KR100352599B1 - 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리클레이머의 최대불출량 및 과부하제어시스템에 관한 것으로써, 리클레이머가 원료를 불출할 때 최대 생산량으로 원료를 파내는 동시에 버킷에 가해지는 과부하를 방지하도록 된 리클레이머의 최대불출량 및 과부하제어시스템에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 붐의 단부에 설치된 버킷을 버킷모터로 회전시켜 원료 파일로부터 원료를 불출해내는 불출부와, 불출부의 붐을 일정방향으로 선회시키는 선회 모터를 구비한 원료 불출기에 있어서, 상기 불출기의 버킷 드럼 구동용 유압 모터측에 설치되어 버킷의 구동으로 불출되는 원료량에 따른 버킷의 부하량을 검출하는 유압 센서와, 상기 유압 센서에 의해 측정된 상기 버킷의 부하량을 입력받아 한주기 동안의 최대 부하량을 산출하고, 산출된 최대 부하량과 원하는 목표 불출량에 따라 설정되는 목표 부하량을 비교하여 그 오차에 비례하여 상기 선회 모터의 속도 가감치를 산출하여 모터 구동 제어 신호로 출력하는 피드백 제어부와, 상기 피드백 제어부로부터 산출된 부하량 오차에 따른 모터 구동 제어 신호를 입력받아 상기 선회 모터의 구동을 제어하여 불출 부하량을 목표 부하량으로 실시간 제어하는 불출 부하량 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

리클레이머의 최대 불출량 및 과부하 제어시스템

본 발명은 리클레이머의 최대불출량 및 과부하제어시스템에 관한 것으로써, 리클레이머가 원료를 불출할 때 최대 생산량으로 원료를 파내는 동시에 버킷에 가해지는 과부하를 방지하도록 된 리클레이머의 최대불출량 및 과부하제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 기존의 공지 기술은 작업자가 원료를 불출할 때 붐(Boom)위의 벨트 컨베이어에 담기는 원료량을 육안으로 파악한 후 선회축 모터에 가해지는 입력신호를 조절하면 선회 속도가 가감속되어 불출량도 변하게 되는 수동운전방식이다.

이러한 종래의 리클레이머 불출량 제어 시스템에서 불출되는 원료의 양은 버킷 드럼과 선회 모터의 속도가 빠르면 많아지고 느리면 적어지게 된다. 이때, 콘베이어 벨트에 놓여지는 불출된 원료가 많으면 원료가 넘치는 현상이 발생하게 되고, 적으면 생산성이 감소하게 된다. 그리고, 불출중에 버킷에 가해지는 부하량은 불출되어 버킷에 담기는 원료량과 원료의 동결 상태, 원료의 종류에 따라 바뀌는데, 이때 버킷에 과부하가 걸리게 되는 경우에는 기계구동부와 유압구동부의 파손을 일으키므로 과부하를 방지하기 위하여 설정된 부하량의 최대 허용치보다 불출되는 양이 초과되지 않도록 작업자의 판단에 의해 선회축 모터 속도를 조절하여 제어하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 방법에서는 작업자가 수동으로 리클레이머를 운전할 때 사용되는 방식으로써 리클레이머를 자동 운전하려면 자동화된 최대 불출량 및 과부하 제어 시스템이 필요하게 된다. 또한, 작업자가 육안 검출에 따라 불출량을 제어하기 위하여 선회 모터의 구동 속도의 가감량을 제어하기 때문에 현재 버킷에 가해지는 부하량에 대응하는 선회 모터의 속도 가감 제어가 정확하게 수행되지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 리클레이머가 원료 야드에 적치된 원료 파일에서 원료를 불출하는 경우 불출시 최대 생산량을 확보하고, 동시에 버킷에 가해지는 부하량을 검출하여 과부하가 발생되는 경우 이를 방지할 수 있도록 선회모터의 구동 속도를 부하량에 따라 제어할 수 있도록 한 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하방지시스템을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 일반적인 리클레이머의 구성을 보인 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 리클레이머의 최대불출량 및 과부하 제어 시스템의 구성을 보인 블록구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 리클레이머의 시간당 부하량 변화를 보인 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1...붐 2...유압센서

3...원료 파일 4...선회축모터

5...레일 6...버킷드럼

7...버킷 11...피드백 제어부

12...모터 구동 제어부 13...불출부하량 제어부

14...부하량검출부.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하방지 시스템은 붐의 단부에 설치된 버킷을 버킷모터로 회전시켜 원료 파일로부터 원료를 불출해내는 불출부와, 불출부의 붐을 일정방향으로 선회시키는 선회 모터를 구비한 원료 불출기에 있어서,

상기 불출기의 버킷 드럼 구동용 유압 모터측에 설치되어 버킷의 구동으로 불출되는 원료량에 따른 버킷의 부하량을 검출하는 유압 센서와, 상기 유압 센서에 의해 측정된 상기 버킷의 부하량을 입력받아 한주기 동안의 최대 부하량을 산출하고, 산출된 최대 부하량과 원하는 목표 불출량에 따라 설정되는 목표 부하량을 비교하여 그 오차에 비례하여 상기 선회 모터의 속도 가감치를 산출하여 모터 구동 제어 신호로 출력하는 피드백 제어부와, 상기 피드백 제어부로부터 산출된 부하량 오차에 따른 모터 구동 제어 신호를 입력받아 상기 선회 모터의 구동을 제어하여 불출 부하량을 목표 부하량으로 실시간 제어하는 불출 부하량 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하 방지시스템의 구성 및 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명을 구현하기 위한 리클레이머의 구성을 보인 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명을 구현하기 위한 리클레이머는 제철소의 원료와 석탄 야드에 쌓인 원료 파일(3)로부터 철강석, 석탄, 석회석등과 같은 원료를 불출한다. 이러한 리클레이머는 붐(1)을 수평하게 선회시키면서 버킷 드럼(6)을 상기 붐(1)의 회전방향과 수직방향으로 회전시켜, 상기 버킷 드럼(6)의 원주상에 다수개 일예로 8개 형성된 버킷(7)이 원료를 붐(1)의 상부에 형성된 컨베이어 벨트(도시되지 않음)로 퍼올리는 불출동작을 수행하도록 한다.

그리고, 상기 리클레이머는 레일(5)위에서 일정 거리씩 진행하여 상기 붐(1)의 선회 동작동안 정지하는 주행(인칭)을 수행하게 된다. 이때, 원료 파일(3)은 대부분 원뿔형 또는 오면체 형태로 야적되어 있다. 또한, 버킷 드럼(6)을 구성하는 구동 유압 모터측에 유압센서(2)를 설치하여 버킷(7)에 가해지는 부하량의 변화에 따른 유압량을 검출하여 버킷(7)의 부하량을 검출할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에서는 리클레이머가 불출 작업을 수행하는 경우에 버킷(7)에 담기는 원료량을 과부하로 판단되지 않는 범위에서 최대가 되게 하여 생산성을 향상시키고, 동시에 버킷(7)에 가해지는 부하량을 허용치 이하로 제어하기 위해 상기 유압 센서(2)를 통해 부하량을 측정한 후 피드백 제어하여 선회 모터(4)의 구동 속도를 조절하게 된다.

도 2는 본 발명을 구현하기 위한 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하 방지 시스템의 개략적인 구성을 보인 블록구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하 방지 시스템은 원료를 불출하는 버킷(7)에 가해지는 부하량을 검출하는 부하량 검출부(14)와, 상기 부하량 검출부(14)에 의해 검출된 버킷(7)의 부하량과 최대 생산량을 얻기 위하여 기설정되어지는 목표 부하량을 비교하여 그 편차를 산출하는 피드백 제어부(11)와, 상기 피드백 제어부(11)의 출력 신호에 따라 목표 부하량과 검출된 부하량간의 편차를 보상하기 위하여 선회축 모터(4)의 구동 속도를 가변시키기 위하여 속도를 가감시키는 모터 구동 제어부(12)와, 상기 모터 구동 제어부(12)의 출력신호에 따라 선회축 모터(4)를 설정된 속도로 구동시켜 버킷(7)을 통해 불출되는 원료의 불출 부하량을 제어하는 불출 부하량 제어부(13)를 구비하여 이루어진다.

전술한 구성에 있어서, 상기 부하량 검출부(14)는 버킷 드럼(6)의 구동 유압 모터에 양호하게 설치되어 버킷(7)에 인가되는 부하량에 따라 변화되는 유압을 검출하는 유압 센서(2)로 구현될 수 있다.

또한, 상기 피드백 제어부(11)에 기준 신호로써 인가되는 목표 부하량은 원료의 종류에 따라 결정되는 것으로써, 원료를 파낼 때 최대 생산량으로 불출 가능하면서 리클레이머 선회축 기계 구동부와 유압 구동부에 허용 가능한 최대 부하의 크기를 의미한다.

따라서, 상기 피드백 제어부(11)는 목표 부하량과 실제 불출 작업 도중에 상기 유압 센서(2)에 의해 검출된 부하량의 크기를 비교하여 편차를 구한 후 그 편차를 보상해주는 제어 기능을 수행한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하 방지 시스템의 동작 및 작용 효과를 설명하기로 한다.

먼저, 원료의 최대 불출량(또는 목표 불출량)에 따라 설정되는 목표 부하량이 설정되면, 피드백 제어부(11)에서는 모터 구동 제어부(12)에 소정 제어 입력 신호를 출력하여 선회축 모터(4)의 구동을 제어함으로써 붐(1)의 선회 속도를 제어하여 원료를 불출하게 된다. 이때, 선회모터(4)의 구동 속도와 버킷드럼(6)의 버킷 회전 속도는 표준 속도로 설정되어 버킷 구동 신호와 선회 모터 구동신호가 버킷 드럼(6) 및 선회 모터(4)로 인가되어 원료를 불출하게 된다.

버킷(7)은 버킷 드럼(6)에 8개가 달려 있으며, 각 버킷(7)이 원료와 접촉하여 원료를 불출해 낼 때 버킷(7)에 담기는 원료의 중량과 원료의 집광 상태에 따라서 버킷(7)에 가해지는 부하량이 달라지게 된다. 즉, 원료불출에 의해 버킷(7)에 담기는 원료의 중량은 버킷(7)이 원료에 파묻히는 깊이(d)와, 붐(1)의 선회 속도(θ)에 의해 결정된다. 즉, 버킷(7)의 구동 유압 모터에 가해지는 부하량은 다음의 수학식1으로 주어진다.

F = f(d,θ,s)

여기서 F는 유압 모터에 가해지는 부하이고, d는 버킷이 원료 파일에 묻힌 깊이, θ는 붐의 선회 속도를 의미하고, s는 원료 파일의 집광 상태를 의미한다. 즉, 붐의 선회 속도를 제어하면 원료의 집광량을 조절할 수 있다.

한편, 버킷 드럼(6)의 구동에 따른 버킷(7)의 회전으로 원료가 불출되게 되면, 유압 모터의 입력 유동관에 설치된 유압 센서(2)에서 버킷의 원료 불출에 따라 가해지는 부하량 변화에 따른 유압을 검출하고, 검출된 유압은 그에 상응하는 부하량으로 환산되는 데, 실제의 유압은 도 3에 도시된 그래프에서와 같은 파형으로 나타난다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 유압은 일정한 크기의 직류(DC)성분과 버킷의 회전 속도에 따른 주기적인 성분의 합으로 나타난다. 이때 부하량의 변화 주기는 버킷(7)의 회전 속도에 의해 이미 주어지므로 피드백 제어부(11)에서는 한 주기 동안의 부하량을 측정한 후 최대 부하량을 구하게 된다.

또한, 피드백 제어부(11)에서는 목표 부하량(r)으로부터 상기 유압 센서(2)에 의해 측정된 부하량(w)을 감산하여 부하량 오차(e)를 산출한다. 이때 구해진 오차(e)에 피드백 제어부(11)는 임의로 값으로 설정되는 제어 게인을 곱하여 선회축 모터를 구동시킬 수 있는 전압 신호로 바꾼 후 하기의 수학식2에 의해 모터 구동을 제어하기 위한 제어 입력 신호를 산출하여 모터 구동 제어부(12)로 출력한다.

u = kv*k(s)*e

여기서 u는 피드백 제어부로부터 모터 구동 제어부에 출력되는 모터 구동 속도 제어를 위하 제어 입력 신호이고, kv는 부하량 편차를 보상하기 위한 제어 신호를 속도 가감을 위한 제어 입력 신호로 변경시키기 위한 비례상수이다. 또한, k(s)는 제어 게인으로써 다양한 형태의 제어 게인이 사용 가능하다.

따라서, 모터 구동 제어부(12)는 상기 피드백 제어부(11)로부터 입력되는 모터 속도 제어를 위한 제어 입력 신호에 따라 선회축 모터(4) 및/또는 버킷 드럼(6)의 회전 속도를 변경하여 불출 부하량 제어부(13)에 영향을 미쳐 목표 부하량과 유압 센서에 의해 측정된 버킷 부하량과의 오차를 감소시키는 방향으로 실시간 제어가 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 피드백 제어부(11)는 버킷이 원료를 불출하면서 유압 센서(2)에 의해 측정된 검출 부하량이 목표 부하량보다 적은 경우에는 버킷의 검출 부하량이 최대 불출량을 유지하기 위한 목표 부하량을 추종하도록 붐의 선회 속도를 증가시키는 방향으로 모터의 구동을 제어하여 최대 불출량을 유지할 수 있도록 한다.

또한, 피드백 제어부(11)는 목표 부하량보다 검출 부하량이 많은 경우에는 버킷의 최대 부하량을 초과하게 되는 경우로 과부하가 발생된 것으로 판단하여 버킷(7)에 가해지는 부하량을 줄일 수 있도록 선회 모터 구동 속도를 낮추는 방향으로 모터 구동 제어부(12)에 제어 신호를 출력하게 된다.

본 발명에 따른 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하 방지시스템은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하 방지시스템은 버킷에 인가되는 부하량을 유압 센서에 의해 검출하고, 검출된 부하량과 버킷의 최대 불출량을 얻기 위하여 설정된 목표 부하량과의 오차를 산출하여 그 오차를 보정할 수 있도록 선회 모터의 구동 속도를 가감시켜 제어하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하 방지 시스템에 의하여 야적된 원료 파일을 불출하는 경우에 있어서 버킷의 과부하를 방지하면서 항시 최대 불출량을 유지할 수 있어 과부하에 따른 모터 및 구동부의 소손을 방지하고, 생산성을 증대시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 붐의 단부에 설치된 버킷을 버킷모터로 회전시켜 원료 파일로부터 원료를 불출해내는 불출부와, 불출부의 붐을 일정방향으로 선회시키는 선회 모터를 구비한 원료 불출기에 있어서,

   상기 불출기의 버킷 드럼 구동용 유압 모터측에 설치되어 버킷의 구동으로 불출되는 원료량에 따른 버킷의 부하량을 검출하는 유압 센서와,

   상기 유압 센서에 의해 측정된 상기 버킷의 부하량을 입력받아 한주기 동안의 최대 부하량을 산출하고, 산출된 최대 부하량과 원하는 목표 불출량에 따라 설정되는 목표 부하량을 비교하여 그 오차에 비례하여 상기 선회 모터의 속도 가감치를 산출하여 모터 구동 제어 신호로 출력하는 피드백 제어부와,

   상기 피드백 제어부로부터 산출된 부하량 오차에 따른 모터 구동 제어 신호를 입력받아 상기 선회 모터의 구동을 제어하여 불출 부하량을 목표 부하량으로 실시간 제어하는 불출 부하량 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리클레이머의 최대 불출량 및 과부하 제어 시스템.