KR102523657B1 - 가진력 가변형 진동 보상 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 설치면에 고정되기 위한 고정부가 마련되고, 내부가 개폐 가능한 케이싱; 상기 케이싱의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 측부로부터 회전반경 방향으로 회전아암이 연장되도록 마련되는 회전축; 상기 회전아암에 설치되는 중량부재; 및 상기 회전아암에 설치되어 상기 중량부재에 연결되고, 상기 중량부재를 상기 회전아암에서 상기 회전반경 방향으로 이동시키는 위치가변구동부;상기 회전축을 회전시키는 회전구동부;를 포함하도록 한 가진력 가변형 진동 보상 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 진동 보상을 위한 원심력을 간편하게 조절하도록 함으로써 진동 보상에 대한 제어가 용이하도록 하고, 원심력을 이용한 가진력에 대한 미세 조절이 가능하도록 함으로써, 진동 보상의 뛰어난 효과를 확보할 수 있다.

Description

가진력 가변형 진동 보상 장치{Excitation force variable vibration compensation apparatus}
본 발명은 가진력 가변형 진동 보상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동 보상을 위한 원심력을 간편하게 조절하도록 함으로써 진동 보상에 대한 제어가 용이하도록 하는 가진력 가변형 진동 보상 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 진동 보상 장치는 진동이 발생하는 기계장치 또는 건물, 교량과 같은 구조물에 부착하여 진동을 흡수할 수 있도록 하는 장치를 의미한다.
종래의 진동 보상 장치에 대한 기술은 한국공개특허 제10-2012-0122892호의 " 진동 보상 장치"가 제시된 바 있는데, 이는 내연 기관의 작동으로부터 발생하는 하중에 의하여 생성된 진동을 보상하기 위한 진동 보상 장치로서, 상기 장치는 내연 기관에 배치되고, 서로에 대하여 평행하거나 동축인 각각의 축을 중심으로 반대 회전 방향으로 회전 가능한 적어도 2개의 로터 요소를 포함하고, 상기 각 로터 요소는 각각의 축과 관련하여 질량 관련 편심을 갖고, 상기 각 로터 요소는 정지 상태에서 로터 요소의 편심 때문에 하사점에 위치되는 로터 배열체, 상기 로터 요소에 구동 연결된 주동력원 및 상기 로터 요소의 회전 속도 및 회전 위상이 상기 내연 기관의 회전 속도 및 회전 위상에 대하여 소정의 관계를 달성하도록 연속 작동으로 상기 주동력원을 제어하는 제어 장치를 포함하는 진동 보상 장치에 있어서, 상기 장치는, 상기 주동력원에 더하여, 상기 로터 요소에 구동 연결가능한 개시 동력원을 포함하고, 상기 각 로터 요소가 정지 상태로부터 미리 정해진 회전 관련 상태로서의 로터 요소의 상사점을 향하여 그리고 상사점을 통하여 이동되도록 상기 제어 장치가 개시 동력원의 개시 작동을 제어한다.
그러나, 이와 같은 종래 기술은 가진력을 조절하기 위해서, 질량을 변경시켜야 함으로써 매우 불편할 뿐만 아니라, 질량별 변경으로 인해 미세하면서 섬세한 가진력의 연속적인 조절을 어렵게 하고, 이로 인해 진동 보상 제어가 효율적이지 못하다는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 진동 보상을 위한 원심력을 간편하게 조절하도록 함으로써 진동 보상에 대한 제어가 용이하도록 하고, 원심력을 이용한 가진력에 대한 미세 조절이 가능하도록 함으로써, 진동 보상의 뛰어난 효과를 확보할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 설치면에 고정되기 위한 고정부가 마련되고, 내부가 개폐 가능한 케이싱; 상기 케이싱의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 측부로부터 회전반경 방향으로 회전아암이 연장되도록 마련되는 회전축; 상기 회전아암에 설치되는 중량부재; 및 상기 회전아암에 설치되어 상기 중량부재에 연결되고, 상기 중량부재를 상기 회전아암에서 상기 회전반경 방향으로 이동시키는 위치가변구동부;상기 회전축을 회전시키는 회전구동부;를 포함하는, 가진력 가변형 진동 보상 장치가 제공된다.
상기 회전축은, 상기 케이싱의 내측에서 회전지지부에 의해 회전 가능하도록 설치되고, 외주면에 고정플랜지가 마련되며, 상기 회전아암의 일단에 마련되는 끼움링이 끼워져서 상기 고정플랜지 상에 지지되도록 한 상태에서 상기 끼움링과 상기 고정플랜지에 다수의 고정볼트가 수직되게 체결됨으로써 상기 회전아암이 착탈 가능하게 고정되도록 할 수 있다.
상기 위치가변구동부는, 상기 회전아암에 고정되는 고정자와 상기 고정자로부터 이동하도록 마련되는 가동자를 가지는 리니어모터일 수 있다.
상기 위치가변구동부는, 상기 회전축에 설치되는 회전모터; 상기 회전모터에 의해 회전하도록 상기 회전아암 상에서 설치대에 의해 상기 회전반경 방향으로 설치되는 리드스크루; 상기 리드스크루에 나사 결합되는 볼스크루; 상기 볼스크루에 고정되고, 상기 중량부재가 설치되는 가동판; 및 상기 가동판에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 상기 볼스크루에 나란하도록 상기 설치대에 의해 설치되며, 상기 가동판의 이동을 가이드하는 가이드축;을 포함할 수 있다.
상기 회전구동부는, 모터의 축에 마련되는 구동풀리와 상기 회전축에 마련되는 종동풀리가 벨트로 연결됨으로써 상기 모터의 회전력을 상기 회전축에 제공하고, 상기 케이싱은, 상면으로부터 일측으로 연장되는 모터장착부의 하측에 상기 모터가 장착되고, 상기 모터장착부와 상면에 상기 구동풀리, 상기 종동풀리 및 상기 벨트가 각각 설치되며, 상기 모터장착부의 상측 및 상기 상면에 상부덮개가 개폐 가능하게 설치됨으로써, 상기 회전구동부의 수용 및 노출을 선택할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치에 의하면, 진동 보상을 위한 원심력을 간편하게 조절하도록 함으로써 진동 보상에 대한 제어가 용이하도록 하고, 원심력을 이용한 가진력에 대한 미세 조절이 가능하도록 함으로써, 진동 보상의 뛰어난 효과를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치의 내부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치를 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치에서 위치가변구동부의 다른 예를 도시한 평면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치의 내부를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치를 측단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치(100)는 케이싱(110), 회전축(120), 중량부재(130), 위치가변구동부(140) 및 회전구동부(150)를 포함할 수 있다.
케이싱(110)은 수평이나 수직의 설치면에 고정되기 위한 고정부(114)가 마련될 수 있고, 내부가 개폐 가능하도록 하는데, 내부의 개폐를 위하여, 일례로 다수의 패널이 볼트 등으로 체결되는 구조로 이루어지거나, 다른 예로서 본 실시례에서처럼 일부에 개폐 가능한 패널, 예컨대 측면패널(111)이 설치되는 구조로 이루어질 수 있다. 여기서 고정부(114)는 설치면에 볼팅 등으로 고정되기 위한 플랜지 구조를 가질 수 있으며, 이에 한하지 않고 다양한 고정구조를 가질 수 있다.
회전축(120)은 케이싱(110)의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 측부로부터 회전반경 방향으로 회전아암(122)이 연장되도록 마련된다. 회전축(120)은 본 실시례에서처럼 케이싱(110)의 내측에 수직되게 설치되되, 케이싱(110)의 내측에서 바닥면과 상부면에 각각 고정되는 회전지지부(121,125)에 의해 회전 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 여기서 회전지지부(121,125)는 회전축(120)과의 결합을 매개하는 베어링부재를 포함할 수 있다.
회전축(120)은 케이싱(110)의 내측에서 회전지지부(121,125)에 의해 회전 가능하도록 설치되되, 외주면에 고정플랜지(123)가 마련될 수 있으며, 회전아암(122)의 일단에 마련되는 끼움링(122a)이 끼워져서 고정플랜지(123) 상에 지지되도록 한 상태에서 끼움링(122a)과 고정플랜지(123)에 다수의 고정볼트(124)가 수직되게 체결됨으로써 회전아암(122)이 착탈 가능하게 고정되도록 할 수 있다. 회전축(120)은 이러한 회전아암(122)의 설치 구조로 인하여, 회전아암(122)의 조립 및 설치가 용이하도록 할 수 있고, 필요에 따라 상이한 길이 등의 규격을 가진 것으로 손쉽게 교체할 수 있다.
중량부재(130)는 회전아암(122)에 설치되고, 원하는 원심력의 발생에 필요한 중량을 인가하게 된다. 중량부재(130)는 본 실시례에서 육면체 구조를 제시하였으나, 이에 반드시 한하는 것은 아니며, 설치를 가능하도록 하는 다양한 구조를 가질 수 있음은 물론이다.
위치가변구동부(140)는 회전아암(122)에 설치되어 중량부재(130)에 연결되고, 중량부재(130)를 회전아암(122)에서 회전반경 방향으로 이동시키도록 하고, 이로 인해 원심력을 가변시키도록 할 수 있다. 즉 위치가변구동부(140)는 아래의 수학식 1에서와 같이, 중량부재(130)의 원운동 반경을 가변시킴으로써 원심력도 함께 가변시키고, 이로 인해 진동 보상을 위한 가진력을 조절할 수 있도록 한다.
Figure 112021126174918-pat00001
여기서, F는 원심력이고, m은 중량이며, r은 원운동의 반경이고, ω는 각속도이다.
위치가변구동부(140)는 회전아암(122) 상에서 중량부재(130)의 이동을 위하여 다양한 액츄에이터가 사용될 수 있는데, 본 실시례에서처럼, 회전아암(122)에 고정되는 고정자(141)와 고정자(141)로부터 이동하도록 마련되는 가동자(142)를 가지는 리니어모터일 수 있다. 따라서, 리니어모터인 위치가변구동부(140)에 의해 중량부재(130)의 위치 가변을 위한 직선 구동력을 중량부재(130)에 제공하도록 할 수 있다.
위치가변구동부(140)는 외부의 조작부 조작에 의한 조작신호나 제어부의 정해진 프로세스 수행을 위한 제어신호에 따라 회전아암(122) 상에서의 위치, 특히 회전축(120)의 중심으로부터 거리를 가변시키도록 할 수 있다.
회전구동부(150)는 회전축(120)을 회전시키도록 하는데, 예컨대 본 실시례에서처럼, 모터(151)의 축에 마련되는 구동풀리(152)와 회전축(120)에 마련되는 종동풀리(153)가 벨트(154)로 연결됨으로써 모터(151)의 회전력을 회전축(120)에 제공하도록 구성될 수 있다. 여기서, 회전구동부(150)는 회전축(120)의 정확한 회전량 제어를 위하여, 모터(151)가 서보 모터나 스텝핑 모터 등으로 이루어질 수 있고, 풀리(152,153)가 타이밍풀리로 이루어질 수 있고, 벨트(154)가 타이밍벨트로 이루어질 수 있다.
케이싱(110)은 상면으로부터 일측으로 연장되는 모터장착부(112)의 하측에 모터(151)가 장착될 수 있고, 모터장착부(112)와 상면에 구동풀리(152), 종동풀리(153) 및 벨트(154)가 각각 설치될 수 있으며, 모터장착부(112)의 상측 및 상면에 상부덮개(113)가 개폐 가능하게 설치됨으로써, 회전구동부(150)의 수용 및 노출을 선택할 수 있도록 한다. 이러한 회전구동부(150)의 수용 구조에 의하여, 회전구동부(150)의 컴팩트한 수용 구조를 제공하면서도 유지 및 관리의 편의성을 높이도록 한다.
본 발명에 따른 반대위상 회전력을 이용한 진동 보상 장치(100)는 진동이 발생하는 장치나 장소에 설치되는데, 예컨대 가속도센서를 통해서 설치 영역에 대한 진동을 효과적으로 감쇠시키기 위한 위치가변구동부(140)의 동작에 의한 중량부재(130)의 위치를 산출하고, 이를 진동 보상 장치(100)에 적용함으로써 진동의 보상 효율을 높일 수 있고, 그 설치면이 반드시 수평일 필요는 없으며, 경우에 따라 수직의 설치면에 설치될 수 있으며, 수직 또는 수평 방향의 진동과 같은 어떠한 특정한 유형의 진동 보상에 제한되지 않고, 작동요건이, 특히 힘의 방향 및 진동의 차수에 적합되도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치에서 위치가변구동부의 다른 예를 도시한 평면도이다.
도 4를 참조하면, 위치가변구동부(240)는 이전 실시례의 리니어모터와는 달리, 회전모터(241)의 회전력을 직선 운동으로 전환하여 사용할 수 있는데, 이를 위해 일례로, 회전축(120)에 설치되는 회전모터(241)와, 회전모터(241)에 의해 회전하도록 회전아암(122) 상에서 설치대(245)에 의해 회전반경 방향으로 설치되는 리드스크루(242)와, 리드스크루(242)에 나사 결합되는 볼스크루(243)와, 볼스크루(243)에 고정되고, 중량부재(130)가 설치되는 가동판(246)과, 가동판(246)에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 볼스크루(243)에 나란하도록 설치대(245)에 의해 설치되어 가동판(246)의 이동을 가이드하는 가이드축(244)을 포함할 수 있다. 따라서, 회전모터(241)의 회전력을 리드스크루(242)와 볼스크루(243)에 의해 가동판(246)과 함께 중량부재(130)가 직선 왕복 운동하도록 할 수 있다. 위치가변구동부(240)는 회전량의 정확한 제어를 위하여, 회전모터(241)가 서보 모터나 스텝핑 모터 등으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 가진력 가변형 진동 보상 장치에 따르면, 진동 보상을 위한 원심력을 간편하게 조절하도록 함으로써 진동 보상에 대한 제어가 용이하도록 한다.
또한 본 발명에 따르면, 원심력을 이용한 가진력에 대한 미세 조절이 가능하도록 함으로써, 진동 보상의 뛰어난 효과를 확보할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 케이싱 111 : 측면패널
112 : 모터장착부 113 : 상부덮개
114 : 고정부 120 : 회전축
121,125 : 회전지지부 122 : 회전아암
122a : 끼움링 123 : 고정플랜지
124 : 고정볼트 130 : 중량부재
140,240 : 위치가변구동부 141 : 고정자
142 : 가동자 150 : 회전구동부
151 : 모터 152 : 구동풀리
153 : 종동풀리 154 : 벨트
241 : 회전모터 242 : 리드스크루
243 : 볼스크루 244 : 가이드축
245 : 설치대 246 : 가동판

Claims (5)

  1. 설치면에 고정되기 위한 고정부가 마련되고, 내부가 개폐 가능한 케이싱;
    상기 케이싱의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 측부로부터 회전반경 방향으로 회전아암이 연장되도록 마련되는 회전축;
    상기 회전아암에 설치되는 중량부재;
    상기 회전아암에 설치되어 상기 중량부재에 연결되고, 상기 중량부재를 상기 회전아암에서 상기 회전반경 방향으로 이동시키는 위치가변구동부; 및
    상기 회전축을 회전시키는 회전구동부;
    를 포함하고,
    상기 회전축은,
    상기 케이싱의 내측에서 회전지지부에 의해 회전 가능하도록 설치되고, 외주면에 고정플랜지가 마련되며, 상기 회전아암의 일단에 마련되는 끼움링이 끼워져서 상기 고정플랜지 상에 지지되도록 한 상태에서 상기 끼움링과 상기 고정플랜지에 다수의 고정볼트가 수직되게 체결됨으로써 상기 회전아암이 착탈 가능하게 고정되도록 하고,
    상기 위치가변구동부는,
    상기 회전축에 설치되는 회전모터;
    상기 회전모터에 의해 회전하도록 상기 회전아암 상에서 설치대에 의해 상기 회전반경 방향으로 설치되는 리드스크루;
    상기 리드스크루에 나사 결합되는 볼스크루;
    상기 볼스크루에 고정되고, 상기 중량부재가 설치되는 가동판; 및
    상기 가동판에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 상기 볼스크루에 나란하도록 상기 설치대에 의해 설치되며, 상기 가동판의 이동을 가이드하는 가이드축;
    을 포함하고,
    상기 회전구동부는,
    모터의 축에 마련되는 구동풀리와 상기 회전축에 마련되는 종동풀리가 벨트로 연결됨으로써 상기 모터의 회전력을 상기 회전축에 제공하고,
    상기 케이싱은,
    상면으로부터 일측으로 연장되는 모터장착부의 하측에 상기 모터가 장착되고, 상기 모터장착부와 상면에 상기 구동풀리, 상기 종동풀리 및 상기 벨트가 각각 설치되며, 상기 모터장착부의 상측 및 상기 상면에 상부덮개가 개폐 가능하게 설치됨으로써, 상기 회전구동부의 수용 및 노출을 선택할 수 있도록 하는, 가진력 가변형 진동 보상 장치.
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