KR20070097103A - 엘리베이터 구조 시스템을 포함한 엘리베이터 - Google Patents

Abstract

엘리베이터(2)는 카(4), 상기 카(4)를 구동하는 드라이브 모터(10), 상기 드라이브 모터(10)를 제어하고 상기 드라이브 모터(10)에 전력을 공급하는 모터 드라이브 유닛(26), 상기 카(4)의 움직임을 감지하는 인코더(20), 및 위급 상황의 경우에 구조 작업을 위한 엘리베이터 구조 시스템(40)을 포함하며, 상기 엘리베이터(2)는 정상 작동 및 구조 작동을 위한 단 하나의 인코더(20)를 포함한다.

Description

엘리베이터 구조 시스템을 포함한 엘리베이터{ELEVATOR INCLUDING ELEVATOR RESCUE SYSTEM}

본 발명은, 카, 상기 카를 구동하는 드라이브 모터, 상기 드라이브 모터를 제어하고 상기 드라이브 모터에 전력을 공급하는 모터 드라이브 유닛, 상기 카의 움직임을 감지하는 인코더(encoder), 위급 상황시 구조 작업을 위한, 특히 위급 상황시 카를 층계참(landing)으로 이동시키기 위한 엘리베이터 구조 시스템을 포함하는 엘리베이터에 관한 것이다.

이러한 엘리베이터는 종래기술에서, 예를 들어 하나는 정상상태용이고 하나는 구조 작업용인 2 개의 인코더를 사용하는 출원인의 GEN2^® 엘리베이터 시스템이 알려져 있으며, 상기 구조 작업용 인코더는 엘리베이터 구조 시스템의 서비스 패널 보드에 연결된다. 이러한 구조 인코더는 단지, 위급 상황시 서비스 패널 보드를 작동시키는 책임자에게 움직임 방향의 표시 및 가능하다면 과속시 경고를 제공하기 위하여 카 움직임의 가시화를 위해 사용된다. 따라서, 저 분해능(low resolution), 저비용 형태의 인코더가 구조 인코더로서 사용된다.

대부분의 통상적인 위급 상황은 엘리베이터로의 주 전력 공급의 전기 고장(power failure)으로 인한 것이다. 이러한 상황에서는, 드라이브 모터로의 전력 이 차단되고 브레이크가 작동되어(fall in) 엘리베이터 샤프트 내에서 엘리베이터의 위치와는 무관하게 엘리베이터 카의 움직임을 정지시킨다. 따라서, 승객들이 엘리베이터 카 내에 갇히게 된다. 다른 위급 상황은 엘리베이터 자체의 결함들, 예를 들어 세이프티 체인, 엘리베이터 제어부 등의 결함들로 인한 것일 수 있다. 이러한 위급 상황에서는, 가능한 한 빨리 엘리베이터로부터 승객들을 자유롭게 하는 것이 급선무다.

정상적인 작동 동안, 엘리베이터 카의 속도 및 위치에 관한 정확한 데이터를 엘리베이터 제어부에 제공하기 위하여, 인코더는 통상적으로 고 분해능 형태의 인코더이다. 통상적으로, 이러한 인코더는 모터 드라이브 유닛에 와이어링되지만, 서비스 패널 보드나 엘리베이터 구조 시스템이 다른 구성요소들에는 와이어링되지 않는다. 따라서, 이러한 엘리베이터 시스템은 엘리베이터 시스템의 상이한 구성요소들에 와이어링되는 상이한 기능적 요건들의 2 개의 인코더를 포함한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 기존 엘리베이터 시스템들을 단순화시키고, 개별 부품들의 개수를 줄이며, 비용은 줄이면서 안전 표준들은 유지하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이 목적은 정상 작업 및 구조 작업을 위해 단 하나의 단일 인코더를 사용함으로서 해결되며, 상기 인코더는 고 분해능 인코더인 것이 바람직하다. "고 분해능 인코더"는 "저 분해능 인코더" 실질적으로 더 많은 수의 펄스들을 제공한다. 예를 들어, 고 분해능 인코더는 저 분해능 인코더 보다 1 회전 당 5 배 이상 많은 펄스들을 제공할 수 있으며, 바람직하게는 대략 5 내지 200배 많은 펄스들을 제공할 수 있다. 통상적인 저 분해능 인코더는 대략 50 내지 100 펄스/회전을 제공하는 한편, 고 분해능 인코더는 대략 1000 내지 4000 펄스/회전을 제공한다.

인코더는 엘리베이터 구조 시스템을 통해 모터 드라이브 유닛에 연결되는 것이 바람직하다. 구조 모드에서의 구조 작업을 위하여, 인코더는 엘리베이터 구조 시스템에 연결 및 바람직하게는 와이어링되며, 엘리베이터 구조 시스템은 인코더 신호들 또는 인코더로부터 유도되는 여하한의 신호들이 모터 드라이브 유닛으로 전달될 수 있도록 모터 드라이브 유닛에 유사하게 연결된다. 따라서, 모터 드라이브 유닛은 별도의 정상 작업용 인코더를 연결하는 대신 엘리베이터 구조 시스템을 통한 연결로부터 정상 작업 동안의 인코더 신호들을 수신할 것이다.

종래 기술의 엘리베이터들이 갖는 추가적인 단점들은 별도의 인코더들을 가짐에도 불구하고, 이러한 개념이 인코더 고장에 대한 대리기능성(redundancy)을 제공하지 못한다는데 있다. 특히, 정상 작업용 인코더는 정상 작업 동안에만 기능하는 한편, 구조 작업용 인코더는 구조 모드에서만 작동한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터 드라이브 유닛은 드라이브 모터가 제너레이터 모드로 작동되는 경우 드라이브 모터로부터 제너레이터 전력을 수용하며, 드라이브 모터의 드라이브 모드 및 제너레이터 모드 각각에서 드라이브 모터로 공급되거나 상기 드라이브 모터로부터 수용되는 전력에 기초하여 카의 이동 속도, 부하 조건 등을 유도하도록 되어 있다. 이러한 종류의 구성에 의하면, 엘리베이터 시스템이 단 하나의 인코더만을 포함한다 하더라도 인코더 고장에 대한 대리기능성이 제공될 수 있다. 예를 들어, 정상 모드 동안 인코더가 고장나는 경우에 모터 구동에 의해 엘리베이터 제어가 제공되지만, 승객들이 엘리베이터 샤프트 내의 어딘 가에서 카 내에 갇히지 않고 상기 카를 빠져나올 수 있도록 엘리베이터가 승계참 까지 계속해서 움직일 수 있을 것이다. 이는, 인코더 고장의 경우에 즉시 정지되는 종래의 엘리베이터들과 비교하여 실질적으로 개선된 부분이라는데 유의해야 한다. 또한, 이러한 특징은 엘리베이터가 1 이상의 인코더를 포함하는 경우에도 이용될 수 있다.

엘리베이터 구조 시스템은 모터 드라이브 유닛과 공간적으로 분리되는 서비스 패널 보드를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 서비스 패널 보드는 통상적으로 엘리베이터 샤프트 외측에 배치되며, 구조 상황시 책임자가 엘리베이터를 구조 모드로 작동시킬 수 있도록 한다.

인코더는 하나의 단일 속도 제어부 또는 속도 제어 회로에만 연결된다. 이러한 속도 제어부는 엘리베이터 구조 시스템의 일부로서 그리고 특히 서비스 패널 보드 내에 제공될 수 있다. 대안적으로, 이러한 속도 제어부는 또한 모터 드라이브 유닛 다음에 제공되거나 또는 모터 드라이브 유닛의 일부로서 제공될 수도 있다. 제 1의 대안에서는, 인코더 데이터는 카 속도 값들로 전달되고, 이러한 카 속도 값들은 엘리베이터 구조 시스템으로부터 모터 드라이브 유닛으로 전달된다. 제 2의 대안에서는, 엘리베이터 구조 시스템은 관련 정보를 유도하기 위해 인코더 데이터를 이용하고, 모터 드라이브 유닛에 카 속도를 제공하는 모터 드라이브 유닛과 연관된 단일 속도 제어부에 상기 인코더 데이터를 제공한다. 이 경우에, 상기 속도 제어부는 모터 드라이브 유닛과 통합될 수 있다.

위급 구조 시스템은 위급 상황의 경우 모터 드라이브에 위급 전력을 공급하는 위급 전력 공급부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 위급 전력 공급부는 축전지 및 상기 축전지의 출력 전압을 증가시키는 전압 부스터를 포함할 수 있다.

엘리베이터는 위급 상황시 카의 움직임을 정지시키는 브레이크를 더 포함하는 것이 바람직하며, 엘리베이터 구조 시스템은 상기 브레이크에 위급 전력 공급부의 전력을 접속 및 단락시키는 위급 브레이크 스위치를 더 포함한다.

카 및 평형추를 매다는 호이스팅 로프(hoisting rope)를 포함하는 엘리베이터들에서는, 2가지 상이한 위급 상황들이 존재한다. 즉 한가지 위급 상황은 카 및 평형추가 불균형 상황에 있는 것인데, 즉 브레이크가 리프팅(lift)되면, 카가 중력에 의해 움직이기 시작하는 상황이다. US 6,196,355 B1은 이러한 상황에서 승객들을 탈출시키기 위한 전기 엘리베이터 구조 시스템에 대해 개시하고 있다. 하지만, 불균형의 부하 상황이 또한 존재한다, 즉 브레이크가 리프팅된 후에도, 카가 제 위치를 유지한다. 통상적으로, 엘리베이터들이 대부분의 통상적인 작업 조건들에 대해 균형을 이룬 상황에 있도록 설계된다는 사실로 인하여, 이러한 균형을 이룬 부하의 상황은 드문 일이 아니다.

US-A-5,821,476은 균형을 이룬 부하의 상황에서도 엘리베이터 카를 이동시킬 수 있도록 하나, 이 문서는 상대적으로 복잡한 구조 디바이스를 제시하고 있다.

엘리베이터 구조 시스템은 "균형을 이룬" 위급 상황에서 카를 이동시키기 위하여 위급 전력 공급부로부터 드라이브 모터로 전력을 연결 및 연결해제하기 위한 위급 드라이브 스위치를 더 포함한다. 엘리베이터 구조 시스템은 위급 전력 공급부를 모터 드라이브 유닛과 연결시키며 위급 드라이브 스위치를 포함하는 전력 라인을 더 포함할 수 잇다.

따라서, 이 실시예는 위급 전력을 드라이브 모터에 공급하기 위하여 엘리베이터 내에 이미 존재하는 모터 드라이브 유닛을 사용한다. 통상적으로, 모터 드라이브 유닛은 AC 메인 전력 공급부용 입력부, 정류기, DC 중간 회로(DC intermediate circuit) 및 컨버터를 구비한다. 위급 전력 공급 라인은 특정 모터 드라이브 유닛에 따라 AC 입력부 또는 DC 중간 회로에 연결될 수 있다. 컨버터는 VF 인버터(variable frequency inverter) 타입 또는 VVVF 인버터(variable voltage variable frequency inverter) 타입으로 이루어질 수 있다. 엘리베이터의 종래의 모터 드라이브 유닛을 이용함으로써, 엘리베이터 구조 시스템의 추가적인 부품들의 개수를 줄일 수 있다.

스위치들은 종래의 스위치들이거나 또는 여타 유형의 스위칭 수단들을 포함할 수도 있는데, 즉 마이크로프로세서 제어부의 일부를 형성할 수도 있다. 특히, 위급 드라이브 스위치 수단은 모터 드라이브 유닛과 일체일 수 있다. 상기 위급 드라이브 스위치 수단은 모든 고장 상황 또는 특정 고장 상황들에서 위급 전력 공급 모드로 자동적으로 스위칭되도록 설계될 수 있다. 또한, 예를 들어, 빌딩 내 또는 빌딩 외측의 중앙제어실이나 심지어 빌딩으로부터 원거리에서도 구조 작업을 원격으로 개시하는 것이 가능하다.

위급 전력 공급부는 2 이상의 상이한 출력 전압을 제공하는 것이 바람직하며, 브레이크는 위급 브레이크 스위치를 통해 저 전압 출력부에 연결되고, 보다 높은 전압 출력부는 모터 드라이브 유닛에 연결된다.

위급 전력 공급부는 축전지 및 상기 축전지의 출력 전압을 증가시키기 위한 전압 부스터를 포함하는 것이 바람직하다. 위급 전력 공급부는 배터리 로딩 회로와, 메인 전력 공급부에 연결되는 감독프로그램(supervisor)을 더 포함할 수 있다. 전압 부스터는 배터리 전압을 모터 드라이브 유닛으로 공급될 보다 높은 전압으로 전환시키는 종래의 컨버터일 수 있다. 정상 작업에서, 종래의 모터 드라이브 유닛은 380 V 정도의 AC 전압을 수용한다. 하지만, 균형을 이룬 부하 상황의 엘리베이터 카를 구동하는데 필요한 전압은 정상 작업에 필요한 전압 보다 훨씬 작다. 따라서, 특히 VVVF 인버터 타입에 의하면, 드라이브 모터는 실질적으로 위급 작업을 위해 낮은 전압들을 필요로 한다. 한편, 모터 드라이브 유닛 회로는 특정 출력 전압과는 독립적인 소정의 입력 전압을 필요로 할 수도 있다. 그러므로, 위급 전력 공급부의 보다 높은 출력 전압은 대략 250 V 이상, 바람직하게는 300 V, 보다 바람직하게는 320 V, 및 가장 바람직하게는 대략 350 V 이상이어야 한다. 따라서, 보다 높은 전압은 드라이브 모터 및 모터 드라이브 유닛 회로 각각에 의하여 요구되는 정상 전압에 따라 상이할 수 있다. 보다 낮은 전압은 브레이크를 리프팅하기에 충분할 필요가 있다. 하지만, 브레이크는 위급 모드에서도 속도 제어부와 연결되는 것이 바람직하므로, 보다 낮은 전압은 속도 제어 회로용 입력 전압으로서 사용되기에 충분히 높은 것이 바람직하다. 통상적인 전압은 대략 24 V이다. 위급 전력 공급부의 DC 배터리는 12 V 또는 24 V의 공칭(nominal) 전압을 가질 수 있다. 하지만, 24 V 배터리의 경우에도, 일정한 전압 출력을 보장하기 위하여 위급 전력 공급부로부터 보다 낮은 전압을 방출하기 위한 부스터 회로도 사용하는 것이 바람직하다.

대안적으로, 배터리 전압이 브레이크 리프팅용 전압, 전기 제어 디바이스들용 전압 및 모터 드라이브 유닛용 전압을 공급하기에 충분히 크다면, 부스터 없이 위급 전력 공급부를 사용하는 것도 가능하다. 단지 48 V의 전압을 필요로 하는 모터 드라이브 유닛들이 존재하며, 따라서 충전지 공급이 48 V면 충분하다. 필요한 전압을 위급 브레이크 및/또는 전기 제어 디바이스들에 공급하기 위하여 48 V 대신 낮은 전압, 예를 들어 24 V 및/또는 12 V를 공급하도록 위급 전력 공급부에 전압 디바이더 등과 같은 전압 저감 수단이 제공되는 것이 바람직할 수 있다.

위급 브레이크 및 모터 드라이브 유닛은 브레이크가 활성화되는 경우에만 드라이브 모터를 활성화시키는 방식으로 서로 커플링되는 것이 바람직하다. 이러한 커플링은 드라이브 모터에 전력을 공급하기 이전에 브레이크가 리프팅되는 것을 보장한다. 이는, 예를 들어 각각의 스위치들을 기계적으로 또는 전기적으로 커플링함으로써 이행될 수 있다. 특히 간단한 구조는, 위급 브레이크 스위치가 스위칭되기 전에 위급 드라이브 스위치를 스위칭하는 것이 불가능하도록 위급 드라이브 스위치에 대해 위급 브레이크 스위치를 위치설정하는 것이다. 당업자라면 이러한 해법을 구현할 수 있을 것이다. 스위치들의 커플링은 용이한 기계적 해법이다. 하지만, 전력을 드라이브 모터에 공급하기 이전에 브레이크의 리프팅을 확보하는 여하한의 다른 구현방법들이 사용될 수 있다. 브레이크 및 모터 드라이브 유닛은 모터 드라이브 유닛이 활성화되는 경우에만 브레이크의 활성화를 가능하게 하는 방식으로 서로 커플링되는 것이 바람직하다.

브레이크 및 모터 드라이브 유닛은 모터 드라이브 유닛이 활성화되는 경우에만 브레이크의 활성화를 가능하게 하는 방식으로 서로 커플링되는 것이 바람직하다. 상기 커플링은 모터 드라이브 유닛이 작동 모드에 있는 경우에만 브레이크가 활성화되도록 이루어진다. 브레이크에 앞서 모터 드라이브 유닛을 활성화시키는 것은, 브레이크가 리프팅되면 모터 드라이브 유닛이 카의 움직임을 제어할 수 있도록 보장한다. 카의 움직임을 매우 밀접하게 모니터링할 수 있는 모터 드라이브 유닛들이 존재한다. 따라서, 이러한 모터 드라이브 유닛은 브레이크가 리프팅된 후에 카가 움직임을 개시하는지의 여부 또는 카가 균형 부하 상황에 있는지의 여부와 관련하여 모니터링할 수 있다. 이러한 모터 드라이브 유닛은 또한 움직이는 카의 속도를 제어하고 여하한의 과속 상황을 회피하기 위하여 브레이크를 작동시킬 수 있다. 더욱이, 모터 드라이브 유닛은 또한, 고장이 발생하기 바로 이전의 엘리베이터의 시스템의 데이터, 즉 카의 부하 상황과 관련하여 모터로 공급되는 전류 및 전압들, 다음 층계참들까지의 거리와 같은 카의 경로 상에서의 카의 위치 등과 같은 데이터를 포함하는 데이터 저장 매체를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 이 메모리는 EEPROM 등일 수 있다. 모터 드라이브 유닛은, 위급 상황에서 카를 어떻게 작동시킬지에 관한, 즉 중력에 의해 카를 이동시킬지, 카를 움직이기 위해 드라이브 모터에 전력을 인가할지, 카를 어떤 방향으로 이동시킬지 등에 관한 결정을 내리기 위해 상기 데이터를 이용할 수 있다. 다시 말해, 이러한 커플링은 기계적 또는 전기적 커플링에 의해 달성될 수 있다.

또한, 브레이크 및 모터 드라이브 유닛을 동시에 또는 대략 같은 시간에 활성화시키는 것도 가능하다.

엘리베이터는 메인 전력 공급부와 엘리베이터를 단락시키기 위한 메인 전력 스위치를 더 포함하는 것이 바람직하며, 위급 브레이크 및/또는 위급 드라이브 스위치들은 메인 전력 공급부가 단락되는 경우에만 브레이크 및/또는 드라이브 모터를 각각 활성화시킬 수 있도록 하는 방식으로 메인 전력 스위치와 커플링된다. 다시 말해, 스위치들의 커플링이 앞서 언급된 방식으로 실현될 수 있다. 안전상의 이유로 구조 작업을 개시하기 이전에 메인 전력 공급부를 단락시키는 것이 바람직하다. 따라서, 메인 전력이 엘리베이터에 다시 연결되기 이전에, 위급 작업이 제어되는 방식으로 정지될 수 있다. 이러한 특징 없이, 구조 작업 동안 메인 전력이 끊긴다면, 보장되지 않은 또는 정의되지 않은 현상들이 발생될 수 있으며, 위급 전력 공급부가 엘리베이터 구성요소들 중 몇몇으로 전력을 공급하더라도 상기 메인 전력은 엘리베이터로 공급될 것이다.

엘리베이터는 모터 드라이브 유닛의 안전 체인 입력부와 연결되는 안전 체인을 더 포함하는 것이 바람직하며, 위급 전력 공급부는 위급 드라이브 스위치를 통해 모터 드라이브 유닛의 안전 체인 입력부에 안전 체인 전압을 제공하는 안전 체인 전압 출력부를 포함한다. 안전 체인은 통상적으로 서로 직렬로 배치되는 도어 콘택트(door contact)들과 같은 복수의 안전 콘택트들을 포함한다. 안전 체인은 모든 안전 콘택트들이 폐쇄되는 경우, 즉 엘리베이터가 안전한 상태에 있는 경우에만 엘리베이터 드라이브 모터가 작동되도록 한다. 전기 고장의 경우에, 안전 체인의 전력 공급 또한 차단된다. 따라서, 모터 드라이브 유닛의 안전 체인 입력부에 전압이 인가되지 않는다. 모터 드라이브 유닛이 드라이브 모터를 구조 모드로 구동할 수 있도록 하기 위해서는, 모터 드라이브 유닛의 안전 체인 입력부에 "페이크(faked)" 안전 체인 전압을 제공할 필요가 있다. 이러한 전압은 위급 전력 공급부에 의해서도 제공될 수 있다. 안전 체인 전압은 통상적으로, 보다 높은 전압과 보다 낮은 전압 사이, 예를 들어 48 V DC와 110 V DC 사이에 있다. 대안적으로, 위급 전력 공급부는 자체 전력을 안전 체인의 입력부에 공급할 수도 있다. 이 경우에, 모든 안전 체인 콘택트들은 구조 모드의 경우에도 엘리베이터 카의 이동이 가능하도록 폐쇄될 필요가 있다.

모터 드라이브 유닛은 위급 드라이브 스위치를 통해 위급 전력 공급부의 전압 출력부에 연결되는 제어 입력부를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 모터 드라이브 유닛은 사전설정된 전압 출력이 그것의 제어 입력부에 인가된다면 위급 구조 모드에 따라 드라이브 모터에 전력 공급을 제공하도록 설계된다. 정상 작업에서, 모터 드라이브 유닛은 엘리베이터 제어부로부터 자체 제어 입력부를 통해 제어 신호들을 수신한다. 하지만, 구조 모드에서 엘리베이터 제어부는 기능하지 않기 때문에, 위급 구조 모드 신호가 발생되어 모터 드라이브 유닛의 제어 입력부로 공급될 필요가 있다. 사전설정된 전압은 에너지 전력 공급부의 보다 낮은 전압 출력에 대응되는 것이 바람직하다. 이러한 구조는 별도의 위급 엘리베이터 제어부를 불필요한 것으로 만든다.

엘리베이터는 도어 구역 표시 디바이스(door zone indicating device)를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 도어 구역 표시 디바이스는 카가 층계참에 위치되는지를 신호화하면, 카를 층계참에서 정지시키는 엘리베이터 구조 시스템에 연결된다. 도어 구역 표시 디바이스는 엘리베이터 내의 통상적인 구성요소이며, 엘리베이터의 적절한 작업을 위해 필요하다. 통상적으로, 도어 구역 표시 디바이스는 층계참에 접근하는 것과 층계참에서의 레벨링(leveling)을 신호로 알린다. 구조 작업의 경우에도 층계참에서의 엘리베이터 카의 정확한 위치설정을 보장하기 위하여, 엘리베이터 구조 시스템에서 도어 구역 표시 디바이스가 사용된다. 도어 구역 표시 디바이스는 엘리베이터 도어가 구조 시스템을 작동시키는 작업자에 의하여 수동으로 개방되거나 또는 엘리베이터 구조 시스템에 의하여 자동으로 개방될 수 있는 다음 층계참에서 카를 정지시키는 것이 바람직하다.

엘리베이터는 카의 속도를 제어하는 속도 제어 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 속도 제어 유닛은 엘리베이터 구조 시스템 및 특히 브레이크에 연결된다.

또 다른 통상적인 위급 상황은 인코더 고장에 의하여 야기된다. 통상적으로, 엘리베이터 시스템들은 여분의 인코더를 갖지 않는다. 인코더 고장의 경우에, 엘리베이터는 정지되어야 한다. 따라서, 엘리베이터 카가 이동중인 동안 인코더 고장이 일어난다면, 드라이브 모터 및 위급 브레이크로 가는 전력이 차단되고, 카는 즉시 정지된다. 결과적으로, 승객들은 카 내에 갇히게 되고, 구조 작업을 개시하고 승객들을 태운 카를 다음의 이용가능한 승계참으로 옮기는 기술자 또는 책임자에 의하여 빠져나와야 한다. 한가지 대안은 추가적인 인코더를 제공하고 충분한 대리기능성을 제공하도록 하는 것이다. 하지만, 이는 추가 비용 등을 발생시킬 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이 문제는 인코더가 고장난 경우의 대리기능성으로서 모터 드라이브 유닛에 의하여 유도되는 카의 움직임에 관한 정보를 이용하는 방법에 의하여 회피될 수 있다. 그렇게 함으로써, 인코더 고장이 식별된 경우 즉시 카를 정지시킬 필요가 없다. 대신, 이동을 제어하는 모터 드라이브 유닛에 의하여 유도되는 카의 움직임에 관한 정보를 이용하여, 카는 안전하게 층계참으로의 이동을 계속할 수 있다. 본 발명의 이 실시예에 따른 방법은 청구항 제 9항에 개시되어 있다. 카의 이동은 다음의 이용가능한 층계참까지 계속된다. "다음의 이용가능한(next available)" 층계참이라는 용어는 안전하게 접근될 수 있으며, 이동 방향에서의 공간상의 다음 층계참이 아니라, 특히 안정적인 감속을 위해 카가 필요로 하는 거리가 다음 층계참까지의 거리보다 길다면 그 다음 두 번째, 그 다음 세 번째 등의 층계참일 수도 있는 층계참을 지칭한다.

카의 이동은 카의 정상적인 이동 속도와 비교하여 저감된 속도로 계속되는 것이 바람직하다. 따라서, 인코더 고장의 발생이 검출되면, 카의 이동 속도는 정상 속도로부터 구조 모드로 이동을 완료하기에 적합한 보다 낮은 속도까지 저감된다. 그 다음, 카의 이동은 원하는 승계참에 도달할 때까지 저감된 속도로 계속 진행된다.

이러한 특징의 구현은 승객들의 불필요한 감금이 회피될 수 있기 때문에 엘리베이터 시스템을 실질적으로 개선시킨다.

본 발명의 실시예들은 도면들을 참조하여 보다 상세히 후술될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘리베이터 부분들의 개략도;

도 2는 보다 많은 세부 구성요소들을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘리베이터의 개략도;

도 3은 종래 기술의 엘리베이터의 부분들을 나타내는, 도 1의 것과 유사한 개략도이다.

종래 기술인 도 3은 샤프트(14)에 메인 인코더(19) 및 구조 인코더(20)가 부착된 엘리베이터의 드라이브 모터(10)를 나타내고 있다. 모터 드라이브 유닛(26)은 또한 라인(21)에 의하여 메인 인코더(19)와 연결된다. 구조 인코더(20)는 라인(22)을 통해 엘리베이터 구조 시스템(40)에 연결된다. 엘리베이터 구조 시스템(40)은 드라이브 모터(10)를 구동시키기 위한 전력을 라인(41)을 통해 모터 드라이브 유닛(26)에 제공한다. 드라이브(26)로 제공되는 메인 인코더(19)의 인코더 정보는 정상 작동의 경우에 사용되는 한편, 엘리베이터 구조 시스템(40)으로 제공되는 구조 인코더(20)의 인코더 정보는 구조 작업의 경우에만 사용된다.

이와 비교하여, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명의 실시예는 라인(22)을 통해 인코더 정보를 엘리베이터 구조 시스템(40)에 제공하는, 단 하나의 인코더(20)를 포함한다. 추가 라인(23)은 이러한 인코더 정보를, 인코더(20)로부터 라인(22) 및 엘리베이터 구조 시스템(40)을 통해 모터 드라이브 유닛(26)으로 전달한다. 라인(41)은 구조 작업 동안 엘리베이터 구조 시스템(40)으로부터 모터 드라이브 유닛(26)으로 전력을 공급하는 역할을 한다.

인코더(20)가 작업 동안 전력 공급을 필요로 한다면, 인코더(20)로의 전력 공급은 라인(22)을 통해 제공될 수도 있으며, 따라서, 인코더(20)로의 전력 공급은 정상 작업 및 구조 작업 중 어느 한 경우에 엘리베이터 구조 시스템을 통해 제공될 수 있다. 대안적으로, 정상 작업 동안 별도의 전력 공급이 제공될 수 있다(도면들에는 도시 안됨).

도 2는 카(4) 및 평형추(6)를 포함하는 엘리베이터(2)를 나타내고 있다. 카(4) 및 평형추(6)는 호이스팅 로프(8)에 매달린다. 호이스팅 로프(8)는 트랙션 시브(traction sheave;12)를 통해 드라이브 모터(10)에 의하여 구동된다. 브레이크(18)의 브레이크 디스크(16)는 드라이브 모터(10)의 샤프트(14)에 부착된다. 또한, 속도 제어 정보를 라인(22)을 통해 속도 제어부(24)에 제공하는 인코더(20)는 샤프트(14)에 부착된다.

모터 드라이브 유닛(26)은 라인(28)을 통해 엘리베이터(2)의 메인 전력 공급부(30)와 연결되며, 라인(32)을 통해 엘리베이터 제어부(34)로부터 제어 신호들을 수용한다. 엘리베이터 제어부(34)의 제어 신호들에 따라, 모터 드라이브 유닛(26)은 필요한 전력을 라인(36)을 통해 드라이브 모터(10)로 공급한다. 특히, 모터 드라이브 유닛(26)은 라인(28)을 통해 수용되는 AC 전류를 정류하는 정류기, 중간 DC 회로 및 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 인버터를 포함한다. VVVF 인버터는 엘리베이터 제어부(34)의 제어 신호들에 따라 라인(36)을 통해 드라이브 모터(12)로 출력되는 전압 및 주파수를 변화시킨다.

엘리베이터(2)는, 한편으로는 엘리베이터 시스템의 종래의 구성요소들, 즉 모터 드라이브 유닛(26) 및 속도 제어부(24)로 형성되며, 다른 한편으로는 엘리베이터 구조 시스템(40)에 대해 특정한 추가 구성요소들로 형성되는 엘리베이터 구조 시스템(40)을 더 포함한다. 이러한 추가 구성요소들은 위급 전력 공급부(42), 위급 브레이크 스위치(44) 및 위급 드라이브 스위치(46)를 포함한다.

위급 전력 공급부(42)는 축전지(48), 전압 부스터(50) 및 배터리 로딩 및 감독 회로(battery loading and supervising circuit;52)를 포함한다. 위급 전력 공급부는 3 가지 상이한 출력 전압들을 제공한다, 즉 보다 낮은 전압을 전압 출력부(54)로, 보다 높은 전압을 출력부(56)로, 그리고 중간 전압을 출력부(58)로 제공한다. 특정 엘리베이터에 따라, 전압 값들은 가변적일 수 있다. 하지만, 브레이크를 리프팅하고 속도 제어부 등과 같은 전기 제어 디바이스들을 공급하기 위한 통상적인 전압 값들은 24 V DC이고, 엘리베이터 안전 체인에 사용되는 통상적인 전압은 110 V이며, 모터 드라이브 유닛(26) 및 결국에는 드라이브 모터(10)를 공급하기 위한 통상적인 전압은 350 V이다. 후자의 전압은 모터 드라이브 유닛(26)의 특정 구조에 따라 좌우된다. 통상적으로, 이러한 모터 드라이브 유닛(26)은 드라이브 모터(10)로의 출력 전압이 균형 잡힌 부하 위급 작업 모드에서 훨씬 더 작은 것이 보통이라 하더라도 최소의 입력 전압을 필요로 한다.

보다 낮은 전압은 라인(60)을 통해 그리고 브레이크(18)의 솔레노이드(도시 안됨)를 통해 위급 브레이크 스위치(44)로 공급된다. 속도 제어 스위치(62)는 속도 제어부(24)에 의하여 제어된다. 후자는 인코더 휠(20)로부터 라인(22)을 통해 엘리베이커 카의 속도에 대한 자체 정보를 수용한다. 또한, 속도 제어부(24)는 라 인(66)을 통해 도어 구역 표시기(door zone indicator:DZI;64)로부터의 정보를 수용한다. 도어 구역 표시기(64)는 라인(70)을 통해 도어 구역 센서(68)와 연결된다. 도어 구역 센서(68)는 엘리베이터 카가 층계참(72)에 접근 및 도달하면 속도 제어부(24)에 신호를 보낸다. 따라서, 속도 제어부는 엘리베이터 카(4)의 과속의 경우 또는 엘리베이터 카(4)가 층계참(72)에 도달한 경우 브레이크(18)로의 전력 공급을 중단시킬 수 있다.

보다 높은 전압은 출력부(56)로부터 라인(74)을 통해 모터 드라이브 유닛(26)의 전력 입력부(76)로 공급된다. 위급 드라이브 스위치(46)는 라인(74) 내에 배치된다. 중간 전압은 라인(78)을 통해 출력부(58)로부터 모터 드라이브 유닛(26)의 안전 체인 입력부(80)로 공급된다. 더욱이, 출력부(54)로부터의 보다 낮은 전압은 라인(82)을 거쳐 모터 드라이브 유닛(26)의 제어 신호 입력(84)을 통해 연결된다.

위급 드라이브 스위치(46)는 실제로 라인들(82, 74 및 78) 내에 3 개의 스위치를 포함한다. 따라서, 위급 드라이브 스위치(46)는 낮은 전압, 중간 전압 및 보다 높은 전압들을 모터 드라이브 유닛(26)으로 함께(jointly) 스위칭한다. 하지만, 반드시 모터 드라이브 유닛(26)으로 전압들을 함께 스위칭할 필요는 없다. 따라서, 공통의 위급 드라이브 스위치(46) 대신 3 개의 개별적인 스위치들을 구비할 수 있다.

엘리베이터(2)는 메인 전력 공급 라인(30) 내에 배치되는 메인 전력 스위치(86)를 더 포함한다. 위급 모드 동안 메인 전력 공급부가 복구될 수 있는 경우에 도 잘 정의된 작동 조건들을 확보하기 위하여 작업의 위급 드라이브 모드를 개시하기 이전에 엘리베이터(2)로부터 메인 전력 공급부를 단락시키는 것이 바람직하다. 메인 전력 스위치(86)는 위급 드라이브 스위치(46) 및/또는 위급 브레이크 스위치(44)와 -기계적으로 또는 전자적으로- 연결된다. 이와 관련하여, 설명상의 편의를 위해 도면에는 메인 전력 공급 라인(30), 엘리베이터 제어부(34) 및 개별 엘리베이터 구성요소 간의 연결들 중 단지 일부만이 도시되었다는데 유의해야 한다. 예를 들어, 도면은 통상적으로 엘리베이터 제어부(34)에 연결되는 안전 체인을 도시하고 있지 않다. 도 2의 주 초점은 엘리베이터에 대한 단일 인코더 개념에 관한 것이다.

스위치들(44, 46 및 86)은, 예를 들어 제어 패널(도시 안됨)에 통합되는 엘리베이터(2) 옆의 편리한 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 스위치들은 엘리베이터로 부터 떨어진 곳, 예를 들어 빌딩 제어실 내의 적절한 곳에 배치될 수도 있다.

도면은 매우 개략적이며, 특정하게 다양한 별도의 제어부들, 스위치들 등을 나타낸다는데 유의해야 하며, 그들 중 일부 또는 모두는 모터 드라이브 유닛(26) 내에 통합될 수 있다. 특히, 속도 제어부(24), 속도 제어 스위치(62) 및/또는 도어 구역 표시기(64) 또한 모터 드라이브 유닛(26)의 일부일 수 있다. 또한, 모터 드라이브 유닛(26) 내에 위급 브레이크 스위치(44)를 채용하는 것도 가능할 수 있다. 이 경우에, 모터 드라이브 유닛을 활성화하고 모터 드라이브 유닛에 의해 지배 및 제어되는 위급 작업을 개시하는데 스위치(46)와 같이 단일의 수동으로 작동되는 스 위치면 충분할 수 있다.

인코더 고장 상황에서의 엘리베이터(2)의 작동은 다음과 같이 이루어질 수 있다:

정상적인 작업 동안, 모터 드라이브 유닛은 제너레이터 모드에서 모터(10)로 전달되거나 또는 모터(10)로부터 수용되는 전력의 이용가능한 데이터 전압, 전류, 주파수 등으로부터 엘리베이터 카(4)의 속도를 나타내는 신호를 평가한다(evaluate). 이러한 데이터와 인코더(20)에 의하여 제공되는 데이터 간의 어떠한 불일치라도 검출된다면, 특히 인코더 데이터가 중지된다면, 엘리베이터는 "인코더 구조 모드"로 스위칭되고, 아마도 엘리베이터 카(4)의 속도를 아래로 늦출 것이며, 접근될 수 있는 다음 층계참(72)까지의 이동 방향으로 엘리베이터 카(4)를 더 이동시킨다. 단지 이러한 층계참(72)에서 카(4)가 정지되며, 승객들이 카(4)를 빠져나가도록 도어들이 개방되며, 카(4)는 브레이크(18)를 작동시킴으로써 정지된다.

전기 고장 등과 같은 여타의 위급 상황에서의 엘리베이터의 작동은 다음과 같이 이루어질 수 있다:

모드 1:

엘리베이터 고장이 검출된 후에, 기술자 또는 여하한의 다른 책임자는 스위치(44)를 스위칭하며, 따라서 보다 낮은 전압을 브레이크(18)에 공급하고 브레이크를 리프팅한다. 엘리베이터(2)가 불균형 상태에 있다면, 엘리베이터 카 및 평형 추(4 및 6) 각각은 움직이기 시작할 것이다. 속도 제어부(24)는 엘리베이터 카(4)의 속도를 모니터링하고 과속 상태가 발생된다면 카(4)를 정지시킨다. 결국, 센서(68)는 엘리베이터 카(4)가 도어 구역 내에 있고, 각각의 신호가 라인(70)을 통해 도어 구역 표시기(64)로 전송되며, 속도 제어부(24) 및 속도 제어 스위치(62)를 통해 브레이크(18)로의 전력 공급을 방해하는지를 감지한다. 따라서, 엘리베이터 카(4)는 층계참(72)에서 정지된다. 그 다음, 책임자는 엘리베이터 샤프트 도어(86) 및 엘리베이터 카 도어를 수동으로 개방할 수 있다. 카(4)가 고정된 시간 내에 이동하고 있지 않다면, 위급 브레이크 스위치(44)가 폐쇄될 수 있다. 이 경우에, 모드 1의 구조 작업은 1 회 또는 2 회(또는 수 회) 재시도될 수 있다. 결국, 엘리베이터 카(4)가 모드 1의 구조 작업에서 층계참(72)에 도달하지 못한다면, 작업자는 모드 2의 구조 작업을 개시할 것이다.

모드 2:

모드 2의 구조 작업에서는, 작업자가 위급 드라이브 스위치(46)을 스위칭하며, 따라서 모터 드라이브 유닛(26)을 낮은 전압, 중간 전압 및 보다 높은 전압으로 스위칭한다. 제어 입력부(84)를 통해 수용되는 낮은 전압은 모터 드라이브 유닛(26)에 구조 드라이브 모드, 즉 낮은 전력, 느린 속도 등을 신호로 보낸다. 더욱이, 낮은 전압은 라인(88)을 통해 브레이크(18)로 공급되고, 브레이크를 리프팅한다. 따라서, 위급 브레이크 스위치(44)와 위급 드라이브 스위치(46)의 기계적인 커 플링은 필요하지 않다. 중간 전압은 안전 체인 입력부(80)에서 포지티브 안전 체인 신호로 "위조한다(fake)", 즉 모터 드라이브 유닛(26)은 마치 안전 체인(도시 안됨)이 적절하게 작동하는 있는 것과 같이 신호를 얻고 모든 안전 체인 콘택트들이 폐쇄되는 것으로 신호한다. 드라이브 모터(10)는 센서(68)가 엘리베이터 카(4)가 층계참(72)에 도달하였다는 것을 도어 구역 표시기(64)에 신호로 보낼 때까지 어느 한 방향으로 엘리베이터 카(4)를 느리게 이동시킬 것이다. 만약 그렇다면, 속도 제어부(24)는 브레이크(18)를 트리거링(trigger)하고 층계참(72)에서 카(4)를 정지시킬 것이다. 그 다음, 작업자가 위급 드라이브 스위치(46)를 수동으로 개방할 수 있다. 대안적으로는, 라인(36)을 통해 모터(10)로 전력을 공급하는 것을 차단하는 자동 시스템이 존재한다. 작업자는 층계참(72)에서 엘리베이터 도어를 다시 개방하여, 갇힌 사람들이 엘리베이터 카(4)를 빠져나올 수 있도록 한다.

대안적으로, 위급 상황에서의 엘리베이터(2)의 작동은 다음과 같이 이루어질 수 있다:

엘리베이터 고장이 검출된 후에, 기술자 또는 책임자는 스위치(46)를 스위칭하며, 따라서 보다 낮은 전압, 중간 전압 및 보다 높은 전압을 모터 드라이브 유닛(26)으로 공급한다. 모터 드라이브 유닛(26)은 엘리베이터 시스템이 균형을 이룬 부하 상황에 있는지 또는 그렇지 않은지 저장부 내에 저장된 데이터를 판정한다. 그 다음, 모터 드라이브 유닛은 브레이크(18)를 개방하고, 부하 상황에 따라 중력으로 인해 카(4)가 이동할 수 있도록 하는 한편 속도 제어부(24)를 통해 카의 속도를 모니터링 또는 제어하거나, 또는 카를 다음 층계참으로 이동시키기 위해 모 터(10)에 전력을 제공한다. 카(4)가 탈출을 위한 적절한 위치에 있다는 것을 도어 구역 표시기(64)가 신호로 보내면, 모터 드라이브 유닛(26)은 브레이크(18)에 의하여 카를 정지시킨다. 다시, 작업자는 층계참(72)에서 도어를 개방하고 갇힌 승객들이 엘리베이터 카(4)로부터 빠져나올 수 있도록 한다.

본 발명을 통해 기존 엘리베이터 시스템들을 단순화시키고, 개별 부품들의 개수를 줄이며, 비용은 아끼면서 안전 표준들은 유지할 수 있게 된다.

Claims (11)

1. 엘리베이터(2)에 있어서,

   카(4), 상기 카(4)를 구동하는 드라이브 모터(10), 상기 드라이브 모터(10)를 제어하고 상기 드라이브 모터(10)에 전력을 공급하는 모터 드라이브 유닛(26), 상기 카(4)의 움직임을 감지하는 인코더(20), 및 위급 상황의 경우에 구조 작업을 위한 엘리베이터 구조 시스템(40)을 포함하고,

   상기 엘리베이터(2)는 정상 작동 및 구조 작동을 위한 단 하나의 인코더(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터(2).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인코더(20)는 상기 엘리베이터 구조 시스템(40)을 통해 상기 모터 드라이브 유닛(26)에 와이어링되는(wired) 것을 특징으로 하는 엘리베이터(2).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 인코더(20)는 고 분해능(high resolution) 인코더인 것을 특징으로 하는 엘리베이터(2).
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 모터 드라이브 유닛(26)은 상기 드라이브 모터(10)가 제너레이터 모드 로 작동되는 경우 상기 드라이브 모터(10)로부터 제너레이터 전력을 수용하고, 상기 모터 드라이브 유닛(26)은 상기 드라이브 모터(10)의 전력 인가된(powered) 모드 및 제너레이터 모드 각각에서 상기 드라이브 모터(10)로 공급되거나 또는 상기 드라이브 모터(10)로부터 수용되는 전력에 기초하여 상기 카(4)의 움직임에 관한 정보를 유도하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 엘리베이터(2).
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 엘리베이터 구조 시스템(40)은 상기 모터 드라이브 유닛(26)으로부터 공간적으로 떨어진 서비스 패널 보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터(2).
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 인코더(20)는 단 하나의 속도 제어부(24)에 연결되는 것을 특징으로 하는 엘리베이터(2).
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 위급 구조 시스템(40)은 위급 상황의 경우에 상기 모터 드라이브 유닛(10)에 위급 전력을 공급하는 위급 전력 공급부(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터(2).
8. 제 7 항에 있어서,

   위급 상황에 상기 카(4)의 움직임을 정지시키는 브레이크(18)를 더 포함하고, 상기 엘리베이터 구조 시스템(40)은 상기 위급 전력 공급부(50)로부터 상기 브레이크(18)로의 전력을 연결 및 연결해제하는 위급 브레이크 스위치(44)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터(2).
9. 엘리베이터 카(4)가 이동하고 있는 동안 인코더의 고장이 발생한 경우에 엘리베이터 구조 작업을 수행하는 방법에 있어서,

   엘리베이터(2)는 카(4), 드라이브 모터(10), 상기 드라이브 모터를 제어하고 상기 드라이브 모터에 전력을 공급하는 모터 드라이브 유닛(26), 상기 카(4)의 움직임을 감지하는 인코더(20)를 포함하고, 상기 모터 드라이브 유닛(26)은 상기 드라이브 모터(10)가 제너레이터 모드로 작동되는 경우 상기 드라이브 모터(10)로부터 제너레이터 전력을 수용하고, 상기 모터 드라이브 유닛(26)은 상기 드라이브 모터(10)의 전력 인가된(powered) 모드 및 제너레이터 모드 각각에서 상기 드라이브 모터(10)로 공급되거나 또는 상기 드라이브 모터(10)로부터 수용되는 전력에 기초하여 상기 카(4)의 움직임에 관한 정보를 유도하도록 되어 있으며,

   (a) 인코더의 고장을 식별하는 단계;

   (b) 상기 카의 이동을 지속시키고 상기 이동을 제어하기 위해 상기 모터 드라이브 유닛(26)에 의하여 유도되는 상기 카(4)의 움직임에 관한 정보를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 카(4)의 이동은 다음의 이동가능한 층계참에 이를 때까지 계속되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 카(4)의 이동은 저감된 속도로 계속되는 것을 특징으로 하는 방법.

Images