KR102671881B1 - 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 이 발명은 스텝 체인의 인접한 샤프트 사이의 시간 간격 데이터를 추출하고, 이를 다각도로 연산하여 에스컬레이터를 구동시키는 스텝 체인에서 발생되는 개별 링크 플레이트의 변형 상태, 뒤틀림 상태과 스텝 체인의 전체적인 연신율, 편차 상태와 같은 다양한 형태의 이상 상태를 예지할 수 있어 고장 발생 이전에 사전 예방 조치를 강구할 수 있는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템 및 방법{STEP CHAIN MALFUNCTION PREDICTING SYSTEM FOR THE ESCALATOR DRIVE}

이 발명은 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 스텝 체인의 인접한 샤프트 사이의 시간 간격 데이터를 추출하고, 이를 다각도로 연산하여 에스컬레이터를 구동시키는 스텝 체인에서 발생되는 개별 링크 플레이트 및 샤프트의 변형 상태, 뒤틀림 상태와 스텝 체인의 전체적인 연신율, 편차 상태와 같은 다양한 형태의 이상 상태를 예지할 수 있어 고장 발생 이전에 사전 예방 조치를 강구할 수 있는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 서로 다른 층간 승객을 운송하는데 이용되는 승객 운송 설비로 층계형으로 이루어진 계단식 또는 비탈형으로 이루어진 발판식 중 어느 하나의 에스컬레이터가 사용된다.

에스컬레이터는 전기를 공급받아 구동되는 구동 모터와 구동축의 구동 스프로켓이 구동 체인으로 연결되어 구동 모터의 동력으로 구동축이 회전되면서 함께 회전되는 스텝 스프로켓이 스텝 체인을 이동시킴에 따라 경사면에서 스텝에 탑승한 승객이나 물건을 이동시키게 된다.

일반적으로 에스컬레이터는 구동 모터 자체에 메인 브레이크가 구비되어 필요에 따라 에스컬레이터를 정지시키고, 협착 사고와 같은 안전사고가 발생되면 에스컬레이터를 급제동시키도록 구현되어 있다. 그러나, 갑작스런 안전사고에는 인명 피해가 동반될 수밖에 없으므로, 미연에 사고를 방지하기 위하여 이상 상태를 사전 감지할 필요가 있다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 에스컬레이터의 이상 상태를 사전 감지하기 위하여 스텝 체인의 연신율을 측정한 선행기술문헌들이 다양하게 제안된 바 있다.

등록특허공보 제10-0634602호(2006. 10. 09. 등록)는 스텝 체인에 일정하게 이격된 체인 링크에 설치되는 한 쌍의 전후방 도그와, 상기 도그에 대응하여 회전 및 복원 운동하는 한 쌍의 전후방 도그체커를 구비하고, 각 도그체커의 회전을 감지하도록 전후방 근접센서를 구비하여 감지신호의 시간차를 연산함으로써, 도그와 도그 사이의 연신율을 측정하도록 제안되었다. 그러나, 연신율 측정을 위해서는 스텝 체인의 위치별로 별도의 도그를 결속하여야 하는 비효율이 있었고, 무엇보다 스텝 체인에 도그와 도그체커를 추가적으로 구비하여 도그체커의 회동을 거쳐 근접센서의 감지가 이루어짐에 따라 다수의 부속에 의한 오차 발생으로 정밀한 시간 데이터를 확보하기 어려운 한계가 있었다.

또한, 등록특허공보 제10-1536849호(2015. 07. 08. 등록)는 스텝 체인의 일정하게 이격된 체인 링크에 설치되는 제1,2 신호생성 요소와, 상기 제1,2 신호생성 요소에 대응되도록 제1,2 신호 픽업 수단을 구비하되, 상기 제2 신호생성 요소는 다수개가 구비되어 스텝 체인이 1 회전함에 따라 제1 신호 픽업 수단이 제1 신호생성 요소로부터 신호를 수신하기 이전에 제2 신호 픽업 수단이 다수의 제2 신호생성 요소로부터 수신하는 신호들의 개수를 추출함으로써 단계적인 연신율의 측정이 가능하도록 제안되었다. 그러나, 체인 링크에 별도의 신호생성 요소를 추가적으로 설치하여야 하는 비효율이 있었고, 무엇보다 체인 링크가 전체적으로 늘어난 정도만 측정이 가능한 한계가 있었다.

또한, 등록특허공보 제10-1450353호(2014. 10. 06. 등록)는 스텝 체인의 단일 체인 링크에 구비되어 동 시점에 제1 체인 부분을 감지하는 제1 감지 장치와 제2 체인 부분을 감지하는 제2 감지 장치를 구비하여 제1 감지 장치가 제1 체인 부분을 감지하는 시점에 제2 감지 장치가 감지하는 위치를 바탕으로 단일 체인 링크에 대한 마모에 따른 연신율을 측정하도록 제안하였다. 그러나, 제2 감지 장치가 감지하는 체인 링크의 위치를 정확하게 특정하기 어려워 별도의 거리 측정센서를 구비하여야 하는 한계가 있었으며, 무엇보다 특정 체인 링크에 마모가 발생되었음을 인지하여 해당 이미지를 확보할 수 있음은 별론으로, 연신 정도를 즉각적인 수치 데이터로 특정하기 어려운 한계가 있었다.

등록특허공보 제10-0634602호(2006. 10. 09. 등록) 등록특허공보 제10-1536849호(2015. 07. 08. 등록) 등록특허공보 제10-1450353호(2014. 10. 06. 등록) 등록특허공보 제10-2273547호(2021. 06. 30. 등록)

이 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 에스컬레이터의 스텝을 구동시키는 스텝 체인의 샤프트나 링크 플레이트에 별도의 센서나 장비를 부착하지 않더라도 비접촉식으로 정확하게 샤프트를 감지함으로써 스텝 체인의 이상 상태 여부를 신속하게 판단하여 출력할 수 있어, 관리자로 하여금 스텝 체인의 점검과 교체가 용이하게 이루어지도록 하는데 목적이 있다.

또한, 샤프트 감지 데이터를 이용하여 인접한 한 쌍의 샤프트를 감지하는데 소요되는 시간 간격 데이터를 추출하여 개별 링크 플레이트 및 샤프트의 변형과 뒤틀림, 그리고 스텝 체인의 전체적인 연신율과, 인접한 스텝 체인간의 편차와 같은 다양한 형태의 이상 상태를 예지할 수 있는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이 발명의 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템(A)은, 스텝 구동부(20)와 스텝 종동부(30) 사이에 권취되어 스텝(40)을 이송하도록 무한궤도 형태로 구동되는 스텝 체인(50)의 이상 상태를 예지하는 것으로, 상기 스텝 체인(50)의 인접한 한 쌍의 인너 링크 플레이트(520)와 한 쌍의 아우터 링크 플레이트(530)를 연결하는 샤프트(510)를 감지하는 체인 감지장치(60); 및 상기 체인 감지장치(60)가 감지한 샤프트 감지 데이터를 이용하여 스텝 체인(50)의 이상 상태 여부를 판단하여 상태 정보를 출력하는 고장 예지장치(70);를 포함하되, 상기 고장 예지장치(70)는, 데이터 수집모듈(710)이 체인 감지장치(60)가 감지한 샤프트 감지 데이터를 이용하여 인접한 한 쌍의 샤프트(510)를 감지하는데 소요되는 시간 간격 데이터를 추출하고, 카운터(720)가 감지된 샤프트(510)의 위치 특정이 가능하도록 감지된 샤프트(510) 또는 시간 간격 데이터에 대한 계수를 수행하며, 연산 제어모듈(730)이 추출된 시간 간격 데이터를 바탕으로 인접한 한 쌍의 샤프트(510) 사이에서 감지된 시간 간격 데이터가 기준 시간 간격의 범위를 벗어나는 경우에 해당 샤프트(510) 사이에 위치한 링크 플레이트(520)(530) 또는 샤프트(510)를 변형 상태로 판단하고, 출력모듈(750)이 연산 제어모듈(730)로부터 이상 상태 여부를 포함하는 상태 정보를 전달받아 출력하는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 고장 예지장치(70)는, 카운터(720)가 감지된 샤프트(510)의 위치 특정이 가능하도록 감지된 샤프트(510) 또는 시간 간격 데이터에 대한 계수를 수행하고, 상기 연산 제어모듈(730)은 인접한 한 쌍의 샤프트(510) 사이에서 감지된 시간 간격 데이터가 기준 시간 간격의 범위를 벗어나는 경우에 해당 샤프트(510) 사이에 위치한 링크 플레이트(520)(530) 또는 샤프트(510)를 변형 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 한 쌍의 체인 감지장치(60)가 구비되되, 링크 플레이트(520)(530)가 위치한 샤프트(510) 일측과 타측 상부에 각 체인 감지장치(60)의 제1 근접 센서(611a)와 제2 근접 센서(611b)가 위치하고, 상기 연산 제어모듈(730)는, 특정한 한 쌍의 샤프트(510) 사이에서 제1 및 제2 근접 센서(611a)(611b)로부터 감지된 시간 간격 데이터의 차이가 기준 시간차의 범위를 벗어나는 경우에 한 쌍의 샤프트(510) 사이에 위치한 일측과 타측의 링크 플레이트(520)(530)를 뒤틀림 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 한다.

또한, 상기 연산 제어모듈(730)은, 상기 카운터(720)에 의하여 스텝 체인(50)의 1 회전이 완료된 것으로 특정되면, 1 회전에 따른 시간 간격 데이터를 누적 합산하여 스텝 체인(50)의 전체적인 연신율을 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 스텝(40)을 사이에 두고 구동되는 한 쌍의 스텝 체인(50)에 각각 체인 감지장치(60)가 구비되고, 상기 연산 제어모듈(730)은, 각 체인 감지장치(60)가 감지한 샤프트 감지 데이터를 이용하여 각 스텝 체인(50)의 1 회전에 따른 시간 간격 데이터를 누적 합산하여 스텝 체인(50) 간의 편차 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.

그리고 스텝 구동부(20)의 피동 스프라켓 휘일(250)이 지지 프레임(240)에 슬라이드 이동되도록 탄성 복원력을 제공하여 스텝 체인(50)의 장력을 일정하게 유지하는 장력 유지장치(80); 및 상기 피동 스프라켓 휘일(250)의 변위를 측정하는 변위 감지장치(90);를 더 포함하고, 상기 고장 예지장치(70)는 변위 감지장치(90)가 측정한 변위를 이용하여 스텝 체인(50)의 전체적인 연신율을 판단하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이 발명의 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 방법(M)은, 데이터 수집모듈(710), 카운터(720), 메모리와 프로세서를 포함하는 연산 제어모듈(730) 및 출력모듈(750)을 포함하는 고장 예지장치(70)에 의하여 각 단계가 수행되는 것으로, ⅰ)데이터 수집모듈(710)이 체인 감지장치(60)로부터 샤프트 감지 데이터를 입력받아 인접한 한 쌍의 샤프트(510)를 감지하는데 소요되는 시간 간격 데이터를 추출하는 시간 간격 데이터 추출단계(S10); ⅱ)카운터(720)가 감지된 샤프트(510)의 위치 특정이 가능하도록 감지된 샤프트(510)의 계수를 수행하는 샤프트 계수단계(S20); ⅲ)연산 제어모듈(730)이 추출된 시간 간격 데이터를 바탕으로 연산을 수행하여 스텝 체인(50)의 이상 상태 여부를 판단하는 이상 상태 판단단계(S30); 및 ⅳ)출력모듈(750)이 연산 제어모듈(730)로부터 이상 상태 여부를 포함하는 상태 정보를 전달받아 출력하는 상태 정보 출력단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 발명의 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템(A) 및 방법(M)은, 스텝 체인의 샤프트를 감지하도록 체인 감지장치가 구비되고, 고장 예지장치는 체인 감지장치가 감지한 샤프트 감지 데이터에서 추출된 시간 간격 데이터를 바탕으로 연산을 수행하여 스텝 체인의 이상 상태 여부를 신속하게 판단하여 출력할 수 있는 이점이 있다.

이로써, 스텝 체인에 별도의 센서나 장비를 부착하지 않아도 비접촉식으로 이상 상태 여부를 판단할 수 있으므로 오차를 최소화하여 정확하고, 시스템의 관리가 용이하며, 안전사고가 발생되기 이전에 관리자가 스텝 체인의 점검과 교체를 사전 수행할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 고장 예지장치는 샤프트 감지 데이터에서 추출된 시간 간격 데이터를 바탕으로 스텝 체인을 구성하는 개별 링크 플레이트 및 샤프트의 변형을 판단함은 물론 추가적인 센서와 연산을 바탕으로 링크 플레이트의 뒤틀림을 이상 상태로서 판단할 수 있다.

나아가, 상기 고장 예지장치는 샤프트 감지 데이터에서 추출된 시간 간격 데이터를 바탕으로 추가적인 연산을 수행하여 스텝 체인의 전체적인 연신율을 판단할 수 있고, 추가적인 체인 감지장치와 이를 이용한 연산을 바탕으로 스텝을 사이에 두고 설치되는 한 쌍의 스텝 체인에 대한 편차 상태를 이상 상태로서 판단할 수 있다.

뿐만 아니라, 관리자의 직접적인 제어 동작이 없이도 이상 상태가 발생하면, 시스템에서 자체적으로 에스컬레이터의 동작이 정지되도록 구현할 수 있다.

도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 스텝 체인 고장 예지 시스템을 갖는 에스컬레이터를 도시한 측면도.
도 2a 및 도 2b는 이 발명의 일 실시예에 따른 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템에 있어 스텝 구동부의 체인 감지장치를 확대 도시한 측면도와 평면도.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 스텝 구동부의 체인 감지장치를 확대 도시한 측면도와 사시도.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 스텝 체인 고장 예지 시스템의 구성도
도 5a는 이 발명의 일 실시예에 따른 스텝 체인 고장 예지 시스템의 링크 플레이트 및 샤프트의 변형 상태 판단에 대한 순서도.
도 5b는 이 발명의 일 실시예에 따른 스텝 체인 고장 예지 시스템의 링크 플레이트 뒤틀림 상태 판단에 대한 순서도.
도 5c는 이 발명의 일 실시예에 따른 스텝 체인 고장 예지 시스템의 스텝 체인 연신율 판단에 대한 순서도.
도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 스텝 체인 고장 예지 시스템을 갖는 에스컬레이터를 도시한 평면도.
도 7은 이 발명의 일 실시예에 따른 스텝 체인 고장 예지 시스템의 스텝 체인 편차 상태 판단에 대한 순서도.
도 8 및 도 9는 이 발명의 일 실시예에 따른 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템에 있어 스텝 구동부를 확대하여 도시한 사시도와 분리 사시도.
도 10은 이 발명의 일 실시예에 따른 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템에 있어 스텝 구동부를 확대하여 도시한 측면도.
도 11은 이 발명에 따른 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 방법을 시계열적으로 도시한 블록도.

이하, 이 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 이 발명에 따른 스텝 체인 고장 예지 시스템(A)을 갖는 에스컬레이터를 도시한 예시도로서, 이 발명은 경사 프레임(10), 스텝 구동부(20), 스텝 종동부(30), 스텝(40) 및 스텝 체인(50)으로 이루어지는 에스컬레이터에 있어서, 스텝(40)을 구동시키는 스텝 체인(50)에 작용되는 다양한 하중, 진동 및 충격으로 인하여 스텝 체인(50)의 상태를 실시간으로 감지하여 스텝 체인(50)에 발생되는 이상 상태를 즉각적으로 판단하도록 하고, 결함 부위를 신속하게 특정할 수 있도록 함으로써, 안전사고가 발생되기 이전에 이상 상태를 예지하여 사전적 예방 조치를 취할 수 있도록 한 것이다.

이 발명의 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템(A)은, 스텝 구동부(20)와 스텝 종동부(30) 사이에 권취되어 스텝(40)을 이송하도록 무한궤도 형태로 구동되는 스텝 체인(50)의 이상 상태를 예지하는 것으로, 스텝 체인(50)의 샤프트(510)를 감지하는 체인 감지장치(60)가 적어도 하나 이상 구비되고, 상기 체인 감지장치(60)가 감지한 샤프트 감지 데이터를 이용하여 스텝 체인(50)의 이상 상태 여부를 판단하여 상태 정보를 출력하는 고장 예지장치(70)를 포함하여 구성된다.

먼저, 도 1을 바탕으로 전체적인 에스컬레이터의 구성에 대하여 간략히 설명한다. 상기 경사 프레임(10)은 하부에서 상부를 향하여 소정 경사각이 유지되도록 하는 가운데 충분한 강도가 유지되도록 하기 위한 방안으로 트러스의 형태를 갖도록 구비되어 있고, 좌우 한쌍으로 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 경사 프레임(10)은 상부에 핸드레일(110)이 구비되어 이용객이 상하부로 이동하는 과정에서 추락하는 안전사고의 발생이 방지되도록 하고, 상부측에 스텝(40)의 구동에 소요되는 동력이 발생 및 전달되는 스텝 구동부(20)가 구비된다. 상기 스텝 구동부(20)는 구동 모터(210)의 구동 스프라켓 휘일(220)에 구동 체인(230)의 일측이 감겨지게 결합되며, 상기 구동체인(230)의 타측이 경사 프레임(10)에 지지된 지지 프레임(240)에 회전 가능하게 구비된 피동 스프라켓 휘일(250)에 감겨지게 결합되어 피동 스프라켓 휘일(250)에 의하여 스텝 체인(50)이 구동된다.

도 2a, 도 2b 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 경사 프레임(10)은 하부측에 스텝 종동부(30)가 구비되어 스텝 구동부(20)로부터 구동되는 스텝 체인(50)이 안정적으로 방향 전환되도록 구비되고, 상기 스텝 구동부(20)와 스텝 종동부(30) 사이에는 스텝 레일(SR)이 마련되어, 상기 스텝 체인(50)이 스텝 레일(SR)에 안내되어 원활한 작동이 이루어질 수 있다.

상기 스텝 체인(50)은 일정 간격으로 이격되어 배치되는 샤프트(510)의 양측에 한 쌍의 인너 링크 플레이트(520)의 내측이 맞대어진 상태에서 양측단부가 소정 길이로 노출되도록 핀(540)이 관통되게 결합되고, 상기 핀(540)의 노출된 단부에 인너 링크 플레이트(520)와 동일한 형태를 갖는 한 쌍의 아우터 링크 플레이트(530)의 내측에 맞대어져 관통되게 끼워지는 것이 반복 결합되게 구비된다. 이때, 스텝 체인(50)이 시작된 부분과 끝나는 부분이 서로 연결된 상태가 유지됨에 따라 무한반복 구동이 가능하다.

한편, 이 발명의 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템(A)에 구비되는 체인 감지장치(60)는 스텝 체인(50)의 인접한 한 쌍의 인너 링크 플레이트(520)와 한 쌍의 아우터 링크 플레이트(530)를 상호 연결하는 샤프트(510)를 감지한다.

일 실시예로, 상기 체인 감지장치(60)는 근접 센서(611)를 구비한 센서 헤드(610)가 스텝 체인(50)의 샤프트(510) 상부에 위치하도록 센서 로드(620)에 지지되고, 상기 센서 로드(620)는 센서 브라켓(630)에 의하여 고정될 수 있다. 상기 스텝 체인(50)에 연속적으로 배치되는 샤프트(510)가 순차적으로 이동하는 과정에서 근접 센서(611)는 적외선이나 자기장과 같은 전자기파를 방출함으로써 물리적인 접촉이 없더라도 샤프트(510)의 근접에 따라 반사되는 전자기파를 수신하여 이를 전기적 신호로 변환한다.

실시형태에 따라서는, 상기 센서 브라켓(630)의 타측 단부는 마그네틱 고정부(640)에 의하여 스텝 레일(SR)에 부착되어 고정됨에 따라 나사나 기타 체결구를 사용하지 않고 용이하게 고정될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 고장 예지장치(70)는 체인 감지장치(60)가 감지한 샤프트 감지 데이터를 이용하여 추가적인 연산을 수행하여 스텝 체인(50)의 이상 상태 여부를 판단함으로써, 이상 상태 정보를 포함하는 상태 정보를 출력하는 것으로, 데이터 수집모듈(710), 카운터(720), 연산 제어모듈(730), 통신모듈(740) 및 출력모듈(750)을 포함할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 데이터 수집모듈(710)은 상기 센서 헤드(610)의 근접 센서(611)에 의하여 변환된 전기적 신호를 이진값(boolean)인 샤프트 감지 데이터로서 수신하고, 샤프트 감지 데이터를 이용하여 인접한 한 쌍의 샤프트(510)를 감지하는데 소요되는 시간 간격 데이터를 추출한다.

상기 카운터(720)는 데이터 수집모듈(710)에서 수집된 시간 간격 데이터 또는 샤프트(510)에 대한 계수를 수행하여 추후 특정 시간 간격 데이터에 기초하여 이상 상태가 감지되면, 이상 상태가 감지된 스텝 체인(50)의 위치를 정확히 특정할 수 있도록 한다.

또한, 상기 연산 제어모듈(730)은 고장 예지 프로그램을 구성하는 명령어들을 저장하고 읽어 들이는 메모리와 상기 고장 예지 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치인 것이 바람직하며, 고장 예지 프로그램은 데이터 수집모듈(710)과 카운터(720)로부터 시간 간격 데이터와 순번을 전달받아 이상 상태 여부를 판단하기 위한 연산을 수행한다. 이때 시간 간격 데이터 자체를 이용하여 판단할 수도 있으나 구동 모터(210)에 의하여 회전하는 구동 스프라켓 휘일(220)의 속도와 시간 간격 데이터를 이용하여 인접한 한 쌍의 샤프트(510) 사이의 거리를 연산함으로써 이상 상태를 판단할 수도 있다.

특히, 상기 연산 제어모듈(730)은 통신모듈(740)을 이용하여 다른 모듈과 물리적으로 분리되어 유무선 통신할 수 있으며, 이상 상태가 발생하는 경우에 즉각적으로 구동모터(210)의 전원을 차단하거나, 후술할 비상 스위치(833)를 작동시킬 수 있다.

이후, 상기 출력모듈(750)이 연산 제어모듈(730)로부터 이상 상태 여부를 포함하는 상태 정보를 전달받아 시각적 또는 청각적인 정보로 출력할 수 있으며, 상기 출력모듈(750)은 이를 수행하기 위한 컴퓨팅 장치에 일체화되거나 별도의 장비로 구현된 디스플레이나 스피커 또는 램프일 수 있다.

이하에서는 이 발명의 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템(A)에 의하여 감지되는 다양한 형태의 이상 상태에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 이 발명에서 감지되는 이상 상태는 크게 개별 링크 플레이트(520)(530)와 샤프트(510)에 대한 변형 상태와 뒤틀림 상태, 그리고 스텝 체인(50)에 대한 전체적인 연신율과 편차 상태를 포함할 수 있다.

< 개별 링크 플레이트와 샤프트 - 변형 >

도 5a의 순서도에 도시된 바와 같이 고장 예지장치(70)의 카운터(720)는 감지된 샤프트(510)의 위치 특정이 가능하도록 감지된 샤프트(510) 또는 시간 간격 데이터의 계수를 수행한다. 이후, 연산 제어모듈(730)은 인접한 한 쌍의 샤프트(510) 사이에서 감지된 시간 간격 데이터가 기준 시간 간격의 범위를 벗어나는 경우에 해당 샤프트(510) 사이에 위치한 링크 플레이트(520)(530) 또는 샤프트(510)를 변형 상태로 판단할 수 있다.

통상적인 링크 플레이트(520)의 변형은 연신에 의한 변형이나, 그 외에도 핀(540)의 이탈에 의한 변형이나 링크 플레이트(520) 자체의 외력에 의한 변형이나 이탈일 수도 있다. 따라서, 기준 시간 간격의 범위를 기준으로 시간 간격이 늘어난 경우는 물론 기준 시간 간격의 범위 보다 단축된 경우도 이상 상태로 정의한다.

< 개별 링크 플레이트와 샤프트 - 뒤틀림 >

링크 플레이트는 하나의 샤프트(510)를 기준으로 일측과 타측에 나란하게 한 쌍의 인너 링크 플레이트(520)와 한 쌍의 아우터 링크 플레이트(530)가 결속되므로, 총 4개의 링크 플레이트가 결속된다. 따라서, 뒤틀림을 감지하기 위하여 일측과 타측에 각각 한 쌍의 체인 감지장치(60)가 구비된다. 즉, 링크 플레이트(520)(530)가 위치한 샤프트(510) 일측과 타측 상부에 각 체인 감지장치(60)의 제1 근접 센서(611a)와 제2 근접 센서(611b)가 위치함으로써, 뒤틀림이 발생하였음에도 샤프트(510) 자체의 감지 위치가 중심을 유지하는 경우에는 변형 상태는 감지되지 않으므로, 한 쌍의 제1 근접 센서(611a)와 제2 근접 센서(611b)가 필요하다.

도 5b의 순서도에 도시된 바와 같이 고장 예지장치(70)의 연산 제어모듈(730)은 특정한 한 쌍의 샤프트(510) 사이에서 제1 및 제2 근접 센서(611a)(611b)로부터 감지된 시간 간격 데이터의 차이가 기준 시간차의 범위를 벗어나는 경우에 한 쌍의 샤프트(510) 사이에 위치한 일측과 타측의 링크 플레이트(520)(530)를 뒤틀림 상태로 판단할 수 있다.

한 쌍의 체인 감지장치(60)가 구비되는 실시형태에서도, 시간 간격 데이터의 차이가 기준 시간차의 범위를 벗어나지 않는 경우임에도 각 근접센서(611)가 측정하는 시간 간격 데이터 자체가 기준 시간 간격의 범위를 벗어나는 경우에는 링크 플레이트(520)(530)와 샤프트(510)의 변형 상태를 판단할 수 있음은 물론이다.

< 스텝 체인 - 전체적인 연신율 >

고장 예지장치(70)의 카운터(720)에 의하여 스텝 체인(50)의 1 회전이 완료된 것으로 특정되면, 연산 제어모듈(730)은 1 회전에 따른 시간 간격 데이터를 누적 합산하여 스텝 체인(50)의 전체적인 연신율을 판단할 수 있다.

도 5c의 순서도에 도시된 바와 같이 상기 연산 제어모듈(730)은 감지된 시간 간격 데이터의 누적 합산이 기준 합산시간의 범위를 벗어나는 경우에 이상 상태로서 스텝 체인(50)의 전체적인 연신율이 위험 상태로 판단할 수 있다. 상술한 제1 및 제2 근접 센서(611a)(611b)를 구비한 실시형태에서도 각각 동일한 순번의 시간 간격 데이터를 평균화하여 합산함으로써 전체적인 연신율을 판단할 수 있다.

< 스텝 체인 - 편차 >

도 6에 도시된 바와 같이 에스컬레이터는 스텝(40)을 사이에 두고 한 쌍의 스텝 체인(50)이 구동되므로, 각 스텝 체인(50) 마다 각각 체인 감지장치(60L)(60R)가 구비된다.

도 7의 순서도에 도시된 바와 같이 고장 예지장치(70)의 카운터(720)에 의하여 스텝 체인(50)의 1 회전이 완료된 것으로 특정되면, 연산 제어모듈(730)은 각 체인 감지장치(60(L)(60(R)가 감지한 샤프트 감지 데이터를 이용하여 각 스텝 체인(50)의 1 회전에 따른 시간 간격 데이터를 누적 합산하여 스텝 체인(50)간의 시간 간격 데이터의 누적 합산의 차이를 연산한다.

상기 연산 제어모듈(730)은 누적 합산의 차이가 기준 시간차의 범위를 벗어나는 경우에 이상 상태로서 스텝 체인(50) 간에 편차 상태가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

< 장력 유지장치를 이용한 실시예 >

한편, 스텝 체인의 전체적인 연신율과 편차 상태를 감지하기 위한 다른 실시예에 대하여 상술한다.

상기 스텝 구동부(20)의 스텝 피동 스프라켓 휘일(250)은 지지 프레임(240)에 구비된 장력 유지장치(80)에 의하여 스텝 체인(50)의 장력이 조절되는 것으로, 상기 장력 유지장치(80)는 지지 프레임(240)에 슬라이드 이동되도록 탄성 복원력을 제공함으로써 스텝 체인(50)의 장력을 일정하게 유지한다.

이때, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 피동 스프라켓 휘일(250)의 변위를 측정하기 위한 변위 감지장치(90)를 구비하여 고장 예지장치(70)의 연산 제어모듈(730)이 변위 감지장치(90)가 측정한 변위를 이용하여 스텝 체인(50)의 전체적인 연신율을 판단할 수 있다.

또한, 스텝(40)을 사이에 두고 한 쌍의 스텝 체인(50)이 구동되므로, 각 스텝 체인(50) 마다 각각 장력 유지장치(80)와 변위 감지장치(90)가 구비될 수 있다. 상기 연산 제어모듈(730)은 각 변위 감지장치(90)가 측정한 스텝 체인(50)의 변위 데이터의 차이를 연산하여 편차 상태를 판단할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 상기 장력 유지장치(80)는 가변 회전 지지부(810)를 갖는 가변 지지 가이드(820)가 지지 프레임(240)에 구비되고, 상기 가변 회전 지지부(810)는 가변 지지 가이드(820)를 관통한 텐션 로드(830)의 일측단부에 결합되고, 상기 텐션 로드(830)의 타측 단부는 텐션 제공부(840)를 관통하여 와셔(831)와 너트(832)로 결합되게 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 텐션 제공부(840)는 일측 관통홀(841-1)을 갖는 L형태의 일측 고정 가이드편(841)과 타측 관통홀(842-1)을 갖는 L형태의 타측 고정 가이드편(842)이 일정 간격이 유지되게 구비되고, 상기 일측 고정 가이드편(841)과 타측 고정 가이드편(842) 사이에 코일형 압축 탄성부재(843)가 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 코일형 압축 탄성부재(843)는 일측이 일측 고정 가이드편(841)에 맞대어지며, 타측에 로드 관통홀(844-1)을 갖는 푸시 디스크(844)가 구비되고, 상기 푸시 디스크(844)의 로드 관통홀(844-1)에 관통되게 삽입되는 텐션로드(830)의 일부에 디스크 걸림턱(831-2)이 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 텐션 로드(830)의 타측 단부가 너트(832)를 관통하여 소정 길이로 더 연장되게 구비된 로드 연장부(833)가 형성되고, 상기 로드 연장부(833)로부터 일정 간격으로 이격된 곳에 상기 연장 로드 연장부(833)와 중심이 일치되도록 상기 변위 감지장치(90)의 단부가 맞닿게 구비될 수 있다. 이로써, 상술한 바와 같이 스텝 체인(50)의 전체적인 연신율을 측정할 수 있다.

한편, 상기 텐션 로드(830)는 타측 단부에 링형태를 가지며, 외주연부에 일측 블레이드(851)와 타측 블레이드(852)를 갖는 가압부(850)가 구비되고, 상기 일측 블레이드(851)와 타측 블레이드(852) 사이로 위치된 공간에 안전 스위치(853)가 스위치 브라켓(854)에 의하여 지지 프레임(240)에 구비될 수 있다.

이는 스텝 체인(50)이 항상 일정한 장력이 작용되는 상태에서 스텝 체인(50)이 일정한도 이상으로 늘어나거나 끊어질 경우, 텐션로드(830)가 외측으로 이동됨과 동시에 가압부(850)의 일측 블레이드(851)가 안전 스위치(853)를 누름에 따라 구동모터(210)가 멈추게 됨과 동시에 스텝(40)이 같이 멈추게 되어 안전사고가 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 변위 감지장치(90)는 기계 운동 또는 진동, 특히 직선 운동을 가변 전류, 전압 또는 전기 신호로 그리고 그 반대로 변환하는 전기기계식 장비 즉, 선형 가변 변위 변환기(Linear Variable Displacement Transducer;LVDT)인 변위 센서로 구비되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 실시형태에 따라서는 상기 변위 감지장치(90)의 단부는 푸시 디스크(844)에 맞닿도록 구비되거나, 수동으로 스텝 피동 스프라켓 휘일(250)의 위치 및 장력 조절이 가능도록 형성되는 가변 회전 지지부(810)의 파지부(811)에 맞닿도록 구비될 수도 있다.

한편, 이 발명의 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 방법(M)은 데이터 수집모듈(710), 카운터(720), 메모리와 프로세서를 포함하는 연산 제어모듈(730) 및 출력모듈(750)을 포함하는 고장 예지장치(70)에 의하여 각 단계가 수행되는 것으로, 도 11에 도시된 한편, 이 발명의 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 방법(M)은 데이터 수집모듈(710), 카운터(720), 메모리와 프로세서를 포함하는 연산 제어모듈(730) 및 출력모듈(750)을 포함하는 고장 예지장치(70)에 의하여 각 단계가 수행되는 것으로, 도 11에 도시된 바와 같이 시간 간격 데이터 추출단계(S10), 샤프트 계수단계(S20), 이상 상태 판단단계(S30) 및 상태 정보 출력단계(S40)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 연산 제어모듈(730)은 고장 예지 프로그램을 구성하는 명령어들을 저장하고 읽어들이는 메모리와 상기 고장 예지 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치인 것이 바람직하다.

먼저, 상기 시간 간격 데이터 추출단계(S10)는 데이터 수집모듈(710)이 체인 감지장치(60)로부터 샤프트 감지 데이터를 입력받아 인접한 한 쌍의 샤프트(510)를 감지하는데 소요되는 시간 간격 데이터를 추출하는 단계이다. 상기 데이터 수집모듈(710)은 센서 헤드(610)의 근접 센서(611)에 의하여 변환된 전기적 신호를 이진값(boolean)인 샤프트 감지 데이터로서 수신하고, 샤프트 감지 데이터를 이용하여 인접한 한 쌍의 샤프트(510)를 감지하는데 소요되는 시간 간격 데이터를 추출한다.

다음으로, 상기 샤프트 계수단계(S20)는 카운터(720)가 감지된 샤프트(510)의 위치 특정이 가능하도록 감지된 샤프트(510)의 계수를 수행하는 단계이다. 상기 카운터(720)는 데이터 수집모듈(710)에서 수집된 시간 간격 데이터 또는 샤프트(510)에 대한 계수를 수행하여 추후 특정 시간 간격 데이터에 기초하여 이상 상태가 감지되면, 이상 상태가 감지된 스텝 체인(50)의 위치를 정확히 특정할 수 있게 된다.

이후 진행되는 이상 상태 판단단계(S30)는 연산 제어모듈(730)이 추출된 시간 간격 데이터를 바탕으로 연산을 수행하여 스텝 체인(50)의 이상 상태 여부를 판단하는 단계이다. 상기 연산 제어모듈(730)은 고장 예지 프로그램을 실행하여 데이터 수집모듈(710)과 카운터(720)로부터 시간 간격 데이터와 순번을 전달받아 이상 상태 여부를 판단하기 위한 연산을 수행한다.

이때, 상기 연산 제어모듈(730)의 고장 예지 프로그램은 시간 간격 데이터 자체를 이용하여 이상 상태를 판단할 수도 있으나 구동 모터(210)에 의하여 회전하는 구동 스프라켓 휘일(220)의 속도와 시간 간격 데이터에 기반하여 인접한 한 쌍의 샤프트(510) 사이의 거리를 연산하여 이상 상태를 판단할 수도 있다.

다음으로, 상기 상태 정보 출력단계(S40)는 출력모듈(750)이 연산 제어모듈(730)로부터 이상 상태 여부를 포함하는 상태 정보를 전달받아 출력하는 단계이다. 상태 정보는 스텝 체인(50)에 대한 이상 상태 정보는 물론 구동 모터(210)에 설치되는 가속도 센서에 의하여 측정되는 운행에 따른 구동계의 상태 정보와 전원에서 공급되는 전류를 모니터링하기 위한 전류 센서에서 측정되는 전류 정보 등을 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 이 발명에 따른 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템(A) 및 방법(M)은, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 이 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 이 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10:경사 프레임 110:핸드레일
20:스텝 구동부 210:구동 모터
220:구동 스프라켓 휘일 230:구동 체인
240:지지 프레임 250:피동 스프라켓 휘일
30:스텝 종동부 40:스텝
50:스텝 체인 510:샤프트
530:인너 플레이트 540:핀
550:아우터 플레이트 60:체인 감지장치
610:센서 헤드 611:근접 센서
620:센서 로드 630:센서 브라켓
640:마그네틱 고정부 70:고장 예지장치
710:데이터 수집모듈 720:카운터
730:연산 제어모듈 750:출력모듈
80:장력 유지장치 90:변위 감지장치

Claims (8)

1. 스텝 구동부(20)와 스텝 종동부(30) 사이에 권취되어 스텝(40)을 이송하도록 무한궤도 형태로 구동되는 스텝 체인(50)의 이상 상태를 예지하는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템(A)에 있어서,
   상기 스텝 체인(50)의 인접한 한 쌍의 인너 링크 플레이트(520)와 한 쌍의 아우터 링크 플레이트(530)를 연결하는 샤프트(510)를 감지하는 체인 감지장치(60); 및
   상기 체인 감지장치(60)가 감지한 샤프트 감지 데이터를 이용하여 스텝 체인(50)의 이상 상태 여부를 판단하여 상태 정보를 출력하는 고장 예지장치(70);를 포함하되,
   상기 고장 예지장치(70)는,
   데이터 수집모듈(710)이 체인 감지장치(60)가 감지한 샤프트 감지 데이터를 이용하여 인접한 한 쌍의 샤프트(510)를 감지하는데 소요되는 시간 간격 데이터를 추출하고, 카운터(720)가 감지된 샤프트(510)의 위치 특정이 가능하도록 감지된 샤프트(510) 또는 시간 간격 데이터에 대한 계수를 수행하며, 연산 제어모듈(730)이 추출된 시간 간격 데이터를 바탕으로 인접한 한 쌍의 샤프트(510) 사이에서 감지된 시간 간격 데이터가 기준 시간 간격의 범위를 벗어나는 경우에 해당 샤프트(510) 사이에 위치한 링크 플레이트(520)(530) 또는 샤프트(510)를 변형 상태로 판단하고, 출력모듈(750)이 연산 제어모듈(730)로부터 이상 상태 여부를 포함하는 상태 정보를 전달받아 출력하는 것을 특징으로 하는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템.
   
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4. 제1항에 있어서,
   한 쌍의 체인 감지장치(60)가 구비되되, 링크 플레이트(520)(530)가 위치한 샤프트(510) 일측과 타측 상부에 각 체인 감지장치(60)의 제1 근접 센서(611a)와 제2 근접 센서(611b)가 위치하고,
   상기 연산 제어모듈(730)은, 특정한 한 쌍의 샤프트(510) 사이에서 제1 및 제2 근접 센서(611a)(611b)로부터 감지된 시간 간격 데이터의 차이가 기준 시간차의 범위를 벗어나는 경우에 한 쌍의 샤프트(510) 사이에 위치한 일측과 타측의 링크 플레이트(520)(530)를 뒤틀림 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 연산 제어모듈(730)은, 상기 카운터(720)에 의하여 스텝 체인(50)의 1 회전이 완료된 것으로 특정되면, 1 회전에 따른 시간 간격 데이터를 누적 합산하여 스텝 체인(50)의 전체적인 연신율을 판단하는 것을 특징으로 하는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   스텝(40)을 사이에 두고 구동되는 한 쌍의 스텝 체인(50)에 각각 체인 감지장치(60)가 구비되고,
   상기 연산 제어모듈(730)은, 각 체인 감지장치(60)가 감지한 샤프트 감지 데이터를 이용하여 각 스텝 체인(50)의 1 회전에 따른 시간 간격 데이터를 누적 합산하여 스텝 체인(50) 간의 편차 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 스텝 구동부(20)의 피동 스프라켓 휘일(250)이 지지 프레임(240)에 슬라이드 이동되도록 탄성 복원력을 제공하여 스텝 체인(50)의 장력을 일정하게 유지하는 장력 유지장치(80); 및
   상기 피동 스프라켓 휘일(250)의 변위를 측정하는 변위 감지장치(90);를 더 포함하고,
   상기 고장 예지장치(70)는 변위 감지장치(90)가 측정한 변위를 이용하여 스텝 체인(50)의 전체적인 연신율을 판단하는 것을 특징으로 하는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 시스템.
   
8. 데이터 수집모듈(710), 카운터(720), 메모리와 프로세서를 포함하는 연산 제어모듈(730) 및 출력모듈(750)을 포함하는 고장 예지장치(70)에 의하여 각 단계가 수행되는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 방법(M)에 관한 것으로,
   ⅰ)데이터 수집모듈(710)이 체인 감지장치(60)로부터 샤프트 감지 데이터를 입력받아 인접한 한 쌍의 샤프트(510)를 감지하는데 소요되는 시간 간격 데이터를 추출하는 시간 간격 데이터 추출단계(S10);
   ⅱ)카운터(720)가 감지된 샤프트(510)의 위치 특정이 가능하도록 감지된 샤프트(510)의 계수를 수행하는 샤프트 계수단계(S20);
   ⅲ)연산 제어모듈(730)이 추출된 시간 간격 데이터를 바탕으로 연산을 수행하여 스텝 체인(50)의 이상 상태 여부를 판단하는 이상 상태 판단단계(S30); 및
   ⅳ)출력모듈(750)이 연산 제어모듈(730)로부터 이상 상태 여부를 포함하는 상태 정보를 전달받아 출력하는 상태 정보 출력단계(S40);
   를 포함하는 것을 특징으로 것을 특징으로 하는 에스컬레이터 구동용 스텝 체인 고장 예지 방법.

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