KR102240883B1 - the earthquake isolation driving part equipped with the de-detaching function looked at - Google Patents

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KR102240883B1
KR102240883B1 KR1020200029309A KR20200029309A KR102240883B1 KR 102240883 B1 KR102240883 B1 KR 102240883B1 KR 1020200029309 A KR1020200029309 A KR 1020200029309A KR 20200029309 A KR20200029309 A KR 20200029309A KR 102240883 B1 KR102240883 B1 KR 102240883B1
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장성철
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주식회사 참솔테크
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/021—Decoupling of vibrations by means of point-of-contact supports, e.g. ball bearings

Abstract

In a seismic isolation driving unit for controlling an ordinary ball bearing, a ball is separated when an earthquake exceeding the physical displacement of the driving unit occurs. At this time, in the absence of balls, an object to be protected does not fall due to the sliding action of upper and lower plates, but after the earthquake, the upper and lower plates stop in a crossed state. That is, the inconvenience of returning to an original position occurs. Moreover, preparation for aftershocks can be relatively late. According to the present invention, a ball separation prevention mechanism was developed and attached to the upper surface of the lower plate of a rolling unit to fundamentally prevent the separation of the ball.

Description

볼 이탈방지기능을 구비한 지진 격리 구동부{the earthquake isolation driving part equipped with the de-detaching function looked at} The earthquake isolation driving part equipped with the de-detaching function looked at}

본 발명은 볼 이탈방지기능을 구비한 지진 격리 구동부에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 볼베어링방식의 지진격리장치의 구성인 지진격리구동부의 변위를 초과하는 대형 지진 발생 시 볼이 롤링부에서 이탈할 수 있는데 이때 대형 지진 발생 시에도 볼이 이탈하는 것을 방지하는 기능을 가지는 볼 이탈방지기능을 구비한 지진 격리 구동부에 관한 것이다.The present invention relates to an earthquake isolation driving unit having a ball separation prevention function, and more preferably, the ball can be separated from the rolling unit in the event of a large earthquake exceeding the displacement of the earthquake isolation driving unit, which is a configuration of a ball bearing type earthquake isolating device. In this case, it relates to an earthquake isolation driving unit having a ball separation prevention function having a function of preventing the ball from being separated even when a large earthquake occurs.

일반적으로 볼 베어링방식의 지진격리구동부는 상판과 하판 사이에서 구동하는 볼이 롤링하는 롤링부의 변위를 초과하는 대형지진 발생 시 볼이 롤링부에서 이탈하게 된다. In general, in the seismic isolation driving unit of the ball bearing type, when a large earthquake occurs in which the ball driving between the upper plate and the lower plate exceeds the displacement of the rolling part, the ball is separated from the rolling part.

그래서 대형 지진파형을 가할 수 있는 진동대 시험을 해보면 볼이 롤링부에서의 이탈은 지진격리구동부 상판과 하판 간에 간격이 순간적으로 벌어지면서 볼이 어떤 저항도 받지 않고 롤링부 밖으로 굴러나가면서 발생한다. So, if you perform a shaking table test that can apply a large seismic wave, the separation of the ball from the rolling part occurs when the gap between the upper and lower plates of the seismic isolation driving part is instantaneously widened and the ball rolls out of the rolling part without receiving any resistance.

이와 같이 볼이 이탈되면 상판과 하판의 미끌림 작용에 의해 장비의 안전이 보장되나, 볼이 롤링부에서 빠져나가고 나면 지진 종료 시 볼이 원위치 상태인 롤링부로 복원이 안되고 상판과 하판이 틀어진 위치에 놓이게 된다. If the ball is separated in this way, the safety of the equipment is guaranteed by the sliding action of the upper and lower plates, but after the ball is released from the rolling part, the ball cannot be restored to the rolling part in its original position at the end of the earthquake, and the upper and lower plates are placed in the wrong position. do.

따라서 볼을 원래의 위치인 롤링부로 다시 설치하는데 상당한 애로가 발생하며 여진에 대한 대비가 늦어질 수 있어 지진격리구동부의 상부에 안착되는 보호대상물을 안전하게 보호할 수 없는 문제점이 있었던 것이다.Therefore, there was a problem in that it was not possible to safely protect the object to be secured on the top of the earthquake isolation drive unit, as there may be considerable difficulties in installing the ball back to its original position in the rolling part, and preparation for aftershocks may be delayed.

선행기술로 대한민국 등록특허 제10-1326401호의 "볼베어링 타입 면진 장치"의 구성을 살펴보면 상판과 하판의 내부에 형성되는 볼이 지진발생시 상하부미끄럼홈에서 구름 운동을 하는데 대형지진이 발생하게 되면 상판과 하판이 서로 엇가리는 방향으로 이동할 때 볼이 상판과 하판의 외부로 이탈하게 되는데 상기 선행 기술은 이러한 문제점을 해소하지는 못하였던 것이다.Looking at the configuration of the "Ball Bearing Type Seismic Isolation Device" of Korean Patent Registration No. 10-1326401 as a prior art, the balls formed inside the upper and lower plates perform rolling motion in the upper and lower sliding grooves when an earthquake occurs, but when a large earthquake occurs, the upper and lower plates When the balls move in the opposite directions, the balls are separated from the upper plate and the lower plate, but the prior art has not solved this problem.

또한, 대한민국 공개실용신안 제20-2011-0004680호의 "다단의 내면을 지니는 볼 베어링 면진 장치" 구성은 지진의 강도에 관계없이 효율적으로 진동을 흡수하여 플레이트 상의 시설물 및 구조물을 보호할 수 있지만, 상판과 하판의 내면에서 볼이 외부호 이탈하게되는 문제점을 해소하지는 못하였던 것이다.In addition, the configuration of the "ball bearing seismic isolation device with multi-stage inner surface" of the Republic of Korea Public Utility Model No. 20-2011-0004680 can effectively absorb vibration regardless of the intensity of the earthquake to protect the facilities and structures on the plate, but the top plate It did not solve the problem that the ball deviated from the outer arc from the inner surface of the upper and lower plate.

대한민국 등록특허 제10-1326401호Korean Patent Registration No. 10-1326401 대한민국 공개실용신안 제20-2011-0004680호Republic of Korea Public Utility Model No. 20-2011-0004680

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, The present invention was devised to solve the above-described problem,

볼 베어링방식의 지진격리구동부를 형성하는 상판과 하판의 내부 롤링부에 장착되는 볼이 롤링하는 롤링부의 변위를 초과하는 대형지진 발생 시에도 볼이 롤링부에서 이탈하지 않도록 하고자 함을 목적으로 한다.The purpose is to prevent the ball from disengaging from the rolling part even when a large earthquake occurs in which the ball mounted on the inner rolling part of the upper plate and the lower plate forming the ball bearing seismic isolation drive part exceeds the displacement of the rolling part.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.The configuration of the present invention for achieving the above object will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows.

본 발명의 일 형태에 따르면,According to one aspect of the present invention,

도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명에서는 지진격리구동부를 형성하는 하판의 롤링부 상면에 볼이탈방지기구물을 구비하여 대형지진발생시에도 볼이 롤링부의 변위를 초고하여 바깥으로 이탈하려는 것을 방지하고자 함을 특징으로 한다.As shown in FIG. 3, in the present invention, a ball separation prevention mechanism is provided on the upper surface of the rolling part of the lower plate forming the seismic isolation driving part, so that even when a large earthquake occurs, the ball is intended to prevent the rolling part from deviating from the outside by super high displacement. It is characterized.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 지진격리구동부를 이용하여 진동대 시험을 하였을 때, 지진격기구동부의 변위를 초과하는 지진이 발생하더라도 볼이탈방지기구물에 볼이 부딪히면서 볼이 롤링부 안으로 다시 들어가기 때문에 롤링부에서 볼의 이탈이 발생하지 않으면서 안정적인 롤링을 하여 보호대상물을 안전하게 보호하게 되고 볼이 롤링부에서 이탈하지 않고 원래의 위치로 복원되는 효과가 있다. 즉, 대형지진 발생 후에도 볼이 롤링부에서 이탈하지 않게 되므로 원위치 작업이 필요없고 여진에 대한 대응을 걱정할 필요가 없다.When the shaking table test is performed using the seismic isolation drive unit according to the present invention having the above characteristics, even if an earthquake exceeding the displacement of the seismic strike mechanism occurs, the ball collides with the ball separation prevention mechanism and the ball enters the rolling unit again. The ball does not separate from the rolling part, and the object to be protected is safely protected by stable rolling, and there is an effect that the ball is restored to its original position without being separated from the rolling part. In other words, even after a large earthquake occurs, the ball does not deviate from the rolling part, so there is no need to work in the original position and there is no need to worry about responding to aftershocks.

도 1은 일반적인 볼방식의 지진격리구동부 일 실시 예를 보여주는 사시도이다.(면진구동부- 1구, 3구, 4구)
도 2는 일반적인 볼방식 지진격리장치 설치의 일 실시 예를 나타낸 사시도이다.(면진테이블, 면진이중마루, 유물 탑재, 전산장비 탑재 등)
도 3은 발명한 지진격리구동부의 일 실시 예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 발명한 볼이탈방지기구물의 다양한 일 실시 예를 나타낸 사시도로서, 도 4는 볼이탈방지기구물 테두리가 상부로 들려진 형태. 도 4a는 볼이탈방지기구물에 탄성재료가 부착된 형태, 도 4b는 볼이탈방지기구물에 솔이 구비된 형태.1 is a perspective view showing an embodiment of a general ball-type earthquake isolation drive unit (surface isolation drive unit-1, 3, 4).
2 is a perspective view showing an embodiment of a general ball-type earthquake isolating device installation (seismic isolation table, seismic isolation double floor, relic mounting, computer equipment mounting, etc.)
3 is a perspective view showing an embodiment of the invented earthquake isolation driving unit.
4 is a perspective view showing various embodiments of the invented ball separation prevention mechanism, and FIG. 4 is a shape in which the rim of the ball separation prevention mechanism is lifted upward. Fig. 4a is a form in which an elastic material is attached to a ball separation prevention mechanism, and Fig. 4b is a form in which a brush is provided on a ball separation prevention mechanism.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위하여 비구조물에 사용되는 볼 방식 면진장치를 이용하여 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For convenience of explanation, it will be described using a ball-type seismic isolator used for non-structures.

도 1에서 보는 바와 같이, 일반적인 지진격리구동부(100)는 볼(102)을 중심으로 볼(102)의 위로는 상판(103)과 볼(102)의 아래로 하판(104)이 구성된다. 상판(103)은 볼(102)이 롤링부(101)와 롤링부(101)를 잡아주는 케이스, 하판(104)은 롤링부(101)와 롤링부(101)를 잡아주는 케이스로 구성된다. As shown in FIG. 1, the general earthquake isolation driving unit 100 includes an upper plate 103 and a lower plate 104 below the ball 102 with the ball 102 as the center. The upper plate 103 is composed of a case in which the ball 102 holds the rolling portion 101 and the rolling portion 101, and the lower plate 104 is composed of a case that holds the rolling portion 101 and the rolling portion 101.

상기 롤링부(101)는 상판(103)과 하판(104)의 내부 원형의 홈으로 형성되는 내부면을 말하는 것으로 볼(102)이 접족하는 면이다.The rolling part 101 refers to an inner surface formed by an inner circular groove of the upper plate 103 and the lower plate 104 and is a surface where the ball 102 contacts.

이들 지진격리구동부(100)는 자체적으로 면진기능을 수행하기도 하지만 도 2에 나타내는 바와 같이 지진격리구동부(100)가 2개 이상이 모여서 지진격리장치 형태로 구성되기도 한다. These seismic isolation driving units 100 may themselves perform a seismic isolation function, but as shown in FIG. 2, two or more seismic isolation driving units 100 may be assembled to form an earthquake isolation device.

이러한 볼베어링 방식의 면진장치는 지진격리구동부(100)의 물리적 변위를 초과하는 지진 발생 시 볼(102)이 롤링부(101)에서의 이탈이 발생하는데 대부분 상판(103)과 하판(104)이 순간적으로 들리면서 간격이 벌어져 볼(102)이 저항을 받지 않고 롤링부(101)의 밖으로 튕겨나간다. In the seismic isolator of such a ball bearing type, when an earthquake occurs that exceeds the physical displacement of the seismic isolation driving unit 100, the ball 102 is separated from the rolling unit 101, and most of the upper plate 103 and the lower plate 104 are instantaneous. The ball 102 is bounced out of the rolling part 101 without receiving resistance due to an open gap as it is heard.

이때 뭔가 볼(102)의 이탈을 방지하도록 롤링부(101)의 안쪽으로 다시 튕겨 넣으면 되는데 이러한 구조물을 아직은 갖추지 못하고 있다. At this time, something just needs to be bounced back into the rolling part 101 to prevent separation of the ball 102, but such a structure is not yet equipped.

즉, 롤링부(101)를 형성하는 내부면은 볼(102)이 원점으로 복원되도록 롤링부(101)의 바깥쪽으로 롤링부(101)의 중심 방향으로 원형의 곡면경사로 형성되어 있다. That is, the inner surface forming the rolling part 101 is formed in a circular curved slope in the direction of the center of the rolling part 101 to the outside of the rolling part 101 so that the ball 102 is restored to its origin.

따라서 지진이 발생하게 되면 상판(103)과 하판(104)의 서로 엇갈리는 방향으로 이동할때 볼(102)이 롤링부(101)의 중심에서 바깥쪽으로 올라가고 내려오는 구름운동을 하게 된다. Therefore, when an earthquake occurs, when the upper plate 103 and the lower plate 104 move in the opposite directions, the ball 102 moves up and down from the center of the rolling part 101 to the outside.

그리고 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 따른 지진격리구동부(100)는 하판(104)의 상면에 볼이탈방지기구물(200)이 부착되어 볼(102)이 롤링부(101)의 상부방면으로 이동하면서 볼이탈방지기구물(200)의 끝에 걸려서 볼(102)이 외부로 이탈하지 않고 롤링부(101)의 중심방향으로 다시 이동하게 하여준다. And, as shown in Figure 3, the seismic isolation driving unit 100 according to the present invention is a ball separation prevention mechanism 200 is attached to the upper surface of the lower plate 104, the ball 102 to the upper side of the rolling unit 101 While moving, the ball 102 is caught at the end of the ball separation preventing mechanism 200 so that the ball 102 moves back to the center direction of the rolling unit 101 without being separated from the outside.

이와 같이 진동대 시험을 해보면 볼(102) 이탈의 대부분이 지진격리구동부(100)의 상판(103)과 하판(104)이 순간적으로 간격이 벌어지면서 들려져서 볼(102)이 저항을 받지 않고 롤링부(101)의 밖으로 이탈한다. When the shaking table test is performed in this way, most of the separation of the ball 102 is lifted with an instantaneous gap between the upper plate 103 and the lower plate 104 of the seismic isolation drive unit 100, so that the ball 102 does not receive resistance and the rolling unit Break out of (101).

이는 볼(102)이 어떠한 하중을 받으면서 이동하여 이탈하는 것이 아니므로 볼(102)의 구르는 힘을 튕겨낼 수 있는 볼이탈방지기구물(200)이 있으면 충분히 볼(102)이 롤링부(101)에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다는 의미이다. This does not mean that the ball 102 moves while receiving a certain load, so if there is a ball separation prevention mechanism 200 capable of repelling the rolling force of the ball 102, the ball 102 is sufficiently moved from the rolling unit 101. It means that you can prevent churn.

실제로 진동대 시험을 실시하여 보면 도 3의 수준만으로도 이탈 방지에 상당한 효과가 있음을 확인할 수 있다. 이는 정보통신설비 탑재+지진격리구동부의 물리적변위폭 200mm+리히터규모 8.3수준의 지진파형을 가했을 때의 결과이다. In fact, when the shaking table test is performed, it can be seen that the level of FIG. 3 alone has a significant effect in preventing departure. This is the result of applying a seismic waveform with a physical displacement width of 200 mm in the seismic isolation drive unit equipped with information and communication facilities + a Richter scale of 8.3 level.

물리적변위폭 200mm으로 시험한 것은 정보통신설비는 넓이가 대부분 600mm로 넓이 방향으로 지진격리구동부(100)가 2개가 필요함으로 물리적 변위폭이 약 200mm 이내여야 한다. Tested with a physical displacement width of 200mm, most information and communication facilities are 600mm wide, and two seismic isolation driving units 100 are required in the wide direction, so the physical displacement width should be within about 200mm.

적은 물리적 변위폭으로 대형 지진을 대응하여야 하기에 볼(102)의 이탈을 방지할 수 있는 방안이 더욱더 필요하다. 이는 박물관의 전시장이 대부분 depth가 900mm 이내이고 depth방향으로 2개의 지진격리구동부(100)가 필요하여 물리적 변위폭이 약 200mm 이내여야 된다. Since it is necessary to cope with a large earthquake with a small physical displacement width, there is a further need for a way to prevent the separation of the ball 102. This is because most of the museum's exhibition halls have a depth of within 900 mm and two seismic isolation actuators 100 are required in the depth direction, so that the physical displacement width should be within about 200 mm.

볼 발명에 따른 볼이탈방지기구물(200)은 롤링부(101) 상면에 위치하되 최소 4개의 볼트(250)를 하여 견고하게 고정한다. 이때, 볼이탈방지기구물(200)의 테두리가 롤링부(101)의 내부면의 약간 안쪽으로 돌출되어 롤링부(101)의 내부면 공중에 떠있도록 결합한다. 볼(102)이 롤링부(101)의 내부면을 타고 올라오면서 최대한 볼(102)의 상단에 볼이탈방지기구물(200)의 테두리가 닿도록 하고자 구성한 것이다. Ball separation prevention mechanism 200 according to the invention is located on the upper surface of the rolling unit 101, but is firmly fixed by at least four bolts 250. At this time, the rim of the ball separation prevention mechanism 200 protrudes slightly inward of the inner surface of the rolling unit 101 and is coupled to float in the air on the inner surface of the rolling unit 101. As the ball 102 rises along the inner surface of the rolling part 101, it is configured so that the rim of the ball separation prevention mechanism 200 reaches the upper end of the ball 102 as much as possible.

도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 볼이탈방지기구물(200)은 다양하게 구성할 수 있다. 볼이탈방지기구물(200)의 롤링부(101) 방향 테두리가 평범한 형상을 가지고 롤링부의 내부면 안으로 들어오면 된다. 또한, 다음과 같이 응용해서 사용이 가능하다.As shown in Figure 4, the ball separation prevention mechanism 200 can be configured in various ways. The rim of the ball separation prevention mechanism 200 in the direction of the rolling part 101 may have a plain shape and come into the inner surface of the rolling part. In addition, it can be applied and used as follows.

도 4에서는 볼이탈방지기구물(200)의 테두리 부분이 위로 올라간(들려진) 형태(210)로 볼(102)의 롤링부(101)를 구르면서 롤링부(101)를 타고 올라올 때 최대한 볼(102)의 상단부분이 닿아서 볼이 다시 롤링부(101)의 중심방향으로 이동하도록 하기 위한 것이다. In Figure 4, the rim portion of the ball separation prevention mechanism 200 is raised (lifted) upward (lifted) form 210 while rolling the rolling portion 101 of the ball 102, the ball as much as possible when ascending on the rolling portion 101 ( It is for the ball to move in the center direction of the rolling part 101 again because the upper part of 102) touches.

도 4a는 볼이탈방지기구물(200)의 테두리에 탄성재료(220)가 부착되어서 볼이탈방지기구물(200)과 볼(102)이 닿는 면적을 최대한 넓히고 롤링부(101)의 안쪽으로 튕겨지도록 하였다. 4A is an elastic material 220 attached to the rim of the ball separation prevention mechanism 200, so that the contact area between the ball separation prevention mechanism 200 and the ball 102 is enlarged as much as possible and bounced into the inside of the rolling part 101 .

도 4b는 조금은 전방에 딱딱한 솔(230)을 구비하여 솔이 끝이 롤링부 표면에서 공중에 떠있는 형상을 가지도록 하여 볼(102)이 솔(230)의 끝에 부딪히고, 부족할 경우에는 솔(230)을 고정하는 고정판에 볼(102)이 부딪혀서 롤링부(102)의 중심으로 이동하도록 하고 있다.4B is a slightly harder brush 230 in front so that the end of the brush has a shape floating in the air on the surface of the rolling part, so that the ball 102 hits the end of the brush 230, and if insufficient, the brush 230 ), the ball 102 collides with the fixed plate fixing the) and moves to the center of the rolling part 102.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In the above, the technical idea of the present invention has been described together with the accompanying drawings, but this is illustrative of a preferred embodiment of the present invention and does not limit the present invention. In addition, it is a clear fact that anyone of ordinary skill in the art can make various modifications and imitations within the scope of the technical idea of the present invention.

100. 지진격리구동부
101. 롤링부 102. 볼 103. 상판 104. 하판
200. 볼이탈방지기구물
210. 위로 들려진 형태의 기구물 220. 탄성소재 230. 솔
250. 볼트100. Earthquake isolation drive unit
101. Rolling part 102. Ball 103. Upper plate 104. Lower plate
200. Ball separation prevention mechanism
210. Up-lifted appliance 220. Elastic material 230. Brush
250. Volts

Claims (5)

볼(102)과 볼(102)이 롤링하는 롤링부(101)가 주요 구성요소인 지진격리구동부(100)에 있어서,
상기 볼(102)을 기준으로 상판(103)의 롤링부(101)와 하판(104)의 롤링부(101)가 구비되고,
상기 하판(104)의 롤링부(101) 테두리 상면에 별도의 볼이탈방지기구물(200)을 형성하고,
상기 롤링부(101) 방향의 볼이탈방지기구물(200)에 솔(230)을 장착하여 구성한 것을 특징으로 하는 볼 이탈방지기능을 구비한 지진 격리 구동부.In the seismic isolation driving unit 100 in which the ball 102 and the rolling unit 101 on which the ball 102 is rolled are the main components,
A rolling portion 101 of the upper plate 103 and a rolling portion 101 of the lower plate 104 are provided based on the ball 102,
A separate ball separation prevention mechanism 200 is formed on the upper surface of the rim of the rolling part 101 of the lower plate 104,
Earthquake isolation driving unit having a ball separation prevention function, characterized in that configured by mounting the brush 230 to the ball separation prevention mechanism 200 in the direction of the rolling unit 101. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 볼이탈방지기구물(200)의 테두리가 상부방향으로 올라가 있는 형태로 구성한 것을 특징으로 하는 볼이탈방지기능을 구비한 지진격리구동부.The method of claim 1,
An earthquake isolation driving unit having a ball separation prevention function, characterized in that the rim of the ball separation prevention mechanism 200 is configured in a shape in which the rim of the ball separation prevention mechanism 200 is raised upward. 제 1항에 있어서,
상기 볼이탈방지기구물(200)의 테두리에 탄성재료(220)가 부착된 것을 특징으로 하는 볼이탈방지기능을 구비한 지진격리구동부.

The method of claim 1,
An earthquake isolation driving unit having a ball separation prevention function, characterized in that an elastic material 220 is attached to the rim of the ball separation prevention mechanism 200.

 삭제delete
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