KR100491672B1 - 3차원안내장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 큰하중을 감당하는 것이 가능하고, 건축물의 내진구조에 사용하는 것이 가능한 3차원안내장치이다. 3차원안내장치는 베이스23과, 베이스23의 상측에 배치된 원호상의 궤도를 가지는 제1곡선안내장치21과, 제1곡선안내장치21의 상측에 배치되어 원호상의 궤도에서 제1곡선안내장치의 운동평면과 교차하는 운동평면을 가지는 제2곡선안내장치22와, 제1곡선안내장치21과 제2곡선안내장치22의 사이에 위치하고, 제1곡선안내장치21과 제2곡선안내장치22와 접속하는 중간부재24를 구비하고 있다. 제1 및 제2곡선안내장치21, 22는 궤도레일1과 베어링블록10과 덮개체13과 다수의 볼9로 구성되어 있다.

Description

3차원안내장치

본 발명은 3차원안내장치에 관하고, 특히 내진(면진)건축물, 내진바닥구조에 사용하는 내진장치를 구성하는 것에 적합한 3차원안내장치에 관한 것이다.

종래 지진 진동의 성질을 고려하여 그 영향을 가능한 한 작게 억제하도록 특별히 배려하여 실시한 내진구조를 채용한 건축물이 있고, 이러한 내진건축물로서 지반과 건축물과의 사이에서 지진에 의하여 건축물에 전달되는 힘을 가능한 한 작게 하는 내진장치를 조합한 것이다.

이러한 내진장치는 예컨대 제12A도 및 제12B도에 나타내듯이 건축물301을 기초302에 고정하는 것이 아닌 기초302와 건축물301과의 사이에 건축물301이 기초302 위를 이동하는 것이 가능하도록 복수의 안내장치303을 조립하여, 일정 이상의 지진력이 작용하면 건축물301이 안내장치303 위를 미끄러져서, 일정 이상의 힘이 건축물301에 작용하지 않도록 하는 것이다.

이러한 안내장치로서 강철제의 굴림대(산륜)나 볼을 이용하여 곡선안내장치나 3차원안내장치를 구성하는 방법도 제안되고 있다.

이 안내장치로서는 하향으로 凸상으로 형성한 원호면으로 형성한 안내부를 설치하고, 이 안내부를 따른 형상으로 형성한 건축물의 하단부와 상기 안내부와의 사이에 강철제의 굴림대를 설치한 것(특개평6-346627호 참조)이나, 기초에 하향으로 凸상이 되는 구면상의 안내부를 설치하고, 이 안내부를 따른 형상으로 형성한 건축물의 하단부와 상기 안내부의 사이에 강철제의 구형체를 배치한 것(특개평 5-24823호)이다.

이러한 곡선안내장치 또는 3차원안내장치를 사용한 내진구조에 있어서는 지진 등의 진동이 없는 상태에서는 건물은 3차원안내장치 등의 정상위치에 안정적으로 위치하고 있고, 지진 등이 발생하여 지반이 진동하여도 지반과 건물과의 사이는 3차원안내장치 등에 의하여 진동절연되고, 건물에는 커다란 진동은 전달되지 않게 하는 것이 가능하다.

그리고 지반의 진동이 잠잠해진 후에는 건물은 지반에 대한 진동을 점점 감쇠하여, 3차원안내장치의 정상위치에 안정한다.

여기서 종래부터 제안되고 있는 3차원안내장치는 개개의 내진건축물에 대응하여 설계, 제작되는 것이고 이러한 내진건축물의 내진구조에 사용하는 안내장치로서 사용하는 것이 가능할만큼 내하중 성능과 원활한 동작성을 가지는 내진구조의 구성 유니트로서의 3차원안내장치가 아니어서 그 제공이 요망되고 있다.

그래서 본 발명은 대하중을 감당하는 것이 가능하고, 건축물의 내진구조에 사용하는 것이 가능한 3차원안내장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 본 발명에 관한 3차원안내장치에 사용하는 곡선안내장치의 기본구성을 나타내는 일부 단면평면도이다.

제2도는 제1도에 나타낸 곡선안내장치의 제1도 중의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.

제3도는 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제1실시형태를 나타내는 사시도이다.

제4A도 및 제4B도는 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제1실시형태를 나타내는 도이고, 제4A도는 부분단면 정면도, 제4B도는 제4A도의 X방향으로부터의 부분단면 측면도이다.

제5A도 및 제5B도는 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제1실시형태의 제1변형예를 나타내는 개략도이고, 제5A도는 부분단면 정면도, 제5B도는 제5A도의 X방향으로부터의 부분단면 측면도이다.

제6A도 및 제6B도는 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제1실시형태의 제2변형예를 나타내는 개략도이고, 제6A도는 부분단면 정면도, 제6B도는 제6A도의 X방향으로부터의 부분단면 측면도이다.

제7A도 및 제7B도는 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제2실시형태의 제3변형예를 나타내는 개략도이고, 제7A도는 부분단면 정면도, 제7B도는 제7A도의 X방향으로부터의 부분단면 측면도이다.

제8A도 및 제8B도는 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제2실시형태를 나타내는 개략도이고, 제8A도는 부분단면 정면도, 제8B도는 제8A도의 X방향으로부터의 부분단면 측면도이다.

제9A도 및 제9B도는 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제2실시형태의 제1변형예를 나타내는 개략도이고, 제9A도는 부분단면 정면도, 제9B도는 제9A도의 X방향으로부터의 부분단면 측면도이다.

제10A도 및 제10B도는 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제2실시형태의 제2변형예를 나타내는 개략도이고, 제10A도는 부분단면 정면도, 제10B도는 제10A도의 X방향으로부터의 부분단면 측면도이다.

제11A도 및 제11B도는 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제2실시형태의 제3변형예를 나타내는 개략도이고, 제11A도는 부분단면 정면도, 제11B도는 제11A도의 X방향으로부터의 부분단면 측면도이다.

제12A도 및 제12B도는 건축물의 내진구조의 개략을 나타내는 도이고, 제12A도는 정면도, 제12B도는 평면도이다.

제13도는 본 발명에 관한 3차원안내장치를 건축물의 내진구조에 사용하는 예를 나타내는 도이다.

제14도는 본 발명에 관한 3차원안내장치를 건축물의 내진구조에 사용하는 다른 예를 나타내는 도이다.

제15도는 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제3실시형태를 나타내는 정면도이다.

제16도는 제15도의 XVI화살표를 나타낸 도이다.

제17도는 본 발명의 제3실시형태에서 제1, 제2곡선안내장치의 사시도이다.

제18도는 제17도의 요부 확대도이다.

제19도는 제17도의 XIX-XIX선 단면도이다.

제20도는 베어링블록에 형성된 볼전동홈을 나타내는 사시도이다.

제21도는 본 발명의 제3실시형태에서 제1, 제2곡선안내장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.

제22도는 본 발명의 제3실시형태에서 제1, 제2곡선안내장치의 변형예를 나타내는 사시도이다.

제23도는 베어링블록에 형성된 볼전동홈을 나타내는 사시도이다.

제24도는 본 발명의 제3실시형태에서 제1, 제2곡선안내장치의 제2변형예를 나타내는 단면도이다.

제25도는 본 발명의 제3실시형태에서 제1, 제2곡선안내장치의 제2변형예를 나타내는 사시도이다.

제26도는 베어링블록에 형성된 볼전동홈을 나타내는 사시도이다.

제27도는 본 발명의 제3실시형태에서 중간부재의 일예를 나타내는 분해 사시도이다.

제28도는 본 발명의 제3실시형태에서 중간부재의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

제29도는 본 발명의 제3실시형태에서 중간부재의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

제30도는 본 발명의 제3실시형태에서 중간부재의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

본 발명에 있어서 상기 과제를 해결하기 위한 3차원안내장치는 제1도 내지 제4도에 나타내듯이 베이스(基臺)23과, 베이스23의 상측에 배치된 원호상의 궤적을 가지는 제1곡선안내장치21과, 제1곡선안내장치21의 상측에 배치되어 원호상의 궤적에서 제1곡선안내장치21의 운동평면과 교차하는 운동평면을 가지는 제2곡선안내장치22와, 제1곡선안내장치21과 제2곡선안내장치22와의 사이에 위치하여 제1곡선안내장치21과 제2곡선안내장치22를 접속하는 중간부재24를 구비하고, 상기 제1 및 제2곡선안내장치21, 22는 수직방향으로 소정의 곡률로 만곡하여 형성되고, 서로 대향하는 면에 소정 곡률의 원호를 따라 형성된 볼전동홈81, 82를 가진 궤도레일1과, 연결부3과 그 양단으로부터 연장된 한쌍의 돌출부(械部)411, 412를 가지고, 또한 양돌출부411, 412에 상기 궤도레일1의 볼전동홈81, 82에 대응하는 위치에 소정곡률의 원호를 따라 형성된 볼전동홈6, 6을 가지는 동시에 이 볼전동홈6, 6에 인접한 무부하볼통로8을 가진 베어링블록10과, 베어링블록10의 전후양단면에 설치되고 내면측에 상기 볼전동홈6, 6과 무부하볼통로8, 8의 각 단부간을 서로 연결하여 볼무한순환통로를 형성하는 볼방향 전환통로15를 가진 덮개체13과, 상기 볼무한순환통로 내를 순환하고, 상기 궤도레일1의 볼전동홈81, 82와 상기 베어링블록10의 볼전동홈6, 6의 사이에서 하중을 부하하는 다수의 볼9를 구비한 것이다.

또 본 발명의 3차원안내장치는 베이스23과, 베이스23의 상측에 아래로 凸인 궤적의 제1곡선안내장치21을 개재하여 배치되는 중간부재24와, 중간부재24의 상측에 아래로 凸인 궤적에서 상기 제1곡선안내장치21의 운동평면과 교차하는 운동평면을 가지는 제2곡선안내장치22를 개재하여 배치되는 이동대25를 구비하고, 상기 각 곡선안내장치21, 22는 단면이 대략 장방형으로 상측을 중심으로 하는 소정 반경을 가지고 길이방향을 따라 만곡형성되고, 만곡중심측의 상측면71과, 이 상측면71과 서로 대응하는 하측면72에 볼전동흠81, 82를 길이방향으로 각각 형성한 궤도레일1과, 연결부3 및 이 연결부의 상하단으로부터 수평방향으로 연장되어 상기 궤도레일1의 상측면71과 하측면72에 대향배치된 제1 및 제2돌출부411, 412는 볼전동흠6, 6과 볼순환로7을 각각 구비하고, 궤도레일1의 볼전동홈81, 82와 각 돌출부411, 412의 볼전동홈6, 6의 사이에 다수의 하중부하볼9를 배치하고, 볼순환로에서 순환시키는 베어링블록10을 구비하고, 상기 베어링블록10 중 수직하중이 부하되지 않는 측의 제1의 돌출부411의 볼전동홈 병설방향의 치수를 수직하중이 부가되는 측의 제2돌출부412의 치수보다 작게 구성하여, 상기 궤도레일1의 상측면 및 하측면 중 수직하중이 부하되지 않는 면을 상기 베어링블록10에서부터 노출시켜서 수평의 설치면부74를 형성하는 동시에 궤도레일을 설치할 수 있는 부재37에 수직설치면382와, 이 수직설치면의 끝가장자리에서부터 수평방향으로 뻗는 수평설치면381을 형성하고, 이 수평설치면381에 궤도레일1의 상기 설치면부74를 계속 당접시키고, 수직설치면382에 궤도레일1의 측면73을 부탁한 것이다.

이 3차원안내장치에 있어서 블록설치부재39에 수평설치면391 및 수직설치면392를 형성하고, 이 수평설치면391에 상기 수직부하측 돌출부를 접속시키고, 수직설치면392에 베어링블록의 연결부3을 설치하여 구성하는 것이 가능하다.

또 본발명에서는 베이스23과 중간부재24의 사이 및 중간부재24와 이동대25사이의 적어도 한측 사이에는 복수의 곡선안내장치를 병설하는 것으로 구성하는 것이 가능한 것 외에 상기 3차원안내장치를 구성하는 곡선안내장치의 1개의 궤도레일에는 복수의 베어링블록을 설치하여 구성하는 것이 가능하다.

그리고 상기 3차원안내장치의 각 곡선안내장치에서 궤도레일1의 볼전동홈81(82) 및 돌출부411, 412의 볼전동홈6의 단면형상은 볼9의 반경보다 조금 큰 반경치수의 호형을 가지고, 상기 볼9는 그 각 볼전동홈81(82), 6의 서로 대응하는 2점에서 접촉하는 것으로 하고, 볼이 접촉하는 곳을 연결하는 직선과 하중이 부하하는 연직선이 이루는 접속각θ를 예각으로 하는 것이 적합하다.

또 본 발명의 3차원안내장치에서는 상기 돌출부411, 412를 돌출부본체12와, 이 돌출부411, 412의 이동방향의 단부에 설치되는 덮개체13으로 구성하는 동시에 상기 돌출부본체12에 볼이송통로14를 형성하고, 상기 덮개체13에 부하볼통로5와 무부하볼통로8을 연통하는 볼방향전환통로15를 형성하고, 상기 볼이송통로14와 상기 볼방향전환통로15로 무부하볼통로8을 구성하는 것이 가능하다.

또 상기 베이스23의 하면, 상기 이동대25 상면의 적어도 1개소에 탄성부재26을 설치하는 것이나, 상기 중간부재24를 상하의 2부재 구성으로 하여 상하부재의 사이에 탄성부재를 배치하는 것이 가능하다.

따라서 본 발명에 해당하는 3차원안내장치에 의하면 베이스23과 이동대25의 사이에 중간부재24를 끼워 곡선안내장치21, 22를 상하로 2단 중첩한 것이고, 이 곡선안내장치21, 22에 있어서는 베어링블록10은 소정 반경으로 곡선형성된 궤도레일1을 따라 이동하므로 베어링블록10은 궤도레일1에 대하여 소정의 반경을 가지는 원호상의 궤적으로 이동하는 것에 따라서 다수의 볼9가 궤도레일1의 볼전동홈81, 82 와 베어링블록10의 볼전동홈6으로 구성되는 부하볼통로5내를 부하를 계속 받으면서 전동하여 베어링블록10을 원호에 따라 원활하게 안내한다.

이것에 의하여 본 발명에 관한 3차원안내장치는 전체로서 2개의 원호운동을 조합시킨 3차원적 운동이 가능하고, 또 이 3차원안내장치는 큰 하중을 담당하는 것이 가능하다.

즉 본 발명에 관한 3차원안내장치에 있어서 이동대25와 중간부재24, 중간부재24와 베이스23의 사이에 설치된 곡선안내장치21, 22는 상기 각 부재를 레일설치부재38 및 블록설치부재39로 하여 설치되어 있고, 제4A도 및 제4B도에 나타내듯이 레일설치부재38(제4A도의 중간부재24)에는 그 수직설치면382에 궤도레일1의 측면73이 설치되어 있는 동시에 수평설치면381에 궤도레일1의 수직하중 비부담측(제4A도의 궤도레일 상측면71)의 설치면부74에 당접하여 있으므로 하중은 궤도레일1의 측면73과 수직설치면382에서 지지될뿐만 아니라 궤도레일1을 레일설치부재38의 수평설치면381에서 하중이 수직으로 작용하는 방향으로 지지하는 것이 가능하고 궤도레일1을 레일설치부재38에 강고하게 설치시키는 것이 가능하다.

마찬가지로 블록설치부재39(제4A도의 베이스23)에는 그 수직설치면392에 베어링블록10의 연결부3이 설치되어 있는 동시에 수평설치면391에 베어링블록10의 수직하중 비부하측의 돌출부411을 당접시키고 있기 때문에 베어링블록10의 연결부3과 수직설치면392에서 지지될 뿐만 아니라 베어링블록10과 블록설치부재39의 수평설치면391에서 하중이 수직으로 작용하는 방향으로 지지하는 것이 가능하고, 베어링블록10을 블록설치부재39에 강고하게 설치시키는 것이 가능하다.

그리고 3차원안내장치의 조립상태에 있어서는 제4A도 및 제4B도에 나타내듯이 궤도레일이 설치된 레일설치부재(제4A도의 중간부재24, 제4B도의 중간부재24)의 수평설치면과 베어링블록이 설치된 블록설치부재(제4A도의 베이스23, 제4B도의 이동대24)의 수평부는 하중이 작용하는 연직선상으로 나열하므로 레일설치부재와 블록설치부재와의 사이에 수직하중을 직접 지지하는 것이 가능하고, 강고한 구조가 된다.

또 수직하중은 다수의 볼9에 분산되어 부하되기 때문에 각각의 볼에는 그다지 큰 하중은 작용하지 않고, 각 볼9는 충분하게 부하에 견디어, 3차원안내장치는 전체로서 큰 하중을 담당하는 것이 가능하다.

또 복수의 곡선안내장치를 병설한 3차원안내장치에 있어서는 3차원안내장치가 평면적인 면적을 가지고 있기 때문에 3차원안내장치를 안정적으로 배치할 수 있고, 또 하중이 분산되어 부하되므로 보다 큰 하중을 담당하는 것이 가능하다.

또 본 발명에서는 볼9의 접촉각θ을 하중작용방향에 대하여 예각으로 했으므로 부하가 걸린 수직하중이 수직방향과 수평방향으로 적당하게 분력되고, 하중을 유효하게 지지할 수 있는 동시에 궤도레일과 베어링블록의 횡방향의 흔들림을 방지하는 것이 가능하다.

그리고 탄성부재를 채용한 3차원안내장치에 있어서는 3차원안내장치에 작용하는 수직방향의 충격적 하중은 이 탄성체에서 흡수되고, 충격적인 하중에 견디는 것이 가능하고, 예컨대 지진의 초기진동으로서 수직진동이 가해져서 3차원안내장치의 상하방향으로 하중의 변동이 발생했다고하더라도 상기 완충부재에 의하여 이 하중의 변동은 완충되어 3차원안내장치에 충격적인 하중이 부하되지 않고, 초기수직 진동에 의하여 3차원안내장치가 파손하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

이하 본 발명의 실시형태에 해당하는 3차원안내장치의 구성을 상세하게 설명한다.

〔3차원안내장치에 사용하는 곡선안내장치〕

우선 이 형태에 관한 3차원안내장치20의 곡선안내장치21 및 곡선안내장치22에 관하여 상세하게 설명한다.

제1도 및 제2도는 곡선안내장치21, 22를 나타내는 것이다.

이 예의 3차원안내장치에 사용하는 곡선안내장치22, 22는 상술한 바와 같이 궤도레일1과 베어링블록10으로 구성된다.

궤도레일1은 제1도에 나타내듯이 단면이 대략 장방형으로 소정 반경을 가지며 길이방향을 따라 만곡형성되어 있다. 궤도레일1은 만곡중심측의 상측면71과 이 상측면과 서로 대응하는 하측면72에 제2도에 나타내듯이 볼전동홈81, 82를 길이방향으로 각각 형성하여 있다.

이 예에서는 궤도레일1에 설치한 볼전동홈81, 82 중 하중부하측의 상측면71에 형성한 볼전동홈81은 볼을 3열 전동할 수 있도록 하고, 반대측의 하측면72에 형성한 볼전동홈82는 상기 상측면71보다 적고 볼을 2열 전동할 수 있는 것으로 하고 있다.

그리고 상기 상측면71에 3열 설치한 볼전동홈81은 제2도에 나타내듯이 3열중 2열의 볼전동흠의 사이에 凸부75를 설치하고, 볼9를 凸부75의 양측으로부터 접촉시키고, 또 하측면72에 2열 설치한 볼전동홈82의 사이에도 凸부76을 설치하여 볼9를 凸부76의 양측에서 접촉시키는 것으로 하고 있다.

이 예에 관한 곡선안내장치21, 22는 하중이 상측면71에 작용하는 것을 상정하고 있고 상측면71의 볼전동홈81을 3열로 하고 하측면72의 볼전동홈82를 2열로 하여 구성하고 있다. 또 이 볼전동홈의 수는 임의로 선택하는 것이 가능하다. 대하중을 담당하기 위해서는 궤도레일1 및 베어링블록10은 각각 적어도 4조의 볼전동홈을 가지는 것이 바람직하다.

한편 하중이 하측면72에 작용하는 곡선안내장치에서는 하측면72의 볼전동홈82를 3열로 하고, 상측면71의 볼전동홈81을 2열로 하여 구성하는 것이 가능하다.

또 이들 볼전동홈81, 82와 궤도레일의 만곡중심은 일치하는 것으로 하고 있다.

그리고 도면 중의 부호16은 궤도레일1을 베이스 등에 설치하기 위한 볼트관통홀을 나타내고 있다.

그리고 이 궤도레일1에 감합되는 베어링블록10은 제2도에 나타내듯이 연결부3 및 이 연결부3의 양단으로부터 수직방향으로 연설되고, 이 궤도레일1의 상측면71과 하측면72에 대향배치된 상하 2개의 돌출부411, 412에서 凹부17을 가지고 대략역ㄷ자형상으로 형성되어 있고, 이 凹부에 상기 궤도레일1을 삽설한다. 그리고 이 예에서는 베어링블록의 2개의 돌출부411, 412 중 수직하중을 담당하지 않는 측의 돌출부412의 부하볼 병설방향의 치수D1을 수직하중이 부하하는 측의 돌출부411의 치수D2보다 작게 하고, 상기 궤도레일의 수직하중이 담당하지 않는 측의 하측면72의 끝가장자리 면을 노출시켜서 수평방향의 설치면부74를 형성하고 있다.

돌출부411, 412는 제2도에 나타내듯이 그 내면측에 상기 궤도레일1의 레일전동홈81, 82로 부하물통로5를 형성하는 볼전동홈6을 구비하고, 더하여 이들 부하볼통로5로 볼순환로7을 형성하는 무부하볼통로8을 구비하고 있다.

이 예에서는 제1도에 나타내듯이 베어링블록10은 돌출부411, 412를 돌출부본체12와 돌출부411, 412의 이동방향의 단부에 설치되는 덮개체13으로 구성하고, 상기 돌출부본체12에 볼이송통로14를 형성하여 상기 덮개체13에 상기 부하볼통로5와 상기 볼이송통로14와 연통하는 볼방향 전환통로15를 형성하고 있다.

이 볼방향 전환통로15는 제1도에 나타내듯이 볼9가 반원호상의 궤적을 그리고 그 이동방향을 반전하여 이동하는 통로이고, 타원상을 이루고 있다.

이것에 의하여 상기 볼이송통로14와 상기 볼방향 전환통로15로 무부하볼통로8을 구성한다.

그리고 상기 볼순환로7 내에 다수의 볼9를 채워서 부하볼통로에 볼9를 배치시켜서 베어링블록10 또는 궤도레일1에 걸리는 하중을 분산하여 전동하고, 궤도레일1을 따라 베어링블록10을 안내한다.

이 예에 있어서 이 부하볼통로5를 구성하는 각 전동홈81, 82, 6의 단면형상은 상기 볼9의 반경보다 약간 큰 반경치수의 호형을 가치고 상기 볼9는 이 각 볼전동홈81, 82, 6에 1곳으로 접촉하고, 1개의 볼9는 제2도에 나타내듯이 서로 대응하는 위치에 있는 2점에서 접촉하여 전동한다. 이 때 궤도레일의 凸부를 끼우는 2개의 볼 접촉각은 제2도에 나타내듯이 외측으로 열리도록 하고, 그 접촉각θ을 예각인 대략30도로 하고 있다. 이것에 의하여 부하한 수직하중을 수직방향과 수평방향으로 적당하게 분력하고 하중을 유효하게 지지할 수 있는 동시에 궤도레일과 베어링블록 횡방향의 흔들림을 방지하는 것이 가능하다.

본 예에서는 베어링블록10의 이동에 따라서 상기 부하볼통로5 내를 전동하여 부하볼통로5의 일단부에 이른 볼9는 덮개체13의 볼방향 전환통로15 및 볼이송통로14로 이루어지는 무부하볼통로8을 거치고, 부하볼통로5의 반대측 단부로 되돌아갈 수 있도록 순환하는 것이 가능할 뿐만 아니라 부하볼통로5와 무부하볼통로8의 사이를 자유롭게 왕복하여 베어링블록10을 안내한다.

또 도면 중 부호18은 베어링블록10의 부재고정용 볼트구멍을 나타내고 있다.

이렇게 곡선안내장치21, 22에 있어서 베어링블록10과 궤도레일1과의 사이에는 볼9의 구름 마찰밖에 작용하지 않고, 베어링블록10은 궤도레일1을 따라 원활하게 이동한다. 이 때 하중은 다수의 볼에 분산되어 부하되므로 각각의 볼에는 그렇게 큰 하중은 작용하지 않고 각 볼9는 충분하게 부하에 견디고 곡선안내장치는 큰 하중을 담당하는 것이 가능하다.

또 이 곡선안내장치에 의하면 볼9는 부하볼통로에 있어서 궤도레일1의 돌기75, 76을 사이에 끼우고 있으므로 궤도레일1과 베어링블록10의 상하방향 또는 볼9에 안내되어 이동하는 방향 이외의 수평방향의 상대이동은 확실하게 방지되고 이동대는 회전력에 대응할 수 있는 한편 베어링블록의 흔들림이나 흔들림을 방지하여 소망의 원호상의 궤적을 따라서만 원활하게 작동한다.

〔제1 실시형태〕

이어서 제1 실시형태에 관한 3차원 안내장치에 관하여 설명한다.

본 예의 3차원안내장치20은 제3도 및 제4도에 나타내듯이 베이스23과, 베이스23의 상측에 아래로 凸인 궤적의 하측 곡선안내장치21을 개재하여 배치되는 중간부재24와 중간부재24의 하측에 아래에 凸인 궤적으로 상기 곡선안내장치21의 운동평면과 교차하는 운동평면을 가지는 상측의 단선안내장치22을 개재하여 배치되는 이동대25로 이루어진다.

본 예에서는 곡선안내장치21 및 곡선안내장치22의 구조는 상술한 것과 동일하다.

베이스23은 수직부231과 수평부232로 단면을 대략 L자상으로 형성한 부재이고, 하측의 곡선안내장치21에 대하여 블록설치부재39로 된다.

또 중간부재24는 2개의 수직설치판부재241, 242를 직교시켜서 상하에 설치한 구조로 하측의 곡선안내장치21에 대하여 레일설치부재38이 되고 동시에 상측의 곡선안내장치22에 대하여 레일설치부재39가 된다.

또 이동대25는 수직부251과 수평부252로 단면을 대략 L자상으로 형성한 부재이고, 상측 곡선안내장치22에 대하여 블록설치부재39가 된다.

이어서 제4A도 및 제4B도에 근거하여 베이스23, 하측의 곡선안내자치21 및 중간부재23의 설치관계에 관하여 설명한다.

상기 하측의 곡선안내장치21은 궤도레일1에 레일설치부재39로서의 중간부재24의 하측 수직설치판부재241을 접속하고, 베어링블록10에 블록설치부재39로서의 베이스23을 접속하고 있다.

이 경우 수직하중은 주로 궤도레일1의 하측면72와, 베어링블럭10의 하측 돌출부411에 부하한다.

그리고 이 예에서는 베이스23의 수평부231의 상면을 수평설치면391, 수직부232의 내측면을 수직설치면392로하여 수평설치면391에 하측의 돌출부411을 당접시키고 수직설치면392에 베어링블록의 연결부3을 설치하고 있다.

또 이 예에서는 중간부재24의 하측 수직설치부재241에 단면이 장방형인 절결부를 설치하여 수직설치면382와 이 수직설치면382의 상단가장자리부터 수평방향으로 연장된 수평설치면381을 형성하고, 이 수평설치면381에 궤도레일1의 상측면71의 설치면부74를 당접시키고 수직설치면382에 궤도레일의 측면73을 설치하고 있다.

또 이 베이스23의 수평부231을 고무, 경질합성수지 등의 탄성부재26을 개재하여 기초60에 설치하는 것으로 하고 있다.

이어서 제4B도에 기초하여 중간부재24, 상측의 곡선안내장치22 및 이동대25이 설치관계에 관하여 설명한다. 이 설치관계는 상기 베이스23, 하측의 곡선안내장치21 및 중간부재24의 설치관계를 상하로 역전한 구조로 한다.

즉 상기 상측의 곡선안내장치22는 궤도레일1에 레일설치부재39로서의 중간부 재24의 상측 수직설치판부재242를 접속하고 베어링블록10에 블록설치부재39로서의 이동대25를 접속하고 있다.

이 경우 수직하중은 주로 궤도레일1의 상측면72과, 베어링블록10의 상측 돌출부412에 부하하기 때문에 궤도레일1의 상측면71에 설치하는 볼전동면의 수를 3으로 하고, 하측면72에 설치하는 볼전동면의 수를 2로 하고 있다.

그리고 이동대25의 수평부251의 하면을 수평설치면391, 수직부252의 내측면을 수직설치면392로 하여, 수평설치면391에 상측의 돌출부412를 당접시켜서 수직설치면392에 베어링블록의 연결부3을 설치하는 동시에 중간부재24의 상측 수직설치부재242에 단면이 장방형인 절결부를 설치하여 수직설치면382와 이 수직설치면382의 하단 가장자리부터 수평방향으로 연장하는 수평접착면381을 형성하고, 이 수평접착면381에 궤도레일1 하측면72의 접착면부74를 당접시키고 수직접착면382에 궤도레일의 측면73을 설치하고 있다. 또 이 이동대25의 수평부251은 고무, 경질합성수지 등의 탄성부재26을 개재하여 건축물61에 설치되어 있다.

이러한 구조에 의하여 하측의 곡선안내장치21과 상측의 곡선안내장치22는 중간부재24를 개재하여 직교하도록 연결되게 된다.

또 이 예에서는 곡선안내장치21의 궤도레일1의 곡선중심과, 곡선안내장치22의 궤도레일1의 만곡중심을 일치하는 것으로하여 각각의 궤도레일의 만곡반경을 선택하고 있기 때문에 3차원안내장치는 전체로서 아래에 凸구면을 따라 안내한다.

따라서 본 실시형태에 관한 3차원안내장치는 상기 곡선안내장치를 상하에 2단 중첩한 것이므로 이동대25는 베이스에 대하여 2개의 원호운동을 조합시킨 3차원적 운동이 가능하다.

또 본 형태에 관한 3차원안내장치에 있어서는 베이스23, 곡선안내장치21, 중간부재24, 곡선안내장치22를 상술한 바와 같은 구조로 조합시키고 있으므로 각 곡선안내장치21, 22의 궤도레일1에서 하중은 궤도레일1의 측면73과 수직설치면382에서 지지될 뿐만 아니라 궤도레일1을 레일설치부재38의 수평설치면381에서 하중이 수직으로 작용하는 방향으로 지지하는 것이 가능하고, 궤도레일1을 레일설치부재38에 강고하게 설치하는 것이 가능하며 또, 하중은 베어링블록10에서 베어링블록10의 연결부3과 블록설치부재39의 수직설치면392에서 지지될 뿐만 아니라 베어링블록10과 수평설치면391에서 하중이 수직으로 작용하는 방향으로 지지하는 것이 가능하고 베어링블록10을 블록설치부재39에 강고하게 접착하는 것이 가능하다.

또 레일설치부재의 수평설치면과 블록설치부의 수평부는 하중이 작용하는 연직선상으로 늘어서므로 레일설치부재와 블록설치부재 사이의 수직하중을 직접 지지하는 것이 가능하고, 강고한 구조로 하는 것이 가능하다.

또 3차원안내장치의 베이스23의 하부 및 이동대25의 상부에 탄성부재26을 배치하고 있으므로 3차원안내장치에 작용하는 수직방향의 충격적 하중은 이 탄성체에서 흡수되고, 충격적인 하중에 견디는 것이 가능하다.

여기에 이 예에서 나타내는 3차원안내장치의 사용예를 설명한다.

제1사용예는 제13도에 나타내듯이 건물301과 기초302의 사이에 설치한 복수의 3차원안내장치의 안내궤적인 원호의 중심을 1개의 점0으로 하도록 각 3차원안내장치의 안내반경 및 설치위치를 조정하여 설치할 수 있는 것이다.

이 경우에는 건물301은 지진 진동에 따라 상기 점O를 중심으로 하는 구면상을 진동하는 것이 된다.

또 제2 사용예는 제14도에 나타내듯이 각 3차원안내장치303의 안내궤적인 구면의 중심을 1점으로 하지 않고 각각 별개로 설정하고, 건물에 설치시키는 것이다. 이 경우에는 건물301과 각 3차원안내장치303과의 사이에는 진동시에 건물301과 3차원안내장치303과의 사이에 발생하는 기울기를 허용하는 요동기구304를 설치할 필요가 있다. 이 요동기구304로서는 구면계수(이음매) 등의 힌지장치, 고무 등의 탄성체에 의하여 구성한 것을 사용하는 것이 가능하다.

〔제1 실시형태의 변형예〕

제5A도 및 제5B도는 본 실시형태의 변형예를 나타내는 개략도이다.

이 예에 관한 3차원안내장치30과 상기 제1예에 관한 3차원안내장치20과의 차이는 3차원안내장치30의 하측에서 곡선안내장치31의 궤도레일1을 베이스33에 설치하여 기초60에 고정하는 한편, 중간부재34로 곡선안내장치31의 베어링블록10과 상측의 곡선안내장치32의 궤도레일1을 접속하고 있는 점이다.

따라서 이 예에서는 베이스33은 하측의 곡선안내장치31에 대하여 레일설치부재38이 되고, 중간부재34는 하측의 곡선안내장치31에 대하여 블록설치부재39, 동시에 상측의 곡선안내장치22에 대하여 레일설치부재38이 되고, 또 이동대35는 상측곡선안내장치32에 대하여 블록설치부재39가 된다.

그리고 그 외의 기본구성은 상기 제2도에 나타낸 3차원안내장치와 동일하고 또, 각 곡선안내장치31, 32의 구성은 상술한 곡선안내장치와 동일하다.

제6A도 및 제6B도는 본 실시형태의 제3변형예를 나타내는 개략도이다.

이 예에 관한 3차원안내장치40과 상기 제1예에 관한 3차원안내장치20과의 차이는 3차원안내장치30의 상측에서 곡선안내장치42의 궤도레일1을 이동대45에 설치하여 건축물61에 고정하는 한편 중간부재44로 곡선안내장치42의 베어링블록10으로 한쪽의 곡선안내장치42의 궤도레일1과 접속하고 있는 점이다.

따라서 이 예에서 베이스4:3은 하측의 곡선안내장치41에 대하여 블록설치부재39가 되고, 중간부재44는 하측의 곡선안내장치41에 대하여 레일설치부재38, 동시에 상측의 곡선안내장치42에 대하여 블록설치부재39가 되고, 또 이동대45는 상측곡선안내장치42에 대하여 베이스레일설치부재38이 된다.

그리고 그 외의 기본구성, 상기 제1도에 나타낸 3차원안내장치와 동일하고, 또 각 곡선안내장치41, 42의 구성은 상술한 곡선안내장치와 동일하다.

제7A도 및 제7B도는 본 실시형태의 제3변형예를 나타내는 개략도이다.

이 예에 관한 3차원안내장치50과 상기 제1예에 관한 3차원안내장치20과의 차이는 3차원안내장치50의 하측에서 곡선안내장치51의 궤도레일1을 베이스53에 설치하여 기초60에 고정하는 한편, 중간부재54에 하측 곡선안내장치51의 베어링블록10과 상측의 곡선안내장치52의 베어링블록10을 고정하고, 또 상측의 곡선안내장치52의 궤도레일1을 이동대55에 설치하여 건축물61에 고정하고 있는 점이다.

따라서 이 예에서는 베이스53은 하측의 곡선안내장치51에 대하여 레일설치부재38이 되고, 중간부재54는 하측의 곡선안내장치51에 대하여 블록설치부재39, 동시에 상측의 곡선안내장치52에 대하여 블록설치부재39가 되고, 또 이동대55는 상측곡선안내장치52에 대하여 레일설치부재38이 된다.

그리고 그 외의 기본구성, 상기 제1도에 나타낸 3차원안내장치와 동일하고, 또 각 곡선안내장치51, 52의 구성은 상술한 곡선안내장치와 동일하다.

이들의 각 변형예에서도 상술한 3차원안내장치의 형태와 마찬가지로 베이스 및 이동대에는 탄성부재26을 설치하고, 기초60 및 건축물61의 사이에 배치하여 건축물의 내진구조를 구성하는 것이 가능하다.

또 상기의 각 예에서 곡선안내장치의 베어링블록10은 각 궤도레일에서 1개설치하도록 구성했지만 각 궤도레일1에 대하여 복수개 설치하도록 하고 복수의 베어링블록10을 연결하여 구성하도록 하여도 좋다.

〔제2실시형태〕

이어서 본 발명에 관한 3차원안내장치의 제2실시형태를 설명한다.

이 형태는 상기 제1형태의 3차원안내장치의 베이스와 중간부재의 사이, 중간부재와 이동대와의 사이에 설치한 곡선안내장치를 각각 2대로 하고, 각 곡선안내장치의 베어링블록을 2개로 한 것에 해당하고, 베이스, 중간부재 및 이동대의 구성이 다른 것 뿐이고 궤도레일1 및 베어링블록10의 구성은 제1도 및 제2도에 나타난 것과 동일한 구성의 것을 사용하고 있다.

즉 본 실시형테에 있어서 3차원안내장치100은 제8A도 및 제8B도에 나타내듯이 베이스105에 2개의 곡선안내장치103, 103을 설치하고, 또 이 위에 중간부재106을 개재하여 2개의 곡선안내장치104, 104를 설치하고, 이 곡선안내장치104, 104에 이동대107을 설치한 것으로 한다.

이 예에서는 베이스105는 평판부108과 이 평판부108의 양단에 평행하게 입설한 수직부109로 이루어지는 단면이 대략 역ㄷ자상부재로 블록설치부재39를 구성한다. 그리고 각각 수직부109에 2개의 베어링블록10을 1조로 하여 소정의 간격을 두고, 1개의 궤도레일1이 감합할 수 있도록 소정의 각도 위치에 설치하여 있다. 이 예에서는 평판부108상에 스페이서를 설치하고, 베어링블록10의 하측 돌출부412가 당접하는 수평부391을 형성하는 동시에 수직부109의 내면을 수직설치면392로하여 베어링블록10을 설치하고 있고 베어링블록10으로부터의 하중이 직접 평판부108에 전달된다.

그리고 이 베어링블록체10에 감합하는 2개의 궤도레일1을 중간부재106에 접속하고 있다.

이 중간부재106은 2장 평행하게 배치한 하측 수직판재110에 2장의 상측 수직판재를 교차하여 조립한 것으로써 하측 수직판재110을 하측 곡선안내장치의 레일설치부재로서 2개의 궤도레일1을 설치하고, 상측수직판재111을 상측의 곡선안내장치104의 레일설치부재38로서 곡선안내장치104의 2개의 궤도레일1을 설치하고 있다.

그리고 2개의 하측 수직판재110에는 상술한 제1실시형태에 있어서의 중간부재의 하측수직부재와 마찬가지로 수직설치면382와 수평설치면381을 형성하고 궤도레일1의 하측면72의 노출부를 상기 수평설치면381에 접합하는 동시에 측면73을 상기 수직판재110에 설치하는 것으로 하고 있다.

또 2개의 상측수직판재111에도 마찬가지로 수직설치면382와 수평설치면381을 형성하고 상측의 곡선안내장치104의 궤도레일1의 하측면72의 노출부를 상기 수평설치면381에 접합하는 동시에 측면73을 상기 수직설치면382에 설치하는 것으로 하고 있다.

그리고 이 궤도레일체101에는 이동대107에 설치된 2개 1조의 베어링블록10을 2조로 이루어지는 베어링블록체102가 감합하고 있다.

이동대107은 2장 평행하게 배치한 수직부재114에 평판부115를 설치하여 구성한 것으로 각각의 수직부재114에 2개의 베어링블록10을 1조로하고 소정의 간격을 두고 1개의 궤도레일1이 감합할 수 있도록 소정의 각도위치에 설치하여 있다. 즉 이동대107의 구조는 상기 베이스105를 상하방향 역으로 하고, 수평방향으로 90도 회전한 것에 해당한다.

또 도면 중 부호26은 베이스105 및 이동대107의 평판부108, 115면에 설치한 탄성부재이다.

그리고 이 예에서는 곡선안내장치103의 궤도레일1의 만곡중심과, 곡선안내장치104의 궤도레일1의 만곡중심을 일치하도록 하고 각각의 궤도레일의 만곡반경을 선택하고 있으므로 이동대107은 베이스105에 대하여 아래로 凸된 구면을 따라 안내된다.

본 실시형태에 있어서는 상기 제1실시형태에서 설명한 동작이 베이스105와 중간부재106의 사이 및 중간부재106과 이동대107의 사이에서 마찬가지이기 때문에 3차원안내장치를 고하중으로 사용할 수 있고, 원활한 동작을 하게 하는 것이 가능하고, 또 탄성부재에 의하여 종방향의 진동을 흡수하는 것이 가능하다.

더하여 본 실시형태의 3차원안내장치100에 있어서는 3차원안내장치가 평면적인 면적을 가지고 구성되어 있으므로 3차원안내장치를 안정적으로 배치할 수 있고, 또 곡선안내장치를 2개를 1조로하여 3차원안내장치를 구성하고 있으므로 하중이 분산되어 부하되므로 보다 큰 하중을 담당하는 것이 가능하여 건축물의 내진구조에 사용하는 것에 적합하다.

〔제2실시형태의 변형예〕

제9A도 및 제9B도는 본 실시형태의 변형예를 나타내는 개략도이다.

이 예에 관한 3차원안내장치120은 베이스125를 레일설치부재38로 하고, 2대의 곡선안내장치123의 궤도레일1을 설치하여 기초에 고정하고 있다. 또 중간부재126을 하측 2대의 곡선안내장치의 블록설치부재39로 하여 2대의 곡선안내장치123의 각 2개 합계 4개의 베어링블록10을 설치하는 동시에 상측 2대의 곡선안내장치124의 레일설치부재38로 하여 2개의 궤도레일1을 접속하고 있다.

그리고 이동대127을 상측의 2대 곡선안내장치124의 블록설치부재로하여 각 곡선안내장치124의 각 2개의 베어링블록10을 설치하고 있다.

제10A도 및 제10B도는 본 실시형태의 제2변형예를 나타내는 개략도이다.

이 예에 관한 3차원안내장치130은 베이스135를 블록설치부재39로 하고 하측 2대의 곡선안내장치133의 각 2개, 합계 4개의 베어링블록10을 설치하여 기초에 고정하고 있다.

또 중간부재136을 하측 2대의 만곡안내장치의 궤도레일설치38로하여 2대의 곡선안내장치133 2개의 궤도레일1을 설치하는 동시에 상측의 2대 곡선안내장치134의 블록설치부재39로하여 상측 2대의 곡선안내장치134의 각 2개, 합계 4개의 베어링블록10을 설치하고 있다.

그리고 이동대137을 상측 2대의 곡선안내장치134의 레일설치부재38로하여 각 곡선안내장치134 2개의 궤도레일1을 설치하고 있다.

제11A도 및 제11B도는 본 실시형태의 제3변형예를 나타내는 개략도이다.

이 예에 관한 3차원안내장치140은 베이스145를 하측 2대의 곡선안내장치143의 레일설치부재38로 하여 2개의 궤도레일1을 설치하여 기초로 고정하고 있다.

또 중간부재146을 하측 2대의 곡선안내장치의 블록설치부재39로하여 하측 2대의 곡선안내장치143의 각 2개, 합계 4개의 베어링블록10을 설치하는 동시에 상측2대의 곡선안내장치144의 블록설치부재39로하여 상측 2대의 곡선안내장치144의 각 2개, 합계 4개의 베어링블록10을 설치하고 있다.

그리고 이동대147을 상측 2대의 곡선안내장치144의 레일설치부재38로하여 각 곡선안내장치144 2개의 궤도레일1을 설치하고 있다.

또 상기 각 변형예도 상술한 제2의 3차원안내장치의 실시형태와 마찬가지로 베이스 및 이동대에는 탄성부재26을 설치하고, 기초60 및 건축물61 사이에 배치하여 건축물의 내진구조를 구성하는 것이 가능하다.

〔제3 실시형태〕

이어서 제3 실시형태에 관한 3차원안내장치에 관하여 설명한다. 제15도 및 제16도는 제3 실시형태에 관한 3차원안내장치를 나타내는 도이고, 제15도는 정면도, 제16도는 제15도의 XVI선을 따른 도이다.

본 예의 3차원안내장치는 제15도 및 제16도에 나타내듯이 기초60에 고정된 베이스23과, 베이스23의 상측에 배치된 원호상의 궤적을 가지는 제1곡선안내장치21과, 제1곡선안내장치의 상측에 배치되어 원호상의 궤적에서 상기 제1곡선안내장치21의 운동평면과 교차하는 운동평면을 가지는 제2곡선안내장치22와, 제1곡선안내장치21과 제2곡선안내장치22와의 사이에 위치하여 제1곡선안내장치21과 제2곡선안내장치22를 접속하는 중간부재24로 이루어져 있다. 제2곡선안내장치22상에 건축물61을 적재하는 이동대25가 고정되어 있다. 본 예에서는 중간부재24는 유니버셜 조인트로 구성되어 있고, 제1곡선안내장치21과 제2곡선안내장치22의 사이의 경사를 흡수하도록 되어 있다. 이 예에서의 중간부재로서는 유니버셜 조인트 이외에 구면축수, 스프링, 고무 등의 탄성체이어도 좋다.

제1곡선안내장치21 및 제2곡선안내장치22는 동일한 구성으로 이루어지고, 서로 베어링블록10의 상면이 대향하도록 배치되어 있다. 제17도 내지 제20도는 제1곡선안내장치21 및 제2곡선안내장치22의 상세도이고, 제17도는 사시도, 제18도는 제17도의 요부확대도, 제19도는 제17의 XIX-XIX선 단면도, 제20도는 베어링블록에 형성된 볼전동흠을 나타내는 사시도이다.

제17도에 나타내듯이 제1(제2)곡선안내장치21(22)는 수직방향으로 소정의 곡률로 만곡하여 형성된 곡선궤도레일1과 곡선궤도레일1에 다수의 볼9를 개재하여 습동자재로 지지된 무한볼순환로를 형성한 베어링블록10으로 구성되어 있다.

곡선궤도레일1은 단면이 대략 장방형이고 수직방향으로 소정 곡률을 가져 원호상으로 형성되어 있다. 곡선궤도레일1은 곡률중심0가 수직방향의 상측에 있고, 곡률반경이 R로 설정되어 있고, 곡선궤도레일1의 상면1a가 凹면, 하면1b가 凸면으로 되어 있다.

제18도 및 제19도에 나타내듯이 곡선궤도레일1의 좌우 양측면1c, 1d에는 소정 곡률의 원호를 따라 상하 한쌍의 볼전동홈111, 112가 형성되어 있다. 베어링블록10은 연결부3과 그 양측에서 하측을 향하여 직하하는 좌우 한쌍의 돌출부411, 412를 가지고 하면측에 凹부를 구비하고 있다. 그리고 베어링블록10의 양돌출부411, 412에는 상기 곡선궤도레일1의 볼전동홈111, 112에 대응하는 위치에 소정곡률의 원호(곡률반경R)를 따라 상하한쌍의 볼전동홈221, 222가 형성되어 있다.

또 베어링블록10에는 상하 한쌍의 볼전동홈221, 222에 인접하고 동시에 이들 볼전동홈221, 222에 대응하여 상하 한쌍의 무부하볼구멍223, 224가 형성되어 있다. 베어링블록10의 전후 양단면에는 제18도에 나타내듯이 내면측에 상기 볼전동홈121, 122와 무부하볼구멍223, 224의 각 단부 간을 서로 연결하여 무한순환통로를 형성하는 볼방향전환통로15를 가진 덮개체13, 13이 설치되어 있다. 그리고 상기 다수의 볼9는 각 무한순환통로 내를 순환하고, 곡선궤도레일1의 볼전동홈111, 112와 베어링블록10의 볼전동홈221, 222의 사이에서 하중을 부하하면서 굴러가도록 되어 있다. 또 제19도에 나타내듯이 베어링블록10의 凹부 내에는 한쌍의 하부측 보지플레이트116a, 116a 및 상부측 보지플레이트116b가 고정되어 있고, 이들 보지플레이트116a, 116a에 의하여 볼9가 베어링블록10에 보지되도록 되어 있다.

상기 볼전동홈111, 112, 221, 222의 전동면은 볼 반경보다도 큰 반경이고 곡면상으로 형성한 서큘러홈으로 이루어지고, 각 볼전동홈111, 112, 221, 222는 볼9가 접촉전동하는 접촉면을 1면만 가지고 있다. 그리고 볼9와 서로 대향하는 볼전동홈111, 221 또는 112, 222의 접촉점을 연결하는 접촉각선은 하중작용방향에 대하여 모두 45° 의 각도로 설정되어 있다.

본 실시예에 있어서는 제19도에 나타내듯이 베어링블록10의 상면에 중량물70(가상선으로 나타낸다)을 탑재한 경우, 중량물70의 중량W는 베어링블록10 및 궤도레일1의 중앙부에 수직방향에서 작용하고 동시에 베어링블록10 및 궤도레일1의 볼전동홈111, 112, 221, 222에 등분 부하되기 때문에 베어링블록10 및 궤도레일1에 휨 모멘트가 작용하는 것이 없다.

제20도는 본 발명의 베어링블록10에 형성된 상하의 볼전동홈221, 222를 나타내는 사시도이다. 볼전동홈221, 222는 수직방향으로 소정의 곡률로 원호상으로 형성되어 있고, 이들 볼전동홈221, 222는 아래로 凸상으로 되어 있다. 볼전동홈221, 222는 곡률중심O이 수직방향의 상측에 있고, 곡률반경이 R로 설정되어 있다. 그리고 볼전동홈221, 222의 홈 깊이는 베어링블록10의 길이방향을 따라 균일하다. 또 곡선궤도레일1의 양측면1c, 1d에 형성된 볼전동홈111, 112도 수직방향으로 소정의 곡률(곡률반경R)로 원호상으로 형성되어 있다.

〔제3실시형태의 변형예〕

본 발명에 관한 곡선안내장치의 제3실시형태의 변형예를 제21도 내지 제23도를 참조하여 설명한다. 제21도는 제1(제2)곡선안내장치의 단면도, 제22도는 제1(제2)곡선안내장치의 사시도이다. 제21도 및 제22도에 나타내는 실시예에서 제17도 내지 제20도에 나타내는 실시예와 마찬가지의 작용을 하는 요소는 동일한 부호를 이용하여 설명한다.

본 실시예에서의 곡선궤도레일1 및 베어링블록10의 주요구성은 제17도 내지 제21도에 나타내는 실시예와 같지만, 볼전동흠의 구성만은 다르다. 즉 본 실시예의 곡선안내장치에서는 제21도 및 제22도에 나타내듯이 곡선궤도레일1의 상측 볼전동홈111은 레일상면1a에 형성되고, 베어링블록10의 상측 볼전동홈221은 연결부3의 하면에 형성되어 있다. 또 곡선궤도레일1의 좌우양측면1c, 1d에는 소정곡률의 원호를 따라 하측볼전동홈112가 형성되어 있다. 베어링블록10의 양돌출부411, 412에는 곡선궤도레일1의 하측볼전동홈112에 대응하는 위치에 소정곡률의 원호를 따라 하측볼전동홈222가 형성되어 있다. 그 외의 구성은 제17도 내지 제20도에 나타내는 실시예와 마찬가지이다.

볼9와 서로 대향하는 상측볼전동홈111, 221의 접촉점을 연결하는 접촉각선은 연직방향(하중작용방향)에 설정되어 있다. 또 볼9와 서로 대향하는 하측볼전동홈122, 222의 접촉점을 연결하는 접촉각선은 수평선에 대하여 30° 의 각도로 설정되어 있다.

제23도는 본 발명의 베어링블록10의 연결부3 및 돌기부441에 형성된 상하의 볼전동홈221, 222를 나타내는 사시도이다. 상하볼전동홈221, 222는 수직방향으로 소정의 곡률(곡률반경R)로 원호상으로 형성되어 있고, 이들 볼전동홈221, 222는 아래로 凸상으로 이루어져 있다.

〔제3실시형태의 제2변형예〕

본 발명에 관한 3차원안내장치의 제3실시형태의 제2변형예를 제24도 내지 제26도를 참조하여 설명한다. 제24도는 곡선안내장치의 단면도, 제25도는 곡선안내 장치의 사시도이다. 제24도 및 제25도에 나타내는 실시예에서 제21도 내지 제23도에 나타내는 실시예와 마찬가지의 작용을 하는 요소는 동일한 부호를 이용하여 설명한다.

본 실시예에서의 곡선궤도레일1 및 베어링블록10의 주요구성은 제21도 내지 제23도에 나타내는 실시예와 같지만 볼전동홈의 구성만은 다르다. 즉 본 실시예의 곡선안내장치에 있어서는 제24도 및 제25도에 나타내듯이 곡선궤도레일1의 레일상면1a에는 궤도레일1을 따라 병렬하여 짧은 원주상의 롤러18이 굴러가는 롤러전동면111a가 형성되어 있다. 베어링블록10의 연결부3의 하부에는 궤도레일1의 상면1a의 볼전동홈111a에 대응하는 위치에 소정곡률의 원호(곡률반경r)을 따라 병렬하여 롤러전동면221a, 221a가 형성되어 있다. 또 베어링블록10의 상면에는 롤러18용의 무부하롤러구멍223a, 223a가 형성되어 있다.

또 곡선궤도레일1의 좌우양측면1c, 1d에는 소정곡률의 원호를 따라 하측볼전동홈112가 형성되어 있다. 베어링블록10의 양돌출부411, 412에는 곡선궤도레일1의 하측볼 전동홈112에 대응하는 위치에 소정곡률의 원호를 따라 하측볼전동흠222가 형성되어 있다. 그 외의 구성은 제21도 내지 제23도에 나타내는 실시예와 같다. 롤러18과 서로 대향하는 롤러전동면111a, 221a의 접촉점을 연결하는 접촉각선은 연직방향(하중작용방향)으로 설정되어 있다. 또 볼9와 서로 대향하는 하측 볼전동홈112, 222의 접촉점을 연결하는 접촉각선은 수평선을 대하여 30° 의 각도로 설정되어 있다.

본 실시예에서는 2조의 볼열과 2조의 롤러열로 레이디얼부하를 지탱하고 동시에 전동체에 짧은 원주상의 롤러를 사용하고 있으므로 레이디얼부하능력이 매우 높고 무거운 하중을 지탱하는 것이 가능한 동시에 고강성을 실현하는 것이 가능하다.

제26도는 본 발명의 베어링블록10의 연결부3 및 돌출부411에 형성된 롤러전동면221a 및 볼전동홈222를 나타내는 사시도이다. 롤러전동면221a 및 볼전동홈222는 수직방향으로 소정의 곡률(곡률반경r)로 원호상으로 형성되어 있고, 이들 롤러전동면221a 및 볼전동홈222는 아래에 凸상으로 되어 있다.

이상 설명한 제3 실시형태 및 그 변형예에 의하면 건조물의 하중에 의하여 베어링블록 및 곡선궤도레일에 휨 모멘트가 작용하는 것이 없기 때문에 베어링블록의 변형이 없고 또 곡선궤도레일이 휘어지지 않고, 고정도의 수직방향 원호운동의 안내가 가능하게 된다. 또 4조의 볼열, 또는 2조의 볼열과 2조의 롤러열에 의하여 레이디얼부하를 지탱하는 것이 가능하므로 레이디얼부하능력이 극히 높은 안내장치로 하는 것이 가능하다. 따라서 건조물을 지지하는 내진장치에 매우 적합한 구조로 하는 것이 가능하다. 또 본 형태에 의하면 제1곡선안내장치21과 제2곡선안내장치22의 사이에 위치하는 중간부재24를 플렉시블 조인트로하는 것에 의하여 이동대25상에 건축물을 직접 고정하는 것이 가능하다.

제27도는 본 발명의 제3실시형태 및 그 변형예에 매우 적합하게 적용되는 중간부재24의 일예를 나타내는 분해사시도이다. 본 예에서 중간부재24는 유니버셜조인트로 구성되어 있다. 즉 제27도에 나타내듯이 중간부재24는 상하 한쌍의 요크부재241, 242와 한쌍의 요크부재241, 242를 연결하는 직교한 2개의 축선Lx, Ly를 가지는 십자축243에 의하여 구성되어 있다. 요크부재241, 242는 각각 베어링블록10에 고정되는 플랜지241a, 242a와 플랜지241a, 242a에 일체로 형성된 요크241b, 242b로 구성되어 있다. 상기 십자축243의 축단부는 요크241b, 242b의 구멍241h, 242h에 회전자재로 삽입되고, 이것에 의하여 상하 한쌍의 요크부재241, 242는 연결된다.

상술한 구성으로 이루어지는 중간부재24에 의하면 상하 베어링블록10, 10사이에서 토르크를 전달하는 것이 가능하고, 또 상하의 베어링블록10, 10 사이에서 상호 자유롭게 자세를 변경하는 것이 가능하고 또 요크241b, 242b에 대하여 십자축243의 축단부가 삽입되어 있기 때문에 상하의 베어링블록10, 10이 분해되지 않고 확실하게 연결하는 것이 가능하다.

제27도에 나타내는 유니버설 조인트로 이루어지는 중간부재24를 내진장치에 적용하는 경우에는 십자축243의 일방의 축전Ly를 일방의 곡선궤도레일1의 축방향과 일치시키고, 십자축243의 타방의 축선Ly를 타방의 축선궤도레일1의 축방향과 일치시킨다. 이것에 의하여 중간부재24의 경사 기울기방향과 상하의 곡선궤도레이1, 1의 축방향을 일치시키는 것이 가능하다.

따라서 지각의 변경에 의한 지진에 의하여 기반이 흔들리는 경우, 그 가속도에 의하여 건축물은 상하의 곡선궤도레일1, 1을 따라 이동한다. 지진의 흔들림 방향은 임의 방향이지만 그 가속도는 궤도레일1, 1의 XY방향으로 분해되기 때문이다. 이 경우 건축물이 흔들려도 경사흡수기능을 가지는 중간부재24에 의해 건축물의 수평을 유지하는 것이 가능하다. 또 상하 곡선궤도레일1, 1을 항상 직교한 방향으로 유지하는 것이 가능하기 때문에 건축물의 하부에 배설 고정할 때에 복수의 3차원안내장치의 방향성을 합치는 것이 매우 용이하다. 즉 기반측의 복수 곡선궤도레일1의 방향성만 합치면 건축물측의 곡선궤도레일1의 방향성은 필연적으로 결정되고 방향성을 합치는 작업은 필요가 없다.

제28도 내지 제30도는 본 발명의 제3실시형태 및 그 변형예에 매우 적합하게 적용되는 중간부재24의 다른 예를 각각 나타내는 일차결절 사시도이다. 제28도 내지 제30도에서의 중간부재24는 탄성체를 주요 구성부재로 하고 있다. 즉 제28도에 나타내는 예에 있어서는 중간부재24는 상하 한쌍의 설치판251, 252와 상하의 설치판251, 252 사이를 접속하는 고무로 이루어지는 중공체의 탄성체253으로 구성되어 있다. 탄성체253과 상하의 설치판251, 252와는 설치판251, 252에 형성된 구멍부251a, 252a의 용접 접합에 의하여 일체화되어 있다. 탄성체253은 중앙에 관통홀253a를 가지고 있다. 상기 설치판251, 252는 각각 상하의 베어링블록10, 10(제15도 및 제16도 참조)에 고정된다. 지각의 변동에 의한 지진에 의하여 지반이 흔들리는 경우, 그 가속도에 의하여 건축물은 상하의 곡선궤도레일1, 1을 따라 이동하게 된다. 지진의 흔들림 방향은 임의의 방향이지만 그 가속도는 궤도레일1, 1의 XY방향으로 분해되기 때문이다. 이 경우, 건축물이 흔들려도 경사흡수기능을 가지는 중간부재24에 의하여 건축물의 수평을 유지하는 것이 가능하다. 또 중간부재24에서의 탄성체253의 탄성변형을 이용함으로써 상하의 곡선궤도레일1, 1의 직각도의 오차를 흡수할 수 있다.

제29도에서 나타내는 예에 있어서는 중간부재24는 박판으로 이루어지는 상하 한쌍의 설치판261, 262와 상하 설치판261, 262 간을 접속하는 고무로 이루어지는 탄성체263으로 구성되어 있다. 상하 설치판261, 262에는 복수의 관통홀261a, 262a가 형성되어 있고, 이 관통홀261a, 262a를 이용하여 상하의 설치판261, 262 사이에 탄성체263을 금형성형에 의하여 채워 넣는다. 본 예에서는 상하의 설치판261, 262의 관통홀261a, 262a와, 상하의 설치판261, 262의 凹부261b, 262b에 탄성체263이 채워지기 때문에 상하의 설치판261, 262와 탄성체263과의 접합성은 양호하다.

제30도에 나타내는 예에서는 중간부재24는 상하 한쌍의 설치판271, 272와, 상하의 설치판271, 272 사이를 접속하는 고무로 이루어지는 탄성체273으로 구성되어 있다. 상하의 설치판271, 272는 개략 역ㄷ자상 단면을 가지고, 양단부가 내측으로 절곡되어 절곡부271a, 272a를 형성하고 있다. 상하의 설치판271, 272를 금형내에 배치하고 탄성체273을 설치판271, 272 사이에 채워넣는 것에 의하여 3개는 일체화되어 있다.

제28도 내지 제30도에 나타내는 중간부재24에 의하면 탄성체253, 263, 273의 탄성변형에 의하여 상하의 베어링블록10, 10사이의 경사흡수를 행한다. 탄성체(고무)의 재질, 형상은 적절한 것을 선택함으로써 건축물 및 지반의 특성을 고려하여 최적인 경사기능을 발휘하도록 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 해당하는 3차원안내장치는 베이스와 중간부재의 사이, 중간부재와 이동대의 사이에 각각 곡선안내장치를 배치한 것이고, 이 곡선안내장치는 베어링블록은 궤도레일에 대하여 소정의 반경을 가지는 원호상의 궤적에서 원활하게 이동하고, 3차원안내장치는 전체로서 2개의 원호운동을 조합시킨 3차원적 궤적에서 자유롭게 이동할 수 있는 3차원안내장치를 구성하는 것이 가능하다.

또 3차원안내장치를 구성하는 각 곡선안내장치의 궤도레일 및 베어링블록은 베이스, 중간부재 및 이동대를 구성하는 설치부재에 수직설치면에서 지지될 뿐만 아니라 수평설치면에서도 지지되기 때문에 하중을 확실하게 지지하는 것이 가능하고, 3차원안내장치에서는 각 설치부의 수평부는 하중이 작용하는 연직선상에 배열하기 때문에 레일설치부재와 블록설치부재 사이의 수직하중을 직접 지지하는 것이 가능하고 강고한 구조로 하는 것이 가능하다.

이 때문에 3차원안내장치를 고하중으로 사용하는 것이 가능하고, 원활한 작동을 하는 것이 가능하고, 건축물의 내진구조에 사용하는 것이 가능하다.

본 발명은 3차원안내장치이고, 건축물을 내진하기 위하여 내진장치에 매우 적합하게 이용 가능하다.

Claims (18)

1. 베이스와, 베이스의 상측에 배치된 원호상의 궤적을 가지는 제1곡선안내장치와, 상기 제1곡선안내장치의 상측에 배치되어 원호상의 궤적에서 상기 제1곡선안내장치의 운동평면과 교차하는 운동평면을 가지는 제2곡선안내장치와, 상기 제1곡선안내장치와 제2곡선안내장치와의 사이에 위치하고 제1곡선안내장치와 제2곡선안내장치를 접속하는 중간부재를 구비하고,

   상기 제1 및 제2곡선안내장치는,

   수직방향으로 소정의 곡률로 만곡하여 형성되고, 서로 대향하는 면에 소정 곡률의 원호를 따라 형성된 볼전동홈을 가진 궤도레일과,

   연결부와 그 양단으로부터 연장된 한쌍의 돌출부를 가지고 동시에 양돌출부에 상기 궤도레일의 볼전동홈에 대응하는 위치에 소정 곡률의 원호를 따라 형성된 볼전동홈을 가지는 동시에 이 볼전동홈에 인접한 무부하볼통로를 가진 베어링블록과,

   상기 베어링블록의 전후 양단면에 설치되고, 내면측에 상기 볼전동홈과 무부하볼통로의 각 단부간을 서로 연결하여 볼무한순환통로를 형성하는 볼방향 전환통로를 가진 덮개체와,

   상기 볼무한순환통로내를 순환하고, 상기 궤도레일의 볼전동홈과 상기 베어링블록의 볼전동홈 사이에서 하중을 부하하는 다수의 볼을 구비한 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 궤도레일 및 베어링블록은 각각 적어도 4조의 볼전동홈을 가지는 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 궤도레일 및 베어링블록의 적어도 한측에는 서로 인접하는 볼전동홈 간에 궤도레일과 베어링블록이 상기 볼로 안내되어 이동하는 방향 이외의 상대 이동을 방지하기 위한 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 볼과 볼을 끼워 서로 대향하는 볼전동홈과의 접촉위치를 연결하는 직선과, 하중이 부하하는 연직선이 이루는 각은 90° 이하인 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
5. 베이스와 베이스의 상측에 아래로 凸인 궤적의 제1곡선안내장치를 개재하여 배치되는 중간부재와, 중간부재의 상측에 아래로 凸인 궤적에서 상기 제1곡선안내장치의 운동평면과 교차하는 운동평면을 가지는 제2곡선안내장치를 개재하여 배치되는 이동대를 구비하고,

   상기 제1 및 제2곡선안내장치는,

   단면이 대략 장방형으로 상측을 중심으로 하는 소정반경을 가지고 길이방향을 따라 만곡형성되고, 만곡중심측의 상측면과, 이 상측면과 서로 대응하는 하측면에 볼전동홈을 길이방향으로 각각 형성한 궤도레일과,

   연결부 및 이 연결부의 상하단으로부터 수평방향으로 연장되고, 상기 궤도레일의 상측면과 하측면에 대향배치된 제1 및 제2 돌출부는 볼전동홈과 볼순환로를 각각 구비하고, 궤도레일의 볼전동홈과 베어링형성부의 볼전동홈과의 사이에 다수의 하중부하볼을 배치하고, 볼순환로로 순환시키는 베어링블록을 구비하고,

   상기 베어링블록 중 수직하중이 부하되지 않는 측의 제1돌출부의 볼 전동홈 병설방향의 치수를 수직하중이 부가되는 측의 제2돌출부의 치수보다 작게 구성하고, 상기 궤도레일의 상측면 및 하측면 중 수직하중이 부하되지 않는 면을 상기 베어링블록으로부터 노출시킨 수평의 설치면부를 형성하는 동시에,

   궤도레일을 설치하는 부재에 수직설치면과, 이 수직설치면의 끝가장자리로부터 수평방향으로 연장되는 수평설치면을 형성하고, 이 수평설치면에 궤도레일의 상기 설치면부를 당접시키고, 수직설치면에 궤도레일의 측면을 설치한 3차원안내장치.
6. 제5항에 있어서, 블록을 설치하는 부재에 수평설치면 및 수직설치면을 형성하고, 이 수평설치면에 상기 수직부하측 돌출부를 당접시키고, 수직설치면에 베어링블록의 연결부를 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 베이스와 중간부재의 사이 및 중간부재와 이동대와의 사이의 적어도 한쪽 사이에는 복수의 곡선안내장치를 병설하는 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한항에 있어서, 상기 3차원안내장치를 구성하는 곡선안내장치의 1개의 궤도레일에는 복수의 베어링블록을 설치한 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한항에 있어서, 상기 3차원안내장치의 각 곡선안내장치에서의 궤도레일의 볼전동홈 및 돌출부의 볼전동홈의 단면형상은 볼의 반경보다 약간 큰 반경치수의 호형을 가지고, 상기 볼은 이 각 볼전동홈의 서로 대응하는 2점에서 접촉하는 것으로 하고, 볼의 접촉위치를 연결하는 직선과 하중이 부하하는 연직선이 이루는 접촉각θ은 90° 이하인 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한항에 있어서, 상기 돌출부를 돌출부본체와, 이 돌출부의 이동방향의 단부에 설치되는 덮개체로 구성하는 동시에,

    상기 돌출부 본체에 볼이송통로를 형성하고, 상기 덮개체에 부하볼통로와 무부하볼통로를 연통하는 볼방향 전환통로를 형성하고,

    상기 볼이송통로와 상기 볼방향전환통로로 상기 무부하볼통로를 구성한 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스의 하면, 상기 이동대 상면의 적어도 1개소에는 탄성부재를 설치한 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
12. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간부재는 상하의 2부재 구성으로 하고, 상하 부재의 사이에 탄성부재를 설치한 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
13. 베이스와, 베이스의 상측에 배치된 원호상의 궤적을 가지는 제1곡선안내장치와, 상기 제1곡선안내장치의 상측에 배치되어 원호상의 궤적에서 상기 제1곡선안내장치의 운동평면과 교차하는 운동평면을 가지는 제2곡선안내장치와, 상기 제1곡선안내장치와 제2곡선안내장치와의 사이에 위치하고, 제1곡선안내장치와 제2곡선안내장치를 접속하는 중간부재를 구비하고,

    상기 제1 및 제2곡선안내장치는,

    수직방향으로 소정의 곡률로 만곡하여 형성되고, 양측면에 소정 곡률의 원호를 따라 형성된 볼전동홈을 가진 궤도레일과,

    연결부와 그 양단으로부터 아래측으로 연장된 한쌍의 돌출부를 가지고 하면측에 凹부를 가지고 또, 양돌출부에 상기 궤도레일의 볼전동홈에 대응하는 위치에 소정 곡률의 원호를 따라 형성된 볼전동홈을 가지는 동시에 이 볼전동홈에 인접한 무부하볼통로를 가진 베어링블록과,

    상기 베어링블록의 전후양단면에 설치되고, 내면측에 상기 볼절동홈과 무부하볼통로의 각 단부 간을 서로 연결하여 볼무한순환통로를 형성하는 볼방향 전환통로를 가진 덮개체와,

    상기 볼무한순환통로내를 순환하고, 상기 궤도레일의 볼전동홈과 상기 베어링블록의 볼전동홈과의 사이에서 하중을 부하하는 다수의 볼과,

    를 구비한 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 궤도레일의 양측면에 형성된 볼전동홈은 상하로 병열하여 형성되고, 상기 베어링블록의 양돌출부에 형성된 볼전동홈은 상하로 병열하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 궤도레일의 양측면에 형성된 볼전동홈은 일렬로 이루어지고, 궤도레일의 상면에 궤도레일을 따라 병령하여 볼전동홈을 형성하고, 상기 베어링블록의 양돌출부에 형성된 볼전동홈은 일렬로 이루어지고, 베어링블록의 연결부의 하면에 상기 궤도레일의 상면의 볼전동홈에 대응하는 위치에 소정 곡률의 원호를 따라 병렬하여 볼전동홈을 형성한 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
16. 제13항에 있어서, 상기 궤도레일의 양측면에 형성된 볼전동홈은 일렬로 이루어지고, 궤도레일의 상면에 궤도레일을 따라 병렬하여 원주상의 롤러가 굴러가는 롤러전주면을 형성하고, 상기 베어링블록의 양돌출부에 형성된 볼전동홈은 일렬로 이루어지고, 베어링블록의 연결부의 하면에 상기 궤도레일의 상면의 롤러전주면에 대응하는 위치에 소정곡률의 원호를 따라 병렬하여 롤러전주면을 형성한 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
17. 제13항에 있어서, 상기 중간부재는 유니버설 조인트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.
18. 제13항에 있어서, 상기 중간부재는 탄성체와 탄성체의 상하부에 배치된 설치판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원안내장치.