六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其包含固定基底、包含負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的可移動(dòng)模擬平臺(tái)以及六個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器，線性驅(qū)動(dòng)器的上端通過(guò)三對(duì)二自由度接頭與負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體相互連接，下端通過(guò)三對(duì)二自由度接頭與固定基底相互連接。二自由度結(jié)構(gòu)體包括兩個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的樞軸裝置，彼此以90°定向。一個(gè)樞軸裝置貫穿另一個(gè)樞軸裝置。在與負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的連接處，一對(duì)接頭的其中一個(gè)接頭的中心通過(guò)負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的一部分而與該對(duì)接頭的另一個(gè)接頭的中心分離。
【專利說(shuō)明】六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種六自由度(six degree-of-freedom)運(yùn)動(dòng)六足模擬組件,所述組件包含基底、負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體和六個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器(linear actuators),所述線性驅(qū)動(dòng)器具有上端和下端，上端通過(guò)三對(duì)二自由度接頭連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體，下端通過(guò)二自由度運(yùn)動(dòng)接頭連接至基底。
【背景技術(shù)】
[0002]六足型模擬組件是已知的，并且例如在US3577659和US2007/0059668中描述的。這些組件能夠在六自由度內(nèi)移動(dòng)，也被稱作Stewart平臺(tái)。這些平臺(tái)通常被用于飛行模擬以訓(xùn)練飛行員。US2007/0059668描述了一種由六個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器支撐的可移動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。所述六個(gè)驅(qū)動(dòng)器在它們的上端被固定至軸承塊。所述軸承塊包含彈性材料以避免震動(dòng)。所述軸承塊自身被用螺栓固定至運(yùn)動(dòng)平臺(tái)自身的下側(cè)。
[0003]US3577659也描述了一種組件，其中六個(gè)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)六個(gè)3自由度運(yùn)動(dòng)接頭被連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的下側(cè)。
[0004]市售的Stewart平臺(tái)，例如能夠從Moog獲得的平臺(tái)(參看http://www.moog.com/products/motion-systems/motion-bases/),全部都具有用于接收接頭的底座，其中所述底座被固定至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的下側(cè)。
[0005]已知的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件的一個(gè)缺點(diǎn)是，整個(gè)組件的重心相對(duì)較高。特別是當(dāng)大型艙室(例如US2007/0059668的圖5所示)被置于負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的頂部時(shí)，重心將會(huì)處于相對(duì)于基底相對(duì)較高的高度。重心的高度越高，作用于驅(qū)動(dòng)器的力越大。自從這些類型的平臺(tái)在20世紀(jì)70年代被首次研發(fā)以來(lái)，一直都期望限制重心的高度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種六自由度運(yùn)動(dòng)六足模擬組件，其中限制了重心的高度。這一目的通過(guò)一種六自由度運(yùn)動(dòng)六足模擬組件達(dá)到。所述模擬組件包含基底、負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體和六個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器，所述線性驅(qū)動(dòng)器具有上端和下端，上端通過(guò)二自由度接頭連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體，下端通過(guò)二自由度接頭連接至固定的基底。每個(gè)二自由度接頭包含具有正交交叉的樞軸軸線的兩個(gè)樞軸裝置，其中一個(gè)樞軸裝置貫穿另一個(gè)樞軸裝置。所述二自由度接頭被成對(duì)地連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體。一對(duì)接頭的其中一個(gè)通過(guò)負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的一部分與這對(duì)接頭的另一個(gè)分離，特別是有助于將重力和運(yùn)動(dòng)載荷從負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體傳遞至線性驅(qū)動(dòng)器的那一部分。
[0007]這些措施使得它能夠?qū)⒇?fù)載承載結(jié)構(gòu)體(通常為平臺(tái))懸掛于驅(qū)動(dòng)器的樞轉(zhuǎn)接頭之間，而非將該結(jié)構(gòu)置于這些接頭的頂部。通過(guò)這種方式，所述負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體可以被置于等于或低于接頭的高度，能夠在使用期間改進(jìn)力的分布。
[0008] 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)，通過(guò)根據(jù)本實(shí)用新型相對(duì)于負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體而安裝接頭，與本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)相比，重心的高度能夠被降低。高度的下降甚至可以達(dá)到0.4 m或以上。這一重心的下降會(huì)減少作用于所述組件的力，降低能量消耗，并使得能夠使用功率更低的驅(qū)動(dòng)器。另外，在使用中位于負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的頂部上(例如在艙室中，等等)的用戶的眼點(diǎn)(eyepoint)會(huì)相對(duì)于所謂的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)質(zhì)心(motion platform centroid, MPC)而降低。這會(huì)促進(jìn)運(yùn)動(dòng)標(biāo)記(motion cuing),亦即減少寄生加速(parasitic acceleration),因?yàn)镸PC和用戶眼點(diǎn)(例如飛行員眼點(diǎn))之間的垂直距離被減少。MPC是由六個(gè)接頭中心形成的六邊形的幾何中心。最后，因?yàn)檎麄€(gè)組件以及可能的位于負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體頂部的艙室或其他結(jié)構(gòu)的高度能夠被降低，能夠?qū)⑺鼋M件置于具有較低天花板的建筑物內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1顯示了六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件。
[0010]圖2a_d顯示了現(xiàn)有技術(shù)的六自由度運(yùn)動(dòng)六足模擬組件的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體。
[0011]圖3a_d顯示了本實(shí)用新型的六自由度運(yùn)動(dòng)六足模擬組件的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體。
[0012]圖4a_d顯示了本實(shí)用新型的六自由度運(yùn)動(dòng)六足模擬組件的另一負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體。
[0013]圖5顯示了本實(shí)用新型的六自由度運(yùn)動(dòng)六足模擬組件的轉(zhuǎn)角部分。
[0014]圖6從下方顯示了圖5的轉(zhuǎn)角部分，其中蓋板被附加固定至轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)體的上側(cè)。
[0015]圖7顯示本實(shí)用新型的模擬組件的另一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)角部分。
[0016]實(shí)用新型的詳細(xì)說(shuō)明
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體是適于支撐置于結(jié)構(gòu)的頂部的艙室或其他功能件以形成模擬器的任何結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)可以具有或包含任何形式(例如三角形或星形)，例如具有星星的形狀，其中至少三條腿連接至三對(duì)接頭。分離接頭對(duì)的兩個(gè)中心的部分優(yōu)選位于三角形負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的轉(zhuǎn)角或位于星形結(jié)構(gòu)的三個(gè)末端。所述結(jié)構(gòu)可以是實(shí)心結(jié)構(gòu)、由一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口組成的實(shí)心結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)或更優(yōu)選的包含用螺栓連接在一起的金屬U形型材和金屬板。
[0018]所述結(jié)構(gòu)可以具有位于兩個(gè)平行平面之間的結(jié)構(gòu)元件。所述結(jié)構(gòu)可以具有平坦的上平面，該上平面面向用戶結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)還可以具有從所述平坦平面的下側(cè)向外延伸的結(jié)構(gòu)，例如來(lái)提供額外的強(qiáng)度并且來(lái)包含模擬器自身的設(shè)備。
[0019]將接頭對(duì)的一個(gè)接頭與另外一個(gè)接頭分開(kāi)的部分是該負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的部分。會(huì)立即識(shí)別到的是，通過(guò)將接頭置于負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的高度，而不是用螺栓連接至所述結(jié)構(gòu)的下側(cè)，能夠降低整個(gè)組件的高度。術(shù)語(yǔ)“上”和“下”指所述模擬組件在正常使用中的方向?？蛇x地，兩個(gè)成對(duì)的接頭的中心被負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的部分分離，所述中心成為兩個(gè)正交的樞軸線的交叉點(diǎn)。負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的分離部分可以例如包含負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的邊帶(web)或凸緣(flange),其有助于將由結(jié)構(gòu)的重力或運(yùn)動(dòng)施加的力直接或間接傳遞至線性驅(qū)動(dòng)器。
[0020]所述負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體合適地位于兩個(gè)平行定向的平面之間，兩個(gè)平面之間的距離由組成所述負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)元件界定。所述MPC然后會(huì)被置于這兩個(gè)平面之間的位置。分離兩個(gè)接頭中心的部分然后會(huì)被置于這兩個(gè)平面之間。
[0021]通過(guò)借助負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的一部分來(lái)分離一個(gè)接頭的中心和另一個(gè)接頭的中心，其意思是當(dāng)從一個(gè)接頭的中心向另一個(gè)接頭的中心畫(huà)一條線時(shí)，這條線會(huì)貫穿負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的這一部分。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的二自由度接頭也被稱為萬(wàn)向接頭。所述二自由度運(yùn)動(dòng)接頭包含兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)的樞軸裝置。一個(gè)樞軸裝置的軸線相對(duì)于另一個(gè)樞軸裝置的軸線成90°。一個(gè)樞軸裝置貫穿另一個(gè)樞軸裝置。兩個(gè)樞軸裝置的軸線可以相交或跨過(guò)。如果它們相交，接頭的中心是兩個(gè)軸線相交的點(diǎn)。如果它們不相交，接頭的中心由直接連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的并且最靠近另一個(gè)樞軸裝置的軸線的樞軸裝置的中心界定。樞軸裝置例如是轉(zhuǎn)軸(例如由金屬制成)，其中轉(zhuǎn)軸能夠繞它們的軸線旋轉(zhuǎn)。
[0023]一個(gè)樞軸裝置將會(huì)由軸承支撐在樞軸裝置的任一端，并被固定至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體。這一樞軸裝置在本領(lǐng)域中也被稱為固定軸。另一個(gè)樞軸裝置可以被旋轉(zhuǎn)地置于從驅(qū)動(dòng)器延伸的兩端之間，它在本領(lǐng)域中也被稱為自由軸。一個(gè)樞軸裝置旋轉(zhuǎn)地貫穿另一個(gè)樞軸裝置。合適地，驅(qū)動(dòng)器的樞軸裝置(自由軸)旋轉(zhuǎn)地貫穿固定至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的樞軸裝置(即固定軸)。也可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的用于二自由度接頭的其他構(gòu)造。
[0024]成對(duì)的兩個(gè)接頭可以例如具有基本上共平面的固定軸，亦即，處于平行的布置中。兩個(gè)自由軸也可以共平面，其界定的平面基本上與由固定軸界定的平面正交。成對(duì)的接頭的兩個(gè)固定軸的平面可以例如與由負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體形成的平臺(tái)的上表面成0-20度角或者基本上與其平行，自由軸的平面與固定軸的平面正交。
[0025]固定至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的軸承合適地是包含該軸承的塊(軸承塊)的部分，并且被固定至根據(jù)本實(shí)用新型的分離接頭的兩個(gè)中心的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的部分。優(yōu)選地，屬于成對(duì)的接頭的其中一個(gè)的兩個(gè)軸承塊被用螺栓連接在負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的部分的一側(cè)，而屬于成對(duì)的接頭的另一個(gè)的兩個(gè)軸承塊被用螺栓連接在負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的部分的相反一側(cè)。優(yōu)選地，位于所述結(jié)構(gòu)體部分的任一側(cè)的兩個(gè)軸承塊通過(guò)一個(gè)或多個(gè)螺栓被固定至所述結(jié)構(gòu)體部分，所述螺栓從一個(gè)軸承塊貫穿所述結(jié)構(gòu)體部分到達(dá)相反的軸承塊。所述二自由度接頭可以例如被成對(duì)地連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的各個(gè)外圍部分。更具體地，所述接頭可以被成對(duì)地連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的各個(gè)轉(zhuǎn)角部分，每個(gè)轉(zhuǎn)角部分包含負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的延伸部，所述延伸部在由轉(zhuǎn)角部分界定的平面內(nèi)以一個(gè)方向伸出，所述延伸部形成分離成對(duì)的接頭的所述部分。
[0026]在一個(gè)特定的實(shí)施例中，至少一個(gè)轉(zhuǎn)角部分的延伸部可以由在兩個(gè)結(jié)構(gòu)梁的交接端之間延伸的帶材(strip)或大梁(girder)形成。所述帶材或大梁可以例如具有向內(nèi)延伸端，該向內(nèi)延伸端連接至在兩個(gè)結(jié)構(gòu)梁之間延伸的橫梁。
[0027]在本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例中，所述負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體為星形形式，其具有至少三條腿。分離接頭中心的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的部分位于星形結(jié)構(gòu)的三個(gè)末端。
[0028]在本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例中，所述負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體包含三角形結(jié)構(gòu)。分離接頭中心的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的部分位于三角形結(jié)構(gòu)的三個(gè)轉(zhuǎn)角。
[0029]合適地，三角形結(jié)構(gòu)的三個(gè)轉(zhuǎn)角的每一個(gè)都包含轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)部分，其中兩個(gè)結(jié)構(gòu)部分對(duì)齊界定該轉(zhuǎn)角的三角形的兩側(cè)，并且兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)部分在轉(zhuǎn)角相遇，其作為平行部分從而進(jìn)一步以平行的形式向三角形結(jié)構(gòu)的平面之外延伸一定距離，其中所述平行部分是分離一對(duì)接頭的一個(gè)的中心和這對(duì)接頭的另一個(gè)的中心的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的部分。
[0030]所述平行部分可以在從平行部分的兩側(cè)向外延伸的末端部分結(jié)束，其中該接頭的固定軸在一端由置于向外延伸的部分內(nèi)的軸承支撐，而在另一端由置于固定至平行部分或細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)部分的軸承塊內(nèi)的軸承支撐。所述軸承塊可以由軸支承梁支撐，所述軸支承梁從三角形結(jié)構(gòu)體的最靠近所述軸承塊的一側(cè)延伸，并且朝與由軸承塊支撐的固定軸的方向相同的方向延伸。
[0031]所述細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)部分、平行部分和向外延伸的部分是由一塊板制成的，其稱為組合部分。所述彎曲可以由鍛造等形成。這避免了在負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的高應(yīng)力區(qū)域焊接和螺栓連接。所述細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)部分不會(huì)沿三角形的一側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度設(shè)置，而是僅與三角形的一側(cè)成一定距離平行地延伸。這些部分可以在該位置被螺栓連接至三角形的一側(cè)。以這種方式，組合部分不會(huì)變得太大，這簡(jiǎn)化了它的制造。
[0032]單個(gè)固定板可以被固定至向外延伸的兩個(gè)部分的向外看的表面。所述固定板可以具有朝向要被支撐的結(jié)構(gòu)的表面。其轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)或部分可以用蓋板在它的上側(cè)覆蓋。這一蓋板被固定(例如通過(guò)螺栓)至轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)所述結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。可以將該蓋板固定至前述朝向所述結(jié)構(gòu)的表面，以及形成該轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)。
[0033]用戶結(jié)構(gòu)體通常被設(shè)置在負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的頂部。這種用戶結(jié)構(gòu)將包括安置用戶的裝置(例如飛行員座椅等)、放置儀器的裝置(例如操縱桿、轉(zhuǎn)向裝置、視覺(jué)顯示器、計(jì)算機(jī))以及放置教練員站的裝置。在負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體和用戶結(jié)構(gòu)之間可適當(dāng)?shù)卮嬖谧枘嵫b置。在該位置放置阻尼裝置比在前述US2007/0059668中描述的位置優(yōu)選。在現(xiàn)有技術(shù)中，阻尼裝置存在于螺栓連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的下側(cè)的軸承塊中。使用時(shí)，彈性材料會(huì)忍受圍繞彈性材料中的參考位點(diǎn)的過(guò)量的彎矩荷載，這可能導(dǎo)致永久失效。通過(guò)將構(gòu)成阻尼裝置的彈性材料定位在負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體和用戶結(jié)構(gòu)的界面處，沒(méi)有這樣的不利彎矩荷載會(huì)施加在彈性材料上，而同時(shí)更有效地使震動(dòng)減到最低。
[0034]在它們的中間或確定的位置，驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選具有相等的長(zhǎng)度，例如具有向上延伸的活塞或軸。下端可在組件的基底上的三種不同位置被成對(duì)排布。通常，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的下端配有與上端不同的驅(qū)動(dòng)器，因而六個(gè)驅(qū)動(dòng)器基本上界定出八面體構(gòu)造。
[0035]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0036]圖1顯示本實(shí)用新型的六足模擬組件的一個(gè)實(shí)施方式。
[0037]圖2a示意性顯示現(xiàn)有技術(shù)的模擬組件的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。
[0038]圖2b顯示圖2a的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的底視圖。
[0039]圖2c顯示圖2a的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的側(cè)視圖。
[0040]圖2d詳細(xì)顯示了圖2a的平臺(tái)的二自由度接頭。
[0041]圖3a示意性顯示本實(shí)用新型的模擬組件的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。
[0042]圖3b顯示了圖3a的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的底視圖。
[0043]圖3c顯示了圖3a的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的側(cè)視圖。
[0044]圖3d詳細(xì)顯示了圖3a的平臺(tái)的二自由度接頭。
[0045]圖4a示意性顯示了本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的另一示例性實(shí)施方式。
[0046]圖4b顯示了圖4a的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的底視圖。
[0047]圖4c顯示了圖4a的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的側(cè)視圖。
[0048]圖4d詳細(xì)顯示了圖4a的平臺(tái)的二自由度接頭。
[0049]圖5顯示本實(shí)用新型的模擬組件的另一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)角部分。[0050]圖6顯示圖5的轉(zhuǎn)角部分的底視圖。
[0051]圖7顯示本實(shí)用新型的模擬組件的另一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)角部分。
[0052]附圖的詳細(xì)說(shuō)明
[0053]圖1顯示了六自由度運(yùn)動(dòng)六足模擬組件1，包括固定基底2、可移動(dòng)模擬平臺(tái)3，該可移動(dòng)模擬平臺(tái)3包括負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體4。使用時(shí)，固定基底2會(huì)被安裝至地面或另外的支承結(jié)構(gòu)上，例如軌道上。圖中還顯示了六個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器6，其上端7通過(guò)三對(duì)8 二自由度接頭9而與負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體4相互連接。驅(qū)動(dòng)器6的下端10通過(guò)三對(duì)13 二自由度接頭14而與固定基底2相互連接。使用時(shí)，固定基底被緊固地錨定在地面上。固定基底可包括軸承塊5，用于一對(duì)二自由度接頭13，其與基底梁14相互連接，從而形成三角形。
[0054]驅(qū)動(dòng)器6是線性驅(qū)動(dòng)器。線性驅(qū)動(dòng)器可為液壓驅(qū)動(dòng)器，更優(yōu)選地為機(jī)電驅(qū)動(dòng)器。優(yōu)選的機(jī)電線性驅(qū)動(dòng)器可為已知類型，并且包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(可包括具有可轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸的電機(jī))；包圍連接至輸出軸的導(dǎo)螺桿的外管或圓柱形構(gòu)件；含有內(nèi)螺母的可伸長(zhǎng)內(nèi)管或圓柱形構(gòu)件，該內(nèi)螺母與導(dǎo)螺桿接合，使得通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿能夠伸長(zhǎng)或收縮內(nèi)管，內(nèi)管用作驅(qū)動(dòng)器的外部可伸長(zhǎng)端部；以及位置反饋傳感器，用以確定內(nèi)圓柱形構(gòu)件相對(duì)外圓柱形構(gòu)件的位置。這種驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域是熟知的，因此不再進(jìn)一步描述。此處圖示和描述的機(jī)電線性驅(qū)動(dòng)器僅為這種電力驅(qū)動(dòng)的線性驅(qū)動(dòng)器的一種類型，其可與本實(shí)用新型的組件結(jié)合使用。
[0055]例如，這種替代性電力驅(qū)動(dòng)線性驅(qū)動(dòng)器可具有安裝在側(cè)面的電機(jī)，而非此處圖示的內(nèi)聯(lián)類型，或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如皮帶和/或齒輪驅(qū)動(dòng)。
[0056]圖2a顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的六自由度六足模擬組件的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體15。所示的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體15具有三角形形狀。在三角形的一角，軸承塊16被固定至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體15的下側(cè)。一個(gè)軸承塊16將容納一對(duì)19 二自由度接頭，該對(duì)接頭將兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器(未示出)連接至每個(gè)角。在一個(gè)接頭的中心18和同對(duì)19的另一接頭的中心之間，不存在任何部分的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體。圖2b從下側(cè)顯示了圖2a的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體15。圖2c從側(cè)面顯示了圖2a的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體。圖2d顯示圖2c的A部分的細(xì)節(jié)。A部分是軸承塊16。
[0057]圖3a顯示了本實(shí)用新型的六自由度六足模擬組件的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體20。在每個(gè)角21，顯示了相同的二自由度接頭22對(duì)。每個(gè)接頭22將驅(qū)動(dòng)器(未示出)的上端與負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體20連接。二自由度接頭22具有樞軸裝置28，該樞軸裝置28由兩個(gè)軸承塊29在兩端支承。圖中示出了兩個(gè)軸承塊29。樞軸裝置28由這兩個(gè)軸承塊29支承。軸承塊29包括軸承，使得樞軸裝置28可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。第二樞軸裝置27貫穿樞軸裝置28。
[0058]圖3b從下側(cè)顯示了圖3a的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體20。圖3c從視點(diǎn)D顯示了圖3a的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體。圖3d顯示了圖3c的A部分的細(xì)節(jié)。圖3c從側(cè)面顯示了圖3a的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體。在該圖中可看出，負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體20位于兩個(gè)平行的平面17之間，平面之間的距離對(duì)應(yīng)于構(gòu)成負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)元件的尺寸。MPC和接頭中心23都位于所述兩個(gè)平面之間。
[0059]圖3顯示了樞軸裝置27，其位于驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)延伸部分之間(在圖3中未示出；見(jiàn)圖5)。樞軸裝置27可在這兩個(gè)部分之間轉(zhuǎn)動(dòng)。樞軸裝置27貫穿樞軸裝置28。圖3d顯示樞軸裝置27與樞軸裝置28的相交點(diǎn)即為接頭中心23。負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體20的部分24將一個(gè)接頭的中心23與接頭對(duì)的第二接頭的相應(yīng)的中心分開(kāi)。將圖3中的接頭22的高度與圖2中的軸承塊16的高度相比較，可以容易認(rèn)識(shí)到，圖3中的結(jié)構(gòu)會(huì)比圖2中的結(jié)構(gòu)低。
[0060]圖4顯示如圖3中的六自由度運(yùn)動(dòng)六足模擬組件的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體25，只是該負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體具有星形設(shè)計(jì)。圖4a_d中的附圖標(biāo)記與圖3a_d中的附圖標(biāo)記具有相同含義。
[0061]圖5顯示了本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)六足模擬組件的一角，其中負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體30為三角形形式。該結(jié)構(gòu)體包括平臺(tái)的金屬板和型材，例如螺栓連接的細(xì)長(zhǎng)的U型材或L型材或H型材。圖5顯示了兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)部件38。部件38與三角形結(jié)構(gòu)體30的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)元件37對(duì)齊并固定至其上。兩個(gè)結(jié)構(gòu)元件38相接并界定出三角形結(jié)構(gòu)體30的一角39，并且在三角形的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體30的平面內(nèi)平行地向外延伸一段距離，形成平行部分40。平行部分40終止于端部41，該端部41在平行部分40的兩側(cè)向外延伸，以形成在平行部分40的兩側(cè)的兩個(gè)半封閉空間42。在圖5中，端部41相對(duì)于平行部分40垂直延伸。單個(gè)固定板49被固定至向外延伸的兩個(gè)端部11的外表面。半封閉空間42由端板41、平行部分40和由角39延伸的三角形結(jié)構(gòu)體的側(cè)面的部分43共同界定。
[0062]圖5顯示了驅(qū)動(dòng)器33的上部，該驅(qū)動(dòng)器33具有兩個(gè)端部44，端部44由驅(qū)動(dòng)器33軸向延伸。在端部44之間，存在萬(wàn)向接頭45的第一樞軸裝置46。萬(wàn)向接頭的第二樞軸裝置47存在于端板41和由平行部分40延伸的握持部48之間。第一樞軸裝置46旋轉(zhuǎn)地貫穿第二樞軸裝置47。第一和第二樞軸裝置相對(duì)彼此以90°定向。握持部48在平行部分40的一側(cè)如圖所示被固定至握持部48a，而在平行部分40的另一側(cè)通過(guò)螺栓51連接至握持部48a。
[0063]握持部48由軸支承梁52支承，軸支承梁52由三角形結(jié)構(gòu)體30的最靠近所述握持部48的一側(cè)延伸并沿與第二樞軸裝置47的軸向方向相同的方向延伸。
[0064]圖5還顯示了角支承梁53，其在角39處連接三角形結(jié)構(gòu)體30的兩側(cè)并與三角形的兩側(cè)相接點(diǎn)間隔開(kāi)。
[0065]圖6顯示了圖5中從下方所見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)六足模擬組件的一角，其中附加了蓋板54。圖6中的附圖標(biāo)記與圖5中的附圖標(biāo)記具有相同含義。
[0066]圖7顯示了六足模擬組件的另一種可能實(shí)施方式的轉(zhuǎn)角部分60。轉(zhuǎn)角部分60包括一對(duì)61 二自由度接頭62，該接頭62用于連接至各自的線性驅(qū)動(dòng)器(未示出)。兩個(gè)接頭62成對(duì)地連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的外圍轉(zhuǎn)角部分60。轉(zhuǎn)角部分60由負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的外圍結(jié)構(gòu)梁的兩個(gè)匯聚端63形成。負(fù)載軸承結(jié)構(gòu)體的延伸部由大梁64形成，大梁64對(duì)稱地固定在結(jié)構(gòu)梁的交接端63之間。大梁64具有第一部分65，該部分在由轉(zhuǎn)角部分60界定的平面內(nèi)以一個(gè)方向朝外伸出，并具有相對(duì)的第二部分66,以相反的方向伸出。大梁64的朝外伸出端65將一對(duì)二自由度接頭62分開(kāi)。大梁64的向內(nèi)延伸端66通過(guò)例如焊接而連接至橫梁67，橫梁67橋接兩個(gè)結(jié)構(gòu)梁63。橫梁67的外端部焊接至結(jié)構(gòu)梁63。
[0067]兩個(gè)二自由度接頭62具有在兩個(gè)軸承70、71之間延伸的固定軸68和橫跨固定軸的自由軸72。固定軸68和自由軸72是正交的。成對(duì)的二自由度接頭62的兩個(gè)自由軸72在相同平面內(nèi)延伸。而且，成對(duì)的二自由度接頭62的兩個(gè)固定軸68在相同的正交于自由軸72的平面的平面內(nèi)延伸。固定軸68的平面平行由結(jié)構(gòu)梁63的頂面74界定的平面。
[0068]端板75覆蓋大梁的向外伸出端65。端板75在大梁64的兩側(cè)對(duì)稱地延伸。端板75包括在大梁64的兩側(cè)的軸承70，用于承載成對(duì)的二自由度接頭62的其中一個(gè)的固定軸68的一端。兩個(gè)固定軸68的另一端由各自的軸承塊76支承，大梁64兩側(cè)的軸承71位于梁63的交接端。軸承塊76和橫梁67之間的桿77為軸承塊76提供額外的支承。桿77貫穿結(jié)構(gòu)梁63的開(kāi)口 78。
[0069] 為節(jié)省重量，大梁64設(shè)有開(kāi)口 79。其中一個(gè)開(kāi)口 79位于兩個(gè)成對(duì)接頭62的自由軸73之間。盡管有這個(gè)開(kāi)口，大梁64仍在接頭62之間延伸并且將接頭62的兩個(gè)中心分開(kāi)。
【權(quán)利要求】
1.一種六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，包括基底、負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體和六個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器具有上端和下端，所述上端通過(guò)二自由度接頭連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體，所述下端通過(guò)二自由度接頭連接至固定的基底， 其中每個(gè)二自由度接頭包括具有正交的交叉樞軸的兩個(gè)樞軸裝置，其中一個(gè)樞軸裝置貫穿另一個(gè)樞軸裝置， 其中二自由度接頭被成對(duì)連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體；并且其中 一對(duì)接頭的其中一個(gè)接頭通過(guò)負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的一部分而與該對(duì)接頭的另一個(gè)接頭分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體位于兩個(gè)平行平面之間，該兩個(gè)平行平面之間的距離由構(gòu)成負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)元件界定，并且其中運(yùn)動(dòng)平臺(tái)質(zhì)心位于兩個(gè)平面之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2的任一項(xiàng)所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，線性驅(qū)動(dòng)器是液壓驅(qū)動(dòng)器或機(jī)電驅(qū)動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，接頭被成對(duì)連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的各個(gè)外圍部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，接頭被成對(duì)連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的轉(zhuǎn)角部分，每個(gè)轉(zhuǎn)角部分包括負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的延伸部，所述延伸部在由轉(zhuǎn)角部分界定的平面內(nèi)以一個(gè)方向伸出，其中所述延伸部形成分離一對(duì)接頭中的接頭的所述部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，至少一個(gè)轉(zhuǎn)角部分由在轉(zhuǎn)角部分的平面內(nèi)延伸的兩個(gè)結(jié)構(gòu)梁的交接端形成，其中梁的交接端被彎曲從而以平行方式向外延伸，共同形成負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的將一對(duì)接頭彼此分離的所述部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，至少一個(gè)轉(zhuǎn)角部分的延伸部是由在兩個(gè)結(jié)構(gòu)梁的交接端延伸的帶材或大梁形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，所述帶材或大梁具有連接至在兩個(gè)結(jié)構(gòu)梁之間延伸的橫梁的向內(nèi)延伸端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，至少一個(gè)接頭的其中一個(gè)樞軸裝置在兩端由軸承塊支承，并且其中屬于一對(duì)接頭的其中一個(gè)接頭的兩個(gè)軸承塊被連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的所述部分的一側(cè)，并且其中屬于該對(duì)接頭的另一個(gè)接頭的兩個(gè)軸承塊被連接至負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的所述部分的另一側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，所述延伸部支承在延伸部?jī)蓚?cè)向外延伸的橫板或端板，并且其中兩個(gè)接頭具有軸，該軸在一端由橫板或端板中的軸承支承，而在另一端由固定至延伸部或相鄰的結(jié)構(gòu)部件的軸承塊中的軸承支承。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，軸承塊由軸支承梁支承，該軸支承梁從三角形結(jié)構(gòu)體的最靠近所述軸承塊的一側(cè)延伸，并且朝與軸承塊所支承的軸的方向相同的方 向延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，延伸部和橫板或端板由兩塊對(duì)稱排布且彎曲的板形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，單個(gè)固定板被固定至向外延伸且包含軸承的兩塊板的外表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，用戶結(jié)構(gòu)被設(shè)置在負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的頂部，其中用戶結(jié)構(gòu)包括用于安置用戶、儀器以及視覺(jué)顯示器、計(jì)算機(jī)和教練員站的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，在負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體和用戶結(jié)構(gòu)的界面處存在阻尼裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，分離成對(duì)接頭的負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的所述部分包括負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體的垂直延伸的凸緣或邊帶。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體形成懸浮在三對(duì)接頭之間的平臺(tái)的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，所述平臺(tái)具有位于或低于成對(duì)結(jié)構(gòu)的高度的質(zhì)心。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，所述平臺(tái)包括實(shí)質(zhì)上三角形的主體。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，一對(duì)中的兩個(gè)二自由度接頭具有共平面的固定軸和自由軸，固定軸界定出第一平面，自由軸界定出第二平面，第二平面實(shí)質(zhì)上正交于固定軸界定的第一平面，第一平面與由負(fù)載承載結(jié)構(gòu)體形成的平臺(tái)的上表面形成0-20度的角度。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬組件，其特征在于，所述實(shí)質(zhì)上三角形的主體是實(shí)質(zhì)上等邊三角形的主體。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK203712691SQ201320715490
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月14日
【發(fā)明者】彼得·范·魯克仁·康帕涅, 拉賓·艾爾·查希爾 申請(qǐng)人:E2M科技公司