KR102322576B1

KR102322576B1 - 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터

Info

Publication number: KR102322576B1
Application number: KR1020190162758A
Authority: KR
Inventors: 이종희
Original assignee: 이종희
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2021-11-04
Also published as: WO2021118148A2; WO2021118148A3; KR20210072442A

Abstract

본 발명은 상하로 연장된 건물의 승강통로에 승강통로를 따라 상하 이동 가능하게 설치된 케이지와, 승강통로가 형성된 건물에 상하 방향으로 연장 설치되는 랙부와, 상기 케이지에 설치되어 랙부와 치합하여 랙부를 따라 케이지를 상하 이동시키는 구동부와, 케이지에 설치되며 구동부에 전기적으로 연결되어 구동부에 전력을 공급하는 배터리부와, 상기 배터리부에 전력을 충전하는 충전부를 포함하며; 상기 충전부는 승강통로에 설치되며 외부 전원에 연결된 제1 코일과, 상기 케이지에 설치되어 충전부에 연결되며 상기 제1 코일로부터 유도 기전력이 발생하는 제2 코일을 포함하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터에 관한 것이다.

Description

폐쇄형 자가 구동 엘리베이터{An Elevator Of Closed Type Self-Driven}

본 발명은 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터에 관한 것이며, 보다 상세하게는 화재와 같은 비상 상황에서 정전되어도 작동 가능하며, 백래쉬가 없어 정확한 위치에 정차하며, 우수한 소음과 진동 저감 특성을 가지는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터에 관한 것이다.

엘리베이터(Elevator)는 사람 또는 화물을 중력에 대응하여 상하 수직으로 운반하는 장치로서, 고층 건물은 물론 저층 건물에서도 널리 사용되고 있다. 일반적으로 엘리베이터는 그 구동방식에 따라 로프식 엘리베이터와 유압식 엘리베이터가 있으며, 그 외에도 스크류식, 랙앤피니언식 등이 있고, 권상기 대신 리니어모터를 사용한 로프리스 엘리베이터도 등장하였다.

대한민국 공고번호 특1996-0012108호의 도 1에 도시된 바와 같이, 엘리베이터는 상하 이동시 소모되는 전력의 낭비를 줄이는 구성으로 카운터웨이트(2)가 로프로 연결되어 구비된다. 로프의 일측은 엘리베이터 카운터웨이트(2)의 상부에 연결되고 건물에 설치된 풀리를 경유하여 타측은 케이지(1)의 상부에 연결된다. 풀리의 일측으로 보조 풀리가 설치되어 로프는 풀리와 보조 풀리를 경유한다. 상기 풀리가 모터에 의하여 회전 구동되어 케이지(1)가 승강된다. 특1996-0012108호 도 1에 도시한 로프식 엘리베이터 외에 로프리스 엘리베이터에도 승강에 소비되는 전력의 낭비를 줄이기 위하여 풀리를 경유하는 로프에 의하여 카운터웨이트가 연결된다.

종래의 엘리베이터는 외부 전력에 의하여 모터가 작동하여 작동되는 구조로 화재 등과 같은 비상 상황의 경우에 전력 차단과 로프의 끊어짐에 대한 우려로 사용이 금지되어, 비상 상황 시 비상 계단을 통하여 대피하여야 하는 문제가 있었다. 특히, 고층 건물에서는 비상 계단을 통하여 대피하는 것이 매우 어렵기 때문에 많은 인명 피해의 우려가 있었다.

대한민국 공고번호 특1996-0012108호 특허공보 대한민국 등록번호 제10-1035068호 등록특허공보

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 비상 상황에서 정전되어도 작동 가능하며, 작동이 정숙하며, 고속 주행및 정확한 위치 제어가 가능하고 고속 주행 시 어지럼증을 낮출수 있는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 상하로 연장된 건물의 승강통로에 승강통로를 따라 상하 이동 가능하게 설치된 케이지와, 승강통로가 형성된 건물에 상하 방향으로 연장 설치되는 랙부와, 상기 케이지에 설치되어 랙부와 치합하여 랙부를 따라 케이지를 상하 이동시키는 구동부와, 케이지에 설치되며 구동부에 전기적으로 연결되어 구동부에 전력을 공급하는 배터리부와, 상기 배터리부에 전력을 충전하는 충전부를 포함하며; 상기 충전부는 승강통로에 설치되며 외부 전원에 연결된 제1 코일과, 상기 케이지에 설치되어 충전부에 연결되며 상기 제1 코일로부터 유도 기전력이 발생하는 제2 코일을 포함하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터를 제공한다.

상기에서, 제1 코일은 각 층 중 하나 이상의 층에 케이지 정지 위치에서 제2 코일과 마주하는 위치에 구비된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 승강통로는 서로 마주하는 2개의 통로측벽과 양측이 통로측벽에 연결된 통로내벽에 의하여 일측으로 개구 형성되며; 상기 제1 코일은 통로측벽과 통로내벽 중 하나 이상에 설치되며, 각 층 중 하나 이상의 층에 케이지 정지 위치에서 제2 코일과 마주하는 위치에 구비된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 제1 코일은 양측의 통로측벽에 설치되며, 상기 제2 코일은 통로측벽과 마주하는 케이지의 측면에 각각 설치된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 승강통로는 건물의 일측 외면에 의하여 형성되며; 상기 제1 코일은 승강통로를 형성하는 건물의 일측 외면에 설치되며, 각 층 중 하나 이상의 층에 케이지 정지 위치에서 제2 코일과 마주하는 위치에 구비된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 승강통로는 서로 마주하는 2개의 통로측벽과 양측이 통로측벽에 연결된 통로내벽에 의하여 형성되어 일측으로 개구되며; 상기 랙부는 마주하는 통로측벽에 상하 방향으로 연장 설치되며; 상기 구동부는 랙부의 랙치와 치합하는 랙치합부를 가지며, 양측의 통로측벽에 마주하는 케이지의 측면에 설치되어 랙부의 랙치와 치합하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 승강통로는 건물의 일측 외면에 의하여 형성되며; 상기 랙부는 승강통로를 형성하는 외면에 서로 이격되어 2열 이상을 이루어 상하 방향으로 연장 설치되며; 상기 구동부는 랙부의 랙치와 치합하는 랙치합부를 가지며, 외면과 마주하는 케이지의 전면에 설치되어 랙부의 랙치와 치합하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 구동부는 모터부와, 모터부에 의하여 구동되며 상기 랙치합부를 가지는 구동출력부를 포함하며, 상기 랙치합부는 막대 형상이며 원주 방향을 따라 등간격으로 이격되어 정렬된 복수의 롤러로 이루어지며; 상기 랙치는 오목한 만곡 형태로 형성되어 랙치합부를 이루는 롤러의 외경면이 랙치의 오목한 만곡면에 접하여 치합하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 승강 구동 시 랙치합부가 회전하면서 랙치합부를 이루는 복수의 롤러 중 최대 3개의 롤러가 3개의 랙치에 각각 치합하며, 최소 2개의 롤러가 2개의 랙치에 각각 치합하여 백래쉬가 감소하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 구동부는 전원이 공급되면 회전하는 모터부와, 상기 모터부의 회전에 의하여 회전되는 구동출력부를 포함하며; 상기 모터부는 케이지에 구비되는 축에 결합되는 모터부본체와, 축 방향으로 이격되어 상기 모터부본체의 양측에 결합된 캡과, 상기 캡의 내측이며 모터부본체의 반경 방향 외측에 위치하며 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 코일을 가지며 축 방향으로 서로 이격되어 마주하는 고정자부와, 고정자부의 이격된 사이에 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 영구자석을 가지는 회전자부를 포함하며; 상기 구동출력부는 회전자부의 외경면으로서 하나 이상의 돌출부를 가지도록 형성된 구동면과, 상기 캡의 마주하는 면인 축 방향 내측면에 원주 방향을 따라 정렬되며 방사상으로 길이를 가지며 오목하게 형성된 복수의 가이드홈과, 단면이 원형인 막대 형태이며 그 길이 방향 양측이 상기 가이드홈에 가이드홈의 길이 방향을 따라 미끄럼 가능하게 각각 삽입된 복수의 구동롤러와, 구동롤러의 반경 방향 외측으로 상기 캡에 회전 가능하게 결합되며 내경면에 원주 방향을 따라 오목한 복수의 출력기어부가 형성된 출력부재와, 상기 출력부재의 외경 쪽에 원주 방향을 따라 구비되어 랙부와 치합하는 랙치합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 구동면은 삼각면이나 타원면으로 형성되며, 롤러를 구동면으로 내향 가압하는 탄성링을 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 출력부재는 축 방향으로 이격되며 반경 방향 외측으로 연장되어 서로 마주하는 출력부재플랜지를 포함하며, 상기 랙치합부는 축 방향으로 연장된 단면이 원형인 막대 형태로 양단이 출력부재플랜지에 회전 가능하게 결합되며 원주 방향을 따라 이격되어 구비되는 복수의 롤러로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터는 정전 시에도 작동 가능하여 비상 상황에서도 작동되어 대피 수단으로 이용될 수 있으며, 주행시 및 정지 위치에서 흔들림이 방지되며, 상하 주행 방향으로의 흔들림도 억제되어 정숙 주행이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터를 건물 일부와 함께 도시한 사시도이며,
도 2은 도 1에서 건물을 제외한 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터를 도시한 사시도이며,
도 3은 도 2의 상부 부분을 확대 도시한 사시도이며,
도 4는 도 3의 'A'부를 확대 도시한 사시도이며,
도 5 및 도 6은 랙과의 치합을 설명하기 위하여 도시한 개략적인 측면도이며,
도 7은 본 발명 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터에 포함된 구동부를 도시한 개략적인 단면도이며,
도 8은 도 7의 A-A선에 따른 개략적인 단면도이며,
도 9는 구동부를 이루는 구동출력부의 작동을 설명하기 위하여 도시한 도 8의 일부 확대도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터에 대하여 상세하게 설명한다.

이하에서 도 1에 화살표 'A'로 표시한 방향을 '가로 방향'으로, 화살표 'B'로 표시한 방향을 '상하 방향'으로, 화살표 'C'로 표시한 방향을 '전후 방향'으로 설명한다. 구동부의 설명에 있어서, 도 7의 세로 방향을 '축 방향'으로 설명한다.

본 발명의 설명에서 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터가 설치되는 건물(200)은 콘크리트 건물에 한정되는 것은 아니며, 철골 구조물 등을 포함하는 개념이다. 또한, 완성된 건물에 한정되는 것이 아니며, 건축중인 건물도 포함하는 개념이다.

도 1에서 본 발명의 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터에 대한 설명을 보다 명확하게 하기 위하여 건물(200)의 각층 승강통로(211)에 설치되어 해당 층에 도착한 케이지도어(111)와 함께 개폐되는 도어에 대한 도시는 생략하였다. 케이지(110)가 호출된 층에 도착하면 근접센서나 리미트 스위치와 같은 센서(도시하지 않음)와 접촉하여 구동부(120)로 공급되는 전기가 차단되어 정지하고, 도어구동부(160)의 모터의 작동에 의하여 케이지도어(111)와 도어가 함께 열린다. 일정 시간이 경과하면 케이지도어(111)와 도어가 함께 닫히고, 다른 층으로의 호출 신호에 의하여 구동부(120)로 전기가 공급되어 케이지(110)가 승강된다. 상기 케이지(110)의 승강 및 케이지도어(111)의 개폐는 공지 기술로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 1에서 도면부호 217은 각 층의 바닥과 천정을 이루는 층벽체를 도시한 것이다. 건물에 설치되는 도어는 층벽체(217) 사이에서 개구되어 형성된다.

본 발명의 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터도 로프로 연결된 카운터웨이트를 구비할 수 있다. 대한민국 공고번호 특1996-0012108호 특허공보의 도 1에 도시된 바와 같이 로프의 일측이 케이지(110)의 상부에 연결되고, 타측은 승강통로의 상부의 건물(200)에 설치된 풀리를 경유하여 승강통로에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된 카운터웨이트에 연결된다. 본 발명의 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터는 케이지(110)에 설치된 구동부(120)에 의하여 상하 이동되는 것으로, 카운터웨이트 설치용 로프가 경유하는 풀리는 모터 등에 의하여 회전 구동되지 않는다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 본 발명의 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터는 상하로 연장된 건물(200)의 승강통로(211)에 승강통로(211)를 따라 상하 이동 가능하게 설치된 케이지(110)와, 승강통로(211)가 형성된 건물(200)에 상하 방향으로 연장 설치된 랙부(240)와, 상기 케이지(110)에 설치되어 랙부(240)와 치합하여 랙부(240)를 따라 케이지(110)를 상하 이동시키는 구동부(120)와, 케이지(110)에 설치되며 구동부(120)에 전기적으로 연결되어 구동부(120)에 전력을 공급하는 배터리부(130)와, 상기 배터리부(130)에 전력을 충전하는 충전부를 포함한다.

케이지(110)에 대하여 설명한다.

상기 케이지(110)는 화물이나 사람이 수용되는 수용공간이 형성된 중공의 직육면체로 전방에 개폐되는 케이지도어(111)가 구비된다. 상기 케이지도어(111)는 쌍을 이루어 슬라이딩 개폐된다. 상기 케이지(110)의 상부에는 모터를 포함하여 케이지도어(111)를 개폐하는 도어구동부(160)가 설치된다. 모터를 포함하여 케이지도어(111)를 개폐하는 도어구동부(160)는 종래 공지 기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다. 상기 케이지(110) 하부에는 전력이 충전되는 배터리부(130)가 구비된다. 상기 배터리부(130)가 케이지(110)의 상부에 설치되고, 도어구동부(160)가 케이지(110)의 하부에 설치되는 것도 가능하다.

충전부에 대하여 설명한다.

상기 충전부는 케1 코일부(230)와 제2 코일부(140)를 포함한다.

상기 제1 코일부(230)는 스터드 볼트 등으로 건물(200)에 결합되는 제1 코일브라켓(233)과, 제1 코일브라켓(233)에 설치되어 제1 코일브라켓(233)을 매개로 건물(200)에 설치되는 제1 코일(231)을 포함한다. 상기 제1 코일(231)은 직접 건물(200)에 설치될 수 있다. 상기 제2 코일부(140)는 볼트 등으로 케이지(110)의 측면에 결합되는 제2 코일브라켓(143)과, 제2 코일브라켓(143)에 설치되어 제2 코일브라켓(143)을 매개로 케이지(110)에 설치되는 제2 코일(141)을 포함한다.

도 2 및 도 3에 제1 코일(231)과 제2 코일(141)은 차폐되지 않는 케이스에 내에 구비된 상태로 도시된 것이다.

상기 제2 코일(141)에는 제1 코일(231)로부터 유도 기전력이 발생하여 전류가 흐른다. 상기 제1 코일(231)은 승강통로(211)에 설치되며, 각 층 중 하나 이상의 층에 케이지(110)의 정지 위치에서 제2 코일(141)과 마주하는 위치에 구비된다. 상기 제2 코일(141)은 케이지(110)에 구비된다. 상기 제1 코일(231)은 외부 전원에 전기적으로 연결되어 전기를 공급받으며 제2 코일(141)은 배터리부(130)에 전기적으로 연결된다. 외부 전원에 연결된 제1 코일(231)에 전류가 흐르면, 제1 코일(231)에 흐르는 전류에 의하여 제2 코일(141)에 유도 기전력이 발생하고, 유도 기전력에 의하여 제2 코일(141)에 흐르는 전류가 흐르고, 제2 코일(141)에 흐르는 전류에 의하여 배터리부(130)가 충전된다. 상기 제1 코일(231)로는 상시 전류가 흐를 수도 있고, 도시하지 않은 충전스위치가 구비되어 케이지(110)가 정지 위치로 이동하여 온 때 충전스위치가 터치되어 제1 코일(231)에 전류가 흐르도록 제어되는 것도 가능하다. 상기 제1 코일(231)과 제2 코일(141)이 마주할 때 제1 코일(231)로 전류가 흐르도록 함으로써 소비되는 전력 대비 충전되는 전력의 비(충전 효율)가 커지게 된다.

랙부(240)에 대하여 설명한다.

상기 랙부(240)는 건물(200)에 상하 방향으로 연장되어 설치된다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 랙부(240)는 건물(200)에 고정 설치되는 랙브라켓(243)과 상기 랙브라켓(243)에 결합되어 고정되는 랙(241)을 포함한다. 상기 랙브라켓은(243) 도시하지 않은 스터드볼트 등에 의해 건물(200)에 고정 설치될 수 있다. 상기 랙(241)은 상하 방향으로 이격된 복수의 볼트에 의하여 랙브라켓(243)에 결합된다. 랙(241)은 랙브라켓(243)을 구비하지 않고 스터드 볼트 등에 의하여 직접 건물(200)에 고정 설치될 수도 있다.

상기 랙(241)은 일측에 상하 방향을 따라 정렬된 복수의 랙치(241-1)를 구비하며, 랙치(241-1)가 형성된 반대쪽에 상하 방향으로 연장되며 'v'자형으로 오목하게 형성된 랙가이드홈(241-3)을 구비한다.

건물의 일 측벽에 복수의 랙부(240)가 설치될 때, 도 3에 도시된 바와 같이 랙치(241-1)가 서로 마주하도록 설치될 수도 있고, 랙가이드홈(241-3)이 서로 마주하도록 설치될 수도 있다. 그리고 일측의 랙치(241-1)가 타측의 랙가이드홈(241-3)에 마주하도록 설치될 수도 있다.

구동부(120)에 대하여 설명한다.

상기 구동부(120)는 랙치(241-1)와 치합하며 호출 신호에 따라 전기가 공급되면 정역 회전하면서 랙부(240)를 따라 상하 이동하며, 구동부(120)가 설치된 케이지(110)도 함께 상하 이동한다. 상기 구동부(120)는 랙치(241-1)와 치합하는 랙치합부(125)를 가져 랙치(241-1)가 형성된 쪽에 랙치(241-1)와 마주하도록 케이지(110)의 일측면에 설치된다.

상기 구동부(120)는 상하 방향으로 이격되어 1개의 랙(241)에 대하여 2개 이상의 구동부(120)가 치합되도록 구비될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 케이지(110)의 양측으로 건물(200)에 각각 복수(예, 2개)의 랙부(240)가 설치되고, 각 랙부(240)에 치합하도록 상하 방향으로 이격되어 복수(예, 2개)의 구동부(120)가 케이지(110)에 구비되어, 상하 이동시 케이지(110)는 전후 방향으로 흔들림이 없이 이동 가능하다. 건물 각 측벽에 랙부(240)가 복수로 구비되고, 각 랙부(240)에 구동부(120) 상하 방향으로 이격되어 복수로 치합하므로 도 3에서와 같이 전후 방향으로 이격되고 상하 방향으로 이격되어 치합 부위가 형성되므로 상하 이동시 흔들림 없이 이동 가능하게 된다.

케이지(110)에는 랙가이드홈(241-3)에 삽입되어 랙가이드홈(241-3)을 따라 상하 구름 운동을 하는 구동가이드롤러(150)가 더 구비된다. 상기 구동가이드롤러(150)는 랙(241)을 사이에 두고 구동부(120)와 반대 쪽에 구비된다. 구동가이드롤러(150)는 구동부(120)와 같은 개수로 구비된다. 구동가이드롤러(150)는 케이지(110)에 회전 가능하게 설치되며 외경은 'v'자형으로 중심부가 돌출된 형태로 형성된다. 랙(241)의 폭 방향 양측에서 일측에서는 구동부(120)에 치합하고, 타측은 v'자형으로 오목한 랙가이드홈(241-3)에 중심부가 돌출된 구동가이드롤러(150)에 접하므로, 랙(241)의 폭 방향 양측에서 지지되므로 랙(241)을 따라 상하 방향으로 흔들림 없이 이동 가능하게 된다.

도 4에서 도면부호 110-1은 케이지(110)의 일측면에 볼트 등에 의하여 결합된 승강브라켓을 도시한 것이며, 상기 승강브라켓(110-1)에 구동부축(S)이 구비되어 구동부(110)가 결합되며, 롤러축이 구비되어 구동가이드롤러(150)가 회전 가능하게 설치된다.

랙(241)의 폭 방향 반대 쪽에 상기 구동가이드롤러(150)가 구비되므로, 양측에서 지지되어 전후 방향으로의 흔들림은 더욱 억제되어 이동이 정숙하게 되며, v'자형으로 오목한 랙가이드홈(241-3)에 v'자형으로 중심부가 돌출된 형태의 구동가이드롤러(150)가 삽입되어 상하 방향으로 구름 운동을 하므로 가로 방향으로의 흔들림도 억제된다.

단면이 "┏┓" 형태인 승강통로(211)에 대하여 설명한다.

단면 "┏┓" 형태의 승강통로(211)에서의 제1 코일(231) 설치 위치에 대하여 설명한다.

상기 승강통로(211)는 단면이 "┏┓" 형태로 전방으로 개구된 형태로 형성된다. 상기 승강통로(211)는 가로 방향으로 이격되어 서로 마주하는 2개의 통로측벽(215)과 양측이 통로측벽(215)에 연결된 통로내벽(213)에 의하여 전방으로 개구 형성된다. 전방으로 개구된 통로측벽(215)의 전방 양측의 벽체(210) 내측에 케이지도어(111)와 함께 개폐되는 도어가 설치된다. 이는 종래 공지 기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다.

상기 제1 코일(231)은 각 층 중 하나 이상의 층에 케이지(111) 정지 위치에서 케이지(111)에 설치된 제2 코일(141)과 마주하는 위치에 구비된다. 상기 제1 코일(231)은 양측의 통로측벽(215)에 설치된다. 상기 제2 코일(141)은 통로측벽(215)과 마주하는 케이지(111)의 양 측면에서 설치된다.

상기 제1 코일(231)은 통로내벽(213)에 구비될 수도 있고, 통로측벽(215)과 통로내벽(213) 모두에 구비될 수도 있다. 제2 코일(141)은 제1 코일(231)과 마주하도록 설치되므로, 제1 코일(231)이 통로내벽(213)에 구비되면 제2 코일(141)은 통로내벽(213)과 마주하는 케이지(111)의 후면에 설치된다.

단면 "┏┓" 형태의 승강통로(211)에서의 랙부(240) 설치에 대하여 설명한다.

상기 랙부(240)는 승강통로(211)를 형성하는 양측의 통로측벽(215)에 상하 방향으로 연장되어 설치된다. 양측의 통로측벽(215)의 각각에 복수의 랙부(240)가 설치될 수 있다. 통로측벽(215)에 복수의 랙부(240)가 설치되면 랙부(240)는 서로 이격되어 설치되며, 제1 코일(231)은 이격된 랙부(240) 사이에 위치한다.

통로측벽(215)과 마주하는 케이지(110)의 측면에는 랙부(240)에 포함된 랙(241)의 랙치(241-1)와 치합하는 구동부(120)가 구비되고, 랙(241)을 사이에 두고 랙(241)에 형성된 랙가이드홈(241-3)에 삽입되어 구름 운동을 하는 구동가이드롤러(150)가 설치된다. 상기 구동부(120)와 구동가이드롤러(150)는 상하 방향으로 이격되어 각각 복수로 구비된다. 1개의 랙(241)에 대하여 상하 방향으로 이격되어 구동부(120)와 구동가이드롤러(150)가 각각 복수개 구비된다. 도 3에 도시된 바와 같이 양 통로측벽(215)에 각각 2개의 랙부(240)가 설치되고, 각 랙부(240)에 대하여 상하 방향으로 이격되어 2개의 구동부(120)와 구동가이드롤러(150)가 구비될 수 있다. 도 3에서와 같이 설치되면 4개의 랙부(240)에 대하여 각각 2개씩 8개의 구동부(120)와 구동가이드롤러(150)가 케이지(110)에 구비된다.

랙부(240)는 통로내벽(213)에 1개 이상 더 설치될 수 있으며, 통로내벽(213)에 설치된 랙부(240)에 치합하는 구동부(120)와 구동가이드롤러(150)는 케이지(110)의 후면에 각각 복수로 설치될 수 있다. 물론, 랙부(240)는 통로측벽(215)에 설치되지 않고 통로내벽(213)에만 설치되는 것도 가능하다.

건물 외벽이 승강통로(211)가 될 수 있다.

건물 외벽이 승강통로(211)가 되는 승강통로(211)에서의 제1 코일(231) 설치 위치에 대하여 설명한다.

건물(200) 일측 외벽이 상기 승강통로(211)가 될 수 있다. 승강통로(211)가 되는 건물(200) 일측 외벽에는 각 층마다 상기에서 설명한 도어가 설치되는 개구부가 형성된다. 케이지(110)는 건물(200) 외벽의 외측에서 상하 방향 이동 가능하게 설치되며, 외벽 개구부 방향으로 케이지도어(111)가 구비된다. 케이지(110)의 건물(200)의 외벽을 향하는 면을 '내면'이라고 한다. 상기 케이지도어(111)는 케이지(110)의 내면 쪽에 슬라이딩 가능하게 설치된다.

상기 제1 코일(231)은 개구부의 적어도 일측에 각 층 중 하나 이상의 층에 케이지(111) 정지 위치에서 케이지(110)에 설치된 제2 코일(141)과 마주하는 위치에 구비된다. 상기 제1 코일(231)은 개구부의 적어도 일측으로 외면에 설치된다. 상기 제2 코일(141)은 건물(200)의 외면과 마주하는 내면에 제1 코일(231)과 마주하는 위치에 설치된다.

상기 제1 코일(231)이 개구부의 양측으로 외면에 구비되고, 상기 제2 코일(141)은 케이지도어(111)의 양측으로 건물(200)의 외벽과 마주하는 케이지(110)의 내면에 설치될 수 있다.

건물(200)의 외벽이 승강통로(211)가 되는 승강통로(211)에서의 랙부(240) 설치에 대하여 설명한다.

상기 랙부(240)는 승강통로(211)를 형성하는 건물(200) 외면의 개구부 양측에 상하 방향으로 연장되어 설치된다. 건물(200)의 외면과 마주하는 케이지(110)의 내면에는 랙부(240)에 포함된 랙(241)의 랙치(241-1)와 치합하는 구동부(120)가 구비되고, 랙(241)을 사이에 두고 랙(241)에 형성된 랙가이드홈(241-3)에 삽입되어 구름 운동을 하는 구동가이드롤러(150)가 설치된다. 상기 구동부(120)와 구동가이드롤러(150)는 상하 방향으로 이격되어 각각 복수로 구비된다. 1개의 랙(241)에 대하여 상하 방향으로 이격되어 구동부(120)와 구동가이드롤러(150)가 각각 복수개 구비된다. 개구부 양측의 외벽에 각각 2개의 랙부(240)가 설치되고, 각 랙부(240)에 대하여 상하 방향으로 이격되어 2개의 구동부(120)와 구동가이드롤러(150)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 2개의 랙부(240)에 대하여 각각 2개씩 4개의 구동부(120)와 구동가이드롤러(150)가 케이지(110)에 구비된다.

랙과 구동부의 치합에 대하여 설명한다.

상기 구동부(120)는 전원이 공급되면 회전하는 모터부(121)와, 랙치합부(125)를 가지며 모터부(121)의 회전에 의하여 회전되는 구동출력부(123)를 포함한다.

상기 랙치합부(125)는 단면이 원형인 막대 형상이며 원주 방향을 따라 등간격으로 이격되어 정렬된 복수의 롤러로 이루어지며, 상기 랙치(241-1)는 오목한 만곡된 원호 형태로 형성된다. 상기 랙치(241-1)의 내면은 대략 반원통면으로 형성된다. 랙치합부(125)를 이루는 롤러의 외경면이 랙치(241-1)의 오목한 만곡면에 접하여 치합된다.

승강 구동 시 구동출력부(123)가 회전하면서 랙치합부(125)를 이루는 롤러 중 최대 3개의 롤러가 3개의 랙치(241-1)에 각각 치합한다(도 5 참조). 그리고 승강 구동 시 랙치합부(125)를 이루는 롤러 중 최소 2개의 롤러가 2개의 랙치(241-1)에 각각 치합한다. 복수의 롤러의 피치원 지름(PCD)과 롤러 사이의 간격과 롤러 지름에 의해 랙치합부(125)는 회전 상태에 따라 랙치(241-1)와 최대 3개의 롤러가 치합하고, 최소 2개의 롤러가 치합한다(도 6 참조)

상기와 같이 치합하며, 랙치합부(125)를 원주 방향으로 정렬된 복수의 롤러로 하고, 랙치(241-1)를 원호형 만곡한 오목면으로 형성함으로써, 랙치(241-1)와 랙치합부(125) 사이에 백래쉬(Backlash)가 발생하지 않아 정밀하게 작동하며 소음 진동의 발생이 억제된다.

상기 모터부(121)는 케이지(110)에 구비되는 상기 구동부축(S)에 결합되는 모터부본체(1211)와, 축 방향으로 이격되어 상기 모터부본체(1211)의 양측에 결합된 캡부재(1213)와, 상기 캡부재(1213)의 내측이며 모터부본체(1211)의 반경 방향 외측에 위치하며 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 코일(1215-3)을 가지며 축 방향으로 서로 이격되어 마주하는 고정자부(1215)와, 고정자부(1215)의 축 방향으로 이격된 사이에 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 영구자석(1217-3)을 가지는 회전자부(1217)를 포함한다.

상기 모터부(121)는 축 방향으로 이격되어 마주하며 원주 방향을 따라 정렬된 코일(1215-3)을 가지며, 축 방향 양측의 코일(1215-3) 사이에 원주 방향을 따라 정렬된 영구자석(1217-3)을 가지는 액시얼 모터이다. 도 7에서 도면부호 1215-1은 코일(1215-3)이 감기는 고정자코어를 도시한 것이다.

상기 모터부본체(1211)는 원통형의 중공체이다. 모터부본체(1211)의 축 방향 양측에 캡부재(1213)가 구비된다. 캡부재(1213)는 판상의 도우넛 형태로서, 캡부재(1213)의 내경 쪽에 모터부본체(1211)가 결합되어 구비된다. 2개의 캡부재(1213)는 서로 마주하여 구비된다. 서로 마주하는 캡부재(1213)의 내측에 고정자코어(1215-1)와 고정자코어(1215-1)에 감긴 코일(1215-3)이 원주 방향을 따라 정렬되며 축 방향으로 이격되어 구비된다.

상기 회전자부(1217)는 도우넛 형태의 평판인 환형부(1217-11)와, 상기 환형부(1217-11)의 반경 방향 외측에 원통 형태의 회전본체(1217-1)를 포함한다. 상기 환형부(1217-11)에 원주 방향을 따라 이격되어 정렬된 영구자석(1217-3)이 구비된다. 상기 환형부(1217-11)의 내경면에는 링형태의 센싱부재(1217-5)가 결합되어 구비된다.

도 7에서 도면부호 1219는 회전본체(1217-1)와 캡부재(1213) 사이에 설치되어 캡부재(1213)에 대하여 회전본체(1217-1)를 회전 가능하게 지지하는 베어링을 도시한 것이다.

상기 모터부본체(1211)의 외경측에 상기 센싱부재(1217-5)의 회전을 감지하는 회전센싱부(1211-1, Encoder)가 설치되어, 회전자부(1217)의 회전을 감지한다.

캡부재(1213)의 외경은 회전본체(1217-1)의 외경보다 크게 형성되며, 회전본체(1217-1)의 외경 외측으로 캡부재(1213)의 서로 마주하는 내면에는 원주 방향을 따라 등간격으로 이격되어 복수의 가이드홈(1213-1)이 오목하게 형성된다. 상기 가이드홈(1213-1)은 원주 방향 폭 보다는 반경 방향으로 길이가 길게 형성된다.

상기 구동출력부(123)는 회전본체(1217-1)의 외경면으로서 하나 이상의 돌출부를 가지도록 형성된 구동면(1235)과, 상기 캡부재(1213)의 마주하는 면인 축 방향 내측면에 원주 방향을 따라 정렬되며 방사상으로 길이를 가지며 오목하게 형성된 복수의 가이드홈(1213-1)과, 단면이 원형인 막대 형태이며 그 길이 방향 양측이 상기 가이드홈(1213-1)에 가이드홈(1213-1)의 길이 방향인 반경 방향을 따라 미끄럼 가능하게 각각 삽입된 복수의 구동롤러(1233)와, 구동롤러(1233)의 반경 방향 외측으로 상기 캡부재(1213)에 회전 가능하게 결합되며 내경면에 원주 방향을 따라 오목한 복수의 출력기어부(1231-1)가 형성된 출력부재(1231)와, 상기 출력부재(1231)의 외경 쪽에 원주 방향을 따라 구비되어 랙부(240)와 치합하는 랙치합부(125)를 포함한다.

상기 출력기어부(1231-1)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 만곡된 원호 형태의 치형(예, 사이클로이드 치형)을 갖는다. 출력기어부(1231-1)의 기어 수는 구동롤러(1233)보다 많게 형성된다.

상기 구동면(1235)과 관련하여, 하나 이상 돌출부를 가지도록 형성된 예로 타원면을 들 수 있으며, 구동면(1235)은 타원면으로 형성된다. 타원면은 원통면에서 단축 쪽이 내향 돌출되어 단축 쪽에 2개의 돌출부를 가지는 형태이다. 즉, 180° 방향으로 돌출된 2개의 돌출부를 가지는 형태이다.

상기 구동출력부(123)는 구동롤러(1233)를 구동면(1235)으로 내향 가압하는 탄성링(127)을 더 포함한다. 상기 탄성링(127)은 축 방향으로 이격되어 복수로 구비된다. 상기 탄성링(127)은 구동롤러(1233)의 길이 방향 양측 단부에 위치하여 구비된다. 상기 탄성링(127)은 출력부재(1231)의 내경과 구동롤러(1233) 사이에 구비되어 구동롤러(1233)를 구동면(1235)으로 내향 가압한다.

상기 구동롤러(1233)와 탄성링(127)은 베어링강으로 제조될 수 있다.

상기 출력부재(1231)는 반경 방향 외측에 반경 방향 외측으로 연장되며 축 방향으로 이격되어 서로 마주하는 출력부재플랜지(1231-3)를 포함한다. 상기 랙치합부(125)를 이루는 롤러는 축 방향으로 연장된 단면이 원형인 막대 형태로 양단이 출력부재플랜지(1231-3)에 회전 가능하게 결합되며 원주 방향을 따라 등간격으로 이격되어 구비되는 복수로 구비된다. 출력부재플랜지(1231-3)에 축 방향으로 롤러지지공(1231-31)이 형성되고, 랙치합부(125)를 이루는 롤러의 양단이 회전 가능하게 삽입될 수 있다.

모터부(121)의 코일(1215-3)로 전원이 공급되면, 영구자석(1217-3)과의 자력에 의하여 회전본체(1217-1)가 회전한다. 회전본체(1217-1)의 회전에 의하여 구동면(1235)의 돌출부(타원형태인 경우 단축쪽 내면)가 구동롤러(1233)를 출력기어부(1231-1) 쪽으로 가압하면, 구동롤러(1233)가 출력기어부(1231-1)의 기어치를 가압하여 출력부재(1231)가 회전하고 출력부재(1231)에 결합된 롤러가 공전하고, 롤러와 랙치(241-1)의 치합에 의하여 케이지(110))가 상하 이동한다. 구동면(1235)의 돌출부를 지나면(타원 형태인 경우 장축 쪽 내면으로) 탄성링(127)의 복원력에 의하여 구동롤러(1233)는 구동면(1235) 쪽으로 복귀한다.

도 7에서 도면부호 122는 캡부재(1213)와 출력부재(1231) 사이에 설치되어 캡부재(1213)에 대하여 출력부재(1231)를 회전 가능하게 지지하는 베어링을 도시한 것이며, 124는 캡부재(1213)의 외경과 출력부재(1231) 사이에 설치되어 출력부재(1231)를 반경 방향으로 지지하는 단면이 원형인 막대 형태의 지지롤러를 도시한 것이다.

110: 케이지 120: 구동부
130: 충전부 150: 구동가이드롤러
160: 도어구동부 200: 건물
240: 랙부

Claims

상하로 연장된 건물의 승강통로에 승강통로를 따라 상하 이동 가능하게 설치된 케이지와, 승강통로가 형성된 건물에 상하 방향으로 연장 설치되는 랙부와, 상기 케이지에 설치되어 랙부와 치합하여 랙부를 따라 케이지를 상하 이동시키는 구동부와, 케이지에 설치되며 구동부에 전기적으로 연결되어 구동부에 전력을 공급하는 배터리부와, 상기 배터리부에 전력을 충전하는 충전부를 포함하며;
상기 충전부는 승강통로에 설치되며 외부 전원에 연결된 제1 코일과, 상기 케이지에 설치되어 충전부에 연결되며 상기 제1 코일로부터 유도 기전력이 발생하는 제2 코일을 포함하며;
상기 랙부는 상하 방향으로 정렬된 복수의 랙치를 구비하고 상기 랙치는 오목한 만곡된 원호 형태로 형성되며;
상기 구동부는 모터부와, 모터부에 의하여 구동되는 랙치합부를 포함하며, 상기 랙치합부는 막대 형상이며 원주 방향을 따라 등간격으로 이격되어 정렬된 단면이 원형인 복수의 롤러로 이루어져, 랙치합부를 이루는 롤러의 외경면이 랙치의 오목한 만곡 원호면에 접하여 치합하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.
제1 항에 있어서, 상기 제1 코일은 각 층 중 하나 이상의 층에 케이지 정지 위치에서 제2 코일과 마주하는 위치에 구비된 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.
제1 항에 있어서, 상기 승강통로는 서로 마주하는 2개의 통로측벽과 양측이 통로측벽에 연결된 통로내벽에 의하여 일측으로 개구 형성되며; 상기 제1 코일은 통로측벽과 통로내벽 중 하나 이상에 설치되며, 각 층 중 하나 이상의 층에 케이지 정지 위치에서 제2 코일과 마주하는 위치에 구비된 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.
제2 항에 있어서, 상기 제1 코일은 양측의 통로측벽에 설치되며, 상기 제2 코일은 통로측벽과 마주하는 케이지의 측면에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.
제1 항에 있어서, 상기 승강통로는 건물의 일측 외면에 의하여 형성되며; 상기 제1 코일은 승강통로를 형성하는 건물의 일측 외면에 설치되며, 각 층 중 하나 이상의 층에 케이지 정지 위치에서 제2 코일과 마주하는 위치에 구비된 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.
제1 항에 있어서, 상기 승강통로는 서로 마주하는 2개의 통로측벽과 양측이 통로측벽에 연결된 통로내벽에 의하여 형성되어 일측으로 개구되며; 상기 랙부는 마주하는 통로측벽에 상하 방향으로 연장 설치되는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.
제1 항에 있어서, 상기 승강통로는 건물의 일측 외면에 의하여 형성되며; 상기 랙부는 승강통로를 형성하는 외면에 서로 이격되어 2열 이상을 이루어 상하 방향으로 연장 설치되는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.
삭제
제1 항에 있어서, 승강 구동 시 랙치합부가 회전하면서 랙치합부를 이루는 복수의 롤러 중 최대 3개의 롤러가 3개의 랙치에 각각 치합하며, 최소 2개의 롤러가 2개의 랙치에 각각 치합하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.
제1 항에 있어서, 상기 구동부는 전원이 공급되면 회전하는 모터부와, 상기 모터부의 회전에 의하여 회전되는 구동출력부를 포함하며;
상기 모터부는 케이지에 구비되는 축에 결합되는 모터부본체와, 축 방향으로 이격되어 상기 모터부본체의 양측에 결합된 캡부재와, 상기 캡부재의 내측이며 모터부본체의 반경 방향 외측에 위치하며 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 코일을 가지며 축 방향으로 서로 이격되어 마주하는 고정자부와, 고정자부의 이격된 사이에 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 영구자석을 가지는 회전자부를 포함하며;
상기 구동출력부는 회전자부의 외경면으로서 하나 이상의 돌출부를 가지도록 형성된 구동면과, 상기 캡부재의 마주하는 면인 축 방향 내측면에 원주 방향을 따라 정렬되며 방사상으로 길이를 가지며 오목하게 형성된 복수의 가이드홈과, 단면이 원형인 막대 형태이며 그 길이 방향 양측이 상기 가이드홈에 가이드홈의 길이 방향을 따라 미끄럼 가능하게 각각 삽입된 복수의 구동롤러와, 구동롤러의 반경 방향 외측으로 상기 캡부재에 회전 가능하게 결합되며 내경면에 원주 방향을 따라 오목한 복수의 출력기어부가 형성된 출력부재와, 상기 출력부재의 외경 쪽에 원주 방향을 따라 구비되어 랙부와 치합하는 랙치합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.
제10 항에 있어서, 상기 구동면은 삼각면이나 타원면으로 형성되며, 롤러를 구동면으로 내향 가압하는 탄성링을 더 포함 할 수 있는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.
제11 항에 있어서, 상기 출력부재는 축 방향으로 이격되며 반경 방향 외측으로 연장되어 서로 마주하는 출력부재플랜지를 포함하며, 상기 랙치합부는 축 방향으로 연장된 단면이 원형인 막대 형태로 양단이 출력부재플랜지에 회전 가능하게 결합되며 원주 방향을 따라 이격되어 구비되는 복수의 롤러로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 자가 구동 엘리베이터.