KR100275580B1 - Vibration reduction device of elevator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엘리베이터의 진동 저감장치에 관한 것으로, 종래에는 가이드레일의 굴곡에 의하여 발생되는 진동에 대해 실제 가이드롤러 및 방진고무에서의 진동 차단 효과가 미비하여 횡방향 진동이 그대로 승강차에 전달되어 탑승자의 불안감 및 불쾌감을 유발시키는 문제점이 있었던 바, 본 발명에서는 승강차에 횡방향으로 고정 설치되는 안내부재와, 그 안내부재에 미끄러지게 결합되어 승강차의 횡방향 진동시 그 승강차와 함께 횡방향으로 미끄럼운동을 하는 질량부재와, 그 질량부재에 일단이 구속되는 반면 승강차에 타단이 구속되어 상기한 승강차의 횡방향 진동에 대해 질량부재가 일정한 진동수를 갖도록 소정의 스프링 정수를 갖는 탄성부재로 구성함으로써, 가이드레일의 굴곡에 의해 발생되는 가진주파수와 동일한 진동주파수를 갖도록 하여 승강차 쪽으로 전달되는 횡방향 진동을 최소한으로 감쇠시켜 승차감을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to an apparatus for reducing vibration of an elevator, and in the related art, the vibration blocking effect of the actual guide roller and the anti-vibration rubber is insufficient for vibration generated by the bending of the guide rail, so that the lateral vibration is transmitted to the elevator as it is. There is a problem causing anxiety and discomfort of the bar, in the present invention, the guide member fixed to the elevator in the transverse direction, coupled to the guide member is slidably coupled to the guide member in the transverse direction of the elevator car in the transverse direction A mass member for sliding, and one end of which is constrained to the mass member, while the other end is constrained to the elevating vehicle so that the mass member has a predetermined spring constant with respect to the lateral vibration of the elevating vehicle. In this configuration, the vibration frequency is the same as the excitation frequency generated by the bending of the guide rail. To attenuate the transverse vibration transmitted into the open elevator car to a minimum it is possible to improve the riding comfort.
Description
본 발명은 엘리베이터의 진동 저감장치에 관한 것으로, 특히 승강차에 감쇠기를 장착하여 횡진동을 저감시키는데 적당한 엘리베이터의 진동 저감장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for reducing vibration of an elevator, and more particularly, to an apparatus for reducing vibration of an elevator suitable for reducing lateral vibration by attaching an attenuator to a car.
일반적으로 엘리베이터는 빌딩이나 아파트와 같은 고층 건물에 주로 설치되어 수직방향으로 승강하면서 승객이나 물품 등을 목적층까지 이동시키는 것으로, 이러한 엘리베이터는 대개가 좁고 밀폐된 공간에서 고속으로 운행되어 미세한 진동에도 승객들은 심한 불안감을 느끼게 되므로 항상 정숙한 상태에서 운행되도록 요구받고 있다.In general, elevators are mainly installed in high-rise buildings such as buildings or apartments to move passengers or goods to the target floor while lifting in the vertical direction. These elevators are usually operated at high speed in a narrow and enclosed space, so that passengers can be subjected to minute vibrations. Because they feel severe anxiety, they are always required to run in a quiet state.
그럼에도 불구하고, 엘리베이터가 설치되는 대개의 건물들은 자중 및 제설비의 수직 압축력에 의해 기하학적인 변형이 발생되는 것은 물론, 풍압에 의한 탄성적인 변형도 발생하게 된다.Nevertheless, most buildings in which elevators are installed are not only geometrically deformed by self-weight and vertical compression force of the facility, but also elastically deformed by wind pressure.
이러한 기하학적 변형 및 탄성적인 변형은 건물내 승강로에 수직으로 설치되어 승강차의 측부가 미끄러지게 지지되는 가이드레일에 전달되어, 상기 승강차의 주행시 횡진동을 발생시키면서 탑승객의 불안감 및 불쾌감을 유발시켜 왔다.These geometric deformations and elastic deformations are vertically installed on the hoistway in the building and transmitted to the guide rails in which the sides of the hoistway are slidably supported, thereby causing anxiety and discomfort of the passengers while generating lateral vibrations during the hoisting of the hoistway. .
도 1은 종래 엘리베이터의 주행시스템을 보인 개략도로서 이에 도시된 바와 같이, 종래의 엘리베이터는 건물내 승강로의 측벽에 수직방향으로 설치되는 가이드레일(1)과, 그 가이드레일(1)을 따라 별도의 구동수단에 의해 승강하면서 승객을 목적층까지 이동시키는 승강차(2)로 구성되어 있다.1 is a schematic view showing a traveling system of a conventional elevator, as shown in the drawing, a conventional elevator includes a guide rail 1 installed vertically on a side wall of a hoistway in a building, and a separate along the guide rail 1. It consists of a hoisting vehicle 2 which moves a passenger to a target floor while lifting by a drive means.
상기 승강차(2)는 통상적인 박스형으로 그 상단에는 구동수단이 결합되는 크로스헤드(2a)가 가 결합되는 반면 하단에는 베이스빔(2b)이 결합되고, 상기 크로스헤드(2a)의 상면측 및 베이스빔(2b)의 저면측에는 가이드레일(1)에 구름접촉되어 승강차(2)의 승강운동을 안내하는 가이드롤러(2c)가 각각 장착되며, 상기 베이스빔(2b)의 상측 모서리부에는 가이드레일(1)의 변형에 따른 횡방향 진동을 저감시키기 위한 방진고무(2d)가 장착되어 있다.The elevator 2 is a conventional box-shaped cross-head (2a) that is coupled to the drive means is coupled to the upper end, while the base beam (2b) is coupled to the bottom, the upper surface side and the crosshead (2a) On the bottom side of the base beam 2b, guide rollers 2c are respectively mounted to contact the guide rails 1 and guide the lifting movement of the hoist 2, and guides are provided at upper corners of the base beam 2b. An anti-vibration rubber 2d for reducing the lateral vibration caused by the deformation of the rail 1 is mounted.
상기와 같이 구성된 종래의 엘리베이터에서는, 구동수단의 작동에 의해 승강차(2)가 가이드레일(1)을 따라 상,하로 승강하면서 탑승객을 목적층까지 이동시키게 되는데, 이때 상기 가이드레일(1)의 기하학적 변형 및 탄성적인 변형으로 인하여 그 가이드레일(1)에 접촉되는 가이드롤러(2c) 및 방진고무(2d)에 진동이 발생되어 승강차(2)로 전달되므로, 이러한 진동은 완충역할을 하는 가이드롤러(2c) 및 방진고무(2d)에 의해 일부가 흡입되어 감쇠되는 것이었다.In the conventional elevator configured as described above, the elevator 2 is moved up and down along the guide rail 1 by the operation of the driving means to move the passengers to the target floor, wherein the guide rail 1 Due to the geometrical and elastic deformations, vibrations are generated in the guide rollers 2c and the anti-vibration rubber 2d in contact with the guide rails 1 and transmitted to the elevator 2, so that the vibrations act as a buffer. A part was sucked in and attenuated by the roller 2c and the dustproof rubber 2d.
그러나, 상기와 같은 종래의 엘리베이터에 있어서, 상기한 가이드레일(1)의 굴곡에 의하여 발생되는 진동은 사람에게 가장 민감한 5Hz 이하의 저주파수 대역으로, 실제 가이드롤러(2c) 및 방진고무(2d)에서는 진동 차단 효과가 미비하여 횡방향 진동이 그대로 승강차(2)에 전달되어 탑승자의 불안감 및 불쾌감을 유발시키는 문제점이 있었다.However, in the conventional elevator as described above, the vibration generated by the bending of the guide rail 1 is a low frequency band of 5 Hz or less, which is most sensitive to humans, and in the actual guide roller 2c and the anti-vibration rubber 2d, Since the vibration blocking effect is insignificant, the lateral vibration is transmitted to the elevator 2 as it is, causing anxiety and discomfort of the occupant.
즉, 상기 가이드레일(1)의 곡률거리와 승강차(2)의 주행속도에 의해 결정되는 가진주파수는 승강차 횡진동의 1차 진동모드 대역으로 승강차(2)의 진동크기가 증가하는 공진이 발생될 수 있다. 이때, 상기 승강차(2)의 1차 진동모드 형상은 도 2에 도시된 바와 같이, 외란이 승강차(2)에 가진될 경우 변형전 플렛폼(F)과 변형후 플렛폼(F') 및 변형전 승강차(2)와 변형후 승강차(2') 사이를 동일 위상으로 병진운동을 하게 되므로, 상기 가이드레일(1)을 포함하는 플렛폼(F)과 승강차(2) 사이에 방진고무(2d)를 개재시켜 플렛폼(F)과 승강차(2)의 상대변위를 이용한 승강차(2)의 횡진동 감쇠장치의 효과는 미비하게 되는 것이다.That is, the excitation frequency determined by the curvature distance of the guide rail 1 and the traveling speed of the elevator 2 is a resonance in which the vibration magnitude of the elevator 2 increases to the first vibration mode band of the lateral vibration of the elevator. This may occur. At this time, the first vibration mode shape of the hoist (2) is as shown in Figure 2, when the disturbance is excited on the hoist (2) platform before deformation (F) and after deformation (F ') and deformation Since the translational motion is performed in the same phase between the front elevator 2 and the post-deformation elevator 2 ', the anti-vibration rubber between the platform F including the guide rail 1 and the elevator 2 ( The effect of the lateral vibration damping device of the elevator 2 using the relative displacement of the platform F and the elevator 2 via 2d) becomes inadequate.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 엘리베이터가 가지고 있는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 가이드레일의 굴곡에 의해 승강차 쪽으로 전달되는 횡방향 진동을 최소화하여 승차감을 향상시킬 수 있는 엘리베이터의 진동 저감장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the conventional elevator as described above, elevator vibration reduction device that can improve the ride comfort by minimizing the lateral vibration transmitted to the elevator car by the bending of the guide rail The purpose is to provide.
도 1은 종래 엘리베이터의 구성을 정면에서 보인 개략도.1 is a schematic view showing the structure of a conventional elevator from the front;
도 2는 종래 엘리베이터에서 승강차의 횡진동 1차 고유진동 모드형상을 보인 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing the lateral vibration primary natural vibration mode shape of the elevator in the conventional elevator.
도 3은 본 발명에 의한 진동 저감장치가 구비된 엘리베어터를 파단하여 개략적으로 보인 사시도.Figure 3 is a perspective view schematically showing a broken breaker equipped with a vibration reducing device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 진동 저감장치를 파단하여 보인 사시도.Figure 4 is a perspective view of the vibration reducing device according to the present invention broken.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 동진동 감쇠기 11 : 미끄럼봉10 dynamic vibration damper 11: sliding rod
12 : 질량차 13 : 코일스프링12: mass difference 13: coil spring
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 승강차에 횡방향으로 고정 설치되는 안내부재와, 그 안내부재에 미끄러지게 결합되어 승강차의 횡방향 진동시 그 승강차와 함께 횡방향으로 미끄럼운동을 하는 질량부재와, 그 질량부재에 일단이 구속되는 반면 승강차에 타단이 구속되어 상기한 승강차의 횡방향 진동에 대해 질량부재가 일정한 진동수를 갖도록 소정의 스프링 정수를 갖는 탄성부재로 이루어진 엘리베이터의 진동 저감장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, a guide member fixed to the elevator in the transverse direction, and slidingly coupled to the guide member to the sliding movement in the lateral direction together with the elevator car in the transverse vibration of the elevator And an elastic member having a predetermined spring constant so that one end is constrained to the mass member while the other end is constrained to the elevator so that the mass member has a constant frequency against the transverse vibration of the elevator. A vibration reducing device is provided.
이하, 본 발명에 의한 엘리베이터의 진동 저감장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the vibration reduction device of the elevator according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 의한 진동 저감장치가 구비된 엘리베어터를 파단하여 개략적으로 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 진동 저감장치를 파단하여 보인 사시도이다.Figure 3 is a perspective view schematically showing the breaker of the elevator equipped with a vibration reduction device according to the present invention, Figure 4 is a perspective view showing a breakage of the vibration reduction device according to the present invention.
이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 엘리베이터의 진동 저감장치는, 건물내 승강로의 측벽에 수직방향으로 설치된 가이드레일(도 1에 도시)(1)을 따라 별도의 구동수단에 의해 승강하면서 승객을 목적층까지 이동시키기 위한 승강차(2)에 설치되는 동(動)질량 감쇠기(10)로서, 보다 정확하게는 승강차(2)의 상부 및 하부에 결합되는 크로스헤드(2a) 및 베이스빔(2b)에 각각 설치된다.The vibration reduction device of the elevator according to the present invention, as shown in the drawing, is intended for passengers while being lifted by separate driving means along a guide rail (shown in FIG. 1) installed vertically on the side wall of a hoistway in a building. Dynamic mass damper 10 provided in a hoist 2 for moving up to a floor, more precisely a crosshead 2a and a base beam 2b that are coupled to the top and bottom of the hoist 2. Are installed on each.
상기 동질량 감쇠기(10)는 승강차(2)의 크로스헤드(2a) 및 베이스빔(2b)에 각각 횡방향으로 고정 설치되는 안내부재인 복수개의 미끄럼봉(11)과, 그 미끄럼봉(11)에 미끄러지게 삽입 결합되어 가이드레일(1)의 굴곡에 의한 승강차(2)의 횡방향 진동시 그 승강차(2)와 함께 횡방향으로 미끄럼운동을 하는 질량부재인 질량차(12)와, 그 질량차(12)에 일단이 구속되는 반면 크로스헤드(2a) 및 베이스빔(2b)의 일측면에 타단이 구속되어 상기한 승강차(2)의 횡방향 진동에 대해 질량차(12)가 일정한 진동수를 갖도록 소정의 스프링 정수를 갖는 탄성부재인 코일스프링(13)으로 이루어진다.The same mass attenuator 10 includes a plurality of sliding rods 11, which are guide members fixed to the crosshead 2a and the base beam 2b of the elevator 2 in the transverse direction, respectively, and the sliding rods 11 thereof. And mass difference 12, which is a mass member which is slidably inserted into and coupled to the sliding rail in the transverse direction along with the lift vehicle 2 when the lift vehicle 2 is laterally vibrated due to the bending of the guide rail 1; One end is constrained to the mass difference 12, while the other end is constrained to one side of the crosshead 2a and the base beam 2b so that the mass difference 12 is lateral to the lateral vibration of the hoist 2. Is made of a coil spring 13 which is an elastic member having a predetermined spring constant so as to have a constant frequency.
상기 질량차(12)의 고유진동수는 그 질량차(12)의 질량과 코일스프링(13)의 스프링 정수를 일정 비율로 하여 승강차(2)에 전달되는 가진주파수와 일치되도록 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the natural frequency of the mass difference 12 is equal to the excitation frequency transmitted to the elevator 2 by using the mass of the mass difference 12 and the spring constant of the coil spring 13 at a predetermined ratio.
도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.In the drawings, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 엘리베이터의 진동 저감장치는 다음과 같이 동작된다.The vibration reduction device of an elevator according to the present invention configured as described above is operated as follows.
즉, 상기 엘리베이터의 승강차(2)가 승강로에서 상,하로 이동할 때에 상기 승강차(2)의 상,하부에 각각 설치된 가이드롤러(도 1에 도시)(2c)가 승강로에 수직으로 설치된 가이드레일(1)과 구름접촉하면서 승강하게 되는데, 상기 가이드레일(1)은 전술한 바와 같이 건물의 기하학적 변형 및 탄성적인 변형에 의해 굴곡이 발생되고, 그 가이드레일(1)의 굴곡에 의해 구름접촉하고 있는 가이드롤러(2c)에 횡방향 진동이 전달되어 결국 승강차(2)에 횡방향 진동이 발생된다.That is, when the elevator 2 of the elevator moves up and down in the hoistway, the guide rollers (shown in FIG. 1) 2c respectively installed on the upper and lower parts of the hoistway 2 are guide rails installed perpendicular to the hoistway. As the above-described guide rail (1) is raised and lowered in contact with the cloud, the guide rail (1) is bent by the geometrical and elastic deformation of the building as described above, and the rolling contact by the bending of the guide rail (1) Transverse vibration is transmitted to the guide roller 2c which exists, and transverse vibration arises in the elevator car 2 eventually.
이때, 상기 승강차(2)에 전달되는 진동은 그 승강차(2)의 크로스헤드(2a) 및 베이스빔(2b)에 설치된 동질량 감쇠기(10)에 의해 소진되어 승강차가 안정적으로 주행을 하게 되는 것이다.At this time, the vibration transmitted to the hoist 2 is exhausted by the same mass attenuator 10 provided in the crosshead 2a and the base beam 2b of the hoist 2 so that the hoist can run stably. Will be.
이러한, 상기 동질량 감쇠기의 동작을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.The operation of the same mass attenuator will be described in more detail as follows.
상기 승강차(2)가 가이드레일(1)의 굴곡에 의해 일정한 가진주파수를 갖고 횡방향으로 진동하게 되면, 그 진동에너지는 승강차(2)에 일단이 구속된 코일스프링(13)을 통해 질량차(12)에 전달되고, 그 진동에너지를 전달받은 질량차(12)는 미끄럼봉(11)을 따라 진동하게 되는데, 이때 상기 질량차(12)의 질량과 코일스프링(13)의 스프링 정수를 일정 비율로 하여 이루어진 고유진동수가 상기한 가진주파수와 일치되므로 승강차(2)의 횡방향 진동이 상쇠된다.When the elevator 2 vibrates in the transverse direction with a constant excitation frequency by the bending of the guide rail 1, the vibration energy is mass through the coil spring 13, one end of which is bound to the elevator 2 The mass difference 12 which is transmitted to the vehicle 12 and received the vibration energy is vibrated along the sliding rod 11, wherein the mass of the mass difference 12 and the spring constant of the coil spring 13 Since the natural frequencies made at a constant rate coincide with the excitation frequencies described above, the lateral vibrations of the hoisting vehicle 2 cancel out.
다음은, 본 발명 동질량 감쇠기의 효과를 설명하기 위하여 가이드롤러, 승강차 및 동질량 감쇠기의 관계를 모델링한 것이다.Next, in order to explain the effect of the same mass damper of the present invention, the relationship between the guide roller, the lift and the same mass damper is modeled.
여기서, m1 : 승강차의 질량Where m1 is the mass of the lift
m2 : 동질량 감쇠기의 질량m2: mass of the same mass damper
k1 : 가이드롤러의 스프링 정수k1: spring constant of the guide roller
k2 : 동질량 감쇠기의 스프링 정수k2: spring constant of the equal mass damper
F(t) : 가이드레일 굴곡에 의한 외란력F (t): Disturbance force by bending of guide rail
ω : 가이드레일 굴곡에 의한 입력되는 외란 주파수ω: Input disturbance frequency due to guide rail bending
이와 같은, 가이드롤러의 스프링 및 승강차의 질량 및 동질량 감쇠기로 구성된 횡진동계에 대한 운동방정식은 다음과 같이 유도된다.As such, the equation of motion for the transverse vibration system consisting of the spring of the guide roller and the mass of the hoist and the equal mass damper is derived as follows.
또한, 상기 가이드레일의 굴곡과 승강차의 주행속도에 의하여 발생된 가진을 받을 때의 각 질량은 가진력 함수의 외란주파수(ω)로 운동하게 된다.In addition, each mass when receiving the excitation generated by the bending of the guide rail and the traveling speed of the elevator car is moved at the disturbance frequency (ω) of the excitation force function.
이러한 횡진동계의 각 질량에 대한 운동은
여기서, 승강차만의 고유진동수
동질량 감쇠기만의 고유진동수
질량비
한편, 상기 승강차의 질량
따라서, 본 발명에 의한 동질량 감쇠기는 가이드레일의 굴곡과 승강차 속도에 의해서 발생되는 가진주파수와 동질량 감쇠기의 고유주파수(
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 엘리베이터의 진동 저감장치는, 승강차에 횡방향으로 고정 설치되는 안내부재와, 그 안내부재에 미끄러지게 결합되어 승강차의 횡방향 진동시 그 승강차와 함께 횡방향으로 미끄럼운동을 하는 질량부재와, 그 질량부재에 일단이 구속되는 반면 승강차에 타단이 구속되어 상기한 승강차의 횡방향 진동에 대해 질량부재가 일정한 진동수를 갖도록 소정의 스프링 정수를 갖는 탄성부재로 구성함으로써, 가이드레일의 굴곡에 의해 발생되는 가진주파수와 동일한 진동주파수를 갖도록 하여 승강차 쪽으로 전달되는 횡방향 진동을 최소한으로 감쇠시켜 승차감을 향상시킬 수 있다.As described above, the vibration reduction device of an elevator according to the present invention includes a guide member fixed to the elevator in a lateral direction, and slidably coupled to the guide member so that the elevator vehicle is moved together with the elevator in the lateral vibration of the elevator. An elastic member having a predetermined spring constant such that the mass member is slid in the direction and one end is constrained to the mass member while the other end is constrained to the elevating vehicle so that the mass member has a constant frequency against the lateral vibration of the elevating vehicle. By constructing the member, it is possible to have a vibration frequency equal to the excitation frequency generated by the bending of the guide rail and to attenuate the lateral vibration transmitted to the hoistway to a minimum, thereby improving the riding comfort.
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