JPH05294300A - Horizontal gravity-free device - Google Patents
Horizontal gravity-free deviceInfo
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- JPH05294300A JPH05294300A JP12808392A JP12808392A JPH05294300A JP H05294300 A JPH05294300 A JP H05294300A JP 12808392 A JP12808392 A JP 12808392A JP 12808392 A JP12808392 A JP 12808392A JP H05294300 A JPH05294300 A JP H05294300A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、水平無重力装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a horizontal weightless device.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、地球上で水平無重力状態を作る実
験が種々実施されている。従来の水平無重力装置として
は、図4に示すように、平坦度の高い水平面をもつベッ
ドaに空気吹き出し用の小孔bを多数形成し、該小孔b
から吹き出す空気cによる空気ベアリングにより物体d
を浮上させて、物体dに横方向の力を作用させることに
より水平方向の移動を行わせて疑似水平無重力を実現さ
せるようにしたものがある。2. Description of the Related Art In recent years, various experiments have been carried out to create a horizontal weightless state on the earth. As a conventional horizontal weightless device, as shown in FIG. 4, a large number of small holes b for blowing air are formed in a bed a having a horizontal surface with high flatness.
The air bearing by the air c blown from the object d
Is levitated, and a horizontal force is applied to the object d to move the object d in the horizontal direction to realize a pseudo horizontal weightlessness.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の装
置においては、平坦度の高いベッドaを構成する必要が
あると共に、該ベッドaを正しく水平に保持して使用す
る必要があるために、ある程度広い平面内で水平無重力
運動を実現しようとすると、著しく高価な装置となって
しまう問題を有していた。However, in the above-mentioned conventional apparatus, since it is necessary to construct a bed a having high flatness and it is necessary to hold the bed a correctly and horizontally for use. There has been a problem that an attempt to realize horizontal weightless motion within a plane which is wide to some extent results in a remarkably expensive device.
【0004】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなし
たもので、機構が簡単で比較的安価に実施することがで
きる水平無重力装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a horizontal weightless device which has a simple mechanism and can be implemented at a relatively low cost.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、駆動装置によ
り水平面内を移動するようにした水平移動装置に、水平
無重力運動させたい物体を複数の長いワイヤを介して吊
下げて設け、前記物体と水平移動装置の一方に一対のレ
ーザ光投射装置を装備すると共に、前記物体と水平移動
装置の他方に一対のレーザ光受光変位検出器を対応させ
て設け、且つ前記各レーザ光投射装置からのレーザ光を
検出する各レーザ光受光変位検出器の検出信号が静止時
の検出値に対して偏差を生じないように前記駆動装置を
駆動して水平移動装置の位置を制御する駆動制御装置を
備えたことを特徴とする水平無重力装置、に係るもので
ある。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a horizontal moving device, which is moved by a driving device in a horizontal plane, is provided with an object to be subjected to horizontal weightless motion suspended by a plurality of long wires. And a pair of laser light projection devices on one of the horizontal moving device, and a pair of laser light receiving displacement detectors corresponding to the object and the other of the horizontal moving device, and from each of the laser light projecting device. A drive control device for controlling the position of the horizontal moving device by driving the drive device so that the detection signal of each laser light receiving displacement detector for detecting laser light does not deviate from the detection value at rest The present invention relates to a horizontal weightless device.
【0006】[0006]
【作用】水平移動装置に長いワイヤを介して吊下げられ
た物体に横から力を作用させると、物体は水平移動装置
に対してずれを生じようとする。すると、レーザ光投射
装置からのレーザ光を検出しているレーザ光受光変位検
出器の検出信号が静止時の検出値に対して偏差を生じる
ことになるので、この偏差を無くすように駆動制御装置
により駆動装置を駆動して水平移動装置の位置を制御し
続けるようにすれば、水平無重力運動を実現することが
できる。When a force is laterally applied to an object suspended from a horizontal moving device through a long wire, the object tends to be displaced with respect to the horizontal moving device. Then, the detection signal of the laser light receiving displacement detector that detects the laser light from the laser light projection device causes a deviation from the detection value at rest. Therefore, the drive control device is arranged to eliminate this deviation. By driving the driving device to keep controlling the position of the horizontal moving device, the horizontal weightless motion can be realized.
【0007】[0007]
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0008】図1は本発明の水平無重力装置の一例を示
すもので、基端が固定部材20に水平に支持されて第1
の駆動装置1により水平回動するようにした第1のアー
ム2と、該第1のアーム2の先端に基端が水平に支持さ
れて第2の駆動装置3により水平回動するようにした第
2のアーム4と、該第2のアーム4の先端に水平回転可
能に支持され第3の駆動装置5により回転するようにし
た支持盤6からなる水平移動装置7を設ける。図中2
1,22,23は軸を示す。FIG. 1 shows an example of a horizontal weightless device of the present invention.
The first arm 2 which is horizontally rotated by the driving device 1 and the base end is horizontally supported by the tip of the first arm 2 and is horizontally rotated by the second driving device 3. A horizontal movement device 7 including a second arm 4 and a support plate 6 supported by the tip of the second arm 4 so as to be horizontally rotatable and rotated by a third drive device 5 is provided. 2 in the figure
Reference numerals 1, 22, 23 indicate axes.
【0009】水平無重力運動させたい物体19を、3本
の同一長さの長いワイヤ8を用いて前記水平移動装置7
の支持盤6に3点で吊下げ、更に前記物体19の2ヵ所
にレーザ光投射装置9,10を装備すると共に、前記水
平移動装置7の支持盤6における前記レーザ光投射装置
9,10の夫々の直上位置に、前記各レーザ光投射装置
9,10からのレーザ光を受光する2個のレーザ光受光
変位検出器11,12を対応させて設ける。前記レーザ
光受光変位検出器11,12は、例えば図2に示すよう
に4分割型フォトセンサであり、レーザ光投射装置9,
10からのレーザ光がどの方向にどの程度ずれた位置に
あるかを検出することができるようになっている。24
は信号線を示す。また前記実施例とは逆に、支持盤6に
レーザ光投射装置9,10を装備し、物体19に前記レ
ーザ光受光変位検出器11,12を装備させるようにし
ても良い。The horizontal moving device 7 is used to move an object 19 to be subjected to horizontal weightless motion by using three long wires 8 having the same length.
The laser beam projection devices 9 and 10 are installed at two points of the object 19, and the laser beam projection devices 9 and 10 on the support plate 6 of the horizontal moving device 7 are hung at three points. Two laser beam receiving displacement detectors 11 and 12 for receiving the laser beams from the laser beam projecting devices 9 and 10 are provided at the positions directly above the laser beam projectors 9 and 10, respectively. The laser beam receiving displacement detectors 11 and 12 are, for example, four-division type photosensors as shown in FIG.
It is possible to detect in which direction and how much the laser light from 10 is displaced. 24
Indicates a signal line. Further, contrary to the above-described embodiment, the support board 6 may be equipped with the laser light projection devices 9 and 10, and the object 19 may be equipped with the laser light reception displacement detectors 11 and 12.
【0010】又前記実施例に示した水平移動装置7で
は、3つの回転自由度(軸21,22,23)による物
体19の並進2自由度と水平面内の回転1自由度の運動
に追従する機構とした場合を示しているが、ガントリー
型の並進2自由度と1自由度の回転の機構を組合せるよ
うにしても良く、更に目的によっては自由度を並進1自
由度のみ、又は回転1自由度のみ等としても良く、更に
より多自由度の運動を実現できる機構としても良い。Further, in the horizontal moving device 7 shown in the above-mentioned embodiment, the movement of the object 19 by the three rotational degrees of freedom (axes 21, 22, 23) and the two rotational degrees of freedom and the rotational one degree of freedom in the horizontal plane are followed. Although a mechanism is shown, a gantry type translational two-degree-of-freedom and one-degree-of-freedom mechanism may be combined, and depending on the purpose, the degree of freedom may be only one translational degree of freedom or one rotational degree of freedom. The mechanism may have only the degrees of freedom or the like, or may have a mechanism capable of realizing motions with more degrees of freedom.
【0011】前記レーザ光投射装置9,10からのレー
ザ光を検出している前記レーザ光受光変位検出器11,
12の検出値が静止時の検出値に対して偏差を生じない
ように、前記各駆動装置1,3,5を駆動して前記水平
移動装置7の位置を制御するようにした駆動制御装置1
3を設ける。駆動制御装置13は図3に示すように、2
個備えられたレーザ光受光変位検出器11,12によっ
て物体19の入力(外乱)をX方向の位置変位と、Y方
向の位置変位と、水平回転角θの変位とを検出し、該レ
ーザ光受光変位検出器11,12からの検出信号14を
比較器16に導いて、物体19の静止時におけるX,
Y,θの検出値(0基準信号)15と比較することによ
り偏差17を求め、求めた偏差17を制御演算器(微分
比例積分器)18に入力して該偏差17が零になるよう
に水平移動装置7の各駆動装置1,3,5の駆動を制御
するようにしている。これにより、水平移動装置7は物
体19の水平移動に追随して移動することになって、物
体19は恰も水平無重力移動を行っているのと同じ状態
となる。The laser light receiving displacement detector 11, which detects the laser light from the laser light projectors 9 and 10,
A drive control device 1 for controlling the position of the horizontal moving device 7 by driving the drive devices 1, 3, 5 so that the detected value of 12 does not deviate from the detected value at rest.
3 is provided. As shown in FIG.
The laser light receiving displacement detectors 11 and 12 provided individually detect the input (disturbance) of the object 19 for the positional displacement in the X direction, the positional displacement in the Y direction, and the displacement at the horizontal rotation angle θ. The detection signals 14 from the light receiving displacement detectors 11 and 12 are guided to a comparator 16 so that X,
The deviation 17 is obtained by comparing with the detected values (0 reference signal) 15 of Y and θ, and the obtained deviation 17 is input to the control calculator (differential proportional integrator) 18 so that the deviation 17 becomes zero. The drive of each drive device 1, 3, 5 of the horizontal moving device 7 is controlled. As a result, the horizontal movement device 7 moves following the horizontal movement of the object 19, and the object 19 is in the same state as if it is performing horizontal weightless movement.
【0012】次に作用を説明する。Next, the operation will be described.
【0013】外力が作用しない静止状態では、レーザ光
投射装置9,10からのレーザ光が、レーザ光受光変位
検出器11,12の中心部で受光されるように設定して
検出を行い、この時の検出値を図3の静止時の検出値
(0基準信号)15とする。In a stationary state in which no external force acts, the laser light from the laser light projectors 9 and 10 is set to be received by the central portions of the laser light receiving displacement detectors 11 and 12 for detection. The detection value at the time is set to the detection value at the standstill (0 reference signal) 15 in FIG.
【0014】この状態で物体19に横から力を作用させ
ると、長いワイヤ8で懸架されている物体19は水平移
動装置7の支持盤6に対してずれを生じようとする。す
ると、レーザ光投射装置9,10からのレーザ光がレー
ザ光受光変位検出器11,12にずれて入射されること
になるので、これをレーザ光受光変位検出器11,12
が検出し、検出信号14を駆動制御装置13に入力す
る。検出信号14は比較器16にて前記静止時の検出値
15と比較されてX,Y,θの偏差17が求められ、制
御演算器18は該偏差17が零となるように駆動装置
1,3,5を駆動して水平移動装置7の位置を制御する
ので、この操作が自動的に連続して行われることにより
物体19の水平無重力運動が実現される。When a force is laterally applied to the object 19 in this state, the object 19 suspended by the long wire 8 tends to be displaced with respect to the support plate 6 of the horizontal moving device 7. Then, the laser beams from the laser beam projectors 9 and 10 are shifted and incident on the laser beam reception displacement detectors 11 and 12, and therefore, the laser beams are received by the laser beam reception displacement detectors 11 and 12.
Detects and inputs the detection signal 14 to the drive control device 13. The detection signal 14 is compared by the comparator 16 with the detection value 15 in the stationary state to obtain the deviation 17 of X, Y and θ, and the control calculator 18 sets the driving device 1 so that the deviation 17 becomes zero. Since the positions of the horizontal moving device 7 are controlled by driving the motors 3 and 5, the horizontal weightless movement of the object 19 is realized by automatically and continuously performing this operation.
【0015】ワイヤ8の長さをL、前記物体19と支持
盤6との変位量をdlとする時、水平方向に生じる力f
は物体19の質量をMとするとf=(dl/L・g)M
である。When the length of the wire 8 is L and the displacement amount between the object 19 and the support board 6 is dl, a force f generated in the horizontal direction is f.
Let f be the mass of the object 19 and f = (dl / L · g) M
Is.
【0016】つまり、外乱加速度は(dl/L)gのオ
ーダーとなる。実際には、dl=1mm、L=2000
mm程度には容易にできるから、dl/L=1/200
0となる。これは従来のベッドを用いた水平無重力運動
と比較すると、摩擦係数μ=0.0005の状態を空気
ベアリングで生成した状態に匹敵する。That is, the disturbance acceleration is on the order of (dl / L) g. Actually, dl = 1 mm, L = 2000
Since it can be easily made to about mm, dl / L = 1/200
It becomes 0. This is comparable to the state in which the friction coefficient μ = 0.0005 is generated by the air bearing, as compared with the horizontal weightless movement using the conventional bed.
【0017】尚、本発明は前記実施例にのみ限定される
ものではなく、ワイヤは物体の回転に追従できるように
複数であれば数は限定されないこと、その他本発明の要
旨を逸脱しない範囲内に於いて種々変更を加え得ること
は勿論である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and the number of wires is not limited as long as the wire can follow the rotation of the object. It goes without saying that various changes can be made in the above.
【0018】[0018]
【発明の効果】前記した本発明の水平無重力装置によれ
ば、水平無重力運動をさせたい物体を長いワイヤを介し
て水平移動装置に吊下げて設け、物体を横方向に移動さ
せた時の変位をレーザ光投射装置とレーザ光受光変位検
出器により検出して、静止時の検出値との偏差が零にな
るように駆動制御装置により駆動装置を駆動して水平移
動装置の位置を制御するようにしたので、従来のベッド
を用いた方式に比して簡単な構成で容易且つ安価に水平
無重力運動を実現することができると共に、大平面で水
平無重力運動を行わせる装置も容易に実施できる等、種
々の優れた効果を奏し得る。According to the horizontal weightless device of the present invention described above, the object to be horizontally weighted is suspended from the horizontal moving device through the long wire, and the displacement when the object is moved laterally is provided. Is detected by the laser light projection device and the laser light receiving displacement detector, and the position of the horizontal movement device is controlled by driving the drive device by the drive control device so that the deviation from the detection value at rest becomes zero. As a result, the horizontal weightless movement can be realized easily and inexpensively with a simple structure as compared with the conventional method using the bed, and a device for performing the horizontal weightless movement on a large plane can be easily implemented. And, various excellent effects can be achieved.
【図1】本発明の一実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
【図2】フォトセンサの一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a photo sensor.
【図3】駆動制御装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a drive control device.
【図4】従来の水平無重力装置の一例を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional horizontal weightless device.
1 第1の駆動装置(駆動装置) 3 第2の駆動装置(駆動装置) 5 第3の駆動装置(駆動装置) 7 水平移動装置 8 ワイヤ 9 レーザ光投射装置 10 レーザ光投射装置 11 レーザ光受光変位検出器 12 レーザ光受光変位検出器 13 駆動制御装置 14 検出信号 15 静止時の検出値 19 物体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st drive device (drive device) 3 2nd drive device (drive device) 5 3rd drive device (drive device) 7 Horizontal moving device 8 Wire 9 Laser light projection device 10 Laser light projection device 11 Laser light reception Displacement detector 12 Laser light receiving displacement detector 13 Drive control device 14 Detection signal 15 Detection value at rest 19 Object
フロントページの続き (72)発明者 小林 研吾 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 岩本 文一 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内Front Page Continuation (72) Kengo Kobayashi 3-15-1, Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Toji Technical Center (72) Fumikazu Iwamoto 3-1-1, Toyosu, Koto-ku, Tokyo No.15 Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Toji Technical Center
Claims (1)
にした水平移動装置に、水平無重力運動させたい物体を
複数の長いワイヤを介して吊下げて設け、前記物体と水
平移動装置の一方に一対のレーザ光投射装置を装備する
と共に、前記物体と水平移動装置の他方に一対のレーザ
光受光変位検出器を対応させて設け、且つ前記各レーザ
光投射装置からのレーザ光を検出する各レーザ光受光変
位検出器の検出信号が静止時の検出値に対して偏差を生
じないように前記駆動装置を駆動して水平移動装置の位
置を制御する駆動制御装置を備えたことを特徴とする水
平無重力装置。1. A horizontal moving device that is moved in a horizontal plane by a driving device, and an object to be horizontally weightlessly hung is provided by suspending it through a plurality of long wires, and one of the object and the horizontal moving device is paired. Laser light projection device is provided, and a pair of laser light receiving displacement detectors are provided corresponding to the other of the object and the horizontal movement device, and each laser light for detecting the laser light from each laser light projection device A horizontal weightlessness characterized by comprising a drive control device for controlling the position of the horizontal moving device by driving the drive device so that the detection signal of the light receiving displacement detector does not deviate from the detection value at rest. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12808392A JPH05294300A (en) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | Horizontal gravity-free device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12808392A JPH05294300A (en) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | Horizontal gravity-free device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05294300A true JPH05294300A (en) | 1993-11-09 |
Family
ID=14975993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12808392A Pending JPH05294300A (en) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | Horizontal gravity-free device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05294300A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5865401A (en) * | 1996-08-29 | 1999-02-02 | Space Systems/Loral, Inc. | Tethered space platform assembly for isolation orbiting |
-
1992
- 1992-04-21 JP JP12808392A patent/JPH05294300A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5865401A (en) * | 1996-08-29 | 1999-02-02 | Space Systems/Loral, Inc. | Tethered space platform assembly for isolation orbiting |
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