. An extruding device for pushing out, an arrival and passing signal of the object detected by the first and second position sensors, a signal of the acceleration sensor when the object collides with the side plate, and the spring body at the time of the collision And an arithmetic unit for calculating the mass of the object based on these signals.

【0055】このような装置により、物体を側板へ衝突
させるのみで、演算装置が検出信号に基づいて物体の質
量が簡単に算出でき、各種機器や物体の質量が把握でき
る。
With such a device, the arithmetic unit can easily calculate the mass of the object based on the detection signal only by causing the object to collide with the side plate, and can grasp the mass of various devices and the object.

【0056】本発明の(5)においては、上記(4)の
発明における押出装置に代えて、ハンドレール付スタン
ドを設け、宇宙で作業する人間の体重を微小重力空間に
おいて簡単に把握できるようにしたものである。測定対
象の人間はハンドレールを把持して側板に向かって飛び
出し、側板へ向かって移動し、側板へ衝突することによ
り、上記(4)の発明での物体の質量を測定するのと同
じ作用により演算装置で第1,第2の位置センサ、バネ
体の変位信号、加速度センサの信号に基づいて演算によ
り体重を算出することができる。
In (5) of the present invention, a stand with a handrail is provided in place of the extrusion device of the above (4), so that the weight of a person working in space can be easily grasped in the microgravity space. It was done. The person to be measured grasps the handrail, jumps out toward the side plate, moves toward the side plate, and collides with the side plate, thereby performing the same operation as measuring the mass of the object in the invention (4). The arithmetic unit can calculate the weight based on the first and second position sensors, the displacement signal of the spring body, and the signal of the acceleration sensor.

【0057】本発明の(6)では、演算装置で算出され
た物体の質量や人間の体重は表示装置へ表示されるの
で、上記(4),(5)の発明の機能が一段と向上する
ものである。
In (6) of the present invention, since the mass of the object and the weight of the person calculated by the arithmetic unit are displayed on the display device, the functions of the inventions of (4) and (5) are further improved. It is.

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

【図1】本発明の実施の第1形態に係る微小重力回転体
の物体質量測定システムを適用した回転装置を示し、
(a)はケーシング内の側面図、(b)は(a)におけ
るA−A矢視図である。
FIG. 1 shows a rotating device to which a microgravity rotating object mass measuring system according to a first embodiment of the present invention is applied;
(A) is a side view in a casing, (b) is an AA arrow view in (a).

【図2】本発明の実施の第1形態に係る物体質量測定シ
ステムを適用したボックス等容器を示し、(a)は内部
の上面図、(b)は(a)におけるB−B矢視図であ
る。
FIGS. 2A and 2B show a container such as a box to which the object mass measurement system according to the first embodiment of the present invention is applied, wherein FIG. 2A is a top view of the inside, and FIG. It is.

【図3】本発明の実施の第1形態に係る微小重力回転体
の物体質量測定システムの制御系統図である。
FIG. 3 is a control system diagram of the object mass measuring system for a microgravity rotating body according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の第1形態に係る物体質量測定シ
ステムの原理を示す図で、(a)は物体衝突の説明図、
(b)は物体の移動距離の説明図である。
4A and 4B are diagrams showing the principle of an object mass measuring system according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG.
(B) is an explanatory diagram of the moving distance of the object.

【図5】本発明の実施の第1形態に係る物体質量測定シ
ステムの配線要領を示し、(a)は側面図、(b)は
(a)におけるC−C矢視図である。
FIGS. 5A and 5B show the wiring procedure of the object mass measuring system according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a side view, and FIG. 5B is a view taken along CC in FIG.

【図6】本発明の実施の第2形態に係る微小重力環境に
おける質量測定装置を示し、(a)は内部の側面図、
(b)は押出装置の作動時の側面図、(c)は(a)に
おけるD−D矢視図、(d)は(a)におけるE−E矢
視図である。
6A and 6B show a mass measuring device in a microgravity environment according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG.
(B) is a side view at the time of operation | movement of an extrusion apparatus, (c) is a DD arrow view in (a), (d) is an EE arrow view in (a).

【図7】本発明の実施の第2形態に係る微小重力回転体
の物体質量測定システムの制御系統図である。
FIG. 7 is a control system diagram of an object mass measuring system for a microgravity rotating body according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の第3形態に係る微小重力環境に
おける質量測定装置を示し、(a)は内部の側面図、
(b)は(a)におけるF−F矢視図である。
8A and 8B show a mass measuring device in a microgravity environment according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG.
(B) is an FF arrow view in (a).

【図9】従来の宇宙での回転式実験装置の平面図であ
る。
FIG. 9 is a plan view of a conventional rotary experiment apparatus in space.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,1c,1d 側板 2a,2b,2c,2d 加速度センサ 3a,3b,3c,3d 距離センサ 4 バネ体 5 演算装置 6 表示装置 7 スリップリング 8 コネクタ 10 ケーシング 11,12 軸受 13 モータ 20〜23 ボックス等容器 24〜27 アーム 31 側板 32a,32b 位置センサ 33 加速度センサ 34 バネ体 35 押出装置 35a,36 押出板 35b ピストン 37 スタンド 37a 台 38 ハンドレール 51 演算装置 52 表示装置 1a, 1b, 1c, 1d Side plate 2a, 2b, 2c, 2d Acceleration sensor 3a, 3b, 3c, 3d Distance sensor 4 Spring body 5 Calculation device 6 Display device 7 Slip ring 8 Connector 10 Casing 11, 12 Bearing 13 Motor 20- 23 Container such as a box 24 to 27 Arm 31 Side plate 32a, 32b Position sensor 33 Acceleration sensor 34 Spring body 35 Extrusion device 35a, 36 Extruded plate 35b Piston 37 Stand 37a stand 38 Handrail 51 Computing device 52 Display device

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転軸に取付けられ同回転軸を中心とし
て回転し、内部に重力を付加する物体を入れる複数のボ
ックス等容器を有する微小重力回転体に適用され前記物
体の質量を測定するシステムであって、前記各ボックス
等容器内周囲の各側面にそれぞれバネ体を介して壁面と
ほぼ平行に取付けられた複数の側板と、同各側板に取付
けられた加速度センサと、前記各側板と対応して同側板
と近接して前記ボックス等容器内に取付けられ前記物体
との距離を測定する距離センサと、前記物体が前記側板
に衝突した時の前記加速度センサの信号、衝突時の前記
バネ体の変位信号及び前記物体の衝突前の初期位置と衝
突時の位置での前記距離センサの信号を入力し、これら
信号に基づいて演算することにより前記物体の質量を算
出する演算装置とを備えてなることを特徴とする微小重
力回転体の物体質量測定システム。
1. A system for measuring a mass of a microgravity rotating body which is attached to a rotating shaft, rotates around the rotating shaft, and has a plurality of containers such as boxes for containing an object to which gravity is added therein. And a plurality of side plates attached to each side surface of the inside of the container such as the box via a spring body substantially in parallel with a wall surface, an acceleration sensor attached to each side plate, and a correspondence with each of the side plates. A distance sensor mounted in the container such as the box in proximity to the side plate to measure a distance to the object; a signal from the acceleration sensor when the object collides with the side plate; A displacement signal and an initial position before the collision of the object and a signal of the distance sensor at the position at the time of the collision, and an arithmetic device that calculates the mass of the object by calculating based on these signals. An object mass measurement system for a microgravity rotating body, comprising:
【請求項2】 回転軸に取付けられ同回転軸を中心とし
て回転し、内部に重力を付加する物体を入れる複数のボ
クッス等容器を有する微小重力回転体に適用され前記物
体の質量を測定するシステムであって、前記各ボクッス
等容器内周囲の各側面にそれぞれ圧力センサ、変位セン
サ、加速度センサ、又はそれぞれを組み合わせセンサユ
ニットを介し、壁面とほぼ平行に取付けられた複数の側
板と、前記物体が前記側板に加える荷重による前記それ
ぞれのセンサの信号又は前記センサユニットからの信号
を入力し、これら信号に基づいて演算することにより前
記物体の質量を算出する演算装置とを備えてなることを
特徴とする微小重力回転体の物体質量測定システム。
2. A system for measuring the mass of an object applied to a microgravity rotating body having a plurality of boxes or the like, which is attached to a rotating shaft, rotates about the rotating shaft, and contains an object to which gravity is added therein. A pressure sensor, a displacement sensor, an acceleration sensor, or a plurality of side plates attached substantially in parallel with a wall surface via a sensor unit in which each of the boxes and the like is surrounded by a container, and the object includes: A signal from the respective sensors or a signal from the sensor unit based on a load applied to the side plate, and a calculating device for calculating the mass of the object by calculating based on these signals. Mass measurement system for microgravity rotating bodies.
【請求項3】 前記演算装置で算出した結果を表示する
表示装置を備えたことを特徴とする請求項1記載の微小
重力回転体の物体質量測定システム。
3. The system according to claim 1, further comprising a display device for displaying a result calculated by the arithmetic device.
【請求項4】 キャビン、実験室、容器、宇宙工場内、
等の一方の側面に変位センサ付のバネ体を介して取付け
られた側板と、同側板に取付けられた加速度センサと、
前記キャビン、実験室、容器、宇宙工場内、等内に配設
され前記側板の位置に到達した測定対象の物体を検出す
る第1の位置センサ及び同第1の位置センサと所定間隔
を保って配置され前記物体の通過を検出する第2の位置
センサと、前記キャビン、実験室、容器、宇宙工場内、
等の他方に配設され前記物体を前記側板へ向かって押し
出す押出装置と、前記第1,第2の位置センサが検出し
た前記物体の到達及び通過信号、前記物体が前記側板へ
衝突した時の前記加速度センサの信号及び前記衝突時の
前記バネ体の変位センサの信号を取込み、これら信号に
基づいて前記物体の質量を算出する演算装置とを備えて
なることを特徴とする微小重力回転体の物体質量測定シ
ステム。
4. A cabin, a laboratory, a vessel, a space factory,
And a side plate attached to one side surface via a spring body with a displacement sensor, an acceleration sensor attached to the same side plate,
A first position sensor disposed in the cabin, the laboratory, the vessel, the space factory, or the like, for detecting an object to be measured that has reached the position of the side plate; and a predetermined distance from the first position sensor. A second position sensor arranged to detect the passage of the object; and a cabin, a laboratory, a container, a space factory,
An extruding device disposed on the other side for pushing the object toward the side plate, and an arrival and passing signal of the object detected by the first and second position sensors, when the object collides with the side plate A microgravity rotator, comprising: an arithmetic unit that takes in the signal of the acceleration sensor and the signal of the displacement sensor of the spring body at the time of the collision, and calculates the mass of the object based on these signals. Object mass measurement system.
【請求項5】 キャビン、実験室、容器、宇宙工場内、
等の一方の側面に変位センサ付のバネ体を介して取付け
られた側板と、同側板に取付けられた加速度センサと、
キャビン、実験室、容器、宇宙工場内、等内に配設され
前記側板の位置に到達した測定対象の人体を検出する第
1の位置センサ及び同第1の位置センサと所定間隔を保
って配置され前記人体の通過を検出する第2の位置セン
サと、前記キャビン、実験室、容器、宇宙工場内、等の
他方に配設され前記人体が前記側板へ向かって飛び出す
ためのハンドレール付スタンドと、前記第1,第2の位
置センサが検出した前記人体の到達及び通過信号、前記
人体が前記側板へ衝突した時の前記加速度センサの信号
及び前記衝突時の前記バネ体の変位センサの信号を取込
み、これら信号に基づいて前記人体の体重を算出する演
算装置とを備えてなることを特徴とする微小重力回転体
の物体質量測定システム。
5. A cabin, a laboratory, a container, a space factory,
And a side plate attached to one side surface via a spring body with a displacement sensor, an acceleration sensor attached to the same side plate,
A first position sensor that is disposed in a cabin, a laboratory, a container, a space factory, or the like and detects a human body to be measured that has reached the position of the side plate, and is disposed at a predetermined interval from the first position sensor. A second position sensor for detecting the passage of the human body, and a stand with a handrail for the cabin, a laboratory, a container, in a space factory, and the like, which is disposed on the other side and for the human body to jump out toward the side plate. The arrival and passage signals of the human body detected by the first and second position sensors, the signal of the acceleration sensor when the human body collides with the side plate, and the signal of the displacement sensor of the spring body at the time of the collision. And a calculating device for calculating the weight of the human body based on these signals.
【請求項6】 前記演算装置で算出した結果は表示装置
を設けて表示されることを特徴とする請求項4又は5記
載の微小重力回転体の物体質量測定システム。
6. The object mass measuring system for a microgravity rotating body according to claim 4, wherein a result calculated by the arithmetic unit is displayed by providing a display device.
JP2001067345A 2000-11-22 2001-03-09 Object mass measuring system for minute gravity rotating body Withdrawn JP2002267523A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100587822B1 (en) 2004-07-15 2006-06-12 한국항공우주연구원 Mass Measuring System Using Inertia Force and Standard Masses in the Micro-Gravity Environment and Method thereof

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KR100587822B1 (en) 2004-07-15 2006-06-12 한국항공우주연구원 Mass Measuring System Using Inertia Force and Standard Masses in the Micro-Gravity Environment and Method thereof

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