KR100809838B1 - 마그네틱 승강기 도어 무버 - Google Patents

Abstract

승강기 도어 무버 장치(40)는 나사형의 강자성의 샤프트(42)를 포함한다. 도어(26)와 연결된 마그네틱 무버(48)는 도어가 샤프트(42)의 회전에 대한 응답으로 이동하도록 하는 자기장을 생성한다. 한 실시예에서는, 제어기(46)가 샤프트(42)를 구동시키는 전동기(44)의 속도를 제어한다. 어떤 실시예의 제어기(46)는 또한, 무버의 자기장의 세기를 선택적으로 제어하고, 이는 더욱 맞춤형의 도어 성능을 제공한다.

도어, 승강기, 나사산, 강자성, 샤프트, 제어기, 자기장, 전동기, 무버, 충전재.

Description

마그네틱 승강기 도어 무버 {MAGNETIC ELEVATOR DOOR MOVER}

본 발명은 일반적으로 승강기 도어 시스템에 관한 것이다. 더 상세하게는, 이 발명은 승강기 도어의 선택된 운동을 유도하는 마그네틱 무버(magnetic mover)를 포함하는 배열에 관한 것이다.

승강기 시스템은 전형적으로 빌딩 내부의 층들 사이에 이동함으로써, 화물이나, 승객들을 필요한 만큼 운반하는 객차(car)를 포함한다. 전형적인 승강기 객차들은 적절한 도착점에 위치할 때, 객차에 대한 접근을 가능하게 위하여, 개폐 위치 사이에서 이동하는 적어도 하나의 도어를 포함한다. 다양한 도어 구성들이 공지되어 있다.

전형적인 배열은 개폐 위치 사이에서 도어를 이동시키기 위하여, 도어의 상부와 연결된 결합 조립체를 포함한다. 전형적인 결합 조립체는 예정된 작업을 수행하기에 효과적인 반면에, 결함 및 단점이 없지는 않다. 어떤 배열은 바람직한 경우보다 상대적으로 복잡하고, 더 많은 설치 시간을 필요로 한다. 다른 배열은 예를 들어서, 객차의 상부에 접근해야만 하는 개개인의 유지 보수를 수행하는 사람을 위하여, 객차 조립체의 상부에 여유 공간을 줄이고, 장애물을 넣게 된다. 또한, 결합형 오퍼레이터(linkage type operator)와 연결된 상대적으로 긴 팔과 감속 기어링은 도어의 운동에 대한 성능 제한을 유발한다. 그러한 배열에 대한 제어 시스템은 또한 도어를 이동시키기 위하여, 공급되는 힘과 전동기 토크 사이의 비선형적 관계를 보상하기에는 복잡하다.

다른 제안된 해결책들은 관련된 결점들을 가지고 있다. 이 발명은 종래의 시스템의 결점과 제한을 겪지 않는 도어를 이동하는 개선된 배열을 제공한다.

일반적인 용어에서, 이 발명은 자석에 기초한 승강기 도어를 이동시키는 배열이다.

이 발명에 따라 설계된 한 장치는 나사형의 외부를 구비하는 강자성의(ferromagnetic) 샤프트를 포함한다. 전동기는 선택적으로 샤프트를 회전시킨다. 적어도 하나의 마그네틱 무버는 승강기 도어와 함께 이동시키기 위하여, 지지되도록 구성된다. 상기 마그네틱 무버는 무버와 도어가 샤프트의 회전에 대한 응답으로 이동하도록 하는 자기장을 생성한다.

한 실시예에 있어서, 마그네틱 무버는 샤프트의 대향 측면 상에 강자성 부재를 포함한다. 각각의 강자성의 부재는 샤프트와 대면하고, 샤프트 나사산에 상응하는 외형을 갖는 표면을 구비한다. 한 실시예에 있어서, 상기 외형을 갖는 표면은 샤프트 상의 나사산에 상응하는 피치로 동등한 나사산을 구비한다. 필드 생성기(field generator)는 자기장이 강자성 부재 상의 외형을 갖는 표면으로부터 샤프트 상의 상응하는 나사산을 관통하도록, 선택적으로 자기장을 생성한다. 자기장의 세기는 각각의 부분들 사이의 자기장의 상호작용으로 인하여, 무버가 샤프트의 길이 방향으로 이동하도록, 선택적으로 제어된다.

한 실시예에서, 제어기는 무버가 샤프트 상에서 나사산을 따라가도록 하게 하는 자기장의 세기를 선택적으로 변경한다. 자기력을 제어하는 것은 도어의 운동과 관련된 최대의 힘을 선택적으로 제어함으로써, 가령, 도어를 폐쇄하는 동안, 우연히 만나게 되는 장애물에 관한 다양한 안전 규약을 충족시키는 것을 가능하게 한다. 유리하게는, 이 실시예의 배열은 전동기와 샤프트의 질량(mass)를 도어로부터 효과적으로 연관해제(decouple)하고, 이는 운동 에너지 계산을 단순화하고, 더욱 빠른 폐쇄 속도와 같이, 개선된 도어 성능을 가능하게 한다.

또 다른 실시예에서, 마그네틱 무버는 샤프트 상의 나사산을 따라가도록, 위치된 영구 자석을 포함한다.

이 발명의 여러 가지 특징들과 장점들은 현재의 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명확하게 될 것이다. 상세한 설명에 첨부된 도면은 이하에서와 같이 간략히 설명될 수 있다.

도1은 이 발명에 따라 설계된 도어를 이동시키는 배열을 포함하는 승강기 객차 조립체를 개략적으로 도시한다.

도2는 이 발명의 실시예에 따라 설계된 승강기 도어를 이동시키기 위한 예시 장치를 개략적으로 도시한다.

도3은 도2의 실시예의 선택된 부분을 약간 더 상세하게, 개략적으로 도시한다.

도4는 이 발명에 따라 설계된 또 다른 실시예의 선택된 부분의 단면도이다.

도1은 캡(22)이 통상적인 방법으로 프레임(24)에 의하여 지지되는 승강기 객차 조립체(20)를 개략적으로 도시한다. 도어(26)가 개폐 위치 사이에서 이동할 수 있어서, 캡(22)의 내부에 대한 선택적인 접근을 가능하도록, 도어(26)는 헤더(30)를 따라 이동하는 통상적인 행어(hanger)(28)에 의하여 지지된다.

도2로부터 가장 잘 알 수 있듯이, 도어를 이동시키기 위한 예시 장치(40)는 길게 뻗은 강자성 샤프트(42)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 샤프트(42)는 나사형이다. 한 실시예에서는 ACME 나사산과 유사한 코스 나사산 피치(course thread pitch)가 스틸바(steel bar)로 가공됨으로써, 강자성의 샤프트(42)를 제공한다.

전동기(44)는 샤프트(42)를 선택적으로 회전시킨다. 한 실시예에서, 전동기는 전기 전동기이다. 유도 전동기, DC 전동기, 영구 자석 전동기 또는 다른 공지된 전동기가 사용될 수 있다. 이러한 설명의 이점을 가지는 당업자는 어떤 성분들이 그 특별한 경우의 필요를 가장 잘 충족시키는지 인식할 것이다.

제어기(46)는 통상적인 방법으로 전동기(44)의 동작을 제어함으로써, 샤프트(42)의 운동을 제어한다. 마그네틱 무버(48)는 각각의 도어(26)와 연결된다. 적어도 하나의 마그네틱 무버(48)는 각 도어와 연결된다. 이 실시예에서, 제어기(46)는 각각의 무버(48)의 자기장을 제어하고, 자기장은 샤프트(42)에 대한 도어(26)와 무버(48)의 운동을 차례로 제어한다.

도3으로부터 가장 잘 알 수 있듯이, 예시 무버(48)는 샤프트(42)의 대향 측 면 상에서, 강자성의 부재(50)을 구비한다. 마그네틱 필드 생성기(magnetic field generator)(52)는 강자성의 부재(50)와 함께 이동하도록 지지된다. 샤프트(42)와 대면하는 강자성 부재(50)면은 샤프트(42)상의 나사산(56)에 대응하는 윤곽(54)을 포함한다. 이 실시예에서는, 윤곽(54)이 샤프트(42)상의 나사산(56)과 동일한 피치로 효과적으로 나사산이 쳐진다. 공지된 바와 같이, 나사산(54)이 나사산(56)과 정렬될 때, 필드 생성기(52)에 의하여 생성되는 자기장과 관련된 자기 선속(magnetic flux)은 강자성 부재(50)와 샤프트(42) 사이를 더욱 곧바로 통과한다. 이에 따라, 샤프트(42)가 회전하면서, 자기장이 충분한 세기를 가질 때, 나사산(54)은 나사산들 사이의 물리적인 연결이 없다고 하더라도, 샤프트(42)상에서 나사산(56)을 따라가게 된다. 이 실시예가 사용될 때에는 부재(50)와 샤프트(42) 사이의 물리적인 접촉이 없으므로, 마모와는 아무런 관련이 없다. 이는 움직이는 부분들 사이의 물리적인 결합에 의존하는 도어 무버들과 비교할 때, 상당한 장점을 제공한다.

도3에 도시된 실시예에서, 강자성 부재(50)는 각각 이 실시예에서의 필드 생성기(52)를 지지한다. 필드 생성기(52)는 제어기(46)에 대해 반응하여, 공지된 자석 원리에 따라, 강자성 부재(50)와 샤프트(42)를 통하여 연장하는 선속 라인(flux line)을 구비하는 선택된 세기의 자기장을 제공한다. 예시 필드 생성기는 자석과 권취된(coiled) 도체를 포함한다.

도4에 도시된 또 다른 실시예에서, 무버(48)는 영구 자석(58)을 포함한다. 나사형의 윤곽(54')은 자석(58)과 샤프트 나사산(56) 사이의 상호 작용이 원하는 도어 운동을 유도하도록 제공한다.

반대 방향으로 움직이는 두 개의 도어를 구비하는 실시예에서는, 샤프트(42)가 샤프트의 나머지와 비교하여 샤프트의 한쪽 반(one half) 상에서, 반대 방향으로 나사산이 쳐져 있다. 이는 하나의 단일한 샤프트를 회전시킴으로써, 양 도어(26) 모두 동시에 이동시킬 수 있도록 한다.

상기 실시예에 대한 하나의 장점은 그것들이 샤프트(42)의 회전 속도를 제어하기 위하여, 전동기(44)의 속도를 선택적으로 제어하는 것과, 무버(48)들의 자기장을 개별적으로 제어하는 것을 용이하게 할 수 있어, 더욱 맞춤형의 도어 운동 제어가 가능하다는 점이다. 가령, 무버(48)의 자기장의 세기는 도어가 패쇄되는 동안, 도어 쪽에 있는 승객을 칠 수 있는 최대의 힘에 대한 제한 규약에 상응하는 정도로 설정될 수 있다. 개선된 배열은 무버(48)가 승객 또는 다른 장애물을 만나는 도어에 대한 응답으로 샤프트(42)상의 나사산(56)에 대하여 미끄러지도록, 충격력이 제한 규약 내에 존재할 때, 넘어서는 값으로, 전기장을 설정하는 것을 가능하게 한다.

도2에 도시된 바와 같이, 실시예는 무버(48)와 샤프트(42) 사이에 어떤 미끄럼에 관하여 제어기(46)에 정보를 제공하는 근접 센서(proximity sensor)(58)를 포함하고, 상기 미끄럼은 샤프트의 회전에 대한 응답으로서가 아닌, 무버(48)와 샤프트(42) 사이의 상대적인 길이 방향의 운동에 대응한다. 이 실시예에서, 근접 센서(58)는 상대적인 미끄럼과 그러한 운동의 방향에 관하여, 제어기(46)에 정보를 제공하는 인코더와 같은 공지된 장치들을 포함한다. 한 실시예에서, 제어기(46)에 어떤 미끄럼 운동의 방향과 정도를 표시하는 전기 신호를 공급하기 위하여, 공지된 구적 기술(quadrature technique)이 사용된다. 이 실시예에서, 센서가 강자성 부재(50) 상의 나사산(54)이 샤프트(42) 상의 나사산(56)을 따라가는 정상 동작 조건하에서, 제어기(46)에 출력을 제공하지 않도록 하기 위하여, 센서(58)는 도어 조립체와 함께 움직이고, 눈금화된다. 센서(58)는 가령, 나사산(54, 56) 사이의 미끄럼 또는 잘못 정렬되는 것에 상응하는 상대적인 운동이 있을 때, 출력을 제공한다.

한 실시예에서의 제어기(46)는 응답으로써, 무버(48)의 자기장의 세기를 감소시키고, 전동기(44)의 속도를 감소시키며,(즉, 샤프트(42)의 회전을 정지시키며) 또는 양자를 동시에 감소시키기 위하여, 어떤 미끄럼 정보라도 사용하도록 프로그램되어 있다. 상기 실시예의 중요한 장점은 패쇄하는 중에, 장애물을 만나는 것에 대한 응답으로, 무버(48)가 샤프트(42)에 대하여 미끄러질 수 있도록 할 수 있어서, 샤프트(42)와 전동기(44)의 질량이 도어(26)로부터 효과적으로 연관 해제된다는 점이다. 도어(26)의 효과 질량의 감소는 가령, 패쇄 속도를 안전 규약 내에서 여전히 유지하면서, 더 높은 패쇄 속도를 가능하게 한다.

어떤 실시예에서의 또 다른 유리한 특징은 제어기(46)가 선택적으로 전동기(44)의 속도와 무버(48)의 자기장의 세기를 도어 운동의 방향에 따라, 제어할 수 있다는 점이다. 가령, 도어를 개방 위치로 운동시키는 것은 더욱 빠른 샤프트 속도와 더 높은 자기장 세기를 사용하여, 이루어질 수 있다. 이러한 설명의 이점을 가지는 당업자는 원하는 성능 수준을 이루기 위하여, 특별한 경우의 필요를 충족시키도록, 제어기(46)를 어떻게 프로그램하는 지를 인식할 것이다.

도4는 비강자성의 충전재(60)가 자석(58) 상의 나사산(54)들 사이의 공간을 채우는 실시예를 개략적으로 도시한다. 상응하는 비강자성의 충전재(62)는 샤프트(42)상의 나사산들(56) 사이의 공간을 채운다. 한 실시예에서, 플라스틱이 충전재 소재로서 사용된다. 자석(58)과 샤프트(42)상의 나사산들 사이의 채워진 공간이 오염물 또는 부스러기가 나사산들 사이의 공간을 채우지 못하도록, 효과적으로 방지하고, 이는 더 오랜 시간 동안의 시스템 동작의 신뢰성을 강화한다. 동일한 충전재 기술이 도3의 실시예와 함께 사용될 수 있다.

도2에서의 실시예의 또 하나의 특징은 객차 조립체에 대하여 지지되는 근접 센서(64)를 포함하여, 근접 센서가 샤프트(42)의 운동에 관하여, 제어기(46)에 대하여 표시하도록 한다. 센서(64)와 센서(58)로부터의 정보에 기초하여, 제어기(46)는 센서 표시에 기초한 정확한 도어 위치를 항상 인식하도록 프로그램된다. 그러한 정보는 가령, 도어의 정상적인 운동이 멈추는 경우에, 제어기(46)가 도어를 적절하게 완전히 개폐하도록 한다.

이 발명은 통상적인 결합 배열들보다 더욱 소형이며, 더욱 경제적인 장점을 구비한다. 이 발명은 또한 고정자(stator) 내의 자기장이 선택적으로 스위칭되어, 고정 샤프트를 따라, 고정자의 운동을 발생시켰던 스위치 릴럭턴스(switch reluctance)배열보다 덜 복잡하다는 장점을 구비하기도 한다. 이 발명은 또한 도어의 유연성과 성능을 개선한다.

이상에서의 설명은 본래 제한적이라기보다 예시적이다. 이 발명의 본질로부터 벗어나지 않는 개시된 실시예에 대한 변형과 변경은 당업자에게 명확하게 될 수 있다. 이 발명에 주어진 법률적인 보호 범위는 이하의 청구범위를 해석함으로써, 정해질 수 있다.

Claims (20)

1. 승강기 도어(26)를 이동시키기 위한 장치(40)이며,

   나사형의 강자성 샤프트(42)와,

   샤프트를 선택적으로 회전시키는 전동기(44)와,

   도어(26)와 함께 운동하기 위하여 지지되도록 구성된 적어도 하나의 마그네틱 무버(48)를 포함하며, 상기 마그네틱 무버는 무버가 샤프트의 회전에 대한 응답으로 운동하도록 하는 자기장을 생성하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 마그네틱 무버(48)는 샤프트의 대향 측면 상에 강자성 부재(50)를 포함하며, 각각의 강자성 부재는 샤프트와 대면하는 외형을 갖는 표면(54) 및 자기장이 상기 외형을 갖는 표면으로부터 샤프트 상에 상응하는 나사산(56)을 관통하도록 선택적으로 자기장을 생성하는 필드 생성기(52)를 구비하는 장치.
3. 제2항에 있어서, 필드 생성기(52)는 강자성 부재의 일부분 또는 자석 주위로 권취된 적어도 하나의 도선을 포함하는 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 외형을 갖는 표면(54)은 나사산을 포함하고, 무버의 강자성 부재(50)상의 나사산들 사이의 공간 내에, 비금속성의 충전재(60)를 포함하 는 장치.
5. 제4항에 있어서, 샤프트(42)상의 나사산들 사이의 공간 내에, 비금속성의 충전재(62)를 포함하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 무버(48)의 자기장의 세기를 선택적으로 변경하고, 이에 따라 샤프트(42)에 대한 무버의 운동을 제어하는 제어기(46)를 포함하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 제어기(46)는 도어 폐쇄 방향보다 도어 개방 방향으로 더 빠르게 무버를 움직이도록, 필드를 제어하는 장치.
8. 제6항에 있어서, 제어기(46)는 샤프트(42)에 대한 무버(48)의 길이 방향 운동이 샤프트의 회전에 대응되고 있지 않다는 것을 표시하는 표시기를 사용하고, 상기 표시기의 표시에 대한 응답으로 전동기 또는 자기장 중 적어도 하나를 제어하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 무버와 샤프트 사이의 미끄러짐을 표시함으로써, 상기 무버와 샤프트 간의 상대 운동을 표시하는 적어도 하나의 센서(58)를 포함하는 장치.
10. 제1항에 있어서, 샤프트(42)는 한 방향에 나사산 피치가 있는 제1 부분 및 반대 방향에 나사산 피치가 있는 제2 부분을 구비하고, 제1 및 제2 부분과 연결된 무버(48)는 샤프트의 회전에 대한 응답으로 반대 방향으로 이동하는 장치.
11. 제1항에 있어서, 전동기(44)가 도어 폐쇄 방향보다 도어 개방 방향으로 더 빠르게 샤프트(42)를 회전시키도록 하는 제어기(46)를 포함하는 장치.
12. 제1항에 있어서, 무버(48)는 영구 자석(58)을 포함하는 장치.
13. 개폐 위치 사이에서 이동 가능한 적어도 하나의 도어(26)와,

    나사형의 강자성 샤프트(42)와,

    샤프트를 선택적으로 회전시키는 전동기(44)와,

    도어와 함께 운동하기 위하여 지지되는 적어도 하나의 마그네틱 무버(48)를 포함하고, 상기 마그네틱 무버는 도어가 샤프트의 회전에 대한 응답으로 개폐 위치 사이에서 운동하도록 하는 자기장을 생성하는 승강기 도어 조립체.
14. 제13항에 있어서, 마그네틱 무버(48)는 샤프트의 대향 측면 상에 강자성 부재(50)를 포함하고, 각각의 강자성 부재는, 샤프트와 대면하는 외형을 갖는 표면(54) 및 자기장이 상기 외형을 갖는 표면(54)으로부터 샤프트 상(42)의 상응하는 나사산(56)을 관통하도록 선택적으로 자기장을 생성하는 필드 생성기(52)를 구비하는 승강기 도어 조립체.
15. 제13항에 있어서, 무버(48)의 자기장의 세기를 선택적으로 변경하고, 이에 따라 샤프트(42)에 대한 무버의 운동을 제어하는 제어기(46)를 포함하는 승강기 도어 조립체.
16. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 연결된 무버(48)를 각각 구비하는 두 개의 도어(26)를 포함하고, 샤프트(42)는 도어들 중 하나와 연결되고 한 방향으로 나사산 피치를 가지는 제1 부분과, 나머지 다른 문과 연결되고 반대 방향으로 나사산 피치를 가지는 제2 부분을 구비함으로써, 도어가 샤프트의 회전에 대한 응답으로 반대 방향으로 운동하는 승강기 도어 조립체.
17. 나사형의 강자성 샤프트(42)와 상호 작용을 하고 도어와 연결된 마그네틱 무버(48)를 구비하는 승강기 도어(26)를 이동시키는 방법이며,

    샤프트(42)를 선택적으로 회전시키는 단계와,

    무버(48)와 도어(26)가 샤프트의 회전에 대한 응답으로 샤프트에 길이 방향으로 평행하게 운동하도록 하는 자기장을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 자기장의 세기를 선택적으로 변경하는 단계를 포함하는 방법.
19. 제17항에 있어서, 도어(26)가 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하여 운동하고 있을 때, 샤프트(42)의 회전 속도와 자기장의 세기를 증가시키는 단계를 포함하는 방법.
20. 제17항에 있어서, 무버(48)가 샤프트(42)의 회전에 대해 응답하지 않고 샤프트에 대하여 길이 방향으로 운동하는지 여부를 판정하는 단계와, 그러한 상대적인 운동이 있을 때 이에 대한 응답으로 샤프트의 회전 속도 또는 자기장의 세기 중 어느 하나를 변경하는 단계를 포함하는 방법.

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