KR20120078010A - 4축 모션 베이스 장치 - Google Patents

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KR20120078010A
KR20120078010A KR1020100140165A KR20100140165A KR20120078010A KR 20120078010 A KR20120078010 A KR 20120078010A KR 1020100140165 A KR1020100140165 A KR 1020100140165A KR 20100140165 A KR20100140165 A KR 20100140165A KR 20120078010 A KR20120078010 A KR 20120078010A
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김의석
안양우
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(주)시뮬라인
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Abstract

본 발명은 4축 모션 베이스 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 롤(Roll), 히브(Heave), 피치(Pitch) 방향뿐만 아니라 서지(Surgy) 방향의 움직임이 가능한 4축 모션 베이스 장치에 관한 것이다.

Description

4축 모션 베이스 장치{Motion base device}
본 발명은 4축 모션 베이스 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 롤(Roll), 히브(Heave), 피치(Pitch) 방향뿐만 아니라 서지(Surgy) 방향의 움직임이 가능한 4축 모션 베이스 장치에 관한 것이다.
일반적으로 체감형 운동 시뮬레이터(simulator)는 제한된 공간에서 탑승자를 움직여 탑승자가 자동차나 비행기 등을 탔을 때 느끼게 되는 운동감과 유사한 운동감을 느끼게 해주는 장치이다.
이와 같은 시뮬레이터는 최근 들어 게임, 각종 테스트나 운전 훈련, 나아가 군사목적용의 항공기 조종모사에 이르기까지 다양한 분야에 사용되고 있다.
가장 일반적으로 사용되는 체감형 운동 시뮬레이터(simulator)는 6 자유도 운동이 가능하며 스튜어트 플랫폼(STEWART PLATFORM)으로 불리는 항공기 조종사 훈련용 장치가 있다.
그러나 상기 스튜어트 플랫폼(STEWART PLATFORM)은 유압모션 베이스를 기본으로 하면서 자유도가 높아 장치구조가 복잡하고 제작비용이 높은 단점이 있다.
또한 이와 같은 시뮬레이터는 여러 사람이 이용하는 대형장비용으로 주로 이용되어 상대적으로 적은 인원이 사용하면서 게임과 같이 인체의 움직임에서 스릴과 재미를 느끼도록 섬세하게 제어되는 운동의 역동성을 실현하는데 한계를 갖고 있었다.
특히, 영화관 등과 같이 한정된 공간에서 효과적으로 구동가능하며, 현실성 있는 움직임을 구현하기 위한 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발명은 롤(Roll), 히브(Heave), 피치(Pitch) 방향뿐만 아니라 서지(Surgy) 방향의 움직임이 가능하여 보다 역동적이고 현실성 있는 움직임을 구현할 수 있는 4축 모션 베이스 장치를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 25Cm 이상의 비교적 긴 길이의 서지(Surgy) 방향으로의 움직임이 가능한 4축 모션 베이스 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상부에 좌석(101)이 형성되는 제1판(100); 상부에 2열을 갖는 복수개의 높이조절수단(300)이 구비되어 상기 제1판(100)과 연결되며, 하측에 레일연결부(500)가 형성되는 제2판(200); 상기 레일연결부(500)에 대응되는 레일(610) 및 상기 제2판(200)을 이동시키는 구동부(620)가 형성된 고정판(600); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 제2판(200) 상측의 좌ㆍ우 방향으로 중심 영역에 "∩"자 형태의 안내부(410)가 형성된 높이지지부(400)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 높이지지부(400)가 상기 높이조절수단(300)의 작동에 의해 높이방향으로 높이가 조절되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 레일(610)은 상기 고정판(600)에 좌ㆍ우 또는 전ㆍ후 방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 높이조절수단(300)의 작동에 의해 상기 제1판(100)이 롤(Roll), 히브(Heave), 및 피치(Pitch) 방향으로 움직이며, 상기 구동부(620)에 의해 상기 제2판(200)이 레일(610)을 따라 이동되어 서지(Surgy) 방향으로 움직이는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 고정판(600)에 상기 레일(610)과 평행한 보조레일(630)이 형성되고, 상기 제2판(200)에 상기 보조레일(630)과 대응되는 보조레일연결부(500)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 높이조절수단(300)은 액추에이터(310); 상기 액추에이터(310)로부터 연장되는 구동축(320); 상기 구동축(320)에 연결되며, 상기 구동축(320) 회전에 의해 좌ㆍ우 방향으로 이동되는 볼스크류(330); 상기 제1판(100)과 연결되는 제1조인트(340); 상기 제2판(200)과 연결되는 제2조인트(350); 상기 제1조인트(340) 및 제2조인트(350)의 양측 면이 각각 상기 액추에이터(310) 및 볼스크류(330)와 연결되어 마름모꼴을 형성함으로써 상기 볼스크류(330)의 이동에 의해 상기 제1판(100)의 높이를 조절하는 연결링크(360); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 롤(Roll), 히브(Heave), 피치(Pitch) 방향으로 움직임이 가능한 3축 모션 베이스 장치(1000)의 프레임 하측에 형성되는 레일연결부(500); 상기 레일연결부(500)에 대응되는 레일(610) 및 상기 3축 모션 베이스 장치(1000)의 프레임 전체를 이동시키는 구동부(620)가 형성된 고정판(600); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치는 롤(Roll), 히브(Heave), 피치(Pitch) 방향뿐만 아니라 서지(Surgy) 방향의 움직임이 가능하여 보다 역동적이고 현실성 있는 움직임을 구현할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치는 25Cm 이상의 비교적 긴 길이의 서지(Surgy) 방향으로의 움직임이 가능한 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 4축 모션 베이스 장치를 나타낸 사시도 및 분해사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 4축 모션 베이스 장치의 높이조절수단을 나타낸 사시도 및 작동 상태를 나타낸 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 4축 모션 베이스 장치의 4축 방향 움직임을 나타낸 도면.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 4축 모션 베이스 장치(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 제1판(100), 제2판(200), 고정판(600)을 포함하여 형성된다.
상기 제1판(100)은 상부에 좌석(101)이 형성되어 탑승객이 착석되는 공간을 형성한다.
즉, 상기 제1판(100)은 나머지 구성에 의해 다양한 방향으로의 움직임이 가능하다.
상기 제2판(200)은 상부에 제1판(100)과 연결되며, 하부에 고정판(600)과 연결되는 구성으로서, 상기 제2판(200) 상측에 상기 제1판(100)이 롤(Roll), 히브(Heave), 및 피치(Pitch) 방향으로 움직임이 가능하도록 높이조절수단(300)이 형성된다.
즉, 상기 높이조절수단(300)은 상기 제1판(100)과 제2판(200) 사이에 구비되어 상기 제1판(100)과 제2판(200) 사이의 거리인 높이를 조절하는 수단으로 복수개가 구비되되, 2열을 갖도록 형성된다.
이 때, 각각의 높이조절수단(300)은 액추에이터(310)에 의해 개별적으로 작동되며, 다양한 높이조절수단(300)이 이용될 수 있다.
도 3에 도시한 높이조절수단(300)은 일예를 나타낸 것으로서, 액추에이터(310), 구동축(320), 볼스크류(330), 제1조인트(340), 제2조인트(350), 및 연결링크(360)를 포함하여 형성되는 예를 나타내었다.
상기 구동축(320)은 상기 액추에이터(310)로부터 연장되어 상기 액추에이터(310)의 작동에 의해 양방향으로 회전가능하다.
상기 볼스크류(330)는 상기 구동축(320)에 연결되며, 상기 구동축(320)에 의해 좌ㆍ우 방향으로 이동된다.
본 발명에서 좌ㆍ우 방향이란, 도 1에 도시한 바와 같이, 좌석(101)이 나열되는 방향으로 상기 제1판(100)의 길이방향을 의미한다.
즉, 상기 볼스크류(330)는 도 4 (a)에 도시한 바와 같이, 상기 구동축(320)의 일측 방향 회전에 의해 상기 액추에이터(310)로부터 멀어지는 방향으로 이동되고, 상기 도 4 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 구동축(320)의 타측 방향 회전에 의해 상기 액추에이터(310)와 가까워지는 방향으로 이동된다.
이 때, 상기 구동축(320)의 단부는 상기 볼스크류(330)의 해체를 방지하도록 돌출된 단차부(321)가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1조인트(340) 및 제2조인트(350)는 각각 상기 제1판(100) 및 제2판(200)과 연결되는 구성이다.
상기 연결링크(360)는 상기 제1조인트(340) 및 제2조인트(350)의 양측 면이 각각 상기 액추에이터(310) 및 볼스크류(330)와 연결되어 마름모꼴을 형성하도록 구비되는 구성으로서, 상기 볼스크류(330)의 이동에 의해 상기 제1판(100)의 높이를 조절한다.
상기 높이조절수단(300)의 작동을 설명하면, 도 4 (a)에 도시한 바와 같이, 상기 액추에이터(310)의 작동에 의해 상기 구동축(320)이 일측 방향으로 회전되면 상기 볼스크류(330)가 회전되면서 상기 액추에이터(310)로부터 멀어지는 방향으로 이동되고, 상기 연결링크(360)에 의해 제1판(100)과 제2판(200) 사이의 거리가 좁아지게 되어 상기 제1판(100)의 높이가 하강된다.
반대로, 도 4 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 액추에이터(310) 작동에 의해 상기 구동축(320)이 타측 방향으로 회전되면, 상기 볼스크류(330)가 회전되면서 상기 액추에이터(310)로부터 가까워지는 방향으로 이동되고, 상기 연결링크(360)에 의해 제2판(200)과 제2판(200) 사이의 거리가 멀어지게 되어 상기 제1판(100)의 높이가 상승된다.
이 때, 상기 도 5 및 도 6을 참조로 상기 제1판(100)의 움직임을 설명하면, 복수개의 높이조절수단(300)이 동일한 힘으로 동시에 작동하게 되면, 상기 제1판(100)이 높이방향으로 이동되는 히브 방향으로 움직이게 된다.
또한, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 도면 좌ㆍ우 방향으로 상기 높이조절수단(300)이 복수개 구비되므로, 좌ㆍ우측에 위치한 높이조절수단(300)의 높이를 서로 다르게 조절하여 제1판(100)이 롤방향으로 움직일 수 있다.
이 때, 상기 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 제2판(200) 상측의 좌ㆍ우 방향으로 중심 영역에 "∩"자 형태의 안내부(410)가 형성된 높이지지부(400)가 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 높이지지부(400)는 상기 제1판(100)의 중심을 지지하며, 상기 안내부(410)에 의해 상기 제1판(100)의 롤방향 움직임을 가이드한다.
또한, 상기 높이지지부(400)는 일측이 상기 제1판(100), 타측이 상기 제2판(200)에 고정되는 구성으로, 상기 제1판(100)의 이동에 의해 높이방향으로 높이가 조절되는 것이 바람직하다.
이를 위하여 상기 높이지지부(400)는 액추에이터(310)와 같은 별도의 구동수단이 구비되지 않으며, 2중관 형태로 제1판(100)의 이동에 의해 안내부(410)가 형성된 내관이 이동되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 높이조절수단(300)이 2열을 갖도록 형성되어 피치 방향으로 상기 제1판(100)이 움직이도록 한다.
본 발명에서 2열은 도면에서 전측 및 후측으로 표시한 방향으로 2개의 열을 형성함을 의미한다.
더욱 상세하게, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 전열 및 후열에 위치한 높이조절수단(300)의 작동 정도를 조절하여 높이를 서로 다르게 함으로써 상기 제1판(100)이피치 방향으로 움직이도록 한다. (도 6 참조)
즉, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 제1판(100) 및 제2판(200) 사이에 구비되는 높이조절수단(300)에 의해 상기 제1판(100)이 롤, 히브, 및 피치 방향으로 움직일 수 있다.
또, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 제1판(100)의 서지(Surgy) 방향으로 움직일 수 있는데, 이는 제2판(200)의 하측에 레일연결부(500)가, 상기 고정판(600)의 상측에 레일(610) 및 구동부(620)가 형성되어 수행될 수 있다.
도 1 내지 도 6은 상기 레일(610)이 상기 고정판(600)에 전ㆍ후 방향으로 길게 형성되어 상기 제1판(100)이 서지 방향으로 움직임이 가능하도록 한 예를 나타내었다.
상기 제2판(200)은 상기 높이조절수단(300)에 의해 상기 제1판(100)과 연결되며, 하측에 레일연결부(500)가 형성된다.
상기 고정판(600)은 지면에 고정되되, 상기 제2판(200)의 레일연결부(500)에 대응되는 레일(610), 및 상기 제2판(200)을 이동시키는 구동부(620)가 형성된다.
즉, 상기 구동부(620)의 작동에 의해 상기 제2판(200)이 이동되면, 상기 제2판(200)에 고정 형성된 제1판(100) 역시 함께 이동되어 서지 방향으로의 이동이 가능해진다.
이에 따라, 본 발명의 4축 방향 모션 베이스 장치(1000)는 상기 제2판(200)이 레일(610) 구동부(620)에 의해 이동됨에 따라 서지 방향으로 이동되면서도, 상기 제2판(200) 상측의 높이조절수단(300) 작동에 의해 롤, 히브, 및 피치방향으로 제1판(100)이 움직이도록 함으로써 사용자로 하여금 보다 역동적인 움직임을 느낄 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 4축 방향 모션 베이스 장치(1000)는 상기 고정판(600)에 형성되는 레일(610) 길이를 조절하여 상기 제2판(200) 및 제1판(100)의 서지 방향으로 이동가능한 거리를 조절할 수 있으며, 25Cm 이상의 비교적 긴 길이의 움직임이 가능한 장점이 있다.
상기 복수개의 높이조절수단(300) 각각에 구비되는 액추에이터(310) 및 상기 구동부(620)는 개별적으로 작동되며, 전체적으로 동시에 구동되어 롤, 히브, 피치 방향과, 서지 방향의 4방향으로의 움직임이 복합적으로 수행될 수 있다.
또, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 고정판(600)에 상기 레일(610)과 평행한 보조레일(630)이 형성되고, 상기 제2판(200)에 상기 보조레일(630)과 대응되는 보조레일연결부(500)가 형성될 수 있다.
도면에서, 상기 보조레일(630)은 구동부(620) 작동에 의해 움직임을 안내하는 역할만 담당하도록 형성된 예를 도시하였다.
한편, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 2열의 높이조절수단(300)을 이용하여 롤, 히브, 및 피치 방향으로의 움직임을 조절하는 수단뿐 만 아니라, 롤(Roll), 히브(Heave), 피치(Pitch) 방향으로 움직임이 가능한 3축 모션 베이스 장치(1000)의 프레임 하측에 레일연결부(500)가 형성되고, 상기 레일연결부(500)에 대응되는 레일(610) 및 상기 3축 모션 베이스 장치(1000)의 프레임 전체를 이동시키는 구동부(620)가 형성된 고정판(600); 을 포함하여 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 4축 모션 베이스 장치(1000)는 롤, 히브, 및 피치 방향의 움직임과 함께, 제1판(100)을 서지 방향으로 이동시킬 수 있어 움직임의 역동성을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 4축 모션 베이스 장치
100 : 제1판 101 : 좌석
200 : 제2판
300 : 높이조절수단
310 : 액추에이터
320 : 구동축 321 : 단차부
330 : 볼스크류
340 : 제1조인트 350 : 제2조인트
360 : 연결링크
400 : 높이지지부 410 : 안내부
500 : 레일연결부 510 : 보조레일연결부
600 : 고정판
610 : 레일 620 : 구동부
630 : 보조레일

Claims (8)

  1. 상부에 좌석(101)이 형성되는 제1판(100);
    상부에 2열을 갖는 복수개의 높이조절수단(300)이 구비되어 상기 제1판(100)과 연결되며, 하측에 레일연결부(500)가 형성되는 제2판(200);
    상기 레일연결부(500)에 대응되는 레일(610) 및 상기 제2판(200)을 이동시키는 구동부(620)가 형성된 고정판(600); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 4축 모션 베이스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 4축 모션 베이스 장치(1000)는
    상기 제2판(200) 상측의 좌ㆍ우 방향으로 중심 영역에 "∩"자 형태의 안내부(410)가 형성된 높이지지부(400)가 형성되는 것을 특징으로 하는 4축 모션 베이스 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 높이지지부(400)가 상기 높이조절수단(300)의 작동에 의해 높이방향으로 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 4축 모션 베이스 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레일(610)은 상기 고정판(600)에 좌ㆍ우 또는 전ㆍ후 방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 4축 모션 베이스 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 4축 모션 베이스 장치(1000)는
    상기 높이조절수단(300)의 작동에 의해 상기 제1판(100)이 롤(Roll), 히브(Heave), 및 피치(Pitch) 방향으로 움직이며, 상기 구동부(620)에 의해 상기 제2판(200)이 레일(610)을 따라 이동되어 서지(Surgy) 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 4축 모션 베이스 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 4축 모션 베이스 장치(1000)는 상기 고정판(600)에 상기 레일(610)과 평행한 보조레일(630)이 형성되고,
    상기 제2판(200)에 상기 보조레일(630)과 대응되는 보조레일연결부(500)가 형성되는 것을 특징으로 하는 4축 모션 베이스 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 높이조절수단(300)은
    액추에이터(310);
    상기 액추에이터(310)로부터 연장되는 구동축(320);
    상기 구동축(320)에 연결되며, 상기 구동축(320) 회전에 의해 좌ㆍ우 방향으로 이동되는 볼스크류(330);
    상기 제1판(100)과 연결되는 제1조인트(340);
    상기 제2판(200)과 연결되는 제2조인트(350);
    상기 제1조인트(340) 및 제2조인트(350)의 양측 면이 각각 상기 액추에이터(310) 및 볼스크류(330)와 연결되어 마름모꼴을 형성함으로써 상기 볼스크류(330)의 이동에 의해 상기 제1판(100)의 높이를 조절하는 연결링크(360); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 4축 모션 베이스 장치.
  8. 롤(Roll), 히브(Heave), 피치(Pitch) 방향으로 움직임이 가능한 3축 모션 베이스 장치(1000)의 프레임 하측에 형성되는 레일연결부(500);
    상기 레일연결부(500)에 대응되는 레일(610) 및 상기 3축 모션 베이스 장치(1000)의 프레임 전체를 이동시키는 구동부(620)가 형성된 고정판(600); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 4축 모션 베이스 장치.
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