KR100378948B1 - 크레인의컨테이너자동착탈장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크레인을 무인운행하기 위해서 컨테이너를 자동으로 착탈하는 장치에 관한 것으로, 특히 목표컨테이너의 위치 및 자세를 검출하여 보정함으로써 정확한 위치로 목표컨테이너를 착탈시키거나 주행할 수 있도록 함으로써 궁극적으로 크레인의 무인자동화를 구현할 수 있는 크레인의 컨테이너 자동착탈장치에 관한 것이다.
본 장치는 검출수단을 2중으로 구성하여 두단계에 걸쳐 컨테이너의 위치 및 자세를 인식하고, 그 오차를 보정함으로써 정확한 착탈이 가능하다. 특히, 레이저광을 이용한 감지센서를 사용함으로써 기상상태등의 외란적요인에 영향을 거의 받지 않고 정확한 위치검출이 가능한 장점을 갖는다. 또한, 크레인을 조정하기 위한 운전자가 필요없으므로 인력절감의 효과도 갖는다.

Description

크레인의 컨테이너 자동착탈장치
본 발명은 크레인을 무인운행하기 위해서 컨테이너를 자동으로 착탈하는 장치에 관한 것으로, 특히 목표컨테이너의 위치 및 자세를 검출하여 보정함으로써 정확한 위치로 목표컨테이너를 착탈시키거나 주행할 수 있도록 함으로써 궁극적으로 크레인의 무인자동화를 구현할 수 있는 크레인의 컨테이너 자동착탈장치에 관한 것이다.
일반적으로, 컨테이너 적재장으로부터 컨테이너 선적 및 수송차로의 적재는 크레인에 의해서 수행된다. 이러한 작업은 거대한 높이의 크레인에서 운진자가 노면에 적재된 컨테이너를 크레인의 상부에 로프에 의해 매달려 있는 스프레더를 이송시켜 장착한 후 이동하여 목표위치에서 탈리함으로써 수행된다. 이와 같은 작업시 크레인은 숙련된 운전자에 의해 조정되며, 운전자의 그때그때의 컨디션 및 기상상태등에 따라 운행의 정확도가 좌우된다. 물론, 이와 같은 사람의 감각에 의한 작업은 정확한 컨테이너의 착탈및 적재가 어렵다. 아울러, 사람의 감각에 의존하는 작업이 되므로 정밀한 제어가 어렵고 연속적인 작업 또한 힘들다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점들을 해결하기 위해서 안출한것으로서, 특히 트롤리 및 스프레더에 부착된 다수의 위치검출수단을 통해 컨테이너의 착탈시 컨테이너의 위치 및 흔들림을 감지하여 그 상태를 보상 함으로써 자동으로 올바른 컨테이너의 착탈을 구현할 수 있는 크레인의 컨테이너 자동착탈장치를 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 크레인의 컨테이너자동착탈장치는 상기 트롤리의 소정부위에 취부되며, 트롤리의 위치를 1차적으로 보상하도록 상기 스프레더 및 컨테이너의 위치를 감지하는 제 1검출 수단을 구비하고 있다. 상기 스프레더의 소정부위에 취부되고, 스프레더가 하강하여 목표착탈위치 근접시 스프레더의 오차를 보정하여 정확한 동작수행을 위한 2차보상을 실행하도록 상기 목표컨테이너 또는 목표위치를 감지하여 검출수단제어부로 전송하는 제 2검출수단을 구비하고 있다. 상기 제 1,제 2검출수단으로부터 감지된 신호를 입력받아 상기 스프레더 및 컨테이너의 위치를 인식하고, 상기 제 1,제 2검출수단의 작동을 제어하는 검출수단 제어부를 구비하고 있다. 상기 검출수단제어부로부터 입력된 정보를 기설정된 기정치와 비교연산함으로써 운행에 필요한 정보를 얻어 이상상태를 보상하는 크레인제어부를 구비하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제 1도는 본 발명에 따른 크레인의 컨테이너 자동착탈장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도시한 바와 같이, 본 장치는 컨테이너의 오차를 검출하는 제 1,제 2검출수단(10,20)과, 이 제 1,제 2검출수단(10,20)에 의해 검출된 신호를 받아 측정값을 산출하고, 제 1,제 2검출수단(10,20)이 정확한 검출을 행할 수 있도록 제어하는 검출수단제어부(30) 및, 검출수단제어부(30)로부터 입력된 데이타를 받아 정해진 위치에 컨테이너를 자동으로 착탈할 수 있도록 크레인의 메카니즘을 제어하는 크레인제어부(40)로 구성되어 있다.
제 1검출수단(10)은 트롤리가 목표컨테이너에 접근하였을 때 목표컨테이너의 위치와 자세를 검출하여 이웃 컨테이너와의 충돌이나 위험이 없도록 트롤리의 위치를 보상제어한다. 아울러, 제 2검출수단(20)은 스프레더가 목표컨테이너에 근접하였을 경우 존재할 수 있는 위치오차를 보상하기 위해 2차 정밀위치측정을 실행한다.
제 1검출수단(10)은 트롤리의 하부에 부착된 한쌍의 제 1,제 2센서부착 기구(50a,50b)와, 이 제 1,제 2센서부착기구(50a,50b)에 각각 이송가능케 취부된 한쌍의 제 1,제 2감지센서(11,12)로 구성되어 있다. 제 1,제 2감지센서(11,12)는 임의의 각만큼 기울여 주사하여 컨테이너의 트롤리방향오차와 스큐각오차를 검출한다.
또한, 제 2검출수단(20)은 스프레더의 대각선양측으로 부차된 제 3,제 4감지센서(21,22)와, 컨테이너의 크기에 따라 수축 또는 팽창하는 이송대의 일측부에 취부된 제 5감지센서(23)로 구성되어 있다. 제 3,제 4감지센서(21,22)는 트롤리방향측에 부착되어 트롤리방향오차와 스큐각을 측정한다. 아울러, 제 5감지센서(23)는 갠트리방향측에 취부되어 갠트리방향오차를 측정할 수 있도록 구성되어 있다. 이 제 5감지센서(23)는 컨테이너의 크기에 따라 이동하는 이동대상에 장착되어 컨테이너의 크기에 따라 이동하여 어느 컨테이너에서도 컨테이너의 갠트리방향오차를 측정할 수 있도록 구성된다.
특히, 상술한 제 1,제 2검출수단들(10,20)의 감지센서(11,12,21,22,23)들은 정확한 검출상태를 유지하기 위해 레이저광을 이용하는 레이저센서로 구성된다.
김출수단제어부(30)는 전술한 제 1,제 2검출수단(10,20)으로부터 검출된 신호를 연산처리하여 측정값을 산출한다. 이와 아울러, 정확한 검출을 위하여 제 1,제 2감지센서(11,12)를 센서부착기구(50a,50b)에서 구동시켜 그 위치를 제어하는 기능도 갖는다.
검출수단제어부(30)로부터 산출된 측정값은 크레인제어부(40)로 전송된다. 이 데이타를 갖고 크레인제어부(40)는 컨테이너의 위치 및 흔들림등을 보상하는 제어신호를 만들어 크레인의 자동화를 실현한다.
제 2도는 제 1검출수단이 취부된 크레인의 트롤리부를 나타낸 사시도이다. 또한, 제 3도는 제 1검출수단을 이용하여 컨테이너의 트콜리, 갠트리방향 및 스큐각을 보상하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 이제, 이 두도면을 참조하여 트롤리의 1차 위치보상제어과정을 상세히 설명한다. 제 2도에서와 같이, 트롤리(60)의 전후양측부에는 한쌍의 제 1,제 2센서부착기구(50a,50b)가 착설되어 있다. 특히, 제 1,제 2센서부착기구(50a,50b)는 컨테이너(70)의 대각선 방향쪽 에지를 검출하기 위하여 트롤리(60)의 전후양측단부에 대각선을 이루고 부착된다. 이 제 1,제 2센서부착기구(50a,50b)의 저면부에는 각각 하나씩의 제 1,제 2감지센서(11,12)가 갠트리방향을 따라 이송가능케 설치된다. 이로 인해 제 1,제 2감지센서(11,12)가 스프레더(80)의 하부에 위치한 컨테이너(70)의 크기에 따라 그 위치를 가변함으로써 정확한 검출상태를 유지할 수 있다. 즉, 제 1,제 2센서부착기구(50a,50b)는 제 1,제 2 감지센서(11,12)를 갠트리방향으로 이송시켜 목표컨테이너(70)를 주사하게 한다. 이때, 제 1,제 2감지센서(11,12)를 임의의 각만큼 기울여 A, A' 구간을 주사함으로써 트롤리, 갠트리 방향의 오차를 측정할 수 있다. 이 제 1, 제 2감지센서(11,12)가 측정한 트롤리 에지값를 기설정값과 비교하여 산출한 값과 제 1,제 2감지센서(11,12)와의 간격을 고려하여 목표컨테이너(70)의 기울어짐정도, 즉 스큐각도 구하게 된다.
보통 크레인이 운반하는 컨테이너(70)는 대략 20피트(Feet)부터 48피트 (Feet)의 크기를 가지며, 이와 같은 다양한 크기의 컨테이너(70)를 감지하기 위해서는 컨테이너(70)의 크기에 따라 감지센서의 위치를 조정하지 않으면 안된다. 제 3도에서 도면상의 실선부분은 20피트의 컨테이너(70a)를 나타낸 것이고, 점선부분은 40피트의 컨테이너(70b)를 나타낸 것이다. 이제, 20피트의 컨테이너와 40피트의 컨테이너를 착탈할 경우를 예로 들어 위치검출과정을 설명하기로 한다. 크레인이 20피트의 컨테이너(70a)를 착탈하거나 이송하기 위해서는 제 1,제 2감지센서 (11,12)를 트롤리(60)쪽으로 이송하여 20피트 원점에 고정하여 도시한 바와 같이 A, A' 구간을 블럭주사하고, 20피트보다 더 큰 컨테이너를 검출하기 위해서는 트롤리(60)의 외측으로 제 1,제 2 감지센서(11,12)를 이송하여 그 크기에 맞게 위치시켜 주사한다. 따라서, 40 피트의 컨테이너(70b)의 위치도 기설명한 바와 같은 방법으로 제 1,제 2감지센서(11,12)를 B,B' 블록으로 주사하여 트롤리, 갠트리방향 오차 및 스큐각을 검출하게 된다. 제 1검출수단은 위에서 밝힌 바와 같이, 제 1,제 2센서부착기구(50a,50b)를 구동하여 제 1,제 2감지센서(11,12)를 이동시킴으로써 컨테이너(70)의 크기에 따라 측정위치를 변경한다. 물론, 제 2검출수단도 컨테이너의 크기에 따라 검출위치를 가변하게 되는 데, 이에 대한 상세한 설명은 제 4도를 참고하여 후술한다.
제 4도는 제 2검출수단이 부착된 스프레더의 구조를 나타낸 것으로서, 제 4(가)도는 20피트의 컨테이너를 착탈할 경우의 상태를 나타낸 것이고, 제 4(나)도는 40피트이상의 컨테이너를 착탈할 경우의 상태를 나타낸 것이다.
제 4(가)도와 같이 20피트의 컨테이너 감지위치에서 이송대를 이동시켜 제 4(나)도에 도시한 바와 같이 제 2검출수단을 40피트이상의 컨테이너 감지위치로 변경함으로써 20피트의 컨테이너로부터 40피트 이상의 컨테이너까지 그 상태의 검출이 가능하게 된다. 즉, 컨테이너의 크기는 폭은 일정하고 길이만 가변한다. 따라서, 폭을 감지하는 제 3,제 4감지센서(21,22)는 그 위치가 가변되지 않도록 스프레더(80)의 측부상에 대각선으로 고착된다. 반면에, 제 5감지센서(23)는 스프레더(80)의 양단부에 대향 취부된 한쌍의 구성부재로 구성된 이송대(81)의 일측측부에 고정되어 스프레더(80)의 단부에서 양측으로 멀어지거나 가까워져 컨테이너의 크기에 따라 적정상태로 가변된다. 따라서,제 5감지센서(23)는 컨테이너의 길이에 따라 이송대(81)와 일체로 이동함으로써 그 위치를 새로운 검출위치로 변경하게 된다. 이와 같이 이송대(81)에 취부된 제 5감지센서(23)는 이송대(81)와 일체로 이송됨으로써 컨테이너의 크기에 상관없이 갠트리방향의 위치검출이 가능하다. 이상 설명한 제 2검출수단의 2차 위치정밀검출과정에 대한 상세한 설명은 제 5도를참조하여 후술한다.
제 5도는 스프레더에 장착된 제 3,제 4,제 5감지센서가 목표컨테이너의 위치를 감지하는 상태를 나타낸 것이다. 제 5(가)도와 같이 스프레더(80)가 목표컨테이너(70)에 근접하여 제 3,제 4감지센서(21,22)가 레이저광을 컨테이너의 측면의 주사함으로써 트롤리방향의 위치를 검출하게 된다. 이때, 제 5 감지센서(23)도 레이저광을 주사하여 갠트리방향의 위치를 검출한다. 제 5(나)도는 제 5(가)도를 하방에서 보아 나타낸 것으로 목표컨테이너(70)의 상부에 위치한 스프레더(80)의 제 3,제 4,제 5감지센서(21,22,23)가 레이저광을 일점쇄선으로 도시한 바와 같이 주사하여 그 위치를 검출하게 된다.
제 6도는 본 장치가 장착되는 항만용 크레인의 대략적인 구조 및 그 동작상태를 설명하기 위한 개략도이다. 트롤리(60)가 횡행하여 목표컨테이너(70)의 상부에 위치하면 제 1,제 2감지센서(11,12)가 컨테이너(70)의 에지를 검출하여 컨테이너(70)의 트롤리방향오차와 스큐각 및 갠트리방향오차를 산출하여 보상함으로써 이웃 컨테이너와의 충돌의 위험을 제거한다. 이와같이 1차적으로 위치를 보정한 트롤리(60)는 그 하부에 매달려 있는 스프레더(80)를 하강시켜 목표컨테이너(70)를 장착하게 되는 데, 이때 스프레더(80)의 하부에 취부된 제 3,제 4,제 5감지센서 (21,22,23)를 구동하여 2차적으로 그 위치를 정밀하게 측정하여 위치오차를 보상함으로써 목표컨테이너를 정확하게 장착하게 된다. 물론, 컨테이너(70)의 목표위치에서의 탈리도 이와같은 1차 트롤리 위치보상단계와, 2차 스프레더의 위치보상제어과정을 거쳐 정확한 위치에서 컨테이너를 탈리하여 하적하게 된다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 따른 크레인의 컨테이너 자동착탈장치는 검출수단을 2중으로 구성하여 두단계에 걸쳐 컨테이너의 위치 및 자세를 인식하고, 그 오차를 보정함으로써 정확한 착탈이 가능하다. 특히, 레이저광을 이용한 감지센서를 사용하여 목표컨테이너를 운행하기 위한 필수 조건들을 검출함으로써 기상상태등의 외란적요인에 영향을 받지 않고 정확한 위치로의 착탈이 가능하다. 또한, 본 장치는 크레인을 조정하기 위한 운전자가 필요없으므로 인력절감의 효과도 갖는다.
제 1도는 본 발명에 따른 크레인의 컨테이너 자동착탈장치의 구성을 나타낸 블록도,
제 2도는 제 1검출수단이 취부된 크레인의 트롤리부를 나타낸 사시도,
제 3도는 제 1검출수단인 제 1,제 2감지센서의 위치검출상태를 설명하기 위한 설명도,
제 4도는 제 2검출수단이 부착된 스프레더의 구조도,
제 5도는 스프레더에 장착된 제 3,제 4,제 5감지센서가 목표컨테이너의 위치를 감지하는 상태를 나타낸 구조도,
제 6도는 본 장치가 장착되는 항만용 크레인의 대략적인 구조 및 그 동작상태를 설명하기 위한 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 제 1검출수단 11 : 제 1감지센서
12 : 제 2감지센서 20 : 제 2검출수단
21 : 제 3감지센서 22 : 제 4감지센서
23 : 제 5감지센서 30 : 검출수단제어부
40 :크레인제어부 50a,50b : 제 1,제 2센서부착기구
60 : 트롤리 70 : 컨테이너
80 :스프레더 81 : 이송대

Claims (5)

  1. 크래인을 자동으로 운행하여 트롤리 하부에 권취된 스프레더로 컨테이너를 장착하여 목표지점으로 이송하고, 이송한 후 정확한 목표위치에서 탈리하여 적재하기 위한 컨테이너 착탈장치에 있어서,
    상기 트롤리의 소정부위애 취부되며, 트롤리의 위치를 1차적으로 보상하도록 상기 스프레더 및 컨테이너의 위치를 감지하는 제 1검출수단;
    상기 스프레더의 소정부위에 취부되고, 스프레더가 하강하여 목표착탈위치 근접시 스프레더의 오차를 보정하여 정확한 동작수행을 위한 2차보상을 실행하도록 상기 목표컨테이너 또는 목표위치를 감지하여 검출수단제어부로 전송하는 제 2검출수단;
    상기 제 1,제 2검출수단으로부터 감지된 신호를 입력받아 상기 스프레더 및 컨테이너의 위치를 인식하고, 상기 제 1,제 2검출수단의 작동을 제어하는 검출수단제어부; 및
    상기 검출수단제어두로부터 입력된 정보를 기설정된 기정치와 비교연산함으로써 운행에 필요한 정보를 얻어 이상상태를 보상하는 크레인제어부를 포함하는 크레인의 컨테이너 자동착탈장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1검출수단은 상기 트롤리의 전후양단부상에 대각선으로 취부되어 그 하부에 취부된 제 1,제 2감지 센서를 컨테이너의 길이방향으로이송시키는 한쌍의 센서부착기구와, 상기 각각의 센서부착기구의 저면부상에 이동가능케 취부되며. 상기 스프레더 및 컨테이너의 위치를 감지하여 상기 검출수단제어부로 출력하는 제 1,제 2감지센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 크레인의 컨테이너 자동착탈장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2검출수단은 상기 스프레더의 대각선 양측부에 취부된 제 3, 제 4감지센서와, 상기 스프레더의 이송대의 측부에 부착된 제 5감지센서로 구성됨을 특징으로 하는 크레인의 컨테이너 자동착탈장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 스프레더의 이송대는 상기 컨테이너의 길이 방향으로 이동하여 크기가 상이한 컨테이너들의 갠트리방향 에지를 검출할수 있도록 제 5감지센서를 이송함을 특징으로 하는 크레인의 컨테이너 자동착탈장치.
  5. 제 2항에 있어서, 위치오차측정에 있어서 트롤리 아래에 설치된 제 1검출수단의 2개의 감지센서를 임의의 각만큼 회전시켜 고정하여 트롤리방향오차, 스큐각오차 뿐만아니라 갠트리방향오차측정을 가능케 한것을 특징으로 하는 크레인의 컨테이너 자동착탈장치.
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