KR101081289B1 - 엘리베이터용 제동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제동표면을 갖는 브레이크 드럼, 브레이크 패드를 구비하고 상기 브레이크 패드가 상기 제동표면에 작용하는 제1 위치와, 상기 브레이크 패드가 상기 제동표면으로부터 이격되는 제2 위치 사이에서 회전 가능한 제동 레버, 상기 제동 레버를 제1 위치로 회전시키는 제1 힘을 제공하는 가압수단, 상기 제동 레버를 제2 위치로 회전시키는 방향으로 제2 힘을 제공하는 액추에이터, 상기 제2 힘을 증폭하여 그와 나란한 방향으로 제3 힘을 상기 제동 레버에 작용시키는 증폭수단을 포함하는 엘리베이터용 제동장치를 제공한다.
제동, 엘리베이터, 해제, 유압, 파스칼, 실린더

Description

엘리베이터용 제동장치{BRAKE APPARATUS FOR AN ELEVATOR SYSTEM}
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 엘리베이터용 제동장치의 정면도 및 측면도.
도 3은 본 발명의 제동장치의 브레이크 패드 이격유닛의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 유압 실린더의 단면도.
도 5는 본 발명의 제동장치의 정면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
30: 액추에이터
34: 자기코어
36: 돌출부
40: 유압 실린더
42: 소단면부
44: 대단면부
46: 보호캡
48: 피스톤
48a: 작동로드
50: 제동 레버
52: 스프링
54: 레버 가이드
56: 프레임
본 발명은 제동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용량이 큰 엘리베이터 시스템의 권상기에 적용할 수 있는 제동장치에 관한 것이다.
일반적으로, 사람이나 화물을 상·하로 이동시킬 수 있도록 구성된 엘리베이터 시스템에는 사람과 화물이 수용되는 공간인 엘리베이터 카에 와이어를 체결하고 이 와이어를 감거나 풀어 엘리베이터를 실질적으로 이동시키는 권상기가 설치된다. 권상기의 시브(sheave)에는 엘리베이터 카가 특정 층에 도착하여 머무르는 동안 엘리베이터 카가 이동할 수 없도록 고정하고 엘리베이터 카가 다른 층으로 이동을 시작하기 전에 제동력을 해제하여 엘리베이터를 이동 가능한 상태가 되도록 하는 제동장치가 설치되어 있다.
도 1 및 도 2에는 종래기술에 따른 엘리베이터용 제동장치가 도시되어 있다.
도시된 제동장치는 권상기의 시브에 고정되어 있는 브레이크 드럼(16), 브레이크 드럼(16)에 마찰력을 작용시키는 브레이크 패드(11)를 갖는 제동 레버(10), 브레이크 패드(11)가 브레이크 드럼(16)에 밀착되는 방향으로 제동 레버(10)를 회전시키는 힘을 작용하는 스프링(12)을 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 특별한 외부의 다른 힘이 작용하지 않는 한 브레이크 드럼(16)에는 스프링(12)에 의한 제동력이 항상 작용하게 된다. 스프링(12)에 의한 제동력은 엘리베이터 카가 이동을 시작하기 전에 해제되어야 하며, 제동장치는 이와 같이 브레이크 패드(11)를 브레이크 드럼(16)에서 이격시켜 제동상태를 해제하기 위한 별도의 유닛을 구비하고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제동장치는 솔레노이드 액추에이터(29)를 구비하고 있다. 솔레노이드 액추에이터(29)는 전류가 인가되면 서로 반대방향으로 이동하게 되는 플런저(28) 및 플런저 로드(26)를 구비하고 있다. 도시한 바와 같이, 플런저(28)에는 이격 레버(20)의 일단이 힌지(24)를 통해 고정되어 있다. 이격 레버(20)는 이격 레버(20)를 회전 가능하게 지지하면서 그 자체가 제동장치의 정지되어 있는 일 부재(도시되지 않음)에 고정되어 있는 지지대(22)에 그 중앙부가 지지되어 있다. 이격 레버(20)의 타 단부는 결합볼트(18)를 통해 제동 레버(10)에 고정되어 있다.
브레이크 패드(11)를 브레이크 드럼(16)으로부터 이격시키기 위해 솔레노이드 액추에이터(29)에 전원이 인가되면, 플런저(28)는 도 2에서 지면으로 들어가는 방향으로 이동한다. 플런저(28)가 이동하면, 제동장치의 일 부재에 고정되어 있는 지지대(22)를 지렛대의 받침점으로 하여 이격 레버(20)의 일 단부는 플런저(28)를 따라 도 2에서 지면으로 들어가는 방향으로 이동하고, 이격 레버(20)의 타 단부는 지면으로부터 돌출하는 방향으로 이동하는 지렛대 운동을 한다. 이격 레버(20)의 타 단부에 고정된 제동 레버(10)도 도 2에서 지면으로부터 돌출하는 방향, 즉 도 1 에서 브레이크 패드(11)가 브레이크 드럼(16)으로부터 이격되는 방향으로 회전하여 제동상태를 해제한다. 따라서, 이와 같이 제동 상태를 해제하도록 제동 레버에 작용하는 이격 레버(20)의 힘은 제동력을 제공하는 스프링(12)의 가압력보다 커야 한다.
이와 같이 종래기술의 엘리베이터용 제동장치는 제동력 보다 큰 제동 상태 해제력을 발휘하기 위해 지렛대 원리를 이용하도록 구성되어 있다. 따라서, 엘리베이터의 용량이 증가하고 여기에 상응하도록 큰 제동력이 필요하게 되면, 이 제동력 보다 더 큰 크기의 제동 상태 해제력을 제공하기 위해 이격 레버 혹은 제동 레버의 길이가 그 만큼 커지게 되어 전체 제동장치의 크기가 아주 커지게 되는 것을 피할 수 없다.
제동장치의 크기가 커지게 되면 이를 수용할 수 있는 큰 공간이 확보되어야 하므로 엘리베이터 시스템 설치에 있어 여러 가지 문제점이 발생한다. 특히, 최근에 각광을 받는 머신룸레스(machineroom-less) 엘리베이터 시스템과 같이 기계실을 위한 별도의 공간이 제공되지 않는 경우, 제동장치의 크기가 커지는 것은 이러한 시스템 구성 자체를 불가능하게 한다.
또한, 종래기술의 제동장치에서는, 이격 레버는 회전 운동을 하는 반면, 플런저 등과 같은 부품은 직선운동을 함으로써, 이러한 부품의 연결부품들은 이격 레버와 플런저 상호 간의 운동궤적 차이를 수용할 수 있도록 설계되어야 하는 등 지렛대 원리를 이용하는 종래의 제동장치는 많은 번거로운 작업을 수반한다. 또한, 부품 수가 증가되어 관리가 힘든 단점을 갖는다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 대용량의 엘리베이터 시스템에 적용할 수 있으면서 큰 설치공간을 요구하지 않는 엘리베이터용 제동장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적 및 또 다른 목적은, 제동표면을 갖는 브레이크 드럼, 브레이크 패드를 구비하고 상기 브레이크 패드가 상기 제동표면에 접촉하는 제1 위치와, 상기 브레이크 패드가 상기 제동표면으로부터 이격되는 제2 위치 사이에서 회전 가능한 제동 레버, 상기 제동 레버를 상기 제1 위치로 회전시키는 방향으로 상기 제동 레버를 가압하는 제1 힘을 제공하는 가압수단, 상기 제1 힘과 반대 방향으로 작용하는 제2 힘을 제공하는 액추에이터, 상기 제2 힘을 증폭하여 상기 제동 레버를 상기 제2 위치로 회전시키는 방향으로 상기 제동 레버를 가압하는 제3 힘을 제공하는 증폭수단을 포함하는 엘리베이터용 제동장치를 제공하여 달성될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3에는 본 발명의 엘리베이터용 제동장치에 구비된 브레이크 패드 이격유닛의 사시도가 도시되어 있다.
이격유닛은 액추에이터(30)와 유압 실린더(40)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 액추에이터(30)는 코일부(도시되지 않음)와 코일부 내부에 이동 가능하게 설치되는 자기코어(34)를 구비하는 솔레노이드이다. 자기코어(34)의 자유단에는 돌출부(36)가 형성되어 있다. 전원이 인가되면 자기코어(34)는 액추에이터(30) 외부로 전진하여 돌출하게 된다. 돌출부(36)는 유압 실린더(40)에 가압력을 작용하는 부분이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 자기코어(34)의 전진 방향에는 제동 레버(50)가 위치된다. 솔레노이드는 당업계에서 통상의 지식을 갖는 자에게 잘 알려져 있는 것으로서, 전류를 코일부에 인가하였을 때 자기코어(34)가 이동하는 원리 등은 공지된 많은 문헌을 참조할 수 있으므로, 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 유압 실린더(40)는 서로 통하는 소단면부(42)와 대단면부(44)가 연결된 형태로 구성된 몸체와, 대단면부(44) 내부에 액밀적으로 이동 가능한 피스톤(48)을 구비한다. 소단면부(42)는 일정한 크기의 단면적을 가지며, 대단면부(44)는 소단면부(42)의 단면적 보다 큰 일정한 단면적을 갖고 있다. 피스톤(48)은 추후 설명할 제동 레버(50)의 면에 직접 힘을 작용시키는 작동로드(48a)를 구비하고 있다. 소단면부(42)의 내부에는 자기코어의 돌출부(36)가 액밀적으로 이동 가능하게 유지된다. 자기코어의 돌출부(36)와 피스톤(48) 사이의 몸체 내부에는 비압축성 유체(66)가 수용되어 있다. 이와 같이 구성된 유압 실린더(40)는 솔레노이드 액추에이터(30)의 코일부에 전류가 인가될 때 제공되는 자기코어(34)가 전진하려는 힘을 보다 증폭시켜 제동 레버(50)에 작용하는 기능을 한다.
유압 실린더(40)의 힘의 증폭은 “파스칼의 원리”로 설명될 수 있다. 파스칼의 원리에 따르면, 작동로드(48a)가 전진하려는 힘(F2)은 다음과 같이 결정될 수 있다.
F2=(A2/A1)xF1
여기에서, 피스톤(48)의 단면적을 A2, 자기코어 돌출부(36)의 단면적을 A1, 자기코어(34)가 전진하려는 힘이 F1이다.
결국, 자기코어 돌출부(36)의 단면적 크기와 피스톤(48)의 단면적 크기의 차이가 많이 날수록 보다 큰 힘으로 작동로드(48a)가 전진하게 된다.
도 5에는, 이와 같이 구성된 브레이크 패드 이격유닛이 설치된 제동장치가 도시되어 있다.
제동장치는 외측면에 제동표면을 가지며 엘리베이터의 권상기 시브(sheave) 등에 고정되는 브레이크 드럼(60)과, 브레이크 드럼(60)의 제동표면에 작용하여 마찰력을 발생시키기 위한 브레이크 패드(62)를 구비한다. 브레이크 패드(62)는 제동 레버(50)에 고정되어 있다.
제동 레버(50)는 브레이크 패드(62)가 제동표면에 작용하는 위치와 브레이크 패드(62)가 제동표면으로부터 이격되는 위치 사이에서 회전 가능하도록 그 일단부가 힌지(58)에 의해 브레이크 드럼(60) 인접부에 결합되어 있다.
제동 레버(50)를 중심으로 브레이크 드럼(60) 반대쪽에는 제동 레버(50)의 브레이크 패드(62)가 브레이크 드럼(60)에 작용하는 위치로 회전하도록 가압력을 제공하는 스프링(52)이 설치되어 있다. 스프링(52)은 레버 가이드(54) 주위에 설치된다.레버 가이드(54)는 또한 제동 레버(50)가 회전운동하는 동안 그 타 단부를 안내하는 역할을 수행한다. 따라서, 스프링(52)의 힘은 제동 레버의 레버 가이드(54) 인접부에 직접 작용된다.
제동 레버를 중심으로 탄성수단 반대쪽에는 브레이크 패드 이격유닛이 제공된다. 액추에이터(30)는 자기코어 돌출부(36)가 제동 레버(50)를 향하도록 하여 고정되고 액추에이터(30)에는 유압 실린더(40)가 한 쌍의 지지대(64)를 통해 고정된다.
유압 실린더(40)는 작동로드(48a)가 제동 레버(50)에 접촉될 수 있는 곳에 위치되고, 작동로드(48a)가 접촉하는 제동 레버(50)의 면 주위에는 보호캡(46)이 고정되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 자기코어(34)의 이동 및 작동로드(48a)의 이동방향은 서로 나란하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제동장치의 동작을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
엘리베이터 카(도시되지 않음)가 특정 층에 멈추어 있는 상태에서는 액추에이터(30)에 전원을 인가하지 않거나, 전원을 인가하더라도 자기코어(34)가 액추에이터(30)로부터 돌출하는 방향이 아닌 액추에이터(30) 내부로 후퇴하는 방향으로 이동하도록 전원을 인가함으로써, 스프링(52)의 가압력만이 제동 레버(50)에 작용한다. 따라서, 스프링(52)에 의한 제동력이 발생하여 엘리베이터 카는 보다 확실하게 정지한 상태로 남아 있게 된다.
다른 층으로 이동하기 위해 엘리베이터 카가 승강 이동을 시작하기 직전의 상태가 되면, 액추에이터(30)에 자기코어(34)가 액추에이터(30)로부터 돌출하는 방 향으로 전원이 인가된다. 다음, 유압 실린더(40)의 소단면부(42) 내부에서 이동하는 자기코어(34)의 돌출부(36)가 전진함으로써, 이 전진하는 힘은 유체(46)를 가압하고 유체의 압력은 피스톤(48)을 보다 증가된 힘으로 제동 레버(50)쪽으로 이동시켜 작동로드(48a)가 전진하게 된다. 전진하는 작동로드(48a)는 제동 레버(50)를 가압하고 제동 레버(50)는 스프링(52)의 탄성력을 이기고 힌지(58)를 중심으로 피봇운동하여 브레이크 패드(62)는 브레이크 드럼(60)의 제동표면으로부터 이격되고, 이로써 제동장치의 제동력이 제거된다. 이 후, 엘리베이터 카는 이동을 시작한다.
본 발명의 엘리베이터용 제동장치에 따르면, 소형의 큰 제동 해제력을 갖는 엘리베이터용 제동장치의 제공이 가능하다.
또한, 지렛대 등의 별도의 링크 기구를 사용하지 않기 때문에, 종래에서와 같이 장치가 복잡해지거나 부품의 연결이 부자연스럽거나 매끄럽지 않은 문제점을 크게 줄일 수 있다.

Claims (5)

  1. 제동표면을 갖는 브레이크 드럼,
    브레이크 패드를 구비하고 상기 브레이크 패드가 상기 제동표면에 접촉하는 제1 위치와, 상기 브레이크 패드가 상기 제동표면으로부터 이격되는 제2 위치 사이에서 회전 가능한 제동 레버,
    상기 제동 레버를 상기 제1 위치로 회전시키는 방향으로 상기 제동 레버를 가압하는 제1 힘을 제공하는 가압수단,
    상기 제1 힘과 반대 방향으로 작용하는 제2 힘을 제공하는 액추에이터,
    상기 제2 힘을 증폭하여 상기 제동 레버를 상기 제2 위치로 회전시키는 방향으로 상기 제동 레버를 가압하는 제3 힘을 제공하는 증폭수단
    을 포함하는 엘리베이터용 제동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터는 코일부와 상기 코일부 내에 이동 가능하게 설치되고 상기 코일부에 전원이 인가되면 상기 제동 레버를 향하여 전진하는 자기코어를 구비하는 솔레노이드인 엘리베이터용 제동장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 증폭수단은
    일정한 단면적을 갖는 소단면부와 상기 소단면부와 연통하며 상기 소단면부의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 대단면부로 구성된 몸체와,
    상기 자기코어에 결합되어 있고 상기 소단면부 내에서 액밀적으로 이동 가능한 소피스톤과,
    상기 대단면부 내에서 액밀적으로 이동 가능하며 상기 제동 레버에 접촉하는 작용로드를 갖는 대피스톤과, 그리고
    상기 자기코어와 상기 대피스톤 사이에 수용된 비압축성 유체를
    포함하는 엘리베이터용 제동장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 소피스톤과 상기 자기코어는 일체로 형성된 엘리베이터용 제동장치.
  5. 외측면에 제동표면을 갖는 브레이크 드럼,
    브레이크 패드를 구비하고 상기 브레이크 패드가 상기 제동표면에 접촉하는 제1 위치와, 상기 브레이크 패드가 상기 제동표면으로부터 이격되는 제2 위치 사이에서 회전 가능하게 상기 브레이크 드럼 인접부에 그 일단이 힌지 결합된 제동 레버,
    상기 제동 레버를 중심으로 상기 브레이크 드럼 반대쪽에서 상기 제동 레버를 상기 제1 위치로 회전시키는 방향으로 상기 제동 레버를 가압하는 제1 힘을 상기 제동 레버의 타 단부에 제공하는 탄성수단,
    상기 제동 레버를 중심으로 상기 탄성수단 반대쪽에 제공되며, 코일부와 상기 코일부 내에 이동 가능하게 설치되고 상기 코일부에 전원이 인가되면 상기 제동 레버를 향하여 전진하면서 상기 제1 힘과 반대 방향의 제2 힘을 제공하는 자기코어를 구비하는 솔레노이드, 그리고
    그 내부에서 상기 자기코어가 액밀적으로 이동 가능하도록 이를 수용하는 소단면부와, 상기 소단면부와 연통하며 상기 소단면부의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 대단면부와, 상기 대단면부 내에서 액밀적으로 이동 가능하며 상기 제동 레버를 상기 제2 위치로 회전시키는 방향으로 제3 힘을 작용하는 작용로드를 갖는 대피스톤과, 상기 자기코어와 상기 대피스톤 사이에 수용된 비압축성 유체를 구비하며, 상기 솔레노이드와 상기 제동 레버 사이에 위치되는 유압 실린더
    를 포함하는 엘리베이터용 제동장치.
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