JP2020112607A - Simulator horizontal movement device and drive simulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シミュレータを水平面内で移動させる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に関する。 The present invention relates to a simulator horizontal movement device for moving a simulator in a horizontal plane and a drive simulator.
乗物に搭乗した状態を模擬するシミュレータが、操縦訓練やアミューズメントなどの目的で広く用いられている。シミュレータの例として、自動車に搭乗した状態を模擬するものであって、搭乗時に座席に伝わる振動や座席の姿勢を模擬するようなシミュレータが知られている(特許文献1参照)。このシミュレータでは、座席に複数のアクチュエータが結合されており、搭乗者の運転操作に応じて座席が動くように構成されている。アクチュエータによって座席を上下軸周りに回転させると、旋回などで発生するヨーイング(上下軸周りの回転運動)を模擬することができる。 2. Description of the Related Art Simulators that simulate the state of riding in a vehicle are widely used for purposes such as driving training and amusement. As an example of the simulator, there is known a simulator that simulates a state of riding in an automobile and that simulates vibrations transmitted to the seat and the posture of the seat when the passenger is riding (see Patent Document 1). In this simulator, a plurality of actuators are coupled to the seat, and the seat is configured to move according to the driving operation of the passenger. When the seat is rotated around the vertical axis by the actuator, yawing (rotational motion around the vertical axis) generated by turning can be simulated.
現実の自動車の挙動に関しては、走行速度、ステアリングの角度、路面状況などによって、様々なパターンの水平面内での挙動が起こり得る。例えば自動車の旋回について言えば、前後輪とも路面をグリップして旋回する場合と、後輪が横滑りして旋回する場合とでは、自動車の水平面内における姿勢や搭乗者に作用する横方向の慣性力は異なってくる。特許文献1のシミュレータにおいては、横方向に移動できる量が限定されているため、旋回状態をはじめ水平面内の挙動を精緻に模擬することが難しい。 Regarding the actual behavior of the automobile, various patterns of behavior in the horizontal plane may occur depending on the traveling speed, the steering angle, the road surface condition, and the like. For example, regarding turning of an automobile, when the front and rear wheels turn while gripping the road surface, and when the rear wheels skid and turn, the posture of the automobile in the horizontal plane and the lateral inertial force acting on the occupant Will be different. In the simulator of Patent Document 1, since the amount of lateral movement is limited, it is difficult to precisely simulate the behavior in the horizontal plane including the turning state.
搭乗者に違和感を与えないよう、座席の向きとステアリング及びペダルの位置とが整合したまま乗物の水平面内の挙動を精緻に模擬するためには、シミュレータを水平面内で並進移動及び回転させる機能が必要となる。 In order to accurately simulate the behavior of the vehicle in the horizontal plane while the seat orientation and the steering and pedal positions are aligned so that the passengers do not feel uncomfortable, the simulator has the functions of translation and rotation in the horizontal plane. Will be required.
上記問題点を鑑みて、本発明は、簡便な構成でシミュレータを水平面内で並進移動及び回転させることが可能な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を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a simulator horizontal movement device and a drive simulator capable of translational movement and rotation in a horizontal plane with a simple configuration.
本発明は、乗物に搭乗した状態を模擬するシミュレータが載置される載置台と、前記載置台を水平面内で移動自由に支持する支持手段と、前記載置台を水平面内で駆動する駆動手段とを備えることを特徴とするシミュレータ用水平移動装置である。 The present invention relates to a mounting table on which a simulator simulating a state of riding on a vehicle is mounted, a supporting means for movably supporting the mounting table in a horizontal plane, and a driving means for driving the mounting table in the horizontal plane. A horizontal movement device for a simulator, comprising:
本発明のシミュレータ用水平移動装置において、水平面内の一の方向に前記載置台が並進移動するのを拘束する拘束手段をさらに備え、前記駆動手段が2個のリニアアクチュエータを有することを特徴とする。 The horizontal movement device for a simulator of the present invention is further provided with a restraint means for restraining translational movement of the mounting table in one direction in a horizontal plane, and the drive means has two linear actuators. ..
本発明のシミュレータ用水平移動装置において、前記拘束手段が、水平面内で前記一の方向に垂直な方向に延びるガイド溝と、前記ガイド溝に嵌る円柱状のガイドピンとを有することを特徴とする。 In the simulator horizontal movement device of the present invention, the restraint means has a guide groove extending in a direction perpendicular to the one direction in a horizontal plane, and a cylindrical guide pin fitted in the guide groove.
本発明のシミュレータ用水平移動装置において、前記駆動手段が3個のリニアアクチュエータを有することを特徴とする。 In the simulator horizontal movement device of the present invention, the driving means includes three linear actuators.
本発明のシミュレータ用水平移動装置において、前記支持手段が、前記載置台に結合されたキャスタを含むことを特徴とする。 In the simulator horizontal movement device of the present invention, the supporting means includes casters coupled to the mounting table.
本発明は、前記シミュレータ用水平移動装置と、前記シミュレータ用水平移動装置に載置される乗物に搭乗した状態を模擬するシミュレータとを備えることを特徴とするドライブシミュレータである。 The present invention is a drive simulator, comprising: the simulator horizontal movement device; and a simulator that simulates a state of boarding a vehicle placed on the simulator horizontal movement device.
本発明によれば、簡便な構成でシミュレータを水平面内で並進移動及び回転させることが可能な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を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a horizontal movement device for a simulator and a drive simulator capable of translating and rotating the simulator in a horizontal plane with a simple configuration.
次に、本発明に係るシミュレータ用水平移動装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。 Next, an embodiment of a simulator horizontal movement device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and therefore have various technically preferable limitations, but the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless otherwise stated, it is not limited to these modes.
また以下の説明において、名称が同じで符号が異なる複数の要素を総称する場合に、符号において共通する数字部分のみを使用して総称することがある。例えば、載置台11a,11b,11c,11dを総称して「載置台11」と呼ぶ場合がある。 Further, in the following description, when a plurality of elements having the same name but different reference numerals are collectively referred to, only common numeral portions in the reference numerals may be collectively used. For example, the mounting tables 11a, 11b, 11c, and 11d may be collectively referred to as "mounting table 11".
ここで以下の説明において使用される座標軸について説明する。X軸はシミュレータの左右方向に延び、X軸正の向きは左向きとしている。Y軸はシミュレータの前後方向に延び、Y軸正の向きは後向きとしている。Z軸はシミュレータの上下方向に延び、Z軸正の向きは上向きとしている。XY平面が水平面を表している。 Here, the coordinate axes used in the following description will be described. The X-axis extends in the left-right direction of the simulator, and the positive direction of the X-axis is left. The Y axis extends in the front-rear direction of the simulator, and the positive direction of the Y axis is the rearward direction. The Z axis extends in the vertical direction of the simulator, and the positive direction of the Z axis is upward. The XY plane represents the horizontal plane.
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置1の構成について、図1〜3に基づき説明する。本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置1は、テーブル10、ベース20及びリニアアクチュエータ31,32を主要な構成要素とする(図3参照)。
[First embodiment]
The configuration of the simulator horizontal movement device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The simulator horizontal movement device 1 according to the present embodiment includes the table 10, the base 20, and the linear actuators 31 and 32 as main components (see FIG. 3 ).
まずテーブル10について、図1に基づき説明する。XY平面上に広がりを有するテーブル10は、直線状の角パイプが連結されて成る平面視において外枠が略矩形のフレーム12を有し、フレーム12の4角には載置台11a,11b,11c,11d及びプレート13a,13b,13c,13dが結合されている。また、フレーム12には、角パイプから成る部材15a,15bを介して、プレート16が結合されている。 First, the table 10 will be described with reference to FIG. The table 10 having a spread on the XY plane has a frame 12 whose outer frame is substantially rectangular in a plan view formed by connecting linear rectangular pipes, and mounting tables 11a, 11b, 11c are provided at four corners of the frame 12. , 11d and the plates 13a, 13b, 13c, 13d are connected. A plate 16 is joined to the frame 12 via members 15a and 15b made of square pipes.
載置台11は、その上にシミュレータが載置されるよう構成されており、シミュレータの重量をフレーム12に伝達するよう強度及び剛性を備えている。また、プレート13a,13b,13c,13dにはボールキャスタ14a,14b,14c,14dがそれぞれ下向きに突出するよう結合されており(図1(b)参照)、プレート13は支持反力をフレーム12に伝達するよう強度及び剛性を備えている。ボールキャスタ14に設けられているボールSPは、低摩擦で回転するよう構成されている。 The mounting table 11 is configured so that a simulator is mounted thereon, and is provided with strength and rigidity so that the weight of the simulator is transmitted to the frame 12. Further, the ball casters 14a, 14b, 14c, 14d are coupled to the plates 13a, 13b, 13c, 13d so as to project downward (see FIG. 1B), and the plate 13 applies a supporting reaction force to the frame 12 It has strength and rigidity so that it can be transmitted to. The ball SP provided on the ball caster 14 is configured to rotate with low friction.
プレート16には円柱状のガイドピン17が下向きに突出するよう設けられている。ガイドピン17の外周面は摩擦が小さくなるよう滑らかに仕上げられている。このようなテーブル10は、これ単体では水平面上を任意な方向に移動可能でありスライダーということができる。 A cylindrical guide pin 17 is provided on the plate 16 so as to project downward. The outer peripheral surface of the guide pin 17 is smoothly finished to reduce friction. Such a table 10 alone can be moved in a desired direction on a horizontal plane and can be called a slider.
なお、本実施形態において、フレーム12は角パイプが連結されて構成されているが、十分な強度及び剛性を有する様式を任意に選択可能である。また本実施形態において載置台11、プレート13及びプレート16はいずれも板材を折り曲げて形成されているが、十分な強度及び剛性を有する部材を任意に選択可能である。 In the present embodiment, the frame 12 is configured by connecting square pipes, but a mode having sufficient strength and rigidity can be arbitrarily selected. Further, in the present embodiment, the mounting table 11, the plate 13, and the plate 16 are all formed by bending a plate material, but a member having sufficient strength and rigidity can be arbitrarily selected.
次にベース20について、図2に基づき説明する。XY平面上に広がりを有するベース20は、直線状の角パイプが連結されて成る外枠が矩形のフレーム21を有し、フレーム21には矩形の平板からなる支持板22,23が結合されている。なお、本実施形態においてフレーム21を構成する部材は角パイプであるが、十分な強度及び剛性を有する部材を任意に選択可能である。 Next, the base 20 will be described with reference to FIG. The base 20 having a spread on the XY plane has a frame 21 having a rectangular outer frame formed by connecting straight rectangular pipes, and supporting plates 22 and 23 made of rectangular flat plates are coupled to the frame 21. There is. Although the member forming the frame 21 is a square pipe in the present embodiment, a member having sufficient strength and rigidity can be arbitrarily selected.
ベース20の平面視での略中央付近には、X軸方向に延びる断面四角形の二本の部材24a,24bが、所定の距離を置き平行に設けられており、部材24a,24bはフレーム21に結合されている。部材24aと部材24bとの間の距離は、X軸方向に延びるガイド溝25を構成する。ガイド溝25の幅(すなわち部材24aと部材24bとの間の距離)は、テーブル10に設けられているガイドピン17がガタつきの無いよう嵌りつつX軸方向に移動可能なように設定される。そのため、ガイド溝25を構成する部材24a,24bの側面は、摩擦が小さくなるよう滑らかに形成されている。 Two members 24a, 24b having a quadrangular cross section extending in the X-axis direction are provided in parallel with each other at a predetermined distance near the center of the base 20 in a plan view, and the members 24a, 24b are provided on the frame 21. Are combined. The distance between the member 24a and the member 24b constitutes a guide groove 25 extending in the X-axis direction. The width of the guide groove 25 (that is, the distance between the member 24a and the member 24b) is set so that the guide pin 17 provided on the table 10 can be moved in the X-axis direction while being fitted without rattling. Therefore, the side surfaces of the members 24a and 24b forming the guide groove 25 are formed smoothly so as to reduce friction.
支持板22,23それぞれの上側の面は移動面22a,23aとして平坦に形成されており、この上をボールキャスタ14のボールSPが転がっても抵抗が小さいように設計されている。 The upper surface of each of the support plates 22 and 23 is formed flat as the moving surfaces 22a and 23a, and the resistance is small even if the ball SP of the ball caster 14 rolls on this.
次に、本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置1の全体を、図3に基づき説明する。シミュレータ用水平移動装置1は、ベース20の上にテーブル10が配置され、ベース20とテーブル10とを繋ぐリニアアクチュエータ31,32が更に設けられて構成されている。 Next, the entire simulator horizontal movement device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The simulator horizontal movement device 1 is configured by disposing a table 10 on a base 20 and further providing linear actuators 31 and 32 connecting the base 20 and the table 10.
まず、テーブル10とベース20との関係について説明する。テーブル10において下に突出するよう設けられているボールキャスタ14のうち、ボールキャスタ14a,14bは支持板22の移動面22aに載るように、ボールキャスタ14c,14dは支持板23の移動面23aに載るように、ベース20に対してテーブル10が配置されている。 First, the relationship between the table 10 and the base 20 will be described. Among the ball casters 14 provided so as to project downward on the table 10, the ball casters 14a and 14b are mounted on the moving surface 22a of the support plate 22, and the ball casters 14c and 14d are mounted on the moving surface 23a of the support plate 23. The table 10 is arranged with respect to the base 20 so as to be mounted.
図4(a)は、図3においてボールキャスタ14cの近傍であるB−B断面を示す拡大断面図である。図4(a)に示すように、ボールキャスタ14cは支持板23の移動面23aの上に載っており、ボールキャスタ14cのボールSPが移動面23aの上を転がるように構成されている。全てのボールキャスタ14は図4(a)に示したのと同様に配置されており、テーブル10のボールキャスタ14のボールSPは全て、平坦に形成された移動面22a,23aの上を転がるため、テーブル10は低摩擦で移動可能に構成されている。 FIG. 4A is an enlarged cross-sectional view showing a BB cross section near the ball caster 14c in FIG. As shown in FIG. 4A, the ball caster 14c is mounted on the moving surface 23a of the support plate 23, and the ball SP of the ball caster 14c rolls on the moving surface 23a. All the ball casters 14 are arranged in the same manner as shown in FIG. 4A, and all the balls SP of the ball casters 14 of the table 10 roll on the moving surfaces 22a and 23a formed flat. The table 10 is configured to be movable with low friction.
これにより、テーブル10はベース20に対して水平面内(XY平面内)で移動可能となっている。すなわち、テーブル10に設けられている載置台11は、移動面22a,23a及びボールキャスタ14によって、水平面内で移動自由に支持されており、移動面22a,23a及びボールキャスタ14はシミュレータ用水平移動装置1の支持手段を構成している。 As a result, the table 10 is movable with respect to the base 20 in a horizontal plane (XY plane). That is, the mounting table 11 provided on the table 10 is movably supported in the horizontal plane by the moving surfaces 22a and 23a and the ball casters 14, and the moving surfaces 22a and 23a and the ball casters 14 are horizontally moved for the simulator. It constitutes the support means of the device 1.
次にガイドピン17とガイド溝25との関係について説明する。図4(b)は、図3においてガイドピン17の近傍であるC−C断面を示す拡大断面図である。図4(b)に示すように、テーブル10において下に突出するよう設けられている円柱状のガイドピン17は、ベース20に設けられた、X軸方向に延びるガイド溝25にガタつきの無いよう嵌っている。これにより、テーブル10はベース20に対してY軸方向の並進移動が拘束されている。すなわち、テーブル10に設けられている載置台11は、ガイドピン17及びガイド溝25によって、Y軸方向の並進移動が拘束されており、ガイドピン17及びガイド溝25はシミュレータ用水平移動装置1の拘束手段を構成している。 Next, the relationship between the guide pin 17 and the guide groove 25 will be described. FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view showing a C-C cross section near the guide pin 17 in FIG. 3. As shown in FIG. 4B, the columnar guide pin 17 provided so as to project downward in the table 10 has no play in the guide groove 25 provided in the base 20 and extending in the X-axis direction. I am fitted. As a result, the translational movement of the table 10 with respect to the base 20 in the Y-axis direction is restricted. That is, the mounting table 11 provided on the table 10 is constrained from translational movement in the Y-axis direction by the guide pin 17 and the guide groove 25, and the guide pin 17 and the guide groove 25 are provided in the simulator horizontal movement device 1. It constitutes a restraint means.
なお、ガイドピン17は円柱状であるため、ガイドピン17はガイド溝25内で回転することができる。すなわち、テーブル10はベース20に対してX軸方向に並進移動ができるとともに、Z軸周りに回転できる。このときテーブル10の回転中心は、円柱状のガイドピン17の中心となる。 Since the guide pin 17 has a cylindrical shape, the guide pin 17 can rotate in the guide groove 25. That is, the table 10 can be translated in the X axis direction with respect to the base 20 and can be rotated about the Z axis. At this time, the rotation center of the table 10 becomes the center of the cylindrical guide pin 17.
次に、ベース20とテーブル10とを繋ぐリニアアクチュエータ31,32について説明する。リニアアクチュエータ31,32は、制御によりその全長が伸縮するよう構成されている。2個のリニアアクチュエータ31,32は、ベース20の対角線上の2つの角にそれぞれ配置され、それぞれのロッド側端部31a,32aがテーブル10に結合されており、シリンダ側端部31b,32bがベース20に結合されている。リニアアクチュエータ31,32が伸縮することにより、ベース20からテーブル10に対して荷重が作用する。リニアアクチュエータ31,32が発生する荷重の水平成分が、テーブル10の水平面内における姿勢を変化させる。 Next, the linear actuators 31 and 32 that connect the base 20 and the table 10 will be described. The linear actuators 31 and 32 are configured so that their entire lengths expand and contract under control. The two linear actuators 31 and 32 are arranged at two corners on the diagonal of the base 20, respectively, and their rod-side end portions 31a and 32a are connected to the table 10, and their cylinder-side end portions 31b and 32b are connected. It is connected to the base 20. As the linear actuators 31 and 32 expand and contract, a load acts on the table 10 from the base 20. The horizontal component of the load generated by the linear actuators 31 and 32 changes the posture of the table 10 in the horizontal plane.
先述のとおり、テーブル10はベース20に対して、X軸方向の並進自由度及びZ軸周りの回転自由度の、合計二自由度で移動可能に構成されている。したがって、二本のリニアアクチュエータ31,32の長さによって、XY平面内におけるベース20に対するテーブル10の姿勢は一意に決まり、テーブル10の姿勢が制御される。すなわち、リニアアクチュエータ31,32が、テーブル10に設けられた載置台11を水平面内で駆動する、駆動手段を構成している。 As described above, the table 10 is configured to be movable with respect to the base 20 with a total of two degrees of freedom including a translational degree of freedom in the X axis direction and a rotational degree of freedom about the Z axis. Therefore, the posture of the table 10 with respect to the base 20 in the XY plane is uniquely determined by the lengths of the two linear actuators 31 and 32, and the posture of the table 10 is controlled. That is, the linear actuators 31 and 32 configure a driving unit that drives the mounting table 11 provided on the table 10 in a horizontal plane.
なお図3において、リニアアクチュエータ31,32とテーブル10及びベース20との結合部分については図示を省略しているが、リニアアクチュエータ31,32のロッド側端部31a,32aはテーブル10の部材に、シリンダ側端部31b,32bはベース20の部材に、それぞれ回転自由に結合されている。回転自由に結合するには公知の任意の方法を採用することができる。例えば、球面軸受とブラケットに設けられた軸体との組合せによって、回転自由に結合することができる。 In addition, in FIG. 3, the connecting portions of the linear actuators 31 and 32 with the table 10 and the base 20 are not shown, but the rod-side end portions 31 a and 32 a of the linear actuators 31 and 32 are members of the table 10. The cylinder side ends 31b and 32b are rotatably connected to the members of the base 20, respectively. Any known method can be adopted for rotatably coupling. For example, the spherical bearing and the shaft body provided on the bracket can be combined so as to be freely rotatable.
なお、リニアアクチュエータ31,32については、空圧、水圧、油圧、電動など、任意の動力源を採用することが可能である。 The linear actuators 31 and 32 can employ any power source such as air pressure, water pressure, hydraulic pressure, and electric power.
次に、本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置1の動作について、図5に基づき説明する。図5は、シミュレータ用水平移動装置1上に、自動車に搭乗した状態を模擬するシミュレータ90が載せられてなり、シミュレータ用水平移動装置1とシミュレータ90とで自動車に搭乗した状態を精緻に模擬できるドライブシミュレータを形成する。ここでシミュレータ90には、特開2016−212236号公報に記載のシミュレータを用いることができる。 Next, the operation of the simulator horizontal movement device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the simulator 90 is mounted on the simulator horizontal movement device 1, and the simulator 90 that simulates the state of riding in the automobile is mounted. The simulator horizontal movement device 1 and the simulator 90 can precisely simulate the state of riding in the automobile. Form a drive simulator. Here, as the simulator 90, the simulator described in JP-A-2016-212236 can be used.
図5に示すように、シミュレータ用水平移動装置1には、自動車に搭乗した状態を模擬するシミュレータ90が載せられており、シミュレータ90の脚91a,91b,91c,91dがそれぞれテーブル10の載置台11a,11b,11c,11dに載置されている。ここでベース20は水平な床の上に置かれている。 As shown in FIG. 5, the simulator horizontal movement device 1 is provided with a simulator 90 simulating a state of being in a vehicle, and legs 91 a, 91 b, 91 c, 91 d of the simulator 90 are mounted on the table 10 as a table. It is mounted on 11a, 11b, 11c and 11d. Here, the base 20 is placed on a horizontal floor.
シミュレータ90は、シミュレータ90が有するアクチュエータを制御するコントローラ(図示省略)を備えており、シミュレータ用水平移動装置1のリニアアクチュエータ31,32もこのコントローラに制御されるよう構成されている。シミュレータ90のコントローラは、シミュレータ90が有するアクチュエータの動作とリニアアクチュエータ31,32の動作とが整合するように制御する。すなわち、シミュレータ90のステアリング93及びペダル94の操作は、シミュレータ90が有するアクチュエータの動作に反映されるのに加え、シミュレータ用水平移動装置1のリニアアクチュエータ31,32の動作にも反映される。 The simulator 90 includes a controller (not shown) that controls the actuator of the simulator 90, and the linear actuators 31 and 32 of the simulator horizontal movement device 1 are also configured to be controlled by this controller. The controller of the simulator 90 controls the operation of the actuator included in the simulator 90 and the operation of the linear actuators 31 and 32 so as to match each other. That is, the operation of the steering wheel 93 and the pedal 94 of the simulator 90 is reflected not only on the operation of the actuator of the simulator 90 but also on the operation of the linear actuators 31 and 32 of the simulator horizontal movement device 1.
たとえば、ステアリング93を回して旋回運動を行ったときに、コントローラによりリニアアクチュエータ31,32を動かして、テーブル10をベース20に対して水平面内で移動するよう制御することが可能である。このとき、テーブル10に設けられた四つの載置台11a,11b,11c,11dが一体的に水平面内で移動するため、載置台11に載置されたシミュレータ90も一体的に水平面内で移動する。したがって、シミュレータ用水平移動装置1によって、シミュレータ90の座席92とステアリング93及びペダル94との位置関係を変えることなく、旋回運動を模擬することが可能となる。すなわち、搭乗者は精緻な模擬を体感することができる。 For example, when the steering 93 is turned to perform a turning motion, the linear actuators 31 and 32 can be moved by the controller to control the table 10 to move relative to the base 20 in a horizontal plane. At this time, since the four mounting tables 11a, 11b, 11c, 11d provided on the table 10 move integrally in the horizontal plane, the simulator 90 mounted on the mounting table 11 also moves integrally in the horizontal plane. .. Therefore, the simulator horizontal movement device 1 makes it possible to simulate a turning motion without changing the positional relationship between the seat 92 of the simulator 90, the steering 93, and the pedal 94. That is, the passenger can experience an elaborate simulation.
また、シミュレータ用水平移動装置1はX軸方向の並進自由度及びZ軸周りの回転自由度の二自由度を独立に制御することができるため、これらの運動の成分を適宜組み合わせることで、様々な走行速度や路面状況における自動車の旋回の挙動を精緻に模擬することが可能となる。例えば、後輪側を起点に旋回する通常の走行、前輪側を起点に後輪が横滑りする走行、レーシングカーの高速走行のように車体の中心を起点に前輪側を旋回させるとともに後輪を横滑りさせる走行などを模擬することができる。 Further, since the simulator horizontal movement device 1 can independently control two degrees of freedom of translational freedom in the X-axis direction and rotational freedom about the Z-axis, various components can be combined by appropriately combining these motion components. It is possible to precisely simulate the turning behavior of a vehicle under various driving speeds and road conditions. For example, normal driving with the rear wheel as the starting point, driving with the rear wheel skidding with the front wheel as the starting point, and turning the front wheel with the center of the vehicle as the starting point and skidding the rear wheel with high speed driving of a racing car. It is possible to simulate running or the like.
[第一実施形態の変形例]
なお、本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置1の載置台11は、シミュレータ90が有する脚91に対応するようにその数と位置が設定されており、載置するシミュレータに応じて適宜設定可能である。
[Modification of First Embodiment]
The number and positions of the mounting tables 11 of the simulator horizontal movement device 1 according to the present embodiment are set so as to correspond to the legs 91 of the simulator 90, and can be set as appropriate according to the mounted simulator. Is.
シミュレータ用水平移動装置1の載置台11は、テーブル10のフレーム12の上面全体を板で覆いこれを載置台とすることもできる。またテーブル10のフレーム12に対して2枚の板を短手方向、又は長手方向に掛け渡し、これを載置台とすることもできる。 The mounting table 11 of the simulator horizontal movement device 1 may be a mounting table in which the entire upper surface of the frame 12 of the table 10 is covered with a plate. Further, it is also possible to bridge two plates with respect to the frame 12 of the table 10 in the short-side direction or the long-side direction and use this as a mounting table.
また、本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置1の拘束手段は、テーブル10に設けられたガイドピン17とベース20に設けられたガイド溝25との組合せで構成されているが、ベース20にガイドピンを設け、テーブル10にガイド溝を設けて、ガイドピンがガイド溝に嵌るよう構成することも可能である。また、拘束手段として他の機構を採用することも可能であり、例えば、X軸方向に移動可能にされた公知の直動装置に軸受を設けて、その軸受にテーブル10に設けられたガイドピンを収容するよう構成すると、テーブル10はY軸方向の移動は拘束されつつ、X軸方向の並進とZ軸周りの回転は自由となる。 Further, the restraint means of the simulator horizontal movement device 1 according to the present embodiment is constituted by a combination of the guide pin 17 provided on the table 10 and the guide groove 25 provided on the base 20. It is also possible to provide a guide pin and a guide groove in the table 10 so that the guide pin fits in the guide groove. It is also possible to employ another mechanism as the restraint means. For example, a bearing is provided on a known linear motion device that is movable in the X-axis direction, and a guide pin provided on the table 10 is provided on the bearing. When the table 10 is configured to be accommodated, the movement of the table 10 in the Y-axis direction is restrained, but the translation in the X-axis direction and the rotation around the Z-axis are free.
また、本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置1のガイド溝25は、平行に延びる二つの部材24a,24bにより形成されているが、これに代えて、溝が彫られた一つの部材で構成することも可能である。 Further, the guide groove 25 of the simulator horizontal movement device 1 according to the present embodiment is formed by two members 24a and 24b extending in parallel, but instead of this, the groove is formed by one member. It is also possible to do so.
また、本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置1の駆動手段は、二本のリニアアクチュエータ31,32であるが、テーブル10をX軸方向に駆動するリニアアクチュエータと、Z軸周りに回転駆動するロータリーアクチュエータとの組み合わせとすることも可能である。 Further, the driving means of the simulator horizontal movement device 1 according to the present embodiment is the two linear actuators 31 and 32, but the linear actuator that drives the table 10 in the X-axis direction and the rotational drive around the Z-axis. A combination with a rotary actuator is also possible.
また、上述したシミュレータ90には乗物の挙動を模擬するアクチュエータが備わっていたが、座席、ステアリング及びペダルを備えつつもアクチュエータを備えないようなシミュレータをシミュレータ用水平移動装置1に載置することも可能である。このとき、乗物の挙動を模擬する役割は、シミュレータ用水平移動装置1が有するリニアアクチュエータ31,32が担うことになる。 Further, although the above-described simulator 90 is equipped with an actuator that simulates the behavior of a vehicle, a simulator having a seat, a steering wheel, and a pedal but not an actuator may be mounted on the simulator horizontal movement device 1. It is possible. At this time, the linear actuators 31 and 32 of the simulator horizontal movement device 1 play a role of simulating the behavior of the vehicle.
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置2の構成について、図6に基づき、第一実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置2は、テーブル10、ベース20及びリニアアクチュエータ31,32,33を主要な構成要素とする。
[Second embodiment]
Next, the configuration of the simulator horizontal movement device 2 according to the second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 6 focusing on the differences from the first embodiment. The simulator horizontal movement device 2 according to the present embodiment includes the table 10, the base 20, and the linear actuators 31, 32, and 33 as main components.
本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置2のテーブル10には、第一実施形態で採用されていたガイドピンが設けられておらず(図6(b)参照)、そのためテーブル10は、Y軸方向の移動が拘束されていない。すなわち、本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置2では、第一実施形態で採用されていた拘束手段が備えられていない。したがって、テーブル10はベース20に対して、X軸方向及びY軸方向いずれにも並進移動できるとともにZ軸周りにも回転できるため、XY平面内において三自由度で移動可能に構成されている。 The table 10 of the simulator horizontal movement device 2 according to the present embodiment is not provided with the guide pin employed in the first embodiment (see FIG. 6B), and therefore the table 10 has the Y-axis. Movement in the direction is not restricted. That is, the simulator horizontal movement device 2 according to the present embodiment does not include the restraint means employed in the first embodiment. Therefore, the table 10 can move in translation with respect to the base 20 in both the X-axis direction and the Y-axis direction and can also rotate around the Z-axis, so that the table 10 can be moved in three degrees of freedom in the XY plane.
リニアアクチュエータ31,32は第一実施形態と同様に採用されているが、本実施形態では、更にリニアアクチュエータ33が追加されている(図6(a)参照)。3個のリニアアクチュエータ31,32,33は、三角形を形成するように、リニアアクチュエータ31,32が第1実施形態と同様にベース20の対角線上の2つの角にそれぞれ、またリニアアクチュエータ33がベース20の他の角に配置されている。リニアアクチュエータ33のロッド側端部33aはテーブル10に回転自由に結合されており、シリンダ側端部33bはベース20に回転自由に結合されている(これらの結合部分については図6において図示を省略している)。回転自由に結合するには公知の任意の方法を採用することができる。 The linear actuators 31 and 32 are used in the same manner as in the first embodiment, but in this embodiment, the linear actuator 33 is further added (see FIG. 6A). As in the first embodiment, the three linear actuators 31, 32, and 33 have the linear actuators 31 and 32 at two diagonal corners of the base 20, and the linear actuator 33 serves as a base. It is located at the other 20 corners. The rod-side end 33a of the linear actuator 33 is rotatably connected to the table 10, and the cylinder-side end 33b is rotatably connected to the base 20 (these connecting portions are not shown in FIG. 6). doing). Any known method can be adopted for rotatably coupling.
先述のとおり、テーブル10はベース20に対して、X軸方向の並進自由度、Y軸方向の並進自由度及びZ軸周りの回転自由度の、合計三自由度で移動可能に構成されている。したがって、三本のリニアアクチュエータ31,32,33の長さによって、XY平面内におけるベース20に対するテーブル10の姿勢は一意に決まり、テーブル10の姿勢が制御される。すなわち、リニアアクチュエータ31,32,33が、テーブル10に設けられた載置台11を水平面内で駆動する駆動手段である。 As described above, the table 10 is configured to be movable with respect to the base 20 in a total of three degrees of freedom including translational degrees of freedom in the X-axis direction, translational degrees of freedom in the Y-axis direction, and rotational degrees of freedom about the Z-axis. .. Therefore, the posture of the table 10 with respect to the base 20 in the XY plane is uniquely determined by the lengths of the three linear actuators 31, 32, 33, and the posture of the table 10 is controlled. That is, the linear actuators 31, 32, 33 are driving means for driving the mounting table 11 provided on the table 10 in a horizontal plane.
次に、本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置2の動作について説明する。第一実施形態と同様に、シミュレータ用水平移動装置2の上にシミュレータを載せ、シミュレータが有するコントローラにより、リニアアクチュエータ31,32,33が制御されるよう構成される。このコントローラは、シミュレータが有するアクチュエータの動作とリニアアクチュエータ31,32,33の動作とが整合するように制御する。リニアアクチュエータ31,32,33が動作することによって、シミュレータ用水平移動装置2の上に載せられたシミュレータは、全体として水平面内で移動することになる。 Next, the operation of the simulator horizontal movement device 2 according to the present embodiment will be described. As in the first embodiment, the simulator is placed on the simulator horizontal movement device 2, and the linear actuators 31, 32, 33 are controlled by the controller of the simulator. The controller controls the operation of the actuator of the simulator and the operation of the linear actuators 31, 32, 33 so as to match each other. By operating the linear actuators 31, 32, 33, the simulator mounted on the simulator horizontal movement device 2 moves as a whole in a horizontal plane.
本実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置2によれば、その上に載置したシミュレータを、X軸方向の並進及びZ軸周りの回転だけでなく、Y軸方向、すなわち前後方向にも並進移動させることが可能となるため、例えば図5と同様にシミュレータ用水平移動装置2とシミュレータ90とでドライブシミュレータを構成すれば、搭乗者は精緻な模擬を体感することができる。例えば、後輪側を起点に旋回する通常の走行、前輪側を起点に後輪が横滑りする走行、レーシングカーの高速走行のように車体の中心を起点に前輪側を旋回させるとともに後輪を横滑りさせる走行、さらには加速状態、減速状態を模擬することができる。 According to the simulator horizontal movement device 2 according to the present embodiment, the simulator mounted thereon is moved not only in the translation in the X-axis direction and rotation about the Z-axis but also in the Y-axis direction, that is, the front-back direction. For example, if a driver simulator is configured with the simulator horizontal movement device 2 and the simulator 90 as in FIG. 5, the passenger can experience a fine simulation. For example, normal driving with the rear wheel as the starting point, driving with the rear wheel skidding with the front wheel as the starting point, and turning the front wheel with the center of the vehicle as the starting point and skidding the rear wheel with high speed driving of a racing car. It is possible to simulate running, further acceleration, and deceleration.
[その他の実施形態]
上述の二つの実施形態に係るシミュレータ用水平移動装置1,2において、支持手段にボールキャスタ14が使用されているが、これに限られず、車輪が回転して移動する形態のキャスタを使用することも可能である。
[Other Embodiments]
In the simulator horizontal movement devices 1 and 2 according to the above-described two embodiments, the ball casters 14 are used as the support means, but the present invention is not limited to this, and the casters in which wheels rotate and move are used. Is also possible.
また上述の二つの実施形態では、ボールキャスタ14が移動面22a,23aの上を転がることで、テーブル10に設けられた載置台11が水平面内で移動するよう構成されていたが、この支持手段の構成に代えて、摩擦の小さい対向する二つの平滑な面が摺動して移動可能となるような支持手段を採用することもできる。 Further, in the above-described two embodiments, the mounting table 11 provided on the table 10 is configured to move in the horizontal plane by rolling the ball casters 14 on the moving surfaces 22a and 23a. Instead of the above structure, it is also possible to employ a supporting means that allows two opposing smooth surfaces having a small friction to slide and move.
また上述の二つの実施形態では、テーブル10を載せるベース20が使用されていたが、ベース20を使用せず水平に仕上げた床面にテーブル10を直接置くよう構成することもできる。このとき、支持手段の一部(例えば移動面)や、拘束手段の一部(例えばガイド溝)を床面に形成することも可能である。 Further, in the above-described two embodiments, the base 20 on which the table 10 is placed is used, but the table 10 may be directly placed on a horizontally finished floor surface without using the base 20. At this time, it is possible to form a part of the support means (for example, a moving surface) or a part of the restraint means (for example, a guide groove) on the floor surface.
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。 Although the preferred embodiments have been described above with reference to the drawings, those skilled in the art will easily envision various changes and modifications within the scope that is obvious to those skilled in the art upon viewing the present specification. Accordingly, such changes and modifications are construed as being within the scope of the invention defined by the claims.
1,2 シミュレータ用水平移動装置
10 テーブル
11a,11b,11c,11d 載置台
12 フレーム
13a,13b,13c,13d プレート
14a,14b,14c,14d ボールキャスタ(支持手段)
15a,15b 部材
16 プレート
17 ガイドピン(拘束手段)
20 ベース
21 フレーム
22,23 支持板
22a,23a 移動面(支持手段)
24a,24b 部材
25 ガイド溝(拘束手段)
31,32,33 リニアアクチュエータ(駆動手段)
31a,32a,33a ロッド側端部
31b,32b,33b シリンダ側端部
90 シミュレータ
91a,91b,91c,91d 脚
92 座席
93 ステアリング
94 ペダル
SP ボール
1, 2 Horizontal moving device for simulator 10 Tables 11a, 11b, 11c, 11d Mounting table 12 Frames 13a, 13b, 13c, 13d Plates 14a, 14b, 14c, 14d Ball casters (supporting means)
15a, 15b member 16 plate 17 guide pin (restraint means)
20 base 21 frames 22, 23 support plates 22a, 23a moving surface (supporting means)
24a, 24b member 25 guide groove (restraint means)
31, 32, 33 Linear actuators (driving means)
31a, 32a, 33a Rod end 31b, 32b, 33b Cylinder end 90 Simulator 91a, 91b, 91c, 91d Leg 92 Seat 93 Steering 94 Pedal SP ball
Claims (6)
前記載置台を水平面内で移動自由に支持する支持手段と、
前記載置台を水平面内で駆動する駆動手段とを備える
ことを特徴とするシミュレータ用水平移動装置。 A mounting table on which a simulator that simulates the state of boarding a vehicle is mounted,
Support means for supporting the mounting table so as to be freely movable in a horizontal plane,
A horizontal moving device for a simulator, comprising: a driving unit that drives the mounting table in a horizontal plane.
前記駆動手段が2個のリニアアクチュエータを有する
ことを特徴とする請求項1に記載のシミュレータ用水平移動装置。 Further comprising restraint means for restraining the translation movement of the mounting table in one direction in the horizontal plane,
The horizontal moving device for a simulator according to claim 1, wherein the driving means has two linear actuators.
水平面内で前記一の方向に垂直な方向に延びるガイド溝と、
前記ガイド溝に嵌る円柱状のガイドピンとを有する
ことを特徴とする請求項2に記載のシミュレータ用水平移動装置。 The restraint means
A guide groove extending in a direction perpendicular to the one direction in a horizontal plane,
The horizontal movement device for a simulator according to claim 2, further comprising: a cylindrical guide pin that fits in the guide groove.
ことを特徴とする請求項1に記載のシミュレータ用水平移動装置。 The horizontal moving device for a simulator according to claim 1, wherein the driving means has three linear actuators.
前記載置台に結合されたキャスタを含む
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシミュレータ用水平移動装置。 The supporting means is
The horizontal moving device for a simulator according to any one of claims 1 to 4, further comprising a caster coupled to the mounting table.
前記シミュレータ用水平移動装置に載置される乗物に搭乗した状態を模擬するシミュレータとを備える
ことを特徴とするドライブシミュレータ。 A horizontal movement device for a simulator according to any one of claims 1 to 5,
A drive simulator, comprising: a simulator that simulates a state in which a vehicle mounted on the simulator horizontal movement device is mounted.
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