KR100276646B1 - Crane position detection device using magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 크레인의 위치를 검출하는 장치에 관한 것으로서, 이송축(1)을 따라 이동하는 크레인(2)의 하부에 지지대(3)를 설치하여 지지대(3)의 일단 아래에 자석(4)을 설치함과 더불어 상기 이송축(1)의 상면에 다수의 자기센서(5)를 나열하여 자기센서 어레이부(6)를 구성하고, 상기 자기센서 어레이부(6)에 검출신호처리회로(7)를 연결하며, 상기 검출신호처리회로(7)에다 제어기(8)를 연결하여 이루어진 것으로 자기센서의 일반적인 동작온도가 약 120℃ 정도이기 때문에 용융로 이송크레인 외부환경의 온도변화에 충분하게 대응 할 수 있으며, 자기센서의 동작특성상 외부의 분진, 연기 및 유사한 장애요인으로 인한 검출의 문제가 발생하지 않으므로 열악한 외부 환경요인에 대하여 안정적인 동작이 가능한 장점이 있는 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting the position of a crane, and installs a support (3) in the lower portion of the crane (2) moving along the feed shaft (1) to place a magnet (4) below one end of the support (3) In addition, the magnetic sensor array unit 6 is formed by arranging a plurality of magnetic sensors 5 on the upper surface of the feed shaft 1, and the detection signal processing circuit 7 is provided in the magnetic sensor array unit 6. It is made by connecting the controller 8 to the detection signal processing circuit (7), the general operating temperature of the magnetic sensor is about 120 ℃ can sufficiently cope with the temperature change of the external environment of the furnace transport crane Because of the operation characteristics of the magnetic sensor, there is no problem of detection due to external dust, smoke and similar obstacles, so that stable operation can be performed against poor external environmental factors.
Description
본 발명은 크레인의 위치를 검출하는 장치에 관한 것으로서, 특히 제철소내에서 사용하는 용융로 이송용 크레인의 위치를 자기센서를 이용하여 검출하고 제어하는 내환경성이 우수한 자기센서를 이용한 크레인 위치검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting the position of a crane, and more particularly, to a crane position detection apparatus using a magnetic sensor having excellent environmental resistance for detecting and controlling the position of a melting furnace transport crane used in a steel mill using a magnetic sensor. will be.
제철소내의 각종 조업현장에서 용융로를 이송시킬 때에는 크레인을 사용하게 되는데 이송도중인 크레인의 흔들림이나 기동시와 정지시의 급격한 운동시에는 이동중인 용융로에 흔들림이 발생하여 조업의 안전도에 영향을 미치게 된다. 따라서 크레인의 위치를 제어하는 문제는 조업의 자동화 문제와 더불어 사고의 발생을 억제하기 위해 매우 중요하다. 이러한 용융로의 흔들림을 효과적으로 제어하기 위해서는 크레인의 위치를 정확하게 검출하여 크레인의 위치를 정밀하게 제어하여야 한다.Cranes are used to transfer the melting furnaces at various operation sites in steel mills. The shaking of the cranes during transfer or the sudden movement during the start and stop movements causes the movement of the melting furnaces to affect the safety of the operation. Therefore, the problem of controlling the position of the crane is very important to suppress the occurrence of an accident along with the automation problem of the operation. In order to effectively control the shaking of the melting furnace, it is necessary to accurately detect the position of the crane and precisely control the position of the crane.
크레인의 현재위치를 정확하게 검출하여 정밀하게 크레인의 위치를 제어하는 데는 크레인의 위치검출치를 제공하는 위치검출부의 안정도가 매우 중요하게 된다. 이를 위하여 종래에는 주로 레이저를 이용한 위치측정장치를 주로 사용하였으며, 일부에는 초음파를 이용한 위치측정장치가 사용되었다. 도 1a, 도 1b는 각각 종래부터 사용되고 있는 레이저 또는 초음파를 이용하는 크레인 위치검출장치의 개략도로서, 이러한 크레인 위치검출장치에 설치된 레이저센서 및 초음파센서 들은 설치현장의 환경조건의 문제로 용융로에서 발생하는 분진이나 증기 및 고온의 복사열 등의 간섭으로 인하여 레이저센서 및 초음파센서를 안정적으로 사용하기에는 여러 가지 문제점을 지닌다. 즉, 레이저를 사용하는 위치검출장치의 경우에는 레이저가 지나가는 공간상에 분진과 같은 방해물의 존재로 레이저가 산란하여 정확한 거리를 측정할 수 없게되는 문제점이 있었다. 또한 초음파센서를 사용하는 경우에는 용융로에 의해 발생하는 고온의 적외선 및 온도의 변화로 인하여 공간내 초음파의 전달특성이 변화하게 되어 정밀한 위치측정을 할 수 없는 문제점이 있었다. 이러한 문제점들은 결과적으로 연속적인 조업의 특성상 공장내의 조업자 및 정비기술자가 상기한 문제점에 대하여 항상 상태를 감시하거나 수작업으로 크레인을 조정하는 등의 작업을 필요로 하게 되므로 작업효율 및 경제성이 저하되는 문제를 야기시키게 되며, 크레인의 이상동작을 인식하고 수작업으로 크레인을 제어하더라도 크레인 동작시의 관성등의 영향으로 즉시 크레인을 정지시키기 어려우므로 조업시 위험요인이 될 수 있는 문제점도 있었다.In order to accurately detect the current position of the crane and to precisely control the position of the crane, the stability of the position detection unit providing the position detection value of the crane becomes very important. To this end, conventionally, a position measuring device mainly using a laser was mainly used, and a position measuring device using an ultrasonic wave was used in part. Figure 1a, Figure 1b is a schematic diagram of a crane position detection device using a laser or ultrasonic waves, which are conventionally used, respectively, the laser sensor and the ultrasonic sensors installed in the crane position detection device dust generated in the melting furnace due to the environmental conditions of the installation site However, due to interferences such as steam and high temperature radiant heat, there are various problems to use the laser sensor and the ultrasonic sensor stably. That is, in the case of a position detecting device using a laser, there is a problem in that the laser is scattered due to the presence of an obstacle such as dust in the space where the laser passes, so that the accurate distance cannot be measured. In addition, in the case of using an ultrasonic sensor, there is a problem in that precise position measurement cannot be performed because the transmission characteristics of ultrasonic waves in a space change due to a change in temperature and high temperature infrared rays generated by the melting furnace. As a result of these problems, the operation and maintenance technicians in the factory need to constantly monitor the condition or manually adjust the crane for the above problems due to the nature of continuous operation. Also, even if the crane recognizes the abnormal operation and controls the crane by hand, it is difficult to stop the crane immediately due to the inertia during the operation of the crane.
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 레이저 또는 초음파를 이용하는 크레인 위치검출장치의 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 자기센서를 검출거리중 정밀측정이 필요한 영역에 일렬로 나열배치함과 더불어 크레인의 측정점에 영구자석을 설치하여 측정기준점을 정하고, 크레인의 위치를 검출하여 크레인의 위치를 제어함으로써 분진, 연기, 적외선 복사열 등에 무관한 자장의 세기에 의한 크레인의 정확한 위치검출로 내환경성이 월등하게 향상되고 크레인의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 자기센서를 이용한 크레인 위치검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the problems of the conventional crane position detection apparatus using a laser or ultrasonic in view of the above situation, the magnetic sensor is arranged in a line in the area requiring precise measurement of the detection distance and the measuring point of the crane Permanent magnets are installed on the base to set the measurement reference point, and the position of the crane is detected to control the position of the crane, which greatly improves the environmental resistance by detecting the exact position of the crane by the strength of the magnetic field irrespective of dust, smoke and infrared radiation. It is an object of the present invention to provide a crane position detection device using a magnetic sensor that can precisely control the position of the crane.
도 1은 레이저 및 초음파를 이용하는 종래 크레인 위치검출장치의 개략적인 구성도1 is a schematic configuration diagram of a conventional crane position detection apparatus using a laser and ultrasonic waves
도 2는 본 발명 자기센서를 이용한 크레인 위치검출장치의 개략적인 구성도2 is a schematic configuration diagram of a crane position detection apparatus using the present invention magnetic sensor
도 3은 본 발명 자기센서를 이용한 크레인 위치검출장치의 상세한 구성도Figure 3 is a detailed configuration of the crane position detection device using the present invention magnetic sensor
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 : 이송축 2 : 크레인1: feed shaft 2: crane
3 : 지지대 4 : 자석3: support 4: magnet
5 : 자기센서 6 : 자기센서 어레이부5: magnetic sensor 6: magnetic sensor array
7 : 검출신호처리회로 8 : 제어기7 detection signal processing circuit 8 controller
11 : 센서구동용 정전류원 12 : 증폭기11: constant current source for driving a sensor 12: amplifier
13 : 디코더13: decoder
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 자기센서를 이용한 크레인 위치검출장치는 이송축(1)을 따라 이동하는 크레인(2)의 하부에 지지대(3)를 설치하여 지지대(3)의 일단 아래에 자석(4)을 설치함과 더불어 상기 이송축(1)의 상면에 다수의 자기센서(5)를 나열하여 자기센서 어레이부(6)를 구성하고, 상기 자기센서 어레이부(6)에 검출신호처리회로(7)를 연결하며, 상기 검출신호처리회로(7)에다 제어기(8)를 연결하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Crane position detection apparatus using the present invention magnetic sensor for achieving the above object is to install a support 3 in the lower portion of the crane (2) moving along the feed shaft (1) magnet under one end of the support (3) (4) and a plurality of magnetic sensors (5) arranged on the upper surface of the feed shaft (1) to form a magnetic sensor array unit (6), the detection signal processing in the magnetic sensor array unit (6) The circuit 7 is connected, and the controller 8 is connected to the detection signal processing circuit 7.
상기 검출신호처리회로(7)는 자기센서 어레이부(6)에 연결되어 자기센서 어레이부(6)로 전원을 공급하는 센서구동용 정전류원(11)과, 자기센서 어레이부(6)에 연결되어 자기센서(5)의 검출신호를 증폭하는 증폭기(12) 및, 상기 증폭기(12)에 연결되어 증폭된 검출신호를 디코딩하는 디코더(13)로 구성된다.The detection signal processing circuit 7 is connected to the magnetic sensor array unit 6 and connected to the sensor drive constant current source 11 for supplying power to the magnetic sensor array unit 6 and the magnetic sensor array unit 6. And an amplifier 12 for amplifying the detection signal of the magnetic sensor 5 and a decoder 13 connected to the amplifier 12 to decode the amplified detection signal.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 작용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명 자기센서를 이용한 크레인 위치검출장치의 개략적인 구성도,도 3은 본 발명 자기센서를 이용한 크레인 위치검출장치의 상세한 블록구성도로서, 크레인(2)이 이송축(1)을 따라 이동하여 자석(4)이 자기센서 어레이부(6)에 있는 자기센서(5) 중에서 어느 자기센서(5) 위에 위치하게 되느냐에 따라 해당 자기센서(5)는 자석에 의해 형성되는 자장을 검출하게 된다. 따라서 자기센서들 중 어느 자기센서(5)가 자장을 검출하였는지와 자장의 검출량을 분석하여 크레인(2)의 위치를 판단하게된다. 즉, 자기센서(5)가 검출한 자장신호는 증폭기(12)에서 증폭된 후 디코더(13)에서 디코딩됨으로써 크레인(2)의 위치를 알 수 있게 된다.2 is a schematic configuration diagram of a crane position detection apparatus using the magnetic sensor of the present invention, Figure 3 is a detailed block diagram of a crane position detection apparatus using the magnetic sensor of the present invention, the crane 2 is a feed shaft (1) The magnetic sensor 5 detects the magnetic field generated by the magnet depending on which of the magnetic sensors 5 among the magnetic sensors 5 in the magnetic sensor array unit 6 is moved along. Done. Accordingly, the position of the crane 2 is determined by analyzing which of the magnetic sensors 5 has detected the magnetic field and the amount of magnetic field detected. That is, the magnetic field signal detected by the magnetic sensor 5 is amplified by the amplifier 12 and then decoded by the decoder 13 so that the position of the crane 2 can be known.
이와 같은 크레인(2)의 위치검출에 따라 제어기(8)는 크레인의 위치를 제어하기 위한 위치제어신호를 출력한다.According to the position detection of the crane 2, the controller 8 outputs a position control signal for controlling the position of the crane.
상기한 본 발명 자기센서를 이용한 크레인 위치검출장치는 종래 광학(레이저) 및 초음파방식의 위치검출장치와는 다르게 분진, 연기, 적외선 복사열 등에 무관하게 자장의 세기에 의해 크레인의 위치를 측정하게 되므로 내환경성이 월등하게 향상된다. 또한 전체의 위치검출장치가 배열된 자기센서의 온/오프(on/off) 상태를 검출하게 되므로 배열된 센서의 절대위치에 의존하는 절대값 검출장치로 동작하게되어 정전 및 시스템 리세트(reset)등 이상발생 이후에도 기준점을 조절할 필요없이 즉각적으로 크레인의 위치를 알 수 있는 장점이 있다.Crane position detection device using the magnetic sensor of the present invention as described above, unlike the conventional optical (laser) and ultrasonic position detection device is to measure the position of the crane by the strength of the magnetic field irrespective of dust, smoke, infrared radiation, etc. Environmental improvement is greatly improved. In addition, since the entire position detection device detects the on / off state of the arranged magnetic sensor, it operates as an absolute value detecting device depending on the absolute position of the arranged sensor, thereby causing a power failure and a system reset. There is an advantage that you can know the position of the crane immediately without the need to adjust the reference point even after the occurrence of abnormalities.
도 3 에 나타낸 바와 같이 크레인(2)에 부착된 자석(4)에 의해 배열된 자기센서(5)의 출력신호의 값을 증폭회로(12)를 통하여 일정값으로 증폭한후 검출상태의 출력신호를 발생하는 자기센서(1)의 위치를 디코더(13)로 디코딩하여 제어용 제어기(13)로 읽어가게 되는데, 이때 자기센서(5)의 출력조합에 따른 디코더(13)의 출력신호에 의하여 제어기(8)에서는 현재 크레인의 위치를 판단하여 이를 크레인(2)의 제어신호로 사용하게 된다.As shown in Fig. 3, the output signal of the magnetic sensor 5 arranged by the magnet 4 attached to the crane 2 is amplified to a predetermined value through the amplifying circuit 12 and then the output signal in the detection state. Decode the position of the magnetic sensor 1 to the decoder 13 to be read by the control controller 13, in this case by the output signal of the decoder 13 according to the output combination of the magnetic sensor (5) In 8) to determine the current position of the crane it is used as a control signal of the crane (2).
상기한 바와 같이 작용하는 본 발명 자기센서를 이용한 크레인 위치검출장치는 자기센서의 일반적인 동작온도가 약 120℃ 정도이기 때문에 용융로 이송크레인 외부환경의 온도변화에 충분하게 대응 할 수 있으며, 자기센서의 동작특성상 외부의 분진, 연기 및 유사한 장애요인으로 인한 검출의 문제가 발생하지 않으므로 열악한 외부 환경요인에 대하여 안정적인 동작이 가능한 장점이 있다.The crane position detection device using the present invention magnetic sensor acting as described above can cope with the temperature change of the external environment of the melting furnace conveying crane because the general operating temperature of the magnetic sensor is about 120 ℃, the operation of the magnetic sensor Due to its nature, the problem of detection due to external dust, smoke, and similar obstacles does not occur, so there is an advantage that stable operation can be performed against poor external environmental factors.
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