WO2024029226A1 - 伸縮装置およびこれを備える試験装置 - Google Patents

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WO2024029226A1
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shaft
slide
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栄生 伊
智規 内田
友宏 保阪
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株式会社鷺宮製作所
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    • 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
    • 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
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    • 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
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to an expansion and contraction device that achieves necessary expansion and contraction with a compact structure, and a test device equipped with the same.
  • a driving simulator described in Patent Document 1 is known as a test device that uses a plurality of sets of expansion and contraction devices that adjust the distance between universal joints provided at both ends using the driving force of a drive source.
  • an object of the present invention is to provide a test device that can be installed compactly, as well as a telescoping device that effectively expands and contracts the distance between universal joints.
  • One aspect of the invention of a telescoping device that solves the above problem is that the telescopic device is installed so as to be interposed between a first connected member and a second connected member, and the first connected member and the second connected member are separated from each other.
  • a telescopic device that adjusts the separation distance by expanding and contracting in a direction, the first universal joint being connected to the first connected member, the second universal joint being connected to the second connected member, and the second universal joint being connected to the second connected member; a device base connected to a first universal joint and supporting the first connected member so as to be able to freely change its posture; and a device base extending in a direction separating the first connected member and the second connected member; a slide member connected to the second universal joint at the opposite end of the device base so as to be held by the device base so as to be slidable in the direction and to freely change its attitude with respect to the second connected member; a slide mechanism that receives a driving force for sliding the slide member in the longitudinal direction from a drive source and slides the slide member in the longitudinal direction, and one or both of the first universal joint and the second universal joint are provided.
  • a swinging member having two sets of rotational shafts in a direction orthogonal to the sliding direction of the sliding member and swinging around the rotational shaft portions; and a first rotational shaft portion of the swinging member rotatably supported. and a first shaft support member fixed to the first connected member or the second connected member, and a second rotating shaft portion of the swinging member rotatably supported and fixed to the device base or the sliding member. a second shaft support member fixed to an end of the member opposite to the device base; The space for accommodating the end portion is formed to open in the extending direction of the slide member.
  • test device in which at least three or more sets of the above-mentioned expansion and contraction devices are installed, the substrate member of the first connected member and the top of the second connected member.
  • the apparatus is characterized in that it includes a plate member, and the distance between the base plate member and the top plate member is changed for each expansion/contraction device to change the attitude of the top plate member with respect to the base plate member.
  • the slide member can be slid until the end side is accommodated in the opening space of the swinging member of the universal joint.
  • the distance between the universal joints can be reduced by the amount of slide movement into the opening space, and the end of the sliding member can be removed from the opening space of the swinging member.
  • the distance between the universal joints of the telescoping device can be effectively reduced and expanded, and the test device can be installed compactly using the telescoping device.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a vibrating device, which is an example of a test device equipped with a telescoping device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view showing the vibration device.
  • FIG. 3 is a partial longitudinal sectional view parallel to the parallel direction with the drive source showing the expansion and contraction device.
  • FIG. 4 is a diagram showing the expansion and contraction device, in which (a) is a partial longitudinal sectional view parallel to the direction orthogonal to FIG. 3, and (b) is a cross section IVb-IVb of the universal joint of the expansion and contraction device in (a). It is a diagram.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the swinging member of the universal joint of the telescoping device.
  • FIG. 6 shows the universal joint when the expansion and contraction device is not swinging, where (a) is a partial vertical cross-sectional view parallel to one direction, and (b) is a partial longitudinal cross-sectional view parallel to the direction perpendicular to (a). It is a partial vertical cross-sectional view.
  • FIG. 7 is a diagram showing the universal joint during rocking of the expansion and contraction device, in which (a) is a partial vertical cross-sectional view parallel to one direction, and (b) is a partial vertical cross-sectional view parallel to a direction perpendicular to (a).
  • FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating the effect of the vibration device, in which (a) is a plan view of the vibration device, and (b) is a front model view thereof.
  • FIG. 9 is a diagram showing a conventional vibration device for comparison with the vibration device, in which (a) is a plan model diagram thereof, and (b) is a front model diagram thereof.
  • FIG. 10 is a front model diagram for comparison with a conventional vibration device in which a plurality of operating states are juxtaposed in order to show the effects of the vibration device.
  • FIG. 11 is a partial vertical sectional view showing the conventional vibration device.
  • FIGS. 1 to 11 are diagrams illustrating an excitation device that is an example of a test device equipped with a telescoping device according to an embodiment of the present invention.
  • a vibration excitation device (test device) 100 is configured to function as a hexapod that constitutes a part of a driving simulator, and is configured to function as a hexapod that constitutes a part of a driving simulator.
  • the vibration device 100 is configured such that six sets of actuators 10 expand and contract according to control signals from a host computer (not shown) of the driving simulator, respectively, and adjust the spacing between the installation locations, so that the support base 103 is moved relative to the base 101. It is designed to realize six degrees of freedom of movement, including tilt movement in the XYZ directions, pitch direction, roll direction, and yaw direction.
  • the vibration device 100 including six sets of actuators 10 will be described as an example, but the vibration device 100 is not limited to this, and for example, by providing three or more sets of actuators 10, it is possible to It goes without saying that the support base can be supported in a movable manner.
  • This vibration excitation device 100 has two sets of actuators mounted on support blocks 101B and 103B near the apex angles 101Ta and 103Ta (see FIG. 8) of triangles 101T and 103T that face each other with the approximate center of the base 101 and the support stand 103 in common.
  • the structure is made such that both ends 10e of 10 are connected and supported.
  • This vibration device 100 is manufactured so that the triangle 103T of the support stand 103 is rotated by 60 degrees (see FIG.
  • a cross shaft joint (first universal joint) 11 is installed on the support block 101B of the base 101, so that the device base 15 can freely change its posture with respect to the base 101.
  • a cross shaft joint (second universal joint) 13 is installed on the support block 103B of the support base 103, and a ball screw shaft (slide) is held in the device base 15 so as to be slidable in the longitudinal direction.
  • the upper end portion 17e of the member) 17 is supported so that its attitude relative to the support stand 103 can be freely changed.
  • the actuator 10 supports the support stand 103 so that its attitude with respect to the base 101 can be freely changed.
  • the cross-axis joint 11 on the base 101 side has a pair of X axes 21 protruding from the center of one parallel side surface 20a of a rectangular plate 20, and a pair of X axes 21 protruding from the center of one parallel side surface 20a of the rectangular plate 20.
  • a pair of Y axes 23 are made to protrude from the center of the base 101, and the pair of X axes 21 are connected to a pair of bearings (second The pair of Y-axes 23 are rotatably supported by a bearing 27b in a shaft support member (shaft support member) 27, and the pair of Y-axes 23 are supported by a pair of bearings ( It is rotatably supported by a bearing 29b in a first shaft support member) 29.
  • the vibration excitation device 100 is configured such that the bearings 27 and 29 of the base 101 and the device base 15 rotatably hold the X-axis 21 and the Y-axis 23 of the cross-shaft joint 11 (rectangular plate 20).
  • the rectangular plate 20 functions as a swinging member relative to the actuator 101 and can support the device base 15 of the actuator 10 so that its posture can be freely changed.
  • the cross shaft joint 13 on the support stand 103 side has a pair of bearings 37 on which the pair of X axes 31 of the cross member 30 are spaced apart from each other in the X axis direction on the lower surface of the support stand 103.
  • a pair of bearings are rotatably supported by a bearing 37b inside, and the pair of Y axes 33 of the cross member 30 are erected apart from each other in the Y axis direction of the upper end portion 17e of the ball screw shaft 17. It is rotatably supported by a bearing 39b inside 39.
  • the vibration device 100 is configured such that the bearings 37 and 39 of the support base 103 and the ball screw shaft 17 rotatably hold the X-axis 31 and the Y-axis 33 of the cross-shaft joint 13 (cross member 30).
  • the cross member 30 swings relative to the support base 103 to support the ball screw shaft 17 of the actuator 10 so that its posture can be freely changed.
  • the stand 103 can be supported so that its posture can be freely changed.
  • the rectangular plate 20 is arranged only on the cross joint 11 on the base 101 side of the actuator 10 as an example, but the present invention is not limited to this. It goes without saying that it may be placed in place of the side cross-shaft joint 13, or it may be placed on both of these joints.
  • the device base 15 includes a housing member 15a that holds a nut (ball case) 41 constituting a rotary ball screw 40 (for example, manufactured by THK Corporation) at one end side so as to be relatively rotatable together with a ball screw shaft 17.
  • a bearing 29 that rotatably holds the Y-axis 23 of the cross-shaft joint 11 on the base 101 side is formed at the other end on the opposite side of the housing member 15a so as to protrude toward the base 101 side.
  • the rotary ball screw 40 has a nut 41 rotatably held on the housing member 15a of the device base 15 on the base 101 side, and a bearing 37 on the support stand 103 side that rotatably holds the Y-axis 33 of the cross member 30. is formed in a protruding form on the support stand 103 side of the upper end portion 17e, and the ball screw shaft 17 is slidably held within the nut 41 thereof.
  • this rotary ball screw 40 has a plurality of balls (a group of balls) rotatably stored on the outer circumferential surface of the ball screw shaft (helical groove structure shaft) 17 and the inner circumferential surface of the nut 41.
  • a spiral thread groove (helical groove) is formed, and when one of the ball screw shaft 17 and the nut 41 rotates relative to the other, the ball accommodated in the spiral groove is pushed out in one direction, and the ball is pushed out in one direction.
  • the other of the screw shaft 17 and the nut 41 is configured to slide in opposite directions.
  • the actuator 10 is operated by a servo motor (drive source ) 49 is installed, and this device base 15 is fixed to a pulley 43 that is fixed to rotate coaxially with the drive rotation shaft of the servo motor 49, and to a nut 41 thereof so that it rotates coaxially and integrally.
  • the belt 47 is wound around the pair of pulleys 43 and 45 to transmit the driving rotational force of the servo motor 49 to the nut 41, and functions as a driving force conversion mechanism. There is.
  • the actuator 10 can slide the ball screw shaft 17 in the forward and reverse directions by driving and controlling the servo motor 49 to rotate the nut 41 of the rotary ball screw 40 in the forward and reverse directions, and the device base on the base 101 side 15 (nut 41) toward the support stand 103 side, the ball screw shaft 17 can be moved back and forth to expand and contract its entire length.
  • the cross-shaft joints 11 and 13 on both ends of the actuator 10 are connected to the base 101 and the device base 15 (the nut 41 of the rotary ball screw 40), the support base 103, and the ball of the rotary ball screw 40 according to the expansion and contraction of the entire length of the actuator 10.
  • the vibration device 100 By supporting the upper end portion 17e of the screw shaft 17 so that their relative postures can be freely changed, it is possible to function as the vibration device 100 and realize tilting and vibration motions with six degrees of freedom. .
  • the vibration device 100 of this embodiment is equipped with a slide mechanism that mounts the rotary ball screw 40 and slides the ball screw shaft 17 in the axial direction without rotating it in the longitudinal direction.
  • a slide mechanism that mounts the rotary ball screw 40 and slides the ball screw shaft 17 in the axial direction without rotating it in the longitudinal direction.
  • replacing the ball screw shaft 17 with a male screw shaft (helical groove structure shaft) having a male screw (helical groove shape) formed on the outer circumferential surface By rotatably holding a female screw nut with a female screw (helical groove shape) formed on the inner circumferential surface, a slide mechanism can be adopted in which the male screw shaft is rotated forward and backward while sliding in forward and backward directions. .
  • a housing space 25 is formed inside the parallel side surfaces 20a and 20b of the rectangular plate 20 and has a large opening so as to have an approximately parallel inner circumferential surface 20i.
  • the rectangular plate 20 accommodates the base side 101 side end of the ball screw shaft 17, which slides vertically in accordance with the relative rotation of the nut 41 of the rotary ball screw 40, without being restricted. Entry into the space 25 is permitted.
  • the rectangular plate 20 is rotatably supported by a bearing 29 on the base 101 side, together with a bearing 27 of the device base 15 that rotatably supports the pair of X-axes 21. Since the ball screw shaft 17 rotates in forward and reverse directions around the Y-axis 23, there is no need to ensure a wide space between the inner circumferential surfaces 20i of the housing space 25 between the pair of X-axes 21, It does not come into contact with the inner circumferential surface 20i.
  • this rectangular plate 20 has a pair of Y-axes 23 rotatably supported by bearings 29 installed on the base 101 side, and is integrated with the bearings 27 of the device base 15. Since the end of the ball screw shaft 17 on the base side 101 swings within the accommodation space 25, the space between the inner circumferential surfaces 20i of the accommodation space 25 between the pair of Y-axes 23 is secured by the amount of the swing. There is a need. In short, the rectangular plate 20 contacts the inner circumferential surface 20i of the housing space 25 without restricting the movement of the base-side 101-side end of the ball screw shaft 17 that swings together with the bearing 27 of the device base 15. It is designed in such a way that it never gets lost.
  • the cross-shaft joint 13 on the side of the support stand 103 is configured as a so-called general-purpose universal joint that utilizes the cross member 30, whereas the cross-shaft joint 11 on the base 101 side is configured with an accommodation space 25 formed therein.
  • the base 101 side end of the ball screw shaft 17 of the rotary ball screw 40 is connected to the base 101 side end of the ball screw shaft 17 of the rotary ball screw 40 by connecting the base 101 side end of the ball screw shaft 17 of the rotary ball screw 40 to an extension of the ball screw shaft 17. It is manufactured so that it can be swingably accommodated in an inner accommodation space 25 that opens in the direction.
  • the cross-shaft joint 11 is connected to support the support base 103, and the cross-shaft joint 13 connected to the base 101 is connected to the ball screw shaft 17 of the rotary ball screw 40.
  • the base 101 side end of the rectangular plate 20 can be allowed to move (enter) into the accommodation space 25 of the rectangular plate 20.
  • the vibration device 100 is better than the vibration device 200 (see FIG. 9), which supports the support base 203 so that the posture with respect to the base 201 can be freely changed through the intervention of the conventional actuator 210 shown in FIG.
  • the structure can be made compact, and the base 101 and support stand 103 of the vibration excitation device 100 can also be made smaller in area than the base 201 and support stand 203 of the vibration excitation device 200, so that the required installation space can also be made compact. .
  • This actuator 210 has a rotary ball screw 240 which is rotatably supported by a nut 241 fixed to a base body 215.
  • a servo motor 249 is connected to a ball screw shaft 217 which is rotatably supported by a nut 241 fixed to a base main body 215.
  • the support surface that supports the test object is centered at the height Hn at rest (Na, Nb), as shown in FIG.
  • the conventional vibration excitation device 200 uses a large-area base 201 and support base 203.
  • the installation area of the base 101 and the support stand 103 as well as the space in the height direction must be reduced to a compact size. I can do it.
  • the base 101 side end of the ball screw shaft 17 of the rotary ball screw 40 is connected to the housing space 25 of the rectangular plate 20 of the cross shaft joint 11.

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Abstract

自在継手間の離隔間隔を効果的に伸長および縮小する伸縮装置を搭載するコンパクトに設置可能な試験装置を提供する。ベース（１０１）および支持台（１０３）に連結する十字軸ジョイント（１１、１３）間のアクチュエータ（１０）がナット（４１）を回転させてボールねじ軸（１７）を正逆スライドさせて伸縮することで加振を行う加振装置であって、そのベース側とアクチュエータ側との間でＸ軸（２１）とＹ軸（２３）を中心に揺動する矩形プレート（２０）を備え、その矩形プレートの内側にボールねじ軸の一端部の移動を拘束することなく収容する空間（２５）が開口している。

Description

伸縮装置およびこれを備える試験装置
　本発明は、コンパクトな構造で必要な伸縮を実現する伸縮装置およびこれを備える試験装置に関する。
　両端側に具備する自在継手間の離隔間隔を駆動源の駆動力により調整する伸縮装置を複数組利用する試験装置として、例えば、特許文献１に記載のドライビングシミュレータが知られている。
　このドライビングシミュレータでは、６組の伸縮装置を利用することにより基台（ベース）に対して車両コックピットを支持するトップ側支持台をＸＹＺ方向やピッチ方向、ロール方向およびヨー方向にチルト運動させるなど６自由度の動きを実現するようになっている。
特開２０１５－３３６７１号公報
　しかしながら、このような伸縮装置にあっては、支持台側を基台側に対して有効に動作させるには伸縮距離を確保した上で、省スペースと作業性をよくするニーズに対応するために、その支持台側および基台側の面積を小さくし全高を低くする必要がある。
　そこで、本発明は、自在継手間の離隔間隔を効果的に伸長および縮小する伸縮装置と共に、コンパクトに設置可能な試験装置を提供することを目的としている。
　上記課題を解決する伸縮装置の発明の一態様は、第１被連結部材および第２被連結部材の間に介在するように設置され、該第１被連結部材および該第２被連結部材の離隔方向に伸縮して当該離隔間隔を調整する伸縮装置であって、前記第１被連結部材に連結される第１自在継手と、前記第２被連結部材に連結される第２自在継手と、前記第１自在継手に連結されて前記第１被連結部材に対する姿勢を自在に変化可能に支持する装置基部と、前記第１被連結部材および前記第２被連結部材の離隔方向に延長されて該長手方向にスライド自在に前記装置基部に保持されつつ、該第２被連結部材に対する姿勢を自在に変化可能に当該装置基部の反対側端部を前記第２自在継手に連結されるスライド部材と、前記スライド部材を長手方向にスライドさせる駆動力を駆動源から受け取って当該スライド部材を長手方向にスライドさせるスライド機構と、を備えており、前記第１自在継手および前記第２自在継手の一方あるいは双方は、前記スライド部材のスライド方向に対する直交方向の回転軸を２組有して当該回転軸部を中心に揺動する揺動部材と、前記揺動部材の第１回転軸部を回転自在に支持して前記第１被連結部材または前記第２被連結部材に固定される第１軸支持部材と、前記揺動部材の第２回転軸部を回転自在に支持して前記装置基部に固定または前記スライド部材の該装置基部の反対側端部に固定される第２軸支持部材と、を有し、前記揺動部材は、スライドおよび揺動する前記スライド部材の移動を拘束しないように該スライド部材の端部を収容する空間が当該スライド部材の延長方向に開口するように形成されていることを特徴とするものである。
　上記課題を解決する試験装置の発明の一態様は、上記の伸縮装置を少なくとも３組以上設置される試験装置であって、前記第１被連結部材の基板部材および前記第２被連結部材の天板部材を備え、前記基板部材および前記天板部材との間の離隔間隔を前記伸縮装置毎に変更して当該基板部材に対する当該天板部材の姿勢を変化させることを特徴とするものである。
　このように本発明の一態様によれば、自在継手の揺動部材の開口空間内に端部側が収容されるまでスライド部材をスライドさせることができ、従来にはスライド部材の長さに自在継手の大きさが加算されていたのをその開口空間内へのスライド移動分だけ自在継手間の離隔間隔を縮小することができるとともに、そのスライド部材の端部を揺動部材の開口空間内から離脱させてスライドさせることで従来と同様の自在継手間の離隔間隔を確保することができる。
　したがって、伸縮装置の自在継手間の離隔間隔を効果的に縮小しつつ伸長させることができ、その伸縮装置を利用して試験装置をコンパクトに設置することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る伸縮装置を搭載する試験装置の一例である加振装置の外観を示す斜視図である。 図２は、その加振装置を示す正面図である。 図３は、その伸縮装置を示す駆動源との並列方向と平行な一部縦断面図である。 図４は、その伸縮装置を示す図であり、（ａ）は図３と直交する方向と平行な一部縦断面図、（ｂ）は（ａ）における伸縮装置の自在継手のＩＶｂ－ＩＶｂ断面図である。 図５は、その伸縮装置の自在継手の揺動部材を示す斜視図である。 図６は、その伸縮装置の非揺動時の自在継手を示す図であり、（ａ）は一方向と平行な一部縦断面図、（ｂ）は（ａ）と直交する方向と平行な一部縦断面図である。 図７は、その伸縮装置の揺動時の自在継手を示す図であり、（ａ）は一方向と平行な一部縦断面図、（ｂ）は（ａ）と直交する方向と平行な一部縦断面図である。 図８は、その加振装置による作用効果を説明する図であり、（ａ）はその平面モデル図、（ｂ）はその正面モデル図である。 図９は、その加振装置と比較する従来の加振装置を示す図であり、（ａ）はその平面モデル図、（ｂ）はその正面モデル図である。 図１０は、その加振装置による作用効果を示すために、動作時の状態を複数並置する従来の加振装置との比較正面モデル図である。 図１１は、その従来の加振装置を示す一部縦断面図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１～図１１は本発明の一実施形態に係る伸縮装置を搭載する試験装置の一例である加振装置を説明する図である。
　図１および図２において、加振装置（試験装置）１００は、ドライビングシミュレータの一部分を構成するヘキサポッドとして機能するように構成されており、試験室などに設置されるベース（基板部材、基台、第１被連結部材）１０１およびその上方にドライビングシミュレータのコックピットなどを固定する支持台（天板部材、第２被連結部材）１０３の間に６組のアクチュエータ（伸縮装置）１０が介在して個々に支持するように配置されて構成されている。加振装置１００は、６組のアクチュエータ１０がドライビングシミュレータのホストコンピュータ（不図示）からの制御信号に従ってそれぞれ伸縮動作して設置箇所間の離隔間隔を調整することによってベース１０１に対して支持台１０３をＸＹＺ方向やピッチ方向、ロール方向およびヨー方向にチルト運動させるなど６自由度の動きを実現するようになっている。ここで、本実施形態では、６組のアクチュエータ１０を備える加振装置１００を一例に説明するが、これに限るものではなく、例えば、３組以上のアクチュエータ１０を備えることで、ベースに対して支持台を変位可能に支持することができることは言うまでもない。
　この加振装置１００は、ベース１０１および支持台１０３の概略中心を共通にして対面する三角形１０１Ｔ、１０３Ｔの頂角付近１０１Ｔａ、１０３Ｔａ（図８を参照）の支持ブロック１０１Ｂ、１０３Ｂに２組のアクチュエータ１０の両端部１０ｅを連結して支持する構造に作製されている。この加振装置１００は、ベース１０１の三角形１０１Ｔに対して支持台１０３の三角形１０３Ｔを６０°回転（図８を参照）させた位置関係になるように作製されており、そのうちの１つの頂角付近１０１Ｔａ、１０３Ｔａから正逆回転方向に隣接する頂角付近１０１Ｔａ、１０３Ｔａとの間に介在するように２組毎のアクチュエータ１０の両端部１０ｅを支持ブロック１０１Ｂ、１０３Ｂに設置して、６組のアクチュエータ１０のそれぞれをベース１０１および支持台１０３の間に配置している。これによって、この加振装置１００は、ベース１０１に対して支持する支持台１０３を６組のアクチュエータ１０の両端部１０ｅの間の離隔間隔をそれぞれ調整することで所望の姿勢かつ安定した状態に変更したり加振するなどしつつ支持することができるようになっている。
　そして、アクチュエータ１０は、図３および図４に示すように、ベース１０１の支持ブロック１０１Ｂには十字軸ジョイント（第１自在継手）１１を設置して装置基部１５がそのベース１０１に対する姿勢を自在に変化可能に支持されており、支持台１０３の支持ブロック１０３Ｂには十字軸ジョイント（第２自在継手）１３を設置して装置基部１５に長手方向にスライド自在に保持されているボールねじ軸（スライド部材）１７の上端部１７ｅがその支持台１０３に対する姿勢を自在に変化可能に支持されている。言い換えると、アクチュエータ１０は、支持台１０３のベース１０１に対する姿勢を自在に変化可能に支持している。
　ベース１０１側の十字軸ジョイント１１は、図５に示すように、矩形プレート２０の一方の両平行側面２０ａの中央から一対のＸ軸２１が突出するとともに、その矩形プレート２０の他方の両平行側面２０ｂの中央から一対のＹ軸２３が突出する形状に作製されており、一対のＸ軸２１は、ベース１０１上面に図中Ｘ軸方向に離隔して立設されている一対の軸受け（第２軸支持部材）２７内のベアリング２７ｂに回転自在に軸支されているとともに、一対のＹ軸２３は、装置基部１５下面に図中Ｙ軸方向に離隔して立設されている一対の軸受け（第１軸支持部材）２９内のベアリング２９ｂに回転自在に軸支されている。
　これにより、加振装置１００は、ベース１０１および装置基部１５のそれぞれの軸受け２７、２９が十字軸ジョイント１１（矩形プレート２０）のＸ軸２１およびＹ軸２３を回転自在に保持することによって、ベース１０１に対して矩形プレート２０が揺動部材として機能してアクチュエータ１０の装置基部１５の姿勢を自在に変化可能に支持することができる。
　支持台１０３側の十字軸ジョイント１３は、十字軸ジョイント１１と同様に、十字部材３０の一対のＸ軸３１が支持台１０３下面のＸ軸方向に離隔して立設されている一対の軸受け３７内のベアリング３７ｂに回転自在に軸支されているとともに、その十字部材３０の一対のＹ軸３３がボールねじ軸１７の上端部１７ｅのＹ軸方向に離隔して立設されている一対の軸受け３９内のベアリング３９ｂに回転自在に軸支されている。
　これにより、加振装置１００は、支持台１０３およびボールねじ軸１７のそれぞれの軸受け３７、３９が十字軸ジョイント１３（十字部材３０）のＸ軸３１およびＹ軸３３を回転自在に保持することによって、支持台１０３に対して十字部材３０が揺動してアクチュエータ１０のボールねじ軸１７の姿勢を自在に変化可能に支持することができ、言い換えると、アクチュエータ１０のボールねじ軸１７に対して支持台１０３の姿勢を自在に変化可能に支持することができる。
　ここで、本実施形態の加振装置１００では、アクチュエータ１０のベース１０１側の十字軸ジョイント１１のみに矩形プレート２０を配置する場合を一例として説明するが、これに限るものではなく、支持台１０３側の十字軸ジョイント１３に代えて配置してもよく、あるいは、これらの双方に配置するようにしてもよいことは言うまでもない。
　装置基部１５は、ボールねじ軸１７と共に、ロータリーボールねじ４０（例えば、ＴＨＫ株式会社製）を構成するナット（ボールケース）４１を相対回転自在に一端部側で保持する筐体部材１５ａを備えており、この筐体部材１５ａの反対側の他端部にベース１０１側の十字軸ジョイント１１のＹ軸２３を回転自在に保持する軸受け２９がベース１０１側に突出する形態で形成されている。
　ロータリーボールねじ４０は、ベース１０１側の装置基部１５の筐体部材１５ａに回転自在にナット４１が保持されており、支持台１０３側では十字部材３０のＹ軸３３を回転自在に保持する軸受け３７が上端部１７ｅの支持台１０３側に突出形態で形成されていて、ボールねじ軸１７がそのナット４１内にスライド自在に保持されて構成されている。
　このロータリーボールねじ４０は、図示することを省略するが、ボールねじ軸（螺旋溝構造シャフト）１７の外周面およびナット４１の内周面に複数のボール（ボール群）を転動可能に収納する螺旋状のネジ溝（螺旋溝）形状が形成されており、ボールねじ軸１７およびナット４１の一方が他方に対して相対回転することにより螺旋溝が収容するボールを一方向に押し出して、そのボールねじ軸１７およびナット４１の他方が反対方向にスライドするように構成されている。
　また、アクチュエータ１０は、ベース１０１側の装置基部１５に回転自在に保持されているロータリーボールねじ４０のナット４１（ボールねじ軸１７）と駆動回転軸が平行姿勢になるようにサーボモータ（駆動源）４９が併設されており、この装置基部１５は、そのサーボモータ４９の駆動回転軸に同軸に一体回転するように固定されているプーリ４３と、そのナット４１に同軸に一体回転するように固定されているプーリ４５と、これら一対のプーリ４３、４５に巻き掛けられてサーボモータ４９の駆動回転力をナット４１に伝達するベルト４７と、を備えて駆動力変換機構として機能するようになっている。
　これにより、アクチュエータ１０は、サーボモータ４９を駆動制御してロータリーボールねじ４０のナット４１を正逆回転させることによってボールねじ軸１７を正逆方向にスライドさせることができ、ベース１０１側の装置基部１５（ナット４１）に対して支持台１０３側に向けてボールねじ軸１７を進退させて全長を伸縮させることができる。
　このとき、アクチュエータ１０は、全長の伸縮に応じて両端側の十字軸ジョイント１１、１３がベース１０１および装置基部１５（ロータリーボールねじ４０のナット４１）と、支持台１０３およびロータリーボールねじ４０のボールねじ軸１７の上端部１７ｅとを、これらの相対的な姿勢を自在に変化可能に支持して、加振装置１００として機能して６自由度の傾斜や加振の動作を実現することができる。
　ここで、本実施形態の加振装置１００では、ロータリーボールねじ４０を搭載してボールねじ軸１７を長手方向に回転させることなく軸方向にスライドさせるスライド機構を搭載する場合を一例に説明するが、これに限るものではなく、例えば、ボールねじ軸１７を外周面に雄ネジ（螺旋溝形状）の形成されている雄ネジシャフト（螺旋溝構造シャフト）に代えるとともに、その雄ネジに螺合する雌ネジ（螺旋溝形状）を内周面に形成されている雌ネジナットを回転自在に保持することによって、その雄ネジシャフトを正逆回転させつつ進退方向にスライドさせるスライド機構を採用することもできる。
　そして、このアクチュエータ１０は、図５に示すように、矩形プレート２０の平行側面２０ａ、２０ｂの内側に概略平行な内周面２０ｉを有するように大きく開口する収容空間２５が形成されており、この矩形プレート２０は、図６に示すように、ロータリーボールねじ４０のナット４１の相対回転に応じて上下方向にスライドするボールねじ軸１７のベース側１０１側端部の移動が拘束されることなく収容空間２５内に進入することを許容する。
　特に、矩形プレート２０は、図７（ａ）に示すように、一対のＸ軸２１を回転自在に支持する装置基部１５の軸受け２７と一体に、ベース１０１側の軸受け２９に回転自在に支持されているＹ軸２３を中心に正逆回転するので、その一対のＸ軸２１間の収容空間２５の内周面２０ｉ間を広く確保する必要はなく、そのままボールねじ軸１７がその収容空間２５の内周面２０ｉに接触することはない。
　また、この矩形プレート２０は、図７（ｂ）に示すように、ベース１０１側に設置されている軸受け２９に一対のＹ軸２３が回転自在に支持されて、装置基部１５の軸受け２７と一体に、ボールねじ軸１７のベース側１０１側端部が収容空間２５内で揺動するので、その一対のＹ軸２３間の収容空間２５の内周面２０ｉ間をその揺動分だけ広く確保する必要がある。要するに、矩形プレート２０は、装置基部１５の軸受け２７と一体に揺動するボールねじ軸１７のベース側１０１側端部の移動が拘束されることなく、収容空間２５の内周面２０ｉに接触してしまうことがないように作製されている。すなわち、支持台１０３側の十字軸ジョイント１３は、十字部材３０を利用する所謂、汎用のユニバーサルジョイントに構成されているのに対して、ベース１０１側の十字軸ジョイント１１は、収容空間２５が形成されてＸ軸２１およびＹ軸２３を有する矩形プレート２０を利用する中空十字軸ジョイントに構成されて、ロータリーボールねじ４０のボールねじ軸１７のベース１０１側端部を、そのボールねじ軸１７の延長方向に開口する内側の収容空間２５内に揺動自在に収容することができるように作製されている。
　これにより、アクチュエータ１０は、図８に示すように、十字軸ジョイント１１が連結されて支持台１０３を支持するとともに、ベース１０１に連結される十字軸ジョイント１３がロータリーボールねじ４０のボールねじ軸１７のベース１０１側端部を矩形プレート２０の収容空間２５内まで移動（進入）することを許容することができる。
　このため、加振装置１００は、図１１に示す従来のアクチュエータ２１０が介在してベース２０１に対する姿勢を変化自在になるように支持台２０３を支持する加振装置２００（図９を参照）よりもコンパクトな構造にすることができ、加振装置１００のベース１０１および支持台１０３も、加振装置２００のベース２０１および支持台２０３よりも小面積にして必要な設置スペースもコンパクトにすることができる。
　ここで、従来のアクチュエータ２１０は、簡単に説明すると、図１１に示すように、本実施形態の十字軸ジョイント１１と同様の構造に作製されている十字軸ジョイント２１１、２１３が連結されてベース２０１に対して支持台２０３の姿勢を変化自在に支持するようになっている。このアクチュエータ２１０は、ロータリーボールねじ２４０が基部本体２１５に固定されているナット２４１に回転自在に軸支されているボールねじ軸２１７をプーリ２４３、２４５およびベルト２４７を介して伝達されるサーボモータ２４９の回転駆動力で回転させて上下動させることによって、十字軸ジョイント２１１、２１３の離隔間隔を変化させて、ベース２０１に対する支持台２０３の姿勢を変化させるようになっている。
　したがって、例えば、ドライビングシミュレータの一部を構成するヘキサポッドとして機能する際には、図１０に示すように、試験対象を支持する支持面が静止時（Ｎａ、Ｎｂ）の高さＨｎを中心にして下位（Ｂａ、Ｂｂ）の高さＨｂから高位（Ｔａ、Ｔｂ）の高さＨｔまでの間で振動等させる試験条件の場合、従来の加振装置２００では大面積のベース２０１および支持台２０３の設置面積とともに高さ方向のスペースも確保する必要があるのに対して、本実施形態の加振装置１００ではベース１０１および支持台１０３の設置面積と共に高さ方向のスペースもコンパクトに縮小することができる。
　このように、本実施形態のアクチュエータ１０を搭載する加振装置１００にあっては、ロータリーボールねじ４０のボールねじ軸１７のベース１０１側端部を十字軸ジョイント１１の矩形プレート２０の収容空間２５内まで移動させることができ、従来のアクチュエータ２００と同等の機能を備える場合でも、コンパクトな構造にしても、設置場所もコンパクトにすることができる。
　本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により特定される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって特定され得る。
１０……アクチュエータ（伸縮装置）
１１……十字軸ジョイント（第１自在継手）
１３……十字軸ジョイント（第２自在継手）
１５……装置基部
１５ａ……筐体部材
１７……ボールねじ軸（スライド部材）
２０……矩形プレート（揺動部材）
２０ｉ……内周面
２１……Ｘ軸
２３……Ｙ軸
２５……収容空間
２７、２９……軸受け
３０……十字部材
４１……ナット
４３、４５……プーリ
４７……ベルト
４９……サーボモータ
１００……加振装置
１０１……ベース（基板部材、基台、第１被連結部材）
１０３……支持台（天板部材、第２被連結部材）

Claims (5)

  1. 　第１被連結部材および第２被連結部材の間に介在するように設置され、該第１被連結部材および該第２被連結部材の離隔方向に伸縮して当該離隔間隔を調整する伸縮装置であって、
    　前記第１被連結部材に連結される第１自在継手と、
    　前記第２被連結部材に連結される第２自在継手と、
    　前記第１自在継手に連結されて前記第１被連結部材に対する姿勢を自在に変化可能に支持する装置基部と、
    　前記第１被連結部材および前記第２被連結部材の離隔方向に延長されて該長手方向にスライド自在に前記装置基部に保持されつつ、該第２被連結部材に対する姿勢を自在に変化可能に当該装置基部の反対側端部を前記第２自在継手に連結されるスライド部材と、
    　前記スライド部材を長手方向にスライドさせる駆動力を駆動源から受け取って当該スライド部材を長手方向にスライドさせるスライド機構と、
    を備えており、
    　前記第１自在継手および前記第２自在継手の一方あるいは双方は、
    　前記スライド部材のスライド方向に対する直交方向の回転軸を２組有して当該回転軸部を中心に揺動する揺動部材と、
    　前記揺動部材の第１回転軸部を回転自在に支持して前記第１被連結部材または前記第２被連結部材に固定される第１軸支持部材と、
    　前記揺動部材の第２回転軸部を回転自在に支持して前記装置基部に固定または前記スライド部材の該装置基部の反対側端部に固定される第２軸支持部材と、
    を有し、
    　前記揺動部材は、スライドおよび揺動する前記スライド部材の移動を拘束しないように該スライド部材の端部を収容する空間が当該スライド部材の延長方向に開口するように形成されていることを特徴とする伸縮装置。
  2. 　前記スライド部材は、断面円形の外周面側に螺旋溝を形成されている螺旋溝構造シャフトに形成されており、
    　前記スライド機構は、前記螺旋溝構造シャフトの螺旋溝形状を利用して、前記駆動源から受け取る回転駆動力を直線駆動力に変換して当該螺旋溝構造シャフトを軸方向にスライドさせるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の伸縮装置。
  3. 　前記スライド機構は、前記螺旋溝構造シャフトの螺旋溝形状内に転動自在に収納されているボール群と、前記螺旋溝構造シャフトの外周面に対面する内周面側に前記螺旋溝形状内の前記ボール群を転動自在に収納する螺旋溝形状を形成されて該ボール群の当該収納状態を維持するボールケースと、前記ボールケースを前記螺旋溝構造シャフトの軸方向に位置決めして該螺旋溝構造シャフトの外周周りに回転自在に保持しつつ、前記駆動源から回転駆動力を受け取って当該ボールケースを回転させる駆動力変換機構と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の伸縮装置。
  4. 　前記螺旋溝構造シャフトの隣接位置に前記動力源として回転軸を回転させるモータが配置されており、
    　前記駆動力変換機構は、前記ボールケースおよび前記モータの回転軸のそれぞれに同軸回転するように設置されている一対のプーリにベルトを巻き掛けて該モータの回転駆動力を当該ボールケースに伝達する駆動力変換機構を備えることを特徴とする請求項３に記載の伸縮装置。
  5. 　上記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の伸縮装置を少なくとも３組以上設置される試験装置であって、
    　前記第１被連結部材の基板部材および前記第２被連結部材の天板部材を備え、
    　前記基板部材および前記天板部材との間の離隔間隔を前記伸縮装置毎に変更して当該基板部材に対する当該天板部材の姿勢を変化させることを特徴とする試験装置。
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