KR101487623B1 - 엘리베이터의 권상력 측정방법 - Google Patents

엘리베이터의 권상력 측정방법 Download PDF

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KR101487623B1
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김윤겸
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한국승강기 안전관리원
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Abstract

본 발명은 엘리베이터의 정원을 초과하여 탑승을 시도함으로 인해 과적된 상태로 정지된 승강카에 대한 최대 권상력을 측정할 수 있도록 된 엘리베이터의 권상력 측정방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 승객이 탑승하도록 된 승강카(11)와, 이 승강카(11)의 하중을 보상하도록 권상로프(20)에 의해 연결된 균형추(12)와, 상기 권상로프(20)가 걸리도록 된 로프풀리(16)를 포함하는 권상수단(13)과, 상기 로프풀리(16)의 회전력을 저지하도록 상기 권상수단(13)을 결합된 제동수단(17)을 포함하여 이루어진 엘리베이터(10)의 승강카(11)와 균형추(12)에 작용하는 하중에 따른 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 권상력을 측정하는 방법에 있어서; 상기 권상로프(20)의 길이방향 일측에 하중검출기(21)가 장착된 상태로 결합되어 상기 권상로프(20)의 승강을 저지하도록 된 로프캐처(30)를 결합하는 단계(ST100)와; 상기 제동수단(17)의 제어를 해제하여 상기 권상로프(20)에 걸리는 부하를 상기 하중검출기(21)에 의해 검출하여 상기 승강카(11)와 균형추(12)의 자중차에 따른 언밸런스하중을 측정하는 단계(ST200)와; 상기 권상수단(13)을 강제 구동시켜 상기 로프풀리(16)로부터 권상로프(20)를 슬립시키는 단계(ST300)와; 상기 권상로프(20)의 슬립 시점에서 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)에 의한 최대정지마찰계수를 연산하는 단계(ST400)와; 전단계에서 연산된 최대정지마찰계수를 이용하여 최대 권상력(최대 적재하중)을 산출하는 단계(ST500)를 포함하여 이루어지는 엘리베이터의 권상력 측정방법이 제공된다.

Description

엘리베이터의 권상력 측정방법{Traction force measuring method of an elevator}
본 발명은 엘리베이터의 권상력 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘리베이터의 정원을 초과하여 탑승을 시도함으로 인해 과적된 상태로 정지된 승강카에 대한 무부하 상태에서 최대 권상력(최대 적재하중)을 측정할 수 있도록 된 엘리베이터의 권상력 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 엘리베이터는 건물 내부에 수직으로 형성된 승강로를 따라 승강카를 이동시켜 승객을 원하는 층으로 이동시키도록 된 장치로, 이러한 엘리베이터의 일례를 도시된 도면에 의해 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 엘리베이터(10)는 사람이 탑승할 수 있도록 된 승강카(11)를 권상로프(20)의 일단에 연결한 상태에서 모터(14)와 감속기(15) 및 이에 연결되는 로프풀리(16)를 포함한 권상수단(13)에 의해 승강시키게 되고, 상기 권상로프(20)의 타단에는 상기 승강카(11)의 하중을 보상하기 위한 균형추(12)가 결합되어 있다.
이러한 엘리베이터(10)는 상기 승강카(10)와 균형추(12)의 하중이나 권상수단(13)의 토크 등에 의해 정격하중(승강카(11)의 안전한 운행이 가능한 상태에서의 허용되는 적재하중)이 결정되고, 이 정격하중은 최대 적재하중을 안전율로 나눈 값의 이하로 결정되며, 이러한 정격하중에 대한 정보는 대개 승강카(11)의 내부에 표시되어 관리자나 탑승자가 확인할 수 있도록 되어 있다.
그런데 엘리베이터(10)를 장시간 사용하게 되면 로프풀리(16)의 마모나 권상로프(20)의 노후화 등에 의해 승강카(11)의 최대 권상력(최대 적재하중)이 변하게 되고, 이로 인해 정격하중이 감소함에 따라 주기적으로 또는 필요에 따라 최대 권상력(최대 적재하중)을 재측정하여 안전여부를 판단한 후에, 로프풀리(16)나 권상로프(20)의 교체 등과 같은 유지보수 작업을 행하게 된다.
종래에는 전술된 바와 같은 최대 권상력(최대 적재하중)을 측정하기 위해 승강카(11)를 무부하 운전하여 권상수단(13)의 회전력을 측정하고, 측정된 권상수단(13)의 회전력을 승강카(11)와 균형추(12) 간의 하중차에 따른 언밸런스하중과의 비례식을 이용하여 무부하 언밸런스하중을 연산한 후에, "TbW/Tcar=Expμθ"의 장력식(여기에서, TbW는 균형추의 하중, Tcar는 승강카의 하중, μ는 로프풀리에서의 마찰계수, θ는 권상로프의 권부각)을 이용하여 마찰계수μ를 계산하여 "(Tcar+최대적재하중)/TbW=Expμθ"의 장력식으로부터 최대 권상력(최대 적재하중)을 연산하게 된다.
하지만, 이와 같은 종래의 측정방법은 무부하 상태와 안전율을 고려한 일정 무게의 시험하중을 적재한 상태에서 승강카(11)를 운행(승강)시켜 그에 따른 권상수단(13)의 회전력에 의해 정상속도의 운행이 가능한지를 측정한 것이다.
그런데 정격하중에 따른 탑승 인원의 정원을 초과하여 탑승을 시도한 경우(과적경보를 무시한 상태로 무리한 탑승을 시도한 경우)와 같이 최대 적재하중을 초과한 상태로 특정층에 정지된 승강카(11)를 기동시키는 경우에는 운행중에 로프풀리(16)와 권상로프(20)에 작용하는 하중에 비해 상대적으로 큰 하중이 작용하게 되므로, 종래의 측정방법에 의해서는 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 마모에 따른 슬립이나 권상력의 저하 등을 파악하는 데에 한계가 있는 것이다.
그러므로 전술된 바와 같이 최대 권상력(최대 적재하중)을 초과한 상태로 특정층에 정지된 승강카를 기동시키는 경우에는 승강카(11)가 정지된 상태에서 기동을 시작하는 시점에서의 마찰계수(즉, 정지마찰계수)를 계산하여 로프풀리(16)와 권상로프(20) 간의 정지마찰력(또는 정지된 상태의 승강카(11)를 기동시키기 위한 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)에 의한 권상력)에 대한 한계를 규명하여 그에 따른 안전조치를 취하는 것이 바람직한데, 종래의 최대 권상력(최대 적재하중) 측정방법에 의해서는 전술된 바와 같은 상황에서 엘리베이터의 안전상태를 보장하는 데에 한계가 있음으로 인해 종래의 최대 권상력(최대 적재하중)의 산출방식과는 다른 산출방식에 의해 로프풀리(16)와 권상로프(20)에 의한 권상력을 측정할 필요성이 요구되고 있는 실정이다.
한국 등록특허공보(제10-1015054호) 2011. 02. 09.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 무부하 상태에서 로프풀리와 권상로프에 의한 정지마찰계수를 이용함으로 인해 엘리베이터 내에 정원 이상의 인원이 탑승한 상태에서의 권상력을 측정할 수 있으며, 이에 의해 과적된 상태로 정지된 엘리베이터의 안전상태를 점검함과 동시에 그에 따른 안전상의 위험을 미연에 방지할 수 있도록 된 엘리베이터의 권상력 측정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따르면, 승객이 탑승하도록 된 승강카(11)와, 이 승강카(11)의 하중을 보상하도록 권상로프(20)에 의해 연결된 균형추(12)와, 상기 권상로프(20)가 걸리도록 된 로프풀리(16)를 포함하는 권상수단(13)과, 상기 로프풀리(16)의 회전력을 저지하도록 상기 권상수단(13)을 결합된 제동수단(17)을 포함하여 이루어진 엘리베이터(10)의 승강카(11)와 균형추(12)에 작용하는 하중에 따른 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 권상력을 측정하는 방법에 있어서;
무부하 상태의 엘리베이터(10) 일측에 하중검출기(21)가 장착된 로프캐처(30)를 준비하고, 상기 권상로프(20)의 길이방향 일측에 권상로프(20)의 승강을 저지하도록 된 로프캐처(30)를 결합하는 단계(ST100)와;
상기 제동수단(17)의 제동을 해제하여 상기 권상로프(20)에 걸리는 부하를 상기 하중검출기(21)에 의해 검출하여 상기 승강카(11)와 균형추(12)의 자중차에 따른 언밸런스하중을 측정하는 단계(ST200)와;
상기 권상수단(13)을 강제 구동시켜 상기 로프풀리(16)로부터 권상로프(20)를 슬립시키는 단계(ST300)와;
상기 권상로프(20)의 슬립 시점에서 전단계에서 측정된 승강카(11)와 균형추(12) 간의 언밸런스하중과 상기 권상수단(13)의 강제 구동력에 의해 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 최대정지마찰계수를 연산하는 단계(ST400)와;
전단계에서 연산된 최대정지마찰계수를 이용하여 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)에 의해 견디는 최대 탑승 가능한 하중에 해당하는 최대 권상력(최대 적재하중)을 산출하는 단계(ST500)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 권상력 측정방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 최대정지마찰계수를 연산하는 단계(ST400)와 최대 권상력(최대 적재하중)을 산출하는 단계(ST500)에서는 상기 하중검출기(21)에 연결되는 표시기(22)에 의해 정지마찰계수의 최대값이 표시되도록 구비되고, 상기 표시기(22)에 연결되는 연산장치(23)에 의해 자동적으로 계산하도록 된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 권상력 측정방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 연산장치(23)는 권상력이 특정 범위 이상을 초과하는 경우에 경보신호를 발생시키도록 된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 권상력 측정방법이 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 무부하 상태에서 로프캐처(30)에 의해 권상로프(20)를 고정한 상태에서 측정작업이 이루어짐으로써, 종래처럼 일정 중량의 시험하중을 승강카(11)나 균형추(12)에 적재 또는 분리하는 작업이 불필요하여 작업상의 편리함을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 엘리베이터(10)의 가동을 최소화한 상태로 측정이 이루어져 안전상의 위험을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 상기 로프캐처(30)에 의해 고정된 상태의 엘리베이터(10)를 강제 구동시켜 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 최대정지마찰계수를 연산한 후에, 그 최대정지마찰계수를 이용하여 최대 권상력(최대 적재하중)을 산출함으로써, 정지상태의 승강카(11)에 의해 작용하는 하중 및 이를 견인할 수 있는 최대 권상력(최대 적재하중)을 측정함에 따라 최대 탑승 가능한 인원의 하중을 예상할 수 있으며, 이에 의해 정원을 초과하여 탑승을 시도한 경우와 같이 과적상태로 특정층에 정지된 승강카(11)의 안전상태를 점검할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)에 의한 최대정지마찰계수와 이에 의한 최대정지마찰력(최대 권상력)을 계산하도록 된 연산장치(23)가 구비되고, 상기 연산장치(23)는 권상력이 특정 범위 이상을 초과하는 경우에 경보신호를 발생시키도록 구비됨으로써, 측정시에 무리한 초과하중이 발생되는 것을 방지하여 측정장비나 엘리베이터(10) 자체의 손상 등을 방지함과 동시에 측정상의 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 엘리베이터의 구성을 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 도시한 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측정방법을 도시한 순서도
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 2와 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예를 도시한 것이다. 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 통상적인 엘리베이터(10)는 권상로프(20)의 양단에 사람이 탑승할 수 있도록 된 승강카(11)와 이 승강카(11)의 하중을 보상하도록 된 균형추(12)가 결합되는데, 상기 승강카(11)는 상기 권상로프(20)의 길이방향 일측에 위치되는 모터(14)와 감속기(15) 및 로프풀리(16)를 포함한 권상수단(13)에 의해 승강되도록 구비되고, 상기 권상수단(13)의 일측에는 상기 로프풀리(16)의 회전력을 저지하도록 브레이크드럼(18)과 패드(19)를 포함한 제동수단(17)이 결합되며, 상기 권상수단(13)은 건물의 구조물 상에 고정된 I빔과 같은 받침대(B) 상에 일체로 결합되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 본 발명은 엘리베이터(10)의 정원을 초과하여 탑승을 시도함으로 인해 과적된 상태로 정지된 승강카(11)를 로프풀리(16)와 권상로프(20)에 의해 안전하게 견인할 수 있는지의 여부에 판단하여 과부하 상태에서의 승강카(11)의 추락 등을 방지하기 위한 목적으로 시행될 수 있는 권상력 측정방법이다.
이를 위한 본 발명의 측정방법은 무부하 상태에서 권상로프(20)의 승강을 저지하도록 로프캐처(30)를 결합하는 단계(ST100)와, 승강카(11)와 균형추(12)의 자중차에 따른 언밸런스하중을 측정하는 단계(ST200)와, 로프풀리(16)로부터 권상로프(20)를 슬립시키는 단계(ST300)와, 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 최대정지마찰계수를 연산하는 단계(ST400)와, 최대정지마찰계수를 이용하여 최대 권상력(최대 적재하중)을 산출하는 단계(ST500)를 거치게 된다.
보다 상세하게는, 권상로프(20)의 승강을 저지하도록 로프캐처(30)를 결합하는 단계(ST100)에서는 상기 권상수단(13)의 작동이 정지된 상태에서 상기 권상로프(20)의 길이방향 일측에 로프캐처(30)를 설치하게 되는데, 상기 로프캐처(30)는 상기 권상로프(20)가 통과되도록 관통공(32)이 형성된 한 쌍의 프레임(31)으로 구비되어 양단에 너트(33) 등에 의해 조임으로 인해 상기 관통공(32)에 내설된 조임부재(34)에 의해 상기 권상로프(20)를 고정하도록 된 것으로, 이러한 로프캐처(30)에 의해서는 다수로 구비되는 권상로프(20)의 특정본 또는 전본(본 발명에서의 "본"은 로프의 줄수를 세는 단위로 사용됨)을 캐처하게 되고, 상기 프레임(31) 상에는 상부 또는 하부 일측에 로드셀과 같은 하중검출기(21)가 장착되게 된다.
또한 승강카(11)와 균형추(12)의 자중차에 따른 언밸런스하중을 측정하는 단계(ST200)에서는 상기 제동수단(17)의 제어를 해제하여 무부하 상태의 승강카(11)와 균형추(12)의 자중차에 의해 상기 권상로프(20)에 걸리는 부하를 상기 하중검출기(21)에 의해 검출하여 무부하 상태의 언밸런스하중을 측정하게 된다.
또한 로프풀리(16)로부터 권상로프(20)를 슬립시키는 단계(ST300)에서는 상기 제동수단(17)의 제어를 해제한 상태에서 상기 권상수단(13)을 외력에 의해 강제 구동시킴으로 인해 상기 승강카(11)와 균형추(12)의 언밸런스하중과 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 마모정도 등에 의해 슬립이 발생되게 된다.
또한 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)에 의한 최대정지마찰계수를 연산하는 단계(ST400)에서는 상기 권상로프(20)의 슬립 직전의 시점에서 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)에 의한 최대정지마찰계수를 연산하게 되는데, 이를 위해 상기 하중검출기(21)에는 표시기(22)가 전기적으로 연결되어 정지마찰계수의 최대값을 표시하도록 구비되어 있다.
여기에서 정지마찰계수는 상기 권상수단(13)의 작동이 정지된 상태에서 전술된 바와 같이 상기 승강카(11)와 균형추(12) 간의 언밸런스하중과 상기 권상수단(13)을 강제 구동시키는 데에 소요된 외력(강제 구동력) 등에 의해 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20) 간에 발생되는 마찰계수를 의미하는 것으로, 이 정지마찰계수는 종래의 측정방법에서 권상수단(13)에 의해 승강카(11)를 작동시키는 과정에서 발생되는 운동마찰계수와는 구별되는 것이다.
또한 최대정지마찰계수를 이용하여 최대 권상력(최대 적재하중)을 산출하는 단계(ST500)에서는 상기 하중검출기(21)와 표시기(22)에 연결되어 최대 권상력(최대 적재하중) 자동적으로 연산하도록 된 연산장치(23)가 구비되는데, 이 연산장치(23)는 통상의 PC 등으로 구비되어 그에 산출식에 대한 정보가 미리 프로그래밍된 상태에서 상기 하중검출기(21) 또는 표시기(22)로부터 입력되는 최대정지마찰계수에 따라 최대 권상력(최대 적재하중)을 자동 계산하여 표시하도록 구비된 것이다.
이러한 본 발명에서 사용되는 계산식에 대한 예를 들면, 상기 승강카(11)와 균형추(12)의 자중차에 의한 언밸런스하중은 TbW-Tcar로, 이때에 TbW는 균형추(12)의 하중, Tcar는 승강카(11)의 하중이다.
또한 최대정지마찰계수는 (언밸런스하중+권상수단의 강제 구동력)/(승강시스템의 전하중=균형추의 하중+승강카의 하중)으로, μ=((TbW-Tcar)+C)/(TbW+Tcar)로 나타낼 수 있으며, 이때에 μ는 정지마찰계수, TbW는 균형추(12)의 하중, Tcar는 승강카(11)의 하중, C는 권상수단(13)의 강제 구동력이다.
또한 최대 권상력(최대 적재하중)을 A라면, 이 A값은 (2(TbW-Tcar)+C)/(1-μ)로 나타낼 수 있는데, 이 최대 권상력(최대 적재하중)은 실제로 승강카(11)에 탑승 가능한 최대하중을 의미하는 것이다.
이는 최대정지마찰계수에 승강시스템의 총하중을 곱한 값이 승강카(11) 측의 언밸런스하중을 견뎌야 함에 따라 μ(TbW+Tcar+A)=(Tcar+A-TbW)와 같은 비례식으로부터 산출된 것이다.
이러한 계산식에 따르면, 시험하중 없이 무부하 상태에서 상기 승강카(11)나 균형추(12)의 하중 중에서 어느 하나를 알고 있다고 가정하면 언밸러스하중은 본 발명의 측정방법에 의해 하중검출기(21)와 표시기(22)에 의해 자동적으로 계산 표시되므로, 승강카(11)나 균형추(12) 중에서 미지의 하중을 알 수 있으며, 이에 의해 전술된 바와 같은 최대정지마찰계수와 최대 권상력(최대 적재하중)을 계산함으로 인해 승강카(11)에 탑승 가능한 최대 적재하중을 산출할 수 있는 것이다.
예를 들면, 균형추(12)의 하중이 1500kg이고, 언밸런스하중이 500Kg이며, 권상수단(13)의 강제 구동력이 300Kg라면, 전술된 계산식에 의해 최대정지마찰계수μ는 0.32이고, 최대 권상력(최대 적재하중) A는 대략 1912Kg으로, 상기 승강카(11)에 탑승 가능한 최대 적재하중을 의미하는 것이다.
이상의 시험치는 정격하중이 1000kg인 엘리베이터에 대한 것으로서, 본 발명의 측정방법에서 얻어진 최대 권상력(최대 적재하중)은 1912Kg이므로, 이는 정격하중에 대하여 안전율 1.9이상이다. 그러므로 시험대상의 엘리베이터(10)는 정격하중을 안전하게 권상(견인)할 수 있을 것으로 판단된다.
여기에서 상기 권상수단(11)의 강제 구동력의 값이 클수록 최대 적재하중이 크게 되므로, 측정상의 안전성을 확보함과 동시에 측정장치 및 엘리베이터(10) 자체의 손상을 방지하기 위해 상기 연산장치(23)에는 권상력의 특정 범위(대략 정격적재하중의 125% 정도)를 초과하는 경우에 경고음이나 경광등과 같은 경보신호가 발생하도록 하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (3)

  1. 승객이 탑승하도록 된 승강카(11)와, 이 승강카(11)의 하중을 보상하도록 권상로프(20)에 의해 연결된 균형추(12)와, 상기 권상로프(20)가 걸리도록 된 로프풀리(16)를 포함하는 권상수단(13)과, 상기 로프풀리(16)의 회전력을 저지하도록 상기 권상수단(13)을 결합된 제동수단(17)을 포함하여 이루어진 엘리베이터(10)의 승강카(11)와 균형추(12)에 작용하는 하중에 따른 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 권상력을 측정하는 방법에 있어서;
    무부하 상태의 엘리베이터(10) 일측에 하중검출기(21)가 장착된 로프캐처(30)를 준비하고, 상기 권상로프(20)의 길이방향 일측에 권상로프(20)의 승강을 저지하도록 된 로프캐처(30)를 결합하는 단계(ST100)와;
    상기 제동수단(17)의 제동을 해제하여 상기 권상로프(20)에 걸리는 부하를 상기 하중검출기(21)에 의해 검출하여 상기 승강카(11)와 균형추(12)의 자중차에 따른 언밸런스하중을 측정하는 단계(ST200)와;
    상기 권상수단(13)을 강제 구동시켜 상기 로프풀리(16)로부터 권상로프(20)를 슬립시키는 단계(ST300)와;
    상기 권상로프(20)의 슬립 시점에서 전단계에서 측정된 승강카(11)와 균형추(12) 간의 언밸런스하중과 상기 권상수단(13)의 강제 구동력에 의해 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 최대정지마찰계수를 연산하는 단계(ST400)와;
    전단계에서 연산된 최대정지마찰계수를 이용하여 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)에 의해 견디는 최대 탑승 가능한 하중에 해당하는 최대 권상력(최대 적재하중)을 산출하는 단계(ST500)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 권상력 측정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 로프풀리(16)와 권상로프(20)의 최대정지마찰계수를 연산하는 단계(ST400)와 최대 권상력(최대 적재하중)을 산출하는 단계(ST500)에서는 상기 하중검출기(21)에 연결되는 표시기(22)에 의해 정지마찰계수의 최대값이 표시되도록 구비되고, 상기 표시기(22)에 연결되는 연산장치(23)에 의해 자동적으로 계산하도록 된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 권상력 측정방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연산장치(23)는 권상력의 특정 범위 이상을 초과하는 경우에 경보신호를 발생시키도록 된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 권상력 측정방법.
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