KR0156269B1 - 리프팅기 내에서 평행하게 이동가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하는 장치 - Google Patents

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Abstract

리프팅기에서 평행으로 이동 가능한 캐리지로 부터 케이블에 의해 매달린부하의 전달을 제어하기 위한 장치에 있어서 상기 캐리지의 속도가 속도 고정점을 만들기 위해 합산된 출력을 가증된 위치 교정자 및 각 교정자에 의해 제어된다. 리프팅기 오퍼레이터는 적당하게 선택된 제어 모드에서 교정자를 구동하는 제어 유닛에 연결된 조작 모드 선택기를 가진다.

Description

리프팅기 내에서 평행하게 이동가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하는 장치
제1도는 본 발명에 따르는 장치의 도식도.
제2도는 내지 제5도는, 자동 조작, 보조 수동 조작, 수동 조작 및 요동차단 제어모드로 각각 작동되는 장치의 주요 구성요소.
제6도는 다양한 작동모드에서 장치의 작동 및 비작동 상태 유닛의 도식도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 캐리지 11,12 : 가변 속도 드라이브
13 : 케이블 14 : 하중물
20 : 제어 및 다이알로그 수단 24 : 셀렉터
30 : 속도제어 시스템 31 : 제어유닛
34 : 합산유닛 36 : 계산유닛
본 발명은 리프팅기내에서 평행하게 이동가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하는 장치에 관한 것이다.
이동하는 오버헤드 크레인 및 갠트리 크레인 같은 리프팅기는 가변 속도 드라이브에 연결된 한 개 이상의 수평 이동 모터와 케이블 및 하중물을 올리거나 내리는 하중물 매달림 장치와 결합한 한 개 이상의 리프팅 올리거나 내리는 하중물 매달림 장치와 결합한 한 개 이상의 리프팅 모터에 의해서 평행하게 이동가능한 캐리지를 구비한다. 상기 하중물은 수평 및 수직이동의 조합에 의해서 초기 위치에서부터 최종 또는 목표위치까지 이동된다.
특히 하중물에 전해진 가속 때문에, 매달린 하중물은 수평 이동의 방향에서, 이후에 요동이라 부르는, 약한 감쇄 움직임을 얻고, 이것은 하중물을 부드럽고 안전하게 이동하도록 제어되어야만 한다. 기계가 컨테이너 갠트리 크레인인 특별한 경우에, 컨테이너가 놓어지는 정밀도는 5cm정도이고 이것은 요동운동이 제거되어야 한다.
프랑스 특허 제2 571 867호는 교정기 신호가 진자의 각속도로부터 결정되는 캐리지 이동 모터를 제어하는 신호를 부가한 캐리지 가속을 동적제어하여 매달린 하중물의 진동을 감쇄시키는 것을 상술한다. 상술한 시스템은 캐리지의 위치제어나 조작자외 조작 모드 선택을 불가능하게 한다.
국제 특허 제 91 14 644호는 하중물을 배치하는 동안에 수학적 모델을 사용한 예측 제어에 의해서 하중물의 진동이 감소되는 매달린 하중물을 이동시키는 방법을 기재한다. 이런 종류의 방법에 있어서의 결점은 모든 경우에 있어서, 특히 저속 또는 단거리로 이동하기 위해 요구되는 동작이 없다는 것이다. 또한, 소정의 처리는 하중물의 경로가 미리 알려져 있어서 하중물 리프팅 처리 및 캐리지 이동처리의 분리를 불가능하게 한다. 사용될 수 있는 유일한 제어 모드는 자동순환이다.
본 발명의 목적은 고도의 정밀함 및 제어받는 하중물 요동과 함께 어떤 예측적인 수학적인 모델을 필요하지 않고, 위치 교정기 및 각도 교정기를 결합한 수평 이동 속도 제어 장치에 의해서 매달린 하중물을 목표를 향해 이동시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 리프팅기 조작자에게 몇 개의 조작모드(완전 자동 조작, 보조수동조작 및/또는 속도 제어장치 전부 또는 일부를 사용하는 요동 삭제 제어 ( 요동 - 차단 ))를 선택하도록 한다는 것이다.
본 발명은 이동하는 오버헤드 크레인 또는 갠트리 크레인 같은 리프팅기에서 평행하게 이동 가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하기 위한 장치이고 다음을 구비한다.
기계 조작자의 의도대로 되는 제어 및 다이알로그 수단과,
상기 캐리지에 결합된 한 개 이상의 수평 이동 모터, 각각의 신호를 제공하기 위해 매달린 높이, 하중물의 요동각 및 각속도 및 캐리지의 선형 위치를 감지하는 수단과,
상기 감지 수단으로부터 수신된 신호에 의해 하중물 요동을 최소화하는 캐리지의 움직임을 일으키는 속도 제어 시스템을 구비하며,
상기 속도제어 시스템은 측정된 위치 신호(X) 및 목표 위치 값(Xb)을 수신해서 게인(ki)에 의해 가중된 목표 위치(△X)에 대한 오프셋을 전달하기에 적합한 캐리지 위치 교정기와,
측정된 요동 각신호(θ) 및 각각의 각속도 신호(θ`)를 수신하며 이들 신호에 각각의 게인(k2, k3)을 할당하기에 적합한 요동각 교정기와,
매달린 높이 신호(L)에 따라 게인(k1,k2,k3)의 값을 실시간 보간법에 의해 결정하는 계산유닛과,
상기 두개의 교정기로부터 수신된 가중치를 합산하여 캐리지 변위모터와 결합된 가변속도 드라이브에 속도 설정지점 신호(VC = k1△X+k2θ+k3θ`)를 전달하는 합산유닛을 구비한다.
이러한 장치는 이렇게 최종적으로 후속하는 매개 변수(초기 교란 (초기 요동) 또는 이동중에 발생하는 교란(바람의 영향, 하중물의 높이 변화)에 관계없는 캐리지 변위 속도, 캐리지 위치 오차, 요동각, 요동 각 속도)들을 0으로 만듬으로써 목적지에 하중물을 이동시켜 위치시키는 것과 같은 하중물의 동적반응을 제어한다.
적용된 특별한 제어처리의 결과 중 하나는 진자의 길이가 40m를 넘지않을 경우에 최대 토크 및 모터 속도로 하중물이 ±5cm의 정확도로 목표에 놓여질 수 있다는 것이다.
제어 및 다이알로그 수단은 바람직하게는
상기 캐리지 변위의 수동 제어용 제어 스위치와,
하중물 올림의 수동 제어용 제어 스위치와,
자동 및 보조 수동 조작 모드를 선택하기에 적합한 조작 모드 선택기를 구비하고,
상기 제어 및 다이알로그 수단은 선택된 조작 모드에 따라서 위치 센서를 선택적으로 구동시키거나 비구동시키는 제어유닛에 바람직하게 연결된다.
다이얼로그 유닛은 자동 제어하에서 요구되는 목표 위치값을 조작자가 결정하거나 구동하게 한다. 요동방지유닛은 순환 개시위치값이 목표위치값으로써 위치 교정기에 공급되도록 통제한다.
본 발명의 실시예는 실예를 제한하지 않는 방식으로 이하에 기재된다.
제1도의 이동 제어 장치는 가변 속도 드라이브(11)에 연결된 한 개 이상의 모터(M1)에 의해서 가변속도(V)에서 X방향을 따라 평행이동할 수 있는 캐리지(10)를 갖는 이동하는 오버헤드 크레인, 갠트리 크레인 등과 같은 리프팅기와 결합된다. 상기 캐리지는 또한 가변 속도 드라이브(12) 에 연결된 한 개 이상의 모터(M2) 와 결합되어 질량 M 의 하중물 (14) (예를 들면, 컨테이너) 이 매달린 케이블(13)의 길이(L)를 변화시킨다. 가속도를 포함한 교란효과로 인해, 하중물은 각(θ) 및 각속도(θ`)로 한정된 X방향으로 진자 또는 요동운동을 시작하기 쉽다. 상기 장치의 목적은 최종 위치로 접근시 제거된 모든 요동과 함께 초기 위치 A에서 최종 위치 B까지 하중물을 이동시키는 것이다.
결국 본 장치는 캐리지 운동속도를 조절하는 후술된 폐쇄 루프 제어 시스템을 구비한다. 센서(도시 않음)는 캐리지 및 하중물과 결합되어 캐리지의 위치(X), 요동각(θ), 진동운동의 각속도(θ`) 및 매달린 길이(L)를 각각 나타내는 제어 시스템 신호를 공급한다. 하중 물의 질량 M에 반응하는 센서는 하중물의 존재를 검출하며 어떤 경우에는 제어폐쇄루프와 통합되기 위해 부가될 수도 있다. 센서는 일반적인 형태이며, 바람직하게는 광센서인 각도센서이다. 상기 각속도 신호는 각도센서에 의해서 공급되거나 각 신호로부터 제어 시스텐에서 계산된다.
기계 조작자는 다양한 제어 및 다이알로그 수단(20) (속도 제어 시스템(30)에 설정지점 속도(Vcm)를 제공하기 위해 조작되는 캐리지 변위 제어 스위치, 리프팅 모터(M2)와 결합된 가변 속도 드라이브(12)의 시스템(30)으로부터 분리한 리프팅 처리장치(23)를 지나 수동 제어를 하는 리프팅 제어 스위치(22), 수동 조작상태 C0, 자동 조작상태 C1 및 보조 수동 조작상태 C2로 설정된 셀렉터(24))을 구비한다. 자동조작을 위해서 다이알로그 유닛(25)은 누름단추(26)가 자동이동 순환을 시작하기 위해서 눌러질때 요구되거나 검출되는 목표 위치의 값XB을 조작자가 설정하여 표시 및/또는 구동하도록 한다.
누름단추(27)는 움직이거나 정지한 캐리지와 함께 수행될 수 있는 자동 요동차단순환을 시작한다. 제어수단(21,24-27)은 적절하게는, 전기기계식, 전자식 및/또는 소프트웨어식 일 수도 있고, 연결수단(28)에 의해 시스템(30)에 연결된다.
제어 시스템(30)은 제어유닛(31), 위치교정기(32), 요동각 교정기(33) 및 합산유닛(34)을 포합한다. 인터페이스 유닛(35)은 각각의 센서에 의해 제공된 신호로부터 얻어진 위치 (X), 요동각(θ), 각속도(θ`) 및 매달린 길이(L)신호를 공급한다. 위치 교정기(32)는 위치값 XB이 다이알로그 유닛(25)에 의해 공급되거나 구동될때의 위치신호 X와 목표 위치값XB또는 요동차단 순환이 시작될 때 초기 위치 신호 X0를 수신한다. 위치 교정기는 X-XB또는 X-XO의 차이에 가중치 또는 게인(k1)을 할당한다. 각도 교정기(33)는 각도신호(θ) 및 각속도 신호(θ`)를 수신하여 그것 각각에 가중치 또는 게인(k2, k3)을 할당한다. 상기 게인(k1, k2, k3)은 계산유닛(36)에 의해 실시간 보간법으로 결정되고 케이블의 길이 L 및 (적용 가능한 곳에서, 불연속적으로) 요동의 진폭 뿐만 아니라 모터 M1/가변 속도 드라이브 결합체(11)의 동적 특성에 의존한다. 교정기는 합산유닛(34)에 연결되어 최대 제한값(K1△X, k2θ 및 k2θ`)을 공급한다. 합산유닛은 이들을 합산하여 가변 속도 드라이브(11)를 통과하는 가변 설정지점 속도신호(VC)를 만든다. 실시간내에서 게인을 예정하는 것은, 어떤 적당한 보간모드, 예를 들면 퍼지제어 또는 신경망 모드 또는 학습성 모드, 에 의해서도 얻어질 수 있다. 그것은 산업상 프로그래밍 할 수 있는 제어기 회로 기판위에 설치되기 좋다.
제어유닛(31)은 제어 시스템(30)의 조작을 관리하고 또한 제어수단(20)에 의해 공급되어 연결수단(28)을 지나 수신된 신호 S1내지 S4에 기초하여 교정기(32,33) 각각에 대해 구동신호 SVX 및 SVθ를 출격한다. 보충적인 해제 신호가 이 구동 대신 사용될 수도 있다. 제어 시스템은 한 개 이상의 프로그램밍 가능한 제어기 전자 모듈에 설치된 전자 또는 소스트웨어 수단을 사용한다.
제2도는 자동모드에서의 작동을 도시한다. 조작자는 셀렉터(24)를 C1상태로 설정하고 목표 결정 유닛(25)을 필요값 XB로 조절하거나 구동한다. 제어유닛(31)은 조작자가 자동순환 개시단추(26)를 누르는 즉시 신호S1을 수신하며 각각의 명령 또는 신호 SVX 및SVθ에 의해서 두 개의 교정기(32,33)를 구동시킨다. 합산유닛은 두 개의 교정기로 부터의 가중치 VCX 및 VCθ를 합산하여 가변 설정지점 값(VC)을 출력한다.
제3도는 보조 수동 조작 모드를 도시한다. 조작자는 셀렉터(24)를 C2상태로 설정하며 제어 스위치에 가해진 작동에 따라 가변하고 신호 VCM의 형태로 합산유닛에 주입되는 속도 설정지점을 출력하는 제어 스위치(21)를 조작한다. 이것은 VCM을 각도 교정기(33)로 부터의 설정지점 VCθ과 합하여 VC를 발생시킨다. 제어유닛은 제어수단(20)으로부터 신호 S2를 수신하여 교정기(33)에 구동 신호 SVθ를 보낸다. 그러나, 그것은 위치 교정기(32)에는 어떤 구동 신호(또는 해지 신호)도 보내지 않아서, 그러므로 교정기(32)가 작동하지 않은채 남겨진다.
제4도는 순수한 수동제어를 도시한다. 셀렉터는 C0위치로 설정된다. 제어유닛은 신호 S3를 받고 두 개의 교정기(32,33)를 구동(또는 해지)시키지 않는다. 속도는 제어스위치(21)를 구동해서 발생된 설정지점 VCM에 의해 완전히 제어된다.
제5도는 요동차단제어 모드를 도시한다. 하중물을 이동시키는 동안이나 하중물 고정중에 조작자는 특별한 누름 단추(27)를 눌러서 준정적 제어순환을 개시한다. 제어수단(20)에 의해 발생된 신호 S4는 유닛(37)에 의해 저장될 위치값(X)의 순환값 X0의 개시를 유발한다. 이 값은 교정기(32)에 공급된다. 신호 S4는 제어유닛(31)이 두 교정기(32,33)을 구동하도록 한다. 요동이 제거된 후에, 캐리지는 그의 위치 X0로 되돌려 진다. 제어 스위치(21)가 정지상태이며 정지상태의 하중물로 사용되거나 자동제어 순환을 인터럽트함으로써 사용될때만 요동차단 제어가 가능하다.
자동순환 중에 조작자는 보조적 수동장치 덕택에 제어 스위치(21)에 의해 수동제어를 재개할 수 있다. 제어유닛(31)은 제어스위치(21)가 작동되자 마자 교정기 구동신호 SVX, SVθ를 인터럽트한다. 인터럽트된 순환을 재개하기 위해서 자동순환 개시조작이 반복되야만 한다.
리프팅기 처리를 기재한 실시예에 있어서, 프로그래밍된 경우라고 할지라도, 그것은 캐리지 위치처리에 독립적으로 영향을 받는다는 것을 주목할만 하다. 위치 및 각도 교정 신호 VCM 및 VCθ는 허용한계내에서 그것들을 유지하기 위해 합산유닛으로 공급되기 전에 유리하게 최대 한계가 된다.
제6도는 후속하는 이동 장치의 개개의 조작 모드(완전자동모드 MM, 보조 수동 모드 MMA, 자동 모드 MA, 요동차단 모드 CB)에서 위치 교정기(32), 각도 교정기(33), 캐리지 변위 제어 스위치(21) 및 다이알로그 유닛(25)의 구동(1) 또는 비구동(0)상태를 도시하는 표이다. 제어유닛은 이전에 언급한 유닛들을 구동시키거나 비구동 시킨다. 만약 선택기가 자동으로 설정되고, 캐리지 변위 제어 스위치가 작동하지 않고, 요동차단 제어기가 작동하지 않고 또한 목적이 조작자에 의해서 결정 및/또는 확정되는 경우에 자동조작이 구동됨을 주목하라.
상기 장치는 리프팅기가 두 개의 수평이동 직교축을 가져서 유사한 주기 및 분리된 진폭의 직교 요동운동을 제거하는 경우에 적용가능하다.

Claims (6)

  1. 이동하는 오버헤드 크레인 또는 갠트리 크레인 같은 리프팅기에서 평행하게 이동가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하기 위한 장치에 있어서, 기계 조작자의 의도대로 되는 제어 및 다이알로그 수단과, 상기 캐리지에 결합된 한 개 이상의 수평 이동 모터, 각각의 신호(L,θ,X)를 제공하기 위해 매달린 높이, 하중물의 요동각 및 각속도 및 캐리지의 선형 위치를 감지하는 수단과, 상기 감지 수단으로부터 수신된 신호에 의해 하중물 요동을 최소화하는 캐리지의 움직임을 일으키는 속도제어 시스템을 구비하며, 상기 속도제어 시스템이, 측정된 위치 신호(X) 및 목표 위치값(XB)을 수신해서 게인(k1)에 의해 가중된 목표 위치(△X)에 대한 오프셋을 전달하기에 적합한 캐리지 우치 교정기와, 측정된 요동각 신호(θ) 및 각각의 각속도 신호(θ`)를 수신하며 이들 신호에 각각의 게인 (K2,K3)을 할당하기에 적합한 요동각 교정기와, 매달린 높이 신호(L)에 따라 게인 (k1,k2,k3)의 값을 실시간 보간법에 의해 결정한는 계산유닛과, 상기 두 개의 교정기로부터 수신된 가중치를 합산하여 캐리지 변위 모터와 결합된 가변 속도 드라이브에 속도 설정지점 신호(VC=K1△X+K2θ+K3θ`)를 전달하는 합산유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 리프팅기에서 평행하게 이동가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 및 다이알로그 수단이 상기 캐리지 변위의 수동제어용 제어 스위치와, 하중물 오림의 수동 제어용 제어 스위치와, 자동 및 보조 수동 조작 모드를 선택하기에 적합한 조작 모드 셀렉터를 구비하여, 상기 제어 및 다이알로그 수단이 선택된 조작모드에 따라서 위치센서를 선택적으로 구동 또는 비구동시키는 제어유닛에 연결되는 것을 특징으로 하는 리프팅기에서 평행하게 이동가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 셀렉터가 상기 제어유닛이 상기위치 및 각도 교정기를 비구동시키는 수동 조작세트를 갖는 것을 특징으로 하는 리프팅기에서 평행하게 이동가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하기 위한 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제어 및 다이알로그 수단이 순환 개시위치(X0)가 목표 위치값으로써 상기 위치 교정기로 공급되는 제어순환을 통제하기에 적합한 전용 요동 제거기 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 리프팅기에서 평행하게 이동가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어 및 다이알로그 수단이 목표 위치 신호(XB)를 상기 위치 교정기에 공급하는 목표 결정 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 리프팅기에서 평행하게 이동가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서, 실시간 보간법에 의해서 상기 게인을 계산하기 위한 상기 계산유닛이 산업상 프로그래밍 가능한 제어기 회로기판으로 합체되는 것을 특징으로 하는 리프팅기에서 평행하게 이동가능한 캐리지로부터 케이블에 매달린 하중물의 이동을 제어하기 위한 장치.
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