KR102033370B1 - 모션 플랫폼 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변위 유닛(6)에 의해 베이스(4) 위에 지지되는 모션 플랫폼(2)을 포함하는 모션 플랫폼 시스템에 관한 것이다. 변위 유닛(6)은 크랭크(12)를 구동하는 드라이브 유닛(8)을 포함한다. 연결암(14)은 상기 크랭크(12)와 상기 모션 플랫폼(2)에 연결되어 상기 드라이브 유닛(8)의 적정 구동에 의해 병진운동 및 틸팅운동이 수행된다.
각각의 연결암(14)은 상대적으로 짧은 길이의 연결암(14)을 사용하여 상기 모션 플랫폼(2)의 전역(full range) 운동이 수행되는 것을 가능하게 하는 굴곡된 프로파일을 가진다. 상기 연결암(14)과 상기 크랭크암(12)사이의 연결은 상기 크랭크암(12)에 근접시키거나 혹은 상기 크랭크암(12)의 내부에서 이루어질 수 있다. 이에 따라 상기 베이스(4)위에 있는 상기 모션 플랫폼(2)의 높이와 상기 드라이브 유닛 내부의 베어링 하중이 줄어들 수 있다.

Description

모션 플랫폼 시스템{A MOTION PLATFORM SYSTEM}

본 발명은 모션 플랫폼 시스템에 관한 것으로서, 절대적인 것은 아니나 특히, 항공기나 차량의 시뮬레이터와 같은 시뮬레이터의 부분으로 사용되는 모션 플랫폼 시스템에 관한 것이다.

시뮬레이터는 항공기, 경주용 자동차와 같은 차량, 및 기타 기계의 가상현실 동작을 위한 것으로 알려져 있다.

그러한 시뮬레이터는 훈련이나 오락을 위하여 사용되며, 전형적으로 조종사나 운전자의 좌석을 지지하는 모션 플랫폼 시스템과 관련 제어 장치로 구성된다.

하나 이상의 비디오 스크린은 운송 수단의 앞 유리창을 통한 전경을 나타낸다.

상기 모션 플랫폼 시스템은 운전자나 조종사에게 가해지는 가속효과를 가상 체험하게 하기 위한 모션 플랫폼을 동작시키기 위하여 구동된다.

이러한 가상현실효과는 비디오 스크린상의 전경에 따라 조율되며, 도로표면이나 지형 또는 이상기류 와 같은 외부 요인과 더불어 제어장치에 입력된 결과에 따른 중력, 원심력, 가속 및 제동에 따라 발생하는 조종사나 운전자에게 미치는 가속효과를 모사(simulate)할 수 있다.

모션 플랫폼 시스템의 일례가 US 2002/0055086에 개시되어 있으며, 전기 구동 모터로부터 플랫폼으로 움직임이 전달되는 연결암에 의해 지지되는 모션 플랫폼을 포함한다.

상기 구동모터는 수행되어야 할 모사효과와 일치되게 상기 플랫폼을 일련의 위치로 이동시키도록 상기 시뮬레이터를 조정하는 소프트웨어로부터 신호를 수신한다.

US 2002/0055086는 6-축 모션 플랫폼 시스템을 개시하며, 상기 플랫폼은 직각 좌표계에 따라 병진 및 회전운동이 가능하다.

그리하여 상기 시스템은 6자유도 즉, 3-병진 및 3-회전의 자유도를 갖게 된다.

상기 구동모터는 구동모터의 출력 샤프트의 축에 대하여 360°회전이 가능한 크랭크암을 통하여 상기 연결암을 작동시킨다.

상기 시뮬레이터의 작동 중에 상기 연결암에 의하여 매우 큰 하중이 상기 크랭크암에 가해지며, 이는 상기 출력 샤프트에 상당한 휨 모멘트를 가한다.

게다가, 상기 연결암은 상기 출력 샤프트축에 대하여 평행한 피봇축(pivot axes)에 대하여 상기 크랭크암에 대해 축 회전(pivot) 할 뿐만 아니라, 다른 연결암의 움직임 하에서 상기 모션 플랫폼이 병진 변위를 수행함에 따라 안팎으로 흔들게 된다.

상기 시스템의 연결암의 복잡한 상호 연결된 동작을 수용하기 위하여, 상기 연결암은 비교적 긴 것이 요구되어 왔고, 이는 상기 시스템의 베이스 위에 있는 모션플랫폼이 비교적 높아지는 결과를 초래한다.

이러한 높이를 줄이도록 할 필요가 있으나, 이는 상기 연결암의 길이를 줄이는 것이 요구되며, 이에 따라 상기 연결암이 각각의 크랭크암에 대해 상대적인 더 큰 범위의 축 회전운동을 수행하는 것을 야기한다.

이는 상기 연결암의 이동 구획(movement envelopes)이 상기 시스템의 다른 부분과 충돌하는 것을 야기할 수 있다.

이러한 충돌위험은 상기 연결암을 상기 크랭크암에 연결시키는 크랭크핀의 길이를 길게 함으로서 줄일 수 있으나, 이는 상기 연결암에 의해 상기 구동모터의 출력 샤프트에 가해진 휨 모멘트의 모멘트암을 증가시킬 수 있다.

이는 상기 출력 샤프트를 지지하는 베어링에 가해지는 하중을 증가시키게 되며, 결국 이른 베어링 고장을 야기할 수 있다.

이러한 문제에 대한 한가지 대체적인 해결책은 상기 컨트롤암과 상기 시스템의 다른 부분 사이의 간섭을 야기하지 않는 위치로 상기 모션 플랫폼의 이동범위를 제한하는 소프트웨어를 프로그램하는 것이다.

이는 상기 시스템의 범용성(versatility)을 감소시키며, 움직임을 제한하기 위해 물리적으로 강한 정지가 요구되고, 또한 부품고장이나 프로그래밍 에러의 결과로서 허용된 이동구획으로부터의 이탈이 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 감소된 높이로 설계된 모션 플랫폼을 제공하고자 한다.

이러한 목적은 아래와 같은 모션 플랫폼에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 회전 출력 부재를 구비하는 드라이브 유닛; 출력부재에 의해 구동 가능한 크랭크암; 및 각각의 말단에서, 출력부재의 축으로부터 떨어진 곳에 위치하는 3-축 베어링을 포함하는 제 1 연결수단, 및 제 2 연결수단에 의해 크랭크암과 플랫폼에 연결 되며 제 1 연결수단 및 제 2 연결수단을 이은 직선으로부터 측면으로 일부분이 오프셋된 구성을 가지는 연결암; 을 각각 포함하는 다수의 변위 유닛; 을 포함하는 변위 장치에 의해, 베이스 상에 지지되는 모션 플랫폼; 을 포함하는 모션 플랫폼 시스템이 제공된다.

본 출원인들은 제 1 연결수단 및 제 2 연결수단을 이은 직선으로부터 측면으로 일부분이 오프셋된 구성을 가지는 연결암을 제공 함으로서 3-축 베어링을 포함하는 면과 상기 드라이브 유닛의 면, 그리고 특히 상기 드라이브 유닛의 베어링의 면사이의 모멘트암을 감소시키는 것이 가능하다는 것을 알게 되었다.

이러한 암(arm)을 감소시킬 수 있게 됨으로써, 상기 휨 모멘트가 상당히 감소될 수 있고, 이로 인하여 상기 드라이브 유닛의 수명 및 특히 이의 베어링의 수명이 상당히 연장될 수 있으며, 플랫폼은 감소된 높이를 갖게 되는 것이 가능하다.

'오프셋'은 제 1연결수단 및 제 2연결수단으로부터 힘을 전달하는 상기 연결암이 상기 지점들 사이의 직선으로부터 오프셋 되어 있음을 의미한다.

상기 오프셋부는 어떠한 형태이든 무방하다. 상기 연결암은 상기 오프셋으로부터 떨어진 상기 제 1연결수단 및 제 2연결수단 사이의 최단거리를 적절히 따르게 될 것이며, 이로 인해 상기 연결수단들은 도면에 나타난 것처럼 한 평면에 존재하게 될 것이다.

각각의 연결암의 오프셋은 상기 시스템의 작동 중에 상기 크랭크암을 수용하는 상기 연결암의 프로파일 내부의 오목부를 적절히 제공하게 된다. 상기 연결암의 스트레스를 최소화하므로 오목부가 선호된다.

상기 모션 플랫폼은 사용 중에 모션 플랫폼의 모션구획 안에서 움직이게 될 것이다.

상기 연결암과 각각의 크랭크암 또는 상기 시스템의 다른 부분이 접촉하지 않도록, 상기 모션 플랫폼의 이동구획 안에서 가능한 모든 위치에 서로 다른 부품이 설계되어야 한다.

본 발명은 제 1연결수단 및 제 2연결수단을 이은 직선이 상기 모션 플랫폼의 이동구획의 가능한 최소한의 한 위치에서 각각의 크랭크암 또는 상기 시스템의 다른 부분을 관통하는 모션 플랫폼에 관한 것이다.

상기 3-축 베어링은 상보적인 구면 내에서 축 회전이 가능한 구형 베어링 부재를 포함한다.

한 실시예로서, 상기 구형 베어링 부재는 상기 크랭크암에 고정된 크랭크핀에 의해 운반되며, 상기 구면은 상기 연결암 내에 구비된다.

또 다른 실시예로서, 상기 구형 베어링 부재는 상기 연결암의 측면 신장부(lateral extension)에 의해 운반되며, 상기 구면은 상기 크랭크암 내에 구비된다.

상기 연결암은 측면 신장부를 제공하기 위하여 연결암 몸체와 상기 몸체에 고정된 핀을 포함할 수 있다.

상기 연결암은 지지 하우징과 측면 신장부를 제공하는 핀을 포함 할 수 있다. 상기 핀은 상기 지지 몸체 내에서 회전 가능하다.

각각의 변위 유닛의 연결암은 제 1연결수단 및 제 2연결수단사이에서 완곡 될 수 있다. 본 발명에 따른 한 실시예로서, 상기 연결암은 완만한 S자(lazy S)의 형태를 가지는 것이 가능하다.

상기 연결암은 상기 출력부재의 회전축에 평행하게 배치된 편평형 프로파일을 구비하는 것이 가능하다.

상기 제 2연결수단은 유니버셜 조인트와 같은 2-축 조인트를 포함하는 것이 가능하다.

구체적인 실시에 있어서, 각각의 변위 유닛의 상기 드라이브 유닛은 전기 모터를 포함한다. 상기 모터는 상기 크랭크암을 직접, 또는 감속기를 통하여 구동할 수 있으며, 그러한 경우 상기 회전 출력 부재는 상기 감속기의 출력부재가 된다.

상기 시스템은 6-축 시스템을 포함하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 베이스 위에 있는 상기 모션 플랫폼의 높이와 상기 드라이브 유닛 내부의 베어링 하중이 줄어들 수 있다.

본 발명의 보다 나은 이해와 어떻게 효과적으로 수행되는지를 명확히 제시하기 위하여 첨부된 도면에 대하여 하기와 같이 일례로서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 모션 플랫폼 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1의 시스템의 측면도이다.
도 3은 공지된 모션 플랫폼 시스템의 연결암과 크랭크암의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모션 플랫폼 시스템의 연결암과 크랭크암의 측면도이다.
도 5는 도 1 및 2의 모션 플랫폼 시스템의 연결암과 크랭크암의 측면도이다.
도 6은 도 1 및 2의 모션 플랫폼 시스템의 변위 장치에 관한 도면이다.
도 7은 도 6의 모션 플랫폼 시스템의 변위 장치에 관한 도면이다.
도 8은 도 6 및 7의 변위 장치의 단면도이다.
도 9는 도 5의 연결암과 크랭크암의 대체 구성이다.
도 10은 도 9의 변위 장치의 측면도이다.
도 11은 도 9 및 10의 변위 장치의 단면도이다.
도 12는 도 11의 확대 상세도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 시스템은 직각좌표계 내에서 어느 방향으로든 병진 변위가능하고 어느 축에 대하여건 회전 가능한 모션 플랫폼(2)을 포함하는 6-축 시스템(즉, 6자유도를 제공함)이다. 상기 모션 플랫폼(2)은 여섯 개의 변위 유닛(6)을 포함하는 변위 장치에 의해 베이스(4)상에 지지된다.

상기 모션 플랫폼(2)은 일반적으로 삼각형이며, 상기 변위 유닛(6)은 각각의 코너에서 상기 모션 플랫폼(2)을 지지하는 각각의 짝의 유닛과 쌍으로 그룹을 이룬다.

각각의 변위 유닛(6)은 감속기(9)를 통해 출력 샤프트(10)를 구동하는 전기 모터(7)의 형태로 드라이브 유닛(8)을 포함한다.

크랭크암(12)은 상기 출력 샤프트(10)의 회전축으로부터 떨어진 위치에서 상기 출력 샤프트(10)에 고정되며, 연결암(14)의 제 1 말단에 연결된다. 연결암의 제 2 말단에는 상기 연결암(14)이 유니버설 조인트(16)에 의해 상기 모션 플랫폼(2)에 연결된다.

상기 시스템의 작동 중에, 상기 드라이브 유닛(8)은 360°의 완전한 회전을 통하여 상기 크랭크암(12)을 회전시키는 것이 가능하며, 이로 인해 상기 연결암(14)의 제 1 말단이 상기 출력 샤프트(10)의 축을 중심으로 하는 원 주위의 어느 지점에라도 위치하는 것이 가능한 것으로 이해된다.

상기 연결암(14)의 제 1말단이 원형 경로를 따라 움직이므로, 상단 정 중앙과 하단 정 중앙에서 상기 연결암의 스트록(strokes) 말단에서 순조로운 이행이 수행되며, 이로 인해 본질안전(intrinsic safety)이 제공된다.

상기 모션 플랫폼(2)의 위치와 방향은 상기 여섯 개의 변위 유닛(6)의 개개의 크랭크암(12)의 위치에 따라 정해진다.

상기 시스템은 각각의 드라이브 유닛(8)의 모터에 대한 상응하는 각각의 출력을 발생하는 제어 소프트웨어에 의해 제어된다.

상기 출력은 상기 크랭크암에 대한 속도 및 가속 프로파일과 더불어 상기 크랭크암(12)에 대하여 연속적인 목표 위치를 결정한다.

상기 제어 소프트웨어는 운송수단 핸들링 특성 및 도로표면특성과 같은 주위 환경 등의 변수(parameters)에 대하여 저장된 값과 함께 다양한 입력에 기초하여 출력 신호를 계산한다. 모사된(simulated) 운송수단의 운전자에 의하여 제공되는 조타(steering), 제동 및 가속 입력과 같은 부가적인 입력 또한 제어 소프트웨어에 대해 실시간 입력이 된다.

상기 입력에 반응하여 상기 모션 플랫폼이 병진 변위나 기울어짐(tilting)에 의해 실제 운송수단의 운전자에 의해 경험될 힘을 모사하는 가속력을 발생시키기 위하여 움직인다.

상기 시스템의 작동 중에 상기 드라이브 유닛(8)의 모터는 상기 크랭크암(12)과 상기 연결암(14)에 대해 상당한 하중을 발생시키는 것으로 이해된다.

도 3 내지 도 5는 각각의 상응하는 크랭크암과 함께 상기 연결암의 세가지 변화된 형태를 도시한다.

도 3 내지 도 5에서는, 도 3은 200을 도 4는 100을 사용하기는 했으나, 도 5에 상응하여 같은 구성요소를 나타내기 위하여 같은 참조번호가 사용되었다.

도 3은 US 2002/0055086에 개시된 것과 같은 종래의 시스템의 연결암(214)을 도시한다.

상기 연결암(214)은 직선형이며, 3-축 베어링(217)의 형태로 제 1연결 수단에 의해 크랭크암(212)에 연결된다.

상기 베어링(217)은 상기 크랭크암(212)에 고정된 크랭크핀(250)에 의해 운반되는 구형 베어링 부재(218)를 포함한다.

상기 연결암(214)은 상기 베어링 부재(218)에 대해 상보적인 내부 구면을 구비한다.

이로 인해 상기 연결암(214)은 세 개의 직교 축, 즉 상기 크랭크핀(250)의 축 및 상기 크랭크핀(250)의 축에 대하여 수직인 두 개의 축에 대하여 구형 베어링 부재상에서 축 회전 또는 순환 회전이 가능하다.

드라이브 유닛(108)은 베어링(254) 수단에 의해 기어박스 출력 샤프트(210)의 형태로 출력 부재를 지지한다.

상기베어링(254)의 중심면은 선X로 표시되었다. 상기 크랭크암(212)은 볼트(256)에 의해 상기 출력 샤프트(210)에 고정된다.

상기 베어링(217)으로부터 떨어진 말단에서, 상기 연결암은 상기 모션 플랫폼(2)(도 3에 도시되지 않음)에 결합되는 제 2연결수단의 부분을 형성하는 결합부재(fitting)(258)를 구비한다.

상기 크랭크핀(250)이 하단 정 중앙 위치에 있으며, 이로 인해 상기 결합부재(fitting)(258)는 상기 출력 샤프트(210)에 가장 접근하는 위치에 놓이게 된다.

도 1 및 도 2에 도시된 시스템의 작동에 있어서, 상기 모션 플랫폼(2)은 상기 변위 유닛(6)의 결합된 작용에 의해 상기 베이스(4) 위에서 변위 되고 기울어지게 된다.

만약 상기 연결암이 도 3의 연결암(214)의 형태를 가지게 되면, 이로 인해 상기 모션 플랫폼(2)의 이러한 움직임 도중에 각각의 연결암(214)은 상기 구형 베어링 부재(218)의 중심에 대한 상기 크랭크암(212)에 대해 상대적으로 축 회전하거나 순환 회전하게 된다.

이러한 움직임은 도 3의 면에 수직인 축에 대해 상기 연결암(214)의 요동운동을 포함하며, 상기 베어링(254)의 중앙 면X에 평행한 면Y에 놓인 구형머리(spherical head)(218)의 중심을 관통한다. 따라서 이러한 움직임은 상기 연결암(214)을 상기 중앙 면Y로부터 최대 요동각 α로 이동시킨다.

상기 중앙 면 X를 향하는 상기 연결암(214)의 움직임은 상기 크랭크암(212)의 존재에 의해 제한되는 것으로 이해될 것이다.

상기 베이스(4) 위의 상기 모션 플랫폼(2)의 높이를 최소화하기 위하여 상기 연결암(214)의 길이를 최소화하는 반면, 상기 모션 플랫폼(2)의 이동 구획을 최대화하기 위하여 상기 결합부재(fitting)(258)의 이동을 최대화하는 것이 바람직하다.

결과적으로, 도 3에 나타난 결합부재(fitting)(258)의 최대 이동은 상기 구형 베어링(218)의 중심을 포함하는 상기 면Y를 상기 크랭크핀(250)의 길이를 적절히 선택 함으로서 상기 베어링(254)의 중심 면X로부터 비교적 먼 거리 A에 위치시킴에 의해서만 수행되는 것이 가능하다.

작동 중에, 상기 모션 플랫폼(2)과 상기 크랭크암(212) 사이에서 상기 연결암(214)에 의해 전달되는 하중에 의해 출력 샤프트(210)에 가해지는 휨 모멘트가 생긴다.

상기 하중의 작용선(line of action)은 제 1연결수단(217) 및 제 2연결수단(258)을 연결하며, 도 3의 구성에서 상기 연결암(214)의 중앙선과 일치하는 선(260)이다.

상기 휨 모멘트의 모멘트암은 상기 중앙 면 X와 Y사이의 거리(A)이다.

따라서 상기 휨 모멘트는 상기 크랭크핀(250)의 길이 때문에 비교적 크며, 이는 상기 베어링(254)의 이른 고장을 야기할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 장치(arrangement )의 변형을 도시한다.

이러한 구성에 있어서, 상기 크랭크핀(150)은 도 3의 크랭크핀(250)보다 훨씬 더 짧다.

말단 결합부재(158)는 연결암(114)과 상기 모션 플랫폼(2) 사이를 연결하는 2-축을 제공하는 유니버설 조인트(115)의 요크(yoke)로서 도 4에 도시되었다.

상기 연결암(114)의 요동운동을 수용하고 상기 말단 결합부재(158)의 최대 이동을 유지하기 위하여, 상기 연결암(114)은 제 1연결수단(117) 및 제 2연결수단(115)사이에서 신장되는 선(160)으로부터 측면으로 오프셋된 일부분(162)을 제공하도록 휘어져 있다. 상기 측면 오프셋은 도 4에 도시된 위치에 상기 크랭크암(112)을 수용하는 오목부(146)를 형성한다.

이러한 구성으로, 상기 중앙 면X와 Y사이의 상기 모멘트암 B는 도 3의 모멘트암A와 비교하여 상당히 감소되며, 이로 인해 출력 샤프트(110)에 가해지는 휨 모멘트가 줄어들고, 또한 베어링(154)의 수명을 연장하게 된다.

본 발명에 따른 추가 구성이 도 5, 도 1, 도 2, 및 도 6 내지 도 8에 나타나 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 상기 연결암(14)은 3-축 베어링(17)을 포함하는 제 1연결수단에 의해 상기 크랭크암(12)에 연결된다.

상기 베어링(17)은 평탄핀(16)에 의해 운반되는 구형 베어링 부재(18)를 포함한다.

상기 핀(16)의 구형 베어링 부재(18)는 상기 크랭크암(12) 내부에 보유된 상보적인 구형 라이너(22)안에 수용된다.

상기 핀(16)은 상기 연결암(14)에 단단히 고정되며, 결과적으로 상기 연결암(14)은 상기 크랭크암(12)에 대하여 모든 방향으로 축 회전 및 순환 회전이 가능하다.

도 5에 도시된 연결은 인간의 고관절(hip joint)과 같은 것이며, 모션 플랫폼에 관하여 인용된 선행기술에서 알려진 선행기술 제 1연결수단과는 다른 것이다.

도 5에 도시된 구성에 있어서, 상기 베어링(17)은 평면 베어링이다.

대체적인 구성에 있어서, 상기 라이너(22)는 니들 롤러(needle rollers)에 의해 상기 크랭크암(12)안에서 지지 될 수 있고, 이로 인해 축 회전운동은 상기 헤드(18)와 라이너(22)사이의 슬라이딩을 수반하는 반면, 상기 연결암(14)의 순환 회전은 상기 크랭크암(12) 안에서 상기 라이너(122)의 회전을 수반한다.

도 3 및 도 4의 구성의 경우와 같이, 상기 크랭크암(12)은 볼트(56)에 의해 상기 출력 샤프트에 단단히 고정된다.

상기 베어링(17)으로부터 떨어진 상기 연결암(14)의 말단은 유니버설 조인트의 형태로서 2-축연결인 제 2 연결수단(20)에 의하여 상기 모션 플랫폼에 연결된다.

상기 조인트는 상기 연결암내의 개구부(openings)(66)에 구비된 한 쌍의 트러니언(trunnions)과, 상기 모션 플랫폼(2)에 고정된 요크(30)가 구비된 또 다른 한 쌍의 트러니언을 구비하는 크로스(28)를 포함한다.

이로 인해 상기 연결암(14)은 상기 크로스(28)에 의해 정해지는 2개의 축에 대하여 상기 모션 플랫폼(2)에 상대적으로 축 회전이 가능하게 되나, 상대적으로 상기 모션 플랫폼(2)에 대해 연결암의 길이방향 축에 대하여 순환 회전하지 못한다.

상기 연결암(14)은 도 6에 도시된 바와 같이 일반적으로 편평한 모양을 구비하며, 똑 같은 모양의 두 개의 판(32, 34)으로 구성된다.

상기 판(32, 34)은 스페이서(36) 및 상기 핀(16)의 편평한 부분에 의해 서로 떨어져 있으며, 너트나 볼트와 같은 적당한 결속구(38)에 의해 함께 고정되어 있다.

도 4 및 도 5 에는, 상기 제 1연결수단 및 제 2연결수단 사이에서 뻗어 나온 직선이 상기 플랫폼의 이동구획의 묘사된 위치에서 각각의 상대적인 크랭크암이나 상기 시스템의 다른 부분을 통해 관통하는 것이 도시되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 판(32, 34)은 서로 가로 놓여 있으며, 완곡한 S자의 형태인 똑 같은 모양을 가지고, 상기 베어링(17)으로부터 상기 유니버설 조인트(15)방향으로 점점 가늘어 진다.

따라서, 상기 연결암(14)은 상기 핀(16)으로부터, 90°보다 작으며 예를 들어, 30°에서 60°사이인 제 1각에 의해 제 1부(40)를 향해 기울어진 중간 부(42)로 비스듬히 신장되는 제 1부(40)를 구비한다.

상기 중간 부(42)는 개구부(66)가 제공되고 상기 제 1부(40)와 상기 중간 부(42)사이의각보다 작은 제 2각에서 중간 부(42)로 기울어지며, 반대방향에 놓인 제 2부(44)로 신장된다.

상기 제 2각은 예를 들어, 10°에서 45°범위 내 일 수 있다.

따라서 상기 제 2부(44)는 상기 제 1부와 측면으로 그와 같이 오프셋되며, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 위치에서 상기 드라이브 유닛(8)위에 놓여진다.

상기 제 1부(40)와 제 2부(44)는 완만한 곡선으로 상기 중간 부(42)와 통합된다.

도 5 내지 도 8로부터 상기 연결암(14)의 형태는 상기 제 1연결수단(17) 및 제 2연결수단(15) 사이에서 신장되는 선(60)으로부터 측면으로 오프셋된 부분(62)을 제공하는 것으로 이해된다.

상기 측면 오프셋은 상기 제 1부(40)와, 도 5내지 도 8에 도시된 하단 정 중앙 상태에서 상기 크랭크암(12)을 수용하도록 여유간극(clearance)을 제공하는 상기 중간 부(42)사이의 곡선에 의해 형성된 오목부(46)를 생성한다.

따라서 상기 연결암(14)의 이러한 형태는 상기 크랭크암(12)이나 상기 시스템의 다른 부분과의 충돌없이, 상기 연결암(14)을 기존의 모션 플랫폼 시스템의 연결암과 비교하여 상대적으로 짧아지게 하는 것을 가능하게 한다.

게다가, 상기 구형 베어링 부재(18)가 상기 크랭크암(12) 안에 구비되기 때문에, 중앙 면X와Y사이의 모멘트암(C)이 도 4의 모멘트암(B)과 비교하여 더욱 감소되며, 이에 따라 상기 출력 샤프트(52)에 가해지는 휨 모멘트를 더욱 감소시키고, 상기 베어링(54)의 수명을 더욱 연장시키게 된다.

도 9 내지 12는 도 5 내지 도 8에 도시된 구성에 대한 대체구성을 도시한다. 이러한 대체구성에 있어서 상기 구형 베어링 부재(18)가 구비됨에 따라 핀(71)이 상기 연결암(14)에 대해 상대적으로 회전가능하다.

이러한 롤러 베어링 장치(72)가 핀(71)과 연결암(14) 사이에 존재하여, 상기 핀(71)의 축이 베어링 장치(72)의 회전축이 된다.

상기 베어링(72)의 내부 레이스(73)는 상기 핀(71)에 장착되며, 외부 레이스(74)는 베어링 지지 하우징(70) 내에 장착된다.

상기 베어링 지지 하우징(70)은 상기 도면에 도시된 암(14)의 일 부분이다. 너트(75)는 상기 지지 하우징(70)내에 핀(71)을 고정하고 베어링(72)을 예압(preloads)한다.

이러한 구성의 장점은 움직임의 일부가 베어링 지지 하우징 내에서 수행되며 움직임이 덜하고, 따라서 도 5 내지 도 8의 구성에 비교된 바와 같이 상기 구형 베어링 부재(18)에서 마모(wear)가 일어난다.

따라서 도 1, 도 2 및 도 5 내지 도 12에 개시된 상기 연결암(14)의 형태는 상기 모션 플랫폼(2)의 완전한 동작 범위를 보유하고 상기 드라이브 유닛(8)의 출력 샤프트(10)의 베어링에 가해지는 하중을 줄이는 반면, 기존의 시스템과 비교하여 상대적으로 낮은 모션 플랫폼 시스템을 구축하는 것을 가능하게 한다.

게다가, 상기 연결암(14)은 강철판과 같은 판 부재로부터 상기 판(32, 34)을 레이저 커팅하고, 상기 핀(16)과 상기 크로스(28)에 간단히 연결함으로써 제작하기가 비교적 간단하다.

또한, 상기 연결암(14)의 구성은 상기 크랭크암(12)이 보다 두꺼운 구성을 갖는 것을 가능하게 한다.

본 발명이 여섯 개의 변위 유닛(6)을 포함하는6-축 모션 플랫폼 시스템에 관하여 기술했을지라도, 본 발명이 기초하는 이론들은 6미만의 자유도를 가지는 모션 플랫폼 시스템에도 적용 가능한 것으로 이해될 것이다.

Claims (13)

1. 회전 출력 부재를 구비하는 드라이브 유닛;
   출력부재에 의해 구동 가능한 크랭크암; 및
   각각의 연결암 말단에서, 출력부재의 축으로부터 떨어진 곳에 위치하는 3-축 베어링을 포함하는 제 1 연결수단, 및 제 2 연결수단에 의해 크랭크암과 플랫폼에 연결되며 제 1 연결수단 및 제 2 연결수단을 이은 직선으로부터 측면으로 일부분이 오프셋된 구성을 가지는 연결암;
   을 각각 포함하는 다수의 변위 유닛;
   을 포함하는 변위 장치에 의해, 베이스 상에 지지되며,
   사용 중 모션구획 안에서 움직이는 모션 플랫폼;을 포함하며,
   상기 제 1연결수단 및 제 2연결수단을 이은 직선이 상기 모션플랫폼의 모션구획의 최소한 한 위치에서 각각의 크랭크암 또는 시스템의 다른 부분을 관통하고,
   상기 3-축 베어링은 상보적인 구형 표면 내에서 회전 가능한 구형 베어링 부재를 포함하며,
   상기 구형 베어링 부재는 상기 연결암의 측면 신장부에 의해 이송되며, 상기 구형 표면은 상기 크랭크암 내에 구비되는 모션 플랫폼 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결암의 오프셋부는 작동 중에 상기 크랭크암을 수용하기 위하여 상기 연결암의 형태(profile)에 오목부를 구비하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 연결암은 연결암 몸체와 상기 측면 신장부를 구비하기 위하여 상기 몸체에 고정된 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결암은 지지 하우징과 상기 측면 신장부를 제공하고 지지 몸체 내부에서 회전 가능한 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결암은 상기 제 1 연결수단과 상기 제 2연결수단 사이에서 완곡 된 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결암은 상기 출력 부재의 회전축에 평행하게 배치된 편평형 프로파일을 구비한 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결암은 공간적으로 분리된 두 개의 평행한 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 2 연결수단은 2-축 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 드라이브 유닛은 감속기가 구비된 전기모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 시스템이 여섯 개의 변위 유닛을 포함하고, 상기 모션 플랫폼은 6-축 플랫폼인 것을 특징으로 하는 모션 플랫폼 시스템.
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