KR101326401B1 - 볼베어링 타입 면진 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 하부에 다수로 설치되어 구조물을 진동으로부터 보호하기 위한 볼베어링 타입 면진 장치에 있어서, 구조물의 하부에 상하로 적층되도록 설치되고, 서로 마주보는 면에 대응되도록 오목하게 상부미끄럼홈과 하부미끄럼홈이 각각 형성되는 상부플레이트 및 하부플레이트; 상부미끄럼홈과 하부미끄럼홈 사이에 설치되고, 상부플레이트와 하부플레이트가 서로 이격되도록 지지함과 아울러 진동을 흡수하고, 자력에 의해 부착되는 재질로 이루어지는 볼; 및 상부플레이트와 하부플레이트 중 어느 하나 또는 모두에 볼에 자력을 인가하도록 설치되는 자석을 포함하도록 한 볼베어링 타입 면진 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 볼의 사용으로 인해 지진 등으로 인한 진동을 제대로 흡수하도록 하고, 자력에 의해 볼의 이동을 제어함으로써 진동을 효과적으로 흡수하도록 함과 아울러, 볼의 자력에 의한 복귀력을 높임으로써 구조물의 평행 및 스테이블(stable)한 상태 유지에 도움을 주도록 한다.

Description

볼베어링 타입 면진 장치{BALL BEARING TYPE SEISMIC ISOLATOR}

본 발명은 볼베어링 타입 면진 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼의 사용으로 인해 지진 등으로 인한 진동을 제대로 흡수하도록 하고, 자력에 의해 볼의 이동을 제어함과 아울러 볼이 스테이블(stable)한 상태를 유지하도록 하기 위한 볼베어링 타입 면진 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 면진 장치는 지진으로 인한 구조물의 전도에 따른 파손을 방지하기 위하여 지면과 구조물 사이에 장착되는 것으로, 주로 교각과 교량 상판 사이에 설치하는 경우가 많지만, 수퍼 컴퓨터나 타워형 배전반과 같이 지면에 접하는 면적에 비하여 지면 상에 돌출된 높이가 높아 부피가 상대적으로 크며, 정밀 부품이 다수 장착된 구조물의 하부에 설치되고, 이러한 구조물의 전도로 인한 파손을 방지하도록 한다.

종래의 면진 장치로서 대한민국 특허청에 출원된 특허등록 제0914032호의 "원추형 홈이 구비된 볼베어링 면진장치"가 개시된 바 있는데, 이는 지면에 고정되고 상부면에 하부 미끄럼홈이 형성된 하부 플레이트와, 상기 하부 미끄럼홈과 대향하는 위치에 상부 미끄럼홈이 형성되고 상부 구조물을 받침 지지하는 상부 플레이트와, 상기 상, 하부 플레이트 사이에 장착되어 상기 상, 하부 미끄럼홈과 구름 접촉을 허용하는 볼을 포함하는 면진장치에 있어서, 상기 상, 하부 미끄럼홈은 원추 형상으로 형성되며, 상기 상부 미끄럼홈과 하부 미끄럼홈 각각의 면은 상호 평행을 이루어진다.

그러나, 이러한 종래의 면진 장치는 상, 하부 미끄럼홈이 원추 형상으로 이루어짐으로써, 진동시 볼의 이동이 상, 하부 미끄럼홈 내의 직선 구간을 이동하게 되어 볼의 이동에 대한 제어가 어려워서 원활한 면진 작용을 기대하기 어렵게 되는 문제점을 가지고 있었다.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 볼의 사용으로 인해 지진 등으로 인한 진동을 제대로 흡수하도록 하고, 자력에 의해 볼의 이동을 제어함으로써 진동을 효과적으로 흡수하도록 함과 아울러, 스테이블(stable)한 상태를 유지하도록 하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 구조물의 하부에 다수로 설치되어 상기 구조물을 진동으로부터 보호하기 위한 볼베어링 타입 면진 장치에 있어서, 상기 구조물의 하부에 상하로 적층되도록 설치되고, 서로 마주보는 면에 대응되도록 오목하게 상부미끄럼홈과 하부미끄럼홈이 각각 형성되는 상부플레이트 및 하부플레이트; 상기 상부미끄럼홈과 상기 하부미끄럼홈 사이에 설치되고, 상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트가 서로 이격되도록 지지함과 아울러 진동을 흡수하고, 자력에 의해 부착되는 재질로 이루어지는 볼; 및 상기 볼에 자력을 인가하도록 상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트 중 어느 하나 또는 모두에 설치되는 자석을 포함하는 볼베어링 타입 면진 장치가 제공된다.

상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트는, 상기 자석의 자력에 의한 영향을 받지 않도록 합성수지로 이루어질 수 있다.

상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트는, 상기 상부미끄럼홈과 상기 하부미끄럼홈이 각각 다수로 형성될 수 있다.

상기 하부플레이트는, 지면에 설치된 레그와의 볼트 체결을 위한 볼트체결홈이 저면에 형성되고, 상기 자석이 장착되도록 저면에 상기 하부미끄럼홈에 대응되는 자석장착홈이 형성될 수 있다.

상기 자석은, 상기 상부미끄럼홈 또는 상기 하부미끄럼홈의 직경과 동일한 직경을 가지는 원판 형상을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 볼베어링 타입 면진 장치에 의하면, 볼의 사용으로 인해 지진 등으로 인한 진동을 제대로 흡수하도록 하고, 자력에 의해 볼의 이동을 제어함으로써 진동을 효과적으로 흡수하도록 함과 아울러, 볼의 자력에 의한 복귀력을 높임으로써 구조물의 평행 및 스테이블(stable)한 상태 유지에 도움을 주도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼베어링 타입 면진 장치를 도시한 측단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼베어링 타입 면진 장치의 상부플레이트를 도시한 저면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼베어링 타입 면진 장치의 상부플레이트를 도시한 측단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼베어링 타입 면진 장치의 하부플레이트를 도시한 전면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼베어링 타입 면진 장치의 하부플레이트를 도시한 측단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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 이해 되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼베어링 타입 면진 장치를 도시한 측단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼베어링 타입 면진 장치(100)는 구조물(1)의 하부에 다수로 설치되어 구조물(1)을 진동으로부터 보호하도록 하는데, 이를 위해 상부플레이트(110)와, 하부플레이트(120)와, 볼(130)과, 자석(140)을 포함할 수 있으며, 구조물(1)을 지지하기 위하여, 3개 또는 4개 또는 그외의 다양한 개수로 설치될 수 있다. 여기서, 구조물(1)로는 교각에 설치되는 교량 상판, 면진이 필요한 각종 건축 시설물, 수퍼 컴퓨터나 전산시설이 설치된 베드, 타워형 배전반 등과 같이 지진이나 외부로부터 가해진 하중에 의해 유발되는 진동의 흡수가 필요한 각종 구조체가 포함될 수 있다.

상부플레이트(110)와 하부플레이트(120)는 구조물(1)의 하부에 상하로 적층되도록 설치되고, 서로 마주보는 면에 대응되도록 오목하게 상부미끄럼홈(111)과 하부미끄럼홈(121)이 각각 형성될 수 있으며, 후술하게 될 자석(140)의 자력에 의한 영향을 받지 않도록 함으로써 볼(130)에 대한 자석(140) 이외의 영향을 최소화하도록 합성수지로 이루어질 수 있고, 일례로 내마모성, 내열성 등이 우수한 폴리아세탈(polyacetal)로 이루어질 수 있다.

상부미끄럼홈(111)과 하부미끄럼홈(121) 각각은 본 실시예에서처럼 하방 및 상방으로 오목하도록 곡률로 이루어지는 원형의 홈 형태를 가지거나, 단면이 직선구간을 포함하는 원형의 홈 형태를 가질 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상부플레이트(110)는 구조물(1)의 하단에 직접 설치될 수 있고, 이 경우 구조물(1) 저면과 결합홈 및 결합돌기에 의해 요철결합되거나 볼트로 고정될 수 있고, 저면에 형성되는 상부미끄럼홈(111)이 다수로 형성될 수 있으며, 이 경우 본 실시예에서처럼 상부미끄럼홈(111)이 가상의 정삼각형 꼭지점마다 그 중심이 각각 위치하도록 3개로 이루어질 수 있고, 이 밖에도 2개, 4개 등 다양한 개수로 이루어질 수 있으며, 이 경우 상부미끄럼홈(121)이 서로 이격되도록 형성될 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하부플레이트(120)는 상부미끄럼홈(111)의 직하방에 위치하도록 상면에 형성되는 하부미끄럼홈(121)이 다수로 형성될 수 있고, 이 경우 본 실시예에서처럼 하부미끄럼홈(121)이 가상의 정삼각형 꼭지점 마다 그 중심이 각각 위치하도록 3개로 이루어질 수 있고, 이 밖에도, 2개, 4개 등 다양한 개수로 이루어질 수 있으며, 이 경우 하부미끄럼홈(121)이 서로 이격되도록 형성될 수 있다.

하부플레이트(120)는 지면(2)에 직접 설치되도록 구성될 수 있으며, 일례로, 지면(2)에 설치된 레그(leg, 200) 상에 설치될 수 있는데, 이를 위해 레그(200) 상단과의 볼트(150) 체결을 위한 볼트체결홈(122)이 가장자리를 따라 간격을 두고서 다수로 형성될 수 있고, 자석(140)이 장착되도록 저면에 하부미끄럼홈(121)에 대응되는 자석장착홈(123)이 형성될 수 있다. 여기서, 자석장착홈(123)은 본 실시예에서처럼 하부미끄럼홈(121)이 다수인 경우 하부미끄럼홈(121)마다 반대면에 각각 형성됨으로써 다수로 이루어질 수 있다.

볼(130)은 상부미끄럼홈(111)과 하부미끄럼홈(121) 사이에 설치되고, 상부플레이트(110)와 하부플레이트(120)가 서로 이격되도록 지지함과 아울러 진동을 흡수하고, 자력에 의해 부착되는 재질로 이루어지며, 일례로 강구가 사용될 수 있다.

자석(140)은 볼(130)에 자력을 인가하도록 상부플레이트(110)와 하부플레이트(120) 중 어느 하나 또는 모두에 설치되는데, 일례로 상부플레이트(110)의 상면에 형성되는 자석장착홈(미도시)에 장착됨으로써 상부플레이트(110)에 설치되거나, 다른 예로서 본 실시예에서처럼 하부플레이트(120)의 저면에 형성되는 자석장착홈(123)에 장착됨으로써 하부플레이트(120)에 설치되거나, 또 다른 예로서 상부플레이트(110)와 하부플레이트(120) 모두에 설치될 수 있고, 상부미끄럼홈(111) 또는 하부미끄럼홈(121)의 직경과 동일한 직경을 가지는 원판 형상을 가질 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 볼베어링 타입 면진 장치의 작용을 설명하기로 한다.

구조물(1)에 지진이나 외력에 의해 진동이 가해지는 경우, 상부플레이트(110)와 하부플레이트(120) 사이에서 상부미끄럼홈(111)과 하부미끄럼홈(121) 사이에 설치된 볼(130)이 굴러서 이동함으로써 진동을 흡수하게 되고, 이로 인해 구조물(1)을 지진 등으로부터 보호하도록 한다.

또한, 자석(140)의 자력에 의해 볼(130)의 이동을 제어함으로써 진동을 효과적으로 흡수하도록 함과 아울러, 볼(130)의 자력에 의한 복귀력을 높임으로써 구조물(1)의 평행 유지 및 스테이블(stable)한 상태 유지에 도움을 주도록 한다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110 : 상부플레이트 111 : 상부미끄럼홈
120 : 하부플레이트 121 : 하부미끄럼홈
122 : 볼트체결홈 123 : 자석장착홈
130 : 볼 140 : 자석
150 : 볼트

Claims (5)

1. 구조물의 하부에 다수로 설치되어 상기 구조물을 진동으로부터 보호하기 위한 볼베어링 타입 면진 장치에 있어서,
   상기 구조물의 하부에 상하로 적층되도록 설치되고, 서로 마주보는 면에 대응되도록 오목하게 상부미끄럼홈과 하부미끄럼홈이 각각 형성되는 상부플레이트 및 하부플레이트;
   상기 상부미끄럼홈과 상기 하부미끄럼홈 사이에 설치되고, 상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트가 서로 이격되도록 지지함과 아울러 진동을 흡수하고, 자력에 의해 부착되는 재질로 이루어지는 볼; 및
   상기 볼에 자력을 인가하도록 상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트 중 어느 하나 또는 모두에 설치되는 자석을 포함하고,
   상기 하부플레이트는,
   지면에 설치된 레그와의 볼트 체결을 위한 볼트체결홈이 저면에 형성되고, 상기 자석이 장착되도록 저면에 상기 하부미끄럼홈에 대응되는 자석장착홈이 형성되고,
   상기 자석은,
   상기 상부미끄럼홈 또는 상기 하부미끄럼홈의 직경과 동일한 직경을 가지는 원판 형상이고,
   상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트는,
   상기 자석의 자력에 의한 영향을 받지 않도록 폴리아세탈(polyacetal)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼베어링 타입 면진 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트는,
   상기 상부미끄럼홈과 상기 하부미끄럼홈은 가상의 정삼각형 꼭지점마다 그 중심이 각각 위치하도록 3개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼베어링 타입 면진 장치.
4. 삭제
5. 삭제

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