KR100236182B1 - 원료 불출기의 정량불출 및 과부하 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불출기의 원료 불출작업시 정량 불출작업과 과부하 방지를 수행하기 위한 것으로서, 불출된 원료 파일의 중량과 버킷 모터의 구동전류를 검출하여 과부하를 방지하면서 목표 불출량을 추종하여 일정한 양의 원료가 불출되도록 붐의 선회속도와 버킷 모터의 회전속도를 제어하는 것이다.

Description

원료 불출기의 정량불출 및 과부하 제어시스템

제1도는 종래의 원료불출기의 개략도.

제2도는 종래 원료불출기의 구동계를 도시한 일부사시도.

제3도는 본 발명에 따른 정량불출 제어시스템의 구성을 보이는 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 버킷(Bucket) 2 : 붐(Boom)

3 : 원료파일 4 : 불출기(Reclaimer)

5 : 불출된 원료 6 : 콘베이어 벨트

7 : 로드 셀 8 : 버킷 드럼

9 : 부앙 각도 센서 10 : 선회모터

11 : 버킷 모터 12 : 제어용 컴퓨터

13 : 버킷 구동 신호 14 : 선회모터 구동신호

15 : 버킷 모터 구동전류 신호 16 : 불출기 구동계

17 : 불출량 18 : 로드셀 신호

19 : 부앙각도 신호 20 : 전류센서

21 : 부앙축의 회전각도(φ)

본 발명은 원료 불출기의 정량불출 및 과부하 제어시스템에 관한 것으로, 특히 원료 불출기를 사용해서 야적되어 있는 원료파일에서 자동적으로 원료를 불출하는 동안에 불출기 붐의 선회속도와 버킷회전속도를 자동으로 제어함으로써, 불출버킷을 회전시키는 모터에 걸리는 과부하를 방지함과 동시에 원료를 일정 양으로 불출하도록 하는 원료 불출기의 정량불출 및 과부하 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 기존의 공지기술은 원료파일의 원료를 정량으로 파내기 위해 버킷이 원료를 불출하는 목표량에 기초하여 레일 위의 주행 위치를 변경시키고 기 정해진 속도 패턴으로 불출기 붐을 선회시켜 원료를 불출하는 기술이다.

그러나 이 방식은 빈번한 주행측 위치 변경이 이루어져야 하는데, 불출기의 관성과 이에 따른 레일과의 마찰력이 대단히 크므로 목표 이동치대로 정밀하게 위치를 제어하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다. 또한, 불출기 전체가 이동해야 하므로 과도한 에너지가 있으며 잦은 이동은 모터의 수명을 단축시킨다.

실제로, 원료 야드에서 원료를 불출할 때는 상기의 문제점들 때문에 불출기를 이동시키지 않고 작업을 실시한다.

즉, 제철소의 원료야드에는 철강석, 석회석등의 원료가 쌓여져 있으며, 이를 불출하는 원료불출기는 제1도에 도시한 바와 같이 레일 위를 구동하는 구동장치와 붐(2)을 부앙, 선회하기 위한 회전 구동장치로 되어 있으며, 붐(2)을 회전시키고 불출기(4)를 레일 위로 구동시켜 원료파일(3)에 접근한다.

또한, 제2도에서 도시한 바와 같이 버킷(1)은 버킷드럼(8)의 원주 상에 부착되어 있으며 버킷 드럼(8)의 회전에 의해 원료를 퍼담는다. 이렇게 불출된 원료는 붐(2)의 상단에 설치된 컨베이어 벨트(6)를 통해 용광로로 이송된다.

상기에서, 불출기(4)에 의해 불출되는 원료의 양은 버킷모터(11)과 선회모터(10)의 속도가 빠르면 많아지고 느리면 적어진다. 그리고, 콘베이너 벨트에 놓여지는 불출된 원료(5)가 많으면 원료가 넘치는 현상이 발생하게 되고 적으면 생산성이 감소한다.

그런데, 원료에 따라 단위면적당 무게가 다르기 때문에, 불출중에 원료량과 원료의 종류, 동경상태에 따라 버킷 모터(11)에 과부하가 걸려 소손되는 현상이 발생되는 경우가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 원료불출기를 사용해서 야적되어 있는 원료파일에서 원료를 불출하는 동안에 불출기 붐의 선회속도와 버킷회전속도를 불출물의 무게에 따라서 자동으로 제어함으로써, 불출버킷을 회전시키는 모터에 걸리는 과부를 방지함과 동시에 원료를 일정양으로 불출하도록 하는 원료 불출기의 정량불출 및 과부하 제어시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 원료 불출기의 정량불출 및 과부하 제어시스템은 붐(BOOM)의 단부에 설치된 버킷을 이용하여 원료파일을 불출하는 불출기에 있어서, 불출기의 버킷드럼이 설치된 콘베이어 벨트 하부에 설치되어 불출된 원료의 양을 검출하는 로드셀; 붐대의 부앙축의 회전각도를 측정하는 부앙각도센서; 버킷모터의 전류를 검출하는 전류센서; 내장프로그램에 따라서, 상기 로드셀에서 측정된 신호를 중량으로 환산하고 붐의 부앙축의 회전각도에 따라 중량을 보정하고, 목표불출량과 측정된 중량의 오차와 버킷모터의 부하의 크기에 따라 선회모터와 버킷모터의 속도조절을 제어하는 제어용 컴퓨터를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 원료 불출기의 정량불출 및 과부하 제어시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 참조된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

제3도를 참조하면, 본 발명의 원료 불출기의 정량불출 및 과부하 제어시스템은 붐(BOOM)(2)의 단부에 설치된 버킷(1)을 이용하여 원료파일(3)을 불출하는 불출기(4)를 제어하는 시스템으로, 이는 불출기(4)의 버킷드럼(8)이 설치된 콘베이어 벨트(6)의 하부에 설치되어 불출된 원료(5)의 양을 검출하는 로드셀(7)와, 붐(2)의 부앙축을 기준으로 한 회전각도(21)를 측정하는 부앙각도센서(9)와, 버킷모터(11)의 구동전류를 검출하는 전류센서(20)와, 내장프로그램에 따라서 상기 로드셀(7)에서 측정된 신호(18)를 실제 불출물의 중량으로 환산하고 붐(2)의 부앙축의 회전각도(21)에 따라 중량을 보정하여 목표불출량과의 오차 및 전류센서(20)에 의해 검출된 버킷모터(11)의 부하의 크기에 따라서 선회모터(10)와 버킷모터(11)의 속도를 상승/하강조절하는 제어용 컴퓨터(12)로 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용 및 효과를 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

제3도를 참조하면, 본 발명의 제어 시스템은 원료의 목표 불출량 R 이 제어용 컴퓨터(12)에 입력되면 이에 따른 제1도 및 제2도에 도시한 붐(2)의 선회속도와 버킷모터(11)의 회전속도는 목표 불출량 R에 따른 표준 속도로 설정되어 제어용컴퓨터(12)로부터 버킷 구동신호(13)와 선회모터 구동신호(14)가 선회모터(10)와 버킷모터(11)에 가해지고, 이에 모터가 구동하여 원료가 불출된다.

이렇게 원료 불출중에는, 로드셀(7)은 이송컨베어(도시생략)상에 놓인 불출된 원료(5)의 중량을 측정하여, 이에 상당하는 로드셀 신호(18)를 제어용컴퓨터(12)로 출력한다.

그리고, 붐(2)의 부앙축 회전각도(21)에 따라 로드셀(7)에 가해지는 원료의 중량은 달라지므로, 이러한 오차를 보정하기 위해 부앙축의 회전각도(21)를 부앙각도 센서(9)에 의해 검출한다.

그리고, 제어용컴퓨터(12)에서는 상기 로드셀(7)에 의해 검출된 중량값을 부앙각도센서(9)에 의해 검출된 부앙축의 회전각도(21)로 보정하는데, 이러한 불출된 원료(5)의 실 불출량 W 는 부앙축의 회전각도 Φ과 로드셀(7)에서 검출된 중량 M 에 의해 하기의 식 1로 규정된다.

W = Mcos(Φ) ..................식 1

이와 같이, 제3도에 도시한 제어용 컴퓨터(12)는 내장 프로그램에 따라 정량 불출제어에 필요한 신호 검출센서와 구동모터들과 이터페이스되어 중량을 보정하는 중량 보정 기능과 작업자가 명령한 목표 불출량과 측정된 중량의 오차를 보정하고 과부하를 방지하는 정량제어 기능을 수행한다.

또한, 상기 제어용 컴퓨터(12)는 로드셀(7)과 부앙 각도센서(9)로부터 로드셀 신호(18)와 부앙각도 신호(19)를 입력받아 상기 식 1을 처리하는 내장프로그램에 따라 중량 보정 기능을 수행하여 실 불출량 W를 추출한다. 원료가 일정량으로 불출되어 콘베이어 벨트(6)에 실리도록 정량 불출 제어를 수행하면서 과부하를 방지하는 정량 제어 기능을 설명하면 다음과 같다.

실 불출량 W 는 제어용 컴퓨터(12)에 기 입력된 목표 불출량 R 과 비교되어 하기 식 (2)와 같이 불출량 오차 e 가 생성된다.

e = R-W .......식 2

상기 식(2)에서, 불출량 오차 e 는 그 크기에 따라 정량 미달 구간, 정량 구간 그리고 과다 불출구간으로 구분되는데, 불출량 오차 e 가 구간 경계선 부근에 속할 때 빈번하게 구간을 변경하는 현상을 막기 위해 구간 경계선을 적정크기로 중복시켜 히스테리시스 형태로 설정한다.

한편, 버킷모터(11)의 과부하 상태를 파악하기 위해 전류센서(20)가 버킷 모터에 설치되고 전류센서(20)에서 발생된 버킷 모터 구동전류 신호(15)는 제어용 컴퓨터(12)에 입력된다. 버킷 모터 구동전류 신호(15)는 부하량 d 로 변환되고 그 크기에 따라 적정부하, 약 과부하 그리고 강 과부하 구간으로 구분된다. 불출구간 설정방식과 동일하게 그 천이 경계선은 빈번한 구간 변경을 막기 위해 적정 크기로 중복시켜 히스테리시스형태로 설정한다.

또한 선회모터(10)와 버킷 모터(11)의 속도는 불출량 오차 e 가 존재하는 불출구간과 부하량 d 가 존재하는 부하구간에 따라 적절한 선회모터(10) 속도단과 버킷모터(11) 속도단을 취해야 하므로 이를 결정하는 방법은 다음과 같다.

상기 선회모터(10)와 버킷모터(11)의 속도가 둘 다 저속이면 불출량은 가장 작고 버킷 모터(11)에 가해지는 부하도 가장 작은 값을 가진다. 반대로 둘 다 고속이면 불출량은 가장 큰 값을 가지고 부하도 가장 큰 값을 가진다. 따라서 불출량은 선회모터(10)와 버킷 모터(11)의 속도의 조합에 따라 결정되고 부하도 마찬가지로 결정되므로 이에 따라 속도 조절을 수행한다.

또한, 선회모터(10)는 저속, 중속, 고속의 3단계 속도단을 가지고, 버킷 모터(11)는 저속, 고속의 2단계 속도단을 가지도록 구성되므로, 두 모터의 속도 조합을 [선회 모터(10)의 속도단, 버킷 모터(11)의 속도단]의 행렬의 요소 표기 형태로 나타낸다.

그리고 저속은 1, 중속은 2, 고속은 3으로 표기한다. 상기의 내용에 의거하여 부하량 d 와 불출량 오차 e 에 따라 속도를 결정하는 규칙을 나타낸 표를 기술하면 하기와 같이 주어진다.

상기 표에서 도시된 바와 같이 부하량 d 가 적정부하 수준이고 불출량 오차 e 가 정량미달 구간에 속하면 선회모터(10)을 고속회전시키고 버킷모터(11)도 고속회전 시킨다. 부하량 d 가 강부하 수준이고 불출량 오차 e 가 과다 불출구간에 속하면 선회모터(10)과 버킷 모터(11)의 속도 조절로서는 제어가 곤란한 상황이므로 이 경우에는 선회모터(10)과 버킷 모터(11)의 회전을 중지하게 한다.

그리고 부하량 d 와 불출량 오차 e 가 불출량 구간과 부하 구간의 천이영역인근에 속하면 선회모터(10)과 버킷 모터(11)의 빈번한 속도 변경이 발생하는데 적정 크기만큼 중복시킨 불출량 구간과 부하 구간의 천이 영역이 이를 해소한다.

상기한 정량제어 방법에서 생성된 선회모터(10)와 버킷 모터(11)의 속도는 버킷 구동신호(13)과 선회모터 구동신호(14)로 출력되어 선회모터(10)과 버킷모터(11)를 회전시켜 불출구동계(16)를 구동시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스스로 불출된 원료의 양을 검출하고, 과부하를 방지하면서 목표 원료 불출량과 불출된 원료량의 오차를 보정하는 원료 불출기의 정량 불출과 과부하 제어시스템은 버킷 모터에 가해지는 과부하를 방지하고, 원료가 일정량으로 불출되게 하는 등과 같은 효과가 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims (1)

1. 붐(BOOM)(2)의 단부에 설치된 버킷(1)을 이용하여 원료파일(3)을 불출하는 원료불출기(4)의 정량불출 및 과부하제어시스템에 있어서, 불출기(4)의 버킷드럼(8)이 설치된 콘베이어 벨트(6) 하부에 설치되어 불출된 원료(5)의 양을 검출하는 로드셀(7); 붐대의 부앙축의 각도(21)를 측정하는 부앙각도센서(9); 버킷모터(11)의 전류를 검출하는 전류센서(20); 상기 로드셀(7)에서 측정된 신호(18)를 중량으로 환산하여 붐(2)의 부앙축 각도(21)에 따라 보정하여 실제불출량을 산출하고, 산출된 실불출량과 목표불출량과의 중량오차와 상기 전류센서(20)로부터 입력된 신호로부터 환산된 버킷모터(11)의 부하크기에 따라서 선회모터(10)와 버킷모터(11)의 속도를 제어하는 제어용 컴퓨터(12)를 구비함을 특징으로 하는 원료 불출기의 정량불출 및 과부하 제어시스템.