JPH0910691A - 振動発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】加振対象物の乗載面の高さが低い振動発生装置
を提供。 【構成】加振対象物乗載用の振動テーブル１１と、この
振動テーブル１１とこれより下方の固定部１０との双方
に斜めに連結された伸縮可能な複数の作動器２１０，２
２０と、これらの作動器２１０，２２０を同相又は逆相
で伸縮させる制御手段５１１等，５２１等とを備えた
物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、振動発生装置に関
し、詳しくは、振動等体感可能な娯楽設備や地震等の疑
似体験装置等に好適な低床の振動発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、振動発生装置は、観客の模擬体感
による臨場感向上等のため映画等の画面の動きに合わせ
て観客室や視聴席あるいはゲーム機を揺らすことや、地
震を疑似体験させるため体験者の入っている模擬室を上
下左右に振動させることなどに用いられている。

【０００３】この装置は、図４にその模式図を示すが
（信号線は破線で示した）、上面に地震体験室１２が取
付られた振動テーブル１１と、ヘッド側がベース１０に
固定されロッドがベアリング３２，３３を介して振動テ
ーブル１１を下から支える鉛直の油圧シリンダ２２，２
３と、ヘッド側がベース１０の鉛直壁面に垂直に固定さ
れロッドがベアリング３１を介して振動テーブル１１を
脇から支える水平の油圧シリンダ２１とを備えて、振動
テーブル１１がベース１０の上方に支持されているもの
である。

【０００４】また、この装置は、ｘ方向の駆動制御のた
めに、振動テーブル１１のｘ方向すなわち水平方向の位
置を検出する位置センサ４１と、地震のｘ方向の揺れを
記録又は模擬した振動パターンの信号である目標位置信
号Ｘを発生するファンクションジェネレータ（Ｆ．
Ｇ．）５１と、目標位置信号Ｘと位置センサ４１の検出
位置との差を増幅出力する差動増幅回路６１と、差動増
幅回路６１の出力に応じて油圧シリンダ２１を駆動する
油圧サーボバルブ７１とを備えたものである。

【０００５】さらに、この装置は、ｚ方向の駆動制御の
ために振動テーブル１１のｚ方向すなわち高さ方向の位
置を検出する位置センサ４２と、地震のｚ方向の揺れを
記録等した振動パターンの信号である目標位置信号Ｚを
発生するファンクションジェネレータ５２と、目標位置
信号Ｚと位置センサ４２の検出位置との差を増幅出力す
る差動増幅回路６２と、差動増幅回路６２の出力に応じ
てシリンダ２２，２３を駆動する油圧サーボバルブ７２
を備えたものである。

【０００６】かかる構成の下で、ファンクションジェネ
レータ５１によって目標位置信号Ｘが与えられると、目
標位置信号Ｘと位置センサ４１の検出位置との差が差動
増幅回路６１によって増幅され、これに応じた油圧サー
ボバルブ７１によって油圧シリンダ２１が駆動される。
そして、目標位置と検出位置とが一致するまで油圧シリ
ンダ２１が駆動されて、そのロッドが出入りし、これが
ベアリング３１を介して振動テーブル１１をｘ方向に移
動さる。これにより、ファンクションジェネレータ５１
からの目標位置信号Ｘに追従して振動テーブル１１がｘ
方向に移動する。目標位置信号Ｘは地震の揺れに対応し
た信号であるから、振動テーブル１１は、ベアリング３
２，３３上を滑動しながらｘ方向に振動する。

【０００７】また、ファンクションジェネレータ５２に
よって目標位置信号Ｚが与えられると、目標位置信号Ｚ
と位置センサ４２の検出位置との差が差動増幅回路６２
によって増幅され、これに応じた油圧サーボバルブ７２
によって油圧シリンダ２２，２３が駆動される。そし
て、ｘ方向の場合と同様にして、振動テーブル１１は、
側面がベアリング３１を滑動しながら、全体がｚ方向に
振動する。

【０００８】このように、油圧シリンダ２１によって振
動テーブル１１がｘ方向に振動させられて地震体験室１
２に横揺れが加えられるとともに、油圧シリンダ２２，
２３によって振動テーブル１１がｚ方向に振動させられ
て地震体験室１２に縦揺れが加えられる。これにより、
地震体験室１２内に居る者は、地震の揺れを疑似体験す
ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の振動発生装置では、振動テーブルをｚ方向に
駆動する油圧シリンダが振動テーブル下でベースに対し
て立設されていることから、装置上に取付られる加振対
象物の床下部分の高さ即ち振動テーブルの位置が高い。

【００１０】このため、地震体験室等を取付けたままで
振動発生装置をトラック等に搭載して移動・搬送すると
きのことを考慮すると、道路事情等からトラック等の搭
載物の高さに一定の限度があるので、地震体験室等の高
さが振動発生装置の振動テーブルの高さによって制約さ
れることとなる。

【００１１】また、振動発生装置を建屋内に固設して用
いる場合は、振動発生装置が低ければ、その分だけ建屋
を低くできる。あるいは、同じ高さの建屋であれば、振
動発生装置が低いほど、より背の高い加振対象物をも加
振することが可能となる。そこで、この場合も、振動テ
ーブルの位置が低いほど好ましい。

【００１２】この発明は、このような点に鑑みてなされ
たものであり、加振対象物の乗載面の高さが低い振動発
生装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に発明された（出願当初請求項１記載の）第１の解決手
段としての振動発生装置は、（図１，図２に示す如
く、）振動させたい遊技器や実験室等の加振対象物（１
２）を上面に固定して又は固定せずに乗載させるための
振動テーブル（１１）と、この振動テーブルより下方に
位置する基台や枠等の固定部（１０）とこの振動テーブ
ルとの双方に対して直接に又は連接棒等を介して間接的
に連結され、しかも斜めの状態にされていて、望ましく
は鉛直線に対して互いに対称に斜めの状態にされてい
て、前記固定部と前記振動テーブルとの連結点間におけ
る連結距離を伸縮させる作動を行うことが可能な複数の
作動器（２１０、２２０）と、（必要に応じて選択的に
設けられ水平面内での移動及び回転等の不所望な方向の
運動を制限する手段（３１０、３２０）と、）前記複数
の作動器が同相又は逆相で（すなわち総て同相で若しく
は少なくとも一部逆相で又はこれらの重畳状態の何れか
選択された状態で）伸縮するように、これら複数の作動
器を制御する制御手段（５１１等、５２１等）とを備え
たことを特徴とするものである。

【００１４】ここで、「同相で伸縮」とは、各作動器が
鉛直成分に関して同速度で同量揃って伸びることをい
い、又は各作動器が鉛直成分に関して同速度で同量揃っ
て縮むことをいう。

【００１５】また、「逆相で伸縮」とは、何れか一の作
動器が所定速度で所定量伸び、且つ少なくとも１つ何れ
か他の作動器が前記の一の作動器の伸びに連動して対応
速度で対応量縮むことをいう。なお、「対応速度で対応
量縮む」における「対応」とは、基本的には、各作動器
が水平成分に関して同速度で同量揃って伸縮することを
意味する。

【００１６】そして、「重畳状態で伸縮」とは、上述の
関係を満たす同相成分と逆相成分とに各作動器の伸縮速
度及び伸縮量を分解可能であることをいう。換言するれ
ば、制御手段は、各作動器を伸縮させるに際し、これら
の関係を崩すことが無いように各作動器を制御するもの
である。

【００１７】なお、作動器としては、油圧シリンダや空
気圧シリンダ等の往復動形や単動形の作動器が挙げら
れ、制御手段としては、サーボ制御や流量制御あるいは
方向切換制御等が挙げられる。また、連結の手段として
は、掛止手段や係止手段、具体的には自在継手の他にヒ
ンジやフックなどが挙げられる。

【００１８】

【作用】このような第１の解決手段の振動発生装置にあ
っては、作動器によって振動テーブルとこれの下方の固
定部とが連結されるが、これらの作動器は斜めの状態で
連結されている。そこで、立設させていた作動器を斜め
にしたことにより、その差の分だけ振動テーブルを低く
することが可能となる。この振動テーブルは加振対象物
を乗載させるためのものであるから、結果として、加振
対象物の乗載面の高さを低くすることができる。

【００１９】さらに、固定部と振動テーブルとの間の連
結距離が、制御手段の制御に応じた作動器によって、同
相又は逆相で伸縮させられる。この連結距離が伸縮する
と振動テーブルが動くことになるが、同相で伸縮させる
ことによって振動テーブルが上下動する一方、逆相で伸
縮させることによって振動テーブルが左右移動する。こ
れにより、振動テーブルに乗載された加振対象物を振動
させることができる。

【００２０】なお、不所望な方向の運動を制限する手段
が付加された場合には、振動テーブルの揺動や特定方向
の傾斜などの不都合な動きは規制される。揺動等も必要
とする応用の場合、かかる手段は付加されず、振動テー
ブルは振動及び／又は揺動する。

【００２１】したがって、この発明によれば、加振対象
物の乗載面の高さが低い振動発生装置を実現することが
できる。

【００２２】

【実施例】本発明の振動発生装置を地震体験室の加振に
用いた実施例について、その構成を説明する。図１は、
その構成を示す模式図である。また、図２は、この地震
体験装置がトラックに搭載されているときの側面図であ
り、フレームを透視して見た装置の状態を示している。
なお、信号線は油圧ラインとの区別のため破線で示し
た。

【００２３】この装置は、加振対象物乗載用の振動テー
ブル１１と、伸縮可能な複数の作動器としての油圧シリ
ンダ２１０，２２０と、上下左右以外の移動を制限する
手段としてのリニアガイド３１０，３２０の結合体と、
油圧シリンダ２１０，２２０を同相又は逆相で伸縮させ
る制御手段としての演算回路５１１等，５２１等とを備
えるものである。

【００２４】振動テーブル１１は、上面がほぼ平坦であ
り、この上面に地震体験室１２等が取り付けられて、あ
るいは単に載せられた状態で、自身が振動・揺動させら
れることで、地震体験室１２等を振動・揺動させるもの
となっている。

【００２５】油圧シリンダ２１０は、ヘッド側が振動テ
ーブル１１の中央部下方でベース１０にヒンジ２１１で
連結され、ロッド先端が振動テーブル１１のｘ軸負側で
振動テーブル１１の下面にヒンジ２１２で連結されて、
斜めの状態となっている。また、供給された油圧力に応
じてロッドが出入りすることで、ヒンジ２１１とヒンジ
２１２との間の距離（連結距離）を伸縮させることが可
能なものである。

【００２６】油圧シリンダ２２０は、ヘッド側が振動テ
ーブル１１の中央部下方でベース１０にヒンジ２２１で
連結され、ロッド先端が振動テーブル１１のｘ軸正側で
振動テーブル１１の下面にヒンジ２２２で連結されて、
斜めの状態となっている。また、供給された油圧力に応
じてロッドが出入りすることで、ヒンジ２２１とヒンジ
２２２との間の距離（連結距離）を伸縮させることが可
能なものである。

【００２７】これらの油圧シリンダ２１０，２２０によ
って振動テーブル１１はベース１０の上方に下から支持
されるが、この状態で、振動テーブル１１のｙ方向正側
端面には、ｚ方向移動だけを許容するリニアガイド３２
０が取付られている。なお、ｙ方向負側端面にも同様に
ｚ方向移動だけを許容するリニアガイドが設けられてい
るが、図示は割愛した。

【００２８】さらに、ベース１０に固定されたフレーム
とリニアガイド３２０との間には、ｘ方向移動だけを許
容するリニアガイド３１０が取付られている。なお、対
向フレームにも同様にｘ方向移動だけを許容するリニア
ガイドが設けられているが、これも図示は割愛した。こ
れらのリニアガイド３１０，３２０の結合体は、振動テ
ーブル１１が上下左右（ｚ方向及びｘ方向）に移動する
ことを可能とする一方、それ以外の方向への移動を制限
するものとなっている。

【００２９】油圧サーボバルブ７１は、電磁制御形のも
のであり、一方の出力ポートが配管や可撓性ホースで油
圧シリンダ２１０のロッド側ポートに接続され、他方の
出力ポートが配管や可撓性ホースで油圧シリンダ２１０
のヘッド側ポートに接続され、制御入力として差動増幅
回路６１の出力を受けるものである。

【００３０】さらに、この差動増幅回路６１は、オペア
ンプ等を主体に構成され、振動テーブル１１のｘ方向位
置を検出する位置センサ４１の出力ｘ’を反転入力とし
て受け、演算回路５１１の出力を非反転入力として受け
るものである。これにより、フィードバックループが構
成されて、ヒンジ２１１とヒンジ２１２との間の連結距
離を、演算回路５１１の出力に従って伸縮させるものと
なっている。

【００３１】また、油圧サーボバルブ７２及び差動増幅
回路６２は、上述したのと同様のものであり、さらに上
述したのと同様に油圧シリンダ２２０及び位置センサ４
２に対して接続等されて、フィードバックループを構成
することで、ヒンジ２２１とヒンジ２２２との間の連結
距離を、演算回路５２１の出力に従って伸縮させるもの
となっている。

【００３２】ファンクションジェネレータ５１は、地震
の横搖れ即ちｘ方向の揺れに対応した振動パターンの信
号である目標位置信号Ｘを発生する関数発生器である。
そして、この目標位置信号Ｘは、演算回路５１１に入力
されて減算的対象とされ、演算回路５２１に入力されて
加算的対象とされる。また、ファンクションジェネレー
タ５２は、地震の縦搖れ即ちｚ方向の揺れに対応した振
動パターンの信号である目標位置信号Ｚを発生する関数
発生器である。そして、この目標位置信号Ｚは、演算回
路５１１及び演算回路５２１に入力されて双方の加算的
対象とされるものである。

【００３３】演算回路５１１は、検出出力ｘ’及びｚ’
と目標位置信号Ｘと目標位置信号Ｚとを受け（ｚ’の入
力は図示せず）、検出出力ｘ’及びｚ’の値に応じた補
正を加味しながら概ね目標位置信号Ｚから目標位置信号
Ｘを減算し、算出値を差動増幅回路６１に送出する。ま
た、演算回路５２１は、検出出力ｘ’及びｚ’と目標位
置信号Ｘと目標位置信号Ｚとを受け（ｘ’の入力は図示
せず）、検出出力ｘ’及びｚ’の値に応じた補正を加味
しながら概ね目標位置信号Ｚに目標位置信号Ｘを加算
し、算出値を差動増幅回路６２に送出するものである。

【００３４】これにより、目標位置信号Ｘの値が増加す
ると、ヒンジ２１１，２１２間の距離が増加する一方、
ヒンジ２２１，２２２間の距離は減少する。逆に目標位
置信号Ｘの値が減少すると、ヒンジ２１１，２１２間の
距離が減少する一方、ヒンジ２２１，２２２間の距離は
増大する。そこで、振動テーブル１１のｘ方向負側と正
側とが逆相で駆動制御されるので、ファンクションジェ
ネレータ５１や演算回路５１１等はｘ方向に振動テーブ
ル１１を振動させるものとなっている。

【００３５】また、目標位置信号Ｚの増減に対応して、
ヒンジ２１１，２１２間の距離とヒンジ２２１，２２２
間の距離とが揃って増減する。そこで、振動テーブル１
１の各部位が同相で駆動制御されるので、ファンクショ
ンジェネレータ５２や演算回路５２１等はｚ方向に振動
テーブル１１を振動させるものとなっている。

【００３６】この実施例の振動発生装置について、その
動作を説明する。

【００３７】振動発生装置を荷台に搭載したトラックが
デモンストレーション会場に到着し、所定の場所に停車
して所定のセットアップが済むと、停止状態の振動発生
装置（図２参照）が作動を開始する。

【００３８】そして、ファンクションジェネレータ５２
によって所定値の目標位置信号Ｚが与えられると、これ
が演算回路５１１，５２１に送出されて加算的入力とさ
れる。さらに、演算回路５１１の出力と位置センサ４１
の検出位置との差が差動増幅回路６１によって増幅さ
れ、これに応じた油圧サーボバルブ７１によって油圧シ
リンダ２１０が駆動される。これと同時に同様にして、
演算回路５２１と位置センサ４２と差動増幅回路６２と
油圧サーボバルブ７２によって油圧シリンダ２２０も駆
動される。そして、油圧シリンダ２１０，２２０のロッ
ドが揃って押し出される。

【００３９】これにより、上記所定値に対応した高さま
で振動テーブル１１が上方（ｚ方向）に平行移動する。
この状態で、地震の揺れ特に縦搖れ成分に対応した信号
が目標位置信号Ｚとしてファンクションジェネレータ５
２によって出力されると、この信号に追従して振動テー
ブル１１が上下動してｚ方向に振動する。これにより、
振動テーブル１１に載せられている地震体験室１２が上
下に加振される。

【００４０】また、ファンクションジェネレータ５１に
よって所定値の目標位置信号Ｘが与えられると、これが
演算回路５１１，５２１に送出されて、演算回路５１１
の減算的入力とされるとともに、演算回路５２１の加算
的入力とされる。さらに、演算回路５１１の出力と位置
センサ４１の検出位置との差が差動増幅回路６１によっ
て増幅され、これに応じた油圧サーボバルブ７１によっ
て油圧シリンダ２１０が駆動される。これと同時に同様
にして、演算回路５２１と位置センサ４２と差動増幅回
路６２と油圧サーボバルブ７２によって油圧シリンダ２
２０も駆動される。そして、油圧シリンダ２１０のロッ
ドが押し込まれるとともに、油圧シリンダ２２０のロッ
ドは押し出される。

【００４１】これにより、上記所定値に対応した位置ま
で振動テーブル１１が右（ｘ方向）に移動する。このよ
うにして、地震の揺れ特に横搖れ成分に対応した信号が
目標位置信号Ｘとしてファンクションジェネレータ５１
によって出力されると、この信号に追従して振動テーブ
ル１１は左右（ｘ方向）に振動する。これにより、振動
テーブル１１に載せられている地震体験室１２も横に振
動する。

【００４２】このように、目標位置信号Ｚに応じて振動
テーブル１１がｚ方向に振動させられて地震体験室１２
に縦揺れが加えられとともに、目標位置信号Ｘに応じて
振動テーブル１１がｘ方向に振動させられて地震体験室
１２に横揺れが加えられる。これにより、地震体験室１
２内に居る者は、地震の揺れを疑似体験することができ
る。

【００４３】以上、本発明の振動発生装置を車両搭載形
の地震体験装置に適用した場合を例に説明してきたが、
この発明の適用はこれに限られる訳ではない。例えば据
置形のシミュレータやゲーム機等にも好適である。振動
テーブルが低いことは、運搬時の制約に関してのみなら
ず、天井の高さや体験者・体感者の出入り口段差などに
起因する高さの制約に関しても、それの緩和に役立つか
らである。そこで、図３に、本発明の振動発生装置を適
用したフライトシミュレータの側面図を示す。繰り返し
となる説明は割愛するが、このフライトシミュレータは
ベース上に据え置かれている。

【００４４】また、位置センサ４１，４２は、振動テー
ブルの高さ等を直接検出するようにベースやフレームに
付設されている必要はなく、油圧シリンダ２１０，２２
０に付設されてその伸縮量を検出することで間接的に振
動テーブルの高さ等を検出するものであってもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段の振動発生装置にあっては、振動テー
ブルの下の作動器を立てておく代わりに、作動器を斜め
にして振動テーブルを支持させることとした。これによ
り、加振対象物の乗載面の高さを低くすることができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動発生装置の実施例について、その
構成を示す模式図である。

【図２】本発明の振動発生装置を適用した地震体験装置
が車両に搭載されている状態を、フレームを透視して見
た側面図である。

【図３】本発明の振動発生装置を適用したフライトシミ
ュレータがベース上に据え置かれている状態の側面図で
ある。

【図４】従来装置の模式図である。

【符号の説明】

１０ ベース（基台） １１ 振動テーブル（加振台） １２ 地震体験室（加振対象物） ２１，２２，２３ 油圧シリンダ ３１，３２，３３ ベアリング（軸受、すべり対偶） ４１，４２ 位置センサ ５１，５２ ファンクションジェネレータ（Ｆ．Ｇ．、
関数発生器） ６１，６２ 差動増幅回路（追従制御回路） ７１，７２ 油圧サーボバルブ（追従制御機構） ２１０ 油圧シリンダ（アクチュエータ、作動器） ２１１，２１２ ヒンジ（結合器） ２２０ 油圧シリンダ（アクチュエータ、作動器） ２２１，２２２ ヒンジ（結合器） ３１０，３２０ リニアガイド（制限手段） ５１１，５２１ 演算回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加振対象物乗載用の振動テーブルと、この
   振動テーブルとこれより下方の固定部とに斜めに連結さ
   れた伸縮可能な複数の作動器と、これらの作動器を同相
   又は逆相で伸縮させる制御手段とを備えたことを特徴と
   する振動発生装置。