KR101401033B1 - Vibration exciter in the horizontal and vertical direction - Google Patents

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KR101401033B1 KR1020120142818A KR20120142818A KR101401033B1 KR 101401033 B1 KR101401033 B1 KR 101401033B1 KR 1020120142818 A KR1020120142818 A KR 1020120142818A KR 20120142818 A KR20120142818 A KR 20120142818A KR 101401033 B1 KR101401033 B1 KR 101401033B1
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김진오
정상훈
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숭실대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a horizontal and vertical exciter having an improved structure in order to transfer a vibration of horizontal direction as well as the vibration of vertical direction to an object. The horizontal and vertical exciter according to the present invention comprises: a plate having a plane table shape; a first mover including an electromagnet; a magnet track moving the first mover in a straight line by forming an electromagnetic force between the first mover and arranging N polar and S polar alternately; a first linear motor combining with the plate in order to move the first mover to horizontal direction; a connecting block connected to the first mover by having a wheel to roll on the plate; a second mover including an electromagnet; a magnet track moving the second mover in a straight line by forming an electromagnetic force between the second mover and arranging N polar and S polar alternately; a second linear motor combining with the connection block in order to move the second mover to vertical direction; and a connecting block connected to the second mover and combining with the object.

Description

수평 수직 가진기{Vibration exciter in the horizontal and vertical direction}The horizontal and vertical directional vibrator

본 발명은 수평 수직 가진기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수평 방향 및 수직방향으로 진동을 유발할 수 있는 수평 수직 가진기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a horizontal vertical vibrator, and more particularly to a horizontal vertical vibrator capable of causing vibrations in horizontal and vertical directions.

특정 가진 상황에서 대상체에 작용하는 영향력을 연구하기 위하여, 대상체에 인위적으로 진동을 인가하는 장치가 교육용 또는 연구용으로 많이 활용되고 있으며, 이에 관하여 출원번호 10-2010-0121627호가 특허출원된 바 있다.In order to investigate the influence acting on the object in a specific occupation situation, a device for artificially applying vibration to the object is widely used for education or research, and patent application No. 10-2010-0121627 has been filed for this purpose.

하지만, 종래 장치는 수평 방향의 진동만을 대상체에 인가할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 다양한 형태의 진동을 대상체에 전달하여 실험하는데 한계가 존재하였다. 따라서, 보다 더 다양한 형태의 진동을 전달할 수 있는 가진기의 개발이 요구된다.However, since the conventional apparatus is configured to apply only the vibration in the horizontal direction to the object, there are limitations in transmitting various types of vibration to the object to be tested. Therefore, development of a vibrator capable of transmitting more various types of vibrations is required.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수평 방향 뿐 아니라 수직 방향의 진동도 대상체에 전달할 수 있도록 구조가 개선된 수평 수직 가진기를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a horizontal vertical vibrator having an improved structure capable of transmitting vibration not only in a horizontal direction but also in a vertical direction to a target object.

본 발명에 따른 수평 수직 가진기는 평판 형상을 가지는 플레이트와, 전자석을 포함하는 제1이동자와, N극과 S극이 교번적으로 배치되어 있으며 상기 제1이동자와의 사이에 전자기력을 형성하여 상기 제1이동자를 직선으로 이동시키는 마그넷 트랙을 포함하며, 상기 제1이동자가 수평 방향으로 이동되도록 상기 플레이트에 결합되는 제1리니어모터와, 상기 플레이트 위를 구를 수 있도록 바퀴를 가지며, 상기 제1이동자에 연결되는 연결블럭과, 전자석을 포함하는 제2이동자와, N극과 S극이 교번적으로 배치되어 있으며 상기 제2이동자와의 사이에 전자기력을 형성하여 상기 제2이동자를 직선으로 이동시키는 마그넷 트랙을 포함하며, 상기 제2이동자가 수직 방향으로 이동되도록 상기 연결블럭에 결합되는 제2리니어모터와, 상기 제2이동자에 결합되며, 대상체가 결합되는 고정블럭을 포함하는 것을 특징으로 한다.A horizontal vertical impact machine according to the present invention includes a plate having a flat plate shape, a first mover including an electromagnet, an N pole and an S pole alternately arranged and forming an electromagnetic force with the first mover, A first linear motor including a magnet track for moving a first mover in a straight line, the first linear motor being coupled to the plate such that the first mover is moved in a horizontal direction, a wheel having a sphere on the plate, A second mover including an electromagnet, and a magnet for moving the second mover in a straight line, the N pole and the S pole being alternately arranged and forming an electromagnetic force with the second mover, A second linear motor including a track and coupled to the connecting block such that the second mover is moved in a vertical direction, And a fixed block to which the upper body is coupled.

본 발명에 따르면, 신축성을 가지는 소재로 이루어지며, 일단부는 상기 제1이동자에 결합되고 타단부는 상기 연결블럭에 결합되어 상기 연결블럭과 상기 제1이동자를 연결하는 연결부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.According to the present invention, it is preferable to further include a connecting member which is made of a stretchable material and has one end coupled to the first mover and the other end coupled to the connecting block to connect the connecting block to the first mover Do.

또한, 본 발명에 따르면 상기 고정블럭은, 상기 제2이동자에 결합되는 프레임과, 신축성을 가지는 소재로 이루어지며, 일단부는 상기 프레임에 결합되고 타단부는 상기 대상체에 결합되는 고정부재를 포함하는 것이 바람직하다.According to the present invention, the fixed block includes a frame coupled to the second mover, and a fixing member made of a material having elasticity, one end coupled to the frame, and the other end coupled to the object desirable.

본 발명에 따르면 대상체를 수평 및 수직방향으로 진동시킬 수 있을 뿐 아니라, 보다 더 현실에 가까운 진동 양상에 관하여 실험할 수 있다.According to the present invention, it is possible not only to vibrate the object in the horizontal and vertical directions, but also to experiment on vibration patterns closer to reality.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 수직 가진기의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평 수직 가진기의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평 수직 가진기의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a horizontal vertical exciter in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a schematic perspective view of a horizontal vertical exciter in accordance with another embodiment of the present invention.
3 is a schematic perspective view of a horizontal vertical shaker according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 수직 가진기에 관하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a horizontal vertical vibrator according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 수직 가진기의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a horizontal vertical exciter in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 수평 수직 가진기(100)는 플레이트(10)와, 제1리니어모터(20)와, 연결블럭(30)과, 제2리니어모터(40)와, 고정블럭(50)을 포함한다.1, the horizontal vertical vibrator 100 according to the present embodiment includes a plate 10, a first linear motor 20, a connecting block 30, a second linear motor 40, And a fixed block 50.

플레이트(10)는 평판 형상으로 형성되며, 진동을 차단할 수 있는 방진판 등으로 구성되는 것이 바람직하다.The plate 10 is preferably formed in a flat plate shape, and is preferably formed of a vibration-proof plate or the like capable of blocking vibration.

제1리니어모터(20)는 대상체(1)를 수평 방향으로 진동시키기 위한 것이다. 제1리니어모터(20)의 구성은 일반적인 리니어모터의 구성과 동일하다. 다만, 본 실시예에서는 후술하는 제2리니어모터와의 구별을 위해 제1리니어모터라 명칭한다. 한편, 리니어모터는 전자석을 포함하는 이동자와, N극과 S극이 교번적으로 배치되어 있는 마그넷 트랙을 포함하며, 전자석과 마그넷 트랙 사이의 전자기력에 의해 이동자가 직선이동되는 공지의 구성이다. 제1리니어모터(20)는 플레이트(10)에 결합되어 고정되는데, 이때 제1이동자(21)가 수평 방향으로 이동될 수 있도록 수평하게 배치된다.The first linear motor 20 is for vibrating the object 1 in the horizontal direction. The configuration of the first linear motor 20 is the same as that of a general linear motor. However, in this embodiment, the first linear motor is referred to as a first linear motor in order to distinguish it from the second linear motor to be described later. On the other hand, the linear motor includes a mover including an electromagnet and a magnet track in which N pole and S pole are alternately arranged, and the mover is linearly moved by the electromagnetic force between the electromagnet and the magnet track. The first linear motor 20 is fixedly coupled to the plate 10 by horizontally moving the first mover 21 in the horizontal direction.

연결블럭(30)은 플레이트 위를 구를 수 있도록 바퀴(31)를 가지는데, 특히 본 실시예의 경우 연결블럭(30)은 4개의 바퀴(31)를 가지는 수레 형상으로 형성된다. 연결블럭(30)은 연결부재(60)에 의해 제1이동자(21)에 연결되어 제1이동자(21)와 함께 이동된다. 이때, 연결부재(60)는 강성을 가지는 소재, 예를 들어 금속으로 이루어지며, 제1이동자(21)의 진동은 연결블럭(30)으로 그대로 전달된다.The connecting block 30 has a wheel 31 to allow it to be drawn on a plate. In particular, in this embodiment, the connecting block 30 is formed in a wagon shape having four wheels 31. The connecting block 30 is connected to the first mover 21 by the connecting member 60 and moves together with the first mover 21. [ At this time, the connecting member 60 is made of a material having rigidity, for example, metal, and the vibration of the first mover 21 is transmitted to the connecting block 30 as it is.

제2리니어모터(40)는 대상체를 수직 방향으로 진동시키기 위한 것이다. 제2리니어모터(40)의 구성은 일반적인 리니어모터의 구성과 동일하다. 제2리니어모터(40)는 연결블럭(30)에 결합되어 고정되는데, 이때 제2이동자(41)가 수직 방향으로 이동될 수 있도록 수직하게 배치된다.The second linear motor 40 is for oscillating the object in the vertical direction. The configuration of the second linear motor 40 is the same as that of a general linear motor. The second linear motor 40 is fixedly coupled to the connecting block 30, and is vertically disposed so that the second mover 41 can be moved in the vertical direction.

고정블럭(50)은 대상체를 제2이동자(41)에 연결하기 위한 것이다. 본 실시예의 경우 고정블럭(50)은 평판 형상으로 형성된다. 고정블럭(50)은 제2이동자(41)에 결합되며, 제2이동자(41)와 함께 이동(진동)된다. 그리고, 고정블럭(50)에는 대상체가 결합된다.The fixed block 50 is for connecting the object to the second mover 41. In this embodiment, the fixed block 50 is formed in a flat plate shape. The fixed block 50 is coupled to the second mover 41 and moved (oscillated) together with the second mover 41. [ Then, the fixed block 50 is coupled to the object.

한편, 수평 수직 가진기(100)는 제어부(도면 미도시)를 더 구비할 수 있다. 제어부는 제1리니어모터(20) 및 제2리니어모터(40)의 구동을 제어함으로써, 대상체에 인가하는 진동을 제어한다.Meanwhile, the horizontal vertical exciter 100 may further include a control unit (not shown). The control unit controls the driving of the first linear motor 20 and the second linear motor 40 to thereby control the vibration applied to the object.

상술한 바와 같이 구성된 수평 수직 가진기(10)에 있어서, 제1리니어모터의 제1이동자(21)가 수평 방향으로 진동하면, 제1이동자(21)에 연결된 연결블럭(30)도 함께 수평방향으로 진동되며, 따라서 연결블럭(30) 위에 결합되어 있는 제2리니어모터(40) 및 대상체도 수평 방향으로 진동된다. 그리고, 제2리니어모터의 제2이동자(41)가 수직 방향으로 진동하면, 고정블럭(50) 및 이에 결합된 대상체가 수직 방향으로 진동된다. When the first mover 21 of the first linear motor vibrates in the horizontal direction in the horizontal vertical vibrator 10 constructed as described above, the connecting block 30 connected to the first mover 21 also moves in the horizontal direction So that the second linear motor 40 and the object coupled to the connecting block 30 are also vibrated in the horizontal direction. Then, when the second mover 41 of the second linear motor vibrates in the vertical direction, the fixed block 50 and the object coupled thereto are vibrated in the vertical direction.

즉, 본 실시예에 따르면 대상체로 수평 방향 및 수직 방향으로 진동을 인가할 수 있으며, 따라서 다양한 형태의 진동 조건 하에서의 실험을 수행할 수 있다. 나아가, 본 실시예에 따른 수평 수직 가진기는 그 구성이 비교적 간단하므로 제작 비용을 절감할 수 있으며, 따라서 교육용으로 널리 보급할 수 있다는 장점을 가진다.That is, according to the present embodiment, vibration can be applied to the object in the horizontal direction and the vertical direction, so that the experiment under various vibration conditions can be performed. Furthermore, the horizontal vertical exciter according to the present embodiment has a relatively simple structure, which can reduce manufacturing cost and can be widely used for educational purposes.

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평 수직 가진기의 개략적인 사시도이다.2 is a schematic perspective view of a horizontal vertical exciter in accordance with another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 경우 앞선 실시예와 비교할 때 고정블럭(50A)의 구성이 상이하다. 본 실시예에 따른 고정블럭은 직육면체 형상으로 형성되되, 하면을 제외한 측면 및 상면은 개방되어 있는 프레임(51)을 가진다. 그리고, 고절블럭(50A)에는 대상체(1)를 프레임(51)에 연결하기 위한 고정부재(52)가 마련되어 있다. 고정부재(52)는 신축성을 가지는 소재, 예를 들어 스프링이나 고무 등과 같은 소재로 이루어지며, 일단부는 프레임(51)에 결합되고 타단부는 대상체(1)에 결합된다.Referring to FIG. 2, the structure of the fixed block 50A differs from that of the preceding embodiment in the present embodiment. The fixed block according to the present embodiment is formed in a rectangular parallelepiped shape, and has a frame 51 whose side faces and upper faces are open except the lower face. A fixing member 52 for connecting the object 1 to the frame 51 is provided in the fastening block 50A. The fixing member 52 is made of a material having elasticity, for example, a spring or a rubber, and one end is coupled to the frame 51 and the other end is coupled to the object 1.

본 실시예와 앞선 실시예를 비교하여 설명하면, 앞선 실시예에서는 대상체가 고정블럭에 견고하게 고정되므로, 고정블록으로 전달되는 진동 즉 제1리니어모터에서 발생된 수평 방향 진동과 제2리니어모터에서 발생된 수직 방향 진동이 그대로 대상체로 전달된다. Since the object is firmly fixed to the fixed block, the vibration transmitted to the fixed block, i.e., the horizontal vibration generated in the first linear motor and the vibration in the second linear motor, The generated vertical vibration is directly transmitted to the object.

하지만, 본 실시예에 따르면 프레임(51)과 대상체(1)가 고정부재(52)에 의해 연결된다. 따라서, 고정블록으로 전달된 진동이 직접 대상체(1)로 전달되는 것이 아니라 고정부재(52)를 통해 전달되는데, 이때 고정부재(52)가 신축성을 가지므로 대상체(1)로 전달되는 진동의 양상이 변화되게 된다. 즉, 고정블록으로 전달된 진동에 의해 고정부재(52) 자체가 신축하게 되는데, 이때 고정부재의 특성(즉, 공진주파수)과 제1리니어모터 및 제2리니어모터에서 발생되는 진동의 주파수에 따라 고정부재(52)에 공진이 발생하여 진동이 더 증폭될 수도 있고, 반대로 진동이 감쇠 될 수도 있다. 따라서, 보다 더 실제와 가까운 진동 양상에 관하여 실험할 수 있다.However, according to the present embodiment, the frame 51 and the object 1 are connected by the fixing member 52. Therefore, the vibration transmitted to the fixed block is not directly transmitted to the object 1 but is transmitted through the fixed member 52. At this time, since the fixing member 52 has elasticity, the vibration transmitted to the object 1 . That is, the fixing member 52 itself is expanded and contracted by the vibration transmitted to the fixed block. At this time, depending on the characteristics (i.e., resonance frequency) of the fixing member and the frequency of the vibration generated in the first linear motor and the second linear motor Resonance may occur in the fixing member 52 to further amplify the vibration, and conversely, vibration may be attenuated. Therefore, it is possible to experiment with vibration patterns closer to actual ones.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평 수직 가진기의 개략적인 사시도이다.3 is a schematic perspective view of a horizontal vertical shaker according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 경우에는 앞선 도 2의 실시예와 달리 연결부재(60B)가 신축성을 가지는 소재, 예를 들어 스프링으로 이루어진다. 연결부재(60B)의 일단부는 제1이동자(21)에 결합되며, 타단부는 연결블럭(30)에 결합된다.Referring to FIG. 3, in the present embodiment, the connecting member 60B is made of a material having elasticity, for example, a spring, unlike the embodiment of FIG. One end of the connecting member 60B is coupled to the first mover 21 and the other end is coupled to the connecting block 30. [

본 실시예와 앞선 도 2의 실시예를 비교하여 설명하면, 앞선 실시예에서는 연결블럭(30)이 강성을 가지는 연결부재(60)에 의해 제1이동자(21)에 견고하게 결합되므로, 제1이동자(21)의 진동이 그대로 연결블록(30)으로 전달된다. 2, since the connection block 30 is rigidly coupled to the first mover 21 by the connecting member 60 having rigidity, The vibration of the mover 21 is transmitted to the connection block 30 as it is.

하지만, 본 실시예에 따르면 제1이동자(21)와 연결블럭(30)을 연결하는 연결부재(60B)가 신축성을 가지므로, 제1이동자(21)의 진동이 직접 연결블록(30)으로 그대로 전달되는 것이 아니라 진동의 양상이 변화되게 된다. 즉, 연결부재(60B)의 특성(즉, 공진주파수)과 제1리니어모터(20)에서 발생되는 진동의 주파수에 따라 연결부재(60B)에 공진이 발생하여 진동이 더 증폭될 수도 있고, 반대로 진동이 감쇠 될 수도 있다. 따라서, 보다 더 실제와 가까운 진동 양상에 관하여 실험할 수 있다.However, according to the present embodiment, since the connecting member 60B connecting the first mover 21 and the connecting block 30 has elasticity, the vibration of the first mover 21 is directly transmitted to the connecting block 30 But the aspect of vibration is changed. That is, resonance occurs in the coupling member 60B according to the characteristics of the coupling member 60B (that is, the resonance frequency) and the frequency of the vibration generated in the first linear motor 20, Vibration may be attenuated. Therefore, it is possible to experiment with vibration patterns closer to actual ones.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

100...수평 수직 가진기 10...플레이트
20...제1리니어모터 21...제1이동자
30...연결블럭 40...제2이동자
50...고정블럭 51...프레임
52...고정부재 60...연결부재100 ... Horizontal Vertical Exciter 10 ... Plate
20 ... first linear motor 21 ... first mover
30 ... connection block 40 ... second mover
50 ... fixed block 51 ... frame
52 ... fixing member 60 ... connection member

Claims (3)

평판 형상을 가지는 플레이트;
전자석을 포함하는 제1이동자와, N극과 S극이 교번적으로 배치되어 있으며 상기 제1이동자와의 사이에 전자기력을 형성하여 상기 제1이동자를 직선으로 이동시키는 마그넷 트랙을 포함하며, 상기 제1이동자가 수평 방향으로 이동되도록 상기 플레이트에 결합되는 제1리니어모터;
상기 플레이트 위를 구를 수 있도록 바퀴를 가지며, 상기 제1이동자에 연결되는 연결블럭;
전자석을 포함하는 제2이동자와, N극과 S극이 교번적으로 배치되어 있으며 상기 제2이동자와의 사이에 전자기력을 형성하여 상기 제2이동자를 직선으로 이동시키는 마그넷 트랙을 포함하며, 상기 제2이동자가 수직 방향으로 이동되도록 상기 연결블럭에 결합되는 제2리니어모터; 및
상기 제2이동자에 결합되며, 대상체가 결합되는 고정블럭;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 수직 가진기.A plate having a flat plate shape;
A first mover including an electromagnet, and a magnet track having an N pole and an S pole alternately arranged and forming an electromagnetic force with the first mover to move the first mover in a straight line, A first linear motor coupled to the plate so that the first mover is moved in the horizontal direction;
A connecting block connected to the first mover, having wheels for pivoting on the plate;
A second mover including an electromagnet, and a magnet track having an N pole and an S pole alternately arranged and forming an electromagnetic force with the second mover to move the second mover in a straight line, A second linear motor coupled to the connecting block such that the second mover is moved in the vertical direction; And
And a fixed block coupled to the second mover and to which the object is coupled. 제1항에 있어서,
신축성을 가지는 소재로 이루어지며, 일단부는 상기 제1이동자에 결합되고 타단부는 상기 연결블럭에 결합되어 상기 연결블럭과 상기 제1이동자를 연결하는 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 수직 가진기. The method according to claim 1,
And a connection member connected to the connection block and connecting the connection block to the first mover, wherein the connection member is made of a stretchable material, and one end portion is coupled to the first mover and the other end is connected to the connection block, Exciter. 제1항에 있어서,
상기 고정블럭은,
상기 제2이동자에 결합되는 프레임과,
신축성을 가지는 소재로 이루어지며, 일단부는 상기 프레임에 결합되고 타단부는 상기 대상체에 결합되는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 수직 가진기.The method according to claim 1,
The fixed block includes:
A frame coupled to the second mover,
And a fixing member which is made of a stretchable material and has one end coupled to the frame and the other end coupled to the object.
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