DE4439530C2 - Bewegungssimulatorsystem für Arkaden-Vergnügungsfahrgeschäfte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bewegungssimulator für im wesentlichen unbeaufsich­ tigte Verwendung, z. B. für Vergnügungsfahrgeschäfte.

Die DE-OS 16 03 171 offenbart eine Vorrichtung nach Nachahmen von Flugbewe­ gungen, bei der ein Flugzeugmodell auf einem vertikal aufstehenden teleskopierba­ ren Zylinder drehbar angebracht ist. An dem distalen Zylinderende ist der Flugzeug­ körper um ein horizontales Achsenkreuz drehbar, so dass er im Rahm drehbar ist. Damit umstehende Zuschauer ausreichend Sicherheitsabstand zu dem rotierenden Flugzeugkörper einhalten, ist die Basis flächenmäßig größer als die seitliche Erstre­ ckungen des Flugzeugkörpers. Trotzdem besteht die Gefahr, dass Personen in den sich drehenden Flugkörper hineingreifen und verletzt werden.

Das US 4,856,771 offenbart einen Bewegungssimulator, bei dem eine Kabine zum Hineinsetzen für eine Person etwa aufrechtstehend kreisscheibenförmig ausgebildet ist. Die Kabine ist um zwei senkrecht zueinander, aufrechtstehende Ringe drehbar, um Drehungen im Raum zu ermöglichen. Wegen der Rotation der Kabine in den Ringen besteht auch hier Verletzungsgefahr für umstehende Personen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bewegungssimulator zu schaffen, der eine möglichst realistische Simulation der Bewegungen im Raum ermöglicht, ohne nichtbeteiligte Personen zu gefährden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Bewegungssimulator mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung stellt im wesentlichen einen verbesserten Bewegungssi­ mulator (10) bereit, welcher für unbeaufsichtigte Verwendung vorgesehen ist, wie z. B. in einer Arkade. Der verbesserte Simulator umfasst ein Basisteil (11) und eine Kapsel (14), die zumindest eine teilweise kugelförmige, glatte Außenfläche (15) aufweist. Die Kapsel ist in der Lage zumindest eine Roll-, Neigungs- und Drehwinkelbewegung um einen Schwenkpunkt (16) im Zentrum der Kugeloberfläche auszuführen und ist in der Lage Aufwärts- und Abwärtsbewegungen auszuführen, wobei sich der Schwenkpunkt entlang der vertikalen Achse (z-z) relativ zum Basisteil bewegt. Der verbesserte Simulator weist mindestens ein Antriebselement (33, 34 oder 35) auf, das vorgesehen ist, die Kapsel in einer der vier möglichen Freiheitsgrade zu bewe­ gen. In der bevorzugten Form sind drei solcher Antriebselemente vorgesehen, wel­ che unabhängig oder in Verbindung miteinander je nach Wunsch betrieben werden. Die Kapselaußenoberfläche ist derart gestaltet, dass keine der möglichen Bewegun­ gen der Kapsel in einem der ermöglichten vier Freiheitsgrade dazu führt, dass ir­ gendein Teil der Kapsel sich außerhalb einer Bewegungshülle bewegt, die durch einen imaginären vertikalen Zylinder (41) definiert ist, der einen Durchmesser (d) aufweist, der im wesentlichen gleich ist, wie der Durchmesser der Kugel.

Die Kapsel kann einen Sitz (21) für den Fahrgast und einen Bildschirm (25) aufwei­ sen. Ein flexibles umfangsseitiges Element (39) kann funktionell zwischen der Kap­ sel und dem Basisteil angeordnet sein. Wenn es gewünscht ist, kann das Element zwischen dem Basisteil und der Kapsel eine Kammer (40) umgrenzen, welche an­ geordnet ist, um mit einem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt zu werden, um mindes­ tens teilweise das Gewicht der Kapsel zu tragen. Dieses Lager kann auf einem An­ triebselement angeordnet sein und kann deshalb zumindest teilweise das Gewicht der Kapsel tragen. Alternativ kann das Lager auf einem Stab angebracht sein, wei­ cher auf einfache Weise teleskopierbar in einem Führungsrohr aufgenommen ist, so dass der Schwenkpunkt für eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung entlang einer vertikalen Achse geführt ist. Die Antriebselemente können entweder elektromechanische Schrauben-Muttermechanismen, direkt wir­ kende elektromagnetische Antriebselemente oder hydraulisch beaufschlagte Kol­ ben-Zylinderanordnungen sein.

Vorteile der Erfindung werden von der vorangegangenen und der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen und anhängenden Ansprüche ersichtlich.

Im folgenden wird eine Ausführungsform anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Teilschnittvorderansicht des verbesserten Bewe­ gungssimulators, im wesentlichen entlang der Linie 1-1 der Fig. 2 ge­ schnitten, die die Kapsel, das Basisteil, die Teleskopführung und das rückwärtige Antriebselement zeigt und

Fig. 2 eine schematisch geschnittene Seitenansicht davon im wesentlichen entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 geschnitten, die die Kapsel, das Basis­ teil, die Teleskopstütze und zwei seitliche Antriebselemente zeigt.

Wie in der folgenden Beschreibung verwendet, beziehen sich die Bezeichnungen "horizontal", "vertikal", "links", "rechts", "auf' und "ab", sowie adjektivische oder ad­ verbiale Herleitungen davon (z. B. "horizontal", "rechts", "aufwärts", usw.) auf die Ori­ entierung des illustrierten Aufbaus, wenn die entsprechende Figur dem Leser gege­ nüberliegt. Ähnlich beziehen sich die Ausdrücke "einwärts" und "auswärts" im wesentlichen auf die Orientierung einer Oberfläche relativ zu ihrer Längsachse oder Rotationsachse, was immer zweckdienlicher erscheint.

Bezugnehmend auf die Zeichnung und im speziellen auf Fig. 1 und 2 davon, umfaßt die vorliegende Erfindung im wesentlichen einen verbesserten Bewegungssimulator, von welchem die zur Zeit bevorzugte Ausführungsform im wesentlichen durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Der Simulator 10 weist ein horizontales, scheibenförmiges Basisteil 11 auf, das derart angeordnet ist, um auf einem geeigneten Untergrund oder Tragaufbau 12 aufzusitzen. Ein runder, scheibenförmiger Ring 13 ist auf dem Basisteil 11 für eine Relativdrehung hierzu um eine zentrale vertikale Achse angebracht, die durch die Bezugsziffern z-z bezeichnet ist. Eine Kapsel, die im wesentlichen mit der Bezugsziffer 14 bezeichnet ist, ist funktionell auf dem Ring 13, zur Drehbewegung damit um die vertikale Achse z-z, angebracht. Die Kapsel 14 weist eine äußere, teilweise kugelförmige, glatte Oberfläche 15 auf, die um einen Punkt 16 erzeugt ist. Eine speziell ausgeformte Queröffnung ist in der Kapsel vorgesehen. Diese Öffnung ist durch einen Kopfstützenbereich 19, einen Rückenstützenbereich 20, einen Sitzbereich 21 und einen Beinstützhohlraum, der durch die Oberflächen 22, 23 und 24 begrenzt ist, umgrenzt. Ein Videofilm ist so angepaßt, um auf einer Oberfläche 25 gezeigt zu werden, die unmittelbar vor der Person angeordnet ist, die in dem gerade definierten Sitz sitzt. Armstützen, jeweils mit der Bezugsziffer 26 bezeichnet, erstrecken sich seitwärts in beiden Richtungen von dem Sitz und öffnen sich auf der kugelförmigen Außenoberfläche der Kapsel. Die Kapsel simuliert somit eine schalenförmige Kugel und ist an ihrem unteren Ende abgeflacht, wie durch die Linie 28 angezeigt. Eine Führung oder ein Antriebselement, das generell durch die Bezugsziffer 29 bezeichnet ist, ist funktionell zwischen dem Ring 13 und der Mitte der Kapsel angeordnet. Im Detail weist die Führung 29 einen unteren Zylinderbereich 30 auf, der darauf angeordnet ist, und erstreckt sich axial nach oben von der Mitte des Ringelements 13 und weist einen ausfahrbaren Stabbereich 31, der sich von diesem axial nach oben erstreckt und in einem Kreuzgelenk 32 endet. Das Gelenk 32 weist einen Punkt 16 als Zentrum der Kapsel auf. Deshalb ist die Kapsel auf einem Lager für eine Schwenkbewegung um Punkt 16 in zwei Richtungen angebracht.

In der bevorzugten Ausführungsform kann das Element 29 in Form einer Führung ausgebildet sein, welche den Punkt 16 derart führt, um diesen nach oben und nach unten entlang der vertikalen Achse z-z zu bewegen, jedoch nicht auf andere Weise sein Gewicht trägt. Alternativ kann das Element 29 in Form eines elektromechanischen oder elektrohydraulischen Antriebselementes (z. B. einen Kolben und Zylinder) ausgebildet sein welcher wahlweise ausgefahren und eingefahren sein kann, je nach dem wie es gewünscht ist. In jeder Ausführungsform könnte das Element 29 zumindest teilweise, wenn nicht gar ganz das Gewicht der Kapsel und des Fahrgasts oder der Fahrgäste tragen.

In der bevorzugten Ausführungsform sind drei ausfahrbare Linearantriebselemente vorgesehen, um die Kapsel relativ zum Basisteil zu bewegen. Es sind zwei seitliche Antriebselemente, die entsprechend durch die Bezugsziffern 33 und 34, wie in Fig. 2 bezeichnet sind, und ein rückwärtiges Antriebselement, das durch die Bezugsziffer 35 in Fig. 1 bezeichnet ist, vorgesehen. Jedes dieser Antriebselemente ist mit seinem unteren Ende des Zylinders schwenkbar mit dem Ring 13 durch eine gabelkopfförmige Verbindung 18 verbunden. Das obere Ende des ausfahrbaren Arms jedes Antriebselementes ist schwenkbar, wie durch die Bezugsziffer 36 bezeichnet, mit einem Ösenelement verbunden, das sich nach außen von der Schale erstreckt. Diese Ösenelemente sind exzentrisch zu dem Drehmittelpunkt der Kapsel um Punkt 16 angeordnet. Selbstverständlich sind geeignete Einrichtungen (nicht gezeigt) vorgesehen, um diese Antriebselemente mit Flüssigkeit zu versorgen. Darüber hinaus sind die Antriebs­ elemente in geeigneten Kontrollschleifen angeordnet, damit die Kapsel in die ge­ wünschte Position wahlweise bewegt werden kann. Zusätzlich ist ein Drehantrieb in Form eines motorangetriebenen Zahnrades, das am Ring 13 angebracht ist, vorge­ sehen, welches in ein inneres Ringzahnrad am Basisteil 11 eingreift, welches dafür sorgt, dass die gesamte Kapsel um die Achse z-z gedreht werden kann.

Die Fig. 1 und 2 zeigen drei Orthogonalachsen, wobei die vertikale Achse durch die Bezugsziffern z-z in beiden Figuren gekennzeichnet ist, während die zwei recht­ winkligen Horizontalachsen entsprechend durch die Bezugsziffern x-x und y-y ge­ kennzeichnet sind. Somit existieren sechs Freiheitsgrade. Diese umfassen Vorwärts- und Rückwärts- oder Wellenbewegung entlang der horizontalen Achse x-x. Die zweite Art ist eine Seite entlang der Achse y-y. Die dritte ist eine Auf- und Ab- oder Hebebewegung entlang der Achse z-z. Zusätzlich zu diesen, ist eine Rollbewegung als Drehung um die Längsachse x-x, Neigung als Drehung um die Querachse (y-y) definiert und Schwenkbewegung als Drehung um die vertikale Achse (z-z) definiert.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Bewegung in vier Freiheitsgraden. Im ein­ zelnen bedeutet das, dass der verbesserte Bewegungssimulator durch wahlweises Ausfahren oder Einziehen der Antriebselemente 33, 34 und 35 entweder einzeln oder in Kombination betrieben werden kann, um Roll-, Schwenk- und Hebebewe­ gungen zu erzeugen. Ein geeigneter Motor, allgemein durch die Bezugsziffer 38 be­ zeichnet, ist funktionell angeordnet, um wahlweise das Ringelement 13 und die Kap­ sel relativ zum stationären Basisteil 11 um die vertikale Achse z-z zu drehen. Des­ halb gibt es vier mögliche Bewegungsgrade. Die horizontale Schwenk- und Schau­ kelbewegung entlang der Achse x-x und y-y sind jedoch durch die begrenzte Bewegung des Schwenkpunkts 16 bezüglich ihrer vertikalen Aufwärts- und Abwärtsbewegung begrenzt. Dieser kann nicht seitlich bewegt werden.

Auf die Figuren hinweisend, ist die abgeflachte, kugelförmige Kapsel abdichtend mit dem Ringelement 13 durch ein flexibles Element 39, wie z. B. einen Balg, verbunden. Dieser Balg ermöglicht Roll-, Neigungs-, Schwenk- und Hebebewegungen der Kap­ sel relativ zum Ringelement 13, wobei eine Flüssigkeitsdichte der Kammer 40 inner­ halb der Kapsel sichergestellt ist. Geeignete Einrichtungen können an der Druck­ kammer 40, wenn gewünscht, vorgesehen sein, um zumindest teilweise das Ge­ wicht der Kapsel und jedes Fahrgasts zu tragen.

Aus diesen Gründen stellt die Erfindung im wesentlichen ein verbessertes Bewe­ gungssimulationssystem für Arkaden-Vergnügungsfahrgeschäfte in einer Kapsel 14 bereit, die funktionell angebracht ist, um Roll-, Neigungs-, Schwenk- und Hebebe­ wegungen relativ zum stationären Basisteil 11 auszuführen. Die verschiedenen Roll-, Neigungs- und Schwenkbewegungen sind Drehbewegungen der Kapsel um den Punkt 16. Deshalb wird sich während solcher Roll-, Neigungs-, Schwenk- oder Hebebewegungen kein Teil der Kapsel außerhalb einer Bewegungshülle bewegen, die durch einen imaginären vertikalen Zylinderform geformt ist, der im wesentlichen durch die Bezugsziffer 41 gekennzeichnet ist, wobei der Zylinder einen Durchmesser (d) im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kugel aufweist. Aus diesen Grün­ den wird eine Person, die in der Nähe der Kapsel steht, nicht kraftvoll angestoßen werden durch Horizontalbewegungen der Kapsel. Im Gegenteil, solche nahestehen­ den Personen werden lediglich Gleitbewegungen der Kapsel erfahren. Solche Gleit­ bewegungen können entweder in den Roll-, Neigungs-, Schwenk- oder Heberich­ tungen erfolgen.

Während die Kapsel in der Lage sein muss, zumindest eine der Roll-, Neigungs- und Schwenkwinkelbewegungen um dem Schwenkpunkt im Zentrum der Kugeloberflä­ che auszuführen, muss sie ebenso in der Lage sein, eine Aufwärts- und Abwärtsbe­ wegung entlang der vertikalen Achse relativ zum Basisteil auszuführen. Deshalb ist die verbesserte Kapsel im wesentlichen in der Lage, vier Bewegungsgrade auszu­ führen. Lediglich seitliche Wellen- und Schaukelbewegungen sind eingeschränkt, um Personen, die in der Nähe des Fahrgeschäfts stehen, zu schützen. Die Erfindung umfasst ebenfalls ein oder mehrere Antriebselemente, die funktionell angeordnet sind, um die Kapsel relativ zum Basisteil in vier Freiheitsgraden zu bewegen. Wie oben gekennzeichnet, können die verschiedenen Antriebselemente elektrohydrau­ lisch oder alternativ linearelektromechanische Schrauben-Muttermechanismen oder direktwirkende elektromagnetische Antriebselemente sein. Diese Antriebselemente können ohne weiteres in geschlossenen Servoschleifen integriert sein, um sicherzu­ stellen, dass die Kapsel sich in eine Position bewegt, wie elektrisch angesteuert.

Wie im vorangegangenen bemerkt. kann die zentrale Stütze 29 entweder in Form eines Vertikalstabes ausgebildet sein, der auf eine Weise teleskopierbar, in einem Führungsrohr aufgenommen ist, um die Wellen- und Schaukelbewegungen zu be­ schränken, während die Hebebewegung ermöglicht wird. Bei der letzteren Anord­ nung kann das Antriebselement zumindest teilweise das Gewicht der Kapsel tragen. Wenn die Kapsel mit dem Basisteil durch ein flexibles Element, wie z. B. einem Balg, verbunden ist, dann besteht eine geson­ derte Möglichkeit, die Kammer zwischen der Kapsel um dem Basisteil unter Druck zu setzen, so dass teilweise das Gewicht der Kapsel und des Fahrgastes getragen wird. Alternativ konnten das Kreuzgelenk und der Drehring durch ein Kugelgelenk ersetzt werden.

Claims (13)

1. Bewegungssimulator für im wesentlichen unbeaufsichtigte Verwendung, mit
einem Basisteil (11),
einer Kapsel (14) mit einer glatten, als Teil einer Kugelform ausgebildeten Außenoberfläche,
wobei die Kapsel (14) in der Lage ist, zumindestens eine Roll-, Neigungs- und/oder Drehwinkelbewegung um einen Schwenkpunkt (16) in der Mitte der Kugel (15) auszuführen,
einer teleskopisch ausfahrbaren Führungsstütze (29), die mit einem Ende an dem Basisteil (11) angebracht ist und mit einem entfernten Ende in der Nähe des Schwenkpunkts (16) angebracht ist, um den Schwenkpunkt zwangsgeführt in eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung entlang einer vertikalen Achse (z-z) relativ zu dem Basisteil (11) zu führen,
ein im Zentrum der Kugelform der Kapsel vorgesehenes, das äußere Ende der Führungsstütze und die Kapsel gelenkig verbindendes Lager (32), um der Kapsel die Winkelbewegungen zu gestatten, und
mindestens einen Antriebselement (33, 34, 35), um die Kapsel (14) in einer der vier möglichen Freiheitsgrade der vorgenannten Bewegungen anzutreiben,
wobei die Kapsel (14) derart ausgestaltet ist, dass keine mögliche Bewegung der Kapsel (14) in einer der vier Freiheitsgrade irgendeinen Teil der Kapsel (14) dazu bringt, sich außerhalb einer Bewegungshülle zu bewegen, die durch einen imaginären vertikalen Zylinder (41) definiert ist, der einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich ist mit dem Durchmesser der Kugelform (15) der Kapsel (14).

2. Bewegungssimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (14) einen Sitz für einen Fahrgast und einen Bildschirm (25) aufweist.

3. Bewegungssimulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche (15) der Kapsel (14) unterhalb des horizontalen Hauptdurchmessers abgeflacht ist.

4. Bewegungssimulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er umfangsseitig ein flexibles Element (39) umfasst, das zwischen der Kapsel (14) und dem Basisteil (11) angeordnet ist.

5. Bewegungssimulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Element (39) gegenüber dem Basisteil (11) und der Kapsel (14) abgedichtet ist, um eine Kammer (40) zu begrenzen, welche mit Flüssigkeitsdruck beaufschlagbar ist, um zumindest teilweise das Gewicht der Kapsel (14) zu tragen.

6. Bewegungssimulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Ringelement (13) umfasst, das drehbar an dem Basisteil (11) angebracht ist und wobei die Drehbewegung der Kapsel (14) durch Drehung des Ringelements (13) relativ zum Basisteil (11) ermöglicht ist, und einen zwischen dem Ringelement (13) und der Kapsel (14) vorgesehenes Antriebselement aufweist.

7. Bewegungssimulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement als Motor (38) ausgebildet ist.

8. Bewegungssimulator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der ausfahrbaren Führungsstütze (29) an dem Ringelement (13) angebracht ist.

9. Bewegungssimulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (32) ein Kreuzgelenk aufweist.

10. Bewegungssimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (32) ein Kugelgelenk aufweist.

11. Bewegungssimulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebselement (33, 34, 35) von einem linear elektromechanischen Spindelantrieb gebildet ist.

12. Bewegungssimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebselement (33, 34, 35) von einem hydraulisch betätigten Kolben und Zylinder gebildet ist.

13. Bewegungssimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebselement (33, 34, 35) ein linear elektromagnetisches Antriebselement ist.