JPH11319327A - 複数自由度モーションベース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 椅子１を４自由度で運動させる体感ゲーム機
用モーションベースを、応答性が俊敏でかつ全体が簡略
化され、制御が容易なものとすることにある。 【解決手段】 椅子１の下方に配置された基台フレーム
２と、椅子１の下端に結合された上部揺動部材10と、基
台フレーム２に垂直方向軸線回りに回動可能に支持され
て椅子１を上下運動させるエアシリンダ３と、基台フレ
ーム２内に配置されてエアシリンダ３および上部揺動部
材10内のユニバーサルカップリングを介し椅子１を垂直
方向軸線回りに回動させるサーボモータ駆動のヨー軸ア
クチュエータ８と、上部揺動部材10とともに平行リンク
を構成する下部揺動部材11と、下部揺動部材11とともに
もう一つの平行リンクを構成するピッチ軸駆動アーム20
と、基台フレーム２内に配置されてピッチ軸駆動アーム
20を揺動させることで上部揺動部材10を前後方向へ揺動
させるサーボモータ駆動のピッチ軸アクチュエータ21
と、上部揺動部材10と下部揺動部材11との間に配置され
て上部揺動部材10を左右方向へ揺動させるサーボモータ
駆動のロール軸アクチュエータ22とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、いわゆる体感ゲ
ーム機等のアミューズメント機器その他に用いられ、人
が座る椅子や、人が乗る模擬車両、模擬船舶、模擬航空
機、模擬宇宙船等の乗り物その他を対象物として、その
対象物を複数自由度で運動させる複数自由度モーション
ベースに関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
のかかるモーションベースとしては、例えば、そのモー
ションベースの左右方向へ延在するピッチ軸線を中心と
した揺動であるピッチ軸運動、そのモーションベースの
前後方向へ延在するロール軸線を中心とした揺動である
ロール軸運動、そのモーションベースの上下方向へ延在
するヨー軸線を中心とした揺動であるヨー軸運動およ
び、これもそのモーションベースの上下方向へ延在する
上下動軸線に沿う上下運動の４自由度のものが知られて
おり、従来のモーションベースでは一般に、これら４自
由度を積み上げ方式、すなわちピッチ軸、ロール軸、ヨ
ー軸および上下動軸の４つの可動軸の各々の運動をもた
らすアクチュエータを順次直列に結合した構造によって
実現している。

【０００３】しかしながら、かかる積み上げ方式では、
対象物を直接動かすアクチュエータ以外のアクチュエー
タはその対象物に加えて幾つかのアクチュエータをも動
かさねばならず、慣性力が大きくなって俊敏な応答性が
望めないという問題があり、このことは、対象物から最
も離れたアクチュエータにおいて他の３つのアクチュエ
ータ全てを動かす必要があることから特に重大であっ
た。しかも、各アクチュエータを作動させるための配線
や配管が複雑に錯綜した状態となるため、装置全体が複
雑化するとともに、対象物に対する人の乗り降りのスペ
ースの確保が困難であるという問題があった。

【０００４】また近年、６台の、伸縮作動する一軸アク
チュエータとしての、サーボモータでボールネジ軸を回
動させてそのボールネジ軸に螺合されたボールナットを
そのボールネジ軸の軸線方向に進退移動させる電動式直
線移動機構を、２台ずつＶ字形に配して、対象物の互い
に等距離離間した３点を支持し、それらの電動式直線移
動機構を協調作動させることにより対象物に６自由度を
与えるモーションベースも実用化されている。

【０００５】しかしながら、かかる６台の電動式直線移
動機構で対象物の３点を支持したモーションベースで
は、各電動式直線移動機構が対象物を直接動かすので慣
性力が小さいことから俊敏な応答性は得られるものの、
対象物の可動軸の方向と電動式直線移動機構の伸縮作動
方向とが一致していず、リンクを介して方向変換されて
いるわけでもないので、対象物の位置や運動の制御のた
めに高度な座標変換処理を行わねばならず、それゆえそ
れらの制御が複雑となって制御装置の費用が嵩むという
問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】こ
の発明は、上記従来の技術の課題を有利に解決したモー
ションベースを提供するものであり、この発明の複数自
由度モーションベースは、対象物を複数自由度で運動さ
せる複数自由度モーションベースにおいて、前記対象物
の下方に配置された基台と、前記対象物を垂直方向軸線
周りの回動を規制しつつ前後左右方向に揺動可能に支持
して上下運動させる、前記基台に垂直方向軸線回りに回
動可能に支持された上下動軸アクチュエータと、前記上
下動軸アクチュエータを垂直方向軸線周りに回動させる
ことでその上下動軸アクチュエータを介して前記対象物
を垂直方向軸線周りに回動させる、前記基台に支持され
たヨー軸アクチュエータと、前記上下動軸アクチュエー
タの前方と後方と側方とにそれぞれ配置された前方連結
部と後方連結部と側方連結部とを有する、前記対象物に
垂直方向軸線周りに回動可能に結合された上部揺動部材
と、前記上部揺動部材の前記前方連結部および前記後方
連結部に上端部をそれぞれ揺動可能に連結されて互いに
平行に上下方向へ延在する前方連結部材および後方連結
部材と、前記前方連結部材および前記後方連結部材の下
端部にそれぞれ揺動可能に連結された前方連結部および
後方連結部を有するとともに、それら前方連結部と後方
連結部との中間の位置に上方連結部および下方連結部を
有する、前記上部揺動部材の下方にその上部揺動部材に
対し平行に延在するよう配置された下部揺動部材と、前
記下部揺動部材の前記上方連結部および前記下方連結部
に一端部をそれぞれ左右方向軸線周りに揺動可能に連結
されて互いに平行に前後方向へ延在する上方連結部材お
よび下方連結部材と、前記上方連結部材および前記下方
連結部材の他端部にそれぞれ左右方向軸線周りに揺動可
能に連結された上方連結部と下方連結部とを有して上下
方向へ延在し、前記上方連結部または前記下方連結部を
前記基台に左右方向軸線周りに揺動可能に支持されたピ
ッチ軸駆動部材と、前記ピッチ軸駆動部材を揺動させる
ことでそのピッチ軸駆動部材と前記上方連結部材と前記
下方連結部材とを介して前記下部揺動部材を前後方向に
揺動させ、その下部揺動部材と前記前方連結部材と前記
後方連結部材とを介して前記上部揺動部材を前後方向に
揺動させ、その上部揺動部材を介して前記対象物を前後
方向に揺動させる、前記基台に配置されたピッチ軸アク
チュエータと、前記上部揺動部材の前記側方連結部を前
記前方連結部および前記後方連結部に対して上下運動さ
せることで前記上部揺動部材を介して前記対象物を左右
方向に揺動させる、前記下部揺動部材の前記中間の位置
に支持されたロール軸アクチュエータと、を具えること
を特徴とするものである。

【０００７】かかるこの発明の複数自由度モーションベ
ースにあっては、対象物の下方に配置された基台に垂直
方向軸線回りに回動可能に支持された上下動軸アクチュ
エータが、対象物を垂直方向軸線周りの回動を規制しつ
つ前後左右方向に揺動可能に支持して上下運動させ、ま
た、基台に支持されたヨー軸アクチュエータが、上下動
軸アクチュエータを垂直方向軸線周りに回動させること
でその上下動軸アクチュエータを介して対象物を垂直方
向軸線周りに回動させる。

【０００８】またこの発明の複数自由度モーションベー
スにあっては、基台に支持されたピッチ軸アクチュエー
タが、ピッチ軸駆動部材を揺動させることでそのピッチ
軸駆動部材と上方連結部材と下方連結部材とを介して下
部揺動部材を前後方向に揺動させ、その下部揺動部材と
前方連結部材と後方連結部材とを介して上部揺動部材を
前後方向に揺動させ、その上部揺動部材を介して対象物
を前後方向に揺動させる。

【０００９】そしてこの発明の複数自由度モーションベ
ースにあっては、下部揺動部材の中間の位置に支持され
たロール軸アクチュエータが、上部揺動部材の側方連結
部を前方連結部および後方連結部に対して上下運動させ
ることで上部揺動部材を介して対象物を左右方向に揺動
させる。

【００１０】従ってこの発明の複数自由度モーションベ
ースによれば、対象物を上下動軸とヨー軸とピッチ軸と
ロール軸との４自由度で運動させることができる。

【００１１】さらにこの発明の複数自由度モーションベ
ースによれば、ピッチ軸アクチュエータとロール軸アク
チュエータとによって揺動させる上部揺動部材を、対象
物に垂直方向軸線周りに回動可能に結合し、その対象物
を垂直方向軸線周りの回動を規制しつつ前後左右方向に
揺動可能に支持する上下動軸アクチュエータを、ヨー軸
アクチュエータによって垂直方向軸線周りに回動させる
ので、対象物のヨー軸周りの運動を上下動軸方向の運動
とピッチ軸およびロール軸周りの運動とから完全に独立
させることができる。

【００１２】加えてこの発明の複数自由度モーションベ
ースにあっては、上下動軸アクチュエータの前方と後方
と側方とにそれぞれ配置された前方連結部と後方連結部
と側方連結部とを有して対象物に垂直方向軸線周りに回
動可能に結合された上部揺動部材と、その上部揺動部材
の前方連結部および後方連結部に上端部をそれぞれ揺動
可能に連結されて互いに平行に上下方向へ延在する前方
連結部材および後方連結部材と、それら前方連結部材お
よび後方連結部材の下端部にそれぞれ揺動可能に連結さ
れた前方連結部および後方連結部を有するとともにそれ
ら前方連結部と後方連結部との中間の位置に上方連結部
および下方連結部を有して上部揺動部材の下方にその上
部揺動部材に対し平行に延在するよう配置された下部揺
動部材とが４節リンクを構成し、それら上部揺動部材と
下部揺動部材とが平行リンクを構成しているととにも
に、その下部揺動部材の上方連結部および下方連結部に
一端部をそれぞれ左右方向軸線周りに揺動可能に連結さ
れて互いに平行に前後方向へ延在する上方連結部材およ
び下方連結部材と、それら上方連結部材および下方連結
部材の他端部にそれぞれ左右方向軸線周りに揺動可能に
連結された上方連結部と下方連結部とを有して上下方向
へ延在してその上方連結部または下方連結部を基台に左
右方向軸線周りに揺動可能に支持されたピッチ軸駆動部
材とがもう一つの４節リンクを構成し、それら下部揺動
部材とピッチ軸駆動部材とがもう一つの平行リンクを構
成している。そして上部揺動部材の側方連結部をロール
軸アクチュエータが下部揺動部材の中間の位置に連結し
ている。

【００１３】従ってこの発明の複数自由度モーションベ
ースによれば、上下動軸アクチュエータが対象物を上下
動させてそれに結合された上部揺動部材を上下動させて
も、その上部揺動部材とピッチ軸駆動部材とに連結され
た下部揺動部材が上部揺動部材とともに上下動しつつ僅
かに前後動するのみで、互いに直列に結合された上記二
つの平行リンクの作用により、ピッチ軸駆動部材に対す
る上部揺動部材の前後方向角度は変化しないので、対象
物の上下動軸方向の運動からピッチ軸およびロール軸周
りの運動を完全に独立させることができる。

【００１４】そしてこの発明の複数自由度モーションベ
ースによれば、ピッチ軸アクチュエータが下部揺動部材
と上部揺動部材とを前後方向に揺動させても、それらは
平行リンクを構成していて、ロール軸アクチュエータが
連結している上部揺動部材の側方連結部と下部揺動部材
の中間の位置との距離は変化しないので、対象物のピッ
チ軸周りの運動とロール軸周りの運動とを互いに実質的
に独立させることができる。

【００１５】しかもこの発明の複数自由度モーションベ
ースによれば、上下動軸アクチュエータとピッチ軸アク
チュエータとロール軸アクチュエータとがそれぞれ、他
のアクチュエータを介することなく直接対象物を駆動す
るので、慣性力を小さくし得て、俊敏な応答性を得るこ
とができる。

【００１６】そしてこの発明の複数自由度モーションベ
ースによれば、ヨー軸アクチュエータとピッチ軸アクチ
ュエータとロール軸アクチュエータとがそれぞれ、基台
に支持されているので、それらのアクチュエータを作動
させるための配線等を容易に整理し得て、装置全体を簡
略化することができ、さらにこのことから、対象物の直
下にピッチ軸アクチュエータを配置しないで済む点と相
俟って、対象物に対する人の乗り降りのスペースも容易
に確保することができる。

【００１７】さらにこの発明の複数自由度モーションベ
ースによれば、上下動軸アクチュエータとヨー軸アクチ
ュエータとピッチ軸アクチュエータとロール軸アクチュ
エータとの各々の運動の方向が直接、あるいはリンクを
介する方向変換のみで対象物の運動方向となるので、対
象物の位置や運動の制御のための高度な座標変換処理を
不要とし得て、それらの制御を容易にそして安価に行う
ことができる。

【００１８】なお、この発明の複数自由度モーションベ
ースにおいては、前記上下動軸アクチュエータは、エア
シリンダを具えてなるものでも良く、このようにすれ
ば、一般に制御精度が比較的低くて済む上下動軸アクチ
ュエータを安価に構成することができる。

【００１９】また、この発明の複数自由度モーションベ
ースにおいては、前記ピッチ軸アクチュエータおよび前
記ロール軸アクチュエータは各々、サーボモータでボー
ルネジ軸を回動させてそのボールネジ軸に螺合されたボ
ールナットをそのボールネジ軸の軸線方向に進退移動さ
せる電動式直線移動機構を具えてなるものでも良く、こ
のようにすれば、ピッチ軸やロール軸周りの運動にさら
に俊敏な応答性をもたらすことができるとともに、それ
らの運動を高精度のものとすることができ、しかも、例
えば対象物に人が乗ってその対象物を体重移動で姿勢変
更しようとする場合に、その体重移動の方向へのピッチ
軸やロール軸周りの運動速度をサーボモータの制御ゲイ
ンの変更によって適宜変更し得て、その体重移動での姿
勢変更に対する反力を対象物に容易にかつ迅速に生じさ
せることができる。すなわち、体重移動の方向へ対象物
を速やかに揺動させれば、乗っている人への対象物から
の反力は僅かなものとなり、体重移動の方向へ対象物を
ゆっくり揺動させれば、乗っている人への対象物からの
反力は大きなものとなる。

【００２０】さらに、この発明の複数自由度モーション
ベースにおいては、前記ヨー軸アクチュエータは、サー
ボモータでボールネジ軸を回動させてそのボールネジ軸
に螺合されたボールナットをそのボールネジ軸の軸線方
向に進退移動させる電動式直線移動機構を具えてなるも
のでも良く、このようにすれば、ヨー軸周りの運動に俊
敏な応答性をもたらすことができるとともに、その運動
を高精度のものとすることができる。

【００２１】さらに、この発明の複数自由度モーション
ベースにおいては、前記ロール軸アクチュエータが、前
記下部揺動部材に支持される代わりに前記基台に支持さ
れ、前記上部揺動部材の側方連結部に上端部を揺動可能
に連結された側方連結部材の下端部が、前記下部揺動部
材の前記中間の位置に左右方向軸線周りに揺動可能に支
持されたベルクランク部材の、前後方向に延在する水平
腕が持つ連結部に揺動可能に連結され、前記ベルクラン
ク部材の垂直腕が持つ連結部が、前記上方連結部材およ
び前記下方連結部材のうちの前記基台に支持された方の
連結部材の前記一端部と同心に揺動可能に前記下部揺動
部材に支持されて前記ベルクランク部材の前記垂直腕と
平行に延在する垂直レバー部材に中間連結部材を介して
連結され、前記垂直レバー部材が、前記上方連結部材お
よび前記下方連結部材のうちの前記基台に支持された方
の連結部材の前記他端部と同心に揺動可能に前記基材に
支持されて上下方向へ延在するロール軸駆動部材に、前
記上方連結部材および前記下方連結部材のうちの前記基
台に支持された方の連結部材と平行に延在する付加的連
結部材を介して連結され、前記ロール軸アクチュエータ
が、前記ロール軸駆動部材を揺動させることでそのロー
ル軸駆動部材と前記付加的連結部材とを介して前記垂直
レバー部材を揺動させ、その垂直レバー部材と前記中間
連結部材とを介して前記ベルクランク部材を揺動させ、
そのベルクランク部材および前記側方連結部材を介して
前記上部揺動部材の前記側方連結部を前記前方連結部お
よび前記後方連結部に対して上下運動させ、前記上部揺
動部材を介して前記対象物を左右方向に揺動させるよう
にしても良く、このようにすれば、先の構成と同様の作
用効果が得られるのに加えて、ロール軸アクチュエータ
も基台に支持されているので、各アクチュエータを作動
させるための配線等をさらに容易に整理し得て、装置全
体をさらに簡略化することができ、そしてこのことか
ら、対象物の直下にピッチ軸アクチュエータとロール軸
アクチュエータとを配置しなくて済む点と相俟って、対
象物に対する人の乗り降りのスペースもさらに容易に確
保することができる。

【００２２】さらに、この発明の複数自由度モーション
ベースにおいては、前記対象物は、人が座る椅子であっ
ても良く、このようにすれば、人が座る椅子を複数自由
度で運動させる複数自由度モーションベースを用いた体
感ゲーム機等のアミューズメント機器において、上述し
た作用効果をもたらすことができる。

【００２３】そして、この発明の複数自由度モーション
ベースにおいては、前記対象物は、人が乗る乗り物であ
っても良く、このようにすれば、人が乗る模擬車両、模
擬船舶、模擬航空機、模擬宇宙船等の乗り物を複数自由
度で運動させる複数自由度モーションベースを用いた体
感ゲーム機等のアミューズメント機器において、上述し
た作用効果をもたらすことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここ
に、図１は、この発明の複数自由度モーションベースの
一実施例としての体感ゲーム機用４自由度モーションベ
ースを斜め上方かつ左斜め前方から見た状態で示す斜視
図、図２は、その実施例のモーションベースの正面図、
図３は、その実施例のモーションベースの右側面図、図
４は、その実施例のモーションベースの椅子を除いた部
分を示す、図２のＡ−Ａ線に沿う上面図、図５は、その
実施例のモーションベースの上部揺動部材を示す、図２
のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図、図６は、その実施例のモ
ーションベースの上部揺動部材を示す、図２のＣ−Ｃ線
に沿う拡大断面図、そして図７は、その実施例のモーシ
ョンベースの上部揺動部材を示す、図２のＤ−Ｄ線に沿
う下面図である。

【００２５】また、図８は、上記実施例のモーションベ
ースの運動機構全体を斜め上方かつ右斜め前方から見た
状態で示す説明図、図９は、その運動機構全体を斜め上
方かつ左斜め後方から見た状態で示す説明図、図10は、
図８と同じ方向から見た運動機構を拡大して示す説明
図、図11は、その運動機構の上端部付近を斜め上方かつ
右斜め前方から見た状態で示す説明図、そして図12は、
その運動機構の下部を右斜め下方から見た状態で示す説
明図である。なお、ここにおける上下、左右、前後の方
向は、基台ベースを基準としている。

【００２６】この実施例のモーションベースは、図１お
よび図２に示すように、運動させる対象物としての、足
掛け1aを一体的に設けられたバケット形の椅子１を具え
るとともに、その椅子１の下方に配置された基台フレー
ム２を具えており、その基台フレーム２上の、椅子１の
下方の位置には、上下動軸アクチュエータとしてのエア
シリンダ３が垂直に配置され、そのエアシリンダ３のシ
リンダ本体3aの下端部には、図１，図３，図６，図７，
図８および図12に示すように、基台フレーム２に固定さ
れた上下２段の環状フランジ４，５内にそれぞれ配置さ
れた図示しないベアリングにより垂直軸線周りに回動可
能に支持されたトルクチューブ3bの上端部が固定されて
いる。

【００２７】ここにおけるエアシリンダ３は、そのシリ
ンダ本体3aの上端部にて垂直方向へ進退移動する図示し
ないピストンロッドを具え、そのピストンロッドはシリ
ンダ本体3aに対するその軸線周りの回動を規制されてお
り、そのピストンロッドの先端部には、図５および図11
に示すように、２個のコ字状のブラケット6a, 6bを互い
に垂直軸線周りに90°ずらせて組み合わせるとともにそ
れらのブラケット6a,6bを十字状の軸部材6cで連結して
ジンバル機構を構成しているユニバーサルカップリング
６の下側のブラケット6aが固定されており、このユニバ
ーサルカップリング６の上側のブラケット6bは、椅子１
の下端部に固定されてその椅子１を支持する椅子支持板
７の下面に固定されている。これによりエアシリンダ３
は椅子１を、ユニバーサルカップリング６を介して、垂
直方向軸線周りの回動を規制しつつ前後左右方向に揺動
可能に支持して上下運動させることができる。

【００２８】またこの実施例のモーションベースは、図
３，図７，図８，図９および図12に示すように、基台フ
レーム２の内部にヨー軸アクチュエータ８を具えてお
り、ここにおけるヨー軸アクチュエータ８は、サーボモ
ータでボールネジ軸を回動させてそのボールネジ軸に螺
合されたボールナットをそのボールネジ軸の軸線方向に
進退移動させ、そのボールナットを後端部に固定された
作動ロッド8aをアクチュエータ本体8bに対し進退移動さ
せる電動式直線移動機構にて構成されている。そしてそ
のヨー軸アクチュエータ８の、アクチュエータ本体8bの
後端部は基台フレーム２に揺動可能に支持され、作動ロ
ッド8aの先端部は、環状フランジ４，５を垂直方向に貫
通した上記トルクチューブ3bの下端部に固定されたヨー
軸駆動アーム９の先端部に揺動可能に連結されている。
これによりヨー軸アクチュエータ８は、ヨー軸駆動アー
ム９を介してトルクチューブ3bを垂直軸線周りに回動さ
せ、そのトルクチューブ3bを介してエアシリンダ３を垂
直方向軸線周りに回動させることで、そのエアシリンダ
３およびユニバーサルカップリング６を介して椅子支持
板７ひいては椅子１を垂直方向軸線周りに回動させるこ
とができる。

【００２９】さらにこの実施例のモーションベースは、
図３，図４，図５および図11に示すように、環状の中央
部10a を有するとともにエアシリンダ３の前方と後方と
側方とにそれぞれ位置するようにその中央部10a から突
出した前方連結部10b と後方連結部10c と側方連結部10
d とを有する上部揺動部材10と、エアシリンダ３を囲繞
するようにその上部揺動部材10の下方にそれと平行に配
置された枠状の下部揺動部材11とを具えており、ここに
おける上部揺動部材10は、椅子支持板７の下面に固定さ
れて上記ユニバーサルカップリング６を囲繞するように
その上部揺動部材10の中央部10a 内に挿通された図３お
よび図５に示す筒状部材12に、その中央部10a 内に収容
した図示しないベアリングを介して、ユニバーサルカッ
プリング６の回動軸線周りひいては概略垂直方向軸線周
りに回動可能に結合されている。これにより上部揺動部
材10は、前後左右に揺動されると椅子１を一緒に前後左
右に揺動させるが、椅子１が垂直軸線周りに回動して
も、回動せずに各連結部10b〜10d を上記の位置に維持
する。

【００３０】上部揺動部材10の前方連結部10b と後方連
結部10c と側方連結部10d とにはそれぞれボールジョイ
ント13が設けられ、前方連結部10b にはそこのボールジ
ョイント13を介して、棒状の前方連結部材14の上端部が
揺動可能に連結され、また後方連結部10c にはそこのボ
ールジョイント13を介して、Ａ字状の後方連結部材15の
上端部が揺動可能に連結されており、前方連結部材14の
下端部は、下部揺動部材11の前端部の前方連結部11a に
左右方向軸線周りに揺動可能に連結され、また後方連結
部材15の下端部は下部揺動部材11の後端部の後方連結部
11b に左右方向軸線周りに揺動可能に連結されている。
これにより、前方連結部材14と後方連結部材15とは、側
方から見て互いに平行に概略上下方向へ延在している。
またここにおける下部揺動部材11は、その前方連結部11
a と後方連結部11b との中間の、エアシリンダ３の左右
側方の位置に上方連結部11c を有するとともに、左側の
上方連結部11c の下方に下方連結部11d を有している。

【００３１】さらにこの実施例のモーションベースは、
図１，図３，図４，図６，図８および図９に示すよう
に、下部揺動部材11の前方にてそれぞれ概略前後方向へ
延在する、Ｈ字状の上方連結部材16と、棒状の下方連結
部材17とを具えており、上方連結部材16の左右後端部
は、下部揺動部材11の左右の上方連結部11c に左右方向
軸線周りに揺動可能にそれぞれ連結され、その上方連結
部材16の左右前端部は、基台フレーム２の、エアシリン
ダ３の前方の位置に立設された４枚の三角形状のブラケ
ット18の上端部に設けられた支持軸19により、左右方向
軸線周りに揺動可能に支持されている。これにより、上
方連結部材16は、支持軸19周りに揺動しても左右後端部
を常に水平に維持して、そこに連結された下部揺動部材
11の左右の上方連結部11c を下部揺動部材11の上下動に
かかわらず常に水平に維持する。

【００３２】上記ブラケット18の上端部に設けられた支
持軸19にはまた、ピッチ軸駆動部材としてのピッチ軸駆
動アーム20の上端部の上方連結部20a が、左右方向軸線
周りに揺動可能に支持されていて、そのピッチ軸駆動ア
ーム20が概略上下方向へ延在しており、そのピッチ軸駆
動アーム20の中間部の下方連結部20b に、下方連結部材
17の後端部が左右方向軸線周りに揺動可能に連結され、
その下方連結部材17の前端部は、下部揺動部材11の下方
連結部11d に左右方向軸線周りに揺動可能に連結されて
いる。これにより、上方連結部材16と下方連結部材17と
は側方から見て互いに平行に延在している。

【００３３】さらにこの実施例のモーションベースは、
図１〜図４，図８および図９に示すように、基台フレー
ム２の内部にピッチ軸アクチュエータ21を具えており、
ここにおけるピッチ軸アクチュエータ21もヨー軸アクチ
ュエータ８と同様、サーボモータでボールネジ軸を回動
させてそのボールネジ軸に螺合されたボールナットをそ
のボールネジ軸の軸線方向に進退移動させ、そのボール
ナットを後端部に固定された作動ロッド21a をアクチュ
エータ本体21b に対し進退移動させる電動式直線移動機
構にて構成されている。そしてそのピッチ軸アクチュエ
ータ21の、アクチュエータ本体21b の後端部は基台フレ
ーム２に揺動可能に支持され、作動ロッド21a の先端部
は、ピッチ軸駆動アーム20の下部に揺動可能に連結され
ている。これにより、ピッチ軸アクチュエータ21は、ピ
ッチ軸駆動アーム20および下方連結部材17を介して下部
揺動部材11を、左右の上方連結部11c を通って水平に延
在する左右方向軸線周りに前後方向へ揺動させ、その下
部揺動部材11と前方連結部材14と後方連結部材15とを介
して上部揺動部材10を、その側方連結部10d およびユニ
バーサルカップリング６を通って水平に延在する左右方
向軸線周りに前後方向へ揺動させ、ひいてはその上部揺
動部材10を介して椅子１を前後方向へ揺動させることが
できる。

【００３４】さらにこの実施例のモーションベースは、
図２〜図６，図８および図11に示すように、エアシリン
ダ３の右側方にロール軸アクチュエータ22を具えてお
り、ここにおけるロール軸アクチュエータ22もヨー軸ア
クチュエータ８と同様、サーボモータでボールネジ軸を
回動させてそのボールネジ軸に螺合されたボールナット
をそのボールネジ軸の軸線方向に進退移動させ、そのボ
ールナットを後端部に固定された作動ロッド22a をアク
チュエータ本体22b に対し進退移動させる電動式直線移
動機構にて構成されている。そしてそのロール軸アクチ
ュエータ22の、アクチュエータ本体22b の後端部すなわ
ち下端部は、下部揺動部材11の右側の上方連結部11c の
側部に固定されたコ字状のブラケット23に揺動可能に支
持され、作動ロッド22a の先端部すなわち上端部は上部
揺動部材10の側方連結部10d に、そこのボールジョイン
ト13を介して揺動可能に連結されている。これにより、
ロール軸アクチュエータ22は、上部揺動部材10の側方連
結部10d を前方連結部10b および後方連結部10c に対し
て上下運動させることで、上部揺動部材10を介して椅子
１を左右方向に揺動させることができる。

【００３５】加えてこの実施例のモーションベースは、
エアシリンダ３のシリンダ本体3aの上端部に固定されて
Ｕ字状に椅子１の左右側方から上方へ延在する支持パイ
プ24の左右上端部にそれぞれ固定された肘掛け25と、そ
れらの肘掛け25の前端部にそれぞれ立設された、トリガ
ースイッチ付のグリップ26と、椅子１と椅子支持板７と
の間に介挿されて、椅子１に座った人の前後左右方向へ
の体重移動を検出する図示しないセンサとを具えてお
り、ここにおける肘掛け25およびグリップ26は、ヨー軸
アクチュエータ８により駆動されて椅子１とともに垂直
軸線周りに回動はするが、上部揺動部材10に一体的に結
合されてはいないので、椅子１とともにピッチ軸運動や
ロール軸運動をすることはない。

【００３６】この実施例のモーションベースにあって
は、椅子１の下方に配置された基台フレーム２に垂直方
向軸線回りに回動可能に支持されたエアシリンダ３が、
椅子１を垂直方向軸線周りの回動を規制しつつ前後左右
方向に揺動可能に支持して上下運動させ、基台フレーム
２に支持されたヨー軸アクチュエータ８が、エアシリン
ダ３を垂直方向軸線周りに回動させることでそのエアシ
リンダ３を介して椅子１を垂直方向軸線周りに回動さ
せ、基台フレーム２に支持されたピッチ軸アクチュエー
タ21が、ピッチ軸駆動アーム20を揺動させることでその
ピッチ軸駆動アーム20と上方連結部材16と下方連結部材
17とを介して下部揺動部材11を前後方向に揺動させ、そ
の下部揺動部材11と前方連結部材14と後方連結部材15と
を介して上部揺動部材10を前後方向に揺動させて、その
上部揺動部材10を介して椅子１を前後方向に揺動させ、
そして下部揺動部材11の中間の位置に支持されたロール
軸アクチュエータ22が、上部揺動部材10の側方連結部10
d を前方連結部10b および後方連結部10c に対して上下
運動させることで上部揺動部材10を介して椅子１を左右
方向に揺動させる。

【００３７】従ってこの実施例のモーションベースによ
れば、椅子１を上下動軸とヨー軸とピッチ軸とロール軸
との４自由度で運動させることができる。

【００３８】しかもこの実施例のモーションベースによ
れば、ピッチ軸アクチュエータ21とロール軸アクチュエ
ータ22とによって揺動させる上部揺動部材10を、椅子１
に垂直方向軸線周りに回動可能に結合し、その椅子１を
垂直方向軸線周りの回動を規制しつつ前後左右方向に揺
動可能に支持するエアシリンダ３を、ヨー軸アクチュエ
ータ８によって垂直方向軸線周りに回動させるので、椅
子１のヨー軸周りの運動を上下動軸方向の運動とピッチ
軸およびロール軸周りの運動とから完全に独立させるこ
とができる。

【００３９】さらにこの実施例のモーションベースにあ
っては、エアシリンダ３の前方と後方とにそれぞれ配置
された前方連結部10b と後方連結部10c とを有して椅子
１に垂直方向軸線周りに回動可能に結合された上部揺動
部材10と、その上部揺動部材10の前方連結部10b および
後方連結部10c に上端部をそれぞれ揺動可能に連結され
て互いに平行に上下方向へ延在する前方連結部材14およ
び後方連結部材15と、それら前方連結部材14および後方
連結部材15の下端部にそれぞれ揺動可能に連結された前
方連結部11a および後方連結部11b を有するとともにそ
れらの中間の位置に上方連結部11c および下方連結部11
d を有して上部揺動部材10の下方にそれに対し平行に延
在するよう配置された下部揺動部材11とが４節リンクを
構成し、それら上部揺動部材10と下部揺動部材11とが平
行リンクを構成しており、また、その下部揺動部材11の
上方連結部11c および下方連結部11d に後端部をそれぞ
れ左右方向軸線周りに揺動可能に連結されて互いに平行
に前後方向へ延在する上方連結部材16および下方連結部
材17と、それら上方連結部材16および下方連結部材17の
前端部にそれぞれ左右方向軸線周りに揺動可能に連結さ
れた上方連結部20aと下方連結部20b とを有して上下方
向へ延在してその上方連結部20a を基台フレーム２に左
右方向軸線周りに揺動可能に支持されたピッチ軸駆動ア
ーム20とがもう一つの４節リンクを構成し、それら下部
揺動部材11とピッチ軸駆動アーム20とがもう一つの平行
リンクを構成しており、そして上部揺動部材10の、エア
シリンダ３の側方に配置された側方連結部10d を、ロー
ル軸アクチュエータ22が下部揺動部材11の中間の位置に
連結している。

【００４０】従ってこの実施例のモーションベースによ
れば、エアシリンダ３が椅子１を上下動させてそれに結
合された上部揺動部材10を上下動させても、その上部揺
動部材10とピッチ軸駆動アーム20とに連結された下部揺
動部材11が上部揺動部材10とともに上下動しつつ僅かに
前後動するのみで、互いに直列に結合された上記二つの
平行リンクの作用により、ピッチ軸駆動アーム20に対す
る上部揺動部材10の前後方向角度は変化しないので、椅
子１の上下動軸方向の運動からピッチ軸およびロール軸
周りの運動を完全に独立させることができる。

【００４１】そしてこの実施例のモーションベースによ
れば、ピッチ軸アクチュエータ21が下部揺動部材11と上
部揺動部材10とを前後方向に揺動させても、それらは平
行リンクを構成していて、ロール軸アクチュエータ22が
連結している上部揺動部材10の側方連結部10d と下部揺
動部材11の中間の位置との距離は変化しないので、椅子
１のピッチ軸周りの運動とロール軸周りの運動とを互い
に実質的に独立させることができる。

【００４２】しかもこの実施例のモーションベースによ
れば、エアシリンダ３とピッチ軸アクチュエータ21とロ
ール軸アクチュエータ22とがそれぞれ、他のアクチュエ
ータを介することなく直接対象物を駆動するので、慣性
力を小さくし得て、俊敏な応答性を得ることができる。

【００４３】そしてこの実施例のモーションベースによ
れば、ヨー軸アクチュエータ８とピッチ軸アクチュエー
タ21とロール軸アクチュエータ22とがそれぞれ、基台フ
レーム２に支持されているので、それらのアクチュエー
タを作動させるための配線等を容易に整理し得て、装置
全体を簡略化することができ、さらにこのことから、椅
子１の直下にピッチ軸アクチュエータ21を配置しないで
済む点と相俟って、椅子１に対する人の乗り降りのスペ
ースも容易に確保することができる。

【００４４】さらにこの実施例のモーションベースによ
れば、エアシリンダ３とヨー軸アクチュエータ８とピッ
チ軸アクチュエータ21とロール軸アクチュエータ22との
各々の運動の方向が直接、あるいはリンクを介する方向
変換のみで椅子１の運動方向となるので、椅子１の位置
や運動の制御のための高度な座標変換処理を不要とし得
て、それらの制御を容易にそして安価に行うことができ
る。

【００４５】さらにこの実施例のモーションベースによ
れば、上下動軸アクチュエータとしてエアシリンダ３を
具えてなるので、一般に制御精度が比較的低くて済む上
下動軸アクチュエータを安価に構成することができる。

【００４６】またこの実施例のモーションベースによれ
ば、ピッチ軸アクチュエータ21およびロール軸アクチュ
エータ22が各々、サーボモータでボールネジ軸を回動さ
せてそのボールネジ軸に螺合されたボールナットをその
ボールネジ軸の軸線方向に進退移動させる電動式直線移
動機構を具えてなるので、ピッチ軸やロール軸周りの運
動にさらに俊敏な応答性をもたらすことができるととも
に、それらの運動を高精度のものとすることができる。

【００４７】しかも、椅子１に人が座って左右のグリッ
プ26を両手でそれぞれ握りながら椅子１を体重移動で姿
勢変更しようとする場合に、上記センサで検出したその
体重移動の方向へのピッチ軸やロール軸周りの運動速度
を上記サーボモータの制御ゲインの変更によって適宜変
更し得て、その体重移動での姿勢変更に対する反力を椅
子１に容易にかつ迅速に生じさせることができる。すな
わち、体重移動の方向へ椅子１を速やかに揺動させれ
ば、座っている人への椅子１からの反力は僅かなものと
なり、体重移動の方向へ椅子１をゆっくり揺動させれ
ば、座っている人への椅子１からの反力は大きなものと
なる。

【００４８】さらにこの実施例のモーションベースによ
れば、ヨー軸アクチュエータ８も、サーボモータでボー
ルネジ軸を回動させてそのボールネジ軸に螺合されたボ
ールナットをそのボールネジ軸の軸線方向に進退移動さ
せる電動式直線移動機構を具えてなるので、ヨー軸周り
の運動に俊敏な応答性をもたらすことができるととも
に、その運動を高精度のものとすることができる。

【００４９】図12は、上記実施例のモーションベースの
変形例を示すものであり、この変形例においては、ロー
ル軸アクチュエータ22が、下部揺動部材11に支持される
代わりに基台ベース２に支持され、上部揺動部材10の側
方連結部10d に上端部を揺動可能に連結された側方連結
部材27の下端部が、下部揺動部材11の前方連結部11aと
後方連結部11b との中間の位置に左右方向軸線周りに揺
動可能に支持されたベルクランク部材28の、前後方向に
延在する水平腕が持つ連結部28a に揺動可能に連結さ
れ、そのベルクランク部材28の垂直腕が持つ連結部28b
が、上方連結部材16および下方連結部材17のうちの基台
フレーム２に支持された方である上方連結部材16の後端
部と同心に揺動可能に下部揺動部材11に支持されてベル
クランク部材28の垂直腕と平行に延在する垂直レバー部
材29に中間連結部材30を介して連結され、その垂直レバ
ー部材29が、ここでは図示しない前記ブラケット18を介
して上方連結部材16の前端部と同心に揺動可能に基材フ
レーム２に支持されて上下方向へ延在するロール軸駆動
部材としてのロール軸駆動レバー31に、上方連結部材16
と平行に延在する付加的連結部材32を介して連結されて
いる。

【００５０】そしてこの変形例では、ロール軸アクチュ
エータ22が、そのロール軸駆動レバー31を揺動させるこ
とでそのロール軸駆動レバー31と付加的連結部材32とを
介して垂直レバー部材29を揺動させ、その垂直レバー部
材29と中間連結部材30とを介してベルクランク部材28を
揺動させ、そのベルクランク部材28および側方連結部材
27を介して上部揺動部材10の側方連結部10d を前方連結
部10b および後方連結部10c に対して上下運動させ、上
部揺動部材10を介して椅子１を左右方向に揺動させる。

【００５１】このようにすれば、先の実施例と同様の作
用効果が得られるのに加えて、ロール軸アクチュエータ
22も基台フレーム２に支持されているので、各アクチュ
エータを作動させるための配線等をさらに容易に整理し
得て、装置全体をさらに簡略化することができ、そして
このことから、椅子１の直下にピッチ軸アクチュエータ
22の他にロール軸アクチュエータ22も配置しなくて済む
点と相俟って、椅子１に対する人の乗り降りのスペース
もさらに容易に確保することができる。

【００５２】そして上記実施例および変形例のモーショ
ンベースによれば、対象物が、人が座る椅子１であるの
で、人が座る椅子を４自由度で運動させる４自由度モー
ションベースを用いた体感ゲーム機等のアミューズメン
ト機器において、上述した種々の顕著な作用効果をもた
らすことができる。

【００５３】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲
の記載の範囲内であれば、種々に変更し得るものであ
り、例えば前記対象物は、人が乗る模擬車両、模擬船
舶、模擬航空機、模擬宇宙船等の乗り物であっても良
い。また、この発明の複数自由度モーションベースは、
前後左右の水平移動の自由度を付加しても良く、そのよ
うな場合において、アミューズメント機器以外の用途、
例えばシミュレータ等にも用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の複数自由度モーションベースの一実
施例としての体感ゲーム機用４自由度モーションベース
を斜め上方かつ左斜め前方から見た状態で示す斜視図で
ある。

【図２】上記実施例のモーションベースの正面図であ
る。

【図３】上記実施例のモーションベースの右側面図であ
る。

【図４】上記実施例のモーションベースの椅子を除いた
部分を示す、図２のＡ−Ａ線に沿う上面図である。

【図５】上記実施例のモーションベースの上部揺動部材
を示す、図２のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。

【図６】上記実施例のモーションベースの上部揺動部材
を示す、図２のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図である。

【図７】上記実施例のモーションベースの上部揺動部材
を示す、図２のＤ−Ｄ線に沿う下面図である。

【図８】上記実施例のモーションベースの運動機構全体
を斜め上方かつ右斜め前方から見た状態で示す説明図で
ある。

【図９】上記運動機構の全体を斜め上方かつ左斜め後方
から見た状態で示す説明図である。

【図１０】図８と同じ方向から見た上記運動機構を拡大
して示す説明図である。

【図１１】上記運動機構の上端部付近を斜め上方かつ右
斜め前方から見た状態で示す説明図である。

【図１２】上記運動機構の下部を右斜め下方から見た状
態で示す説明図である。

【図１３】上記実施例のモーションベースの一変形例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 椅子 ２ 基台フレーム ３ エアシリンダ ８ ヨー軸アクチュエータ 10 上部揺動部材 11 下部揺動部材 14 前方連結部材 15 後方連結部材 16 上方連結部材 17 下方連結部材 20 ピッチ軸駆動アーム 21 ピッチ軸アクチュエータ 22 ロール軸アクチュエータ 27 側方連結部材 28 ベルクランク部材 29 垂直レバー部材 30 中間連結部材 31 ロール軸駆動レバー 32 付加的連結部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物（１）を複数自由度で運動させる
   複数自由度モーションベースにおいて、 前記対象物の下方に配置された基台（２）と、 前記対象物を垂直方向軸線周りの回動を規制しつつ前後
   左右方向に揺動可能に支持して上下運動させる、前記基
   台に垂直方向軸線回りに回動可能に支持された上下動軸
   アクチュエータ（３）と、 前記上下動軸アクチュエータを垂直方向軸線周りに回動
   させることでその上下動軸アクチュエータを介して前記
   対象物を垂直方向軸線周りに回動させる、前記基台に支
   持されたヨー軸アクチュエータ（８）と、 前記上下動軸アクチュエータの前方と後方と側方とにそ
   れぞれ配置された前方連結部（10b)と後方連結部（10c)
   と側方連結部（10d)とを有する、前記対象物に垂直方向
   軸線周りに回動可能に結合された上部揺動部材（10）
   と、 前記上部揺動部材の前記前方連結部および前記後方連結
   部に上端部をそれぞれ揺動可能に連結されて互いに平行
   に上下方向へ延在する前方連結部材（14）および後方連
   結部材（15）と、 前記前方連結部材および前記後方連結部材の下端部にそ
   れぞれ揺動可能に連結された前方連結部（11a)および後
   方連結部（11b)を有するとともに、それら前方連結部と
   後方連結部との中間の位置に上方連結部（11c)および下
   方連結部（11d)を有する、前記上部揺動部材の下方にそ
   の上部揺動部材に対し平行に延在するよう配置された下
   部揺動部材（11）と、 前記下部揺動部材の前記上方連結部および前記下方連結
   部に一端部をそれぞれ左右方向軸線周りに揺動可能に連
   結されて互いに平行に前後方向へ延在する上方連結部材
   （16）および下方連結部材（17）と、 前記上方連結部材および前記下方連結部材の他端部にそ
   れぞれ左右方向軸線周りに揺動可能に連結された上方連
   結部（20a)と下方連結部（20b)とを有して上下方向へ延
   在し、前記上方連結部または前記下方連結部を前記基台
   に左右方向軸線周りに揺動可能に支持されたピッチ軸駆
   動部材（20）と、 前記ピッチ軸駆動部材を揺動させることでそのピッチ軸
   駆動部材と前記上方連結部材と前記下方連結部材とを介
   して前記下部揺動部材を前後方向に揺動させ、その下部
   揺動部材と前記前方連結部材と前記後方連結部材とを介
   して前記上部揺動部材を前後方向に揺動させ、その上部
   揺動部材を介して前記対象物を前後方向に揺動させる、
   前記基台に配置されたピッチ軸アクチュエータ（21）
   と、 前記上部揺動部材の前記側方連結部を前記前方連結部お
   よび前記後方連結部に対して上下運動させることで前記
   上部揺動部材を介して前記対象物を左右方向に揺動させ
   る、前記下部揺動部材の前記中間の位置に支持されたロ
   ール軸アクチュエータ（22）と、 を具えることを特徴とする、複数自由度モーションベー
   ス。
2. 【請求項２】 前記上下動軸アクチュエータは、エアシ
   リンダを具えてなることを特徴とする、請求項１記載の
   複数自由度モーションベース。
3. 【請求項３】 前記ピッチ軸アクチュエータおよび前記
   ロール軸アクチュエータは各々、サーボモータでボール
   ネジ軸を回動させてそのボールネジ軸に螺合されたボー
   ルナットをそのボールネジ軸の軸線方向に進退移動させ
   る電動式直線移動機構を具えてなることを特徴とする、
   請求項１または請求項２記載の複数自由度モーションベ
   ース。
4. 【請求項４】 前記ヨー軸アクチュエータは、サーボモ
   ータでボールネジ軸を回動させてそのボールネジ軸に螺
   合されたボールナットをそのボールネジ軸の軸線方向に
   進退移動させる電動式直線移動機構を具えてなることを
   特徴とする、請求項１から請求項３までの何れか記載の
   複数自由度モーションベース。
5. 【請求項５】 前記ロール軸アクチュエータが、前記下
   部揺動部材に支持される代わりに、前記基台に支持さ
   れ、 前記上部揺動部材の側方連結部に上端部を揺動可能に連
   結された側方連結部材（27）の下端部が、前記下部揺動
   部材の前記中間の位置に左右方向軸線周りに揺動可能に
   支持されたベルクランク部材（28）の、前後方向に延在
   する水平腕が持つ連結部（28a)に揺動可能に連結され、 前記ベルクランク部材（28）の垂直腕が持つ連結部（28
   b)が、前記上方連結部材および前記下方連結部材のうち
   の前記基台に支持された方の連結部材の前記一端部と同
   心に揺動可能に前記下部揺動部材に支持されて前記ベル
   クランク部材の前記垂直腕と平行に延在する垂直レバー
   部材（29）に中間連結部材（30）を介して連結され、 前記垂直レバー部材が、前記上方連結部材および前記下
   方連結部材のうちの前記基台に支持された方の連結部材
   の前記他端部と同心に揺動可能に前記基材に支持されて
   上下方向へ延在するロール軸駆動部材（31）に、前記上
   方連結部材および前記下方連結部材のうちの前記基台に
   支持された方の連結部材と平行に延在する付加的連結部
   材（32）を介して連結され、 前記ロール軸アクチュエータが、前記ロール軸駆動部材
   を揺動させることでそのロール軸駆動部材と前記付加的
   連結部材とを介して前記垂直レバー部材を揺動させ、そ
   の垂直レバー部材と前記中間連結部材とを介して前記ベ
   ルクランク部材を揺動させ、そのベルクランク部材およ
   び前記側方連結部材を介して前記上部揺動部材の前記側
   方連結部を前記前方連結部および前記後方連結部に対し
   て上下運動させ、前記上部揺動部材を介して前記対象物
   を左右方向に揺動させることを特徴とする、請求項１か
   ら請求項４までの何れか記載の複数自由度モーションベ
   ース。
6. 【請求項６】 前記対象物は、人が座る椅子（１）であ
   る、請求項１から請求項５までの何れか記載の複数自由
   度モーションベース。
7. 【請求項７】 前記対象物は、人が乗る乗り物である、
   請求項１から請求項５までの何れか記載の複数自由度モ
   ーションベース。