專利名稱：四自由度運(yùn)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及四自由度運(yùn)動(dòng)裝置(FourDegrees of Freedom motion apparatus),更詳細(xì)而言，涉及如下四自由度運(yùn)動(dòng)裝置，該四自由度運(yùn)動(dòng)裝置利用下部板、中央板和位于它們之間的三個(gè)驅(qū)動(dòng)器及花鍵實(shí)現(xiàn)三自由度(pitcKrolUheave)運(yùn)動(dòng)，并利用設(shè)置于中央板與上部板之間的連接機(jī)構(gòu)追加實(shí)現(xiàn)一自由度(sway)運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
飛機(jī)或船舶之類的裝備能夠?qū)崿F(xiàn)六自由度(6Degress of Freedom)運(yùn)動(dòng)。如圖1所示，所謂六自由度運(yùn)動(dòng)是指以z軸為中心旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)(yawing)、y軸以x軸為中心而左右旋轉(zhuǎn)的橫搖(roll)、z軸以y軸為中心而上下旋轉(zhuǎn)的縱搖(pitch)、在z軸上進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的升降(heave)、在y軸上進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的縱移(surge)、以及在x軸上進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的橫移(sway)這六種虛擬的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自由度運(yùn)動(dòng)的自由度運(yùn)動(dòng)裝置最初是作為用于飛行訓(xùn)練的軍事用裝置而開發(fā)的。但是這種自由度運(yùn)動(dòng)裝置隨著科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)的發(fā)展，不僅用于軍事，而且還逐漸發(fā)展成鐵路、船舶之類的民用訓(xùn)練裝置。尤其，這種自由度運(yùn)動(dòng)裝置為了實(shí)現(xiàn)因穩(wěn)定性及費(fèi)用等問(wèn)題而難以進(jìn)行實(shí)際訓(xùn)練的模擬行駛，通過(guò)周圍圖像實(shí)時(shí)變化的系統(tǒng)，為推土機(jī)或起重機(jī)之類的特殊的建筑設(shè)備的駕駛員而使用。最近隨著生活富足且業(yè)余時(shí)間增加，這種自由度運(yùn)動(dòng)裝置不僅用于軍事目的和訓(xùn)練目的，而且還用于游樂(lè)場(chǎng)、游戲模擬裝置、3D電影院等娛樂(lè)(entertainment)目的。以往在電影領(lǐng)域使用的自由度運(yùn)動(dòng)裝置一般使用驅(qū)動(dòng)器僅實(shí)現(xiàn)三自由度(橫搖、縱搖、升降)運(yùn)動(dòng)。但是，在如 此僅實(shí)現(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)的情況下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電影中出現(xiàn)的各種形式的運(yùn)動(dòng)，從而有可能降低觀眾的興趣，若要實(shí)現(xiàn)四自由度以上的運(yùn)動(dòng)則需要追加多個(gè)裝置，隨之存在裝置變復(fù)雜且由此導(dǎo)致生產(chǎn)費(fèi)及維持費(fèi)用增加的問(wèn)題。另外，現(xiàn)有的三自由度運(yùn)動(dòng)裝置由于驅(qū)動(dòng)器與板通過(guò)鉸鏈結(jié)合，因此有可能在結(jié)合驅(qū)動(dòng)器的部位上產(chǎn)生彎矩(bending moment)或扭轉(zhuǎn)(torsion)負(fù)荷，隨之在結(jié)合部位上產(chǎn)生缺陷而有可能增加設(shè)備的更換費(fèi)用，在嚴(yán)重的情況下存在工作中結(jié)合部位破損而引發(fā)大型人身事故的問(wèn)題。而且，現(xiàn)有的三自由度運(yùn)動(dòng)裝置由于不具備花鍵，因此是將在限制剩余自由度的同時(shí)產(chǎn)生的力均由驅(qū)動(dòng)器支撐的結(jié)構(gòu)，從而存在相對(duì)于高負(fù)載的運(yùn)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不穩(wěn)定，且自由度運(yùn)動(dòng)的精密調(diào)節(jié)不順利的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:韓國(guó)公開專利公報(bào)第10-2011-003009
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決如上所述的問(wèn)題而做出，本發(fā)明的目的在于提供一種四自由度運(yùn)動(dòng)裝置，該四自由度運(yùn)動(dòng)裝置通過(guò)上部板與中央板進(jìn)行點(diǎn)接觸或面接觸而追加實(shí)現(xiàn)一自由度(橫移)運(yùn)動(dòng)，并利用花鍵實(shí)現(xiàn)精密的自由度運(yùn)動(dòng)并控制該運(yùn)動(dòng)。為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置具備:與地面接觸的下部板；向上述下部板的上方分離而設(shè)置的中央板；三個(gè)驅(qū)動(dòng)器，該三個(gè)驅(qū)動(dòng)器位于上述下部板與上述中央板之間，并且根據(jù)驅(qū)動(dòng)的形式能夠?qū)崿F(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)；花鍵，該花鍵位于上述三個(gè)驅(qū)動(dòng)器之間，并且該花鍵的下端與上述下部板進(jìn)行螺栓連結(jié)，且該花鍵的上端利用萬(wàn)向接頭與上述中央板的下部結(jié)合；向上述中央板的上方分離而設(shè)置的上部板；以及通過(guò)上述中央板與上述上部板的點(diǎn)接觸或面接觸能夠?qū)崿F(xiàn)追加的一自由度運(yùn)動(dòng)的連接機(jī)構(gòu)。另外，根據(jù)本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置的優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)施例的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置的三個(gè)驅(qū)動(dòng)器以三角形設(shè)置，各個(gè)驅(qū)動(dòng)器還具備:固定設(shè)置于上述下部板上的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；與上述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的一側(cè)連接而對(duì)上述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行減速的減速器；利用球窩接頭與上述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的另一側(cè)連接的曲柄臂；利用球窩接頭與上述曲柄臂的一端連接的推桿；與上述中央板的下部連結(jié)的固定托架；以及將上述推桿的一端與上述固定托架連接的萬(wàn)向接頭。另外，根據(jù)本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置的優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)施例的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置的花鍵位于三個(gè)驅(qū)動(dòng)器所在的三角形的內(nèi)部，上述四自由度運(yùn)動(dòng)裝置還具備設(shè)置于上述花鍵的外周面上的彈性部件，以支撐從上述中央板和上述上部板傳遞來(lái)的負(fù)載。而且，在本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置的優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)施例中，彈性部件由彈簧構(gòu)成。

另外，在本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置的優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)施例中，連接機(jī)構(gòu)由一個(gè)以上的球軸承或滾柱軸承構(gòu)成。本發(fā)明具有如下有益效果。本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置由于具備花鍵，因此能夠進(jìn)行精密的自由度運(yùn)動(dòng)控制，而且支撐作用于各驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載，從而具有能夠增加設(shè)備的性能及穩(wěn)定性的效果。而且，本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置由于能夠利用上部板和球軸承或滾柱軸承實(shí)現(xiàn)一自由度(橫移)運(yùn)動(dòng)，因此具有能夠減少其制作費(fèi)用以及縮短制作時(shí)間，并且通過(guò)各種自由度運(yùn)動(dòng)增加觀眾的滿意度的效果。另外，本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置通過(guò)利用萬(wàn)向接頭、球軸承進(jìn)行驅(qū)動(dòng)器及花鍵的連接，使各連接部位受到的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)最小化，從而具有增加設(shè)備的壽命且提高穩(wěn)定性的效果。


圖1是表示四自由度運(yùn)動(dòng)的概念圖。圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置的主視圖。圖3是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置的側(cè)視圖。圖4是從圖3所示的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置中除去上部板和中央板的狀態(tài)的立體圖。圖5是圖4中A部分的放大立體圖。圖6是圖4中B部分的放大立體圖。圖7是連接機(jī)構(gòu)的詳細(xì)圖。圖中:
I —四自由度運(yùn)動(dòng)裝置，11 一下部板，12 —中央板，13 一上部板,21、22、23-驅(qū)動(dòng)器，30-花鍵，31-螺栓連結(jié)，32-萬(wàn)向接頭，33-彈性部件，40 一連接機(jī)構(gòu)，51、52、53 —驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，61、62、63 —減速器，71、72、73 —曲柄臂，81、82、83 —推桿，91、92、93 —固定托架，101,102,103 一萬(wàn)向接頭，111、112、113 —球窩接頭，121、122、123 —球窩接頭。
具體實(shí)施例方式參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。首先，在對(duì)各圖中的結(jié)構(gòu)要素附加附圖標(biāo)記時(shí)，使相同的結(jié)構(gòu)要素具有相同的附圖標(biāo)記。圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置I的主視圖，圖3是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置I的側(cè)視圖。圖4是從圖3所示的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置I中除去上部板13和中央板12的狀態(tài)的立體圖。圖5是圖4中A部分的放大立體圖，圖6是圖4中B部分的放大立體圖。圖7是連接機(jī)構(gòu)40的詳細(xì)圖。以下參照上述各圖說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置I包括下部板11、中央板12、三個(gè)驅(qū)動(dòng)器21、22、23、花鍵30、上部板13及連接機(jī)構(gòu)40。如圖2至圖4所示，下部板11與地面接觸而設(shè)置。中央板12向下部板11的上側(cè)分離而設(shè)置。三個(gè)驅(qū)動(dòng)器即第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)器21、22、23位于下部板11與中央板12之間。根據(jù)三個(gè)驅(qū)動(dòng)器21、22、23驅(qū)動(dòng)的形式而能夠?qū)崿F(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)(橫腰、縱搖、升降)。SP，在實(shí)現(xiàn)橫搖運(yùn)動(dòng)(roll motion)的情況下，第二驅(qū)動(dòng)器22或第三驅(qū)動(dòng)器23之中的某一個(gè)上升，他們之中不上升的驅(qū)動(dòng)器下降。在實(shí)現(xiàn)縱搖運(yùn)動(dòng)(pitch motion)的情況下，第二、第三驅(qū)動(dòng)器22、23均上升、并且第一驅(qū)動(dòng)器21下降，或者，第二、第三驅(qū)動(dòng)器22、23均下降、并且第一驅(qū)動(dòng)器21上升。在實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)(heave motion)的情況下，第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)器21、22、23均上升，或者三個(gè)驅(qū)動(dòng)器21、22、23均下降。如圖5所示，在本發(fā)明的優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)施例中，第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)器以三角形設(shè)置。即，如圖4所示，第一驅(qū)動(dòng)器21位于三角形的頂點(diǎn)，第二、第三驅(qū)動(dòng)器22、23位于三角形的底邊上。第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)器21、22、23分別具備固定設(shè)置于下部板11上的第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)馬達(dá)51、52、53。雖然并不一定局限于此，但第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)馬達(dá)51、51、53通過(guò)螺栓連結(jié)或焊接而連結(jié)在下部板11。第一、第二、第三減速器61、62、63分別連接在第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)馬達(dá)51、52、53的一側(cè)而調(diào)節(jié)第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)馬達(dá)51、52、53的旋轉(zhuǎn)。第一、第二、第三曲柄臂71、72、73的一端利用第一、第二、第三球窩接頭111、112、113分別與第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)馬達(dá)51、52、53的另一側(cè)連接。第一、第二、第三曲柄臂71、72、73的另一端利用第一、第二、第三球窩接頭121、122、123分別與第一、第二、第三推桿81、82、83的一端連接。第一、第二、第三固定托架91、92、93連結(jié)在中央板12的下部。雖然并不一定局限于此，但第一、第二、第三固定托架91、92、39通過(guò)螺栓連結(jié)或焊接而連結(jié)在中央板12的下部。第一、第二、第三推桿81、82、83的另一端利用第一、第二、第三萬(wàn)向接頭101、102、103分別與第一、第二、第三固定托架91、92、93連接。通過(guò)各個(gè)曲柄臂71、72,73與推桿81、82、83利用球窩接頭111、112、113、121、122、123連接，各個(gè)推桿81、82、83與中央板12利用萬(wàn)向接頭101、102、103連結(jié)，能夠使連接部位所受到的彎曲應(yīng)力或軸負(fù)荷最小化，延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)器的壽命，提聞穩(wěn)定性。花鍵30位于 三個(gè)驅(qū)動(dòng)器21、22、23之間。花鍵30的下端與下部板11進(jìn)行螺栓連結(jié)31?；ㄦI30的上端利用萬(wàn)向接頭32與中央板12的下部結(jié)合。如圖6所示，在本發(fā)明的優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)施例中，花鍵30位于配置第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)器21、22、23的形式的三角形的內(nèi)部。而且，在該實(shí)施例中，花鍵30為了支撐從中央板12和上部板13傳遞來(lái)的負(fù)載，具備設(shè)置于花鍵30的外周面上的彈性部件33。優(yōu)選彈性部件33由彈簧構(gòu)成。花鍵30能夠根據(jù)電影內(nèi)容精密地控制本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置1，支撐作用于各個(gè)驅(qū)動(dòng)器21、22、23上的負(fù)載而增加裝置的穩(wěn)定性。上述板13向中央板12的上側(cè)分離而設(shè)置。中央板12與上部板13利用連接機(jī)構(gòu)40連接。如圖7所示，在本發(fā)明的優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)施例中，該連接機(jī)構(gòu)40由一個(gè)以上的球軸承或滾柱軸承構(gòu)成。如果，中央板12與上部板13利用球軸承連接的情況下，能夠追加實(shí)現(xiàn)在中央板12與上部板13點(diǎn)接觸的同時(shí)向X軸方向進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一自由度(橫移)。如果，中央板12與上部板13利用滾柱軸承連接的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)在中央板12與上部板13面接觸的同時(shí)向X軸方向進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一自由度(橫移)。雖然未圖示，但在上部板13上側(cè)放置能夠使觀眾就座的椅子。雖然并不一定局限于此，但這種椅子是將四個(gè)以上的椅子形成為一個(gè)組件并結(jié)合在上部板13的上部面。本發(fā)明并不局限于附圖所示的變形例和上述說(shuō)明的實(shí)施例，能夠擴(kuò)大到屬于權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的其他實(shí)施例。`
權(quán)利要求
1.一種四自由度運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，具備: 與地面接觸的下部板(11); 向上述下部板(11)的上方分離而設(shè)置的中央板(12)； 三個(gè)驅(qū)動(dòng)器(21、22、23)，該三個(gè)驅(qū)動(dòng)器(21、22、23)位于上述下部板(11)與上述中央板(12)之間，并且根據(jù)驅(qū)動(dòng)的形式能夠?qū)崿F(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)； 花鍵(30)，該花鍵(30)位于上述三個(gè)驅(qū)動(dòng)器(21、22、23)之間，并且該花鍵(30)的下端與上述下部板(11)進(jìn)行螺栓連結(jié)(31)，且該花鍵(30)的上端利用萬(wàn)向接頭(32)與上述中央板12的下部結(jié)合； 向上述中央板(12)的上方分離而設(shè)置的上部板(13);以及 通過(guò)上述中央板(12)與上述上部板(13)的點(diǎn)接觸或面接觸能夠?qū)崿F(xiàn)追加的一自由度運(yùn)動(dòng)的連接機(jī)構(gòu)(40 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于， 上述三個(gè)驅(qū)動(dòng)器(21、22、23)以三角形設(shè)置， 各個(gè)驅(qū)動(dòng)器(21、22、23)還具備: 固定設(shè)置于上述下部板(11)上的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(51、52、53)； 與上述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(51、52、53)的一側(cè)連接而對(duì)上述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(51、52、53)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行減速的減速器(61、62、63)； 利用球窩接頭(111、112、113)與上述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(51、52、53)的另一側(cè)連接的曲柄臂(71、72、73)； 利用球窩接頭(121、122、123)與上述曲柄臂(71、72、73)的一端連接的推桿(81、82、83)； 與上述中央板(12)的下部連結(jié)的固定托架(91、92、93);以及 將上述推桿(81、82、83)的一端與上述固定托架(91、92、93)連接的萬(wàn)向接頭(101、102、103)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于， 上述花鍵(30)位于上述三角形的內(nèi)部， 上述四自由度運(yùn)動(dòng)裝置還具備設(shè)置于上述花鍵(30)的外周面上的彈性部件(33)，以支撐從上述中央板(12)和上述上部板(13)傳遞來(lái)的負(fù)載。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于， 上述彈性部件(33)由彈簧構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于， 上述連接機(jī)構(gòu)(40)由一個(gè)以上的球軸承或滾柱軸承構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明的四自由度運(yùn)動(dòng)裝置具備與地面接觸的下部板(11)；向上述下部板(11)的上方分離而設(shè)置的中央板(12)；三個(gè)驅(qū)動(dòng)器(21、22、23),其位于上述下部板(11)與上述中央板(12)之間，并且根據(jù)驅(qū)動(dòng)的形式能夠?qū)崿F(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)；花鍵(30)，其位于上述三個(gè)驅(qū)動(dòng)器(21、22、23)之間，并且下端與上述下部板(11)進(jìn)行螺栓連結(jié)(31)，且上端利用萬(wàn)向接頭(32)與上述中央板12的下部結(jié)合；向上述中央板(12)的上方分離而設(shè)置的上部板(13)；以及通過(guò)上述中央板(12)與上述上部板(13)的點(diǎn)接觸或面接觸而能夠?qū)崿F(xiàn)追加的一自由度運(yùn)動(dòng)的連接機(jī)構(gòu)(40)。
文檔編號(hào)F16M11/18GK103244801SQ201310039439
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者崔鐘洙 申請(qǐng)人:Cj 4Dplex有限公司