試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于進(jìn)行如下各種試驗(yàn)(以下，將它們簡(jiǎn)單地統(tǒng)稱(chēng)為“試驗(yàn)”)的試驗(yàn)裝置，即，相對(duì)于例如汽車(chē).摩托車(chē).電車(chē).飛機(jī).船舶等運(yùn)輸設(shè)備、橋梁?高樓?住宅?建筑物等構(gòu)造物、它們的部件等被試驗(yàn)構(gòu)造物(以下，將它們簡(jiǎn)單地統(tǒng)稱(chēng)為“被試驗(yàn)構(gòu)造物”)附加外力而進(jìn)行的載荷試驗(yàn)、給予振動(dòng)而進(jìn)行的加振試驗(yàn)、與操作者的運(yùn)轉(zhuǎn)操作對(duì)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等模擬試驗(yàn)等。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為這樣的試驗(yàn)裝置，存在以上述被試驗(yàn)構(gòu)造物的研宄開(kāi)發(fā)為目的的加振試驗(yàn)裝置、載荷試驗(yàn)裝置。并且，存在以運(yùn)輸設(shè)備的研宄開(kāi)發(fā)、駕駛員的運(yùn)轉(zhuǎn)能力的提高等為目的、而用于模擬與操作者的運(yùn)轉(zhuǎn)操作對(duì)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬裝置(以下，也簡(jiǎn)單地稱(chēng)作“運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器”)。
[0003]這樣的試驗(yàn)裝置中，以運(yùn)轉(zhuǎn)模擬裝置為例進(jìn)行說(shuō)明。運(yùn)轉(zhuǎn)模擬裝置例如具備通過(guò)運(yùn)動(dòng)連結(jié)機(jī)構(gòu)連結(jié)、且設(shè)有車(chē)輛模型等被運(yùn)轉(zhuǎn)部的平臺(tái)，該運(yùn)動(dòng)連結(jié)機(jī)構(gòu)采用被稱(chēng)作所謂的“Stewart平臺(tái)(斯圖沃特平臺(tái))(也被稱(chēng)作六足機(jī)器人(Hexapod)) ”的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并列連結(jié)的六根伸縮的連桿協(xié)調(diào)動(dòng)作，從而進(jìn)行六自由度的定位。
[0004]并且，這樣的并聯(lián)六自由度平臺(tái)是如下的箱體，S卩，由于能夠運(yùn)動(dòng)范圍有限，從而為了在運(yùn)輸設(shè)備的前進(jìn)方向.橫向.回旋中以比較低的頻率再現(xiàn)大振幅的動(dòng)作，而設(shè)置于能夠在平面上(X、Y、搖擺方向)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)上。
[0005]由此，通過(guò)與操作者的運(yùn)轉(zhuǎn)操作對(duì)應(yīng)，再現(xiàn)X、Y、Z等三個(gè)方向的并進(jìn)運(yùn)動(dòng)，除此之外還加上再現(xiàn)增加繞各軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、即前后方向、左右方向、上下方向、側(cè)傾(Roll)、俯仰(Pitch)、搖擺(Yaw)等六種動(dòng)作所構(gòu)成的六自由度的傾斜運(yùn)動(dòng)，來(lái)構(gòu)成為與操作者的運(yùn)轉(zhuǎn)操作對(duì)應(yīng)地模擬運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0006]比較高的頻率且小振幅的動(dòng)作由Stewart平臺(tái)再現(xiàn)，比較低的頻率且大振幅的動(dòng)作由平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)再現(xiàn)。
[0007]作為像這樣構(gòu)成的以往的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬裝置，例如提出了專(zhuān)利文獻(xiàn)1(日本專(zhuān)利第4736592號(hào)公報(bào))所公開(kāi)的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)裝置。
[0008]該運(yùn)轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)裝置100中，如圖23所示，通過(guò)進(jìn)行六自由度的定位的運(yùn)動(dòng)連結(jié)機(jī)構(gòu)102而在與基體104連結(jié)的平臺(tái)106上設(shè)有具備車(chē)輛模型的圓頂108。
[0009]而且，具備在X軸方向上配置的多個(gè)X軸方向?qū)к?10、和在X軸方向?qū)к?10上能夠沿X軸方向移動(dòng)且在Y軸方向上配置的一對(duì)Y軸方向?qū)к?12。在該Y軸方向?qū)к?12上能夠沿Y軸方向移動(dòng)地配置有基體104。
[0010]由此，構(gòu)成所謂的“線性導(dǎo)向件”(Linear Guide)，且具備車(chē)輛模型的圓頂108構(gòu)成為能夠在X-Y方向上移動(dòng)。
[0011]并且，專(zhuān)利文獻(xiàn)2(日本專(zhuān)利第3915122號(hào)公報(bào))中如圖24所示地公開(kāi)了運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器200。
[0012]在該運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器200中，如圖24所示，在通過(guò)進(jìn)行六自由度的定位的運(yùn)動(dòng)連結(jié)機(jī)構(gòu)202而連結(jié)于基體204的平臺(tái)206上，設(shè)有具備車(chē)輛模型的圓頂208。而且，在基體204的下表面，以與滑動(dòng)面210對(duì)置的方式設(shè)有多個(gè)空氣軸承212。
[0013]另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器200中，圖24中構(gòu)成為，通過(guò)由未圖示的線性導(dǎo)向件構(gòu)成的X軸方向移動(dòng)裝置，基體204能夠沿X軸方向移動(dòng)，并且通過(guò)未圖示的Y軸方向移動(dòng)裝置，基體204能夠沿Y軸方向移動(dòng)。
[0014]另一方面，上述的試驗(yàn)裝置用于對(duì)被試驗(yàn)構(gòu)造物施加水平方向的運(yùn)動(dòng)(位移、速度、加速度)，模擬這些被試驗(yàn)構(gòu)造物的實(shí)際使用狀況、地震時(shí)、輸送時(shí)等的振動(dòng)，并對(duì)其性能、耐久性進(jìn)行試驗(yàn)。
[0015]因此，在這樣的試驗(yàn)裝置中，為了約束上下方向(Z軸方向)的動(dòng)作而一般使用線性導(dǎo)向件。圖25是作為像這樣構(gòu)成的以往的試驗(yàn)裝置300而表示振動(dòng)試驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)要情況的立體圖。
[0016]S卩，該試驗(yàn)裝置300具備架臺(tái)302，在該架臺(tái)302的上表面設(shè)有多個(gè)X軸方向?qū)к?04。而且具備X軸方向基體308以及314，它們構(gòu)成為與X軸方向驅(qū)動(dòng)器312連結(jié)，并且被該X軸方向?qū)к?04引導(dǎo)，而通過(guò)X軸方向驅(qū)動(dòng)器312的動(dòng)作，能夠沿X軸方向移動(dòng)。
[0017]并且，在X軸方向基體308上表面設(shè)有多個(gè)Y軸方向?qū)к?10。而且具備載置被試驗(yàn)構(gòu)造物的Y軸方向基體314，其構(gòu)成為與Y軸方向驅(qū)動(dòng)器306連結(jié)，并且被該Y軸方向?qū)к?10引導(dǎo)，而通過(guò)Y軸方向驅(qū)動(dòng)器306的動(dòng)作而能夠沿Y軸方向移動(dòng)。
[0018]這樣以往的試驗(yàn)裝置300中，為了能夠沿X軸方向和Y軸方向這兩個(gè)方向移動(dòng)，而如圖25所示地需要將線性導(dǎo)向件構(gòu)成為雙層。
[0019]并且，這樣的試驗(yàn)裝置作為以汽車(chē).摩托車(chē).電車(chē).飛機(jī).船舶等運(yùn)輸設(shè)備的研宄開(kāi)發(fā)、使運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的人的運(yùn)轉(zhuǎn)能力提高等為目的而模擬與操作者的運(yùn)轉(zhuǎn)操作對(duì)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、加振試驗(yàn)、加速度試驗(yàn)等的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器、運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器的構(gòu)成部而使用。
[0020]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0021]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0022]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利第4736592號(hào)公報(bào)
[0023]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利第3915122號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]發(fā)明所要解決的課題
[0025]然而，專(zhuān)利文獻(xiàn)I的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)裝置100中，需要相互正交的X軸方向?qū)к?10和Y軸方向?qū)к?12，且需要較大的裝置的設(shè)置空間。并且，裝置的高度變高，作為可動(dòng)部的平臺(tái)106的質(zhì)量變大，從而需要較大的驅(qū)動(dòng)裝置而變得大型化。
[0026]并且，專(zhuān)利文獻(xiàn)I的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)裝置100中，基體104構(gòu)成為能夠在X-Y方向上移動(dòng)，但基體104是無(wú)法繞Z軸(上下軸)旋轉(zhuǎn)(進(jìn)行搖擺運(yùn)動(dòng))的構(gòu)造。
[0027]因此，運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行回旋時(shí)需要的動(dòng)作有全部在可動(dòng)部的六自由度平臺(tái)再現(xiàn)的必要性，從而平臺(tái)進(jìn)一步大型化。
[0028]因此，專(zhuān)利文獻(xiàn)I的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)裝置100中，需要較大的設(shè)置空間和驅(qū)動(dòng)裝置，而成本變高。并且，無(wú)法再現(xiàn)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的較高的頻率的加速度，從而無(wú)法模擬與操作者的實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)操作對(duì)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0029]另一方面，專(zhuān)利文獻(xiàn)2的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器200中，由于六自由度平臺(tái)由空氣軸承212支承，上下方向不受約束，所以為了抑制振動(dòng)，而需要較重的基體204，與專(zhuān)利文獻(xiàn)I的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)裝置100相同，需要較大的裝置的設(shè)置空間。并且，裝置的高度變高，作為可動(dòng)部的平臺(tái)206的質(zhì)量變大，從而需要較大的驅(qū)動(dòng)裝置，而變得大型化。
[0030]并且，專(zhuān)利文獻(xiàn)2的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器200中，盡管作為可動(dòng)部的平臺(tái)206的質(zhì)量較大，能夠再現(xiàn)的頻率范圍也是I?3Hz，而在較高的頻率中，無(wú)法完全抑制振動(dòng)，從而需要更重的基體。為了進(jìn)行與實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的加速度等的試驗(yàn)，而需要在六自由度平臺(tái)上還設(shè)置3自由度的機(jī)構(gòu)，從而變得復(fù)雜且大型化。
[0031]另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器200中，作為滑動(dòng)面210的表面，需要精度非常高的滑動(dòng)面，而成本也變高。
[0032]這樣在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)裝置100、專(zhuān)利文獻(xiàn)2的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器200中任一個(gè)裝置的情況下，都需要較大的驅(qū)動(dòng)裝置而變得大型化，從而無(wú)法進(jìn)行高速且高頻的動(dòng)作。
[0033]另一方面，圖25所示的以往的試驗(yàn)裝置300中，也需要相互正交的X軸方向?qū)к?04和Y軸方向?qū)к?10，也需要較大的裝置的設(shè)置空間。并且，裝置的高度變高，可動(dòng)部的質(zhì)量變大，需要較大的驅(qū)動(dòng)裝置而變得大型化，從而無(wú)法進(jìn)行高速且高頻的動(dòng)作。
[0034]并且，圖25所示的以往的試驗(yàn)裝置300中，也構(gòu)成為能夠在X_Y方向上移動(dòng)，但基體是無(wú)法繞Z軸(上下軸)旋轉(zhuǎn)(進(jìn)行搖擺運(yùn)動(dòng))的構(gòu)造。
[0035]因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)裝置100、專(zhuān)利文獻(xiàn)2的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬器200、圖25所示的以往的試驗(yàn)裝置300中任一個(gè)裝置的情況下，都無(wú)法對(duì)被試驗(yàn)構(gòu)造物施加旋轉(zhuǎn)方向的振動(dòng)而進(jìn)行試驗(yàn)、且無(wú)法施加運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行回旋時(shí)需要的動(dòng)作。
[0036]另外，在任一種情況下，若使用線性導(dǎo)向件，則有在高速移動(dòng)時(shí)噪聲較大、在微振幅中容易磨損的缺點(diǎn)。
[0037]因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠模擬與操作者的實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)操作對(duì)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、且能夠進(jìn)行與實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的加速度等的試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置。
[0038]并且，本發(fā)明的目的在于提供如下廉價(jià)且緊湊的試驗(yàn)裝置，即，作為可動(dòng)部的平臺(tái)的重量較輕且剛性較高，而且能夠以較輕的基體來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，能夠以較小的動(dòng)力和較少的空間進(jìn)行直至較高的頻率的模擬。
[0039]并且，本發(fā)明的目的在于提供如下廉價(jià)且緊湊的試驗(yàn)裝置，即，載置有作為可動(dòng)部的被試驗(yàn)構(gòu)造物的基體板的重量較輕，剛性較高，而且能夠以較輕的基體來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，能夠以較小的動(dòng)力和較少的空間來(lái)進(jìn)行直至較高的頻率的試驗(yàn)。
[0040]用于解決課題的方案
[0041]本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)上述的以往技術(shù)的課題以及目的而完成的，本發(fā)明的試驗(yàn)裝置是用于與操作者的運(yùn)轉(zhuǎn)操作對(duì)應(yīng)地模擬運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的試驗(yàn)裝置，其特征在于，具備:
[0042]基體板，其配置為通過(guò)空氣軸承而在滑動(dòng)地板上以能夠沿X-Y方向移動(dòng)、并且能夠繞Z軸旋轉(zhuǎn)的方式能夠自由移動(dòng)；
[0043]平臺(tái)，其通過(guò)運(yùn)動(dòng)連結(jié)機(jī)構(gòu)連結(jié)在上述基體板上，且設(shè)有被運(yùn)轉(zhuǎn)部；以及
[0044]磁吸引裝置，其以與滑動(dòng)地板對(duì)置的方式配置于上述基體板的下表面，且能夠變更對(duì)上述滑動(dòng)地板產(chǎn)生的磁吸引力，
[0045]構(gòu)成為，在上述空氣軸承的空氣壓力較高的動(dòng)作狀態(tài)下，成為上述磁吸引裝置對(duì)滑動(dòng)地板產(chǎn)生的磁吸弓I力較強(qiáng)的狀態(tài)，
[0046]在上述空氣軸承的空氣壓力較低的非動(dòng)作狀態(tài)下，成為上述磁吸引裝置對(duì)滑動(dòng)地板產(chǎn)生的磁吸引力較弱的狀態(tài)。
[0047]通過(guò)像這樣構(gòu)成，例如，設(shè)有車(chē)輛模型等被運(yùn)轉(zhuǎn)部的平臺(tái)通過(guò)進(jìn)行六自由度的定位的運(yùn)動(dòng)連結(jié)機(jī)構(gòu)而與基體板連結(jié)。而且，該基體板配置為通過(guò)空氣軸承而在滑動(dòng)地板上以能夠沿X-Y方向移動(dòng)、并且能夠繞Z軸旋轉(zhuǎn)(進(jìn)行搖擺運(yùn)動(dòng))的方式能夠自由移動(dòng)。
[0048]由此，通過(guò)空氣軸承的空氣壓力，基體板浮起，而在與滑動(dòng)地板之間產(chǎn)生空氣層，從而在基體板上通過(guò)運(yùn)動(dòng)連結(jié)機(jī)構(gòu)連結(jié)的平臺(tái)能夠以最小的摩擦力在滑動(dòng)地板上移動(dòng)。
[0049]因此，能夠以較小的動(dòng)力和較少的空間，來(lái)模擬與操作者的實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)操作對(duì)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，且能夠進(jìn)行與實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的加速度等的試驗(yàn)。
[0050]并且，具備以與滑動(dòng)地板對(duì)置的方式配置于基體板的下表面、且能夠變更對(duì)滑動(dòng)地板產(chǎn)生的磁吸引力的磁吸引裝置，在空氣軸承的空氣壓力較高的動(dòng)作狀態(tài)下，成為磁吸引裝置對(duì)滑動(dòng)地板產(chǎn)生的磁吸引力較強(qiáng)的狀態(tài)。
[0051]由此，利用空氣軸承和磁吸引裝置所產(chǎn)生的預(yù)載荷(Pre-Load)，能夠增加平臺(tái)的上下方向的負(fù)荷容量。
[0052]S卩，磁吸引裝置所產(chǎn)生的磁力(磁吸引力)和平臺(tái)的重量合在一起而成為空氣軸承的上下方向的預(yù)載荷狀態(tài)，承受上下方向的反作用力.力矩，而能夠進(jìn)行穩(wěn)定的模擬