KR100218401B1 - 엘리베이터의 위치검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘리베이터 카의 운행위치를 검출하는 기술에 관한 것으로, 보다 간단한 구성으로 보다 정확한 위치검출신호를 획득하기 위하여, 카의 진행방향을 기준으로 소정 간격을 두고 다수개의 통공(40A~40C)을 구비한 형태로 구성되어 승강로의 층상에 고정 설치된 플레이트(40)와;자 형상의 양측벽면에 투광소자와 수광소자를 한 쌍으로 하는 다수개의 광검출기를 일정한 간격으로 또는 일정하지 않은 간격으로 배열한 형태로 구성되어 상기 플레이트(40)상의 통공(40A~40C)과 교차되는 것에 의해 다수의 위치검출신호를 출력하는 위치 검출기(41)와; 입력포트(42)를 통해 입력되는 상기 다수의 위치검출신호를 연산처리하여 카의 절대위치를 검출하는 중앙처리장치(43) 및 연산처리부(44)로 카의 위치검출장치를 구성한 것이다.

Description

엘리베이터의 위치검출 장치

본 발명은 엘리베이터 카의 운행위치를 검출하는 기술에 관한 것으로, 특히 하나의 위치검출기에서 복수개의 절대위치를 검출할 수 있도록 위치 검출기를 구현하고, 이를 이용하여 제로레벨 착상이 가능하도록함과 아울러 재층상 맞춤이 용이하도록한 엘리베이터의 위치검출 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 엘리베이터에서 카를 승강장에 정확하게 착상시키기 위해 카의 절대위치를 검출하는 절대 위치 검출장치를 이용하게 된다. 즉, 엘리베이터의 운행시 절대 위치 검출장치로 건물의 층간 거리 및 층수를 측정하여 엘리베이터 제어반의 메모리에 저장하고, 이를 기본 거리 데이터로 사용한다.

그런데, 엘리베이터는 운행중에 여러 가지 이유로 인하여 정위치에 착상시킬 수 없는 경우도 발생되므로 확실하게 절대위치를 찾아내는 정위치 검출기 뿐만 아니라 부가기능을 구현하기 위해 착상레벨 근처(도어 죤: 도어를 열수 있는 착상부근 위치)의 정확한 절대위치값을 알 필요가 있다.

또한, 위치검출기의 온(on) 동작 고장이 발생하거나 오프동작 고장이 발생되는 경우 도어죤 이외의 위치에서 도어를 개방하게 되어 엘리베이터의 안전운행에 치명적인 영향을 미칠 수 있다.

한편, 도 1은 종래기술에 의한 엘리베이터의 기본 제어 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 시브(4)에 감겨진 로프(3)의 양끝단에 고정되어 상,하방향으로 운행되는 카(1) 및 균형추(2)와; 상기 카(1)를 운행시키기 위해 상기 시브(4)에 동력을 공급하는 전동기(5)와; 속도 제어명령과 감산기(9)로 부터 공급되는 편차신호(Ve)를 근거로 상기 전동기(5)의 구동을 제어하는 속도 제어장치(6)와; 상기 전동기(5)의 회전속도에 상응되는 개수의 속도검출신호(Vt)를 발생하는 속도 검출기(7)와; 위치검출기(10a),(10b),(10c)에서 각기 출력되는 절대위치신호(LU),(LD),(RL)를 근거로 속도 기준신호(Vp)를 발생하는 속도 기준신호 발생장치(8)와; 상기 속도 기준신호(Vp)에서 속도검출신호(Vt)를 감산하여 상기 편차신호(Ve)를 생성하는 감산기(9)와; 상기 카(1)에 설치되어 승강로의 층상(11)에 고정 설치된 플레이트(12a), (12b),(12c)와의 상호작용에 의해 절대위치신호(LU),(LD),(RL)를 출력하는 위치검출기(10a),(10b),(10c)로 구성되었다.

도 2는 상기 도 1에서 속도 기준신호 발생장치(8)의 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 상기 절대위치신호(LU),(LD),(RL)를 근거로 속도 기준신호(Vp)를 연산하는 중앙처리장치(8A)와;상기 속도 기준신호(Vp)를 연산하기 위한 처리 프로그램이 저장된 롬(8B)과; 상기 속도 기준신호(Vp)에 대한 연산결과 및 데이터가 저장되는 램(8C)과; 상기 절대위치신호(LU),(LD),(RL)를 입력하기 위한 입력장치(8D)와; 상기 중앙처리장치(8A)에 의해 연산처리된 속도 기준신호(Vp)를 출력하기 위한 출력장치(8E)와; 개입중단 제어용 시간을 카운트하는 개입중단 제어용 타이머(8F)로 구성되었다.

이와 같이 구성된 엘리베이터의 작용을 첨부한 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

각 승강장에서 대기중인 승객이 부름버튼을 눌러 승강장부름이 등록되거나 카에 탑승한 승객이 이동하고자 하는 목적층의 버튼을 눌러 카부름이 등록되는 경우, 속도 제어장치(6)에 해당 속도명령이 주어지고, 이에 따라 그 속도 제어장치(6)는 전동기(5)의 구동을 제어하여 카(1)가 목적한 층으로 주행하게 된다.

이때, 상기 카(1)를 목적한 층상의 제로 레벨(0 level)에 정확하게 정지시키기 위해 위치검출기(10a),(10b),(10c) 및 속도검출기(7)를 이용하여 절대위치를 검출하고 이를 근거로 편차신호(Ve)를 생성하여 상기 속도 제어장치(6)에 공급하게 되는데, 이 편차신호(Ve)의 생성과정을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 위치검출기(10a),(10b),(10c)는 카(1)의 절대위치를 검출하기 위한 장치로서 평상시에는 이들의 일측에서 각기 출력되는 자력이 그대로 타측에 전달되어 그 타측에서 각각의 절대위치신호(LU),(LD),(RL)가 로우로 출력되고, 목적한 층에 진입하기 시작하여 층상(11)의 승강로에 고정설치된 플레이트(12a),(12b),(12c)에 의해 자력이 차단될때에는 그 절대위치신호(LU),(LD), (RL)가 하이로 출력된다.

도 3은 상기 위치검출기(10a),(10b),(10c)의 동작범위 다시말해서, 상기 절대위치신호(LU),(LD),(RL)의 출력형태를 보인 것이다.

즉, 상기 카(1)가 상승주행을 시작하여 목적층에 진입할 때, 도 3에서와 같이 먼저, 절대위치신호(LD)가 하이로 출력되기 시작하고, 이어서 소정 시차를 두고 절대위치신호(RL),(LU)가 하이로 출력되기 시작한다. 또한, 카(1)가 층상(11)의 제로 레벨에서 벗어나기 시작한 후 도 3에서와 같이 먼저, 절대위치신호(LD)가 로우로 출력되기 시작하고, 이어서 소정 시차를 두고 절대위치신호(RL),(LU)가 로우로 출력되기 시작한다.

카(1)를 목적한 층상의 제로 레벨에 정확하게 정지(착상)시키기 위해 상승운행시 상기 속도기준신호 발생장치(8)는 절대위치신호(LD)가 하이로 입력되기 시작하는 시점에서 절대위치를 검출하고, 절대위치신호(RL)가 하이로 입력되기 시작하는 시점에서 절대위치를 검출한다. 절대위치가 입력된 후 상기 속도검출신호(Vt)를 카운트하여 제로 레벨(도 3의 B지점)이라고 판단되는 지점에서 카(1)의 주행을 정지시키게 된다.

한편, 카(1)가 목적한 층에 정지하여 많은 승객이 승차하거나 로프(3)가 늘어나 그 카(1)가 제로 레벨보다 아래에 정지하거나 다른 이유로 인하여 제로 레벨에 도달되지 않은 상태에서 정지하는 경우, 즉, 도 3에서 A구간이나 C구간에 정지하는 경우, 상기 속도기준신호 발생장치(8)는 소정의 지령을 발생하고, 이에 의해 카(1)가 B레벨까지 이동되어 재층상 맞춤이 이루어진다.

그러나, 이와 같은 종래 엘리베이터의 위치검출방식을 이용하는 경우 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 위치검출 센서의 검출 오류 및 지연시간에 대한 문제점이 있다. 즉, 플레이트가 위치검출기에 진입될때에는 지연시간이 거의 발생되지 않는 반면, 탈출될때에는 카의 속도에 따라 오프시간에 많은 편차가 발생되므로 실험을 통한 위치검출기 오프 타임 보정용 데이터 베이스를 이용하게 되는데, 각 위치검출기의 자기력 특성이 다양하므로 정확한 보정이 어렵고 이에 의해 플레이트 탈출시 위치 보정값이 많은 차이를 갖게 되는 문제점이 있었다.

둘째, 절대위치 검출시의 문제점이 있다. 즉, 상승 주행시 절대위치신호 LD가 입력되기 시작한 후 로터리 엔코더와 같은 속도 검출기의 출력 펄스를 근거로 검출한 이동거리로 부터 제로 레벨까지 카운트하여 제로 레벨에 정지하게 되는데, 통상적으로 절대위치신호 LD가 입력되기 시작하는 시점이 층상전 125mm~150mm까지임을 감안한다면 많은 출력을 발생하는 로터리엔코더와 같은 속도검출기를 부착하여 정확한 층상을 카운트해야 하므로 그에 따라 많은 비용이 소요된다. 또한, 제로 레벨의 착상이 부정확하므로 아날로그 센서에 의한 절대위치를 찾아서 제로레벨에 착상시키는 방법을 사용하게 되는데, 이와 같은 기능을 수행하기 위해 적어도 두 개 이상의 플래이트를 승강로에 부착하여야 할 뿐만 아니라 다수개의 위치검출기를 필요로하고, 또한 그 위치검출기가 각각 독립적으로 취부되므로 취부상의 오류에 의해 정밀착상에 문제점이 야기되었다.

셋째, 재층상 맞춤의 문제점이 있다. 즉, 재층상 맞춤거리가 매우 길고, 또한, 재층상 맞춤을 실시하여도 구간 A의 절대 위치점을 알지 못한채 카가 이동하게 된다. 브레이크가 걸려있는 정지위치에서는 로터리 엔코더의 출력도 없으므로 카가 아래 방향으로 이동하여도 제어부에서는 단순히 카가 구간 A의 어느 곳에 위치하고 있다는 사실만을 인식할 뿐 어느정도 이동할지에 대해서는 알수 없다. 따라서, 정확하게 제로 레벨에 정지하는데 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 승강로상에 설치되는 위치검출 장치의 구성을 보다 간단히 하면서 보다 많은 절대위치를 검출하는 위치검출기를 창안하고, 이를 이용하여 제로 레벨 착상과 재층상 맞춤을 실현하는 엘리베이터의 위치검출 장치를 제공함에 있다.

도1은 종래기술에 의한 엘리베이터의 기본 제어 블록도.

도2는 도 1에서 속도 기준신호 발생장치의 상세 블록도.

도3은 절대위치신호의 출력형태를 보인 파형도.

도4는 본 발명에 의한 엘리베이터 카의 위치 검출 블록도.

도5는 본 명에 의한 위치검출 처리 회로도.

도6a는 본 발명에 의한 위치 검출기 및 플레이트에 개략도.

도6b는 위치검출기의 종단면도.

도7은 위치검출기와 플레이트의 동작 설명도.

도8a는 위치검출기의 설계 예시도.

도8b는 플레이트의 설계 예시도.

도9는 본 발명에 의한 위치검출기의 출력 파형도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

40 : 플레이트 40A~40E : 통공

41 : 위치검출기 42 : 입력포트

43 : 중앙처리장치 44 : 연산처리부

45 : 출력포트

도 4는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 엘리베이터의 위치검출 장치의 일실시 예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이,자 형상의 양측벽면에 투광소자와 수광소자를 한 쌍으로 하는 광검출기를 일정한 간격으로 또는 일정하지 않은 간격으로 배열한 형태로 구성되어 플레이트(40)의 통공과 교차되는 것에 의해 다수의 위치검출신호를 출력하는 위치 검출기(41)와; 상기 다수의 위치검출신호를 입력하는 입력포트(42)와; 상기 입력포트(42)를 통해 입력되는 다수의 위치검출신호를 연산처리하여 카의 절대위치를 검출하는 중앙처리장치(43) 및 연산처리부(44)와; 상기 검출된 카의 절대위치 정보를 엘리베이터의 제어반측으로 출력하는 출력포트(45)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

하나의 위치검출기(41)는 다수개의 광검출기(PT1,PR1~PT10,PR10)로 이루어지며, 각 광검출기(PT1,PR1~PT10,PR10)는 도 6a,6b 및 도 7에서와 같이 이루어진다.

즉,자 형상의 위치검출기(41)의 일측 벽면의 통공내에 투광소자(PT1)가 설치됨과 아울러 타측 벽면의 대응 통공내에 수광소자(PR1)가 설치되며, 이 한 쌍의 투,수광소자(PT1,PR1)가 하나의 광검출기를 이룬다. 그리고, 이와 같은 광검출기(PT2,PR2~PT10,PR10)가 일정간격으로 또는 일정하지 않은 간격으로 배열된다.

또한, 상기 위치검출기(41)는 도 6a 및 도 7에서와 같이 엘리베이터 카의 승,하강시 층상의 제로 레벨 영역에서 플레이트(40)와 교차되는데, 그 플레이트(40)는 도 6a 및 도 7에서와 같은 형상을 갖는다.

즉, 카의 진행방향으로 직사각형의 통공(40A),(40C),(40E)이 순차적으로 형성되어 있으며, 그 통공(40A),(40C)의 사이에 정사각형의 통공(40B)이 형성되고, 통공(40C),(40E)의 사이에 정사각형의 통공(40D)이 형성되어 있다.

상기 위치검출기(41)가 플레이트(71)의 설치영역 이외의 영역을 주행중일때에는 각 투광소자(PT1~PT10)에서 투사되는 광이 그대로 수광소자(PR1~PR10)에 입사되므로 그 수광소자(PR1~PR10)측에서 각각 로우가 출력된다.

그러나, 상기 위치검출기(41)가 플레이트(71)의 설치영역에 진입하여서는 투광소자(PT1,PT10)와 수광소자(PR1,PR10) 사이에 상기 통공(40B)이 위치하거나 통공(40D)이 위치하는 경우를 제외하고 투광소자(PT1,PT10)에서 투사되는 광이 그 플레이트(71)에 의해 차단되어 수광소자(PR1,PR10)에서 하이가 출력된다.

이와 마찬가지로, 위치검출기(41)가 플레이트(71)의 설치영역에 진입하여 각 투광소자(PT2~PT9)와 수광소자(PR2~PR9) 사이에 통공(40A~40E)이 위치하는 경우를 제외하고 각 투광소자(PT2~PT9)에서 투사되는 광이 그 플레이트(71)에 의해 차단되어 수광소자(PR2~PR9)에서 하이가 출력된다.

결국, 상기의 설명에서와 같이 위치검출기(41)가 층상의 제로레벨 근방에서 상기 플레이트(71)와 교차되면서 투광소자(PT1~PT10)에서 투사되는 광이 차단되거나 통과되고, 이에 의해 각 수광소자(PR1~PR10)측에서 도 9와 같은 광검출신호 즉 위치검출신호(a~e,a'~e')가 출력되며, 이 위치검출신호(a~e,a'~e')를 이용하여 카의 제로 레벨을 검출하게 된다.

상기 위치검출신호(a~e,a'~e')의 신뢰성 검증 및 온,오프 고장 체크방법에 대해 설명한다.

카의 상승 주행시 위치검출신호(a,a')를 제외하고 나머지의 위치검출신호(b~e, b'~e')는 b→c→d→e→e'→d'→c'→b' 순으로 온(하이), 오프(로우)를 반복한다. 하강 주행시에는 이와 반대순으로 출력된다.

온,오프 고장 검출은 각 광검출기(PT1,PR1~PT10,PR10)의 처음 진입시에 수행된다.

위치검출신호(a)가 온된 후 위치검출신호(b)가 온되어야 하는데, 위치검출신호(c)가 온되면 그 위치검출신호(b)를 오프고장으로 처리한다. 위치검출신호(b)가 온된 후 위치검출신호(c)가 온되어야 하는데, 위치검출신호(d)가 온되면 그 위치검출신호(c)를 오프고장으로 처리한다. 이후에도 동일한 방법으로 오프고장을 체크한다.

위치검출신호(a)가 오프된 후 위치검출신호(b)가 오프되어야 하는데, 위치검출신호(c)가 오프되면 그 위치검출신호(b)를 온고장으로 처리한다. 위치검출신호(b)가 오프된 후 위치검출신호(c)가 오프되어야 하는데, 위치검출신호(d)가 오프되면 그 위치검출신호(c)를 온고장으로 처리한다. 이후에도 동일한 방법으로 온고장을 체크한다.

한편, 도 5와 같은 출력 처리회로를 이용하여 카의 절대위치 ±0.5mm를 검출할 수 있는데, 이는 소프트웨어와 하드웨어의 신호로 구현이 가능한다.

소프트웨어적으로는, if((a=OFF) AND (a'=OFF) AND (d=ON) AND (d'=ON) AND (e=ON) AND (e'=ON)) then 절대위치 = ±0.5 와 같은 로직으로 처리되는데, 이 프로그램이 구현상 복잡하며 절대위치 검출까지 중앙처리장치(43)의 연산시간에 따라 많은 시간차가 발생된다.

그러나, 이를 하드웨어로 구현하는 경우 지연시간이 발생되지 않아 실시간 처리가 가능하게 되며, 도 5는 이의 구현예를 보인 것이다. 즉, 도 5에서, 상기 위치검출신호(a),(a')를 인버터(51A),(51B)를 각기 통해 앤드게이트(52)의 입력으로 제공하고, 다른 위치검출신호(d),(d'),(e),(e')를 직접 앤드게이트(52)의 입력으로 제공하여 카의 제로 레벨에서 그 앤드게이트(52)로 부터 하이가 출력되도록 한 것이다.

또한, 상기 각 위치검출신호들의 조합으로 착상전 175mm부터 0.5mm까지 지속적으로 절대위치를 알 수 있으므로 로터리 엔코더의 출력값으로 남은 거리를 계산하고 이를 위치 검출기(41)의 출력신호와 비교하여 기준속도 파형을 출력하게 되므로 보다 용이하게 제로 레벨에 착상할 수 있게 된다.

착상전 0.5mm가 감지될 때 브레이크 구동지령을 발생하여 제로 레벨에 착상시키게 되는데, 이때, 브레이크 구동지령 타이머를 이용하여 브레이크 시간을 조정 가능하게 함으로써 제로 레벨에 정확하게 착상시킬 수 있게 된다. 착상전 0.5mm까지 모터에 의한 제어가 가능하므로 카의 중량이나, 균형추, 승강로 케이블에 따른 레벨 오차를 줄일 수 있다.

재층상 맞춤의 범위가 좁아져 약간이라도 더 카가 하강되거나 로프가 늘어나는 경우에도 곧바로 재층상 맞춤 운전이 수행된다.

또한, 재층상 실시시에 절대위치의 조합으로 카의 절대위치를 알 수 있고 이에 따른 잔여거리 연산이 가능하게 되어(절대위치를 알 수 있으므로) 재층상 맞춤시에도 잔여거리에 대응한 속도제어가 가능해진다. 즉, 라운드(round)를 갖는 기준속도치를 발생하여 카의 속도를 제어하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 다수의 광검출기를 하나의 위치검출기내에 포함시켜 그 광검출기들의 일부는 일정한 간격으로 나머지는 일정하지 않은 간격으로 배열하고, 이들의 출력신호를 이용함으로서 카의 절대위치를 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다. 또한, 플레이트에 다수의 통공을 설치하여 위치검출기에 설치된 각각의 광검출기와 교차되게 함으로써 하나의 층상에 하나의 플레이트와 하나의 위치검출기만을 필요로하게 되어 그만큼 승강로가 단순해지고 설치작업이 용이해지는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 카의 진행방향을 기준으로 소정 간격을 두고 다수개의 통공(40A~40C)을 구비한 형태로 구성되어 승강로의 층상에 고정 설치된 플레이트(40)와;자 형상의 양측벽면에 투광소자와 수광소자를 한 쌍으로 하는 다수개의 광검출기를 일정한 간격으로 또는 일정하지 않은 간격으로 배열한 형태로 구성되어 상기 플레이트(40)상의 통공(40A~40C)과 교차되는 것에 의해 다수의 위치검출신호를 출력하는 위치 검출기(41)와; 입력포트(42)를 통해 입력되는 상기 다수의 위치검출신호를 연산처리하여 카의 절대위치를 검출하는 중앙처리장치(43) 및 연산처리부(44)로 구성한 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 위치검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 플레이트(40)는 광검출기(PT1,PR1),(PT10,PR10)를 제외한 나머지 광검출기(PT2,PR2~PT9,PR9)와 순차적으로 교차할 수 있도록 직사각형의 통공(40A), (40C),(40E)이 순차적으로 형성되고, 모든 광검출기(PT1,PR1~PT10,PR10)와 순차적으로 교차할 수 있도록 상기 통공(40A),(40C)의 사이와 통공(40C),(40E)의 사이에 정사각형의 통공(40B),(40D)이 각기 형성된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 위치검출 장치.
3. 제1항에 있어서, 위치검출기(41)는 한 쌍의 광검출기를 구성하는 투,수광소자(PT1),(PR1) 중 투광소자(PT1)는 일측 벽면의 통공내에 설치되고, 수광소자(PR1)는 타측 벽면의 대응 통공내에 설치되며, 상기와 같은 다수개의 광검출기가 일부는 일정한 간격으로 나머지는 일정하지 않은 간격으로 배열되는 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 위치검출 장치.
4. 제1항에 있어서, 다수의 위치검출신호를 앤드조합하여 카의 제로레벨 검출신호를 출력하는 앤드게이트(52)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 위치검출 장치.

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