KR20140111804A - 모션 베이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부링크를 더블암의 형태로 구성하여 변속기축의 양단에 연결하여 회전가능하도록 구성함으로써, 링크의 회전력을 안정적으로 2절링크에 전달할 수 있게 하여 보다 안정적인 3차원 모션 작용이 이루어질 수 있게 한 모션 베이스를 제공한다. 또한, 본 발명은 2절링크가 미리 정해진 위치에 배치된 3대의 변속기를 잇는 내부에 위치하여 동작하도록 구성함으로써, 링크 부분이 바깥쪽으로 돌출되지 않게 하여 모션 베이스의 전체 크기를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 구조를 단순하게 하여 쉽게 제작하여 사용할 수 있게 한 모션 베이스를 제공한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모션 베이스는, 베이스 플레이트에 링크 구조를 매개로 장착된 작동판을 불규칙하게 승하강시켜 이 작동판이 3차원적으로 움직일 수 있게 하는 모션 베이스에 있어서, 상부가 상기 작동판에 볼조인트로 연결된 상부링크와 이 상부링크의 하부에 회전가능하게 설치된 하부링크로 이루어진 세 개의 2절링크; 및 구동수단의 구동력으로 상기 각 하부링크가 정해진 각도 범위 내에서 불규칙한 회전운동이 발생되도록 회전시켜 주기 위한 변속기;를 포함하되, 상기 하부링크는 서로 나란한 더블 암의 형태로 이루어지고, 이 더블 암은 변속기의 변속기축의 양단에 각각 결합되어 연동가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

모션 베이스{MOTION BASE}

본 발명은 모션 베이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모션 베이스의 크기를 최소화하면서도 더블 암 구조의 링크 구조를 적용하여 안정적으로 불규칙한 3차원 운동이 가능하도록 한 모션 베이스에 관한 것이다.

일반적으로 흥미를 유발하거나 가상세계의 경험 또는 운전이나 조종과 같이 현실적인 상황과 유사한 환경을 조성하기 위한 한가지 방법으로 모션 베이스(모션플랫폼)가 이용되고 있다.

예를 들어서 모션 베이스는 항공기나 철도와 같은 조종 교육용으로 이용되기도 하고 엔터테인먼트 분야에서 3차원적으로 움직이게 하여 게임자나 놀이기구 이용자들로 하여금 흥미 유발 효과를 얻기도 한다.

이러한 모션 베이스는 2축식·3축식 그리고 6축식과 같이 작동 위치에 설치된 승하강 운동수단의 제어 방식에 따라 다양한 종류로 구분된다. 특허문헌1에는 이 중에서 3축식 모션 베이스가 개시되어 있다.

특허문헌1의 모션 베이스는, 하부 고정프레임 상부에 적어도 하나 이상의 작동위치에 규칙, 불규칙하게 승하강 작동하는 승하강 운동수단(100)을 설치하여 각 승하강 운동수단의 작동 제어로 상부 작동프레임의 3차원 움직임을 발생하되, 상기 승하강 운동수단은 정역 모터와 상기 정역 모터에 의해 정역 회전하는 볼스크류와 상기 볼스크류에 의해 전후 이동하는 너트부 및 상기 너트부의 전후 이동에 의해 비례하여 상부 작동프레임을 승하강 운동시키는 링크작동부를 수평으로 설치 구성하여서 설치 높낮이를 최소화하여 기존 건물의 설치에 따른 공간효율성이 우수하고, 작동 부하를 최소화하여 내구성을 우수하게 제공함은 물론 간단한 구조에 의해 제조생산성, 경제성을 우수하게 제공하는데 그 특징이 있다.

하지만, 이러한 종래의 모션 베이스는 다음과 같은 문제가 있었다.

(1) 모터 구동으로 인하여 실질적으로 3차원적인 움직임을 만들어내는 링크 구조가 복잡하였다.

(2) 이는 모션 베이스의 제조를 어렵게 할 뿐만 아니라 고장시 수리가 어려워 유지보수에 불편함이 있었다.

(3) 볼스크류가 제1링크와의 체결 방식으로 형성된 힘을 링크의 회전력으로 변환시키다 보니 정역모터의 회전력이 제1링크로 적절하게 전달되는데 한계가 있었다.

(4) 이러한 회전력을 전달하는데 따른 한계는 모션 베이스를 원활하게 동작하게 하거나, 원하는 3차원적 모션 움직을 적절하게 구현할 수 없게 하는 요인이 되었다.

(5) 링크 부분이 바깥쪽으로 벌어지도록 설치되기 때문에 모션 베이스의 전체 크기가 커지게 되었다. 이에 정해진 공간에 설치할 수 있는 모션 베이스의 크기에 한계가 있었다.

한국등록특허 제1008410호(등록일자: 2011년 01월 07일)

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 하부링크를 더블암의 형태로 구성하여 변속기축의 양단에 연결하여 회전가능하도록 구성함으로써, 링크의 회전력을 안정적으로 2절링크에 전달할 수 있게 하여 보다 안정적인 3차원 모션 작용이 이루어질 수 있게 한 모션 베이스를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 2절링크가 미리 정해진 위치에 배치된 3대의 변속기를 잇는 내부에 위치하여 동작하도록 구성함으로써, 링크 부분이 바깥쪽으로 돌출되지 않게 하여 모션 베이스의 전체 크기를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 구조를 단순하게 하여 쉽게 제작하여 사용할 수 있게 한 모션 베이스를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모션 베이스는, 베이스 플레이트에 링크 구조를 매개로 장착된 작동판을 불규칙하게 승하강시켜 이 작동판이 3차원적으로 움직일 수 있게 하는 모션 베이스에 있어서, 상부가 상기 작동판에 볼조인트로 연결된 상부링크와 이 상부링크의 하부에 회전가능하게 설치된 하부링크로 이루어진 세 개의 2절링크; 및 구동수단의 구동력으로 상기 각 하부링크가 정해진 각도 범위 내에서 불규칙한 회전운동이 발생되도록 회전시켜 주기 위한 변속기;를 포함하되, 상기 하부링크는 서로 나란한 더블 암의 형태로 이루어지고, 이 더블 암은 변속기의 변속기축의 양단에 각각 결합되어 연동가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 각 2절링크는, 상부링크와 하부링크의 연결부위가, 각 변속기의 중심을 지나는 가상의 원 안에서 이 원의 중심을 향하도록 설치된 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 각 2절링크는, 상부링크가 베이스 플레이트에 대하여 수직으로 위치하여 상하로 움직이도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 모션 베이스에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 더블 암의 형태로 하부링크를 구성함으로써 작동력을 분산시켜 주는 기능을 통해 원활하고 안정적으로 모션 베이스가 3차원적 모션 동작이 이루어질 수 있게 한다.

(2) 2절링크가 변속기를 연결하는 내부에 위치하도록 구성함으로써, 링크 부분이 외부로 돌출되는 것을 방지할 수 있게 되어 모션 베이스의 전체 크기를 최소화할 수 있다.

(3) 이러한 모션 베이스의 크기 최소화는 실내와 같이 설치 공간에 제약을 받는 경우에도 설치가 가능할 뿐만 아니라 동일 공간에 대하여 3차원적 움직임을 보다 크게 얻을 수 있게 되어 흥미 유발 효과를 함께 얻을 수 있다.

(4) 상부링크가 수직으로 세워진 상태에서 작동판을 지지하기 때문에 안정적인 지지가 가능하여 모션 베이스의 안전사고를 방지하는 효과를 함께 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모션 베이스의 전체 구성을 보여주기 위한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 모션 베이스의 구성을 보여주는 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 변속기 및 2절 링크의 설치 위치를 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 모션 베이스가 작동판을 최대로 올린 상태를 보여주기 위한 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 상부링크가 수직인 상태를 유지하는 경우를 설명하기 위한 측면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 모션 베이스는, 도 1 내지 도 5와 같이, 베이스 플레이트(B)와 작동판(P) 사이에 설치되는 3개의 2절링크(100)와 이 2절링크(100)를 구동시켜 주기 위한 변속기(200)를 포함하여 구성된다.

특히, 상기 2절링크(100)는 변속기(200)의 변속기축(210)에 연결되는 하부링크(110b)가 더블 암 형태로 형성하고, 이 더블 암이 변속기축(210)의 양단에 연결되어 회전가능하게 함으로써, 모션 베이스를 구동시키는데 필요한 작동력을 안정적으로 제공할 수 있게 한 것이다.

또한, 상기 2절링크(100)는 상부링크(110a)가 베이스 플레이트(B)에 대하여 수직인 상태에서 동작할 수 있게 제어함으로써, 이 상부링크(110a)가 항상 작동판(P)을 지지하게 되어 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라 설치 공간을 최소화할 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

2절링크(100)는 일단에 작동판(P)에 장착되는 상부링크(110a)와 변속기(200)에 장착되는 하부링크(110b)로 구성된다. 특히, 상기 상부링크(110a)는 작동판(P)과의 사이에 볼조인트(J)를 매개로 장착함으로써, 작동판(P)이 상부링크(110a)의 상부에서 어떠한 각도로든지 움직일 수 있게 구성한다.

또한, 하부링크(110b)는 변속기(200)에 연결하게 된다. 이때, 이 하부링크(110b)는 더블 암의 형태로 제작함으로써, 변속기(200)의 변속기축(210)의 양단에 연결되어 작동력을 분산시켜 안정적인 동작이 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 이루어진 2절링크(100)는 베이스 플레이트(B) 위에 미리 정해진 위치에 세 개가 설치된다.

변속기(200)는 상기 각 2절링크(100)에 회전력을 제공하여 작동판(P)이 3차원 운동이 가능하게 한다. 이러한 변속기(200)는 미도시된 구동수단, 예를 들어서 정역모터를 포함하여 구성된다.

특히, 상기 변속기(200)는 그 변속기축(210)의 양단이 바깥쪽으로 돌출되게 구성된 것을 이용하는데, 이는 상술한 더블 암 형태의 하부링크(110b)의 양단을 연결하여 회전력을 전달할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 변속기(200)는, 도 3과 같이, 베이스 플레이트(B)의 윗면에 미리 정해진 반경을 갖는 원(C1) 상에 미리 정해진 각도(θ)를 갖도록 배치하는 것이 바람직하다. 이때, 2절링크(100)는 상부링크(110a)와 하부링크(110b)의 연결부위가 이 원(C1)의 반지름 방향으로 향하도록 구성한다.

이는 복수의 변속기(200)가 서로 항상 동일한 간격을 두고 배치되게 함으로써, 변속기(200)에 가해지는 하중을 골고루 분산시켜 주는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 상부링크(110a)와 하부링크(110b)의 연결부위는, 도 3과 같이, 상술한 원(C1)의 중심(O)으로 하며 이보다 작은 반경을 갖는 가상의 원(C2) 상에 위치하도록 구성한다.

이는 2절링크(100)가 변속기(200)의 안쪽에 위치하도록 구성할 수 있게 되어 모션 베이스의 전체 크기를 줄일 수 있게 해 준다.

한편, 도 4 및 도 5와 같이, 상부링크(100a)는, 베이스 플레이트(B)에 대하여 항상 수직인 상태를 유지하면서 모션 동작이 이루어지게 구성할 수도 있다.

이는, 도 5와 같이, 어느 하나의 상부링크(100a)가 최고점에 있으면 다른 하나의 상부링크(100b)가 최저점에 위치하게 하고, 나머지 상부링크(100c)는 최고점과 최저점의 중간 위치에 있게 함으로써 달성된다. 이에, 이들 상부링크(100a,100b,100c) 사이의 높이차(H)는 항상 일정하게 유지되게 되는 것이다. 따라서, 어느 하나의 상부링크가 일방향으로 회전하여 수평에서 벗어나려고 하게 되면, 다른 하나의 2절링크가 이와 반대방향으로 회전하면서 작동판을 옆으로 경사지게 이동시키면서 상부링크를 수직 상태로 유지시켜 주게 되는 것이다.

도 5에서, 도면부호 "100a"와 "100b" 그리고 "100c"는 상술한 상부링크와 동일한 구성이며, 여기서는 설명의 편의를 위하여 구분하기 위해 소문자로 구분하여 표기한 것이다.

이상과 같이 본 발명은 하부링크를 더블 암 형태로 제작하여 변속기로부터 전달되는 회전력을 안정적으로 제공할 수 있을 뿐만 아니라 모션 베이스의 전체 크기를 줄이면서도 모션 동작이 보다 원활하게 이루어지게 되는 것이다.

100 : 2절링크
110a : 상부링크
110b : 하부링크
200 : 변속기

Claims (3)

1. 베이스 플레이트(B)에 링크 구조를 매개로 장착된 작동판(P)을 불규칙하게 승하강시켜 이 작동판(P)이 3차원적으로 움직일 수 있게 하는 모션 베이스에 있어서,
   상부가 상기 작동판(P)에 볼조인트(J)로 연결된 상부링크(110a)와 이 상부링크(110a)의 하부에 회전가능하게 설치된 하부링크(110b)로 이루어진 세 개의 2절링크(100); 및 구동수단의 구동력으로 상기 각 하부링크(110b)가 정해진 각도 범위 내에서 불규칙한 회전운동이 발생되도록 회전시켜 주기 위한 변속기(200);를 포함하되,
   상기 하부링크(110b)는 서로 나란한 더블 암의 형태로 이루어지고, 이 더블 암은 변속기(200)의 변속기축(210)의 양단에 각각 결합되어 연동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 모션 베이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 2절링크(100)는, 상부링크(110a)와 하부링크(110b)의 연결부위가, 각 변속기(200)의 중심을 지나는 가상의 원(C1) 안에서 이 원의 중심(O)을 향하도록 설치된 것을 특징으로 하는 모션 베이스.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 각 2절링크(100)는, 상부링크(110a)가 베이스 플레이트(B)에 대하여 수직으로 위치하여 상하로 움직이도록 된 것을 특징으로 하는 모션 베이스.

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