KR101103059B1 - Inertia type hybrid mount for vibration and shock suppression - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트에 관한 것으로, 보다 구체적으로 센터 플레이트; 상기 센터 플레이트에 고정되며, 두께방향으로 복수의 관통공이 형성된 탄성고무; 탄성고무의 상부에 배치되는 지지 플레이트 및 탄성고무의 하부에 배치되는 바닥 플레이트; 상기 관통공에 삽입되며, 지지 플레이트의 하부면에 고정된 하우징; 상기 하우징 내에 배치되고, 지지 플레이트에 가해지는 하중에 대한 반력을 제공하는 압전 액츄에이터; 및 상기 탄성고무 내에 위치되고, 일 종단부가 상기 압전 액츄에이터와 연결되며, 압전 액츄에이터의 작동력을 증폭시키는 관성 질량체를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction, more specifically the center plate; An elastic rubber fixed to the center plate and having a plurality of through holes formed in a thickness direction thereof; A support plate disposed above the elastic rubber and a bottom plate disposed below the elastic rubber; A housing inserted into the through hole and fixed to a lower surface of the support plate; A piezoelectric actuator disposed in the housing and providing a reaction force against a load applied to the support plate; And an inertial mass positioned in the elastic rubber, one end of which is connected to the piezoelectric actuator, and which amplifies the operating force of the piezoelectric actuator.
마운트, 탄성고무, 압전 액츄에이터, 관성 질량체, 진동, 수동, 능동 Mounts, Elastic Rubber, Piezo Actuators, Inertial Masses, Vibration, Passive, Active
Description
본 발명은 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 선박 또는 잠수정과 같은 해군 함정에 설치된 정밀기기와 같은 기계류의 받침으로 사용되고, 기계류에서 발생되는 충격과 소음을 흡수하여 차단하며, 외부 충격으로부터 기계류를 보호하는 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트에 관한 것이다.The present invention relates to an inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction, and more specifically, is used as a support for machinery such as precision equipment installed in a navy ship such as a ship or a submersible, and absorbs and blocks the shock and noise generated from the machinery. The present invention relates to an inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction that protects machinery from external shocks.
일반적으로 마운트는 기계류의 받침으로 사용되어 기계류의 하중을 지지하면서 기계류에서 발생한 진동과 소음이 외부로 전달되는 것을 감소시키는 역할을 하는 것이다. In general, the mount is used as a support of the machinery to support the load of the machinery while reducing the transmission of vibration and noise generated from the machinery to the outside.
이러한 마운트는 기계류의 진동과 소음 및 충격의 전달을 감소시키기 위해서 고유 진동수가 기계류에서 발생하는 기진력 진동수에 비하여 일정 비율 이하로 낮아져야 하는데, 이를 위해서는 마운트의 강성이 작아져야 한다. In order to reduce the vibration of the machinery and the transmission of noise and shock, such a mount must have a natural frequency lower than a certain ratio compared to the vibration frequency generated by the machinery, in order to reduce the rigidity of the mount.
또한, 마운트를 선박에 이용하기 위해서는 선박 내의 환경에서 오랜 기간 설치되어 있어도 그 특성이 변하지 않는 내구성을 지녀야 하고, 다양한 기계류에 사용하기 위해서는 넓은 지지 하중범위에서도 일정한 고유 진동수 특성을 지녀야 한다. In addition, in order to use the mount in a ship for a long time in the environment in the ship should have a durability that does not change its characteristics, and in order to use in a variety of machinery must have a constant natural frequency characteristics even in a wide range of support loads.
이에 종래에는 소음이나 진동을 감쇠하는 등의 충격을 흡수하거나 완화시키도록 다양한 탄성고무를 이용한 마운트가 소개되어 있다. In the related art, mounts using various elastic rubbers have been introduced to absorb or mitigate shocks such as damping noise or vibration.
대한민국 등록특허 제10-0596691호와, 제10-0550079호와, 제10-0556156호에 개시된 내용을 살펴보면, 선박용 마운트는 지지대에 고정되는 센터 플레이트와, 상기 센터 플레이트에 접착되어 진동과 충격을 흡수하는 탄성고무와, 상기 탄성고무의 상부에 기계류를 받쳐주고 기계류의 진동과 충격하중을 탄성고무로 전달하기 위한 플랜지와, 상기 탄성고무의 내경에 삽입되어 상기 플랜지와 함께 기계류에 체결되는 플랜지 슬리브로 구성된다. Looking at the contents disclosed in Republic of Korea Patent Nos. 10-0596691, 10-0550079, and 10-0556156, the vessel mount is attached to the center plate fixed to the support, the center plate is bonded to absorb vibration and shock An elastic rubber, a flange for supporting the machinery on top of the elastic rubber and transmitting vibration and impact loads of the machinery to the elastic rubber, and a flange sleeve inserted into the inner diameter of the elastic rubber and fastened to the machinery together with the flange. It is composed.
그러나, 종래의 수동형(탄성고무) 마운트는 모든 주파수 성분에 대해 정해진 일정한 특성을 가지고 있으므로, 기계류에서 발생하는 특수한 주파수 성분을 가지는 기진력의 진동과 소음 및 충격의 전달을 감소시키는데 어려움이 있었다.However, the conventional passive (elastic rubber) mount has a fixed characteristic for all frequency components, and thus, it is difficult to reduce vibration and noise and shock transmission of vibration force having special frequency components generated in machinery.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 선박 또는 잠수함과 같은 해군 함정에 설치된 정밀기기와 같은 기계류의 받침으로 사용되고, 기계류에서 발생되는 충격과 소음을 흡수하여 차단하며, 외부 충격으로부터 기계류를 보호하는 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is used as a base of machinery, such as precision instruments installed in naval vessels such as ships or submarines, to absorb and block the shock and noise generated from the machinery, It provides an inertial composite mount for vibration and shock reduction that protects machinery from external shocks.
본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object of the present invention,
본 발명의 일 측면에 따르면,According to one aspect of the invention,
센터 플레이트; Center plate;
상기 센터 플레이트에 고정되며, 두께방향으로 복수의 관통공이 형성된 탄성고무; An elastic rubber fixed to the center plate and having a plurality of through holes formed in a thickness direction thereof;
탄성고무의 상부에 배치되는 지지 플레이트 및 탄성고무의 하부에 배치되는 바닥 플레이트; A support plate disposed above the elastic rubber and a bottom plate disposed below the elastic rubber;
상기 관통공에 삽입되며, 지지 플레이트의 하부면에 고정된 하우징; 상기 하우징 내에 배치되고, 지지 플레이트에 가해지는 하중에 대한 반력을 제공하는 압전 액츄에이터; 및 A housing inserted into the through hole and fixed to a lower surface of the support plate; A piezoelectric actuator disposed in the housing and providing a reaction force against a load applied to the support plate; And
상기 탄성고무 내에 위치되고, 일 종단부가 상기 압전 액츄에이터와 연결되 며, 압전 액츄에이터의 작동력을 증폭시키는 관성 질량체를 포함하는 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트가 제공된다.Located in the elastic rubber, one end is connected to the piezoelectric actuator, there is provided an inertial force composite mount for vibration and shock reduction including an inertial mass to amplify the operating force of the piezoelectric actuator.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트는 선박 또는 잠수함과 같은 해군 함정에 설치된 정밀기기와 같은 기계류의 받침으로 사용되고, 기계류에서 발생되는 충격과 소음을 흡수하여 차단하며, 외부 충격으로부터 기계류를 보호할 수 있다.As described above, the inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction according to the present invention is used as a support for machinery such as precision equipment installed in a navy ship such as a ship or a submarine, and absorbs the shock and noise generated from the machinery. Shut off and protect machinery from external impacts.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The accompanying drawings show exemplary forms of the present invention, which are provided to explain the present invention in more detail, and the technical scope of the present invention is not limited thereto.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트의 요부 단면도이다.1 is a perspective view of an inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of the inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction shown in Figure 1, Figure 3 Is a sectional view of the main portion of the inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트(10)는 센터 플레이트(4), 상기 센터 플레이트(4)에 고정되며, 두께방향으로 복수의 관통공(32, 33)이 형성된 탄성고무(3), 상기 탄성고무(3)의 상부에 배치되는 지지 플레이트(2) 및 탄성고무의 하부에 배치되는 바닥 플레이트(1)를 포함한다.The inertial force-
상기 바닥 플레이트(1)는 바닥에 밀착되어 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트(10)의 수평을 유지시켜 주는 것으로, 상기 지지 플레이트(2)의 상부면에 올려지는 기계류와 결합될 수 있도록 상부 중앙부위로 직립된 단일의 결합관(11)을 가질 수 있다.The bottom plate (1) is in close contact with the floor to maintain the horizontal of the inertial force-type composite mount (10) for vibration and shock reduction, so that it can be combined with the machinery mounted on the upper surface of the support plate (2) It may have a
상기 지지 플레이트(2)에는 기계류가 올려지고, 상기 바닥 플레이트(1)의 결합관(11)에 대응되는 결합공(21)이 중앙에 관통 형성될 수 있다.Machinery is placed on the
또한, 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트(10)는 상기 관통공(33)에 삽입되며, 지지 플레이트(2)의 하부면에 고정된 하우징(23), 상기 하우징(23) 내에 배치되고, 지지 플레이트(2)에 가해지는 하중에 대한 반력을 제공하는 압전 액츄에이터(22) 및 상기 탄성고무(3) 내에 위치되고, 일 종단부가 상기 압전 액츄에이터(22)와 연결되며, 압전 액츄에이터(22)의 작동력을 증폭시키는 관성 질량체(24, 25)를 포함한다.In addition, the inertial force-
상기 압전 액츄에이터(22)는 지지 플레이트(2)에 가해지는 충격 및 하중에 대하여 소음과 진동을 상쇄할 수 있도록 역방향으로 힘을 전달하며, 적어도 1개 이상일 수 있고, 압전소자(22-1)는 지지 플레이트(2)의 하부면에 결합되어 있다.The
상기 하우징(23)은 압전 액츄에이터(22)를 둘러싸며, 지지 플레이트(2)의 하 부면에 고정된다.The
이때, 하우징(23)은 내부에 수용된 압전 액츄에이터(22)의 압전소자(22-1)가 지지 플레이트(2)의 하부면에 결합될 수 있고, 압전 액츄에이터(22)가 지지 플레이트를 향하여 동작할 수 있도록, 상부면이 개방되고, 하부면으로 압전 액츄에이터(22)를 지지하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.At this time, in the
탄성고무(3)는 지지 플레이트(2)와 바닥 플레이트(1)의 사이에 개재되어 충격을 흡수하고, 외주면에는 지면에 고정될 수 있도록 지지공이 형성된 센터플레이트(4)가 고정되며, 내부에 바닥 플레이트(1)의 지지관(11)이 배치될 수 있도록 하기 위해 두께방향으로 제 1 관통공(32)이 형성되고, 내부에 압전 액츄에이터(22)가 배치될 수 있도록 하기 위해 두께방향으로 제 2 관통공(33)이 형성된다.The elastic rubber (3) is interposed between the support plate (2) and the bottom plate (1) to absorb the shock, the center plate (4) formed with the support hole is fixed to the outer peripheral surface to be fixed to the ground, the bottom inside The first through-
이때, 압전 액츄에이터(22)는 하우징(23)에 수용된 상태로 탄성고무(3)의 제 2 관통공(32) 내에 배치되며, 따라서, 압전 액츄에이터(22)와 탄성고무(3)는 외부 하중이 가해지는 방향을 따라 직렬로 연결된다.At this time, the
즉, 수동요소인 탄성고무(3)와 능동요소인 압전 액츄에이터(22)가 직렬방식으로 연결되어 있어, 공진주파수가 강성이 낮은 수동요소에 의해 지배되므로, 매우 낮게 설정될 수 있으며, 이에 따라 잠수함과 같이 기밀이 요구되는 해군 함정에 설치될 수 있다.That is, since the
또한, 상기 하우징(23)은 압전 액츄에이터(22)를 보호할 뿐만 아니라, 수동요소와 능동요소를 연결하며, 하우징(23) 자체 무게로 압전 액츄에이터(22)의 작동력을 증폭시키는 관성체로서 작용할 수 있다.In addition, the
한편, 수동요소 및 능동요소를 직렬로 연결할 경우 마운트의 전체 높이가 증가하는 문제가 발생할 수 있으나, 수동요소인 탄성고무(3) 내부에 압전 액츄에이터(22)를 삽입함으로써 이와 같은 문제를 해결할 수 있다.On the other hand, when the passive element and the active element are connected in series, a problem may arise in that the overall height of the mount increases, but such a problem may be solved by inserting the
상기 관성 질량체(24)는 압전 액츄에이터(22)의 작동력을 증폭시키기 위한 것으로서, 비중이 높은 금속이면 형상에 관계없이 사용될 수 있다.The
일례로 관성 질량체(24, 25)는 탄성고무의 내주면(31)의 형상과 동일한 외부면을 갖도록 단일의 원뿔 형상(24, 도 2참조)으로 제작될 수 있으며, 이때에는 압전 액츄에이터(22)와 체결되기 위한 체결공(24-1) 및 결합관이 통과되기 위한 관통공(24-2)이 형성될 수 있다.For example, the
이와는 다르게, 각 압전 액츄에이터의 하부에 결합되는 단위 질량체(도 5및 도 6참조)일 수 있으며, 이때에는 하우징의 하부면에 형성된 끼움홀을 통하여 질량체의 상단부가 압전 액츄에이터와 연결될 수 있다.Alternatively, it may be a unit mass (see FIGS. 5 and 6) coupled to the bottom of each piezoelectric actuator, in which the upper end of the mass may be connected to the piezoelectric actuator through a fitting hole formed in the lower surface of the housing.
즉, 능동요소인 압전 액츄에이터(22)가 자체의 움직임에 의한 작동력 뿐만 아니라 부가 무게의 움직임으로써 발생되는 관성력을 바탕으로 진동으로 저감함으로써 진동 저감 효과를 높일 수 있다.That is, the
또한, 탄성고무 내부에 중공부(31)를 형성하고, 상기 관성 질량체(24)는 상기 중공부 내에 끼움 결합되므로, 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트(10)의 높이가 증가되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the hollow portion 31 is formed inside the elastic rubber, and the
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성 력형 복합 마운트를 구성하는 압전 액츄에이터와 관성 질량체의 작동관계를 나타내는 단면도이고, 도 6 및 도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트를 구성하는 압전 액츄에이터와 관성 질량체의 작동관계를 나타내는 단면도이다.4 and 5 are cross-sectional views showing the operating relationship between the piezoelectric actuator and the inertial mass constituting the inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction according to an embodiment of the present invention, Figures 6 and 7 Sectional drawing which shows the operation relationship of the piezoelectric actuator and the inertial mass which comprise the inertial force type composite mount for vibration and shock reduction which concerns on another embodiment.
전술한 바와 같이, 도 4 및 도 5에는 원뿔 형상의 관성 질량체(24)가 도시되어 있고, 도 6및 도 7에는 단위 질량체(25)가 도시되어 있으며, 진동 저감 효과 및 동작은 동일하고, 단지 관성 질량체의 형상 및 이에 따른 압전 액츄에이터와의 구체적인 연결관계에서만 차이가 난다.As described above, a conical
지지 플레이트(2)에는 기계류(20)가 올려지고, 이때 상기 기계류는 핀(5) 등으로 통하여 고정시킬 수 있으며, 핀(5)의 종단부가 결합공(21)을 거쳐 바닥 플레이트(1)의 결합관(11)에 삽입됨으로써, 기계류(20)에서 전달되는 충격은 탄성고무(3)를 통해 충격을 흡수하면서, 기계류(20)는 지지 플레이트(2)에 고정될 수 있다.
지지 플레이트(2)의 하부면에는 진동 및 충격을 감지하기 위한 진동감지센서(6)가 부착되고, 상기 진동감지센서(6) 및 압전 액츄에이터(22)는 제어부(7)와 연결될 수 있다.A
1차적으로 탄성고무의 수축에 의해 진동 및 소음이 상쇄되고, 2차적으로 압전 액츄에이터(22)의 수축 동작에 의하여 진동 및 소음이 상쇄된다.First, vibration and noise are canceled by contraction of the elastic rubber, and secondly, vibration and noise are canceled by the contraction operation of the
여기서, 압전 액츄에이터(22)를 통해 발생되는 역방향 진동은 그 진동의 세기가 크면 클수록 파생되는 소음과 진동의 상쇄효과가 크고, 상기 압전 액츄에이 터(22)에 연결된 관성 질량체(24, 25)의 관성력에 의해 압전 액츄에이터(22)의 진동력은 더 크게 발생하므로 지지 플레이트(2)로 전달되는 진동과 소음을 더욱 더 상쇄시켜 줄 수 있다.Here, the greater the magnitude of the reverse vibration generated through the
실시예Example
이상과 같은 구조를 갖는 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트의 현저한 효과를 확인하기 위하여 주파수에 따른 작동력의 크기를 시험하였다.In order to confirm the remarkable effects of the inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction with the above structure, the magnitude of the operating force according to the frequency was tested.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트(실시예)와 관성 질량체가 장착되지 않은 마운트(비교예)를 대상으로 시험하였으며, 그 결과를 표로 나타내었다.The inertial force-type composite mount (example) and the mount without the inertial mass (Comparative Example) for vibration and shock reduction according to an embodiment of the present invention were tested, and the results are shown in a table.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트는 전 주파수 영역 대에 걸쳐 높은 작동력을 나타내고 있으며, 특히 50Hz 내지 700Hz 구간에서는 2배 이상의 작동력을 나타내는 것으로 확인되었다.As shown in Table 1, the inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction according to an embodiment of the present invention shows a high operating force over the entire frequency range, in particular in the 50Hz to 700Hz section more than twice the operating force It was confirmed to represent.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having various ordinary knowledge of the present invention may make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions should be considered to be within the scope of the following claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트의 사시도.1 is a perspective view of an inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트의 분리 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of the inertial force composite mount for vibration and shock reduction shown in FIG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트의 요부 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view of the main portion of the inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트를 구성하는 압전 액츄에이터와 관성 질량체의 작동관계를 나타내는 단면도.4 and 5 are cross-sectional views showing the operating relationship between the piezoelectric actuator and the inertial mass forming the inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction according to an embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 및 충격저감을 위한 관성력형 복합 마운트를 구성하는 압전 액츄에이터와 관성 질량체의 작동관계를 나타내는 단면도.6 and 7 are cross-sectional views showing the operation relationship between the piezoelectric actuator and the inertial mass forming the inertial force-type composite mount for vibration and shock reduction according to another embodiment of the present invention.
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