KR20160096619A

KR20160096619A - 이용가능한 견인력이 증가된 승강 시스템

Info

Publication number: KR20160096619A
Application number: KR1020167016106A
Authority: KR
Inventors: 리차드 제이. 에릭스; 브루스 피. 스웨이빌
Original assignee: 오티스엘리베이터캄파니
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2016-08-16
Also published as: EP3080027A1; US20160304320A1; EP3080027A4; WO2015088499A1; CN105813968A

Abstract

제1 승강 물체, 제2 승강 물체, 인장 부재, 제1 시브, 제2 시브, 구동 기계, 및 견인 시스템을 포함하는 승강 시스템이 제공된다. 상기 인장 부재는 제1 승강 물체와 제2 승강 물체를 연결한다. 상기 제1 시브와 제2 시브는 상기 인장 부재와 접촉한다. 상기 구동 기계는 상기 제1 시브와 제2 시브 중 하나의 시브를 회전가능하게 구동하도록 동작가능하다. 상기 견인 시스템은 상기 승강 시스템의 총 랩핑 각도를 증가시키도록 동작하여, 상기 승강 시스템의 이용가능한 견인력을 증가시키도록 동작가능하다.

Description

이용가능한 견인력이 증가된 승강 시스템{HOISTING SYSTEM WITH INCREASED AVAILABLE TRACTION}

본 발명의 측면은 승강 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이용가능한 견인력(traction)이 증가된 승강 시스템에 관한 것이다.

승강 시스템(예를 들어, 엘리베이터 시스템, 크레인 시스템)은 종종 제1 승강 물체(예를 들어, 엘리베이터 카(elevator car)), 제2 승강 물체(예를 들어, 평형추(counterweight)), 이 제1 승강 물체와 제2 승강 물체를 연결하는 인장 부재(tension member)(예를 들어, 엘리베이터 로프)와, 이 인장 부재와 접촉하는 하나 이상의 시브(sheave)를 포함한다. 이러한 승강 시스템의 동작 동안, 이 시브들 중 적어도 하나의 시브는, (예를 들어, 구동 기계에 의해) 구동되어 인장 부재가 이동되고, 이 인장 부재는 제1 승강 물체와 제2 승강 물체를 이동시킬 수 있다. 인장 부재를 이동시키기 위하여, 인장 부재와 하나 이상의 시브 사이에 요구되는 견인력을 달성하는 것이 필요할 수 있다. 승강 시스템은 일반적으로 인장 부재와 하나 이상의 시브 사이에 이용가능한 견인력이 요구되는 견인력을 초과하도록 설계된다.

인장 부재와 하나 이상의 시브 사이에 이용가능한 견인력은, 예를 들어, 제1 승강 물체와 제2 승강 물체의 중량, 이 제1 승강 물체와 제2 승강 물체의 속력, 이 제1 승강 물체와 제2 승강 물체의 가속도, 및 승강로(hoistway)의 높이를 포함하는 하나 이상의 변수의 함수일 수 있다. 이러한 변수는 소비자의 요구조건에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 승강 물체가 더 가벼울수록, 승강 물체의 속력이 더 높을수록, 승강 물체의 가속도가 더 높을수록, 및 승강로가 더 짧을수록 이들은 모두 요구되는 견인력을 더 높이는데 기여한다.

승강 시스템 설계에서 트렌드는 (예를 들어, 보다 에너지-효율적인 승강 시스템 및/또는 다른 시너지 이익을 달성하기 위하여) 기존의 것에 비해 더 적은 중량을 갖는 승강 물체를 사용하는 것으로 가고 있다. 그 결과, 모든 동작 조건에서 요구되는 견인력보다 더 큰 이용가능한 견인력을 가지는 승강 시스템을 설계하는 것이 점점 더 곤란해지고 있다. 이 문제를 극복하기 위하여, 일부 승강 시스템은 이 기술 분야에서 "이중 랩핑 견인(double wrap traction)" 배열이라고 알려진 것을 사용한다. 이중 랩핑 견인 배열에서 적어도 2개의 시브가 인장 부재와 접촉하고, 상기 인장 부재는 아래에 보다 상세히 설명되는 방식으로 시브 주위로 랩핑(wrapped)된다. 이중 랩핑 견인 배열을 사용하면 이용가능한 견인력을 증가시킬 수 있으나; 일부 경우에는, 이용가능한 견인력이 충분히 증가하지 않는다. 이용가능한 견인력은, 하나 이상의 시브에서 시브 그루브를 제공하는 것에 의해 증가될 수 있고, 시브 그루브(sheave groove)의 그루브 언더컷 각도(groove undercut angle)를 증가시키는 것에 의해 더 증가될 수 있다. 그러나, 승강 시스템 코드(system code)(예를 들어, EN81)에서 제공된 계산에 따라, 시브 그루브를 제공하면 인장 부재와 시브가 받는 마모의 양이 증가될 수 있고, 시브 그루브의 그루브 언더컷 각도를 증가시키면 마모의 양이 훨씬 더 증가될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이 문제는, 예를 들어, 승강 물체들이 고속으로 (예를 들어, 초당 대략 2미터(2 m/s) 이상의 속력으로) 이동되는 승강 시스템에서 특히 문제시될 수 있다. 이 문제는 승강 물체들이 상대적으로 짧은 승강로(예를 들어, 대략 20 m 내지 250 m의 높이를 가지는 승강로)에서 이동되는 승강로 시스템에서 특히 문제시될 수 있다. 상대적으로 짧은 승강로를 갖는 승강로 시스템에서, 인장 부재는 일반적으로 더 짧아서, 상대적으로 긴 승강로(예를 들어, 400m 내지 1000m의 높이를 갖는 승강로)를 가지는 승강 시스템에서 사용될 수 있는 인장 부재보다 더 적은 질량을 가진다. 따라서, 상대적으로 짧은 승강로를 갖는 승강로 시스템에서, 인장 부재는 이용가능한 견인력에 상대적으로 더 적게 기여한다. 본 발명의 측면은 이들 문제 및 다른 문제에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 제1 승강 물체, 제2 승강 물체, 인장 부재, 제1 시브, 제2 시브, 구동 기계, 및 견인 시스템을 포함하는 승강 시스템이 제공된다. 상기 인장 부재는 상기 제1 승강 물체와 제2 승강 물체를 연결한다. 상기 제1 시브와 제2 시브는 상기 인장 부재와 접촉한다. 상기 구동 기계는 상기 제1 시브와 제2 시브 중 하나의 시브를 회전가능하게 구동하도록 동작가능하다. 상기 견인 시스템은 상기 승강 시스템의 총 랩핑 각도(wrap angle)를 증가하도록 동작가능하고, 상기 승강 시스템의 이용가능한 견인력을 증가시키도록 동작가능하다.

추가적으로 또는 대안적으로, 본 발명은 개별적으로 또는 여러 조합으로 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

- 상기 제1 승강 물체는 엘리베이터 카이고, 상기 제2 승강 물체는 평형추이다;

- 상기 인장 부재는 엘리베이터 로프이다;

- 상기 제1 시브는 제1 시브 축 주위로 회전가능하고, 상기 제2 시브는 제2 시브 축 주위로 회전가능하고, 상기 제1 시브와 제2 시브 각각은 시브 접촉 표면(sheave contact surface)을 포함하며, 상기 시브 접촉 표면의 적어도 일부는 상기 각 시브가 그 각 시브 축 주위로 회전될 때 상기 인장 부재와 접촉하도록 구성된다;

- 상기 각 시브 접촉 표면들 각각은 상기 각 시브의 제1 시브면 표면(sheave face surface)과 제2 시브면 표면 사이에서 축방향으로 연장되고, 상기 각 시브 축들 각각은 상기 각 제1 시브면 표면과 제2 시브면 표면에 의해 획정된 각 평면에 일반적으로 수직인 방향으로 연장된다;

- 상기 각 시브 접촉 표면은 상기 각 시브 축들에 대해 환형으로 연장되고, 상기 각 시브 접촉 표면들 중 적어도 하나는 상기 승강 시스템의 동작 동안 상기 인장 부재와 접촉하도록 구성된 환형으로-연장되는 시브 그루브를 획정하며, 상기 시브 그루브의 형상은 상기 인장 부재의 형상에 대응한다;

- 상기 시브 그루브는 그루브 시트 부분(groove seat portion)과 그루브 언더컷 부분(groove undercut portion)을 구비하고, 상기 그루브 시트 부분은 그루브 반경에 의해 적어도 부분적으로 획정된 아치형 단면 형상을 구비하며, 상기 인장 부재는 상기 그루브 반경과 적어도 실질적으로 동일한 반경에 의해 획정된 단면 형상을 구비한다;

- 상기 제1 시브는 제1 직경을 구비하고, 상기 제2 시브는 제2 직경을 구비하고, 상기 제1 직경과 제2 직경은 실질적으로 서로 상이하다;

- 상기 제1 시브는 제1 시브 축 주위로 회전가능하고 상기 제2 시브는 제2 시브 축 주위로 회전가능하며, 상기 제1 시브와 제2 시브는 그 각 시브 축이 서로 적어도 실질적으로 평행하게 연장되도록 서로에 대해 위치된다;

- 상기 구동 기계는 상기 제1 시브를 회전가능하게 구동하도록 동작가능하고, 상기 제2 시브는 상기 인장 부재가 움직이는 경우에만 회전가능하게 구동된다;

- 상기 견인 시스템은 상기 구동 기계에 의해 회전가능하게 구동되는 상기 제1 시브와 제2 시브 중 하나의 시브로부터 상기 제1 시브와 제2 시브 중 다른 시브로 회전 구동 동력을 전달하도록 동작가능한 트랜스미션 디바이스(transmission device)를 포함한다;

- 상기 트랜스미션 디바이스는 상기 제1 시브에 연결된 제1 스프로켓(sprocket), 상기 제2 시브에 연결된 제2 스프로켓, 및 상기 제1 스프로켓과 제2 스프로켓 주위로 연속적인 루프(continuous loop)를 형성하고 상기 제1 스프로켓 및 제2 스프로켓과 맞물려 상기 제1 스프로켓과 제2 스프로켓 사이에 회전 구동 동력을 전달하는 트랜스미션 밴드(transmission band)를 포함한다;

- 상기 견인 시스템은 상기 제1 시브를 제동(braking)하는 것을 지원하도록 동작가능하는 제1 시브 브레이크(sheave brake)와, 상기 제2 시브를 제동하는 것을 지원하도록 동작가능한 제2 시브 브레이크를 포함한다;

- 상기 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크는 상기 각 시브들을 동시에 제동하도록 구성된다;

- 상기 제1 시브는 제1 시브 축 주위로 회전가능하고, 상기 제2 시브는 제2 시브 축 주위로 회전가능하며, 상기 제1 시브와 제2 시브 각각은 상기 각 시브 축에 대해 환형으로 연장되는 시브 접촉 표면을 포함하고, 상기 총 랩핑 각도는 상기 승강 시스템의 정상 동작 동안 상기 인장 부재와 접촉하는 각 시브 접촉 표면의 양을 나타낸다;

- 상기 인장 부재와 상기 제1 시브 및 제2 시브는 이중 랩핑 견인 배열에서 서로에 대해 위치된다;

- 상기 총 랩핑 각도는 제1 랩핑 각도, 제2 랩핑 각도, 제3 랩핑 각도, 및 제4 랩핑 각도의 합계이다;

- 상기 제1 랩핑 각도는 제1 접촉 위치에 인접한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제1 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타내고; 상기 제2 랩핑 각도는 제2 접촉 위치에 인접한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제2 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타내며; 상기 제3 랩핑 각도는 제3 접촉 위치에 인접한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제1 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타내고; 상기 제4 랩핑 각도는 제4 접촉 위치에 인접한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제2 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타낸다;

- 상기 인장 부재는 제1 접촉 위치와 제3 접촉 위치에서 상기 제1 시브와 접촉하고, 상기 인장 부재는 제2 접촉 위치와 제4 접촉 위치에서 상기 제2 시브와 접촉하며, 상기 인장 부재는 상기 제1 승강 물체와 상기 제1 시브의 상기 제1 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 일부 사이의 방향으로 연장되는 제1 부분을 포함하고, 상기 인장 부재는 상기 각 시브의 상기 제1 접촉 위치 및 제2 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분들 사이의 방향으로 연장하는 제2 부분을 포함하며, 상기 인장 부재는 상기 각 시브의 상기 제2 접촉 위치 및 제3 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분들 사이의 방향으로 연장되는 제3 부분을 포함하고, 상기 인장 부재는 상기 각 시브의 상기 제3 접촉 위치 및 제4 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분들 사이의 방향으로 연장되는 제4 부분을 포함하며, 상기 인장 부재는 상기 제2 시브의 상기 제4 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분과 상기 제2 승강 물체 사이의 방향으로 연장되는 제5 부분을 포함한다;

- 상기 인장 부재와 상기 제1 시브 및 제2 시브는 단일 랩핑 견인(single wrap traction) 배열에서 서로에 대해 위치된다;

- 상기 총 랩핑 각도는 제1 랩핑 각도와 제2 랩핑 각도의 합계이다;

- 상기 제1 랩핑 각도는 제1 접촉 위치에 인접한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제1 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타내고, 상기 제2 랩핑 각도는 제2 접촉 위치에 인접한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제2 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타낸다;

- 상기 인장 부재는 제1 접촉 위치에서 상기 제1 시브와 접촉하고, 상기 인장 부재는 제2 접촉 위치에서 상기 제2 시브와 접촉하며, 상기 인장 부재는 상기 제1 승강 물체와 상기 제1 시브의 상기 제1 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분 사이의 방향으로 연장되는 제1 부분을 포함하고, 상기 인장 부재는 상기 각 시브의 상기 제1 접촉 위치 및 제2 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분들 사이의 방향으로 연장되는 제2 부분을 포함하며, 상기 인장 부재는 상기 제2 시브의 상기 제3 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분과 상기 제2 승강 물체 사이의 방향으로 연장되는 제3 부분을 포함한다.

본 발명의 이들 측면과 다른 측면은 아래에 제공된 상세한 설명과 도면을 참조하면 더 명백해질 것이다.

도 1은 승강 시스템의 개략도;
도 2는 다른 승강 시스템의 개략도;
도 3은 다른 승강 시스템의 개략도;
도 4는 도 1의 승강 시스템의 제1 시브와 접촉하는 인장 부재의 단면도.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 승강 시스템(10)의 실시예를 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명의 측면을 설명하지만; 본 발명의 측면은 도면에 도시된 실시예로 제한되지 않는다. 본 발명은 x-축에 대해 연장되는 길이, y-축에 대해 연장되는 폭, 및/또는 z-축에 대해 연장되는 높이를 가지는 것으로 하나 이상의 특징부를 설명할 수 있다. 도면은 각 축을 도시한다.

승강 시스템(10)은 제1 승강 물체(12), 제2 승강 물체(14), 인장 부재(16), 제1 시브(18), 제2 시브(20), 구동 기계(22) 및 견인 시스템(24)을 포함한다. 인장 부재(16)는 제1 승강 물체와 제2 승강 물체(12, 14)를 연결한다. 제1 시브와 제2 시브(18, 20)는 인장 부재(16)와 접촉한다. 구동 기계(22)는 제1 시브와 제2 시브(18, 20) 중 하나의 시브를 회전가능하게 구동하고, 이 시브는 인장 부재(16)와 제1 승강 물체 및 제2 승강 물체(12, 14)를 이동시킬 수 있도록 동작가능하다. 견인 시스템(24)은 승강 시스템(10)의 총 랩핑 각도(α)를 증가하도록 동작가능하여, 승강 시스템(10)의 이용가능한 견인력(TR_{이용가능한})을 증가시키도록 동작가능하다. 총 랩핑 각도(α)와 이용가능한 견인력(TR_{이용가능한})은 아래에서 상세히 설명된다. 견인 시스템(24)은 트랜스미션 디바이스(26)(도 1 참조)와 한 쌍의 시브 브레이크(28, 30)(도 2 및 도 3 참조) 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다.

제1 승강 물체와 제2 승강 물체(12, 14)는 여러 상이한 구조를 각각 구비할 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서, 제1 승강 물체(12)는 엘리베이터 카이고, 제2 승강 물체(14)는 평형추이다.

인장 부재(16)는 여러 상이한 구조를 구비할 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서, 인장 부재(16)는 알려진 방식으로 함께 묶인 복수의 강철 와이어(steel wire)를 포함하는 엘리베이터 로프이다.

제1 시브와 제2 시브(18, 20) 각각은 각 시브 축(32, 34) 주위로 회전가능하다. 제1 시브와 제2 시브(18, 20) 각각은 각 시브 접촉 표면(36, 38)을 포함하고, 이 시브 접촉 표면의 적어도 일부는 각 시브(18, 20)들이 승강 시스템(10)의 동작 동안 그 각 시브 축(32, 34) 주위로 회전될 때 인장 부재(16)와 접촉하도록 구성된다. 제1 시브와 제2 시브(18, 20)는 여러 상이한 형태(configuration)를 구비할 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서, 각 시브 접촉 표면(36, 38)들 각각은 각 시브(18, 20)의 각 제1 시브면 표면(40, 42)과 각 제2 시브면 표면(44, 46) 사이에서 축방향으로 연장된다. 각 시브 축(32, 34)은 각 제1 시브면 표면과 제2 시브면 표면(40, 42, 44, 46)에 의해 획정된 각 평면에 일반적으로 수직인 폭방향으로 연장된다. 각 시브 접촉 표면(36, 38)은 각 시브 축(32, 34)에 대해 환형으로 연장된다. 시브 접촉 표면(36, 38)은 각 시브 축(32, 34)에 대해 동심이다. 시브 접촉 표면(36, 38)들 각각은 승강 시스템(10)의 동작 동안 인장 부재(16)와 접촉하도록 구성된 환형으로-연장되는 시브 그루브(48)(도 4 참조) 중 하나 이상을 획정한다.

시브 접촉 표면(36, 38)들 각각이 하나 이상의 시브 그루브(48)를 형성하는 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같은 실시예에서, 시브 그루브(48)의 형상은 인장 부재(16)의 형상에 대응할 수 있다. 도 4를 참조하면, 예를 들어, 이 실시예에서 시브 그루브(48)는 그루브 시트 부분(50)과 그루브 언더컷 부분(52)을 구비한다. 그루브 시트 부분(50)은 그루브 반경에 의해 부분적으로 획정된 아치형 단면 형상을 구비한다. 인장 부재(16)는 그루브 반경과 적어도 실질적으로 동일한 반경에 의해 획정된 단면 형상을 구비한다. 시브 그루브(48)는 그루브 언더컷 각도(β)를 가지는 것으로 더 설명될 수 있고, 그 중요성은 아래에서 보다 상세히 설명된다.

제1 시브와 제2 시브(18, 20)의 각 사이즈는 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 제1 시브와 제2 시브(18, 20)의 각 직경은 대략 15 cm만큼 작을 수 있는 반면, 다른 실시예에서 제1 시브와 제2 시브(18, 20)의 각 직경은 대략 1.5 m만큼 클 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 시브(18)는 제1 직경을 구비하고, 제2 시브(20)는 제2 직경을 구비하며, 제1 직경과 제2 직경은 서로 실질적으로 상이하다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 제1 시브(18)의 제1 직경은 제2 시브(20)의 제2 직경보다 사이즈가 대략 10 퍼센트(10%) 더 클 수 있다.

제1 시브와 제2 시브(18, 20)의 상대적인 위치는 변할 수 있다. 도면에 도시된 실시예를 포함하여 일부 실시예에서, 제1 시브와 제2 시브(18, 20)는 그 각 축(32, 34)들이 서로 적어도 실질적으로 평행하게 연장되도록 서로에 대해 위치된다. 제1 시브와 제2 시브(18, 20)는 그 각 축(32, 34)들이 동일한 높이방향 위치에 있도록 또는 각 축(32, 34)들 사이의 거리가 높이방향으로 연장되도록 서로에 대해 위치될 수 있다.

인장 부재(16)와 제1 시브 및 제2 시브(18, 20)의 상대적인 위치는 변할 수 있다. 인장 부재(16)와 제1 시브 및 제2 시브(18, 20)는 소위 "이중 랩핑 견인" 배열(도 1 및 도 2 참조), 소위 "단일 랩핑 견인" 배열(도 3 참조), 또는 다른 배열에서 서로에 대해 위치될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 이중 랩핑 견인 배열에서, 인장 부재(16)는 제1 접촉 위치(56)와 제3 접촉 위치(58)에서 제1 시브(18)와 접촉하고, 인장 부재(16)는 제2 접촉 위치(60)와 제4 접촉 위치(62)에서 제2 시브(20)와 접촉한다. 제1 접촉 위치와 제3 접촉 위치(56, 58)는 폭방향으로-연장되는 거리(64)(도 1 참조)만큼 분리되고, 제2 접촉 위치와 제4 접촉 위치(60, 62)는 폭방향으로-연장되는 거리(66)(도 1 참조)만큼 분리된다. 인장 부재(16)는 제1 승강 물체(12)와 제1 시브(18)의 제1 접촉 위치(56)와 접촉하는 인장 부재(16)의 부분 사이에서 일반적으로 높이방향으로 연장되는 제1 부분(68); 각 시브(18, 20)의 제1 접촉 위치 및 제2 접촉 위치(56, 58)와 접촉하는 인장 부재(16)의 부분들 사이에서 일반적으로 길이방향으로 연장되는 제2 부분(70); 각 시브(18, 20)의 제2 접촉 위치 및 제3 접촉 위치(60, 58)와 접촉하는 인장 부재(16)의 부분들 사이에서 일반적으로 길이방향으로 연장되는 제3 부분(72); 각 시브(18, 20)의 제3 접촉 위치 및 제4 접촉 위치(58, 62)와 접촉하는 인장 부재(16)의 부분들 사이에서 일반적으로 길이방향으로 연장되는 제4 부분(74); 및 제2 시브(20)의 제4 접촉 위치(62)와 접촉하는 인장 부재(16)의 부분과 제2 승강 물체(14) 사이에서 일반적으로 높이방향으로 연장되는 제5 부분(76)을 포함한다. 인장 부재(16)의 전술한 부분들 각각은, 승강 시스템(10)의 동작 동안 제1 승강 물체와 제2 승강 물체(12, 14)가 이동될 때 그 길이가 변할 수 있다.

도 3에 도시된 단일 랩핑 견인 배열에서, 인장 부재(16)는 제1 접촉 위치(84)와 제2 접촉 위치(86)에서 제1 시브(18)와 접촉한다. 인장 부재(16)는 제1 승강 물체(12)와 제1 시브(18)의 제1 접촉 위치(84)와 접촉하는 인장 부재(16)의 부분 사이에서 일반적으로 높이방향으로 연장되는 제1 부분(88); 각 시브(18, 20)의 제1 접촉 위치 및 제2 접촉 위치(84, 86)와 접촉하는 인장 부재(16)의 부분들 사이에서 일반적으로 길이방향으로 연장되는 제2 부분(90); 및 제2 시브(20)의 제2 접촉 위치(86)와 접촉하는 인장 부재(16)의 부분과 제2 승강 물체(14) 사이에서 일반적으로 높이방향으로 연장되는 제3 부분(92)을 포함한다. 인장 부재(16)의 전술한 부분들 각각은, 승강 시스템(10)의 동작 동안 제1 승강 물체와 제2 승강 물체(12, 14)가 이동될 때 그 길이가 변할 수 있다.

인장 부재(16)와 제1 시브 및 제2 시브(18, 20)의 상대적인 위치는 하나 이상의 랩핑 각도를 특징으로 할 수 있다. 각 랩핑 각도는 승강 시스템(10)의 정상 동작 동안 인장 부재(16)와 접촉하는 제1 시브와 제2 시브(18, 20)의 각 시브 접촉 표면(36, 38)의 양을 라디안(radian) 단위로 나타난다.

도 1 및 도 2에 도시된 이중 랩핑 견인 배열에서, 승강 시스템(10)은 제1 접촉 위치(56)에서 인장 부재(16)와 접촉하는 제1 시브(18)의 시브 접촉 표면(36)의 양을 나타내는 제1 랩핑 각도(α₁)(도 1 참조); 제2 접촉 위치(60)에서 인장 부재(16)와 접촉하는 제2 시브(20)의 시브 접촉 표면(38)의 양을 나타내는 제2 랩핑 각도(α₂)(도 1 참조); 제3 접촉 위치(58)에서 인장 부재(16)와 접촉하는 제1 시브(18)의 시브 접촉 표면(36)의 양을 나타내는 제3 랩핑 각도(α₃)(도 1 참조); 및 제4 접촉 위치(62)에서 인장 부재(16)와 접촉하는 제2 시브(20)의 시브 접촉 표면(38)의 양을 나타내는 제4 랩핑 각도(α₄)(도 1 참조)를 포함한다. 이 실시예에서, 제1 랩핑 각도(α₁)는 대략 150ㅀ이고; 제2 랩핑 각도(α₂)는 대략 180ㅀ이고; 제3 랩핑 각도(α₃)는 대략 180ㅀ이고; 제4 랩핑 각도(α₄)는 대략 30ㅀ이다.

도 3에 도시된 단일 랩핑 견인 배열에서, 승강 시스템(10)은 제1 접촉 위치(84)에서 인장 부재(16)와 접촉하는 제1 시브(18)의 시브 접촉 표면(36)의 양을 나타내는 제1 랩핑 각도(α₁); 및 제2 접촉 위치(86)에서 인장 부재(16)와 접촉하는 제2 시브(20)의 시브 접촉 표면(38)의 양을 나타내는 제2 랩핑 각도(α₂)를 포함한다. 이 실시예에서, 제1 랩핑 각도(α₁)는 대략 150ㅀ이고, 제2 랩핑 각도(α₂)는 대략 30ㅀ이다.

구동 기계(22)는 여러 상이한 형태를 구비하고 여러 상이한 방식으로 기능할 수 있다. 전술한 바와 같이, 구동 기계(22)는 제1 시브와 제2 시브(18, 20) 중 하나의 시브를 회전가능하게 구동하도록 동작가능하다. 도 1에 도시된 실시예에서, 예를 들어, 구동 기계(22)는 제1 시브(18)를 회전가능하게 구동하도록 동작가능하고, 제2 시브(20)는 아래에 상세히 설명된 바와 같이 트랜스미션 디바이스(26)에 의해 회전가능하게 구동된다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 구동 기계(22)는 제1 시브(18)를 회전가능하게 구동하도록 동작가능하고, 제2 시브(20)는 인장 부재(16)가 움직인 결과 회전가능하게 구동된다. 구동 기계(22)의 동력 출력은, 예를 들어, 제1 승강 물체와 제2 승강 물체(12, 14)의 각 중량을 포함하여 하나 이상의 변수에 따라 변할 수 있다.

트랜스미션 디바이스(26)(도 1 참조)를 포함하는 실시예에서, 트랜스미션 디바이스(26)는 구동 기계(22)에 의해 회전가능하게 구동되는 제1 시브와 제2 시브(18, 20) 중 하나의 시브로부터 제1 시브와 제2 시브(18, 20) 중 다른 시브로 회전 구동 동력을 전달하도록 동작가능하다. 도 1에 도시된 실시예에서, 구동 기계(22)는 제1 시브(18)를 회전가능하게 구동하도록 동작가능하고, 트랜스미션 디바이스(26)는 제1 시브(18)로부터 제2 시브(20)로 회전 구동 동력을 전달하도록 전달가능하다. 트랜스미션 디바이스(26)는 여러 상이한 형태를 구비하고 여러 상이한 방식으로 기능할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 트랜스미션 디바이스(26)는 제1 시브(18)의 제1 시브면 표면(40)에 연결된 제1 스프로켓(78), 제2 시브(20)의 제1 시브면 표면(42)에 연결된 제2 스프로켓(80), 및 이 제1 스프로켓과 제2 스프로켓(78, 80) 주위에 연속적인 루프를 형성하는 트랜스미션 밴드(82)를 포함한다. 이 실시예에서, 트랜스미션 밴드(82)의 내부측은 제1 스프로켓과 제2 스프로켓(78, 80)이 맞물려 이 제1 스프로켓과 제2 스프로켓 사이에 회전 구동 동력을 전달하는 구조(미도시)를 포함한다. 도면에 미도시된 다른 실시예에서, 트랜스미션 디바이스(26)는 하나의 물체로부터 다른 물체로 동력을 전달하도록 동작가능한 하나 이상의 기어 및/또는 하나 이상의 다른 구조를 사용하여 구현될 수 있다.

견인 시스템(24)이 한 쌍의 시브 브레이크(28, 30)(도 2 및 도 3 참조)를 포함하는 실시예에서, 한 쌍의 시브 브레이크(28, 30)는 제1 시브(18)를 제동하는 (즉, 회전을 늦추거나 정지시키는) 것을 지원하도록 동작가능한 제1 시브 브레이크(28)와, 제2 시브(20)를 제동하는 것을 지원하도록 동작가능한 제2 시브 브레이크(30)를 포함한다. 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크(28, 30)는 여러 상이한 형태를 구비하고 여러 상이한 방식으로 기능할 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크(28, 30)는 각각 드럼 브레이크(drum brake)의 형태일 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예를 포함하여 다른 실시예에서, 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크(28, 30)는 각각 디스크 브레이크(disc brake) 형태일 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 제1 시브 브레이크(28)는 제1 시브(18)의 제2 시브면 표면(44)과 마찰로 맞물리는 것에 의해 제1 시브(18)를 제동하는 것을 지원하도록 동작가능하고, 제2 시브 브레이크(30)는 제2 시브(20)의 제2 시브면 표면(46)과 마찰로 맞물리는 것에 의해 제2 시브(20)를 제동하는 것을 지원하도록 동작가능하다. 일부 실시예에서, 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크(28, 30)는 각 시브(18, 20)들을 동시에 제동하도록 구성될 수 있고; 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크(28, 30)는 서로 독립적으로 동작하도록 구성될 수 있고; 및/또는 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크(28, 30)는 함께 동작하도록 구성될 수 있다. 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크(28, 30)를 포함하는 일부 실시예에서, 승강 시스템(10)은 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크(28, 30)를 제어하도록 동작가능한 브레이크 제어기(미도시)를 더 포함한다. 이러한 실시예에서, 브레이크 제어기의 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 브레이크 제어기는 하나 이상의 프로그래밍가능한 프로세서를 포함한다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 과도한 실험 없이 본 명세서에 설명된 기능을 수행하도록 제어기를 적응(예를 들어, 프로그래밍)시킬 수 있을 것이다.

승강 시스템(10)의 동작 조건에서, 구동 기계(22)는 제1 시브와 제2 시브(18, 20) 중 하나 또는 둘 모두를 회전가능하게 구동하여, 인장 부재(16)를 이동시킨다. 동작 조건에서, 이용가능한 견인력(TR_{이용가능한})은 승강 시스템(10)의 요구되는 견인력(TR_요구되는) 이상이어야 한다. 요구되는 견인력(TR_요구되는)은 다음 수식을 사용하여 결정될 수 있다:

(수식 1)

.

수식 1에서, T₁은 제1 승강 물체(12)(예를 들어, 도 1에서 인장 부재(16)의 제1 부분(68) 또는 도 3에서 인장 부재(16)의 제1 부분(88))로부터 연장되는 인장 부재(16)의 부분의 인장력을 나타내는 변수이고, T₂는 제2 승강 물체(14)(예를 들어, 도 1에서 인장 부재(16)의 제5 부분(76) 또는 도 3에서 인장 부재(16)의 제3 부분(92))로부터 연장되는 인장 부재(16)의 부분의 인장력을 나타내는 변수이다. 이 실시예에서, 이용가능한 견인력(TR_{이용가능한})은 다음 수식을 사용하여 결정될 수 있다:

(수식 2)

.

수식 2에서, e는 자연 로그의 밑(base)인 수학적 상수이고, f는 인장 부재(16)와 제1 시브와 제2 시브(18, 20) 사이의 마찰 계수(friction factor)이고, α는 승강 시스템(10)의 총 랩핑 각도를 나타낸다. 총 랩핑 각도(α)는 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이 승강 시스템(10)의 하나 이상의 랩핑 각도들의 합계이다. 수식 2에서, 마찰 계수(f)는 여러 상이한 수식을 사용하여 결정될 수 있다. 마찰 계수(f)를 결정하는데 사용되는 특정 수식은 제1 시브와 제2 시브(18, 20)의 각 시브 접촉 표면(36, 38)의 형상에 적어도 부분적으로 의존할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 제1 시브와 제2 시브(18, 20)의 각 시브 접촉 표면(36, 38)들 각각은 도 4에 도시된 단면 형상을 각각 구비하는 복수의 시브 그루브(48)를 포함한다. 이 실시예에서, 마찰 계수(f)는 다음 수식을 사용하여 결정될 수 있다:

(수식 3)

.

수식 3에서, μ는 마찰 계수(coefficient of friction)이고, β는 전술한 그루브 언더컷 각도(β)이며, π는 그 직경에 대한 원의 원주의 비율인 수학적 상수이다.

전술한 바와 같이, 견인 시스템(24)은 승강 시스템(10)의 총 랩핑 각도(α)를 증가시키도록 동작가능하여, 승강 시스템(10)의 이용가능한 견인력(TR_{이용가능한})을 증가시키도록 동작가능하다.

견인 시스템(24)이 트랜스미션 디바이스(26)(도 1 참조)를 포함하는 실시예에서, 트랜스미션 디바이스(26)는 제1 시브(18)로부터 제2 시브(20)로 회전 구동 동력을 전달하여, 총 랩핑 각도(α)에 기여하는 랩핑 각도의 수를 증가시키는 효과를 구비한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 총 랩핑 각도(α)는 제1 랩핑 각도(α₁), 제2 랩핑 각도(α₂), 제3 랩핑 각도(α₃), 및 제4 랩핑 각도(α₄)의 합계와 같다. 이 실시예에서, 그리하여, 총 랩핑 각도(α)는 대략 540ㅀ이다. 트랜스미션 디바이스(26)가 이 실시예로부터 배제된 경우, 제2 랩핑 각도와 제4 랩핑 각도(α₂, α₄)는 총 랩핑 각도(α)에 기여하지 않아서, 총 랩핑 각도(α)는 대략 330ㅀ일 수 있다.

제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크(28, 30)(도 2 및 도 3 참조)를 포함하는 실시예에서, 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크(28, 30)는 각 제1 시브와 제2 시브(18, 20)를 동시에 제동하여, 총 랩핑 각도(α)에 기여하는 랩핑 각도의 수를 증가시키는 효과를 구비한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 총 랩핑 각도(α)는 제1 랩핑 각도(α₁), 제2 랩핑 각도(α₂), 제3 랩핑 각도(α₃), 및 제4 랩핑 각도(α₄)의 합계와 같다. 이 실시예에서, 그리하여, 총 랩핑 각도(α)는 대략 540ㅀ이다. 트랜스미션 디바이스(26)가 이 실시예로부터 배제된 경우, 제2 랩핑 각도와 제4 랩핑 각도(α₂, α₄)는 총 랩핑 각도(α)에 기여하지 않아서, 총 랩핑 각도(α)는 대략 330ㅀ이다. 도 3에 도시된 실시예에서, 총 랩핑 각도(α)는 제1 랩핑 각도(α₁)와 제2 랩핑 각도(α₂)의 합계와 같다. 이 실시예에서, 그리하여, 총 랩핑 각도(α)는 대략 180ㅀ이다. 트랜스미션 디바이스(26)가 이 실시예로부터 배제된 경우, 제2 랩핑 각도(α₂)는 총 랩핑 각도(α)에 기여하지 않아서, 총 랩핑 각도(α)는 대략 130ㅀ이다.

여러 실시예들이 개시되었으나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 측면이 보다 많은 실시예와 구현을 포함한다는 것이 명백하다. 따라서, 본 발명의 측면은 첨부된 청구범위와 그 균등 범위를 제외하고는 제한되지 않는다. 또한 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 진정한 범위를 벗어남이 없이 여러 변형과 변경이 이루어질 수 있다는 것은 명백할 것이다. 예를 들어, 일부 경우에, 일 실시예와 관련하여 개시된 하나 이상의 특징은 단독으로 사용되거나 또는 하나 이상의 다른 실시예의 하나 이상의 특징과 조합하여 사용될 수 있다.

Claims

승강 시스템으로서,
제1 승강 물체와 제2 승강 물체;
상기 제1 승강 물체와 제2 승강 물체를 연결하는 인장 부재;
상기 인장 부재와 접촉하는 제1 시브(sheave)와 상기 인장 부재와 접촉하는 제2 시브;
상기 제1 시브와 제2 시브 중 하나의 시브를 회전가능하게 구동하도록 동작가능한 구동 기계; 및
상기 승강 시스템의 총 랩핑 각도(wrap angle)(α)를 증가시키도록 동작가능하여, 상기 승강 시스템의 이용가능한 견인력을 증가시키도록 동작가능한 견인 시스템을 포함하는, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 승강 물체는 엘리베이터 카이고, 상기 제2 승강 물체는 평형추인, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 인장 부재는 엘리베이터 로프인, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 시브는 제1 시브 축 주위로 회전가능하고, 상기 제2 시브는 제2 시브 축 주위로 회전가능하며;
상기 제1 시브와 제2 시브 각각은 시브 접촉 표면(sheave contact surface)을 포함하고, 상기 시브 접촉 표면의 적어도 일부는 상기 각 시브가 그 각 시브 축 주위로 회전될 때 상기 인장 부재와 접촉하도록 구성된, 승강 시스템.
제4항에 있어서, 상기 각 시브 접촉 표면들 각각은 상기 각 시브의 제1 시브면 표면(sheave face surface)과 제2 시브면 표면 사이에서 축방향으로 연장되고;
상기 각 시브 축들 각각은 상기 각 제1 시브면 표면과 제2 시브면 표면에 의해 획정된 상기 각 평면에 일반적으로 수직인 방향으로 연장되는, 승강 시스템.
제4항에 있어서, 상기 각 시브 접촉 표면은 상기 각 시브 축에 대해 환형으로 연장되고;
상기 각 시브 접촉 표면들 중 적어도 하나는 상기 승강 시스템의 동작 동안 상기 인장 부재와 접촉하도록 구성된 환형으로-연장되는 시브 그루브(sheave groove)를 획정하고;
상기 시브 그루브의 형상은 상기 인장 부재의 형상에 대응하는, 승강 시스템.
제6항에 있어서, 상기 시브 그루브는 그루브 시트 부분(groove seat portion)과 그루브 언더컷 부분(groove undercut portion)을 구비하고;
상기 그루브 시트 부분은 그루브 반경에 의해 적어도 부분적으로 획정된 아치형 단면 형상을 구비하며;
상기 인장 부재는 상기 그루브 반경과 적어도 실질적으로 동일한 반경에 의해 획정된 단면 형상을 구비하는, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 시브는 제1 직경을 구비하고, 상기 제2 시브는 제2 직경을 구비하며, 상기 제1 직경과 제2 직경은 서로 실질적으로 상이한, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 시브는 제1 시브 축 주위로 회전가능하고, 상기 제2 시브는 제2 시브 축 주위로 회전가능하며;
상기 제1 시브와 제2 시브는 그 각 시브 축들이 서로 적어도 실질적으로 평행하게 연장하도록 서로에 대해 위치된, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 구동 기계는 상기 제1 시브를 회전가능하게 구동하도록 동작가능하고;
상기 제2 시브는 상기 인장 부재가 움직인 결과로만 회전가능하게 구동되는, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 견인 시스템은 상기 구동 기계에 의해 회전가능하게 구동되는 상기 제1 시브와 제2 시브 중 하나의 시브로부터 상기 제1 시브와 제2 시브 중 다른 시브로 회전 구동 동력을 전달하도록 동작가능한 트랜스미션 디바이스(transmission device)를 포함하는, 승강 시스템.
제11항에 있어서, 상기 트랜스미션 디바이스는 상기 제1 시브에 연결된 제1 스프로켓(sprocket), 상기 제2 시브에 연결된 제2 스프로켓, 및 상기 제1 스프로켓과 제2 스프로켓 주위로 연속적인 루프(continuous loop)를 형성하고 상기 제1 스프로켓과 제2 스프로켓과 맞물려 상기 제1 스프로켓과 제2 스프로켓 사이에 회전 구동 동력을 전달하는 트랜스미션 밴드(transmission band)를 포함하는, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 견인 시스템은 상기 제1 시브를 제동(braking)하는 것을 지원하도록 동작가능한 제1 시브 브레이크(sheave brake)와, 상기 제2 시브를 제동하는 것을 지원하도록 동작가능한 제2 시브 브레이크를 포함하는, 승강 시스템.
제13항에 있어서, 상기 제1 시브 브레이크와 제2 시브 브레이크는 상기 각 시브들을 동시에 제동하도록 구성된, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 시브는 제1 시브 축 주위로 회전가능하고, 상기 제2 시브는 제2 시브 축 주위로 회전가능하며;
상기 제1 시브와 제2 시브 각각은 상기 각 시브 축에 대해 환형으로 연장되는 시브 접촉 표면을 포함하고;
상기 총 랩핑 각도는 상기 승강 시스템의 정상 동작 동안 상기 인장 부재와 접촉하는 각 시브 접촉 표면의 양을 나타내는, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 인장 부재, 상기 제1 시브, 및 상기 제2 시브는 이중 랩핑 견인(double wrap traction) 배열에서 서로에 대해 위치된, 승강 시스템.
제16항에 있어서, 상기 총 랩핑 각도는 제1 랩핑 각도, 제2 랩핑 각도, 제3 랩핑 각도, 및 제4 랩핑 각도의 합계인, 승강 시스템.
제17항에 있어서, 상기 제1 랩핑 각도는 제1 접촉 위치에 인접한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제1 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타내고; 상기 제2 랩핑 각도는 제2 접촉 위치와 접촉한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제2 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타내며; 상기 제3 랩핑 각도는 제3 접촉 위치에 인접한 상기 인장 부재와 접촉한 상기 제1 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타내고; 상기 제4 랩핑 각도는 제4 접촉 위치와 인접한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제2 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타내는, 승강 시스템.
제16항에 있어서, 상기 인장 부재는 제1 접촉 위치와 제3 접촉 위치에서 상기 제1 시브와 접촉하고;
상기 인장 부재는 제2 접촉 위치와 제4 접촉 위치에서 상기 제2 시브와 접촉하며;
상기 인장 부재는 상기 제1 승강 물체와 상기 제1 시브의 상기 제1 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분 사이의 방향으로 연장되는 제1 부분을 포함하고;
상기 인장 부재는 상기 각 시브의 상기 제1 접촉 위치 및 제2 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분들 사이의 방향으로 연장되는 제2 부분을 포함하고;
상기 인장 부재는 상기 각 시브의 상기 제2 접촉 위치 및 제3 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분들 사이의 방향으로 연장되는 제3 부분을 포함하며;
상기 인장 부재는 상기 각 시브의 상기 제3 접촉 위치 및 제4 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분들 사이의 방향으로 연장되는 제4 부분을 포함하고;
상기 인장 부재는 상기 제2 시브의 상기 제4 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분과 상기 제2 승강 물체 사이의 방향으로 연장되는 제5 부분을 포함하는, 승강 시스템.
제1항에 있어서, 상기 인장 부재와 상기 제1 시브와 제2 시브는 단일 랩핑 견인(single wrap traction) 배열에서 서로에 대해 위치된, 승강 시스템.
제20항에 있어서, 상기 총 랩핑 각도는 제1 랩핑 각도와 제2 랩핑 각도의 합계인, 승강 시스템.
제21항에 있어서, 상기 제1 랩핑 각도는 제1 접촉 위치에 인접한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제1 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타내고, 상기 제2 랩핑 각도는 제2 접촉 위치에 인접한 상기 인장 부재와 접촉하는 상기 제2 시브의 시브 접촉 표면의 양을 나타내는, 승강 시스템.
제20항에 있어서, 상기 인장 부재는 제1 접촉 위치에서 상기 제1 시브와 접촉하고;
상기 인장 부재는 제2 접촉 위치에서 상기 제2 시브와 접촉하며;
상기 인장 부재는 상기 제1 승강 물체와 상기 제1 시브의 상기 제1 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분 사이의 방향으로 연장되는 제1 부분을 포함하고;
상기 인장 부재는 상기 각 시브의 상기 제1 접촉 위치 및 제2 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분들 사이의 방향으로 연장되는 제2 부분을 포함하며;
상기 인장 부재는 상기 제2 시브의 상기 제3 접촉 위치와 접촉하는 상기 인장 부재의 부분과 상기 제2 승강 물체 사이의 방향으로 연장되는 제3 부분을 포함하는, 승강 시스템.