KR101008410B1

KR101008410B1 - 모션베이스

Info

Publication number: KR101008410B1
Application number: KR1020090080808A
Authority: KR
Inventors: 김정은
Original assignee: 이지선
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2011-01-14

Abstract

본 발명은 엔터테인먼트 분야의 게임이나 운전 시뮬레이션 등에 사용되는 모션베이스에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 하부 고정프레임(2) 상부에 적어도 하나 이상의 작동위치에 규칙, 불규칙하게 승하강 작동하는 승하강 운동수단(100)을 설치하여 각 승하강 운동수단의 작동 제어로 상부 작동프레임(3)의 3차원 움직임을 발생하되, 상기 승하강 운동수단(100)은 정역 모터(M)와 상기 정역 모터에 의해 정역 회전하는 볼스크류(10)와 상기 볼스크류에 의해 전후 이동하는 너트부(20) 및 상기 너트부의 전후 이동에 의해 비례하여 상부 작동프레임(3)을 승하강 운동시키는 링크작동부(30)를 수평으로 설치 구성하여서 설치 높낮이를 최소화하여 기존 건물의 설치에 따른 공간효율성이 우수하고, 작동 부하를 최소화하여 내구성을 우수하게 제공함은 물론 간단한 구조에 의해 제조생산성, 경제성을 우수하게 제공하는데 그 특징이 있다.

모션베이스, 게임, 시뮬레이터, 정역모터, 링크, 승하강 운동수단

Description

모션베이스{MOTION BASE}

본 발명은 3축식, 6축식 또는 2축식에 의해 3차원 움직임을 제공하는 모션베이스(또는 모션플랫폼)에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 정,역모터에 의해 구동하는 볼스크류와 너트부, 상기 너트부에 의해 상하로 신축작동하는 링크 작동부에 의한 간단한 구조에 의해 작동 프레임의 3차원 움직을 발생하되, 상기 볼스크류, 너트부, 링크작동부를 수평 설치하여 설치 높낮이 최소화로 기존 건물의 설치에 따른 공간효율성이 우수하고, 작동 부하 최소화로 내구성을 우수하게 제공하는 모션베이스에 관한 것이다.

일반적으로 시뮬레이터란 현실은 아니지만 거의 현실 같은 상황을 구현해 내는 것으로, 영상장치, 조종장치, 운동장치, 제어장치로 구성된다.

이중 운동장치와 제어장치를 모션베이스(또는 모션플랫폼)라 하는데 최근 게임이나 운전 시뮬레이션 등 각종 분야에서 활발하게 적용되고 있다.

예를 들면, 항공기, 자동차, 선박이나 철도 차량의 조종과 운전사의 교육 훈련용으로 더욱 현실감 있는 훈련에 몰입할 수 있게 사용되고, 또한 엔터테인먼 트(entertainment) 분야에서 종래 게임기 좌석에 단순히 앉아 게임 즐기던 것에 비해 게임 영상에 따라 사용자의 3차원 움직임을 발생하므로 더 큰 재미와 흥미를 제공하게 되며, 그 밖에 각종 시제품 분야에도 활용되고 있다.

이러한 모션베이스는 3축식, 6축식, 2축식에 따라 적어도 하나 이상의 작동위치에 설치되는 승하강 운동수단을 규칙, 불규칙하게 승하강 작동하도록 제어하므로 작동 프레임이 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw), 히브(heave), 스웨이(sway), 서지(surge) 방향으로 이동하면서 3차원 움직임을 발생하는 것이다.

이와 같은 종래 모션베이스는 승하강 운동수단의 동력원을 주로 유압 실린더로 사용하였으나, 상기한 유압실린더는 가격이 고가이고, 유지 관리 및 보수 측면에서 불리한 문제점이 있었다.

이러한 이유로 최근 전기 모터를 많이 사용하고 있는 추세이다.

또한, 종래 장치는 구조가 복잡할 뿐만 아니라 승하강 운동수단을 상하방향으로 설치하는 구조, 즉 유압실린더가 상하 방향으로 설치되어 작동하기 때문에 공간 효율성이 저하되는 문제점과, 작동 부하가 크게 발생되어 장치의 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

특히, 엔터테인먼트 분야에서 게임기의 경우에 기존 건물의 매장에 설치 사용하게 되는데, 이 경우 건물의 층간 높낮이가 한정됨을 고려할 때 설치상의 제약을 받게 되는 문제점을 갖는 것이다.

따라서, 본 출원인은 모션베이스를 고도의 훈련용 시뮬레이터 분야 보다는 엔터테인먼트 분야에 적합하도록 사용하기 위해서 모션베이스의 승하강 운동수단 채택을 간단한 구조에 의해 제조 생산성 및 경제적 측면, 공간활용성 측면, 작동 부하 절감에 따른 내구성 측면 등을 고려하여 합리적인 모션베이스를 제공하고자 연구 노력하였다.

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서, 정,역모터에 의해 구동하는 볼스크류와 너트부, 상기 너트부에 의해 상하로 신축작동하는 링크 작동부에 의한 간단한 구조에 의해 작동 프레임의 3차원 움직을 발생하므로 제조 생산성, 경제성을 우수하게 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 볼스크류, 너트부, 링크작동부를 수평 설치하여 설치 높낮이 최소화로 기존 건물의 설치에 따른 공간효율성이 우수하고, 작동 부하 최소화로 내구성을 우수하게 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 간단한 구조에 의한 제조생산성, 경제성 및 공간효율성을 종합적으로 고려하여 고도의 훈련용 시뮬레이터 보다는 엔터테인먼트 분야에 적합하도록 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명은,

하부 고정프레임 상부에 적어도 하나 이상의 작동위치에서 규칙, 불규칙하게 승하강 작동하는 승하강 운동수단을 설치하여 각 승하강 운동수단의 작동 제어로 상부 작동프레임의 3차원 움직임을 발생하되, 상기 승하강 운동수단은 정역 모터와 상기 정역 모터에 의해 정역 회전하는 볼스크류와 상기 볼스크류에 의해 전후 이동하는 너트부 및 상기 너트부의 전후 이동에 비례하여 상부 작동프레임을 승하강 운동시키는 링크작동부를 수평으로 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명 상부 작동 프레임을 1개씩 3곳의 작동위치에 설치되는 승하강 운동수단에 의해 3차원 움직임을 발생하는 3축식 승하강 운동수단은, 상기 너트부에 힌지축으로 축 결합된 제1링크와, 하부 고정 프레임에 힌지축으로 축 결합된 제2링크의 상부를 힌지축으로 상호 축 결합하고, 상기 힌지축에는 상부 작동 프레임에 볼 조인트로 연결된 제3링크 하부를 축 결합하여 지지하도록 링크 작동부를 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명 상부 작동 프레임을 2개씩 3곳의 작동 위치에 설치되는 승하강 운동수단에 의해 3차원 움직임을 발생하는 6축식 승하강 운동수단은, 상기 너트부에 힌지축으로 축 결합된 제1링크와, 하부 고정 프레임에 힌지축으로 축 결합된 제2링크의 상부를 힌지축으로 상호 축 결합하고, 상기 힌지축에는 상부 작동 프레임에 볼 조인트로 연결된 제4링크 하부를 볼 조인트로 연결하여 지지하도록 링크 작동부를 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명 상부 작동 프레임을 1개씩 2곳의 작동위치에 설치되는 승하강 운동수단과 나머지 한 곳의 작동위치에 설치되는 지지축에 의해 3차원 움직임을 발생하는 2축식 승하강 운동수단은, 상기 너트부에 힌지축으로 축 결합된 제1링크와, 하부 고정 프레임에 힌지축으로 축 결합된 제2링크의 상부를 힌지축으로 상호 축 결합하고, 상기 힌지축에는 상부 작동 프레임에 볼 조인트로 연결된 제3링크 하부를 축 결합하여 지지하도록 링크 작동부를 구성하고, 상기 지지축은 상부 작동프레임과 볼 조인트로 연결하여 지지 구성하도록 함에 그 특징이 있다.

본 발명 상기 승하강 운동수단은 볼 스크류에 너트부를 탄발 지지하는 완충 스프링을 삽입 설치함에 그 특징이 있다.

이러한 본 발명은 은 3축식, 6축식 또는 2축식에 의해 3차원 움직임을 제공하는 승하강 운동수단을 정,역모터에 의해 구동하는 볼스크류와 너트부, 상기 너트부에 의해 상하로 신축작동하는 링크 작동부에 의한 간단한 구조에 의해 작동 프레임의 3차원 움직을 발생하므로 제조 생산성, 경제성을 우수하게 제공함은 물론 상기 볼스크류, 너트부, 링크작동부를 수평 설치하여 설치 높낮이 최소화로 기존 건물의 설치에 따른 공간효율성이 우수하고, 작동 부하 최소화로 내구성을 우수하게 제공하는 효과를 갖는 것이다.

뿐만 아니라 본 발명은 간단한 구조에 의한 제조생산성, 경제성 및 공간효율성을 종합적으로 고려하여 고도의 훈련용 시뮬레이터 보다는 엔터테인먼트 분야에 적합하도록 제공되는 잇점을 갖는 것이다.

이하, 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명의 모션 베이스는 도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 하부 고정프레임(2) 상부에 적어도 하나 이상의 작동위치에 규칙, 불규칙하게 승하강 작동하는 승하강 운동수단(100)을 설치하여 각 승하강 운동수단의 작동 제어로 상부 작동프레임(3)의 3차원 움직임을 발생하되, 예를 들면 피치(pitch) 운동, 롤(roll) 운동, 요(yaw) 운동, 히브(heave) 운동, 서지(surge) 운동 및 스웨이(sway) 운동을 발생하도록 이루어진다.

이때, 상기 승하강 운동수단(100)의 설치 수효에 따라 2축식, 3축식, 6축식으로 구성된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 승하강 운동수단(100)을 등각 위치로 1개씩 3곳에 설치한 것이 3축식, 도 6에 도시된 바와 같이 승하강 운동수단(100)을 등각 위치로 2개씩 3곳에 설치한 것이 6축식, 도 9에 도시된 바와 같이 승하강 운동수단(100)을 3축식의 2곳 위치로 1개씩 설치하고 나머지 한곳에 지지축을 설치한 것이 2축식이다.

이때, 상기 6축식은 2개의 승하강 운동수단(100)이 서로 대향되게 인접 위치한 상태로 3곳에 설치함이 바람직하다.

본 발명의 승하강 운동수단(100)은 정역 모터(M)와 상기 정역 모터에 의해 정역 회전하는 볼스크류(10)와 상기 볼스크류에 의해 전후 이동하는 너트부(20) 및 상기 너트부의 전후 이동에 의해 비례하여 상부 작동프레임(3)을 승하강 운동시키는 링크작동부(30)를 수평으로 구성한다.

이때, 상기 링크 작동부(30)는 승하강 운동수단(100)이 2축, 3축, 6축 구성일 때마다 연결 구성의 차이를 갖게 되는데, 3축 승하강 운동수단의 링크 작동부(30)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 너트부(20)에 힌지축(41)으로 축 결합된 제1링크(51)와, 하부 고정 프레임에 힌지축(42)으로 축 결합된 제2링크(52)의 상부를 힌지축(43)으로 상호 축 결합하고, 상기 힌지축(43)에는 상부 작동 프레임(3)에 볼 조인트(45)로 연결된 제3링크(53) 하부를 축 결합하여 지지 구성된다.

또한, 6축 승하강 운동수단의 링크 작동부(30)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 너트부(20)에 힌지축(41)으로 축 결합된 제1링크(51)와, 하부 고정 프레임에 힌지축(42)으로 축 결합된 제2링크(52)의 상부를 힌지축(43)으로 상호 축 결합하고, 상기 힌지축(43)과 상부 작동 프레임(3)은 제4링크(54)로 연결하되, 상기 힌지축(43), 상부 작동프레임(3)과 제4링크(54)는 각각 도면에 도시된 바와 같이 두개의 볼 조인트(45)(45')나 하나의 볼 조인트와 전후 좌우 회동운동이 가능한 하나의 유니버셜죠인트로 연결하여 지지 구성된다.

이때 상기 제4링크(54)를 하나의 볼 조인트와 하나의 유니버셜조인트로 연결하는 경우에 상부를 볼 조인트, 하부를 유니버셜죠인트로 연결하거나 상부를 유니버셜죠인트, 하부를 볼 조인트로 선택 적용할 수 있음은 물론이다.

또한, 2축 승하강 운동수단의 링크 작동부(30)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 3축식 승하강 운동수단의 링크 작동부(30)와 동일하게 구성하되,

승하강 운동수단(100)을 3축식의 2곳 위치로 1개씩 설치하고 나머지 한곳에 지지축(60)을 설치하는데, 상기 지지축은 상부 작동프레임(3)과 볼 조인트(62)로 연결하여 지지 구성된다.

상기에서, 볼 조인트는 자유 회동 및 구름 운동을 행하는 것이고, 힌지축은 전후 회동운동을 행하는 것이고, 유니버셜죠인트는 전후 좌우 회동운동을 행하는 것으로 유사한 기능의 다른 연결수단으로 대체 가능하며, 이와 같이 부품의 단순 구조 변경 정도는 본 발명의 권리범위에 귀속됨을 밝혀둔다.

또한, 상기 본 발명의 승하강 운동수단(100)은 상하 완충 작동을 위해서 볼 스크류(10)에 너트부(20)를 탄발 지지하는 완충 스프링(70)을 부가적으로 삽입 설치하여 구성할 수 있음은 물론이다.

미설명부호로서, 12는 볼스크류(10)의 지지대를 나타내는 것이다.

다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명은 하부 고정프레임(2) 상부에 적어도 하나 이상의 작동위치에 규칙, 불규칙하게 승하강 작동하는 승하강 운동수단(100)을 설치하여 각 승하강 운동수단의 작동 제어로 상부 작동프레임(3)의 3차원 움직임, 즉 작동프레임(3)의 피치(pitch) 운동, 롤(roll) 운동, 요(yaw) 운동, 히브(heave) 운동, 서지(surge) 운동 및 스웨이(sway) 운동을 발생하게 되는 것이다.

특히, 상기 승하강 운동수단(100)을 등각 위치로 1개씩 3곳에 설치한 것이 3축식, 등각 위치로 2개씩 3곳에 설치한 것이 6축식, 3축식의 2곳 위치로 1개씩 설치하고 나머지 한곳에 지지축을 설치한 것이 2축식에 따라 다양한 3차원 움직임을 제공하게 되는 것이다.

더우기, 본 발명은 구동모터(M), 볼스크류(10), 너트부(20), 및 링크 작동부(30)를 전후 수평 설치한 구조를 제공하기 때문에 상하 설치 높낮이를 종래에 비해 현저히 낮게 구축하게 되고, 이로 인해 기존 건물의 설치에 따른 공간효율성이 우수하게 되는 것이다.

또한, 상기한 본 발명의 승하강 운동수단(100)은 프로그램에 의한 제어부(미도시)의 제어작동으로 정역 모터(M)에 의해 볼스크류(10)가 정역 회전하도록 제어한다.

그리고 상기 볼스크류(10)의 정역 회전에 의해 너트부(20)가 전후 이동 제어되고, 상기 너트부의 전후 이동하는 거리에 비례적으로 링크 작동부(30)가 상부 작동프레임(3)을 승하강 작동시키도록 제어하게 되는 것이다.

즉, 상기 너트부(20)에 의해 힌지축(41)으로 축 결합된 제1링크(51)를 밀어주면, 상기 제1링크와 힌지축(43)으로 연결된 제2링크(52), 제3링크(53)를 밀어주게 되는데, 이때 상기 제2,3링크가 상하로 벌어지면서 상부 작동프레임(3)을 상부로 밀어주게 되는 것이다.

이와 반대로, 상기 너트부(20)에 의해 힌지축(41)으로 축 결합된 제1링크(51)를 당기면, 상기 제1링크와 힌지축(43)으로 연결된 제2링크(52), 제3링크(53)를 당겨 주게 되는데, 이때 상기 제2,3링크가 상하로 오므라지면서 상부 작동프레임(3)을 하부 당기게 되는 것이다.

따라서, 상기 상부 작동프레임(3)를 상기한 방법으로 3축, 6축 또는 2축을 지점으로 상하 이동하는 작동을 규칙 또는 불규칙하게 작동 제어하게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 승하강 운동수단(100)을 수평으로 설치하는 구조에 의해 작 동 프레임(3)의 수직 하중에 따른 작동 부하를 최소화하게 됨은 물론, 상기 볼스크류(10)에 너트부(20)를 탄발 지지하는 탄발스프링(70)을 설치하여 너트부의 작동 부하를 절감하여 장치읜 내구성을 우수하게 제공하는 것이다.

이와 같은 본 발명은 간단한 구조에 의해 고도의 훈련용 시뮬레이터 보다는 엔터테인먼트 분야에 적합하도록 개발된 것으로 경제적 측면이나 제조 생산에 따른 측면에서 우수하게 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명 3축식 모션베이스를 보여주는 사시도.

도 2는 도 1의 정면도.

도 3은 도 1의 승하강 운동수단을 보여주는 사시도.

도 4는 도 3의 정면도.

도 5는 도 4의 다른 실시 예를 보여주는 정면도.

도 6은 본 발명 6축식 모션베이스를 보여주는 사시도.

도 7은 도 6의 정면도.

도 8은 도 6의 승하강 운동수단을 보여주는 사시도.

도 9는 본 발명 2축식 모션베이스를 보여주는 사시도.

도 10은 도 9의 정면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

2: 고정프레임 3: 작동프레임

100: 승하강 운동수단 10: 볼스크류

20: 너트부 30: 링크 작동부

41,42,43,: 힌지축 45,45',62: 볼 조인트

51,52,53,54: 제1,2,3,4 링크

70: 완충 스프링

Claims

삭제
하부 고정프레임(2) 상부에 적어도 하나 이상의 작동위치에 규칙, 불규칙하게 승하강 작동하는 승하강 운동수단을 설치하여 각 승하강 운동수단의 작동 제어로 상부 작동프레임(3)의 3차원 움직임을 발생하는 모션베이스에 있어서,

상기 상부 작동 프레임(3)을 1개씩 3곳의 작동위치에 승하강 운동수단(100)을 설치하여 3차원 움직임을 발생하는 3축식 승하강 운동수단은, 상기 승하강 운동수단(100)을 정역 모터(M)와 상기 정역 모터에 의해 정역 회전하는 볼스크류(10)와 상기 볼스크류에 의해 전후 이동하는 너트부(20) 및 상기 너트부의 전후 이동에 의해 비례하여 상부 작동프레임(3)을 승하강 운동시키는 링크작동부(30)를 수평으로 구성하되, 상기 링크 작동부는 너트부(20)에 힌지축(41)으로 축 결합된 제1링크(51)와 하부 고정 프레임에 힌지축(42)으로 축 결합된 제2링크(52)의 상부를 힌지축(43)으로 상호 축 결합하고, 상기 힌지축(43)에 상부 작동 프레임(3)에 볼 조인트(45)로 연결된 제3링크(53) 하부를 축 결합하여 지지하도록 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 모션베이스.
하부 고정프레임(2) 상부에 적어도 하나 이상의 작동위치에 규칙, 불규칙하게 승하강 작동하는 승하강 운동수단을 설치하여 각 승하강 운동수단의 작동 제어로 상부 작동프레임(3)의 3차원 움직임을 발생하는 모션베이스에 있어서,

상기 상부 작동 프레임(3)을 2개씩 3곳의 작동 위치에 승하강 운동수단(100)을 설치하여 3차원 움직임을 발생하는 6축식 승하강 운동수단은, 상기 승하강 운동수단을 정역 모터(M)와 상기 정역 모터에 의해 정역 회전하는 볼스크류(10)와 상기 볼스크류에 의해 전후 이동하는 너트부(20) 및 상기 너트부의 전후 이동에 의해 비례하여 상부 작동프레임(3)을 승하강 운동시키는 링크작동부(30)를 수평으로 구성하되, 상기 링크 작동부는 너트부(20)에 힌지축(41)으로 축 결합된 제1링크(51)와 하부 고정 프레임에 힌지축(42)으로 축 결합된 제2링크(52)의 상부를 힌지축(43)으로 상호 축 결합하고, 상기 힌지축(43)과 상부 작동 프레임(3)을 제4링크(54)로 연결하며, 상기 힌지축(43), 상부 작동프레임(3)과 제4링크(54)는 각각 두개의 볼 조인트(45)(45')나 하나의 볼 조인트와 전후 좌우 회동운동이 가능한 하나의 유니버셜죠인트로 연결 지지하도록 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 모션베이스.
하부 고정프레임(2) 상부에 적어도 하나 이상의 작동위치에 규칙, 불규칙하게 승하강 작동하는 승하강 운동수단(100)을 설치하여 각 승하강 운동수단의 작동 제어로 상부 작동프레임(3)의 3차원 움직임을 발생하는 모션베이스에 있어서,

상기 상부 작동 프레임(3)을 한 곳의 작동위치에 상부 작동프레임(3)과 볼 조인트(62)로 연결하여 지지설치되는 지지축(60)과 1개씩 2곳의 작동위치에 승하강 운동수단(100)을 설치하여 3차원 움직임을 발생하는 2축식 승하강 운동수단은, 상기 승하강 운동수단(100)을 정역 모터(M)와 상기 정역 모터에 의해 정역 회전하는 볼스크류(10)와 상기 볼스크류에 의해 전후 이동하는 너트부(20) 및 상기 너트부의 전후 이동에 의해 비례하여 상부 작동프레임(3)을 승하강 운동시키는 링크작동부(30)를 수평으로 구성하되, 상기 링크 작동부는 너트부(20)에 힌지축(41)으로 축 결합된 제1링크(51)와 하부 고정 프레임에 힌지축(42)으로 축 결합된 제2링크(52)의 상부를 힌지축(43)으로 상호 축 결합하고, 상기 힌지축(43)에 상부 작동 프레임(3)과 볼 조인트(45)로 연결된 제3링크(53) 하부를 축 결합하여 지지하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 모션베이스.
제2항 또는 제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 승하강 운동수단(100)은 볼 스크류(10)에 너트부(20)를 탄발 지지하는 완충 스프링(70)을 삽입 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 모션베이스.