JP2004084860A - Rotary device - Google Patents

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JP2004084860A
JP2004084860A JP2002248886A JP2002248886A JP2004084860A JP 2004084860 A JP2004084860 A JP 2004084860A JP 2002248886 A JP2002248886 A JP 2002248886A JP 2002248886 A JP2002248886 A JP 2002248886A JP 2004084860 A JP2004084860 A JP 2004084860A
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rotating shaft
rotating
bearing mechanism
bearing
rotating device
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Withdrawn
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Inventor
Shuichi Kawasaki
川崎 秀一
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary device for facilitating maintenance work. <P>SOLUTION: This rotary device has a rotary shaft 12, a rotary body installed around the rotary shaft and rotating together and a bearing mechanism 15 for journaling the rotary shaft. A separating part 41 is arranged between a support part 42 of the rotary body of the rotary shaft and the bearing mechanism, to separate these. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、スペースシャトルや宇宙ステーション等で用いられる宇宙機器用回転装置や、原子力発電所や半導体製造工場等で用いられる地上設備用回転装置など、各種回転装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の回転装置の一例として、例えば、スペースシャトルや宇宙ステーション等で用いられる宇宙機器用の微少重力回転装置1を、図6に示す。なお、同図において、符号2は宇宙ステーションのモジュールを示しており、このモジュール2内に、微少重力回転装置1が収容されている。
この微少重力回転装置1は、例えば4本のアーム3が放射状に取り付けられ、モータ4によって回転駆動される回転軸5を有しており、各アーム3の端部には、実験ボックス6が取付けられている。これら実験ボックス6内には、重力を付加する実験対象物、例えば植物、等が入れられている。そして、無重力状態において、回転軸5/各実験ボックス6を毎秒約1回転程度の低速で回転させることにより、各実験ボックス6内の実験対象物に対する実験が行なわれる。
【0003】
上記微少重力回転装置1では、各実験ボックス6毎に実験対象物の大きさが種々異なるため、これらの回転による振動を低減させる必要がある。そこで、この微少重力回転装置1では、回転軸5の両端部及び中央部に磁気軸受7,8,9を設けて振動を能動的に吸収することにより、各実験ボックス6の質量のアンバランスに起因して発生する振動を制振し、微少重力回転装置1に伝わる振動を大幅に低減させることを可能としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の微少重力回転装置1では、故障が生じた場合に、モジュール2内にクルーが出てきて手作業でその故障箇所の特定や修理を行う必要があるものの、モータ4や各磁気軸受7,8,9が装置内部に位置する関係上、これらにアクセスするのが難しく、メンテナンスしづらいという問題を有していた。
これは、特に故障箇所が判っていない場合に問題となり、故障の疑いのある箇所全てに対してチェックする必要がある。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス作業を容易にすることができる回転装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項1に記載の回転装置は、回転軸と、該回転軸の周囲に取り付けられて共に回転する回転体と、前記回転軸を軸支する軸受機構とを備えた回転装置において、前記回転軸の、前記回転体の支持部分と、前記軸受機構との間に、これらの間を分離可能な分離部が備えられていることを特徴とする。
上記請求項1に記載の回転装置によれば、分離部において回転軸を分離することで、軸受機構と回転体との間を、それぞれが回転軸の一部と一体になった状態を保ったまま、分離することができる。
【0007】
請求項2に記載の回転装置は、請求項1に記載の回転装置において、前記軸受機構に、能動制振を行う磁気軸受が備えられていることを特徴とする。
上記請求項2に記載の回転装置によれば、回転軸に首振り運動が生じても、磁気軸受によって能動的に制振させることができる。
【0008】
請求項3に記載の回転装置は、請求項1に記載の回転装置において、前記軸受機構に、能動制振を行う弾性軸受が備えられていることを特徴とする。
上記請求項3に記載の回転装置によれば、回転軸に首振り運動が生じても、磁気軸受によって能動的に制振させることができる。
【0009】
請求項4に記載の回転装置は、請求項2または請求項3に記載の回転装置において、前記軸受機構に、前記回転軸の位置保持を行うバイアス用軸受がさらに備えられていることを特徴とする。
上記請求項4に記載の回転装置によれば、バイアス用軸受により、回転軸をその回転中心に位置保持することができる。
【0010】
請求項5に記載の回転装置は、請求項1から請求項4の何れか1項に記載の回転装置において、前記軸受機構が、前記回転軸の一端側を軸支する第1軸受機構と、他端側を軸支する第2軸受機構とを有し、前記回転体が、前記回転軸の、前記第1軸受機構と前記第2軸受機構との間の位置に支持され、重力を付加する対象物を入れるボックスであり、前記第1軸受機構または前記第2軸受機構の何れか一方もしくは両方と、前記支持部分との間に、前記分離部が備えられていることを特徴とする。
上記請求項5に記載の回転装置によれば、何れか一方もしくは両方の分離部において回転軸を分離させることで、第1軸受機構または第2軸受機構と回転体との間を、それぞれが回転軸の一部と一体になった状態を保ったまま、分離することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の回転装置の一実施形態を、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。なお、以下の説明においては、本発明の回転装置を、例えば、スペースシャトルや宇宙ステーション等で用いられる微少重力回転装置に適用した場合を例に説明する。
【0012】
図1及び図2に示すように、本実施形態の微少重力回転装置11(回転装置)は、回転軸12と、該回転軸12の周囲に取り付けられて共に回転する複数の実験ボックス13(回転体)と、回転軸12の一端側を軸支する第1軸受機構14と、他端側を軸支する第2軸受機構15と、第1軸受機構14を収容する上部固定部材16と、第2軸受機構15を収容する下部固定部材17と、これら回転軸12及び各実験ボックス13及び第1軸受機構14及び第2軸受機構15及び上部固定部材16及び下部固定部材17を収容するケーシング(図示せず)を備えて概略構成されている。
【0013】
上部固定部材16は及び下部固定部材17は、共通の軸線を有する円筒形状部材であり、前記軸線方向に所定間隔を空けた状態で前記ケーシング内に固定配置されている。
上部固定部材16の内部には、回転軸12の一端をラジアル方向に支持し、振動を能動的に制御する磁気軸受18と、回転軸12の軸心が、前記軸線の位置に位置するように支持するバイアス用磁気軸受19と、回転軸12をスラスト方向に支持する磁気軸受20と、振動センサ24aなどが取付けられている。さらに、上部固定部材16の内部には、後述の位置に、磁気軸受26と、バイアス用磁気軸受27と、振動センサ24cが、取り付けられている。
そして、これら磁気軸受18及びバイアス用磁気軸受19及び磁気軸受20及び磁気軸受26及びバイアス用磁気軸受27及び振動センサ24c及び振動センサ24aにより、前記第1軸受機構14が構成されている。
【0014】
下部固定部材17の内部には、回転軸12の他端をラジアル方向に支持し、振動を能動的に制御する磁気軸受21と、回転軸12の軸心が、前記軸線の位置に位置するように支持するバイアス用磁気軸受22と、回転軸12を回転駆動するモータ23と、回転軸12の振動を検知する振動センサ24bが取り付けられている。
【0015】
前記各実験ボックス13は、第1軸受機構14と第2軸受機構15との間の位置に支持され、重力を付加する対象物を入れる箱体であり、例えば4体が、4本のアーム25によって回転軸12の周囲に互いに等角度間隔をおいて支持されている。したがって、これら実験ボックス13及びアーム25及び回転軸12が、回転軸12の軸線回りに一体となって回転する回転ユニットをなしている。
そして、この回転ユニットの重心付近に相当する回転軸12の位置に、磁気軸受26と、バイアス用磁気軸受27と、振動センサ24cが、それぞれ取付けられている。
バイアス用磁気軸受27には、回転軸12の軸心を、前記軸線の位置に支持するようにそのバイアス用の励磁電流が流され、また、磁気軸受26には、振動センサ24cの検出信号に基づいて回転軸12の軸ずれを適正な値に保持すべく、励磁電流が能動的に制御されるようになっている。
【0016】
図3に、この微少重力回転装置11の制御系統図を示す。同図に示すように、回転軸12の一端に配置された振動センサ24a、他端に配置された振動センサ24b、及び中央部に配置された振動センサ24cからの各検出信号が、制御配置31に取込まれる。
【0017】
各振動センサ24a,24b,24cは、それぞれが、回転軸12の周囲に4個ずつ設けられており、回転軸12の振動を検出するものとなっている。これら振動センサ24a,24b,24cは、回転軸12と各センサ間の振動によるギャップ変動を検出して制御装置31へ入カし、制御装置31では、ギャップが小さくなるか、又は大きくなると、このギャップを元の隙間寸法に戻すよう、対応する磁気軸受18,21,26のコイル電流を制御し、振動を能動的に吸収するように制御する。
【0018】
すなわち、各磁気軸受18,21,26は、図示省略するが、例えば、独立した4個のコイルを、それぞれ4方向へ磁力が作用するように配設しておき、回転軸12の傾きによる変位に応じて、これらコイル及びギャップ間の変動で一番大きい個所のコイルの励磁を制御し、回転軸12との反発カ、もしくは吸引カを調整し、振動による変位を吸収する。
制御装置31は、モータ23を駆動させるとともに、各振動センサ24a,24b,24cに基づいて回転軸12の振動を検知し、必要に応じて、各磁気軸受18,21,26における各コイルの励磁電流を制御することで、各コイル及び回転軸12間の反発力又は吸引カを強め、これらの間のギャップを元の寸法に戻すように作動させる。
【0019】
上記の磁気軸受18,21,26による制振制御とは独立に、回転軸12は、その両端に配置されたバイアス用磁気軸受19,22により、その位置が静的な状態において、軸心に位置するように常時一定の電流で励磁され、回転軸12の位置保持を行う。したがって、磁気軸受18,21,26は、回転軸12の位置保持を行なわず、回転軸12に生ずる振動を抑える能動制振の制御のみを行うので、バイアス併用の制御による微小な振動の制振能力の低下を防ぐことができ、精度の良い制振が可能となっている。
【0020】
図3における符号32は、記憶装置であり、予め、振動周波数に対する振幅又は加速度の要求値のパターンがデータとして記憶されている。制御装置31では、各振動センサ24a,24b,24cが回転軸12の振動を監視するにあたり、この要求値と比較し、回転軸12が変位して振動が大きくなり、かつ要求値を超える振動となった場合に、前記各コイルの励磁電流を制御して振動を吸収し、回転軸12の振動が要求値以下となるように絶えず制御する。
【0021】
さらに、本実施形態においては、前記回転ユニットの重心位置の周囲に、回転軸12を能動的に制振制御する磁気軸受26とバイアス用磁気軸受27と振動センサ24cが設けられており、前記回転ユニットの重心部、すなわち、回転軸12の中央部分での軸心からのズレが振動センサ24cにより検出され、制御装置31に入カされる。制御装置31では、このズレを小さくして、回転軸12が軸心にくるように前記各コイルの励磁電流を制御する。
【0022】
したがって、回転軸12は、一端の磁気軸受18と、他端の磁気軸受21と、中央の磁気軸受26の3ヶ所で、それぞれ能動的に制振制御され、かつ一端、他端、及び中央のバイアス用磁気軸受19,22,27の3ヶ所で、それぞれ回転軸12の位置保持を強固に行うので、回転軸12の振動が精度良く制振され、回転軸12の首振り現象も効果的に抑えることが可能となる。
【0023】
さらに、本実施形態の回転装置11は、図2及び図4に示すように、回転軸12の、各実験ボックス13の支持部分42(すなわち、回転軸12の軸線方向における、各アーム25の接続位置)と、前記第2軸受機構15との間に、これらの間を分離可能な分離部41を備えた点が、特に特徴的となっている。
この分離部41によれば、回転軸12を、図4(a)の連結状態から図4(b)の分離状態にすることが可能となっている。すなわち、この分離部41において、回転軸12が、第1回転軸12aと第2回転軸12bとに二分割されており、これらの間を同軸に締結する締結ボルト43を締結または締結解除することにより、微少重力回転装置11から、第2軸受機構15を、第2回転軸12bごと取り出すことが可能となっている。
【0024】
図4(a),(b)に示すように、第1回転軸12aと第2回転軸12bとの各接合面は、凹凸嵌合形状となっており、これらの嵌め合いにより、第1回転軸12a及び第2回転軸12b双方の軸線を一致させると同時に、前記モータ23が第2回転軸12bを回転させる駆動力を、損失なく第2回転軸12aに伝達できるようになっている。
また、第1回転軸12a及び第2回転軸12bには、これらの回転軸線を貫くようにボルト孔12a1,12b1がそれぞれ形成されており、なおかつ、第1回転軸12a側のボルト孔12a1には、締結ボルト43の雄ねじが螺着するための雌ねじ12a2が形成されている。
【0025】
図2に示すように、締結ボルト43の端部43aは、第1回転軸12aの外側に露出しており、これを回転させることで、微少重力回転装置11の外側から、締結または締結解除することが可能となっている。この締結作業及び締結解除作業時においては、クルーは、狭い分離部41まで入り込むようにアクセスせずに作業を行えるので、第2軸受機構15を容易に取り外し/取り付けすることが可能となっている。
【0026】
しかも、取り外した第2軸受機構15は、組み付け状態では容易に手が届かなかったモータ23などに容易にアクセスできるようになるので、例えば微少重力回転装置11に原因不明の故障が発生した場合に、クルーが、各部品のチェックを容易に行えるものとなっている。
【0027】
なお、分離部41の構成としては、第1回転軸12a及び第2回転軸12双方の軸線を一致させると同時に、前記モータ23が第2回転軸12bを回転させる駆動力を損失なく第2回転軸12aに伝達できれば良く、図4に示した以外の接続構成も採用可能である。
例えば、図5が分離部41の他の構成の一例であり、前記凹凸嵌合形状に加えて、第1回転軸12aの接合端部を、第2回転軸12bの接合端部に形成したカップリング12b3の凹所内に嵌め込むと共に、側方より複数のボルト12xによってボルト止めすることで、連結可能となっている。この変形例の場合、カップリング12b3の導入口に面取りを予め形成しておくと、第1回転軸12a及び第2回転軸12b間の接続作業をより容易に行うことができる。
【0028】
この変形例においても、第2軸受機構15を、第1回転軸12bと一体にしたまま、丸ごと取り外すことができるようになる。これにより、組み付け状態では容易に手が届かなかったモータ23などに容易にアクセスできるようになるので、例えば微少重力回転装置11に原因不明の故障が発生した場合に、クルーが、各部品のチェックを容易に行えるものとなっている。
【0029】
また、上記実施形態では、第1軸受機構14及び第2軸受機構15のそれぞれに、回転軸12の能動制振を行う軸受として磁気軸受18,21,26を用いる場合を例に説明したが、これに限らず、能動制振を行う弾性軸受を代わりに設けるものとしても良い。この弾性軸受としては、図示を省略するが、複数(例えば4個)のバネまたはゴムなどを回転軸12の周囲に配置し、回転軸12が振動で偏心した場合に、それらの弾性力によって元の軸心位置に戻させる構成が一例として考えられる。
また、上記実施形態では、本発明を微少重力回転装置11に適用した場合を例に説明したが、これに限らず、原子力発電所や半導体製造工場等で用いられる地上設備用回転装置など、その他の回転装置に適用しても良いことは勿論である。
また、上記実施形態では、第2軸受機構15側のみに分離部41を設けるものとしたが、これに限らず、第1軸受機構14側に設けたり、または、第1軸受機構14及び第2軸受機構15の双方に設けるものとしても良い。
【0030】
【発明の効果】
本発明の請求項1に記載の回転装置によれば、分離部において回転軸を分離することにより、軸受機構を、回転軸の一部と一体にしたまま、丸ごと取り外すことができるので、メンテナンス作業を容易にすることが可能となる。
また、請求項2に記載の回転装置によれば、軸受機構に、能動制振を行う磁気軸受を備えることにより、回転軸の制振を効果的に行うことが可能となる。
また、請求項3に記載の回転装置によれば、軸受機構に、能動制振を行う弾性軸受を備えることにより、回転軸の制振を効果的に行うことが可能となる。
また、請求項4に記載の回転装置によれば、軸受機構にバイアス用軸受をさらに備えたことにより、さらに効果的に回転軸の制振を行うことが可能となる。
また、請求項5に記載の回転装置によれば、分離部において回転軸を分離することにより、第1軸受機構または第2軸受機構を、回転軸の一部と一体にしたまま、丸ごと取り外すことができるので、メンテナンス作業を容易にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転装置の一実施形態である微少重力回転装置を示す図であって、回転軸線を含む平断面で見た平断面図である。
【図2】同回転装置の制御機構を説明する説明図である。
【図3】同回転装置を示す図であって、図1のA部拡大図である。
【図4】同回転装置の分離部を説明するための、図2のB部拡大図であって、(a)が分離前、(b)が分離後を示している。
【図5】同回転装置の分離部の変形例を説明する図であって、図2のB部に相当する拡大図である。
【図6】従来の回転装置の一例である微少重力回転装置を示す図であって、回転軸線を含む断面で見た場合の平断面図である。
【符号の説明】
11・・・微少重力回転装置(回転装置)
12・・・回転軸
13・・・実験ボックス(回転体、ボックス)
14・・・第1軸受機構
15・・・第2軸受機構(軸受機構、第2軸受機構)
21・・・磁気軸受
22・・・バイアス用磁気軸受(バイアス用軸受)
41・・・分離部
42・・・支持部分
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to various rotating devices such as a rotating device for space equipment used in a space shuttle or a space station, and a rotating device for ground equipment used in a nuclear power plant or a semiconductor manufacturing plant.
[0002]
[Prior art]
As an example of this type of rotating device, for example, a microgravity rotating device 1 for space equipment used in a space shuttle, a space station, or the like is shown in FIG. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a space station module, in which the microgravity rotating device 1 is housed.
The microgravity rotating device 1 has, for example, four arms 3 radially mounted thereon and a rotary shaft 5 driven to rotate by a motor 4. At the end of each arm 3, an experimental box 6 is mounted. Have been. In these experiment boxes 6, an object to be subjected to gravity, such as a plant, is placed. Then, in a weightless state, the rotation shaft 5 / each experimental box 6 is rotated at a low speed of about one rotation per second, whereby an experiment is performed on the test object in each experimental box 6.
[0003]
In the microgravity rotating device 1, since the size of the test object varies in each of the test boxes 6, it is necessary to reduce the vibration caused by these rotations. Therefore, in the microgravity rotating device 1, magnetic bearings 7, 8, and 9 are provided at both ends and a central portion of the rotating shaft 5 to actively absorb the vibration, thereby reducing the imbalance of the mass of each experimental box 6. The vibration generated due to the vibration is damped, and the vibration transmitted to the microgravity rotating device 1 can be greatly reduced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional microgravity rotating device 1 described above, when a failure occurs, a crew comes out in the module 2 and it is necessary to manually identify and repair the failed portion. Since the bearings 7, 8, and 9 are located inside the apparatus, it is difficult to access them, and there is a problem that maintenance is difficult.
This is a problem especially when the failure location is not known, and it is necessary to check all the suspected failure locations.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a rotating device capable of facilitating maintenance work.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the rotating device according to claim 1, wherein the rotating device includes a rotating shaft, a rotating body attached around the rotating shaft and rotating together, and a bearing mechanism that supports the rotating shaft. A separation portion is provided between the support portion of the rotating body and the bearing mechanism of the rotating shaft and the bearing mechanism, which can separate them.
According to the rotating device of the first aspect, the rotating shaft is separated at the separating portion, so that the state between the bearing mechanism and the rotating body is integrated with a part of the rotating shaft. As it is, it can be separated.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the rotating device according to the first aspect, wherein the bearing mechanism includes a magnetic bearing that performs active vibration suppression.
According to the rotating device of the second aspect, even if a swinging motion occurs in the rotating shaft, the vibration can be actively damped by the magnetic bearing.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the rotating device according to the first aspect, the bearing mechanism includes an elastic bearing that performs active vibration suppression.
According to the rotating device of the third aspect, even if a swinging motion occurs in the rotating shaft, the vibration can be actively damped by the magnetic bearing.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the rotating device according to the second or third aspect, the bearing mechanism further includes a bias bearing for holding the position of the rotating shaft. I do.
According to the rotating device of the fourth aspect, the rotating shaft can be held at the center of rotation by the bias bearing.
[0010]
The rotating device according to claim 5 is the rotating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the bearing mechanism includes a first bearing mechanism that supports one end of the rotating shaft, A second bearing mechanism for pivotally supporting the other end side, wherein the rotating body is supported at a position on the rotating shaft between the first bearing mechanism and the second bearing mechanism, and applies gravity. A box for storing an object, wherein the separating portion is provided between one or both of the first bearing mechanism and the second bearing mechanism and the support portion.
According to the rotating device according to the fifth aspect, by separating the rotating shaft in one or both of the separating portions, each of the rotating units rotates between the first bearing mechanism or the second bearing mechanism and the rotating body. Separation can be performed while maintaining the state of being integrated with a part of the shaft.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the rotation device of the present invention will be described below with reference to the drawings, but it is needless to say that the present invention is not limited to this. In the following description, an example in which the rotating device of the present invention is applied to a microgravity rotating device used in a space shuttle, a space station, or the like will be described.
[0012]
As shown in FIGS. 1 and 2, the microgravity rotating device 11 (rotating device) of the present embodiment includes a rotating shaft 12 and a plurality of experimental boxes 13 (rotating devices) mounted around the rotating shaft 12 and rotating together. A first bearing mechanism 14 that supports one end of the rotating shaft 12, a second bearing mechanism 15 that supports the other end, an upper fixing member 16 that houses the first bearing mechanism 14, A lower fixing member 17 for accommodating the two bearing mechanisms 15 and a casing for accommodating the rotating shaft 12, each experimental box 13, the first bearing mechanism 14, the second bearing mechanism 15, the upper fixing member 16, and the lower fixing member 17 (FIG. (Not shown).
[0013]
The upper fixing member 16 and the lower fixing member 17 are cylindrical members having a common axis, and are fixedly disposed in the casing at a predetermined interval in the axial direction.
Inside the upper fixing member 16, one end of the rotating shaft 12 is supported in the radial direction, and a magnetic bearing 18 for actively controlling vibration and an axis of the rotating shaft 12 are positioned at the position of the axis. A magnetic bearing 19 for supporting, a magnetic bearing 20 for supporting the rotating shaft 12 in the thrust direction, and a vibration sensor 24a are mounted. Further, a magnetic bearing 26, a bias magnetic bearing 27, and a vibration sensor 24c are attached to the inside of the upper fixing member 16 at positions to be described later.
The magnetic bearing 18, the bias magnetic bearing 19, the magnetic bearing 20, the magnetic bearing 26, the bias magnetic bearing 27, the vibration sensor 24c, and the vibration sensor 24a constitute the first bearing mechanism 14.
[0014]
Inside the lower fixing member 17, the other end of the rotating shaft 12 is supported in the radial direction, and the magnetic bearing 21 for actively controlling vibration and the axis of the rotating shaft 12 are positioned at the position of the axis. , A magnetic bearing 22 for biasing, a motor 23 for rotatingly driving the rotating shaft 12, and a vibration sensor 24 b for detecting vibration of the rotating shaft 12 are attached.
[0015]
Each of the experimental boxes 13 is a box body which is supported at a position between the first bearing mechanism 14 and the second bearing mechanism 15 and stores an object to which gravity is applied. Are supported around the rotation shaft 12 at equal angular intervals. Therefore, the experimental box 13, the arm 25, and the rotating shaft 12 form a rotating unit that rotates integrally around the axis of the rotating shaft 12.
A magnetic bearing 26, a bias magnetic bearing 27, and a vibration sensor 24c are mounted on the rotary shaft 12 at positions near the center of gravity of the rotary unit.
An exciting current for bias is applied to the biasing magnetic bearing 27 so as to support the axis of the rotary shaft 12 at the position of the axis, and the magnetic bearing 26 receives a detection signal of the vibration sensor 24c. The excitation current is actively controlled in order to maintain the axis deviation of the rotating shaft 12 at an appropriate value based on this.
[0016]
FIG. 3 shows a control system diagram of the microgravity rotating device 11. As shown in the figure, each detection signal from the vibration sensor 24a disposed at one end of the rotating shaft 12, the vibration sensor 24b disposed at the other end, and the vibration sensor 24c disposed at the center is transmitted to the control arrangement 31. Is taken in.
[0017]
Each of the vibration sensors 24a, 24b, 24c is provided around the rotating shaft 12 by four, and detects vibration of the rotating shaft 12. These vibration sensors 24a, 24b and 24c detect a gap change due to vibration between the rotating shaft 12 and each sensor and enter the control device 31. When the gap becomes small or large in the control device 31, The coil currents of the corresponding magnetic bearings 18, 21 and 26 are controlled so as to return the gap to the original gap size, and the vibration is actively controlled to be absorbed.
[0018]
That is, although the magnetic bearings 18, 21, and 26 are not shown, for example, four independent coils are arranged so that magnetic forces act in four directions, respectively. In accordance with the above, the excitation of the coil which is the largest in the variation between the coil and the gap is controlled, the repulsion force or suction force with the rotating shaft 12 is adjusted, and the displacement due to vibration is absorbed.
The control device 31 drives the motor 23, detects the vibration of the rotary shaft 12 based on the vibration sensors 24a, 24b, 24c, and excites the coils of the magnetic bearings 18, 21, 26 as necessary. By controlling the current, the repulsive force or suction force between each coil and the rotating shaft 12 is increased, and the gap between them is operated to return to the original size.
[0019]
Independently of the vibration damping control by the magnetic bearings 18, 21 and 26, the rotating shaft 12 is fixed to the shaft center by the biasing magnetic bearings 19 and 22 arranged at both ends in a state where the position is static. The rotating shaft 12 is always excited by a constant current so as to be positioned. Therefore, the magnetic bearings 18, 21, and 26 do not hold the position of the rotating shaft 12, but only perform active vibration suppression control for suppressing the vibration generated on the rotating shaft 12, so that the minute vibration is suppressed by the combined use of the bias. A decrease in performance can be prevented, and accurate vibration control can be achieved.
[0020]
Reference numeral 32 in FIG. 3 denotes a storage device in which a pattern of a required value of amplitude or acceleration with respect to a vibration frequency is stored in advance as data. In the control device 31, when each of the vibration sensors 24a, 24b, and 24c monitors the vibration of the rotating shaft 12, compared with the required value, the vibration of the rotating shaft 12 is displaced, the vibration increases, and the vibration exceeds the required value. In this case, the excitation current of each coil is controlled to absorb the vibration, and the vibration of the rotating shaft 12 is constantly controlled so as to be equal to or less than a required value.
[0021]
Further, in the present embodiment, a magnetic bearing 26, a bias magnetic bearing 27, and a vibration sensor 24c for actively controlling the vibration of the rotating shaft 12 are provided around the center of gravity of the rotating unit. The deviation from the center of gravity of the unit, that is, the center of the rotating shaft 12 from the axis is detected by the vibration sensor 24 c and input to the control device 31. The controller 31 controls the exciting current of each of the coils so that the deviation is reduced and the rotating shaft 12 comes to the axis.
[0022]
Therefore, the rotating shaft 12 is actively controlled at three positions, that is, the magnetic bearing 18 at one end, the magnetic bearing 21 at the other end, and the magnetic bearing 26 at the center, and has one end, the other end, and the center. Since the position of the rotating shaft 12 is firmly maintained at the three locations of the magnetic bearings for bias 19, 22, and 27, the vibration of the rotating shaft 12 is accurately controlled, and the swinging phenomenon of the rotating shaft 12 is effectively prevented. It can be suppressed.
[0023]
Further, as shown in FIGS. 2 and 4, the rotating device 11 of the present embodiment includes a connection portion 42 of the rotating shaft 12 for connecting each arm 25 in the direction of the axis of the rotating shaft 12. Position) and the second bearing mechanism 15 are provided with a separating portion 41 which can be separated therebetween, which is particularly characteristic.
According to the separating portion 41, the rotating shaft 12 can be changed from the connected state in FIG. 4A to the separated state in FIG. 4B. That is, in the separating portion 41, the rotating shaft 12 is divided into two parts, the first rotating shaft 12a and the second rotating shaft 12b, and the fastening bolts 43 for coaxially fastening the two are fastened or unfastened. Thereby, the second bearing mechanism 15 can be taken out of the microgravity rotating device 11 together with the second rotating shaft 12b.
[0024]
As shown in FIGS. 4A and 4B, each joint surface between the first rotating shaft 12a and the second rotating shaft 12b has a concave-convex fitting shape. At the same time that the axes of both the shaft 12a and the second rotating shaft 12b are matched, the driving force for rotating the second rotating shaft 12b by the motor 23 can be transmitted to the second rotating shaft 12a without loss.
Bolt holes 12a1 and 12b1 are formed in the first rotary shaft 12a and the second rotary shaft 12b, respectively, so as to penetrate these rotary axes, and the bolt holes 12a1 on the first rotary shaft 12a side are formed in the bolt holes 12a1. A female screw 12a2 for screwing the male screw of the fastening bolt 43 is formed.
[0025]
As shown in FIG. 2, the end 43 a of the fastening bolt 43 is exposed outside the first rotating shaft 12 a, and by rotating this, the fastening or unfastening is performed from outside the microgravity rotating device 11. It is possible. At the time of the fastening work and the fastening release work, the crew can perform the work without access so as to enter the narrow separating portion 41, so that the second bearing mechanism 15 can be easily removed / attached. .
[0026]
In addition, since the detached second bearing mechanism 15 can easily access the motor 23 and the like which could not be easily reached in the assembled state, for example, when an unknown failure occurs in the microgravity rotating device 11, The crew can easily check each component.
[0027]
The configuration of the separation unit 41 is such that the axes of both the first rotating shaft 12a and the second rotating shaft 12 are made to coincide with each other, and at the same time, the motor 23 rotates the second rotating shaft 12b without loss of the driving force for rotating the second rotating shaft 12b. It is sufficient that the signal can be transmitted to the shaft 12a, and a connection configuration other than that shown in FIG. 4 can be adopted.
For example, FIG. 5 shows an example of another configuration of the separation unit 41. In addition to the concave and convex fitting shape, a cup in which the joining end of the first rotating shaft 12a is formed at the joining end of the second rotating shaft 12b. The ring 12b3 can be connected by fitting it into the recess of the ring 12b and by bolting it from the side with a plurality of bolts 12x. In the case of this modification, if a chamfer is formed in advance at the inlet of the coupling 12b3, the connection operation between the first rotating shaft 12a and the second rotating shaft 12b can be performed more easily.
[0028]
Also in this modification, the second bearing mechanism 15 can be entirely removed while being integrated with the first rotating shaft 12b. This makes it possible to easily access the motor 23 and the like, which could not be easily reached in the assembled state. For example, when a failure of unknown origin occurs in the microgravity rotating device 11, the crew checks the components. Can be easily performed.
[0029]
Further, in the above-described embodiment, the case where the magnetic bearings 18, 21, 26 are used as the bearings for performing the active vibration suppression of the rotary shaft 12 in each of the first bearing mechanism 14 and the second bearing mechanism 15 has been described as an example. The present invention is not limited to this, and an elastic bearing that performs active vibration suppression may be provided instead. Although not shown, as the elastic bearing, a plurality of (for example, four) springs or rubbers are arranged around the rotating shaft 12 and when the rotating shaft 12 is eccentric due to vibration, the original force is generated by their elastic force. An example of such a configuration is to return to the axial center position.
Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the microgravity rotating device 11 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a rotating device for ground equipment used in a nuclear power plant or a semiconductor manufacturing plant, etc. It is needless to say that the present invention may be applied to the above-mentioned rotating device.
Further, in the above embodiment, the separating portion 41 is provided only on the second bearing mechanism 15 side. However, the present invention is not limited to this, and the separating section 41 may be provided on the first bearing mechanism 14 side, or may be provided on the first bearing mechanism 14 and the second bearing mechanism 14. It may be provided on both of the bearing mechanisms 15.
[0030]
【The invention's effect】
According to the rotating device according to the first aspect of the present invention, by separating the rotating shaft at the separating portion, the bearing mechanism can be entirely removed while being integrated with a part of the rotating shaft. Can be facilitated.
Further, according to the rotating device of the second aspect, by providing the bearing mechanism with the magnetic bearing that performs active vibration suppression, it becomes possible to effectively perform the vibration suppression of the rotating shaft.
According to the rotating device of the third aspect, by providing the bearing mechanism with the elastic bearing that performs active vibration suppression, it becomes possible to effectively perform vibration suppression of the rotating shaft.
Further, according to the rotating device of the fourth aspect, since the bearing mechanism further includes the bias bearing, it is possible to more effectively control the vibration of the rotating shaft.
According to the rotating device of the fifth aspect, the first bearing mechanism or the second bearing mechanism is entirely removed while being integrated with a part of the rotating shaft by separating the rotating shaft at the separating portion. Therefore, maintenance work can be facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a microgravity rotating device which is an embodiment of a rotating device of the present invention, and is a plan sectional view as seen in a plan section including a rotation axis.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a control mechanism of the rotating device.
FIG. 3 is a diagram showing the rotating device, and is an enlarged view of a portion A in FIG. 1;
FIGS. 4A and 4B are enlarged views of a portion B of FIG. 2 for explaining a separation portion of the rotating device, wherein FIG. 4A shows a state before separation and FIG.
5 is a diagram illustrating a modification of the separation unit of the rotating device, and is an enlarged view corresponding to a portion B in FIG. 2;
FIG. 6 is a view showing a microgravity rotating device as an example of a conventional rotating device, and is a plan sectional view as viewed in a section including a rotation axis.
[Explanation of symbols]
11 ... Microgravity rotating device (rotating device)
12 ... rotating shaft 13 ... experiment box (rotating body, box)
14 first bearing mechanism 15 second bearing mechanism (bearing mechanism, second bearing mechanism)
21: Magnetic bearing 22: Magnetic bearing for bias (Bearing for bias)
41 separation part 42 support part

Claims (5)

回転軸と、該回転軸の周囲に取り付けられて共に回転する回転体と、前記回転軸を軸支する軸受機構とを備えた回転装置において、
前記回転軸の、前記回転体の支持部分と、前記軸受機構との間には、これらの間を分離可能な分離部が備えられている
ことを特徴とする回転装置。
A rotating device comprising: a rotating shaft, a rotating body attached around the rotating shaft and rotating together, and a bearing mechanism that supports the rotating shaft.
A rotating device, characterized in that a separating section is provided between the supporting portion of the rotating body and the bearing mechanism of the rotating shaft, and the bearing mechanism is separable therebetween.
請求項1に記載の回転装置において、
前記軸受機構には、能動制振を行う磁気軸受が備えられている
ことを特徴とする回転装置。
The rotating device according to claim 1,
A rotating device, wherein the bearing mechanism includes a magnetic bearing that performs active vibration suppression.
請求項1に記載の回転装置において、
前記軸受機構には、能動制振を行う弾性軸受が備えられている
ことを特徴とする回転装置。
The rotating device according to claim 1,
A rotating device, wherein the bearing mechanism includes an elastic bearing that performs active vibration suppression.
請求項2または請求項3に記載の回転装置において、
前記軸受機構には、前記回転軸の位置保持を行うバイアス用軸受がさらに備えられている
ことを特徴とする回転装置。
In the rotating device according to claim 2 or 3,
The rotating device according to claim 1, wherein the bearing mechanism further includes a bias bearing for holding the position of the rotating shaft.
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の回転装置において、
前記軸受機構は、前記回転軸の一端側を軸支する第1軸受機構と、他端側を軸支する第2軸受機構とを有し、
前記回転体は、前記回転軸の、前記第1軸受機構と前記第2軸受機構との間の位置に支持され、重力を付加する対象物を入れるボックスであり、
前記第1軸受機構または前記第2軸受機構の何れか一方もしくは両方と、前記支持部分との間に、前記分離部が備えられている
ことを特徴とする回転装置。
The rotating device according to any one of claims 1 to 4,
The bearing mechanism includes a first bearing mechanism that supports one end of the rotating shaft and a second bearing mechanism that supports the other end.
The rotating body is a box that is supported at a position of the rotating shaft between the first bearing mechanism and the second bearing mechanism and that contains an object to which gravity is added,
A rotating device, wherein the separating portion is provided between one or both of the first bearing mechanism and the second bearing mechanism and the supporting portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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