KR100225136B1 - 선박용 하역기계의 제어장치 - Google Patents

선박용 하역기계의 제어장치 Download PDF

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오자와 미토시
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Abstract

본 발명은 하역중인 선박의 움직임의 영향을 받지 않는 선박용 하역기계의 제어장치를 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것으로, 소취부의 선단상부에 반사경(13)을 설치하고 제1의 거리계(11)는 수직컨베이어에 설치되어 상기 선창내벽까지의 거리를 계측함과 동시에 상기 반사경을 통하여 그 반사경에서 선창내 상벽까지의 거리를 측정하고, 그 제1의 거리계와 반대측의 상기 수직컨베이어에는 제2의 거리계(12)를 설치하고, 회전구동수단(41-3, 42-3)은 상기 제1, 제2의 거리계를 수평방향으로 회전시키고, 제어수단(43)은 그 회전구동수단의 구동제어를 행함과 동시에 붐의 선회각, 기복각, 상기 제1, 제2의 거리계에서의 계측정보에 기초하여 상기 해치입구의 위치정보를 산출하고, 산출된 위치정보에 따라 상기 붐, 수직컨베이어 및 소취부등의 이동제어를 행하는 구성으로 되어 있는 것이다.

Description

선박용 하역기계의 제어장치
제1도는 본 발명을 적용한 수직반송부의 주요부의 개락구성을 나타낸 도면.
제2도는 본 발명에 의한 제어장치의 주요부의 개략구성을 나타낸 도면.
제3도는 본 발명에 의하여 수직반송부의 소정부분의 위치를 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면.
제4도는 본 발명에 의하여 해치(hatch)입구의 가장자리부분의 위치를 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면.
제5도는 본 발명에 의하여 선박의 선폭 및 선길이 방향의 움직임을 계산하는 원리를 설명하기 위한 도면.
제6도는 본 발명에 의하여 선박의 상하방향의 움직임을 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면.
제7도는 연속식 언로더에 의한 종래의 하역작업을 설명하기 위한 도면.
제8도는 제7도의 A-A선에 의한 횡단면도.
제9도는 제7도의 B-B선에 의한 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11, 12 : 제1, 제2의 광파거리계 13 : 반사경
14 : 선벽검출기 21 : 이동장치
23 : 붐 25 : 소취부(搔取部)
26 : 수직컨베이어 28 : 해치입구의 가장자리부분
본 발명은 연속식언로더와 같이 선창(船倉)내에 버킷엘리베이터등의 수직컨베이어, 소취부(搔取部)를 넣어 석탄, 코우크스등의 하역대상물의 하역작업을 행하는 하역기계의 충돌방지 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박을 대상으로한 하역작업에서는 하역대상물의 증감 및 물결등으로 인하여 선박이 선박의 길이방향, 상하방향으로 움직이곤 한다. 그러므로 해치(hatch)입구를 통하여 수직컨베이어, 소취부를 선창내에 넣고, 소취부를 선창의 내벽을 향하도록 하여 하역을 행할 때에는 특히 수직컨베이어가 해치입구의 가장자리부분에 충돌하지 않도록 어떤 충돌방지수단을 강구할 필요가 있다.
제7도 내지 제9도를 참조하여 종래의 하역기계의 충돌방지장치에 사용되었던 위치검출장치에 대하여 설명한다. 제7도에 있어서, 안벽(岸壁)등 선체(船體; 1)가 접안(接岸)가능한 육지위에 이동장치(21)를 일정방향으로 주행이 자유롭도록 설치하고, 이 이동장치(21)에 붐(Boom; 23)을 기복(起伏)이 자유롭도록 구비하고 있다. 붐(23)의 선단에는 수직반송부를 지지시켜 선창(2)내의 석탄, 오일코우크스등의 하역대상물을 퍼올릴 수 있도록 하고 있다. 수직반송부는 소취부(25)와 이것으로 퍼낸 하역대상물을 윗쪽으로 반송하는 수직컨베이어(26)를 포함한다. 수직컨베이어(26)는 케이싱(casing)으로 싸서 케이싱상단부를 붐(23)에 지지시키고 있고 이들의 조립체는 컬럼(27)이라 불리운다. 종래에는 이 컬럼(27)이 이동 및 하역작업도중 선체(1)의 해치입구의 가장자리부분(28)에 충돌하는 것을 방지하기 위하여 컬럼(27)에 접촉형의 위치검출장치를 취부하고 있다.
제8도 및 제9도를 참조하면, 컬럼(27)의 외측에 프레임(30)을 회동이 자유롭도록 취부하고 있다. 이 프레임(30)에는 암(31)을 지지시키고 이 암(31)의 회전방향(도면중 화살표로 표시한다.)에 접촉형의 리미트 스위치(32)를 취부하고 있다. 이와같이 하면 컬럼(27)이 해치입구의 가장자리부분(28)에 접근하였을 경우, 먼저 암(31)이 해치입구의 가장자리부분(28)에 접촉하여 회전함으로써 리미트스위치(32)가 작동하여 컬럼(27)이 해치입구의 가장자리부분(28)에 접근하고 있는 것을 검지할 수 있다.
그러나 상술한 접촉형 위치검출장치는 컬럼(27)이 이동하여 해치입구의 가장자리부분(28)에 검출용 암(31)이 충돌한 다음에야 컬럼(27)의 이동을 정지시키므로 검출기가 파손되기 쉽다.
한편, 종래의 자동운전방식에서는 미리 수직반송부의 이동범위를 정해놓고, 그 범위내에서 프로그램 혹은 통상적인 운전에 의해 정해진 궤적(軌跡)을 더듬듯이 운전하고 있다. 그러나, 이 경우에도 상술한 하역중인 선박의 움직임을 파악할 수 없으므로, 이동범위는 충돌을 고려하여 충분히 좁히지 않으면 안된다고 하는 문제점이 있다.
그러므로, 본 발명의 과제는 하역중인 선박의 움직임에 영향을 받지 않는 선박용 하역기계의 제어장치를 제공하는데에 있다.
제1의 발명에 의하면, 해치입구에서 붐을 통하여 선창내에 수직컨베이어, 소취부를 넣어 하역대상물의 하역작업을 행하는 하역기계의 제어장치에 있어서, 상기 소취부의 선단상부에 설치한 반사경과, 상기 수직컨베이어에 설치되어 상기 선창 내벽까지의 거리를 계측함과 동시에, 상기 반사경을 통하여 그 반사경으로부터 상기 선창내 상벽까지의 거리를 측정하는 제1의 거리계와, 그 제1의 거리계와는 반대측의 상기 수직컨베이어에 설치된 제2의 거리계와, 상기 제1, 제2의 거리계를 수평방향으로 회전시키는 회전구동수단과, 그 회전구동수단의 구동제어를 행함과 동시에, 상기 붐의 선회각(旋回角), 기복각(起伏角), 상기 제1, 제2의 거리계에 의한 계측정보에 기초하여 상기 해치입구의 위치정보를 산출하고, 산출된 위치정보에 기초하여 상기 붐, 수직컨베이어 및 소취부등의 이동제어를 행하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 선박용 하역기계의 제어장치가 얻어진다.
그리고 상기 제어수단은 상기 붐의 선회각, 기복각에 의해 상기 수직 컨베이어의 소정부분의 위치를 산출하는 단계와, 상기 선창내에 상기 소취부를 넣을 때 상기 제1, 제2의 거리계에 의해 상기 해치입구의 위치를 산출하는 단계와, 상기 소취부가 상기 선창내에 있을때에 상기 제1, 제2의 거리계에 의해 얻어진 상기 선창내벽까지의 거리에 기초하여 상기 해치입구의 수평방향의 위치정보를 수정하는 단계와, 상기 제1의 거리계에 의해 얻어진 상기 선창내벽 상부까지의 거리에 기초하여 상기 해치입구의 수직방향의 위치정보를 수정하는 단계를 실행하는 것이다.
제2의 발명에 의하면, 소취부의 선단상부에 설치한 반사경과, 수직 컨베이어에 설치되어 선창내벽까지의 거리를 계측함과 동시에, 상기 반사경을 통하여 그 반사경으로부터 선창내 상벽까지의 거리를 측정하는 거리계와, 상기 거리계를 수평방향으로 회전시키는 회전구동수단과, 그 회전구동수단의 구동제어를 행함과 동시에 붐의 선회각, 기복각, 상기 거리계에서의 계측정보에 기초하여 해치입구 밑가장자리의 높이위치정보를 산출하고, 산출된 높이위치정보에 기초하여 상기 붐, 수직컨베이어 및 소취부등의 이동제어를 행하는 제어수단을 구비하고, 상기 제어수단은 상기 붐의 선회각, 기복각에 의해 상기 수직컨베이어의 소정 부분의 위치를 산출하는 단계와, 상기 선창내에 상기 소취부를 넣을 때에 상기 거리계에 의해 상기 해치입구의 밑가장자리 위치를 산출하는 단계와, 상기 거리계에 의해 얻어진 상기 선창내벽 상부까지의 거리에 기초하여 상기 해치입구 밑가장자리의 높이위치정보를 수정하는 단계를 실행하는 선박용 하역기계의 제어장치가 얻어진다.
제1의 발명에 의하면, 제어수단이 수직컨베이어 및 소취부의 수평방향의 위치 및 수직방향의 위치를 파악함과 동시에 하역대상물을 끌어올림에 따른 선박의 수평방향 및 수직방향의 위치 편차를 파악하여 이동제어를 행함으로써 수직컨베이어 및 소취부가 해치입구 및 선창내 상벽에 충돌하는 것을 방지한다.
제2의 발명에 의하면, 제어수단이 소취부의 수직방향의 위치를 파악함과 동시에 하역대상물을 끌어올림에 따른 선박의 수직방향의 위치편차를 파악하여 이동제어를 행함으로써 소취부가 선창내 상벽에 충돌하는 것을 방지한다.
[실시예]
제1도에 나타낸 바와같이 수직컨베이어(26)의 최하부에는 그 양측에 제1, 제2의 광파거리계(11, 12; 12는 제4도 참조)가 설치되어 있다. 제1, 제2의 광파거리계(11, 12)는 회전구동계(제2도 참조)에 의해 수직축을 중심으로 회전가능하도록 되어 있다. 소취부(25)에는 그 선단상부에 약 45도의 경사각도로 고정한 반사경(13)을 설치하고, 제1 또는 제2의 광파거리계(11, 12)(이하, 제1의 광파거리계(11)의 경우에 대하여 설명한다.)에의해 반사경(13)에서 바로 위를 향하는 측거용(測距用) 광로를 설정할수 있도록 하고 있다. 또한, 소취부(25)의 선단에는 선창내벽까지의 거리를 검출하기 위한 선벽검출기(14)가 설치되어 있다. 그리고 도시하지 않았으나 반사경(13)에는 하역으로 인해 부착되는 먼지등을 압축공기로 날려보내기 위한 에어노즐이 설치되어 있다.
제2도를 참조하여 본 발명에 의한 제어장치는 계측계(計測系)로서 제1의 광파거리계(11)를 포함하는 제1의 계측계(41)와 제2의 광파거리계(12)를 포함하는 제2의 계측계(42)와 상술한 선벽검출기(14)를 포함한다. 이동제어장치(43)는 제1, 제2의 계측계(41, 42)에서의 신호를 이용하여 후술하는 거리를 계산하고, 수직반송부등의 이동제어용의 신호를 이동구동장치(44)에 송출한다. 이동제어장치(43)는 또한 선벽 검출기(14)에서의 검출신호를 이용하여 소취부(25)의 선벽에의 충돌을 방지하기 위한 제어신호를 송출한다. 제1, 제2의 계측계(41, 42)는 동일한 구성이므로 제1의 계측계(41)에 대하여 설명한다. 제1의 계측계(41)는 제1의 광파거리계(11)와 그 출력신호를 전송용의 신호로 변환하는 신호변환기(41-1), 전송되어온 신호를 원상태로 환원시키기위한 신호변환기(41-2)와, 제1의 광파거리계(11)의 회전구동계(41-3) 및 이동제어장치(43)에서의 제어신호로 회전구동계(41-3)를 제어하는 드라이버(41-4)를 갖는다. 이동제어장치(43)는 또한, 후술하는 붐구동계의 각종센서(선회각도센서, 기복각도센서, 이동장치(21; 제6도 참조)의 주행거리센서등)에서의 검출신호를 이용하여 수직반송부의 소정부분의 위치도 산출한다.
제3도를 참조하여 이동제어장치(43)는 이미 입력되어 있는 붐(23)의 전체길이(L1), 지상면에서 붐(23)의 기복기점(PB)까지의 높이(Z1), 붐(23)과 수직버킷(26)과의 연결점에서 수직반송부의 소정부분(P)까지의 거리(Z2), 상술한 각종센서에서 보내져오는 주행거리(기준위치(PS)에서 현재위치까지의 주행거리; Y1), 붐(23)의 선회각도(θ1), 붐(23)의 기복각도(θ2)를 사용하여 기준위치(PS)를 기준으로 하는 소정부분(P)의 위치를 산출한다. 소정부분(P)은 제1 또는 제2의 광파거리계(11, 12)의 설치부분과 동일한 높이를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
제4도를 참조하여 이동제어장치(43)는 하역개시에 앞서 수직반송부를 선창내에 넣을 때에, 제1, 제2의 광파거리계(11, 12)를 해치입구의 가장자리부분(28)에 대향하는 위치에서 일시정지시켜 입구가장자리부분(28)까지의 거리(x1, x2, y1, y2)에 의거하여 해치입구의 입구가장자리부분(28)의 크기(h1, h2) 및 기준위치(PS)로 부터의 위치를 산출한다. 제1, 제2의 광파거리계(11, 12)는 공히 선창의 내벽에 대하여 광이 직각으로 입사하였을때에만 그 반사광을 수광(受光)함으로써 내벽까지의 거리를 검출할 수있다. 그러므로, 제4도의 상태에서, 우선 제1의 광파거리계(11)로 거리 y1을, 제2 광파거리계(12)로 거리 y2를 각각 계측한다. 이어 이동제어장치(43)는 드라이버(41-4, 42-4)를 구동하여 제1, 제2의 광파거리계(11, 12)를 도면중 시계방향으로 90도 회전시켜 제1의 거리계(11)로 거리 x2를, 제2의 광파거리계(12)로 거리 x1을 각각 계측한다. 그 결과, 거리 h1은 y1과 y2및 제1, 제2의 광파거리계(11, 12)간의 거리(y0)의 합으로 산출되고, 거리 h2는 x1과 x2와의 합으로 산출된다. 이때의 수직 컨베이어(26)의 중심위치(Pa;기준위치(PS)를 원점으로 하는 X-Y 평면상(지면상)에서의 위치)는 거리L1, Y1, 각도 θ1로 부터 용이하게 산출할 수 있고, 이 값과 거리 x1, x2, y1, y2를 사용하여 해치입구의 입구가장자리부분(28)의 위치(예를들면 상기 X-Y 평면상에서의 중심위치)도 용이하게 산출할 수 있다. 이동제어장치(43)는 이때의 입구가장자리부분(28)의 위치를 기준으로 이동장치(21), 붐(23), 수직반송부의 구동제어를 행한다.
이동제어장치(43)는 소취부(25)를 하역대상물위에까지 내리고 하역을 개시한다. 하역이 진행됨에 따라 이동제어장지(43)는 붐(23)을 선회시키지 않고 그 기복을 내리도록 하고 그 사이에 정기적으로 제1, 제2의 광파거리계(11, 12)를 사용하여 거리 x1, x2, y1, y2의 변화점을 검출함으로써 해치입구의 입구가장자리 부분(28)의 밑가장자리의 높이방향위치(Z0: 제6도참조)를 산출한다. 이는 상술한 방법으로 수직반송부의 소정부분(P)의 높이를 산출하면 된다. 이상으로 해치입구의 입구가장자리(28)의 X-Y 평면상에서의 위치 및 높이 방향의 위치를 산출할 수 있다.
제5도를 참조하여 상술한 동작 이후 소취부(25)가 완전히 선창내에 들어가 제1, 제2의 광파거리계(11, 12)에 의해 선창내벽까지의 거리를 측정할 수 있는 상태에 이를때까지 하역을 행한다. 이 상태에서 이동제어장지(43)는 제1, 제2의 광파거리계(11, 12)에 의해 선창내벽까지의 실측거리(선폭방향의 선창내벽(101)까지의 실측거리(X1)와 선길이방향의 선창내벽(102)까지의 실측거리(Y1))를 산출한다. 그리고 이를 산출할때까지 수직컨베이어(26)가 X-Y평면(수평면)상에서 이동하고 있는 경우, X방향, Y방향에 관한 위치(Pa)에서의 이동거리(Xx, Yy)는 붐(23)의 주행거리나 선회각도등으로부터 용이하게 산출할 수 있으므로, 이들의 값을 산출거리(X1, Y1)에 가산 또는 감산하여 보정함으로써 수직컨베이어(26)가 위치 Pa에 있는 때의 제1 또는 제2의 광파거리계(11, 12)에서 선폭방향의 선창내벽(101)까지의 거리(X)와 제1 또는 제2의 광파거리계(11, 12)에서 선길이방향의 선창내벽(102)까지의 거리(Y)를 임의의 기준거리로서 산출할 수 있다.
이후, 수직컨베이어(26)가 선창내에서 어떻게 이동하더라도 X-Y평면상에서의 수직컨베이어(26)의 위치(Pa)에서의 이동거리(Xx, Yy)는 붐(23)의 주행거리나 선회각도등으로부터 용이하게 계산할 수 있으므로 제1 또는 제2의 광파거리계(11, 12)에 의하여 얻어진 실측거리(X1)에 대하여 이동거리(Xx)에 의한 보정을 행한 산출거리(X1')와 임의의 기준거리(X)와의 차가 선체의 선폭방향으로의 편차로서 산출된다. 마찬가지로 제1 또는 제2의 광파거리계(11, 12)에 의해 얻어진 실측거리(41)에 대하여 이동거리(Yy)에 의한 보정을 행한 산출거리(Y1')와 임의의 기준거리(Y)와의 차가 선박의 선길이방향으로의 편자로서 산출된다.
이동제어장치(43)는 상술한 바와같이하여 얻어진 선폭방향 및 선길이 방향의 편차정보에 기초하여 해치입구의 입구가장자리부분(28)의 위치수정 즉, 하역진행에 따른 선박의 움직임에 의한 기준위치로부터의 위치편차의 수정을 행한다. 그리고 선박의 움직임은 안벽에 접안(接岸)하여 있으므로 선길이방향이 거의 대부분이고 선폭방향에 관한 움직임은 무시하여도 된다.
한편, 높이방향의 위치편차의 수정은 제1의 광파거리계(11)에서 반사경(13)에 광을 맞추어 선창내 상벽에서의 반사광을 수광하는 것으로 반사경(13)으로부터 선창내 상벽까지의 거리(Z3)를 산출한다. 이 계측은 제6도에 나타내는 바와같이 선창내벽에 소취부(25)의 선단이 접근한 상태에서 행해진다. 이동제어장치(43)는, 상술한 높이방향위치(Z0)에서의 수직버킷(26)의 강하거리와 산출된 거리(Z3)를 비교하여 차이가 있으면 그것을 선박의 상하움직임(특히, 하역이 진행됨에 따라 선체가 가벼워짐에 따른 상동(上動))으로 판결하고, 높이방향위치(Z0)의 수정을 행한다.
이동제어장치(43)는 이상과 같이하여 하역작업중에 해치입구의 입구가장자리부분(28)의 선길이방향으로의 편차, 윗방향으로의 편차를 보정하면서 수직반송부의 이동제어를 행한다. 즉, 이동제어장치(43)는 항상 해치입구의 입구가장자리(28)의 움직임을 감시하면서 수직반송부의 이동제어를 행하므로 수직반송부와 해치입구의 입구가장자리부분(28)과의 간격을 최소한의 범위로 한정시킬 수가 있어 충돌을 확실히 방지함과 동시에 이동범위를 확대시킬 수가 있다.
그리고 본 발명은 선박의 상하운동만으로 인한 편차를 보정하면서 수직반송부의 이동제어를 행하는 경우에도 적용시킬 수 있다. 이 경우 이동제어장치(43)는 상술한 동작중 수평방향에 관한 보정제어를 행하지 않고 주로 붐(23)의 선회각, 기복각에 의해 수직컨베이어(26)의 소정부분(9)의 위치를 산출하는 단계와, 선창내에 소취부(25)를 넣을때에 제1의 거리계(11)에 의해 해치입구의 밑가장자리의 높이위치를 산출하는 단계와, 제1의 거리계(11)에 의해 얻어진 선창내벽 상부까지의 거리에 기초하여 해치입구 밑가장자리의 높이위치정보를 수정하는 단계를 실행하도록 하면되고, 제2의 거리계(12)는 불필요해진다.
이상 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면 하역중의 선박의 움직임의 영향을 받지 않고 수직반송부의 선체에의 충돌을 방지함과 동시에 수직반송부의 이동범위를 확대시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 해치입구에서 붐을 통하여 선창내에 수직컨베이어, 소취부를 넣고 하역대상물의 하역을 행하는 하역기계의 제어장치에 있어서, 상기 소취부의 선단상부에 설치한 반사경과, 상기 수직컨베이어에 설치되어 상기 선창내벽까지의 거리를 측량함과 동시에 상기 반사경을 통하여 그 반사경에서 상기 선창내 상벽까지의 거리를 측정하는 제1의 거리계와, 그 제1의 거리계와 반대측의 상기 수직컨베이어에 설치된 제2의 거리계와, 상기 제1, 제2의 거리계를 수평방향으로 회전시키는 회전구동수단과, 그 회전구동수단의 구동제어를 행함과 동시에, 상기 붐의 선회각, 기복각, 상기 제1, 제2의 거리계에서의 계측정보에 기초하여 상기 해치입구의 위치 정보를 산출하고, 산출된 위치정보에 기초하여 상기 붐, 수직컨베이어 및 소취부등의 이동제어를 행하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 선박용 하역기계의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 붐의 선회각, 기복각에 의해 상기 수직컨베이어의 수정부분의 위치를 산출하는 단계와, 상기 선창내에 상기 소취부를 넣을때에 상기 제1, 제2의 거리계에 의해 상기 해치입구의 위치를 산출하는 단계와, 상기 소취부가 상기 선창내에 있을 때에 상기 제1, 제2의 거리계에 의해 얻어진 상기 선창내벽까지의 거리에 기초하여 상기 해치입구의 수평방향의 위치정보를 수정하는 단계와, 상기 제1의 거리계에 의해 얻어진 상기 선창내벽상부까지의 거리에 기초하여 상기 해치입구의 수직방향의 위치정보를 수정하는 단계를 실행하는 것인 것을 특징으로 하는 선박용 하역기계의 제어장치.
  3. 해치입구에서 붐을 통하여 선창내에 수직컨베이어, 소취부를 넣어 하역대상물의 하역작업을 행하는 하역기계의 제어장치에 있어서, 상기 소취부의 선단상부에 설치된 반사경과, 상기 수직컨베이어에 설치되어 상기 선창내벽까지의 거리를 계측함과 동시에, 상기 반사경을 통하여 그 반사경으로부터 상기 선창내상벽까지의 거리를 측정하는 거리계와, 상기 거리계를 수평방향으로 회전시키는 회전구동수단과, 그 회전구동수단의 구동제어를 행함과 동시에 상기 붐의 선회각, 기복각, 상기 거리계에서의 계측정보에 기초하여 상기 해치입구 밑가장자리의 높이위치정보를 산출하고, 산출된 높이위치정보에 기초하여 상기 붐, 수직컨베이어 및 소취부등의 이동제어를 행하는 제어수단을 구비하고, 상기 제어수단은 상기 붐의 선회각, 기복각에 의해 상기 수직컨베이어의 소정부분의 위치를 산출하는 단계와, 상기 선창내에 상기 소취부를 넣을 때에 상기 거리계에 의해 상기 해치입구의 밑가장자리위치를 산출하는 단계와 상기 거리계에 의해 얻어진 상기 선창내벽 상부까지의 거리에 기초하여 상기 해치입구 밑가장자리의 높이위치정보를 수정하는 단계를 실행하는 것인 것을 특징으로 하는 선박용 하역기계의 제어장치.
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