KR101656503B1

KR101656503B1 - 센터축이 구비된 3축식 모션베이스

Info

Publication number: KR101656503B1
Application number: KR1020160048646A
Authority: KR
Inventors: 김형세; 전오곤; 이창화
Original assignee: (주)에드모텍
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2016-09-09

Abstract

본 발명은 센터축이 구비된 3축 모션베이스에 관한 것으로, 장치 또는 시뮬레이터의 바닥에 고정되며, 내측에 수용부(11)가 형성된 베이스프레임(10)과; 상기 베이스프레임(10)의 수용부(11)에 수평방향으로 서로 일정 간격을 두고 방사상으로 설치되는 3개의 구동모듈(20)과; 상기 구동모듈(20)의 상부에 설치되어 상기 구동모듈(20)을 상기 베이스프레임(10)에 고정시키며 중앙에 관통공(31)이 형성된 고정프레임(30)과; 상기 고정프레임(30)의 중앙에 형성된 관통공(31)을 통해 수직방향으로 설치되며, 일단에 구 형상의 볼부재(43)가 구비된 센터축(40)과; 상기 센터축(40)의 상부에 결합되면서 상기 3개의 구동모듈(20)의 동작에 의해 설치각도가 조절되는 데크(50)를 포함하고, 상기 3개의 구동모듈(20)은 각각 서보모터(21)와; 상기 서보모터(21)의 회전축에 설치되는 링크(22)와; 하단은 상기 링크(22)의 일단에 연결되고, 타단은 상기 데크(50)의 저면에 결합되는 연결로드(23);로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 본 발명은 이와 같이 3축식 모션베이스의 중앙에 볼 조인트 형식의 센터축을 구비함으로써 회전 모멘트의 형성이 방지되어 데크가 안정적으로 지지되는 동시에 데크의 설치각도를 쉽고도 원활하게 조절할 수 있어 다양한 형태의 외란에 적응할 수 있다.

Description

센터축이 구비된 3축식 모션베이스{3 Axis-type Motion Base with Center Axis}

본 발명은 센터축이 구비된 3축식 모션베이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차, 항공기, 선박, 또는 철도 차량 등의 조종을 모의하기 위한 시뮬레이터 등에 있어서 피치(pitch), 롤(roll) 및 요(yaw) 운동에 대응하여 수평을 유지할 수 있도록 3차원의 움직임을 발생시키는 모션베이스(또는 모션플랫폼)에 관한 것이다.

시뮬레이터는 물리 현상, 물체의 동작 등을 모의하기 위한 장치로서 비행기나 자동차·전동차 등의 조종 훈련 등에 주로 이용되며, 조종 훈련 등에 이용되는 시뮬레이터는 훈련을 더욱 현실감 있으면서도 효과적으로 수행할 수 있도록 3차원의 움직임을 발생시키도록 구성되며, 이를 위해 시뮬레이터는 일반적으로 영상장치, 조종장치, 운동장치 및 제어장치를 포함하고, 이때 운동장치와, 이 운동장치를 제어하는 제어장치를 통틀어 일반적으로 '모션베이스' 또는 '모션플랫폼'이라 일컫는다.

이러한 모션베이스에는 일반적으로 유압실린더 또는 전동모터 등에 의해 각각 동작되는 복수 개의 연결로드이 구비되고, 이들 복수 개의 연결로드은 각각 제어장치의 제어에 의해 승강 및/또는 회전 동작되면서 사용자가 위치하는 데크(deck)를 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 운동하도록 함으로써 실제의 환경을 모사한다.

종래의 모션베이스는 데크가 통상 3개 또는 6개의 연결로드에 의해 지지되면서 동작되며, 6개의 연결로드을 사용하는 6축식 모션베이스는 3축식 모션베이스에 비해 더 많은 수의 연결로드이 구비되기 때문에 데크를 더욱 안정적으로 지지하면서 구동시킬 수 있다는 장점은 있으나, 3축식 모션베이스에 비해 구조가 복잡할 뿐만 아니라 제조에 많은 비용이 소요되는 단점이 있으며, 더구나 6개의 연결로드 중 어느 하나의 연결로드에 고장이 발생하는 경우 데크를 별도의 유압장치 등을 사용하여 들어 올려 지지시킨 상태에서 고장난 연결로드을 분리하여 교체하여야 하기 때문에 유지 보수에도 많은 비용과 시간이 소요된다.

이에 반해 3개의 연결로드가 구비된 3축식 모션베이스는 6축식 모션베이스에 비해 구조가 간단하고 제작비용이 적게 든다는 장점은 있으나, 데크가 구동모듈과 데크 사이에 설치된 3개의 링크기구에 의해서만 지지되면서 동작되기 때문에 3개의 링크기구에 각각 상당한 하중이 작용하게 되며, 따라서 3개의 링크기구 각각 구동시키는 구동모듈(전기모터 또는 유공압실린더)의 용량을 필요 이상으로 크게 하여야 할 뿐만 아니라 구동모듈에 과도한 하중이 작용함으로써 구동모듈이 쉽게 고장나기도 하며, 또한 링크기구도 필요 이상으로 구조적으로 강건하여야 한다는 단점이 있다.

따라서 구조가 간단하면서도 데크의 하중을 효과적으로 지지함으로써 적절한 용량의 구동모듈과 링크기구를 구비한 3축식 모션베이스의 개발이 요구된다.

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10-1999-0060729

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10-2009-0039459

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20-0328224

Y1

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10-0406023

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10-1008410

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10-1377594

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따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 모션베이스가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 3축식 모션베이스의 중앙에 볼 조인트 형식의 센터축을 설치함으로써 구조가 간단하면서도 데크의 하중을 효과적으로 지지하여 구동모듈과 링크기구에 가해지는 하중을 대폭 줄일 수 있으며, 작동이 원활한 구조의 3축식 모션베이스를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 모션베이스를, 장치 또는 시뮬레이터의 바닥에 고정되며, 내측에 수용부가 형성된 베이스프레임과; 베이스프레임의 수용부에 수평방향으로 서로 일정 간격을 두고 방사상으로 설치되는 3개의 구동모듈과; 구동모듈의 상부에 설치되어 구동모듈을 베이스프레임에 고정시키며 중앙에 관통공이 형성된 고정프레임과; 고정프레임의 중앙에 형성된 관통공을 통해 수직으로 설치되며, 일단에 구 형상의 볼부재가 구비된 센터축과; 센터축의 상부에 결합되면서 3개의 구동모듈의 동작에 의해 설치각도가 조절되는 데크를 포함하고, 3개의 구동모듈은 각각 서보모터와; 서보모터의 회전축에 설치되는 링크와; 하단은 링크의 일단에 연결되고, 타단은 데크의 저면에 결합되는 연결로드;로 구성하는 것에 의해 달성된다.

그리고 본 발명은 센터축이 데크의 저면에 고정되면서 중앙 저면에 호 형상 홈이 형성된 설치브래킷과; 설치브래킷의 저면에 맞대어 설치되면서 중앙에 설치브래킷에 형성된 호 형상의 홈에 연장되는 호 형상의 홈이 형성된 링 형상의 고정부재와; 구 형상으로 이루어져 설치브래킷과 고정부재에 각각 형성된 홈이 연결되어 이루는 구 형상의 홈에 삽입 설치됨으로써 상부에 설치된 데크가 자유로이 회전되도록 하는 볼부재와; 볼부재의 하부에 일체로 연결되며 하단은 상기 고정프레임에 형성된 관통공을 관통하여 설치되는 축부재로 이루어지고, 축부재는 구동모듈, 링크 및 연결로드의 동작에 의해 데크와 함께 승강 동작되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 데크의 저면에는 볼트 삽입공이 각각 형성된 3개의 결합부가 수평방향으로 서로 일정 간격을 두고 방사상으로 형성되고, 결합부에 형성된 볼트 삽입공에 수평방향으로 삽입 설치된 볼트와 연결로드의 상단은 유니버셜 조인트 방식에 의해 연결되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

더욱이 본 발명 축부재의 외주면에 데크의 하강 행정의 크기를 제한할 수 있도록 걸림턱이 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더하여 본 발명은 설치브래킷과 고정부재가 데크의 저면에 설치되는 대신, 고정프레임의 상면에 설치되며, 센터축의 볼부재는 센터축의 하단에 위치되도록 한 상태에서 고정프레임의 상면에 위치되도록 설치되고, 볼부재와 연결된 축부재는 데크의 저면을 관통하여 설치됨으로써 센터축의 설치높이는 변하지 않는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따른 모션베이스는 선박 및 지상에 설치되는 이동형 레이더, 군함의 함포, 선박에 설치되는 기중기 및 각종 시뮬레이터 등의 수평을 유지하기 위한 장치로서 사용될 수 있으며, 본 발명은 이러한 모션베이스를 3축식으로 구성함으로써 6축식 모션베이스에 비해 그 구조가 훨씬 간단하며, 또한 모션베이스의 중앙에 볼조인트 형식의 센터축을 설치함으로써 데크의 하중을 견고하게 지지할 수 있는 동시에 데크의 하중이 구동모듈과 링크에 전달되지 않기 때문에 더욱 안정되고, 정확한 모션베이스의 동작이 담보된다.

또한 본 발명은 구동모듈, 링크 또는 연결로드가 고장나거나 손상되어 이들을 교체하는 경우에도 데크의 하중이 센터축에 의해 견고하게 지지되기 때문에 별도의 고정장치를 이용하여 데크를 고정하지 않고도 교체작업을 원활하게 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 센터축이 구비된 3축 모션베이스의 예를 보인 사시도,
도 2는 도 1의 분리 사시도,
도 3은 도 1의 단면도,
도 4(a, b)는 본 발명에 따른 베이스프레임의 예를 보인 사시도 및 평면도,
도 5(a)는 본 발명에 따른 3개의 구동모듈을 보인 사시도,
도 5(b)는 본 발명에 따른 구동모듈의 예를 보인 측면도,
도 6(a, b)은 본 발명에 따른 구동모듈이 동작하는 예를 보인 사용 상태도,
도 7(a, b)은 본 발명에 따른 고정플레이트의 예를 보인 사시도,
도 8(a)은 본 발명에 따른 센터축의 예를 보인 사시도,
도 8(b)은 본 발명에 따른 센터축의 축부재가 동작되는 예를 보인 사용 상태도,
도 9는 본 발명에 따른 센터축이 설치되는 다른 실시예를 보인 측면도,
도 10(a, b)은 본 발명에 따른 데크의 예를 보인 사시도,
도 11은 본 발명에 따른 데크가 각도 조절되는 예를 보인 사용 상태도,
도 12는 본 발명에 따른 데크가 승강되는 예를 보인 사용 상태도이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 구조가 간단하면서도 데크의 하중을 효과적으로 지지하여 링크 기구에 가해지는 하중을 대폭 줄일 수 있는 3축식 모션베이스를 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 3축식 모션베이스는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 베이스프레임(10), 구동모듈(20), 고정프레임(30), 센터축(40) 및 데크(50)를 포함한다.

본 발명에 따른 3축식 모션베이스는 비행기나 각종 장치의 동작을 모의하기 위한 시뮬레이터에 적용되어 사용되거나, 또는 움직이거나 진동하는 기계장치 등의 데크에 설치되어 데크의 자세를 수평으로 유지하기 위한 용도로 사용될 수 있는데, 이하에서는 본 발명에 따른 3축식 모션베이스를 데크의 수평 자세를 유지하기 위한 용도로 사용하는 것을 예로 하여 설명한다.

베이스프레임(10)은 장치 또는 시뮬레이터 등의 바닥에 견고하게 고정 설치되어 프레임으로서 기능하는 동시에, 후술하는 구동모듈(20)의 작동에 의해 그 설치각도가 조절됨으로써 3차원 방향으로의 움직임이 발생되며, 이러한 베이스프레임(10)은 도 4(a, b)에 도시된 바와 같이 그 상부는 개방되고 내측에는 적정 깊이의 수용부(11)가 형성된 수평의 단면 형상이 폐루프를 이루는데, 이때 수용부(11)의 일측은 후술하는 데크(50)에 설치된 복수 개의 센서의 검출 결과에 기초하여 구동모듈(20)의 동작을 각각 제어할 수 있도록 제어 프로그램이 내장된 제어부(12)에 의해 닫힘으로써 폐루프가 완성된다.

베이스프레임(10)의 내측에 형성된 수용부(11)에는 도 2 및 도 5(a, b)에 도시된 바와 같이 3개의 구동모듈(20)이 각각 중심을 기준으로 수평방향으로 120ㅀ 각도로 방사상으로 위치되는데, 이들 3개의 구동모듈(20)은 각각 데크(50)의 설치각도 조절할 수 있도록 서보모터(21)와, 서보모터(21)의 회전축에 그 중간 부분이 결합되는 링크(22)와, 그 하단은 링크(22)의 타단에 결합되고 상단은 데크(50)의 저면에 결합되는 연결로드(23)로 이루어지며, 3개의 구동모듈(20)의 저면은 각각 장치의 바닥에 견고하게 고정된다.

이때 3개의 구동모듈(20)에 각각 구비되는 링크(22)는 일정 길이를 가지는 판재로 이루어지면서 서보모터(21)의 회전축(도시하지 않음)이 링크(22)의 양단 사이에 위치되어 결합되고, 그 일단에는 연결로드(23)가 결합되는데, 이를 위해 링크(22)의 대략 중앙 부분과 일단에는 각각 관통공(도면부호 없음)이 형성되며, 이들 관통공에 볼트가 삽입되어 체결됨으로써 서보모터(21)의 회전축과 연결로드(23)의 하단이 링크(22)와 결합된다.

그리고 연결로드(23)의 상하단에는 각각 고리 형상의 결합공(도면부호 없음)이 구비되며, 이들 결합공에 각각 볼트(B) 등의 체결부재를 삽입하여 설치함으로써 연결로드(23)의 상하단이 각각 볼트(B) 등의 체결부재를 기준으로 회전 가능하게 설치된다.

이때 연결로드(23)의 상단은 결합공과 볼트(B) 등의 체결부재를 통해 데크(50)의 저면에 회전 가능하도록 연결되며, 이러한 연결 구조에 의해 도 6(a, b)에 도시된 바와 같이 서보모터(21)가 회전 동작되면 이에 의해 링크(22)가 서보모터(21)의 회전축을 기준으로 회전 동작되면서 연결로드(23)를 상승 또는 하강시킴으로써 데크(50)의 설치 각도가 조절되는 것이다.

구동모듈(20)의 상부에는 구동모듈(20)을 베이스프레임(10)에 견고하게 고정시킬 수 있도록 4각 블록 형상의 고정프레임(30)이 설치되는데, 이 고정프레임(30)은 도 7(a, b)에 도시된 바와 같이 복수 개의 볼트(도시하지 않음)에 의해 베이스프레임(10)에 결합됨으로써 베이스프레임(10)의 상면에 견고하게 고정되고, 그 중앙에는 관통공(31)이 형성되며, 이 관통공(31)을 통해 후술하는 센터축(40)의 축부재(44)가 수직으로 설치된다.

위에서 설명한 바와 같이 고정프레임(30)의 중앙에 형성된 관통공(31)에는 센터축(40)이 수직으로 관통 설치되는데, 이 센터축(40)은 도 8(a, b)에 도시된 바와 같이 데크(50)의 저면에 고정되면서 중앙 저면에 호 형상의 홈이 형성된 설치브래킷(41)과, 설치브래킷(41)의 저면에 맞대어 설치되면서 중앙에 설치브래킷(41)에 형성된 호 형상의 홈에 연장되는 호 형상의 홈이 형성된 링 형상의 고정부재(42)와, 구 형상으로 이루어져 설치브래킷(41)과 고정부재(42)에 각각 형성된 홈이 연결되어 이루는 구 형상의 홈에 삽입 설치됨으로써 자유로이 회전되는 볼부재(43)와, 볼부재(43)의 하부에 일체로 연결되며 그 하단은 고정프레임(30)에 형성된 관통공(31)을 관통하여 설치되는 축부재(44)로 이루어지고, 이때 볼부재(43)의 아래쪽 부분은 설치브래킷(41)의 저면에 결합된 고정부재(42)에 의해 구속됨으로써 볼부재(43)의 이탈이 방지된다.

위에서는 센터축(40)을 고정하기 위한 설치브래킷(41)을 데크(50)의 저면에 맞대어 설치하는 것으로 하여 설명하였으나, 이와 달리 설치브래킷(41)을 고정프레임(30)에 설치할 수도 있는데, 이 경우에는 설치브래킷(41)을 고정프레임(30)의 상면에 안정적으로 설치할 수 있도록 고정프레임(30)의 중앙에 형성된 관통공(31)의 외측에 방사상으로 복수 개의 결합공(도면부호 없음)이 구비된 설치부(32)가 형성된다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 구동모듈(20)의 동작에 의해 3개의 연결로드(23)가 동시에 상승하는 경우 고정프레임(30)의 관통공(31)에 삽입된 축부재(44)가 수직방향으로 상승되어 데크(50)가 상승하게 되고, 이와 반대로 3개의 연결로드(23)가 동시에 하강하는 경우 관통공(31)에 삽입된 축부재(44)가 수직방향으로 하강되어 데크(50)도 하강하게 되며, 이때 3개의 구동모듈(20)에 각각 연결된 연결로드(23)의 상승 및/또는 하강 행정의 크기가 다른 경우 볼부재(43)와 접촉 설치된 데크(50)가 볼부재(43)를 기준으로 3개의 연결로드(23)의 행정의 크기에 맞추어 자유로이 회전되면서 데크(50)의 설치각도가 변경되게 되며, 따라서 본 발명은 데크(50)가 3개의 연결로드(23)의 각각의 승강 동작이 자동으로 조절됨으로써 데크(50)가 설치된 장치의 주행 등에 따라 발생되는 다양한 형태의 피치, 롤 및/또는 요 운동에 적응하여 데크(50)의 설치각도가 원활하게 조절되게 된다.

그리고 축부재(44)의 외주면에는 수직방향으로 대략 중앙에 외측 방향으로 돌출되는 걸림턱(44A)을 형성함으로써 이 돌출된 걸림턱(44A)에 의해 데크(50)의 하강 행정이 제한되도록 구성할 수 있는데, 이러한 구성에 의해 데크(50)의 과도한 하강 동작이 억제되고, 따라서 구동모듈(20)과 센터축(40) 등의 부품이 손상되거나 파손되는 것이 방지된다.

위에서는 센터축(40)의 일단에 구비된 볼부재(43)는 데크(50)의 저면에 설치된 설치브래킷(41)과 고정부재(42)에 각각 형성된 홈에 삽입되어 설치되고, 이 볼부재(43)의 하단과 연결된 축부재(44)는 고정프레임(30)에 형성된 관통공(31)을 관통하여 설치됨으로써 센터축(40)이 고정프레임(30)과 데크(50) 사이에 연결 설치되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 도 9에 도시된 바와 같이 설치브래킷(41)과 고정부재(42)는 데크(50)의 저면에 설치할 때와는 역순으로 고정프레임(30)의 상면에 고정하고, 센터축(40)은 상하를 뒤집어 센터축(40)의 일단에 구비된 볼부재(43)는 축부재(44)의 하단에 위치되도록 한 상태에서 볼부재(43)를 고정프레임(30)의 상면에 위치되도록 설치하고, 볼부재(43)와 연결된 축부재(44)는 데크(50)의 저면을 관통하여 상향 설치함으로써 센터축(40)의 설치높이가 변하지 않도록 구성할 수도 있는데, 이 경우에는 구동모듈(20)의 동작에 의해 데크(50)가 상승 또는 하강하게 되면 이에 의해 축부재(44)가 고정프레임(30)의 관통공(31)으로부터 인입출되면서 승강 동작되는 대신에, 그 설치높이가 고정된 센터축(40)을 기준으로 데크(50)가 승강 동작되면서 높이가 조절되고, 이와 더불어 센터축(40)의 하단에 구비된 볼부재(43)의 회전에 의해 데크(50)의 설치각도와 쉽게 조절된다.

그러나 상기와 같이 볼부재(43)를 고정프레임(30)의 상면에 위치되도록 설치하고, 볼부재(43)와 연결된 축부재(44)는 데크(50)의 저면을 관통 설치함으로써 센터축(40)의 설치높이가 변하지 않도록 구성하게 되면 구동모듈(20)의 동작에 의해 데크(50)의 설치각도가 변하면서 이와 더불어 센터축(40)도 수직으로 이루지 못하고 센터축(40)의 설치각도도 변하면서 센터축(40)의 상단에 볼부재(43)를 기준으로 한 회전 모우멘트가 생성되게 되고, 이 회전 모우멘트가 구동모듈(20)과 링크 등에 작용하게 되어 모션베이스 전체의 평형 안전성이 저하된다는 단점이 있다.

센터축(40)의 상부에는 데크(50)가 설치되며, 이러한 데크(50)는 3개의 구동모듈(20)의 각각의 작동에 의해 그 설치각도가 자유로이 조절됨으로써 3차원 움직임을 달성하는데, 이를 위해 도 10(a, b)에 도시된 바와 같이 데크(50)의 저면에는 수직방향으로 설치되는 연결로드(23)의 상단과 수직방향으로 설치되는 볼트(B)에 의해 연결로드(23)와 데크(50)가 서로 결합될 수 있도록 볼트 삽입공(도면부호 없음)이 각각 형성된 3개의 결합부(51)가 수평방향으로 서로 일정 간격을 두고 방사상으로 형성되고, 이때 3개의 결합부(51)의 볼트 삽입공에 수평방향으로 삽입 설치되는 볼트(B)와 연결로드(23)의 상단은 유니버셜 조인트 방식에 의해 연결되며, 이러한 연결 방식에 의해 연결로드(23)가 볼트(B) 상에서 상하 방향 및/또는 좌우 방향으로 적절한 거리만큼 유동될 수 있게 되며, 그 결과 연결로드(23)가 볼트(B) 간의 설치각도가 직각을 유지하지 못하고 약간 기울어지더라도 이와 상관 없이 3개의 구동모듈(20)의 각각의 회전량에 따른 연결로드(23)의 조합된 승강 동작에 의해 데크(50)의 설치각도가 원활하게 조절되는 동시에 결합부(51)에 삽입된 볼트(B)와 연결로드(23) 사이에 과도한 뒤틀림에 의한 응력 등이 발생되지 않아 연결로드(23)이 손상되는 것이 방지되며, 유니버셜 조인트 방식의 연결 구조와 그 작용은 이미 잘 알려져 있으므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.

그리고 데크(50)에는 데크(50)의 현재 설치각도를 검출할 수 있도록 복수 개의 각도센서(도시하지 않음) 등의 센서가 구비되는데, 이들 센서는 데크(50)의 현재의 각도를 검출하여 그 결과를 신호형태로 구동제어부(12)에 송신하고, 구동제어부(12)는 이들 신호에 기초하여 3개의 구동모듈(20)의 동작을 각각 제어하여 데크(50)의 바닥면이 수평이 되도록 하며, 따라서 장치의 이동이나 진동 또는 구동 등에 의해 데크(50)에 외란이 가해지더라도 데크(50)가 수평자세를 유지할 수 있다.

또한 데크(50)의 상면에는 고정 대상물(장치)이 직접 설치되어 고정되거나, 이와 달리 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 데크(50)에 별도의 설치베이스(60)를 추가 설치하고, 이 추가 설치된 설치베이스(60)에 고정 대상물을 설치하는 것으로 실시될 수 있는데, 이와 같이 별도의 설치베이스(60)를 이용하여 고정 대상물을 설치하는 경우 고정 대상물의 크기에 따라 데크(50)의 구조를 변경하지 않고도 설치베이스(60)만을 교체함으로써 다양한 구조 또는 크기의 고정 대상물을 설치할 수 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 3축 모션베이스를 사용할 때에는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명의 모션베이스가 설치된 장치의 피치, 롤 및/또는 요 운동 등에 의해 데크(50)의 설치각도가 변하게 되면 데크(50)에 설치된 복수 개의 센서로부터 데크(50)의 현재의 설치각도가 검출되어 신호로서 수신되고, 제어부(12)는 이들 검출 신호에 맞추어 동작하도록 작성된 제어 프로그램에 의해 3개의 구동모듈(20)의 회전을 각각 제어하여 3개의 연결로드(23) 각각을 승강 동작시키며, 이러한 연결로드(23)의 조합된 승강 동작에 의해 데크(50)의 설치각도(자세)가 조절되면서 장치의 피치, 롤 및/또는 요 운동에 적절히 적응하게 되며, 따라서 장치의 이동, 진동 등에 의해사도 데크(50)의 자세가 일정하게 유지된다.

위에서는 본 발명에 따른 센터축이 구비된 3축 모션베이스가 차량이나 선박 등의 내부 또는 외부에 설치되어 데크(50)의 상부에 설치되는 각종 고정 대상물의 높이와 수평을 유지시키는 자세유지 장치로서 기능하는 것을 예로 하여 설명하였으나, 이와 달리 비행기 등의 조종 훈련을 목적으로 하는 시뮬레이터를 위한 모션베이스에도 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 3축식 모션베이스의 중앙에 볼 조인트 형식의 센터축을 구비함으로써 회전 모멘트의 형성이 방지되어 데크가 안정적으로 지지되는 동시에 데크의 설치각도가 쉽게 조절되고, 따라서 모션베이스가 설치된 장치에 진동 등에 따른 다양한 형태의 외란이 작용하더라도 이에 적응하여 그 자세를 안정적으로 유지할 수 있다.

10: 베이스프레임 11: 설치부
12: 제어부 20: 구동모듈
21: 서보모터 22: 링크
23: 연결로드 30: 고정프레임
31: 관통공 32: 설치부
40: 센터축 41: 설치브래킷
42: 고정부재 43: 볼부재
44: 축부재 44A: 걸림턱
50: 데크 51: 결합부
60: 설치베이스

Claims

장치 또는 시뮬레이터의 바닥에 고정되며, 내측에 수용부(11)가 형성된 베이스프레임(10)과;
상기 베이스프레임(10)의 수용부(11)에 수평방향으로 서로 일정 간격을 두고 방사상으로 설치되는 3개의 구동모듈(20)과;
상기 구동모듈(20)의 상부에 설치되어 상기 구동모듈(20)을 상기 베이스프레임(10)에 고정시키며 중앙에 관통공(31)이 형성된 고정프레임(30)과;
상기 고정프레임(30)의 중앙에 형성된 관통공(31)을 통해 수직방향으로 설치되며, 일단에 구 형상의 볼부재(43)가 구비된 센터축(40)과;
상기 센터축(40)의 상부에 결합되면서 상기 3개의 구동모듈(20)의 동작에 의해 설치각도가 조절되는 데크(50)를 포함하고,
상기 3개의 구동모듈(20)은 각각 서보모터(21)와; 상기 서보모터(21)의 회전축에 설치되는 링크(22)와; 하단은 상기 링크(22)의 일단에 연결되고, 타단은 상기 데크(50)의 저면에 결합되는 연결로드(23);로 이루어지고,
상기 센터축(40)은 상부에 설치된 상기 데크가 자유로이 회전되도록 하는 볼부재(43)와; 상기 볼부재(43)의 하부에 일체로 연결되며 하단은 상기 고정프레임(30)에 형성된 관통공(31)을 관통하여 설치되는 축부재(44)를 포함하고,
상기 구동모듈(20), 링크(22) 및 연결로드(23)의 동작에 의해 상기 데크(50)와 함께 승강 동작되며,
상기 축부재(44)의 외주면에는 걸림턱(44A)이 형성되는 것을 특징으로 하는 센터축이 구비된 3축 모션베이스.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 데크(50)의 저면에는 볼트 삽입공이 각각 형성된 3개의 결합부(51)가 수평방향으로 서로 일정 간격을 두고 방사상으로 형성되고, 상기 결합부(51)에 형성된 볼트 삽입공에 수평방향으로 삽입 설치된 볼트(B)와 상기 연결로드(23)의 상단은 유니버셜 조인트 방식에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 센터축이 구비된 3축 모션베이스.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 센터축(40)에는 상기 고정프레임(30)의 상면에 고정되면서 중앙 상면에 호 형상의 홈이 형성된 설치브래킷(41)과; 상기 설치브래킷(41)의 상면에 맞대어 설치되면서 상기 설치브래킷(41)에 형성된 홈에 연장되는 호 형상의 홈이 형성된 링 형상의 고정부재(42)가 구비되며,
상기 센터축(40)의 볼부재(43)는 상기 센터축(40)의 하단에 위치되도록 한 상태에서 상기 고정프레임(30)의 상면에 위치되도록 설치되고, 상기 볼부재(43)와 연결된 축부재(44)는 상기 고정프레임(30)에 형성된 관통공(31)을 관통하여 설치되는 대신 상기 데크(50)의 저면을 관통하여 설치됨으로써 상기 센터축(40)의 설치높이는 변하지 않는 것을 특징으로 하는 센터축이 구비된 3축 모션베이스.