KR102042307B1 - 시뮬레이터 - Google Patents

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KR102042307B1
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한조 후겐두른
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Abstract

운동 시뮬레이터(100)는 적어도 3의 병진운동 자유도를 가지며 각각 4개의 바 평행사변형/사다리꼴 배열을 갖는 적어도 3개의 액추에이터 조립체(106, 108, 110)를 갖는다. 지지부(214)가 또한 개시된다.

Description

시뮬레이터{SIMULATOR}
본 발명은 시뮬레이터에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 본 발명은 장치 또는 대상물 상에서 병진 또는 조합된 병진 및 회전 진동의 효과를 시뮬레이팅하기 위한 3-자유도의 진동 시뮬레이터에 관한 것이다.
진동 시뮬레이터는 잘 공지되었고, 일반적으로 제어 환경에서(예컨대, 실험실 또는 작업실) 현실 세계 현상의 효과를 시뮬레이팅하기 위하여 사용된다. 진동 시뮬레이터는 결국 사용될 환경을 견디는 것을 보장하기 위하여 기계적 및 전기적 설비를 테스트하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 진동 시뮬레이터는 비행 시에 겪는 고빈도 진동을 시뮬레이팅하기 위하여 헬리콥터 조종실(이에 따라 조종실 설비, 시트 및 파일럿)을 흔드는 비행 시뮬레이터 내에서 사용될 수 있다. 파일럿 및 주변 설비 상에서 이러한 진동의 효과가 모니터링될 수 있고 조종실 설비의 설게 및 파일럿 기술 및 트레이닝을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
진동 시뮬레이터는 진동 플랫폼, 진동방지 플랫폼, 비행 시뮬레이터, 구동 시뮬레이터, 지진 시뮬레이터, g-시트, 시트 쉐이커(seat shaker) 및 VDS(vehicle dynamics simulator), 다른 것들과 같은 장치 내에서 사용될 수 있다. 진동 플랫폼은 민간항공 규제 기관의 소위 "레벨 D" 비행 시뮬레이터 표준을 필요로 한다.
다양한 운동 시뮬레이터가 당업계에 존재한다. 이러한 일 예시는 US6077078이다. 대상 장치는 다양한 자유도로 운동을 제공할 수 있고 수직 수평 방향으로 운동을 제공하기 위하여 2의 자유도의 데카르트 활사면 상에 장착된다. 이 장치에 따른 문제점은 모두 3의 자유도로 병진운동을 제공하기 위하여 모션 플랫폼과 조합된 활사면이 많은 개수의 액추에이터를 필요로 하고 이는 비교적 복잡하고 고가이기 때문이다. 이는 또한 큰 공간 요건을 필요로 한다.
US 2005/0277092호는 3개의 수직 배향 액추에이터를 사용하는 시트 모션 시뮬레이터를 개시한다. 각각의 액추에이터는 수평 활사면 상에 배치된다. 이 문헌으로부터 자명하듯이, 병진운동 자유도로 시트를 이동시키기 위하여 각각의 액추에이터는 수직 및 수평 방향으로 이동한다. 이 특정 메커니즘은 복잡하고 크며, 진동의 조종실 내 시뮬레이션에 적합하지 않다.
본 발명의 목적은 적어도 3의 병진운동 자유도로 진동을 제공할 수 있고 컴팩트한 개선된 진동 시뮬레이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 양태에 따라서, 운동 시뮬레이터가 제공되며, 상기 운동 시뮬레이터는
기저,
사용 중에 기저 위에 배치된 이동식 지지부,
이동식 지지부에 기저를 연결하는 3개 이상의 이동식 지지 구동 조립체를 포함하고, 상기 각각의 이동식 지지 구동 조립체는
액추에이터,
제1 링크의 제1 단부가 제1 축 주위에서 적어도 부분원 궤적을 따르도록 액추에이터에 의해 이동가능하게 기저에 연결된 제1 단부를 갖는 제1 링크,
제2 링크의 제1 단부가 제1 축 주위에서 적어도 부분원 궤적을 따르도록 액추에이터에 의해 이동가능하게 기저에 연결된 제1 단부를 갖는 제2 링크를 포함하며,
제1 및 제2 링크는 각각의 제2 단부에서 이동식 지지부에 연결되고 제1 및 제2 링크는 각각의 제1 및 제2 단부에 유니버셜 조인트를 포함하고, 제1 및 제2 링크의 제1 단부는 이격되며 제1 및 제2 링크의 각각의 제2 단부는 이격된다.
바람직하게는, 이 타입의 메커니즘은 3의 병진운동 자유도로의 운동을 허용하고 단지 3개의 액추에이터만 필요로 한다(구동 조립체 당 하나). 각각의 조립체는 다른 구동 조립체들 중 하나가 이동할 때 이의 상대 운동을 허용하지만 기저에 대해 이동식 지지부를 이동시키도록 구동될 수 있는 이동식 지지부 및 기저를 갖는 4 바-링키지를 형성한다.
"유니버셜 조인트"는 적어도 2의 자유도로 이동할 수 있는 임의의 조인트 - 예를 들어, 카르단 조인트 또는 구형 조인트를 의미한다.
이동식 지지부는 시뮬레이션 또는 시험이 수행되는 설비 상의 복수의 부착 지점을 갖는 로딩 프레임 또는 플랫폼일 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체는 제1 축 주위에서 회전하도록 기저에 장착된 제1 크랭크를 포함하고, 제1 크랭크는 제1 링크의 제1 단부에서 유니버셜 조인트에 연결된다. 바람직하게는 제1 크랭크는 차축으로부터 반경방향으로 연장된다. 바람직하게는, 제2 크랭크는 차축으로부터 반경방향으로 연장되고, 제2 크랭크는 제2 링크의 제1 단부에서 유니버셜 조인트에 연결된다.
크랭크는 회전 운동을 통하여 이동식 지지부를 회전구동시킬 수 있다. 이는 회전식 액추에이터가 특히 진동 시뮬레이션과 같은 고빈도 응용에서 선형 액추에이터인 것이 선호될 수 있다. 선형 액추에이터는 또한 응급 상황에서 이를 중단시킬 브레이크를 필요로 하고(헥사포드(hexapod)를 사용할 때 플랫폼이 떨어지는 것을 방지하기 위하여) 반면 본 발명의 구성에 따른 회전식 액추에이터는 그렇지 않다.
차축은 직접 구동될 수 있거나 또는 바람직하게는 조립체는 차축으로부터 반경방향으로 연장되는 구동 크랭크를 포함하고, 구동 크랭크는 액추에이터에 의해 구동된다. 이에 따라 액추에이터의 추가 기어링이 허용된다. 구동 크랭크는 액추에이터에 의해 회전구동하는 액추에이터 크랭크에 의해 구동되는 푸시 로드에 의해 작동될 수 있다.
바람직하게는, 액추에이터 크랭크는 360°로 구동하도록 배열된다. 이는 모터가 연속적으로 방향을 변경하지 않는 것을 의미하고, 특히 진동 시뮬레이션에 대한 이점을 갖지 않는다.
액추에이터는 링크의 제1 단부에 의해 구획된 영역 내에 배치될 수 있거나 또는 지지 구동 조립체가 기저에 장착된다. 이는 배열이 더욱 컴팩트해지도록 만든다.
대안으로, 액추에이터는 링크의 제1 단부에 의해 구획된 영역 외측에 배치될 수 있거나 또는 지지 구동 조립체가 기저에 장착된다. 이는 액추에이터의 교체 및 보수를 더 용이하게 하고 더 큰 액추에이터가 사용될 수 있도록 허용한다.
바람직하게는, 제1 링크는 제1 길이를 가지며 제2 링크는 제2 길이를 갖고 링크의 제1 각각의 단부들과 링크의 제2 각각의 단부들 사이의 거리는 제1 길이 또는 제2 길이보다 길다.
4바 링크의 이 종횡비는 진동 시뮬레이션에 대해 선호되며, 이는 플랫폼의 운동 범위가 감소될지라도 조립체의 강성이 증가되기 때문이다. 고빈도수의 작은 운동은 진동 시뮬레이션, 특히 헬리콥터 조종실 시뮬레이션에 대해 이상적이고, 이와 같이 4-바 링크의 이 종횡비가 선호된다.
바람직하게는, 링크의 제1 각각의 단부와 링크의 제2 각각의 단부 사이의 거리는 제1 길이 또는 제2 길이의 적어도 3배, 바람직하게는 제1 길이 또는 제2 길이의 적어도 5배이다(즉, 이의 개별 길이의 적어도 3배 또는 적어도 5배).
대안으로, 진동의 큰 진폭이 필요로 한 경우, 4바 링크의 종횡비는 제1 및 제2 링크의 개별 길이가 이들의 단부들 간의 거리와 동일하거나 또는 이보다 길도록 변경될 수 있다. 이 배열은 이전의 실시 형태보다 덜 강성일지라도 더 큰-진폭의 진동을 위한 고도의 이동을 제공한다. 이들 조건 하에서, 추가 강성이 제2 양태에 대해 그리고 후술된 바와 같이 요구될 수 있다.
바람직하게는, 이동식 지지 구동 조립체와 독립적으로 이동식 지지부와 기저 사이에 로드 경로(load path)를 형성하는 하나 이상의 강성 조립체가 제공된다. 바람직하게는, 강성 조립체는 회전 운동 보다는 병진 운동 시에 덜 강성인 탄성 부재를 포함한다.
구동 조립체의 기하학적 형상으로부터 기인되는 4바 링크가 다양한 형상을 가질 수 있다. 제1 링크 및 제2 링크는 동일한 길이를 가질 수 있고, 이 경우에 4바 링크는 평행사변형(링크의 양 단부가 서로 균등하게 이격되는 경우) 또는 부등변사각형(그렇지 않은 경우)일 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따라서, 운동 시뮬레이터가 제공되며, 상기 운동 시뮬레이터는
기저,
사용 중에 기저 위에 배치된 이동식 지지부,
기저 및 이동식 지지부 사이에서 연장되는 스티프너(stiffener)를 포함하고, 상기 스티프너는
각각의 단부에서 기저에 부착된 일반적으로 제1 U-형 영역 및 각각의 단부에서 이동식 지지부에 부착된 일반적으로 제2 U-형 영역을 포함하고, 제1 U-형 영역은 각각의 단부들 사이의 제2 U-형 영역에 결합되고, U-형 영역은 사용 중에 이동식 지지부와 기저 사이에서 연장되는 요 축(yaw axis) 주위에서 서로에 대해 소정의 각도로 형성된다.
바람직하게는, 이 배열은 지지부를 제공하지만 요 축 주위에서 회전을 억제하고, 이는 진동 시뮬레이션, 특히 바람직하지 못한 요 회전에 노출되는 제1 양태에 따른 배열의 경우 중요하다.
바람직하게는 스티프너는
제1 U-형 영역을 형성하기 위하여 연결되고 기저에 각각 부착된 제1 및 제2 레그,
제2 U-형 영역을 형성하기 위하여 연결되고 이동식 지지부에 각각 연결된 제1 및 제2 암을 포함하고, 레그 및 암은 탄성 시트 재료로 구성된다.
레그 및 암은 요 축에 직교하는 영역에서 결합할 수 있다. 이 플레이트 유사 중심 영역은 요 강성을 제공한다.
바람직하게는 레그 및 암은 L-형이고 각각의 레그 및 암의 일부가 요 축과 동일 평면에 있고 이에 직교한다. 이에 따라 레그 및 암이 리프 스프링과 같이 기능을 한다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 진동 시뮬레이터의 사시도.
도 2는 명확함을 위해 플랫폼이 생략된 도 1의 시뮬레이터의 도면.
도 3은 명확함을 위해 플랫폼이 생략된 도 1의 시뮬레이터의 일부의 도면.
도 4는 명확함을 위해 플랫폼이 생략된 도 1의 시뮬레이터의 추가 일부의 도면.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 시뮬레이터의 액추에이터의 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 제2 진동 시뮬레이터의 일부의 사시도.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 시뮬레이터용 액추에이터의 일부의 5가지의 상이한 기하학적 구성의 도면.
도 8은 본 발명에 따른 제3 진동 시뮬레이터의 사시도.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 진동 시뮬레이터(vibration simulator, 100)가 도시된다. 진동 시뮬레이터(100)는 후술된 바와 같이 기저(102), 사용 중에 기저 위에 배치된 플랫폼(104)의 형태인 이동식 지지부, 및 기저(102)에 대해 플랫폼(104)을 이동시키는 3개의 개별 플랫폼 구동 조립체(106, 108, 110)을 포함한다. 플랫폼(104)은 또한 3개의 지지 조립체(192, 194, 196) 상에 지지된다.
기저(102)는 불규칙적인 오각형 프로파일과 같은 평평한 플레이트-형 부재이다. 기저(102)는 3개의 짧은 측면(118, 120, 122)을 제공하기 위하여 절두된 삼각형의 각각의 모서리와 3개의 긴 측면(112, 114, 116)을 갖는 삼각형의 형상이다. 기저(102)는 사용 중에 표면(통상, 플로어) 상에 장착된다. 대안으로, 기저는 해당 구성요소가 이에 직접 부착된 플로어일 수 있다.
플랫폼(104)을 참조하면, 짧은 측면(132, 134, 136)을 형성하는 절두 모서리와 긴 측면(126, 128, 130)을 갖는 삼각형으로부터 형성된 불규칙적인 오각형 형상인한 기저(102)와 유사하다. 이 실시 형태에서, 플랫폼(104)은 기저(102)와 동일하게 성형되고, 액추에이터 조립체(106, 108, 110)의 중립 위치에서 이에 대해 수직으로 오프셋 배열된다.
도 2에서, 플랫폼(104)은 제1, 제2 및 제3 구동 조립체(106, 108, 110)가 가시가능하도록 생략된다. 3개의 구동 조립체(106, 108, 110)가 실질적으로 동일하고(기저(102)에 대한 이의 배향을 제외하고) 이와 같이 제1 구동 조립체(106)가 상세히 기재될 것이다.
제1 구동 조립체(106)는 모터(138)에 의해 모터 축(M) 주위에서 회전구동하는 출력 샤프트(140)를 갖는 전기 모터(138)를 포함한다. 모터 크랭크(142)는 제2 마주보는 단부에 제2 단부 샤프트 부착부(146) 및 제1 단부에 제1 샤프트 부착부(144)를 갖는다.
조절식 링크 암(148)는 제2 마주보는 단부에 제2 샤프트 부착부(152) 및 제2 단부에 형성된 제1 샤프트 부착부(150)를 갖는다. 샤프트 부착 형성부(150, 152)는 복수의 회전 자유도를 갖는 구형 회전 조인트로서 형성된다. 조절식 링크(148)는 시뮬레이터(100)를 설치할 때 필요에 따라 그리고 공지된 방식으로 길이가 조절될 수 있다.
제1 구동 조립체(106)는 제1 차축 마운트(154) 및 제2 차축 마운트(156)를 포함한다. 각각의 차축 마운트(154, 156)는 고정되게 부착되도록 기저(106)에 부착된다. 각각의 차축 마운트(154, 156)는 차축을 수용하기에 적합한 베어링을 포함한다. 각각의 베어링은 단일의 회전 자유도의 움직임을 제공할 수 있는 원통형 조인트이다. 차축 마운트(154, 156)는 기저(102)의 긴 측면(112)의 이격되고 인접한 마주보는 단부이다. 차축 마운트(154, 156)의 조인트 차축은 단일의 조인트 축(X)과 평행하고 이와 정렬된다. 조인트 축(X)은 기저(102)의 중심을 향하여 제1 긴 축(112)으로부터 다소 오프셋 배열된다.
차축(158)은 일반적으로 일 단부에 각각 배치된 스터브 차축(162, 164)을 갖는 신장된 튜브(160)를 포함한다.
구동 크랭크(166)는 차축(158)의 축방향 중심에 배치되고 고정된다. 구동 크랭크(166)는 서로 오프셋 배열되고 평행하며 거울상인 제1 플레이트(168) 및 제2 플레이트(170)를 포함한다. 구동 크랭크(166)의 자유 단부에는(차축(158)에 마주보는) 개별적으로 각각의 플레이트(168, 170) 상에 샤프트 수용 형성부(172, 174)가 제공된다. 샤프트 수용 형성부(172, 174)는 모든 회전 자유도로 회전을 허용하는 구형 조인트 부착 형성부(152)에 연결된다.
차축(158)의 각각의 단부에는 각각 서로 반경방향으로 돌출되는 제1 차축 크랭크(176) 및 제2 차축 크랭크(178)가 제공된다. 각각의 차축 크랭크(176, 178)는 차축(158)에 고정되고, 각각의 크랭크는 차축(158)에 마주보는 단부에서 각각의 구형 조인트(180, 182)를 형성한다.
제1 조절식 차축 타이 로드(184) 및 제2 조절식 차축 타이 로드(186)가 제공되고 종래 기술에 공지된 바와 같이 길이가 조절가능하다.
제1 타이 로드 마운트(188) 및 제2 타이 로드 마운트(190)가 제공되고, 제1 긴 측면(126)의 각각의 단부에서 플랫폼(104)의 하측에 부착된다. 각각의 타이 로드 마운트는 각각 구형 조인트(189, 191)를 포함한다.
제1 액추에이터 조립체(106)가 다음과 같이 조립된다.
도 3을 참조하면, 출력 샤프트(140)는 크랭크 암(142)이 샤프트(140)가 모터(138)에 의해 구동됨에 따라 모터 축(M) 주위에서 회전하도록 크랭크 암(142) 상의 제1 샤프트 부착 지점(144)에 연결된다. 크랭크 암(142)의 제2 샤프트 부착부(146)는 링크(148)가 제1 링크 축(L1) 주위에서 크랭크 암(142)에 대해 자유롭게 회전하고 축(L1)에 수직인 차축 주위에서 부 회전을 수행하도록(부착부(150)가 구형 조인트이기 때문에) 스터브 샤프트를 통하여 조절식 링크(148)의 제1 샤프트 부착부(150)에 부착된다. 크랭크 암(142)은 출력 샤프트(140)가 크랭크 암(142)의 360° 회전과 간섭되지 않고 360°로 회전함에 따라 조절식 링크(148) 상에서 차단되지 않도록 구성된다. 따라서, 액추에이터(138)가 지속적으로 구동할 수 있다.
조절식 링크(148)의 제2 샤프트 부착부(152)는 구동 크랭크(166)의 플레이트(168, 170)의 샤프트 수용 형성부(172, 174) 사이에 배치된다. 구성요소들은 조절식 링크(148)가 구동 샤프트(166)에 대해 제2 링크 축(L2) 주위에서 회전할 수 있도록 서로 부착된다(링크(148)가 또한 부착 형성부(152)가 구형 조인트이기 때문에 주 회전을 수행할 수 있음). 모터 축(M), 제1 링크 축(L1) 및 제2 링크 축(L2)은 평행하다.
차축(158)은 또한 모터 축(M), 제1 링크 축(L1) 및 제2 링크 축(L2)에 평행한 조인트 축(X) 주위에서 회전하도록 장착된다.
각각의 차축 타이 로드(184, 186)는 차축 타이 로드(184, 186)가 모두 3의 회전 자유도로 차축 크랭크(176, 178)에 대해 회전할 수 있도록 차축 크랭크(176, 178)의 구형 조인트(180, 182)에 부착된다. 차축 타이 로드(184, 186)는 강성을 위해 각각의 차축 마운트에 나란히 배열된다.
각각의 타이 로드(188, 190)는 플랫폼(104)의 하측에 부착된다. 타이 로드 마운트(188, 190)는 타이 로드 마운트(188, 190)들 사이로부터 인출된 라인이 플랫폼(104)의 중심을 향하여 그리고 플랫폼(104)의 제1 긴 측면(126)에 대해 평행하고 이로부터 오프셋 배열되도록 차축(158)으로부터 오프셋 배열되고 이에 평행하게 장착된다.
타이 로드(184, 186)는 평행하고 동일한 길이로 형성되어 기저(102)에 대한 플랫폼(104)의 모든 위치에서 평행 사변형의 형태인 4개의 바 링크를 형성한다. 플랫폼(104)은 이에 따라 기저(102)에 대해 항시 평행하고 회전하지 않는다. 이 범위의 운동이 도 7a에 도식적으로 도시된다.
타이 로드(184, 186), 기저(102) 및 플랫폼(104)에 의해 형성된 4개의 바 링크는 로드(184, 186)가 이들의 각각의 단부들 사이의 거리보다 더 짧은 것을 특징으로 한다. 즉, 양 단부에서 타이 로드(184, 186)는 이들의 각각의 길이보다 더 긴 거리로 이격된다. 이는 메커니즘에 대한 안정성을 제공하고, 사용 중에 매우 높은 반력을 겪는 시뮬레이터(100)에 대한 강성을 제공한다. 또한, 타이 로드(184, 186)는 플랫폼(104) 및 기저(102)의 각각의 평면에 직교하지 않고 수직이 아니다. 이는 또한 시뮬레이터(100)에 대한 강성에 기여한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1 액추에이터 조립체(106)의 작동이 도식적으로 도시된다. 도 5a 및 도 5b는 도 2에서 방향(V)으로부터의 도식적인 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 비교하면, 도 5a는 이의 작동개시, 중립 위치에 있는 액추에이터(106)를 도시한다. 모터(138)의 출력 샤프트(140)의 작은 시계방향 회전에 의해 이동된 플랫폼(104)의 위치가 도 5b에 도시된다(작동개시 위치에서 숨은선). 도 5b에 도시된 바와 같이, 도 5b에 도시된 바와 같이, 크랭크 암(142)의 회전은 구동 크랭크(166)를 차례로 회전시키는 조절식 링크(148) 및 이의 일차 축 주위에서 차축(158)을 가압한다. 차축 크랭크(176, 178)은 또한 시계방향으로 회전하여 차축 타이 로드(184, 186)을 끌어당기고 플랫폼(104)을 하강시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 3개의 액추에이터 조립체(106, 108, 110)가 120°로 이격되어 배열된다. 즉, 이 조립체는 기저(102) 및 플랫폼(104) 주위에서 균일하게 이격된다.
액추에이터 조립체(106)에 의해 제공되는 운동은 플랫폼(104)을 제1 방향(D1)으로 가압한다. 이는 액추에이터 조립체(108, 110)(각각 D2 및 D3)에 의해 제공된 운동에 대해 120°의 각도로 수행된다. 이러한 운동은 차축(158), 차축 타이 로드(184, 186) 및 플랫폼(104)에 의해 구성된 평행사변형 링키지에 의해 허용된다. 각각의 액추에이터 조립체(106, 108, 110)는 플랫폼의 모두 3의 자유도로 병진 운동이 가능한(즉, 전후 방향으로의 운동, 측면 방향으로의 움직임, 및 수직 방향으로의 상승) 평행사변형 링키지 수단을 갖는다.
각각의 3개의 액추에이터 조립체(106, 108, 110)는 하나 이상의 3의 병진운동 자유도의 운동을 제공하기 위하여 동시에 또는 대안으로 활성화될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 플랫폼(104)은 지지 조립체(192, 194, 196) 상에 장착된다. 각각의 지지 조립체(192, 194, 196)는 실질적으로 동일하고 이와 같이 단지 지지 조립체(192)가 상세히 설명될 것이다.
도 3을 참조하면, 지지 조립체(192)는 기저(102)에 부착된 기저 플레이트(198)를 포함한다. 충격 흡수 쿠션(200)은 기저 플레이트(198)로부터 수직 방향으로 연장되고 이에 직교하며, 플랫폼 마운트(202)에 연결된다. 마운트(202)는 플랫폼(104)에 장착되도록 구성되는 2개의 외향으로 연장되는 플랜지(210, 212)에서 말단을 이루는 2개의 상향 연장된 측면 패널(206, 208)과 쿠션(200)에 연결된 기저(204)를 가지며, U-형으로 형성된다. 가능한 컴팩트하게 조립체를 구성하고 플랫폼(104)에 대한 적합한 지지부를 제공하기 위하여, 각각의 플랫폼 마운트(202)는 액추에이터 조립체(106)의 일부를 둘러싸고, U-섹션 내에서 측면 패널(206, 208)들 사이에 안착된 조절식 링크(148)를 둘러싼다. 쿠션(200)은 또한 플랫폼(102) 상의 페이로드의 정적 중량(static weight)을 지지한다. 요 회전(yaw rotation)(즉, 수직 축 주위에서 회전)을 방지하는 대안의 또는 추가 방법이 도 6에 도시될 수 있다. 도 6은 기저(102)에 연결되도록 구성된 제2 풋(218) 및 제1 풋(216)을 갖는 요 방지 플랫폼 지지부(214)를 도시한다.
각각의 풋(216, 218)은 각각 수직 플레이트-형 부재(220, 222)에 연결되고, 각각의 플레이트 부재(220, 222)는 각각 수평 부재(224, 226)에 연결된다. 이와 같이, 2개의 레그(228, 230)가 뒤집어진 'L'형상의 단면으로서 형성된다.
레그(228, 230)들 사이에는 수평 부재(224, 226를 연결하는 비교적 강성의 중심 플레이트(232)가 제공된다. 중심 플레이트(232)는 정사각형이고, 수평 부재(224, 226)는 2개의 마주보는 측면을 따라 이에 연결된다. 2개의 추가 수평 부재(234, 236)는 중심 플레이트(232)의 나머지 측면으로부터 연장되고, 수평 부재(224, 22^)와 유사하지만 수평 평면 내에서 이에 대해 90°로 연장된다. 수평 부재(234, 236)는 추가 수직 부재(238, 240)에 결합된다. 수평 부재와 수직 부재는 이에 따라 각각 "L" 형태의 암(242, 244)를 형성한다. 각각의 암(242, 244)은 플랫폼(104)을 연결하는 플랫폼 마운트(246, 248)에서 말단을 이룬다.
각각의 레그(228, 230) 및 암(242, 244)은 굽힘 시에 가요성 및 탄성적이지만 전단 시에 강성을 갖도록 선택된 재료로부터 구성된다(예컨대, 시트 금속). 이와 같이, 각각의 이들 부재가 리프 스프링으로서 기능을 한다. 암 및 레그의 "L" 형상 및 이들이 서로 90°로 배열됨에 따라, 지지부(214)는 일부 운동이 모두 3가지의 병진운동 방향으로 허용하고 이에 따라 수평 축 주위에서 기저에 대한 플랫폼의 회전이 허용된다. 지지부(214)에 의해 상당히 구속되는 1의 자유도는 요 자유도이고(yaw degree of freedom), 즉 수직 축 주위에서의 회전이다. 이는 주요하게 중심 플레이트(232) 및 수평 부재(224, 226, 234, 236)가 수평 방향으로 배향되기 때문이다.
변형예가 본 발명의 범위 내에 있다.
예를 들어, 타이 로드 마운트(188, 190)가 타이 로드(184, 186)의 배향을 조절하기 위하여 이동될 수 있다. 도 7a는 비-회전식 플랫폼(104)(전술된 바와 같이)을 보장하는 평행하고 동일한 길이의 타이 로드를 도시한다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 플랫폼을 향하여 분기되는 비평행한 동일 길이의 로드가 플랫폼 아래의 지점 주위에서 병진우동 및 회전 운동을 한다. 이는 예를 들어, 지진 시뮬레이션에 대해 유용할 수 있다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 비평행한 동일 길이의 타이 로드가 플랫폼 위의 지점 주위에서 회전을 한다. 이는 예를 들어, 매달린 구조물의 진동을 평가하는데 유용할 수 있다.
도 7d(동일하지 않은 길이이지만 평행함) 및 도 7e(동일하지 않은 길이지고 평행하지 않음)의 실시 형태는 또한 상이한 타입의 운동을 제공한다.
도 8을 참조하면, 시뮬레이터(100)와 유사한 진동 시뮬레이터(300)가 도시된다. 시뮬레이터(100)와 같이, 시뮬레이터(300)는 후술된 바와 같이 기저(302), 사용 중에 기저 위에 배치된 플랫폼(도시되지 않음)의 형태인 이동식 지지부, 및 기저(302)에 대해 플랫폼을 이동시키는 3개의 개별 플랫폼 구동 조립체(306, 308, 310)을 포함한다. 플랫폼은 또한 3개의 지지 조립체(392, 394, 396) 상에 지지된다.
시뮬레이터(100, 300)들 간의 차이가 후술된다.
2개의 차축 마운트(154, 156) 대신에, 제1 구동 조립체(306)는 제1 차축 마운트(354), 제2 차축 마운트(355), 제3 차축 마운트(356) 및 제4 차축 마운트(357)를 포함한다. 각각의 차축 마운트(354, 355, 356, 357)는 이에 고정되게 부착되는 방식으로 기저(306)에 부착된다. 각각의 차축 마운트(354, 355, 356, 357)는 차축을 수용하기에 적합한 베어링을 포함한다. 각각의 베어링은 단일의 회전 자유도의 운동을 제공할 수 있는 원통형 조인트이다. 차축 마운트(354, 355, 356, 357)의 조인트 축은 단일의 조인트 축(X)과 평행하고 정렬된다.
차축(358)이 제공된다. 차축(358)은 제1 차축 마운트(354)와 제4 차축 마운트(357) 사이에서 지지되고 축(X) 주위에서 회전하도록 장착된다. 차축은 또한 제3 및 제4 차축 마운트(356, 357)에 의해 중간에서 지지된다. 제2 및 제3 차축 마운트(355, 356)은 인접하다.
시뮬레이터(100)와 같이, 구동 크랭크(366)가 제3 및 제4 마운트(355, 356)의 측면에서 차축(358)의 중간에 위치 및 고정된다. 구동 크랭크(366)는 서로 오프셋 배열되고 평행하며 거울상인 제1 플레이트(368) 및 제2 플레이트(370)를 포함한다. 구동 크랭크(366)의 자유 단부에는(차축(358, 359)에 마주보는) 개별적으로 각각의 플레이트(368, 370) 상에 샤프트 수용 형성부(372, 374)가 제공된다. 샤프트 수용 형성부(372, 374)는 시뮬레이터(100)와 동일한 방식으로 푸시 로드에 연결된다.
차축의 중심에 추가 2개의 지지부가 제공됨에 따라 더 큰 강성 및 안정성이 허용된다.
도 8은 6개의 선택적이고 임시적인 지지부(400, 402, 404, 406, 408, 410)를 도시한다. 이들 지지부는 임의의 구동 조립체 또는 영구적 지지부가 수리 또는 교체될 필요가 있는 경우 플랫폼을 제 위치에 고정한다.

Claims (15)

  1. 운동 시뮬레이터(100)로서,
    기저(102),
    사용 중에 기저(102) 위에 배치된 이동식 지지부(104),
    이동식 지지부(104)에 기저를 연결하는 3개 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110)를 포함하고, 상기 각각의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110)는
    액추에이터(138),
    제1 링크(184)의 제1 단부가 제1 축(X) 주위에서 적어도 부분원 궤적을 따르도록 액추에이터에 의해 이동가능하게 기저(102)에 연결된 제1 단부를 갖는 제1 링크(184),
    제2 링크(186)의 제1 단부가 제1 축(X) 주위에서 적어도 부분원 궤적을 따르도록 액추에이터에 의해 이동가능하게 기저(102)에 연결된 제1 단부를 갖는 제2 링크(186)를 포함하며,
    제1 및 제2 링크(184, 186)는 각각의 제2 단부에서 이동식 지지부(104)에 연결되고 제1 및 제2 링크(184, 186)는 각각의 제1 및 제2 단부에 유니버셜 조인트(180, 182)를 포함하고, 제1 및 제2 링크(184, 186)의 제1 단부는 이격되며 제1 및 제2 링크(184, 186)의 각각의 제2 단부는 이격되는 운동 시뮬레이터(100).
  2. 제1항에 있어서, 이동식 지지부는 플랫폼인 운동 시뮬레이터(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110)는 제1 축(X) 주위에서 회전하도록 기저에 장착된 제1 크랭크(176)를 포함하고, 제1 크랭크(176)는 제1 링크(184)의 제1 단부에서 유니버셜 조인트(180)에 연결되는 운동 시뮬레이터(100).
  4. 제3항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110)는 제1 축 주위에서 회전하도록 기저에 장착된 차축(158)을 포함하고, 제1 크랭크(176)는 차축으로부터 반경방향으로 연장되는 운동 시뮬레이터(100).
  5. 제4항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110)는 차축(158)으로부터 반경방향으로 연장되는 제2 크랭크(178)를 포함하고, 제2 크랭크(178)는 제2 링크(186)의 제1 단부에서 유니버셜 조인트(182)에 연결되는 운동 시뮬레이터(100).
  6. 제1항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110) 내에서 액추에이터가 차축(158)을 직접 구동시키는 운동 시뮬레이터(100).
  7. 제1항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110)는 차축(158)으로부터 반경방향으로 연장되는 구동 크랭크(166)를 포함하고 구동 크랭크(166)는 액추에이터(138)에 의해 구동되는 운동 시뮬레이터(100).
  8. 제7항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110) 내에서 구동 크랭크(166)는 푸시로드(148)에 의해 구동되고, 상기 푸시로드는 액추에이터 크랭크(142)에 의해 구동되며, 상기 액추에이터 크랭크는 액추에이터(138)에 의해 회전구동되는 운동 시뮬레이터(100).
  9. 제8항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110) 내에서 액추에이터 크랭크(142)는 360°로 구동하도록 배열되는 운동 시뮬레이터(100).
  10. 제1항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110) 내에서 제1 링크(184)는 제1 길이를 가지며 제2 링크(186)는 제2 길이를 갖고 링크의 제1 각각의 단부들과 링크의 제2 각각의 단부들 사이의 거리는 제1 길이 또는 제2 길이보다 긴 운동 시뮬레이터(100).
  11. 제1항에 있어서, 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110)와 독립적으로 이동식 지지부와 기저 사이에 로드 경로(load path)를 형성하는 하나 이상의 강성 조립체(192)를 포함하는 운동 시뮬레이터(100).
  12. 제11항에 있어서, 강성 조립체(192)는 회전 운동 보다는 병진 운동 시에 덜 강성인 탄성 부재(200)를 포함하는 운동 시뮬레이터(100).
  13. 제1항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110) 내에서 제1 링크(184)와 제2 링크(186)가 동일한 길이를 갖는 운동 시뮬레이터(100).
  14. 제13항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110) 내에서 제1 및 제2 링크(184, 186)의 각각의 제1 단부가 소정 거리로 이격되고, 제1 및 제2 링크(184, 186)의 각각의 제2 단부가 각각의 제1 단부에서 동일한 거리로 이격되는 운동 시뮬레이터(100).
  15. 제13항에 있어서, 하나 이상의 이동식 지지 구동 조립체(106, 108, 110) 내에서 제1 및 제2 링크(184, 186)의 각각의 제1 단부가 제1 거리로 이격되고, 제1 및 제2 링크(184, 186)의 각각의 제2 단부가 제1 거리와 상이한 제2 거리로 이격되는 운동 시뮬레이터(100).
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