KR102499879B1 - Damage sensing system of elevator rope comprising carbon fiber reinforced plastic - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 초고층 및 고속이동을 위한 엘리베이터에 사용되는 탄소섬유 강화 복합재료(carbon fiber reinforced plastic: CRFP)로 이루어진 로프(rope)의 실시간 손상감지 시스템에 대한 것으로 보다 구체적으로는 탄소섬유 강화 복합재료(carbon fiber reinforced plastic: CRFP)로 이루어진 로프(rope)가 보유하고 있는 전도성 특성을 이용하거나 일체형 구리선을 이용하여 구간별 또는 CFRP 로프에 구간별 하중이 전달되거나, 미세손상, 균열, 파괴가 발생할 때의 문제 사항을 파악하며, 실시간으로 CFRP 로프의 상태를 감지할 수 있는 방법 및 엘리베이터 구동 시스템에 대한 것이다. 본원 발명에 따르면 CFRP의 전도성을 이용한 멀티미터, 데이터로거, DAQ 등 전기적 특성감지를 통해 엘리베이터 로프가 받는 실시간 하중, 균열에 대한 감지가 가능하여 엘리베이터의 안정성 향상에 도움이 된다.The present invention relates to a real-time damage detection system for a rope made of carbon fiber reinforced plastic (CRFP) used in elevators for skyscrapers and high-speed movement, and more specifically, to a carbon fiber reinforced composite material ( When a load is transmitted to each section or CFRP rope by using the conductive properties of a rope made of carbon fiber reinforced plastic (CRFP) or by using an integral copper wire, or when micro damage, cracks, or fractures occur It is about a method and an elevator driving system that can identify problems and detect the condition of CFRP ropes in real time. According to the present invention, it is possible to detect the real-time load and cracks received by the elevator rope through electrical characteristic detection such as a multimeter, data logger, and DAQ using the conductivity of CFRP, which helps to improve the stability of the elevator.

Description

탄소섬유강화 복합재료로 이루어진 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템{Damage sensing system of elevator rope comprising carbon fiber reinforced plastic}Damage sensing system of elevator rope comprising carbon fiber reinforced plastic}

본원 발명은 초고층 및 고속이동을 위한 엘리베이터에 사용되는 탄소섬유 강화 복합재료(carbon fiber reinforced plastic: CRFP)로 이루어진 로프(rope)의 실시간 손상감지 시스템에 대한 것이다. The present invention relates to a real-time damage detection system for a rope made of carbon fiber reinforced plastic (CRFP) used in elevators for skyscrapers and high-speed movement.

보다 구체적으로는 탄소섬유 강화 복합재료(carbon fiber reinforced plastic: CRFP)로 이루어진 로프(rope)가 보유하고 있는 전도성 특성을 이용하거나 일체형 구리선을 이용하여 구간별 또는 CFRP 로프에 구간별 하중이 전달되거나, 미세손상, 균열, 파괴가 발생할 때의 문제 사항을 파악하며, 실시간으로 CFRP 로프의 상태를 감지할 수 있는 방법 및 엘리베이터 구동 시스템에 대한 것이다.More specifically, by using the conductive properties of a rope made of carbon fiber reinforced plastic (CRFP) or by using an integral copper wire, load is transmitted to the CFRP rope by section or by section, It is about a method and an elevator driving system that can detect the condition of CFRP ropes in real time by identifying problems when micro-damages, cracks, and fractures occur.

초고층 및 고속이동을 위하여 건물에 설치되는 엘리베이터는 엘리베이터용 로프에 엘리베이터 케이지가 매달린 상태에서 승강 및 하강한다. 즉 엘리베이터 케이지에는 엘리베이터용 로프의 일단이 설치되어 있고, 이 로프를 감아 올리거나 풀어 내림을 반복적으로 함으로써, 엘리베이터 케이지는 상하이동을 하게 되므로 엘리베이터용 로프의 파단은 중대사고로 연결될 우려가 있다. Elevators installed in buildings for high-rise and high-speed movement ascend and descend with an elevator cage hanging from an elevator rope. That is, one end of an elevator rope is installed in the elevator cage, and by repeatedly winding up or unwinding this rope, the elevator cage moves up and down, so breakage of the elevator rope may lead to a serious accident.

따라서 엘리베이터용 로프에 손상이 발생한 경우에 이 손상을 조기에 발견할 수 있도록 로프의 상태를 감시하고 로프가 파단하기 전에 로프의 교환 등의 안전 대책을 실시하는 것이 필요하다. 예를 들면 일본에서는 엘리베이터 로프의 총단면적의 10%가 손상되기 전에 로프를 교환하는 것이 법규상 요구되어 있다. Therefore, when damage occurs to the elevator rope, it is necessary to monitor the condition of the rope so that the damage can be detected early, and to implement safety measures such as exchanging the rope before the rope breaks. For example, in Japan, it is required by law to replace elevator ropes before 10% of their total cross-sectional area is damaged.

일반적으로 엘리베이터용 로프의 손상 감지는 로프를 육안에 의해 확인하거나 일본 공개특허공보 특개2009-012903호에 기재된 로프의 촬영 화상을 이용하여 소선의 파단 수를 자동으로 확인해 로프의 손상을 감시하는 방법 또는 엘리베이터용 로프에 절연 피복을 실시해 두어 이 절연 피복이 손상되었을 때 발생하는 신호에 의해 로프의 손상을 감시하는 것도 알려져 있다.In general, elevator rope damage detection is a method of monitoring rope damage by visually checking the rope or automatically checking the number of wire breaks using a photographed image of the rope described in Japanese Patent Laid-open Publication No. 2009-012903 or It is also known that an insulation coating is applied to an elevator rope, and rope damage is monitored by a signal generated when the insulation coating is damaged.

그렇지만 엘리베이터 로프 표면의 촬영 화상을 육안에 의해 확인하는 방법으로는 로프 내부의 중대한 손상을 간과할 우려가 있을 뿐만 아니라 로프의 파단을 화상적을 이용하여 자동적으로 확인할 수 있는 시스템은 고신뢰성이 요구되어 고가이고, 절연 피복을 이용하는 방법으로는 엘리베이터 로프 그 자체의 손상을 검출하고 있는 것은 아니기 때문에 정밀도가 높은 엘리베이터 로프의 손상을 감시 할 수 없는 등의 문제가 있는 것이 현실이다. However, in the method of checking the photographed image of the elevator rope surface with the naked eye, serious damage inside the rope may be overlooked, and a system that can automatically check the breakage of the rope using an image image requires high reliability and is expensive. In the method of using the insulation coating, since the damage of the elevator rope itself is not detected, it is a reality that there is a problem such that damage to the elevator rope cannot be monitored with high precision.

일본 공개특허공보 특개2009-012903호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-012903

본원 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 실시간 손상감지가 가능한 탄소섬유강화 복합재료로 이루어진 엘리베이터 로프를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an elevator rope made of a carbon fiber reinforced composite material capable of real-time damage detection.

또한, 본원 발명에서는 탄소섬유강화 복합재료로 이루어진 엘리베이터 로프에 대한 균열감지, 파괴감지, 하중감지에 따른 안정성이 우수한 엘리베이터를 구축하는 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a method for constructing an elevator with excellent stability according to crack detection, fracture detection, and load detection for an elevator rope made of a carbon fiber reinforced composite material.

본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 CFRP의 전도성을 이용한 멀티미터, 데이터로거, DAQ 등 전기적 특성감지를 통해 실시간으로 소재가 받는 하중, 균열에 대한 감지가 가능한 탄소섬유강화 복합재료로 이루어진 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템을 제공한다.In order to solve the above problems, in the present invention, the elevator rope made of carbon fiber reinforced composite material capable of detecting the load and cracks received by the material in real time through electrical property detection such as a multimeter, data logger, and DAQ using the conductivity of CFRP. Provides a real-time damage detection system.

이상에서 설명한 바와 같이 본원 발명에 따른 탄소섬유강화 복합재료로 이루어진 엘리베이터 로프는 실시간 손상의 감지가 가능한 장점이 있다.As described above, the elevator rope made of the carbon fiber reinforced composite material according to the present invention has the advantage of being able to detect damage in real time.

본원 발명에 따르면 CFRP의 전도성을 이용한 멀티미터, 데이터로거, DAQ 등 전기적 특성감지를 통해 엘리베이터 로프가 받는 실시간 하중, 균열에 대한 감지가 가능하다.According to the present invention, it is possible to detect real-time loads and cracks received by an elevator rope through electrical characteristic detection such as a multimeter, data logger, and DAQ using the conductivity of CFRP.

본원 발명에 따른 하중, 손상에 대한 감지가 가능한 탄소섬유강화 복합재료로 이루어진 엘리베이터 로프를 이용함으로써 엘리베이터의 안정성 향상에 도움이 된다.By using an elevator rope made of a carbon fiber reinforced composite material capable of detecting load and damage according to the present invention, it helps to improve the stability of the elevator.

도 1은 일반적인 CFRP 로프의 형상(a)과 본원 발명의 일 구현예에 따른 CRFP 로프의 형상(b) 및 또 다른 일 구현예에 따른 CRFP 로프의 형상(c)을 개념적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 엘리베이터 시스템에 적용 가능한 실시간 CFRP 로프의 손상감시 시스템의 구현 모습을 나타낸 것이다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 CFRP 로프에 가해진 굴곡응력에 따른 실시산 감지능 평가 및 시편의 손상 종류별 정도를 나타낸 것이다.
도 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 실시간 굴곡 하중에 따른 4 본 타입의 CFRP 로프의 손상감지 시편을 나타낸 것이다.
도 5는 본원 발명의 일 구현예에 따른 실시간 굴곡 하중에 따른 4 본 타입의 CFRP 로프의 손상감지 시험의 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본원 발명의 일 구현예에 따른 실시간 굴곡 하중에 따른 4 본 타입의 CFRP 로프의 손상감지 시험의 결과에 따른 시편의 상태를 나타낸 것이다.1 conceptually shows the shape (a) of a general CFRP rope, the shape (b) of a CRFP rope according to one embodiment of the present invention, and the shape (c) of a CRFP rope according to another embodiment.
2 shows the implementation of a real-time CFRP rope damage monitoring system applicable to an elevator system according to an embodiment of the present invention.
3 shows the evaluation of the sensory ability according to the bending stress applied to the CFRP rope according to one embodiment of the present invention and the degree of damage of each type of specimen.
4 shows a damage detection specimen of a 4-bone type CFRP rope according to real-time bending load according to an embodiment of the present invention.
5 shows the results of a damage detection test of a 4-bone type CFRP rope according to real-time bending load according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows the state of the specimen according to the results of the damage detection test of the 4-bone type CFRP rope according to the real-time bending load according to one embodiment of the present invention.

이하, 본원 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 섬유강화 복합재료로 이루어진 엘리베이터 로프; 상기 엘리베이터 로프의 양단에 연결되는 통전 수단; 및 상기 통전 수단과 연결되는 로프의 전기적 특성 감지장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템을 제공한다. In the present invention, an elevator rope made of a fiber-reinforced composite material to solve the above problems; energizing means connected to both ends of the elevator rope; And it provides a real-time damage detection system of the elevator rope, characterized in that it comprises a device for detecting electrical characteristics of the rope connected to the energization means.

본원 발명의 일 구현예에 따른 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템에 있어서, 상기 엘리베이터 로프는 탄소섬유를 보강섬유로 하여 열가소성 폴리우레탄(TPU)이 코팅된 복합재료일 수 있다.In the real-time damage detection system for an elevator rope according to an embodiment of the present invention, the elevator rope may be a composite material coated with thermoplastic polyurethane (TPU) using carbon fiber as a reinforcing fiber.

본원 발명의 일 구현예에 따른 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템에 있어서, 상기 엘리베이터 로프는 4개의 로프의 집합체로 구성될 수 있다.In the real-time damage detection system of an elevator rope according to one embodiment of the present invention, the elevator rope may be composed of an assembly of four ropes.

본원 발명의 일 구현예에 따른 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템에 있어서, 상기 엘리베이터 로프는 일단은 지상에 고정되고 타단은 권상기에 연결될 수 있다.In the real-time damage detection system of an elevator rope according to an embodiment of the present invention, one end of the elevator rope is fixed to the ground and the other end may be connected to a hoist.

본원 발명의 일 구현예에 따른 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템에 있어서, 상기 통전수단은 섬유강화 복합재료의 인발 성형시 통전수단이 내부에 매립되거나, 섬유강화 복합재료의 양 말단에 고정 및 연결될 수 있다.In the real-time damage detection system of an elevator rope according to an embodiment of the present invention, the energizing means may be embedded inside or fixed and connected to both ends of the fiber-reinforced composite material during pultrusion of the fiber-reinforced composite material. there is.

본원 발명의 일 구현예에 따른 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템에 있어서, 상기 전기적 특성 감지장치는 통전수단을 통하여 섬유강화 복합재료의 전기저항, 전류, 및 전압 중 어느 하나의 변화량을 측정하는 것일 수 있다.In the real-time damage detection system of an elevator rope according to an embodiment of the present invention, the electrical property detection device may measure the amount of change in any one of electrical resistance, current, and voltage of the fiber-reinforced composite material through an energizing means. there is.

본원 발명의 일 구현예에 따른 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템에 있어서, 상기 전기적 특성 감지장치는 멀티미터, 데이터 로거 또는 DAQ 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In the real-time damage detection system of an elevator rope according to an embodiment of the present invention, the electrical property detection device may include any one or more of a multimeter, a data logger, or a DAQ.

본원 발명의 일 구현예에 따른 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템에 있어서, 상기 전기적 특성 감지장치는 4개의 로프에 개별적으로 연결될 수 있다.In the real-time damage detection system of an elevator rope according to an embodiment of the present invention, the electrical property detection device may be individually connected to four ropes.

본원 발명의 일 구현예에 따른 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템에 있어서, 상기 전기적 특성 감지장치는 엘리베이터 로프의 굴곡하중에 대한 저항의 변화를 측정하는 것일 수 있다.In the real-time damage detection system of an elevator rope according to an embodiment of the present invention, the electrical property detection device may measure a change in resistance to a bending load of the elevator rope.

이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, implementation examples and embodiments of the present invention will be described in detail so that those with general knowledge in the technical field to which the present application pertains can easily practice, as shown in the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention. In particular, the technical idea of the present invention and its core configuration and operation are not limited by this. In addition, the contents of the present invention can be implemented in various types of equipment, and is not limited to the implementation examples and examples described herein.

도 1은 일반적인 CFRP 로프의 형상(a)과 본원 발명의 일 구현예에 따른 CRFP 로프의 형상(b) 및 또 다른 일 구현예에 따른 CRFP 로프의 형상(c)을 개념적으로 나타낸 것이다.1 conceptually shows the shape (a) of a general CFRP rope, the shape (b) of a CRFP rope according to one embodiment of the present invention, and the shape (c) of a CRFP rope according to another embodiment.

일반적인 초고층, 고속이동을 위한 엘리베이터에 삽입되는 CFRP 로프의 형상은 도 1의 (a)와 같은 모습으로, 통상 4개가 하나의 세트로 구성되고, CFRP 로프의 폭은 5 mm, 두께는 2mm 가량이다. 또한, CFRP 로프의 내부는 탄소섬유 다발로 구성되고, 마찰계수가 높은 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane: TPU) 소재로 1~2mm 코팅되어 내부의 탄소섬유 다발을 보호할 수 있도록 구성된다.The shape of the CFRP rope inserted into the elevator for general high-rise and high-speed movement is as shown in (a) of FIG. . In addition, the inside of the CFRP rope is composed of a carbon fiber bundle, and is coated with a thermoplastic polyurethane (TPU) material having a high friction coefficient by 1 to 2 mm to protect the carbon fiber bundle inside.

반면에, 본원 발명의 일 구현예에 따른 CFRP 로프는 도 1의 (b) 또는 (c)와 같이 CFRP 로프에 대한 실시간 손상감지를 위해 CFRP 로프에 직접적인 전기적 특성 감지를 위한 통전 수단(예: 전기가 통할 수 있는 구리선 등)이 연결된 CFRP 로프의 형상을 모식화한 것이다. 도 1의 (b)와 같은 형태의 통전수단의 연결은 대표적으로 CFRP rope를 인발 성형(pultrusion)할 때 0.1~1mm 굵기의 구리선을 동시에 성형함으로써 제조할 수 있다. 한편, CFRP 로프의 성형단계에서 이러한 통전수단을 연결하기 곤란한 경우에는 도 1의 (c)와 같이 CFRP 끝단부에 통전수단을 고정 및 연결하여도 CFRP 로프의 실시간 손상감지가 가능하다.On the other hand, the CFRP rope according to one embodiment of the present invention is an energization means (e.g., electric It is a model of the shape of a CFRP rope connected with a copper wire that can be passed through. The connection of the energizing means in the form of FIG. 1 (b) can be typically manufactured by simultaneously molding a copper wire having a thickness of 0.1 to 1 mm when CFRP rope is pultruded. On the other hand, if it is difficult to connect such an energizing means in the CFRP rope forming stage, real-time damage detection of the CFRP rope is possible even if the energizing means is fixed and connected to the end of the CFRP as shown in FIG. 1 (c).

도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 엘리베이터 시스템에 적용 가능한 실시간 CFRP 로프의 손상감시 시스템의 구현 모습을 나타낸 것이다.2 shows the implementation of a real-time CFRP rope damage monitoring system applicable to an elevator system according to an embodiment of the present invention.

먼저, CFRP 로프를 통상적으로 엘리베이터의 상부에 설치되는 권상기에 걸쳐 지상과 연결시켜 엘리베이터를 구현하는데 이 과정에서 굴곡응력이 가장 많이 발생되는 권상기 부분에 CFRP 로프에 구리선을 연결하여 실시간으로 전기저항을 감지하도록 하거나, 지상에 연결된 CFRP 로프 에 전기적 특성 평가 장치 (전기저항, 전류, 전압; 멀티미터, DAQ, 데이터로고)를 설치하여 CFRP 로프의 상태를 감지할 수있도록 할 수 있다.First, the CFRP rope is connected to the ground across the traction machine installed at the top of the elevator to realize an elevator. It is possible to detect the condition of the CFRP rope by installing an electrical characteristic evaluation device (electrical resistance, current, voltage; multimeter, DAQ, data logo) on the CFRP rope connected to the ground.

이때, 통전 수단과 연결되는 전기적 특성 감지장치는 실시간 손상감지가 가능하도록 CFRP 로프의 경우 멀티미터, 데이터 로고, 또는 DAQ와 같은 데이터 수집 장치가 필요하다. 데이터 수집의 종류는 전기저항, 전류, 전압으로 일반적인 전기계측 단위를 사용하면 되며, 수집 속도는 0.5s 단위로 감지하면 실시간 감지가 가능하며, 최대 5s 당 하나의 데이터를 받아 CFRP 로프의 변형, 응력, 하중, 손상을 감지할 수 있다.At this time, in the case of a CFRP rope, a data collection device such as a multimeter, a data logo, or a DAQ is required for the electrical property detection device connected to the energization means to enable real-time damage detection. The type of data collection is electrical resistance, current, and voltage, and general electrical measurement units can be used. For the collection speed, real-time detection is possible by detecting in units of 0.5 s. , load, and damage can be detected.

도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 CFRP 로프에 가해진 굴곡응력에 따른 실시산 감지능 평가 및 시편의 손상 종류별 정도를 나타낸 것이으로, 실시간으로 감지한 CFRP 로프의 응력과 전기적 신호의 감지 그리고 실험 후 확인된 시편의 손상을 정리한 결과이다. CFRP 로프 하나에 대한 특성을 평가했으며, 굴곡응력에 따른 감지능을 평가하였다. 일반적으로 CFRP 로프에 굴곡응력에 의해 파괴가 발생되는 조건은 700~1000 N의 하중 범위이고, CFRP 로프는 연속공정으로 성형되어 나오기 때문에 특성이 다 동일한 것으로 보기 어렵다. Figure 3 shows the evaluation of real-time sensing ability according to the bending stress applied to the CFRP rope according to one embodiment of the present invention and the degree of damage of the specimen, and the stress of the CFRP rope detected in real time and the detection of the electrical signal and the experiment This is the result of arranging the damage of the specimen confirmed after The characteristics of one CFRP rope were evaluated, and the sensing ability according to the bending stress was evaluated. In general, the condition in which fracture occurs due to flexural stress in CFRP ropes is in the load range of 700 to 1000 N, and since CFRP ropes are molded in a continuous process, it is difficult to see that all characteristics are the same.

따라서 편차가 발생되는데 본원 발명의 일 구현예에 따르면 4가지의 경향으로 CFRP rope의 파손을 예측할 수 있다. Therefore, deviations occur. According to one embodiment of the present invention, breakage of the CFRP rope can be predicted in four tendencies.

첫째 전기저항 변화도가 1 근처로 급격한 증가를 하는 경우 재료의 파단이 시편의 두께 방향으로 50% 정도 발생되었음을 확인할 수 있었다. 이 경우는 CFRP 로프의 안정성이 크게 떨어지는 상태이다.First, when the electrical resistance gradient rapidly increased to near 1, it was confirmed that the fracture of the material occurred about 50% in the thickness direction of the specimen. In this case, the stability of the CFRP rope is greatly reduced.

둘째 전기저항 변화도가 0.8 정도일 경우 CFRP 로프의 균열이 크게 발생된 상황이며, 전반적으로 CFRP 로프의 시편 두께 방향으로 30% 정도 균열이 생성되었음을 의미한다.Second, when the electrical resistance gradient is about 0.8, the CFRP rope has a large crack, which means that about 30% of the crack is generated in the thickness direction of the CFRP rope specimen.

셋째 전기저항 변화도가 0.5 이하로 발생되는 경우 CFRP 로프 자체의 표면에는 균열이 보이지 않는 단계이며, CFRP 로프의 표면에 굴곡이 형성되기 시작한다. 약 두께 방향으로 10% 이내의 균열이 형성된다고 설명할 수 있다.Third, when the electrical resistance gradient is less than 0.5, cracks are not visible on the surface of the CFRP rope itself, and curves begin to form on the surface of the CFRP rope. It can be explained that cracks are formed within 10% in the thickness direction of about.

넷째로 전기저항 변화도가 0.2 이상의 변화를 나타내었을 경우 육안으로 검사가 어려울 정도로 균열이 낮은 상태이며, 이러한 상태는 CFRP 로프 내부에 층간 분리가 발생된 경우라고 설명할 수 있다.Fourth, if the electrical resistance gradient shows a change of 0.2 or more, the crack is low enough to be difficult to inspect with the naked eye, and this state can be explained as a case where interlayer separation occurs inside the CFRP rope.

즉, 상기 본원 발명의 일 구현예로 설명한 바와 같이, 전기저항 변화도의 정도로 CFRP 로프의 손상을 감지할 수 있으며, 실시간으로 데이터를 받음으로써 CFRP 로프가 받은 하중에 대한 경향을 감지할 수 있다. 일반적으로 CFRP 로프에 전달되는 전반적인 하중은 굴곡하중이 큰 편인데, 굴곡하중이 높을 경우 시편에 가해지는 인장과 압축에 대한 하중이 고려되기 때문에 CFRP 로프 초기 상태에는 안정성을 나타낸다. 하지만, 도 3에서 나타낸 바와 같이 CFRP 로프에 균열이 발생됨에 따라 전기저항이 증가하게 되며, 이러한 경향을 바탕으로 CFRP 로프가 엘리베이터에 적용되어 작동하고 있을 때 CFRP 로프의 상태를 감지할 수 있는 점이 본원 발명의 특징이다.That is, as described in one embodiment of the present invention, the damage of the CFRP rope can be detected by the degree of electrical resistance gradient, and the trend of the load received by the CFRP rope can be detected by receiving data in real time. In general, the overall load transmitted to the CFRP rope is a large bending load. When the bending load is high, the CFRP rope shows stability in the initial state because the tensile and compression loads applied to the specimen are considered. However, as shown in FIG. 3, electrical resistance increases as cracks occur in the CFRP rope, and based on this tendency, the condition of the CFRP rope can be detected when the CFRP rope is applied to the elevator and is operating. characteristic of the invention.

도 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 실시간 굴곡 하중에 따른 4 본 타입의 CFRP 로프의 손상감지 시편을 나타낸 것이다. 도 4에 나타낸 것은 실제로 초고층, 고속 엘리베이터에 사용되는 CFRP 로프의 형상으로, 4본 타입의 CFRP 로프는 동일한 굴곡하중을 권상기를 통해 휘어짐에 따라 받는다고 설명할 수 있지만, 실제는 열가소성 폴리우레탄(TPU)과 같은 탄성이 높은 소재로 둘러 쌓여 CFRP 로프가 뭉쳐져 있기 때문에 권상기의 상태가 고른 표면이 아닐 경우 CFRP 로프는 휘어지게 된다. 4 shows a damage detection specimen of a 4-bone type CFRP rope according to real-time bending load according to an embodiment of the present invention. 4 is the shape of the CFRP rope actually used in high-rise and high-speed elevators. It can be explained that the 4-type CFRP rope receives the same bending load as it is bent through the hoisting machine, but in reality, thermoplastic polyurethane (TPU) ), the CFRP rope is bent when the condition of the traction machine is not an even surface because the CFRP rope is bundled by being surrounded by a material with high elasticity such as .

즉, 로프가 실시간으로 굴곡 하중을 받는 경우 손상을 감지하기 위하여 도 5는 본원 발명의 일 구현예에 따른 실시간 굴곡 하중에 따른 4 본 타입의 CFRP 로프의 손상감지 시험의 결과를 도 6은 본원 발명의 일 구현예에 따른 실시간 굴곡 하중에 따른 4 본 타입의 CFRP 로프의 손상감지 시험의 결과에 따른 시편의 상태를 나타낸 것이다.That is, in order to detect damage when the rope is subjected to a bending load in real time, FIG. 5 shows the results of a damage detection test of a 4-bone type CFRP rope according to a real-time bending load according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is the present invention. It shows the state of the specimen according to the results of the damage detection test of the 4-bone type CFRP rope according to the real-time bending load according to one embodiment of.

도 5와 같이 각 CFRP 로프의 번호별로 굴곡하중에 따른 전기저항 변화 상태를 감지해 볼 수 있었다. 실제 시편을 이용했을 경우 TPU가 코팅된 CFRP 로프를 이용하여 굴곡 실험을 할 경우 CFRP 로프의 손상감지 정도를 예측할 때 이용한 전기저항 변화도가 50% 저하되어 나타났다. 이는 CFRP 로프의 상하좌우 미세이동을 TPU가 막기 때문에 발생되는 것이며, TPU가 코팅된 CFRP 로프의 경우 불능 상태로 감지할 수 있는 조건은 전기저항 변화도 0.2 이상이면 불능이라고 생각할 수 있었다. 굴곡 초기에 CFRP 로프에 가장 하중을 많이 받는 위치는 1번 위치였고, 이는 전기저항 변화도의 정도로 감지할 수 있었으며, 손상이 발생된 뒤 전기 저항이 저하되기 때문에 전반적인 CFRP 로프의 굴곡에 의한 파괴 거동이 유사한 상태를 나타낸다고 설명할 수 있었다. 이후 나머지 3개의 CFRP 로프(2,3,4 위치)들이 굴곡을 지탱하였다고 설명할 수 있으며, 3번 부분에 하중을 많이 받고, 3번이 파단되고 난 다음 4번 CFRP 로프가 최종적으로 마지막에 파단이 이루어진 것을 확인할 수 있었다. 비교적 2번 CFRP 로프는 굴곡하중을 타 소재에 비해 적게 받고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, it was possible to detect the change in electrical resistance according to the bending load for each number of CFRP ropes. In the case of using an actual specimen, when a bending experiment was performed using a TPU-coated CFRP rope, the electrical resistance gradient used to predict the degree of damage detection of the CFRP rope was reduced by 50%. This is caused by the TPU blocking the up, down, left and right micro-movement of the CFRP rope, and in the case of the TPU-coated CFRP rope, it was thought that the condition that can be detected as disabled is disabled if the electrical resistance change is 0.2 or more. At the beginning of the bending, the position that received the most load on the CFRP rope was position 1, which could be detected by the degree of electrical resistance gradient. This could be explained by a similar condition. After that, it can be explained that the remaining three CFRP ropes (positions 2, 3, and 4) supported the bend, and a lot of load was applied to part 3, and after No. 3 broke, CFRP rope No. 4 finally broke at the end. I was able to confirm that this was done. It can be seen that the No. 2 CFRP rope receives less bending load than other materials.

단순히 하중결과만 가지고는 4가지의 조성은 같지만 내부 특성까지 동일할 수 없는 CFRP 로프의 상태를 감지할 수 없다. 하지만 본원 발명의 일 구현예에 따른 CFRP 로프의 실시간 손상감지 시스템을 이용할 경우 4가지의 CFRP 로프에 개별적으로 가해지는 하중을 감지할 수 있으며, 이러한 특성은 실제 엘리베이터에도 적용되어 어떤 위치의 CFRP 로프가 문제가 발생할 가능성이 있는지를 실시간으로 감지하여 보완이 필요 유무를 감지할 수 있는 점이 본원 발명의 장점이다.It is not possible to detect the condition of CFRP ropes, which have the same four compositions but cannot have the same internal properties, simply by using only the load results. However, when using the CFRP rope damage detection system in real time according to an embodiment of the present invention, it is possible to detect the load individually applied to the four CFRP ropes. It is an advantage of the present invention that it is possible to detect in real time whether a problem is likely to occur and whether or not supplementation is necessary.

Claims (10)

섬유강화 복합재료로 이루어진 엘리베이터 로프;
상기 엘리베이터 로프의 양단에 연결되는 통전 수단; 및
상기 통전 수단과 연결되는 로프의 전기적 특성 감지장치를 포함하되,
상기 전기적 특성 감지장치는 엘리베이터 로프의 굴곡하중에 대한 저항의 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템.Elevator ropes made of fiber-reinforced composite materials;
energizing means connected to both ends of the elevator rope; and
Including an electrical characteristic sensing device of a rope connected to the energizing means,
The electrical property detection device is a real-time damage detection system of the elevator rope, characterized in that for measuring the change in resistance to the bending load of the elevator rope. 청구항 1에 있어서,
상기 엘리베이터 로프는 탄소섬유를 보강섬유로 하여 열가소성 폴리우레탄(TPU)이 코팅된 복합재료인 것을 특징으로 하는 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템.The method of claim 1,
The elevator rope is a real-time damage detection system of the elevator rope, characterized in that the composite material coated with thermoplastic polyurethane (TPU) using carbon fiber as a reinforcing fiber. 청구항 1에 있어서,
상기 엘리베이터 로프는 4개의 로프의 집합체로 구성되는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템.The method of claim 1,
The elevator rope real-time damage detection system of the elevator rope, characterized in that consisting of an assembly of four ropes. 청구항 1에 있어서,
상기 엘리베이터 로프는 일단은 지상에 고정되고 타단은 권상기에 연결되는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템.The method of claim 1,
The elevator rope is a real-time damage detection system of the elevator rope, characterized in that one end is fixed to the ground and the other end is connected to the hoist. 청구항 1에 있어서,
상기 통전수단은 섬유강화 복합재료의 인발 성형시 통전수단이 내부에 매립되어 성형되는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템.The method of claim 1,
The energizing means is real-time damage detection system of the elevator rope, characterized in that the energizing means is embedded and molded during pultrusion of the fiber-reinforced composite material. 청구항 1에 있어서,
상기 통전수단은 섬유강화 복합재료의 양 말단에 고정 및 연결되는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템.The method of claim 1,
The energizing means is a real-time damage detection system of the elevator rope, characterized in that fixed and connected to both ends of the fiber-reinforced composite material. 청구항 1에 있어서,
상기 전기적 특성 감지장치는 통전수단을 통하여 섬유강화 복합재료의 전기저항, 전류, 및 전압 중 어느 하나의 변화량을 측정하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템.The method of claim 1,
The electrical property detection device is a real-time damage detection system of the elevator rope, characterized in that for measuring the amount of change in any one of the electrical resistance, current, and voltage of the fiber-reinforced composite material through the energizing means. 청구항 1에 있어서,
상기 전기적 특성 감지장치는 멀티미터, 데이터 로거 또는 DAQ 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템.The method of claim 1,
The electrical property detection device is a real-time damage detection system of the elevator rope, characterized in that it comprises any one or more of a multimeter, data logger or DAQ. 청구항 3에 있어서,
상기 전기적 특성 감지장치는 4개의 로프에 개별적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 로프의 실시간 손상감지 시스템.The method of claim 3,
The electrical property detection device is a real-time damage detection system of the elevator rope, characterized in that individually connected to the four ropes. 삭제delete
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000212885A (en) * 1999-01-22 2000-08-02 Inventio Ag Detection of damage to rope sheath in synthetic fiber rope
JP2014129181A (en) * 2012-12-30 2014-07-10 Kone Corp Method and arrangement for rope condition monitoring of elevator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009012903A (en) 2007-07-03 2009-01-22 Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd Device and method for inspecting component strand disconnection of elevator wire rope

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000212885A (en) * 1999-01-22 2000-08-02 Inventio Ag Detection of damage to rope sheath in synthetic fiber rope
JP2014129181A (en) * 2012-12-30 2014-07-10 Kone Corp Method and arrangement for rope condition monitoring of elevator

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