KR100956487B1 - 댐핑장치가 구비된 면진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지진이나 충격으로 건물 내부에서 흔들려 전도되거나 설비에 심각한 장애를 일으킬 수 있는 정보통신(전산설비) 또는 전원장치를 운영하는 장소의 바닥면에 본 발명의 면진장치를 설치하여 지진이나 외부의 진동 또는 충격 등으로 인해 구조물이 손상이나 파손되는 것을 방지할 수 있도록 구성된 댐핑장치가 구비된 면진장치에 관한 것이다.

이에 따라서, 본 발명은 바닥면에 설치한 면진장치와 구조물과의 상대운동으로 지면의 면진장치는 고정되고, 상대운동을 하는 구조물은 면진장치 상판과 고정되어 면진장치 내부에 구성되어 있는 원추형 접시판을 통해 볼 베어링이 상대운동으로 흔들림을 잡아주고 원추형 접시판 중앙하부에 댐핑장치를 결합하며 구조물의 크기에 따라 결합 된 상판, 하판을 이탈 방지용 연결바를 이용해 단독 또는 다중결합하여 사용할 수 있도록 형성되며 상판와 하판 중간 양쪽에 평시 흔들림 방지용인 완충장치를 구비한다.

면진장치, 볼 베어링, 댐핑장치, 원추형

Description

댐핑장치가 구비된 면진장치{Damping device equipped with seismic isolaion devices}

본 발명은 댐핑장치가 구비된 면진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상판과 하판의 사이에 볼 베어링을 구비하는 면진장치에 더하여, 수직과 수평의 충격 및 진동방지를 위해 원추형 접시판 바깥면 중앙에 댐핑장치를 형성시키고, 상판과 하판 측면 양 끝 쪽에 랙바퀴 고정장치를 구비하며, 상판과 하판 중간 양쪽의 연결바 사이에 완충장치를 형성하여 랙 등의 구조물이 외부 충격에 의해 흔들리는 것을 방지할 수 있도록 된 면진장치에 관한 것이다.

기존의 구조물들을 지진으로부터 보호하기 위해 내진설계 또는 면진설계 중의 하나를 선택하여 구조물 설계에 적용하고 있다.

내진규정이 적용된 건물이더라도, 건축물 내부에 구조물들의 경우 지진의 영향을 받아 충격과 진동에 예민한 정보통신(전산설비)설비 또는 전원설비 등의 시설물들이 전도, 충격 등에 의하여 파손되어 본래의 기능을 하지 못하는 경우가 많다.

상기와 같은 문제점을 보완하기 위해 내진규정이 적용된 건물에 대하여 면진장치를 도입하려 했으나, 많은 비용이 소요되고 기존 내진장치에 의하여 시공된 건 물들은 면진장치를 도입하기 위하여 추가 비용을 부담하고 있다.

상기와 같은 건물 전체의 면진장치 도입에 많은 부담이 있어, 최근에는 건물내부 구조물 통신(전산)설비나 전원설비 또는 지진 후에도 사용할 수 있어야하는 장비들을 대상으로 면진장치를 설치하는 방안들이 이루어지고 있다.

상기와 같은 구조물들에 여러 기능을 가지는 면진장치가 설치되어 사용되고 있으며 종래에 사용하는 기술들은 다음과 같다.

도 1은 국외 종래기술의 면진장치 분해 사시도이다.

도 1에 도시된 바 면진장치는 구조물과 결합되는 상측 로드 플레이트(10)와 바닥 지면에 고정되는 하측 로드 플레이트(20), 두 로드 플레이트 사이에 구비되는 볼 베어링이 구성된다.

지면의 움직임을 통해 하측 로드 플레이트(20)는 고정되고, 구조물이 고정되 있는 상측 로드 플레이트(10)가 움직이며 볼 베어링(40) 또한 로드 플레이트 안쪽에서 원형을 이루며 움직이게 된다.

면진장치를 설치하는 이유 중 하나는 수평 및 수직상으로 발생하는 지진을 대비하고자 설치하는 것이므로 지진 시 충격 흡수와 평상시 상부장치의 인위적 밀림방지에 대한 대책이 마련되어야 한다.

하지만, 상기 면진장치는 구조에 대해 설명하고 있으나, 충격의 흡수성과 평상시 상부장치의 인위적 밀림방지 특히 작은 하중 구조물에서의 밀림대책이 없다. 또한 다중 랙 연결 시 지진으로 인한 충격으로 상,하측 플레이트 연결바 이탈로 인한 불균형 상태가 이루어지게 될 수도 있는 것이다.

도 2a는 국내 종래기술의 저 마찰 구름운동 진자 받침의 분해 사시도 이다.

도 2b는 실시예를 나타낸 단면도이다.

상기의 기술은 지반과 고정되는 받침하판(70)과 구조물과 결합되는 받침상판(60), 받침 상판(60)과 하판(70)의 수직과 수평의 변형에 따라 움직이게 하는 볼 베어링(90)과 구조물의 하중을 지탱하는 탄성체(80)로 구비된다.

상기 기술은 지반과 연결된 바닥 구조물과 진동으로 부터 보호를 필요로 하는 진동보호 시설물이 설치되는 층 면진 구조물 사이에 장착되어 구조물 사이에 상대운동이 발생할 경우 수평변형을 비롯하여 수직변형을 추종하여 상대 구조물로의 하중전달을 최소화시키면서 동시에 전단변형이 완료된 후 다시 원래 위치로 복원할 수 있도록 하는 장치이다.

상기의 발명과 같이 진동으로부터 구조물을 보호하고 진동으로 인한 변형 후 다시 원래 위치로 복원할 수 있도록 볼 베어링을 설치하였으며, 하중을 지탱하고 충격을 흡수하고자 탄성체(80)를 받침상판(60)에 고정하였으나, 구조물의 하중을 받아 탄성체가 좌우로 움직이면 변형이 일어날 수 있으며, 볼 베어링을 구비하는 리테이너(100)가 큰 하중을 견디며 수직, 수평방향으로 미끄럼 운동을 하게 되면 고정되어 있지 않은 리테이너(100)여서 작은 하중인 구조물일 경우 큰 지진일 경우 튕겨나가는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 고안을 제시한 것으로, 상판과 하판의 사이에 볼 베어링을 구비하는 면진장치에 더하여, 수직과 수평의 충격 및 진동방지를 위해 원추형 접시판 바깥면 중앙에 접시판을 밀착 지지하는 댐핑장치를 형성시키고, 상판과 하판 측면 양 끝 쪽에 랙바퀴(이 랙바퀴는 통상 구조물의 이동성을 보장하기 위해 구조물의 저부에 설치되는 것을 말함) 고정장치를 구비하며, 상판과 하판 중간 양쪽에 완충장치를 형성하여 랙 등의 구조물이 외부 충격에 의해 흔들리는 것을 방지할 수 있도록 된 댐핑장치가 구비된 면진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상판과 하판에 원추형 접시판과 상판과 하판의 상대운동을 시켜주기 위해 사이에 볼 베어링을 구비시키며, 수직과 수평의 충격 및 진동방지를 위해 플레이트 상판과 하판의 원추형 접시판 아래에 댐핑장치를 형성시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상판 좌우측에 바퀴 또는 고정대의 고정장치를 형성하고, 여러개의 판을 연결하기 위해 연결바가 형성되며, 다중 판 연결 시 측면의 힘을 보강해주는 "ㄷ"형의 보강편을 형성하고, 평상시 판의 흔들림과 밀림방지를 위해 판 중앙 양쪽 연결바 사이에 흔들림 및 밀림 완화 장치를 설치하는 것을 특징으로 한다.

그리고 구조물 설치 시 볼 베어링의 위치를 중앙으로 잡아주기 위해 자석이 부착되며, 작은 하중 구조물에서 볼 베어링의 밀림을 방지하기 위해 원추형 접시판 안쪽에 밀림방지패드를 부착시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 다음의 효과가 나타난다.

상기 본 발명은 지진이나 어떠한 큰 힘에 의해 지반에 밀착 고정된 면진장치 하판과 구조물을 고정하고 있는 상판이 상대운동을 하며 이에 따라 구조물의 움직임을 밴드나 와이어클립으로 잡아줌으로써 구조물의 파손이나 손상을 방지하고, 작은 볼 베어링과 완충장치, 댐핑장치를 결합하므로 구조물에 대한 밀림현상과 충격 및 하중을 지지하는데 탁월한 효과를 보이며, 자석을 결합함으로써 구조물 설치 시 볼 베어링이 중앙에 위치할 수 있도록 해주는 효과를 가진다.

또한, 상기 본 발명은 구조물이 크거나 어떠한 필요에 의해 여러 개의 판을 연결할 수 있어 구조물의 크기나 연속 배치되는 판의 수량과 무관하게 사용할 수 있으며 기존의 면진장치보다 충격 및 진동보호를 하는 효과가 있고 구조물의 안전성을 제공하는 효과를 가진다.

또한 본 발명은 저중량의 구조물의 경우 롤링 완화 기능을 갖는 원추형 접시판을 적용함으로써 금속 재질 및 저중량으로 인한 심한 롤링으로부터 장비를 보호할 수 있는 효과를 가진다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 댐핑장치가 구비된 면진장치가 2개 연결된 상태의 사시도이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 한 쌍의 상판(100)과 하판(110)이 플레이트 연결바에 의해 두 쌍의 플레이트(300)를 연결시켜 주며, 상판(100)과 하판(110) 사이에 원추형 접시판이 구비되며, 원추형 접시판 사이에 볼 베어링이 형성되어 상판(100)과 하판(110)을 상대운동 시켜주며, 원추형 접시판 바깥면 중앙에 댐핑장치가 구비되어 충격 및 진동을 완화시켜 주는 작용하고, 상,하측 플레이트 연결바의 작은 흔들림을 잡아주기 위해 흔들림 방지클립을 형성한다.

도 4는 도 3에 도시한 면진장치 중 하판(110)의 사시도이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 두 개의 원추형 접시판(120)이 양쪽으로 구성되어 있으며, 측면의 양쪽 끝이 "ㄷ"형의 연결삽입홈(150)을 형성하여 여러 개의 판을 연결할 때에 연결바가 삽입될 수 있도록 구성되어 강한 충격시 연결바가 플레이트와 이탈이나 비틀림을 방지하도록 하고 있다.

또, 상기 원추형 접시판(120)의 고정을 위해 플레이트와 볼트로 고정되어 있고, 하판(110)은 지반에 밀착 고정되며 상판은 하판(110)과 같은 구조로 상판은 구조물과 고정되어 구성하여 이루어진다.

도 5는 도 4에 도시한 하판에서 원추형 접시판(120)과 댐핑장치(130)를 상세하게 나타낸 단면도이다.

댐핑장치(130)는 플레이트(300)에 상판과 하판, 원추형 접시판(120) 바깥면 중앙에 장착되어 구조물의 하중과 지진으로 인한 흔들림에 충격 및 진동을 흡수하는 역할을 하며, 댐핑장치(130)의 변형을 방지하기 위해 강화플라스틱을 사용하였고, 지진으로 인한 흔들림 시 구조물의 하중을 받는 볼 베어링(140)이 원추형 접시판(120)을 돌며 구조물이 고정된 상판과 지반에 밀착되게 고정 설치되어 있는 하판 이 상대운동을 하게 된다.

도 6은 도 3에 도시한 면진장치 중 상판의 평면도이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 상판(100)에 고정되어 있는 구조물이 지진이나 어떠한 힘에 의해 상판(100)과 하판(110)이 볼 베어링으로 인해 상대운동으로 흔들릴 때 구조물의 쓰러짐과 흔들림에 파손을 방지하기 위해 상판(100)과 하판 좌측, 우측면 양쪽에 랙바퀴 고정장치(170)를 설치하고, 구조물의 바퀴(250) 또는 고리와 판 고정장치를 밴드 또는 와이어클립(180)으로 고정시켜 어떠한 힘이나 지진을 통한 흔들림에 랙이 상판(100)에 고정되어 상판(100)과 같이 움직이도록 하는 장치를 형성한다.

도 7은 도 3에 도시한 면진장치 중 원추형 접시판(120) 바깥면에 구비되는 댐핑장치(130)와 자석의 단면도이다.

원추형 접시판(120) 바깥면 중앙에 댐핑장치(130)가 충격 및 진동을 흡수하고 있으며, 구조물의 설치 시 볼 베어링이 중앙에 위치할 수 있도록 중앙에 자석(190)을 설치하여 형성된다.

도 8은 하판(110)의 밀림방지패드(200)를 나타낸 평면도이다.

상기 밀림방지패드(200)는 가벼운 구조물의 경우 평상시에도 롤링이 발생되지 않도록 하는 것으로서, 랙 등의 구조물에 작은 힘이 가해질 경우에는 구조물이 흔들리지 않게 볼 베어링(140)과 마찰이 생기는 원추형 접시판(120)의 해당 면에 부착 형성되는 것이다. 이 밀림방지패드(200)는 상대운동을 하는 볼 베어링(140)에 간섭을 주지 않도록 볼 베어링(140)이 이동할 수 있는 최대 반경보다 더 넓은 반경 을 가지도록 원형으로 형성된다.

상기 밀림방지패드(200)는 볼 베어링(140)과 원추형 접시판(120)이 금속재질로 이루어져 있기 때문에 가벼운 구조물의 경우 평상시에 롤링이 심하여 불안감을 줄 수 있으므로 롤링 완화 기능이 있도록 원추형 접시판(120)과 볼 베어링(140)이 접촉되는 부위에 부착하는 것이다. 상기 밀림방지패드(200)는 마찰력이 있는 물질을 코팅함으로써 형성시킬 수 있다.

도 9는 플레이트(300)의 단면도이다.

본 발명은 상기 도면에서 보는 바와 같이 플레이트(300) 양쪽 상판(100)과 하판(110) 연결바 사이에 완충장치 지지대(220)를 끼워 맞춤하여 삽입하고, 완충장치 지지대(220)안에 완충장치(230)를 삽입하며, 완충장치(230) 사이에 작은 볼 베어링(240)을 삽입하여 형성되는 고정장치가 구비된다. 이 고정장치는 평상시에는 구조물의 하중 일부를 지탱하는 역할을 함과 동시에 평상시 인위적 밀림현상을 방지하다가 지진이나 어떠한 큰 힘에 의해 하판이 갑자기 움직일 때에는 작은 볼베어링(240)이 지지대(220)를 쉽게 이탈할 수 있도록 하여 상판(100)과 하판(110)이 원활하게 상대운동을 하도록 하여 준다.

도 10과 도 11은 두 쌍의 플레이트(300)를 연결해 주는 실시 상태도이다.

상기와 같은 플레이트(300)의 구성으로 한 쌍의 플레이트(300)가 되며, 기본적으로 두 쌍의 플레이트(300)가 연결되어 구조물을 지지하며, 두 쌍의 플레이트(300)를 연결시키기 위해 도 10에서 보는 바와 같이 연결바(160)가 형성되고, 도 11에서 보는 바와 같이 연결바 양쪽 끝에 "ㄷ"형의 보강편(210)을 이용해 힘을 보강해주기 위해 결합시키는 것으로 형성된다.

도 12는 흔들림 방지클립(260)과 흔들림 방지판(270)이 결합하는 실시 상태도이다. 이 흔들림 방지클립(260)과 흔들림 방지판(270)은 동시에 설치되거나 선택적으로 어느 하나만 설치될 수 있다.

상기 흔들림 방지클립(260)은 상, 하측 플레이트 연결바의 고정을 위해 설치되는 것으로서, 상측 플레이트 연결바의 위에서 아랫방향으로 끼워 형성한다. 이때 흔들림 방지클립(260)은 얇은 강화플라스틱으로 제작하여 큰 힘의 지진이 일어날 때 파괴되어 플레이트 간 원활한 상대운동이 일어날 수 있도록 한다.

상기 흔들림 방지판(270)은 상기 흔들림 방지클립(260)과 동일한 기능을 하는 것으로서, 일측이 상측 플레이트에, 타측이 하측 플레이트에 각각 볼트 등에 의해 고정되어 구성된다. 이 흔들림 방지판(270)은 얇은 강화플라스틱으로 제작되어 큰 힘이 작용하게 되면 파괴되어 상,하 플레이트 간 상대운동이 원활하도록 한다.

도 13는 본 발명의 면진장치에 구조물을 결합한 전체 사시도이다.

도 13은 구조물이 커서 본 발명의 면진장치가 수평으로 연속 배치된 상태를 나타낸 것으로서, 도시한 바와 같이 상,하 한 쌍의 플레이트(300)가 연속 배치되고, 두 상판(100) 위에 구조물이 적재되어 있으며, 랙바퀴(250)와 상판(100)의 측면을 고정하는 랙바퀴 고정장치(170)가 형성되고, 평상시 상,하측의 플레이트(300)가 흔들리는 것을 방지하도록 흔들림 방지클립(260)과 흔들림 방지판(270)이 형성된다.

도 14는 본 발명의 면진장치에 구조물을 결합한 전체 정면도이다.

상기 도면은 도 13에서 보는 바와 같은 구조로 구조물이 상판(100) 위에 결합된 상태이며, 상판(100)과 하판(110) 사이에 볼 베어링(140)이 상대운동을 할 수 있고, 상대운동 시에 작은 볼 베어링(240)이 이탈된다.

상기 본 발명의 댐핑장치가 구비된 면진장치 실시예의 경우 면진장치 자체의 구성품 제작이 간편하면서 종류가 적고 조립이 간편하게 설계되어 있다는 장점이 있다.

상기의 본 발명은 큰 지진이나 어떠한 힘에도 구조물의 안정감과 흔들림에 의해 손상 또는 파손을 방지하며 원추형 접시판 바깥면에 설치된 댐핑장치를 통해 볼 베어링이 받는 구조물의 하중을 덜어 주는 기술적인 효과를 제공하며, 또한 일부의 하중을 지지하는 완충장치가 구비되어있어 하중을 분산시켜 구조물의 안전을 제공함에 있다.

도 1은 국외 종래기술의 면진장치 분해 사시도이다.

도 2a는 국내 종래기술의 저 마찰 구름운동 진자 받침의 분해 사시도 이다.

도 2b는 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 3은 본발명의 전체 사시도이다.

도 4는 본 발명의 하판의 사시도이다.

도 5는 원추형 접시판 안에 댐핑장치를 나타낸 단면도이다.

도 6은 상판의 평면도이다.

도 7은 원추형 접시판 안에 댐핑장치와 자석의 단면도이다.

도 8은 하판의 밀림방지패드를 나타낸 평면도이다.

도 9는 플레이트의 단면도이다.

도 10과 도 11은 두 쌍의 플레이트를 연결해 주는 실시 상태도이다.

도 12는 흔들림 방지클립과 흔들림 방지판의 결합 사시도이다.

도 13는 본 발명의 면진장치에 구조물을 결합한 전체 사시도이다.

도 14은 본 발명의 면진장치에 구조물을 결합한 전체 정면도이다.

* 도면 주요부의 간단한 부호 설명

100 : 상판 110 : 하판 120 : 원추형 접시판

130 : 댐핑장치 140 : 볼 베어링 150 : 연결삽입 홈

160 : 연결바 170 : 랙바퀴 고정장치

180 : 와이어 클립

190 : 자석 200 : 밀림방지패드 210 : ㄷ형 보강편

220 : 완충장치 지지대 230 : 완충장치 240 : 작은 볼 베어링

250 : 구조물 바퀴 260 : 흔들림 방지클립 270 : 흔들림 방지판

300 : 플레이트

Claims (11)

1. 바닥면에 고정되는 하판과 랙 또는 구조물을 고정 지지하는 상판에 각기 서로 대향되게 구비되는 원추형 접시판 위를 구름 운동하는 볼 베어링이 구비되는 면진장치에 있어서,

   상기 상판과 하판의 원추형 접시판 바깥면 중앙부에는 각기 댐핑장치가 구비되는 댐핑장치가 구비된 면진장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 댐핑장치는 강화플라스틱으로 된 것을 특징으로 하는 댐핑장치가 구비된 면진장치.
3. 제 1항에 있어서,

   초기 설치 시 서로 대향되게 구비되는 상기 원추형 접시판 상의 정중앙에 볼 베어링이 위치되도록 상기 원추형 접시판의 바깥면에 볼 베어링 정치용 자석이 더 구비되는 댐핑장치가 구비된 면진장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 상판에는 랙바퀴를 상판에 고정시키기 위한 것으로서, 랙바퀴의 지지축을 감아 고정하는 와이어 또는 밴드, 상기 상판의 양 측부에 설치되어 상기 와이어 또는 밴드를 고정 지지하는 고정구가 구비되어 이루어지는 랙바퀴 고정장치가 더 구비되는 댐핑장치가 구비된 면진장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 원추형 접시판 내측 바닥면에 밀림방지 패드가 더 구비되는 댐핑장치가 구비된 면진장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 상판과 하판의 양 측면에는 "ㄷ"형 연결삽입홈이 형성되고, 이 연결삽입홈에 복수의 상판과 하판을 각기 상호 연결하기 위한 상,하측 플레이트 연결바가 설치되어 이루어지는 댐핑장치가 구비된 면진장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 "ㄷ"형 연결삽입홈 연장부의 양 종단에는 상기 상,하측 플레이트 연결바가 길이방향으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 "ㄷ"형 보강편이 구비되는 댐핑장치가 구비된 면진장치.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 상판과 하판을 각기 연결하는 상,하측 플레이트 연결바의 사이에 평상시 상기 상판의 흔들림을 방지하기 위한 흔들림 완충장치가 구비되는 댐핑장치가 구비된 면진장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 흔들림 완충장치는,

   각기 상기 상,하측 플레이트 연결바에 밀착되는 완충장치 지지대, 이 각각의 완충장치 지지대 내부에 수용되는 완충장치, 양 완충장치 사이에 개재되는 작은 볼 베어링이 구비되어 이루어지는 댐핑장치가 구비된 면진장치.
10. 제 6항에 있어서,

    상기 상,하측 플레이트 연결바의 둘레에 억지끼움되어 평상시 상판이 움직이는 것을 방지하기 위한 흔들림 방지클립이 더 구비된 댐핑장치가 구비된 면진장치.
11. 제 6항에 있어서,

    상기 상판과 하판에, 평상시 상판이 움직이는 것을 방지하기 위하여 흔들림 방지판을 일측은 상판에 볼트로 고정시키고, 타측은 하판에 볼트로 고정시킨 장치가 구비된 면진장치.

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