KR101011036B1 - 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치는 교량에 설치된 케이블을 감싸는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되어 하우징을 케이블에 고정하는 고정부와, 상기 하우징의 일측면으로부터 연장되는 가이드 프레임과, 상기 가이드 프레임을 따라 왕복이송되는 가진부재와, 가진부재를 전후진 시키는 구동부를 구비하여 된 가진수단을 구비한다.

본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치는 사장교, 구조물의 지지를 위하여 설치되는 케이블에 가진력을 제공하여 동적인 진동특성 및 감쇠효과 등을 실험할 수 있다.

가진, 케이블, 교량, 감쇠

Description

단일 추로 가진되는 케이블 가진장치{apparatus for cable exciter cable with single weight}

본 발명은 교량용 케이블 가진장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 사장교나 엑스트라도우즈드교 등에 설치된 케이블의 진동에 따른 동적특성 및 댐퍼의 에너지흡수효과 등을 실험 할 수 있는 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치에 관한 것이다.

통상적으로 사장교나 엑스트라도우즈드교 등 케이블에 의해 지지되는 교량에 있어서, 케이블은 핵심적인 부재중의 하나이다. 특히, 사장교나 엑스트라도우즈드교 등 케이블에 의해 지지되는 교량에 있어서, 케이블은 교량을 통과하는 교통하중이나 바람, 비바람 등에 의해 진동하게 되는데, 교량의 진동은 교량 자체의 거동을 악화시킬 뿐 아니라 고유진동수와 공진하는 경우 진동이 증폭될 수 있으므로 교량의 케이블에는 다양한 형태의 케이블 댐퍼들이 설치되고 있다.

이러한 케이블 댐퍼들을 설계하고 댐퍼가 설치된 케이블의 성능을 확인하기 위해서는 케이블의 동적 특성을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다. 이러한 케이블의 동적 특성을 파악하기 위하여 케이블을 가진하고, 가진에 의해 진동하는 케이블의 진폭과 진동주기 등의 동적 특성을 계측하고, 그 계측결과를 분석함으로써 케이블의 동적인 특성을 파악하고 있다. 이러한 실험을 위하여 교량의 케이블을 진동시키기 위한 가진장치가 개발되었다.

본 발명인은 케이블용 가진장치를 개발하여 대한민국 등록특허 제 0806367호(2008.02.15)로 등록 받은 바 있다. 이 장치는 2개의 가진장치가 교량 케이블 단면중심에서 일정한 편심을 가지는 위치에 동일한 위상을 가지면서 운동함으로써 관 성력을 발생시켜 가진력이 발생하도록 되어 있으므로 전체 가진장치의 폭이 케이블 직경에 비해 커지게 되고, 나아가서는 바람에 의한 가진장치의 안정성이 저하될 수 있다. 또한 두 가진장치 운동의 미세한 위상차이로 인하여 케이블에 비틈력이 유발될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구조가 상대적으로 간단하고 분력을 최소화 하여 케이블 단면중심에 일 방향으로의 정밀한 가진이 가능한 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치는,

교량에 설치된 케이블을 감싸는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되며 하우징을 케이블에 고정하는 고정부와, 상기 하우징의 일측면으로부터 반경방향으로 연장되는 가이드 프레임과, 상기 가이드 프레임을 따라 왕복 이송되는 가진부재와, 상기 가진부재를 전후진 시키는 구동부을 구비하여 된 가진수단을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 하우징은 힌지결합부에 의해 상호 힌지결합되어 케이블 장착공간을 계폐할 수 있도록 하는 제 1,2부재와, 상기 힌지 결합부와 대응되는 측에 설치되어 제 1,2부재에 의해 케이블 삽입공간을 폐쇄하는 체결부를 구비한다. 그리고 고정부는 하우징의 내부에 설치되며 하우징의 케이블 장착공간의 주위에 설치되어 케이블에 부착 및 분리되는 복수개의 전자석과,

상기 전자석과 하우징의 내주면 사이에 자력의 발생 및 소멸 시 상기 전자석을 전, 후진시키는 탄성부재를 구비한다. 상기 가이드프레임을 따라 왕복 이송되는 가진부재와, 가진부재를 전, 후진시키는 구동부는 리니어 모터로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치는 교량용 케이블을 고유진동수와 공진시켜 케이블의 진동에 따른 동적특성 및 교량의 케이블의 진동감쇠를 위한 댐퍼의 감쇠특성을 실험할 수 있으며, 구조가 상대적으로 간단하고 가진시 구동부의 분력을 줄일 수 있어 가진 시험에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 가진장치는 사장교나 엑스트라도우즈드교 등 케이블에 설치되어 케이블을 가진시켜 고유진동수와의 공진여부, 교통하중이나 바람, 비바람 등에 의한 진동발생시 댐퍼의 작동여부 등 케이블의 동적 특성을 실험하기 위한 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 3에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치(10)는 사장교 또는 엑스트라도우즈드교의 케이블(100) 즉, 동적 특성을 실험하기 위한 케이블(100)에 설치되는 하우징(20)과. 상기 하우징(20)의 내부에 설치되어 상기 케이블(100)에 대해 하우징(20)을 고정하는 고정부(30)와, 상기 하우징(20)의 일측면으로부터 연장되는 가이드 프레임(41)과, 상기 가이드 프레임(41)에 설치된 가이드 레일(42)을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되는 가진부재(43)와, 상기 가이드 레일(42)을 따라 가진부재(43)를 왕복 이송시키는 구동부(50)를 가지는 가진수단(40)을 구비한다. 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치를 구성요소 별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 하우징(20)은 상기 가이드 프레임(41)을 지지하며, 상기 고정부(30)에 의해 케이블(100)의 소정위치에 고정되는 것으로, 힌지결합부(21)에 의해 상호 결합되어 케이블 장착공간(101)을 개폐할 수 있도록 하는 제 1,2부재(22)(23)와, 상기 힌지 결합부(21)와 실질적으로 대응되는 측에 설치되어 제 1,2부재(22)(23)의 케이블(100)을 감싸는 상태를 유지할 수 있도록 하는 체결부(24)를 구비한다. 상기 체결부(24)는 제 1부재(22)의 단부로부터 설치되는 제 1브라켓(24a)과, 상기 제 2부재(23)의 단부로부터 설치되며 상기 제 1브라켓(24a)과 근접되는 제 2브라켓(24b)과, 상기 제 1,2브라켓(24a)(24b)을 결합하는 체결볼트(24c)를 구비한다. 여기에서 상기 체결부(24)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 토글 클램프로 이루어질 수 있다.

상기 하우징(20)의 제 1,2부재(22)(23)의 내주면에 설치되는 고정부(30)는 상기 제1,2부재(22)(23)의 내주면에 등간격으로 설치되는 복수개의 전자석(31-33)을 구비하는데, 각 전자석(31-33)은 이들과 하우징의 내주면 사이에 상기 체결부(24)에 의해 제1,2부재(22)(23)의 체결 시 상기 전자석(31-33)이 케이블(100)의 외주면에 및 분리될 수 있도록 하는 탄성부재(35-37)들이 설치된다. 여기에서 상기 탄성부재(35-37)는 판상의 탄성스프링, 공압스프링, 쇼바 등으로 이루어질 수 있다. 상기 전자석(31-33)에 전원의 공급은 도면에는 도시되어 있지 않으나 지상으로부터 전선을 통하여 공급될 수도 있으며, 하우징에 설치되는 배터리에 의해 공급될 수도 있다. 상기 하우징(20)의 내부에 설치되는 고정부는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 하우징(20)을 케이블의 가진을 위한 위치에 고정시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 예컨대, 콜릿을 이용한 마그네트척으로 이루어질 수 있다.

상기 가진수단(40)은 상술한 바와 가이드 프레임(42)에 설치된 가이드 레일(41)을 따라 가진부재(43)를 케이블(100) 고유 진동수와 공진될 수 있도록 왕복 이송시키는 구동부(50)를 구비하는데, 이 구동부(50)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 회전수의 조정이 가능한 모터(51)와, 상기 모터(51)의 회전축(52)과 상기 가진부재(43)를 연결하는 링크 유니트(53)를 구비한다.

상기 가이드 레일(42)에 대한 가진부재(43)는 가이드 레일이 도브테일의 형상 또는 단면이 티자형의 형상으로 형성되고 상기 가진부재(43)에 이들의 형상과 대응되는 가이드 홈이 형성되어 상기 결합됨으로써 가이드레일을 따라 가진부재(43)가 가이드 될 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 링크 유니트(53)는 상기 모터의 회전축(52)에 일측의 단부가 고정되는 제 1링크(54)와, 상기 제 1링크(54)의 단부와 일측이 힌지연결되고 타측이 상기 가진부재(43)와 힌지 연결되는 제 2링크(55)를 구비한다. 그리고 상기 제 1링크(54)의 타측단부에는 제 1,2링크(54)(55)에 의한 가진부재(43)의 구동시 제1,2링크(54)(55)의 진동의 발생을 억제하기 위한 벨런스 웨이트(56)가 설치될 수 있다.

도 5에는 본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치의 다른 실시예를 나타내 보였다. 여기에서 상기 실시예와 동일 도면부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도면을 참조하면, 가이드 프레임(41)에는 가진부재(43)를 이동시키기 위한 구동부(70)가 더 구비되는데, 이 구동부(70) 리니어 모터로 이루어질 수 있다. 리니어 모터(liner motor)는 가이드 프레임(41)에 길이 방향으로 아마츄어(armature(72)가 상기 가진부재(43)에 설치되고, 상기 가이드 프레임(41)에는 길이 방향으로 스테이터(stator ;71)가 형성되어 상기 가진부재가 상기 스테이터(71)의 상면을 따라 자장에 의해 평면상을 직선상으로 움직인다.

상기 가동부는 상술한 실시예에 의해 한정되지는 않고 가진부재를 상기 가이드 프레임의 길이 방향으로 이동시켜 케이블(100)을 가진시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치(10)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 사장교, 엑스트라도우즈드교 또는 구조물을 지지하는 케이블(100)을 가진시키기 위해서는 가진장치(10)의 하우징(20)에 케이블 장착공간에 케이블(100)을 지지시킨 상태에서 상기 하우징(20)을 승강수단(미도시)를 이용하여 케이블(100)의 가진 위치로 이송시킨다.

그리고 케이블(100)의 가진 위치에 도달하면, 상기 고정부(30)를 이용하여 하우징(20)을 케이블(100)의 가진 위치에 고정시킨다. 여기에서 상기 케이블(100)에 대한 하우징(20)의 고정은 탄성부재(35-37)들에 의해 지지된 전자석(31-33)들에 소정의 전압을 인가함으로써 전자석(31-33)들이 케이블(100)에 부착됨으로써 이루어질 수 있다.

이 과정에서 상기 가동부(50 또는 70)를 가동시켜 케이블(100)을 진동시킨다. 이때에 상기 가동부(50)의 모터(51)의 회전수를 조정하여 상기 가진부재(43)의 왕복 이송 횟수를 조정함으로써 교량용 케이블의 고유진동수, 진동모드 등과 같은 동적인 특성 및 댐핑수단이 설치된 경우 댐퍼에 의한 테이블의 진동 감쇠효과를 측정할 수 있다.

그리고 상기와 같은 본 발명의 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치는 구조가 간단하여 경량화가 가능하고, 케이블을 원하는 방향으로 진동시킬 수 있을 뿐만 아니라 가진력의 제공 시 분력이 발생되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명의 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치는 사장교, 엑스트라도우즈드교, 구조물의 지지를 위하여 설치되는 케이블에 가진력을 제공하여 동적인 진동특성 및 감쇠효과 등을 실험할 수 있는 것으로 널리 사용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치가 설치된 상태를 나타내 보인 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치의 분리 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치의 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치의 작동상태를 나타내 보인 저면도,

도 5는 본 발명에 따른 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도.

Claims (7)

1. 교량에 설치된 케이블을 감싸는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되어 하우징을 케이블에 고정하는 고정부와, 상기 하우징의 일측면으로부터 연장되는 가이드 프레임과, 상기 가이드 프레임을 따라 왕복 이송되는 가진부재와, 가진부재를 전후진 시키는 구동부를 가진 가진수단을 구비한 것을 특징으로 하는 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하우징은 힌지결합부에 의해 상호 힌지결합되어 케이블 장착공간을 계폐할 수 있도록 하는 제 1,2부재와, 상기 힌지 결합부와 대응되는 측에 설치되어 제 1,2부재에 의해 케이블 삽입공간을 폐쇄하는 체결부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고정부는 하우징의 내부에 설치되며 하우징의 케이블 장착공간의 주위에 설치되어 케이블에 부착 및 분리되는 복수개의 전자석과,

   상기 전자석과 하우징의 내주면 사이에 자력의 발생 및 소멸 시 상기 케이블에 대해 전자석을 전, 후진 시키는 탄성부재를 구비하여 된 것을 특징을 하는 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 구동부는 리니어 모터로 이루어진 것을 특징으로 하는 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 구동부는 상기 가이드 프레임에 설치되는 모터와, 상기 모터의 회전축과 상기 가진부재를 연결하는 링크 유니트를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 링크 유니트는 모터의 회전축에 연결되는 제 1링크와, 상기 제1링크와 상기 가진부재를 연결하는 제 2링크를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 구동부는 링크 유니트의 회전시 링크 유니트의 원심력에 의해 분력이 발생되는 것을 방지하기 위한 제1링크의 모터 측 단부에 벨런스 웨이트가 더 구비된 것을 특징으로 하는 단일 추로 가진되는 케이블 가진장치.

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