KR102232159B1 - 승강기용 권상기 시험 장치 및 시험 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 승강기용 권상기를 시험하는 권상기 시험 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따르면, 시험대상인 권상기를 지지하며 수평 방향으로 슬라이딩 가능한 시험 스테이지; 토크 전달수단을 통해 상기 권상기의 쉬브에 토크를 인가하는 부하 모터; 상기 부하 모터의 구동축에 연결된 플라이휠; 상기 시험 스테이지를 수평 방향으로 슬라이딩 시키는 유압 실린더; 상기 유압 실린더를 구동하는 유압회로 유닛; 및 상기 부하 모터와 유압회로 유닛의 각각에 인가할 제어신호를 생성하고 이 제어신호를 부하 모터와 유압회로 유닛에 각각 인가하는 주제어부;를 포함하는 권상기 시험 장치를 개시한다.

Description

승강기용 권상기 시험 장치 및 시험 방법 {Apparatus and method for testing traction machine of elevator}

본 발명은 승강기용 권상기를 시험하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실제 승강기의 환경을 모사하여 권상기의 수명시험이나 고장모사 시험 등을 수행할 수 있는 시험 장치 및 시험 방법에 관한 것이다.

승강기용 권상기는 사용자가 탑승하는 승강기 룸을 상하로 움직이기 위한 장비로서 일반적으로 권상기 모터와 쉬브(sheave)(도르래)로 구성된다. 권상기 모터는 쉬브 및 이 쉬브에 매달려 있는 로프를 통하여 승강기 룸과 균형추(카운터 웨이트)를 움직이므로 회전축의 직각방향으로 높은 하중(축하중)이 작용하는 상태에서 쉬브에 구동토크를 전달한다.

권상기 모터의 회전축에 가해지는 축하중은 권상기의 베어링의 수명에 영향을 주며 전체적인 권상기의 수명을 단축시키는 요인으로 작용한다. 따라서 권상기의 수명 시험, 고장모사 시험시 이러한 실제 운영조건을 테스트 장치에 모사하는 것이 중요하다.

종래의 권상기 시험 장치는 실제 승강기의 환경을 모사하기 위해 넓은 공간에 수십 미터의 엘리베이터 타워를 설치하였으나 많은 설치 공간과 설치 비용이 요구되었고, 부하용 전동기와 권상기를 직렬로 연결한 시험 장치에서는 권상기에 가해지는 축방향의 하중조건을 정확히 모사하지 못하는 단점이 있었다.

특허문헌: 한국 공개특허공보 제2010-0097768호 (2010년 9월 6일 공개)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 부하용 전동기와 권상기를 로프로 연결하고 유압 구동기를 이용하여 권상기에 회전축의 직각방향으로 힘이 전달되도록 함으로써 좁은 설치공간에서도 실제 승강기와 같은 부하가 권상기에 인가될 수 있도록 시험장치를 구성하는 방법을 제안한다.

또한 본 발명은 실제 승강기의 동역학 해석을 통해 권상기 모터의 회전속도에 따른 회전축의 직각 방향의 힘을 분석하고 이를 유압 실린더를 통해 권상기에 인가할 수 있도록 하는 유압회로의 구성 및 제어 방법을 제안한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 승강기용 권상기를 시험하는 권상기 시험 장치로서, 시험대상인 권상기를 지지하며 수평 방향으로 슬라이딩 가능한 시험 스테이지; 토크 전달수단을 통해 상기 권상기의 쉬브에 토크를 인가하는 부하 모터; 상기 부하 모터의 구동축에 연결된 플라이휠; 상기 시험 스테이지를 수평 방향으로 슬라이딩 시키는 유압 실린더; 상기 유압 실린더를 구동하는 유압회로 유닛; 및 상기 부하 모터와 유압회로 유닛의 각각에 인가할 제어신호를 생성하고 이 제어신호를 부하 모터와 유압회로 유닛에 각각 인가하는 주제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 권상기 시험 장치를 개시한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 승강기용 권상기를 시험하는 권상기 시험 방법으로서, 제어부가, 권상기 구동정보에 기초하여, 토크 전달수단을 통해 시험대상인 권상기의 쉬브에 토크를 제공하는 부하 모터에 인가할 제1 제어신호 및 상기 권상기를 수평 방향으로 슬라이딩 이동시키는 유압 실린더를 구동하는 유압회로 유닛에 인가할 제2 제어신호를 생성하는 단계; 상기 제어부가 상기 제1 제어신호와 제2 제어신호를 각각 상기 부하 모터와 유압회로 유닛에 인가하는 단계; 및 제1 제어신호에 기초하여 부하 모터가 권상기에 소정의 토크를 인가하고 제2 제어신호에 기초하여 유압회로 유닛이 유압 실린더를 구동하여 권상기에 소정의 축하중을 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 권상기 시험 방법을 개시한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 권상기가 고정되어 선형 베어링 상에서 움직이는 시험 스테이지 및 부하 모터와 플라이휠이 고정된 장치 프레임을 수평으로 배치함으로써 시험 스테이지 자체의 하중을 축하중 인가시 고려하지 않아도 되므로 보다 정확하게 권상기의 하중을 모사할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 권상기 시험 장치는 실제 승강기에 사용되는 권상기-인버터-제어장치를 변경 없이 그대로 사용하고 시험 장치의 주제어부와의 실시간 연동제어를 구현하였고, 이를 통해 기설정된 권상기 부하 패턴에 대한 반복적인 시험뿐만 아니라 실제 승강기의 임의 운행패턴에 따른 권상기 축하중 및 부하 토크의 모사를 할 수 있다.

또한 본 발명의 권상기 시험 장치는 승강기 룸 및 카운터 웨이트에 의한 권상기 등가회전관성을 변속기와 플라이휠로 구현하였고, 변속비의 실시간 제어를 통하여 승강기 탑승 인원 변동에 따른 승강기 룸의 질량 변동을 모사할 수 있으므로 승강기 탑승객의 승하차를 고려한 실제 승강기의 운전조건을 정확히 모사할 수 있으며, 따라서 권상기의 수명시험 뿐만 아니라 실제 승강기의 사용자 운영 데이터의 측정시험 등 다양한 시험의 수행을 할 수 있는 이점이 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 권상기 시험 장치를 설명하는 도면,
도2는 권상기에 인가되는 힘을 설명하기 위한 도면,
도3은 일 실시예에 따른 유압회로 유닛을 설명하는 도면,
도4는 제1 실시예에 따라 권상기를 시험하는 방법을 설명하는 흐름도,
도5는 제2 실시예에 따른 권상기 시험 장치를 설명하는 도면,
도6은 제2 실시예에 따라 권상기를 시험하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 권상기 시험 장치를 도식적으로 나타내는 도면이다.

도면을 참조하면, 제1 실시예에 따른 권상기 시험 장치는 시험대상인 권상기(10), 제어패널(20), 주제어부(30), 부하 모터(40), 플라이휠(50), 유압회로 유닛(60), 및 유압 실린더(70)를 포함할 수 있다.

일 실시예에서 시험 대상인 권상기(10)는 권상기 모터(11)와 이 모터의 구동축에 결합된 쉬브(sheave; 도르래)(12)로 구성될 수 있다. 권상기(10)는 시험 스테이지(110)에 고정되어 지지된다.

제어패널(20)은 제어신호를 생성하여 권상기 모터(11)를 구동할 수 있다. 예를 들어 제어패널(20)은 일반적인 승강기 내에 설치된 제어 패널, 즉 승강기 문의 열림/닫힘 버튼과 각 운행 층의 버튼이 구비된 제어 패널과 동일 또는 유사한 역할을 하는 제어 패널로 구현될 수 있다. 예컨대 사용자(시험자)가 제어패널(20) 상에서 소정 시험 시나리오에 따라 운행하고자 하는 층의 버튼을 누르면 이에 대한 제어신호가 생성되어 인버터(25)로 전달되고 인버터(25)는 이 제어신호에 따라 직류 전원을 교류로 변환하여 권상기 모터(11)에 인가할 수 있다.

주제어부(30)는 제어패널(20)로부터 권상기 구동정보를 수신하고 이에 기초하여 제어신호를 생성하여 부하 모터(40)와 유압회로 유닛(60)에 인가한다.

부하 모터(40)는 실제의 승강기 장치에서 승강기 룸(도2의 200)과 카운터 웨이트(도2의 220)에 의한 토크를 모사하여 권상기(10)에 인가하기 위한 구성요소이다. 도시한 실시예에서, 로프와 같은 토크 전달수단(15)이 부하 모터(40)의 구동축과 권상기 쉬브(12) 사이를 연결하도록 구성하여, 부하 모터(40)의 구동에 의해 권상기(10)에 토크를 인가할 수 있다. 토크 전달수단(15)은 예컨대 로프로 구현될 수 있지만 이에 제한되지 않으며 벨트, 체인 등 임의의 회전 구동력 전달 수단으로 구현될 수도 있다.

부하 모터(40)는 주제어부(30)로부터 수신한 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다. 예컨대 주제어부(30)의 제어신호가 인버터(35)에 전달되고 인버터(35)는 이 제어신호에 따라 직류 전원을 교류로 변환하여 부하 모터(40)를 구동하여 소정의 토크를 권상기(10)에 인가할 수 있다. 제어신호는 예컨대 부하 모터(40)의 구동축의 회전속도 또는 토크에 비례하는 전압 또는 전류 신호일 수 있다. 본 발명의 구체적 실시 형태에 따라 인버터(35)와 부하 모터(40)의 구체적 종류나 동작 방식이 달라질 수 있으며 본 발명은 특정 종류나 구동 방식에 제한되지 않는다.

부하 모터(40)의 구동축에는 또한 플라이휠(50)이 연결되어 배치될 수 있다. 플라이휠(50)은 실제의 승강기 장치에서 승강기 룸(200)과 카운터 웨이트(220)에 의한 회전관성을 모사하여 권상기(10)에 인가한다. 플라이휠(50)은 예컨대 커플링(45) 등의 연결수단을 통해 부하 모터(40)의 구동축에 결합될 수 있다.

도시한 실시예에서 부하 모터(40)와 플라이휠(50) 등 일부 구성요소는 시험 장치의 장치 프레임(100) 상에 설치될 수 있고, 권상기(10)를 고정하여 지지하는 시험 스테이지(110)가 장치 프레임(100)의 일 측면에 수평 방향으로 배치된다. 시험 스테이지(110)는 유압 실린더(70)의 구동에 의해 장치 프레임(100)과의 거리가 증감하도록 슬라이딩 이동할 수 있다. 예컨대 도시한 실시예에서 시험 스테이지(110)를 베어링(111)을 개재하여 지면에 설치하고 장치 프레임(100)과 시험 스테이지(110)를 하나 이상의 유압 실린더(70)로 연결하여 장치 프레임(100)에 대해 상대적으로 시험 스테이지(110)가 슬라이딩 할 수 있도록 설치할 수 있다.

시험 스테이지(110)가 슬라이딩 이동함에 따라 권상기 쉬브(12)와 부하 모터(40)의 구동축을 연결하는 토크 전달수단(15)의 길이가 소정 범위에서 신축할 수 있다. 시험 스테이지(110)가 장치 프레임(100)에서 멀어지는 방향으로 이동하면 토크 전달수단(15)의 장력이 증가하고 장치 프레임(100)에 가까워지면 장력이 감소하며, 이 토크 전달수단(15)의 장력은 실제의 승강기 장치에서 승강기 룸(200)과 카운터 웨이트(220)의 무게에 의해 권상기(10)에 인가되는 축하중을 모사한다.

본 발명의 시험 장치는 유압 실린더(70)의 피스톤이 시험 스테이지(110)에 가하는 힘을 측정하는 부하 센서(71)를 포함한다. 부하 센서(71)는 예컨대 로드셀을 적용할 수 있으며, 대안적으로 압력센서(예컨대 도3의 67)를 통하여 부하를 간접적으로 측정하는 것도 가능하다. 부하 센서(71)가 측정하는 힘은 토크 전달수단(15)의 장력과 동일하거나 이에 비례하는 값이므로, 유압 실린더(70)의 제어시 부하 센서(71)의 측정값을 피드백 함으로써 유압 실린더(70)가 시험에 필요한 소정 장력을 권상기(10)에 인가하도록 제어할 수 있다.

유압회로 유닛(60)은 주제어부(30)의 제어에 의해 유압 실린더(70)를 구동한다. 주제어부(30)는 제어패널(20)로부터 권상기의 구동정보를 수신하고 이 구동정보에 기초하여 유압회로 유닛(60)에 인가할 제어신호를 생성한다. 일 실시예에서 권상기의 구동정보는 권상기 모터(11)의 구동에 의한 쉬브(12)의 각속도 또는 토크 전달수단(15)의 이송 속도를 포함한다. 주제어부(30)는 이러한 구동정보에 따라 권상기(10)에 인가되는 축하중을 산출하고 이에 기초하여 유압 실린더(70)의 구동을 위한 제어신호를 생성한다. 제어신호는 예컨대 유체공급용 펌프의 구동 속도와 릴리프 밸브의 압력을 각각 설정하는 신호일 수 있다.

상술한 본 발명에 따르면 장치 프레임(100)에 수평으로 배치되어 슬라이딩하는 시험 스테이지(110) 위에 권상기(10)를 고정하여 시험하기 때문에 시험 스테이지와 부하 발생 장치를 수직으로 배치하는 종래의 시험 장치에 비해 승강기 장치를 더 정확하게 모사하는 이점이 있다. 부하 발생 장치의 상부에 시험 스테이지를 설치하는 경우 권상기 뿐만 아니라 시험 스테이지의 무게도 고려하여 유압 실린더(70)를 제어해야 하고 또한 시험 스테이지를 상승/하강할 때 시험 스테이지를 수평으로 유지하며 승강해야 하므로 승강기 장치를 정확히 모사하는 것이 쉽지 않다.

그러나 본 발명에서는 시험 스테이지(110)를 장치 프레임(100)의 측면에 설치하여 수평 방향으로 슬라이딩 이동 시키며 시험하도록 구성하였으므로 시험 스테이지(110)의 슬라이딩 동작시 별도의 장치를 사용하여 시험 스테이지(110)를 수평으로 유지할 필요가 없고 토크 전달수단(15)의 장력만 고려하여 유압 실린더(70)를 제어하면 되므로 승강기 장치를 보다 정확하게 모사할 수 있어 시험 신뢰성을 높일 수 있다.

실제 승강기를 모사하여 권상기(10)에 인가해야 할 힘과 토크 및 회전관성에 대해 도2를 참조하여 설명하기로 한다.

도2는 모사하고자 하는 승강기 장치를 도식적으로 나타내었다. 사용자가 탑승하는 승강기 룸(200) 및 이 룸(200)과 비슷한 무게를 가짐으로써 구동력 절감과 구동 안정성을 높이기 위한 카운터 웨이트(220)가 로프(210)의 양단에 결합되고 권상기(10)의 쉬브(12)가 로프(210)를 지지하고 있다. 이러한 일반적 승강기 장치에서, 승강기 룸(200)과 카운트 웨이트(220)에 관한 운동 방정식은 아래 수학식1과 같이 표현된다.

--- 수학식1

위 식에서 m_R은 승강기 룸(200)의 질량, m_C는 카운터 웨이트(220)의 질량, T_R은 승강기 룸(200)에 작용하는 로프의 장력, T_C는 카운터 웨이트(220)에 작용하는 로프의 장력, g는 중력가속도를 의미한다.

한편 권상기(10)의 모터(도1의 11)에 관한 운동 방정식은 아래 수학식2와 같이 표현된다.

--- 수학식2

위 식에서 J_m은 권상기(10)의 회전관성, ω_m은 권상기 쉬브(12)의 각속도, τ_m은 권상기(10)의 토크, r은 권상기 쉬브(12)의 반지름이다.

수학식2를 회전관성과 토크를 각각 좌변과 우변으로 분리하면 아래 수학식3으로 정리된다.

--- 수학식3

수학식3에서 좌변의 왼쪽 대괄호 안의 값은 권상기(10)에 작용하는 전체 회전관성을 나타내고, 우변은 권상기(10)에 인가되는 토크 성분들을 나타낸다.

위 식의 우변에서, 권상기(10)의 토크(τ_m)는 권상기(10) 자체적으로 생성하고 있으므로 본 발명에서는 부하 모터(40)를 이용하여 나머지 토크, 즉 r(m_R - m_C)g 만큼의 토크를 인가하도록 구성하였다.

위 식의 좌변에서 권상기(10)의 회전관성(J_m)은 권상기(10) 자체적으로 갖고 있으므로, 본 발명에서는 승강기 룸(200)과 카운터 웨이트(220)에 의한 회전관성을 인가하기 위해 플라이휠(50)을 추가하였다. 이 경우 플라이휠(50)의 회전관성이 승강기 룸(200)과 카운터 웨이트(220)에 의한 회전관성(즉, (m_R+m_C)r²)과 동일한 값을 갖도록 플라이휠(50)의 질량과 형상을 미리 설정하면 된다.

대안적 실시예에서, 플라이휠(50)과 부하 모터(40)의 구동축 사이에 기어박스(도시 생략)를 추가로 설치하여 플라이휠(50)의 크기를 줄일 수 있다. 이 경우 기어박스는 플라이휠(50)의 회전수와 부하 모터(40) 구동축의 회전수의 비가 N:1이 되도록 하는 기어비를 가지며, 여기서 N은 1보다 큰 값을 가진다. 이와 같이 N:1 기어비의 기어박스를 개재하면 플라이휠(50)의 회전관성이 (m_R+m_C)r²/N²의 값을 가지면 되므로 예컨대 플라이휠(50)의 질량이 N의 제곱에 반비례하여 작아져도 된다. 즉 N:1 기어비의 기어박스를 플라이휠(50)과 부하 모터(40) 사이에 개재함으로써 플라이휠(50)을 소형화할 수 있어 시험 장치의 크기를 줄이고 장치 비용을 감소시킬 수 있다.

한편 권상기(10)에 인가되는 축하중은 승강기 룸(200)과 카운터 웨이트(220)의 무게 및 쉬브(12)의 자체 무게에 기인하므로 X방향과 Y방향에 따른 힘의 성분은 아래 수학식4와 같고,

--- 수학식4

두 성분을 합한 축하중 힘의 크기(F)는 아래 수학식5와 같이 표현된다.

--- 수학식5

위 수학식5에서 쉬브(12)의 질량(m_S)에 의한 자체 하중이 이미 권상기(10)에 작용하고 있으므로, 아래 수학식6과 같이, 본 발명에서는 유압 실린더(70)를 이용하여 나머지 힘의 성분(Fh)을 권상기(10)에 인가하도록 구성한다.

--- 수학식6

승강기 룸(200)의 질량(m_R), 카운터 웨이트(220)의 질량(m_C), 및 권상기 쉬브(12)의 질량(m_S)이 기설정된 값이므로, 주제어부(30)가 제어패널(20)로부터 각속도(ω_m) 관련 정보를 수신하면 위 수학식3과 수학식6에 따라 주제어부(30)가 부하 모터(40)에 의해 인가할 토크와 유압 실린더(70)에 의해 인가할 힘(Fh)을 각각 산출할 수 있으며, 주제어부(30)는 이와 같이 각 구성요소들의 질량과 권상기 구동정보(각속도 정보)에 기초하여 부하 모터(40)가 인가할 토크와 유압 실린더(70)가 인가할 힘을 산출하도록 프로그래밍된 알고리즘(소프트웨어) 및 이 알고리즘을 실행하기 위한 프로세서, 메모리 등의 하드웨어로 구현될 수 있고, 이러한 하드웨어는 예컨대 마이크로컨트롤러 또는 FPGA 등으로 구현될 수 있다.

도3은 일 실시예에 따른 유압회로 유닛(60)의 예시적 구성을 나타낸다.

도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 유압회로 유닛(60)은 유체공급용 펌프(61), 펌프 구동용 모터(62), 방향제어밸브(63), 릴리프 밸브(65), 및 제1 및 제2 압력센서(67,68)로 구성될 수 있다. 릴리프 밸브(65)은 사용자에 의해 설정되는 소정 압력으로 유체를 실린더(70)로 공급하도록 제어한다.

방향제어밸브(63)는 정방향, 역방향, 및 중립 모드 중 하나의 모드로 유체 흐름을 제어한다. 방향제어밸브(63)가 정방향 모드로 설정되면, 펌프(61)에 의해 공급되는 유체가 “A” 유로를 따라 유압 실린더(70)의 피스톤헤드 측으로 공급되어 피스톤을 밀어내고 이에 따라 시험 스테이지(110)를 밀어내어 권상기(10)에 인가되는 축하중을 증가시킨다. 이 때 피스톤은 릴리프 밸브(65)에 의해 설정된 압력만큼의 힘으로 시험 스테이지(110)를 밀어낼 수 있으므로 릴리프 밸브(65)의 설정 압력을 가변함으로써 권상기(10)에 인가되는 축하중을 실시간으로 모사할 수 있다.

방향제어밸브(63)의 역방향 모드에서는 펌프(61)에 의해 공급되는 유체가 “B” 유로를 따라 유압 실린더(70)의 피스톤측으로 유입되어 피스톤을 수축시킨다. 예를 들어 로프 등의 토크 전달수단(15)을 권상기(10)의 쉬브(12)에 설치하거나 탈거할 때 또는 권상기(10)의 설치 위치를 변경할 때 등의 경우 역방향 모드에서 작업할 수 있다.

중립 모드에서는 펌프(61)에 의해 공급되는 유체가 유압 실린더(70)에 공급되지 않고 유체 탱크로 복귀하도록 구성된다. 즉 중립 모드에서 "A" 유로와 "B" 유로가 서로 연통하여 폐회로가 되며, 이 모드에서는 유압 실린더(70)에 유체 부하가 걸리지 않으므로 예컨대 유압 실린더(70)를 수동으로 조작하는 상황인 경우 중립 모드에서 조작할 수 있다.

한편 정방향 모드에서 제1 압력센서(67)는 유압 실린더(70)로 공급되는 유체의 압력을 측정하고 제2 압력센서(68)는 유압 실린더(70)에서 유체 탱크로 배출되는 유체 압력을 측정하도록 설치된다. 제1 압력센서(67)는 도1의 부하 센서(71)와 동일 또는 유사한 역할을 한다. 예를 들어, 제1 압력센서(67)가 측정하는 유체 압력은 토크 전달수단(15)의 장력과 동일하거나 이에 비례하는 값이므로 유압 실린더(70)의 제어시 제1 압력센서(67)의 측정값을 피드백 하여 유압 실린더(70)가 시험에 필요한 소정 장력을 권상기(10)에 인가하도록 제어할 수 있다. 그러므로 대안적 실시예에서 부하 센서(71)와 제1 압력센서(67) 중 하나가 생략될 수도 있다.

도4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 권상기 시험 방법을 설명한다. 우선, 시험대상인 권상기(10)를 시험 스테이지(110)에 설치하였다고 가정한다. 이 때 권상기(10)의 설치를 위해 예컨대 방향제어밸브(63)를 역방향 모드로 전환하여 권상기 쉬브(12)와 부하 모터(40)의 구동축 간의 거리를 충분히 가깝게 하여 로프 등의 토크 전달수단(15)을 쉬브(12)와 모터(40)의 구동축에 연결하고 그 후 방향제어밸브(63)를 정방향으로 전환하여 쉬브(12)와 모터(40)의 구동축을 기설정된 소정 거리만큼 이격시켜 시험 시작 상태로 둘 수 있다.

그 후 예컨대 시험자가 기설정된 권상기 시험 시나리오에 따라 제어패널(20)에 권상기 구동 정보를 입력하면(예컨대 시험자가 제어패널(20)의 소정 운행층 버튼을 누르면) 제어패널(20)이 이 입력 신호에 따라 권상기 모터(11)를 작동시키고 이와 동시에 권상기 구동 정보를 주제어부(30)로 전달한다(단계 S110). 일 실시예에서 이 권상기 구동 정보는 예컨대 승강기의 속도, 즉 쉬브(12)의 각속도(ω_m)에 관한 정보 또는 쉬브(12)에 맞물려 있는 토크 전달수단(15)의 속도에 관한 정보일 수 있다.

단계(S120)에서 주제어부(30)는 수신한 권상기 구동 정보에 기초하여 부하 모터(40)와 유압회로 유닛(60)에 각각 인가할 제어신호를 생성한다. 예컨대, 주제어부(30)는 상술한 수학식3에 따라 부하 모터(40)에 인가할 토크를 계산하고 이 토크 값에 대응하는 제1 제어신호를 생성하고 수학식6에 따라 유압 실린더(70)에 의해 인가할 힘(Fh)을 계산하고 이에 대응하는 제2 제어신호를 각각 생성할 수 있다.

그 후 주제어부(30)는 토크에 관한 제1 제어신호를 부하 모터(40)에 인가하고 힘(Fh)에 관한 제2 제어신호를 유압회로 유닛(60)에 인가한다(단계 S130).

부하 모터(40)가 제1 제어신호를 수신하여 소정의 토크를 권상기의 쉬브(12)에 인가하고, 유압회로 유닛(60)은 제2 제어신호를 수신하고 이에 따라 유압 실린더(70)를 구동하여 권상기(10)에 소정의 축하중을 인가한다(단계 S140). 이 때 부하 모터(40)의 구동축에 플라이휠(50)이 연결되어 있고 플라이휠(50)의 회전관성이 승강기 룸(200)과 카운터 웨이트(220)에 의한 회전관성(즉, (m_R+m_C)r²)과 동일한 값을 갖도록 플라이휠(50)의 형상과 질량을 미리 세팅하였다고 전제하며, 따라서 부하 모터(40) 구동축의 회전에 의해 이 회전관성이 권상기(10)에 인가된다. 이와 같이 시험대상 권상기(10)가 동작하는 동안 권상기(10)에 소정의 토크, 축하중, 및 회전관성을 인가하여 권상기(10)가 실제의 승강기 장치에 설치되어 있는 것처럼 모사할 수 있고 이 상태에서 권상기의 동작 특성을 측정하여 권상기의 수명 시험이나 고장 모사 시험 등을 수행할 수 있다(단계 S150).

도5와 도6을 참조하여 제2 실시예에 따른 권상기 시험 장치 및 방법을 설명하기로 한다. 도5는 제2 실시예에 따른 권상기 시험 장치를 도식적으로 나타낸다. 도면을 참조하면, 제2 실시예의 권상기 시험 장치는 시험대상인 권상기(10), 제어패널(20), 주제어부(30), 부하 모터(40), 플라이휠(50), 유압회로 유닛(60), 유압 실린더(70), 변속기(80) 및 변속기 제어부(85)를 포함한다. 도1의 제1 실시예와 비교할 때 제2 실시예의 권상기 시험 장치는 변속기(80)와 변속기 제어부(85)를 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 제2 실시예의 시험 장치의 제어패널(20), 주제어부(30), 부하 모터(40), 플라이휠(50), 유압회로 유닛(60), 및 유압 실린더(70)는 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성과 기능을 가지므로 설명을 생략한다.

제2 실시예에서, 변속기(80)가 기본 상태에서 N:1 기어비로 설정되어 있다. 즉 플라이휠(50)의 회전수와 부하 모터(40)의 구동축의 회전수의 비가 N:1로 설정되고 이 때 N은 1보다 큰 수이다. 이와 같이 변속기(80)의 기본 상태의 기어비를 N:1로 설정하면 플라이휠(50)의 회전관성이 (m_R+m_C)r²/N²을 가져도 되므로 플라이휠(50)을 소형화할 수 있어 장치 크기를 줄이고 장치 비용을 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명은 변속기(80)의 기어비를 변속하여 승강기 룸(200)의 하중 변화를 반영할 수 있다. 승강기 룸(200)에 사람들이 타거나 내림에 따라 승강기 룸(200)의 하중(m_R)이 증감하므로, 권상기(10)가 실제의 승강기 장치에 설치되어 있는 것처럼 모사하기 위해서는 승강기 룸(200)의 하중 변화에 따라 부하 모터(40)가 가하는 토크, 플라이휠(50)의 회전관성, 및 유압실린더(70)에 의해 인가할 힘(Fh) 모두 가변시키는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 주제어부(30)는 승강기 룸(200)의 하중에 관한 정보를 사용자 입력으로 받거나 또는 제어패널(20)로부터 받을 수 있다. 예를 들어 본 발명의 권상기 시험 장치에 사용자 명령을 입력하는 입력부(예컨대 터치패널이나 버튼 등)가 구비되고 사용자가 이 입력부를 통해 승강기 룸(200)의 현재 하중을 입력할 수 있다. 또 다른 예로서, 사용자가 제어패널(20)을 통해 승강기 룸(200)의 하중을 수동으로 입력할 수도 있고, 기설정된 권상기 시험 시나리오에 따라 제어패널(20)에서 자동으로 승강기 룸 하중에 관한 정보를 생성할 수 있다. 이 경우 제어패널(20)이 수신한 또는 제어패널(20)에서 생성된 하중 관련 정보는 권상기 구동정보에 포함되어 주제어부(30)로 전달될 수 있다. 또한 대안적 실시예에서, 기설정된 권상기 시험 시나리오에 따라 주제어부(30) 내에서 직접 하중 관련 정보를 생성하여 토크, 회전관성, 및 힘(Fh) 계산시 반영할 수 있다.

도6은 제2 실시예에 따라 권상기를 시험하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 도면을 참조하면, 시험자가 예컨대 기설정된 권상기 시험 시나리오에 따라 제어패널(20)에 권상기 구동 정보를 입력하면(예컨대 시험자가 제어패널(20)의 소정 운행층 버튼을 누르면) 제어패널(20)이 이 입력 신호에 따라 권상기 모터(11)를 작동시키고 이와 동시에 권상기 구동 정보를 주제어부(30)로 전달한다(단계 S210). 권상기 구동 정보는 승강기의 속도에 관한 정보 및 승강기 룸(200)의 하중에 관한 정보를 포함할 수 있다. 승강기 속도에 관한 정보는 예컨대 쉬브(12)의 각속도(ω_m) 또는 쉬브(12)에 맞물려 있는 토크 전달수단(15)의 속도를 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 주제어부(30)는 승강기 룸(200)의 하중에 관한 정보를 제어패널(20)로부터 수신할 수도 있고 별도의 사용자 입력부로부터 수신할 수도 있으며, 또는 대안적으로, 기설정된 권상기 시험 시나리오에 따라 미리 정해진 하중 관련 정보를 사용할 수도 있다.

단계(S220)에서 주제어부(30)는 수신한 권상기 구동 정보에 기초하여 부하 모터(40), 유압회로 유닛(60), 및 변속기(80)에 각각 인가할 제어신호를 생성한다. 예컨대, 주제어부(30)는 상술한 수학식3에 따라 부하 모터(40)에 인가할 토크를 계산하고 이 토크 값에 대응하는 제1 제어신호를 생성하고 수학식6에 따라 유압 실린더(70)에 의해 인가할 힘(Fh)을 계산하고 이에 대응하는 제2 제어신호를 각각 생성할 수 있다. 또한 주제어부(30)는 승강기 룸(200)의 하중에 따라 아래 수학식7에 기초하여 N₂를 계산하고 이에 대응하는 제3 제어신호를 생성할 수 있다.

--- 수학식7

위 식에서 "Inertia"는 플라이휠(50)의 회전관성이고, m_R1과 N₁은 각각 초기 상태(예컨대 승강기 룸(200)에 탑승자가 없을 경우)의 승강기 룸(200)의 질량과 변속기(80)의 기어비이고, m_R2 및 N₂는 각각 현재 상태의 승강기 룸(200)의 질량과 변속기(80)의 기어비를 나타낸다.

그 후 단계(S230)에서 주제어부(30)는 토크에 관한 제1 제어신호를 부하 모터(40)에 인가하고 힘(Fh)에 관한 제2 제어신호를 유압회로 유닛(60)에 인가하고 회전관성에 관한 제3 제어신호를 변속기 제어부(85)에 인가한다.

부하 모터(40)가 제1 제어신호를 수신하여 소정의 토크를 권상기의 쉬브(12)에 인가하고, 유압회로 유닛(60)은 제2 제어신호를 수신하고 유압 실린더(70)를 구동하여 권상기(10)에 소정의 축하중을 인가하고, 변속기 제어부(85)는 제3 제어신호에 따라 변속기(80)의 기어비를 조정하며(단계 S240), 이 상태에서 권상기의 동작 특성을 측정하여 권상기의 수명 시험이나 고장 모사 시험 등을 수행할 수 있다(단계 S250).

이상과 같이 본 발명에 따르면 권상기 시험 장치가 승강기 시스템을 모사할 수 있도록 구성함으로써 실제 승강기 시스템 설치시 소요되는 넓은 설치 공간과 설치 비용을 절감할 수 있고 다양한 시험 시나리오에 따라 권상기에 축하중, 토크, 및 회전관성을 실시간 가변하여 인가하면서 다양한 종류의 수명시험이나 고장시험을 수행할 수 있는 이점이 있다.

본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 권상기 11: 권상기 모터
12: 권상기 쉬브 15: 토크 전달수단
20: 제어패널 30: 주제어부
40: 부하 모터 50: 플라이휠
60: 유압회로 유닛 70: 유압 실린더
80: 변속기 100: 장치 프레임
110: 시험 스테이지

Claims (12)

1. 승강기용 권상기를 시험하는 권상기 시험 장치로서,
   시험대상인 권상기를 지지하며 수평 방향으로 슬라이딩 가능한 시험 스테이지;
   토크 전달수단을 통해 상기 권상기의 쉬브에 토크를 인가하는 부하 모터;
   상기 부하 모터의 구동축에 연결된 플라이휠;
   상기 시험 스테이지를 수평 방향으로 슬라이딩 시키는 유압 실린더;
   상기 유압 실린더를 구동하는 유압회로 유닛; 및
   상기 부하 모터와 유압회로 유닛의 각각에 인가할 제어신호를 생성하고 이 제어신호를 부하 모터와 유압회로 유닛에 각각 인가하는 주제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 권상기 시험 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 권상기의 구동정보를 생성하여 상기 주제어부로 전달하는 권상기 제어패널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 권상기 시험 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 주제어부는 상기 권상기 제어패널로부터 권상기의 구동정보를 수신하고 이 구동정보에 기초하여 상기 부하 모터와 유압회로 유닛에 인가할 상기 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 권상기 시험 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 부하 모터와 상기 플라이휠 사이에 배치된 기어부를 더 포함하고,
   상기 기어부에 의해 플라이휠과 부하 모터의 구동축의 회전속도 비가 N:1 (단 N은 1보다 큰 수)로 설정되는 것을 특징으로 하는 권상기 시험 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 부하 모터와 상기 플라이휠 사이에 배치된 변속기를 더 포함하고,
   플라이휠과 부하 모터의 구동축의 회전속도 비가 N₁:1 (단 N₁은 1보다 큰 수)으로 설정되고, 상기 변속기에 의해 상기 회전속도 비가 가변되는 것을 특징으로 하는 권상기 시험 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 주제어부는 사용자 명령 또는 상기 권상기 구동정보에 기초하여 상기 권상기에 설치될 승강기 룸의 하중변화를 반영하는 변속기 제어신호를 생성하며, 상기 변속기는 변속기 제어신호에 의해 상기 회전속도 비를 N₂:1로 가변하도록 구성되고, 이 때 N₂는 N₁ 보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 권상기 시험 장치.
7. 승강기용 권상기를 시험하는 권상기 시험 방법으로서,
   제어부가, 권상기 구동정보에 기초하여, 토크 전달수단을 통해 시험대상인 권상기의 쉬브에 토크를 제공하는 부하 모터에 인가할 제1 제어신호 및 상기 권상기를 수평 방향으로 슬라이딩 이동시키는 유압 실린더를 구동하는 유압회로 유닛에 인가할 제2 제어신호를 생성하는 단계(S20);
   상기 제어부가 상기 제1 제어신호와 제2 제어신호를 각각 상기 부하 모터와 유압회로 유닛에 인가하는 단계(S30); 및
   제1 제어신호에 기초하여 부하 모터가 권상기에 소정의 토크를 인가하고 제2 제어신호에 기초하여 유압회로 유닛이 유압 실린더를 구동하여 권상기에 소정의 축하중을 인가하는 단계(S40);를 포함하고,
   상기 부하 모터의 구동축에 상기 권상기에 설치될 승강기 룸의 하중에 의한 회전 관성을 모사하는 플라이휠이 체결된 것을 특징으로 하는 권상기 시험 방법.
8. 삭제
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 승강기 룸의 하중에 따라 결정되는 토크를 산출하고 이에 기초하여 상기 제1 제어신호를 생성하고, 상기 권상기의 쉬브의 각가속도 및 상기 승강기 룸의 하중에 따라 결정되는 힘(F)을 산출하고 이에 기초하여 상기 제2 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 권상기 시험 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부하 모터와 상기 플라이휠 사이에 배치된 기어부를 더 포함하고,
    상기 기어부에 의해 플라이휠과 부하 모터의 구동축의 회전속도 비가 N:1 (단 N은 1보다 큰 수)로 설정되는 것을 특징으로 하는 권상기 시험 방법.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 부하 모터와 상기 플라이휠 사이에 배치된 변속기를 더 포함하고,
    플라이휠과 부하 모터의 구동축의 회전속도 비가 N₁:1 (단 N₁은 1보다 큰 수)으로 설정되고,
    상기 방법은 상기 변속기에 의해 상기 회전속도 비를 가변하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 권상기 시험 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 회전속도의 비를 가변하는 단계가,
    상기 제어부가 상기 승강기 룸의 하중에 기초하여 제3 제어신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제3 제어신호에 의해 상기 변속기가 상기 회전속도 비를 N₂:1로 가변하는 단계;를 포함하고, 이 때 N₂는 N₁ 보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 권상기 시험 방법.

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