KR20200129763A - 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자 - Google Patents

복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자 Download PDF

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Abstract

복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자의 일 실시예는, 지면으로부터 이격되어 배치되는 착석부; 상기 착석부의 하부에 결합되는 하부판재; 및 지면과 접하며, 상기 하부판재의 하부에 결합되어 상기 착석부를 움직이도록 동력을 제공하는 작동부;를 포함하고, 상기 작동부는 베이스부; 상기 베이스부의 상부와 결합하며, 상기 착석부를 상기 베이스부의 상면과 직각을 이루는 수직한 축을 중심으로 회전운동시키는 회전부; 및 상기 회전부의 상부와 결합하며, 상기 착석부를 상하방향으로 왕복운동시키는 승하강부;를 포함하고, 상기 베이스부는, 베이스플레이트; 및 상기 베이스플레이트 상에 배치되고, 상기 회전부를 직선 왕복운동시키는 제1액추에이터를 포함할 수 있다.

Description

복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자{SIMULATION OF VIRTUAL EXPERIENCE CHAIR FOR USING DOUBLE-ACTING CYLINDER}
실시예는, 장치를 소형화, 간소화하여 공간활용도를 높일 수 있는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
1930년대에 미국에서 고안되어 실용화되기 시작한 기계식 비행 훈련 장치는 1950년대에 접어들면서 컴퓨터와 접목되어 플라이트 시뮬레이터로 진보되고, 이후 1980년대에 들어 컴퓨터 그래픽이 고성능화되어 주변의 화상도 동일시간에 생성할 수 있게 되었다.
이때부터 시뮬레이터는 항공기뿐만 아니라 선박이나 철도 차량의 조종과 운전사의 교육 훈련용으로 이용되고 있다.
또한 최근에는 불도저나 크레인 등 건설용 장비의 운전 훈련과 엔터테인먼트(Entertainment) 분야 등 산업 전분야에 걸쳐 다양하게 사용되고 있다.
즉 이와 같은 시뮬레이터는 게임 시뮬레이터, 군사 목적용 시뮬레이터, 각종 테스트 시스템, 운전 학원용 드라이빙 시뮬레이터, 기타 훈련용 장비 등에 사용되고 있는 것이다.
그러나, 상기한 각종 시뮬레이터는 공압 또는 유압 실린더 모션 장치가 보통 6자유도 구현 방식으로 이루어져 장비의 가격이 너무 비싸 대중화되지 못하고 있으며, 이러한 장치는 엔터테인먼트분야에서는 다인승 관람형 시뮬레이터에만 치중하고 있어 1~2인용 게임 시뮬레이터는 거의 사용되고 있지 못하다.
따라서, 다인승 시뮬레이터 장비로는 인간과 컴퓨터와의 인터랙티브 기술을 충분히 접목시킬 수 없으므로 게임의 사실성과 역동성을 실현하는 데 한계가 발생할 수밖에 없는 문제점이 있다.
한편, 공압 또는 유압 실린더 모션 장치는 큰 실린더가 장착되므로, 실린더가 차지하는 부피로 인해, 장치가 거대화, 복잡화되는 경향이 있다.
따라서, 실시예는, 장치를 소형화, 간소화하여 공간활용도를 높일 수 있는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자에 관한 것이다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자의 일 실시예는, 지면으로부터 이격되어 배치되는 착석부; 상기 착석부의 하부에 결합되는 하부판재; 및 지면과 접하며, 상기 하부판재의 하부에 결합되어 상기 착석부를 움직이도록 동력을 제공하는 작동부;를 포함하고, 상기 작동부는 베이스부; 상기 베이스부의 상부와 결합하며, 상기 착석부를 상기 베이스부의 상면과 직각을 이루는 수직한 축을 중심으로 회전운동시키는 회전부; 및 상기 회전부의 상부와 결합하며, 상기 착석부를 상하방향으로 왕복운동시키는 승하강부;를 포함하고, 상기 베이스부는, 베이스플레이트; 및 상기 베이스플레이트 상에 배치되고, 상기 회전부를 직선 왕복운동시키는 제1액추에이터를 포함할 수 있다.
상기 회전부는, 하부가 개방된 박스형상의 하부 케이스; 상기 하부 케이스의 상면 중앙으로부터 돌출되고, 상기 승하강부와 결합하는 회전축부; 상기 하부 케이스의 상면에 상기 회전축부를 중심으로 복수로 배치되는 바퀴부; 및 상기 하부 케이스 상에 배치되고, 상기 착석부를 상기 회전축부를 중심으로 회전시키는 제2액추에이터를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1액추에이터는, 회전동력을 발생시키는 제1모터; 막대 형상으로 형성되고, 상기 제1모터로부터 동력을 전달받아 그 길이방향으로 직선 왕복운동하는 제1랙; 상기 제1모터의 회전축과 상기 제1랙을 연결하고, 상기 제1모터의 회전동력을 상기 제1랙의 직선운동동력으로 변환하는 제1변환부; 및 상기 제1랙에 고정되고, 상기 제1랙을 상기 회전부의 하면에 고정하는 제1브라켓을 포함하는 것일 수 있다.
상기 베이스부는, 상기 베이스플레이트의 상면 양측에 형성되어 상기 회전부를 슬라이딩시키는 가이드 레일부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 가이드 레일부는, 막대형상의 레일유닛; 상기 레일유닛의 양단에 결합되는 고정부; 및 상기 레일유닛을 따라 슬라이딩 되며 상기 회전부의 하면에 결합되는 복수의 레일브라켓을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제2액추에이터는, 회전동력을 발생시키는 제2모터; 막대 형상으로 형성되고, 상기 제2모터로부터 동력을 전달받아 그 길이방향으로 직선 왕복운동하는 제2랙; 상기 제2모터의 회전축과 상기 제2랙을 연결하고, 상기 제2모터의 회전동력을 상기 제2랙의 직선운동동력으로 변환하는 제2변환부; 및 상기 제2랙에 고정되고, 상기 제2랙을 상기 승하강부의 하면에 고정하는 제2브라켓을 포함하는 것일 수 있다.
상기 승하강부는, 상부가 개방되는 박스형상의 상부 케이스; 및 상기 상부 케이스에 배치되고, 상기 회전축부를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수의 복동형 실린더를 포함하는 것일 수 있다.
상기 복동형 실린더는, 상기 승하강부의 하부 케이스 바닥에 설치되고, 상기 복동형 실린더의 내측에 나사 결합되어 회전에 의해 상기 복동형 실린더를 상승 또는 하강시키는 나사봉을 더 포함할 수 있다.
상기 복동형 실린더는, 상기 나사봉의 외측에 설치되어 상기 복동형 실린더를 감싸는 실린더 케이스를 더 포함할 수 있다.
실시예에서 제1액추에이터, 제2액추에이터로 기술된 액추에이터는 전력으로 작동하고, 회전운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 기구를 가짐으로써, 액추에이터 자체가 차지하는 공간을 줄여, 가상 체험용 시뮬레이션 의자의 공간활용도를 높이고, 전체 구조를 간소화할 수 있다.
실시예에서, 베이스부, 회전부 및 승하강부 중 적어도 하나를 포함하는 작동부를 사용자가 원하는 상태에 따라 배치하여 사용자의 가상 체험 시뮬레이션의 현실감을 증가시키는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 일 실시예의 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자의 외관을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예의 베이스부 평면도이다.
도 3은 도 2의 사시도이다.
도 4는 일 실시예의 회전부 평면도이다.
도 5는 도 4의 사시도이다.
도 6은 일 실시예의 하부판재 및 작동부의 분해사시도이다.
도 7은 일 실시예의 복동형 실린더 상태도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
도 1은 일 실시예의 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자의 외관을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2는 일 실시예의 베이스부(310) 평면도이다. 도 3은 도 2의 사시도이다. 도 4는 일 실시예의 회전부(320) 평면도이다. 도 5는 도 4의 사시도이다. 도 6은 일 실시예의 하부판재(200) 및 작동부(300)의 분해사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예의 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자는 착석부(100), 하부판재(200) 및 작동부(300) 를 포함한다.
구체적으로, 실시예의 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자는 지면으로부터 이격되어 배치되는 착석부(100), 착석부(100)의 하부에 결합되는 하부판재(200) 및 지면과 접하며, 하부판재(200)의 하부에 결합되어 착석부(100)를 움직이도록 동력을 제공하는 작동부(300)를 포함할 수 있다.
이하 도 1 내지 도 6을 참조하여 일 실시예에 따른 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자를 더욱 상세히 설명한다.
착석부(100)는 사용자가 앉을 수 있도록 형성되는 것으로, 지면으로부터 대체적으로 수직하게 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 착석부(100)는 후술하는 하부판재(200)의 상부에 결합한다. 여기서 하부판재(200)는 후술하는 작동부(300)의 상부와 결합한다. 이로 인해, 착석부(100)는 작동부(300)와 결합되는 것이 가능해진다.
또한, 하부판재(200)는 판형상으로 이루어질 수 있으며, 착석부(100)의 하부와 결합된다. 여기서 하부판재(200)는 후술하는 승하강부(330)의 상부와 결합하여 승하강부(330)의 상하 왕복운동에 대응하여 움직이는 것이 가능하다. 이를 위해, 하부판재(200)는 체결 홀 및 체결볼트를 포함한다(미도시).
체결 홀은 하부판재(200)의 하면에 형성되는 것으로, 복동형 실린더(332)와 대응하는 위치에 내부로 인입되어 형성된다. 체결볼트는 체결 홀에 삽입되어 결합되는 것으로 복동형 실린더(332)의 상단과 결합됨으로써, 하부판재(200)의 하부와 승하강부(330)의 결합이 가능해진다.
또한, 하부판재(200)는 하면에 T형상의 지지대(미도시)를 더 포함한다. 지지대는 하부판재(200)의 상면에 결합되는 착석부(100)의 하중을 분산시키는 역할을 한다.
작동부(300)는 영상과 연동하여 작동되는 시스템으로서, 제1액추에이터(312)에 의해 착석부(100)를 일측 및 타측 방향으로 직선 왕복운동시키고, 제2액추에이터(322)에 의해 착석부(100)를 회전시키고, 복동형 실린더(332)에 의해 착석부(100)를 상하방향으로 왕복운동시킬 수 있다.
여기서 작동부(300)와 영상 간의 연동을 위한 프로그램 방식은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려진 프로그램 방식이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.
작동부(300)는 베이스부(310), 회전부(320) 및 승하강부(330)를 포함할 수 있다. 베이스부(310)는 착석부(100)를 일측 및 타측 방향으로 직선 왕복운동시킬 수 있다. 회전부(320)는 상기 베이스부(310)의 상부와 결합하며, 상기 착석부(100)를 상기 베이스부(310)의 상면과 대체적으로 수직한 축을 중심으로 회전운동시킬 수 있다. 승하강부(330)는 상기 회전부(320)의 상부와 결합하며, 상기 착석부(100)를 상하방향으로 왕복운동시킬 수 있다.
이때, 실시예의 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자는, 영화 또는 게임속의 영상에서 회전이 불필요한 경우에 회전부(320)를 분리시킨 후, 베이스부(310) 및 승하강부(330)로 구성하는 것도 가능하다.
베이스부(310), 회전부(320), 승하강부(330)를 지면 또는 바닥면으로부터 대체로 수직하게 적층 및 결합하여 상기 작동부(300)를 형성할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스부(310)는 베이스플레이트(311), 제1액추에이터(312) 및 가이드 레일부(314)를 포함할 수 있다. 베이스플레이트(311)는 판 형상 또는 하부가 개방되는 박스형상으로 이루어질 수 있고, 지면과 접촉하여 가상 체험용 시뮬레이션 의자를 지지하는 역할을 할 수 있다.
제1액추에이터(312)는 상기 베이스플레이트(311) 상에 배치되고, 상기 회전부(320)를 직선 왕복운동시킬 수 있다. 제1액추에이터(312)는 전력을 공급받아 회전동력을 발생시키고, 다시 회전동력을 직선운동동력으로 변환하여 상기 회전부(320)를 직선 왕복운동시킬 수 있다.
일반적으로, 직선 왕복운동을 하는 기구인 공압, 유압으로 작동하는 피스톤-실린더 장치의 경우, 피스톤을 안내하는 실린더의 부피가 큰 공간을 차지하므로 가상 체험용 시뮬레이션 의자의 공간활용도가 떨어지고, 전체 구조가 대형화되고 복잡해질 수 있다.
실시예에서 제1액추에이터(312), 제2액추에이터(322)로 기술된 액추에이터는 전력으로 작동하고, 회전운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 기구를 가짐으로써, 액추에이터 자체가 차지하는 공간을 줄여, 가상 체험용 시뮬레이션 의자의 공간활용도를 높이고, 전체 구조를 간소화할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1액추에이터(312)는 제1모터(3121), 제1랙(3122)(rack), 제1변환부(3123) 및 제1브라켓(3124)을 포함할 수 있다. 제1모터(3121)는 외부전원으로부터 전력을 공급받아 작동하여 회전동력을 발생시킬 수 있다.
제1랙(3122)은 막대 형상으로 형성되고, 상기 제1모터(3121)로부터 동력을 전달받아 그 길이방향으로 직선 왕복운동할 수 있다. 제1모터(3121)의 회전방향의 변화에 따라 제1랙(3122)은 그 이동방향이 변화할 수 있다.
제1변환부(3123)는 상기 제1모터(3121)의 회전축과 상기 제1랙(3122)을 연결하고, 상기 제1모터(3121)의 회전동력을 상기 제1랙(3122)의 직선운동동력으로 변환할 수 있다. 즉, 제1변환부(3123)는 제1모터(3121)의 회전운동을 제1랙(3122)의 직선운동으로 변환할 수 있다.
예를 들어, 제1변환부(3123)에는 제1모터(3121)의 회전축에 결합되고 기어로 구비되는 피니언(pinion)이 마련되고, 제1랙(3122)에는 그 길이방향으로 상기 피니언과 치합하는 기어형상이 형성될 수 있다. 이러한 랙-피니언 기어 기구에 의해 제1모터(3121)의 회전운동은 제1랙(3122)의 직선운동으로 변환될 수 있다.
랙-피니언 기어 기구 이외에, 제1변환부(3123)는 모터의 회전운동을 제1랙(3122)의 직선운동으로 변환하는 것이라면 어떠한 기구적 메커니즘을 사용해도 무방할 것이다.
제1브라켓(3124)은 상기 제1랙(3122)에 고정되고, 상기 제1랙(3122)을 상기 회전부(320)의 하면에 고정할 수 있다. 제1브라켓(3124)은 제1랙(3122)에 일체로 결합할 수 있다. 또한, 제1브라켓(3124)은 회전부(320)의 하면에 나사, 볼트 등에 의해 고정적으로 결합할 수 있다.
즉, 제1브라켓(3124)은 제1랙(3122)을 회전부(320)에 고정적으로 결합시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1랙(3122)이 가상 체험용 시뮬레이션 의자의 상하방향에 대체로 수직인 방향으로 직선 왕복운동을 하는 경우, 베이스부(310)는 지면에 고정되어 움직이지 않고, 회전부(320)는 제1랙(3122)의 이동방향과 동일한 방향으로 이동하여 직선 왕복운동을 할 수 있다.
즉, 제1모터(3121)가 회전하면 제1랙(3122)은 직선운동을 하고, 회전부(320)는 제1랙(3122)에 고정되어 제1랙(3122)과 일체로 움직이므로 결국 회전부(320)는 제1랙(3122)과 함께 직선운동할 수 있다. 물론 제1모터(3121)의 회전방향은 제어될 수 있고, 이러한 회전방향의 변화에 따라 회전부(320)의 직선운동 방향이 변할 수 있다.
도 2 및 도 3에서는 1개의 제1액추에이터(312)가 도시되었으나, 제1액추에이터(312)는 2개로 구비될 수도 있다. 도시되지 않은 나머지 하나의 제1액추에이터(312)는 제1랙(3122)의 운동방향이, 베이스부(310)에 대하여, 도시된 제1액추에이터(312)와 수직한 방향으로 되도록 배치될 수 있다.
따라서, 하나의 제1액추에이터(312)는, 베이스부(310) 상에서, 회전부(320)를 제1방향으로 직선 왕복운동시키고, 나머지 하나의 제2액추에이터(322)는 회전부(320)를 제1방향과 수직한 제2방햐으로 직선 왕복운동시킬 수 있다.
가이드 레일부(314)는 상기 베이스플레이트(311)의 상면 양측에 형성되어 상기 회전부(320)를 슬라이딩시킬 수 있다. 이를 위해 가이드 레일부(314)는 레일유닛(314a), 고정부(314b) 및 레일브라켓(314c)을 포함할 수 있다.
레일유닛(314a)은 길이방향으로 연장된 막대형상으로 형성될 수 있다. 고정부(314b)는 베이스플레이트(311)에 고정되고, 베이스플레이트(311)의 상면 양측으로부터 돌출되며, 레일유닛(314a)의 양단에 결합된다.
레일브라켓(314c)은 레일유닛(314a)을 따라 일측 및 타측 방향으로 슬라이딩 되며 회전부(320)의 하면에 결합되고 복수로 구비될 수 있다.
이와 같이, 가이드 레일부(314)는 회전부(320)와 베이스부(310)를 결합시키는 기능을 한다. 그리고 회전부(320)가 가이드 레일부(314)를 따라 전후방으로 직선 왕복 이동시키는 역할을 한다.
또한, 회전부(320)가 베이스부(100)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가이드 레일부(314)는 회전부(320)가 베이스플레이트(311)에 대하여 회전하는 것을 억제할 수 있다.
실시예에서 회전부(320)는 자신이 회전하지 않으며, 제2액추에이터(322)를 작동하여 승하강부(330) 및 착석부(100)를 회전시킬 수 있다. 즉, 회전부(320)는 승하강부(330)를 회전시킬 수 있고, 승하강부(330)의 회전에 따라 상기 승하강부(330)에 결합된 착석부(100)도 함께 회전할 수 있다. 회전부(320)의 구체적인 구조에 대해서는 하기에 구체적으로 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 회전부(320)는 베이스부(310)의 상부와 결합하며, 착석부(100)를 베이스부(310)의 상면과 직각을 이루는 수직한 축을 중심으로 회전 운동을 시킬 수 있다. 이를 위해, 회전부(320)는 하부 케이스(321), 회전축부(324), 바퀴부(325) 및 제2액추에이터(322)를 포함할 수 있다.
하부 케이스(321)는 베이스부(310)의 상측에 배치되는 것으로 하부가 개방된 박스형상이다. 이러한 하부 케이스(321)는 베이스부(310)의 상부를 덮도록 하여 베이스부(310)를 이루는 구성들을 보호하는 역할을 할 수 있다.
회전축부(324)는 하부 케이스(321)의 상면 중앙으로부터 돌출 형성된다. 그리고 회전축부(324)는 승하강부(330)의 하면 중앙과 결합하여, 승하강부(330)를 회전시키는 회전축 역할을 할 수 있다.
바퀴부(325)는 하부 케이스(321)의 상면에 회전축부(324)를 중심으로 회전되는 방향을 따라 복수로 배치된다. 이때, 바퀴부(325)는 승하강부(330)를 지지하는 지지대 역할을 할 수 있다.
제2액추에이터(322)는 상기 하부 케이스(321) 상에 배치되고, 상기 착석부(100)를 상기 회전축부(324)를 중심으로 회전시킬 수 있다. 제2액추에이터(322)는 전력을 공급받아 회전동력을 발생시키고, 다시 회전동력을 직선운동동력으로 변환할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2액추에이터(322)는 제2모터(3221), 제2랙(3222), 제2변환부(3223) 및 제2브라켓(3224)을 포함할 수 있다. 제2모터(3221)는 외부전원으로부터 전력을 공급받아 작동하여 회전동력을 발생시킬 수 있다.
제2랙(3222)은 막대 형상으로 형성되고, 상기 제2모터(3221)로부터 동력을 전달받아 그 길이방향으로 직선 왕복운동할 수 있다. 제2모터(3221)의 회전방향의 변화에 따라 제2랙(3222)은 그 이동방향이 변화할 수 있다.
제2변환부(3223)는 상기 제2모터(3221)의 회전축과 상기 제2랙(3222)을 연결하고, 상기 제2모터(3221)의 회전동력을 상기 제2랙(3222)의 직선운동동력으로 변환할 수 있다. 즉, 제2변환부(3223)는 제1모터(3121)의 회전운동을 제2랙(3222)의 직선운동으로 변환할 수 있다.
예를 들어, 제2변환부(3223)에는 제2모터(3221)의 회전축에 결합되고 기어로 구비되는 피니언이 마련되고, 제2랙(3222)에는 그 길이방향으로 상기 피니언과 치합하는 기어형상이 형성될 수 있다. 이러한 랙-피니언 기어 기구에 의해 제2모터(3221)의 회전운동은 제2랙(3222)의 직선운동으로 변환될 수 있다.
랙-피니언 기어 기구 이외에, 제2변환부(3223)는 모터의 회전운동을 제2랙(3222)의 직선운동으로 변환하는 것이라면 어떠한 기구적 메커니즘을 사용해도 무방할 것이다.
제2브라켓(3224)은 상기 제2랙(3222)에 고정되고, 상기 제2랙(3222)을 상기 승하강부(330)의 하면에 고정할 수 있다. 제2브라켓(3224)은 제2랙(3222)에 일체로 결합할 수 있다. 또한, 제2브라켓(3224)은 승하강부(330)의 하면에 나사, 볼트 등에 의해 고정적으로 결합할 수 있다.
즉, 제2브라켓(3224)은 제2랙(3222)을 회전부(320)에 고정적으로 결합시키는 역할을 할 수 있다.
따라서, 제1랙(3122)이 가상 체험용 시뮬레이션 의자의 상하방향에 대체로 수직인 방향으로 직선 왕복운동을 하는 경우, 회전부(320)는 가이드 레일부(314)에 의해 회전이 억제될 수 있다.
반면, 제1랙(3122)이 직선 왕복운동을 하는 경우, 승하강부(330)는 회전부(320)에 대하여 회전축부(324)를 중심으로 소정각도로 회전할 수 있다. 이는 승하강부(330)에는 전술한 가이드 레일부(314)와 같은 회전을 억제하는 장치가 구비되지 않기 때문이다.
즉, 제2모터(3221)가 회전하면 제2랙(3222)은 직선운동을 하고, 이에따라 승하강부(330)는 회전축부(324)를 중심으로 회전할 수 있다. 물론 제2모터(3221)의 회전방향은 제어될 수 있고, 이러한 회전방향의 변화에 따라 승하강부(330)의 회전방향이 변할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 승하강부(330)는 회전부(320)와 하부판재(200) 사이에 배치되고, 착석부(100)를 상하방향으로 직선운동 시킨다. 이를 위해, 승하강부(330)는 상부 케이스(331) 및 복동형 실린더(332)를 포함할 수 있다.
상부 케이스(331)는 상부가 개방되는 박스형상으로 구비될 수 있다. 복동형 실린더(332)는 상기 상부 케이스(331)에 복수로 배치되고, 각각의 복동형 실린더(332)는 상기 회전축부(324)를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다.
도 6에서는 4개의 복동형 실린더(332)가 도시되었으나, 다른 실시예로 상기 복동형 실린더(332)는 3개 또는 5개 이상으로 구비될 수도 있다.
예를 들어, 복동형 실린더(332)는 상부 케이스(331)의 내부 모서리에 각각 수직하게 배치될 수 있다. 그리고 복동형 실린더(332)는 상하방향으로 수직운동을 한다. 또한, 복동형 실린더(332)는 동일하게 또는 각각 개별적으로 작동 할 수 있다.
또한, 상기 복동형 실린더(332)는, 상기 승하강부(330)의 하부 케이스(331) 바닥에 설치되고, 상기 복동형 실린더(332)의 내측에 나사 결합되어 회전에 의해 상기 복동형 실린더(332)를 상승 또는 하강시키는 나사봉(333)을 더 포함할 수 있다.
상기 나사봉(333)은 스텝 모터(334)와 연결되어 스텝 모터(334)의 동작으로 회전됨으로써 상기 복동형 실린더(332)를 상승시키거나 하강시켜 복동형 실린더(332)의 높낮이을 조절할 수 있다.
상기 나사봉(333)은 정역회전을 통해 상기 복동형 실린더(332)를 상승시키거나 하강시킬 수 있다. 상기 나사봉(333)과 복동형 실린더(332) 결합부에 그리스나 기어 오일을 도포하여 나사봉(333)이 부드럽게 작동할 수 있게 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 복동형 실린더(332)는 상기 나사봉(333)의 외측에 설치되어 상기 복동형 실린더(332)를 감싸는 실린더 케이스(335)를 더 포함할 수 있다.
상기 실린더 케이스(335)는 상기 나사봉(333)과 복동형 실린더(332)를 감싸줌으로써 장치를 보호하고, 장치의 설치상태를 깔끔하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 복동형 실린더(332)는 상부에 동작센서(336)가 설치되고, 상기 복동형 실린더(332)의 맞은편에는 상기 동작센서(336)를 감지하는 리미트센서(337)가 설치된다. 상기 리미트센서(337)가 동작센서(336)의 위치를 감지하여 동작센서(336)에 제어신호를 보냄으로써 복동형 실린더(332)의 높낮이를 자동으로 조절할 수 있다. 상기 동작센서(336)의 작동으로 복동형 실린더(332)가 올라가다가 멈추거나 내려가다가 멈출 수 있도록 그 높이를 정밀하게 제어할 수 있다.
즉, 상기 복동형 실린더(332)는 상기 하부판재(200)와 연결된 실린더로드(332a)의 신축작용을 통해 1차로 하부판재(200)의 모션을 조절(h1)할 수 있고, 이와 더불어 상기 복동형 실린더(332) 자체의 높낮이 조절(h2)을 통해 상기 하부판재(200)의 모션을 2차로 조절할 수 있다.
이에 따라, 상기 하부판재(200)의 모션이 커지기 때문에 하부판재(200) 상부에 설치되는 착석부(100)의 모션이 보다 커질 수 있다. 간단한 구조의 승하강부(330)를 통해 상기 착석부(100)의 모션을 보다 크게 할 수 있기 때문에 장치의 가격 경쟁력이 보장될 수 있다.
실시예의 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자는 영상과 연계적으로 대응하여 작동부(300)가 동시에 구동되는 것이 가능하다. 그리고 작동부(300)가 각각 개별적으로 구동되는 것이 가능하다.
따라서, 착석부(100)는 작동부(300)의 움직임 상태에 따라 일측 및 타측 방향으로 직선 왕복운동, 회전운동 및 상하 수직운동이 가능하다.
실시예에서, 베이스부(310), 회전부(320) 및 승하강부(330) 중 적어도 하나를 포함하는 작동부(300)를 사용자가 원하는 상태에 따라 배치하여 사용자의 가상 체험 시뮬레이션의 현실감을 증가시키는 효과를 가질 수 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
100: 착석부
200: 하부판재
300: 작동부
310: 베이스부
311: 베이스플레이트
312: 제1액추에이터
314: 가이드 레일부
320: 회전부
321: 하부 케이스
322: 제2액추에이터
324: 회전축부
325: 바퀴부
330: 승하강부
331: 상부 케이스
332: 복동형 실린더
332a: 실린더로드
333: 나사봉
334: 스텝 모터
335: 실린더 케이스
336: 동작센서
337: 리미트센서

Claims (9)

  1. 지면으로부터 이격되어 배치되는 착석부;
    상기 착석부의 하부에 결합되는 하부판재; 및
    지면과 접하며, 상기 하부판재의 하부에 결합되어 상기 착석부를 움직이도록 동력을 제공하는 작동부;를 포함하고,
    상기 작동부는
    베이스부;
    상기 베이스부의 상부와 결합하며, 상기 착석부를 상기 베이스부의 상면과 직각을 이루는 수직한 축을 중심으로 회전운동시키는 회전부; 및
    상기 회전부의 상부와 결합하며, 상기 착석부를 상하방향으로 왕복운동시키는 승하강부;를 포함하고,
    상기 베이스부는,
    베이스플레이트; 및
    상기 베이스플레이트 상에 배치되고, 상기 회전부를 직선 왕복운동시키는 제1액추에이터
    를 포함하는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전부는,
    하부가 개방된 박스형상의 하부 케이스;
    상기 하부 케이스의 상면 중앙으로부터 돌출되고, 상기 승하강부와 결합하는 회전축부;
    상기 하부 케이스의 상면에 상기 회전축부를 중심으로 복수로 배치되는 바퀴부; 및
    상기 하부 케이스 상에 배치되고, 상기 착석부를 상기 회전축부를 중심으로 회전시키는 제2액추에이터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1액추에이터는,
    회전동력을 발생시키는 제1모터;
    막대 형상으로 형성되고, 상기 제1모터로부터 동력을 전달받아 그 길이방향으로 직선 왕복운동하는 제1랙;
    상기 제1모터의 회전축과 상기 제1랙을 연결하고, 상기 제1모터의 회전동력을 상기 제1랙의 직선운동동력으로 변환하는 제1변환부; 및
    상기 제1랙에 고정되고, 상기 제1랙을 상기 회전부의 하면에 고정하는 제1브라켓
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베이스부는,
    상기 베이스플레이트의 상면 양측에 형성되어 상기 회전부를 슬라이딩시키는 가이드 레일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가이드 레일부는,
    막대형상의 레일유닛;
    상기 레일유닛의 양단에 결합되는 고정부; 및
    상기 레일유닛을 따라 슬라이딩 되며 상기 회전부의 하면에 결합되는 복수의 레일브라켓
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2액추에이터는,
    회전동력을 발생시키는 제2모터;
    막대 형상으로 형성되고, 상기 제2모터로부터 동력을 전달받아 그 길이방향으로 직선 왕복운동하는 제2랙;
    상기 제2모터의 회전축과 상기 제2랙을 연결하고, 상기 제2모터의 회전동력을 상기 제2랙의 직선운동동력으로 변환하는 제2변환부; 및
    상기 제2랙에 고정되고, 상기 제2랙을 상기 승하강부의 하면에 고정하는 제2브라켓
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 승하강부는,
    상부가 개방되는 박스형상의 상부 케이스; 및
    상기 상부 케이스에 배치되고, 상기 회전축부를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수의 복동형 실린더
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복동형 실린더는,
    상기 승하강부의 하부 케이스 바닥에 설치되고, 상기 복동형 실린더의 내측에 나사 결합되어 회전에 의해 상기 복동형 실린더를 상승 또는 하강시키는 나사봉
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복동형 실린더는,
    상기 나사봉의 외측에 설치되어 상기 복동형 실린더를 감싸는 실린더 케이스
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복동형 실린더를 이용한 가상 체험용 시뮬레이션 의자.
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