JPH04318889A - 3次元空間内運動装置 - Google Patents

3次元空間内運動装置

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JPH04318889A
JPH04318889A JP8663791A JP8663791A JPH04318889A JP H04318889 A JPH04318889 A JP H04318889A JP 8663791 A JP8663791 A JP 8663791A JP 8663791 A JP8663791 A JP 8663791A JP H04318889 A JPH04318889 A JP H04318889A
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森  正 人
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武 平
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3次元空間内での自由
な運動が可能で遊園地の遊戯施設、宇宙飛行士訓練施設
等に応用できる3次元空間内運動装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、遊園地に設置されているジェッ
トコースター等は、軌道を3次元的に配設し、この軌道
上のレールにカートのガイドローラを噛み合わせてカー
トがレールから離脱しないようにしている。カート自体
は駆動力を有していないため、カートを軌道の最高部ま
でチェーン等で吊り上げ移動させ、最高部から重力を利
用して走行させている。一方、NASA(米国航空宇宙
局)、NASDA(宇宙開発事業団)には、宇宙飛行士
に打ち上げや着陸の際の高加速度に耐えるための体力訓
練を行う宇宙飛行士訓練施設があり、このような訓練を
行なう直接的な装置として遠心力発生装置がある。この
装置は、人が搭乗するキャビンをアームの先端に取り付
け、アームを回転させることによりキャビンに遠心力を
発生させるように構成されている。また、アメリカのマ
ーシャル・スペースフライトセンターのビジターセンタ
ーや日本のスペースワールドにも宇宙飛行士の訓練を一
般の人に体験させる教育・体験学習施設があるが、性能
が宇宙飛行士訓練施設以上のものは存在しない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来のジ
ェットコースター等の遊戯施設は、遊園客の興味を引く
ために、非常に大型で、また複雑なループを有するもの
等が登場しているが、軌道自体が定まっているため、カ
ートの動きに限りがあり、遊園客はよりスリリングなも
の、面白い動きをするものを求めている。また、従来の
宇宙飛行士訓練施設等に用いられている装置は、キャビ
ンの回転面が水平面であり、遠心力はキャビンの外側に
向く一方向だけのため、充分なトレーニングを行なうこ
とができない。訓練装置としては、遠心力の方向や大き
さが自由に変えられることが望まれる。
【0004】本発明は、前述のような事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は3次元空間内で軌道に制限され
ない自由な運動が得られると共に、遠心力の方向と大き
さを自由に制御することのできる3次元空間内運動装置
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の3次
元空間内運動装置は、ドーナツ状のキャビンを第1フレ
ーム内に第1回転型モータにより第1軸の回りに回転可
能に設け、この第1フレームを第2フレーム内に第2回
転型モータにより第2軸の回りに回転可能に設け、この
第2フレームを第3フレーム内に第3回転型モータによ
り第3軸の回りに回転可能に設けたものである。本発明
に係る第2の3次元空間内運動装置は、カートを中心軸
が第1軸に一致するリングの内周にリニアモータにより
円周方向に移動可能に設け、このリングを内側フレーム
内に内側回転型モータにより第2軸の回りに回転可能に
設け、この内側フレームを外側フレーム内に外側回転型
モータにより第3軸の回りに回転可能に設けたものであ
る。
【0006】
【作用】第1の発明においては、3台の回転型モータを
回転駆動させると、第3フレームに対して回転する第2
フレーム内を第1フレームが回転し、この回転する第1
フレームに対してドーナツ状キャビンが回転することに
より、このドーナツ状キャビンが架空の回転体を形成し
、ドーナツ状キャビンに搭乗した人間はこの架空の回転
体に沿って移動し、3次元空間内で軌道に制限されない
自由な運動を行うことができる。3台の回転型モータの
回転速度を組合せ、さらに各回転型モータの回転方向を
変えたり、途中で回転速度を変化させることにより種々
の運動パターンを得ることができる。ドーナツ状キャビ
ンに作用する遠心力は、キャビン、第1フレーム、第2
フレームの遠心力の合ベクトルであり、3台の回転型モ
ータの速度を変えたり、停止、逆転させることにより前
記合ベクトルの方向と大きさを変化させることができる
【0007】第2の発明においては、リニアモータと2
台の回転型モータを駆動させると、外側フレームに対し
て回転する内側フレーム内をリングが回転し、このリン
グにより架空の回転体が形成され、この架空の回転体に
沿ってカートがリニアモータにより運動し、第1の発明
と同様に3次元空間内の自由な運動が得られる。第1発
明と同様にリニアモータと2台の回転型モータの速度変
化、停止、逆転などにより種々の運動パターンを得るこ
とができると共に、遠心力の方向と大きさを変化させる
ことができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて説
明する。図1に示すのは、本発明の第1実施例であり、
主としてドーナツ状のキャビン1、第1フレーム2−1
、第2フレーム2−2、第3フレーム2−3から構成し
、キャビン1が第1回転型モータ3−1によりX軸の回
りを回転し、第1フレーム2−1が第2回転型モータ3
−2によりZ軸の回りを回転し、第2フレーム2−2が
第3回転型モータ3−3によりY軸の回りを回転するよ
うにする。
【0009】ドーナツ状のキャビン1は、円周方向に区
画された多数の搭乗スペース4を有し、第1フレーム2
−1内に収まる大きさとし、支持部材5と、ドーナツ面
に直交する回転中心軸と一致するX軸と、第1回転型モ
ータ3−1を介して第1フレーム2−1に支持させる。 第1フレーム2−1は、第2フレーム2−2内に収まる
大きさとし、X軸と直交するZ軸と第2回転型モータ3
−2を介して第2フレーム2−2に支持させる。同様に
第2フレーム2−2も、第3フレーム2−3間に収まる
大きさとし、X軸およびZ軸に直交するY軸と第3回転
型モータ3−3を介して第3フレーム2−3に支持させ
る。第3フレーム2−3は一対の支柱でよく、地上に固
定する。
【0010】各回転型モータ3−1、3−2、3−3は
、それぞれ一対で配設されており、一対毎に同期させて
駆動する。なお、これら回転型モータは図示したように
軸とフレームとの間に介在させて軸受とモータを兼ねる
特殊型のモータとしてもよいし、軸をフレームに軸受を
介して回転自在に支持し、突出する軸の先端にモータを
連結するようにしてもよい。また、図示したものは、X
軸、Y軸、Z軸がドーナツ状キャビン1の回転中心を通
るようにされているが、これに限らず各軸が前記回転中
心からずれるようにしてもよい。また、X軸、Y軸、Z
軸は互いに直交する支持軸であるが、これら支持軸が鋭
角で交叉するように傾斜配設することも可能である。 なお、回転型モータへの給電は、フレームに配設したケ
ーブルと、フレームと回転軸を給電可能に接続するロー
タリージョイント等を用いて行うことができる。
【0011】以上のような構成において、各回転型モー
タ3−1、3−2、3−3を回転駆動させると、第3フ
レーム2−3に対して回転する第2フレーム2−2内を
第1フレーム2−1が回転し、この回転する第1フレー
ム2−1に対してドーナツ状キャビン1が回転すること
により、ドーナツ状キャビン1が架空の球体を形成し、
キャビン内の搭乗スペース4に搭乗した人間はこの球体
の表面に沿って移動し、3次元空間運動を行うことがで
きる。X軸、Y軸、Z軸がドーナツ状キャビン1の回転
中心を通る場合には、前述のような架空の球体が形成さ
れるが、各軸が前記回転中心からずれている場合には、
形成される架空の立体は非常に複雑な形となり、複雑な
3次元運動が得られることになる。また、いずれの場合
でも3台の回転型モータの回転速度の組合せを変えたり
、回転方向を変えたり、途中で回転速度を変化させるこ
とにより、前記立体表面上の移動軌跡を無数に変化させ
ることができる。
【0012】ドーナツ状キャビン1に作用する遠心力は
、キャビン1、第1フレーム2−1、第2フレーム2−
2の遠心力の合ベクトルとなる。3台の回転型モータの
速度を変化させることにより、それぞれの遠心力を変化
させて合ベクトルの大きさと方向を変えることができる
。また、1台あるいは2台の回転型モータを停止させた
り、あるいは途中で逆転させることによって、合ベクト
ルの方向と大きさを大きく変化させることができる。
【0013】次に、図2に示すのは、本発明の第2実施
例であり、第1実施例のX軸回りの回転機構をカート1
0、リング11、リニアモータ12に置き換えた例であ
る。カート10は、人が乗るための搬器であり、案内支
持機構によりリング11の内周に沿って円周方向に移動
自在に案内支持し、リニアモータ12により推進させる
。リング11は、ドーナツ状キャビン1と同様にその中
心軸をX軸に一致させると共に、第2フレーム2−2と
同様の内側フレーム2−2′内に収まる大きさとし、内
側フレーム2−2′に直接支持させる。リング11と内
側フレーム2−2′は、第1実施例と同様にZ軸と内側
回転型モータ3−2′を介して連結する。また、この内
側フレーム2−2′も、第3フレーム2−3と同様の外
側フレーム2−3′にY軸と外側回転型モータ3−3′
を介して支持させる。
【0014】リニアモータ12は、図3に示すように、
その移動子13をカート10の底部中央に突設し、固定
子14をリング11の内周面に円周方向に連続して配設
し、カート10を電磁気力で走行させる。案内支持機構
15は、2条のレール16と、このレール上を転動する
3個1組のガイドローラ17から構成する。レール16
は、例えばフランジが外方に向かって突出する断面L字
状とし、固定子14の外側に配設する。ガイドローラ1
7はカート10の底面に支持ブラケット18を介して取
付け、二つのローラでレール16のフランジを挾持する
ことにより移動子13と固定子14の間隙を適宜に設定
すると共にカート10のリングからの離脱を阻止し、残
りのローラをフランジ端面に外方から当接させることに
より横振れを防止する。
【0015】なお、リニアモータはリニア同期モータや
リニア誘導モータ等が使用できる。リニア同期モータの
場合には、移動子13に1次コイル、固定子14に永久
磁石を用い、あるいはこの逆の組合せとする。また、そ
れぞれの場合に永久磁石を電磁石に置き換える方法も考
えられる。リニア誘導モータの場合には、移動子13に
1次コイル、固定子14に2次導体を用い、あるいはこ
の逆の組合せとする。また、リング11からカート10
への給電には、集電子19と給電用架線20を用い、地
上からリングへの給電には、フレームに配設したケーブ
ルと、フレームと回転軸を給電可能に接続するロータリ
ジョイント等を用いることができる。なお、3相のモー
タを用いる場合や、その他、カートに必要な電源や信号
を送る場合には、それに必要な給電用架線等を増設する
ことになる。また、信号に限っては、無線で送ることも
可能である。
【0016】以上のような第2実施例においては、リニ
アモータ12と2台の回転型モータ3−2′、3−3′
を駆動させると、外側フレーム2−3′に対して回転す
る内側フレーム2−2′内をリング11が回転し、この
リング11により架空の球体が形成され、この架空の球
体に沿ってカート10がリニアモータ12により運動し
、3次元空間での運動が得られる。また、第1実施例と
同様に各X軸、Y軸、Z軸がリング11の中心からずれ
ている場合には、複雑な3次元運動が得られる。さらに
、リニアモータ12と2台の回転型モータ3−2′、3
−3′の速度変化、停止、逆転などにより、種々の運動
パターンを得ることができると共に、遠心力の方向と大
きさを変化させることができることはいうまでもない。 なお、リニアモータを用いることにより、カートを高加
減速で発進・停止でき、任意の位置に停止できる等の利
点がある。
【0017】
【発明の効果】前述の通り、本発明の3次元空間内運動
装置は、ドーナツ状のキャビンを第1フレーム内に設け
、第1フレームを第2フレーム内に、第2フレームを第
3フレーム内に設け、ドーナツ状キャビン、第1フレー
ム、第2フレームを回転型モータにより回転させるよう
にし、あるいはカートをリングの内周に設け、リングを
内側フレーム内に、内側フレームを外側フレーム内に設
け、カートをリニアモータにより回転移動させ、内側、
外側フレームを回転型モータにより回転させるようにし
たため、次のような効果を奏する。 (1)ドーナツ状のキャビンあるいはカートを回転体表
面上で種々の運動パターンで運動させることができ、3
次元空間内で軌道に制限されない自由な運動が得られる
。 (2)3台の回転型モータあるいはリニアモータと2台
の回転型モータを適宜制御することにより、ドーナツ状
キャビンあるいはカートにかかる遠心力の方向と大きさ
を自由に制御することができる。 (3)以上から今までにない3次元の動きをする遊戯施
設が可能となり、また遠心力の大きさや方向を制御でき
る宇宙飛行士訓練施設や教育・体験学習施設が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の3次元空間内運動装置の第1実施例を
示す概略斜視図である。
【図2】本発明の3次元空間内運動装置の第2実施例を
示す概略斜視図である。
【図3】図2におけるカートとリングの関係を示す部分
断面図である。
【符号の説明】
1  ドーナツ状のキャビン          2−
1  第1フレーム 2−2  第2フレーム              
2−3  第3フレーム 3−1  第1回転型モータ          3−
2  第2回転型モータ 3−3  第3回転型モータ          4 
 搭乗スペース10  カート           
           11  リング12  リニア
モータ                13  移動
子14  固定子                 
     16  レール17  ガイドローラ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ドーナツ状のキャビンを第1フレーム
    内に第1回転型モータにより第1軸の回りに回転可能に
    設け、この第1フレームを第2フレーム内に第2回転型
    モータにより第2軸の回りに回転可能に設け、この第2
    フレームを第3フレーム内に第3回転型モータにより第
    3軸の回りに回転可能に設けたことを特徴とする3次元
    空間内運動装置。
  2. 【請求項2】  カートを中心軸が第1軸に一致するリ
    ングの内周にリニアモータにより円周方向に移動可能に
    設け、このリングを内側フレーム内に内側回転型モータ
    により第2軸の回りに回転可能に設け、この内側フレー
    ムを外側フレーム内に外側回転型モータにより第3軸の
    回りに回転可能に設けたことを特徴とする3次元空間内
    運動装置。
JP08663791A 1991-04-18 1991-04-18 3次元空間内運動装置 Expired - Lifetime JP3211064B2 (ja)

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