DE3102566A1 - Vorrichtung zur erzeugung von bewegungen mit drei oder vier freiheitsgraden - Google Patents
Vorrichtung zur erzeugung von bewegungen mit drei oder vier freiheitsgradenInfo
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Description
Dr. Dieter Weber Klaus Seiffert
Patentanwälte
Dipl-Chem. Dr. Dieter Weber ■ Dipl.-Phys. Klaus Seiffert
Postfach ei4S . 6200 Wiesbaden
Deutsches Patentamt
Zweibrückenstr. 12
München 2
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München 2
D-6200 Wiesbaden 1
Gustav-FreytaK-etraße 25
Telefon 0 6121 / 37 27 20
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Postscheck: Frankfurt/Main 0763-602
Bank: Dresdner Dank AO, Wiesbaden, Konto-Nr. 276807 (HLZ GlOSOOttO)
Datum 26. Januar 1981
Sf/Wh
The Franklin Institute, 20th and
The Benjamin Franklin Parkway,
Philadelphia, Pa. 19103, USA
Vorrichtung zur Erzeugung von Bewegungen mit drei oder vier Freiheitsgraden
Priorität; Serial No. 116 956 vom
30. Januar 1980 in USA
Vorrichtung zur Erzeugung von Bewegungen mit drei oder vier Freiheitsgraden
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Erzeugung von Bewegungen, einschließlich Geschwindigkeits- und Beschleunigungswirkungen,
und findet insbesondere Anwendung bei Simulatoren und Übungsgeräten für Flugzeuge, Hubschrauber
und andere Fahrzeugarten. In ihrer einfachsten Form schafft die vorliegende Erfindung eine Plattform,
auf welcher ein Pilotgehäuse bzw. eine Führerkanzel oder ein anderer geeigneter Aufbau angebracht sein kann und die
ein Taumeln, Rollen, Gieren und Translationsverschiebungen oder eine beliebige Kombination diese Bewegungen gleichzeitig
vorsieht.
In der Vergangenheit sind verschiedene Arten von Bewegungssystemen ausgedacht worden. Eines der älteren und noch in
weiter Benutzung befindlichen Plattformbefestigungssysteme ist ein System mit drei kardanischen Bügeln oder Rahmen,
wie sie gewöhnlich zur Stabilisierung von Flugschraubern,
Tragschraubern und dergleichen benutzt werden. Das System mit den drei kardanischen Bügeln oder Rahmen schafft selbstverständlich
in wirksamer Weise Drehbewegungen mit unterschiedlichen Komponenten zwischen aufeinanderfolgenden
Plattformen, bis alle drei Drehbewegungsgrade vorgesehen worden sind. Wegen der Notwendigkeit, eine Plattform auf
einer anderen zu haltern, unterliegt das System zwangsläu-
fig einer übermäßigen "toten" Masse, die dynamisch ihre Leistung gefährden kann, insbesondere bei Anwendungen unter
Ansprechen mit hoher Geschwindigkeit.
Ein anderes bekanntes System, welches wie der Gegenstand der vorliegenden Erfindung hauptsächlich bei Flugsimulatorbewegungssystemen
Anwendung findet, ist der "Bewegungssimulator" von K.L. Cappel entsprechend den US-Patentschriften
3 295 224 vom 3. Januar 1967 und der Re. 27 051 vom 9. Februar 1971. Das Cappel-System ist eine Vorrichtung mit sechs
Freiheitsgraden und war äußerst erfolgreich und kommerziell in großem Umfang benutzt. Es ist jedoch ein teures System,
da es insbesondere die Benutzung von sechs angetriebenen und gesteuerten streckbaren Teilen oder dehnbaren Gliedern einschließt
bzw. mit sich bringt, um seine Bewegung zu erreichen und sein Gewicht in unterschiedlichen Positionen zu
stützen. Um unterschiedliche Bewegungskombinationen zu erreichen, müssen die Verlängerungsteile ziemlich groß aufgebaut
sein und einen sehr breiten Auslegerbereich bzw. Streckbereich haben, wodurch zusätzliche erhebliche Kosten
entstehen.
Bei vielen Anwendungen können die Bewegungsforderungen auf
eine Vorrichtung beschränkt werden, die ein Rollen, Taumeln und Gieren vorsieht, vielleicht mit einer einzigen
Translationsbewegung. Die vorliegende Erfindung schafft die Kombination eines hohen Manövrierfähigkeitsgrades, während
die Anzahl der angetriebenen und gesteuerten streckbaren Teile begrenzt wird, um die Plattform mit einer Stütz-
basis zu verbinden und die erforderliche Bewegung zuzuführen. Bei einem Aufbau mit drei Freiheitsgraden sind ein Mittenpfosten
mit fester Länge und nur drei solcher Teile oder Glieder erforderlich, und der Bereich ihrer Ausdehnung oder
der Auslegerbereich dieser Teile kann verhältnismäßig beschränkt sein, und gleichwohl kann ein großer Wirkungsbereich
erreicht werden, der auf drei Rollen-, Taumel- und Gierfreiheitsgrade sowie deren Kombinationen begrenzt ist.
Der Mittelpfosten ist fest an der Basis angebracht und kann eine verhältnismäßig einfache und preiswerte Gestaltung haben,
dient aber doch der Stützung eines großen Teils des Plattformgewichtes und erlaubt somit leichtere angetriebene
und gesteuerte streckbare Teile.
Bei den Aufbauten mit vier Freiheitsgraden, welche verwendet werden können, falls eine beschränkte Translationsbewegung
auch verlangt wird, wird ein viertes angetriebenes und gesteuertes streckbares Teil zugefügt, und der befestigte Mittenpfosten
der Anordnung mit den drei Freiheitsgraden ist zu einer starren Säule fester Länge oder einem Abstandshalter
modifiziert, der schwenkbar auf der Basis gelagert ist, um eine Drehbewegung um eine Achse in der horizontalen
Basisebene oder in dichtem Abstand zu dieser zu erlauben. Durch dieses Merkmal wird eine begrenzte Translationsbewegung
in einer horizontalen Richtung senkrecht zur Achse der Gelenke erreicht, welche die bewegbare Säule auf der Basis
haltern, die von einer kleinen Änderung des vertikalen Abstandes zwischen Plattform und Basis begleitet wird. Dieser
Aufbau kann es erforderlich machen/ daß mindestens einige
der Betätigungsteile etwas langer als bei den drei Freiheitsgraden
sind, aber die streckbaren Teile können kleiner, leichter und in geringerer Anzahl vorgesehen sein, als bei
der Vorrichtung nach der US-Patentschrift Cappel und sind deshalb viel preiswerter.
Die Erfindung bezieht sich spezieller auf ein Bewegungssystem, welches für Bewegungen in mindestens drei Drehfreiheitsgraden
in der Lage ist, einschließlich verschiedener Kombinationen derselben. Eine Stützbasis schafft mindestens
drei Punkte in einer Ebene. Eine feste Stützsäule ist innerhalb der drei Punkte an der Basis befestigt. Die bewegte
Plattform schafft mindestens drei Punkte in einer Ebene, welche eine universelle Verbindungsstelle oder ein
universelles Gelenk für die Anbringung der Säule umgeben, welche von der Basis gestützt wird, wobei diese Verbindungsstelle
oder dieses Gelenk die Möglichkeit schafft, daß die Plattform die Freiheit für eine Drehbewegung in allen Richtungen
hat. Mindestens drei angetriebene und gesteuerte streckbare Teile sind vorgesehen, von denen jedes am einen
Ende mit einem Punkt auf der Stützbasis und am anderen Ende mit einem Punkt auf der Plattform verbunden ist, wobei die
Verbindungspunkte eine im wesentlichen universelle Drehbewegung derart erlauben, daß die Bewegung der Plattform relativ
zu ihrem Stützpunkt an der Säule unter Ansprechen auf wahlweise Längenänderungen der streckbaren Teile ermöglicht
wird. Ein Betätigungssystem ist vorgesehen, um die
wahlweisen Längenänderungen der streckbaren Teile zu betätigen
und eine ausgewählte Bewegung sowie Beschleunigungswirkungen zu erzeugen.
Bei einem Bewegungssystem zur Schaffung von drei Freiheitsgraden ist die Säule an der Basis befestigt und hält eine
feste Position fest, wobei jede translatorische Bewegung beschränkt wird. Sie ist in typischer Weise mit einer konischen
Gestalt versehen und haltert an ihrem oberen Ende oder ihrem Scheitel ein Universallager. Nur drei streckbare Steuerteile
müssen verwendet werden, und wenn ausreichend Platz innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen gegeben ist, kann
hierdurch ein Rollen, Taumeln und Gieren oder Kombinationen davon erzeugt werden, und zwar mit verhältnismäßig breiten
Bereichen, die mit der Vorrichtung nach Cappel vergleichbar sind.
Die Alternative mit den vier Freiheitsgraden erfordert das Anlenken der Säule an der Stützbasis, so daß die Plattform
zu einer beschränkten Horizontalbewegung relativ zur Basis in der Lage ist, einschließlich einer kleinen Komponente
einer Vertikalbewegung, die im allgemeinen senkrecht zur Achse des Gelenkes liegt. Die universelle Verbindungsstelle
bzw. das Gelenk der Anbringung an der angelenkten Säule ist vorzugsweise wieder am Scheitel oder an der Spitze vorgesehen,
in diesem Falle an der Spitze einer dreieckigen statt einer konischen Säule. Vier streckbare Teile werden verwendet,
um in allen Positionen Stabilität vorzusehen.
3iJ025ß6.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit
den Zeichnungen. Hier wird die Erfindung durch die nachfolgenden Ausführungen noch verständlicher. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch und perspektivisch ein Bewegungssystem, welches eine Drehbewegung aller Arten in drei Freiheitsgraden
erlaubt,
Fig. 2 eine ähnliche schematische und perspektivische Ansicht eines Bewegungssystems, welches für vier Freiheitsgrade
in der Lage ist, einschließlich gewisser beschränkter Translationsbewegungen sowie der universellen
Drehbewegung verschiedener Arten,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines modifizierten Bewegungssystems
ähnlich dem nach Fig. 1 und
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines modifizierten Bewegungssystems
ähnlich dem nach Fig. 2.
Gemäß Fig. 1 muß eine Stützbasis 10 zur Halterung des übrigen Aufbaues entweder ausreichend schwer und selbst starr
sein oder eine Einrichtung zur Verbindung mit der Erde vorsehen. Hier besteht die Stützbasis aus einem schweren ebenen
Deck 12, welches man auch als Boden oder Wandung bezeichnen könnte und das über Kufenträgern 14 gehaltert ist.
Die Plattform 18 erfährt die simulierte Bewegung und haltert ein Führerhaus oder eine Führerkanzel oder einen anderen
Flugsimulatorüberbau oder andere Vorrichtungen, welche Bewegungs- und Beschleunigungswirkungen unterzogen werden. Hier
ist die Plattform 18 eine dreieckige Metallplatte oder ein
anderer geeigneter im allgemeinen starrer bzw. fester Aufbau. An einer Stelle 20 oder einem Punkt 20 etwa in der Mitte des
Dreiecks ist eine Verbindungseinrichtung für die Ermöglichung einer universellen Drehbewegung um den Punkt 20 oben
an einer starren konischen Säule 22 vorgesehen, deren Basis fest an der Stützbasis 10 auf dem Deck 12 befestigt ist, um
den Verbindungspunkt zu halten, um welchen die Drehbewegung der Plattform 18 im Raum fest erfolgt, mindestens relativ
zur Basis 10. Die Basis der Säule 22, die auch mit Ständer, Pfeiler bezeichnet werden könnte, ist im vorliegenden Falle
rund; denn die Säule hat richtige Kreiskegelform, wobei ihre Achse im allgemeinen senkrecht zum Deck 12 vorgesehen
ist.
Anbringungspunkte 24, 26 und 28 sind auf dem Stützdeck oder in der Nähe desselben angeordnet und umgeben oder umgreifen
die Mittelsäule 22. Die Anbringungspunkte 30, 32 und 34 sind auf der Plattform 18 oder etwas unterhalb dieser vorgesehen,
und zwar um den festen Säulenstützpunkt 20 verteilt und bequem in der Nähe der Spitzen oder Scheitel der dreieckigen
Plattform. Es versteht sich, daß die Stellen 24, 26 und 28 nicht genau in einer Basisebene angeordnet sind, welche
durch die oben angeordnete Fläche der Basisplatte 12 definiert ist, sondern können beispielsweise durch die Kupplungs-Hardware
darüber angehoben sein oder höher liegen. Ebenso können die Verbindungspunkte 30, 32 und 34 nicht direkt
auf der Plattform, sondern gewöhnlich unter dieser an-
geordnet sein, im Abstand von dieser, und zwar durch Kupplungs-Hardware
bzw. Kupplungskleinteile, und zwar vorzugsweise unter gleichen Abständen von der Plattform, um eine
Ebene parallel zur Plattform zu definieren. Drei angetriebene und gesteuerte streckbare Teile 36, 38 und 40 sind
zwischen Stellen oder Punkten auf dem Deck und auf der Plattform verbunden. In diesem Falle ist das streckbare Teil 36
zwischen den Punkten 28 und 30 verbunden, das streckbare Teil 38 ist zwischen den Punkten 26 und 32 verbunden, und
das streckbare Teil 40 ist zwischen den Punkten 24 und 34 verbunden.
Man kann erkennen, daß die Verbindungen universelle Gelenke oder Universalverbindungsstellen oder eine gewisse Kombination
von mechanischen Verbindungsstellen sein sollen, die eine im wesentlichen universelle Bewegung erlauben, die sich
dem Positionieren auf eine beliebige Position anpassen, welche durch die Geometrie der Vorrichtung erlaubt sind, einschließlich
des gesamten Bereiches der möglichen Streckung oder Verlängerung sowie Berührungspositionen der streckbaren
Teile. Die streckbaren Teile 36, 38 und 40 können ähnlicher Art sein wie die in den entsprechenden Vorrichtungen
nach der US-PS Re. 27 051 für K.L. Cappel für den Bewegungssimulator (The Franklin Institute), und die Verbindungen dieser
Teile 36, 38 und 40 können ähnlich wie bei den vorgenannten Vorrichtungen sein. Die Betätiger können auch von einem
Kraftsystem angetrieben werden, welches ähnlich demjenigen ist, welches in Fig. 16 der vorgenannten Patentschrift gezeigt
ist und dort beschrieben ist. Dementsprechend versteht
ν-/ ι υ /L ν.' υ U
sich, daß beim derzeitigen Stand der Technik viele Einrichtungen bekannt sind, um den Zweck zu erreichen, und irgendeine
geeignete Einrichtung verwendet werden kann. Die tatsächliche Bewegung des Systems wird selbstverständlich am
besten durch einen Computer bzw. eine Rechenmaschine gesteuert, und zwar entsprechend Programmen, die durch einen Systemanalysator
ausgearbeitet sind.
Die in Fig. 2 gezeigte alternative Anordnung erlaubt eine translatorische Bewegung. Diese Vorrichtung ist manchmal als
eine Vorrichtung mit vier Freiheitsgraden bekannt und soll alle drei Drehfreiheitsgrade, d.h. das Rollen, Taumeln und
Gieren, oder jede Kombination derselben, sowie eine translatorische Verschiebung erlauben, welche durch die Bewegung
um die angelenkte Säule, wie noch beschrieben wird, angepaßt bzw. vorgesehen ist.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist die Stützbasis 50 als
ein festes Teil gezeigt, welches tragfähig sein könnte oder Teil eines gegossenen Betonfundamentes sein könnte. Im allgemeinen
parallel zu der Stützbasis 50 befindet sich die Bewegungssystemplattform 52, welche ihrerseits eine Führerkanzel
oder einen anderen Aufbau haltert, welcher der Bewegung unterzogen wird. Zwischen der Basis 50 und der Plattform 52
ist eine dreieckige Säule 54 angelenkt. Diese Säule ist an der Basis 50 längs einer Kante des Dreiecks durch geeignete
Scharniere bzw. Drehgelenke 56 angebracht, die eine beschränkte Drehbewegung der Säule 54 relativ zur Basis 50 um
die Achse erlauben, welche durch die Scharniere 56 defi-
niert wird. Die dreieckige Säule 54 ist vorzugsweise ein Stützaufbau mit relativ geringer Dicke im Vergleich zu
ihren Gesamtabmessungen, und zwar in hinreichender Weise, um eine Stütze für die Plattform 52 vorzusehen. Die Scharnierachse
befindet sich in der Oberfläche der Basis 50 oder sehr nahe an dieser. Zusätzlich zu der Bewegungsmöglichkeit
um die Stifte der Scharniere 56 als eine Achse sorgt die dreieckige Säule 54 auch für eine Verbindungsstelle 58 mit
der Plattform 52, welche eine Universalbewegung um die Verbindungsstelle
erlaubt. Diese Verbindungsstelle oder dieses Gelenk muß auch das Gewicht der Plattform haltern und ist
vorzugsweise mittig in der Plattform 52 angeordnet, und zwar innerhalb der Bodenoberfläche der Plattform oder etwas
unter dieser. Im Abstand rund um die Basis sind Universalgelenkstützarme angeordnet, welche eine Drehbewegung um
Stellen 60, 62, 64 und 66 in der Basis oder in der Nähe derselben erlauben. Diese Stellen oder Punkte sind vorzugsweise
in einem Quadratmuster angeordnet, welches die angelenkte Basis der dreieckigen Säule 54 enthält. In ähnlicher
Weise sorgen geeignete Arme für vier Punkte 68, 70, 72 und 74 in der Oberfläche der Plattform 52 oder etwas unter dieser,
und zwar für die Verbindung mit dem streckbaren Teil. Die Punkte sind vorzugsweise auch in einem im allgemeinen
quadratischen Muster angeordnet, wobei der Scheitelpunkt für die Universalverbindung sich in der Mitte dieses Quadrates
befindet. Die Plattform kann in vorteilhafter Weise quadratisch gemacht sein, wobei die Verbindungspunkte neben
ihren vier Ecken angeordnet sind. Zwischen den Punkten
62 und 68 ist ein angetriebenes und gesteuertes streckbares Teil 76 verbunden. Zwischen den Punkten 64 und 70 ist ein
ähnliches angetriebenes und streckbares Teil 78 angeordnet. Zwischen den Punkten 66 und 72 ist weiterhin ein ähnliches
angetriebenes und streckbares Teil 80 angeordnet. Ferner ist zwischen den Punkten 60 und 74 ein weiteres ähnliches angetriebenes
und streckbares Teil 82 angeordnet. Die Verbindungen mit der Basis und der Plattform können außerhalb der
Oberfläche der entsprechenden Bereiche angeordnet sein, sind aber vorzugsweise in Ebenen parallel zu diesen angeordnet.
Die Verbindung erfolgt durch eine Einrichtung, wie sie z.B. in der US-PS Re. 72 051 (Cappel) gezeigt ist, sowie
durch Einrichtungen, welche eine Universalbewegung erlauben.
Bei diesem Aufbau wird zusätzlich zur Ermöglichung einer Drehbewegung um den Schwenkpunkt 58 der Schwenkpunkt selbst
translatorisch bewegt, wodurch eine seitliche Verschiebung hervorgerufen wird, welche senkrecht zu der angelenkten
Achse der Drehung der Stifte 56 liegt, wodurch die Plattform um einen geringen Abstand abgesenkt oder angehoben wird.
Wie bei dem vorherigen Aufbau haben die Betätiger 76, 78, 80 und 82 einen beschränkten Bereich, der stark über den normalerweise
erforderlichen Bereich für eine Sechsfreiheitsgrad-Type reduziert werden kann, ähnlicher der wie insbesondere
in der US-PS Re. 27 051 (Cappel) gezeigt ist. Außerdem können Anschläge für eine weitere Begrenzung der Bewegung
der Plattform relativ zur Basis oder relativ zu irgendeinem Betätiger oder zu irgendeiner Stütze vorgesehen sein.
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Wiederum können die Betätiger von der Art sein, wie in der US-PS Re. 27 051 (Cappel) gezeigt ist, und sie können
durch ein ähnliches hydraulisches, pneumatisches oder elektromechanisches
System angetrieben sein, wie dort beschrieben ist.
In Fig. 3 ist eine weitere modifizierte Ausführungsform eines Bewegungssystems bzw. einer Vorrichtung zur Erzeugung
von Bewegungen gezeigt, im allgemeinen mit der Anordnung nach Fig. 1, aber unter Schaffung einer Mittelsäule, die
selbst ein angetriebenes und gesteuertes streckbares Teil ist. In anderer Hinsicht ist die Anordnung im Aufbau sehr
ähnlich der nach Fig. 1, weil aber vier angetriebene und gesteuerte streckbare Teile vorgesehen sind, sind auch
vier Freiheitsgrade zur Verfügung gestellt. Weil die Bezugszahlen denen in Fig. 1 so weitgehend entsprechen, sind entsprechende
Bezugszahlen zur Bezeichnung ähnlicher Teile verwendet, die in derselben Weise oder in sehr ähnlicher
Weise wirken wie die entsprechenden Teile, die zum Aufbau nach Fig. 1 gehören. Der Hauptunterschied besteht darin, daß
die Mittelsäule, welche mit 22' bezeichnet ist und einen
Verbindungspunkt 20' aufweist, eine universelle Drehbewegung um den Punkt 20" erlaubt, der am oberen Ende der Säule
vorgesehen ist. Der Unterschied besteht jedoch darin, daß die Stelle oder die universelle Verbindungsstelle bzw.
das Universalgelenk 20' nun am Ende eines streckbaren Teiles 84 angeordnet ist, wobei der feste Teil desselben in
der kegelstumpfförmigen Stütze 86 eingebettet sein kann, die fest an der Basis 10' angebracht ist. Es ist damit klar,
daß dann/ wenn das angetriebene und streckbare Teil 84 eine Änderung seiner Länge hervorruft, undvermeidlich eine Höhenänderung
oder eine Änderung des vertikalen Abstandes zwischen der Basis 10' und der Plattform 18' gegeben ist,
wobei eine reine vertikale Bewegung eingeschlossen ist. Diese vertikale Bewegung muß selbstverständlich durch die anderen
streckbaren Teile 36', 38' und 40' angepaßt werden. Zusätzlich zu der vertikalen Bewegung erlaubt jedoch dieses
Bewegungssystem nicht nur das Simulieren des Rollens, Gierens und Taumeins, sondern auch Stampfens (sich heben und
senken), und dies kann bei einigen Anwendungsfallen außerordentlich
wichtig sein.
In Fig. 4 ist ein System gezeigt, welches dem nach Fig. 2
sehr ähnlich ist und viele ähnliche Teile dargestellt zeigt. Da die Teile der Fig. 2 so ähnlich sind, tragen sie ähnliche
Bezugszahlen, die jedoch zur Unterscheidung zusätzlich mit Strichen versehen sind. Der Unterschied in Fig. 4 besteht
jedoch darin, daß die dreieckige, angelenkte Stützsäule 54 in diesem Falle ersetzt ist durch eine Säule mit
der Gestalt eines umgekehrten V, die den festen Vertikalabstand zwischen der parallelen Plattform 52' und der Basis
50' hält und keine Änderung dieses Abstandes erlaubt. In diesem Falle ist die Säule 54' fest bzw. starr und hat
statt einer angelenkten bzw. Gelenkverbindung mit der Basis 50' eine Verbindung über Schienen oder Führungen 88, die
einander ähnlich, parallel zueinander und weit genug im Abstand voneinander angeordnet sind, um für Stabilität zu sorgen.
Diese Schienen nehmen satt anliegend bzw. gut zusammen-
gepaßt oder passend blatt- bzw. messerförmige Einrichtungen
90 am Boden der getrennten Schenkel der Säule 54' mit der Gestalt des umgekehrten V auf. Die Messer oder Blätter
90 werden in den Schienen 88 aufgenommen, welche lineare Lager vorsehen und eine lineare horizontale Bewegung in
jeder Richtung längs einer geraden Linie erlauben. Ein zusätzlicher Antrieb ist nicht erforderlich. Ein solcher Aufbau
sorgt für eine reine horizontal gerichtete Bewegung. Deshalb gibt es in diesem Bewegungssystem mit vier Bewegungsgraden
die Drehbewegung mit drei Freiheitsgraden, das Rollen, Gieren und Taumeln um den Schwenkpunkt 58", und es
gibt eine horizontale Linearbewegung, die in wirksamer Weise den Schwenkpunkt 58" relativ zur Basis bewegt.
In der vorstehenden Beschreibung sind verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung erläutert worden. Zusätzliche Ausführungsformen können vorgesehen sein.
Claims (13)
1., Vorrichtung zur Erzeugung von Bewegungen mit mindestens
drei Freiheitsgraden, insbesondere zum Rollen, Gieren und Taumeln oder Kombinationen davon, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Plattform zur Schaffung von vier Punkten in einer Ebene und eine Stützbasis zur Schaffung von drei Punkten
in einer anderen Ebene vorgesehen sind, eine Stützsäule sich von der Basis zu einem allgemeinen Mittelpunkt in der
Plattform erstreckt und Kupplungseinrichtungen aufweist zur Ermöglichung einer Drehbewegung beliebiger Art um diesen
Punkt als festen Raumpunkt, streck- bzw. dehnbare Teile zwischen jedem der übrigen drei Punkte und der Plattform
und drei Punkten auf der Stützbasis durch Verbindungsstellen bzw. Gelenke verbunden sind und eine beliebige
Relativbewegung zwischen den streck- bzw. dehnbaren Teilen vorgesehen sind und daß ein Steuersystem vorgesehen
ist zur Betätigung der wahlweisen Längenänderungen der eine Bewegung hervorrufenden streckbaren Teile.
2. Vorrichtung mit Bewegungen in mindestens drei Drehfreiheitsgraden
mit verschiedenen Kombinationen derselben, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stützbasis drei Punkte in einer
Ebene hat, innerhalb dieser drei Punkte eine Stützsäule an der Basis befestigt ist, eine Plattform an der Säule angebracht
ist, die von der Basis gestützt ist, wobei die Anbringung für die Plattform die Freiheit- von Drehbewegungen
in allen Richtungen erlaubt und die Plattform drei Punkte
in einer Ebene vorsieht, welche einen universellen Anbringungspunkt
umgreifen bzw. umgeben und daß jedes der drei streckbaren Teile an einem Ende mit einem Punkt auf der
Stützbasis und am anderen Ende mit einem Punkt auf der Plattform verbunden ist, wobei die Verbindungspunkte im wesentlichen
universell derart sind, daß die Bewegung der Plattform relativ zu ihrem Stützpunkt an der Säule unter Ansprechen
auf selektive Längenänderungen der streckbaren Teile ermöglicht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die streckbaren Teile angetrieben und gesteuert sind und ein
Steuersystem für wahlweise durchführbare Längenänderungen der streckbaren Teile vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 37 dadurch gekennzeichnet, daß die
Stützsäule eine an der Basis derart fest angebrachte Säule ist, daß der Anbringungspunkt an der Plattform die universelle
Drehbewegung nur relativ zu diesem festen Punkt auf der Plattform erlaubt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule konisch ist, wobei der Scheitel des Konus bzw. die
Spitze des Kegels die Anbringungsstelle an der Plattform vorsieht und sich von dieser zur Basis nach unten erstreckt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule mit Einrichtungen versehen ist, welche sie in fester
vertikaler Ausrichtung stützen, aber eine horizontale Bewegung relativ zur Basis erlauben.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule mit einer Einrichtung zur Erregung bzw. Energiezuführung
zu einer parallelen/ im Abstand angeordneten Schienenanordnung versehen ist, welche auf der Basis für
eine lineare horizontale Bewegung der Säule vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule bezüglich ihrer Stützbasis für eine beschränkte
Bewegung vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Säule mögliche Bewegung auf die vertikale Bewegung
begrenzt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Säule ein kraftbetriebenes und streckbares Teil ist, welches eine vertikale Höheneinstellung der Plattform erlaubt,
aber relativ zur Basis in einer vertikalen Ausrichtung gehalten ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule durch eine Stützeinrichtung gehaltert ist, welche
die Drehung um eine Achse in der Basis oder parallel zu dieser und in dichtem Abstand zu dieser erlaubt, wobei
eine angelenkte bzw. eine schwenkbare Bewegung um die Achse erlaubt ist und deshalb eine translatorische Horizontalbewegung
senkrecht zur Achse sowie eine kleine vertikale Bewegung wie zwischen der Plattform und der Basis erlaubt
sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsäule im allgemeinen dreieckige Gestalt hat, wobei
eine Kante des Dreiecks drehbar an der Basis und der gegenüberliegende Winkelscheitel bzw. die Winkelspitze als seine
Stelle universeller Anbringung an der Plattform angebracht sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützsäule ein starrer Körper begrenz ter Dicke ist.
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US06/116,956 US4343610A (en) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | Motion systems providing three or four degrees of freedom |
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