動揺台装置及び動揺・安定台装置
【課題】 動揺台装置及び動揺・安定台装置の高さを低く設定できるとともに、装置全体の小型化を図ることを目的としている。
【解決手段】 ピッチ軸２０とロール軸２２を交差させた十字軸２３を支持するベース１２と、ベース１２と対向し、十字軸２３上に形成してピッチ軸２０またはロール軸２２の各軸回りを回動可能なトッププレート１４と、一方をベース１２に接続し、他方をトッププレート１４に傾斜させて自在継手２８を介して接続し、ピッチ軸２０及びロール軸２２の各軸に対し軸対称となるようにピッチ軸２０とロール軸２２の交点を中心としてベース１２からトッププレート１４へ放射状に伸縮可能なアクチュエータ１６と、を備えた動揺台装置（動揺・安定台装置）３０である。
【解決手段】 ピッチ軸２０とロール軸２２を交差させた十字軸２３を支持するベース１２と、ベース１２と対向し、十字軸２３上に形成してピッチ軸２０またはロール軸２２の各軸回りを回動可能なトッププレート１４と、一方をベース１２に接続し、他方をトッププレート１４に傾斜させて自在継手２８を介して接続し、ピッチ軸２０及びロール軸２２の各軸に対し軸対称となるようにピッチ軸２０とロール軸２２の交点を中心としてベース１２からトッププレート１４へ放射状に伸縮可能なアクチュエータ１６と、を備えた動揺台装置（動揺・安定台装置）３０である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に移動体で発生する動揺の吸収あるいは動揺対象に動揺を与えるのに効果的な動揺台装置及び動揺・安定台装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両・船舶・航空機などの移動体は移動時にピッチング（前後揺れ）・ローリング（横揺れ）・ヨーイング（垂直軸回りの揺れ）などの動揺が発生する。このような動揺を発生させて、航海練習あるいは運転シミュレーションを行う動揺台装置がある。
【０００３】
動揺台装置は、地盤に設置された操縦または運転シミュレータなどのトッププレート（プラットフォーム）をＸ軸及びＹ軸を中心とした回転運動、すなわちローリング及びピッチングを発生させる。
【０００４】
このような動揺台装置には、６自由度のリニアアクチュエータをパラレルに配置したパラレルモーションベース方式と、あるいはローリングとピッチングの２軸を同時に駆動する機構として外部ジンバルと内部ジンバルを組み合わせたジンバル方式に大別される。
【０００５】
パラレルモーションベースは、特許文献１または特許文献２に示すように複数のアクチュエータを用い、６自由度の制御が可能である。このためパラレルモーションベースは、ローリング、ピッチング、ヨーイングの高精度の制御が可能となる。またパラレル動作の特徴として剛性の強化が図れるという利点がある。
【０００６】
一方、ジンバル方式の一例として図６にジンバル方式の動揺台の側面図を示す。図示のようにジンバル方式の動揺装置１は、建屋などの床面に載置するベースプレート２と、ベースプレート２と対向するトッププレート３の中央を球面軸受けを介して支持するジンバル部４と、プレートの４隅に配置し、一方をベースプレート２に接続し、他方をトッププレート３に継ぎ手を介して接続し、垂直方向に伸縮可能な４本のアクチュエータ５を備えている。これによりトッププレート３の中央を支持するジンバル部４を支点とし、長手方向あるいは幅方向に配置したアクチュエータ５を押したり引いたりして伸縮させることにより、トッププレート３を傾斜してピッチングあるいはローリングさせることができる。
【特許文献１】特開平０９−１６０４７８号公報
【特許文献２】特開２００３−２３６２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながらパラレルモーションベースの場合、剛性を備えているが装置構成が大型化するとともに高価格になるという問題がある。したがってピッチング、ローリングの２自由度の制御のみを対象とする場合には、ジンバル方式の動揺装置の方が製作コスト及びサイズともに有利である。
【０００８】
一方、従来のジンバル方式の動揺台装置は、トッププレートの傾斜角を大きく取るため、アクチュエータ５のストロークを長くしなければならない。ベースプレート２に対し垂直に形成したアクチュエータ５は上下の直線方向に伸縮するため、装置全体の高さが高くなる。このため狭い船内又は車両内部等に設置する場合、高さ制限がありアクチュエータ５のストロークも制限されてしまう。ストロークが制限されるとトッププレートの傾斜角も同時に制限されてしまう。
【０００９】
また特許文献１及び２は動揺台に接続するアクチュエータを支持する固定台が動揺台よりも大きいため、広い設置スペースが必要となる。また、トッププレートの移動範囲を大きくするため、いずれも６本のアクチュエータを２本一組みに組み合わせた構成としアクチュエータの制御が複雑化するという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は上記従来技術の問題点を改善するため、動揺台装置及び動揺・安定台装置の高さを低く設定できるとともに装置全体の小型化を図ることを目的としている。
また本発明は動揺台及び安定台の制御を容易にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の動揺装置は、ベースと、前記ベースに設けた支持部に支持され、直交した２軸の回りに傾動自在なトッププレートと、前記ベースと前記トッププレートとの間に傾斜して設けられるとともに、前記トッププレートの中心に対して放射状に配置され、自在継手を介して一端が前記ベースに、他端が前記トッププレートに接続された複数のアクチュエータと、前記直交する一方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第１回動信号を出力する第１信号発生部と、前記第１信号発生部の出力した前記第１回動信号を前記一方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第１回動信号の反転信号を前記一方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第１信号出力部と、前記直行する他方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第２回動信号を出力する第２信号発生部と、前記第２信号発生部の出力した前記第２回動信号を前記他方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第２回動信号の反転信号を前記他方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第２信号出力部と、を有することを特徴としている。
【００１２】
この場合において、前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、正弦波状の回動信号を発生可能であることを特徴としている。
この場合において、前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、制御信号を微調整する出力調整部を備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明の動揺・安定台装置は、ベースと、前記ベースに設けた支持部に支持され、直交した２軸の回りに傾動自在なトッププレートと、前記ベースと前記トッププレートとの間に傾斜して設けられるとともに、前記トッププレートの中心に対して放射状に配置され、自在継手を介して一端が前記ベースに、他端が前記トッププレートに接続された複数のアクチュエータと、前記直交する一方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第１回動信号を出力する第１信号発生部と、前記第１信号発生部の出力した前記第１回動信号を前記一方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第１回動信号の反転信号を前記一方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第１信号出力部と、前記直行する他方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第２回動信号を出力する第２信号発生部と、前記第２信号発生部の出力した前記第２回動信号を前記他方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第２回動信号の反転信号を前記他方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第２信号出力部と、前記トッププレートの傾動を検出する傾斜センサと、前記傾斜センサの出力する検出信号と前記第１回動信号とを加算する第１加算部と、前記傾斜センサの出力する検出信号と前記第２回動信号とを加算する第２加算部と、を有することを特徴としている。
【００１４】
この場合において、前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、正弦波状の回動信号を発生可能であることを特徴としている。また前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、制御信号を微調整する出力調整部を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
上記のごとくなっている本発明は、直交した２軸の回り、すなわちロール軸あるいはピッチ軸の軸回りを回動自在に形成したトッププレートに接続するアクチュエータを傾斜させてベース上に配置してある。このため装置全体の高さを低く設定することができる。
【００１６】
またアクチュエータはベースの中心から放射状に配置しているため装置全体の小型化を図ることができる。したがって高さ制限があり、設置スペースが限られている狭い船内等であっても十分に設置することができる。
【００１７】
またピッチ軸あるいはロール軸の各軸を挟んで複数のアクチュエータを配置し、このアクチュエータごとに伸縮動作を同期させている。このため装置の剛性を保持するとともにトッププレートのロール角およびピッチ角の傾斜角を大きくとることができる。直交した２軸の回りの傾斜角を測定し、信号出力部で測定値が０となるように回動信号を出力しているので装置外部で発生した動揺を吸収することができる。また予め設定したローリング及びピッチングを発生させることができる。さらに外部で発生した動揺を吸収するとともに、装置のトッププレートに設定した動揺を発生させることができる。これにより航海中の船舶内であっても、航海練習または運転シミュレーションを行うことができる。
信号発生部にオフセット信号を付加することにより、入力信号の微調整（０調整）を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る動揺台装置及び動揺・安定台装置の実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１は実施形態に係る動揺台装置及び動揺・安定台装置のブロック図を示す。図２は実施形態に係る動揺台及び動揺・安定台の平面図を示し、図３は動揺台及び動揺・安定台の側面図を示し、図４は動揺台及び動揺・安定台の正面図を示す。
【００１９】
動揺台（動揺・安定台）１０のベース１２は図３、図４に示すように後述するトッププレート１４を支持する剛性を備えたプレートであり、中央部に一対の支持部１８を垂直方向に立設させてある。支持部１８は軸受け１９を介して後述する十字軸２３の一対の両端部を回動自在に支持している。
【００２０】
十字軸２３はピッチ軸２０とロール軸２２を直交させて一体に形成した軸である。十字軸２３は上下の支持板間に回転自在に装着してある。本実施形態では説明の便宜上、支持部１８がピッチ軸２０を支持する構成について説明する。なお支持部１８が支持する軸受け１９はピッチ軸２０またはロール軸２２のどちらでもよい。
【００２１】
トッププレート１４は、任意の剛性を備えたプレートであって、前記ベース１２と対向するように、十字軸２３の上方に配置してある。トッププレート１４は実施形態の場合、強度を保つため格子状に形成してある。トッププレート１４は中央部の格子を形成する桟が設けられておらず、傾動したときにピッチ軸２０を支持している軸受け１９と干渉しないようにしてある。トッププレート１４の下面側に配置した軸受け１５ａ，１５ｂはロール軸２２の両端部を回動自在に支持している。
【００２２】
アクチュエータ１６は、シリンダロッド１７を直線方向に伸縮可能な構成としている。アクチュエータ１６の両端は、一方（下端）をベース１２に、他方（上端）を前記トッププレート１４に自在継手２８を介して傾斜させて接続してある。本実施形態ではアクチュエータ１６に例えばリニアアクチュエータを用いることができる。
【００２３】
自在継手２８は例えばボール軸受けなどの回動可能な構成とするとよい。実施形態に係るベース１２の自在継手２８はプレートの中央部であって、ピッチ軸２０とロール軸２２の中心（交点）６０から放射状に４つ配置してある。一方トッププレート１４の自在継手２８はプレート中心から４隅方向に４つ配置してある。
【００２４】
前記自在継手２８にアクチュエータ１６を設置すると、アクチュエータ１６の配置はロール軸２２とピッチ軸２０の各々の軸に対し軸対称となり、ロール軸２２とピッチ軸２０の図２に示す中心６０を中心としてベース１２からトッププレート１４へ放射状に４本（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）傾斜させて配置した構成となる。アクチュエータ１６を傾斜させて接続することにより、ストロークが斜めに伸長する。よって十分な傾斜角が得られるように設定したストロークの長さを有するアクチュエータ１６を配置でき、動揺台１０の高さを低く設定することができる。
【００２５】
上記構成により動揺台（動揺・安定台）１０のトッププレート１４は４本のアクチュエータ１６の伸縮動作によってピッチ軸２０及びロール軸２２のそれぞれの軸回りを回動する。すなわちトッププレート１４は図３に示すようにピッチ軸２０を介して矢印２４方向にピッチングし、また図４に示すようにロール軸２２を介して矢印２６方向にローリングする。
【００２６】
次に上記動揺台（動揺・安定台）１０を備えた動揺台装置（動揺・安定台装置）３０について説明する。動揺台装置３０の各アクチュエータ１６ａ〜１６ｄには、図示しない油圧ポンプが一体に設けられたモータ３４ａ〜３４ｄが配置してある。モータ３４ａ〜３４ｄにはそれぞれ増幅器３８ａ〜３８ｄを介して加算器３６ａ〜３６ｄが接続してある。
【００２７】
動揺台（動揺・安定台）１０はピッチ軸２０回りの回動を検知するピッチ角度センサ４０と、ロール軸２２回りの回動を検知するロール角度センサ４４を取付けてある。
【００２８】
ピッチ角度センサ４０はトッププレート１４が水平のとき、出力値は０を示す。そして例えばトッププレート１４が図３の反時計回りに回動したとき、ピッチ角度センサ４０の出力値はマイナスの値を示す。
【００２９】
ロール角度センサ４４はトッププレート１４が水平のとき、出力値は０を示す。例えばトッププレート１４が図４の反時計回りに回動したとき、ロール角度センサ４４の出力値はマイナスの値を示す。
【００３０】
ピッチ角度センサ４０の出力側は、第１信号出力部３２に接続している。第１信号出力部３２は第１加算器３６ｐと増幅器３８ｐと付号反転器４２ｐを備えている。
【００３１】
第１加算器３６ｐは、ピッチ角度センサ４０の検出信号と、第１信号発生部４６の信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ｐに出力する。増幅器３８ｐは第１加算器３６ｐから入力した信号を増幅して出力する。
【００３２】
増幅器３８ｐの出力側は、符号反転器４２ｐが接続してなるとともに加算器３６ａ、３６ｂが接続してある。付号反転器４２ｐは増幅器３８ｐの出力を反転させて加算器３６ｃ、３６ｄに入力している。
【００３３】
一方ロール角度センサ４４の出力側は第２信号出力部３３に接続している。第２信号出力部３３は第２加算器３６ｒと増幅器３８ｒと符号反転器４２ｒを備えている。
【００３４】
第２加算器３６ｒはロール角度センサ４４の検出信号と、第２信号発生部４８の信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ｒに出力する。増幅器３８ｒは第２加算器３６ｒから入力した信号を増幅して出力する。
【００３５】
増幅器３８ｒの出力側は、符号反転器４２ｒが接続してなるとともに加算器３６ａ、３６ｃが接続してある。付号反転器４２ｒは増幅器３８ｒの出力を反転させて加算器３６ｂ、３６ｄに入力している。
【００３６】
加算器３６ａは、増幅器３８ｒの出力信号と増幅器３８ｐの出力信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ａに出力する。
加算器３６ｂは、符号反転器４２ｒが反転した増幅器３８ｒの出力信号と増幅器３８ｐの出力信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ｂに出力する。
【００３７】
加算器３６ｃは、増幅器３８ｒの出力信号と符号反転器４２ｐが反転した増幅器３８ｐの出力信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ｃに出力する。
加算器３６ｄは、符号反転器４２ｒが反転した増幅器３８ｒの出力信号と符号反転器４２ｐが反転した増幅器３８ｐの出力信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ｄに出力する。
【００３８】
次に上記構成による本発明の動揺台装置３０の作用について以下説明する。
まず建屋内などに設置した動揺台装置３０に動揺を発生させる制御方法について説明する。実施形態では例えば水平のトッププレート１４をピッチ軸２０回りに反時計方向に２０度回動させる場合について説明する。
【００３９】
第１信号発生部４６から反時計方向に２０度傾動させるプラスの回動信号を第１信号出力部３２の第１加算器３６ｐに入力する。第１加算器３６ｐはピッチ角度センサ４０の出力値０と、第１信号発生部４６の信号がそのまま増幅器３８ｐに入力される。増幅器３８ｐでは入力信号を増幅して符号反転器４２ｐに入力するとともに加算器３６ａ，３６ｂに与える。
【００４０】
加算器３６ａ，３６ｂでは第２信号出力部３３からの出力信号はなく、増幅器３８ｐの出力信号をそのまま増幅器３８ａ，３８ｂによって増幅してモータ３４ａ，３４ｂに与える。モータ３４ａ，３４ｂは図示しない油圧ポンプを作動し、ピッチ軸２０の一側となるアクチュエータ１６ａ，１６ｂのシリンダロッドを伸長する。
【００４１】
一方、加算器３６ｃ，３６ｄは符号反転器４２ｐによって反転された増幅器３８ｐの出力信号が与えられ、この出力信号を増幅器３８ｃ，３８ｄによって増幅してモータ３４ｃ，３４ｄに与える。モータ３４ｃ，３４ｄは図示しない油圧ポンプを作動し、ピッチ軸２０の他側のアクチュエータ１６ｃ，１６ｄのシリンダロッドを縮小する。これによりトッププレート１４は図３の反時計方向に傾動（回動）する。
【００４２】
トッププレート１４が図３の反時計方向に回動するとピッチ角度センサ４０が回動角に対応したマイナスの検出信号を第１加算器３６ｐに出力する。第１加算器３６ｐは第１信号発生部４６の出力信号にピッチ角度センサ４０の出力値を加算する。そしてトッププレート１４が２０度回動すると第１信号発生部４６の出力信号がピッチ角度センサ４０の出力（検出信号）によって相殺されて第１加算器３６ｐの出力が０となる。これによりトッププレート１４はピッチ軸２０回りを反時計方向に２０度回動した状態を保持することになる。
【００４３】
なおトッププレート１４を図３の時計方向に傾動させる場合、第１信号発生部４６からマイナスの回動信号を第１加算器３６ｐに与える。これによりアクチュエータ１６ａ，１６ｂのロッドがシリンダに引き込まれて縮小し、アクチュエータ１６ｃ，１６ｄのロッドが伸長する。トッププレート１４が時計方向に傾動して、ピッチ角度センサ４０が傾動角に対応したプラスの検出信号を第１加算器３６ｐに入力する。
【００４４】
次に水平のトッププレート１４をロール軸２２回りに反時計方向に２０度回動させる場合について説明する。
第２信号発生部４８から反時計方向に２０度傾動させるプラスの回動信号を第２信号出力部３３の第２加算器３６ｒに入力する。第２加算器３６ｒはロール角度センサ４４の出力値０と、第２信号発生部４８の信号がそのまま増幅器３８ｒに入力される。増幅器３８ｒでは入力信号を増幅して符号反転器４２ｒに入力するとともに加算器３６ａ，３６ｃに与える。
【００４５】
加算器３６ａ，３６ｃでは第１信号出力部３２からの出力信号はなく、増幅器３８ｒの出力信号をそのまま増幅器３８ａ，３８ｃによって増幅してモータ３４ａ，３４ｃに与える。モータ３４ａ，３４ｃは図示しない油圧ポンプを作動し、ロール軸２２の一側のアクチュエータ１６ａ，１６ｃのシリンダロッドを伸長する。
【００４６】
一方、加算器３６ｂ，３６ｄは符号反転器４２ｒによって反転された増幅器３８ｒの出力信号が与えられ、この出力信号を増幅器３８ｂ，３８ｄによって増幅してモータ３４ｂ，３４ｄに与える。モータ３４ｂ，３４ｄは図示しない油圧ポンプを作動し、ロール軸２２の他側のアクチュエータ１６ｂ，１６ｄのシリンダロッドを縮小する。これによりトッププレート１４は図４の反時計方向に傾動（回動）する。
【００４７】
トッププレート１４が図４の反時計方向に回動するとロール角度センサ４４が回動角に対応したマイナスの検出信号を第２加算器３６ｒに出力する。第２加算器３６ｒは第２信号発生部４８の出力信号にロール角度センサ４４の出力値を加算する。そしてトッププレート１４が２０度回動すると第２信号発生部４８の出力信号がロール角度センサ４４の出力（検出信号）によって相殺されて第２加算器３６ｒの出力が０となる。これによりトッププレート１４はロール軸２２回りを反時計方向に２０度回動した状態を保持することになる。
【００４８】
なおトッププレート１４を図４の時計方向に傾動させる場合、第２信号出力部４８からマイナスの回動信号を第２加算器３６ｒに与える。これによりアクチュエータ１６ａ，１６ｃのロッドがシリンダに引き込まれて縮小し、アクチュエータ１６ｂ，１６ｄのロッドが伸長する。トッププレート１４が時計方向に傾動して、ロール角度センサ４４が傾動角に対応したプラスの検出信号を第２加算器３６ｒに入力する。
【００４９】
なお第１信号発生部４６と第２信号発生部４８に正弦波状の回動信号を入力することもできる。この場合動揺台装置３０として用いるときは前記傾斜センサを用いる必要がない。例えばトッププレート１４を±５度傾動させるための所定の周期で正弦波状に変化する回動信号を第１信号発生部４６に入力すると、トッププレート１４はピッチ軸２０回りを図３の時計方向に５度傾動した後、反時計方向に５度傾動する。この動作を一定の周期で連続して繰り返すことにより、トッププレート１４はピッチングする。
また第２信号発生部４８についても同様に操作することができる。さらに第１信号発生部４６と第２信号発生部４８の両方に回動信号を入力することもできる。
【００５０】
次に上記構成による本発明の動揺・安定台装置３０の作用について以下説明する。動揺・安定台装置３０を船体などの移動体に設置して、移動体から発生する動揺を吸収しトッププレート１４を水平に保持する方法について説明する。
【００５１】
まずトッププレート１４を水平に保持する場合、第１信号発生部４６及び第２信号発生部４８には傾斜角度が水平となる回動信号０を入力する。
実施形態では例えばトッププレート１４が図３のピッチ軸２０回りを時計方向に回動（傾動）すると、ピッチ角度センサ４０が、回動角度に対応したプラスの回動検出信号を検出して第１加算器３６ｐに入力する。第１加算器３６ｐはピッチ角度センサ４０の出力信号を増幅器３８ｐに入力する。増幅器３８ｐで増幅された出力信号は、符号反転器４２ｐと加算器３６ａ，３６ｂに入力される。加算器３６ａ，３６ｂから増幅器３８ａ，３８ｂを介してモータ３４ａ，３４ｂに出力信号が入力され、アクチュエータ１６ａ，１６ｂのロッドが伸長する。
【００５２】
一方、加算器３６ｃ，３６ｄから符号反転器４２ｐで反転した出力信号が増幅器３８ｃ，３８ｄを介してモータ３４ｃ，３４ｄに入力され、アクチュエータ１６ｃ，１６ｄのロッドが縮小する。これによりトッププレート１４は反時計方向に回動し、水平に戻される。
【００５３】
またトッププレート１４が図３のピッチ軸２０の反時計方向に回動すると、ピッチ角度センサ４０がマイナスの検出信号を第１加算器３６ｐに入力する。これにより加算器３６ａ，３６ｂには増幅器３８ｐを介してマイナスの回動信号が入力される。このためモータ３４ａ，３４ｂはアクチュエータ１６ａ，１６ｂのロッドを縮小する。一方符号反転器４２ｐによりプラスの検出信号が加算器３６ｃ，３６ｄに入力され、モータ３４ｃ，３４ｄはアクチュエータ１６ｃ，１６ｄのロッドを伸長する。これによりトッププレート１４は時計方向に回動させられて水平に戻される。これによりトッププレート１４は水平に維持される。
【００５４】
またトッププレート１４がロール軸２２回りに動揺した場合もピッチ軸２０回りと同様に制御され、トッププレート１４は水平に維持される。
さらにトッププレート１４がピッチングとローリングの組み合わさった動揺をした場合、加算器３６ａ〜３６ｄには第１信号出力部３２と第２信号出力部３３とからピッチ角度センサ４０及びロール角度センサ４４の検出信号に基づいた信号が入力し、加算器３６ａ〜３６ｄごとにそれぞれ加算された回動信号によってトッププレート１４は水平に維持される。
【００５５】
次に動揺・安定台装置３０を船体などの移動体に設置し、この動揺・安定台装置３０に任意に設定した動揺を発生させる制御方法について説明する。
実施形態では例えば水平に維持したトッププレート１４に対し、任意に設定した回動を与える場合について説明する。
【００５６】
トッププレート１４を水平に保持するため、第１信号発生部４６及び第２信号発生部４８には傾斜角度が水平となる回動信号０を入力する。ピッチ角度センサ４０及びロール角度センサ４４により検出された検出信号が０となるようにアクチュエータ１６を制御する。これによりトッププレート１４の水平が維持される。
【００５７】
そして第１信号発生部４６及び第２信号発生部４８に任意に設定した回動信号を入力する。第１加算器３６ｐ及び第２加算器３６ｒには信号発生部の回動信号とピッチ角度センサ４０及びロール角度センサ４４の検出信号が入力される。第１加算器３６ｐ及び第２加算器３６ｒでは、回動信号及び検出信号を加算して増幅器３８ｐ，３８ｒに入力する。増幅器３８ｐ，３８ｒから加算器３６ａ〜３６ｄに増幅した信号が入力され、加算器３６ａ〜３６ｄでは増幅器３８ｒ及び３８ｐの信号をそれぞれ加算してモータ３４ａ〜３４ｄを介してアクチュエータ１６ａ〜１６ｄが伸縮及び縮小し、トッププレート１４は信号発生部の設定値の回動に維持される。
なお動揺台装置と同じく動揺・安定台装置においても、第１信号発生部４６及び第２信号発生部４８に正弦波状の回動信号を入力してもよい。
【００５８】
図５にオフセット信号の説明図を示す。第１信号発生部４６は図示のようにピッチ角度の回動信号が入力される信号生成部５２と、加算器５４と、出力調整部５６を備えている。加算器５４には信号生成部５２の出力信号と、出力調整部５６の出力信号が入力する。信号生成部５２から加算器５４に入力した回動信号に対して抵抗によって分割した直流電源の出力電圧を入力し０調整を行い、第１加算器３６ｐに入力する。例えば動揺台装置（動揺・安定台装置）３０のトッププレート１４が水平のとき、ピッチ角度センサ４０の出力と、第１信号発生部４６の出力とが一致する、すなわち出力値が０となるように出力信号を調整することができる。
なお第２信号発生部４８についても同様に構成し、０調整した回動信号を第２加算器３６ｒに出力することができる。
【００５９】
またピッチング及びローリングの２自由度を制御可能な動揺台装置（動揺・安定台装置）３０は、トッププレート１４上に回転台を載置する構成とすることもできる。回転台はトッププレート上を水平方向に回転可能な構成とし、回転台上でヨーイングの制御を行うことができる。このため衛生の追尾、ＧＰＳ測位による方位、位置、高度情報を、移動体の動揺の影響を受けることなく測定することができる。
【００６０】
なお実施形態に係る傾斜センサはピッチ角度センサ及びロール角度センサの２つを用いて説明したが、１台でピッチ軸及びロール軸の２軸回りの傾斜を測定可能な傾斜センサを用いることもできる。
【００６１】
また実施形態に係るアクチュエータ１６は例えば電動機の回転運動をボールねじで直線運動に変換する方式の電動アクチュエータ、電動油圧アクチュエータ、油圧シリンダなどを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施形態に係る動揺台装置及び動揺・安定台装置のブロック図を示す。
【図２】実施形態に係る動揺台及び動揺・安定台の平面図を示す。
【図３】実施形態に係る動揺台及び動揺・安定台の側面図を示す。
【図４】実施形態に係る動揺台及び動揺・安定台の正面図を示す。
【図５】オフセット信号の説明図である。
【図６】従来の動揺台を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１………動揺台、２………ベースプレート、３………トッププレート、４………ジンバル部、５………アクチュエータ、１０………動揺台（動揺・安定台）、１２………ベース、１４………トッププレート、１５………軸受け、１６………アクチュエータ、１７………シリンダロッド、１８………支持部、１９………軸受け、２０………ピッチ軸、２２………ロール軸、２３………十字軸、２８………自在継手、３０………動揺台装置（動揺・安定台装置）、３２………第１信号出力部、３４………モータ、３６………加算器、３８………増幅器、４０………ピッチ角度センサ、４２………符号反転器、４４………ロール角度センサ、４６………第１信号発生部、４８………第２信号発生部、５２………信号生成部、５４………加算器、５６………出力調整部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に移動体で発生する動揺の吸収あるいは動揺対象に動揺を与えるのに効果的な動揺台装置及び動揺・安定台装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両・船舶・航空機などの移動体は移動時にピッチング（前後揺れ）・ローリング（横揺れ）・ヨーイング（垂直軸回りの揺れ）などの動揺が発生する。このような動揺を発生させて、航海練習あるいは運転シミュレーションを行う動揺台装置がある。
【０００３】
動揺台装置は、地盤に設置された操縦または運転シミュレータなどのトッププレート（プラットフォーム）をＸ軸及びＹ軸を中心とした回転運動、すなわちローリング及びピッチングを発生させる。
【０００４】
このような動揺台装置には、６自由度のリニアアクチュエータをパラレルに配置したパラレルモーションベース方式と、あるいはローリングとピッチングの２軸を同時に駆動する機構として外部ジンバルと内部ジンバルを組み合わせたジンバル方式に大別される。
【０００５】
パラレルモーションベースは、特許文献１または特許文献２に示すように複数のアクチュエータを用い、６自由度の制御が可能である。このためパラレルモーションベースは、ローリング、ピッチング、ヨーイングの高精度の制御が可能となる。またパラレル動作の特徴として剛性の強化が図れるという利点がある。
【０００６】
一方、ジンバル方式の一例として図６にジンバル方式の動揺台の側面図を示す。図示のようにジンバル方式の動揺装置１は、建屋などの床面に載置するベースプレート２と、ベースプレート２と対向するトッププレート３の中央を球面軸受けを介して支持するジンバル部４と、プレートの４隅に配置し、一方をベースプレート２に接続し、他方をトッププレート３に継ぎ手を介して接続し、垂直方向に伸縮可能な４本のアクチュエータ５を備えている。これによりトッププレート３の中央を支持するジンバル部４を支点とし、長手方向あるいは幅方向に配置したアクチュエータ５を押したり引いたりして伸縮させることにより、トッププレート３を傾斜してピッチングあるいはローリングさせることができる。
【特許文献１】特開平０９−１６０４７８号公報
【特許文献２】特開２００３−２３６２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながらパラレルモーションベースの場合、剛性を備えているが装置構成が大型化するとともに高価格になるという問題がある。したがってピッチング、ローリングの２自由度の制御のみを対象とする場合には、ジンバル方式の動揺装置の方が製作コスト及びサイズともに有利である。
【０００８】
一方、従来のジンバル方式の動揺台装置は、トッププレートの傾斜角を大きく取るため、アクチュエータ５のストロークを長くしなければならない。ベースプレート２に対し垂直に形成したアクチュエータ５は上下の直線方向に伸縮するため、装置全体の高さが高くなる。このため狭い船内又は車両内部等に設置する場合、高さ制限がありアクチュエータ５のストロークも制限されてしまう。ストロークが制限されるとトッププレートの傾斜角も同時に制限されてしまう。
【０００９】
また特許文献１及び２は動揺台に接続するアクチュエータを支持する固定台が動揺台よりも大きいため、広い設置スペースが必要となる。また、トッププレートの移動範囲を大きくするため、いずれも６本のアクチュエータを２本一組みに組み合わせた構成としアクチュエータの制御が複雑化するという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は上記従来技術の問題点を改善するため、動揺台装置及び動揺・安定台装置の高さを低く設定できるとともに装置全体の小型化を図ることを目的としている。
また本発明は動揺台及び安定台の制御を容易にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の動揺装置は、ベースと、前記ベースに設けた支持部に支持され、直交した２軸の回りに傾動自在なトッププレートと、前記ベースと前記トッププレートとの間に傾斜して設けられるとともに、前記トッププレートの中心に対して放射状に配置され、自在継手を介して一端が前記ベースに、他端が前記トッププレートに接続された複数のアクチュエータと、前記直交する一方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第１回動信号を出力する第１信号発生部と、前記第１信号発生部の出力した前記第１回動信号を前記一方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第１回動信号の反転信号を前記一方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第１信号出力部と、前記直行する他方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第２回動信号を出力する第２信号発生部と、前記第２信号発生部の出力した前記第２回動信号を前記他方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第２回動信号の反転信号を前記他方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第２信号出力部と、を有することを特徴としている。
【００１２】
この場合において、前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、正弦波状の回動信号を発生可能であることを特徴としている。
この場合において、前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、制御信号を微調整する出力調整部を備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明の動揺・安定台装置は、ベースと、前記ベースに設けた支持部に支持され、直交した２軸の回りに傾動自在なトッププレートと、前記ベースと前記トッププレートとの間に傾斜して設けられるとともに、前記トッププレートの中心に対して放射状に配置され、自在継手を介して一端が前記ベースに、他端が前記トッププレートに接続された複数のアクチュエータと、前記直交する一方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第１回動信号を出力する第１信号発生部と、前記第１信号発生部の出力した前記第１回動信号を前記一方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第１回動信号の反転信号を前記一方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第１信号出力部と、前記直行する他方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第２回動信号を出力する第２信号発生部と、前記第２信号発生部の出力した前記第２回動信号を前記他方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第２回動信号の反転信号を前記他方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第２信号出力部と、前記トッププレートの傾動を検出する傾斜センサと、前記傾斜センサの出力する検出信号と前記第１回動信号とを加算する第１加算部と、前記傾斜センサの出力する検出信号と前記第２回動信号とを加算する第２加算部と、を有することを特徴としている。
【００１４】
この場合において、前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、正弦波状の回動信号を発生可能であることを特徴としている。また前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、制御信号を微調整する出力調整部を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
上記のごとくなっている本発明は、直交した２軸の回り、すなわちロール軸あるいはピッチ軸の軸回りを回動自在に形成したトッププレートに接続するアクチュエータを傾斜させてベース上に配置してある。このため装置全体の高さを低く設定することができる。
【００１６】
またアクチュエータはベースの中心から放射状に配置しているため装置全体の小型化を図ることができる。したがって高さ制限があり、設置スペースが限られている狭い船内等であっても十分に設置することができる。
【００１７】
またピッチ軸あるいはロール軸の各軸を挟んで複数のアクチュエータを配置し、このアクチュエータごとに伸縮動作を同期させている。このため装置の剛性を保持するとともにトッププレートのロール角およびピッチ角の傾斜角を大きくとることができる。直交した２軸の回りの傾斜角を測定し、信号出力部で測定値が０となるように回動信号を出力しているので装置外部で発生した動揺を吸収することができる。また予め設定したローリング及びピッチングを発生させることができる。さらに外部で発生した動揺を吸収するとともに、装置のトッププレートに設定した動揺を発生させることができる。これにより航海中の船舶内であっても、航海練習または運転シミュレーションを行うことができる。
信号発生部にオフセット信号を付加することにより、入力信号の微調整（０調整）を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る動揺台装置及び動揺・安定台装置の実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１は実施形態に係る動揺台装置及び動揺・安定台装置のブロック図を示す。図２は実施形態に係る動揺台及び動揺・安定台の平面図を示し、図３は動揺台及び動揺・安定台の側面図を示し、図４は動揺台及び動揺・安定台の正面図を示す。
【００１９】
動揺台（動揺・安定台）１０のベース１２は図３、図４に示すように後述するトッププレート１４を支持する剛性を備えたプレートであり、中央部に一対の支持部１８を垂直方向に立設させてある。支持部１８は軸受け１９を介して後述する十字軸２３の一対の両端部を回動自在に支持している。
【００２０】
十字軸２３はピッチ軸２０とロール軸２２を直交させて一体に形成した軸である。十字軸２３は上下の支持板間に回転自在に装着してある。本実施形態では説明の便宜上、支持部１８がピッチ軸２０を支持する構成について説明する。なお支持部１８が支持する軸受け１９はピッチ軸２０またはロール軸２２のどちらでもよい。
【００２１】
トッププレート１４は、任意の剛性を備えたプレートであって、前記ベース１２と対向するように、十字軸２３の上方に配置してある。トッププレート１４は実施形態の場合、強度を保つため格子状に形成してある。トッププレート１４は中央部の格子を形成する桟が設けられておらず、傾動したときにピッチ軸２０を支持している軸受け１９と干渉しないようにしてある。トッププレート１４の下面側に配置した軸受け１５ａ，１５ｂはロール軸２２の両端部を回動自在に支持している。
【００２２】
アクチュエータ１６は、シリンダロッド１７を直線方向に伸縮可能な構成としている。アクチュエータ１６の両端は、一方（下端）をベース１２に、他方（上端）を前記トッププレート１４に自在継手２８を介して傾斜させて接続してある。本実施形態ではアクチュエータ１６に例えばリニアアクチュエータを用いることができる。
【００２３】
自在継手２８は例えばボール軸受けなどの回動可能な構成とするとよい。実施形態に係るベース１２の自在継手２８はプレートの中央部であって、ピッチ軸２０とロール軸２２の中心（交点）６０から放射状に４つ配置してある。一方トッププレート１４の自在継手２８はプレート中心から４隅方向に４つ配置してある。
【００２４】
前記自在継手２８にアクチュエータ１６を設置すると、アクチュエータ１６の配置はロール軸２２とピッチ軸２０の各々の軸に対し軸対称となり、ロール軸２２とピッチ軸２０の図２に示す中心６０を中心としてベース１２からトッププレート１４へ放射状に４本（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）傾斜させて配置した構成となる。アクチュエータ１６を傾斜させて接続することにより、ストロークが斜めに伸長する。よって十分な傾斜角が得られるように設定したストロークの長さを有するアクチュエータ１６を配置でき、動揺台１０の高さを低く設定することができる。
【００２５】
上記構成により動揺台（動揺・安定台）１０のトッププレート１４は４本のアクチュエータ１６の伸縮動作によってピッチ軸２０及びロール軸２２のそれぞれの軸回りを回動する。すなわちトッププレート１４は図３に示すようにピッチ軸２０を介して矢印２４方向にピッチングし、また図４に示すようにロール軸２２を介して矢印２６方向にローリングする。
【００２６】
次に上記動揺台（動揺・安定台）１０を備えた動揺台装置（動揺・安定台装置）３０について説明する。動揺台装置３０の各アクチュエータ１６ａ〜１６ｄには、図示しない油圧ポンプが一体に設けられたモータ３４ａ〜３４ｄが配置してある。モータ３４ａ〜３４ｄにはそれぞれ増幅器３８ａ〜３８ｄを介して加算器３６ａ〜３６ｄが接続してある。
【００２７】
動揺台（動揺・安定台）１０はピッチ軸２０回りの回動を検知するピッチ角度センサ４０と、ロール軸２２回りの回動を検知するロール角度センサ４４を取付けてある。
【００２８】
ピッチ角度センサ４０はトッププレート１４が水平のとき、出力値は０を示す。そして例えばトッププレート１４が図３の反時計回りに回動したとき、ピッチ角度センサ４０の出力値はマイナスの値を示す。
【００２９】
ロール角度センサ４４はトッププレート１４が水平のとき、出力値は０を示す。例えばトッププレート１４が図４の反時計回りに回動したとき、ロール角度センサ４４の出力値はマイナスの値を示す。
【００３０】
ピッチ角度センサ４０の出力側は、第１信号出力部３２に接続している。第１信号出力部３２は第１加算器３６ｐと増幅器３８ｐと付号反転器４２ｐを備えている。
【００３１】
第１加算器３６ｐは、ピッチ角度センサ４０の検出信号と、第１信号発生部４６の信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ｐに出力する。増幅器３８ｐは第１加算器３６ｐから入力した信号を増幅して出力する。
【００３２】
増幅器３８ｐの出力側は、符号反転器４２ｐが接続してなるとともに加算器３６ａ、３６ｂが接続してある。付号反転器４２ｐは増幅器３８ｐの出力を反転させて加算器３６ｃ、３６ｄに入力している。
【００３３】
一方ロール角度センサ４４の出力側は第２信号出力部３３に接続している。第２信号出力部３３は第２加算器３６ｒと増幅器３８ｒと符号反転器４２ｒを備えている。
【００３４】
第２加算器３６ｒはロール角度センサ４４の検出信号と、第２信号発生部４８の信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ｒに出力する。増幅器３８ｒは第２加算器３６ｒから入力した信号を増幅して出力する。
【００３５】
増幅器３８ｒの出力側は、符号反転器４２ｒが接続してなるとともに加算器３６ａ、３６ｃが接続してある。付号反転器４２ｒは増幅器３８ｒの出力を反転させて加算器３６ｂ、３６ｄに入力している。
【００３６】
加算器３６ａは、増幅器３８ｒの出力信号と増幅器３８ｐの出力信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ａに出力する。
加算器３６ｂは、符号反転器４２ｒが反転した増幅器３８ｒの出力信号と増幅器３８ｐの出力信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ｂに出力する。
【００３７】
加算器３６ｃは、増幅器３８ｒの出力信号と符号反転器４２ｐが反転した増幅器３８ｐの出力信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ｃに出力する。
加算器３６ｄは、符号反転器４２ｒが反転した増幅器３８ｒの出力信号と符号反転器４２ｐが反転した増幅器３８ｐの出力信号が入力し、これらを加算して増幅器３８ｄに出力する。
【００３８】
次に上記構成による本発明の動揺台装置３０の作用について以下説明する。
まず建屋内などに設置した動揺台装置３０に動揺を発生させる制御方法について説明する。実施形態では例えば水平のトッププレート１４をピッチ軸２０回りに反時計方向に２０度回動させる場合について説明する。
【００３９】
第１信号発生部４６から反時計方向に２０度傾動させるプラスの回動信号を第１信号出力部３２の第１加算器３６ｐに入力する。第１加算器３６ｐはピッチ角度センサ４０の出力値０と、第１信号発生部４６の信号がそのまま増幅器３８ｐに入力される。増幅器３８ｐでは入力信号を増幅して符号反転器４２ｐに入力するとともに加算器３６ａ，３６ｂに与える。
【００４０】
加算器３６ａ，３６ｂでは第２信号出力部３３からの出力信号はなく、増幅器３８ｐの出力信号をそのまま増幅器３８ａ，３８ｂによって増幅してモータ３４ａ，３４ｂに与える。モータ３４ａ，３４ｂは図示しない油圧ポンプを作動し、ピッチ軸２０の一側となるアクチュエータ１６ａ，１６ｂのシリンダロッドを伸長する。
【００４１】
一方、加算器３６ｃ，３６ｄは符号反転器４２ｐによって反転された増幅器３８ｐの出力信号が与えられ、この出力信号を増幅器３８ｃ，３８ｄによって増幅してモータ３４ｃ，３４ｄに与える。モータ３４ｃ，３４ｄは図示しない油圧ポンプを作動し、ピッチ軸２０の他側のアクチュエータ１６ｃ，１６ｄのシリンダロッドを縮小する。これによりトッププレート１４は図３の反時計方向に傾動（回動）する。
【００４２】
トッププレート１４が図３の反時計方向に回動するとピッチ角度センサ４０が回動角に対応したマイナスの検出信号を第１加算器３６ｐに出力する。第１加算器３６ｐは第１信号発生部４６の出力信号にピッチ角度センサ４０の出力値を加算する。そしてトッププレート１４が２０度回動すると第１信号発生部４６の出力信号がピッチ角度センサ４０の出力（検出信号）によって相殺されて第１加算器３６ｐの出力が０となる。これによりトッププレート１４はピッチ軸２０回りを反時計方向に２０度回動した状態を保持することになる。
【００４３】
なおトッププレート１４を図３の時計方向に傾動させる場合、第１信号発生部４６からマイナスの回動信号を第１加算器３６ｐに与える。これによりアクチュエータ１６ａ，１６ｂのロッドがシリンダに引き込まれて縮小し、アクチュエータ１６ｃ，１６ｄのロッドが伸長する。トッププレート１４が時計方向に傾動して、ピッチ角度センサ４０が傾動角に対応したプラスの検出信号を第１加算器３６ｐに入力する。
【００４４】
次に水平のトッププレート１４をロール軸２２回りに反時計方向に２０度回動させる場合について説明する。
第２信号発生部４８から反時計方向に２０度傾動させるプラスの回動信号を第２信号出力部３３の第２加算器３６ｒに入力する。第２加算器３６ｒはロール角度センサ４４の出力値０と、第２信号発生部４８の信号がそのまま増幅器３８ｒに入力される。増幅器３８ｒでは入力信号を増幅して符号反転器４２ｒに入力するとともに加算器３６ａ，３６ｃに与える。
【００４５】
加算器３６ａ，３６ｃでは第１信号出力部３２からの出力信号はなく、増幅器３８ｒの出力信号をそのまま増幅器３８ａ，３８ｃによって増幅してモータ３４ａ，３４ｃに与える。モータ３４ａ，３４ｃは図示しない油圧ポンプを作動し、ロール軸２２の一側のアクチュエータ１６ａ，１６ｃのシリンダロッドを伸長する。
【００４６】
一方、加算器３６ｂ，３６ｄは符号反転器４２ｒによって反転された増幅器３８ｒの出力信号が与えられ、この出力信号を増幅器３８ｂ，３８ｄによって増幅してモータ３４ｂ，３４ｄに与える。モータ３４ｂ，３４ｄは図示しない油圧ポンプを作動し、ロール軸２２の他側のアクチュエータ１６ｂ，１６ｄのシリンダロッドを縮小する。これによりトッププレート１４は図４の反時計方向に傾動（回動）する。
【００４７】
トッププレート１４が図４の反時計方向に回動するとロール角度センサ４４が回動角に対応したマイナスの検出信号を第２加算器３６ｒに出力する。第２加算器３６ｒは第２信号発生部４８の出力信号にロール角度センサ４４の出力値を加算する。そしてトッププレート１４が２０度回動すると第２信号発生部４８の出力信号がロール角度センサ４４の出力（検出信号）によって相殺されて第２加算器３６ｒの出力が０となる。これによりトッププレート１４はロール軸２２回りを反時計方向に２０度回動した状態を保持することになる。
【００４８】
なおトッププレート１４を図４の時計方向に傾動させる場合、第２信号出力部４８からマイナスの回動信号を第２加算器３６ｒに与える。これによりアクチュエータ１６ａ，１６ｃのロッドがシリンダに引き込まれて縮小し、アクチュエータ１６ｂ，１６ｄのロッドが伸長する。トッププレート１４が時計方向に傾動して、ロール角度センサ４４が傾動角に対応したプラスの検出信号を第２加算器３６ｒに入力する。
【００４９】
なお第１信号発生部４６と第２信号発生部４８に正弦波状の回動信号を入力することもできる。この場合動揺台装置３０として用いるときは前記傾斜センサを用いる必要がない。例えばトッププレート１４を±５度傾動させるための所定の周期で正弦波状に変化する回動信号を第１信号発生部４６に入力すると、トッププレート１４はピッチ軸２０回りを図３の時計方向に５度傾動した後、反時計方向に５度傾動する。この動作を一定の周期で連続して繰り返すことにより、トッププレート１４はピッチングする。
また第２信号発生部４８についても同様に操作することができる。さらに第１信号発生部４６と第２信号発生部４８の両方に回動信号を入力することもできる。
【００５０】
次に上記構成による本発明の動揺・安定台装置３０の作用について以下説明する。動揺・安定台装置３０を船体などの移動体に設置して、移動体から発生する動揺を吸収しトッププレート１４を水平に保持する方法について説明する。
【００５１】
まずトッププレート１４を水平に保持する場合、第１信号発生部４６及び第２信号発生部４８には傾斜角度が水平となる回動信号０を入力する。
実施形態では例えばトッププレート１４が図３のピッチ軸２０回りを時計方向に回動（傾動）すると、ピッチ角度センサ４０が、回動角度に対応したプラスの回動検出信号を検出して第１加算器３６ｐに入力する。第１加算器３６ｐはピッチ角度センサ４０の出力信号を増幅器３８ｐに入力する。増幅器３８ｐで増幅された出力信号は、符号反転器４２ｐと加算器３６ａ，３６ｂに入力される。加算器３６ａ，３６ｂから増幅器３８ａ，３８ｂを介してモータ３４ａ，３４ｂに出力信号が入力され、アクチュエータ１６ａ，１６ｂのロッドが伸長する。
【００５２】
一方、加算器３６ｃ，３６ｄから符号反転器４２ｐで反転した出力信号が増幅器３８ｃ，３８ｄを介してモータ３４ｃ，３４ｄに入力され、アクチュエータ１６ｃ，１６ｄのロッドが縮小する。これによりトッププレート１４は反時計方向に回動し、水平に戻される。
【００５３】
またトッププレート１４が図３のピッチ軸２０の反時計方向に回動すると、ピッチ角度センサ４０がマイナスの検出信号を第１加算器３６ｐに入力する。これにより加算器３６ａ，３６ｂには増幅器３８ｐを介してマイナスの回動信号が入力される。このためモータ３４ａ，３４ｂはアクチュエータ１６ａ，１６ｂのロッドを縮小する。一方符号反転器４２ｐによりプラスの検出信号が加算器３６ｃ，３６ｄに入力され、モータ３４ｃ，３４ｄはアクチュエータ１６ｃ，１６ｄのロッドを伸長する。これによりトッププレート１４は時計方向に回動させられて水平に戻される。これによりトッププレート１４は水平に維持される。
【００５４】
またトッププレート１４がロール軸２２回りに動揺した場合もピッチ軸２０回りと同様に制御され、トッププレート１４は水平に維持される。
さらにトッププレート１４がピッチングとローリングの組み合わさった動揺をした場合、加算器３６ａ〜３６ｄには第１信号出力部３２と第２信号出力部３３とからピッチ角度センサ４０及びロール角度センサ４４の検出信号に基づいた信号が入力し、加算器３６ａ〜３６ｄごとにそれぞれ加算された回動信号によってトッププレート１４は水平に維持される。
【００５５】
次に動揺・安定台装置３０を船体などの移動体に設置し、この動揺・安定台装置３０に任意に設定した動揺を発生させる制御方法について説明する。
実施形態では例えば水平に維持したトッププレート１４に対し、任意に設定した回動を与える場合について説明する。
【００５６】
トッププレート１４を水平に保持するため、第１信号発生部４６及び第２信号発生部４８には傾斜角度が水平となる回動信号０を入力する。ピッチ角度センサ４０及びロール角度センサ４４により検出された検出信号が０となるようにアクチュエータ１６を制御する。これによりトッププレート１４の水平が維持される。
【００５７】
そして第１信号発生部４６及び第２信号発生部４８に任意に設定した回動信号を入力する。第１加算器３６ｐ及び第２加算器３６ｒには信号発生部の回動信号とピッチ角度センサ４０及びロール角度センサ４４の検出信号が入力される。第１加算器３６ｐ及び第２加算器３６ｒでは、回動信号及び検出信号を加算して増幅器３８ｐ，３８ｒに入力する。増幅器３８ｐ，３８ｒから加算器３６ａ〜３６ｄに増幅した信号が入力され、加算器３６ａ〜３６ｄでは増幅器３８ｒ及び３８ｐの信号をそれぞれ加算してモータ３４ａ〜３４ｄを介してアクチュエータ１６ａ〜１６ｄが伸縮及び縮小し、トッププレート１４は信号発生部の設定値の回動に維持される。
なお動揺台装置と同じく動揺・安定台装置においても、第１信号発生部４６及び第２信号発生部４８に正弦波状の回動信号を入力してもよい。
【００５８】
図５にオフセット信号の説明図を示す。第１信号発生部４６は図示のようにピッチ角度の回動信号が入力される信号生成部５２と、加算器５４と、出力調整部５６を備えている。加算器５４には信号生成部５２の出力信号と、出力調整部５６の出力信号が入力する。信号生成部５２から加算器５４に入力した回動信号に対して抵抗によって分割した直流電源の出力電圧を入力し０調整を行い、第１加算器３６ｐに入力する。例えば動揺台装置（動揺・安定台装置）３０のトッププレート１４が水平のとき、ピッチ角度センサ４０の出力と、第１信号発生部４６の出力とが一致する、すなわち出力値が０となるように出力信号を調整することができる。
なお第２信号発生部４８についても同様に構成し、０調整した回動信号を第２加算器３６ｒに出力することができる。
【００５９】
またピッチング及びローリングの２自由度を制御可能な動揺台装置（動揺・安定台装置）３０は、トッププレート１４上に回転台を載置する構成とすることもできる。回転台はトッププレート上を水平方向に回転可能な構成とし、回転台上でヨーイングの制御を行うことができる。このため衛生の追尾、ＧＰＳ測位による方位、位置、高度情報を、移動体の動揺の影響を受けることなく測定することができる。
【００６０】
なお実施形態に係る傾斜センサはピッチ角度センサ及びロール角度センサの２つを用いて説明したが、１台でピッチ軸及びロール軸の２軸回りの傾斜を測定可能な傾斜センサを用いることもできる。
【００６１】
また実施形態に係るアクチュエータ１６は例えば電動機の回転運動をボールねじで直線運動に変換する方式の電動アクチュエータ、電動油圧アクチュエータ、油圧シリンダなどを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施形態に係る動揺台装置及び動揺・安定台装置のブロック図を示す。
【図２】実施形態に係る動揺台及び動揺・安定台の平面図を示す。
【図３】実施形態に係る動揺台及び動揺・安定台の側面図を示す。
【図４】実施形態に係る動揺台及び動揺・安定台の正面図を示す。
【図５】オフセット信号の説明図である。
【図６】従来の動揺台を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１………動揺台、２………ベースプレート、３………トッププレート、４………ジンバル部、５………アクチュエータ、１０………動揺台（動揺・安定台）、１２………ベース、１４………トッププレート、１５………軸受け、１６………アクチュエータ、１７………シリンダロッド、１８………支持部、１９………軸受け、２０………ピッチ軸、２２………ロール軸、２３………十字軸、２８………自在継手、３０………動揺台装置（動揺・安定台装置）、３２………第１信号出力部、３４………モータ、３６………加算器、３８………増幅器、４０………ピッチ角度センサ、４２………符号反転器、４４………ロール角度センサ、４６………第１信号発生部、４８………第２信号発生部、５２………信号生成部、５４………加算器、５６………出力調整部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースに設けた支持部に支持され、直交した２軸の回りに傾動自在なトッププレートと、
前記ベースと前記トッププレートとの間に傾斜して設けられるとともに、前記トッププレートの中心に対して放射状に配置され、自在継手を介して一端が前記ベースに、他端が前記トッププレートに接続された複数のアクチュエータと、
前記直交する一方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第１回動信号を出力する第１信号発生部と、
前記第１信号発生部の出力した前記第１回動信号を前記一方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第１回動信号の反転信号を前記一方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第１信号出力部と、
前記直行する他方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第２回動信号を出力する第２信号発生部と、
前記第２信号発生部の出力した前記第２回動信号を前記他方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第２回動信号の反転信号を前記他方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第２信号出力部と、
を有することを特徴とする動揺台装置。
【請求項２】
前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、正弦波状の回動信号を発生可能であることを特徴とする請求項１記載の動揺台装置。
【請求項３】
前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、制御信号を微調整する出力調整部を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動揺台装置。
【請求項４】
ベースと、
前記ベースに設けた支持部に支持され、直交した２軸の回りに傾動自在なトッププレートと、
前記ベースと前記トッププレートとの間に傾斜して設けられるとともに、前記トッププレートの中心に対して放射状に配置され、自在継手を介して一端が前記ベースに、他端が前記トッププレートに接続された複数のアクチュエータと、
前記直交する一方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第１回動信号を出力する第１信号発生部と、
前記第１信号発生部の出力した前記第１回動信号を前記一方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第１回動信号の反転信号を前記一方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第１信号出力部と、
前記直行する他方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第２回動信号を出力する第２信号発生部と、
前記第２信号発生部の出力した前記第２回動信号を前記他方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第２回動信号の反転信号を前記他方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第２信号出力部と、
前記トッププレートの傾動を検出する傾斜センサと、
前記傾斜センサの出力する検出信号と前記第１回動信号とを加算する第１加算部と、
前記傾斜センサの出力する検出信号と前記第２回動信号とを加算する第２加算部と、
を有することを特徴とする動揺・安定台装置。
【請求項５】
前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、正弦波状の回動信号を発生可能であることを特徴とする請求項４記載の動揺・安定台装置。
【請求項６】
前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、制御信号を微調整する出力調整部を備えたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の動揺・安定台装置。
【請求項１】
ベースと、
前記ベースに設けた支持部に支持され、直交した２軸の回りに傾動自在なトッププレートと、
前記ベースと前記トッププレートとの間に傾斜して設けられるとともに、前記トッププレートの中心に対して放射状に配置され、自在継手を介して一端が前記ベースに、他端が前記トッププレートに接続された複数のアクチュエータと、
前記直交する一方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第１回動信号を出力する第１信号発生部と、
前記第１信号発生部の出力した前記第１回動信号を前記一方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第１回動信号の反転信号を前記一方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第１信号出力部と、
前記直行する他方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第２回動信号を出力する第２信号発生部と、
前記第２信号発生部の出力した前記第２回動信号を前記他方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第２回動信号の反転信号を前記他方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第２信号出力部と、
を有することを特徴とする動揺台装置。
【請求項２】
前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、正弦波状の回動信号を発生可能であることを特徴とする請求項１記載の動揺台装置。
【請求項３】
前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、制御信号を微調整する出力調整部を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動揺台装置。
【請求項４】
ベースと、
前記ベースに設けた支持部に支持され、直交した２軸の回りに傾動自在なトッププレートと、
前記ベースと前記トッププレートとの間に傾斜して設けられるとともに、前記トッププレートの中心に対して放射状に配置され、自在継手を介して一端が前記ベースに、他端が前記トッププレートに接続された複数のアクチュエータと、
前記直交する一方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第１回動信号を出力する第１信号発生部と、
前記第１信号発生部の出力した前記第１回動信号を前記一方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第１回動信号の反転信号を前記一方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第１信号出力部と、
前記直行する他方の軸の回りに前記トッププレートを回動させる第２回動信号を出力する第２信号発生部と、
前記第２信号発生部の出力した前記第２回動信号を前記他方の軸の一側に配置された前記アクチュエータに与えるとともに、前記第２回動信号の反転信号を前記他方の軸の他側に配置された前記アクチュエータに与える第２信号出力部と、
前記トッププレートの傾動を検出する傾斜センサと、
前記傾斜センサの出力する検出信号と前記第１回動信号とを加算する第１加算部と、
前記傾斜センサの出力する検出信号と前記第２回動信号とを加算する第２加算部と、
を有することを特徴とする動揺・安定台装置。
【請求項５】
前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、正弦波状の回動信号を発生可能であることを特徴とする請求項４記載の動揺・安定台装置。
【請求項６】
前記第１信号発生部と前記第２信号発生部とは、制御信号を微調整する出力調整部を備えたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の動揺・安定台装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１０８７８（Ｐ２００７−１０８７８Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８９９５３（Ｐ２００５−１８９９５３）
【出願日】平成１７年６月２９日（２００５．６．２９）
【出願人】（５９１０３８１８５）第一電気株式会社 (9)
【出願人】（０００１４４０４９）株式会社三井造船昭島研究所 (27)
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２９日（２００５．６．２９）
【出願人】（５９１０３８１８５）第一電気株式会社 (9)
【出願人】（０００１４４０４９）株式会社三井造船昭島研究所 (27)
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