KR101726308B1

KR101726308B1 - 시험 장치

Info

Publication number: KR101726308B1
Application number: KR1020157012311A
Authority: KR
Inventors: 에이세이 인; 토모히로 호사카
Original assignee: 가부시키가이샤 사기노미야세이사쿠쇼
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2017-04-12
Also published as: EP2930707A4; EP2930707A1; CN104854641A; CN104854641B; US9666094B2; KR20150070264A; WO2014087711A1; JP5963883B2; PL2930707T3; JPWO2014087711A1; EP2930707B1; ES2798578T3; US20150323415A1

Abstract

Yaw 방향의 각도 및 속도 범위가 크고 Yaw 방향의 토크가 크며, 가속도 범위가 크고, 또한 필요한 공간이 적어도 되어, 작은 동력과 적은 공간으로 높은 주파수까지의 시뮬레이션이 가능한 시뮬레이션 장치를 제공한다.
베이스 플레이트(14)에는, 슬라이딩 플로어의 상면을 X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께, Z축의 주위를 회전할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게 하는 이동 기구(50)가 연결되며, 이동 기구(50)가 상면으로부터 보아 베이스 플레이트(14)가 슬라이딩 플로어(12)의 상면의 대략 중심 위치에 있는 초기 위치 상태에 있을 때 원형 써클(C)을 따라 서로 중심 각도 β가 120°를 형성하도록, 베이스 플레이트(14) 상에 회전 운동 가능하게 연결되어 있음과 함께, 이동 기구(50)의 선단의 연장선이 초기 위치 상태에 있을 때, 원형 써클(C)에 접하거나 또는 원형 써클(C)에 접하는 상태에 가까운 각도가 되도록 마련되어 있다.

Description

시험 장치{TEST DEVICE}

본 발명은, 예를 들면 자동차·오토바이·전철·항공기·선박 등의 운수 기기나, 교량·빌딩·주택·건축물 등의 구조물, 이들의 부품 등의 피(被)시험 구조물(이하, 이들을 총칭하여, 간단히 「피시험 구조물」이라고 한다)에 대하여 외력을 부가하여 수행하는 재하(載荷) 시험이나, 진동을 부여하여 수행하는 가진(加振) 시험, 조작자의 운전 조작에 따른 운전 상태 등의 시뮬레이션 시험 등의 각종 시험(이하, 이들을 총칭하여, 간단히 「시험」이라고 한다)을 수행하기 위한 시험 장치에 관한 것이다.

종래, 이와 같은 시험 장치로서는, 이들의 피시험 구조물의 연구 개발을 목적으로 하는 가진 시험 장치나 재하 시험 장치가 있다. 또, 운수 기기의 연구 개발이나 운전자의 운전 능력의 향상 등을 목적으로 하여, 조작자의 운전 조작에 따른 운전 상태 등을 시뮬레이션하기 위한 운전 시뮬레이션 장치(이하, 간단히 「운전 시뮬레이터」라고 한다)가 있다.

이와 같은 시험 장치 중, 운전 시뮬레이션 장치를 예로 설명한다. 운전 시뮬레이션 장치는, 예를 들면 이른바 「스튜어트·플랫폼(헥사포드라고도 불린다)」이라고 불리는 6 자유도 패럴렐 메카니즘을 채용하여 병렬로 연결된 6개의 신축하는 링크가 협조하여 동작함으로써, 6 자유도의 위치 결정을 수행하는 운동 연결 기구에 의해 연결되며, 차량 모델 등의 피운전부가 마련된 플랫폼을 구비하고 있다.

또, 이러한 패럴렐 6 자유도 플랫폼은 운동 가능 범위가 한정되기 때문에, 운수 기기의 전진 방향·횡방향·선회에 대해 비교적 낮은 주파수에서 대진폭의 동작을 재현하므로, 평면상(X, Y, Yaw 방향)으로 이동할 수 있는 기구 위에 설치되는 경우가 있다.

이것에 의해, 조작자의 운전 조작에 따라 X, Y, Z의 3 방향의 병진 운동 외에, 각 축 둘레의 회전 운동을 더한, 즉 전후 방향, 좌우 방향, 상하 방향, 롤(Roll), 피치(Pitch), 요(Yaw)의 6 종류의 움직임으로 이루어지는 6 자유도의 틸트 운동을 재현함으로써, 조작자의 운전 조작에 따라 운전 상태를 시뮬레이션 하도록 구성되어 있다.

비교적 높은 주파수에서 소진폭의 동작은 스튜어트·플랫폼에 의해 재현되고, 비교적 낮은 주파수에서 대진폭의 동작은 평면 이동 기구에 의해 재현된다.

이와 같이 구성되는 종래의 운전 시뮬레이션 장치로서, 예를 들면 특허문헌 1(일본 특허 제4736592호 공보)에 개시되는 운전 모의 시험 장치가 제안되어 있다.

이 운전 모의 시험 장치(100)에서는, 도 18에 나타낸 바와 같이 6 자유도의 위치 결정을 수행하는 운동 연결 기구(102)에 의해 베이스(104)에 연결된 플랫폼(106) 상에 차량 모델을 구비한 돔(108)이 마련되어 있다.

그리고, X축 방향으로 배치된 복수의 X축 방향 레일(110)과 X축 방향 레일(110) 상을 X축 방향으로 이동 가능하며, Y축 방향으로 배치된 한 쌍의 Y축 방향 레일(112)을 구비하고 있다. 이 Y축 방향 레일(112) 상을 Y축 방향으로 이동 가능하도록 베이스(104)가 배치되어 있다.

이것에 의해, 이른바 「리니어 가이드」(Linear Guide)를 구성하고 있고, 차량 모델을 구비한 돔(108)이 X-Y 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

또, 특허문헌 2(일본 특허 제3915122호 공보)에는, 도 19에 나타낸 바와 같이 운전 시뮬레이터(200)가 개시되어 있다.

이 운전 시뮬레이터(200)에서는, 도 19에 나타낸 바와 같이 6 자유도의 위치 결정을 행하는 운동 연결 기구(202)에 의해 베이스(204)에 연결된 플랫폼(206) 상에 차량 모델을 구비한 돔(208)이 마련되어 있다. 그리고, 베이스(204)의 하면에, 슬라이딩면(210)에 대치하도록 복수의 에어 베어링(212)이 마련되어 있다.

또한, 특허문헌 2의 운전 시뮬레이터(200)에서는, 도 19에는 도시 생략한 리니어 가이드로 이루어지는 X축 방향 이동 장치에 의해 베이스(204)가 X축 방향으로 이동할 수 있음과 함께, 도시 생략한 Y축 방향 이동 장치에 의해 베이스(204)가 Y축 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

또, 이러한 시험 장치는, 자동차·오토바이·전철·항공기·선박 등의 운수 기기의 연구 개발이나, 운수 기기를 운전하는 사람의 운전 능력 향상 등을 목적으로 하여, 조작자의 운전 조작에 따른 운전 상태, 가진 시험, 가속도 시험 등을 모의하는 운전 시뮬레이터나 운전 시뮬레이터의 구성부로서 사용된다.

일본 특허 제4736592호 공보 일본 특허 제3915122호 공보

그러나, 특허문헌 1의 운전 모의 시험 장치(100)에서는 서로 직교하는 X축 방향 레일(110)과 Y축 방향 레일(112)이 필요하여, 장치의 설치 스페이스가 크게 필요하다. 또, 장치의 높이가 높아지고 가동부인 플랫폼(106)의 질량이 커져, 큰 구동 장치가 필요하여 대형화되게 된다.

또, 특허문헌 1의 운전 모의 시험 장치(100)에서는 베이스(104)가 X-Y 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있지만, 베이스(104)가 Z축(상하축)의 주위를 회전(Yaw 운동)할 수 없는 구조로 되어 있다.

이 때문에, 운수 기기가 선회시 필요한 동작은 모두 가동부의 6 자유도 플랫폼에서 재현시킬 필요성이 있으므로, 플랫폼이 더욱 대형화된다.

따라서, 특허문헌 1의 운전 모의 시험 장치(100)에서는 큰 설치 공간과 구동 장치가 필요하여 비용이 비싸진다. 또, 실제의 운전 상태시의 높은 주파수의 가속도의 재현을 할 수 없어, 조작자의 실제의 운전 조작에 따른 운전 상태를 시뮬레이션하는 것도 불가능해진다.

한편, 특허문헌 2의 운전 시뮬레이터(200)에서는 6 자유도 플랫폼은 에어 베어링(212)에 의해 지지를 받고 상하 방향이 구속되지 않기 때문에, 진동을 억제하기 위하여 무거운 베이스(204)가 필요하고, 특허문헌 1의 운전 모의 시험 장치(100)와 마찬가지로 장치의 설치 공간이 크게 필요하다. 또, 장치의 높이가 높아지고 가동부인 플랫폼(206)의 질량이 커져, 큰 구동 장치가 필요하게 되어 대형화되게 된다.

또, 특허문헌 2의 운전 시뮬레이터(200)에서는 가동부인 플랫폼(206)의 질량이 큼에도 불구하고 재현할 수 있는 주파수 범위는 1~3Hz이고, 높은 주파수에서는 진동을 다 억제할 수 없게 되므로, 더욱 무거운 베이스가 필요해진다. 실제의 운전 상태에 따른 가속도 등의 시험을 위하여, 6 자유도 플랫폼 위에 추가로 3 자유도의 기구를 마련할 필요가 있어 복잡하고 대형화된다.

또한, 특허문헌 2의 운전 시뮬레이터(200)에서는 슬라이딩면(210)의 표면으로서 매우 정밀도가 높은 슬라이딩면이 필요하여, 비용이 비싸진다.

이와 같이 특허문헌 1의 운전 모의 시험 장치(100), 특허문헌 2의 운전 시뮬레이터(200) 중 어느 경우에서도 큰 구동 장치가 필요해져 대형화되게 되어, 고속으로 고주파의 동작을 할 수 없게 된다.

이 때문에, 본 발명자들은, 도 20에 나타낸 시뮬레이션 장치(300)를 개발하였으며, 본 출원과 동일자로 출원하였다.

즉, 이 시뮬레이션 장치(300)에서는, 도 20에 나타낸 바와 같이 상면으로부터 보아 대략 7각형의 슬라이딩 플로어(312)를 구비하고 있고, 이 슬라이딩 플로어(312)의 상면에는, 후술하는 바와 같이 X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께, Z축의 주위를 회전(Yaw 운동)할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게, 상면으로부터 보아 대략 삼각형의 베이스 플레이트(314)가 배치되어 있다.

이 베이스 플레이트(314) 상에는, 도 20에 나타낸 바와 같이 운동 연결 기구(316)를 구비하고 있고, 운동 연결 기구(316)에 의해 상면으로부터 보아 대략 삼각형의 가동부를 구성하는 플랫폼(318)이 연결되어 있다. 또한, 도 20에 나타낸 바와 같이 플랫폼(318)은, 경량화를 위하여 이른바 트러스 구조의 파이프에 의해 구성되어 있다.

도 20에 나타낸 바와 같이, 운동 연결 기구(316)는, 이 실시예에서는 이른바 「스튜어트·플랫폼(헥사포드라고도 불린다)」이라고 불리는 6 자유도 패럴렐 메카니즘을 채용하고 있으며, 병렬로 연결된 6개의 신축하는 링크(316a~316f)로 구성되어 있다.

그리고, 이들 6개의 신축하는 링크(316a~316f)가 협조하여 동작함으로써, 도시 생략하였으나, 플랫폼(318)이 X-Y-Z 방향으로 이동할 수 있음과 함께, X축의 주위(Roll), Y축의 주위(Pitch), Z축의 주위(Yaw 운동)를 회전할 수 있도록 자유로이 이동 가능해지도록 구성되어 있다.

또, 도시 생략하였으나, 플랫폼(318) 상에는 콕핏(조종석), 하프 카 모델 등으로 이루어지는 피운전부가 마련되어 있다.

한편, 도 20에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(314)의 하면에는 슬라이딩 플로어(312)의 상면에 대하여 대치하도록 복수의 에어 베어링 유닛(332)이 마련되어 있다. 즉, 도 20에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(314)의 3지점의 모서리부에 형성되어 있다.

또, 도 20에 나타낸 바와 같이, 에어 베어링 유닛(332)은 슬라이딩 플로어(312)의 상면에 대하여 대치하도록 베이스 플레이트(314)의 하면에 일정 간격 이간되어 배치된 2개의 에어 베어링(334)을 구비하고 있다.

이와 같이 구성되는 에어 베어링 유닛(332)은, 에어 베어링(334)의 에어 압력이 높은 작동 상태에서는, 도시 생략하였으나, 에어 베어링(334)의 공기압에 의해 베이스 플레이트(314)가 뜨고, 슬라이딩 플로어(312)의 상면과의 사이에 에어층이 생기게 되어 있다.

이것에 의해, 베이스 플레이트(314) 상에 운동 연결 기구(316)에 의해 연결된 플랫폼(318)이, 슬라이딩 플로어(312)의 상면을 최소의 마찰력으로 이동할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 이들 2개의 에어 베어링(334)의 사이에, 도 20에 나타낸 바와 같이, 슬라이딩 플로어(312)에 대한 자력을 변경 가능한 자성 부착 장치(340)가 베이스 플레이트(314)의 하면에 슬라이딩 플로어(312)의 상면에 대하여 대치하도록 배치되어 있다.

또, 에어 베어링 유닛(332)은, 에어 베어링(334)의 에어 압력이 높은 작동 상태에서는, 자성 부착 장치(340)의 슬라이딩 플로어(312)에 대한 자력이 강한 상태가 되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성함으로써, 자성 부착 장치(340)에 의한 자력(자성 부착력)과 플랫폼(318)의 중량이 합쳐져 에어 베어링(334)의 상하 방향의 프리 로드(PreLoad) 상태가 되고 상하 방향의 반력·모멘트를 받아, 안정된 시뮬레이션이나 시험이 가능해진다.

그 결과, 플랫폼(318)의 중량이 가볍고 강성이 높으며, 또한 가벼운 베이스로 안정된 운동을 실현할 수 있어, 작은 동력과 적은 스페이스로 높은 주파수까지의 시뮬레이션이 가능하게 구성되어 있다.

한편, 도 20에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(314)에는, 슬라이딩 플로어(312)의 상면을, X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께, Z축의 주위를 회전(Yaw 운동)할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게 하는 이동 기구(350)가 연결되어 있다.

즉, 이동 기구(350)는 도 20에 나타낸 바와 같이, 서로 중심 각도 α가 120°의 각도로 이간되도록 배치된 3개의 피스톤 실린더 기구로 구성되는 이동 구동 장치(352a, 352b, 352c)로 구성되어 있다.

또, 도 20의 점선으로 나타낸 바와 같이, 도 20의 상태에서, 즉 상면으로 부터 보아 베이스 플레이트(314)가 슬라이딩 플로어(312)의 상면의 대략 중심 위치에 있을 때, 이동 구동 장치(352a, 352b, 352c)는 각각 그 기단부가 큰 원형 써클을 따라, 슬라이딩 플로어(312)의 상면에 서로 중심 각도 α가 120°의 각도로 이간되도록 고정된 3개의 고정 브라켓(354a, 354b, 354c)에 피봇(356a, 356b, 356c)에 의해 회전 운동 가능하게 연결되어 있다.

　또, 도 20에 나타낸 바와 같이, 피스톤(358a, 358b, 358c)의 선단의 연장선이 도 20의 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 도 20의 상태에서, 즉 상면으로부터 보아 베이스 플레이트(314)가 슬라이딩 플로어(312)의 상면의 대략 중심 위치에 있을 때(초기 위치 상태에 있을 때), 피스톤(358a, 358b, 358c)의 선단의 연장선이 베이스 플레이트(314)의 중심(O)을 향하는 위치에 배치되어 있다.

즉, 도 20에 나타낸 바와 같이, 피스톤(358a, 358b, 358c)의 선단이, 베이스 플레이트(314)의 3개의 모서리부에 각각 배치되어 있다.

그러나, 이 시뮬레이션 장치(300)에서는, Yaw 방향의 각도 및 속도 범위가 작으며 Yaw 방향의 토크가 작고, 가속도 범위가 작으며, 또한 필요한 공간이 커진다.

즉, 이 시뮬레이션 장치(300)에서는, 도 20의 상태, 즉 상면으로부터 보아 베이스 플레이트(314)가 슬라이딩 플로어(312)의 상면의 대략 중심 위치에 있는 상태(초기 위치 상태에 있는 상태)로부터 Yaw 방향으로 이동시킬 때 토크를 발생할 수 없기 때문에 Yaw 방향으로 이동할 수 없다.

따라서, X-Y 방향의 운동을 할 수 있으나, Yaw 방향의 운동이 제한되고, 특히 초기 위치에서는 Yaw 방향의 토크가 발생하지 않기 때문에 X-Y 방향뿐인 운동이 된다.

본 발명은, 조작자의 실제의 운전 조작에 따른 운전 상태를 시뮬레이션 할 수 있어, 실제의 운전 상태에 따른 가속도 등의 시험을 할 수 있는 시험 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명의 목적은, Yaw 방향의 각도 및 속도 범위가 크고 Yaw 방향의 토크가 크며, 가속도 범위가 크고, 또한 필요한 공간이 적어도 되어, 작은 동력과 적은 스페이스로 시뮬레이션이 가능한 시험 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 가동부인 피시험 구조물을 탑재한 베이스 플레이트의 중량이 가볍고, 강성이 높으며, 또한 가벼운 베이스로 안정된 운동을 실현할 수 있으며, 작은 동력과 적은 공간으로 높은 주파수까지의 시험이 가능한, 염가이며 컴팩트한 시험 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은, 상술한 종래 기술에서의 과제 및 목적을 달성하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 시험 장치는,

조작자의 운전 조작에 따라 운전 상태를 시뮬레이션하기 위한 시험 장치로서,

슬라이딩 플로어 상을 에어 베어링에 의해 X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께, Z축의 주위를 회전할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게 배치된 베이스 플레이트와,

상기 베이스 플레이트 상에, 운동 연결 기구에 의해 연결되며 피운전부가 마련된 플랫폼을 구비하고,

상기 베이스 플레이트에는, 슬라이딩 플로어의 상면을 X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께 Z축의 주위를 회전할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게 하는 이동 기구가 연결되며,

상기 이동 기구가, 상면으로부터 보아 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어의 상면의 대략 중심 위치에 있는 초기 위치 상태에 있을 때, 원형 써클(C)을 따라 서로 중심 각도 β가 120°를 형성하도록 베이스 플레이트 상에 회전 운동 가능하게 연결되어 있음과 함께,

상기 이동 기구의 선단의 연장선이 상기 초기 위치 상태에 있을 때, 원형 써클(C)에 접하거나 또는 원형 써클(C)에 접하는 상태에 가까운 각도가 되도록 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 예를 들면 차량 모델 등의 피운전부가 마련된 플랫폼이 6 자유도의 위치 결정을 수행하는 운동 연결 기구에 의해 베이스 플레이트에 연결되어 있다. 그리고, 이 베이스 플레이트가, 슬라이딩 플로어 상을 에어 베어링에 의해 X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께, Z축의 주위를 회전(Yaw 운동)할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게 배치되어 있다.

이것에 의해, 에어 베어링의 공기압에 의해 베이스 플레이트가 뜨고, 슬라이딩 플로어와의 사이에 에어층이 생겨, 베이스 플레이트 상에 운동 연결 기구에 의해 연결된 플랫폼이 슬라이딩 플로어 상을 최소의 마찰력으로 이동할 수 있다.

따라서, 작은 동력과 적은 스페이스로 조작자의 실제의 운전 조작에 따른 운전 상태를 시뮬레이션할 수 있어, 실제의 운전 상태에 따른 가속도 등의 시험을 할 수 있다.

또한, 이동 기구가, 상면으로부터 보아 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어의 상면의 대략 중심 위치에 있는 초기 위치 상태에 있을 때, 원형 써클(C)을 따라 서로 중심 각도 β가 120°를 형성하도록, 베이스 플레이트 상에 회전 운동 가능하게 연결되어 있음과 함께, 이동 기구의 선단의 연장선이 초기 위치 상태에 있을 때 원형 써클(C)에 접하거나 또는 원형 써클(C)에 접하는 상태에 가까운 각도가 되도록 마련되어 있다.

따라서, Yaw 방향의 각도, 속도 범위가 크고, Yaw 방향의 토크가 크고 가속도 범위가 크며, 또한 필요한 공간이 적어도 되어, 작은 동력과 적은 스페이스로 시뮬레이션이 가능한 시험 장치를 제공할 수 있다.

즉, 이와 같이 구성함으로써, 상면으로부터 보아 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어의 상면의 대략 중심 위치에 있을 때, 이동 기구가 원형 써클(C)에 접하거나 또는 원형 써클(C)에 접하는 상태에 가까운 각도가 되도록 마련되어 있으므로, Z축의 주위를 회전(Yaw 운동)할 때 필요한 가진기의 속도 및 가속도를 작게 할 수 있다.

또, 이동 기구의 선단의 연장선이, 상면으로부터 보아 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어의 상면의 대략 중심 위치에 있을 때(초기 위치 상태에 있을 때), 이동 기구가 원형 써클(C)에 접하도록, 또는 원형 써클(C)에 접하는 상태에 가까운 각도가 되도록 마련되며, 이동 기구의 선단의 연장선이 베이스 플레이트(14)의 중심(O)으로부터 어긋난 위치로 되어 있다.

이것에 의해, 상면으로부터 보아 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어의 상면의 대략 중심 위치에 있는 상태(초기 위치 상태에 있는 상태)로부터 이동시킬 때 필요한 토크로 이동시킬 수가 있다.

또, 원형 써클(C)의 직경이 비교적 작기 때문에, Yaw 운동 시에 필요한, 액츄에이터인 이동 기구의 스트로크와 속도가 작아져, 보다 하이 퍼포먼스의 시뮬레이터가 가능해진다.

또한, 액츄에이터인 이동 기구의 가속도도 작아지므로, 액츄에이터의 등가 질량으로서 필요한 토크가 감소하고, 베이스 플레이트에 대한 Yaw 방향의 토크가 증가하여 효율이 좋아진다.

또, 액츄에이터인 이동 기구의 축선과 회전 중심의 거리를 크게 취하고, 또한 이동 기구의 동작 범위가 최대가 되는 각도로 액츄에이터인 이동 기구를 배치하고 있다.

따라서, 액츄에이터인 이동 기구를 장착하는데 필요한 공간이 작아져 시뮬레이션 장치를 소형화할 수 있다.

또한, X-Y 방향의 이동 및 Z축의 주위를 회전(Yaw 운동)함에 따른 복합 운동의 가동 범위가 커진다.

또, 액츄에이터인 이동 기구를 베이스 플레이트 상에 설치함으로써, 이동 기구에서 발생하는 간섭을 리미트 스위치로 방지할 수도 있다.

이와 같이 구성함으로써, 베이스 플레이트의 하면에 슬라이딩 플로어에 대하여 대치하도록 배치되며, 슬라이딩 플로어에 대한 자력을 변경 가능한 자성 부착 장치를 구비하고 있고, 에어 베어링의 에어 압력이 높은 작동 상태에서는 자성 부착 장치의 슬라이딩 플로어에 대한 자력이 강한 상태가 되도록 구성되어 있다.

이것에 의해, 에어 베어링과 자성 부착 장치에 의한 프리 로드(Pre-Load)로 플랫폼의 상하 방향의 부하 용량을 늘릴 수 있다.

즉, 자성 부착 장치에 의한 자력(자성 부착력)과 플랫폼의 중량이 합쳐져 에어 베어링의 상하 방향의 프리 로드 상태가 되고, 상하 방향의 반력·모멘트를 받아 안정된 시뮬레이션이나 시험이 가능해진다.

그 결과, 플랫폼의 중량이 가볍고, 강성이 높으며, 또한 가벼운 베이스로 안정된 운동을 실현할 수 있어, 작은 동력과 적은 스페이스로 높은 주파수까지의 시뮬레이션이나 시험이 가능하다.

또한, 에어 베어링의 에어 압력이 낮은 비작동 상태에서는 자성 부착 장치의 슬라이딩 플로어에 대한 자력이 약한 상태가 되도록 구성되어 있다.

따라서, 에어 베어링의 에어 압력이 낮은 비작동 상태에서는 압력 센서에서 그 상태가 검출되어 시험 장치가 정지되지만, 관성의 영향으로 정지까지 베이스 플레이트가 일정 거리 이동하게 된다. 이 경우, 자성 부착 장치의 슬라이딩 플로어에 대한 자력이 약한 상태가 되므로 자력이 작용하지 않게 되어 마찰력을 저감할 수 있고, 마모를 줄여 시험 장치의 메인테넌스 주기를 길게 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 시험 장치는 상기 자성 부착 장치가 슬라이딩 플로어에 대하여 접근·이간 가능하게 구성되고, 상기 슬라이딩 플로어에 대한 자력의 강약이 절환 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함에 따라, 자성 부착 장치의 슬라이딩 플로어에 대한 거리를 변경함으로써, 슬라이딩 플로어에 대한 자력의 강약을 절환할 수 있으므로 시험 장치에 맞는 자력의 조정이 가능하다.

또, 본 발명의 시험 장치는 상기 자성 부착 장치가 슬라이딩 플로어에 대하여 접근·이간 가능하게 구성된 자석 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함에 따라, 자석 부재와 슬라이딩 플로어 사이의 틈새를 조정함으로써 시험 장치에 맞는 자력의 조정이 가능하다.

또, 에어 베어링의 에어 압력이 낮은 비작동 상태에서는 장치가 정지되지만, 관성의 영향으로 정지까지 베이스 플레이트가 일정 거리 이동하게 된다. 이 경우, 자성 부착 장치인 자석 부재가 슬라이딩 플로어로부터 이간되는 방향으로 이동하여, 슬라이딩 플로어에 대한 자력이 약한 상태가 되므로 자력이 작용하지 않게 되고, 또한 슬라이딩 플로어와 자석 부재 사이의 거리가 이간되어 있으므로 마찰력을 저감할 수 있고, 마모를 줄여 시험 장치의 메인테넌스 주기를 길게 하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 시험 장치는 상기 자석 부재가 영구 자석으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 자석 부재가 영구 자석으로 구성되어 있으면, 염가의 영구 자석을 자성 부착 장치의 자석 부재로서 이용할 수 있어 비용을 저감할 수 있다. 또, 자력을 발생시키기 위하여 동력을 필요로 하지 않으므로 에너지의 소비가 저감된다.

또, 본 발명의 시험 장치에서는 상기 자성 부착 장치가 전자석으로 구성되는 자석 부재를 구비하고 있는 것도 가능하다.

이와 같이, 자성 부착 장치가 전자석으로 구성되어 있으면, 전자석에 대한 전류의 크기를 변경함으로써 자력(자성 부착력)의 크기를 변경할 수 있어, 제어가 용이해진다.

또, 본 발명의 시험 장치는 상기 자석 부재가 복수의 자석 부재로 구성되고, 이들 자석 부재가 극의 방향이 서로 직각의 위치가 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 자석 부재가 극의 방향이 서로 직각의 위치가 되도록 배치되어 있으므로, 각 운동 방향(X-Y 방향, Yaw 회전)에서의 와전류에 의한 저항을 동일하게 할 수 있어, 정확한 시뮬레이션이나 시험을 실시할 수 있다.

또, 본 발명의 시험 장치는 상기 베이스 플레이트의 하면에 구면좌를 개재하여 복수의 에어 베어링이 마련되고,

상기 복수의 에어 베어링에 대응하여 복수의 자성 부착 장치가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 베이스 플레이트의 하면에 구면좌를 개재하여 복수의 에어 베어링이 마련되어 있으므로, 베이스 플레이트 전체가 균일하게 에어 베어링의 공기압에 의해 베이스 플레이트가 뜨고, 슬라이딩 플로어와의 사이에 에어층이 생겨, 베이스 플레이트 상에 운동 연결 기구에 의해 연결된 플랫폼이 슬라이딩 플로어 상을 최소의 마찰력으로 이동할 수 있다.

따라서, 작은 동력과 적은 스페이스로 조작자의 실제의 운전 조작에 따른 운전 상태를 시뮬레이션할 수 있어, 실제의 운전 상태에 따른 가속도 등의 시험도 할 수 있다.

또, 복수의 에어 베어링에 대응하여 복수의 자성 부착 장치가 마련되어 있으므로, 자성 부착 장치에 의한 자력(자성 부착력)과 플랫폼의 중량이 합쳐진 에어 베어링의 상하 방향의 프리 로드 상태가 베이스 플레이트 전체에서 균일해지고 상하 방향의 반력·모멘트를 받아, 보다 안정된 시뮬레이션이나 시험이 가능해진다.

또, 본 발명의 시험 장치는 상기 에어 베어링의 슬라이딩 플로어에 대치하는 면, 또는 상기 슬라이딩 플로어의 상면 중 적어도 일방의 표면에 마찰 저감 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 예를 들면 「폴리테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체 수지(PFA), 테트라플루오로에틸렌헥사플루오로프로필렌 공중합체 수지(FEP), 폴리클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 수지, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체 수지, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드 수지, 폴리비닐 플루오라이드 수지, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체 수지」 등의 불소계 수지나, 폴리이미드 수지(PI), 폴리아미드 6 수지(PA6), 폴리아미드이미드 수지(PAI), 피크 수지(PEEK) 등으로 이루어지는 시트를 접착하거나 이들의 수지 단체 및 혼합체를 소부(燒付) 코팅함으로써, 에어 베어링의 슬라이딩 플로어에 대치하는 면, 또는 슬라이딩 플로어의 상면 중 적어도 일방의 표면에 마찰 저감 처리를 실시하고 있다.

이것에 의해, 비상 정지 등의 경우, 또한 작동 중에 상정한 것보다 큰 부하가 가해진 경우에, 에어 베어링이 슬라이딩 플로어와 접촉했을 때 에어 베어링이 손상되는 것을 방지할 수 있어 장치의 수명이 길어진다.

또, 이와 같은 마찰 저감 처리가 실시되어 있으므로 에어 베어링과 슬라이딩 플로어의 사이가 다소 접촉하여도 에어 베어링이 손상되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 슬라이딩 플로어의 면의 정밀도를 다소 낮출 수 있으므로 비용을 저감할 수 있다.

본 발명에 의하면, 예를 들면 차량 모델 등의 피운전부가 마련된 플랫폼이, 예를 들면 6 자유도의 위치 결정을 수행하는 운동 연결 기구에 의해 베이스 플레이트에 연결되어 있다. 그리고, 이 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어 상을 구면좌를 개재하여 접속되는 에어 베어링에 의해 X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께, Z축의 주위를 회전(Yaw 운동)할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게 배치되어 있다.

또한, 이동 기구가 상면으로부터 보아 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어의 상면의 대략 중심 위치에 있는 초기 위치 상태에 있을 때, 원형 써클(C)을 따라 서로 중심 각도 β가 120°를 형성하도록 베이스 플레이트 상에 회전 운동 가능하게 연결되어 있음과 함께, 이동 기구의 선단의 연장선이 초기 위치 상태에 있을 때 원형 써클(C)에 접하거나 또는 원형 써클(C)에 접하는 상태에 가까운 각도가 되도록 마련되어 있다.

따라서, Yaw 방향의 각도 및 속도 범위가 크며, Yaw 방향의 토크가 크고 가속도 범위가 크며, 또한 필요한 공간이 적어도 되어, 작은 동력과 적은 공간으로 시뮬레이션이 가능한 시뮬레이션 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 시험 장치를 시뮬레이션 장치로서 적용한 시험 장치의 상면도이다.
도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 A 방향으로부터 본 정면도이다.
도 4는 도 1의 B 방향으로부터 본 측면도를 90도 우회전시킨 도면이다.
도 5는 도 1의 베이스 플레이트 부분의 상면도이다.
도 6은 도 5에서 베이스 플레이트 부분의 운동 연결 기구의 일부를 생략한 상면도이다.
도 7은 도 6의 배면도를 180도 우회전시킨 도면이다.
도 8은 도 6의 C 방향의 측면도를 90도 우회전시킨 도면이다.
도 9는 도 7의 에어 베어링과 자성 부착 장치 부분의 에어 베어링의 에어 압력이 높은 작동 상태의 확대도이다.
도 10은 도 7의 에어 베어링과 자성 부착 장치 부분의 에어 베어링의 에어 압력이 낮은 비작동 상태의 확대도이다.
도 11은 도 7의 에어 베어링과 자성 부착 장치 부분의 상면도이다.
도 12는 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어 상을 X-Y 방향, Z축의 주위를 회전 이동하는 상태를 설명하는 상면도이다.
도 13은 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어 상을 X-Y 방향, Z축의 주위를 회전 이동하는 상태를 설명하는 상면도이다.
도 14는 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어 상을 X-Y 방향, Z축의 주위를 회전 이동하는 상태를 설명하는 상면도이다.
도 15는 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어 상을 X-Y 방향, Z축의 주위를 회전 이동하는 상태를 설명하는 상면도이다.
도 16은 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어 상을 X-Y 방향, Z축의 주위를 회전 이동하는 상태를 설명하는 상면도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예의 시뮬레이션 장치의 도 1과 동일한 상면도이다.
도 18은 종래의 운전 모의 시험 장치(100)의 사시도이다.
도 19는 종래의 운전 시뮬레이이터(200)의 부분 확대 측면도이다.
도 20은 본 발명의 시뮬레이션 장치의 과제를 설명하기 위한 시뮬레이션 장치의 상면도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태(실시예)를 도면에 기초하여 보다 상세히 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 시험 장치를 시뮬레이션 장치로서 적용한 시험 장치의 상면도이고, 도 2는 도 1의 부분 확대도이고, 도 3은 도 1의 A 방향으로부터 본 정면도이며, 도 4는 도 1의 B 방향으로부터 본 측면도를 90도 우회전시킨 도면이고, 도 5는 도 1의 베이스 플레이트 부분의 상면도이고, 도 6은 도 5에서 베이스 플레이트 부분의 운동 연결 기구의 일부를 생략한 상면도이며, 도 7은 도 6의 배면도를 180도 우회전시킨 도면이고, 도 8은 도 6의 C 방향의 측면도를 90도 우회전시킨 도면이고, 도 9는 도 7의 에어 베어링과 자성 부착 장치 부분의 에어 베어링의 에어 압력이 높은 작동 상태의 확대도이며, 도 10은 도 7의 에어 베어링과 자성 부착 장치 부분의 에어 베어링의 에어 압력이 낮은 비작동 상태의 확대도이고, 도 11은 도 7의 에어 베어링과 자성 부착 장치 부분의 상면도이고, 도 12 내지 도 16은 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어 상을 X-Y 방향, Z축의 주위를 회전 이동하는 상태를 설명하는 상면도이다.

도 1에서, 부호 10은 전체로서 본 발명의 시험 장치를 시뮬레이션 장치로서 적용한 시험 장치를 나타내고 있다.

이 실시예의 시험 장치(10)에서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 조작자의 운전 조작에 따라 운전 상태를 시뮬레이션하기 위한 시험 장치에 적용한 실시예를 나타내고 있다.

즉, 예를 들면, 자동차·오토바이·전철·항공기·선박 등의 운수 기기에서, 이러한 운수 기기의 연구 개발이나, 운수 기기의 운전자의 운전 능력 향상 등을 목적으로 하여, 조작자의 운전 조작에 따른 운전 상태 등을 시뮬레이션하기 위한 것이다.

한편, 이 실시예에서는 차량 기기의 일례로서 자동차의 경우를 도시하고 있다. 또, 도시 생략하였으나, 본 발명의 시험 장치(10)에서는 필요에 따라 시험 장치(10)의 주위에 스크린 등이 마련되어 있어, 조작자(S)의 운전 조작에 따라 운전 상태를 시각적으로 시뮬레이션할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 예를 들면, 가속도 시험 등의 시험만을 실시하는 경우 등에서는 이러한 스크린을 마련하지 않는 경우도 있다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 시험 장치(10)에서는 슬라이딩 플로어(12)를 구비하고 있고, 이 슬라이딩 플로어(12)의 상면에는 후술하는 바와 같이 X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께 Z축의 주위를 회전(Yaw 운동)할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게, 상면으로부터 보아 대략 삼각형의 베이스 플레이트(14)가 배치되어 있다.

이 베이스 플레이트(14) 상에는, 도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이 운동 연결 기구(16)를 구비하고 있고, 운동 연결 기구(16)에 의해 상면으로부터 보아 대략 삼각형의 가동부를 구성하는 플랫폼(18)이 연결되어 있다. 한편, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 플랫폼(18)은 경량화를 위하여 이른바 트러스 구조의 파이프에 의해 구성되어 있다.

도 5 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 운동 연결 기구(16)는 이 실시예에서는 이른바 「스튜어트·플랫폼(헥사포드라고도 불린다)」이라고 불리는 6 자유도 패럴렐 메카니즘을 채용하고 있고, 병렬로 연결된 6개의 신축하는 링크(16a~16f)로 구성되어 있다.

그리고, 이들 6개의 신축하는 링크(16a~16f)가 협조하여 동작함으로써, 도시 생략하였으나 플랫폼(18)이 X-Y-Z 방향으로 이동할 수 있음과 함께, X축의 주위(Roll), Y축의 주위(Pitch), Z축의 주위를(Yaw 운동) 회전할 수 있게 자유로이 이동 가능해지도록 구성되어 있다.

즉, 이러한 링크(16a~16f)는 각각, 전기 또는 유압(도면은 전기의 예를 나타낸다) 구동 장치(20a~20f)를 작동함으로써 피스톤 실린더 기구가 작동하여 신축하는 구조로 되어 있다. 또, 이들 링크(16a~16f)의 하단은, 도 7에 나타낸 바와 같이 피봇축(22a~22f)을 개재해여 베이스 플레이트(14)의 3지점의 모서리부에 형성된 브라켓(24a~24f)에 각각 회전 운동 가능하게 연결되어 있다.

한편, 이들 링크(16a~16f)의 상단은, 도 7에 나타낸 바와 같이 피봇축(26a~26f)을 개재하여 플랫폼(18)의 3지점 모서리부에 마련된 지지부(28a~28f)에 각각 회전 운동 가능하게 연결되어 있다.

또, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 플랫폼(18) 상에는 운수 기기를 구성하는, 예를 들면 콕핏(조종석), 하프 카 모델 등으로 이루어지는 피운전부, 이 실시예의 경우에는 자동차의 차량(30)이 마련되어 있다. 또한, 도 3 및 도 4를 제외하고 설명의 편의상 피운전부(차량)(30)를 생략하여 나타내고 있다.

한편, 도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(14)의 하면에는 슬라이딩 플로어(12)의 상면에 대하여 대치하도록, 복수의 에어 베어링 유닛(32)이 마련되어 있다. 즉 이 실시예에서는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(14)의 3지점의 모서리부에 형성되어 있다.

또, 도 7, 도 9 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 에어 베어링 유닛(32)은 슬라이딩 플로어(12)의 상면에 대하여 대치하도록, 베이스 플레이트(14)의 하면에 일정 간격 이간되어 배치된 2개의 에어 베어링(34)을 구비하고 있다. 이러한 에어 베어링(34)은, 각각 베이스 플레이트(14)의 하면에 고정된 구면좌(36)에 장착부(38)에 의해 자유로이 회전 운동할 수 있도록 장착되어 있다. 슬라이딩 플로어(12)의 면 정밀도나 장착부의 평행도의 오차를 흡수한다.

그리고, 이들 2개의 에어 베어링(34)의 사이에, 도 9 및 10에 나타낸 바와 같이 슬라이딩 플로어에 대한 자력을 변경 가능한 자성 부착 장치(40)가 베이스 플레이트(14)의 하면에, 슬라이딩 플로어(12)의 상면에 대하여 대치하도록 배치되어 있다.

이 자성 부착 장치(40)는, 도 9 내지 도 11에 나타낸 바와 같이 피스톤 실린더 기구(42)를 구비하고 있고, 이 피스톤 실린더 기구(42)의 피스톤(44)의 하단에는 베이스판(46)이 고정되어 있다. 이 베이스판(46)의 하면에는, 예를 들면 영구 자석으로 이루어지는 자석 부재(48)가 배치되어 있다.

한편, 이와 같이 자석 부재(48)가 영구 자석으로 구성되어 있으면, 염가의 영구 자석을 자성 부착 장치(40)의 자석 부재(48)로서 이용할 수 있어 비용을 저감할 수 있음과 함께, 동력을 필요로 하지 않아 에너지 절약 효과를 기대할 수 있다.

또, 베이스판(46)과, 피스톤(44)의 주위에 마련된 4개의 가이드 부재(41)의 기단부의 플랜지(41a)의 사이에는 각각 용수철 부재(45)가 개재되어 있다.

이와 같이 구성되는 에어 베어링 유닛(32)은, 에어 베어링(34)의 에어 압력이 높은 작동 상태에서는, 도시 생략하였으나 에어 베어링(34)의 공기압에 의해 베이스 플레이트(14)가 뜨고, 슬라이딩 플로어(12)의 상면 사이에 에어층이 생기도록 되어 있다.

이것에 의해, 베이스 플레이트(14) 상에 운동 연결 기구(16)에 의해 연결된 플랫폼(18)이 슬라이딩 플로어(12)의 상면을 최소의 마찰력으로 이동할 수 있도록 되어 있다.

이 경우, 복수의 에어 베어링(34)에 대응하여 복수의 자성 부착 장치(40)가 마련되어 있으므로, 자성 부착 장치(40)에 의한 자력(자성 부착력)과 플랫폼(18)의 중량이 합쳐진 에어 베어링(34)의 상하 방향의 프리 로드 상태가 베이스 플레이트(14) 전체에서 균일해지고, 상하 방향의 반력·모멘트를 받아 보다 안정된 시뮬레이션, 시험이 가능해진다.

또, 에어 베어링 유닛(32)은 에어 베어링(34)의 에어 압력이 높은 작동 상태에서는 자성 부착 장치(40)의 슬라이딩 플로어(12)에 대한 자력이 강한 상태가 되도록 구성되어 있다.

즉, 이 실시예에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이 에어 베어링(34)의 에어 압력이 높은 작동 상태에서는 피스톤 실린더 기구(42)가 작동하고, 용수철 부재(45)의 가압력에 저항하여 피스톤(44)이 하방을 향하여 신장된다.

이것에 의해, 피스톤(44)의 하단에 고정된 베이스판(46)이 슬라이딩 플로어(12)의 상면을 향하여 하방으로 이동한다. 그 결과, 베이스판(46) 하면에 배치된 자석 부재(48)와 슬라이딩 플로어(12)의 상면 사이의 거리가 가까워져, 자성 부착 장치(40)의 슬라이딩 플로어(12)에 대한 자력이 강한 상태가 된다.

따라서, 에어 베어링(34)과 자성 부착 장치(40)에 의한 프리 로드로 플랫폼(18)의 상하 방향의 부하 용량을 늘릴 수 있다.

즉, 자성 부착 장치(40)에 의한 자력(자성 부착력)과 플랫폼(18)의 중량이 합쳐져 에어 베어링(34)의 상하 방향의 프리 로드 상태가 되고, 상하 방향의 반력·모멘트를 받아 안정된 시뮬레이션이나 시험이 가능해진다.

그 결과, 플랫폼(18)의 중량이 가볍고 강성이 높으며, 또한 가벼운 베이스로 안정된 운동을 실현할 수 있어, 작은 동력과 적은 스페이스로 높은 주파수까지의 시뮬레이션이 가능하다.

이 경우, 복수의 에어 베어링(34)에 대응하여 복수의 자성 부착 장치(40)가 마련되어 있으므로, 자성 부착 장치(40)에 의한 자력(자성 부착력)과 플랫폼(18)의 중량이 합쳐진 에어 베어링(34)의 상하 방향의 프리 로드 상태가 베이스 플레이트(14) 전체에서 균일해지고, 상하 방향의 반력·모멘트를 받아 보다 안정된 시뮬레이션이나 시험이 가능해진다.

한편, 이 경우, 에어 베어링(34), 자성 부착 장치(40)의 수, 베이스 플레이트(14)에서의 배치 위치 등은 특별히 한정되는 것은 아니며, 적절히 변경 가능하다.

한편, 에어 베어링 유닛(32)은 에어 베어링(34)의 에어 압력이 낮은 비작동 상태에서는 자성 부착 장치(40)의 슬라이딩 플로어(12)에 대한 자력이 약한 상태가 되도록 구성되어 있다.

즉, 이 실시예에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이 에어 베어링(34)의 에어 압력이 낮은 비작동 상태에서는 피스톤 실린더 기구(42)의 작동이 정지하고, 용수철 부재(45)의 가압력에 의해 피스톤(44)이 상방을 향하여 후퇴한다.

이것에 의해, 피스톤(44)의 하단에 고정된 베이스판(46)이 슬라이딩 플로어(12)의 상면으로부터 이간되는 방향으로 상방으로 이동한다. 그 결과, 베이스판(46) 하면에 배치된 자석 부재(48)와 슬라이딩 플로어(12)의 상면 사이의 거리가 커져, 자성 부착 장치(40)의 슬라이딩 플로어(12)에 대한 자력이 약한 상태가 된다.

따라서, 에어 베어링(34)의 에어 압력이 낮은 비작동 상태에서는, 압력 센서에서 그 상태가 검출되어 시험 장치(10)가 정지되지만, 관성의 영향으로 정지까지 베이스 플레이트(14)가 일정 거리 이동하게 된다.

이 경우, 자성 부착 장치(40)의 슬라이딩 플로어(12)에 대한 자력이 약한 상태, 즉 이 실시예에서는, 베이스판(46)의 하면에 배치된 자석 부재(48)와 슬라이딩 플로어(12)의 상면 사이의 거리가 커져 자력이 작용하지 않게 되어, 자석 부재(48)와 슬라이딩 플로어(12)의 상면과의 사이의 마찰력을 저감할 수 있고, 마모를 줄여 시험 장치(10)의 메인테넌스 주기를 길게 하는 것이 가능해진다.

이와 같이 구성하는 것에 의해, 자성 부착 장치(40)의 슬라이딩 플로어(12)에 대한 거리를 변경함으로써 슬라이딩 플로어(12)에 대한 자력의 강약을 절환할 수 있으므로, 시험 장치(10)에 맞는 자력의 조정이 가능하다.

한편, 에어 베어링(34)의 슬라이딩 플로어(12)에 대치하는 면, 또는 슬라이딩 플로어(12)의 상면 중 적어도 일방의 표면에 마찰 저감 처리가 실시되어 있어도 된다. 도 7에서는, 슬라이딩 플로어(12)의 상면에 마찰 저감 처리(11)가 실시되어 있는 상태를 나타내고 있다.

이와 같이, 예를 들면, 「폴리테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE), 테트라 플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체 수지(PFA), 테트라플루오로에틸렌헥사플루오로프로필렌 공중합체 수지(FEP), 폴리클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 수지, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체 수지, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드 수지, 폴리비닐 플루오라이드 수지, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체 수지」 등의 불소계 수지나, 폴리이미드 수지(PI), 폴리아미드 6 수지(PA6), 폴리아미드이미드 수지(PAI), 피크 수지(PEEK) 등으로 이루어지는 시트를 접착하거나, 이들의 수지 단체 및 혼합체를 소부 코팅함으로써 에어 베어링(34)의 슬라이딩 플로어(12)에 대치하는 면, 또는 슬라이딩 플로어(12)의 상면 중 적어도 일방의 표면에 마찰 저감 처리를 실시해도 된다.

이것에 의해, 비상 정지 등의 경우, 또한 작동 중에 상정한 것보다 큰 부하가 가해진 경우에, 에어 베어링(34)이 슬라이딩 플로어(12)의 상면과 접촉했을 때 에어 베어링(34)이 손상되는 것을 방지할 수 있어 장치의 수명이 길어진다.

또, 이와 같은 마찰 저감 처리가 실시되어 있으므로, 에어 베어링(34)과 슬라이딩 플로어(12)의 상면이 다소 접촉하여도 에어 베어링(34)이 손상되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 슬라이딩 플로어(12)의 상면의 면 정밀도를 다소 낮출 수 있으므로 비용을 저감할 수 있다.

또한, 자성 부착 장치(40)의 베이스판(46)의 하면에 배치된 자석 부재(48)는, 복수의 자석 부재(48)로 구성되고, 이들 자석 부재(48)가 극의 방향이 서로 직각의 위치가 되도록 배치되어 있어도 된다.

이와 같이 자석 부재(48)가 극의 방향이 서로 직각의 위치가 되도록 배치되어 있으므로, 각 운동 방향(X-Y 방향, Yaw 회전)에서의 와전류에 의한 저항을 동일하게 할 수 있어, 정확한 시뮬레이션이나 시험을 실시할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(14)에는 슬라이딩 플로어(12)의 상면을, X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께, Z축의 주위를 회전(Yaw 운동)할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게 하는 이동 기구(50)가 연결되어 있다.

즉, 이동 기구(50)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 서로 중심 각도 α가 120°의 각도로 이간되도록 배치된 3개의 피스톤 실린더 기구로 구성되는 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)로 구성되어 있다.

이들 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)는, 각각 그 기단(基端)부가 슬라이딩 플로어(12)의 상면에 서로 중심 각도 α가 120°의 각도로 이간되도록 고정된 3개의 고정 브라켓(54a, 54b, 54c)에, 피봇(56a, 56b, 56c)에 의해 회전 운동 가능하게 연결되어 있다.

또, 이들 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)는, 각각 그 피스톤(58a, 58b, 58c)의 선단이 도 1의 점선으로 나타낸 바와 같이, 도 1의 상태에서, 즉 상면으로부터 보아 베이스 플레이트(14)가 슬라이딩 플로어(12)의 상면의 대략 중심 위치에 있을 때(초기 위치 상태에 있을 때), 원형 써클(C)을 따라 서로 중심 각도 β가 120°를 형성하도록, 베이스 플레이트(14) 상에 마련된 3개의 고정 브라켓(60a, 60b, 60c)에, 피봇(62a, 62b, 62c)에 의해 회전 운동 가능하게 연결되어 있다.

또, 이러한 피스톤(58a, 58b, 58c)의 선단의 연장선이 도 1의 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 도 1의 상태에서, 즉 상면으로부터 보아 베이스 플레이트(14)가 슬라이딩 플로어(12)의 상면의 대략 중심 위치에 있을 때(초기 위치 상태에 있을 때), 피스톤(58a, 58b, 58c)이 원형 써클(C)에 접하거나 또는 원형 써클(C)에 접하는 상태에 가까운 각도가 되도록 마련되어 있다.

또한, 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)는, 각각 그 기단부에는 피스톤 실린더 기구를 작동하기 위한 전기 또는 유압(도면은 전기의 예를 나타낸다) 구동 장치(64a, 64b, 64c)가 마련되어 있다.

이와 같이 구성되는 이동 기구(50)는, 조작자(S)의 운전 조작에 따라 도시 생략한 제어 장치의 제어에 의해, 에어 베어링(34)의 에어 압력이 높은 작동 상태에서는 에어 베어링(34)의 공기압에 의해 베이스 플레이트(14)가 뜨고, 슬라이딩 플로어(12)의 상면과의 사이에 에어층이 생겨, 자성 부착 장치(40)의 슬라이딩 플로어(12)에 대한 자력이 강한 상태가 되어 프리 로드 상태가 된다.

이 상태에서, 조작자(S)의 운전 조작에 따라 전기 또는 유압(도면은 전기의 예를 나타낸다) 구동 장치(64a, 64b, 64c)의 작동을 제어함으로써, 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)의 피스톤 실린더 기구의 피스톤(58a, 58b, 58c)의 신장도가 조정된다.

이것에 의해, 도 1에 나타낸 베이스 플레이트(14)가 슬라이딩 플로어(12)의 상면의 대략 중심 위치에 있는 상태로부터, 도 12 내지 도 16에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(14)가 X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께 Z축의 주위를 회전(Yaw 운동)할 수 있도록 자유로이 이동 가능해지도록 구성되어 있다.

한편, 도 12 내지 도 16은 어디까지나 X-Y 방향의 이동, Z축의 주위를 회전(Yaw 운동)하는 일례를 나타낸 것으로, 그 외의 위치의 조합도 자유로움은 물론이다.

이와 같이 구성함으로써, 도 1의 상태에서, 즉 상면으로부터 보아 베이스 플레이트(14)가 슬라이딩 플로어(12)의 상면의 대략 중심 위치에 있을 때, 피스톤(58a, 58b, 58c)이 원형 써클(C)에 접하거나 또는 원형 써클(C)에 접하는 상태에 가까운 각도가 되도록 마련되어 있으므로, Z축의 주위를 회전(Yaw 운동) 시, 필요한 가진기의 속도, 가속도를 작게 할 수 있다.

피스톤(58a, 58b, 58c)의 선단의 연장선이 도 2의 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 도 1의 상태에서, 즉 상면으로부터 보아 베이스 플레이트(14)가 슬라이딩 플로어(12)의 상면의 대략 중심 위치에 있을 때(초기 위치 상태에 있을 때), 피스톤(58a, 58b, 58c)이, 원형 써클(C)에 접하거나 또는 원형 써클(C)에 접하는 상태에 가까운 각도가 되도록 마련되어, 피스톤(58a, 58b, 58c)의 선단의 연장선이 베이스 플레이트(14)의 중심(O)으로부터 어긋난 위치가 되어 있다.

이것에 의해, 도 1의 상태, 즉 상면으로부터 보아 베이스 플레이트(14)가 슬라이딩 플로어(12)의 상면의 대략 중심 위치에 있는 상태(초기 위치 상태에 있는 상태)로부터 이동시킬 때, 필요한 토크로 이동시킬 수 있다.

또, 원형 써클(C)의 직경이 비교적 작기 때문에, Yaw 운동 시에 필요한, 액츄에이터인 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)의 피스톤 실린더 기구의 스트로크와 속도가 작아져, 보다 하이 퍼포먼스인 시뮬레이터의 제공이 가능해진다.

또한, 액츄에이터인 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)의 피스톤 실린더 기구의 가속도도 작아지므로, 액츄에이터의 등가 질량에 필요한 토크가 줄어들고, 베이스 플레이트(14)에 대한 Yaw 방향의 토크가 증가하여 효율이 좋아진다.

또, 액츄에이터인 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)의 피스톤 실린더 기구의 축선과, 회전 중심의 거리를 크게 취하고, 또한 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)의 동작 범위가 최대가 되는 각도로 액츄에이터인 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)를 배치하고 있다.

따라서, 액츄에이터인 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)를 장착하는데 필요한 공간이 작아져 시험 장치(10)를 소형화할 수 있다.

또한, X-Y 방향의 이동, Z축 주위의 회전(Yaw 운동)에 의한 복합 운동의 가동 범위가 커진다.

또한, 도시 생략하였으나, 액츄에이터인 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)의 피스톤 실린더 기구를 베이스 플레이트(14) 상에 설치함으로써, 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)에서 발생하는 간섭을 리미트 스위치로 방지할 수도 있다.

실시예 2

도 17은 본 발명의 다른 실시예의 시험 장치의 도 1과 동일한 상면도이다.

이 실시예의 시험 장치(10)는 실시예 1에 나타낸 시험 장치(10)와 기본적으로는 동일한 구성이며, 동일한 구성 부재에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

이 실시예의 시험 장치(10)에서는, 도 17에 나타낸 바와 같이 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)는 각각 그 피스톤(58a, 58b, 58c)의 선단이 도 17의 점선으로 나타낸 바와 같이, 도 17의 상태에서, 즉 상면으로부터 보아 베이스 플레이트(14)가 슬라이딩 플로어(12)의 상면의 대략 중심 위치에 있을 때(초기 위치 상태에 있을 때), 도 1의 실시예의 시험 장치(10)와 비교하여 보다 큰 원형 써클(E)을 따라 서로 중심 각도 β가 120°를 형성하도록 베이스 플레이트(14) 상에 마련된 3개의 고정 브라켓(60a, 60b, 60c)에, 피봇(62a, 62b, 62c)에 의해 회전 운동 가능하게 연결되어 있다.

또, 이러한 피스톤(58a, 58b, 58c)의 선단의 연장선이, 도 17의 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 도 1의 상태에서, 즉 상면으로부터 보아 베이스 플레이트(14)가 슬라이딩 플로어(12)의 상면의 대략 중심 위치에 있을 때(초기 위치 상태에 있을 때), 피스톤(58a, 58b, 58c)이 원형 써클(E)에 접하도록 마련되어 있다.

따라서, 실시예 1의 시험 장치(10)와 비교하여, Yaw 방향의 각도 및 속도 범위가 작고, 또한 필요한 공간이 크게 되어 있으나, Yaw 방향의 토크가 크게 취해진다. 도 20에 나타낸 시뮬레이션 장치(300)와 비교하여 Yaw 방향의 운동이 가능하여, 보다 작은 동력과 적은 공간으로 사용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 시험 장치(10)에서는, 시험 장치(10)의 목적과 사용에 따라 적절히 변경하면 되며, 원형 써클(C 또는 E)의 크기는 아무런 한정이 되지 않는다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시의 양태를 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 상기의 실시예에서 운동 연결 기구(16)로서 이른바 「스튜어트·플랫폼(헥사포드라고도 불린다)」이라고 불리는 6 자유도 패럴렐 메카니즘을 채용하였으나, 그 외의 운동 연결 기구(16)를 채용하는 것도 가능하다.

또, 상기 실시예에서는 자성 부착 장치(40)의 베이스판(46)의 하면에 배치된 자석 부재(48)로서 영구 자석을 사용하였으나, 자성 부착 장치(40)가 전자석으로 구성되는 자석 부재(48)를 구비하고 있어도 된다.

이와 같이, 자성 부착 장치(40)가 전자석으로 구성되어 있으면, 전자석에 대한 전류의 크기를 변경함으로써 자력(자성 부착력)의 크기를 변경할 수 있어, 제어가 용이해진다.

또한, 상기 실시예에서는 액츄에이터인 이동 구동 장치(52a, 52b, 52c)로서 피스톤 실린더 기구를 사용하였으나, 그 외의 액츄에이터를 사용하는 것도 가능하다.

본 발명은, 예를 들면, 자동차·오토바이·전철·항공기·선박 등의 운수 기기나, 교량·빌딩·주택·건축물 등의 구조물이나, 이들의 부품 등의 피시험 구조물에 대하여, 외력을 부가하여 수행하는 재하 시험이나, 진동을 부여하여 수행하는 가진 시험, 조작자의 운전 조작에 따른 운전 상태 등의 시뮬레이션 시험 등의 각종 시험을 수행하기 위한 시험 장치에 적용할 수 있다.

10: 시험 장치 12: 슬라이딩 플로어
14: 베이스 플레이트 16: 운동 연결 기구
16a~16f: 링크 18: 플랫폼
20a~20f: 구동 장치 22a~22f: 피봇축
24a~24f: 브라켓 26a~26f: 피봇축
28a~28f: 지지부 30: 차량(피운전부)
32: 에어 베어링 유닛 34: 에어 베어링
36: 구면좌 38: 장착부
40: 자성 부착 장치 41: 가이드 부재
41a: 플랜지 42: 피스톤 실린더 기구
44: 피스톤 45: 용수철 부재
46: 베이스판 48: 자석 부재
50: 이동 기구 52a~52c: 이동 구동 장치
54a~54c: 고정 브라켓 56a~56c: 피봇
58a~58c: 피스톤 60a~60c: 고정 브라켓
62a~62c: 피봇 64a~64c: 구동 장치
100: 운전 모의 시험 장치 102: 운동 연결 기구
104: 베이스 106: 플랫폼
108: 돔 110: X축 방향 레일
112: Y축 방향 레일 200: 운전 시뮬레이터
202: 운동 연결 기구 204: 베이스
206: 플랫폼 208: 돔
210: 슬라이딩면 212: 에어 베어링
300: 시뮬레이션 장치 312: 슬라이딩 플로어
314: 베이스 플레이트 316: 운동 연결 기구
318: 플랫폼 332: 에어 베어링 유닛
334: 에어 베어링 340: 자성 부착 장치
350: 이동 기구 352a~352c: 이동 구동 장치
354a~354c: 고정 브라켓 356a~356c: 피봇
358a~358c: 피스톤 C: 원형 써클
D: 원형 써클 E: 원형 서클
O: 중심 S: 조작자
α: 중심 각도 β: 중심 각도

Claims

조작자의 운전 조작에 따라 운전 상태를 시뮬레이션하기 위한 시험 장치로서,
슬라이딩 플로어 상을 에어 베어링에 의해 X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께, Z축의 주위를 회전할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게 배치된 베이스 플레이트와,
상기 베이스 플레이트 상에, 운동 연결 기구에 의해 연결되며 피운전부가 마련된 플랫폼을 구비하고,
상기 베이스 플레이트에는, 슬라이딩 플로어의 상면을 X-Y 방향으로 이동할 수 있음과 함께, Z축의 주위를 회전할 수 있도록 자유로이 이동 가능하게 하는 이동 기구가 연결되며,
상기 이동 기구가, 상면으로부터 보아 베이스 플레이트가 슬라이딩 플로어의 상면의 중심 위치에 있는 초기 위치 상태에 있을 때, 원형 써클(C)을 따라 서로 중심 각도 β가 120°를 형성하도록 베이스 플레이트 상에 회전 운동 가능하게 연결되어 있음과 함께,
상기 이동 기구의 선단의 연장선이 상기 초기 위치 상태에 있을 때, 상기 베이스 플레이트의 중심(O)으로부터 어긋나도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 베이스 플레이트의 하면에 슬라이딩 플로어에 대하여 대치하도록 배치되며, 상기 슬라이딩 플로어에 대한 자력을 변경 가능한 자성 부착 장치를 구비하고,
상기 에어 베어링의 작동 상태에서는 상기 자성 부착 장치의 슬라이딩 플로어에 대한 자력이 강한 상태가 되고,
상기 에어 베어링의 비작동 상태에서는 상기 자성 부착 장치의 슬라이딩 플로어에 대한 자력이 약한 상태가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제2항에 있어서,
상기 자성 부착 장치가 슬라이딩 플로어에 대하여 접근·이간 가능하게 구성되고, 상기 슬라이딩 플로어에 대한 자력의 강약이 절환 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제3항에 있어서,
상기 자성 부착 장치가 슬라이딩 플로어에 대하여 접근·이간 가능하게 구성된 자석 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제4항에 있어서,
상기 자석 부재가 영구 자석으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자성 부착 장치가 전자석으로 구성되는 자석 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 자석 부재가 복수의 자석 부재로 구성되고, 이들 자석 부재가 극의 방향이 서로 직각의 위치가 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트의 하면에 구면좌를 개재하여 복수의 에어 베어링이 마련되고,
상기 복수의 에어 베어링에 대응하여, 복수의 자성 부착 장치가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어 베어링의 베이스 플레이트에 대치하는 면, 또는 상기 슬라이딩 플로어의 상면 중 적어도 일방의 표면에 마찰 저감 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.