KR100267456B1 - 크레인 과부하 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하중이 있는 물체를 권상모터를 이용하여 들어올려서 이동시키는 크레인에 있어서 과부하검출시 이를 경보하고 운전을 정지시키는 과부하 방지장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 권상모터에 결합된 변류기를 통하여 검출된 전류의 피크치를 홀드하고, 상기 전류의 검출치가 소정치 이하로 감소되면 홀드된 피크치를 급속 방전시키는 복수의 감시회로들과, 과부하 검출시 과부하 상태를 경보하기 위한 경보회로와, 과부하 검출시 상기 권상모터의 상승운전을 정지시키기 위한 스위칭 구동부와, 감시회로들을 통하여 검출되는 과부하 운전시간을 카운팅하고, 설정된 과부하 운전시간의 초과상태가 검출되면 과부하 검출로 판정하고, 경보회로와 스위칭 구동부를 제어하여 경보를 발생하고 권상모터의 상승운전을 정지시키고, 감시회로들을 통하여 권상모터의 하강운전시간을 카운팅하고, 카운팅된 하강운전시간이 설정된 복구시간과 동일하게 되면 경보회로 및 스위칭 구동부를 노말상태로 복구시키는 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명에서는 복수의 감시회로들을 구비함으로써 다종의 크레인에 적용이 가능하고 전류검출에 의해 자동 복귀가 가능하다.

Description

크레인 과부하 방지장치

본 발명은 크레인 과부하 방지장치에 관한 것으로서, 특히 복수의 전류검출에 의해 다종의 크레인에 적용이 가능하고 자동 복귀가 가능한 과부하 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 크레인은 권상모터를 사용하여 무거운 물체를 들어 올린 다음에 좌우 회전에 의해 원하는 위치로 이동시키고 물체를 내려 놓는 장치이다. 따라서, 크레인은 물체를 들어 올려서 이동시키는 과정에 과부하로 인하여 하중을 견디지 못하고 도중에 물체를 떨어드리는 경우에는 매우 위험한 상황이 전개되고 심할 경우에는 사람이 다치는 상황이 생길 수 있게 된다.

따라서, 크레인에서는 이러한 문제를 방지하기 위하여, 물체를 들어 올릴 때 과부하상태를 감시하고 과부하 상태에서는 경보와 함께 운전을 정지시키는 안전장치를 채택하고 있다.

기존의 크레인 과부하 방지장치는 과도한 하중이 걸린 경우에는 이를 방지하기 위하여 아날로그 방식를 채택하고 있다. 그러나, 이와 같은 아날로그 방식은 과전류 검출값의 설정을 가변저항과 같은 볼륨으로 조절하기 때문에 설정 또는 조정하는 것이 부정확하고 정밀성이 떨어지는 문제가 있었다.

호이스트에서는 다음과 같은 3종류의 타입이 있다.

먼저, 표준타입은 모터 1개로 구동되는 호이스트로 L상과 H상을 동시에 동작시키는 것이고, 클리프 타입은 저속 모터와 고속 모터 2개를 사용하는 호이스트로 L상을 저속모터에 사용하고, H상을 고속 모터에 사용한다. 또한, 폴체인지 타입(모터 극수 변경타입)은 1개의 모터를 사용하여 모터의 극수를 변화시켜서 속도를 가변하는 호이스트로 L상은 저속에 H상은 고속에 사용하여 상전환시에 L상과 H상의 급속전환을 요한다.

이와 같은 여러 가지 타입으로 인하여 과전류 방지장치를 전류검출방식으로 구성하고자 하는 경우에는 표준 타입은 과부하 방지장치를 1세트만 설치하면 되지만, 클리프 타입과 폴체인지 타입은 저속 및 고속에 각각 하나씩의 과부하 방지장치를 설치하여야 하므로 2세트가 필요하게 되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 급속방전기능을 가진 복수의 감시수단을 사용함으로써 1세트로 모든 타입의 호이스트에 설치가 가능하고, 과부하 방지모드에서 정상모드로 자동으로 복귀 가능한 크레인 과부하 방지장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 크레인 과부하 방지장치의 회로 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 의한 과부하 방지장치의 동작을 설명하기 위한 플로챠트.

도 3은 본 발명에 의한 과부하 방지장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍 챠트

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 제 1 감시회로 12 : 제 2 감시회로

14 : 경보회로 16 : 스위칭 구동부

18 : 제어부 20 : 메모리

22 : 표시부 24 : 입력부

26 : 지연부 28 : 전원부

UP1, 2 : 업스위치 DW1, 2 : 다운스위치

M1, M2 : 권상모터

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 권상모터에 결합된 제 1 변류기를 통하여 검출된 제 1 전류의 피크치를 홀드하고, 상기 제 1 전류의 검출치가 소정치 이하로 감소되면 홀드된 피크치를 급속 방전시키는 제 1 감시수단과, 권상모터에 결합된 제 2 변류기를 통해 검출된 제 2 전류의 피크치를 홀드하고, 상기 제 2 전류의 검출치가 소정치 이하로 감소되면 홀드된 피크치를 급속 방전시키는 제 2 감시수단과, 과부하 검출시 과부하 상태를 경고하기 위한 경보수단과, 과부하 검출시 상기 권상모터의 상승운전을 정지시키기 위한 스위칭수단과, 상기 제 1 또는 제 2 감시수단을 통하여 검출되는 과부하 운전시간을 카운팅하고, 설정된 과부하 운전시간의 초과상태가 검출되면 과부하 검출로 판정하고, 상기 경고수단과 스위칭 수단을 제어하여 경고를 발생하고 권상모터의 상승운전을 정지시키고, 상기 제 1 또는 제 2 감시수단을 통하여 상기 권상모터의 하강운전시간을 카운팅하고, 카운팅된 하강운전시간이 설정된 복구시간과 동일하게 되면 상기 경고수단 및 스위칭수단을 노말상태로 복구시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 크레인 과부하 방지장치의 바람직한 일 실시예의 회로구성을 나타낸다. 도 1의 실시예는 와이어 클리프 호이스트 크레인(WIRE CLEEP HOIST CREEN)에 본 발명의 과부하 방지장치를 적용한 예이다.

클리프 호이스트는 두 개의 권상모터, 구체적으로 고속용 호이스팅 모터(M1)와 저속용 클리프 호이스팅 모터(M2)를 포함한다. 호이스팅 모터(M1)는 업스위치(UP1)를 통하여 3상 교류입력 R, S, T가 모터입력 U, V, W에 각각 연결되고, 다운스위치(DW1)를 통하여 3상 교류입력 R, S, T가 모터입력 W, V, U에 각각 연결된다. 클리프 호이스팅 모터(M2)는 업스위치(UP2)를 통하여 3상 교류입력 R, S, T가 모터입력 U, V, W에 각각 연결되고, 다운스위치(DW2)를 통하여 3상 교류입력 R, S, T가 모터입력 W, V, U에 각각 연결된다.

호이스팅 모터(M1)의 V상 입력라인에는 제 1 변류기(CT1)가 결합되고, 클리프 호이스팅 모터(M2)의 V상 입력라인에는 제 2 변류기(CT1)가 결합된다. 각 모터(M1, M2)는 각각 다운스위치(DW1, DW2)를 통하여 S, T상에 연결된 직류 마그네틱 브레이크(MB1, MB2)에 의해 브레이크를 받도록 구성된다.

이와 같이 구성된 클리프 호이스트 크레인에 설치되는 본 발명의 과부하 방지장치는 호이스팅 모터(M1)에 결합된 제 1 변류기(CT1)를 통하여 검출된 제 1 전류의 피크치를 홀드하고, 상기 제 1 전류의 검출치가 소정치 이하로 감소되면 홀드된 피크치를 급속 방전시키는 제 1 감시회로(10)과, 클리프 호이스팅 모터(M2)에 결합된 제 2 변류기(CT2)를 통해 검출된 제 2 전류의 피크치를 홀드하고, 상기 제 2 전류의 검출치가 소정치 이하로 감소되면 홀드된 피크치를 급속 방전시키는 제 2 감시회로(12)을 포함한다. 또한, 장치는 과부하 검출시 과부하 상태를 경보하기 위한 경보회로(14)와, 과부하 검출시 상기 권상모터(M1, M2)의 상승운전을 정지시키기 위한 스위칭 구동부(16)를 포함한다.

또한, 장치는 상기 권상모터(M1, M2)의 과부하를 검출하기 위하여 상기 제 1 또는 제 2 감시회로(10, 12)를 통하여 검출되는 과부하 운전시간을 카운팅하고, 설정된 과부하 운전시간의 초과상태가 검출되면 과부하 검출로 판정하고, 상기 경보회로(14)와 스위칭구동부(16)를 제어하여 경고를 발생하고 권상모터(M1, M2)의 상승운전을 정지시키고, 상기 제 1 또는 제 2 감시회로(10, 12)를 통하여 상기 권상모터(M1, M2)의 하강운전시간을 카운팅하고, 카운팅된 하강운전시간이 설정된 복구시간과 동일하게 되면 상기 경보회로(14), 스위칭구동부(16)를 노말상태로 복구시키는 제어부(18)을 포함한다. 제어부(18)는 마이크로 프로세서로 구성되고 제 1 및 제 2 감시회로(10, 12)를 통해 제공되는 감시신호를 아날로그 디지털 변환하여 데이터 처리하게 된다. 제어부(18)에서 사용되는 기동시간, 과부하 운전시간, 복구시간 등은 불휘발성 메모리, 예컨대 EEPROM과 같은 메모리(20)에 저장된다. 이와 같은 세팅시간들은 입력부(22)와 7세그먼트 LED 표시부(24)를 통하여 사용자에 의해 세팅된다. 입력부(22)에는 기억키, 선택키, 업키, 다운키, 복귀키, L테스트키 , H테스트키 등이 구비된다.

또한, 장치는 초기 기동전류에 의한 오동작을 방지하기 위하여 초기 전원 투입시 스위칭구동부(16)에 인가되는 제어신호를 소정 시간동안 차단시키기 위한 지연부(26)를 포함한다. 미설명부호 28은 장치에 제 1 동작전압(VCC)와 제 2 동작전압(VDD)를 제공하는 전원부이다. 이와 같이 구성된 방지장치는 케이스 내에 설치되고 봉인되어 쉽게 설정시간 및 설정 전류를 변경하지 못하도록 구성된다.

제 1 및 제 2 감시회로(10, 12)는 동일한 회로 구성을 가진다. 즉, 감시회로는 피크치 홀드회로(12A), 급속방전제어회로(12B), 출력증폭회로(12C)를 포함한다.

피크치 홀드회로(12A)는 변류기를 통해 유도된 검출전류의 피크치를 홀딩하기 위해, 저항(R1~R4), 연산증폭기(U1), 캐패시터(C1), 다이오드(D1), 충방전 캐패시터(C2)를 포함한다. 따라서, 검출전류의 피크치는 충방전 캐패시터(C2)에 홀딩된다.

급속방전제어회로(12B)는 다이오드(D2), 연산증폭기(U2, U3), 저항(R5~R13), 캐패시터(C3, C4), 제너다이오드(ZD1, ZD2), 트랜지스터(Q1)로 구성된다. 따라서, 급속방전제어회로(12B)는 변류기(CT2)를 통해서 검출된 신호를 연산증폭기(U2)를 통해 증폭하고 증폭된 신호와 제너 다이오드(ZD1)의 제너전압신호를 연산증폭기(U3)로 비교하여 제너전압신호보다 검출된 신호의 레벨이 낮아지면 트랜지스터(Q1)을 온시켜서 피크치 홀드회로(12A)의 충방전 캐패시터(C2)를 방전시킨다. 그러므로, 변류기를 통하여 검출전류가 존재할 경우에는 트랜지스터(Q1)를 오프시켜서 피크치가 홀드되도록 하고, 검출전류가 없을 경우에는 트랜지스터(Q1)를 온시켜서 충방전 캐패시터(C2)가 급속 방전이 되도록 한다. 이와 같은 급속방전은 하나의 감시회로에서 다른 감시회로로의 동작이 전환될 때, 예컨대, 저속모드에서 고속모드로 동작모드가 전환되거나 또는 그 반대로 되는 경우에 두 개의 감시회로와 연결된 하나의 제어부에서 다른 모드로의 전환제어를 가능하게 한다.

도 2는 본 발명에 의한 과부하 방지장치의 제어 프로그램을 나타내고, 도 3은 동작 타이밍챠트를 나타낸다.

먼저, 제어부(18)에서는 전원 투입여부를 체크하고(100) 전원 투입시에는 상승운전시작인가를 체크한다(102). 102단계에서 상승운전이 아니면 설정모드루틴을 수행한다(114).

설정모드루틴에서는 입력부(24)에 구비된 키들을 조작하여 표시부(22)에 표시된 데이터를 보면서, 기동시간, 즉 시작시간(t1), 과부하 운전시간, 즉 충격시간(t2), 복귀시간(t3)등을 설정하고, L상 동작전류 및 H상 동작전류 등을 설정한다. 동작전류는 과부하 상한값으로 그 설정은 25A이하 범위에서는 100mA 단위, 25~50A 범위에서는 200mA, 50~100A범위에서는 500mA, 100~250A에서는 1A단위로 정밀 설정이 가능하다.

시간설정의 각 시간은 다음과 같다

1. 시작시간-기동시간 : 모터의 기동전류에 의한 과부하 오동작을 방지하기 위하여 초기 기동시에 과부하 감지를 지연시키기 위한 시간이다.

2. 충격시간-과부하 운전시간 : 설정된 시간 이상 과전류가 지속적으로 흐르면 과부하로 판단하여 과부하 방지동작을 수행하기 위한 시간이다.

3. 자동복귀시간 : 과부하 동작후 자동 복귀를 위하여 설정하는 시간으로 호이스트 하강버튼을 누르면 권상모터가 상승시와는 반대 방향으로 동작하고 이에 동작전류가 흐르게 된다. 따라서, 동작시간만 전류가 흐르게 되므로 설정시간에서 전류가 흐르는 시간을 감산하여 설정시간이 제로가 되면 자동 복귀하기 위한 시간이다.

102단계에서 상승시작이면, 플래그값 F1, F2의 값을 0으로 처리하고(106), 도 3의 시작시간(t1)을 카운트하고(108) 동시에 과부하 검출을 시작한다(116). 108단계에서 시작시간의 카운트가 완료되었는가를 체크하고(110), 완료되었으면 플래그값 F1을 1로 세팅하고 플래그값 F2의 값이 1로 세트되었는가를 체크한다(114). F2의 값이 1로 세트되지 않았으면, 과부하 검출이 없는 것이므로 과부하 검출단계인 116단계를 수행한다. 과부하 상태가 아니면 정상운전을 수행하고(118), 과부하 상태이면 도 3의 충격시간(t2)을 카운팅하기 시작한다(120). 충격시간이 경과되었는가를 체크하고(122), 충격시간이 경과되었으면, 즉 과전류상태가 일정 시간 이상 지속된 것으로 판단되면, F2의 값을 1로 세트시키고(124), F1의 값이 1로 세트되었는가를 체크한다(126).

126단계에서 F1의 값이 1로 세트되지 않았으면 아직 초기 기동시간이 경과되지 않은 상태이므로 110단계를 수행하여 초기 기동시간이 경과되기를 기다리게 된다. 126단계에서 초기 기동시간이 경과된 상태이거나. 과부하 검출상태에서 112 및 114단계를 거쳐서 초기 기동시간, 즉 시작시간이 경과되면 스위칭 구동부(16)를 제어하여 권상모터의 상승운전을 정지시키고, 즉 업스위치를 오프시킨다(128). 또한, 경보회로(14)를 제어하여 버저를 구동시켜서 경보음을 단속적으로 발생시키고, 경보램프를 점멸시켜서 경보상태를 표시한다.

이와 같은 경보상태를 운전자가 인식하고 하강명령을 입력하여 권상모터를 하강운전시키면(130), 하강운전시간을 카운팅하고 카운팅된 하강운전시간만큼 설정된 도 3의 복귀시간(t3)을 다운카운팅한다(132). 복귀시간이 다운카운팅되어 제로상태가 되면(134) 스위칭 구동부(16)을 정상상태로 복귀시키고 경보회로(14)의 경보발생을 중지시킨다(136).

따라서, 초기 기동시부터 과부하 상태가 검출되면 시작시간이 종료됨과 동시에 과부하 방지동작이 수행되고, 초기 기동시간이 경과된 후에는 충격시간이 경과되면 즉시 과부하 방지동작이 수행된다. 그러므로, 충격시간은 기동시간과 동일하거나 더 작은 시간으로 설정되는 것이 바람직하다.

상술한 실시예에서는 클리프 호이스트의 적용예를 기술하였지만 하나의 권선모터를 사용한 표준 호이스트나 폴체인지 모터로 구성된 호이스트에도 본 발명의 과부하 방지장치의 적용이 가능하다. 표준타입에서는 제 1 및 제 2 감지회로는 L, H상이 동시에 동작하고, 폴체인지타입에서는 L상을 저속, H상을 고속으로 사용한다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명에서는 2개의 감시회로를 채용하고 마이크로 프로세서를 사용하여 디지털적으로 제어함으로써, 2 권상모터 및 폴체인지 모터를 채용한 호이스트에도 하나의 과부하 방지장치로 커버가 가능하다. 또한, 본 발명에서는 2개 감시회로의 모드절환시 신속한 절환을 위하여 감시회로에는 급속방전회로를 채택함으로써 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 마이크로 프로세서를 사용하여 방지장치의 전체적인 외형 사이즈를 매우 콤팩트하게 제작할 수 있으므로 설치가 용이하다.

또한, 본 발명에서는 과부하 방지상태에서 정상모드로 복귀시 운전자의 하강운전시간에 응답하여 자동으로 복귀되도록 함으로써 사용상 편리성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 시간 및 전류의 설정을 디지털적으로 수행하여 매우 정밀 설정이 가능하고 아날로그 방식에 비해 저렴하게 제작하는 것이 가능하다.

또한, 방지장치를 봉인할 뿐만아니라 암호 프로그램으로 기밀성 및 보안성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 권상모터에 결합된 제 1 변류기를 통하여 검출된 제 1 전류의 피크치를 홀드하고, 상기 제 1 전류의 검출치가 소정치 이하로 감소되면 홀드된 피크치를 급속 방전시키는 제 1 감시수단;

   상기 권상모터에 결합된 제 2 변류기를 통해 검출된 제 2 전류의 피크치를 홀드하고, 상기 제 2 전류의 검출치가 소정치 이하로 감소되면 홀드된 피크치를 급속 방전시키는 제 2 감시수단;

   과부하 검출시 과부하 상태를 경보하기 위한 경보수단;

   과부하 검출시 상기 권상모터의 상승운전을 정지시키기 위한 스위칭 구동부; 및

   상기 제 1 또는 제 2 감시수단을 통하여 검출되는 과부하 운전시간을 카운팅하고, 설정된 과부하 운전시간의 초과상태가 검출되면 과부하 검출로 판정하고, 상기 경보수단과 스위칭 구동부를 제어하여 경보를 발생하고 권상모터의 상승운전을 정지시키고, 상기 제 1 또는 제 2 감시수단을 통하여 상기 권상모터의 하강운전시간을 카운팅하고, 카운팅된 하강운전시간이 설정된 복구시간과 동일하게 되면 상기 경보수단 및 스위칭 구동부를 노말상태로 복구시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 크레인 과부하 방지장치.