JP2008191065A

JP2008191065A - モーションベース

Info

Publication number: JP2008191065A
Application number: JP2007027571A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Futahashi; 宏之二橋
Original assignee: Kyoei Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyoei Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】安価にして高精度の荷重負荷試験が行えるモーションベースを得る。
【解決手段】ムービングベース４を周方向に配置した複数のアクチュエータ１０を介してベース６に連結し、各アクチュエータ１０を作動させて前記ムービングベース４を３次元６自由度で作動させてなるモーションベース５において、前記アクチュエータ１０は、ベース６に第１ユニバーサルジョイント１１を介して可動ベース１５を連結し、該可動ベース１５に駆動ナット１３を回転自在に設けるとともに、該駆動ナット１３にねじ軸１４をねじ嵌合させ、前記ねじ軸１４の上端部にロードセル２５を設け、該ロードセル２５に上方から当接する加圧板２７を設け、該加圧板２７と前記ムービングベース４とを第２ユニバーサルジョイント３０を介して連結し、可動ベース１５に前記駆動ナット１３を回転させるモータ１６を設ける構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、試験体、例えばオートバイのリヤアーム、フレーム等の曲げ強度、捩じり強度等を検証するためのモーションベースに関するものである。

ベースの上方にムービングベースを配置し、両者間に周方向に配置した４個〜６個のアクチュエータを回動可能に連結し、各アクチュエータを作動させて前記ムービングベースを３次元６自由度で作動させてなるモーションベースがあった。そして、前記モーションベースを用いて試験体、例えばオートバイのリヤアームの曲げ強度、捩じり強度等を検証する際には、前記ムービングベースの加重点に荷重付与治具を取り付け、該荷重付与治具に架台に係止されたリヤアームの端部（負荷作用部）を接触させ、前記各アクチュエータを作動させることにより、ムービングベースを上下、あるいは回動させて前記リヤアームの曲げ強度、あるいは捩じり強度等を検証するようにしている。

前記各アクチュエータには、該アクチュエータの伸縮量を検出するポテンショメータと荷重を検出するロードセルとが取り付けられ、各アクチュエータの制御方法としては、負荷荷重に関わらずポテンショメータを利用して荷重点の変位のみを制御して試験体に負荷をかける位置制御と、位置に関わらずロードセルを利用して試験体に負荷される荷重のみを制御する荷重制御とがある。

前記アクチュエータは、油圧によって伸縮作動するサーボシリンダが一般的となっているが、油圧による伸縮作動は応答性が低いため、特に荷重制御で作動が不安定になる。これを改善するためには高価な油圧装置、及び制御装置を要することになる。
特開平１０−１１０７９９号公報

本発明は、安価にして高精度の荷重負荷試験が行えるモーションベースを得ることを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、ムービングベースを、周方向に配置した複数のアクチュエータを介してベースに連結し、各アクチュエータを作動させて前記ムービングベースを３次元６自由度で作動させてなるモーションベースにおいて、前記アクチュエータは、ベースに第１ユニバーサルジョイントを介して可動ベースを連結し、該可動ベースに駆動ナットを回転自在に設けるとともに、該駆動ナットにねじ軸を上下に配置してねじ嵌合させ、前記ねじ軸の上端部にロードセルを設け、該ロードセルに上方から当接する加圧板を設け、該加圧板と前記ムービングベースとを第２ユニバーサルジョイントを介して連結し、前記可動ベースに前記駆動ナットを回転させるモータを設けてなる構成にしたものである。
請求項２に係る発明は、前記ねじ軸の下端部に第１回転止め部材を固定し、該第１回転止め部材と可動ベースとを前記ねじ軸と平行する第１ガイドロッドを介して接離方向にのみ移動可能に連結したものである。
ョンベース。
請求項３に係る発明は、前記ねじ軸の上端部に第２回転止め部材を固定し、該第２回転止め部材と加圧板とを、ねじ軸と平行する第２ガイドロッドを介して接離方向にのみ移動可能に連結したものである。

本願の請求項１に係る発明は、アクチュエータの機構部が剛性の高い駆動ナット、ねじ軸、及び第１、第２ユニバーサルジョイントにより構成され、前記駆動ナットをモータで回転させるようにしたので、応答性が高くかつ高出力を発揮することになる。しかも、駆動ナットをモータで回転させ、ねじ軸を非回転の状態で上下動させるようにしたので、ねじ軸の上端部に設けたロードセルは、回転負荷を受けることなく、専らムービングベース上に載置した試験体の荷重を受けることになり、試験体に付与した荷重負荷を高精度で検知することになる。また、第１ユニバーサルジョイントに連結された可動ベースに、駆動ナット、ねじ軸、及びモータを一括して設けるようにしたので、アクチュエータの構造が簡素になって小型になる。
請求項２に係る発明は、ねじ軸が第１回転止め部材及び第１ガイドロッドによって可動ベースに回転不能に連結されるので、該ねじ軸は、駆動ナットの回転による反力、及び第２ユニバーサルジョイントの回転による反力を受けても回転しなくなり、モータの回転が正確に駆動ナットに伝達され、アクチュエータの作動が安定することになる。
請求項３に係る発明は、ロードセルを加圧する加圧板が、第２ガイドロッド、及び第２回転止め部材によってねじ軸に回転不能に連結されているので、第２ユニバーサルジョイントが回転した際に前記ロードセルに捩じりが発生しなくなり、ロードセルの耐久性が高くなる。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図１は本発明の実施例を示すモーションベースの斜視図、図２は本発明に適用されるアクチュエータの拡大側面図である。

図１において、１は定盤であり、該定盤１に試験体Ｗを保持する保持台２、及び試験体Ｗの負荷試験を行なうモーションベース５が取り付けられている。モーションベース５は、定盤１に固定されるベース６に６個のアクチュエータ１０を介してムービングベース４を３次元６自由度で支持する。各アクチュエータ１０は、ベース６の周方向３カ所に２個づつ接近させて配置し、各アクチュエータ１０の下部を第１ユニバーサルジョイント１１を介して、ベース６に固定した脚台７に連結し、各アクチュエータ１０の上部を第２ユニバーサルジョイント３０を介してムービングベース４に連結する。

前記各アクチュエータ１０は共に略同じ構造となっており、そのうちの１個を代表して図２により説明する。図２において、１１は第１ユニバーサルジョイントであり、その一端１１ａを前記脚台７に連結し、その他端１１ｂをケース１２にピンＰ１を介して回動可能に連結する。前記ケース１２内に駆動ナット１３を回転自在に取り付け、該駆動ナットにねじ軸１４をねじ嵌合させる。該ねじ軸１４は上下に向け、その上下端部を前記ケース１２から露出させる。

前記ケース１２の下部に可動ベース１５を固定し、該可動ベース１５にモータ（サーボモータ）１６及び該モータ１６の回転を減速する減速機１７を取り付ける。前記駆動ナット１３の下部に歯付きの被動プーリー１８を、また、前記減速機１７の出力軸に歯付きの駆動プーリー１９を取り付け、各プーリー１８，１９にタイミングベルト２０を懸回する。これにより、前記モータ１６が起動されると、減速機１７、駆動プーリー１９、タイミングベルト２０、被動プーリー１８を介して駆動ナット１３を回転させ、ねじ軸１４を上下に移動させる。

前記ねじ軸１４の下端部にアーム形の第１回転止め部材２１を図２において左方に向けて突出固定し、該第１回転止め部材２１の左端部に第１ガイドロッド２２を上方に向けて固定し、該ガイドロッド２２の上部を前記可動ベース１５に上下摺動可能に嵌合させる。これにより、ねじ軸１４の上下動を許容するとともに、該ねじ軸１４が駆動ナット１３の反力で回転されるのを防止する。２３は第１回転止め部材２１の左端部に取り付けた第１近接センサであり、第１回転止め部材２１が上昇して可動ベース１５に接近すると、これを検知してモータ１６を停止させるようになっている。

前記ねじ軸１４の上端にロードセル２５を同軸に取り付け、該ロードセル２５の直下に位置するねじ軸１４の先端部に第２回転止め部材２６を固定する。前記ロードセル２５の上面に当接する加圧板２７を設け、該加圧板２７の外周部に４個の第２ガイドロッド２８を下方に向けて突出固定し、該第２ガイドロッド２８を前記第２回転止め部材２６の外周部に上下摺動可能に嵌合させる。前記加圧板２７を、第２ユニバーサルジョイント３０を介して前述したムービングベース４に連結する。これにより、前記加圧板２６の下方への移動、つまり加圧板２６によるロードセル２５の加圧を許容するとともに、該加圧板２６が第２ユニバーサルジョイント３０の回転時の反力で回転されるのを防止する。３１は第２ガイドロッド２８の下端に取り付けた第２近接センサである。

前述したモータ１６は制御装置によって回転制御されるサーボモータからなり、該制御装置は、モータ１６を回転制御して各アクチュエータ１０の伸縮（ねじ軸１４の上下動）を制御し、ムービングベース４を設定された上部位置に移動させて試験体Ｗに負荷をかける位置制御部、及び前記ロードセル２５の信号を入力して各アクチュエータ１０を制御し、ムービングベース４を介して試験体Ｗに設定された荷重を付与する荷重制御部を有する。前記試験体Ｗは、図１に示すように、左端（後端）を保持台２に固定し、右端（負荷作用部）をムービングベース４の中心部に設けた荷重付与治具４ａに載置又は係止するようになっている。

前記実施例によれば、アクチュエータ１０の各モータ１６を回転させると、減速機１７、駆動プーリー１９、タイミングベルト２０、被動プーリー１８を介して駆動ナット１３が回転し、各ねじ軸１４が上下に移動する。これにより、ムービングベース４が設定された動作を行ない、荷重付与治具４ａを介して試験体Ｗの曲げ強度、捩じり強度等を検証することができる。

この場合、アクチュエータ１０を構成する駆動ナット１３、ねじ軸１４、第１、第２ユニバーサルジョイント１１，３０は、剛性が高く、また、モータ１６は電気信号によって回転制御されるため、応答性が高くかつ高出力を発揮することになる。また、駆動ナット１３を回転させ、ねじ軸１４を非回転の状態で上下動させるようにしたので、ねじ軸１４の上端部に設けたロードセル２５は、専ら圧縮方向の荷重を受けることになり、試験体Ｗに付与した荷重負荷を高精度で検知することになる。さらに、第１ユニバーサルジョイント１１に連結された可動ベース１５に、駆動ナット１３、ねじ軸１４、モータ１６、及び減速機１７等を一括して設けるようにしたので、アクチュエータ１０の構造が簡素になって小型になる。

また、ねじ軸１４が第１回転止め部材２１及び第１ガイドロッド２２によって可動ベース１５に回転不能に連結されているので、該ねじ軸１４は、駆動ナット１３の回転による反力、及び第２ユニバーサルジョイント３０の回転による反力を受けても回転しなくなり、モータ１６の回転が正確に駆動ナット１３に伝達され、アクチュエータ１０の作動が安定することになる。また、ロードセル２５を加圧する加圧板２７が、第２ガイドロッド２８、及び第２回転止め部材２６によってねじ軸１４に回転不能に連結されているので、前記ロードセル２５は、第２ユニバーサルジョイント３０の回転によって捩じられなくなり、耐久性が高くなる。

本発明の実施例を示すモーションベースの斜視図である。本発明に適用されるアクチュエータの拡大側面図である。

符号の説明

１定盤
２保持台
４ムービングベース
４ａ荷重付与治具
６ベース
７脚台
１０アクチュエータ
１１第１ユニバーサルジョイント
１２ケース
１３駆動ナット
１４ねじ軸
１５可動ベース
１６モータ
１７減速機
１８被動プーリー
１９駆動プーリー
２０タイミングベルト
２１第１回転止め部材
２２第１ガイドロッド
２３第１近接センサ
２５ロードセル
２６第２回転止め部材
２７加圧板
２８第２ガイドロッド
３０第２ユニバーサルジョイント
３１第２近接センサ

Claims

ムービングベースを周方向に配置した複数のアクチュエータを介してベースに連結し、各アクチュエータを作動させて前記ムービングベースを３次元６自由度で作動させてなるモーションベースにおいて、前記アクチュエータは、ベースに第１ユニバーサルジョイントを介して可動ベースを連結し、該可動ベースに駆動ナットを回転自在に設けるとともに、該駆動ナットにねじ軸を上下に配置してねじ嵌合させ、前記ねじ軸の上端部にロードセルを設け、該ロードセルに上方から当接する加圧板を設け、該加圧板と前記ムービングベースとを第２ユニバーサルジョイントを介して連結し、前記可動ベースに前記駆動ナットを回転させるモータを設けてなることを特徴とするモーションベース。
ねじ軸の下端部に第１回転止め部材を固定し、該第１回転止め部材と可動ベースとを前記ねじ軸と平行する第１ガイドロッドを介して接離方向にのみ移動可能に連結したことを特徴とする請求項１記載のモーションベース。
ねじ軸の上端部に第２回転止め部材を固定し、該第２回転止め部材と加圧板とを、ねじ軸と平行する第２ガイドロッドを介して接離方向にのみ移動可能に連結したことを特徴とする請求項１又は２記載のモーションベース。