KR100514098B1

KR100514098B1 - 승강기용 제동장치

Info

Publication number: KR100514098B1
Application number: KR10-2003-0065934A
Authority: KR
Inventors: 유형선; 김의선
Original assignee: 학교법인 인하학원
Priority date: 2003-09-23
Filing date: 2003-09-23
Publication date: 2005-09-13
Also published as: KR20050029592A

Abstract

본 발명은 제동장치피니언(30), 동력전달클러치(40), 일방향클러치(50)로 구성된 승강기용 제동장치(70)에 관한 것으로, 구동축(51), 케이지(1)에 고정되는 고정축(55) 및 스프링(53)을 구비한 일방향클러치(50)로부터 승강기 제동력이 발생하므로 가버너 파손의 경우에도 1차 추락을 방지할 수 있고, 구성 부품을 단순하게 하여 고장 발생 확률을 줄이고 승강기의 점검을 용이하게 하며, 유압에 의하지 않으므로 계절 변화에 따라서도 제동 성능이 일정하며, 2차 추락을 방지할 수 있는 승강기용 제동장치를 제공하는 것이다.

Description

승강기용 제동장치{Braking system for lift}

본 발명은 승강기용 제동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 승강기가 추락하는 경우에 제동장치에 제동력이 발생하여 승강기를 안전한 속도로 하강시킴으로써, 승강기의 1차 추락사고 뿐만 아니라 2차 추락사고를 방지하기 위한 것이다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른, 랙을 따라 피니언이 회전하면서 케이지를 상, 하로 승강시키는 형태의 승강기를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 승강기(100)는 케이지(101), 구동모터(103), 피니언(105), 가버너(107), 랙(109) 및 지지프레임(111)으로 구성되어 있다.

구동모터(103)는 케이지(101) 내부에 설치되어 케이지(101)가 지지프레임(111)을 따라 상하로 승강하면 구동모터(103)도 케이지(101)와 함께 승강된다. 피니언(105)은 구동모터(103)에 연결되어 있으며, 랙(109)은 지지프레임(111)에 설치된다. 그리고 케이지(101)가 지지프레임(111)으로부터 분리되지 않고 지지프레임(111)을 따라 가이드 되도록 하기 위하여 가이드 로울러(미도시)가 케이지(101)에 설치된다.

정상 운전 시 구동모터(103)가 구동되어 구동모터(103)에 연결된 피니언(105)이 회전하면서 랙(109)을 따라 상하로 이동하면 케이지(101)도 승강하게 된다.

가버너(107)는 안전장치로서, 피니언(105)이나 랙(109)의 파손, 피니언(105)과 구동모터(103) 연결축 파손 등 원인에 의하여 케이지(101)가 추락할 때, 가버너(107)에 연결된 피니언(105)이 랙(109)을 따라 고속 회전을 하게 되면 작동하여 케이지(101)의 추락을 방지하기 위한 것이다.

그러나 종래의 승강기(100)는 피니언(105)이나 랙(109)이 파손되거나, 피니언과 모터 연결 축이 파손되어 승강기(100)가 추락하는 경우에 가버너(107)가 작동하여 승강기의 추락을 방지하여야 하나, 가버너(107)에 이상이 발생하는 경우에는 승강기의 1차 추락을 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허 제0354380호 및 등록실용신안 제0243892호에 유압작동 승강기 제동장치가 개시되어 있다. 대한민국 특허제0354380호 및 등록실용신안 제0243892호의 경우에 승강기가 추락하면 유압으로 작동되는 승강기 제동장치가 작동하여 유압펌프를 구동하고, 유압펌프로부터 유압라인에 전달된 유압으로 브레이크 패드를 지지프레임에 밀착하여 승강기가 제동되도록 하여 승강기의 1차 추락사고를 방지하기 위한 것이다.

승강기 '1차 추락사고'는 승강기가 상승하거나 하강하는 도중에 고장 등의 원인에 의하여 승강기가 추락하는 것을 말하며,

승강기 '2차 추락사고'는 승강기 랙이나 피니언의 파손, 피니언과 모터를 연결하는 축의 파손 등으로 승강기가 추락할 때 가버너 등 안전장치가 작동하여 높은 위치에서 승강기가 정지한 경우에, 승강기에 탑승한 사람이나 화물을 대피시킨 후 승강기를 점검하거나 수리하는 도중에 발생하는 추락사고를 말한다.

종래의 승강기는 가버너의 파손 시에 1차 추락을 방지할 수 없는 문제점이 있으며, 대한민국 특허 제0354380호 및 등록실용신안 제0243892호에 개시된 유압으로 작동되는 승강기 제동장치가 설치된 승강기는 가버너가 작동하지 않는 경우에도 유압에 의하여 1차 추락은 방지할 수 있으나, 유압을 구성으로 하므로 부품이 많아 고장 발생 확률이 높고, 승강기의 점검이 어려우며, 작동유로 사용하는 유압유가 온도 변화에 따라 점성이 변하므로 동절기와 하절기에서 제동성능이 달라지며, 2차 추락 사고의 발생 위험이 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 가버너 파손의 경우에도 1차 추락을 방지할 수 있고, 구성 부품을 단순하게 하여 고장 발생 확률을 줄이고 승강기의 점검을 용이하게 하며, 유압에 의하지 않게 함으로써 계절 변화에 따라서도 제동 성능을 일정하게 하며, 2차 추락을 방지할 수 있는 승강기용 제동장치를 제공하는 하려는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 고안된 것으로서 제동장치 피니언, 동력전달클러치, 일방향클러치로 구성된 승강기용 제동장치를 제공한다. 본 발명에 따르는 제동장치를 승강기에 설치하는 경우에 가버너 파손의 경우에도 1차 추락을 방지할 수 있고, 구성 부품이 단순하여 고장 발생 확률이 적고 승강기의 점검이 용이하며, 유압에 의하지 않으므로 제동성능을 온도변화에 관계없이 일정하게 유지할 수 있으며, 2차 추락사고를 방지할 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도3 및 도4는 승강기에 설치된 본 발명에 따르는 제동장치를 도시한 것으로, 인원이 탑승하거나 운반물을 적재하는 케이지(1)와, 상기 케이지(1)에 설치된 구동모터(3)와, 상기 구동모터(3)와 연결된 피니언(5)과, 상기 케이지(1)에 설치된 안전장치인 가버너(7)와, 지지프레임(11)과, 상기 지지프레임(11)에 설치된 랙(9)을 구비한 승강기(10)의 케이지(1) 상부에 제동장치(70)가 설치된다. 그러나 상기 제동장치(70)의 설치 위치는 케이지(1)의 상부에 한정되는 것이 아니며, 케이지(1)의 내부나 하부 등 적당한 위치에 설치될 수 있다.

도5 및 도6은 본 발명에 따르는 승강기용 제동장치의 내부 구조를 도시한 것으로, 본 발명에 따르는 제동장치(70)는 제동장치피니언(30), 동력전달클러치(40) 및 일방향클러치(50)로 구성되어 있다.

상기 제동장치 피니언(30)은 상기 지지프레임(11)에 설치된 상기 랙(9)과 물리어 회전하며, 상기 제동장치피니언(30)은 상기 동력전달클러치(40)에 직접 설치될 수 있으나, 제동장치 피니언(30)과 동력전달클러치(40) 사이에 상기 제동장치피니언(30) 회전을 동력전달클러치(40)로 전달하는 피니언축(33)이 구비될 수 있다. 상기 피니언 축(33)은 베어링(61)에 의하여 지지된다.

상기 동력전달클러치(40)는 제동장치피니언(30)에 연결되어 제동장치 피니언(30)이 회전할 때 함께 회전하는 밸런스 웨이트(41)와, 상기 밸런스 웨이트(41)에 가동 상태로 설치되어 상기 밸런스 웨이트(41)와 함께 회전하는 무게추(43)와, 상기 무게추(43)의 가동 상태를 조절하는 조절레버(45)와, 상기 무게추(43)에 대한 조절력을 조절레버(45)에 발생하게 하는 조절레버 스프링(45a)과, 동력전달클러치(40) 작동상태에서 상기 무게추(43)의 끝단과 맞물리게 되는 돌기(47)와, 상기 무게추(43)와 상기 돌기(47)의 맞물림을 유지시켜주는 스토퍼(49a)와, 상기 스토퍼(49a)에 압착력을 발생시키는 판 스프링(49)으로 구성되어 있다.

상기 일방향클러치(50)는 동력전달클러치(40)의 돌기(47)가 설치되는 구동축(51)과, 상기 구동축(51) 외주면에 그 일부가 설치되는 스프링(53)과, 상기 스프링(53) 내로 설치되며 케이지(1)에 고정되는 상기 고정축(55)의 외주면에 나머지 일부가 설치되도록 구성된다. 이 때, 상기 스프링(53)의 내경과 고정축(55) 및 구동축(51)의 외경간에는 적절한 체결여유를 주도록 하는 것이 바람직하다. 만약 체결여유가 너무 크면 추락하는 케이지(1)의 제동에 신뢰성이 떨어지며, 체결여유가 너무 작으면 제동을 부드럽게 하지 못하고 저어크(Jerk)가 커져 덜컹거리는 충격이 발생할 수 있다. 상기 스프링(53)의 감김방향은 상기 케이지(1)가 추락하게 되는 경우에서의 상기 구동축(51)의 회전 방향과 상기 스프링(53)을 조이는 회전방향이 일치되도록 하여야 하며, 상기 구동축(51)은 구동축 지지케이스(54)에 의하여 베어링(60)으로 지지된다.

상기 구동축 지지케이스(54)는 도면에 도시된 바와 같이 볼트(56)에 의하여 케이지(1)에 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 용접 등 다양한 방법에 의하여 고정될 수 있다.

상기 고정축(55)은 중공축으로 하고 상기 고정축(55) 내로 상기 구동축(51)의 일부가 삽입되는 형태로 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따르는 승강기용 제동장치(70)의 작동 상태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 6에서와 같이 케이지(1)가 정상속도로 승강 하면 제동장치피니언(30) 및 밸런스 웨이트(41)는 저속 회전하고, 밸런스 웨이트(41)에 설치된 무게추(43)의 원심력이 조절레버 스프링(45a)의 조절력보다 작아서 무게추(43)와 돌기(47) 사이에 물림이 발생하지 않게 되어 제동장치피니언(30) 회전이 구동축(51)으로 전달되지 않는다.

그러나 고장 등의 사고로 인하여 케이지(1)가 추락하게 되면, 제동장치피니언(30)의 회전 속도가 빨라지고 밸런스 웨이트(41) 및 무게추(43)의 회전 속도도 빨라져서, 무게추(43)에 큰 원심력이 발생하게 된다. 이 원심력이 조절레버 스프링(45a) 조절력보다 커지면 무게추(43)가 조절레버(45)를 당기게 되어 도 7에서와 같이 무게추(43)와 돌기(47)와 서로 물리게 된다. 무게추(43)와 돌기(47) 사이에 물림이 발생하면 제동장치피니언(30) 회전이 구동축(51)으로 전달된다.

구동축(51) 및 고정축(55)에 끼워져 있는 스프링(53)은 초기 상태에서는 구동축(51)과 함께 회전하지 않으나 구동축(51)의 회전에 따른 마찰력의 증가로 구동축(51)과 함께 회전하면서 구동축(51)과 케이지(1)에 고정된 고정축(55)을 조이게 되며, 일정 시간 후에 마찰력이 최고값에 이르게 된다. 상기 마찰력에 의하여 구동축(51)에 제동토오크(T_L)가 발생하게 된다.

스프링(53)에 의하여 구동축(51)과 작용하는 제동토오크(T_L)의 크기는 스프링(53) 종탄성계수(E), 단면2차 모멘트(I), 구동축(51) 반지름(R), 구동축(51) 반지름과 스프링(53) 내부 반지름 차(ΔR), 구동축(51)에 감긴 스프링(53) 권선수(n), 구동축(51)과 스프링(53) 마찰계수(μ)의 함수이다.

식으로 표현하면 제동토오크(T_L)는,

T_L = (EIΔR)/ R²· (e^2πnμ - 1)이 되며, 따라서 고정축(55)을 통하여 케이지(1)에 작용하는 제동력(F_v)은 F_v= T_L/ R이 된다.

케이지(1)가 추락할 때, 적재량을 포함한 케이지(1)의 질량(M_t)에 작용하는 중력은 M_tg(여기에서 g는 중력가속도이다.)이고, 본 발명에 따른 승강기용 제동장치(70)에 의한 제동력(F_v)은 상기와 같이 F_v= T_L/R이므로, 본 발명에 따른 승강기용 제동장치(70)가 설치된 케이지(1)가 추락할 때, 추락 방향으로 작용하는 가속도(a)는 중력가속도보다 작게 된다. 즉, 추락방향으로 작용하는 가속도(a)는 a = [M_tg - F_v] /M_t 가 된다.

그러므로 본 발명에 따른 승강기용 제동장치(70)의 제동토오크(T_L)에 영향을 주는 스프링(53) 종탄성계수(E), 단면2차 모멘트(I), 구동축(51) 반지름(R), 구동축(51) 반지름과 스프링(53) 내부 반지름 차(ΔR), 구동축(51)에 감긴 스프링(53) 권선수(n), 구동축(51)과 스프링(53) 마찰계수(μ) 값을 선정하여 제동력(F_v)의 크기를 조정할 수 있으므로, 추락하는 케이지(1)의 가속도를 조절할 수 있다.

예를 들면 본 발명에 따른 승강기용 제동장치(70) 동력전달클러치(40)가 작동하는 케이지(1)의 추락 속도(v_f)를 선정하고, 승강기용 제동장치(70)의 제동 토오크(T_L)를 T_L= M_tg· R이 되도록 하면, 케이지(1) 추락 시에 추락 방향으로 작용하는 가속도(a)는 Zero(0)이 되어, 케이지(1)는 상기 동력전달클러치(40)가 작동하는 케이지(1)의 추락 속도(v_f)로 일정하게 하강하게 된다.

상기에 기재한 본 발명에 따른 승강기용 제동장치를 사용하는 경우에는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따른 승강기용 제동장치(70)를 승강기(10)에 설치하는 경우에 가버너 파손의 경우에도 1차 추락을 방지할 수 있고, 제동력을 발생시키는 구성 부품이 구동축(51), 스프링(53) 및 고정축(55)으로 단순하여 고장 발생 확률 낮고, 승강기 점검을 용이하게 할 수 있으며, 유압에 의하여 제동하지 않으므로 계절 변화에 따라서도 제동 성능을 일정하게 할 수 있으며, 제동력에 영향을 주는 인자를 선정함으로써 케이지(1)의 추락 속도를 비교적 간단하게 조정할 수 있으므로 2차 추락을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 승강기 측면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 승강기 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 제동장치가 구비된 승강기 측면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 제동장치가 구비된 승강기 평면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 승강기용 제동장치의 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 승강기용 제동장치의 동력전달클러치 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 승강기용 제동장치의 동력전달클러치 작동 상태를 도시한 단면도이다.

*도면 주요 부호에 대한 설명

1 : 케이지 3 : 구동 모터

5 : 피니언 7 : 가버너

9 : 랙 10 : 승강기

11 : 지지프레임

30 : 제동장치 피니언 33 : 피니언축

41 : 밸런스 웨이트 43 : 무게추

45 : 조절레버 47 : 돌기

49 : 판 스프링 51 : 구동축

53 : 스프링 55 : 고정축

60, 61 : 베어링

Claims

케이지(1), 지지프레임(11), 상기 지지프레임(11)에 설치된 랙(9), 상기 케이지에 설치된 구동모터(3) 및 상기 구동모터(3)와 연결된 피니언(5)을 구비한 승강기에 설치되는 승강기용 제동장치에 있어서,

상기 랙(9)에 물리어 상기 케이지(1)의 승강속도에 비례하여 회전하는 제동장치피니언(30);

상기 제동장치피니언(30)과 연결되고, 상기 제동장치피니언(30)이 사전에 정하여진 속도 이상으로 회전하는 경우에 상기 제동장치피니언(30)의 회전을 구동축(51)에 전달하는 동력전달클러치(40); 및

상기 동력전달클러치(40)에 의하여 상기 제동장치피니언(30)의 회전이 구동축(51)에 전달되면, 상기 구동축(51)과 고정축(55) 사이에 사전에 정하여진 간극을 가지도록 삽입된 스프링(53)이 상기 구동축(51)과 함께 회전하면서 상기 구동축(51)과 고정축(55)을 조임으로써 상기 케이지(1)에 제동력을 발생시키는 일방향클러치(50);

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 승강기용 제동장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 고정축(55)은 중공축이며 상기 구동축(51)의 일단부가 상기 고정축(55) 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 승강기용 제동장치.
삭제