KR102470028B1 - 리니어 엔코더 시스템과 이를 이용한 로프리스 엘리베이터 시스템 - Google Patents

리니어 엔코더 시스템과 이를 이용한 로프리스 엘리베이터 시스템 Download PDF

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문석환
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Abstract

본 발명은 리니어 엔코더 시스템과 이를 이용한 로프리스 엘리베이터 시스템에 관한 것으로, 중간 구간에 불연속 구간이 존재하는 엔코더 스케일을 적용함으로써, 직선 길이가 긴 엔코더 스케일의 경우에도 중간 연결 작업이 불필요하여 설치 작업을 용이하게 수행할 수 있고, 엔코더 스케일에 불연속 구간이 존재하더라도, 이송체에 이격되게 장착된 2개의 엔코더 센서를 이용하여 불연속 구간에서 오류 없이 안정적으로 이송체의 주행 정보를 측정할 수 있는 리니어 엔코더 시스템과 이를 이용한 로프리스 엘리베이터 시스템을 제공한다.

Description

리니어 엔코더 시스템과 이를 이용한 로프리스 엘리베이터 시스템{LINEAR ENCODER SYSTEM AND ROPELESS ELEVATOR SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 리니어 엔코더 시스템과 이를 이용한 로프리스 엘리베이터 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 중간 구간에 불연속 구간이 존재하는 엔코더 스케일을 적용함으로써, 직선 길이가 긴 엔코더 스케일의 경우에도 중간 연결 작업이 불필요하여 설치 작업을 용이하게 수행할 수 있고, 엔코더 스케일에 불연속 구간이 존재하더라도, 이송체에 이격되게 장착된 2개의 엔코더 센서를 이용하여 불연속 구간에서 오류 없이 안정적으로 이송체의 주행 정보를 측정할 수 있는 리니어 엔코더 시스템과 이를 이용한 로프리스 엘리베이터 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 엔코더 장치는 이송체에 대한 위치, 속도 등을 측정하기 위한 것으로, 일반적인 회전 모터 및 리니어 모터 등에 적용되고 있으며, 엔코더 신호를 생성하는 엔코더 스케일과, 엔코더 스케일의 엔코더 신호를 감지하는 엔코더 센서를 포함하여 구성된다.
회전 모터의 경우, 회전 모터의 회전축에 엔코더 장치를 장착하여 회전축의 회전 속도 및 회전 위치 등을 산출할 수 있다. 리니어 모터의 경우, 리니어 모터의 고정자가 이송체의 주행 방향을 따라 길게 설치되어 있으므로, 엔코더 장치 또한 리니어 모터와 평행한 방향으로 길게 설치되어 이송체의 이동 위치 및 속도 등을 산출한다.
좀더 구체적으로, 리니어 모터에 적용되는 리니어 엔코더 장치의 경우, 엔코더 스케일이 고정자와 평행한 방향으로 길게 설치되며, 엔코더 센서는 이동자와 함께 이동하며 엔코더 스케일의 엔코더 신호를 감지하도록 구성된다.
이러한 구조에 따라 리니어 모터에 의해 이동하는 이송체의 전체 이동 거리에 대응하여 엔코더 스케일의 길이가 결정된다. 이송체의 전체 이동 거리가 길어 엔코더 스케일의 길이를 길게 설치해야 하는 경우, 엔코더 스케일을 전체 구간에 걸쳐 연속적으로 설치하기 위해서는 설치 작업이 매우 어려울 뿐만 아니라 설치 비용 및 시간이 증가하는 등의 문제가 있다.
한편, 최근에는 엘리베이터의 운송 효율성 및 공간 활용성을 극대화하기 위해 리니어 모터를 활용한 로프리스 엘리베이터 시스템에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 리니어 모터 방식의 로프리스 엘리베이터 시스템에서도 엘리베이터 카의 위치, 속도 등을 측정하기 위해 리니어 엔코더 장치가 적용되는데, 이 경우에도 마찬가지로 엘리베이터 카의 주행 방향을 따라 엔코더 스케일을 길게 연속적으로 설치해야 하므로, 설치 작업이 매우 어렵다. 특히, 리니어 모터 방식의 로프리스 엘리베이터 시스템의 경우, 엘리베이터 카가 수직 및 수평 방향으로 이동하도록 수직 및 수평 승강로가 서로 교차 설치되는데, 이러한 교차 구간에서 엔코더 스케일의 불연속 구간이 발생되므로, 리니어 엔코더 장치를 운용하기가 매우 어렵다는 문제가 있다.
국내등록실용신안 제20-0464501호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 중간 구간에 불연속 구간이 존재하는 엔코더 스케일을 적용함으로써, 직선 길이가 긴 엔코더 스케일의 경우에도 중간 연결 작업이 불필요하여 설치 작업을 용이하게 수행할 수 있고, 엔코더 스케일에 불연속 구간이 존재하더라도, 이송체에 이격되게 장착된 2개의 엔코더 센서를 이용하여 불연속 구간에서 오류 없이 안정적으로 이송체의 주행 정보를 측정할 수 있는 리니어 엔코더 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엘리베이터 카를 수직 및 수평 방향 이동시킬 수 있는 로프리스 엘리베이터 시스템의 수직 및 수평 교차 구간에서 구조적인 이유로 엔코더 스케일에 불연속 구간이 존재하더라도, 엘리베이터 카에 장착된 2개의 엔코더 센서를 이용하여 불연속 구간에서 오류 없이 안정적으로 이송체의 주행 정보를 측정할 수 있어 리니어 엔코더 시스템의 운용을 원활하게 수행할 수 있는 로프리스 엘리베이터 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은, 이송체의 주행 방향을 따라 직선으로 배치되는 고정자와, 상기 고정자에 대향되게 상기 이송체에 배치되는 이동자를 포함하는 리니어 모터에 적용되는 리니어 엔코더 시스템에 있어서, 엔코더 신호를 생성하도록 상기 고정자와 평행한 방향으로 복수개 배치되며, 그 사이에 불연속 구간을 갖도록 상호 이격 배치되는 엔코더 스케일; 상기 이송체와 함께 이동하도록 상기 이송체에 결합되어 상기 엔코더 스케일의 엔코더 신호를 감지하며, 상기 이송체의 주행 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 제 1 및 제 2 엔코더 센서; 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서를 마스터와 슬레이브로 설정하고, 상기 이송체가 상기 불연속 구간을 통과하는 과정에서 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서에 대한 마스터와 슬레이브의 설정을 전환하는 제어부; 및 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서의 감지값을 인가받고, 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서 중 마스터로 설정된 센서의 감지값을 기준으로 상기 이송체의 주행 정보를 연산하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연속 구간을 갖는 리니어 엔코더 시스템을 제공한다.
이때, 상기 제어부는 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서 중 상기 이송체의 주행 방향을 기준으로 전방에 위치하는 센서를 마스터로 설정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 이송체가 상기 불연속 구간을 통과하는 과정에서, 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서 중 마스터로 설정된 센서가 상기 불연속 구간을 통과하기 이전의 제 1 기준 위치에서 마스터와 슬레이브 설정 상태를 1차 전환하고, 1차 전환에 따라 슬레이브로 설정된 센서가 상기 불연속 구간을 통과한 이후의 제 2 기준 위치에서 마스터와 슬레이브 설정 상태를 2차 전환하여 원상 복귀되도록 동작 제어할 수 있다.
또한, 상기 리니어 엔코더 시스템은, 상기 엔코더 스케일의 전체 구간에서 상기 제 1 및 제 2 기준 위치에 대한 위치 정보를 저장하는 정보 저장부를 더 포함하고, 상기 연산부는 상기 이송체의 주행 정보 중 상기 이송체의 위치 정보와 상기 정보 저장부에 저장된 상기 제 1 및 제 2 기준 위치의 위치 정보를 비교하고, 상기 제어부는 상기 연산부의 비교 결과에 따라 마스터와 슬레이브 설정 상태를 전환하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 리니어 엔코더 시스템은, 상기 이송체가 상기 제 1 및 제 2 기준 위치 상태에 도달했는지 여부를 감지할 수 있는 위치 감지 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 위치 감지 센서의 감지 신호에 따라 마스터와 슬레이브 설정 상태를 전환하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 연산부는 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서의 마스터와 슬레이브 설정 전환시 상기 제 1 엔코더 센서와 제 2 엔코더 센서의 감지값 차이를 반영하여 상기 이송체의 주행 정보를 보정 연산할 수 있다.
한편, 본 발명은, 상기 리니어 엔코더 시스템이 적용되는 로프리스 엘리베이터 시스템으로서, 상기 로프리스 엘리베이터 시스템은, 엘리베이터 카가 수직 및 수평 이동할 수 있도록 수직 승강로와 수평 승강로가 교차되게 설치되고, 상기 수직 승강로와 수평 승강로가 교차하는 분기 구간에는 상기 엘리베이터 카와 함께 수평 이동할 수 있는 별도의 캐리어가 구비되며, 상기 수직 승강로와 캐리어에 수직 방향으로 고정자가 배치되고, 상기 엘리베이터 카에 이동자가 장착되며, 상기 이송체는 엘리베이터 카로 적용되고, 상기 엔코더 스케일은 상기 수직 승강로 및 캐리어에 수직 방향으로 배치되어 상기 수직 승강로와 캐리어 사이 구간에 불연속 구간이 형성되는 것을 특징으로 하는 로프리스 엘리베이터 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 중간 구간에 불연속 구간이 존재하는 엔코더 스케일을 적용함으로써, 직선 길이가 긴 엔코더 스케일의 경우에도 중간 연결 작업이 불필요하여 설치 작업을 용이하게 수행할 수 있고, 엔코더 스케일에 불연속 구간이 존재하더라도, 이송체에 이격되게 장착된 2개의 엔코더 센서를 이용하여 불연속 구간에서 오류 없이 안정적으로 이송체의 주행 정보를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 엘리베이터 카를 수직 및 수평 방향 이동시킬 수 있는 로프리스 엘리베이터 시스템의 수직 및 수평 교차 구간에서 구조적인 이유로 엔코더 스케일에 불연속 구간이 존재하더라도, 엘리베이터 카에 장착된 2개의 엔코더 센서를 이용하여 불연속 구간에서 오류 없이 안정적으로 이송체의 주행 정보를 측정할 수 있어 리니어 엔코더 시스템의 운용을 원활하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로프리스 엘리베이터 시스템과 이에 적용되는 리니어 엔코더 시스템의 형태를 개략적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 엔코더 시스템의 구성을 기능적으로 도시한 기능 블록도,
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘리베이터 카가 엔코더 스케일의 불연속 구간을 통과하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로프리스 엘리베이터 시스템과 이에 적용되는 리니어 엔코더 시스템의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 엔코더 시스템은 이송체를 직선 방향으로 이동시키는 리니어 모터에 적용되어 이송체의 주행 정보를 측정하는 엔코더 시스템이다. 이때, 리니어 모터는, 이송체의 주행 방향을 따라 직선으로 배치되는 고정자와, 고정자에 대향되게 이송체에 배치되는 이동자를 포함하여 구성된다.
리니어 모터를 이용하여 이송체를 직선 방향으로 이동시키는 시스템은 산업 전반에 매우 다양하게 활용되고 있으며, 리니어 모터 구동 시스템에서는 이송체의 주행 정보 측정을 위해 리니어 엔코더 시스템이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 엔코더 시스템은 리니어 모터를 이용하여 이송체를 이동시키는 일반적인 이송 시스템에 모두 적용할 수 있으며, 특히, 이송체로서 엘리베이터 카가 적용되어 엘리베이터 카를 수직 및 수평 방향으로 이송시키는 리니어 모터 방식 로프리스 엘리베이터 시스템에 적용 가능하다. 이러한 리니어 모터 방식 로프리스 엘리베이터 시스템의 경우, 이송체인 엘리베이터 카의 직선 주행 거리가 매우 길어 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 엔코더 시스템이 적용되기에 매우 적합한 시스템이다.
본 발명은 리니어 엔코더 시스템 및 이를 이용한 로프리스 엘리베이터 시스템에 관한 것으로, 먼저, 로프리스 엘리베이터 시스템에 대해 개략적으로 설명한 이후, 리니어 엔코더 시스템에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로프리스 엘리베이터 시스템은, 엘리베이터 카(40)가 수직 및 수평 방향으로 이동할 수 있도록 수직 승강로(10)와 수평 승강로(20)가 교차되게 설치되고, 수직 승강로(10)와 수평 승강로(20)가 교차하는 분기 구간(CA)에는 엘리베이터 카(40)와 함께 수평 이동할 수 있는 별도의 캐리어(30)가 구비된다. 수직 승강로(10)와 수평 승강로(20)는 각각 다수개씩 설치될 수 있다.
수직 승강로(10)는 수평 승강로(20)와 교차하는 분기 구간(CA)을 중심으로 상하 분리 형성되고, 캐리어(30)는 분기 구간(CA)에 위치한 상태에서 수직 승강로(10)와 함께 엘리베이터 카(40)의 상하 이동을 가이드하도록 형성된다.
엘리베이터 카(40)는 수직 이동시 수직 승강로(10)를 따라 이동하게 되고, 수평 이동시에는 캐리어(30)와 함께 수평 승강로(20)를 따라 이동하게 된다. 캐리어(30)는 분기 구간(CA)에 정위치 고정된 상태에서 수직 승강로(10)의 일부 구간을 이루도록 구성되며, 따라서, 엘리베이터 카(40)가 수직 이동하는 경우, 해당 수직 승강로(10)의 분기 구간(CA)에서는 캐리어(30)가 정위치에 고정된 상태로 유지되어야 한다.
엘리베이터 카(40)는 수직 승강로(10)를 따라 수직 이동하는 과정에서 분기 구간(CA)을 지나게 되는데, 이때, 분기 구간(CA)에 정위치된 캐리어(30)를 지나 계속해서 수직 이동 진행할 수도 있고, 또는 분기 구간(CA)에 정위치된 캐리어(30)에 탑승 정지한 후, 캐리어(30)와 함께 수평 승강로(20)를 따라 수평 이동할 수도 있다. 캐리어(30)는 엘리베이터 카(40)의 탑승 여부와 무관하게 수평 승강로(20)를 따라 수평 이동할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 엘리베이터 카(40)가 캐리어(30)에 탑승한 상태에서 도 2에 도시된 바와 같이 캐리어(30)와 함께 수평 승강로(20)를 따라 좌측 방향으로 수평 이동할 수 있다. 엘리베이터 카(40)는 캐리어(30)와 함께 분기 구간(CA)에 도착할 수 있는데, 캐리어(30)가 분기 구간(CA)에 위치한 상태에서 도 3에 도시된 바와 같이 수직 승강로(10)를 따라 상향 이동할 수 있다. 이때, 엘리베이터 카(40)의 상하 이동 경로는 캐리어(30) 및 수직 승강로(10)를 통해 가이드된다. 엘리베이터 카(40)가 도 3에 도시된 바와 같이 상측의 분기 구간(CA)에서 새로운 캐리어(30)에 탑승 정지할 수 있고, 이후, 도 4에 도시된 바와 같이 캐리어(30)와 함께 우측 방향으로 수평 이동할 수 있다. 엘리베이터 카(40)가 캐리어(30)와 함께 분기 구간(CA)에 위치하게 되면, 이 상태에서 엘리베이터 카(40)가 다시 상승 또는 하강 이동할 수 있다.
이러한 구조에 따라 복수개의 수직 승강로(10), 수평 승강로(20) 및 캐리어(30)를 통해 엘리베이터 카(40)에 대한 다양한 주행 경로를 설정할 수 있고 신속한 이동이 가능하여 운송 효율성 및 공간 활용성을 극대화할 수 있다.
한편, 수직 승강로(10)에는 중심부에 수직 방향으로 고정자(11)가 장착되고, 엘리베이터 카(40)에는 고정자(11)에 대응되는 이동자(미도시)가 장착되며, 고정자(31)와 이동자 사이에서 발생하는 전자기력에 의해 엘리베이터 카(40)가 승강 이동한다. 또한, 수직 승강로(10)에는 고정자(11)의 양측편에 위치하여 엘리베이터 카(40)의 수직 이동을 가이드하도록 수직 방향으로 별도의 가이드 레일(12)이 장착될 수 있다.
캐리어(30)는 분기 구간(CA)에 정위치된 상태에서 수직 승강로(10)와 함께 엘리베이터 카(40)의 수직 이동을 가이드하므로, 캐리어(30)에도 수직 승강로(10)와 마찬가지로 중심부에 수직 방향으로 고정자(31)가 장착되고, 그 양측편에 가이드 레일(32)이 장착된다. 캐리어(30)가 분기 구간(CA)에 정위치된 상태에서 캐리어(30)의 고정자(31) 및 가이드 레일(32)은 수직 승강로(10)의 고정자(11) 및 가이드 레일(12)과 동일 직선상에 위치하도록 배치된다.
아울러, 수평 승강로(20)에는 캐리어(30)의 수평 이동을 위해 중심부에 수평 방향으로 고정자(21)가 장착되고, 캐리어(30)의 후면에는 고정자(21)에 대응되는 이동자(미도시)가 장착되며, 고정자(21)와 이동자 사이에서 발생하는 전자기력에 의해 캐리어(30)가 수평 이동한다. 또한, 수평 승강로(20)에는 고정자(21)의 양측편에 위치하여 캐리어(30)의 수평 이동을 가이드하도록 수평 방향으로 별도의 가이드 레일(22)이 장착될 수 있다.
수직 승강로(10) 및 캐리어(30)에는 엘리베이터 카(40)의 수직 이동에 따른 주행 정보를 측정하기 위해 엔코더 스케일(100)이 장착되고, 엘리베이터 카(40)에는 엔코더 스케일(100)의 엔코더 신호를 감지하도록 엔코더 센서(210,220)가 장착된다. 마찬가지로, 수평 승강로(20)에는 캐리어(30)의 수평 이동에 따른 주행 정보를 측정하기 위해 엔코더 스케일(23)이 장착되고, 이에 대응하여 캐리어(30)에는 엔코더 센서(미도시)가 장착된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 엔코더 시스템은 중간에 불연속 구간을 갖는 형태로, 전술한 로프리스 엘리베이터 시스템에서 엘리베이터 카(40)의 수직 이동에 따른 주행 정보를 측정하도록 구성된다.
이러한 리니어 엔코더 시스템은, 엔코더 스케일(100)과, 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)와, 제어부(300)와, 연산부(400)를 포함하여 구성된다.
엔코더 스케일(100)은 고정자(11,31)와 평행하게 배치되어 엔코더 신호를 생성하는 것으로, 그 사이에 불연속 구간(130)을 갖도록 상호 이격되게 복수개 배치된다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 캐리어(30)가 분기 구간(CA)에 정위치된 상태에서 수직 승강로(10)와 캐리어(30) 사이에는 이격 간격(d)이 존재하며, 이러한 구조에 따라 엘리베이터 카(40)의 전체 수직 이동 구간에 대한 엔코더 스케일(100)은, 수직 승강로(10)에 장착된 엔코더 스케일(110)과 캐리어(30)에 장착된 엔코더 스케일(120)을 포함하고, 그 사이에 불연속 구간(130)이 존재하게 된다.
제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)는 엘리베이터 카(40)와 함께 이동하도록 엘리베이터 카(40)에 결합되어 엔코더 스케일(100)의 엔코더 신호를 감지하며, 엘리베이터 카(40)의 주행 방향을 따라 서로 이격되게 배치된다. 즉, 엘리베이터 카(40)에 수직 방향으로 서로 이격되게 상하 배치된다.
제어부(300)는 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220) 중 어느 하나를 마스터(M), 나머지 하나를 슬레이브(S)로 설정하고, 엘리베이터 카(40)가 엔코더 스케일(100)의 불연속 구간(130)을 통과하는 과정에서 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)에 대한 마스터와 슬레이브의 설정을 전환한다. 연산부(400)는 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)의 감지값을 인가받고, 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220) 중 마스터(M)로 설정된 센서의 감지값을 기준으로 엘리베이터 카(40)의 주행 정보를 연산한다. 연산부(400)에 의해 연산되는 주행 정보는 다양한 정보가 포함될 수 있는데, 대표적으로, 엘리베이터 카(40)의 위치 정보, 속도 정보, 전기각 정보 등을 포함할 수 있다.
이하에서는 이러한 리니어 엔코더 시스템에 대해 도 5 내지 도 8을 중심으로 좀더 자세히 살펴본다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 엔코더 시스템의 구성을 기능적으로 도시한 기능 블록도이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘리베이터 카가 엔코더 스케일의 불연속 구간을 통과하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 엔코더 시스템은, 전술한 바와 같이 불연속 구간(130)을 갖는 엔코더 스케일(100)과, 엘리베이터 카(40)의 주행 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)와, 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)의 마스터(M)/슬레이브(S) 설정을 전환하는 제어부(300)와, 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220) 중 마스터(M)로 설정된 센서의 감지값을 기준으로 엘리베이터 카(40)의 주행 정보를 연산하는 연산부(400)를 포함하여 구성된다.
엔코더 스케일(100)은 도 6에 확대 도시된 바와 같이 수직 주행 방향을 따라 길게 배치되는 엔코더 플레이트(101)에 일정 간격(P)으로 인식 표시(102)가 반복해서 연속 형성되어 엔코더 신호를 생성한다. 엔코더 센서(210,220)는 엔코더 스케일(100)의 인식 표시(102)를 감지하는 방식으로 엔코더 신호를 감지한다. 이때, 엔코더 센서(210,220)는 서로 이격 배치되는 제 1 엔코더 센서(210)와 제 2 엔코더 센서(220)로 구성되며, 제 1 엔코더 센서(210)와 제 2 엔코더 센서(220)의 이격 간격은 엔코더 스케일(100)의 인식 표시(102)의 간격(P)의 배수인 nP(n=2,3,4,,,)로 설정될 수 있다.
엔코더 스케일(100)은 엘리베이터 카(40)의 주행 방향인 수직 방향으로 길게 배치되는데, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 수직 승강로(10)에 장착되는 엔코더 스케일(110)과, 캐리어(30)에 장착되는 엔코더 스케일(120) 사이에 불연속 구간(130)이 형성된다.
이와 같이 엔코더 스케일(100)의 중간 구간에 불연속 구간(130)이 존재하면, 엔코더 센서(210,220)가 불연속 구간(130)을 통과하는 과정에서 엔코더 신호를 감지하지 못해 리니어 엔코더 시스템에 오류가 발생하게 된다.
따라서, 일반적인 리니어 엔코더 시스템에서는 엔코더 스케일(100)에 불연속 구간이 존재하지 않도록 엔코더 스케일(100)을 연속되게 설치하는데, 배경 기술에서 설명한 바와 같이 엔코더 스케일(100)의 길이가 긴 경우, 엔코더 스케일(100)을 단위 길이로 제작하여 연속되게 연결해야 하므로, 그 연결 작업이 어렵고, 작업 과정에서 설치 공차 등이 발생하므로, 직선 길이가 긴 엔코더 스케일(100)을 연속되게 설치하기가 매우 어렵다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 엔코더 시스템은 중간 구간에 불연속 구간(130)이 존재하도록 엔코더 스케일(100)을 설치함으로써, 엔코더 스케일(100)을 단위 길이로 제작하여 연결할 필요가 없어 엔코더 스케일(100)의 설치 작업이 용이하다. 또한, 이와 같이 엔코더 스케일(100)에 불연속 구간(130)이 존재하더라도, 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)를 이용하여 불연속 구간(130)에서 오류 없이 안정적으로 엘리베이터 카(40)의 주행 정보를 측정할 수 있다.
이를 위해 제어부(300)는 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)를 마스터(M)와 슬레이브(S)로 설정하고, 엘리베이터 카(40)가 엔코더 스케일(100)의 불연속 구간(130)을 통과하는 과정에서 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)에 대한 마스터(M)와 슬레이브(S) 설정을 전환한다. 엘리베이터 카(40)가 불연속 구간(130)을 통과하는 과정이 아닌 상태에서는 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220) 중 엘리베이터 카(40)의 주행 방향을 기준으로 전방에 위치하는 센서가 마스터(M)로 설정된다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 엘리베이터 카(40)가 하향 이동하는 경우, 엘리베이터 카(40)의 하부에 위치한 제 1 엔코더 센서(210)가 마스터(M)로 설정되고, 엘리베이터 카(40)의 상부에 위치한 제 2 엔코더 센서(220)가 슬레이브(S)로 설정된다. 이 상태에서 하향 이동이 계속 진행되면, 엔코더 스케일(100)의 불연속 구간(130)을 통과하게 되는데, 이 과정에서 제 1 엔코더 센서(210)가 슬레이브(S)로 설정 전환되고, 제 2 엔코더 센서(220)가 마스터(M)로 설정 전환된다.
이때, 제어부(300)는 엘리베이터 카(40)가 불연속 구간(130)을 통과하는 과정에서, 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220) 중 마스터(M)로 설정된 센서가 불연속 구간(130)을 통과하기 이전의 제 1 기준 위치(NC1)에서 마스터(M)와 슬레이브(S) 설정 상태를 1차 전환하고, 1차 전환에 따라 슬레이브(S)로 설정된 센서가 불연속 구간(130)을 통과한 이후의 제 2 기준 위치(NC2)에서 마스터(M)와 슬레이브(S) 설정 상태를 2차 전환하여 원상 복귀되도록 동작 제어한다.
좀더 자세히 살펴보면, 도 6에 도시된 상태에서 엘리베이터 카(40)가 계속 하향 이동하면, 엘리베이터 카(40)가 엔코더 스케일(100)의 불연속 구간(130)에 근접하게 된다. 이 상태에서는 전술한 바와 같이 제 1 엔코더 센서(210)가 마스터(M), 제 2 엔코더 센서(220)가 슬레이브(S)로 설정 유지된다.
이후, 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 엔코더 센서(210)가 제 1 기준 위치(NC1)에 도달하면, 이와 동시에 제 1 엔코더 센서(210)를 슬레이브(S), 제 2 엔코더 센서(220)를 마스터(M)로 1차 설정 전환한다. 이러한 1차 설정 전환에 의해 슬레이브(S) 설정 상태인 제 1 엔코더 센서(210)가 불연속 구간(130)을 통과하게 되는데, 이후, 도 8에 도시된 바와 같이 제 1 엔코더 센서(210)가 제 2 기준 위치(NC2)에 도달하면, 이와 동시에 제 1 엔코더 센서(210)를 마스터(M), 제 2 엔코더 센서(220)를 슬레이브(S)로 2차 설정 전환한다. 2차 설정 전환이 완료된 이후에는 새로운 불연속 구간(130)을 통과할 때까지 계속해서 현재의 마스터/슬레이브 설정 상태를 유지하며 이동하게 된다.
다시 말하면, 엘리베이터 카(40)가 엔코더 스케일(100)의 불연속 구간(130)을 통과하는 과정에서, 마스터(M)로 설정된 센서가 불연속 구간(130)을 통과하기 이전의 제 1 기준 위치(NC1)에서 마스터/슬레이브 설정 상태를 1차 전환하고, 1차 전환에 의해 슬레이브(S)로 설정 전환된 센서가 불연속 구간(130)을 통과한 이후의 제 2 기준 위치(NC2)에서 마스터/슬레이브 설정 상태를 2차 전환한다. 이러한 2차 전환에 따라 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)는 불연속 구간(130)을 통과하기 이전의 마스터/슬레이브 설정 상태로 원상 복귀된다.
연산부(400)는 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220) 중 마스터(M)로 설정된 센서의 감지값을 기준으로 엘리베이터 카(40)의 주행 정보를 연산하여 산출하므로, 도 6에 도시된 상태에서부터 도 7에 도시된 상태까지는 마스터(M)로 설정된 제 1 엔코더 센서(210)의 감지값을 기준으로 주행 정보를 연산 산출한다. 도 7에 도시된 상태에서 마스터/슬레이브 1차 설정 전환이 이루어지므로, 이때, 마스터(M)로 설정 전환된 제 2 엔코더 센서(220)의 감지값을 기준으로 주행 정보를 연산 산출하게 된다. 이후, 제 1 엔코더 센서(210)가 불연속 구간(130)을 통과한 이후, 도 8에 도시된 상태에서 다시 마스터/슬레이브 2차 설정 전환이 이루어지므로, 이때, 마스터(M)로 설정 전환된 제 1 엔코더 센서(210)의 감지값을 기준으로 주행 정보를 연산 산출하고, 새로운 불연속 구간(130)을 통과할 때까지 이 상태로 계속 주행 정보를 연산 산출한다.
따라서, 엘리베이터 카(40)가 엔코더 스케일(100)의 불연속 구간(130)을 통과하는 과정에서 2개의 엔코더 센서(210,220)를 마스터/슬레이브 설정 전환함으로써, 불연속 구간에서 엔코더 신호를 감지하지 못하는 오류가 발생하지 않고, 2개의 엔코더 센서(210,220)의 감지값을 선택적으로 이용하여 주행 정보를 연산함으로써, 엘리베이터 카(40)의 주행 정보를 불연속 구간(130)이 포함된 전체 주행 구간에서 안정적으로 측정할 수 있다.
이 경우, 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)의 마스터(M)와 슬레이브(S) 설정 전환시, 연산부(400)의 연산 처리에 기준으로 사용되는 값이 변화하게 된다. 예를 들어, 제 1 엔코더 센서(210)가 마스터(M)로 설정된 경우, 연산부(400)는 제 1 엔코더 센서(210)의 감지값을 기준으로 주행 정보를 연산하는데, 마스터/슬레이브 설정 전환에 따라 제 2 엔코더 센서(220)가 마스터(M)로 설정되면, 이와 동시에 연산부(400)는 제 2 엔코더 센서(220)의 감지값을 기준으로 주행 정보를 연산한다.
따라서, 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)의 마스터(M)와 슬레이브(S) 설정 전환시에도 연산부(400)에 의해 연산된 주행 정보가 연속적인 값으로 연산 산출될 수 있도록 연산부(400)는 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)의 마스터와 슬레이브 설정 전환시 제 1 엔코더 센서(210)와 제 2 엔코더 센서(220)의 감지값 차이를 반영하여 엘리베이터 카(40)의 주행 정보를 보정 연산하도록 구성되는 것이 바람직하다. 제 1 엔코더 센서(210)와 제 2 엔코더 센서(220)의 감지값 차이는 리니어 엔코더 시스템의 최초 세팅시 발생되는 값으로 설정될 수도 있고, 별도의 알고리즘 등을 통해 연산 처리되어 산출되는 방식 등 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 엘리베이터 카(40)의 제 1 엔코더 센서(210)가 제 1 기준 위치(NC1) 및 제 2 기준 위치(NC2)에 도달했는지 여부를 판단하는 방식은 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 엔코더 스케일(100)의 전체 구간에서 제 1 기준 위치(NC1) 및 제 2 기준 위치(NC2)에 대한 위치 정보를 저장하는 정보 저장부(500)가 별도로 구비될 수 있다. 이 경우, 연산부(400)는 연산부(400)에 의해 산출되는 엘리베이터 카(40)의 현재 위치 정보와 정보 저장부(500)에 저장된 제 1 및 제 2 기준 위치(NC1,NC2)의 위치 정보를 비교하고, 연산부(400)의 비교 결과, 엘리베이터 카(40)의 현재 위치가 제 1 기준 위치(NC1) 또는 제 2 기준 위치(NC2)에 도달한 것으로 판단되면, 제어부(300)는 이러한 비교 결과에 따라 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)에 대한 마스터/슬레이브 설정 상태를 전환한다.
이와 달리, 엘리베이터 카(40)가 제 1 기준 위치(NC1) 또는 제 2 기준 위치(NC2)에 도달했는지 여부를 감지할 수 있는 위치 감지 센서(600)가 별도로 구비되고, 이를 통해 마스터/슬레이브 설정 상태 전환이 이루어지도록 할 수도 있다.
즉, 위치 감지 센서(600)에 의해 엘리베이터 카(40)가 제 1 기준 위치(NC1) 또는 제 2 기준 위치(NC2)에 도달한 것으로 감지되면, 제어부(300)는 이러한 감지 신호에 따라 제 1 및 제 2 엔코더 센서(210,220)에 대한 마스터/슬레이브 설정 상태를 전환하도록 구성될 수 있다. 이때, 위치 감지 센서(600)는 홀센서, 초음파 센서, 포토 센서, 레이저 센서 등 다양한 센서가 적용될 수 있다.
이상에서는 본원발명의 리니어 엔코더 시스템에 대해 리니어 모터 방식 로프리스 엘리베이터 시스템에 적용되는 구성을 기준으로 설명하였으나, 전술한 바와 같이 본원발명의 리니어 엔코더 시스템은 로프리스 엘리베이터 시스템 이외에도 단순히 리니어 모터를 이용하여 이송체를 직선 이동시키는 다양한 이송 시스템에 모두 적용 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 수직 승강로
20: 수평 승강로
30: 캐리어
40: 엘리베이터 카
100: 엔코더 스케일
130: 불연속 구간
210: 제 1 엔코더 센서
220: 제 2 엔코더 센서
300: 제어부
400: 연산부
500: 정보 저장부
600: 위치 감지 센서

Claims (7)

  1. 이송체의 주행 방향을 따라 직선으로 배치되는 고정자와, 상기 고정자에 대향되게 상기 이송체에 배치되는 이동자를 포함하는 리니어 모터에 적용되는 리니어 엔코더 시스템에 있어서,
    엔코더 신호를 생성하도록 상기 고정자와 평행한 방향으로 복수개 배치되며, 그 사이에 불연속 구간을 갖도록 상호 이격 배치되는 엔코더 스케일;
    상기 이송체와 함께 이동하도록 상기 이송체에 결합되어 상기 엔코더 스케일의 엔코더 신호를 감지하며, 상기 이송체의 주행 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 제 1 및 제 2 엔코더 센서;
    상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서를 마스터와 슬레이브로 설정하고, 상기 이송체가 상기 불연속 구간을 통과하는 과정에서 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서에 대한 마스터와 슬레이브의 설정을 전환하는 제어부; 및
    상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서의 감지값을 인가받고, 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서 중 마스터로 설정된 센서의 감지값을 기준으로 상기 이송체의 주행 정보를 연산하는 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연속 구간을 갖는 리니어 엔코더 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서 중 상기 이송체의 주행 방향을 기준으로 전방에 위치하는 센서를 마스터로 설정하는 것을 특징으로 하는 불연속 구간을 갖는 리니어 엔코더 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 이송체가 상기 불연속 구간을 통과하는 과정에서
    상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서 중 마스터로 설정된 센서가 상기 불연속 구간을 통과하기 이전의 제 1 기준 위치에서 마스터와 슬레이브 설정 상태를 1차 전환하고, 1차 전환에 따라 슬레이브로 설정된 센서가 상기 불연속 구간을 통과한 이후의 제 2 기준 위치에서 마스터와 슬레이브 설정 상태를 2차 전환하여 원상 복귀되도록 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 불연속 구간을 갖는 리니어 엔코더 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 엔코더 스케일의 전체 구간에서 상기 제 1 및 제 2 기준 위치에 대한 위치 정보를 저장하는 정보 저장부를 더 포함하고,
    상기 연산부는 상기 이송체의 주행 정보 중 상기 이송체의 위치 정보와 상기 정보 저장부에 저장된 상기 제 1 및 제 2 기준 위치의 위치 정보를 비교하고,
    상기 제어부는 상기 연산부의 비교 결과에 따라 마스터와 슬레이브 설정 상태를 전환하는 것을 특징으로 하는 불연속 구간을 갖는 리니어 엔코더 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 이송체가 상기 제 1 및 제 2 기준 위치 상태에 도달했는지 여부를 감지할 수 있는 위치 감지 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 위치 감지 센서의 감지 신호에 따라 마스터와 슬레이브 설정 상태를 전환하는 것을 특징으로 하는 불연속 구간을 갖는 리니어 엔코더 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 제 1 및 제 2 엔코더 센서의 마스터와 슬레이브 설정 전환시 상기 제 1 엔코더 센서와 제 2 엔코더 센서의 감지값 차이를 반영하여 상기 이송체의 주행 정보를 보정 연산하는 것을 특징으로 하는 불연속 구간을 갖는 리니어 엔코더 시스템.
  7. 제 1 항에 기재된 불연속 구간을 갖는 리니어 엔코더 시스템이 적용되는 로프리스 엘리베이터 시스템으로서,
    상기 로프리스 엘리베이터 시스템은
    엘리베이터 카가 수직 및 수평 이동할 수 있도록 수직 승강로와 수평 승강로가 교차되게 설치되고, 상기 수직 승강로와 수평 승강로가 교차하는 분기 구간에는 상기 엘리베이터 카와 함께 수평 이동할 수 있는 별도의 캐리어가 구비되며, 상기 수직 승강로와 캐리어에 지면과 수직 방향으로 고정자가 배치되고, 상기 엘리베이터 카에 이동자가 장착되며,
    상기 이송체는 엘리베이터 카로 적용되고,
    상기 엔코더 스케일은 상기 수직 승강로 및 캐리어에 지면과 수직 방향으로 배치되어 상기 수직 승강로와 캐리어 사이 구간에 불연속 구간이 형성되는 것을 특징으로 하는 로프리스 엘리베이터 시스템.


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