KR200443693Y1 - 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스프링과 부가 질량을 이용하여 기계 장치나 구조물의 진동을 감쇠시키는 동조 질량 감쇠 장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트는, 베이스 플레이트; 진동 감쇠 대상물이 지지되는 탑 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 상기 탑 플레이트 사이에 개재되는 스프링; 상기 베이스 플레이트에 장착된 지지대; 일단에 부가 질량이 장착되고, 중간이 상기 지지대에 힌지 결합된 레버; 및 상단이 상기 탑 플레이트에 힌지 결합되고, 하단이 상기 레버의 타단에 힌지 결합된 링크를 포함하여 이루어진다.

진동, 감쇠, 동조, 질량, 스프링, 레버

Description

동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트{Vibration absorbing mount using tuned mass damper}

본 고안은 스프링과 부가 질량을 이용하여 기계 장치나 구조물의 진동을 감쇠시키는 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트에 관한 것이다.

대형 펌프나 공조기를 비롯한 기계 장치 등은 작동 시 진동이 발생하는데, 이때 발생된 진동은 소음을 유발하고 장치의 성능을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 작동의 신뢰성 및 수명 단축 등을 유발하기도 한다. 따라서, 이들 기계 장치에서 발생하는 진동을 감쇠시켜 최소화하는 것에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

동조 질량 감쇠 장치는 일반적으로 스프링과 부가 질량이 구비되어 건축 구조물이나 기계 장치의 진동을 감쇠하는 장치를 말한다. 이러한 동조 질량 감쇠 장치는 건축 구조물에 많이 적용되고 있으나, 이를 이용하여 기계 장치 등의 진동을 감쇠하는 것과 관련해서는 많은 연구가 이루어지지 못하고 있다.

본 고안에서는 스프링과 부가 질량이 구비된 동조 질량 감쇠 장치를 기계 장치 등의 진동을 감쇠하는데 적용하여 기계 장치 등의 진동을 효율적으로 감쇄시키고자 한다.

본 고안의 일 형태에서는, 베이스 플레이트; 진동 감쇠 대상물이 지지되는 탑 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 상기 탑 플레이트 사이에 개재되는 스프링; 상기 베이스 플레이트에 장착된 지지대; 일단에 부가 질량이 장착되고, 중간이 상기 지지대에 힌지 결합된 레버; 및 상단이 상기 탑 플레이트에 힌지 결합되고, 하단이 상기 레버의 타단에 힌지 결합된 링크를 포함하여 이루어진 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트를 제공한다.

본 고안의 일 형태에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트에서, 상기 부가 질량은, 판재 형상으로 제작되어 상기 레버에 각각 장착되거나 분리되는 다수의 단위 질량을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 고안의 일 형태에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트는, 상기 베이스 플레이트에 장착되어 상기 스프링의 하부를 둘러싸는 스프링 컵; 및 상기 스프링 컵에 채워지는 댐핑 오일을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 고안의 일 형태에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트는, 상기 탑 플레이트 아래에 배치되고 상기 스프링의 상단에 씌워지는 스프링 캡; 및 상기 탑 플레이트를 관통한 후 상기 스프링 캡을 누를 수 있도록 배치되어 상기 스프링의 장력을 조정하는 조정 볼트를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.

본 고안의 일 형태에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트는, 상기 탑 플레이트의 양 단부에서 아래로 연장된 후 수평 방향으로 구부러진 한 쌍의 플랜지; 및 상기 베이스 플레이트에서 위쪽으로 연장되어 상기 플랜지를 관통하도록 설치되며, 상기 탑 플레이트의 상하 이동을 안내하는 가이드 바를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 고안의 일 형태에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트에서, 상기 지지대는, 상기 베이스 플레이트에 장착된 하부 브라켓; 상기 하부 브라켓 위에 배치되고 상기 레버와 힌지 결합된 상부 브라켓; 및 상기 하부 브라켓과 상기 상부 브라켓 사이에 개재된 진동 절연 부재를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트는, 스프링과 부가 질량을 이용하여 기계 장치 등에서 발생하는 진동을 효율적으로 감쇠할 수 있는 효과가 있다.

본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트는 또한 부가 질량의 무게 및 스프링의 장력을 쉽고 편리하게 조정할 수 있으므로 다양한 환경에 맞게 쉽게 설치할 수 있을 뿐만 아니라 최적의 진동 감쇠 성능을 제공해주는 효과가 있다.

본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트에는 댐핑 오일이 더 구비되므로 우수한 진동 감쇠 성능을 제공하는 효과가 있다.

본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트에는 탑 플레이트의 상하 운동을 안내하는 가이드 바가 구비되므로 작동의 신뢰성이 우수한 효과가 있다.

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 고안의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 1은 본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트가 설치된 모습을 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트의 일 실시예를 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 2의 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트를 나타낸 정면도이고, 도 4는 도 2의 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트를 나타낸 평면도이며, 도 5는 도 2의 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트에서 부가 질량과 레버 등을 제거한 모습을 나타낸 측면도이다.

본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 모터(10) 등의 기계 장치를 지지하는 지지 프레임(15)과 지면 사이에 설치되어 상기 모터(10) 등의 기계 장치에서 발생하는 진동을 효과적으로 감쇠해 준다. 도 2 내지 도 4에는 상기 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트(100)의 구조가 상세히 나타나 있는데, 이하에서는 이들 도면을 참조하 여 상기 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트(100)에 대해 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트(100)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(110)와 탑 플레이트(120) 사이에 개재된 스프링(130) 및 상기 탑 플레이트(120)와 링크(140)로 연결된 레버(150)에 장착된 부가 질량(170)을 포함하여 이루어진다.

상기 베이스 플레이트(110)는 지면 또는 다른 견고한 고정물에 장착되는데 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 넓적한 판재 형상으로 형성된다. 상기 베이스 플레이트(110)에는 볼트 등의 체결 부재(미도시)가 관통하기 위한 개구 또는 홀이 형성될 수 있다.

상기 탑 플레이트(120)는 도 2와 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 베이스 플레이트(110) 위에 소정 간격 이격되게 배치된다. 상기 탑 플레이트(120)는 진동 감쇠 대상물, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 모터(10) 및 지지 프레임(15)을 지지한다.

상기 베이스 플레이트(110)와 상기 탑 플레이트(120)의 사이에는 도 2와 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 스프링(130)이 개재된다. 상기 스프링(130)은 예를 들어 코일 스프링으로 형성되며, 압축 시 탄성 에너지를 축적할 수 있도록 제작된다.

상기 스프링(130)의 하단은 상기 베이스 플레이트(110)에 지지된다. 이때, 상기 스프링(130)의 하부가 상기 베이스 플레이트(110)에 안정적으로 지지될 수 있 도록 상기 베이스 플레이트(110)에는 도 2와 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 스프링 컵(131)이 장착될 수 있다. 상기 스프링 컵(131)은 상부가 개방된 원통형으로 형성되며, 상기 스프링(130)의 하부를 둘러싼다.

상기 스프링 컵(131)의 내부에는 도 5에 도시된 바와 같이 댐핑 오일(190)이 채워질 수 있다. 상기 댐핑 오일(190)은 스프링(130)의 댐핑력을 향상시켜줌으로써 향상된 진동 감쇠 효과를 얻을 수 있도록 해준다.

상기 스프링(130)의 상단은 상기 탑 플레이트(120)의 하면에 직접 지지가 되도록 설치될 수 있겠으나, 본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트(100)에서는 상기 스프링(130)의 상단에 씌워지는 스프링 캡(135)이 더 구비될 수 있다. 상기 스프링 캡(135)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 탑 플레이트(120)의 아래에 소정 간격 이격되게 배치되어 상기 스프링(130)의 상단에 씌워진다.

상기 탑 플레이트(120)에는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 조정 볼트(180)가 관통되도록 설치될 수 있다. 상기 조정 볼트(180)는 상기 탑 플레이트(120)를 관통한 후 그 단부가 상기 스프링 캡(135)을 누를 수 있게 설치된다.

상기 조정 볼트(180)를 조이면 상기 조정 볼트(180)의 단부가 상기 스프링 캡(135)을 누르고 이에 따라 상기 스프링(130)이 압축된다. 반대로, 상기 조정 볼트(180)를 풀면 상기 스프링 캡(135)을 누르던 힘이 줄어 상기 스프링(130)이 약간 늘어난다. 따라서, 상기 조정 볼트(180)를 조이고 풀어줌으로써 상기 스프링(130)의 장력을 조정할 수 있게 된다.

도 2 내지 도 5에는 상기 조정 볼트(180)에 조정 너트(181) 및 와셔(183)가 더 장착된 예가 도시되어 있다. 상기 조정 너트(181)는 상기 와셔(183)를 통해 상기 탑 플레이트(120)를 누르도록 설치된다. 상기 조정 너트(181)와 와셔(183)는 상기 조정 볼트(180)가 진동 등에 의해 풀리거나 조여지는 것을 방지해준다. 그리고, 상기 조정 너트(181)를 조이거나 푸는 작업을 통해서도 상기 스프링(130)의 장력이 조정된다.

상기 탑 플레이트(120)의 양쪽 단부에는 도 2와 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 플랜지(121)가 구비될 수 있다. 상기 플랜지(121)는 상기 탑 플레이트(120)의 좌우 양쪽 단부에서 아래로 소정 길이 연장된 후 다시 수평한 방향을 따라 바깥쪽으로 구부러지게 형성된다.

상기 베이스 플레이트(110)에는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 한 쌍의 가이드 바(125)가 장착될 수 있다. 상기 한 쌍의 가이드 바(125)는 상기 베이스 플레이트(110)의 상면에서 위쪽으로 각각 연장된 후 상기 탑 플레이트(120)의 플랜지(121)를 관통하도록 배치된다.

상기 가이드 바(125)가 상기 플랜지(121)를 관통하는 부분에는 진동 전달을 방지하기 위한 진동 절연 부재(126)가 끼워진다. 상기 진동 절연 부재(126)는 예를 들어 고무 재질로 이루어진다.

상기 가이드 바(125)에는 가이드 너트(127)가 결합될 수 있다. 상기 가이드 너트(127)는 상기 진동 절연 부재(126) 및 상기 플랜지(121) 위에 배치되며, 상기 탑 플레이트(120)가 소정 높이 이상 상승하는 것을 막아준다.

위와 같이 마련된 상기 가이드 바(125)는 상기 탑 플레이트(120)가 상기 진동 감쇠 대상물에서 발생한 진동에 의해 상하 방향으로 움직일 때 상기 탑 플레이트(120)의 상하 방향 운동을 안내해준다. 그리고, 상기 스프링(130) 및 상기 탑 플레이트(120)가 좌우 방향으로 심하게 흔들리는 것을 막아준다.

한편, 상기 베이스 플레이트(110)에는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 지지대(160)가 장착된다. 상기 지지대(160)는 예를 들어 상기 베이스 플레이트(110)에 고정된 하부 브라켓(161)과 상기 하부 브라켓(161) 위에 배치된 상부 브라켓(165) 및 상기 하부 브라켓(161)과 상부 브라켓(165) 사이에 개재된 진동 절연 부재(163)를 포함하여 이루어진다.

상기 하부 브라켓(161)과 상부 브라켓(165)은 볼트 및 너트 등의 체결 부재(미도시)에 의해 상호 견고히 고정된다. 그리고, 상기 진동 절연 부재(163)는 상기 상부 브라켓(165)의 진동이 상기 하부 브라켓(161)으로 전달되는 것을 효과적으로 방지해 준다.

상기 지지대(160), 좀더 상세하게는 상기 상부 브라켓(165)에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 레버(150)의 중간 부분이 힌지 결합된다. 비록 도시하지는 않았지만, 상기 상부 브라켓(165)과 상기 레버(150) 사이에는 베어링이 구비되어 상기 레버(150)가 상기 상부 브라켓(165)에 대해 부드럽게 회전할 수 있도록 한다.

상기 부가 질량(170)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 레버(150)의 일단에 장착된다. 상기 부가 질량(170)은 예를 들어 판재 형상으로 제작된 다수 의 단위 질량(171)을 포함하여 이루어진다. 각 단위 질량(171)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 레버(150)에 각각 장착되거나 분리될 수 있다. 따라서, 상기 레버(150)에 장착되는 단위 질량(171)의 수를 변경함으로써 상기 부가 질량(170)의 무게를 변경할 수 있다.

상기 레버(150)의 타단, 즉 상기 부가 질량(170)이 장착된 레버(150)의 일단의 반대편 단부는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 상기 링크(140)를 매개로 상기 탑 플레이트(120)에 연결된다.

상기 링크(140)의 상단은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 탑 플레이트(120)에서 아래로 연장된 링크 연결부(123)에 힌지 결합되고, 상기 링크(140)의 하단은 상기 레버(150)의 타단에 힌지 결합된다. 여기서, 비록 도시하지는 않았지만, 상기 링크(140)의 상단과 상기 탑 플레이트(120)의 링크 연결부(123) 사이 및 상기 링크(140)의 하단과 상기 레버(150)의 타단 사이에는 각각 베어링이 설치될 수 있다. 그러면, 힌지 연결 부위를 중심으로 각 부품이 부드럽게 작동한다.

위와 같은 구조를 가지는 본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 진동 감쇠 대상물을 지지하도록 배치된다. 상기 탑 플레이트(120) 위에는 상기 조정 볼트(180)가 돌출되어 있으나, 상기 지지 프레임(15)이 H 빔과 같은 단면을 가지는 경우, 상기 지지 프레임(15)과 상기 조정 볼트(180)는 상호 간섭하지 않는다. 상기 지지 프레임(15)의 하부가 평평한 단면을 가지는 경우, 상기 탑 플레이트(120) 위에 H 빔과 같은 모양의 부재를 올려놓고, 상기 지지 프레임(15)이 그 위에 올려지도록 배치하면 된다.

위와 같이 설치된 본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트(100)는 상기 진동 감쇠 대상물의 고유 진동수와 실질적으로 같은 고유 진동수를 가지도록 세팅된다. 이때, 상기 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트(100)의 진동수는 상기 조정 볼트(180) 및 조정 너트(181)를 통한 상기 스프링(130)의 장력 조정, 그리고 상기 단위 질량(171)의 가감을 통한 상기 부가 질량(170)의 무게 조정 등을 통해 상기 진동 감쇠 대상물의 고유 진동수와 실질적으로 일치하도록 세팅될 수 있다.

이와 같이 본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트(100)의 진동수가 상기 진동 감쇠 대상물의 고유 진동수와 실질적으로 일치하거나 유사하게 세팅되면, 상기 진동 감쇠 대상물의 작동시 발생하는 진동을 효율적으로 감쇠시켜 최소화할 수 있게 된다.

한편, 위에서는 상기 레버(150)가 상기 탑 플레이트(120)에 상기 링크(140)를 매개로 연결된 예가 설명되었다. 그러나, 본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트(100)는 이에 국한되지만은 않는다. 다른 예로, 비록 도시하지는 않았지만, 상기 레버(150)는 상기 탑 플레이트(120)에 직접 힌지 결합할 수도 있을 것이다.

위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 고안이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하 며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 고안의 범주 내에 포함된다.

도 1은 본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트가 설치된 모습을 나타낸 개략도;

도 2는 본 고안에 따른 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트의 일 실시예를 나타낸 사시도;

도 3은 도 2의 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트를 나타낸 정면도;

도 4는 도 2의 동조 질량 감쇠 장치이용한 고효율 방진 마운트를 나타낸 평면도; 및

도 5는 도 2의 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트에서 부가 질량과 레버 등을 제거한 모습을 나타낸 측면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 모터 15: 지지 프레임

100: 동조 질량 감쇠 장치 110: 베이스 플레이트

120: 탑 플레이트 121: 플랜지

125: 가이드 바 130: 스프링

131: 스프링 컵 135: 스프링 캡

140: 링크 150: 레버

160: 지지대 170: 부가 질량

171: 단위 질량 180: 조정 볼트

181: 조정 너트 190: 댐핑 오일

Claims (6)

1. 베이스 플레이트;

   진동 감쇠 대상물이 지지되는 탑 플레이트;

   상기 베이스 플레이트와 상기 탑 플레이트 사이에 개재되는 스프링;

   상기 베이스 플레이트에 장착된 지지대;

   일단에 부가 질량이 장착되고, 중간이 상기 지지대에 힌지 결합된 레버; 및

   상단이 상기 탑 플레이트에 힌지 결합되고, 하단이 상기 레버의 타단에 힌지 결합된 링크를 포함하여 이루어진 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 부가 질량은, 판재 형상으로 제작되어 상기 레버에 각각 장착되거나 분리되는 다수의 단위 질량을 포함하여 이루어진 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 베이스 플레이트에 장착되어 상기 스프링의 하부를 둘러싸는 스프링 컵; 및

   상기 스프링 컵에 채워지는 댐핑 오일을 더 포함하여 이루어진 동조 질량 감 쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 탑 플레이트 아래에 배치되고 상기 스프링의 상단에 씌워지는 스프링 캡; 및

   상기 탑 플레이트를 관통한 후 상기 스프링 캡을 누를 수 있도록 배치되어 상기 스프링의 장력을 조정하는 조정 볼트를 더 포함하여 이루어진 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 탑 플레이트의 양 단부에서 아래로 연장된 후 수평 방향으로 구부러진 한 쌍의 플랜지; 및

   상기 베이스 플레이트에서 위쪽으로 연장되어 상기 플랜지를 관통하도록 설치되며, 상기 탑 플레이트의 상하 이동을 안내하는 가이드 바를 더 포함하여 이루어진 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지대는,

   상기 베이스 플레이트에 장착된 하부 브라켓;

   상기 하부 브라켓 위에 배치되고 상기 레버와 힌지 결합된 상부 브라켓; 및

   상기 하부 브라켓과 상기 상부 브라켓 사이에 개재된 진동 절연 부재를 포함하여 이루어진 동조 질량 감쇠 장치를 이용한 고효율 방진 마운트.

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