KR20210062233A - 지진체험장치 - Google Patents

Abstract

지진체험장치를 제공한다.
본 발명은, 상부프레임의 일단에 배치되는 제1피니언기어와 기어물림되는 제1,2래크기어를 갖추고, 상기 제1,2래크기어와 각 일단이 연결되고, 길이중간이 제1,2힌지대에 회동가능하게 조립되는 제1,2작동바를 갖추어 상기 제1피니언기어를 회전구동시키는 제1작동모터에 의해서 상기 제1,2작동바를 시소작동시키는 제1,2시소부 ; 상기 상부프레임의 타단에 배치되는 제2피니언기어와 기어물림되는 제3,4래크기어를 갖추고, 상기 제3,4래크기어와 각 일단이 연결되고, 길이중간이 제3,4힌지대에 회동가능하게 조립되는 제3,4작동바를 갖추어 상기 제2피니언기어를 회전구동시키는 제2작동모터에 의해서 상기 제3,4작동바를 시소작동시키는 제3,4시소부 ; 및 상기 제1,2작동바의 각 타단과 제1,2연결바를 매개로 일측단 양측 모서리부가 회동가능하게 조립되고, 상기 제3,4작동바의 각 타단과 제3,4연결바를 매개로 타측단 양측 모서리부가 회동가능하게 조립되어 체험실이 올려지는 요동프레임을 포함한다.

Description

지진체험장치{An earthquake experience apparatus}

본 발명은 지진 발생 상황을 실감적으로 체험할 수 있는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 수평왕복운동, 상하직선운동및 뒤틀림 요동운동을 발생시키는 복합적인 동력전달 메카니즘을 갖추어 지진발생시와 유사한 진동을 발생시켜 지진체험을 실질적이고 입체적으로 수행할 수 있는 지진체험장치에 관한 것이다.

최근 들어 지진발생에 대한 관심이 높아지고 지진발생건수가 점차 늘어감에 따라, 지진발생 상황을 간접적으로 체험하고, 지진체험에 의해서 실질적인 지진발생에 대비하기 위한 체험학습교육에 대한 필요성이 점차 커지고 있다.

이에 따라, 실질적인 지진발생 상황과 비슷한 여건을 인공적으로 조성할 수 있도록 지진 발생시에 건물이 지진파에 의해서 흔들리는 것을 재현하는 지진체험장치가 다양한 형태로 개발되어 사용되고 있다.

이러한 지진체험장치를 이용하여 가상으로 지진을 체험하게 되면, 향후 더욱 잦아지게 되는 지진발생에 따른 지진의 강도를 직접적으로 체감하고, 지진발생에 대한 현장 공포를 최소화하며, 실질적인 지진에 대한 대비자세를 훈련하여 준비할 수 있는 것이다.

일반적으로 공지의 종래 지진체험장치는 일반적인 건물의 실내 공간처럼 내부공간이 꾸며진 체험실과, 상기 체험실을 지진발생시와 유사하도록 진동시키는 진동장치를 포함한다.

체험하고자 하는 사람들은 체험실에 들어간 상태에서 진동장치를 이용하여 체험실을 강제로 진동시킴으로써 지진이 일어날 때에 건물이 흔들리는 것과 동일한 상황을 재현하여 체험하게 된다.

그러나 장치구조물에 의해서 인위적으로 재현되는 지진을 실질적으로 체험하기 위해서는, 전후좌우 방향과 상하방향으로 복잡한 형태를 갖는 진동을 발생시켜야 되는데, 종래의 지진체험장치는 체험실을 단순히 좌우 방향 또는 이에 직교하는 상하 방향과 같이 일 방향으로만 진동시켜 지진체험을 하게 됨에 따라 다양한 패턴의 지진을 실질적으로 재현하기 어려운 문제점이 있었다.

(특허문헌 1) KR10-1069755 B1

(특허문헌 2) KR10-1590955 B1

(특허문헌 3) KR10-1733724 B1

특허문헌 1과 특허문헌 2에는 상하방향 및 좌우방향으로 체험실을 복합적으로 진동시켜 지진발생을 실질적으로 재현하고자 하는 지진체험장치를 개시하고 있으나 전후좌우 수평방향 및 수직방향에 대하여 전방위에 걸쳐서 진동발생을 정밀하게 연출하고, 사용자의 조합에 의해 다양한 형태의 지진 상황을 연출하는데 한계가 있었다.

또한, 특허문헌 3에는 상부가동프레임을 제1,2모터의 회전구동력에 의해서 x축방향 또는 y축방향으로 동시에 또는 선택적으로 수평왕복이동함과 동시에 복수개의 작동실린더에 의해서 z축방향으로 상하왕복이동함으로써 체험실이 올려진 상부가동프레임을 입체적이고 복합적으로 진동하여 지진발생을 재현하는 것을 개시하고 있으나, 동력발생원인 제1,2모터의 구동력을 전달하기 위해서는 볼조인트와 같은 구성부품을 필요로 하고, z축방향의 상하진동을 위해서는 작동실린더를 설치해야만 하기 때문에 전체적인 구조가 복잡해지면서 제조원가를 상승시키는 원인으로 작용하였다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 동력원으로부터 수평왕복운동, 상하직선운동 및 뒤틀림 요동운동을 복합적으로 발생시켜 지진 발생상황을 현실적으로 재현할 수 있는 지진체험장치를 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명의 바람직한 실시예는, 바닥면에 고정설치되고, 적어도 하나의 구동모터가 고정설치되는 하부프레임 ; 상기 하부프레임과 진동발생부를 매개로 하부프레임의 상부에 이격배치되는 중간프레임 ; 상기 중간프레임과 복수개의 탄성부재를 매개로 중간프레임의 상부에 이격배치되는 상부프레임 ; 및 상기 구동모터에 의해서 회전구동되는 회전횔과 일단이 편심연결되고, 상기 중간프레임에 고정설치되는 힌지축과 타단이 회동가능하게 조립되는 링크바를 갖추어 상기 중간프레임에 외력을 전달하는 작동부 ; 를 포함하여 체험실을 지진발생시와 유사하도록 수평방향 및 수직방향으로 진동시켜 지진발생을 체험하는 장치에 있어서, 상기 상부프레임의 일단에 배치되는 제1피니언기어와 기어물림되는 제1,2래크기어를 갖추고, 상기 제1,2래크기어와 각 일단이 연결되고, 길이중간이 제1,2힌지대에 회동가능하게 조립되는 제1,2작동바를 갖추어 상기 제1피니언기어를 회전구동시키는 제1작동모터에 의해서 상기 제1,2작동바를 시소작동시키는 제1,2시소부 ; 상기 상부프레임의 타단에 배치되는 제2피니언기어와 기어물림되는 제3,4래크기어를 갖추고, 상기 제3,4래크기어와 각 일단이 연결되고, 길이중간이 제3,4힌지대에 회동가능하게 조립되는 제3,4작동바를 갖추어 상기 제2피니언기어를 회전구동시키는 제2작동모터에 의해서 상기 제3,4작동바를 시소작동시키는 제3,4시소부 ; 및 상기 제1,2작동바의 각 타단과 제1,2연결바를 매개로 일측단 양측 모서리부가 회동가능하게 조립되고, 상기 제3,4작동바의 각 타단과 제3,4연결바를 매개로 타측단 양측 모서리부가 회동가능하게 조립되어 상기 체험실이 올려지는 요동프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 지진체험장치를 제공한다.

이때, 상기 제1,2래크기어는 상기 제1피니언기어를 중심으로 하여 서로 마주하도록 배치된 제1,2기어지지체의 각 일측면에 함몰형성되는 제1,2안내면을 따라 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제1,2안내면에는 상기 제1,2작동바가 간섭없이 통과되도록 관통형성되는 제1,2장공을 포함하고, 상기 제3,4래크기어는 상기 제2피니언기어를 중심으로 하여 서로 마주하도록 배치된 제3,4기어지지체의 각 일측면에 함몰형성되는 제3,4안내면을 따라 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제3,4안내면에는 상기 제3,4작동바가 간섭없이 통과되도록 관통형성되는 제3,4장공을 포함한다.

이때, 상기 제1,2기어지지체의 각 하부단에 돌출형성되는 조립턱을 포함하고, 상기 조립턱은 상기 상부프레임의 일측단에 고정설치되는 제1안내블럭의 안내홈에 각각 수평방향으로 이동가능하게 조립되고, 상기 제3,4기어지지체의 각 하부단에 돌출형성되는 조립턱을 포함하고, 상기 조립턱은 상기 상부프레임의 타측단에 고정설치되는 제2안내블럭의 안내홈에 각각 수평방향으로 이동가능하게 조립된다. 상기 요동프레임의 하부면 중앙과 상기 상부프레임의 상부면 중앙과의 사이에 지지되어 상기 요동프레임의 요동움직임을 지지하는 중앙 볼조인트를 포함하고,

이때, 상기 중앙볼조인트는 상기 요동프레임의 하부면 중앙에 고정설치되는 중앙 강구회전체와, 상기 상부프레임의 상부면 중앙에 하단이 고정설치되는 중앙수직바 상단에 구비되어 상기 중앙 강구회전체가 회전이 자유롭게 조립되는 중앙 강구수용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진체험장치.

이때, 상기 제1,2 3 및 4래크기어는 제1,2,3 및 4기어지지체의 각 일면에 외측으로 볼록한 호형단면상으로 형성되는 제1,2 3 및 4안내면에 각각 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제1,2,3 및 4작동바의 각 일단이 일체로 연결되는 호형단면상의 래크기어로 구비될 수 있다.

이때, 상기 제1,2, 3 및 4래크기어는 서로 마주하는 제1,2, 3 및 4기어지지체의 각 일면에 직선형 요홈으로 형성되는 제1,2,3 및 4안내면에 각각 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제1,2,3 및 4작동바의 각 일단이 핀부재를 매개로 회동가능하게 조립되는 직선바형 래크기어로 구비될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

체험실이 올려지는 상부프레임을 구동모터의 회전구동력에 의해서 수평왕복이동시키고, 안내롤러와 호형활주면간의 부분적인 내접에 의해서 수직방향으로 상하왕복이동시키고 작동모터에 의한 작동바의 시도작동에 의해서 요동프레임을 반복적으로 뒤틀림 요동운동을 시킴으로서 체험실을 입체적이고 복합적으로 진동하여 지진발생을 재현할 수 있기 때문에 체험실에 수용되는 사람들에게 지진발생 상황을 실제와 유사하게 체험할 수 있도록 하여 체험교육효과를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지진발생체험장치를 도시한 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지진발생체험장치의 하부프레임, 중간프레임, 상부프레임 및 요동프레임을 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지진발생체험장치의 진동발생부를 도시한 상세도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지진발생체험장치의 하부프레임과 중간프레임을 도시한 구성도이다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c 는 본 발명의 실시예에 따른 지진발생체험장치에서 진동발생을 도시한 작동상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지진발생체험장치에 적용되는 제1,2,3 및 4시소부과 요동프레임을 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지진발생체험장치에 적용되는 제1,2,3 및 4시소부를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지진발생체험장치에 적용되는 제1,2시소부를 도시한 분해 사시도이다.
도 9a 와 도 9b 는 본 발명의 실시예에 따른 지진발생체험장치에서 제1,2시소부 및 제3,4시소부에 의한 요동프레임의 작동상태도이다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c 는 본 발명의 실시예에 따른 지진발생체험장치에서 제1,2,3 및 4시소부에 의한 체험실의 요동상태를 도시한 상태도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 실시 예에 따른 지진체험장치(100)는 도 1 내지 도 4 에 도시한 바와 같이, 건물의 실내 공간처럼 내부공간이 꾸며진 체험실(101)을 지진발생시와 유사하도록 좌우수평방향 및 상하수직방향과 더불어 복합적으로 모서리부를 용동시켜 지진발생을 체험할 수 있도록 하부프레임(110), 중간프레임(120), 상부프레임(130), 작동부(140) , 진동발생부(150), 제1,2,3 및 4시소부(160a,160b,160c,160d) 및 요동프레임(170)을 포함할 수 있다.

상기 하부프레임(110)은 바닥면에 올려져 고정되는 대략 사각형상의 프레임구조물이며, 이러한 하부프레임(110)은 한쌍의 하부가로바(111)와 한쌍의 하부세로바(112)에 의해서 대략 사각틀형상로 이루어지고, 서로 마주하는 한쌍의 하부가로바 사이 그리고 한쌍의 하부세로바 사이에는 이들 사이를 서로 연결하는 복수개의 하부직선바(113)를 포함할 수 있다.

이러한 하부프레임(110)에는 상기 중간프레임(120)을 왕복이동시키는 동력을 제공하는 구동모터(141)를 고정설치할 수 있도록 상기 구동모터가 올려져 고정설치되는 고정판(117)을 포함할 수 있다.

상기 하부프레임(110)은 바닥면에 대하여 높이조절이 가능하도록 상기 하부가로바와 하부세로바가 서로 만나는 모서리부마다 상단이 나사결합되고 바닥면에 하부단이 접하는 높이조절부재(118)를 각각 설치하고, 위치이동이 용이하도록 바닥면과 접하여 구름회전되는 이동휠(119)을 각각 설치할 수 있다.

상기 중간프레임(120)은 상기 하부프레임(110)과 진동발생부(150)를 매개로 하여 상기 하부프레임(110)의 상부에 일정간격을 두고 이격배치되는 프레임구조물이다.

이러한 중간프레임(120)은 상기 하부프레임과 마찬가지로 한쌍의 중간가로바(121)와 한쌍의 중간세로바(122)에 의해서 대략 사각틀형상로 이루어지고, 서로 마주하는 한쌍의 중간가로바 그리고 한쌍의 중간세로바 사이에는 이들 사이를 서로 연결하는 복수개의 중간직선바(123)를 포함할 수 있다.

상기 중간프레임(120)은 상기 하부프레임과 대략 동일하거나 유사한 크기를 갖는 사각틀형상의 프레임구조물로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 상부프레임(130)은 상기 중간프레임(120)과 복수개의 탄성부재(135)를 매개로 하여 중간프레임(120)의 상부에 일정간격을 두고 이격배치되고, 상기 제1,2,3 및 4 시소부(160a,160b,160c,160d)가 배치되는 대략 사각틀형상의 프레임구조물이다.

이러한 상부프레임(130)은 서로 마주하는 한쌍의 상부가로바(131) 그리고 한쌍의 상부세로바(132)들사이를 서로 연결하는 복수개의 상부직선바(133)로 이루어져 상기 중간프레임(120)과 대응하는 크기를 갖는 내측 상부프레임(130a)을 포함하고, 상기 한쌍의 상,하부가로바와 복수개의 연결바(133a)를 매개로 연결되는 한쌍의 외측 상부가로바(131a)와 한쌍의 외측 상부세로바(132a)로 이루어져 상기 내측 상부프레임(130a)의 외측에 구비되는 외측 상부프레임(130b)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 상부프레임(130)의 외측테두리에 해당하는 외측 상부프레임(130b)에는 바닥면과 상부프레임사이에서 상기 하부프레임(110), 중간프레임(120)이 외부노출되는 것을 방지할 수 있도록 판재 또는 천부재로로 이루어지는 스커트부(101a)를 설치하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 중간프레임(120)과 상부프레임(130)사이에 개재되어 z축방향으로 탄성력을 제공하게 되는 탄성부재(135)를 포함할 수 있다.

이러한 탄성부재(135)는 상기 중간프레임(120)의 각 모서리부에 돌출되도록 구비되는 연결체(135a)에 하단이 대응삽입되어 연결되고, 상기 상부프레임(130)의 내측 상부프레임(130a)의 각 모서리부에 돌출되도록 구비되는 연결체(135b)에 상단이 대응삽입되어 연결되는 코일스프링과 같은 탄성체로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 탄성부재(135)는 코일스프링으로 이루어지는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 체험실의 하중을 흡수하면서 바닥면에 대하여 수직한 z축방향의 탄성력을 제공하도록 고무소재로 이루어질 수 있다.

상기 작동부(140)는 전원인가시 회전구동력을 발생시키는 구동모터(141)에 의해서 상기 상부프레임(130)과 탄성부재(135)를 매개로 하여 연결되는 중간프레임(120)을 바닥면에 위치고정된 하부프레임에 대하여 작동시켜 x축방향의 수평진동과 z축방향의 수직진동을 동시에 복합적으로 발생시키는 것이다.

이러한 작동부(140)는 상기 구동모터(141)의 회전구동력에 의해서 정방향 또는 역방향으로 회전구동되는 회전횔(142)을 포함하고, 상기 회전휠(142)의 회전중심으로부터 일정거리 떨어진 외측테두리에 일단이 핀부재를 매개로 회동가능하게 편심연결되고, 상기 중간프레임(120)에 고정설치되는 힌지축(143a)과 타단이 회동가능하게 조립되는 일정길이의 링크바(143)를 포함할 수 있다.

상기 회전휠(142)은 인접하는 중간프레임(120)과 간섭되지 않도록 하부프레임에 고정설치되는 휠축에 회전가능하게 고정설치되고, 상기 구동모터(141)의 구동축에 구비된 구동풀리와 벨트부재(142a)를 매개로 하여 연결되는 피동풀리로 이루어질 수 있다.

상기 힌지축(143a)은 링크바(143)의 타단과 회동가능하게 조립되도록 상기 중간프레임에 고정설치되는 브라켓에 구비되는 축부재이다.

여기서, 상기 회전휠과 구동풀리사이에 개재되는 벨트부재의 장력을 조절하기 위해서, 상기 하부프레임에 고정설치된 고정판(117)의 상부면에 이동가능하게 조립되어 구동모터가 고정설치되는 이동판(117a)을 포함하고, 상기 고정판(117)에 설치되는 제1브라켓(149a)의 체결공과 상기 이동판(117a)에 설치되는 제2브라켓(149b)의 체결공에 나사결합되는 일정길이의 장력조절용 볼트부재(149c)를 포함할 수 있다.

상기 장력조절용 볼트부재(149c)의 회전조작에 의해서 고정판(117)의 돌출핀(149d)이 대응조립되는 안내용 장공(149e)을 관통형성한 이동판(117a)을 수평이동시킴으로써 장시간 사용으로 느슨해진 벨트부재(142a)의 장력을 조절할 수 있다.

한편, 상기 하부프레임(110)과 중간프레임(120)사이에 개재되는 진동발생부(150)는 상기 구동모터(141)의 회전구동력에 의해서 수평방향으로 왕복이동되는 중간프레임(120)을 상부프레임과 더불어 지진파에 의한 지진발생을 실질적으로 재현할 수 있도록 x축방향 및 z축방향으로 복합적이고 입체적으로 인위적인 진동을 발생시키는 것이다.

이러한 진동발생부(150)는 상기 링크바(143)와 서로 나란하도록 상기 하부프레임(110)에 구비되는 한쌍의 하부가로바(111)의 각 상부면에 고정설치되는 복수개의 안내롤러(151)를 포함하고, 상기 링크바(143)와 나란하면서 상기 하부가로바(111)의 상부면과 마주하도록 중간프레임(120)에 구비되는 한쌍의 중간가로바(121)의 하부면에 고정설치되는 복수개의 안내브라켓(152)을 포함할 수 있다.

상기 복수개의 안내롤러(151)는 상기 한쌍의 하부가로바(111)의 양단 상부면에 고정설치되는 롤러브라켓(151b)에 회동가능하게 조립되는 롤러부재이며, 상기 안내브라켓(152)은 상기 안내롤러의 외주면과 대응하는 하부단에 상기 안내롤러의 곡률반경보다 상대적으로 큰 곡률반경을 갖추어 상기 안내롤러의 외주면과 부분적으로 내접하도록 호형활주면(152a)을 오목하게 함몰형성한 판부재로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 도 5a, 도 5b 및 도 5c 에 도시한 바와 같이, 상기 링크바(143)에 의해서 회전운동을 직선운동으로 전환시켜 중간프레임(120)에 전달함으로써 하부프레임에 대하여 상기 중간프레임(120)이 수평방향으로 이동하게 되면, 위치고정된 하부프레임의 안내롤러의 외주면과 부분적으로 접하는 호형활주면을 갖는 안내브라켓이 x축방향으로 일정거리 이동되기 때문에 상기 안내롤러의 외주면과 호형활주면간의 내접위치에 따라 상기 하부프레임과 중간프레임사이의 간격이 넓어지도록 벌어지면서 상기 중간프레임이 상승되거나 상기 하부프레임과 중간프레임사이의 간격이 원상태로 복귀되면서 상기 중간프레임(120)이 하강복귀되어 수직방향으로 높이변화를 발생시키는 것이다.

이때, 상기 하부프레임(110)에 대하여 z축으로 수직이동되는 중간프레임(120)의 상하이동거리는 상기 안내브라켓에 절개되는 호형활주면의 곡률반경크기에 의해서 조절될 수 있다.

이러한 구동모터(141)의 회전구동시 상기 링크바의 직선운동에 의해서 상기 중간프레임을 x축방향으로 왕복이동시키는 수평진동을 발생시키고, 상기 안내롤러와 호형활주면간의 상호작용에 의해서 상기 중간프레임을 z축방향으로 왕복이동시키는 수직진동을 합성시킴으로써 상부프레임과 더불어 이에 올려진 체험실을 x축과 z축방향으로 복합적으로 진동시킬수 있는 것이다.

여기서, 상기 안내브라켓(152)의 호형활주면과 대응하는 안내롤러(151)의 외주면에는 호형활주면(152a)이 대응삽입되어 접하도록 일정깊이 함몰형성되는 원주홈(151a)을 포함할 수 있다.

상기 호형활주면(152a)이 대응삽입되는 원주홈(151a)에 의해서 상기 중간프레임의 왕복운동시 상기 안내롤러의 외주면과 부분적으로 내접하면서 x축방향의 수평이동 및 z축방향의 수직이동을 반복하는 안내브라켓의 탈선을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 안내롤러(151)로부터 일정거리를 두고 이격되는 하부프레임의 하부가로바(111)에는 상기 안내브라켓(152)의 최하부단이 상기 안내롤러(151)의 외주면에 올려지기 전에 상기 안내브라켓의 일단테두리와 먼저 접해지도록 일정높이를 갖는 스토퍼(154)를 포함함으로써, 상기 스토퍼(154)에 의해서 상기 안내롤러의 외주면과 부분적으로 내접하면서 중간프레임과 더불어 수평방향으로 왕복이동되는 안내브라켓의 호형활주면이 안내롤러를 타고 넘어가는 분리이탈을 방지할 수 있는 것이다.

이때, 상기 호형활주면(152a)을 형성하는 안내브라켓의 하부단 양측단 중 어느 일측단에는 상기 하부프레임으로 일정길이 연장되는 연장부(152b)를 형성함으로써 상기 스토퍼(154)와 더불어 수평방향으로 왕복이동되는 안내브라켓의 호형활주면이 안내롤러를 타고 넘어가는 분리이탈을 추가적으로 방지하여 안전사고를 예방할 수 있다.

그리고, 상기 스토퍼(154)와 안내롤러(151)사이에는 상기 중간프레임과 더불어 왕복이동되는 안내브라켓의 양측에 배치되어 탈선을 방지하는 한쌍의 이탈방지판(153)을 포함할 수 있다.

이때,상기 한쌍의 이탈방지판들간의 간격을 상기 안내브라켓의 판두께보다 큰 크기로 설정되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1,2시소부(160a,160b)는 도 6, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 상부프레임의 일측단의 정중앙에 배치되는 제1피니언기어(G1)의 외주면에 좌우양측으로 배치되어 각각 기어물림되는 제1,2래크기어(161a,161b)를 포함하고, 상기 제1,2래크기어와 각 일단이 연결되고, 상기 상부프레임(130)의 일측단에 고정설치된 제1,2힌지대(166a,166b)와 길이중간이 핀부재를 매개로 하여 회동가능하게 조립되는 일정길이의 제1,2작동바(165a,165b)를 포함한다.

상기 제1피니언기어(G1)와 구동축 선단이 연결되어 상기 제1피니언기어를 정방향 또는 역방향으로 회전구동시키는 제1작동모터(M1)를 상기 상부프레임의 상부에 고정설치한다.

상기 제1,2래크기어(161a,161b)는 상기 제1피니언기어(G1)를 중심으로 하여 서로 마주하도록 배치된 제1,2기어지지체(163a,163b)의 각 일측면에 함몰형성되는 제1,2안내면(162a,162b)을 따라 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제1,2안내면에는 상기 제1,2작동바가 간섭없이 통과되도록 관통형성되는 제1,2장공(164a,164b)을 포함한다.

상기 제1,2기어지지체(163a,163b)의 각 하부단에 돌출형성되어 구비되는 조립턱을 포함하고, 이러한 조립턱은 상기 상부프레임(130)의 일측단에 고정설치되는 제1안내블럭(169a)의 안내홈에 각각 수평방향으로 활주이동가능하게 조립된다.

이러한 제1안내블럭(169a)에는 상기 제1,2기어지지체의 각 조립턱에 관통형성되는 조립공(169d)과 대응하는 복수개의 연결공(169c)을 일정간격을 두고 관통형성하고, 서로 일대일 대응하는 복수개의 연결공 중 하나의 연결공과 조립공에 체결되는 체결부재에 의해서 상기 제1,2기어지지체를 제1안내블럭에 고정설치할 수 있다.

상기 제1,2래크기어와 외주면에 기어물림되는 제1피니언기어의 외경크기에 맞추어 제1안내블럭에서 제1,2기어지지체를 수평이동시킴으로써 상기 제1기어지지체와 제2기어지지체와의 사이의 간격을 넓게 설정하거나 좁게 설정할 수 있다.

이때, 상기 제1,2시소부(160a,160b)의 제1,2기어지지체(163a,163b)와 제1안내블럭(169a)은 상기 상부프레임(130)의 타단 상부면에 고정설치되는 제1고정판(139a)의 상부면에 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1,2래크기어는 서로 마주하는 제1,2기어지지체의 각 일면에 외측으로 볼록한 호형단면상으로 형성되는 제1,2안내면에 각각 곡선방향으로 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제1,2작동바의 각 일단이 일체로 연결되는 호형단면상의 래크기어로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1,2래크기어는 서로 마주하는 제1,2기어지지체의 각 일면에 직선형 요홈으로 형성되는 제1,2안내면에 각각 수직방향으로 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제1,2작동바의 각 일단이 핀부재를 매개로 회동가능하게 조립되는 직선바형 래크기어로 구비될 수 있다.

상기 제3,4시소부(160c,160d)는 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2시소부(160a,160b)와 서로 마주하면서 동일한 형태로 구비되도록 상기 상부프레임(130)의 타단에 구비되는바, 이러한 제3,4시소부는 상기 상부프레임의 타단의 정중앙에 배치되는 제2피니언기어(G2)의 외주면에 좌우양측으로 배치되어 각각 기어물림되는 제3,4래크기어(161c,161d)를 포함하고, 상기 제3,4래크기어와 각 일단이 연결되고, 상기 상부프레임의 타측단에 고정설치된 제3,4힌지대(166c,166d)와 길이중간이 핀부재를 매개로 하여 회동가능하게 조립되는 일정길이의 제3,4작동바(165c,165d)를 포함한다.

상기 제2피니언기어(G2)와 구동축 선단이 연결되어 상기 제2피니언기어를 정방향 또는 역방향으로 회전구동시키는 제2작동모터(M2)를 상기 상부프레임의 상부에 고정설치한다.

상기 제3,4래크기어(161c,161d)는 상기 제2피니언기어(G2)를 중심으로 하여 서로 마주하도록 배치된 제3,4기어지지체(163c,163d)의 각 일측면에 함몰형성되는 제3,4안내면(162c,162d)을 따라 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제3,4안내면에는 상기 제3,4작동바가 간섭없이 통과되도록 관통형성되는 제3,4장공(164c,164d)을 포함한다.

상기 제3,4기어지지체(163c,163d)의 각 하부단에 돌출형성되는 조립턱을 포함하고, 이러한 조립턱은 상기 상부프레임의 일측단에 고정설치되는 제2안내블럭(169a)의 안내홈에 각각 수평방향으로 활주이동가능하게 조립된다.

이러한 제2안내블럭(169b)에는 상기 제3,4기어지지체의 각 조립턱에 관통형성되는 조립공(169d)과 대응하는 복수개의 연결공(169c)을 일정간격을 두고 관통형성하고, 상기 조립공과 연결공에 체결되는 체결부재에 의해서 상기 제3,4기어지지체를 제2안내블럭에 고정설치할 수 있다.

상기 제3,4래크기어와 외주면에 기어물림되는 제2피니언기어의 외경크기에 맞추어 제2안내블럭에서 제3,4기어지지체를 수평이동시킴으로써 상기 제3기어지지체와 제4기어지지체와의 사이의 간격을 넓게 설정하거나 좁게 설정할 수 있다.

이때, 상기 제3,4시소부(160c,160d)의 제3,4기어지지체(163c,163d)와 제2안내블럭(169b)은 상기 상부프레임(130)의 타단 상부면에 고정설치되는 제2고정판(139b)의 상부면에 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제3,4래크기어는 서로 마주하는 제3,4기어지지체의 각 일면에 외측으로 볼록한 호형단면상으로 형성되는 제3,4안내면에 각각 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제3,4작동바의 각 일단이 일체로 연결되는 호형단면상의 래크기어로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제3,4래크기어는 서로 마주하는 제3,4기어지지체의 각 일면에 직선형 요홈으로 형성되는 제3,4안내면에 각각 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제3,4작동바의 각 일단이 핀부재를 매개로 회동가능하게 조립되는 직선바형 래크기어로 구비될 수 있다.

상기 요동프레임(170)은 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2시소부의 제1,2작동바(165a,165b)의 각 타단과 제1,2연결바(167a,167b)를 매개로 하여 일측단 양측 모서리부가 회동가능하게 조립되고, 상기 제3,4시소부의 제3,4작동바(165c,165d)의 각 타단과 제3,4연결바(167c,167d)를 매개로 타측단 양측 모서리부가 회동가능하게 조립되어 상기 체험실(101)이 상부면에 올려지는 대략 사각틀형상의 프레임부재이다.

이러한 요동프레임(170)은 사각틀형상으로 결합되는 복수개의 외부프레임(171)을 포함하고, 상기 외부프레임의 내측에 대략 X자형으로 고정설치되는 복수개의 보강프레임(172)을 포함할 수 있다.

상기 제1,2연결바(167a,167b)의 각 하단은 상기 제1,2작동바의 타단과 볼조인트부재를 매개로 하여 회동가능하게 조립되고, 상기 제1,2연결바의 각 상단과 상기 요동프레임(170)의 일측단 양측 모서리부와의 사이에는 관절역할을 수행하는 다른 볼조인트를 구비하고, 상기 제3,4연결바(167c,167d)의 각 하단은 상기 제3,4작동바의 타단과 볼조인트를 매개로 하여 회동가능하게 조립되고, 상기 제3,4연결바의 각 상단과 상기 요동프레임(170)의 타측단 양측 모서리부와의 사이에는 관절역할을 수행하는 다른 볼조인트를 구비한다.

이러한 볼조인트는 상기 제1,2,3 및 4연결바의 각 상단에 고정설치되는 제1,2,3 및 4강구회전체(168a,168b,168c,168d)와, 상기 요동프레임(170)의 각 모서리부 하부면에 구비되어 상기 제1,2,3 및 4강구회전체가 회전이 자유롭게 조립되는 제1,2,3 및 4강구수용체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 요동프레임(170)의 하부면 중앙과 상기 상부프레임(130)의 상부면 중앙과의 사이에 지지되어 상기 요동프레임의 요동운동을 안정적으로 지지하는 중앙 볼조인트를 포함할 수 있다.

이러한 중앙볼조인트는 상기 요동프레임(170)의 하부면 중앙에 고정설치되는 중앙 강구회전체(173)를 갖추고, 상기 상부프레임(130)의 상부면 중앙에 하단이 고정설치되는 중앙수직바(175)의 상단에 구비되어 상기 중앙 강구회전체가 회전이 자유롭게 조립되는 중앙 강구수용체(174)를 포함할 수 있다.

이에 따라, 도 9a, 도 9b 및 도 10a, 도 10b, 도 10c 에 도시한 바와 같이, 상기 제1작동모터(M1)의 회전구동력에 의해서 제1피니언기어(G1)가 시계방향으로 회전하게 되면, 도면상 상기 제1피니언기어의 좌측에 기어물림된 제1래크기어(161a)는 상방으로 이동되고, 상기 제1피니언기어의 우측에 기어물림된 제2래크기어(161b)는 하방으로 이동되기 때문에 상기 제1래크기어와 일단이 연결된 제1작동바(165a)와 상기 제2래크기어와 일단이 연결된 제2작동바(165b)는 상기 제1,2힌지대(166a,166b)를 기준으로 하여 동일한 방향으로 시소작동된다.

이러한 제1,2작동바의 시소작동에 의해서 상기 제1작동바의 타단과 제1연결바를 매개로 연결된 요동프레임의 도면상 전방측 일측 모서리는 하강되는 반면에 상기 제2작동바의 타단과 제2연결바를 매개로 연결된 요동프레임의 도면상 전방측 타측 모서리는 상승된다.

또한, 상기 제1작동모터의 정반대편에 위치하는 제2작동모터(M2)의 회전구동력에 의해서 제2피니언기어(G2)가 반시계방향으로 회전하게 되면, 도면상 상기 제2피니언기어의 좌측에 기어물림된 제3래크기어(161c)는 하방으로 이동되고, 상기 제2피니언기어의 우측에 기어물림된 제4래크기어(161d)는 상방으로 이동되기 때문에 상기 제3래크기어와 일단이 연결된 제3작동바(165c)와 상기 제4래크기어와 일단이 연결된 제4작동바(165d)는 상기 제3,4힌지대(166c,166d)를 기준으로 하여 동일한 방향으로 시소작동되는 것이다.

이러한 제3,4작동바의 시소작동에 의해서 상기 제3작동바의 타단과 제3연결바를 매개로 연결된 요동프레임의 도면상 후방측 일측 모서리는 상승되는 반면에 상기 제4작동바의 타단과 제4연결바를 매개로 연결된 요동프레임의 도면상 후방측 타측 모서리는 하강된다.

즉, 상기 제1작동모터의 정방향 회전구동에 의해서 제1구동기어가 시계방향으로 회전되는 반면에 상기 제2작동모터의 역방향 회전구동에 의해서 제2구동기어가 반시계방향으로 회전되면, 도 9a 에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2래크기어와 연결된 제1,2작동바와, 상기 제3,4래크기어와 연결된 제3,4작동바는 서로 반대방향으로 시소작동되기 때문에, 상기 제1,4작동바와 연결되는 요동프레임의 각 모서리부는 하강됨과 동시에 제2,3작동바와 연결되는 요동프레임의 각 모서리부는 상승되면서 수평면을 기준으로 하여 인접하는 각 모서리부의 높이가 서로 달라지도록 요동프레임을 비틀어서 요동시킨다.

그리고, 상기와는 반대로 상기 제1작동모터의 역방향 회전구동에 의해서 제1구동기어가 반시계방향으로 회전되는 반면에 상기 제2작동모터의 정방향 회전구동에 의해서 제2구동기어가 시계방향으로 회전되면, 도 9b 에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2래크기어와 연결된 제1,2작동바와 상기 제3,4래크기와 연결된 제3,4작동바는 서로 반대방향으로 시소작동되기 때문에, 상기 제1,4작동바와 연결되는 요동프레임의 각 모서리부는 상승됨과 동시에 제2,3작동바와 연결되는 요동프레임의 각 모서리부는 하강되면서 수평면을 기준으로 하여 인접하는 각 모서리부의 높이가 서로 달라지도록 요동프레임을 비틀어서 요동시킨다.

이에 따라, 상기 제1,2작동모터의 반복적인 정방향 회전구동 및 역방향 회전구동에 의해서 상기 요동프레임은 서로 인접하는 각 모서리부의 높이가 서로 달라지도록 반복적으로 상하운동을 수행함으로써, 상기 체험실이 올려지는 요동프레임을 반복적으로 비틀어서 요동시킬 수 있기 때문에 지진발생시와 유사하도록 체험실을 요동시켜 실질적인 지진체험을 수행할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

101 : 체험실
110 : 하부프레임
111 : 하부가로바
112 : 하부세로바
120 : 중간프레임
121 : 중간가로바
122 : 중간세로바
130 : 상부프레임
130a : 내측 상부프레임
130b : 외측 상부프레임
131 : 상부가로바
132 : 상부세로바
140 : 작동부
141 : 구동모터
142 : 회전횔
150 : 진동발생부
151 : 안내롤러
152 : 안내브라켓
160a,160b,160c,160d : 제1,2,3 및 4시소부
161a,161b,161c,161d : 제1,2,3 및 4래크기어
162a,162b,162c,162d : 제1,2,3 및 4안내면
163a,163b,163c,163d : 제1,2,3 및 4기어지지체
164a,164b,164c,164d : 제1,2,3 및 4장공
165a,165b,165c,165d : 제1,2,3 및 4작동바
166a,166b,166c,166d : 제1,2,3 및 4힌지대
167a,167b,167c,167d : 제1,2,3 및 4연결바
170 : 요동프레임
G1,G2 : 제1,2피니언기어
M1,M2 : 제1,2작동모터

Claims (6)

1. 바닥면에 고정설치되고, 적어도 하나의 구동모터가 고정설치되는 하부프레임 ; 상기 하부프레임과 진동발생부를 매개로 하부프레임의 상부에 이격배치되는 중간프레임 ; 상기 중간프레임과 복수개의 탄성부재를 매개로 중간프레임의 상부에 이격배치되는 상부프레임 ; 및 상기 구동모터에 의해서 회전구동되는 회전횔과 일단이 편심연결되고, 상기 중간프레임에 고정설치되는 힌지축과 타단이 회동가능하게 조립되는 링크바를 갖추어 상기 중간프레임에 외력을 전달하는 작동부 ; 를 포함하여 체험실을 지진발생시와 유사하도록 수평방향 및 수직방향으로 진동시켜 지진발생을 체험하는 장치에 있어서,
   상기 상부프레임의 일단에 배치되는 제1피니언기어와 기어물림되는 제1,2래크기어를 갖추고, 상기 제1,2래크기어와 각 일단이 연결되고, 길이중간이 제1,2힌지대에 회동가능하게 조립되는 제1,2작동바를 갖추어 상기 제1피니언기어를 회전구동시키는 제1작동모터에 의해서 상기 제1,2작동바를 시소작동시키는 제1,2시소부 ;
   상기 상부프레임의 타단에 배치되는 제2피니언기어와 기어물림되는 제3,4래크기어를 갖추고, 상기 제3,4래크기어와 각 일단이 연결되고, 길이중간이 제3,4힌지대에 회동가능하게 조립되는 제3,4작동바를 갖추어 상기 제2피니언기어를 회전구동시키는 제2작동모터에 의해서 상기 제3,4작동바를 시소작동시키는 제3,4시소부 ; 및
   상기 제1,2작동바의 각 타단과 제1,2연결바를 매개로 일측단 양측 모서리부가 회동가능하게 조립되고, 상기 제3,4작동바의 각 타단과 제3,4연결바를 매개로 타측단 양측 모서리부가 회동가능하게 조립되어 상기 체험실이 올려지는 요동프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 지진체험장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1,2래크기어는 상기 제1피니언기어를 중심으로 하여 서로 마주하도록 배치된 제1,2기어지지체의 각 일측면에 함몰형성되는 제1,2안내면을 따라 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제1,2안내면에는 상기 제1,2작동바가 간섭없이 통과되도록 관통형성되는 제1,2장공을 포함하고,
   상기 제3,4래크기어는 상기 제2피니언기어를 중심으로 하여 서로 마주하도록 배치된 제3,4기어지지체의 각 일측면에 함몰형성되는 제3,4안내면을 따라 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제3,4안내면에는 상기 제3,4작동바가 간섭없이 통과되도록 관통형성되는 제3,4장공을 포함하는 것을 특징으로 하는 지진체험장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1,2기어지지체의 각 하부단에 돌출형성되는 조립턱을 포함하고, 상기 조립턱은 상기 상부프레임의 일측단에 고정설치되는 제1안내블럭의 안내홈에 각각 수평방향으로 이동가능하게 조립되고,
   상기 제3,4기어지지체의 각 하부단에 돌출형성되는 조립턱을 포함하고, 상기 조립턱은 상기 상부프레임의 타측단에 고정설치되는 제2안내블럭의 안내홈에 각각 수평방향으로 이동가능하게 조립되는 것을 특징으로 하는 지진체험장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 요동프레임의 하부면 중앙과 상기 상부프레임의 상부면 중앙과의 사이에 지지되어 상기 요동프레임의 요동움직임을 지지하는 중앙 볼조인트를 포함하고,
   상기 중앙 볼조인트는 상기 요동프레임의 하부면 중앙에 고정설치되는 중앙 강구회전체와, 상기 상부프레임의 상부면 중앙에 하단이 고정설치되는 중앙수직바 상단에 구비되어 상기 중앙 강구회전체가 회전이 자유롭게 조립되는 중앙 강구수용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 지진체험장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1,2 3 및 4래크기어는 제1,2,3 및 4기어지지체의 각 일면에 외측으로 볼록한 호형단면상으로 형성되는 제1,2 3 및 4안내면에 각각 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제1,2,3 및 4작동바의 각 일단이 일체로 연결되는 호형단면상의 래크기어로 구비되는 것을 특징으로 하는 지진체험장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1,2, 3 및 4래크기어는 서로 마주하는 제1,2, 3 및 4기어지지체의 각 일면에 직선형 요홈으로 형성되는 제1,2,3 및 4안내면에 각각 활주이동가능하게 조립되고, 상기 제1,2,3 및 4작동바의 각 일단이 핀부재를 매개로 회동가능하게 조립되는 직선바형 래크기어로 구비되는 것을 특징으로 하는 지진체험장치.

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