JPH0736160U - 六軸運動模擬装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コネクティングロッド間相互のぶつかり合
いが少なく、プラットフォームのサイズ状況を変化せず
に、大きい作業区間を獲得することができる一種の六軸
運動模擬装置を提供するものである。 【構成】 可駆動伸縮コネクティングロッド、可駆動回
転軸、基本底プラットフォーム、作業プラットフォー
ム、サーボモーター及びその駆動器等で構成される。自
動制御方法により作業プラットフォームを三つの異なる
スペース方向の各種位置と速度、及び上向き、搖れ動
き、宙返りの各種回転角度と速度の装置を発生させ、例
えば飛行または航行体の運動模擬システム、またはその
他の空間定位または振動制御システムに応用することが
できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は一種の六軸運動模擬装置に関するもので、自動制御方法により作業プ ラットフォームを三つの異なるスペース方向の各種位置と速度、及び各種府仰、 搖擺、宙返りの回転角度と速度の装置を発生させ、例えば飛行または航行体の運 動模擬システム、またはその他の人員または裁重の空間定位または振動制御シス テムに応用することができる六軸運動模擬装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

周知の六自由度プラットフォーム運動模擬装置の構造は、先ず英国のディ・ス チュワート教授が提出し、それを飛行体飛行模擬システム中に運用してスチュワ ート・プラットフォームと称した。その周知の六自由度プラットフォーム機構は ３−３型と６−３型の両種型式に区分され、この両種の基本形態の構造はすべて 六本の可伸縮のコネクティングロッド、一つの基本底プラットフォーム、一つの 作業台等で構成される。

【０００３】 その中、各本の可伸縮コンエクティングロッドの一エンドポイントは点と点が 互いに作業プラットフォーム上の三つの異なる位置に連なっている。（例えば図 １の６−３型で示すようなものである。但し３−３型は６−３型とは反対に各本 のコネクティングロッドの他の一エンドポイントを互いに基本底プラットフォー ム上の三つの異なる位置上に連なっている構造である。）前記プラットフォーム 機構は発展初期アクチュエータと駆動器（driver）の利用できる種類が少ないう え、当時の六自由度プラットフォーム機構は多くが油気圧方式の駆動を採用し、 線運動の機構であったのでその装置体積が割りと大きく、且つ油気処理等の環境 影響の問題があり、広汎に応用できなかった。

【０００４】 前記周知の六自由度プラットフォーム機構で述べたのを、更に図２で示すのを 参照してみると、その中、作業プラットフォーム上のどのエンドポイント位置も 可伸縮コネクティングロッドの伸長量と従動回転軸の回転角度により決定される 。即ち、作業プラットフォーム上のエンドポイント位置はその二つが互いに連な る可伸縮コネクティングロッドの伸長量ΔＬbおよびΔＬcと従動回転軸６０１の 回転角度αにより決定され、そのエンドポイント位置ｐの移動可能区域（access ible region）は、図２の斜線区域部分、従動回転軸６０１が３６０度回転して 形成した区域（図２の通り）の環状体であり、その周知機構の移動範囲は小さく 、作業プラットフォームの模擬形態は割りと少ない。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の主要目的は一種の六軸運動模擬装置を提供するものであり、その可伸 縮コネクティングロッドの数量を減少することにより、機構を折畳んだ時に、可 伸縮コネクティングロッド間相互のぶつかり合いで互いに干擾する可能性も少な くできる、換言すると、可折畳性を増加できる六軸運動模擬装置を提供しようと するものである。

【０００６】 本考案の次の目的は、その作業プラットフォーム上の可伸縮コネクティングロ ッドのエンドポイントの可移動区域の大きさを増加することにより、可伸縮コネ クティングロッドの最大伸縮量を変えることなく、且つ基本底プラットフォーム と作業プラットフォームのサイズ状況を変化せずに、より大きい作業区域を獲得 することができる作業プラットフォームを備えた六軸運動模擬装置を提供するも のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本案申請者は前記周知六自由度プラットフォームの欠点に鑑み、改良の必要を 認めた。そこで精心の研究をなし、遂に一種の新規の六軸運動模擬装置を発明し たもので、その主要は三本の可駆動伸縮コネクティングロッド、三つの可駆動回 転軸、一つの基本底プラットフォーム、一つの作業プラットフォームと本図の中 で示していない六つのサーボモーター及びその駆動器等で構成する。その中の三 本の可駆動伸縮コネクティングロッドはそれぞれ従動回転軸で正交方式で三つの 可駆動回転軸のエンドポイントに連接し、各々可駆動伸縮コネクティングロッド の頂点作業プラットフォームに座落する三つの異なる位置を駆動し、且つ各々ユ ニバーサルジョイントで連接する。その中三つの可駆動回転軸は基本底プラット フォームの三つの異なる位置に座落している。

【０００８】

【作用】

以上述べた本考案の機構を備えた六軸運動模擬装置により、若しも作業プラッ トフォーム上の三つの異なる位置を対称にすると、その作業プラットフォームの 作業区域の大小は完全にこのエンドポイント位置の移動可能区域の大小により決 まる。故に積分方式または図２と図４で示す移動範囲で知り得ることができる。 本考案の厚殻球体移動区域は、周知のプラットフォーム機構の環状体移動区域の シール区域に比べて広く且つ平坦滑らかであるので、制御実施する時に、本考案 による制御できない運動奇異点の状形は周知の構造に比べて遥かに単純である。

【０００９】

【実施例】

本考案の構造、装置及びその功効に対して、より以上の認識と了解をしていた だけるよう、ここで好ましい実施例を挙げ、添付の図面を参照して以下詳細に説 明する。

【００１０】 本考案の実施例による六軸運動模擬装置は、図３に示すように、主に三本の可 駆動伸縮コネクティングロッド３、三つの可駆動回転軸５、一つの基本底プラッ トフォーム２、一つの作業プラットフォーム１と本図の中で表示していないサー ボモーター４及びその駆動器等で構成される。

【００１１】 その中の三本の可駆動伸縮コネクティングロッド３はそれぞれ縦動回転軸６で あり、正交方式で三つの可駆動回転軸５のエンドポイントに連接する。各可駆動 伸縮コネクティングロッド３の頂点は作業プラットフォーム１の三つの異なる位 置に座落して正三角形を形成し、且つ各々ユニバーサルジョイント７で連接して いる。その中三つの可駆動回転軸５は基本底プラットフォーム２の三つの異なる 位置に座落して正三角形を形成する。

【００１２】 上述を更に図４に示すのを参照してみると、本考案の六軸運動模擬装置の機構 の中、作業プラットフォーム上の任意の一つのエンドポイント位置は、その伸縮 自在コネクティングロッド３の伸長量及び駆動回転軸５の回転角度と従動回転軸 の回転角度により決定される。図４のように、作業プラットフォーム１上のエン ドポイント位置７はその伸縮自在コネクティングロッド３の伸長量ΔＬ、可駆動 回転軸５の回転角度θと従動回転軸６０１の回転角度で決定される。故にそのエ ンドポイント位置７の移動可能区域は、図４に斜線区域として示すように、従動 回転軸６０１を回って３６０度回転して形成した区域で、即ち一つの厚殻球体の ような実体区域である。

【００１３】 更に図５で示すのを参照してみると、その図は本考案機構と相対称しているの で、図５の中でその非重複部分を顕示している。その中、作業プラットフォーム １は三角板または円板にすることができ、作業プラットフォーム１の辺縁または 角にエンドポイントジョイント１７を設置している。基本底プラットフォーム２ は一つの三角板または環形板にすることができ、基本底プラットフォーム２の辺 縁または角にエンドポイントジョイント２７を設置している。脚台座１５はその 底部に一つの脚台座結合板１６がありそれで脚台座機構をしっかりと固定してお り、その脚台座１５は支えに用い基本底プラットフォーム２を固定している。

【００１４】 可駆動伸縮コネクティングロッド３は主にガイドスクルー３１とガイドスクル ースリーブ３２で組成される。ガイドスクルー３１は主にスクルーバー３１ａと スクルーブロック３１ｂで構成される。ガイドスクルー３１の一エンドポイント と作業プラットフォーム１のエンドポイントジョイント１７はユニバーサルジョ イント７で結合し、ガイドスクルースリーブ３２は主に空心スリーブ体、スクル ーブロック止め台座３２ａと伝動軸止め台座３２ｂで構成される。

【００１５】 その中、スリーブ体内にはスクルーバー３１ａを取付け、スクルーブロック止 め台座３２ａはスクルーブロック３１ｂに止め合わせている。伝動軸３３は主に 突心軸体、連軸器止め柱エンド３３ａと電動軸止め柱エンド３３ｂで構成される 。その中伝動軸止め柱エンド３３ｂと伝動軸止め台座は固定ピン（図の中で示し ていない）で互いに止め合わせている。可駆動伸縮コネクティングロッド３の駆 動装置は、主にサーボモーター４０２と駆動器（図の中で示していない）で構成 される。そのサーボモーターの出力軸４０２ａは連軸器止め柱エンド３３ａと連 軸器８で互いに結合している。

【００１６】 前述のように、可駆動伸縮バー３は従動回転軸６を用いて正交方式で可駆動回 転軸５の延伸エンド１１ａ上に連接し、その中伝動軸３３は回転軸６の中に貫設 し、ロールベアリング１４ｃとロールベアリング１３ｂで支えられている。又、 従動回転軸６と可動駆動回転軸軛１１は定位ピン（図の中で示していない）で従 動回転軸心線１４ａと可駆動回転軸の延伸エンドポイント１１ａの処に貫設し、 ボールベアリング１３ａで支えられる。

【００１７】 可駆動回転軸軛１１の前端と可駆動回転軸５はボルトで固定することができ、 可駆動回転軸軛１１の後端と変速器９の出力軸端はボルトまたは定位ピンで固定 している。変速器９の入力軸端は定位ピンとサーボモーターの出力軸１０２で固 定する。前記可駆動回転軸６と変速器９はすべて変速器ケース内にシール取付け し、変速器ケースは主に変速器ケース前カバー９１と変速器ケース後カバー９２ の二つで構成される。この二つのケースカバーはスクルーで互いに結合し、同時 にスクルー等の手段で基本底プラットフォーム２のエンドポイントジョイント２ ７に固定してあり、サーボモーター４０２はスクルーで変速器ケースの前カバー ９１に固定している。

【００１８】

【考案の効果】

以上述べた本考案の六軸運動模擬装置の機構より、若しも作業プラットフォー ム１上の三つの異なる位置を対称にすると、その作業プラットフォーム１の作業 区域の大きさは完全にエンドポイント７の位置の移動可能区域の大きさにより取 り決められることが、積分方式または図２と図４で示す移動範囲で知り得ること ができる。本考案の六軸運動模擬装置の厚殻球体の移動可能区域は周知のプラッ トフォーム機構の環状体移動可能区域のシール区域に比べて広く且つ平らで滑ら かであるので、制御実施する時に、本考案の遭遇する運動奇異点の制御不能状況 は周知構造に比べて遥かに単純である。

【００１９】 又、本考案の六軸運動模擬装置の機構は伸縮自在コネクティングロッド３の数 量を少なくしているので、機構を折畳む時、その伸縮自在コネクティングロッド ３の間のぶつかり合いまたは相互に干擾する可能性が少ない、換言すれば、その 可折畳性が増加していることになる。

【００２０】 別に、本考案は作業プラットフォーム１上の伸縮自在コネクティングロッドエ ンドポイントの可移動可能区域の大きさを増加しているので、伸縮自在コネクテ ィングロッドの最大伸縮量を変化せず、且つ基本底プラットフォーム２と作業プ ラットフォーム１のサイズを変えない状況下で、その作業プラットフォーム１は より大きな作業区域を獲得することができる。

【００２１】 以上述べたのを総合してみると、本考案の六軸運動模擬装置は、構造が簡単で 而も折り畳みに便利な上、そのサイズの大きさを変更しないで、作業プラットフ ォームがより大きい作業区域を得られ、而も確実に周知物品の使用功効及び産業 上の利用価値を増進している。又、本考案で述べた構造及びその形状特徴は、本 案の出願提出以前に曽って同じ構造または装置を公開使用または刊行物にみると 云う事もないので、その新規性をもつものである。

【００２２】 本案の前記実施例は、只例を挙げて本考案六軸運動模擬装置構造を説明した一 可行的実施例にすぎず、このような技能に熟練した人の、当然なしえる各種等効 の変化例はすべて本考案の精神及び範囲内に含まれるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】周知の６−３型の六自由度プラットフォーム構
造を示す図である。

【図２】前記周知構造の作業プラットフォームのエンド
ポイント位置の移動可能区域を示す図である。

【図３】本考案の実施例による六軸運動模擬装置の機構
を示す図である。

【図４】本考案の実施例の六軸運動模擬装置における作
業プラットフォームのエンドポイント位置の移動可能区
域を示す図である。

【図５】本考案の実施例の六軸運動模擬装置の構成部材
を示す図である。

【符号の説明】

１ 作業プラットフォーム ２ 基本底プラットフォーム ３ 可駆動伸縮のコネクティングロッド ４ サーボモーター ５ 可駆動回転軸 ６ 従動回転軸 ７ エンドポイント位置 ６０１ 従動回転軸 １７ エンドポイントジョイント １５ 脚台座 ２７ エンドポイントジョイント ３１ ガイドスクルー ３２ ガイドスクルースリーブ ３１ａ ガイドスクルー ３１ｂ スクルースライドブロック ３２ａ スクルースライド止め台座 ３２ｂ 伝動軸止め台座 ３３ 伝動軸 ３３ａ 連軸器止め柱エンド ３３ｂ 伝動軸止め柱エンド ４０２ サーボモーター ４０２ａ 出力軸 ８ 連軸器 １１ａ 延伸エンド １４ｃ ボールベアリング １３ｂ ボールベアリング １１ 可駆動回転軸軛 １４ａ 従動回転軸心線 １３ａ ボールベアリング ９ 変速器 ９１ 変速器ケース前カバー ９２ 変速器ケース後カバー

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 三本の可駆動伸縮コネクティングロッ
   ド、三つの可駆動回転軸、一つの基本底プラットフォー
   ム、一つの作業プラットフォームと六つのサーボモータ
   ー及び駆動器等により構成され、三本の可駆動伸縮コネ
   クティングロッドはそれぞれ従動回転軸であり正交方式
   により三つの可駆動回転軸のエンドポイントに連接し、
   各可駆動伸縮コネクティングロッドの頂点は作業プラッ
   トフォームの三つの異なる位置に座落して各々ユニバー
   サルジョイントで連接し、三つの可駆動回転軸は基本底
   プラットフォームの三つの異なる位置に座落することを
   特徴とする六軸運動模擬装置。
2. 【請求項２】 可駆動伸縮コネクティングロッドはロー
   ラーボールガイドスクルーバーを可とし、且つ伸縮コネ
   クティングロッドに一つの連軸器を結合してサーボモー
   ターに至ることを特徴とする請求項１記載の六軸運動模
   擬装置。
3. 【請求項３】 回転軸に一つの変速装置を結合すること
   ができ、その変速装置には一つの変速ケース外殻、一つ
   の入力軸、一つの変速ギアと一つの出力軸を含むことを
   特徴とする請求項１記載の六軸運動模擬装置。