KR100384637B1 - 천정 크레인의 무선 고장 진단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점검자가 지상에서 천정크레인의 고장여부 및 수리시기를 정확하게 예측할 수 있고, 다수의 천정크레인에 대한 고장진단을 한 장소에서 한꺼번에 처리할 수 있는 천정크레인의 무선 고장 진단 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 장치는 횡행기구부와 주행기구부등에 진동센서를 설치하고, 천정크레인이 동작중일때 즉 권상시나 주행시에 그 진동센서에 의해 검출된 진동성분(진동신호의 크기와 스펙트럼)을 채취하여, 진동성분의 변화경향 및 점검 수리시기를 예측할 수 있도록 표시하고, 진동성분의 크기가 설정값이상일때는 경보신호를 출력하여 점검자가 알 수 있도록 하는 것이다.

Description

천정 크레인의 무선 고장 진단 장치{WIRELESS DEFECT DIAGNOSING APPARATUS IN OVER HEAD CRANE}

본 발명은 이동설비로 높은 곳에 설치되어 점검이 어려운 천정크레인의 고장을 진단/예측할 수 있는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업중에 발생하는 천정크레인의 진동크기 및 진동성분을 원격체크하여 고장여부를 판단하는 천정크레인의 무선 고장 진단 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 천정크레인은 이동설비로서, 대상물건을 지상에서 일정높이까지 들어올린 후, 목적하는 장소로 수평이동하여 내려 놓는 것이기 때문에, 그 구성은 횡행동작을 하여 물건을 들어올리거나 내리는 권상기구부가 구성된 트롤리(Trolley)와, 상기 트롤리부위를 지지하며 주행동작을 하는 크레인 본체로 이루어지며, 보통 높은 개소에 설치된다.

그런데, 이러한 천정크레인은 사고위험을 미연에 방지하기 위해서 수시로 설비상태를 점검하여야 하는데, 종래에는 점검자가 천정크레인이 설치된 곳까지 올라가서 수작업에 의해 설비상태를 점검하여야 했기 때문에 추락위험이 높고 불편하다는 문제점이 있었다.

이에, 안전을 확보하면서, 운전중의 설비상태를 정량적으로 파악할 수 있도록 하기 위해서 크레인 내부에 진동감시장치를 설치하는 방법이 고안되었으나, 이는 감시장치가 크레인 내부에 설치되어 있기 때문에, 여전히 점검자가 크레인의 운전석까지 올라가야 한다는 문제점이 있으며, 다수의 크레인이 존재하는 경우 각 크레인마다 각각 설치됨으로서, 설치 및 점검과 비용측면에서 비효율적이라는 문제점이 있었다.

특히, 천정크레인은 설비 특성상 임의의 특정시간 동안만 가동하며 통상적으로 가동상태보다 비가동상태에 있는 시간이 많기 때문에, 작업실시여부와 관계없이 감시하는 것으로는 설비상태의 이상유무를 제대로 판단하기 어려웠다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 동작중인 천정크레인 구동기구부의 진동을 이동, 권상, 권하등과 같은 동작상태에 따른 조건별로 원격채취함으로서 점검자가 지상에서 천정크레인의 고장여부 및 수리시기를 정확하게 예측할 수 있는 천정크레인의 무선 고장 진단 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 다수의 천정크레인에 대한 고장진단을 한 장소에서 한꺼번에 처리할 수 있는 천정크레인의 무선 고장 진단 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 천정 크레인의 무선 고장 진단 장치를 개략적으로 도시한 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 의한 천정 크레인 무선 고장 진단 장치에서의 신호처리예를 보이는 그래프이다.

도 3은 본 발명에 의한 천정 크레인 무선 고장 진단 장치에서의 제어플로우를 보이는 플로우챠트이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1, 11 ... 진동센서 2 ... 변형감지센서

3 ... 위치검출센서 4 ... 권상속도검출센서

5 ... 신호케이블 6 ... 데이터수집장치

7 ... 무선송신용콘트롤러 8 ... 무선송수신안테나

9 ... 진단감시장치 10 ... 주행속도검출센서

12 ... 크레인본체 13 ... 트롤리(trolley)

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성 수단으로서, 본 발명에 의한 천정크레인의 무선 고장 진단 장치는

천정크레인의 구동기구부에 발생하는 진동을 감지하는 진동센서와,

소정 조건에 따라 진동센서의 출력신호를 채취하여 진동성분에 대한 데이타를 수집하는 데이타수집부와,

상기 데이타수집부에 의해 수집된 데이타를 무선신호로 송출하는 무선송수신부와,

상기 무선송수신부로부터 송출된 데이타를 수신하여 날짜별로 진동성분을 누적 표시하여, 진동성분변화의 경향 및 점검수리시기를 예측하도록 하고, 설정된 경보발생기준값과 비교하여 기준값보다 클때 경보하여 이를 알리는 진단감시부로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 천정크레인 및 본 발명에 의한 무선 고장 진단장치를 블럭으로 나타낸 구성도로서, 본 발명은 천정크레인에서 발생되는 진동성분을 감지하는 진동센서(1,11)와, 천정크레인에 걸리는 하중을 검출하는 변형감지센서(2)와, 트롤리(13)가 기준위치에 있는 지를 검출하는 위치검출센서(3)와, 천정크레인에서 물건을 들어올리는 횡행속도를 검출하는 권상속도 검출센서(4)와, 트롤리(13)가 이동하는 주행속도를 검출하는 주행속도 검출센서(10)와, 상기 각 센서들의 출력신호를 인출하기 위한 신호케이블(5)과, 상기 센서들(1~4,10,11)의 출력단에 상기 신호케이블(5)을 통해 연결되어 관리대상신호를 조건별로 분류하여 데이타를 채취하는 데이타수집장치(6)와, 상기 데이타수집장치(6)에서 채취된 데이타를 무선신호로 변환하는 무선송수신부(7)와, 무선신호를 송수신하기 위한 안테나(8,8')와, 안테나(8')를 통해 수신된 무선데이타를 소정 처리하여 고장여부를 판단하고 점검시기를 예측하는 진단감시장치(9)로 이루어진다.

상기에서 진동센서(1,11)는 각각 크레인의 권상/권하용 모터 및 주행용 모터와 그 감속기의 베어링부 외부표면에 설치되어 권상/권하시와 주행시 그 구동기구부에서 발생하는 진동을 검출한다.

상술한 바와 같이 구성되는 천정 크레인의 무선 고장 진단 장치의 작용을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 크레인 구동부위의 진동감시를 위해 데이터채취시기결정 및 판정에 기준에 되는 하중값, 권상속도, 주행속도, 진동속도크기, 진동가속도크기, 데이타관리수량, 데이타채취주기를 설정한다.

권상 기구부의 진동을 동일한 부하조건에서 감시하기 위해서, 본 발명에서는 변형감지센서(2)에서 하중이 검출되고, 위치검출센서(3)가 작동하고, 권상속도 검출센서(4)의 검출속도가 설정범위에 들면서 권상기구부인 트롤리(13)가 지정된 위치에 있는 지를 체크하여, 이를 모두 만족할때, 진동가속도센서(1)의 감지신호를 채취하도록 한다.

또한, 크레인 주행 기구부의 진동을 동일한 조건에서 검출하기 위해서는, 변형감지센서(1)에 의해 하중이 검출되고, 주행속도 검출센서(10)에 의해 검출된 속도가 설정범위일때, 진동센서(11)의 감지신호를 채취하도록 한다.

데이타수집장치(6)는 이렇게, 설정 조건에 따라서 채취한 천정크레인의 진동감지신호를 주파수분석하여 진동신호의 스펙트럼 및 크기를 검출하고, 이 데이타수집장치(6)에서 검출된 진동데이타는 무선송수신부(7)에 의해서 무선신호로 변환되어 안테나(8')로 송출된다.

진단감시장치(9)는 상기 송출된 무선신호를 수신하여, 설정된 기준값과 비교하여 설비의 고장여부를 판단한다. 이때, 판단의 기준이 되는 진동크기는 천정크레인이 정상상태일때 채취되는 진동크기로서, 이 기준값을 초과할때 경보신호를 출력하여 점검 또는 수리가 이루어지도록 한다.

상기에서, 진동센서(1,11)로부터 출력되는 감지신호는 도 1의 a블록내에 도시한 신호와 같이 나타나고, 이러한 감지신호를 데이타수집장치(6)에서는 스펙트럼 분석하여 b블록내에 도시한 그래프와 같이 나타낸다. 그리고, 상기와 같이 주파수분석한 결과를 무선송수신부(7)로 출력하여 무선신호로 송출한다.

이렇게 일정조건에 따라 채취되어 송출된 진동데이타는 안테나(8')를 통해 진단감시장치(9)로 수신되고, 진단감시장치(9)는 입력된 진동데이타의 주파수값과 크기값을 각각 시간(날짜)별로 누적처리하여 그 경향을 관리하고 천정크레인의 설치초기에 수집한 정상상태일때의 진동데이타로 설정된 기준값과 비교하여 고장 및 수리시기를 예측한다.

이때, 상기 진단감시장치(9)는 수신된 진동데이타를 여러가지 방법으로 처리하여 관리할 수 있는데, 예를 들어, 측정 전체대역에서의 진동데이타의 크기를 날짜별로 누적하여, 도 2b와 같이 그래프로 나타낸다. 이 그래프를 보면 천정크레인의 진동의 크기변화경향을 관리할 수 있고, 일정기준값(여기서는 4.0)과 비교함으로서 수리 교체시기를 예측할 수 있다.

그리고, 기준값의 설정은 도 2a에 도시한 바와 같이, 천정크레인의 초기 정상상태일 경우에 측정한 진동성분(S1)보다 크게 경보발생 기준 입력값(S2)을 설정한다. 이때, 초기 진동성분(S1)보다 큰 기준입력값(S2)의 크기는 경험치로서, 보통 고장시 발생하는 진동성분크기와 비슷하게 설정한다.

이와같은 본 발명에 따른 무선 고장진단장치의 동작을 도 3의 플로우챠트를참조하여 일련의 동작 순서에 따라서 설명한다.

먼저, 고장진단을 하기 전에, 설정사항에 변경이 있는 지를 체크한다(301).

이 때, 설정사항에 변경이 없다면 해당 설정사항에 따라서 이제까지 누적된 진동성분을 처리하여 천정크레인 진동성분변화의 경향관리DB를 검색하여 표시한다(303). 설정사항에 변경이 있다면, 해당 설정사항을 변경한 후(302), 변경된 설정사항에 따라 누적된 진동성분을 처리하여 그 경향을 표시한다(303).

상기에서 설정사항으로는 기준하중(AA)과, 권상속도(BB), 주행속도(CC), 진동속도(DD), 진동가속도(EE), DB저장관리수(FF), 데이타채취주기(GG)등이 있다.

상기 동작은 검색중지명령이 있을때까지 계속되고(304). 검색중지 명령이 있으면, 검색을 중지한 후, 최근측정된 진동성분이 설정값(DD,EE)보다 큰 지를 비교한다. 이때, 최근측정값이 설정값(DD,EE)보다 크다면, 경보를 표시하여 이를 알리고(306). 최근측정값이 설정값(DD,EE)보다 작다면, 횡행기구부의 진동성분을 채취하기 위한 조건체크에 들어간다.

즉, 첫번째 조건으로 변형감지센서(2)에 의해서 검출된 천정크레인에 걸리는 하중이 설정값(AA)이상인지를 비교하고(307). 설정값 이상이라면, 다음 조건으로 위치검출센서(3)를 체크하여 트롤리(13)가 지정한 위치에 있는 지를 판단한다(308). 여기서 트롤리(13)가 지정된 기준위치에 있다면, 세번째 조건으로 권상속도검출센서(4)에 의해 검출된 현재 트롤리(13)의 권상속도가 기준속도(BB)이상인지를 체크한다(309).

이렇게, 천정크레인에 걸리는 하중이 기준하중(AA)이상이고, 권상기구부인트롤리(13)가 지정위치(즉, 권상위치)에 있고, 그 권상속도가 기준속도(BB)이상이라면, 현재 천정크레인은 권상동작중이므로, 데이타수집부(6)에서 천정크레인의 횡행기구부에 설치된 진동센서(1)의 출력신호를 입력받아, 진동성분의 속도(크기와 스펙트럼), 가속도(크기와 스펙트럼)를 수집하여 무선송출한다. 이와 같은 횡행기구부의 진동성분 채취동작을 임의 설정수(N)만큼 반복한 후(311, 312), 앞서 설정된 데이타채취주기(GG)가 경과되지 않았는 지를 체크한다(313). 아직 설정된 데이타채취주기(GG)가 경과되지 않았으면, 다음으로, 주행기구부의 진동성분을 채취하기 위한 조건을 검색한다.

그리고, 상기 횡행동작시의 진동성분채취조건중, 하중이 기준하중(AA)이하이거나, 권상속도가 기준속도(BB)이하이면 천정크레인이 동작상태가 아닌 것이므로, 진동데이타채취가 필요없어진다. 따라서, 초기단계(301)로 되돌아가 검색처리를 한다. 또한, 하중은 기준하중(AA)이상이지만 트롤리(13)가 지정위치에 있지 않은 경우는, 주행동작중일 가능성이 높으므로, 주행시의 진동성분채취를 위한 두번째 조건(주행속도가 기준속도(CC)이상인가)을 체크한다(315).

주행기구부의 진동성분채채취조건체크단계에서는, 변형감지센서(2)에 의해 검출한 천정크레인에 걸리는 하중이 설정값(AA) 이상인지(314)와, 주행속도검출센서(10)에서 검출된 천정크레인의 주행속도가 설정속도(CC) 이상인지(315)를 체크한다. 상기 두 조건을 만족하면 현재 천정크레인이 권상된 물건을 옮기는 주행동작중이므로, 주행기구부에 설치된 진동센서(11)로부터 신호를 채취하여 주행기구부의 진동속도(크기와 스펙트럼), 진동가속도(크기와 스펙트럼)을 얻고, 이를 무선송수신부(7)를 통해 무선송출한다. 반대로, 상기에서 하중값이 기준값(AA)보다 작을때는 천정크레인이 동작하지 않는 상태이므로, 초기단계(301)로 되돌아가고, 하중은 기준값(AA)이상이지만 주행속도가 기준속도(CC) 이하일 때는, 횡행상태인지를 판단하기 위해 트롤리(13)가 지정한 위치(즉, 권상위치)에 있는 지를 체크한 후(316), 있다면 상기 권상속도를 체크하는 단계(309)로 진행하고, 권상위치에 없다면 주행상태인를 체크하기 위한 첫 단계(314)부터 다시 반복한다.

상기와 같은 주행기구부의 진동성분 채취는 설정된 횟수(J)만큼 반복하고(318, 319), 설정된 수(J) 만큼의 데이타가 채취되면 설정된 데이타채취주기(GG)가 경과하였는지를 체크하여, 데이타채취주기(GG)를 경과할때까지 상기 데이타채취과정(횡행기구부의 진동성분검출 및 주행기구부의 진동성분검출)을 반복한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 첫째, 이동하는 크레인의 설비상태를 정확하게 검출할 수 있으며, 둘째로, 채취된 천정크레인의 진동신호를 무선신호로 송수신받음으로서, 점검자가 천정크레인까지 올라가지 않아도 되며, 세째로, 천정크레인에서 발생하는 진동의 크기뿐만아니라 주파수성분을 체크함으로서, 운전중에 발생하는 진동크기, 진동성분위 변화를 시기별로 명확히 비교할 수 있어 고장진단뿐아니라 설비 수리시기 에측, 고장부위판정까지 가능하며, 네째로, 설비와 멀리 떨어진 장소에서도 감시가능하며, 여러 지역 설비를 동시에 감시하도록 할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 천정크레인의 구동기구부에 발생하는 진동을 감지하는 진동센서와,

   소정 조건에 따라 진동센서의 출력신호를 채취하여 진동성분에 대한 데이타를 수집하는 데이타수집부와,

   상기 데이타수집부에 의해 수집된 데이타를 무선신호로 송출하는 무선송수신부와,

   상기 무선송수신부로부터 송출된 데이타를 수신하여 날짜별로 진동성분을 누적 표시하여, 진동성분변화의 경향 및 점검수리시기를 예측하도록 하고, 설정된 경보발생기준값과 비교하여 기준값보다 클때 경보하여 이를 알리는 진단감시부로 이루어짐을 특징으로 하는 천정크레인의 무선 고장 진단 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 진동센서는 횡행기구부의 진동을 감지하는 제1진동센서와, 주행기구부의 진동을 감지하는 제2진동센서로 이루어지고,

   상기 천정크레인은 천정크레인에 걸리는 하중을 감지하는 변형감지센서와,

   천정크레인에서 권상/권하동작을 하는 트롤리가 기준위치에 있는 지를 검출하는 위치검출센서와, 각각 천정크레인의 횡행속도와 주행속도를 검출하는 제1,2속도검출센서를 더 구비함을 특징으로 하는 천정크레인의 무선고장진단장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 진단감시부는 데이타 채취시기결정 및 판정에 기준이 되는 하중값, 권상속도, 주행속도, 진동속도, 진동가속도, 데이타관리수량, 데이타채취주기를 설정하고,

   상기 센서들에 의해 검출된 천정크레인에 걸리는 하중값과 권상속도가 상기 설정값이상이고, 천정크레인의 횡행기구부가 지정위치에 있을때 횡행기구부에 설치된 제1진동센서의 출력신호를 분석하여 진동성분을 채취하고, 하중값과 주행속도가 상기 설정값이상일때 주행기구부에 설치된 제2진동센서의 출력신호를 분석하여 진동성분을 채취하여 시간변화에 따른 진동성분의 변화경향을 표시하고, 채취된 진동성분이 상기 진동속도설정값 및 진동가속도설정값을 초과할때 경보신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 천정크레인의 무선 고장 진단 장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 데이타수집부가 채취하는 진동성분은 제1,2진동센서로부터 출력된 신호의 크기와 스펙트럼인 것을 특징으로 하는 천정 크레인의 무선 고장 진단 장치.