CN104854641B - 试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供摇摆方向的角度、速度范围较大、摇摆方向的扭矩较大、加速度范围较大、而且需要的空间较少即可、能够以较小的动力和较少的空间来进行直至较高的频率的模拟的模拟装置。在基体板(14)连结有在滑动地板的上表面以能够沿X‑Y方向移动、并且能够绕Z轴旋转的方式能够自由移动的移动机构(50)，俯视时当基体板(14)处于滑动地板(12)的上表面的大致中心位置即处于初始位置状态时，移动机构(50)沿圆圈C以中心角度β相互形成120°的方式能够转动地连结在基体板(14)上，并且移动机构(50)的前端的延长线设为，在处于初始位置状态时，与圆圈C相切、或者成为接近与圆圈C相切的状态的角度。

Description

试验装置

技术领域

本发明涉及用于进行如下各种试验(以下，将它们简单地统称为“试验”)的试验装置，即，相对于例如汽车·摩托车·电车·飞机·船舶等运输设备、桥梁·高楼·住宅·建筑物等构造物、它们的部件等被试验构造物(以下，将它们简单地统称为“被试验构造物”)附加外力而进行的载荷试验、给予振动而进行的加振试验、与操作者的运转操作对应的运转状态等模拟试验等。

背景技术

以往，作为这样的试验装置，存在以上述被试验构造物的研究开发为目的的加振试验装置、载荷试验装置。并且，存在以运输设备的研究开发、驾驶员的运转能力的提高等为目的、而用于模拟与操作者的运转操作对应的运转状态等的运转模拟装置(以下，也简单地称作“运转模拟器”)。

这样的试验装置中，以运转模拟装置为例进行说明。运转模拟装置例如具备通过运动连结机构连结、且设有车辆模型等被运转部的平台，该运动连结机构采用被称作所谓的“Stewart平台(斯图沃特平台)(也被称作六足机器人(Hexapod))”的六自由度并联机构，并列连结的六根伸缩的连杆协调动作，从而进行六自由度的定位。

并且，这样的并联六自由度平台是如下的箱体，即，由于能够运动范围有限，从而为了在运输设备的前进方向·横向·回旋中以比较低的频率再现大振幅的动作，而设置于能够在平面上(X、Y、摇摆方向)移动的机构上。

由此，通过与操作者的运转操作对应，再现X、Y、Z等三个方向的并进运动，除此之外还加上再现增加绕各轴的旋转运动、即前后方向、左右方向、上下方向、侧倾(Roll)、俯仰(Pitch)、摇摆(Yaw)等六种动作所构成的六自由度的倾斜运动，来构成为与操作者的运转操作对应地模拟运转状态。

比较高的频率且小振幅的动作由Stewart平台再现，比较低的频率且大振幅的动作由平面移动机构再现。

作为像这样构成的以往的运转模拟装置，例如提出了专利文献1(日本专利第4736592号公报)所公开的运转模拟试验装置。

该运转模拟试验装置100中，如图18所示，通过进行六自由度的定位的运动连结机构102而在与基体104连结的平台106上设有具备车辆模型的圆顶108。

而且，具备在X轴方向上配置的多个X轴方向导轨110、和在X轴方向导轨110上能够沿X轴方向移动且在Y轴方向上配置的一对Y轴方向导轨112。在该Y轴方向导轨112上能够沿Y轴方向移动地配置有基体104。

由此，构成所谓的“线性导向件”(Linear Guide)，且具备车辆模型的圆顶108构成为能够在X-Y方向上移动。

并且，专利文献2(日本专利第3915122号公报)中如图19所示地公开了运转模拟器200。

在该运转模拟器200中，如图19所示，在通过进行六自由度的定位的运动连结机构202而连结于基体204的平台206上，设有具备车辆模型的圆顶208。而且，在基体204的下表面，以与滑动面210对置的方式设有多个空气轴承212。

另外，专利文献2的运转模拟器200中，图19中构成为，通过由未图示的线性导向件构成的X轴方向移动装置，基体204能够沿X轴方向移动，并且通过未图示的Y轴方向移动装置，基体204能够沿Y轴方向移动。

并且，这样的试验装置作为以汽车·摩托车·电车·飞机·船舶等运输设备的研究开发、使运输设备运转的人的运转能力提高等为目的而模拟与操作者的运转操作对应的运转状态、加振试验、加速度试验等的运转模拟器、运转模拟器的构成部而使用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4736592号公报

专利文献2：日本专利第3915122号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，专利文献1的运转模拟试验装置100中，需要相互正交的X轴方向导轨110和Y轴方向导轨112，且需要较大的装置的设置空间。并且，装置的高度变高，作为可动部的平台106的质量变大，从而需要较大的驱动装置而变得大型化。

并且，专利文献1的运转模拟试验装置100中，基体104构成为能够在X-Y方向上移动，但基体104是无法绕Z轴(上下轴)旋转(进行摇摆运动)的构造。

因此，运输设备进行回旋时需要的动作有全部在可动部的六自由度平台再现的必要性，从而平台进一步大型化。

因此，专利文献1的运转模拟试验装置100中，需要较大的设置空间和驱动装置，而成本变高。并且，无法再现实际运转状态时的较高的频率的加速度，从而无法模拟与操作者的实际的运转操作对应的运转状态。

另一方面，专利文献2的运转模拟器200中，由于六自由度平台由空气轴承212支承，上下方向不受约束，所以为了抑制振动，而需要较重的基体204，与专利文献1的运转模拟试验装置100相同，需要较大的装置的设置空间。并且，装置的高度变高，作为可动部的平台206的质量变大，从而需要较大的驱动装置，而变得大型化。

并且，专利文献2的运转模拟器200中，尽管作为可动部的平台206的质量较大，能够再现的频率范围也是1～3Hz，而在较高的频率中，无法完全抑制振动，从而需要更重的基体。为了进行与实际的运转状态对应的加速度等的试验，而需要在六自由度平台上还设置3自由度的机构，从而变得复杂且大型化。

另外，专利文献2的运转模拟器200中，作为滑动面210的表面，需要精度非常高的滑动面，而成本也变高。

这样在专利文献1的运转模拟试验装置100、专利文献2的运转模拟器200中任一个装置的情况下，都需要较大的驱动装置而变得大型化，从而无法进行高速且高频的动作。

因此，本发明人开发了图20所示的模拟装置300，并以与本申请相同的日期申请专利。

即，该模拟装置300中，如图20所示地具备俯视时大致呈七边形的滑动地板312，在该滑动地板312的上表面，如后文所述那样以能够沿X-Y方向移动、并且能够绕Z轴旋转(进行摇摆运动)的方式能够自由移动地配置有俯视时大致呈三角形的基体板314。

如图20所示，在该基体板314上具备运动连结机构316，通过运动连结机构316而连结有俯视时大致呈三角形的构成可动部的平台318。此外，如图20所示，为了轻型化，平台318由所谓的桁架构造的管构成。

如图20所示，该实施例中，运动连结机构316采用被称作所谓的“Stewart平台(也被称作六足机器人)”的六自由度并联机构，由并列连结的六根伸缩的连杆316a～316f构成。

而且，这些六根伸缩的连杆316a～316f协调动作，从而平台318构成为，以能够沿X-Y-Z方向移动、并且绕X轴(Roll)、绕Y轴(Pitch)、绕Z轴(进行摇摆运动)旋转的方式能够自由移动，但对此未图示。

并且，在平台318上，设有驾驶舱、由1/2车体模型等构成的被运转部，但对此未图示。

另一方面，如图20所示，在基体板314的下表面，以与滑动地板312的上表面对置的方式设有多个空气轴承单元332，即如图20所示，在基体板314的三处角部形成。

并且，如图20所示，空气轴承单元332具备两个空气轴承334，该两个空气轴承334以与滑动地板312的上表面对置的方式在基体板314的下表面分离一定间隔配置。

像这样构成的空气轴承单元332构成为，在空气轴承334的空气压力较高的动作状态下，因空气轴承334的空气压力，基体板314浮起，而在与滑动地板312的上表面之间产生空气层，但对此未图示。

由此，在基体板314上通过运动连结机构316连结的平台318能够以最小的摩擦力在滑动地板312的上表面移动。

而且，如图20所示，在这两个空气轴承334之间，配置有能够变更对滑动地板312产生的磁吸引力的磁吸引装置340，该磁吸引装置340以与滑动地板312的上表面对置的方式配置于基体板314的下表面。

并且，空气轴承单元332构成为，在空气轴承334的空气压力较高的动作状态下，成为磁吸引装置340对滑动地板312产生的磁吸引力较强的状态。

通过像这样构成，磁吸引装置340所产生的磁力(磁吸引力)和平台318的重量合在一起而成为空气轴承334的上下方向的预载荷(Pre-Load)状态，承受上下方向的反作用力·力矩，而能够进行稳定的模拟、试验。

其结果，平台318的重量较轻，刚性较高，而且能够以较轻的基体来实现稳定的运动，能够以较小的动力和较少的空间来进行直至较高的频率的模拟。

另一方面，如图20所示，在基体板314连结有移动机构350，该移动机构350在滑动地板312的上表面以能够沿X-Y方向移动、并且绕Z轴旋转(进行摇摆运动)的方式能够自由移动。

即，如图20所示，移动机构350由移动驱动装置352a、352b、352c构成，该移动驱动装置352a、352b、352c由相互以中心角度α为120°的角度分离的方式配置的三个活塞缸机构构成。

并且，如图20的虚线所示，在图20的状态下、即俯视时当基体板314处于滑动地板312的上表面的大致中心位置时，移动驱动装置352a、352b、352c以各自的基端部沿较大的圆圈D的方式通过枢轴356a、356b、356c能够转动地连结于三个固定托架354a、354b、354c，该三个固定托架354a、354b、354c相互以中心角度α为120°的角度分离的方式固定于滑动地板312的上表面。

并且，如图20所示，活塞358a、358b、358c的前端的延长线设为，如图20的点划线所示，在图20的状态下、即俯视时当基体板314处于滑动地板312的上表面的大致中心位置时(处于初始位置状态时)，活塞358a、358b、358c的前端的延长线配置在朝向基体板314的中心O的位置。

即，如图20所示，活塞358a、358b、358c的前端在基体板314的三个角部分别配置。

然而，该模拟装置300中，摇摆方向的角度、速度范围较小，摇摆方向的扭矩较小，加速度范围较小，而且需要的空间较大。

即，该模拟装置300中，当从图20的状态、即俯视时基体板314处于滑动地板312的上表面的大致中心位置的状态(处于初始位置状态的状态)沿摇摆方向移动时，无法产生扭矩，从而无法进行摇摆方向的移动。

因此，能够进行X-Y方向的运动，但摇摆方向的运动受到限制，尤其在初始位置，不产生摇摆方向的扭矩，从而仅在X-Y方向上运动。

本发明的目的在于提供能够模拟与操作者的实际的运转操作对应的运转状态、且能够进行与实际的运转状态对应的加速度等的试验的试验装置。

并且，本发明的目的在于提供如下试验装置，即，摇摆方向的角度、速度范围较大，摇摆方向的扭矩较大，加速度范围较大，而且需要的空间较小即可，能够以较小的动力和较少的空间来进行模拟。

另外，本发明的目的在于提供如下廉价且紧凑的试验装置，即，载置有作为可动部的被试验构造物的基体板的重量较轻，刚性较高，而且能够以较轻的基体来实现稳定的运动，能够以较小的动力和较少的空间来进行直至较高的频率的试验。

用于解决课题的方案

本发明是为了实现上述的以往技术的课题以及目的而完成的，本发明的试验装置是用于与操作者的运转操作对应地模拟运转状态的试验装置，其特征在于，具备：

基体板，其配置为通过空气轴承而在滑动地板上以能够沿X-Y方向移动、并且能够绕Z轴旋转的方式能够自由移动；以及

平台，其通过运动连结机构连结在上述基体板上，且设有被运转部，

在上述基体板上连结有移动机构，该移动机构在滑动地板的上表面以能够沿X-Y方向移动、并且绕Z轴旋转的方式能够自由移动，

俯视时当基体板处于滑动地板的上表面的大致中心位置即处于初始位置状态时，上述移动机构沿圆圈C以中心角度β相互形成120°的方式能够转动地连结在基体板上，并且，

上述移动机构的前端的延长线设为，在处于上述初始位置状态时，与圆圈C相切、或者成为接近与圆圈C相切的状态的角度。

通过像这样构成，例如，设有车辆模型等被运转部的平台通过进行六自由度的定位的运动连结机构连结于基体板。而且，该基体板配置为通过空气轴承而在滑动地板上以能够沿X-Y方向移动、并且绕Z轴旋转(进行摇摆运动)的方式能够自由移动。

因空气轴承的空气压力，基体板浮起，而在与滑动地板之间产生空气层，从而在基体板上通过运动连结机构连结的平台能够以最小的摩擦力在滑动地板上移动。

因此，能够以较小的动力和较少的空间，来模拟与操作者的实际的运转操作对应的运转状态，且能够进行与实际的运转状态对应的加速度等的试验。

另外，俯视时当基体板处于滑动地板的上表面的大致中心位置即处于初始位置状态时，移动机构沿圆圈C以中心角度β相互形成120°的方式能够转动地连结在基体板上，并且移动机构的前端的延长线设为，在处于初始位置状态时，与圆圈C相切、或者成为接近与圆圈C相切的状态的角度。

因此，能够提供如下试验装置，即，摇摆方向的角度、速度范围较大，摇摆方向的扭矩较大，加速度范围较大，而且需要的空间较少即可，能够以较小的动力和较少的空间来进行模拟。

即，通过像这样构成，俯视时当基体板处于滑动地板的上表面的大致中心位置时，移动机构设为与圆圈C相切、或者成为接近与圆圈C相切的状态的角度，从而当绕Z轴旋转(进行摇摆运动)时，能够缩小需要的加振机的速度、加速度。

并且，移动机构的前端的延长线设为，俯视时当基体板处于滑动地板的上表面的大致中心位置时(处于初始位置状态时)，移动机构与圆圈C相切、或者成为接近与圆圈C相切的状态的角度，移动机构的前端的延长线处于从基体板14的中心O偏离的位置。

由此，俯视时当基体板从处于滑动地板的上表面的大致中心位置的状态(处于初始位置状态的状态)移动时，能够以需要的扭矩进行移动。

并且，由于圆圈C的直径比较小，所以进行摇摆运动时所需要的作为驱动器的移动机构的行程和速度变小，从而能够成为更加高性能的模拟器。

另外，由于作为驱动器的移动机构的加速度也变小，所以作为驱动器的等价质量所需要的扭矩减少，针对基体板的摇摆方向的扭矩增加，从而效率变好。

并且，将作为驱动器的移动机构的轴线与旋转中心的距离设为较大，而且以移动机构的动作范围变得最大的角度来配置作为驱动器的移动机构。

因此，安装作为驱动器的移动机构所需要的空间变小，从而能够使模拟装置小型化。

另外，X-Y方向的移动、绕Z轴旋转(进行摇摆运动)所产生的复合运动的可动范围变大。

并且，通过将作为驱动器的移动机构设置在基体板上，也能够由限位开关来防止在移动机构中产生的干涉。

通过像这样构成，具备以与滑动地板对置的方式配置于基体板的下表面、且能够变更对滑动地板产生的磁吸引力的磁吸引装置，在空气轴承的空气压力较高的动作状态下，成为磁吸引装置对滑动地板产生的磁吸引力较强的状态。

由此，利用空气轴承和磁吸引装置所产生的预载荷(Pre-Load)，能够增加平台的上下方向的负荷容量。

即，磁吸引装置所产生的磁力(磁吸引力)和平台的重量合在一起而成为空气轴承的上下方向的预载荷状态，承受上下方向的反作用力·力矩，而能够进行稳定的模拟、试验。

其结果，平台的重量较轻，刚性较高，而且能够以较轻的基体来实现稳定的运动，能够以较小的动力和较少的空间进行直至较高的频率的模拟、试验。

另外，在空气轴承的空气压力较低的非动作状态下，成为磁吸引装置对滑动地板产生的磁吸引力较弱的状态。

因此，在空气轴承的空气压力较低的非动作状态下，由压力传感器检测其状态，停止试验装置，但因惯性的影响而在停止之前基体板移动一定的距离。该情况下，成为磁吸引装置对滑动地板产生的磁吸引力较弱的状态，从而不作用磁力，能够减少摩擦力，减少磨损，进而能够延长试验装置的维护周期。

并且，本发明的试验装置的特征在于，上述磁吸引装置构成为能够相对于滑动地板分离、接触，且构成为能够切换对上述滑动地板产生的磁吸引力的强弱。

通过像这样构成，通过变更磁吸引装置与滑动地板的距离，能够切换对滑动地板产生的磁吸引力的强弱，从而能够进行适合于试验装置的磁力的调整。

并且，本发明的试验装置的特征在于，上述磁吸引装置具备构成为能够相对于滑动地板分离、接触的磁铁部件。

通过像这样构成，通过调整磁铁部件与滑动地板之间的缝隙，能够进行适合于试验装置的磁力的调整。

并且，在空气轴承的空气压力较低的非动作状态下停止装置，但因惯性的影响而在停止之前基体板移动一定的距离。该情况下，作为磁吸引装置的磁铁部件向远离滑动地板的方向移动，而成为对滑动地板产生的磁吸引力较弱的状态，从而不作用磁力，而且由于滑动地板与磁铁部件之间的距离分离，从而能够减少摩擦力，减少磨损，进而能够延长试验装置的维护周期。

并且，本发明的试验装置的特征在于，上述磁铁部件由永久磁铁构成。

这样，若磁铁部件由永久磁铁构成，则能够将廉价的永久磁铁用作磁吸引装置的磁铁部件，能够减少成本。并且，由于产生磁力不需要动力，所以减少能量的消耗。

并且，本发明的试验装置中，上述磁吸引装置也能够具备由电磁铁构成的磁铁部件。

这样，若磁吸引装置由电磁铁构成，则通过变更向电磁铁流动的电流的大小，就能够变更磁力(磁吸引力)的大小，从而控制变得容易。

并且，本发明的试验装置的特征在于，上述磁铁部件由多个磁铁部件构成，这些磁铁部件配置为处于极的朝向相互为直角的位置。

这样，由于磁铁部件配置为处于极的朝向相互为直角的位置，所以能够使各运动方向(X-Y方向、进行摇摆旋转)的涡流所产生的阻力相同，从而能够实施正确的模拟、试验。

并且，本发明的试验装置的特征在于，在上述基体板的下表面经由球面座设有多个空气轴承，

与上述多个空气轴承对应地设有多个磁吸引装置。

这样，由于在基体板的下表面经由球面座设有多个空气轴承，所以基体板整体均匀地因空气轴承的空气压力，基体板浮起，而在与滑动地板之间产生空气层，从而在基体板上通过运动连结机构连结的平台能够以最小的摩擦力在滑动地板上移动。

因此，能够以较小的动力和较少的空间，来模拟与操作者的实际的运转操作对应的运转状态，也能够进行与实际的运转状态对应的加速度等的试验。

并且，由于与多个空气轴承对应地设有多个磁吸引装置，所以磁吸引装置所产生的磁力(磁吸引力)和平台的重量合在一起的、空气轴承的上下方向的预载荷状态在基体板整体中均匀，承受上下方向的反作用力·力矩，而能够进行更加稳定的模拟、试验。

并且，本发明的试验装置的特征在于，在上述空气轴承的与基体板对置的面、和上述滑动地板的上表面中至少一个表面，实施了摩擦减少处理。

这样，例如，通过粘附“聚四氟乙烯树脂(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物树脂(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物树脂(FEP)、聚三氟氯乙烯共聚物树脂、四氟乙烯-乙烯共聚物树脂、三氟氯乙烯-乙烯共聚物树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物树脂”等氟系树脂、聚酰亚胺树脂(PI)、聚酰胺6树脂(PA6)、聚酰胺酰亚胺树脂(PAI)、聚醚醚酮树脂(PEEK)等所构成的片材，或将这些树脂单体以及混合体烧结涂敷，来对空气轴承的与滑动地板对置的面、和滑动地板的上表面中至少一个表面实施摩擦减少处理。

由此，在紧急停止等情况下，并且在动作中施加比假定大的负荷的情况下，当空气轴承与滑动地板接触后，能够防止空气轴承损伤，从而延长装置的寿命。

并且，由于实施了这样的摩擦减少处理，所以即使空气轴承与滑动地板之间稍微接触，也能够防止空气轴承损伤，从而能够稍微降低滑动地板的面精度，进而能够减少成本。

发明的效果如下。

根据本发明，例如，设有车辆模型等被运转部的平台例如通过进行六自由度的定位的运动连结机构连结于基体板。而且，该基体板配置为通过经由球面座连接的空气轴承而在滑动地板上以能够沿X-Y方向移动、并且能够绕Z轴旋转(进行摇摆运动)的方式能够自由移动。

由此，因空气轴承的空气压力，基体板浮起，而在与滑动地板之间产生空气层，从而在基体板上通过运动连结机构连结的平台能够以最小的摩擦力在滑动地板上移动。

因此，能够以较小的动力和较少的空间，来模拟与操作者的实际的运转操作对应的运转状态，且能够进行与实际的运转状态对应的加速度等的试验。

另外，俯视时当基体板处于滑动地板的上表面的大致中心位置即处于初始位置状态时，移动机构沿圆圈C以中心角度β相互形成120°的方式能够转动地连结在基体板上，并且移动机构的前端的延长线设为，在处于初始位置状态时，与圆圈C相切、或者成为接近与圆圈C相切的状态的角度。

因此，能够提供如下模拟装置，即，摇摆方向的角度、速度范围较大，摇摆方向的扭矩较大，加速度范围较大，而且需要的空间较少即可，能够以较小的动力和较少的空间来进行模拟。

附图说明

图1是将本发明的试验装置作为模拟装置而应用的试验装置的俯视图。

图2是图1的局部放大图。

图3是从图1的A方向观察的主视图。

图4是使从图1的B方向观察的侧视图向右旋转90度后的图。

图5是图1的基体板部分的俯视图。

图6是在图5中省略了基体板部分的运动连结机构的一部分的俯视图。

图7是使图6的后视图向右旋转180度后的图。

图8是使图6的C方向的侧视图向右旋转90度后的图。

图9是图7的空气轴承和磁吸引装置的部分的空气轴承的空气压力较高的动作状态的放大图。

图10是图7的空气轴承和磁吸引装置的部分的空气轴承的空气压力较低的非动作状态的放大图。

图11是图7的空气轴承和磁吸引装置的部分的俯视图。

图12是说明基体板在滑动地板上沿X-Y方向移动、绕Z轴旋转的状态的俯视图。

图13是说明基体板在滑动地板上沿X-Y方向移动、绕Z轴旋转的状态的俯视图。

图14是说明基体板在滑动地板上沿X-Y方向移动、绕Z轴旋转的状态的俯视图。

图15是说明基体板在滑动地板上沿X-Y方向移动、绕Z轴旋转的状态的俯视图。

图16是说明基体板在滑动地板上沿X-Y方向移动、绕Z轴旋转的状态的俯视图。

图17是本发明的其它的实施例的模拟装置的、与图1相同的俯视图。

图18是以往的运转模拟试验装置100的立体图。

图19是以往的运转模拟器200的局部放大侧视图。

图20是用于说明本发明的模拟装置的课题的模拟装置的俯视图。

具体实施方式

以下，基于附图更加详细地对本发明的实施方式(实施例)进行说明。

实施例1

图1是将本发明的试验装置作为模拟装置而应用的试验装置的俯视图，图2是图1的局部放大图，图3是从图1的A方向观察的主视图，图4是使从图1的B方向观察的侧视图向右旋转90度后的图，图5是图1的基体板部分的俯视图，图6是在图5中省略了基体板部分的运动连结机构的一部分的俯视图，图7是使图6的后视图向右旋转180度后的图，图8是使图6的C方向的侧视图向右旋转90度后的图，图9是图7的空气轴承和磁吸引装置的部分的空气轴承的空气压力较高的动作状态的放大图，图10是图7的空气轴承和磁吸引装置的部分的空气轴承的空气压力较低的非动作状态的放大图，图11是图7的空气轴承和磁吸引装置的部分的俯视图，图12～图16是说明基体板在滑动地板上沿X-Y方向移动、绕Z轴旋转的状态的俯视图。

图1中，符号10表示整体将本发明的试验装置作为模拟装置而应用的试验装置。

该实施例的试验装置10中，如图1所示，表示在用于与操作者的运转操作对应地模拟运转状态的试验装置应用的实施例。

即，例如在汽车·摩托车·电车·飞机·船舶等运输设备中，以这些运输设备的研究开发、运输设备的驾驶员的运转能力的提高等为目的，用于模拟与操作者的运转操作对应的运转状态等。

此外，该实施例中，作为车辆设备的一个例子，图示了汽车的情况。并且，本发明的试验装置10中，构成为根据需要而在试验装置10的周围设有屏幕等，能够与操作者S的运转操作对应地在视觉上模拟运转状态，但对此未图示。因此，例如在仅实施加速度试验等试验的情况等下，也有不设置这样的屏幕的情况。

如图1～图4所示，本发明的试验装置10中，具备滑动地板12，如后文所述，在该滑动地板12的上表面，以能够沿X-Y方向移动、并且能够绕Z轴旋转(进行摇摆(Yaw)运动)的方式能够自由移动地配置有俯视时大致呈三角形的基体板14。

如图5～图7所示，在该基体板14上具备运动连结机构16，通过运动连结机构16连结有构成俯视时大致呈三角形的可动部的平台18。此外，如图5～图6所示，为了轻型化，平台18由所谓的桁架构造的管构成。

如图5～图8所示，在该实施例中，运动连结机构16采用被称作所谓的“Stewart平台(也被称作六足机器人)”的六自由度并联机构，由并列连结的六根伸缩的连杆16a～16f构成。

而且，上述六根伸缩的连杆16a～16f协调动作，从而虽未图示，但构成为，平台18以能够在X-Y-Z方向上移动、绕X轴(Roll)、绕Y轴(Pitch)、绕Z轴(摇摆运动)旋转的方式能够自由移动。

即，这些连杆16a～16f分别是通过使电动或者液压(附图中表示电动的例子)驱动装置20a～20f动作来使活塞缸机构动作而伸缩的构造。并且，如图7所示，这些连杆16a～16f的下端经由枢轴22a～22f，而分别以能够转动的方式与形成于基体板14的三处角部的托架24a～24f连结。

另一方面，如图7所示，这些连杆16a～16f的上端经由枢轴26a～26f，而分别以能够转动的方式与设于平台18的三处角部的支承部28a～28f连结。

并且，如图3～图4所示，在平台18上，设有构成运输设备的例如驾驶舱、由1/2车体模型等构成的被运转部，在该实施例的情况下设有汽车的车辆30。此外，除去图3～图4，为方便说明，省略表示被运转部(车辆)30。

另一方面，如图5～图7所示，在基体板14的下表面，以与滑动地板12的上表面对置的方式设有多个空气轴承单元32，即，该实施例中，如图5～图6所示，在基体板14的三处角部形成。

并且，如图7、图9～图11所示，空气轴承单元32具备两个空气轴承34，该两个空气轴承34以与滑动地板12的上表面对置的方式在基体板14的下表面分离一定间隔配置。这些空气轴承34分别在固定于基体板14的下表面的球面座36安装为能够通过安装部38自由转动。吸收滑动地板12的面精度、安装部的平行度的误差。

而且，在这两个空气轴承34之间，如图9～10所示，在基体板14的下表面，以与滑动地板12的上表面对置的方式配置有能够变更针对滑动地板的磁吸引力的磁吸引装置40。

如图9～图11所示，该磁吸引装置40具备活塞缸机构42，在该活塞缸机构42的活塞44的下端固定有磁化板46。在该磁化板46的下表面，例如配置有由永久磁铁构成的磁铁部件48。

此外，这样，若磁铁部件48由永久磁铁构成，则能够将廉价的永久磁铁用作磁吸引装置40的磁铁部件48，而能够减少成本，并且能够不需要动力地期待节能效果。

并且，在磁化板46与设于活塞44的周围的四个导向部件41的基端部的凸缘41a之间，分别夹设有弹簧部件45。

像这样构成的空气轴承单元32构成为，在空气轴承34的空气压力较高的动作状态下，因空气轴承34的空气压力，基体板14浮起，而在与滑动地板12的上表面之间产生空气层，但对此未图示。

由此，在基体板14上通过运动连结机构16而连结的平台18能够以最小的摩擦力在滑动地板12的上表面移动。

该情况下，与多个空气轴承34对应地设有多个磁吸引装置40，从而磁吸引装置40所产生的磁力(磁吸引力)和平台18的重量合在一起的空气轴承34的上下方向的预载荷(Pre-Load)状态在基体板14整体中均匀，承受上下方向的反作用力·力矩，从而能够进行更加稳定的模拟、试验。

并且，空气轴承单元32构成为，在空气轴承34的空气压力较高的动作状态下，成为磁吸引装置40对滑动地板12产生的磁吸引力较强的状态。

即，该实施例中，如图9所示，在空气轴承34的空气压力较高的动作状态下，活塞缸机构42动作，克服弹簧部件45的作用力，而活塞44朝向下方伸长。

由此，固定于活塞44的下端的磁化板46朝向滑动地板12的上表面而向下方移动。其结果成为如下状态，即，配置于磁化板46下表面的磁铁部件48与滑动地板12的上表面之间的距离变近，磁吸引装置40对滑动地板12产生的磁吸引力较强。

因此，能够通过空气轴承34和磁吸引装置40所产生的预载荷，增加平台18的上下方向的负荷容量。

即，磁吸引装置40所产生的磁力(磁吸引力)和平台18的重量合在一起，而成为空气轴承34的上下方向的预载荷状态，承受上下方向的反作用力·力矩，从而能够进行稳定的模拟、试验。

其结果，平台18的重量较轻，刚性较高，而且能够以较轻的基体来实现稳定的运动，能够以较小的动力和较少的空间来进行直至较高的频率的模拟。

该情况下，与多个空气轴承34对应地设有多个磁吸引装置40，从而磁吸引装置40所产生的磁力(磁吸引力)和平台18的重量合在一起的空气轴承34的上下方向的预载荷状态在基体板14整体中均匀，承受上下方向的反作用力·力矩，从而能够进行更加稳定的模拟、试验。

此外，该情况下，空气轴承34、磁吸引装置40的数量、基体板14的配置位置等没有特别限定，能够适当地变更。

另一方面，空气轴承单元32构成为，在空气轴承34的空气压力较低的非动作状态下，成为磁吸引装置40对滑动地板12产生的磁吸引力较弱的状态。

即，该实施例中，如图10所示，在空气轴承34的空气压力较低的非动作状态下，活塞缸机构42的动作停止，而活塞44因弹簧部件45的作用力朝向上方后退。

由此，固定于活塞44的下端的磁化板46在远离滑动地板12的上表面的方向上朝上方移动。其结果成为如下状态，即，配置于磁化板46下表面的磁铁部件48与滑动地板12的上表面之间的距离变大，磁吸引装置40对滑动地板12产生的磁吸引力较弱。

因此，在空气轴承34的空气压力较低的非动作状态下，由压力传感器检测其状态，试验装置10停止，但因惯性的影响而在停止之前基体板14移动一定的距离。

该情况下，在磁吸引装置40对滑动地板12产生的磁吸引力较弱的状态下，即，该实施例中，配置于磁化板46的下表面的磁铁部件48与滑动地板12的上表面之间的距离变大，不作用磁力，能够减少磁铁部件48与滑动地板12的上表面之间的摩擦力，减少磨损，从而能够延长试验装置10的维护周期。

通过像这样构成，通过变更磁吸引装置40与滑动地板12的距离，能够切换对滑动地板12产生的磁吸引力的强弱，从而能够进行适合于试验装置10的磁力的调整。

此外，也可以在空气轴承34的与滑动地板12对置的面、或者滑动地板12的上表面中至少一个表面，实施摩擦减少处理。图7中，表示对滑动地板12的上表面实施了摩擦减少处理11的状态。

这样，例如，也可以通过粘附“聚四氟乙烯树脂(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物树脂(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物树脂(FEP)、聚三氟氯乙烯共聚物树脂、四氟乙烯-乙烯共聚物树脂、三氟氯乙烯-乙烯共聚物树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物树脂”等氟系树脂、聚酰亚胺树脂(PI)、聚酰胺6树脂(PA6)、聚酰胺酰亚胺树脂(PAI)、聚醚醚酮树脂(PEEK)等所构成的片材，或将这些树脂单体以及混合体烧结涂敷，来对空气轴承34的与滑动地板12对置的面、或者滑动地板12的上表面中至少一个表面实施摩擦减少处理。

由此，在紧急停止等的情况下，并且在动作中施加比假定大的负荷的情况下，当空气轴承34与滑动地板12的上表面接触了时，能够防止空气轴承34损伤，从而延长装置的寿命。

并且，由于实施了这样的摩擦减少处理，所以即使空气轴承34与滑动地板12的上表面之间稍微接触，也能够防止空气轴承34损伤，从而能够稍微降低滑动地板12的上表面的面精度，进而能够减少成本。

另外，对于配置于磁吸引装置40的磁化板46的下表面的磁铁部件48而言，如图12所示，磁铁部件48由多个磁铁部件48构成，这些磁铁部件48也可以配置为处于极的朝向相互为直角的位置。

这样，由于磁铁部件48配置为处于极的朝向相互为直角的位置，所以能够使各运动方向(X-Y方向、摇摆旋转)上的涡流所产生的阻力相同，从而能够实施正确的模拟、试验。

另一方面，如图1～图4所示，在基体板14连结有移动机构50，该移动机构50以能够在滑动地板12的上表面沿X-Y方向移动、并且绕Z轴旋转(进行摇摆运动)的方式能够自由移动。

即，如图1所示，移动机构50由移动驱动装置52a、52b、52c构成，该移动驱动装置52a、52b、52c由相互以中心角度α为120°的角度分离的方式配置的三个活塞缸机构构成。

这些移动驱动装置52a、52b、52c各自的基端部通过枢轴56a、56b、56c而能够转动地连结于三个固定托架54a、54b、54c，该三个固定托架54a、54b、54c相互以中心角度α为120°的角度分离的方式固定于滑动地板12的上表面。

并且，这些移动驱动装置52a、52b、52c各自的活塞58a、58b、58c的前端通过枢轴62a、62b、62c而能够转动地连结于三个固定托架60a、60b、60c，如图1的虚线所示，在图1的状态下、即在俯视时当基体板14处于滑动地板12的上表面的大致中心位置时(处于初始位置状态时)，三个固定托架60a、60b、60c沿圆圈C相互以中心角度β形成120°的方式设置在基体板14上。

并且，这些活塞58a、58b、58c的前端的延长线设为，如图1的点划线所示，在图1的状态下、即俯视时当基体板14处于滑动地板12的上表面的大致中心位置时(处于初始位置状态时)，活塞58a、58b、58c与圆圈C相切、或者成为接近与圆圈C相切的状态的角度。

另外，在移动驱动装置52a、52b、52c各自的基端部，设有用于使活塞缸机构动作的电动或者液压(附图中表示电动的例子)驱动装置64a、64b、64c。

像这样构成的移动机构50构成为，与操作者S的运转操作对应地通过未图示的控制装置的控制，在空气轴承34的空气压力较高的动作状态下，因空气轴承34的空气压力，基体板14浮起，而在与滑动地板12的上表面之间产生空气层，从而成为磁吸引装置40对滑动地板12产生的磁吸引力较强的状态，而成为预载荷状态。

该状态下，通过与操作者S的运转操作对应地控制电动或者液压(附图中表示电动的例子)驱动装置64a、64b、64c的动作，来调整移动驱动装置52a、52b、52c的活塞缸机构的活塞58a、58b、58c的伸长度。

由此，基体板14构成为，从图1所示的基体板14处于滑动地板12的上表面的大致中心位置的状态开始，如图12～图16所示，以能够沿X-Y方向移动、并且绕Z轴旋转(进行摇摆运动)的方式能够自由移动。

此外，图12～图16仅仅表示X-Y方向的移动、绕Z轴的旋转(摇摆运动)的一个例子，当然其它的位置的组合也是自由的。

通过像这样构成，在图1的状态下、即俯视时当基体板14处于滑动地板12的上表面的大致中心位置时，活塞58a、58b、58c设为与圆圈C相切、或者成为接近与圆圈C相切的状态的角度，从而当绕Z轴旋转(进行摇摆运动)时，能够缩小需要的加振机的速度、加速度。

活塞58a、58b、58c的前端的延长线设为，如图2的点划线所示，在图1的状态下、即俯视时当基体板14处于滑动地板12的上表面的大致中心位置时(处于初始位置状态时)，活塞58a、58b、58c与圆圈C相切、或者成为接近与圆圈C相切的状态的角度，活塞58a、58b、58c的前端的延长线处于从基体板14的中心O偏离的位置。

由此，当从图1的状态、即俯视时基体板14处于滑动地板12的上表面的大致中心位置的状态(处于初始位置状态的状态)开始移动时，能够以需要的扭矩移动。

并且，由于圆圈C的直径比较小，所以进行摇摆运动时所需要的作为驱动器的移动驱动装置52a、52b、52c的活塞缸机构的行程和速度变小，从而能够提供更加高性能的模拟器。

另外，由于作为驱动器的移动驱动装置52a、52b、52c的活塞缸机构的加速度也变小，所以驱动器的等价质量所需要的扭矩减少，针对基体板14的摇摆方向的扭矩增加，从而效率变好。

并且，将作为驱动器的移动驱动装置52a、52b、52c的活塞缸机构的轴线与旋转中心的距离设为较大，而且以移动驱动装置52a、52b、52c的动作范围变得最大的角度来配置作为驱动器的移动驱动装置52a、52b、52c。

因此，安装作为驱动器的移动驱动装置52a、52b、52c所需要的空间变小，从而能够使试验装置10小型化。

另外，X-Y方向的移动、绕Z轴旋转(进行摇摆运动)所产生的复合运动的可动范围变大。

此外，虽然未图示，但通过将作为驱动器的移动驱动装置52a、52b、52c的活塞缸机构设置在基体板14上，也能够由限位开关来防止在移动驱动装置52a、52b、52c中产生的干涉。

实施例2

图17是本发明的其它的实施例的试验装置的、与图1相同的俯视图。

该实施例的试验装置10是与实施例1所示的试验装置10基本上相同的结构，对于相同的构成部件标注相同的符号，并省略其详细的说明。

该实施例的试验装置10中，如图17所示，如图17的虚线所示，在图17的状态下、即俯视时当基体板14处于滑动地板12的上表面的大致中心位置时(处于初始位置状态时)，与图1的实施例的试验装置10比较，移动驱动装置52a、52b、52c以各自的活塞58a、58b、58c的前端沿更大的圆圈E的方式通过枢轴62a、62b、62c而能够转动地连结于三个固定托架60a、60b、60c，该三个固定托架60a、60b、60c相互以中心角度β形成120°的方式设置在基体板14上。

并且，如图17的点划线所示，这些活塞58a、58b、58c的前端的延长线设为，在图1的状态下、即俯视时当基体板14处于滑动地板12的上表面的大致中心位置时(处于初始位置状态时)，活塞58a、58b、58c与圆圈E相切。

因此，与实施例1的试验装置10比较，摇摆方向的角度、速度范围较小，而且需要的空间较大，但摇摆方向的扭矩取得较大。与图20所示的模拟装置300比较，能够进行摇摆方向的运动，而能够以更小的动力和更少的空间来使用。

因此，本发明的试验装置10中，根据试验装置10的目的和使用来适当地变更即可，圆圈C(E)的大小没有任何限定。

以上，对本发明的优选的实施的方式进行了说明，但本发明不限定于此，上述的实施例中，作为运动连结机构16，采用了被称作所谓的“Stewart平台(也被称作六足机器人)”的六自由度并联机构，但也能够采用其它的运动连结机构16。

并且，上述实施例中，作为配置于磁吸引装置40的磁化板46的下表面的磁铁部件48，使用了永久磁铁，但磁吸引装置40也可以具备由电磁铁构成的磁铁部件48。

这样，若磁吸引装置40由电磁铁构成，则通过变更向电磁铁流动的电流的大小，能够变更磁力(磁吸引力)的大小，从而控制变得容易。

另外，上述实施例中，作为驱动器亦即移动驱动装置52a、52b、52c而使用了活塞缸机构，但也可以使用其它的驱动器。

工业上的可利用性

本发明能够用于进行如下各种试验的试验装置，即，相对于例如汽车·摩托车·电车·飞机·船舶等运输设备、桥梁·高楼·住宅·建筑物等构造物、这些部件等的被试验构造物附加外力而进行的载荷试验、给予振动而进行的加振试验、与操作者的运转操作对应的运转状态等模拟试验等。

符号的说明

10—试验装置，12—滑动地板，14—基体板，16—运动连结机构，16a～16f—连杆，18—平台，20a～20f—驱动装置，22a～22f—枢轴，24a～24f—托架，26a～26f—枢轴，28a～28f—支承部，30—车辆(被运转部)，32—空气轴承单元，34—空气轴承，36—球面座，38—安装部，40—磁吸引装置，41—导向部件，41a—凸缘，42—活塞缸机构，44—活塞，45—弹簧部件，46—磁化板，48—磁铁部件，50—移动机构，52a～52c—移动驱动装置，54a～54c—固定托架，56a～56c—枢轴，58a～58c—活塞，60a～60c—固定托架，62a～62c—枢轴，64a～64c—驱动装置，100—运转模拟试验装置，102—运动连结机构，104—基体，106—平台，108—圆顶，110—X轴方向导轨，112—Y轴方向导轨，200—运转模拟器，202—运动连结机构，204—基体，206—平台，208—圆顶，210—滑动面，212—空气轴承，300—模拟装置，312—滑动地板，314—基体板，316—运动连结机构，318—平台，332—空气轴承单元，334—空气轴承，340—磁吸引装置，350—移动机构，352a～352c—移动驱动装置，354a～354c—固定托架，356a～356c—枢轴，358a～358c—活塞，C—圆圈，D—圆圈，E—圆圈，O—中心，S—操作者，α—中心角度，β—中心角度。

Claims (9)

1.一种试验装置，用于与操作者的运转操作对应地模拟运转状态，其特征在于，具备：

基体板，其配置为通过空气轴承而在滑动地板上以能够沿X-Y方向移动并且能够绕Z轴旋转的方式能够自由移动；以及

平台，其通过运动连结机构连结在上述基体板上，且设有被运转部，

在上述基体板上连结有移动机构，该移动机构在滑动地板的上表面以能够沿X-Y方向移动并且能够绕Z轴旋转的方式能够自由移动，

俯视时当基体板处于滑动地板的上表面的大致中心位置即处于初始位置状态时，上述移动机构沿圆圈C以中心角度β相互形成120°的方式能够转动地连结在基体板上，并且，

上述移动机构的前端的延长线设为，在处于上述初始位置状态时，与圆圈C相切、或者成为接近与圆圈C相切的状态的角度。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，

具备磁吸引装置，该磁吸引装置以与滑动地板对置的方式配置于上述基体板的下表面，且能够变更对上述滑动地板产生的磁吸引力，

构成为，在上述空气轴承的空气压力较高的动作状态下，成为上述磁吸引装置对滑动地板产生的磁吸引力较强的状态，

在上述空气轴承的空气压力较低的非动作状态下，成为上述磁吸引装置对滑动地板产生的磁吸引力较弱的状态。

3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，

上述磁吸引装置构成为能够相对于滑动地板分离、接触，且构成为能够切换对上述滑动地板产生的磁吸引力的强弱。

4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，

上述磁吸引装置具备构成为能够相对于滑动地板分离、接触的磁铁部件。

5.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于，

上述磁铁部件由永久磁铁构成。

6.根据权利要求2～4任一项中所述的试验装置，其特征在于，

上述磁吸引装置具备由电磁铁构成的磁铁部件。

7.根据权利要求4或5所述的试验装置，其特征在于，

上述磁铁部件由多个磁铁部件构成，这些磁铁部件配置为处于极的朝向相互为直角的位置。

8.根据权利要求2～5任一项中所述的试验装置，其特征在于，

在上述基体板的下表面经由球面座设有多个空气轴承，

与上述多个空气轴承对应地设有多个磁吸引装置。

9.根据权利要求2～5任一项中所述的试验装置，其特征在于，

在上述空气轴承的与基体板对置的面、和上述滑动地板的上表面中至少一个表面，实施了摩擦减少处理。