KR200427906Y1 - 권상 로프식 엘리베이터 카의 진동 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로프형 엘리베이터에 있어서 운행 중 로프에 의해 전달되는 엘리베이터 카의 진동을 억제하기 위한 장치로써 엘리베이터 카(1)의 크로스헤드(8)에 삽입된 심블 로드(7)와 상기 심블 로드와 동축으로 설치된 스프링(6) 그리고 상기 스프링과 병렬로 설치된 MR댐퍼(31)와 카의 위치를 감지하는 구동조절장치(21), 상기 카의 하중과 운전 상태를 검출하는 하중 센서(24)와 가속도계(25)의 센서들과 상기 구동조절장치(21)로부터 얻은 카(1)의 위치정보와 센서로부터 얻은 정보를 분석하여 MR댐퍼(31)에 공급할 최적의 제어신호를 출력하는 제어기(22)와 상기 제어기의 신호에 따라 MR댐퍼(31)에 공급하는 전류의 양을 조절하여 전류를 직접 공급하는 전원 공급기(23)로 구성함으로써 엘리베이터 카의 운행 시 발생하는 엘리베이터 카의 상하 운동의 진동을 방지하여 승차감을 향상시킬 수 있으며, 복수개의 로프 가닥끼리의 개별 진동을 보정하여 불균일한 마모에 의해 발생하는 부품의 교체시기 연장 및 전동기 제어에 소요되는 에너지를 절감시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

엘리베이터 카, MR댐퍼, MR유체, 메인 로프, 권상 로프 풀리, 심블 로드, 크로스헤드, 균형추, 스프링, 구동조절장치, 제어기, 하중 센서, 가속도계

Description

권상 로프식 엘리베이터 카의 진동 저감장치{A vibration reducing device for elevator car using wire ropes}

도1 일반적인 로프형 엘리베이터의 구성을 개략적으로 도시한 정면도

도2 일반적인 심블 로드 연결구조의 예를 도시한 정면도

도3 본 발명에 의한 로프형 엘리베이터의 적용 예를 도시한 정면도

도4 본 발명이 적용된 심블로드 스프링과 MR댐퍼의 연결 구조를 보인 단면도

도5 도3의 블록도

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****

1. 엘리베이터 카 2. 균형추

3. 권상 로프 풀리 4. 구동장치

5. 메인 로프 6. 스프링

7. 심블 로드 8. 크로스헤드

9.너트 10. 스프링지지대

11.방진고무 12. 풀리

13.스프링시트 21.구동조절장치

22. 제어기 23. 전원공급기

24. 하중센서 25.가속도계

31. MR댐퍼 32. 피스톤

33. 오리피스 34.코일

35. 가스챔버 36. MR유체

본 발명은 권상기구나 이와 유사한 것에 의해 로프를 감아올리거나 풀어 내릴 때 발생되는 엘리베이터 카의 진동을 저감시킬 수 있도록 한 엘리베이터 카의 진동 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 로프형 엘리베이터는 도1에 도시된 바와 같이 승객이나 화물이 직접 탑승 및 탑재되는 카(1)와 건물 내에 형성된 승강로의 상부에 설치되어 상기 카(1)가 승강로 내에서 승강 구동할 수 있는 구동력을 발생하는 구동장치(4)와 상기 카(1)의 반대 측에 설치되어 카(1)와 무게 균형을 유지하는 균형추(2)가 설치되어 있다. 또한 상기 구동장치(4)에 의한 구동력으로 상기 카(1)와 균형추(2)를 승강 구동시키기 위해 한쪽 끝은 카(1)와 연결되고 다른 한쪽 끝은 균형추(2)에 연결된 메인로프(5)가 구비되고, 상기 메인로프(5)는 상기 구동장치에 설치된 권상 로프 풀리(3) 및 이와 간격을 두고 설치된 풀리(12)에 감아 걸어져 상기 구동장치(4) 의 정역회전으로 메인 로프(5)를 감고 풀어서 상기 카(1)를 승강로 내에서 승강 구동시킬 수 있도록 되어 있다. 상기 카(1)와 균형추(2)는 심블 로드(7)에 의해서 상호 연결되어 있다. 이와 같이 구성된 형태의 로프형 엘리베이터에 있어서 권상 로프 풀리(3)의 구동을 위한 전동기에 의해 발생하는 진동, 권상기와 전동기를 연결하는 커플링 및 권상기 내부의 기어 등 복합적인 요인에 의해 발생된 진동은 메인로프(5)와 심블 로드(7)를 통하여 엘리베이터 카(1)에 전달된다. 또한, 엘리베이터가 최하층으로부터 최고층까지 일정 속도로 운행할 때의 권상 로프 풀리(3)로부터의 진동에 의한 엘리베이터 카(1)의 고유 진동수는 엘리베이터 카의 하중과 강성의 함수로 표현되며, 이러한 엘리베이터 카의 강성은 메인 로프(5)와 심블 로드 스프링(6)의 직렬연결로 구성된 강성의 합으로 나타낼 수 있다. 메인 로프(5)에 의해 카(1)가 현수되어 주행할 때, 상기 카(1)가 최고층 방향으로 이동하면 카(1)측 메인 로프(5)의 길이는 짧아지고, 균형추(2)측의 메인 로프(5)의 길이는 길어지게 된다. 카(1)가 반대 방향인 최하층 방향으로 운행하면 메인 로프(5)의 길이 관계는 반대의 상황이 된다. 상기 메인 로프(5)는 탄성체이므로 길이가 변하게 되면 강성이 변하게 되며 이러한 메인 로프의 강성 변화는 엘리베이터 카의 고유 진동수를 변화시킨다. 이러한 엘리베이터 카(1)의 고유진동수 변화는 권상 로프 풀리(3)로부터의 가진에 의한 메인 로프(5)의 진동 모드에 영향을 미쳐 엘리베이터 카의 저주파수 대역의 상하 진동 모드가 발생하게 되며, 이때 발생하는 진동은 사람이 느끼는 종진동의 민감 대역인 저주파 영역에 있으므로 승객에게 불쾌감을 줄 수 있다. 또한, 탑승자 수의 변화에 의한 고유 진동수 변화, 엘리베이터 카의 운행 시작과 정지에 따른 속도 변화와 같은 가진 입력의 변화 등 엘리베이터의 진동 발생원인은 매우 다양하다.

이러한 메인 로프(5)로부터 엘리베이터 카(1)에 전달되는 진동은 엘리베이터 카의 프레임에 설치된 방진고무(11)와 스프링(6)에 의해 많이 절연되지만, 방진고무의 특성상 진폭이 작은 고주파 성분의 진동만 절연이 가능하다. 이와는 별도로 카측 상부 로프를 클램프로 고정시키고 수평방향 양 끝단에 진동 추를 매달아 진동 추의 고유진동을 이용하여 로프로부터 전달되는 진동을 절연하는 방법이나 특정 주파수에서만 작동하는 유압밸브를 갖는 실린더를 이용한 방법 등이 제안되었지만, 이 역시 특정 진동 주파수에 의한 메인 로프의 공진에 의한 진동에 대해서만 절연이 가능하며, 엘리베이터 탑승객 수에 따른 엘리베이터 카 하중의 변화, 메인 로프의 길이 변화에 의해서 달라지는 상기 카의 고유 주파수의 변화에 대한 적응뿐만 아니라 엘리베이터 카의 시동과 정지와 같은 운전 상태의 변화에 의한 메인 로프의 진동 그리고 가드레일에 의한 영향 등 다양한 형태의 진동 패턴과 넓은 가진 주파수 영역에 대하여 만족할 만한 진동 절연 효과를 만족시키지 못하고 있다.

본 발명의 목적은 다양한 엘리베이터의 운행 조건의 변화로 인한 메인 로프의 진동에 의해 발생하는 엘리베이터 카의 진동을 저감시켜 탑승객의 승차감을 향상시키고 구성부품의 내구연한을 개선할 수 있는 엘리베이터 카의 진동저감 장치를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 엘리베이터 카(1) 및 균형추(2)의 크로스헤드(8)에 심블 로드를 삽입하고 삽입된 심블 로드(7)와 동축으로 설치된 스프링(6) 그리고 상기 스프링과 병렬로 설치된 MR댐퍼(31)와 엘리베이터 카(1)의 위치를 감지하는 구동조절장치(21), 상기 구동조절장치로부터 얻은 엘리베이터 카(1)의 위치정보와 엘리베이터 카에 설치된 하중 센서(24) 및 가속도계(25)로부터 얻은 카의 운행 정보를 바탕으로 엘리베이터 카의 진동상태를 파악하여 MR댐퍼(31)에 공급하여야 할 전류의 양을 계산하여 적절한 신호를 출력하는 제어기(22), 그리고 상기 제어기에서 출력된 신호를 변환 증폭하여 상기 MR댐퍼에 최적의 전류를 공급하는 전원공급부(23)로 이루어진 진동 저감 장치를 제안한다. MR댐퍼(31)는 실린더 내에 MR유체(36)가 채워져 있고 내부에 있는 피스톤(32)에 MR유체의 유동을 조절하기 위한 오리피스(33)가 있는 구조이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 실시 예에 따라 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 로프형 엘리베이터의 구성을 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명이 적용된 심블 로드 스프링(6)과 MR댐퍼(31)의 연결 구조를 보인 단면도이다. 제안된 엘리베이터의 심블 로드(7)는 일반적인 엘리베이터의 경우와 같이 심블 로드(7)는 크로스헤드(8)의 구멍을 통해 삽입되어 너트에 의해 체결되고, 심블 로드(7)의 외측에는 상기 심블 로드와 동축으로 스프링(6)이 설치되며 상기 스프링은 스프링 지지대(10)에 의해서 지지된다. 본 발명에서는 도4에 나타난 바와 같이 일반적인 로프형 엘리베이터의 심블 로드 연결구조에 상기 스프링(6)과 MR댐퍼(31)를 크로스헤드(8)와 스프링 지지대(10) 사이에 병렬로 설치한다. MR댐퍼(31)는 심블 로드 스프링(6)에 의해 완화되는 권상 로프 풀리(3)에서 발생되는 진동을 유체가 오리피스를 통과할 때 발생하는 유체의 저항에 의한 감쇠력에 의해 부가적으로 감쇠시킨다. MR댐퍼(31)의 내부에는 MR유체(36)가 봉입되어 있고, 스프링 지지대(10)와 연결된 실린더 내의 피스톤(32)에는 유체의 유동이 이루어지는 오리피스(33)와 상기 오리피스에 의해 만들어진 유로 내에 자기장을 형성하기 위한 코일(34)이 내장되어 있다. 또한, 급격한 상기 피스톤의 운동에 의해 발생하는 피스톤 주위의 진공의 영향을 억제하기 위한 가스 챔버(35)가 설치된다.

메인 로프(5)의 진동에 의해 심블 로드(7)의 상하운동이 발생하게 되면 심블 로드 스프링(6)과 함께 병렬로 연결된 MR댐퍼(31)의 피스톤(32)이 움직이게 되며, 상기 피스톤이 움직일 때 오리피스(33)를 통과하는 유체의 저항에 의하여 MR댐퍼(31)는 감쇠력을 나타나게 된다. 상기 피스톤(32)에 내장된 코일(34)에 전류가 흐르게 되면 상기 오리피스에 의해 만들어진 유로에 자기장이 형성되며, MR유체(36)의 전단응력 증가에 따른 유체의 유동 저항이 증가하게 되어 상기 MR댐퍼의 감쇠력이 변하게 된다. MR유체(36)는 외부에서 자기장을 부하하면, 유체 중에 분산된 입자가 자화(magnetization) 현상을 일으켜 자기장과 평행한 방향으로 섬유상 구조의 고리 모양의 클러스터를 형성하는 유체를 칭하는 것이며, MR유체는 자기장 에 의해 형성된 클러스터들의 결합력에 의해 유체의 유동이나 외부에서 가해지는 전단력에 대하여 저항하는 성질을 갖고 있으며, 클러스터의 결합력은 부하되는 자기장의 세기에 따라 달라진다. 따라서 MR유체(36)가 봉입된 상기 MR댐퍼는 부하하는 전류의 세기에 따라 감쇠력을 달리 할 수 있으며 이 감쇠력을 조절하여 메인 로프 진동에 의해 엘리베이터 카로 전달되는 진동을 저감시킬 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 구동조절장치(21)와 엘리베이터 카(1)에 설치된 센서로부터 엘리베이터 카의 위치, 하중 그리고 가속도의 정보를 분석하여 엘리베이터 카의 진동을 제어할 수 있는 MR댐퍼(31)에 공급하기 위한 최적의 전류 제어 값을 결정한다. 권상 로프 풀리(3)의 가진에 의하여 발생하는 복수개의 각 메인 로프(5)의 진동은 상기 심블 로드 스프링의 탄성에너지와 상기 스프링과 병렬로 설치된 MR댐퍼의 감쇠력의 제어에 의해 엘리베이터 카의 진동이 절연되게 된다.

본 고안은 MR댐퍼의 감쇠력은 메인 로프의 공진에 의한 진동, 엘리베이터 카의 승하강 등의 운전 상태 변화, 하중의 변화 등 엘리베이터 카의 운행상태에 의해 나타나는 센서들의 신호를 제어기로부터 분석하여 결정된 최적의 전류의 공급에 의해 결정된다. 또한, MR댐퍼에 의한 감쇠력 제어로 인하여 메인 로프의 진동이 빠르게 제어되어 메인 로프는 일정한 장력을 유지할 수 있게 되며 메인 로프의 진동에 의한 장력 불균형으로 인하여 발생하는 권상 로프 풀리나 풀리 등과 같은 구성 부 품의 마모 및 손상을 줄일 수 있어, 상기 구성 부품들의 교체시기를 연장시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 진동 저감 장치를 적용한다면 일반적인 엘리베이터에서 상하 진동을 줄이기 위하여 이용하는 전동기의 정역회전의 양을 줄임으로써 전동기에 부하되는 에너지를 절감할 수 있는 효과도 있게 된다.

Claims (1)

1. 엘리베이터 카의 크로스헤드에 삽입된 심블 로드와 상기 심블 로드와 동축으로 설치된 스프링 그리고 상기 스프링과 병렬로 설치된 MR댐퍼와 카의 위치를 감지하는 구동조절장치, 상기 카의 하중과 운전 상태를 검출하는 하중 센서와 가속도계의 센서들과 상기 구동조절장치로부터 얻은 카의 위치정보와 센서로부터 얻은 정보를 분석하여 MR댐퍼에 공급할 최적의 제어신호를 출력하는 제어기와 상기 제어기의 신호에 따라 MR댐퍼에 공급하는 전류의 양을 조절하여 전류를 직접 공급하는 전원 공급기로 구성된 것을 특징으로 한 권상 로프형 엘리베이터 카의 진동 저감 장치

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