KR101803742B1 - Dynamic Vibration Absorber - Google Patents

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양동호
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Abstract

The present invention relates to a dynamic vibration absorber using a restrained condition of an oval and a variable length-type cantilever system. The present invention is to provide a dynamic vibration absorber using a restrained condition of an oval and a variable length-type cantilever system, the dynamic vibration absorber which is designed to add weight to a cantilever, can vary natural frequency by using an oval equation with respect to a restrained condition of the cantilever, and thus can more efficiently absorb vibration of a relevant structure. According to the present invention, the dynamic vibration absorber using a restrained condition of an oval and a variable length-type cantilever system comprises: upper and lower plates which are formed as a pair of panels in the shapes corresponding to each other and, a part of which is formed to have the outer circumferential surface with an oval-shaped curvature; the cantilever which has a certain length in the shape of a bar and has an end portion installed to be angle-adjustable between the upper and lower plates and the other end portion protruding to a point having the oval-shaped curvature of the upper and lower plates, so that the length of the cantilever varies in accordance with a restrained location; and a weight body which is installed on the other end of the cantilever and has a certain weight.

Description

타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기{Dynamic Vibration Absorber}{Dynamic Vibration Absorber} using a constraint of an ellipse and a variable length type cantilever system [

본 발명은 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외팔보에 질량을 부가하는 형태의 동흡진기에서 외팔보의 구속조건을 타원 방정식을 이용하여 고유 진동수를 가변하는 시스템을 통해 고유 진동수를 변화시키면서 진동을 효율적으로 흡수할 수 있도록 한 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic damper using an ellipse and a variable length type cantilever system, and more particularly, to a damping device having a cantilever having a mass added to a cantilever, The present invention relates to a dynamic damper using a variable length cantilever system and an elliptical constraint for efficiently absorbing vibrations while changing a natural frequency through a system using a variable length cantilever system.

일반적으로, 동흡진기는 진동 제어 분야에서 가장 범용적으로 사용되는 고전적인 방법으로서, 상기 동흡진기는 일정한 속도로 운행하는 기계 시스템의 진동 절연이 필요할 때 전통적으로 사용되어지고 있다.      In general, the dynamic damper is a classical method most commonly used in the field of vibration control, and the dynamic damper is traditionally used when vibration isolation of a mechanical system running at a constant speed is required.

즉, 해당 구조물의 고유진동수에 동흡진기의 고유진동수를 튜닝함에 따라, 해당 구조물의 진동을 억제할 수가 있게 된다.      That is, by tuning the natural frequency of the dynamic damper to the natural frequency of the structure, the vibration of the structure can be suppressed.

현재, 동흡진기로는 스프링, 자석 등을 이용한 것들이 사용되고 있는데, 상술한 바와 같은 종래의 동흡진기는 고정된 진동수만을 구현할 수 있도록 제공되므로, 이에 고유 진동수가 모두 다른 다양한 기계 시스템의 진동을 효과적으로 절연하기 위해서는 동흡진기의 주파수를 가변시키기 위한 별도의 시스템을 반드시 필요로 하는 문제점이 발생하게 되었다.      At present, those using a spring, a magnet, or the like are used as the dynamic damper, and the conventional dynamic damper as described above is provided so as to realize only a fixed number of vibrations. Therefore, the vibration of various mechanical systems having different natural frequencies can be effectively insulated A separate system for varying the frequency of the dynamic damper is required.

국내 등록특허 제10-1522862호Korean Patent No. 10-1522862 국내 공개특허공보 제10-2010-0081475호Korean Patent Publication No. 10-2010-0081475

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출되어진 것으로, 본 발명은 외팔보에 질량을 부가하는 형태로 설계된 동흡진기에서 외팔보의 구속조건을 타원 방정식을 이용하여 고유 진동수를 가변시킬 수 있도록 하여 해당 구조물의 진동을 보다 효율적으로 흡수할 수 있도록 한 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a dynamic damper designed to add a mass to a cantilever, And to provide a dynamic damper using an ellipse constraint and a variable length type cantilever system that can more efficiently absorb vibration of the structure.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기는, 상호 대응되는 형태를 갖는 한 쌍의 패널로 이루어지되, 일측부분은 그 외주면이 타원형태의 곡률을 이루도록 형성된 상부 플레이트 및 하부 플레이트와; 일정 길이를 바(bar) 형태로 이루어져 일단이 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트 사이에 각도 조절이 가능한 상태로 설치되고, 타단은 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 타원형태의 곡률을 갖는 지점으로 돌출되어 그 구속 위치에 따라 길이가 가변되는 외팔보 및; 상기 외팔보의 타단에 장착되는 일정 하중을 갖는 질량체를 포함하여 구성된 것;을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dynamic damper using a variable length cantilever system, the damper including a pair of panels having mutually corresponding shapes, An upper plate and a lower plate formed to have a curvature of a shape of a curved surface; And the other end is protruded to a point having an elliptical curvature of the upper plate and the lower plate so that the restraint A cantilever beam having a variable length according to a position; And a mass body having a constant load mounted on the other end of the cantilever beam.

바람직하게, 단부에 질량체가 구비된 상기 외팔보의 고유진동수는 하기의 (식 1)에 의해 구해지며, 상기 외팔보의 구속조건으로 인하여 각도에 따라 (식 1)의 "L"이 변함함 따라 고유진동수가 가변되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.Preferably, the natural frequency of the cantilever having the mass at the end thereof is obtained by the following expression (1), and due to the constraint condition of the cantilever, "L" Is variable.

Figure 112016051835834-pat00001
...(식 1)
Figure 112016051835834-pat00001
... (Equation 1)

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 외팔보에 질량을 부가하는 형태로 설계된 동흡진기에서, 외팔보의 구속조건을 타원 방정식을 이용하여 고유 진동수를 가변시킬 수 있도록 하므로서, 해당 동흡진기가 적용된 구조물의 진동을 보다 효율적으로 억제할 수 있는 효과가 있게 되며, 이를 초고속 엘리베이터의 진동 억제에 적용함에 따라, 케이지의 진동을 효율적으로 제어하면서 승차감을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.According to the present invention as described above, in the dynamic damper designed to add a mass to the cantilever, the restraint condition of the cantilever can be varied by using the elliptic equation, The vibration can be suppressed more efficiently. By applying this to the vibration suppression of the super-high-speed elevator, the vibration of the cage can be efficiently controlled and the ride comfort can be improved.

도 1a 및 도 1b은 본 발명에 따른 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기의 구성을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기에서 각도조절에 따라 길이가 변화되는 외팔보의 고유 진동수가 가변되는 상태를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기를 통해 가변되는 외팔보의 가변 가능 고유 진동수를 나타내는 그래프이다.FIGS. 1A and 1B are perspective views showing constructions of an ellipse according to the present invention and a configuration of a dynamic damper using a variable-length cantilever system,
FIG. 2 is a view showing a state where a natural frequency of an ellipse according to the present invention and a cantilever whose length is changed by an angle adjustment in a dynamic damper using a variable length cantilever system are varied;
FIG. 3 is a graph showing the constraint conditions of the ellipse according to the present invention and the variable natural frequencies of the cantilevers which are variable through the dynamic damper using the variable length cantilever system.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 도를 참조하여 상세히 설명한다.      Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the drawings.

도 1a 및 도 1b은 본 발명에 따른 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기의 구성을 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기에서 각도조절에 따라 길이가 변화되는 외팔보의 고유 진동수가 가변되는 상태를 나타내는 도면, 도 3은 본 발명에 따른 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기를 통해 가변되는 외팔보의 가변 가능 고유 진동수를 나타내는 그래프이다.      FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a dynamic damper using a variable length cantilever system according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 3 is a view showing a state where a natural frequency of a cantilever whose length is changed by an angle adjuster in a damper is varied; FIG. 3 is a view showing a state where a variable cantilever is changed through a dynamic damper using a variable- Is a graph showing possible natural frequencies.

먼저, 본 발명에 따른 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기는, 외팔보에 질량을 부가하는 형태로 설계된 동흡진기에서 타원 방정식을 이용하여 외팔보의 고유 진동수를 가변시킬 수 있도록 이루어진 것으로, 이를 통해 시스템의 고유 진동수를 변화시켜 진동을 효율적으로 흡수할 수 있도록 구현된다.      First, the dynamic damper using the variable length cantilever system and the constraint of the ellipse according to the present invention can change the natural frequency of the cantilever using the elliptic equation in the dynamic damper designed to add a mass to the cantilever So that the vibration frequency can be efficiently absorbed by changing the natural frequency of the system.

주지된 바와 같이, 엘리베이터 장치는 권상기, 모터, 기어 등을 비롯한 각종 기계부 구성요소로부터 발생되는 주파수가 로프를 통해 엘리베이터 카로 전달되어 진동을 발생시키게 되는데, 이러한 진동에 의한 승차감의 저하를 최소화시키기 위해 상기 엘리베이터 장치에는 상기 주파수가 엘리베이터 카 측으로 전달되기 전에 상쇄 또는 감쇄시키기 위한 동흡진기가 적용된다.      As is well known, the elevator apparatus transmits vibrations generated from various mechanical parts including a traction machine, a motor, a gear, and the like to an elevator car through a rope to generate vibration. In order to minimize the deterioration of ride comfort due to such vibration The elevator apparatus is provided with a dynamic damper for canceling or attenuating the frequency before it is transmitted to the elevator car side.

즉, 상기 엘리베이터 카와 연결된 로프를 통하여 전달되는 큰 진동수를 가진 에너지를 동흡진기를 매개로 상쇄 또는 감쇄시켜 엘리베이터 카 측으로 전달되는 진동에너지를 줄일 수 있게 되는 것이다.      That is, the energy having a large frequency transmitted through the rope connected to the elevator car can be offset or attenuated through the damper to reduce the vibration energy transmitted to the elevator car.

여기에서, 본 발명에 따라 상기 동흡진기는 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템으로 이루어지되, 특정 형태를 갖는 상부 플레이트(10) 및 하부 플레이트(12)와, 외팔보(20) 및, 질량체(30) 등을 포함하여 구성된다.      Here, the dynamic damper according to the present invention comprises an upper plate 10 and a lower plate 12 having a specific shape, a cantilever 20, and a mass body (not shown) made of a cantilever system of a ellipse and a variable- 30), and the like.

상기 상부 플레이트(10) 및 하부 플레이트(12)는 상호 대응되는 형태를 갖는 한 쌍의 패널로 이루어지되, 대략 직사각판 형상을 갖는 패널에서 일부분이 그 외주면이 타원형태의 곡률을 이루도록 형성되어 구성된다.      The upper plate 10 and the lower plate 12 are formed of a pair of panels having mutually corresponding shapes, and a part of the panel having a substantially rectangular plate shape is formed such that its outer peripheral surface has an elliptical curvature .

상기 외팔보(20)는 일정 길이를 바(bar) 형태로 이루어지되, 그 일단은 상기 상부 플레이트(10) 및 하부 플레이트(12) 사이에 힌지 구조를 통해 각도 조절이 가능한 상태로 설치되며, 그 타단은 상기 상부 플레이트(10) 및 하부 플레이트(12)의 타원형태의 곡률을 갖는 지점으로 돌출되어 그 구속 위치에 따라 한 쌍의 플레이트(10,12) 외부로 돌출되며 그 길이가 가변되도록 이루어진다.      The cantilever beam 20 has a predetermined length in the form of a bar, and one end of the cantilever beam 20 is installed between the upper plate 10 and the lower plate 12 through a hinge structure, Is protruded to a point having an elliptical curvature of the upper plate (10) and the lower plate (12), and protrudes out of the pair of plates (10, 12) according to the restraint position, and the length thereof is variable.

또, 상기 질량체(30)는 일정 하중을 갖는 대략 직육면체 형상의 중량물로서, 상기 외팔보(20)의 타단에 고정 설치되어 제공된다.The mass body 30 is a substantially rectangular parallelepiped heavy body having a constant load and is fixedly provided at the other end of the cantilever 20.

이어, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 동작에 대해 도를 참조하여 상세히 설명한다.      Next, the operation of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기는, 엘리베이터 시스템에 적용되는 경우, 해당 구조물로부터 발생되는 주파수가 로프를 통해 엘리베이터 카로 전달되어 발생시키는 진동을 상쇄 또는 감쇄시키기 역할을 행하도록 제공된다.      The restraint condition of the ellipse according to the present invention and the dynamic damper using the variable length type cantilever system are applied to an elevator system in which the frequency generated from the structure is transmitted to the elevator car through the rope to cancel or reduce the vibration .

도 2를 참조하여 설명하면, 상기 외팔보(20)의 각도조절에 따른 길이 변화에 따라 가변되는 외팔보의 고유진동수는 하기의 (식 1)에 의해 구해지게 된다.      Referring to FIG. 2, the natural frequency of the cantilever beam which varies in accordance with the change of the angle of the cantilever 20 is obtained by the following equation (1).

Figure 112016051835834-pat00002
...(식 1)
Figure 112016051835834-pat00002
... (Equation 1)

Figure 112016051835834-pat00003
Figure 112016051835834-pat00003

여기에서, f는 First natural frequency를, I는 Area moment of inertia about the cross section을, E는 Modulus of elasticity를, M은 End mass를, L은 Length of the cantilever beam을 각각 나타낸다.      Where f is the first natural frequency, I is the moment of inertia about the cross section, E is the modulus of elasticity, M is the end mass, and L is the length of the cantilever beam.

이에, 본 발명의 일실시예에서, 상기 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기를 통해서는 도 3의 그래프에 도시된 바와 같이, 상기 외팔보의 가변 가능 고유 진동수는 19 내지 138[Hz]의 값을 갖게 되며, 이와 같은 동흡진기의 고유 진동수 가변에 의해 엘리베이터 카에 전달되는 진동을 매우 효율적으로 억제시킬 수가 있게 되는 것이다.      Accordingly, in the embodiment of the present invention, as shown in the graph of FIG. 3, the variable eigenfrequencies of the cantilevers through the dynamic damper using the ellipse and the variable-length cantilever system are 19 to 138 [ Hz], and the vibrations transmitted to the elevator car can be suppressed very efficiently by the variation of the natural frequency of the dynamic damper.

한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시 예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the scope of the appended claims.

10: 상부 플레이트, 12: 하부 플레이트,
20: 외팔보, 30: 질량체.10: upper plate, 12: lower plate,
20: cantilever, 30: mass.

Claims (2)

상호 대응되는 형태를 갖는 한 쌍의 패널로 이루어지되, 일측부분은 그 외주면이 타원형태의 곡률을 이루도록 형성된 상부 플레이트 및 하부 플레이트와;
일정 길이를 바(bar) 형태로 이루어져 일단이 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트 사이에 각도 조절이 가능한 상태로 설치되고, 타단은 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 타원형태의 곡률을 갖는 지점으로 돌출되어 그 구속 위치에 따라 길이가 가변되는 외팔보 및;
상기 외팔보의 타단에 장착되는 일정 하중을 갖는 질량체를 포함하여 구성된 것;을 특징으로 하는 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기.The upper plate and the lower plate being formed of a pair of panels having mutually corresponding shapes, the one side portion being formed so that an outer circumferential surface thereof forms an elliptical curvature;
And the other end is protruded to a point having an elliptical curvature of the upper plate and the lower plate so that the restraint A cantilever beam having a variable length according to a position;
And a mass body having a constant load mounted on the other end of the cantilever. The dynamic damper using the cantilever constraint of the ellipse and the variable length cantilever system. 제 1항에 있어서,
단부에 질량체가 구비된 상기 외팔보의 고유진동수는 하기의 (식 1)에 의해 구해지며, 상기 외팔보의 구속조건으로 인하여 각도에 따라 (식 1)의 "L"이 변함함 따라 고유진동수가 가변되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 타원의 구속조건과 가변 길이형 외팔보 시스템을 이용한 동흡진기.
Figure 112016051835834-pat00004
...(식 1)The method according to claim 1,
The natural frequency of the cantilever having the mass at the end thereof is obtained by the following expression (1), and due to the constraint condition of the cantilever, And a cantilever system using a variable length cantilever system.
Figure 112016051835834-pat00004
... (Equation 1)
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