JP2023100515A - 揺動装置および揺動装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】揺動装置および揺動装置の制御方法において、大型化や高コスト化を抑制すると共に安全性の向上を図る。【解決手段】対向して配置される第１部材と第２部材との間に複数の伸縮装置が配置される揺動装置において、伸縮装置は、第１部材と第２部材との間で伸縮可能な第１伸縮部と、第１部材と第２部材との間で伸縮可能な第２伸縮部と、第１伸縮部および第２伸縮部に対して動力を供給する共通の駆動源と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、ドライビングシミュレータやフライトシミュレータなどに適用されるスチュワートプラットフォームなどの揺動装置および揺動装置の制御方法に関するものである。

ドライビングシミュレータなどに適用されるスチュワートプラットフォームは、下部支持板と上部支持板との間に６本のアクチュエータが架設されて構成される。スチュワートプラットフォームは、６本のアクチュエータを作動することで、下部支持板に対する上部支持板の角度を制御する。このような技術として、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。

英国特許出願公開第２３２８１９２号明細書 国際公開第２０１６／１７２０２９号

スチュワートプラットフォームは、上部支持板が６本のアクチュエータにより下部支持板に支持される。そのため、例えば、６本のアクチュエータうちの１本のアクチュエータに作動不良が発生すると、上部支持板を適正な角度に制御することが困難になる。上述した特許文献では、アクチュエータの数を増加させたり、１本のアクチュエータに対して複数の駆動源を設けたりしている。しかし、このような構成では、駆動源の数を多くなることで、装置の大型化や高コスト化を招いてしまうという課題がある。

本開示は、上述した課題を解決するものであり、大型化や高コスト化を抑制すると共に安全性の向上を図る揺動装置および揺動装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本開示の揺動装置は、対向して配置される第１部材と第２部材との間に複数の伸縮装置が配置される揺動装置において、前記伸縮装置は、前記第１部材と前記第２部材との間で伸縮可能な第１伸縮部と、前記第１部材と前記第２部材との間で伸縮可能な第２伸縮部と、前記第１伸縮部および前記第２伸縮部に対して動力を供給する共通の駆動源と、を備える。

また、本開示の揺動装置の制御方法は、対向して配置される第１部材と第２部材との間に複数の伸縮装置が配置される揺動装置の制御方法において、前記伸縮装置は、前記第１部材と前記第２部材との間で伸縮可能な第１伸縮部と、前記第１部材と前記第２部材との間で伸縮可能な第２伸縮部と、前記第１伸縮部および前記第２伸縮部に対して動力を供給する共通の駆動源と、を備え、前記第１伸縮部と前記第２伸縮部のいずれか一方に作動不良が発生したとき、前記駆動源によりいずれか他方の伸縮量を制御する。

本開示の揺動装置および揺動装置の制御方法によれば、大型化や高コスト化を抑制することができると共に、安全性の向上を図ることができる。

図１は、第１実施形態の揺動装置の全体構成を表す斜視図である。 図２は、揺動装置における伸縮装置を表す概略図である。 図３は、伸縮装置の変形例を表す断面図である。 図４は、第２実施形態の揺動装置における伸縮装置を表す概略図である。 図５は、第３実施形態の揺動装置における伸縮装置を表す概略図である。 図６は、第４実施形態の揺動装置における伸縮装置の要部を表す正面図である。 図７は、伸縮装置の要部を表す平面図である。

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

［第１実施形態］
＜揺動装置＞
図１は、第１実施形態の揺動装置の全体構成を表す斜視図である。

第１実施形態において、図１に示すように、揺動装置１０は、対向して配置される第１部材１１と第２部材１２との間に複数の伸縮装置１３が配置されて構成される。揺動装置１０は、例えば、スチュワートプラットフォームであって、６個の伸縮装置１３を有する。但し、揺動装置１０は、スチュワートプラットフォームに限るものではなく、伸縮装置１３の個数も、５個以下であってもよく、７個以上であってもよい。揺動装置１０は、例えば、ドライビングシミュレータやフライトシミュレータなどシミュレータ装置、ロボットハンドなどに適用されるが、これらに限定されるものではない。

６個の伸縮装置１３は、例えば、２個の伸縮装置１３が１組として３組構成される。１組で２個の伸縮装置１３は、ハの字形状に配置される。１組の伸縮装置１３は、各基端部が第１部材１１の異なる連結部２１，２２にユニバーサルジョイント（自在継手）２３，２４を介して連結される。また、１組の伸縮装置１３は、各先端部が第２部材１２の共通である連結部２５にユニバーサルジョイント（自在継手）２６，２７を介して連結される。１組の伸縮装置１３は、基端部が隣り合う別の１組で２個の伸縮装置１３の基端部の近傍に連結される。なお、６個の伸縮装置１３は、同様の構成である。また、１組の伸縮装置１３は、各基端部が共通の連結部に連結されていてもよいし、各先端部が異なる連結部２５に連結されていてもよい。

揺動装置１０は、複数の伸縮装置１３の伸縮量を制御することで、第１部材１１に対する第２部材１２の角度を変更して調整することができる。このとき、少なくとも、１組で２個の伸縮装置１３の伸縮量を同期して制御する。

＜伸縮装置の構成＞
図２は、揺動装置における伸縮装置を表す概略図である。

図２に示すように、伸縮装置１３は、第１伸縮部３１と、第２伸縮部３２と、駆動源３３と、第１動力伝達系３４と、第２動力伝達系３５とを有する。

第１伸縮部３１および第２伸縮部３２は、第１部材１１と第２部材１２との間で伸縮可能である。第１伸縮部３１と第２伸縮部３２は、第１部材１１と第２部材１２との間に直列状態をなして配置される。第１伸縮部３１および第２伸縮部３２は、第１ハウジング４０に収容される。

第１伸縮部３１は、第１ねじ軸４１と、第１移動体４２とを有する。第１ねじ軸４１は先端部にねじ部４１ａが形成される。第１移動体４２は、基端部に貫通するねじ孔４２ａが形成される。第１伸縮部３１は、第１ねじ軸４１のねじ部４１ａが第１移動体４２のねじ孔４２ａに螺合して構成される。

第１ねじ軸４１は、第１ハウジング４０に軸受４３により周方向に回転自在で、軸方向に移動不能に支持される。第１移動体４２は、ガイド部材４４により軸方向に移動自在で、周方向に回転不能に支持される。第１伸縮部３１は、第１移動体４２の先端部側の一部が第１ハウジング４０から突出する。第１移動体４２は、先端部に連結部４５が設けられ、連結部４５がユニバーサルジョイント２３，２４（図１参照）を介して第１部材１１に連結される。

第２伸縮部３２は、第２ねじ軸４６と、第２移動体４７とを有する。第２ねじ軸４６は、先端部にねじ部４６ａが形成される。第２移動体４７は、基端部に貫通するねじ孔４７ａが形成される。第２伸縮部３２は、第２ねじ軸４６のねじ部４６ａが第２移動体４７のねじ孔４７ａに螺合して構成される。

第２ねじ軸４６は、第１ハウジング４０に軸受４８により周方向に回転自在で、軸方向に移動不能に支持される。第２移動体４７は、ガイド部材４９により軸方向に移動自在で、周方向に回転不能に支持される。第２伸縮部３２は、第２移動体４７の先端部側の一部が第１ハウジング４０から突出する。第２移動体４７は、先端部に連結部５０が設けられ、連結部５０がユニバーサルジョイント２６，２７（図１参照）を介して第２部材１２に連結される。

第１伸縮部３１と第２伸縮部３２は、第１ねじ軸４１と第２ねじ軸４６の中心が共通の中心Ｏ１に沿って配置される。

そのため、第１伸縮部３１にて、第１ねじ軸４１が正回転すると、動力が互いに螺合するねじ部４１ａおよびねじ孔４２ａを介して第１移動体４２に伝達され、第１移動体４２は、軸方向の一方に移動し、第１ねじ軸４１に対して離間する。一方、第１伸縮部３１にて、第１ねじ軸４１が逆回転すると、動力が互いに螺合するねじ部４１ａおよびねじ孔４２ａを介して第１移動体４２に伝達され、第１移動体４２は、軸方向の他方に移動し、第１ねじ軸４１に対して接近する。

第２伸縮部３２にて、第２ねじ軸４６が正回転すると、動力が互いに螺合するねじ部４６ａおよびねじ孔４７ａを介して第２移動体４７に伝達され、第２移動体４７は、軸方向の一方に移動し、第２ねじ軸４６に対して離間する。一方、第２伸縮部３２にて、第２ねじ軸４６が逆回転すると、動力が互いに螺合するねじ部４６ａおよびねじ孔４７ａを介して第２移動体４７に伝達され、第２移動体４７は、軸方向の他方に移動し、第２ねじ軸４６に対して接近する。

駆動源３３は、例えば、電動または油圧モータである。駆動源３３は、出力軸としての回転軸５１を有する。駆動源３３は、第２ハウジング５２に収容され、固定される。第２ハウジング５２は、第１ハウジング４０に固定される。回転軸５１は、第２ハウジング５２に軸受５３，５４により周方向に回転自在に支持される。駆動源３３は、回転軸５１を正回転および逆回転することができる。駆動源３３は、第１伸縮部３１および第２伸縮部３２に対して動力を供給する共通の駆動源として機能する。

第１動力伝達系３４は、駆動プーリ６１と、従動プーリ６２と、駆動ベルト６３とを有する。駆動プーリ６１は、駆動源３３の回転軸５１に固定される。従動プーリ６２は、第１伸縮部３１における第１ねじ軸４１に固定される。駆動ベルト６３は、無端のベルトであり、駆動プーリ６１と従動プーリ６２との間に掛け回される。第１動力伝達系３４は、駆動源３３と第１ねじ軸４１との間で、駆動源３３の動力を伝達して第１ねじ軸４１を回転可能である。

第２動力伝達系３５は、駆動プーリ６４と、従動プーリ６５と、駆動ベルト６６とを有する。駆動プーリ６４は、駆動源３３の回転軸５１に固定される。従動プーリ６５は、第２伸縮部３２における第２ねじ軸４６に固定される。駆動ベルト６６は、無端のベルトであり、駆動プーリ６４と従動プーリ６５との間に掛け回される。第２動力伝達系３５は、駆動源３３と第２ねじ軸４６との間で、駆動源３３の動力を伝達して第２ねじ軸４６を回転可能である。

そのため、駆動源３３を駆動し、回転軸５１を正回転すると、動力が第１動力伝達系３４を構成する駆動プーリ６１、駆動ベルト６３、従動プーリ６２を介して第１ねじ軸４１に伝達され、第１ねじ軸４１が正回転する。また、駆動源３３の動力が第２動力伝達系３５を構成する駆動プーリ６４、駆動ベルト６６、従動プーリ６５を介して第２ねじ軸４６に伝達され、第２ねじ軸４６が正回転する。

一方、駆動源３３を駆動し、回転軸５１を逆回転すると、動力が第１動力伝達系３４を構成する駆動プーリ６１、駆動ベルト６３、従動プーリ６２を介して第１ねじ軸４１に伝達され、第１ねじ軸４１が逆回転する。また、駆動源３３の動力が第２動力伝達系３５を構成する駆動プーリ６４、駆動ベルト６６、従動プーリ６５を介して第２ねじ軸４６に伝達され、第２ねじ軸４６が逆回転する。

また、揺動装置１０（図１参照）は制御部７１を有する。制御部７１は、駆動源３３を介して各伸縮装置１３を制御可能である。すなわち、制御部７１は、駆動源３３の回転方向、回転速度、回転量などを調整することで、各伸縮装置１３の伸縮方向や伸縮量などを制御する。制御部７１は、入力された指令値や記憶された各種プログラムに応じて駆動源３３を制御する。制御部７１は、コントローラであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などに構成され、各種プログラムを実行する。

各伸縮装置１３は、第１伸縮部３１や第２伸縮部３２などの作動不良を検出する作動不良検出部７２が設けられる。作動不良検出部７２は、第１伸縮部３１および第２伸縮部３２の故障、第１動力伝達系３４および第２動力伝達系３５の故障、第１伸縮部３１および第２伸縮部３２に設けられる各ブレーキ装置（図示略）の故障などを検出する。作動不良検出部７２は、例えば、第１ねじ軸４１や第２ねじ軸４６の回転量を検出する回転センサ、第１移動体４２や第２移動体４７の移動量を検出するストロークセンサ、駆動プーリ６１，６４や従動プーリ６２，６５の回転量を検出する回転センサ、駆動ベルト６３，６６の移動速度を検出する加速度センサなどであるが、これらのセンサに限定されるものではない。

制御部７１は、作動不良検出部７２の検出結果に基づいて駆動源３３を制御する。制御部７１は、作動不良検出部７２が第１伸縮部３１と第２伸縮部３２のいずれか一方の作動不良を検出すると、駆動源３３によりいずれか他方の伸縮量を制御する。

＜伸縮装置の作動＞

第１部材１１に対して第２部材１２の角度を変更するとき、制御部７１は、各伸縮装置１３を作動する。制御部７１は、駆動源３３を駆動し、回転軸５１を正回転する。駆動源３３の動力は、第１動力伝達系３４を介して第１伸縮部３１に伝達され、第１ねじ軸４１が正回転する。第１ねじ軸４１が正回転すると、回転力がねじ部４１ａおよびねじ孔４２ａを介して第１移動体４２に軸方向移動力として伝達され、第１移動体４２が第１ねじ軸４１に対して離間する。また、駆動源３３の動力は、第２動力伝達系３５を介して第２伸縮部３２の第２ねじ軸４６に伝達され、第２ねじ軸４６が正回転する。第２ねじ軸４６が正回転すると、回転力がねじ部４６ａおよびねじ孔４７ａを介して第２移動体４７に軸方向移動力として伝達され、第２移動体４７が第２ねじ軸４６に対して離間する。

その結果、伸縮装置１３は、第１ハウジング４０および第２ハウジング５２に対して、第１移動体４２および第２移動体４７が軸方向の外方に伸長し、第１部材１１に対する第２部材１２の角度を変更することができる。

一方、制御部７１は、駆動源３３を駆動し、回転軸５１を逆回転すると、駆動源３３の動力は、第１動力伝達系３４を介して第１伸縮部３１に伝達され、第１ねじ軸４１が逆回転する。第１ねじ軸４１が逆回転すると、回転力がねじ部４１ａおよびねじ孔４２ａを介して第１移動体４２に軸方向移動力として伝達され、第１移動体４２が第１ねじ軸４１に対して接近する。また、駆動源３３の動力は、第２動力伝達系３５を介して第２伸縮部３２の第２ねじ軸４６に伝達され、第２ねじ軸４６が逆回転する。第２ねじ軸４６が逆回転すると、回転力がねじ部４６ａおよびねじ孔４７ａを介して第２移動体４７に軸方向移動力として伝達され、第２移動体４７が第２ねじ軸４６に対して接近する。

その結果、伸縮装置１３として、第１ハウジング４０および第２ハウジング５２に対して、第１移動体４２および第２移動体４７が軸方向の内方に収縮し、第１部材１１に対する第２部材１２の角度を変更することができる。

そして、伸縮装置１３にて、例えば、作動不良検出部７２が第１伸縮部３１の作動不良を検出すると、第１伸縮部３１が作動不良であることが制御部７１に出力する。制御部７１は、作動不良検出部７２が検出した第１伸縮部３１の作動不良に応じて駆動源３３を制御し、第２伸縮部３２の伸長量を制御する。

例えば、伸縮装置１３（第１伸縮部３１および第２伸縮部３２）として、１０ストロークだけ伸長させる必要があるとき、駆動源３３を駆動し、第１伸縮部３１を５ストローク伸長する必要があり、第２伸縮部３２を５ストローク伸長する必要がある。このとき、駆動源３３は、第１伸縮部３１を作動不良により５ストロークだけ伸長することができない。そのため、制御部７１は、駆動源３３により第２伸縮部３２を６ストローク～１０ストロークの範囲で伸長させる。この場合、第１伸縮部３１の作動不良により、第２部材１２の転倒を防止することが最大の目的である。すなわち、第２伸縮部３２の作動が第１伸縮部３１の作動不良を補うことができればよい。そのため、制御部７１は、駆動源３３を制御し、第２部材１２の転倒を防止することができる範囲で、第２伸縮部３２の伸長量を増加させる。

なお、伸縮装置１３（第１伸縮部３１および第２伸縮部３２）として、所定ストロークだけ収縮させる場合も同様である。

なお、伸縮装置１３の構成は、上述した構成に限定されるものではない。図３は、伸縮装置の変形例を表す断面図である。

第１実施形態の変形例において、図３に示すように、伸縮装置１３Ａは、第１伸縮部３１と、第２伸縮部３２と、駆動源３３（図２参照）と、第１動力伝達系３４と、第２動力伝達系３５とを有する。駆動源３３と第１動力伝達系３４と第２動力伝達系３５は、第１実施形態と同様である。

第１伸縮部３１および第２伸縮部３２は、第１部材１１と第２部材１２との間で伸縮可能である。第１伸縮部３１と第２伸縮部３２は、第１部材１１と第２部材１２との間に直列状態をなして配置される。

第１伸縮部３１は、第１ねじ軸４１と、第１移動体４２とを有する。第２伸縮部３２は、第２ねじ軸４６と、第２移動体４７とを有する。第１伸縮部３１と第２伸縮部３２は、第１ねじ軸４１と第２ねじ軸４６の中心が共通の中心Ｏ１に沿って配置される。そして、第１ねじ軸４１と第２ねじ軸４６は、内部に共通のガイド軸８１が配置される。

第１ねじ軸４１は、円筒形状をなし、内部に軸方向に沿う貫通孔が形成される。第２ねじ軸４６は、円筒形状をなし、内部に軸方向に沿う貫通孔が形成される。ガイド軸８１は、第１ねじ軸４１の貫通孔と第２ねじ軸４６の貫通孔に挿通される。また、ガイド軸８１は、軸方向の各端部が第１移動体４２および第２移動体４７にも挿通され、連結部８２が第１移動体４２に連結される。なお、ガイド軸８１は、連結部８２が第２移動体４７に連結されていてもよく、また、連結部８２が第１ねじ軸４１または第２ねじ軸４６に連結されていてもよい。

第１伸縮部３１および第２伸縮部３２は、少なくとも第１ねじ軸４１および第２ねじ軸４６が共通のガイド軸８１により軸方向に移動自在に支持されることとなる。そのため、例えば、第１伸縮部３１に作動不良が発生しても、第１ねじ軸４１などが破断されることがなく、作動不良ではない第２伸縮部３２が円滑に作動することとなり、第２部材１２の転倒を適切に防止することができる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の揺動装置における伸縮装置を表す概略図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態において、図４に示すように、伸縮装置１３Ｂは、第１伸縮部３１と、第２伸縮部３２と、駆動源３３と、第１動力伝達系３４と、第２動力伝達系３５とを有する。駆動源３３と第１動力伝達系３４と第２動力伝達系３５は、第１実施形態と同様である。

第１伸縮部３１および第２伸縮部３２は、第１部材１１と第２部材１２との間で伸縮可能である。第１伸縮部３１と第２伸縮部３２は、第１部材１１と第２部材１２との間に並列列状態をなして配置される。第１伸縮部３１および第２伸縮部３２は、第１ハウジング４０に収容される。

第１伸縮部３１は、第１ねじ軸４１と、第１移動体４２とを有する。第２伸縮部３２は、第２ねじ軸４６と、第２移動体４７とを有する。第１伸縮部３１および第１伸縮部３１は、第１実施形態とほぼ同様である。但し、第１伸縮部３１を構成する第１ねじ軸４１のねじ部４１ａと第１移動体４２のねじ孔４２ａと減速比と、第２伸縮部３２を構成する第２ねじ軸４６のねじ部４６ａと第２移動体４７のねじ孔４７ａとの減速比とは同じである。

第１伸縮部３１と第２伸縮部３２は、並んで配置される。第１伸縮部３１と第２伸縮部３２は、第１移動体４２および第２移動体４７の各先端部側の一部が第１ハウジング４０から突出する。第１移動体４２および第２移動体４７は、各先端部に連結部材９１が連結され、連結部材９１は、連結部９２が設けられ、連結部９２がユニバーサルジョイント２６，２７（図１参照）を介して第２部材１２に連結される。第１伸縮部３１と第２伸縮部３２は、第１ねじ軸４１および第２ねじ軸４６が支持された第１ハウジング４０の端部に連結部９３が設けられ、連結部９３がユニバーサルジョイント２３，２４（図１参照）を介して第１部材１１に連結される。

そのため、第１部材１１に対して第２部材１２の角度を変更するとき、各伸縮装置１３Ｂを作動させる。駆動源３３を駆動し、回転軸５１を正回転する。駆動源３３の動力は、第１動力伝達系３４を介して第１伸縮部３１に伝達され、第１ねじ軸４１が正回転する。また、駆動源３３の動力は、第２動力伝達系３５を介して第２伸縮部３２の第２ねじ軸４６に伝達され、第２ねじ軸４６が正回転する。第１ねじ軸４１が正回転すると、回転力がねじ部４１ａおよびねじ孔４２ａを介して第１移動体４２に軸方向移動力として伝達され、第１移動体４２が第１ねじ軸４１に対して離間する。また、第２ねじ軸４６が正回転すると、回転力がねじ部４６ａおよびねじ孔４７ａを介して第２移動体４７に軸方向移動力として伝達され、第２移動体４７が第２ねじ軸４６に対して離間する。

伸縮装置１３Ｂは、並列に配置された第１伸縮部３１と第２伸縮部３２が共通の駆動源３３により同期して作動する。つなり、第１伸縮部３１の伸長量と第２伸縮部３２の伸長量は同じである。その結果、伸縮装置１３Ｂとして、第１ハウジング４０および第２ハウジング５２に対して、第１移動体４２および第２移動体４７が軸方向の外方に伸長し、第１部材１１に対する第２部材１２の角度を変更することができる。

そして、伸縮装置１３Ｂにて、例えば、第１伸縮部３１に作動不良が発生する。第１部材１１と第２部材１２とは、両者の間に第１伸縮部３１と第２伸縮部３２が並列に配置されている。そのため、第１伸縮部３１に作動不良が発生しても、第２伸縮部３２が正常に作動することで、第２部材１２の角度を適切に変更することができ、第２部材１２の転倒が防止される。

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態の揺動装置における伸縮装置を表す概略図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施形態において、図５に示すように、伸縮装置１３Ｃは、第１伸縮部１０１と、第２伸縮部１０２と、駆動源３３と、第１動力伝達系３４と、第２動力伝達系３５とを有する。駆動源３３と第１動力伝達系３４と第２動力伝達系３５は、第１実施形態と同様の構成である。

第１伸縮部１０１および第２伸縮部１０２は、第１部材１１と第２部材１２との間で伸縮可能である。第１伸縮部１０１と第２伸縮部１０２は、第１部材１１と第２部材１２との間に並列状態をなして配置される。第１伸縮部１０１および第２伸縮部１０２は、第１ハウジング４０に収容される。

第１伸縮部１０１は、ねじ軸１１１と、移動体１１２とを有する。ねじ軸１１１は先端部にねじ部１１１ａが形成される。移動体１１２は、基端部に貫通するねじ孔１１２ａが形成される。第１伸縮部１０１は、ねじ軸１１１のねじ部１１１ａが移動体１１２のねじ孔１１２ａに螺合して構成される。

ねじ軸１１１は、第１ハウジング４０に軸受１１３により周方向に回転自在で、軸方向に移動不能に支持される。移動体１１２は、ガイド部材１１４により軸方向に移動自在で、周方向に回転不能に支持される。移動体１１２の先端部側の一部が第１ハウジング４０から突出する。移動体１１２は、先端部に連結部１１５が設けられ、連結部１１５がユニバーサルジョイント２６，２７（図１参照）を介して第２部材１２に連結される。

第２伸縮部１０２は、移動体１１２と、円筒部材としての従動プーリ１１６とを有する。ここで、移動体１１２は、第１伸縮部１０１および第２伸縮部１０２の構成部材として兼用される。移動体１１２は、基端外周部にねじ部１１２ｂが形成される。従動プーリ１１６は、軸方向に貫通するねじ孔１１６ａが形成される。第２伸縮部１０２は、移動体１１２のねじ部１１２ｂが従動プーリ１１６のねじ孔１１６ａに螺合して構成される。ここで、第１伸縮部１０１を構成するねじ軸１１１のねじ部１１１ａと移動体１１２のねじ孔１１２ａの減速比と、第２伸縮部１０２を構成する移動体１１２のねじ部１１２ｂと従動プーリ１１６のねじ孔１１６ａとの減速比とは同じである。

第１伸縮部１０１と第２伸縮部１０２は、ねじ軸１１１および従動プーリ１１６が支持された第１ハウジング４０の端部に連結部１１７が設けられ、連結部１１７がユニバーサルジョイント２３，２４（図１参照）を介して第１部材１１に連結される。

そのため、第１伸縮部１０１にて、ねじ軸１１１が正回転すると、動力が互いに螺合するねじ部１１１ａおよびねじ孔１１２ａを介して移動体１１２に伝達され、移動体１１２は、軸方向の一方に移動し、ねじ軸１１１に対して離間する。一方、第１伸縮部１０１にて、ねじ軸１１１が逆回転すると、動力が互いに螺合するねじ部１１１ａおよびねじ孔１１２ａを介して移動体１１２に伝達され、移動体１１２は、軸方向の他方に移動し、ねじ軸１１１に対して接近する。

第２伸縮部１０２にて、従動プーリ１１６が正回転すると、動力が互いに螺合するねじ孔１１６ａおよびねじ部１１２ｂを介して移動体１１２に伝達され、移動体１１２は、軸方向の一方に移動し、従動プーリ１１６に対して離間する。一方、第２伸縮部１０２にて、従動プーリ１１６が逆回転すると、動力が互いに螺合するねじ孔１１６ａおよびねじ部１１２ｂを介して移動体１１２に伝達され、移動体１１２は、軸方向の他方に移動し、従動プーリ１１６に対して接近する。

駆動源３３は、回転軸５１を有する。駆動源３３は、第２ハウジング５２に収容され、固定される。第２ハウジング５２は、第１ハウジング４０に固定される。第１動力伝達系３４は、駆動プーリ６１と、従動プーリ６２と、駆動ベルト６３とを有する。第２動力伝達系３５は、駆動プーリ６４と、従動プーリ１１６と、駆動ベルト６６とを有する。駆動ベルト６６は、駆動プーリ６４と従動プーリ１１６との間に掛け回される。第２動力伝達系３５は、駆動源３３と従動プーリ１１６との間で、駆動源３３の動力を伝達して従動プーリ１１６を回転可能である。

そのため、第１部材１１に対して第２部材１２の角度を変更するとき、各伸縮装置１３Ｃを作動させる。駆動源３３を駆動し、回転軸５１を正回転する。駆動源３３の動力は、第１動力伝達系３４を介して第１伸縮部１０１に伝達され、ねじ軸１１１が正回転する。また、駆動源３３の動力は、第２動力伝達系３５を介して第２伸縮部３２の従動プーリ１１６に伝達され、従動プーリ１１６が正回転する。ねじ軸１１１が正回転すると、回転力がねじ部１１１ａおよびねじ孔１２ａを介して移動体１１２に軸方向移動力として伝達され、移動体１１２がねじ軸１１１に対して離間する。また、従動プーリ１１６が正回転すると、回転力がねじ孔１１６ａおよびねじ部１１２ｂを介して移動体１１２に軸方向移動力として伝達され、移動体１１２が従動プーリ１１６に対して離間する。

伸縮装置１３Ｃは、並列に配置された第１伸縮部１０１と第２伸縮部１０２が共通の駆動源３３により同期して作動する。その結果、伸縮装置１３Ｃとして、第１ハウジング４０および第２ハウジング５２に対して、移動体１１２が軸方向の外方に伸長し、第１部材１１に対する第２部材１２の角度を変更することができる。

そして、伸縮装置１３Ｃにて、例えば、第１伸縮部１０１に作動不良が発生する。第１部材１１と第２部材１２とは、両者の間に第１伸縮部１０１と第２伸縮部１０２が並列に配置されている。そのため、第１伸縮部１０１に作動不良が発生しても、第２伸縮部１０２が正常に作動することで、第２部材１２の角度を適切に変更することができ、第２部材１２の転倒が防止される。

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態の揺動装置における伸縮装置の要部を表す正面図、図７は、伸縮装置の要部を表す平面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第４実施形態において、図６および図７に示すように、第１動力伝達系３４Ａは、上述した各実施形態における第１動力伝達系３４の変形例である。なお、第１動力伝達系３４Ａは、上述した各実施形態における第２動力伝達系３５の変形例としても適用することができる。

第１動力伝達系３４Ｂは、第１動力伝達経路１４１と、第２動力伝達経路１４２とを有する。第１動力伝達経路１４１と第２動力伝達経路１４２は、それぞれ異なる形式の動力伝達経路である。

第１動力伝達経路１４１は、駆動プーリ６１と、従動プーリ６２と、駆動ベルト６３とを有する。駆動プーリ６１は、回転軸１２１に固定され、従動プーリ６２は、回転軸１２２に固定される。駆動ベルト６３は、駆動プーリ６１と従動プーリ６２との間に掛け回される。第１動力伝達経路１４１は、回転軸１２１の動力を伝達して回転軸１２２を回転可能である。

第２動力伝達経路１４２は、駆動歯車１３１と、従動歯車１３２と、複数（本実施形態では、３個）の中間歯車１３３，１３４，１３５とを有する。駆動歯車１３１は、回転軸１２１に固定され、従動歯車１３２は、回転軸１２２に固定される。中間歯車１３３，１３４，１３５は、回転軸１２３，１２４，１２５に固定される。駆動歯車１３１と中間歯車１３３，１３４，１３５と従動歯車１３２とは、噛み合っている。第２動力伝達経路１４２は、回転軸１２１の動力を伝達して回転軸１２２を回転可能である。

第１動力伝達経路１４と第２動力伝達経路１４２とは、同期した作動し、回転軸１２１の回転力により回転軸１２２を回転するものである。そのため、第２動力伝達経路１４２は、回転軸１２１から回転軸１２２に伝達される第１動力伝達経路１４と第２動力伝達経路１４２の回転量（回転速度）が同じになるように、例えば、駆動歯車１３１と従動歯車１３２との中間歯車１３３，１３４，１３５の直径や歯数などが設定される。

そのため、第１動力伝達経路１４の駆動ベルト６３が破損するような作動不良が発生しても、第２動力伝達経路１４２により回転軸１２１の動力を回転軸１２２に伝達することができる。同様に、第２動力伝達経路１５の中間歯車１３３，１３４，１３５が破損するような作動不良が発生しても、第１動力伝達経路１４１により回転軸１２１の動力を回転軸１２２に伝達することができる。

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る揺動装置は、対向して配置される第１部材１１と第２部材１２との間に複数の伸縮装置１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが配置される揺動装置１０において、伸縮装置１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、第１部材１１と第２部材１２との間で伸縮可能な第１伸縮部３１，１０１と、第１部材１１と第２部材１２との間で伸縮可能な第２伸縮部３２，１０２と、第１伸縮部３１，１０１および第２伸縮部３２，１０２に対して動力を供給する共通の駆動源３３とを備える。

第１の態様に係る揺動装置によれば、共通の駆動源３３により駆動する第１伸縮部３１，１０１および第２伸縮部３２，１０２を有することから、第１部材１１と第２部材１２との間に配置される各伸縮装置１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、冗長性を有することとなる。そのため、第１伸縮部３１，１０１と第２伸縮部３２，１０２の一方に作動不良が発生しても、他方が正常に作動することで、転倒を抑制することができ、安全性の向上を図ることができる。また、第１伸縮部３１，１０１と第２伸縮部３２，１０２は、共通の駆動源３３により駆動することから、大型化や高コスト化を抑制することができる。

第２の態様に係る揺動装置は、第１伸縮部３１と第２伸縮部３２が第１部材１１と第２部材１２との間に直列に配置される。これにより、第１伸縮部３１と第２伸縮部３２を直列配置することで、第１伸縮部３１および第２伸縮部３２における横方向のスペースを多く確保することができ、伸縮装置１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃにおける横方向のコンパクト化を図ることができる。

第３の態様に係る揺動装置は、第１伸縮部３１，１０１と第２伸縮部３２，１０２が第１部材１１と第２部材１２との間に並列に配置される。これにより、第１伸縮部３１と第２伸縮部３２を並列配置することで、第１伸縮部３１および第２伸縮部３２における縦方向の長さを短くすることができ、伸縮装置１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃにおける縦方向のコンパクト化を図ることができる。

第４の態様に係る揺動装置は、第１伸縮部３１は、第１ねじ軸４１と、第１ねじ軸４１のねじ部４１ａに螺合して軸方向に移動自在な第１移動体４２とを有し、第２伸縮部３２は、第２ねじ軸４６と、第２ねじ軸４６のねじ部４６ａに螺合して軸方向に移動自在な第２移動体４７とを有し、駆動源３３と第１ねじ軸４１との間に駆動源３３の動力を伝達して第１ねじ軸４１を回転可能な第１動力伝達系３４が設けられると共に、駆動源３３と第２ねじ軸４６との間に駆動源３３の動力を伝達して第２ねじ軸４６を回転可能な第２動力伝達系３５が設けられる。これにより、駆動源３３の動力を第１動力伝達系３４および第２動力伝達系３５により第１伸縮部３１および第２伸縮部３２に適切に伝達することができる。

第５の態様に係る揺動装置は、第１ねじ軸４１と第２ねじ軸４６が一直線状に配置され、内部に共通のガイド軸８１が配置される。これにより、第１ねじ軸４１や第２ねじ軸４６が破断しても、ガイド軸８１により第１伸縮部３１と第２伸縮部３２の直列関係が維持されることとなり、転倒を適切に抑制することができる。

第６の態様に係る揺動装置は、第１ねじ軸４１と第２ねじ軸４６の基端部側が第１部材１１と第２部材１２の一方に連結され、第１移動体４２と第２移動体４７の先端部が連結部材９１に連結され、連結部材９１を介して第１部材１１と第２部材１２の他方に連結される。これにより、第１伸縮部３１と第２伸縮部３２とを並列配置することができると共に、第１ねじ軸４１と第２ねじ軸４６の一方が破断しても、他方により伸縮量を確保することで、転倒を適切に抑制することができる。

第７の態様に係る揺動装置は、第１伸縮部１０１は、ねじ軸１１１と、ねじ軸１１１のねじ部１１ａに螺合して軸方向に移動自在な移動体１１２とを有し、第２伸縮部１０２は、移動体１１２と、移動体１１２のねじ部１１２ｂに螺合して軸方向に移動自在な従動プーリ（円筒部材）１１６とを有し、駆動源３３とねじ軸１１１との間に駆動源３３の動力を伝達してねじ軸１１１を回転可能な第１動力伝達系３４が設けられると共に、駆動源３３と従動プーリ１１６との間に駆動源３３の動力を伝達して従動プーリ１１６を回転可能な第２動力伝達系３５が設けられる。これにより、第１伸縮部１０１と第２伸縮部１０２の構成部材を兼用して並列配置することで、小型化を図ることができると共に、ねじ軸１１１と従動プーリ１１６の一方が破断しても、他方により伸縮量を確保することで、転倒を適切に抑制することができる。

第８の態様に係る揺動装置は、第１動力伝達系３４，３４Ａおよび第２動力伝達系３５は、それぞれ異なる形式の動力伝達経路が設けられる。これにより、第１動力伝達系３４，３４Ａおよび第２動力伝達系３５に冗長性を確保することができ、安全性の向上を図ることができる。

第９の態様に係る揺動装置は、第１伸縮部３１，１０１と第２伸縮部３２，１０２の作動不良を検出する作動不良検出部７２と、作動不良検出部７２の検出結果に基づいて駆動源３３を制御する制御部７１とを有し、制御部７１は、作動不良検出部７２が第１伸縮部３１，１０１と第２伸縮部３２，１０２のいずれか一方の作動不良を検出すると、駆動源３３によりいずれか他方の伸縮量を制御する。これにより、第１伸縮部３１，１０１と第２伸縮部３２，１０２の一方に作動不良が発生しても、他方が正常に作動することで、転倒を抑制することができ、安全性の向上を図ることができる。

第１０の態様に係る揺動装置の制御方法は、対向して配置される第１部材１１と第２部材１２との間に複数の伸縮装置１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが配置される揺動方法において、伸縮装置１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、第１部材１１と第２部材１２との間で伸縮可能な第１伸縮部３１，１０１と、第１部材１１と第２部材１２との間で伸縮可能な第２伸縮部３２，１０２と、第１伸縮部３１，１０１および第２伸縮部３２，１０２に対して動力を供給する共通の駆動源３３とを備え、第１伸縮部３１，１０１と第２伸縮部３２，１０２のいずれか一方に作動不良が発生したとき、駆動源３３によりいずれか他方の伸縮量を制御する。

第１０の態様に係る揺動装置の制御方法によれば、第１伸縮部３１，１０１と第２伸縮部３２，１０２の一方に作動不良が発生しても、他方が正常に作動することで、転倒を抑制することができ、安全性の向上を図ることができる。また、第１伸縮部３１，１０１と第２伸縮部３２，１０２は、共通の駆動源３３により駆動することから、大型化や高コスト化を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、第１動力伝達系３４および第２動力伝達系３５をプーリおよび駆動ベルトにより構成したが、この構成に限定されるものではない。第１動力伝達系３４および第２動力伝達系３５を、例えば、歯車機構により構成してもよい。

１０ 揺動装置
１１ 第１部材
１２ 第２部材
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 伸縮装置
３１，１０１ 第１伸縮部
３２，１０２ 第２伸縮部
３３ 駆動源
３４，３４Ａ 第１動力伝達系
３５ 第２動力伝達系
４０ 第１ハウジング
４１ 第１ねじ軸
４２ 第１移動体
４６ 第２ねじ軸
４７ 第２移動体
５１ 回転軸
５２ 第２ハウジング
６１，６４ 駆動プーリ
６２，６５ 従動プーリ
６３，６６ 駆動ベルト
７１ 制御部
７２ 作動不良検出部
８１ ガイド軸
９１ 連結部材
１１１ ねじ軸
１１２ 移動体
１１６ 従動プーリ（円筒部材）
１３１ 駆動歯車
１３２ 従動歯車
１３３，１３４，１３５ 中間歯車
１４１ 第１動力伝達経路
１４２ 第２動力伝達経路

Claims (10)

1. 対向して配置される第１部材と第２部材との間に複数の伸縮装置が配置される揺動装置において、
   前記伸縮装置は、
   前記第１部材と前記第２部材との間で伸縮可能な第１伸縮部と、
   前記第１部材と前記第２部材との間で伸縮可能な第２伸縮部と、
   前記第１伸縮部および前記第２伸縮部に対して動力を供給する共通の駆動源と、
   を備える揺動装置。
2. 前記第１伸縮部と前記第２伸縮部は、前記第１部材と前記第２部材との間に直列に配置される、
   請求項１に記載の揺動装置。
3. 前記第１伸縮部と前記第２伸縮部は、前記第１部材と前記第２部材との間に並列に配置される、
   請求項１に記載の揺動装置。
4. 前記第１伸縮部は、第１ねじ軸と、前記第１ねじ軸のねじ部に螺合して軸方向に移動自在な第１移動体とを有し、前記第２伸縮部は、第２ねじ軸と、前記第２ねじ軸のねじ部に螺合して軸方向に移動自在な第２移動体とを有し、前記駆動源と前記第１ねじ軸との間に前記駆動源の動力を伝達して前記第１ねじ軸を回転可能な第１動力伝達系が設けられると共に、前記駆動源と前記第２ねじ軸との間に前記駆動源の動力を伝達して前記第２ねじ軸を回転可能な第２動力伝達系が設けられる、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の揺動装置。
5. 前記第１ねじ軸と前記第２ねじ軸は、一直線状に配置され、内部に共通のガイド軸が配置される、
   請求項４に記載の揺動装置。
6. 前記第１ねじ軸と前記第２ねじ軸は、基端部側が前記第１部材と前記第２部材の一方に連結され、前記第１移動体と前記第２移動体は、先端部が連結部材に連結され、前記連結部材を介して前記第１部材と前記第２部材の他方に連結される、
   請求項４に記載の揺動装置。
7. 前記第１伸縮部は、ねじ軸と、前記ねじ軸のねじ部に螺合して軸方向に移動自在な移動体とを有し、前記第２伸縮部は、前記移動体と、前記移動体の外周のねじ部に螺合して軸方向に移動自在な円筒部材とを有し、前記駆動源と前記ねじ軸との間に前記駆動源の動力を伝達して前記ねじ軸を回転可能な第１動力伝達系が設けられると共に、前記駆動源と前記円筒部材との間に前記駆動源の動力を伝達して前記円筒部材を回転可能な第２動力伝達系が設けられる、
   請求項１に記載の揺動装置。
8. 前記第１動力伝達系および前記第２動力伝達系は、それぞれ異なる形式の動力伝達経路が設けられる、
   請求項４または請求項７に記載の揺動装置。
9. 前記第１伸縮部と前記第２伸縮部の作動不良を検出する作動不良検出部と、前記作動不良検出部の検出結果に基づいて前記駆動源を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記作動不良検出部が前記第１伸縮部と前記第２伸縮部のいずれか一方の作動不良を検出すると、前記駆動源によりいずれか他方の伸縮量を制御する、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の揺動装置。
10. 対向して配置される第１部材と第２部材との間に複数の伸縮装置が配置される揺動装置の制御方法において、
    前記伸縮装置は、
    前記第１部材と前記第２部材との間で伸縮可能な第１伸縮部と、
    前記第１部材と前記第２部材との間で伸縮可能な第２伸縮部と、
    前記第１伸縮部および前記第２伸縮部に対して動力を供給する共通の駆動源と、
    を備え、
    前記第１伸縮部と前記第２伸縮部のいずれか一方に作動不良が発生したとき、前記駆動源によりいずれか他方の伸縮量を制御する、
    揺動装置の制御方法。

Images