WO2021039058A1 - アクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体 - Google Patents

アクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体 Download PDF

Info

Publication number
WO2021039058A1
WO2021039058A1 PCT/JP2020/024420 JP2020024420W WO2021039058A1 WO 2021039058 A1 WO2021039058 A1 WO 2021039058A1 JP 2020024420 W JP2020024420 W JP 2020024420W WO 2021039058 A1 WO2021039058 A1 WO 2021039058A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuator
piston
pipe
rolling bearing
roller followers
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/024420
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
栄生 伊
智規 内田
Original Assignee
株式会社鷺宮製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社鷺宮製作所 filed Critical 株式会社鷺宮製作所
Priority to EP20855991.4A priority Critical patent/EP3982519B1/en
Priority to US17/625,927 priority patent/US11828410B2/en
Priority to CN202080051223.4A priority patent/CN114127444A/zh
Publication of WO2021039058A1 publication Critical patent/WO2021039058A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/20—Undercarriages with or without wheels
    • F16M11/2092—Undercarriages with or without wheels comprising means allowing depth adjustment, i.e. forward-backward translation of the head relatively to the undercarriage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/12—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving reciprocating masses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • F16C13/006—Guiding rollers, wheels or the like, formed by or on the outer element of a single bearing or bearing unit, e.g. two adjacent bearings, whose ratio of length to diameter is generally less than one
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
    • G09B9/042—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles providing simulation in a real vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0208—Compliance devices
    • B25J17/0216—Compliance devices comprising a stewart mechanism
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/204—Axial sliding means, i.e. for rotary support and axial guiding of nut or screw shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2081—Parallel arrangement of drive motor to screw axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/2021—Screw mechanisms with means for avoiding overloading
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations

Definitions

  • the present invention relates to an actuator and a tripod structure including the actuator.
  • a driving simulator disclosed in Patent Document 1 has been known. As shown in FIG. 1 described later, the vibration system in such a driving simulator is mainly composed of a hexapod (Hexapod: 6-axis) structure and a tripod (Tripod: 3-axis) structure.
  • the hexapod structure is also called a Stewart platform, and is configured to support the top plate with a cockpit on the top with six actuators.
  • a hexapod structure in addition to the translational motions in the three directions of the X, Y, and Z axes, which are composed of the X and Y axes set on the sliding floor plane and the Z axis perpendicular to the plane. 6 degrees of freedom of tilt motion is reproduced, which consists of rotational motion around each axis, that is, motion in the front-back direction, left-right direction, up-down direction, roll (Roll), pitch (Pitch), and yaw (Yaw). This is configured to simulate the operating state according to the operating operation of the operator.
  • the tripod structure is a moving base in which three actuators are connected to a moving base on which the above-mentioned hexapod structure is mounted so that the center angles are separated from each other at an angle of 120 ° in the initial state of top view. It is configured so that it can move in the XY directions on the sliding floor and can rotate around the Z axis (Yaw motion).
  • the small-amplitude operation at a relatively high frequency is reproduced by the hexapod structure, and the large-amplitude operation at a relatively low frequency is reproduced by the tripod structure.
  • an electric actuator as disclosed in Patent Document 2 is used.
  • an electric actuator as disclosed in Patent Document 2 is used.
  • a ball screw as a feed screw, a conversion nut as a feed nut, and a piston integrally fixed with the conversion nut are provided inside the pipe.
  • the rotary motion of the ball screw is converted into the linear motion of the piston.
  • a sliding bearing is used as a support mechanism provided at the tip of the pipe and holding the piston so as to be movable, as shown in Patent Document 3.
  • a lateral load perpendicular to the axis that is, a moment due to its own weight because it is installed horizontally with respect to gravity, or a lateral load generated by driving another actuator.
  • a frictional force is generated between the support portion of the piston 24 (here, the sliding bearing portion 26) shown in FIG. 2c and the support portion of the conversion nut 23 shown in FIG. 2b due to a moment in the direction or the like.
  • FIG. 7A which will be described later, such frictional force causes a shock in the acceleration at the time of turning, and in the case of a boarding type driving simulator, the driver feels uncomfortable depending on the test scenario. As a result, it may affect the evaluation.
  • a structure is also known in which a ball spline is used instead of a sliding bearing as a piston support mechanism to reduce friction.
  • the actuator is laterally orthogonal to the axis. When a load in the direction was applied, the load was concentrated on the ball of the spline at the tip, and there was a risk of damaging that portion. Further, in order to solve this problem, a method of enlarging the ball spline can be considered, but there is a problem that the manufacturing becomes difficult and the cost becomes high.
  • an object of the present invention is an actuator capable of reducing the shock of acceleration at the time of turning back caused by an excessive load in the lateral direction orthogonal to the axis of the actuator while suppressing the manufacturing cost and man-hours. Is to provide a tripod structure with.
  • the actuator of the present invention is arranged inside the pipe, the ball screw as a feed screw, and the ball screw, and is screwed with the ball screw to rotate.
  • a conversion nut as a feed nut that converts motion into a linear motion
  • a conversion nut that is placed inside the pipe, fixed integrally with the conversion nut, and stretchably moved from a free end that is one end of the pipe.
  • the support mechanism has a rolling bearing structure including a plurality of roller followers. It is characterized by.
  • the plurality of roller followers and the plurality of roller followers are arranged around the pistons so that the plurality of roller followers and the plurality of roller followers rotate and hold the pistons movably. It may be provided with a part.
  • each of the plurality of roller followers may be preloaded with respect to the piston, and the piston may be preloaded and held.
  • the rolling bearing structure may be provided with three or more of the roller followers.
  • the tripod structure of the present invention is provided with the three actuators, and the moving base is separated from each other at an angle of 120 ° in the initial state of top view.
  • the feature is that the actuators are connected so that the moving base can move in the XY directions on the sliding floor via the air bearing and can rotate around the Z axis (Yaw movement).
  • the frictional force of the entire actuator can be reduced to less than half, and when the lateral load perpendicular to the axis of the actuator is excessive.
  • FIG. 2A is a vertical sectional view of a conventional actuator used in the tripod structure shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged view of a portion IIb shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is an enlarged view of the IIc portion shown in FIG. 2A.
  • FIG. 3A is a vertical sectional view of the actuator of the present invention, and FIG. 3B is an enlarged view of a portion IIIb shown in FIG. 3A.
  • 4 (a) is a perspective view showing the rolling bearing portion shown in FIG. 3 (b), and FIG. 4 (b) is a front view of the rolling bearing portion shown in FIG. 4 (a).
  • FIG. 4 (a) is a partial cross-sectional view for explaining the rolling bearing portion shown in FIG. 4 (a), and FIG. 5 (b) shows the rolling bearing portion shown in FIG. 4 (a) in FIG. 5 (a).
  • FIG. 6A is a perspective view showing a roller follower portion of the rolling bearing portion
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing the roller follower portion.
  • FIG. 7A is a diagram showing the acceleration characteristics of the conventional actuator
  • FIG. 7B is a diagram showing the acceleration characteristics of the actuator of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a vibration system of a driving simulator.
  • the vibration system 10 of the driving simulator is mainly composed of the hexapod structure 100 and the tripod structure 200.
  • the hexapod structure 100 is also called a Stewart platform, and has two actuators 120 at one location on a top plate 110 having a cockpit at the top, that is, six actuators 120A, 120B, 120C, 120D. , 120E, 120F are connected, and the top plate 110 is supported.
  • the actuators 120A, 120B, 120C, 120D, 120E, 120F used here a hydraulic jack, an electric actuator, or the like can be used, but here, they are shown in FIGS. 2 (a) to 3 (b) described later. It is assumed that an electric actuator is used.
  • each of the six actuators 120A, 120B, 120C, 120D, 120E, and 120F is connected by a universal joint so that the length is controlled but the angle can be freely rotated.
  • Such a hexapod structure 100 is composed of an X, Y axis set on a sliding floor 240 plane, which will be described later, and a Z axis perpendicular to this plane, in three directions of the X, Y, and Z axes.
  • rotational motion around each axis is added, that is, 6 degrees of freedom consisting of front-back direction, left-right direction, up-down direction, roll (Roll), pitch (Pitch), and yaw (Yaw) movement. It is configured to be able to reproduce the tilt motion, so that the operating state can be simulated according to the operating operation of the operator.
  • the tripod structure 200 has three actuators 220A, so that the moving base 210 on which the hexapod structure 100 described above is mounted is separated from each other at an angle of 120 ° in the initial state of top view. 220B and 220C are connected and configured.
  • the tripod structure 200 controls the lengths of the three actuators 220A, 220B, and 220C so that the moving base 210 moves on the sliding floor 240 in the XY directions via the air bearing 230 due to air pressure or the like. It is configured so that it can move and rotate around the Z axis (Yaw movement).
  • the small-amplitude operation at a relatively high frequency is reproduced by the hexapod structure 100, and the large-amplitude operation at a relatively low frequency is reproduced by the tripod structure 200.
  • FIG. 2A is a vertical cross-sectional view of the conventional actuator 20 used in the tripod structure 200 shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged view of a portion IIb shown in FIG. 2A. Yes, FIG. 2 (c) is an enlarged view of the IIc portion shown in FIG. 2 (a).
  • the conventional actuator 20 includes a pipe 21, a ball screw 22, a conversion nut 23, a piston 24, a servomotor 25, and a sliding bearing portion 26.
  • the pipe 21 is formed in a cylindrical shape, and a ball screw 22, a conversion nut 23, and a piston 24 are arranged inside the pipe 21.
  • the ball screw 22 is connected to the servomotor 25 by a timing belt mechanism (not shown) and is rotationally driven.
  • the conversion nut 23 is screwed with the ball screw 22, the rotation is restricted inside the pipe 21, and the conversion nut 23 is on the axis inside the pipe 21 in accordance with the rotation of the ball screw 22. It is slid.
  • the conversion nut 23 is slidably held inside the pipe 21 by a sliding bearing.
  • the ball screw 22 and the conversion nut 23 constitute a feed screw and a feed nut, respectively.
  • the piston 24 is fixed to the conversion nut 23 and is moved inside the pipe 21 in accordance with the movement of the conversion nut 23.
  • the piston 24 is driven to expand and contract from the inside of the free end, which is one end of the pipe 21, and constitutes a movable portion of the actuator 20. That is, in the actuator 20, the rotational motion of the ball screw 22 rotationally driven by the servomotor 25 is converted into the linear motion of the piston 24.
  • the sliding bearing portion 26 is provided at the tip of the free end, which is one end of the pipe 21, and holds the moving piston 24 in a slidable manner, and supports the piston 24. Consists of.
  • the conventional actuator 20 configured in this way has a problem that a shock may occur at the time of turning back, which may give the driver a sense of discomfort in the acceleration characteristics of the actuator. It was. Further, in this case, the evaluator who evaluates the performance of the vehicle cannot determine whether the shock is due to the vehicle movement or the shock of the simulator, which adversely affects the performance evaluation of the vehicle.
  • the cause of this problem is that the actuator used in the tripod structure of the driving simulator as shown in FIG. 1 is installed horizontally with respect to the lateral load perpendicular to the axis, that is, gravity. It was found that the frictional force becomes excessive due to the moment caused by its own weight or the lateral moment generated by driving another actuator. Therefore, the actuator of the present invention in which the shock at the time of turning back the acceleration, which has been a problem in the above-mentioned conventional actuator, is halved will be described below.
  • FIG. 3A is a vertical sectional view of the actuator 220 of the present invention
  • FIG. 3B is an enlarged view of a portion IIIb shown in FIG. 3A.
  • the actuator 220 of the present invention is fixed to the pipe 221 and the ball screw 222, the conversion nut 223, the piston 224, the servomotor 225, and the rolling bearing portion 226. It is provided with a flange 227.
  • the actuator 220 of the present invention shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) slides as a support mechanism for the piston 224 as compared with the conventional actuator 20 shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c).
  • the main difference is that a rolling bearing portion 226 and a fixing flange 227 for fixing the rolling bearing portion 226 are provided instead of the bearing portion 26, and the other parts have the same configuration. Similar reference numerals are given to similar components, and the description thereof will be omitted.
  • the fixed flange 227 is fixed to the tip of the free end of the pipe 221 with a stud bolt or the like, and the rolling bearing portion 226 is fixed to the fixed flange 227 with a bolt or the like.
  • the rolling bearing portion 226 may be directly fixed to the tip of the free end of the pipe 221 without providing the fixing flange 227.
  • the friction coefficient of a rolling bearing is about 1/10 to 1/100 of that of a sliding bearing of 0.1 to 0.2, and it has been conventionally known that the frictional force is significantly reduced. There is. There is also a method of using a ball spline instead of the conventional sliding bearing, but since the ball is small in the ball spline, the load is concentrated on the ball at the tip portion, and that portion may be damaged.
  • the rolling bearing portion 226 of the present invention since a roller follower is used, a relatively large size can be used, and the rolling bearing portion 226 also has resistance to a large load.
  • FIG. 4 (a) is a perspective view showing the rolling bearing portion 226 shown in FIG. 3 (b), and FIG. 4 (b) is a front view of the rolling bearing portion 226 shown in FIG. 4 (a).
  • 4 (c) is a side view of the rolling bearing portion 226 shown in FIG. 4 (a).
  • the rolling bearing portion 226 is mainly composed of four roller follower portions 226A, 226B, 226C, 226D and a holding portion 226a for holding the roller bearing portions 226A. ing.
  • four roller follower portions 226A, 226B, 226C, and 226D are provided, but any number of roller followers may be provided as long as they are three or more in order to hold the shaft core of the piston 224. Since the shapes of the roller follower portions 226A, 226B, 226C, and 226D are all the same, the roller follower portion 226A will be described as an example in the following description.
  • FIG. 5 (a) is a partial cross-sectional view for explaining the rolling bearing portion 226 shown in FIG. 4 (a), and FIG. 5 (b) shows the rolling bearing portion 226 shown in FIG. 4 (a). It is a partial cross-sectional view which shows from the direction different from (a).
  • FIG. 6A is a perspective view showing a roller follower portion 226A of the rolling bearing portion 226, and FIG. 6B is a cross-sectional view showing a roller follower portion 226A.
  • the roller follower is a donut-shaped bearing in which a needle-shaped roller called a needle is incorporated therein, and the roller follower portion 226A is a roller follower portion 226A.
  • a roller follower 226Aa Mainly, a roller follower 226Aa, a shaft 226Ab arranged at the center of the shaft 226Ab, two yokes 226Ac arranged on both sides of the shaft 226Ab to rotatably hold the shaft 226Ab, and one end of the shaft 226Ab. It is mainly formed from a roller follower 226Aa and a grease nipple 226Ad for injecting lubricating grease into the shaft 226Ab.
  • a preload screw 226P is used from behind each of the roller follower portions 226A, 226B, 226C, and 226D toward the piston 224. It is configured to apply preload.
  • a preload screw 226P a full screw bolt is used here to apply preload to the yoke 226Ac of the roller follower portion 226A, but the present invention is not limited to this, and a method using a spring or another method is used. It may be used as a preload.
  • FIG. 7A is a diagram showing the acceleration characteristics of the conventional actuator 20, and FIG. 7B is a diagram showing the acceleration characteristics of the actuator 220 of the present invention.
  • the vertical axis represents acceleration and the horizontal axis represents time.
  • the acceleration characteristics of the actuators 20 and 220 mean the acceleration characteristics of the tip portions of the pistons 24 and 224, which are the movable parts of the actuators 20 and 220.
  • FIG. 7A it can be seen that in the acceleration characteristics of the conventional actuator 20, noise is generated near the turning point of the acceleration and a shock is generated.
  • FIG. 7B in the acceleration characteristic of the tip of the actuator 220 of the present invention, the noise near the turning point of the acceleration is halved, and it can be seen that the problem is improved.
  • the friction coefficient of the support mechanism of the piston 224 can be significantly reduced by providing the rolling bearing portion 226 instead of the sliding bearing portion 26. Further, by providing three or more roller follower portions 226A or the like having a relatively large size and having resistance to a large load on the rolling bearing portion 226, the lateral load orthogonal to the axis of the actuator 220 can be compared. Even in a large case, it can have resistance to this. Further, by applying a preload from behind the roller follower portion 226A or the like toward the piston 224 with a preload screw 226P or the like, the piston 224 can be stably held even if the load in the lateral direction becomes excessive. it can.
  • the present invention applies an external force to, for example, transportation equipment such as automobiles, motorcycles, trains, aircraft, and ships, structures such as bridges, buildings, houses, and buildings, and structures under test such as these parts. It may be applied to a test device for performing various tests such as a load test performed by applying a load test, a vibration test performed by applying vibration, and a simulation test of an operating state according to an operator's driving operation. ..
  • the present invention even when the lateral load orthogonal to the axis of the actuator is excessive, the shock of acceleration at the time of turning back caused by this is reduced while suppressing the manufacturing cost and man-hours. It is possible to provide an actuator capable of using the actuator and a tripod structure using the actuator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
  • Instructional Devices (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

本発明の目的は、アクチュエータの軸線に直交する横方向の荷重が過大な場合においても、これにより生ずる折り返し時の加速度のショックを、製造コスト及び製造工数を抑制したまま低減できるアクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体を提供することである。本発明のアクチュエータ（２２０）は、パイプ（２２１）と、送りねじとしてのボールねじ（２２２）と、ボールねじ（２２２）と螺合される送りナットとしての変換ナット（２２３）と、変換ナット（２２３）と一体に固定され、パイプ（２２１）の一方の端部である自由端から伸縮可能に駆動されるピストン（２２４）と、パイプ（２２１）の自由端の先端に設けられ、ピストン（２２４）を移動可能に保持する複数のローラフォロア（２２６Ａａ）を備えた転がり軸受け部（２２６）を備えることを特徴とする。

Description

アクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体
　本発明は、アクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体に関する。
　従来から、特許文献１に開示されたドライビングシミュレータが知られている。このようなドライビングシミュレータにおける加振システムは、後述する図１に示すように、ヘキサポッド（Ｈｅｘａｐｏｄ：６軸）構造体と、トライポッド（Ｔｒｉｐｏｄ：３軸）構造体とから主に構成されている。
　ヘキサポッド構造体は、スチュワートプラットフォームとも呼ばれ、上部にコックピットが設けられる天板を６本のアクチュエータで支持するように構成されている。このようなヘキサポッド構造体では、すべり床平面上に設定されたＸ、Ｙ軸、およびこの平面に垂直なＺ軸とから構成された、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の３方向の並進運動の他に、各軸回りの回転運動を加えた、すなわち、前後方向、左右方向、上下方向、ロール（Ｒｏｌｌ）、ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）、ヨー（Ｙａｗ）の動きからなる、６自由度のチルト運動を再現しており、これにより操作者の運転操作に応じて運転状態をシミュレーションするように構成されている。
　トライポッド構造体は、上述のヘキサポッド構造体が搭載された移動ベースに、上面視の初期状態で相互に中心角度が１２０°の角度で離間するように、３本のアクチュエータが接続され、移動ベースがすべり床の上をＸ－Ｙ方向に移動できるのと共に、Ｚ軸回りの回転（Ｙａｗ運動）ができるように構成されている。なお、比較的高い周波数での小振幅の動作は、ヘキサポッド構造体により再現され、比較的低い周波数での大振幅の動作は、トライポッド構造体により再現される。
　このようなトライポッド構造体では、例えば、特許文献２に開示されたような電動アクチュエータが使用される。このようなアクチュエータでは、後述する図２に示すように、パイプの内部に少なくとも、送りねじとしてのボールねじと、送りナットとしての変換ナットと、変換ナットと一体的に固定されているピストンとを備え、ボールねじの回転運動をピストンの直線運動に変換している。
特許第５８１３７０６号公報 特開２０１５－４０６１４号公報 特開２００１－１２４１７５号公報
　このような従来のアクチュエータでは、パイプの先端に設けられ、ピストンを移動可能に保持する支持機構として、特許文献３に示すように滑り軸受けが使用されていた。しかしながら、トライポッド構造体に使用されるアクチュエータでは、軸線に直交する横方向の荷重、つまり、重力に対して水平に設置されるため自重に起因するモーメント、または、他のアクチュエータの駆動により発生する横方向のモーメント等により図２ｃに示すピストン２４の支持部（ここでは、滑り軸受け部２６）と、図２ｂに示す変換ナット２３の支持部で摩擦力が生じる。このような摩擦力により、後述する図７（ａ）に示すように、折り返し時の加速度にショックが発生し、搭乗タイプのドライビングシュミレータの場合には、試験シナリオによっては、運転者に違和感を与えることとなり、評価に影響を与える場合がある。
　また、ピストンの支持機構として、滑り軸受けの代わりにボールスプラインを使用して摩擦を低減する構造も知られているが、比較的大荷重がかかるトライポッド構造体では、アクチュエータに、軸線に直交する横方向の荷重が与えられた場合には、先端部のスプラインのボールに荷重が集中し、その部分が損傷する恐れがあった。またこの課題を解決するために、ボールスプラインを大きくする方法も考えられるが、製造が難しく困難となり、コストが高くなるという問題があった。
　従って、本発明の目的は、アクチュエータの軸線に直交する横方向の荷重が過大な場合においても、これにより生ずる折り返し時の加速度のショックを、製造コスト及び製造工数を抑制したまま低減できるアクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体を提供することである。
　前記課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、パイプと、前記パイプの内部に配置され、送りねじとしてのボールねじと、前記パイプの内部に配置され、前記ボールねじと螺合され、回転運動を直線運動に変換する、送りナットとしての変換ナットと、前記パイプの内部に配置され、前記変換ナットと一体に固定され、前記パイプの一方の端部である自由端から伸縮可能に移動されるピストンと、前記パイプの前記自由端の先端に設けられ、前記ピストンを移動可能に保持する支持機構とを備えるアクチュエータにおいて、前記支持機構が、複数のローラフォロアを備えた転がり軸受け構造であることを特徴とする。
　また、前記転がり軸受け構造は、前記複数のローラフォロアと、前記複数のローラフォロアのそれぞれが回転し前記ピストンを移動可能に保持するように、前記複数のローラフォロアを前記ピストンの周囲に配置する保持部とを備えるものとしてもよい。
　また、前記転がり軸受け構造において、前記複数のローラフォロアのそれぞれがピストンに対して予圧され、前記ピストンが予圧されて保持されるように構成されるものとしてもよい。
　また、前記転がり軸受け構造に、３個以上の前記ローラフォロアが設けられるものとしてもよい。
　前記課題を解決するために、本発明のトライポッド構造体は、前記アクチュエータを３個備え、移動ベースに、上面視の初期状態で相互に中心角度が１２０°の角度で離間するように、前記３個のアクチュエータが接続され、前記移動ベースがエアベアリングを介してすべり床の上をＸ－Ｙ方向に移動できるのと共に、Ｚ軸回りの回転（Ｙａｗ運動）ができるように構成されたことを特徴とする。
　本発明によれば、ピストン支持部を滑り軸受けから転がり軸受けにすることにより、アクチュエータ全体の摩擦力を半分以下に減らすことが可能となり、アクチュエータの軸線に直交する横方向の荷重が過大な場合においても、これにより生ずる折り返し時の加速度のショックを、製造コスト及び製造工数を抑制したまま半減できるアクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体を提供することができ、ドライビングシミュレータの使用範囲を広げることが可能となる。
ドライビングシミュレータの加振システムの一例を示す図である。 図２（ａ）は、図１に示すトライポッド構造体に使用される従来のアクチュエータの縦断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すIIｂ部分の拡大図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すIIｃ部分の拡大図である。 図３（ａ）は、本発明のアクチュエータの縦断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すIIIｂ部分の拡大図である。 図４（ａ）は、図３（ｂ）に示す転がり軸受け部を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す転がり軸受け部の正面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す転がり軸受け部の側面図である。 図５（ａ）は、図４（ａ）に示す転がり軸受け部を説明するための部分断面図であり、図５（ｂ）は、図４（ａ）に示す転がり軸受け部を図５（ａ）とは異なる向きから示す部分断面図である。 図６（ａ）は、転がり軸受け部のローラフォロア部を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、ローラフォロア部を示す断面図である。 図７（ａ）は、従来のアクチュエータの加速度特性を示す図であり、図７（ｂ）は、本発明のアクチュエータの加速度特性を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、ドライビングシミュレータの加振システムの一例を示す図である。
　図１において、ドライビングシミュレータの加振システム１０は、ヘキサポッド構造体１００と、トライポッド構造体２００とから主に構成されている。
　ヘキサポッド構造体１００は、スチュワートプラットフォームとも呼ばれ、上部にコックピットが設けられる天板１１０に、１箇所当たり２本のアクチュエータ１２０が合計３箇所、つまり、６本のアクチュエータ１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅ、１２０Ｆが接続され、天板１１０が支持されるように構成されている。ここで使用されるアクチュエータ１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅ、１２０Ｆとして、油圧ジャッキや電気アクチュエータ等が使用可能であるが、ここでは、後述する図２（ａ）乃至図３（ｂ）に示すように電気アクチュエータが使用されるものとする。また、６本のアクチュエータ１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅ、１２０Ｆの各々は、その長さが制御されるが、角度は自由に回動できるようにユニバーサルジョイントで接続される。
　このようなヘキサポッド構造体１００は、後述するすべり床２４０平面上に設定されたＸ、Ｙ軸、およびこの平面に垂直なＺ軸とから構成された、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の３方向の並進運動の他に、各軸回りの回転運動を加えた、すなわち、前後方向、左右方向、上下方向、ロール（Ｒｏｌｌ）、ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）、ヨー（Ｙａｗ）の動きからなる、６自由度のチルト運動を再現できるように構成され、これにより操作者の運転操作に応じて運転状態をシミュレーションできるように構成されている。
　トライポッド構造体２００は、上述のヘキサポッド構造体１００を上部に搭載した移動ベース２１０に、上面視の初期状態で相互に中心角度が１２０°の角度で離間するように、３本のアクチュエータ２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃが接続されて構成される。トライポッド構造体２００は、３本のアクチュエータ２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃの長さを制御することにより、移動ベース２１０が、空気圧などによるエアベアリング２３０を介して、すべり床２４０の上をＸ－Ｙ方向に移動できるのと共に、Ｚ軸回りの回転（Ｙａｗ運動）ができるように構成される。なお、比較的高い周波数での小振幅の動作は、ヘキサポッド構造体１００により再現され、比較的低い周波数での大振幅の動作は、トライポッド構造体２００により再現される。
　図２（ａ）は、図１に示すトライポッド構造体２００に使用される従来のアクチュエータ２０の縦断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すIIｂ部分の拡大図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すIIｃ部分の拡大図である。
　図２（ａ）乃至図２（ｃ）において、従来のアクチュエータ２０は、パイプ２１と、ボールねじ２２と、変換ナット２３と、ピストン２４と、サーボモータ２５と、滑り軸受け部２６とを備える。
　パイプ２１は、円筒形状に形成され、その内部にボールねじ２２と、変換ナット２３と、ピストン２４とが配置される。ボールねじ２２は、図示を省略するタイミングベルト機構によりサーボモータ２５に接続され、回転駆動される。変換ナット２３は、図２（ｂ）に示すように、ボールねじ２２と螺合され、パイプ２１の内部で回転が制限され、ボールねじ２２の回転に合わせて、パイプ２１の内部の軸線上に摺動される。なお、変換ナット２３は、滑り軸受けにより、パイプ２１の内部に摺動可能に保持される。ボールねじ２２と、変換ナット２３は、それぞれ送りねじと、送りナットを構成している。
　ピストン２４は、変換ナット２３に固定され、変換ナット２３の移動に合わせて、パイプ２１の内部で移動される。ピストン２４は、パイプ２１の一方の端部である自由端の内部から伸縮可能に駆動され、アクチュエータ２０の可動部を構成している。つまり、アクチュエータ２０では、サーボモータ２５により回転駆動されたボールねじ２２の回転運動をピストン２４の直線運動に変換している。滑り軸受け部２６は、図２（ｃ）に示すように、パイプ２１の一方の端部である自由端の先端に設けられ、移動するピストン２４を摺動可能に保持し、ピストン２４の支持機構を構成している。
　このように構成された従来のアクチュエータ２０では、後述する図７（ａ）に示すように、アクチュエータの加速度特性において、折り返し時にショックが発生し、運転者に違和感を与える場合があるという問題があった。また、この場合には、車両の性能を評価する評価者は、車両運動によるショックなのか、シミュレータのショックなのかが判断できず、車両の性能評価に悪影響を与えることとなっていた。
　検討の結果、この問題の原因は、図１に示すようなドライビングシミュレータのトライポッド構造体に使用されるアクチュエータでは、軸線に直交する横方向の荷重、つまり、重力に対して水平に設置されるため自重に起因するモーメント、または、他のアクチュエータの駆動により発生する横方向のモーメント等により摩擦力が過大となることだと判明した。そこで、上述の従来のアクチュエータで問題となっていた加速度の折り返し時のショックを半減させた本発明のアクチュエータを以下に説明する。
　図３（ａ）は、本発明のアクチュエータ２２０の縦断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すIIIｂ部分の拡大図である。
　図３（ａ）及び図３（ｂ）において、本発明のアクチュエータ２２０は、パイプ２２１と、ボールねじ２２２と、変換ナット２２３と、ピストン２２４と、サーボモータ２２５と、転がり軸受け部２２６と、固定フランジ２２７とを備える。
　図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す本発明のアクチュエータ２２０は、図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示す従来のアクチュエータ２０と比較して、ピストン２２４の支持機構として、滑り軸受け部２６の代わりに、転がり軸受け部２２６とこれを固定する固定フランジ２２７が設けられていることが主に異なり、それ以外の部分は同様の構成である。同様の構成要素には、同様の参照符号を付し、その説明を省略する。
　固定フランジ２２７は、ここでは図３（ｂ）に示すように、パイプ２２１の自由端の先端にスタッドボルト等により固定され、転がり軸受け部２２６は、この固定フランジ２２７にボルト等により固定されているが、この形状には限定されない。つまり、固定フランジ２２７を設けずに、転がり軸受け部２２６を直接パイプ２２１の自由端の先端に固定する構成としてもよい。
　一般に、転がり軸受けは、摩擦係数が滑り軸受けの０．１～０．２に対してその１／１０～１／１００程度となっており、格段に摩擦力が低下することが従来から知られている。また従来の滑り軸受けの代わりにボールスプラインを使用する方法もあるが、ボールスプラインではボールが小さいため、先端部のボールに荷重が集中し、その部分が損傷する恐れがある。これに対して、本発明の転がり軸受け部２２６では、後述するように、ローラフォロアを使用するため、比較的大きなサイズを使用することができ、大きな荷重に対する耐性も有している。
　図４（ａ）は、図３（ｂ）に示す転がり軸受け部２２６を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す転がり軸受け部２２６の正面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す転がり軸受け部２２６の側面図である。
　図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、転がり軸受け部２２６は、４個のローラフォロア部２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄと、これを保持する保持部２２６ａとから主に構成されている。なお、ここでは４個のローラフォロア部２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄが設けられるものとしたが、ピストン２２４の軸芯を保持するために３個以上であればいくつ設けられるものとしてもよい。なお、ローラフォロア部２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄの形状は全て同じであるため、以下の説明では、ローラフォロア部２２６Ａを例にとり説明する。
　図５（ａ）は、図４（ａ）に示す転がり軸受け部２２６を説明するための部分断面図であり、図５（ｂ）は、図４（ａ）に示す転がり軸受け部２２６を図５（ａ）とは異なる向きから示す部分断面図である。図６（ａ）は、転がり軸受け部２２６のローラフォロア部２２６Ａを示す斜視図であり、図６（ｂ）は、ローラフォロア部２２６Ａを示す断面図である。
　図５（ａ）乃至図６（ｂ）に示すように、ローラフォロアとは、その内部にニードルと呼ばれる針状のローラが組み込まれている、ドーナツ形状のベアリングであり、ローラフォロア部２２６Ａは、主に、ローラフォロア２２６Ａａと、この中心に配置され回転軸となるシャフト２２６Ａｂと、シャフト２２６Ａｂの両側に配置され、シャフト２２６Ａｂを回転可能に保持する２つのヨーク２２６Ａｃと、シャフト２２６Ａｂの一方の端部に配置され、ローラフォロア２２６Ａａとシャフト２２６Ａｂの内部に潤滑グリスを注入するためのグリスニップル２２６Ａｄとから主に形成される。
　また、本実施形態では、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、ローラフォロア部２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄのそれぞれの背後からピストン２２４に向けて、予圧ねじ２２６Ｐを使用して予圧をかける構成としている。予圧ねじ２２６Ｐとして、ここでは全ねじボルトを使用して、ローラフォロア部２２６Ａのヨーク２２６Ａｃに予圧をかける構成としているが、これには限定されず、スプリングを使用する方法や、その他の方法を使用して予圧をかけるものとしてもよい。
　また、このように、ローラフォロア部２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄに、予圧ねじ２２６Ｐ等により予圧を掛ける構成とすることにより、ピストン２２４とローラフォロア部２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃ、２２６Ｄとのガタがなくなり、荷重が比較的大きい、トライポッド構造体２００に使用されるアクチュエータ２２０において、横方向の荷重が過大となる場合においても、安定してピストン２２４を保持することができる。
　図７（ａ）は、従来のアクチュエータ２０の加速度特性を示す図であり、図７（ｂ）は、本発明のアクチュエータ２２０の加速度特性を示す図である。
　図７（ａ）及び図７（ｂ）において、縦軸は加速度を示し、横軸は時間を示している。なお、アクチュエータ２０、２２０の加速度特性とは、アクチュエータ２０、２２０の可動部であるピストン２４、２２４の先端部の加速度特性を意味する。図７（ａ）に示すように、従来のアクチュエータ２０の加速度特性では、加速度の折り返し地点付近でノイズが発生しており、ショックが生じていることがわかる。これに対して、図７（ｂ）に示すように本発明のアクチュエータ２２０の先端部の加速度特性では、加速度の折り返し地点付近のノイズが半減しており、問題が改善していることがわかる。
　このように、本実施形態のアクチュエータ２２０によれば、滑り軸受け部２６の代わりに、転がり軸受け部２２６を設けることにより、ピストン２２４の支持機構の摩擦係数を大幅に低減することができる。また、転がり軸受け部２２６に、比較的大きなサイズであり、大きな荷重に対する耐性を有するローラフォロア部２２６Ａ等を３個以上の複数個設けることにより、アクチュエータ２２０の軸線に直交する横方向の荷重が比較的大きな場合においても、これに対する耐性を有することができる。さらに、ローラフォロア部２２６Ａ等の背後からピストン２２４に向けて、予圧ねじ２２６Ｐ等により予圧をかける構成とすることにより、横方向の荷重が過大となっても安定してピストン２２４を保持することができる。
　なお、これまで、本発明のアクチュエータ２２０及びこれを備えたトライポッド構造体２００が、ドライビングシミュレータの加振システム１０に搭載される実施形態を例にとり説明してきたが、これには限定されない。つまり本発明は、例えば自動車、バイク、電車、航空機、船舶などの運輸機器や、橋梁、ビル、住宅、建築物などの構造物や、これらの部品などの被試験構造物に対して、外力を印加して行う載荷試験や、振動を与えて行う加振試験や、操作者の運転操作に応じた運転状態などのシミュレーション試験などの各種の試験を行うための試験装置に適用するものとしてもよい。
　以上説明したように、本発明によれば、アクチュエータの軸線に直交する横方向の荷重が過大な場合においても、これにより生ずる折り返し時の加速度のショックを、製造コスト及び製造工数を抑制したまま低減できるアクチュエータ及びこれを使用したトライポッド構造体を提供することができる。

Claims (5)

  1. 　パイプと、
    　前記パイプの内部に配置され、送りねじとしてのボールねじと、
    　前記パイプの内部に配置され、前記ボールねじと螺合され、回転運動を直線運動に変換する、送りナットとしての変換ナットと、
    　前記パイプの内部に配置され、前記変換ナットと一体に固定され、前記パイプの一方の端部である自由端から伸縮可能に移動されるピストンと、
    　前記パイプの前記自由端の先端に設けられ、前記ピストンを移動可能に保持する支持機構と
    　を備えるアクチュエータにおいて、
    　前記支持機構が、複数のローラフォロアを備えた転がり軸受け構造であることを特徴とするアクチュエータ。
  2. 　前記転がり軸受け構造は、前記複数のローラフォロアと、前記複数のローラフォロアのそれぞれが回転し前記ピストンを移動可能に保持するように、前記複数のローラフォロアを前記ピストンの周囲に配置する保持部とを備えることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 　前記転がり軸受け構造において、前記複数のローラフォロアのそれぞれがピストンに対して予圧され、前記ピストンが予圧されて保持されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
  4. 　前記転がり軸受け構造には、３個以上の前記ローラフォロアが設けられることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか１項に記載された前記アクチュエータを３個備え、移動ベースに、上面視の初期状態で相互に中心角度が１２０°の角度で離間するように、前記３個のアクチュエータが接続され、前記移動ベースがエアベアリングを介してすべり床の上をＸ－Ｙ方向に移動できるのと共に、Ｚ軸回りの回転（Ｙａｗ運動）ができるように構成されたことを特徴とするトライポッド構造体。
PCT/JP2020/024420 2019-08-23 2020-06-22 アクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体 WO2021039058A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20855991.4A EP3982519B1 (en) 2019-08-23 2020-06-22 Actuator and tripod structure equipped therewith
US17/625,927 US11828410B2 (en) 2019-08-23 2020-06-22 Actuator and tripod structure equipped therewith
CN202080051223.4A CN114127444A (zh) 2019-08-23 2020-06-22 致动器及具备该致动器的三足结构体

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019152948A JP7157021B2 (ja) 2019-08-23 2019-08-23 アクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体
JP2019-152948 2019-08-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021039058A1 true WO2021039058A1 (ja) 2021-03-04

Family

ID=74676838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/024420 WO2021039058A1 (ja) 2019-08-23 2020-06-22 アクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11828410B2 (ja)
EP (1) EP3982519B1 (ja)
JP (1) JP7157021B2 (ja)
CN (1) CN114127444A (ja)
WO (1) WO2021039058A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7432902B1 (ja) 2022-10-21 2024-02-19 嘉明 村山 シミュレータ用駆動ユニット及びシミュレータ

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3067155B1 (fr) * 2017-06-01 2022-01-28 Thales Sa Dispositif de securisation des mouvements electriques de plateformes mobiles pour simulateurs
JP7297151B2 (ja) * 2020-07-03 2023-06-23 深▲せん▼怡豊自動化科技有限公司 Ａｇｖ娯楽運輸工具及び接続組立体

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5813706B2 (ja) 1974-10-17 1983-03-15 ナカタニ ヨシカズ ジヨウ
JP2001124175A (ja) 1999-10-29 2001-05-08 Iai:Kk アクチュエータ
JP2003065332A (ja) * 2001-08-23 2003-03-05 Nsk Ltd 直動案内装置
JP2004270746A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Nsk Ltd 直動案内装置
JP2005325943A (ja) * 2004-05-14 2005-11-24 Hama International:Kk 移動装置
WO2006106817A1 (ja) * 2005-03-31 2006-10-12 Thk Co., Ltd. 電動アクチュエータ
WO2015019535A1 (ja) * 2013-08-08 2015-02-12 株式会社鷺宮製作所 加振装置、および、それを備えるシミュレーター用加振システム
JP2015040614A (ja) 2013-08-23 2015-03-02 株式会社鷺宮製作所 アクチュエータ
JP2017067229A (ja) * 2015-10-01 2017-04-06 株式会社スター精機 樹脂成形品取出し機の直動案内装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2368345A (en) * 1943-12-06 1945-01-30 Clyde W Clark Elevating screw
US6145395A (en) 1999-01-19 2000-11-14 E-Drive Design, Inc. Side load compensated linear actuator
JP4503866B2 (ja) * 2000-03-13 2010-07-14 Ｔｈｋ株式会社 転がり案内装置及びこの転がり案内装置を用いた駆動装置
GB0327457D0 (en) 2003-11-26 2003-12-31 Goodrich Actuation Systems Ltd Linear actuator
JP2006217779A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Yasuo Fujii 減速機一体型アクチュエータ
JP4217981B2 (ja) * 2005-02-08 2009-02-04 Ｓｍｃ株式会社 直動・回転複合アクチュエータ
CN2938260Y (zh) * 2006-07-21 2007-08-22 上海申磬交通智能科技有限公司 一种用于驾驶模拟器的转向机构
DE102007006249A1 (de) * 2007-02-08 2008-08-14 Robert Bosch Gmbh Linearmodul
DE102011116631A1 (de) * 2011-10-20 2013-04-25 Robert Bosch Gmbh Linearbewegungsvorrichtung mit einer Verdrehsicherung, umfassend einen langgestreckten Gleitbelag
JP6038589B2 (ja) * 2012-10-17 2016-12-07 Ntn株式会社 直動案内装置
JP5746266B2 (ja) * 2013-06-07 2015-07-08 Thk株式会社 アクチュエータ
CN208590745U (zh) * 2017-08-09 2019-03-12 东莞市伟宏五金塑胶制品有限公司 防夹手电动推杆与电动头枕架
US20190145504A1 (en) * 2017-11-16 2019-05-16 National Cheng Kung University Linear series elastic actuator

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5813706B2 (ja) 1974-10-17 1983-03-15 ナカタニ ヨシカズ ジヨウ
JP2001124175A (ja) 1999-10-29 2001-05-08 Iai:Kk アクチュエータ
JP2003065332A (ja) * 2001-08-23 2003-03-05 Nsk Ltd 直動案内装置
JP2004270746A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Nsk Ltd 直動案内装置
JP2005325943A (ja) * 2004-05-14 2005-11-24 Hama International:Kk 移動装置
WO2006106817A1 (ja) * 2005-03-31 2006-10-12 Thk Co., Ltd. 電動アクチュエータ
WO2015019535A1 (ja) * 2013-08-08 2015-02-12 株式会社鷺宮製作所 加振装置、および、それを備えるシミュレーター用加振システム
JP2015040614A (ja) 2013-08-23 2015-03-02 株式会社鷺宮製作所 アクチュエータ
JP2017067229A (ja) * 2015-10-01 2017-04-06 株式会社スター精機 樹脂成形品取出し機の直動案内装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7432902B1 (ja) 2022-10-21 2024-02-19 嘉明 村山 シミュレータ用駆動ユニット及びシミュレータ

Also Published As

Publication number Publication date
JP7157021B2 (ja) 2022-10-19
US11828410B2 (en) 2023-11-28
EP3982519A4 (en) 2023-06-21
EP3982519A1 (en) 2022-04-13
EP3982519B1 (en) 2024-05-08
JP2021030156A (ja) 2021-03-01
US20220252210A1 (en) 2022-08-11
CN114127444A (zh) 2022-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021039058A1 (ja) アクチュエータ及びこれを備えたトライポッド構造体
KR101726301B1 (ko) 시험 장치
JP5389268B2 (ja) 可動プラットフォーム
KR101228129B1 (ko) 무한회전 다축 구동 모션 시스템
JP6212054B2 (ja) 陸上車の運転シミュレーション装置
JP6837471B2 (ja) 陸上車両の運転シュミレーション用装置
KR20150070264A (ko) 시험 장치
US20050277092A1 (en) Motion platform device for spatial disorientation simulation
KR20150084985A (ko) 6-자유도 모션 시뮬레이터 어셈블리
CA2863570A1 (en) Four degrees of freedom motion apparatus
KR101262863B1 (ko) 6자유도 병렬 기구
EP2057614A2 (en) A motion platform system
US20220215771A1 (en) Motion generator
US20180096622A1 (en) Motion arrangement
JP5477737B2 (ja) 自由運動シミュレータ装置
WO2019069077A1 (en) MOVEMENT DEVICE
KR101176414B1 (ko) 4자유도 구동장치 및 이를 이용한 4자유도 시뮬레이터 운동 장치
US20230237927A1 (en) Apparatus for simulating driving a land vehicle
JP2024522527A (ja) 運動発生器
KR20190071694A (ko) 운동 시뮬레이션 시스템
CN101069143A (zh) 带缆绳的触觉感知接口
CN116564174A (zh) 载人登陆模拟器
GB2623955A (en) Motion generation apparatus
JP2020112607A (ja) シミュレータ用水平移動装置及びドライブシミュレータ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20855991

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020855991

Country of ref document: EP

Effective date: 20220107

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE