KR100451624B1

KR100451624B1 - 면진장치

Info

Publication number: KR100451624B1
Application number: KR10-2001-0044182A
Authority: KR
Inventors: 김윤석; 사토시 후지타; 히로시 구라바야시
Original assignee: (주)티이솔루션
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2004-10-15
Also published as: KR20030009641A

Abstract

본 발명은 한 개의 슬라이딩 레일에 서로 다른 두 개이상의 곡률 반경을 갖도록 하여 진동 전달에 따른 시설물의 고유주기와 슬라이딩 허용 변위를 독립적으로 설정할 수 있으며, 슬라이딩 레일의 결합구조를 개선하여 면진장치의 슬라이딩 허용 변위를 증대시킬 수 있고, 종래 기술에서 사용되던 유니버설 조인트를 제거하여 지진 발생시 시설물의 회전운동 및 전도되는 현상을 미연에 방지할 수 있는 면진장치에 관한 것이다. 본 발명은 외부로부터 전달되는 노면 진동을 시설물에 전달되지 않도록 분리시켜주는 면진장치에 있어서, 상기 노면에 장착되는 하부 플레이트와; 상기 하부 플레이트의 상부에 위치되며, 상기 시설물이 놓여지는 상부 플레이트와; 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트의 사이에 장착되며, 서로 대응되는 형상의 장공형 곡률 레일이 상호 결합되는 면진 레일부와; 상기 각각의 곡률 레일이 상호 결합된 상태에서 상기 각각의 곡률 레일에 삽입되어 상기 면진 레일부의 움직임에 연동되는 슬라이딩부를 포함하여 구성한다.

Description

면진장치{SEISMIC ISOLATING DEVICE}

본 발명은 노면의 진동 발생시 건물 내부의 시설물 또는 노면 상에 설치된 시설물에 진동이 전달되는 것을 방지하는 면진(免振)장치에 관한 것으로서, 특히 박물관의 진열장, 사무실의 컴퓨터 서버, 병원의 의료 기기, 노면상의 자판기 등 진동에 취약한 시설물에 대해 지진 발생시 건물의 진동이나 노면의 진동이 대상 시설물에 전달되는 것을 방지하는 면진장치에 대한 것이다.

일반적으로, 지진에 대한 내진 설계가 되어 있는 안전한 시설물이라 해도 지진이 발생할 경우 크게 흔들리게 된다.

이러한 흔들림에 대해 시설물이 충분히 견딘다고 해도 내부의 시설물은 큰 피해를 볼 수 있다.

즉, 박물관에 진열되어있는 국보급 문화재가 노면 진동의 전달에 의해 전도되어 파손되거나, 컴퓨터의 서버나, 병원의 고가 의료 기기 등이 진동에 의해 기능이 저하되기도 하며, 시설물 내부 또는 노면상의 자판기 등이 전도되어 자판기 자체의 파손은 물론 인적피해도 발생할 수 있다.

따라서, 건물 등과 같은 시설물 자체의 내진 설계도 중요하지만, 내부 시설물에 내진 안정성향상을 위한 면진기술도 매우 중요한 기술로 인식되고 있다.

이러한 이유로 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 면진장치(20)를 시설물(10)하부에 설치함으로써 건물 바닥의 진동이 시설물(10)에 전달되지 않도록 하여 시설물(10)의 내진 안정성을 확보하였다.

도 2와 도 3은 종래의 면진장치(20)를 도시한 것이며, 그 구성은 하부 플레이트(21), 곡률을 갖는 X축 방향의 슬라이딩 레일(22), X축 방향의 스토퍼(23), 유니버설 조인트(24), 곡률을 갖는 Y축 방향의 슬라이딩 레일(25), Y축 방향의 스토퍼(26), 마찰 댐퍼(27), 상부 플레이트(28)로 이루어진다.

이 경우, 각 방향의 슬라이딩 레일(22, 25)은 완만한 곡률을 갖고 서로 직각으로 포개지는 형태로 조립된다.

따라서, 상부의 시설물(10)은 곡률을 갖는 각각의 슬라이딩 레일(22, 25)에 의해 단진자 운동을 하게 되며, 시설물(10)의 자중에 관계없이 슬라이딩 레일(22, 25)의 곡률에 의해 결정되는 고유 진동수를 갖게 된다.

이 진동수는 곡률 조정에 의해 지진파의 주된 주파수 영역과 건물의 고유 진동수 영역과 격리되도록 한다.

도 2의 구성에 의한 면진장치(20)는 지진에 의해 건물 바닥 또는 노면이 수평으로 흔들리게 되면 하부 플레이트(21)와 상부 플레이트(28)사이의 X축 방향의 슬라이딩 레일(22)과 Y축 방향의 슬라이딩 레일(25)이 각각의 방향으로 슬라이딩되면서 마찰 댐퍼(27)의 적절한 마찰력과 함께 건물 바닥이나 노면의 진동이 상부의 시설물(10)에 전달되지 않도록 한다.

그러나, 위와 같은 구성의 면진장치(20)는 각 방향의 슬라이딩 레일(22, 25)이 동일한 곡률을 갖고 있기 때문에 X축 방향 및 Y축 방향의 고유주기 및 슬라이딩 변위가 동일해 진다.

이러한 현상은 주변에 장애물이 없는 시설물의 경우에는 크게 문제시되지 않지만, 벽면근처의 시설물의 경우 허용되는 슬라이딩 변위가 진동방향에 따라 한정되므로 벽면충돌과 같은 문제가 발생할 수 있다.

또한, 종래의 면진장치(20)에 있어서는 일정한 곡률을 갖고 직각으로 포개지는 각각의 슬라이딩 레일(22, 25)이 작동되기 위해서 반드시 유니버설 조인트(24)가 필요하게 된다.

유니버설 조인트(24)는 자체 유격을 갖고 완충작용을 하도록 형성되어 반대방향의 곡률을 갖는 X축 방향의 슬라이딩 레일(22)과 Y축 방향의 슬라이딩 레일(25)사이를 부드럽게 움직이는 기능을 하지만, 그 설계 및 제작이 매우 어렵다.

그리고, 슬라이딩 레일(22, 25)의 곡률을 크게 할 경우 즉, 곡률 반경을 작게 할 경우 유니버설 조인트(24)의 상하변형이 증가하여 비선형적인 마찰력이 추가로 작용하여 면진성능의 저하가 발생할 수 있다.

즉, 유니버설 조인트(24)가 슬라이딩 레일(22, 25)에 작게 형성된 곡률 반경을 따라 이동하는 경우 유니버설 조인트(24)가 갖고 있는 자체 유격으로 인해 급작스러운 곡률 변화에 따라 자체 쏠림 현상이 심하게 발생된다.

이와 같이 유니버설 조인트(24)의 자체 유격은 시설물에 회전방향의 움직임과 전도의 가능성을 유발할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 직각으로 포개지는 슬라이딩 레일(22, 25)의 구성으로 인하여 슬라이딩 레일(22, 25) 중심으로부터의 슬라이딩 변위는 슬라이딩 레일(22, 25) 길이의 절반 이하로 한정되기 때문에 크기가 작은 시설물에 대해서는 충분한 면진효과를 기대할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 한 개의 슬라이딩 레일에 서로 다른 두 개이상의 곡률 반경을 갖도록 하여 진동 전달에 따른 시설물의 고유주기와 슬라이딩 허용 변위를 독립적으로 설정할 수 있는 면진장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 슬라이딩 레일의 결합구조를 개선하여 면진장치의 슬라이딩 허용 변위를 증대시킬 수 있는 면진장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래 기술에서 사용되던 유니버설 조인트를 제거하여 지진 발생시 시설물의 회전운동 및 전도되는 현상을 미연에 방지할 수 있는면진장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 외부로부터 전달되는 노면 진동을 시설물에 전달되지 않도록 분리시켜주는 면진장치에 있어서, 상기 노면에 장착되는 하부 플레이트와; 상기 하부 플레이트의 상부에 위치되며, 상기 시설물이 놓여지는 상부 플레이트와; 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트의 사이에 장착되며, 서로 대응되는 형상의 장공형 곡률 레일이 상호 결합되는 면진 레일부와; 상기 각각의 곡률 레일이 상호 결합된 상태에서 상기 각각의 곡률 레일에 삽입되어 상기 면진 레일부의 움직임에 연동되는 슬라이딩부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 면진장치의 사용형태를 도시한 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 면진장치의 구성을 도시한 분해 사시도.

도 3은 도 2의 조립도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 면진장치의 구성을 도시한 분해 사시도.

도 5는 도 4의 조립도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 면진장치의 사용형태를 도시한 사시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 면진장치(30) 구성을 설명한다.

본 발명의 실시예는 건물의 진동이나 노면의 진동을 대상 시설물(32)에 전달되지 않도록 분리시켜주는 면진장치(30)에 있어서, 하부 플레이트(31), 상부 플레이트(50), 면진 레일부(33, 34, 43, 44), 슬라이딩부(37~39, 47~49)를 포함하여 구성한다.

하부 플레이트(31)는 시설물(32)이 놓여지게 되는 건물내부의 바닥이나 노면에 설치되는 평판으로 형성된다.

상부 플레이트(50)는 하부 플레이트(31)의 상부에 위치되며, 하부 플레이트(31)와 동일한 크기의 평판으로 형성된다.

상부 플레이트(50)의 상부에는 도 6에 도시된 바와 같이 시설물(32)이 설치 고정된다.

면진 레일부(33, 34, 43, 44)는 하부 플레이트(31)와 상부 플레이트(50)의 사이에 장착되며, 서로 대응되는 형상의 장공형 곡률 레일이 상호 결합되는 구조를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 면진 레일부(33, 34, 43, 44)는 각각의 곡률 레일에 형성되는 장공형상의 곡률을 상기 각각의 곡률 레일의 길이방향 해당 지점으로부터 곡률 레일의 전후 길이방향으로 복수개의 서로 다른 곡률 반경을 갖도록 형성함으로써 시설물(32)의 슬라이딩 방향과 위치에 따른 슬라이딩 변위와 주기를 조절할 수 있다.

즉, 한 개의 곡률 레일에 형성되는 곡률 반경이 동일한 곡률 반경만을 갖도록 형성하는 것이 아니라, 복수개의 서로 다른 곡률 반경을 갖도록 형성할 수 있는 것이다.

예를 들면, 각각의 곡률 레일의 길이방향 중심으로부터 해당되는 지점의 전후 길이방향으로 서로 다른 곡률 반경을 형성할 수 있어, 한 개의 곡률 레일에 각기 다른 두 개이상의 곡률 반경을 형성할 수 있다.

또한, 각각의 곡률 레일의 길이방향 중심부가 도 5에 도시된 바와 같이 서로 겹쳐지도록 포개어 구성함으로써 한 개의 곡률 레일이 갖는 슬라이딩 변위에 비해 슬라이딩 변위를 최대 2배까지 증대시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 면진장치의 최대 슬라이딩 변위는 면진장치의 동작에 따라 한 개의 곡률 레일 끝단이 다른 한 개의 곡률 레일 시작단의 위치로 이동되는 상태와 같이 한 개의 곡률 레일 길이와 다른 한 개의 곡률 레일 길이의 합으로 이루어진다.

면진 레일부(33, 34, 43, 44)는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 X축 방향으로 슬라이딩 이동되는 제1 하부 채널(33), 제1 상부 채널(34)이 서로 포개지도록 구성되며, 또한, Y축 방향으로 슬라이딩 이동되는 제2 하부 채널(43), 제2 상부 채널(44)이 서로 포개지도록 구성한다.

제1 하부 채널(33)은 길이방향 단면 형상이 "ㄷ"자 형상으로 형성되며, 개구부가 상향으로 향하도록 하부 플레이트(31) 상면 양단에 서로 평행하게 장착된다.

제1 하부 채널(33)의 측벽면에는 길이방향의 위치에 따라 곡률이 변화하는 제1 곡률 레일(35)이 형성된다.

제1 상부 채널(34)은 길이방향 단면 형상이 "ㄷ"자 형상으로 형성되며, 개구부가 하향으로 향하도록 제1 하부 채널(33)의 개구부 내측으로 결합된다.

제1 상부 채널(34)의 측벽면에는 제1 곡률 레일(35)에 형성되는 곡률의 형상과 상호 대응되도록 형성되는 제2 곡률 레일(36)이 형성된다.

제1 곡률 레일(35)에 형성되는 곡률은 장공형의 길이방향으로 형성되는 곡률 중심이 하향으로 볼록한 형상을 가지며, 제2 곡률 레일(36)에 형성되는 곡률은 제1 곡률 레일(35)의 곡률이 형성되는 방향과 반대되도록 장공형의 길이방향으로 형성되는 곡률 중심이 상향으로 볼록한 형상을 갖는다.

참고적으로, 상기 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)은 각각의 측벽면과 길이방향으로 2개가 1쌍을 이루도록 형성된다.

따라서, 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)의 총 개수는 16개이며, 하부 채널(33)에 8개, 상부 채널(34)에 8개가 각각 형성된다.

제2 하부 채널(43)은 길이방향 단면 형상이 "ㄷ"자 형상으로 형성되며, 개구부가 상향으로 향하도록 제1 상부 채널(34)의 상면 양단에 위치되어 제1 상부 채널(34)의 길이방향과 직교되는 방향으로 서로 평행하게 이격되도록 장착된다.

제2 하부 채널(43)의 측벽면에는 길이방향의 위치에 따라 곡률이 변화하는 제3 곡률 레일(45)이 형성된다.

제2 상부 채널(44)은 길이방향 단면 형상이 "ㄷ"자 형상으로 형성되어 상부 플레이트(50)의 하면 양단에 평행하게 이격되도록 장착되며, 개구부가 하향으로 향하도록 제2 하부 채널(43)의 개구부 내측으로 결합된다.

제2 상부 채널(44)의 측벽면에는 제3 곡률 레일(45)에 형성되는 곡률의 형상과 상호 대응되도록 형성되는 제4 곡률 레일(46)이 형성된다.

제3 곡률 레일(45)의 곡률은 장공형의 길이방향으로 형성되는 곡률 중심이하향으로 볼록한 형상을 가지며, 제4 곡률 레일(46)의 곡률은 제3 곡률 레일(45)의 곡률이 형성되는 방향과 반대되도록 장공형의 길이방향으로 형성되는 곡률 중심이 상향으로 볼록한 형상을 갖는다.

참고적으로, 상기 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)은 각각의 측벽면과 길이방향으로 2개가 1쌍을 이루도록 형성된다.

따라서, 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)의 총 개수는 16개이며, 제2 하부 채널(43)에 8개, 제2 상부 채널(44)에 8개가 각각 형성된다.

슬라이딩부(37~39, 47~49)는 면진 레일부(33, 34, 43, 44)의 각각의 곡률 레일이 상호 결합된 상태에서 각각의 곡률 레일에 삽입되어 면진 레일부(33, 34, 43, 44)의 움직임에 연동된다.

슬라이딩부(37~39, 47~49)는 제1 롤링부(37), 제1 슬라이딩 동조판(38), 제1 슬라이딩 핀(39)과, 제2 롤링부(47), 제2 슬라이딩 동조판(48), 제2 슬라이딩 핀(49)을 포함하여 구성한다.

먼저, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 X축 방향으로 슬라이딩 이동되는 슬라이딩부(37~39)의 구성을 설명한다.

제1 롤링부(37)는 제1 하부 채널(33)과 제1 상부 채널(34)이 서로 포개진 상태에서 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)에 접하도록 각각의 회전축에 설치되는 복수개의 베어링으로 구성한다.

여기서, 제1 롤링부(37)는 각각의 회전축을 중심으로 2개 또는 4개가 회전할 수 있는 구조로 설계변경 할 수 있다.

예를 들면, 제1 롤링부(37)는 각각의 회전축을 중심으로 2개가 회전할 수 있도록 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)이 결합된 상태에서 각각의 제1 롤링부(37)에 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)이 접촉되도록 결합할 수 있다.

즉, 한 개의 회전축에 설정된 간격으로 이격되도록 제1 롤링부(37) 2개를 결합하는 경우 제1 롤링부(37)의 총 개수는 8개이며, 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)이 포개진 상태에서 제1 롤링부(37)와 결합되는 면에 2개의 제1 롤링부(37)를 각각 결합되도록 한다.

이러한 결합구조에서 제1 롤링부(37)는 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)의 이동 방향에 관계없이 한 방향으로만 회전된다.

또한, 본 발명의 실시예에서와 같이 제1 롤링부(37)는 각각의 회전축을 중심으로 4개가 독립적으로 회전할 수 있도록 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)이 결합된 상태에서 각각의 제1 롤링부(37)에 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)이 각각 독립적으로 접촉되도록 결합함으로써 상기 각각의 제1 롤링부(37)의 회전방향이 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)의 이동 방향에 따라 회전하도록 구성할 수 있다.

즉, 한 개의 회전축에 설정된 간격으로 이격되도록 제1 롤링부(37) 4개를 결합하는 경우 제1 롤링부(37)의 총 개수는 16개이며, 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)이 포개진 상태에서 제1 롤링부(37)가 결합되는 면에 4개의 제1 롤링부(37)를 각각 결합되도록 한다.

이러한 결합구조에서 제1 롤링부(37)는 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)의 이동 방향에 따라 회전방향이 변화할 수 있다.

따라서, 제1 곡률 레일(35)에 접하는 제1 롤링부(37)의 회전방향은 제1 곡률 레일(35)의 움직임 방향으로 회전되고, 제2 곡률 레일(36)에 접하는 제1 롤링부(37)의 회전방향은 제2 곡률 레일(36)의 움직임 방향으로 회전됨에 따라 제1 롤링부(37)의 회전을 독립적으로 수행할 수 있다.

또한, 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)의 움직임에 따라 제1 롤링부(37)와의 사이에서 발생할 수 있는 마찰 저항으로 인해 제1 롤링부(37)의 회전이 일시 정지되는 현상을 방지할 수 있다.

제1 슬라이딩 동조판(38)은 제1 롤링부(37)가 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)에 형성된 면을 따라 이동할 때 원활한 움직임이 되도록 제1 상부 채널(34)의 이격된 사이에 장착되어 상기 제1 상부 채널(34)을 일체화시키는 보조 패널이다.

제1 슬라이딩 핀(39)은 제1 롤링부(37)가 축결합되는 회전축이 복수개 고정 결합되며, 제1 슬라이딩 동조판(38)과 조합되어 회전축을 지지한다.

제1 슬라이딩 핀(39)에는 도 4에 도시된 바와 같이 2개의 회전축이 각각 결합된다.

한편, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 Y축 방향으로 슬라이딩 이동되는 슬라이딩부(47~49)의 구성을 설명한다.

제2 롤링부(47)는 제2 하부 채널(43)과 제2 상부 채널(44)이 서로 포개진 상태에서 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)에 접하도록 각각 설치되는 복수개의 베어링으로 구성한다.

여기서, 제2 롤링부(47)는 각각의 회전축을 중심으로 2개 또는 4개가 회전할수 있는 구조로 설계변경 할 수 있다.

예를 들면, 제2 롤링부(47)는 각각의 회전축을 중심으로 2개가 회전할 수 있도록 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)이 결합된 상태에서 제2 롤링부(47)가 결합되는 면에 각각 결합할 수 있다.

즉, 한 개의 회전축에 제2 롤링부(47) 2개를 결합하는 경우 제2 롤링부(47)의 총 개수는 8개이며, 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)이 포개진 상태에서 제2 롤링부(47)가 결합되는 면에 2개의 제2 롤링부(47)를 각각 결합되도록 한다.

이러한 결합구조에서 제2 롤링부(47)는 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)의 이동 방향에 관계없이 한 방향으로만 회전된다.

또한, 본 발명의 실시예에서와 같이 제2 롤링부(47)는 각각의 회전축을 중심으로 4개가 독립적으로 회전할 수 있도록 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)이 결합된 상태에서 제2 롤링부(47)가 결합되는 면에 각각 결합되어 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)의 이동 방향에 따라 회전하도록 구성할 수 있다.

즉, 한 개의 회전축에 제2 롤링부(47) 4개를 결합하는 경우 제2 롤링부(47)의 총 개수는 16개이며, 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)이 포개진 상태에서 제2 롤링부(47)가 결합되는 면에 4개의 제2 롤링부(47)를 각각 결합되도록 한다.

이러한 결합구조에서 제2 롤링부(47)는 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)의 이동 방향에 따라 회전방향이 변화할 수 있다.

따라서, 제3 곡률 레일(45)에 접하는 제2 롤링부(47)의 회전방향은 제3 곡률 레일(45)의 움직임 방향으로 회전되고, 제4 곡률 레일(46)에 접하는 제2롤링부(47)의 회전방향은 제4 곡률 레일(46)의 움직임 방향으로 회전됨에 따라 제2 롤링부(47)의 회전을 독립적으로 수행할 수 있다.

또한, 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)의 움직임에 따라 제2 롤링부(47)와의 사이에서 발생할 수 있는 마찰 저항으로 인해 제2 롤링부(47)의 회전이 일시 정지되는 현상을 방지할 수 있다.

제2 슬라이딩 동조판(48)은 제2 롤링부(47)가 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)에 형성된 면을 따라 이동할 때 원활한 움직임이 되도록 제2 하부 채널(43)의 이격된 사이에 장착되어 제2 하부 채널(43)을 일체화시키는 보조 패널이다.

제2 슬라이딩 핀(49)은 제2 롤링부(47)가 축결합되는 회전축이 복수개 고정 결합되며, 제2 슬라이딩 동조판(48)과 조합되어 회전축을 지지한다.

제2 슬라이딩 핀(49)에는 도 4에 도시된 바와 같이 2개의 회전축이 각각 결합된다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예는 면진장치(30)의 과도한 슬라이딩 변위를 방지하는 구성으로, 제1 스토퍼(40), 제1 스톱판(52), 제2 스토퍼(41), 제2 스톱판(42)을 더 부가하여 구성한다.

제1 스토퍼(40)는 제1 상부 채널(34)의 상면 중앙에서 서로 대향되도록 설치된다.

제1 스톱판(52)은 상부 플레이트(50) 하면의 중앙에 설치되어 제1 상부 채널(34)의 슬라이딩 변위가 발생할 경우 제1 스토퍼(40)와 접하여 제1 상부 채널(34)의 슬라이딩 변위를 억제시키는 기능을 한다.

제2 스토퍼(41)는 제1 하부 채널(33)의 하면 중앙에서 서로 대향되도록 설치된다.

제2 스톱판(42)은 하부 플레이트(31) 상면의 중앙에 설치되어 제2 하부 채널(43)의 슬라이딩 변위가 발생할 경우 제2 스토퍼(41)와 접하여 제2 하부 채널(43)의 슬라이딩 변위를 억제시키는 기능을 한다.

또한, 슬라이딩 운동의 갑작스런 정지로 인한 충격을 막기 위해 제1, 제2 스토퍼(40, 41)는 설정된 감쇠력의 완충 댐퍼 또는 설정 탄성계수의 탄성 스프링으로 구성할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예는 지진 발생시 건물내부 또는 노면에 놓여지는 시설물(32)에 대하여 지진에 의한 진동이 전달되지 않도록 하는 면진장치(30)로서, 면진장치(30)의 회전 및 전도에 대하여 매우 안정된 특성을 갖는다.

본 발명의 실시예는 진동 분리를 위한 면진장치(30)의 슬라이딩 허용 변위를 종래 기술에 비해 최대 2배정도 크게 설정할 수 있으며, 각각의 슬라이딩 방향에 대해 진동주기 및 허용 범위를 독립적으로 설정할 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 면진장치(30)의 동작을 설명한다.

먼저, 지진 발생시 본 발명의 면진장치(30)가 설치된 건물 내부 바닥이나 노면은 크게 흔들리게 된다. 이러한 흔들림은 내진 설계가 적용된 건물이 붕괴되지 않더라도 지진이 발생되는 동안은 계속 유지된다.

이때 건물내부 바닥이나 노면의 흔들림에 의해 면진장치(30)가 작동하게 되는데 우선, 도 4에 도시된 X축 방향을 대상으로 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 X축 방향으로 건물 바닥이나 노면이 빠른 속도로 움직이게 되면 X축 방향으로 장착되는 제1 롤링부(37)의 베어링 효과에 의해 하부 플레이트(31)와, 상기 하부 플레이트(31)에 장착된 제1 하부 채널(33)만이 X축 방향으로 이동하게 되며, 시설물(32)은 거의 움직이지 않는다.

이때의 동작을 좀더 상세히 설명하면, 하부 플레이트(31)와 함께 제1 하부 채널(33)이 X축 방향으로 이동을 시작하면 제1 하부 채널(33)의 제1 곡률 레일(35)과 제1 상부 채널(34)의 제2 곡률 레일(36)에 접착되어 있는 X축 방향의 제1 롤링부(37)가 서로 독립적으로 회전하기 시작한다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 사용되는 제1, 제2 롤링부(37, 47)는 1개의 회전축에 2쌍의 베어링이 삽입되어 있어 자체적으로 양방향의 회전이 가능하다.

따라서, 제1 하부 채널(33)이 X축 방향으로 이동하더라도 제1 상부 채널(34)은 제자리를 유지하면서 제1 하부 채널(33)의 이동을 허용하게 된다.

제1 하부 채널(33)의 이동은 X축 방향의 제1 롤링부(37)가 제1 하부 채널(33)의 제1 곡률 레일(35)의 좌측 단부와 제1 상부 채널(34)의 제2 곡률 레일(36)의 우측 단부에 도달할 때까지 지속된다.

이러한 메커니즘에 의해 본 발명의 실시예에 따른 면진장치(30)는 허용 슬라이딩 범위가 종래의 면진장치 보다 2배정도 증가되어 크기가 작은 시설물에 대해서도 충분한 면진성능을 발휘할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 면진 레일부(33, 34, 43, 44)의 레일 길이는 면진설계에 의해 결정되나, 이 보다 과도한 슬라이딩 변위가 발생할 경우 X축 방향의 제2 스토퍼(41)에 의해 안전하게 변위를 제어하게 된다.

즉, 과도한 슬라이딩 변위가 발생하게 되면 Y축 방향의 제2 하부 채널(43)의 하면에 부착된 X축 방향의 제2 스토퍼(41)가 하부 플레이트(31) 상면 중앙에 설치된 제1 스톱판(52)에 닿게되어 슬라이딩 변위가 제어된다.

여기서 X축 방향의 제1 롤링부(37)가 구르는 궤도를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 면진장치(30)의 다른 목적을 설명한다.

제1 하부 채널(33) 및 제1 상부 채널(34)에 형성되는 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)의 형상이 서로 반대방향의 곡률을 갖고 있으나, 그 궤도를 추적하면 면진장치(30)의 상부 플레이트(50)와 이에 적재되어 있는 시설물(32)은 마치 접시 위를 구르는 구슬과 같은 운동을 하게 된다.

접시 위의 구슬은 무게와는 관계없이 접시의 곡률에 의해 운동주기가 결정되며 운동이 종료되면 중력에 의해 접시 중앙으로 항상 되돌아간다.

그리고, 접시의 곡률이 좌우 대칭이 아니라 비대칭으로 다를 경우, 좌우 운동에 있어서 구슬에 구르는 주기와 이동 변위가 달라지게 된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 면진장치(30)는 이러한 원리를 이용하여 제1, 제2 곡률 레일(35, 36)과, 제3, 제4 곡률 레일(45, 46)의 곡률 형상을 시설물(32)의 방향과 위치에 따라 다양하게 설정함으로서 도 6에 도시된 바와 같이 벽면 측으로 면진장치(30)가 이동할 경우에는 슬라이딩 변위를 짧게 하고, 그 반대방향으로는 슬라이딩 변위를 길게 하여 최적화된 면진성능을 발휘하게 할 수 있다.

그리고, 면진작동이 종료한 후에는 중력에 의해 본래의 위치로 면진장치(30) 및 시설물(32)이 되돌아 가게된다.

Y축 방향으로도 전술한 X축 방향에 적용되는 원리와 메커니즘에 의해 효율적인 면진성능을 발휘할 수 있다.

여기서, 본 발명의 또 다른 특징은 X축 방향의 제1 상부 채널(34)과 Y축 방향의 제2 하부 채널(43)을 간단한 용접 등으로 고정할 수 있다는 점이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 면진장치(30)는 종래 기술에서와 같이 유니버설 조인트의 구성이 필요 없으며, 유니버설 조인트에 의한 비선형적인 마찰저항을 없애고, 보다 자유롭게 작동되어 면진장치(30)의 회전운동 및 전도를 거의 완벽하게 구속할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 면진장치는 한 개의 곡률 레일에 서로 다른 두 개이상의 곡률 반경을 갖도록 함으로써 벽면 근처의 시설물등 일방향에 슬라이딩 운동의 장애물이 있는 경우에도 장애물과의 충격을 방지할 수 있다.

또한, 각각의 곡률 레일에 형성되는 장공형상의 곡률을 상기 각각의 곡률 레일의 길이방향 해당 지점으로부터 곡률 레일의 전후 길이방향으로 복수개의 서로 다른 곡률 반경을 갖도록 형성함으로써 면진장치의 작동시 슬라이딩 방향과 위치에 따라서 슬라이딩 변위와 주기를 다양하게 설정할 수 있다.

또한, 면진장치의 동작에 따라 한 개의 곡률 레일 끝단이 다른 한 개의 곡률 레일 시작단의 위치로 이동되도록 2개의 곡률 레일을 결합하여 면진장치의 슬라이딩 변위를 증대시킬 수 있다.

또한, 종래 기술에서 사용되었던 유니버설 조인트의 구성을 제거하여 유니버설 조인트에 의한 비선형적인 마찰저항을 없애고, 면진장치의 회전운동 및 전도에 대한 구속 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 스톱판과 스토퍼의 조합 구성으로 면진장치의 과다한 슬라이딩 변위를 억제시킬 수 있으며, 스토퍼의 기능에 완충기능을 부가하여 스토퍼 작동시 갑작스러운 충격발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존 슬라이딩 레일은 설정 곡률로 제작하기 위해서 벤딩머신이 반드시 필요하고, 벤딩머신을 이용하여 복수개의 곡률을 형성하는 것이 매우 어렵게 된다. 그러나, 본 발명의 곡률 레일은 커팅을 통해 형성됨으로 제작이 용이하며, 임의의 곡률 형상으로 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims

삭제
외부로부터 전달되는 노면 진동을 시설물에 전달되지 않도록 분리시켜주는 면진장치에 있어서,

상기 노면에 장착되는 하부 플레이트와;

상기 하부 플레이트의 상부에 위치되며, 상기 시설물이 놓여지는 상부 플레이트와;

상기 하부 플레이트와 상부 플레이트의 사이에서 서로 대응되는 형상의 장공형 곡률 레일이 상호 결합되어 장착되며, 상기 각각의 곡률 레일은 상기 곡률 레일의 길이방향 해당 지점으로부터 상기 곡률 레일의 전후 길이방향으로 복수개의 곡률 반경으로 형성되는 면진 레일부와;

상기 각각의 곡률 레일이 상호 결합된 상태에서 상기 각각의 곡률 레일에 삽입되어 상기 면진 레일부의 움직임에 연동되는 슬라이딩부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제2항에 있어서, 상기 각각의 곡률 레일은 상기 면진 레일부의 움직임에 따라 발생하는 최대 슬라이딩 변위가 상기 각각의 곡률 레일 길이의 합으로 이루어지도록 결합되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제3항에 있어서, 상기 면진 레일부는

상기 하부 플레이트 상면 양단에 서로 평행하게 이격되어 장착되는 제1 하부 채널과;

상기 제1 하부 채널의 상부에 서로 평행하게 이격되어 상기 제1 하부 채널과 결합되는 제1 상부 채널을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 하부 채널 및 제1 상부 채널중 어느 하나의 채널 측벽면에는 장공형의 길이방향으로 형성되는 곡률 중심이 다른 하나의 채널측 방향으로 볼록한 형상을 갖는 제1 곡률 레일이 형성되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 하부 채널 및 제1 상부 채널중 어느 하나의 채널 측벽면에는 상기 제1 곡률 레일에 형성되는 곡률의 형상과 상호 대응되도록 장공형의 길이방향으로 형성되는 곡률 중심이 다른 하나의 채널측 방향으로 볼록한 형상을 갖는 제2 곡률 레일이 형성되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제4항에 있어서, 상기 면진 레일부는

상기 제1 상부 채널의 상면 양단에서 상기 제1 상부 채널의 길이방향과 직교되는 방향으로 서로 평행하게 이격되어 장착되는 제2 하부 채널과;

상기 상부 플레이트의 하면 양단에 평행하게 이격되어 상기 제2 하부 채널과결합되는 제2 상부 채널을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제7항에 있어서, 상기 제2 하부 채널 및 제2 상부 채널중 어느 하나의 채널 측벽면에는 장공형의 길이방향으로 형성되는 곡률 중심이 다른 하나의 채널측 방향으로 볼록한 형상을 갖는 제3 곡률 레일이 형성되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제8항에 있어서, 상기 제2 하부 채널 및 제2 상부 채널중 어느 하나의 채널 측벽면에는 상기 제3 곡률 레일에 형성되는 곡률의 형상과 상호 대응되도록 장공형의 길이방향으로 형성되는 곡률 중심이 다른 하나의 채널측 방향으로 볼록한 형상을 갖는 제4 곡률 레일이 형성되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제6항에 있어서, 상기 슬라이딩부는

상기 제1 하부 채널과 제1 상부 채널이 상호 결합된 상태에서 상기 제1, 제2 곡률 레일에 각각 설치되는 복수개의 제1 롤링부와;

상기 제1 상부 채널의 이격된 사이에 장착되어 상기 제1 상부 채널을 일체화시키는 제1 슬라이딩 동조판과;

상기 제1 롤링부가 축결합되는 회전축이 복수개 고정 결합되며, 상기 제1 슬라이딩 동조판과 조합되어 상기 회전축을 지지하는 제1 슬라이딩 핀을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 롤링부는 상기 각각의 회전축에 설정된 간격으로 이격되어 결합되는 4개의 베어링으로 구성되며, 상기 제1, 제2 곡률 레일이 결합된 상태에서 각각의 베어링에 상기 제1, 제2 곡률 레일이 각각 독립적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제9항에 있어서, 상기 슬라이딩부는

상기 제2 하부 채널과 제2 상부 채널이 상호 결합된 상태에서 상기 제3, 제4 곡률 레일에 각각 설치되는 복수개의 제2 롤링부와;

상기 제2 하부 채널의 이격된 사이에 장착되어 상기 제2 하부 채널을 일체화시키는 제2 슬라이딩 동조판과;

상기 제2 롤링부가 축결합되는 회전축이 복수개 고정 결합되며, 상기 제2 슬라이딩 동조판과 조합되어 상기 회전축을 지지하는 제2 슬라이딩 핀을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제12항에 있어서, 상기 제2 롤링부는 상기 각각의 회전축에 설정된 간격으로 이격되어 결합되는 4개의 베어링으로 구성되며, 상기 제3, 제4 곡률 레일이 결합된 상태에서 각각의 베어링에 상기 제3, 제4 곡률 레일이 각각 독립적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 상부 채널의 상면 중앙에서 서로 대향되도록 설치되는 제1 스토퍼와; 상기 상부 플레이트 하면의 중앙에 설치되어 상기 제1 상부 채널의 슬라이딩 변위에 따라 상기 제1 스토퍼와 접하여 상기 제1 상부 채널의 슬라이딩 변위를 억제시키는 제1 스톱판을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제8항에 있어서, 상기 제2 하부 채널의 하면 중앙에서 서로 대향되도록 설치되는 제2 스토퍼와; 상기 하부 플레이트 상면의 중앙에 설치되어 상기 제2 하부 채널의 슬라이딩 변위에 따라 상기 제2 스토퍼와 접하여 상기 제2 하부 채널의 슬라이딩 변위를 억제시키는 제2 스톱판을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 제1, 제2 스토퍼는 설정된 감쇠력을 갖고 완충 댐퍼로 구성하는 것을 특징으로 하는 면진장치.