FR2703175A1

FR2703175A1 - 6-axes movement simulator

Info

Publication number: FR2703175A1
Application number: FR9303513A
Authority: FR
Inventors: Chen John De
Original assignee: JUBILEE INSTR Inc
Current assignee: JUBILEE INSTR Inc
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-09-30
Anticipated expiration: 2013-03-26
Also published as: FR2703175B1

Abstract

A 6-axes movement simulator comprises three retractable control rods (3), three drive shafts (5), a base platform (2), a working platform (1), and six servomotors and the power supply circuits of the motors, and is characterised in that each retractable control rod includes a lower end orthogonally coupled to a respective drive shaft by a respective driven shaft (6), and an upper end linked to one of the three vertices of an equilateral triangle of the working platform by a respective universal joint (7). The three drive shafts are mounted respectively on the base platform at the three vertices of an equilateral triangle.

Description

La présente invention concerne un simulateur de mouvement à 6 axes, qui simule le déplacement d'un avion dans l'air dans toutes les directions à des vitesses différentes au moyen d'un système de commande automatique. The present invention relates to a 6-axis motion simulator, which simulates the movement of an aircraft in the air in all directions at different speeds by means of an automatic control system.

Le professeur britannique D. Steward a divulgué un simulateur de mouvement à plate-forme à 6 axes de liberté pour simuler le vol d'un avion, qu'on appelle "Plate-forme de Steward". Actuellement, il existe deux types de simulateurs de mouvement à plateforme à 6 axes de liberté, à savoir le type 3-3 et le type 6-3. Ces deux types de simulateurs de mouvement à plate-forme à 6 axes de liberté, qui comprennent généralement une plate-forme de travail, sont supportés sur une plate-forme de base par six biellettes rétractables.La figure 1 représente un simulateur de mouvement à plate-forme à six axes de liberté du type 63 selon la technique antérieure, dans lequel chaque groupe de deux biellettes rétractables 3 est connecté à l'un de trois emplacements différents 15 situés sur la plate-forme de travail 1, et l'extrémité opposée de chaque biellette 3 est reliée à un emplacement respectif 25a, 25b, 25c de la plate-forme de base 2. Au stade initial, étant donné que l'on disposait d'un choix moins grand pour les actionneurs et les organes d'entraînement, un simulateur de mouvement à plate-forme à 6 degrés de liberté était généralement entraîné par une commande à pression d'huile ou à pression d'air suivant des mouvements linéaires.A cause des inconvénients que présentaient les grandes dimensions et les problèmes éventuels de pollution de l'environnement, l'application d'un simulateur de mouvement à plate-forme entraînée par huile ou par air était des plus limitées. The British professor D. Steward disclosed a platform motion simulator with 6 axes of freedom to simulate the flight of an airplane, which is called "Steward platform". Currently, there are two types of platform motion simulators with 6 axes of freedom, namely type 3-3 and type 6-3. These two types of motion simulators with a platform with 6 axes of freedom, which generally include a working platform, are supported on a basic platform by six retractable links. Figure 1 represents a motion simulator with platform with six axes of freedom of the type 63 according to the prior art, in which each group of two retractable links 3 is connected to one of three different locations 15 located on the working platform 1, and the end opposite of each link 3 is connected to a respective location 25a, 25b, 25c of the base platform 2. At the initial stage, since there was less choice for the actuators and the organs of training, a platform simulator with 6 degrees of freedom was generally driven by an oil pressure or air pressure control in linear movements. Because of the disadvantages that present Having the large dimensions and the possible problems of pollution of the environment, the application of a motion simulator to platform driven by oil or by air was very limited.

Selon le simulateur classique de mouvement à plate-forme à 6 degrés de liberté qu'on a mentionné cidessus et en liaison avec la figure 2, la position d'un point extrême quelconque de la plate-forme de travail 1 est déterminée par la valeur de l'extension des biellettes rétractables 3 et par l'angle de rotation de l'arbre mené 601, c'est-à-dire que le point extrême 15 de la plate-forme de travail 1 est établi en fonction des quantités désirées des extensions ALb et ALc de chacune des deux biellettes rétractables liées 3 et de l'angle de rotation désiré pour l'arbre mené 601. La zone accessible du point extrême 15 couvre l'aire formée en faisant tourner la zone de la ligne oblique de la figure 2 autour de l'arbre mené 601 suivant un angle de 3600, comme l'aire de couverture d'un anneau. Par conséquent, la zone accessible est limitée. According to the conventional motion simulator with a platform of 6 degrees of freedom which has been mentioned above and in conjunction with FIG. 2, the position of any end point of the working platform 1 is determined by the value of the extension of the retractable links 3 and by the angle of rotation of the driven shaft 601, that is to say that the end point 15 of the working platform 1 is established as a function of the desired quantities of extensions ALb and ALc of each of the two linked retractable links 3 and of the desired angle of rotation for the driven shaft 601. The accessible area of the end point 15 covers the area formed by rotating the area of the oblique line of the Figure 2 around the driven shaft 601 at an angle of 3600, like the area of cover of a ring. Therefore, the accessible area is limited.

Compte-tenu des problèmes précédents, on a mis au point la présente invention. En conséquence, un objet de la présente invention est de fournir un simulateur de mouvement à 6 axes, qui réduit le nombre des biellettes rétractables de manière à éliminer la collision, parmi les biellettes, pendant le mouvement de pliage de la structure. In view of the foregoing problems, the present invention has been developed. Accordingly, an object of the present invention is to provide a 6-axis motion simulator, which reduces the number of retractable links so as to eliminate the collision, among the links, during the folding movement of the structure.

Un autre objet de la présente invention est de fournir un simulateur de mouvement à 6 axes qui augmente grandement la zone accessible du point extrême de chaque biellette rétractable sans changer la quantité de l'extension de la biellette rétractable respective et les dimensions de la plate-forme de travail ou de la plate-forme de base, dans le but d'accroître relativement la zone de travail de la plate-forme de travail. Another object of the present invention is to provide a 6-axis motion simulator which greatly increases the accessible area of the end point of each retractable link without changing the amount of extension of the respective retractable link and the dimensions of the platform. working form or basic platform, with the aim of relatively increasing the working area of the working platform.

Selon le mode de réalisation préféré, le simulateur de mouvement à 6 axes est généralement constitué de trois biellettes rétractables, de trois arbres d'entraînement, d'une plate-forme de base, d'une plate-forme de travail, et de six servomoteurs et des circuits d'alimentation des moteurs. Les biellettes rétractables comportent chacune une extrémité inférieure couplée orthogonalement à un arbre d'entraînement par un arbre mené respectif, et une extrémité supérieure connectée à l'un des trois sommets d'un triangle équilatéral situé sur la plate-forme de travail par un joint universel respectif. Les arbres d'entraînement sont montés respectivement sur la plate-forme de base aux trois sommets d'un triangle équilatéral. According to the preferred embodiment, the 6-axis motion simulator generally consists of three retractable links, three drive shafts, a base platform, a work platform, and six servomotors and motor supply circuits. The retractable links each have a lower end orthogonally coupled to a drive shaft by a respective driven shaft, and an upper end connected to one of the three vertices of an equilateral triangle located on the work platform by a seal. respective universal. The drive shafts are mounted respectively on the base platform at the three vertices of an equilateral triangle.

La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints, dans lesquels
La figure 1 représente un simulateur de mouvement à plate-forme à 6 degrés de liberté du type 63;
La figure 2 est une représentation schématique d'une zone accessible d'un point extrême sur la plate-forme de travail du simulateur de mouvement de la figure 1;
La figure 3 représente un simulateur de mouvement à 6 axes selon la présente invention;
La figure 4 est une représentation schématique de la zone accessible d'un point extrême sur la plate-forme de travail du simulateur de mouvement de la figure 3; et
La figure 5 est une vue partielle éclatée du simulateur de mouvement de la figure 3.The present invention will be understood from the following description given in conjunction with the accompanying drawings, in which
FIG. 1 represents a movement simulator with a platform with 6 degrees of freedom of the type 63;
Figure 2 is a schematic representation of an accessible area from an end point on the working platform of the motion simulator of Figure 1;
FIG. 3 represents a 6-axis movement simulator according to the present invention;
Figure 4 is a schematic representation of the accessible area from an end point on the working platform of the motion simulator of Figure 3; and
FIG. 5 is a partial exploded view of the motion simulator of FIG. 3.

En liaison avec la figure 3, un simulateur de mouvement à 6 axes selon la présente invention est généralement constitué de trois biellettes rétractables 3, de trois arbres d'entraînement 5, d'une plate-forme de base 2, d'une plate-forme de travail 1 et de six servo-moteurs 401, 402 et des circuits apparentés d'alimentation (non représentés). Chaque biellette rétractable 3 comporte une extrémité inférieure reliée orthogonalement à un arbre d'entraînement 5 par un arbre mené respectif 6, et une extrémité supérieure connectée à la plate-forme de travail 1 à l'un des trois sommets d'un triangle équilatéral par un joint universel respectif 7. Chaque arbre d'entraînement 5 est monté sur la plate-forme de base 2 à l'un des trois sommets d'un triangle équilatéral. In connection with FIG. 3, a 6-axis movement simulator according to the present invention generally consists of three retractable links 3, three drive shafts 5, a base platform 2, a platform working form 1 and six servo motors 401, 402 and related supply circuits (not shown). Each retractable link 3 has a lower end connected orthogonally to a drive shaft 5 by a respective driven shaft 6, and an upper end connected to the work platform 1 at one of the three vertices of an equilateral triangle by a respective universal joint 7. Each drive shaft 5 is mounted on the base platform 2 at one of the three vertices of an equilateral triangle.

En liaison avec la figure 4, l'emplacement d'un point extrême quelconque sur la plate-forme de travail 1 est déterminé par la quantité de l'extension des biellettes rétractables 3, et l'angle de rotation des arbres d'entraînement 6 et des arbres menés 5. En figure 4, l'emplacement du point extrême 7 sur la plateforme de travail 1 pour l'une quelconque des biellettes rétractables 3 est déterminé par la quantité AL de l'extension des biellettes rétractables 3; l'angle de rotation O des arbres d'entraînement 5; l'angle de rotation d des arbres menés 601. Par conséquent, la zone accessible du point extrême 7 couvre l'aire couverte en faisant tourner l'anneau des lignes obliques, comme cela est représenté en figure 4, autour de l'arbre mené respectif 601 suivant un angle de 3600, comme aire de couverture d'une coquille sphérique épaisse. In connection with FIG. 4, the location of any end point on the working platform 1 is determined by the amount of extension of the retractable links 3, and the angle of rotation of the drive shafts 6 and driven shafts 5. In FIG. 4, the location of the end point 7 on the working platform 1 for any of the retractable links 3 is determined by the quantity AL of the extension of the retractable links 3; the angle of rotation O of the drive shafts 5; the angle of rotation d of the driven shafts 601. Consequently, the accessible area of the end point 7 covers the covered area by rotating the ring of the oblique lines, as shown in FIG. 4, around the driven shaft respective 601 at an angle of 3600, as the coverage area of a thick spherical shell.

Selon la structure ci-dessus, si les trois emplacements différents sur la plate-forme de travail 1 sont symétriques, la zone de travail de la plate-forme de travail 1 est déterminée conformément à la zone accessible du pont extrême 7. Au moyen d'une intégration ou à partir des gammes de déplacement indiquées en figures 2 et 4, on comprendra que la zone de déplacement de la coquille sphérique épaisse selon la présente invention, comme représenté en figure 4, est relativement plus large et plus régulière que la zone de déplacement de l'anneau selon la structure de la plateforme de la technique antérieure. Par conséquent, en comparaison avec la structure de l'art antérieur, la présente invention sera moins susceptible d'un manque de contrôle dans sa mise en pratique. According to the above structure, if the three different locations on the working platform 1 are symmetrical, the working area of the working platform 1 is determined in accordance with the accessible area of the end deck 7. By means of '' an integration or from the ranges of displacement indicated in FIGS. 2 and 4, it will be understood that the zone of displacement of the thick spherical shell according to the present invention, as represented in FIG. 4, is relatively wider and more regular than the zone movement of the ring according to the structure of the platform of the prior art. Consequently, in comparison with the structure of the prior art, the present invention will be less susceptible to a lack of control in its implementation.

Etant donné qu'on utilise une moins grande quantité des biellettes rétractables 3 dans la présente invention, les collisions entre les biellettes rétractables 3 sont minimisées pendant un mouvement de pliage. En d'autres termes, la capacité de pliage est relativement accrue. En outre, comme la plage de déplacement du point extrême sur la plate-forme de travail 1 pour la biellette rétractable 3 est relativement augmentée, on dispose d'une zone de travail relativement plus grande pour la plate-forme de travail 1 sans changer la quantité maximum de l'extension de la biellette rétractable 3 et les dimensions de la plateforme de travail 1 ainsi que celles de la plate-forme de base 2. Since less retractable links 3 are used in the present invention, collisions between retractable links 3 are minimized during a folding movement. In other words, the folding capacity is relatively increased. In addition, as the range of displacement of the end point on the working platform 1 for the retractable link 3 is relatively increased, there is a relatively larger working area for the working platform 1 without changing the maximum amount of extension of the retractable link 3 and the dimensions of the working platform 1 as well as those of the base platform 2.

En liaison avec la figure 5, étant donné que le simulateur de mouvement de la présente invention présente une structure symétrique, on n'a représenté à titre de référence qu'une partie de celle-ci. La plateforme de travail 1 peut être triangulaire ou circulaire, comportant des connecteurs d'extrémité 17 disposés symétriquement aux angles ou à la périphérie. La plateforme de base 2 peut être triangulaire ou circulaire, comportant des connecteurs d'extrémité 27 à des emplacements correspondant aux connecteurs 17 de la plate-forme de travail 1. Des piliers 15 comportent des plaques de renforcement 16 fixées à la partie inférieure de manière à maintenir en place la plate-forme de base 2. Chaque biellette rétractable 3 est constituée d'une vis de guidage 31 et d'une douille de guidage 32. La vis de guidage 31 est constituée d'une tige filetée 31a et d'un écrou 31b.La tige filetée 31a comporte une extrémité supérieure accouplée au connecteur d'extrémité respectif 17 de la plate-forme de travail 1 par un joint universel respectif 7, et une extrémité inférieure vissée dans la douille de guidage 32. La douille de guidage 32 est constituée d'un tube allongée creux, ayant un support supérieur 32a au sommet pour maintenir l'écrou 31b de la vis de guidage respectif 31 et un support inférieur 32b pour maintenir une extrémité supérieure de connexion 33b d'un arbre de transmission respectif 33. L'arbre de transmission 33 est constitué drun essieu solide ayant une extrémité de connexion supérieure 33b connecté au support inférieur 32b de la douille de guidage respective 32 et une extrémité de connexion inférieure 33a reliée à une unité d'entraînement respective.L'unité d'entraînement pour la commande de la biellette rétractable respective 3 est constituée d'un servomoteur 402 et du circuit d'alimentation du moteur (non représenté) . L'arbre de sortie 402a du servomoteur 402 est accouplé à l'extrémité de connexion inférieure 33a de l'arbre de transmission respectif 33 par un coupleur respectif 8. In connection with FIG. 5, since the motion simulator of the present invention has a symmetrical structure, only part of it has been shown for reference. The working platform 1 can be triangular or circular, comprising end connectors 17 arranged symmetrically at the corners or at the periphery. The base platform 2 can be triangular or circular, having end connectors 27 at locations corresponding to the connectors 17 of the working platform 1. Pillars 15 have reinforcing plates 16 fixed to the bottom so to keep the base platform in place 2. Each retractable link 3 consists of a guide screw 31 and a guide bush 32. The guide screw 31 consists of a threaded rod 31a and a nut 31b. The threaded rod 31a has an upper end coupled to the respective end connector 17 of the working platform 1 by a respective universal joint 7, and a lower end screwed into the guide bush 32. The bush guide 32 consists of an elongated hollow tube, having an upper support 32a at the top to hold the nut 31b of the respective guide screw 31 and a lower support 32b to hold an extrem upper connection unit 33b of a respective transmission shaft 33. The transmission shaft 33 consists of a solid axle having an upper connection end 33b connected to the lower support 32b of the respective guide bush 32 and a lower connection end 33a connected to a respective drive unit. The drive unit for controlling the respective retractable link 3 consists of a servomotor 402 and the motor supply circuit (not shown). The output shaft 402a of the servomotor 402 is coupled to the lower connection end 33a of the respective transmission shaft 33 by a respective coupler 8.

Comme cela est indiqué, la biellette rétractable 3 est accouplée orthogonalement à une extension lla de l'arbre d'entraînement respectif 5 par l'arbre mené respectif 6. L'arbre de transmission 33 est inséré dans un trou (non représenté) ménagé dans l'arbre mené respectif 6, et est supporté par des roulements à billes 14c, 13b. L'arbre mené 6 est accouplé à un étrier 11 sur l'arbre d'entraînement respectif 5 par un goujon (non représenté) supporté sur un roulement à billes 13a, goujon qui est inséré dans l'axe 14a de l'arbre mené 6 et dans l'extension lla de l'arbre d'entraînement respectif 5. L'étrier 11 comporte une extrémité avant fixée à l'arbre d'entraînement respectif 5 par un boulon (non représenté),et une extrémité arrière accouplée à la sortie d'un variateur de vitesses 9 par un boulon ou un axe de blocage (non représenté) .L'entrée du variateur de vitesses 9 est accouplée à l'arbre de sortie 401a du servomoteur respectif 401 par un goujon de blocage (non représenté). L'arbre d'entraînement 5 et le variateur de vitesses respectif 9 sont reçus à l'intérieur d'un carter constitué d'un couvercle avant 91 et d'un couvercle arrière 92 fixés au connecteur extrême respectif 27 de la plate-forme de base 2 par des boulons (non représentés). Le servomoteur 401 est monté sur le couvercle avant 91 du carter par des boulons (non représentés). As indicated, the retractable link 3 is orthogonally coupled to an extension 11a of the respective drive shaft 5 by the respective driven shaft 6. The transmission shaft 33 is inserted into a hole (not shown) formed in the respective driven shaft 6, and is supported by ball bearings 14c, 13b. The driven shaft 6 is coupled to a stirrup 11 on the respective drive shaft 5 by a stud (not shown) supported on a ball bearing 13a, a stud which is inserted in the axis 14a of the driven shaft 6 and in the extension 11a of the respective drive shaft 5. The stirrup 11 has a front end fixed to the respective drive shaft 5 by a bolt (not shown), and a rear end coupled to the outlet of a speed variator 9 by a bolt or a locking pin (not shown). The input of the speed variator 9 is coupled to the output shaft 401a of the respective servomotor 401 by a locking pin (not shown) . The drive shaft 5 and the respective variable speed drive 9 are received inside a casing consisting of a front cover 91 and a rear cover 92 fixed to the respective extreme connector 27 of the platform. base 2 by bolts (not shown). The actuator 401 is mounted on the front cover 91 of the casing by bolts (not shown).

Comme cela est indiqué, la présente invention fournit un simulateur de mouvement à 6 axes, qui présente une structure simple pour un pliage commode, et qui produit une zone de travail relativement grande pour la plate-forme de travail sans changer les dimensions. As noted, the present invention provides a 6-axis motion simulator, which has a simple structure for convenient folding, and which produces a relatively large work area for the work platform without changing dimensions.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. The present invention is not limited to the embodiments which have just been described, it is on the contrary susceptible to modifications and variants which will appear to those skilled in the art.

Claims

1 - 6-axis motion simulator comprising three retractable links (3), three drive shafts (5), a basic platform (2), a working platform (1), and six servomotors (401 , 402) and the motor supply circuits, characterized in that the three retractable links each have a lower end coupled orthogonally to a respective drive shaft by a respective driven shaft (6) and an upper end connected to the one of the three vertices of an equilateral triangle on said work platform by a respective universal joint (7); the drive shafts are respectively mounted on the base platform at the three vertices of an equilateral triangle.

2 - Simulator according to claim 1, characterized in that the retractable links (3) respectively comprise a guide screw (31) coupled to a servomotor by a coupler.

3 - Simulator according to claim 1, characterized in that the drive shafts (5) are respectively coupled to a speed variator (9), this variator comprising an outer casing (91, 92), a gear change gear , an input tree, and an output tree.