KR200413295Y1 - 다중 스프링-라버 패드 방진마운트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기계부품에 속하는 기술로서 기계에서 발생한 진동이 주변으로 전달되거나, 기계가 설치된 곳의 주변 진동이 기계로 전달되는 것을 차단하는 진동 방지장치, 즉 방진장치이다.

본 고안인 다중 스프링-라버 방진마운트는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부브래킷, 수겹의 스프링-라버 패드, 중간보강판, 하부브래킷, 레벨링볼트, 그리고 연결볼트로 구성되어 있다.

본 고안인 다중 스프링-라버 방진마운트는 정격 정적변형이 비교적 작아 방진 효율이 제한적인 스프링-라버 패드를 수 겹으로 적층하여 정적변형이 큰 방진마운트을 구성한 것으로서 방진효과가 큰 방진마운트이다. 그리고, 본 방진마운트는 횡하중에 대하여 안전하고, 좌굴의 위험이 없다.

진동, 방진, 스프링-라버 패드, 스프링상수, 횡하중, 좌굴

Description

다중 스프링-라버 패드 방진마운트{Multi-Layer Spring Rubber Pad Vibration Isolation Mount}

도 1은 종래의 스프링-라버 패드이다.

도 2는 본 고안인 다중 스프링-라버 패드 마운트의 도면이다.

본 고안은 기계부품에 속하는 기술로서, 기계에서 발생한 진동이 주변으로 전달되거나, 기계가 설치된 곳의 주변 진동이 기계로 전달되는 것을 차단하는 진동 방지장치, 즉 방진장치이다.

모타, 팬, 펌프 등의 회전 기계들과 내연기관 등의 왕복 기계는 가동중에 필연적으로 진동을 유발하는데, 이들 기계에서 발생한 진동이 주변으로 전달될 경우 사람에게 불안감, 불쾌감 등을 유발하여 생활에 피해를 유발할 뿐만 아니라, 그 기계가 설치된 건물 구조체를 손상시킬 수 있고, 부근에 설치된 정밀 설비 및 제어 시스템의 오작동을 유발하거나, 진동에 민감한 정밀 측정장비, 광학장비, 정밀가공장비들의 정밀도를 저하시키고, 이들 기계의 고장 원인이 될 수도 있다. 또한 진동 이 건물 구조체에 전달될 경우 구조전달음(Structure Borne Noise)을 유발하여 소음 공해를 유발할 수 있다.

본 고안인 다중 스프링-라버 패드 방진마운트는 이와 같은 진동의 악영향을 제거하기 위하여 진동을 유발하는 기계의 하부에 설치되어 기계에서 발생 된 진동이 주변으로 전파되는 것을 차단하는 진동 차단용 방진마운트이다.

기계의 방진은 방진 대상 기계를 고무 패드, 고무 마운트, 스프링 마운트, 에어 마운트 등의 탄성체로 지지하여, 기계 작동시 발생하는 진동 가진력이 구조체로 전달되는 것을 차단하거나, 또는 그 역으로 주변 진동이 보호대상의 기계로 전달되는 것을 차단하는 방법이다.

모든 탄성 재료는 모두 방진 재료로 사용될 수 있는데, 탄성 재료 중에서 고무는 다양한 형상으로 만들 수 있고, 금속과 부착성이 우수하므로 다양한 금속 부착구조를 함께 성형하여 타 부위에 고정이 용이하다. 그리고 고무는 재료 내부 감쇠 특성이 다소 있고, 서징(Surging) 현상이 발생하지 않는다. 그러나 통상적인 고무마운트는 스프링상수를 일정 이하로 낮출 수가 없어 방진효율이 낮고 재료의 물성이 시간과 외부 환경에 따라 변하여 방진효과가 일정하지 못하다.

그리고, 금속스프링 마운트는 스프링 상수를 아주 낮게 하여 큰 방진효과를 얻을 수 있고, 물성이 외부 환경의 영향을 받지 않아 방진효과가 일정하고, 설계값과 잘 부합한다. 그러나 금속스프링은 구조상 고정이 어렵고, 재료의 내부 감쇠가 거의 없어 공진영역에서 진동을 크게 증폭시키고, 과도진동 시간이 길다. 또한 서징 현상이 발생하여 고주파 진동의 경우 방진이 잘 되지 않고, 구조전달음을 발생 시켜 소음이 문제가 되는 경우가 있다.

상기한 방진 재료로서의 고무와 금속 스프링 각각의 장점은 취하고 단점은 피하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이 원통형 또는 이에 가까운 고무실린더(110) 내부에 스프링상수가 낮은 소형의 금속코일스프링(120)을 넣고 성형한 셀(Cell)(100)을 수평으로 다수 개를 배열하여 전체적으로 패드 형상을 한 스프링-라버 패드가 개발되어 사용되고 있다.

이러한 스프링-라버 패드의 경우 두께를 두껍게 하면 큰 정적변형이 일어나는 방진마운트가 되고, 따라서 큰 방진효과도 얻을 수 있다. 그러나, 스프링-라버 패드의 두께를 크게 할 경우, 횡하중에 대한 안전성이 결여되고 좌굴(Buckling)의 위험이 있어서 두께를 그다지 크게 할 수 없다. 현실적으로는 이러한 패드에 정격하중이 작용할 경우 정적 변형이 5mm 정도로 일어나는 제품이 사용되고 있다.

방진재료로서 금속스프링과 고무의 장점을 취한 스프링-라버 패드도 상기와 같은 문제점으로 큰 방진효과를 가지는 방진마운트로는 사용할 수 없는 문제점이 있다.

그리고, 종래의 스프링-패드의 경우, 높이를 조절할 수 있는 기구를 부착할 수 없어 장비의 레벨링이 아주 불편하다.

상기와 같은 제한을 가지는 스프링-라버 패드를 다수의 겹으로 적층하여 사용하면 스프링을 직렬로 연결한 것이 되어 스프링 상수가 낮은, 즉 정격하중 상태에서 정적변형이 큰 방진마운트를 만들 수 있다. 그러나 이 스프링-라버 패드들 단 순히 겹쳐서 사용한다면 하나의 패드에서 셀의 높이를 증가시킨 것과 동일하여 여전히 횡하중에 대한 안전성 결여와 좌굴(Buckling) 위험의 문제점이 해결되지 않는다. 그리고, 만약 겹쳐진 곳이 어긋난다면 수직지지력이 급격히 저하되어 지지하고 있는 장비가 전복될 위험도 있다.

본 고안인 다중 스프링-라버 방진마운트의 목적은 통상적인 스프링-라버 마운트를 안정적으로 적층하여 고무마운트의 장점은 그대로 유지하면서 큰 방진효과를 가지며, 지지 장비의 레벨링이 편리한 방진마운트를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안인 다중 스프링-라버 패드 방진마운트는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부브래킷(20), 레벨링판(30), 수겹의 스프링-라버 패드(10), 중간보강판(40), 하부브래킷(50), 레벨링 장치(60) 그리고 연결볼트(70)로 구성되어 있다.

상부브래킷은 4각 판 형태로서, 두꺼운 금속 보강판(22)을 가운데 삽입하고, 외부를 고무 몰딩(21)으로 하여 제작된다. 보강판(22)의 중앙에는 방진 대상 장비를 고정하거나 레벨링을 할 수 있는 레벨링볼트(61)가 삽입되는 나사구멍(25)이 가공되어 있으며, 하나의 대각선상의 모서리에는 연결볼트(70)가 삽입되는 나사구멍(26)이 가공되어 있다. 이들 나사구멍부위는 외부의 고무 몰딩(21)으로부터 노출되어 있어 나사가 관통할 수 있어야 한다.

연결볼트(70)가 삽입되는 나사구멍이 있는 부위는 중앙에 나사가 관통할 수 있는 구멍이 있고, 아래로 돌출되게 고무로 몰딩된 돌출부(27)가 있어서, 이 돌출부가 레벨링판(30)을 관통하여 스프링-라버 패드(10)의 셀 구멍에 삽입되고, 따라 서 상부브래킷이 안정적으로 스프링-라버 패드에 고정되게 할 수 있다.

상부브래킷의 또 다른 대각선상의 모서리 부위에는 레벨링판을 관통하여 스프링-라버패드의 셀 구멍에 삽입되는 안전핀(23)을 설치하여 수평하중에 대한 안전성을 더욱 증대시킬 수 있다. 안전핀의 주위도 스프링-라버패드의 셀 구멍에 삽입되게 고무로 몰딩할 돌출부(24)를 형성할 수 있다. 통상의 경우 연결볼트(70) 만으로도 수평하중에 대한 안전성을 확보할 수 있으므로 제작원가를 절감하기 위하여 이 안전핀 부위는 생략할 수도 있다.

상부브래킷의 상면 고무면에는 요철을 형성하여 장비 지지부위와 밀착을 좋게하고, 미끄럼을 방지하며, 미관을 좋게 할 수도 있다.

이 상부브래킷의 상면에 방진 대상 장비의 브래킷 또는 프레임이 놓이게 된다.

레벨링판(30)은 본 방진마운트에 갈리는 하중을 스프링-라버 패드의 모든 셀에 고르게 분산시키기 위하여 두꺼운 금속판으로 제작되며, 연결볼트(70)와 안전핀(23)이 관통하는 구멍이 있는데, 상부브레킷(20)의 하부, 스프링-라버 패드(10)의 상부에 놓인다. 이 레벨링판은 부식을 방지하기 위하여 도금을 할 수도 있고, 그 하면의 스프링-라버 패드와 밀착을 좋게 하기 위하여 표면에 요철을 형성할 수도 있다.

정밀한 레벨링이 필요하지않는 장비에 사용되는 경우에는 상기 레벨링판(30)을 생략하고, 상부브래킷의 하면이 바로 스프링-라버 패드의 상면에 접하게 할 수도 있다. 이 경우 레벨링볼트(61)는 길 필요가 없으며, 고정너트(62)도 사용하지않 고 비교적 짧은 고정볼트를 레벨링볼트 대신 사용하여 방진 대상 장비의 브래킷이나 프레임을 바로 본 방진마운트에 고정할 수 있다.

레벨링판의 하부에는 스프링-라버 패드(10)가 놓인다. 스프링-라버 패드는 도 1과 같이 금속코일스프링 주위를 고무가 감싸고 있는 형태의 셀이 4개, 9개 또는 그 이상이 수평으로 다수 배열되어 전체적으로 패드 형상을 한 것으로서, 현재 방진용으로 쓰이고 있는 것을 사용한다. 이 스프링-라버 패드는 방진 대상 장비의 방진에 필요한 만큼, 1 내지 5매가 적층되어 사용될 수 있다.

본 스프링-라버 패드를 수겹으로 적층을 함에 있어서 상부셀과 하부셀의 중심을 정확히 맞추고, 하중을 패드의 모든 셀에 균등하게 분산시키기 위하여 스프링-라버 패드(10) 사이에 철판으로 제작된 중간보강판(40)을 삽입한다. 이 중간보강판에는 연결볼트(70)가 관통하는 구멍이 스프링-라버 패드의 셀 구멍과 같은 위치에 뚫려 있다.

이 중간보강판(40)은 상기한 레벨링판(30)과 동일한 것을 사용할 수도 있으나, 중간보강판에는 장비의 하중이 판의 전면에 분산되어 작용하므로 레벨링판보다 두께가 얇은 판으로 별도로 제작하여 사용할 수도 있다.

이 중간 보강판(40)도 레벨링판과 같이 부식을 방지하기 위하여 도금을 할 수도 있고, 스프링-라버 패드와 밀착을 좋게 하기 위하여 표면에 요철을 형성할 수도 있다.

본 방진마운트의 최 하단 스프링-라버 패드(10)의 하부에 놓이는 하부브래킷(50)은 본 방진마운트를 방진 대상 장비를 설치하는 부위에 고정할 수 있게 하는 것으로서, 내부에 보강 철판(52)이 들어 있고, 외부는 고무몰딩(51)이 되어 있다. 그리고 이 하부브래킷의 양 측면 또는 모서리에는 설치부위의 바닥에 본 방진마운트를 고정할 수 있게 하는 고정홈(55)을 가지고 있다.

본 하부브래킷(50)의 대각 방향의 가장자리에는 안전핀(53)을 설치하여 하부브래킷이 스프링-라버 패드의 셀 구멍에 고정되게 할 수 있다. 이 안전핀(53)의 주위도 스프링-라버패드의 셀 구멍에 삽입되게 고무로 몰딩할 돌출부(54)를 형성할 수 있다.

하부브래킷의 하면에는 요철을 형성하여 장비의 설치부위와 접촉을 좋게 하고, 방진마운트가 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.

연결볼트(70)는 적층된 최 하단의 스프링-라버 패드(10)의 외부 대각선 모서리 부위에 있는 셀의 구멍, 중간보강판(40)의 구멍, 상단의 스프링-라버 패드(10)의 셀의 구멍, 그리고, 레벨링판(30)의 구멍들을 관통하여 상부브래킷(20)의 연결볼트 나사구멍(26)에 조립된다. 이 연결볼트의 길이는 적층되어 전체 스프링-라버 패드로 구성된 방진마운트가 정격하중을 받았을 때에도 볼트의 머리가 바닥에 닿지 않을 정도의 길이로 한다.

상부브래킷(20)의 상면 중앙에는 레벨링 장치(60)가 있다. 이 레벨링 장치는 레벨링 볼트(61)와 고정너트(62)로 구성된다.

방진대상 장비의 설치브래킷 또는 장비프레임은 본 방진마운트의 상부브래킷(20)의 상면에 놓이게 되는데, 본 방진마운트 각각의 높이를 조정하여 방진 대상 장비를 레벨링하려면, 장비의 하부에 본 방진마운트가 설치된 상태에서, 고정너트 (62)를 완전히 풀고, 레벨링 볼트(61)를 좌우로 돌리면 된다. 이때, 레벨링 볼트의 하면은 레벨링판에 닿아 고정되어 있으므로, 상부브래킷(20)이 내부의 금속 보강판의 나사구멍에 의하여 레벨링 볼트의 나사면을 따라 상방, 또는 하방으로 움직여 높이가 조정된다.

장비의 레벨링이 완료되면 고정 너트를 단단히 죄어 방진마운트의 높이가 그 위치에서 고정되게 한다.

상기와 같이 구성된 방진마운트의 상부브래킷(20)에 장비의 자중에 의한 하중이 가해지면, 이 힘에 의하여 적층된 스프링-라버 패드는 수직 하방으로 정적으로 탄성 변형을 일으킨다. 방진대상 장비와 방진마운트로 구성된 방진시스템의 고유진동수는 다음 식 1과 같이 계산된다.

그리고, 방진시스템의 진동 전달율(TR)은 장비에서 발생한 진동가진력에 대하여 바닥으로 전달되는 진동가진력의 비인데, 진동 전달율이 작을수록 진동 차단 정도, 즉 방진 효과는 크다. 이 진동 전달율은 다음 식 2로 계산된다.

상기 식 2에서, r은 주파수비, f는 장비에서 발생하는 진동의 주파수, fn은 상기 1식으로 계산된 방진시스템의 고유진동수이다. 따라서 방진효과가 크려면 전달률(TR)이 작아야하고, 전달율이 작으려면 주파수비(r)가 커야하고, 주파수비가 크려면 시스템의 고유진동수(fn)가 낮아야 하고, 시스템의 고유진동수가 낮으려면 상기 1식으로 알 수 있듯이 정적 변형(δ)이 커야한다.

스프링-라버 패드가 수겹으로 적층된 본 방진마운트는 한겹의 스프링-라버 패드가 가지는 스프링상수의 스프링을 적층된 수만큼 직렬로 연결한 스프링과 같이 작용하고, 적층된 수에 반비례하여 스프링 상수가 낮아진다. 즉 질량으로 작용하는 장비의 중량에 대하여 큰 정적 변형을 일으킨다.

만약, 정격 정적변형이 5mm인 스프링-라버 패드를 두겹으로 적층하면 정적 변형이 10mm, 세겹으로 적층하면 정적 변형이 15mm인 방진마운트가 구성되어 방진효과가 큰 방진마운트를 구성할 수 있다.

본 방진마운트가 횡하중이 작용하면, 이 하중은 프프링-라버 패드의 셀 면과 연결볼트의 측면을 통하여 하부브래킷으로 전달되기 때문에 스프링-라버 패드를 수겹으로 적층을 하여 마운트의 높이가 높아지더라도 횡하중에 대하여 안전하다.

또한 본 방진마운트에 지지 장비의 하중에 의한 압축하중이 걸린 상태에서 비정상적인 횡하중을 받더라도 적층된 스프링-라버 패드의 내부에 연결볼트가 삽입되어 있어서 스프링-라버 패드의 셀이 좌굴을 일으킬 위험이 없다.

본 고안인 다중 스프링-라버 방진마운트는 정격 정적변형이 비교적 작아 방 진 효율이 제한적인 스프링-라버 패드를 수 겹으로 적층하여 정적변형이 큰 방진마운트을 구성한 것으로서 방진효과가 큰 방진마운트이다.

본 방진마운트는 횡하중에 대하여 안전하고, 좌굴의 위험이 없다.

또한 본 방진마운트는 자체적으로 레벨링 장치를 가지고 있으므로 방진 대상 장비의 레벨링이 용이하다.

Claims (3)

1. 방진대상 장비에 고정되는 것으로서, 중앙에 레벨링볼트 또는 고정볼트가 결합되는 나사 구멍이 있고, 하나의 대각선 상의 모서리에 연결볼트가 결합되는 나사구멍이 있는 상부브래킷;

   상기 상부브래킷의 하부에 놓이는 것으로서, 그 사이에 중간보강판을 가지고 적층된, 수겹의 스프링-라버 패드;

   상기 스프링-라버 패드의 하부에 놓이는 것으로서, 양측면 또는 사각모서리에 고정홈이 있는 하부브래킷;

   상기 적층 스프링-라버 패드의 셀 구멍과 상기 중간보강판의 구멍을 관통하여 상기 상부브래킷의 대각선상의 모서리에 있는 나사구멍에 결합되는 연결볼트;

   그리고, 상기 상부브래킷의 중앙의 나사구멍에 결합되는 고정볼트;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 스프링-라버 패드 방진마운트.
2. 제1항의 적층 스프링-라버 패드 방진마운트에 있어서,

   상기 상부브래킷과 상기 스프링-라버 패드의 사이에 놓이는 것으로서, 두꺼운 금속판으로 제작되고, 대각선 모서리 부위에 연결볼트가 관통하는 구멍이 있는 레벨링 판;

   그리고, 상기 상부브래킷의 중앙의 나사구멍에 결합되고, 그 끝이 상기 레벨링판의 상면에 접하는 레벨링 볼트와 고정 너트로 구성된 레벨링 장치;

   를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 적층 스프링-라버 패드 방진마운트.
3. 제1항 또는 제2항의 적층 스프링-라버 패드 방진마운트에 있어서,

   상기 상부브래킷은 연결볼트가 설치되지 않은 대각선 모서리에 상기 스프링-라버 패드의 셀 구멍에 삽입되는 것으로서, 안전핀이 들어 있는 돌출부를 더 구비한 상부브래킷이고;

   상기 하부브래킷은 연결볼트가 설치되지 않은 대각선 모서리에 상기 스프링-라버 패드의 셀 구멍에 삽입되는 것으로서 안전핀이 들어있는 돌출부를 더 구비한 하부브래킷인 것;

   을 특징으로 하는 적층 스프링-라버 패드 방진마운트

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