JP3965061B2

JP3965061B2 - 動揺装置

Info

Publication number: JP3965061B2
Application number: JP2002041235A
Authority: JP
Inventors: 正行江原
Original assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-19
Also published as: JP2003236254A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、支持するアクチュエータの伸縮によって固定台と動揺台との相対的位置を変化させ、シミュレータやアミューズメント装置などの種類に応じて動揺する方向と姿勢を与える動揺装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の動揺装置の一例を示す斜視図である。図２において、２０１は床に固定される固定台、２０２１〜２０２６は固定台２０１上に仮想的に形成された正三角形の各頂点に１対づつ配置される６個の軸受け、２０３１〜２０３６は下端が前記軸受け２０２１〜２０２６のそれぞれに連結する直動のアクチュエータ、２０４は前記固定台２０１に対向して配置される動揺台、２０５１〜２０５６は、前記動揺台２０４が前記固定台２０１に対向する面上に仮想的に形成された正三角形の各頂点に１対づつ配置される、６個の軸受けである。第１のアクチュエータ２０３１は、下端を前記軸受け２０２１に上端を軸受け２０５６に連結する。第２のアクチュエータ２０３２は、下端を軸受け２０２２に上端を軸受け２０５１に連結する。第３のアクチュエータ２０３３は、下端を軸受け２０２３に上端を軸受け２０５２に連結し、順次連結して、第６のアクチュエータ２０３６は、下端を軸受け２０２６に上端を軸受け２０５５に連結する。このようにして、固定台２０１に配置される１対の軸受けに下端が連結する１対のアクチュエータのそれぞれの上端は、アクチュエータが交差しないように動揺台２０４に配置される異なる対の軸受けに分けられて連結される。このとき、各アクチュエータ２０３１〜２０３６が等しい長さになっていると、固定台２０１に形成される三角形と、動揺台２０４に形成される三角形とは互いに逆向きになる。このような、構成により６個のアクチュエータ２０３１〜２０３６の伸縮を組み合わせることより、動揺台２０４が６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に関する平行運動及び回転運動）で動作される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の上記動揺装置は、アクチュエータ２０３１〜２０３６を駆動させた場合、動揺台２０４を移動させる際に制限を受け、大きな範囲では移動できないという問題を持っていた。これは、６個の直動のアクチュエータ２０３１〜２０３６の運動方向と動揺台２０４が移動する方向との関係が複雑なため、動揺台２０４が移動した際にアクチュエータ２０３１〜２０３６同士が互いに干渉を受けてしまうため、アクチュエータ２０３１〜２０３６の運動量（移動距離）が非常に小さく動揺台２０４の移動範囲が小さいものとなる問題点があった。
【０００４】
図３（ａ）は、図２と同様の動揺装置を幾何学的に表記したものであり、図３（ｂ）は図３（ａ）を側面から見た模式図を示している。ここで、図３（ｃ）に示すように動揺台２０４が矢印の方向に移動するためには、アクチュエータ２０３１，２０３６及び２０３３，２０３４のそれぞれの組に伸びの運動を行わせ、アクチュエータ２０３２，２０３５に縮みの運動を行わせる。このように、一つの運動に対して６個のアクチュエータ２０３１〜２０３６の伸び縮みが互いに影響を及ぼし合うため、動揺台２０４の移動範囲が狭くなってしまっていた。
【０００５】
例えば、図４（ａ）に示すように、従来の動揺装置において、ヨー方向の運動を行い、アクチュエータ２０３２の長さがＡ−Ａ’と最大となってしまった場合に、図４（ｂ）に示すようなピッチ方向の運動を続けて行うとすると、破線で示すＡ−Ａ”までアクチュエータ２０３２を延ばす必要があるため、この状態での運動が制限されてしまう。
【０００６】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、アクチュエータの移動範囲が大きく、動揺台の移動範囲を広く出来る動揺装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る動揺装置は、固定台と動揺台と６個の直動アクチュエータとを備え、第１、第２、第３の直動アクチュエータの直動方向が３角形の辺を形成するように固定台又は動揺台のいずれか一方に配置し、第４、第５、第６の直動アクチュエータのそれぞれの一端を前記第１、第２、第３の直動アクチュエータを設けた台とは異なる前記動揺台又は固定台のいずれかに軸受けを介して３角形の頂点に位置するように連結し、かつ、前記第１、第２、第３の直動アクチュエータの直動する方向と前記第４、第５、第６の直動アクチュエータの直動する方向とを直角に配置するとともに、前記第４、第５、第６の直動アクチュエータの他端を前記第１、第２、第３の直動アクチュエータを軸にして回転可能に連結し、かつ、当該第１、第２、第３の直動アクチュエータのそれぞれの直動方向への移動とともに移動するように連結したものである。
【０００８】
【作用】
本発明に係る動揺装置において次のように作用する。固定台に連結された例えば第１、第２、第３の直動アクチュエータは、第４、第５、第６の直動アクチュエータの他端部を移動させる。この移動は、第４、第５、第６の直動アクチュエータの一端に連結する動揺台に対して主にＸ方向、Ｙ方向及びヨーの運動に関係する。固定台上のアクチュエータと動揺台を結ぶ例えば第４、第５、第６の直動アクチュエータにより、動揺台に対して主に、ロール、ピッチ及びＺ方向の運動が行われる。第１、第２、第３の直動アクチュエータと第４、第５、第６の直動アクチュエータとの移動が関係する運動が主に異なるため、互いに干渉を起こさない。よって、これら干渉を起こさない運動方向を組み合わせた動揺台の移動範囲は大きくなる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する。図１（ａ）は一実施例を説明する斜視図、図１（ｂ）はアクチュエータの連結を説明する図である。図１において、１０１は固定台、１０２は動揺台、１０３１，１０３２，１０３３は第１、第２、第３の直動アクチュエータであり、それぞれの直動方向が正３角形（△ＡＢＣ）の辺を形成するように固定台１０１に配置される。１０４１，１０４２，１０４３は軸受けであり、前記動揺台１０２上に仮想的に形成した正３角形（△Ａ’Ｂ’Ｃ’）の各頂点に位置するように配置され、当該動揺台１０２の面に直角な垂線を中心に回転可能に取り付けられる。１０５１，１０５２，１０５３は第４、第５、第６の直動アクチュエータであり、一端を前記軸受け１０４１，１０４２，１０４３に動揺台１０２の面と平行な線を回転軸にして連結するとともに、他端を第１、第２、第３の直動アクチュエータ１０３１，１０３２，１０３３に可動部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを介して連結する。このとき、第１、第２、第３の直動アクチュエータ１０３１，１０３２，１０３３の直動方向と、第４、第５、第６の直動アクチュエータ１０５１，１０５２，１０５３の直動方向とは互いに直角になるようにしている。可動部１０３ａ（，１０３ｂ，１０３ｃ）は、図１（ｂ）に示すように、第１（、第２、第３）の直動アクチュエータ１０３１（，１０３２，１０３３）が動作することにより長さ方向に運動し、自身の運動と第４（、第５、第６）の直動アクチュエータ１０５１（，１０５２，１０５３）の伸縮運動との関係により第１（、第２、第３）の直動アクチュエータ１０３１（，１０３２，１０３３）の回りに回転する。
【００１０】
図５（ａ），（ｂ）に本発明に係る動揺装置の模式図を示す。図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は側面から見た図である。図５において、仮想する座標の原点を動揺台１０２の重心Ｇにおき、ｘ軸を重心Ｇから第３の軸受け１０４３の配置位置方向にとり、ｙ軸を第１の軸受け１０４１から第２の軸受け１０４２の方向と並行にとり、ｚ軸を動揺台１０２と垂直方向にとる。
【００１１】
ｘ軸方向への移動は（図６（ａ），（ｂ））、第１の直動アクチュエータ１０３１により可動部１０３ａを例えばＣ方向に、第２の直動アクチュエータ１０３２により可動部１０３ｂを例えばＡ方向に、それぞれ移動させ、第３の直動アクチュエータ１０３３を移動せず、第４、第５の直動アクチュエータ１０５１，１０５２を僅かに縮ませ、第６の直動アクチュエータ１０５３を僅かに延ばす。
【００１２】
ｙ軸方向への移動は（図７（ａ），（ｂ））、第１の直動アクチュエータ１０３１により可動部１０３ａを例えばＢ方向に、第２の直動アクチュエータ１０３２により可動部１０３ｂを例えばＡ方向に、第３の直動アクチュエータ１０３３により可動部１０３ｃを例えばＡ方向に、それぞれ移動させ、第４の直動アクチュエータ１０５１は僅かに縮めた後再び僅かに延ばし、第５の直動アクチュエータ１０５２を延ばし、第６の直動アクチュエータ１０５３を伸縮させない。
【００１３】
ｚ軸方向への移動は（図８（ａ），（ｂ））、第１、第２、第３の直動アクチュエータ１０３１，１０３２，１０３３による移動はせず、第４、第５、第６の直動アクチュエータ１０５１，１０５２，１０５３を延ばす。
【００１４】
ｘ軸まわりの回転（ピッチ）は（図９（ａ），（ｂ））、例えば第１、第２の直動アクチュエータ１０３１，１０３２により可動部１０３ａ，１０３ｂをそれぞれ僅かにＢ方向に移動させ、第３の直動アクチュエータ１０３３による移動をせず、第４の直動アクチュエータ１０５１を縮め、第５の直動アクチュエータ１０５２を延ばし、第６の直動アクチュエータ１０５３を伸縮させない。
【００１５】
ｙ軸まわりの回転（ロール）は（図１０（ａ），（ｂ））、例えば第１の直動アクチュエータ１０３１により可動部１０３ａをＣ方向に、第２の直動アクチュエータ１０３２により可動部１０３ｂをＡ方向に、それぞれ僅かに移動させ、第３の直動アクチュエータ１０３３による移動をせず、第４、第５の直動アクチュエータ１０５１，１０５２のそれぞれを延ばし、第６の直動アクチュエータ１０５３を縮める。
【００１６】
ｚ軸まわりの回転（ヨー）は（図１１（ａ），（ｂ））、例えば第１の直動アクチュエータ１０３１により可動部１０３ａをＣ方向に、第２の直動アクチュエータ１０３２により可動部１０３ｂをＢ方向に、第３の直動アクチュエータ１０３３により可動部１０３ｃをＡ方向に、それぞれ移動させ、第４、第５、第６の直動アクチュエータ１０５１，１０５２，１０５３をそれぞれ延ばす。
【００１７】
そして、ヨー方向の運動後、図１２（ａ），（ｂ）のように、ピッチ方向の運動を行うときは、上記のピッチ運動と同様に、第１、第２、第３の直動アクチュエータ１０３１，１０３２，１０３３と、第４、第５、第６の直動アクチュエータ１０５１，１０５２，１０５３を動作させる。このとき、第４、第５、第６の直動アクチュエータ１０５１，１０５２，１０５３は、それぞれ第１、第２、第３の直動アクチュエータ１０３１，１０３２，１０３３と直角になるように連結されていて、固定台１０１に対して傾斜が少ないから、ピッチ運動における動揺台１０２を動かすための第４、第５、第６の直動アクチュエータ１０５１，１０５２，１０５３の運動は、殆どそのまま寄与する。この寄与は、Ｘ，Ｙ方向及びヨー方向の運動後、ロール、ピッチ及びＺ方向の運動についても同様であり、そのためこれらの運動を大きな範囲で動かすことが出来る。
【００１８】
上述した第１の実施例はいずれも、第１、第２及び第３の直動アクチュエータの直動方向が形成する形を正三角形にしたが、本発明はこれに限らず三角形を形成するものであればよい。例えば、第２の実施例として示す図１３のような二等辺三角形に直動アクチュエータの直動方向を配置したものであってもよい。第１の実施例のものでは、図６、図７において説明したように、Ｘ方向とＹ方向の可動範囲は、ほぼ同じになるが、第２の実施例の図１３（ａ）の二等辺三角形では、図のようにＸ，Ｙ方向を定めると、Ｘ方向の可動範囲がＹ方向よりも大きくすることができ、可動範囲は異方性のものが得られる。なお、第２の実施例において、１４１は固定台、１４２は動揺台、１４３１，１４３２，１４３３は第１、第２、第３の直動アクチュエータ、１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃは可動部、１４４１，１４４２，１４４３は軸受け、１４５１，１４５２，１４５３は第４、第５、第６の直動アクチュエータである。以下に図１３〜図１５により第２の実施例のＸ方向及びＹ方向の移動動作を説明する。
【００１９】
Ｘ方向への移動は（図１４（ａ），（ｂ））、第１の直動アクチュエータ１４３１により可動部１４３ａを例えばＣ方向に、第２の直動アクチュエータ１４３２を移動せず、第３のアクチュエータ１４３３により可動部１４３ｃを例えばＣ方向に移動させ、第４、第６の直動アクチュエータ１４５１，１４５３を僅かに延ばし、第５の直動アクチュエータ１４５２を延ばす。
【００２０】
Ｙ方向への移動は（図１５（ａ），（ｂ））、第１の直動アクチュエータ１４３１により可動部１４３ａを例えばＣ方向に、第２の直動アクチュエータ１４３２により可動部１４３ｂを例えばＡ方向に、第３のアクチュエータ１４３３により可動部１４３ｃを例えばＡ方向に移動させ、第４、第６の直動アクチュエータ１４５１，１４５３を僅かに延ばし、第５の直動アクチュエータ１４５２を伸縮させない。
【００２１】
第２の実施例について、Ｚ方向並びにｘ軸まわりの回転（ピッチ）、ｙ軸まわりの回転（ロール）及びｚ軸まわりの回転（ヨー）動作は、第１の実施例と同様である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１、第２、第３の直動アクチュエータと第４、第５、第６の直動アクチュエータとが互いに直角になるように配置連結されているから、第１、第２、第３の直動アクチュエータの動作に伴い、第４、第５、第６の直動アクチュエータは、固定台に対して傾きが少なくなって、アクチュエータの移動範囲が大きくなり、動揺台の移動範囲を広く出来る動揺装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例を説明する斜視図、及びアクチュエータの連結を説明する図である。
【図２】従来の動揺装置の一例を示す斜視図である。
【図３】従来の動揺装置の運動を説明するために幾何学的に表した模式図である。
【図４】従来の動揺装置の他の運動を説明するために幾何学的に表した模式図である。
【図５】本発明に係る動揺装置の模式図である。
【図６】ｘ軸方向への移動を説明する模式図である。
【図７】ｙ軸方向への移動を説明する模式図である。
【図８】ｚ軸方向への移動を説明する模式図である。
【図９】ｘ軸まわりの回転（ピッチ）を説明する模式図である。
【図１０】ｙ軸まわりの回転（ロール）を説明する模式図である。
【図１１】ｚ軸まわりの回転（ヨー）を説明する模式図である。
【図１２】ヨー方向の運動後のピッチ方向の運動を説明する模式図である。
【図１３】他の実施例を説明する模式図である。
【図１４】他の実施例によるｘ軸方向への移動を説明する模式図である。
【図１５】他の実施例によるｙ軸方向への移動を説明する模式図である。
【符号の説明】
１０１…固定台、１０２…動揺台、１０３１，１０３２，１０３３…第１、第２、第３の直動アクチュエータ、１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ…可動部、１０４１，１０４２，１０４３…軸受け、１０５１，１０５２，１０５３…第４、第５、第６の直動アクチュエータ。

Claims

固定台と動揺台と６個の直動アクチュエータとを備え、第１、第２、第３の直動アクチュエータの直動方向が３角形の辺を形成するように固定台又は動揺台のいずれか一方に配置し、第４、第５、第６の直動アクチュエータのそれぞれの一端を前記第１、第２、第３の直動アクチュエータを設けた台とは異なる前記動揺台又は固定台のいずれかに軸受けを介して３角形の頂点に位置するように連結し、かつ、前記第１、第２、第３の直動アクチュエータの直動する方向と前記第４、第５、第６の直動アクチュエータの直動する方向とを直角に配置するとともに、前記第４、第５、第６の直動アクチュエータの他端を前記第１、第２、第３の直動アクチュエータを軸にして回転可能に連結し、かつ、当該第１、第２、第３の直動アクチュエータのそれぞれの直動方向への移動とともに移動するように連結したことを特徴とする動揺装置。