KR100417102B1 - 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치에 관한 것으로서,

복수개 로프(104)의 시단부(始端部)를 구동하기 위한 메인 구동장치(100)와; 상기 각각의 로프(104) 종단부(終端部)가 감겨지는 각각의 보조 드럼(202)과; 일단(一端)은 상기 보조 드럼(202)의 회전축 부분에 설치되어 있는 토크 리미터(203)와; 상기 토크 리미터(203)의 타단(他端)의 회전축 부분과 연결된 보조 모터(301)를 포함하여 구성되며,

상기 복수의 로프(104)는 상기 메인 구동장치(100)와 보조 드럼(202) 사이에서 컨테이너 크레인의 헤드 블록(107)의 모서리 부분을 지지하면서 통과하게 되어 있고, 상기 보조 모터(301)는 통상의 컨테이너 운반시에는 그 축이 단단히 고정되고 헤드 블록(107)의 비틀림을 제어할 필요가 있는 경우에는 고정이 해제되며, 상기 토크 리미터(203)는 설정값 이상의 토크가 작용될 경우에만 상기 보조 드럼(202)과 연결된 일단이 상대 회전하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하므로,

로프의 길이가 종래보다 길어지므로 스내그 사고 발생시 로프의 에너지 흡수량이 증가하게 되고, 기름 유출과 같은 환경오염 문제를 예방할 수 있으며, 스내그 사고 발생 후 재가동이 용이하고, 보조 모터를 이용한 헤드 블록의 비틀림 자세 제어가 가능하다는 이점이 있다.

Description

컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치{Mechanical ANTI-SNAG Device for Container Crane}

본 발명은 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치에 관한 것으로서, 크레인의 헤드 블록이 고속으로 충돌하는 사고인 스내그 현상이 발생될 경우 크레인에 전달되는 충격을 기계적으로 제한하기 위한 장치와 헤드 블록의 비틀림 자세를 제어하는 장치에 관한 것이다.

종래로부터, 항만 등에서 사용되는 컨테이너 크레인을 운전하는 도중, 특히 컨테이너를 탑재하지 않은 헤드 블록을 고속으로 호이스트(Hoist, 引揚)하는 도중에 상기 헤드 블록이 선박의 비정상적인 셀 가이드(Cell Guide) 등의 돌출 장애물에 걸려 급정지하거나, 호이스트 시스템의 제동장치가 정상적으로 작동하지 않아 헤드 블록이 트롤리(Trolley) 하부의 구조물과 충돌하는 스내그(Snag) 사고가 발생하곤 하였다. 이 때, 호이스트 시스템의 회전 관성 에너지에 의한 과도한 하중이 로프에 발생되고, 이 하중이 모터나 감속기 및 전체 구조에 전달되어 고장 또는 구조물의 국부적 손상을 야기할 수 있다.

이러한 스내그 사고는 헤드 블록이 고속으로 충돌하는 사고이기 때문에, 전기적 신호에 의한 모터의 제동만으로는 빠르게 전파되는 충돌 에너지를 제한하기가 곤란하다. 따라서, 스내그 사고시 하중이 전달되는 경로(Load Path) 상에서 이를 차단 또는 흡수하는 장치가 요구되고 있다.

도 1에는 종래기술에 따른 유압식 안티-스내그 장치가 개략적으로 도시되어 있다. 좌우 대칭성을 고려하여 한 쪽만 도시하였다. 도시된 바와 같이, 메인 드럼(103)에서 나온 로프(104)가 유압 실린더(108)와 연결된 중간 시브(Sheave)(105)와 헤드 블록(107)에 설치된 헤드 블록 시브(109)를 통해 헤드 블록(107)을 인양하게 되어 있으며, 이 때, 상기 로프의 종단부는 고정단(106)에 고정 지지되어 있다. 따라서, 스내그 사고가 일어나 로프(104)에 작용하는 하중이 증가하는 경우에는 상기 중간 시브(105)를 따라서 전달되는 하중에 의하여 유압 실린더(108)의 압력이 증가하게 된다. 유압 실린더(108)는 일정 값 이상의 압력이 작용하게 되면, 밸브(미도시)가 열려 기름을 토출함으로서 중간 시브(105)의 일시적인 이동을 허용하여 로프(104)를 통하여 전달되는 하중을 제한한다. 또한, 상기 각각의 유압 실린더(108)는 별도의 유압펌프(미도시)와 연결되어 있어 내부의 유량을 조절할 수 있고, 유량의 증감에 따라 상기 중간 시브(105)를 밀고 당기는 기능을 수행한다. 이 작업을 통해서 유압 실린더(108)는 헤드 블록의 비틀림(Trim, List, Skew)을 조정하는 역할도 수행한다.

그러나, 유압 실린더 자체가 고가(高價)일 뿐만 아니라, 사용중 기름 유출에 의해 환경이 오염될 가능성이 높다는 단점이 있었다.

또 다른 예로서, 특정 압력 이상에서 붕괴하도록 구성된 Hex-Cell(벌집 모양 구조물)을 유압 실린더의 위치에 적용하는 방법이 있지만, 이것 역시 고가이며 재사용이 불가능하고, 교체작업에 많은 시간이 소요되어 컨테이너 크레인의 효율적인 운영이 불가능하다는 단점이 있었다.

한편, 토크 리미터는 공작기계와 같은 장비에서 하중이 비정상적으로 급격하게 증가하는 경우 기계 구동부의 파손을 방지하고, 사고의 위험을 줄이기 위하여 도입되고 있는 장비이다. 일반적인 토크 리미터는 구동부측의 축과 작업부측의 축을 연결하도록 되어 있으며, 베어링, 가압장치 등의 여러가지 원리를 이용하여 설정된 토크 이상의 하중은 전달되지 않도록 하는 기능을 구비하고 있다. 본 발명에서 언급하는 토크리미터는 이러한 종래의 토크 리미터 외에도 두 쌍의 마찰면을 마주보는 마찰판과 가압장치로 구성된 장치, 마찰홈과 마찰봉으로 구성된 장치 등 일정 부하 이상의 토크가 발생하는 경우에 그 토크의 전달을 제한하는 장치 모두를 지칭하기로 한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 환경 오염의 가능성이 없고, 반복사용이 가능하며, 스내그 사고 후 신속하게 작업재개가 가능한 안티-스내그 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 안티-스내그 장치와 함께 적용하여 헤드 블록의 비틀림 자세 제어기능을 수행할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 유압식 안티-스내그 장치를 나타내는 개략 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계식 안티-스내그 장치를 나타내는 개략 구성도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기계식 안티-스내그 장치를 나타내는 개략 구성도이다.

※ 주요 도면부호의 설명

100... 메인 구동장치

101... 메인 모터

102... 감속기

103... 메인 드럼

104... 로프

105... 중간 시브(Sheave)

106... 로프 고정단

107... 헤드 블록(Head Block)

108... 유압 실린더

109... 헤드 블록 시브

201... 고정단 시브

202... 보조 드럼

203... 토크 리미터(Torque Limiter)

301... 보조 모터

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치는,

복수개 로프의 시단부(始端部)를 구동하기 위한 메인 구동장치와;

상기 각각의 로프 종단부(終端部)가 설치되어 있는 각각의 보조 드럼과;

일단(一端)은 상기 보조 드럼의 회전축 부분에 설치되어 있고, 타단(他端)은 크레인 구조물에 고정되어 있는 토크 리미터를 포함하여 구성되며,

상기 토크 리미터는 설정값 이상의 토크가 작용될 경우 보조 드럼의 회전축 부분에 연결된 토크 리미터의 일단이 회전하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 로프는 상기 메인 구동장치와 보조 드럼 사이에서 컨테이너 크레인의 헤드 블록의 모서리 부분을 지지하면서 통과하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 컨테이너 크레인의 헤드 블록과 보조 드럼 사이에는 시브를 부가적으로 설치하여, 상기 로프를 중간에서 지지하게 하고, 보조 드럼과 메인 구동장치를 동일한 구역에 설치하여 전체 로프 길이를 연장하고 로프의 완충기능을 향상시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기계식 안티-스내그 장치에서 토크 리미터 각각의 크레인 구조물에 고정되어 있는 일단을 보조 모터와 연결하고, 보조 모터를 크레인 구조물에 고정하여, 헤드 블록의 비틀림을 조정하고자 하는 경우에만 별도로 작동되도록 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 보조 모터를 고정하는 제동장치와 상기 보조 모터의 동작을 제어하는 제어장치를 부가적으로 구비하는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2에 본 발명의 일 실시예에 따른 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치가 도시되어 있다. 헤드 블록의 좌우가 대칭이므로 한 쪽 부분만을 도시하였고, 다른 쪽 부분은 생략하였다.

도시된 바와 같이, 헤드 블록(107)의 모서리 부분을 각각 인양하기 위한 복수개 로프(104)의 시단부(始端部)가 메인 구동장치(100)에 연결되어 있다. 상기 메인 구동장치(100)는 메인 모터(101), 감속기(102) 및 메인 드럼(103) 등으로 구성되어 있으며, 엄밀하게는 상기 로프(104)의 시단부가 상기 메인 드럼(103)에 감겨져 있다. 메인 드럼(103)으로부터 풀려 나온 상기 로프(104)는 중간 시브(105) 등에 의해 지지되면서 통과하고, 헤드 블록(107)을 들어준 상태에서 로프의 종단부가 보조 드럼(202)에 감겨져 있다. 여기에서, 상기 헤드 블록(107)은 모서리에 설치된 헤드 블록 시브(109)를 매개로 로프(104)에 의해 인양되는 구성으로 되어 있다.

한편, 이 보조 드럼(202)의 회전축은 토크 리미터(203)의 일단에 연결되어 있다. 그리고, 토크 리미터(203)의 타단은 크레인의 프레임(미도시)에 고정 설치된다. 그리고, 토크 리미터(203)는, 그 양단에 작용하는 토크가 일정 값 이상이면 회전을 허용하고, 그 이하의 토크에 대해서는 회전을 허용하지 않는 장치이다.

또한, 상기 메인 구동장치(100)는 컨테이너 크레인 프레임 중앙부 상단에 위치하는 기계실(미도시)에 위치하여 외부 환경으로부터 보호를 받으며, 상기 보조드럼(202)과 상기 토크 리미터(203)의 조합을 기계실에 함께 설치하고 상기 헤드 블록(107)과 보조 드럼(202) 사이에 고정단 시브(201)를 설치하여 연결하면 로프(104) 자체의 길이가 연장되어 스내그 사고시 완충 효과를 더 발휘할 수 있도록 한다. 그리고, 기계실 내부는 외부에 노출된 경우보다 외부 환경의 영향이 적어, 보다 신뢰도 높은 동작을 기대할 수 있다.

도 3에는 본 발명에 따른 또 다른 실시예가 도시되어 있다.

본 실시예는 도 2에서 제시한 기계식 안티-스내그 장치 자체로는 헤드 블록(107)의 비틀림(Trim, List, Skew)을 제어할 수 없기 때문에, 이를 위한 추가적인 장치를 포함한다. 본 실시예는 상기 토크 리미터(203)의 고정단 연결부분을 보조 모터(301)와 연결한 것으로서, 통상의 컨테이너 운반시에는 상기 토크 리미터(203)와 보조 모터(301)의 연결 축이 단단히 고정되도록 하고, 헤드 블록(107)의 비틀림(Trim, List, Skew)을 조정하고자 할 경우에만 고정 결합을 해제하고 별도로 운전되도록 하여 헤드 블록(107)의 비틀림을 조정하는데 사용될 수 있다. 여기에서는 상기 보조 모터(301)가 일반적인 헤드 블록의 이송작업 중에는 제동상태가 유지되고, 비틀림 조정이 필요한 때에 한하여 그 제동이 해제되고 각각의 보조 모터(301)의 회전량을 제어할 수 있는 제동장치(미도시)와 제어장치(미도시)를 부가적으로 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 도 3의 실시예는 상기 보조 모터(301)를 상기 헤드 블록(107)과 보조 드럼(202) 사이의 임의의 위치에 설치하고, 헤드 블록(107)과 보조 드럼(202)을 연결하는 로프(104)를 보조 모터(301)의 회전축에 감아서 연결하는 변형도 가능하다.

상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 이점을 도모할 수 있다.

첫째, 로프의 길이가 종래보다 길어지므로 스내그 사고 발생시 로프의 에너지 흡수량이 증가한다. 따라서, 부속 기계 및 구조물에 가해지는 충격이 완화된다.

둘째, 기계식 토크 리미터와 보조 모터를 사용하게 되므로 기름 유출과 같은 환경오염 문제를 해소할 수 있다.

세째, 스내그 사고 발생 후 재사용이 가능하며, 사고의 원인이 제거되면 즉시 재가동이 가능하다.

네째, 회전운동하는 장치의 회전 관성모멘트 증가 요인이 없다.

다섯째, 스내그 파손 방지 장치 및 비틀림 조정장치를 기계실 내부에 설치하면, 종래 시스템에 비하여 외부환경의 영향을 받지 않으므로 작동 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

여섯째, 고가의 유압장치 등이 필요없게 되므로 비용상의 부담을 줄일 수 있다.

Claims (6)

1. 컨테이너 크레인의 헤드 블록에 대한 안티-스내그 장치에 있어서,

   복수개 로프의 시단부(始端部)를 구동하기 위한 메인 구동장치와;

   상기 각각의 로프 종단부(終端部)가 감겨지는 각각의 보조 드럼과;

   일단(一端)은 상기 보조 드럼의 회전축 부분에 설치되고, 타단(他端)은 고정되어 있는 토크 리미터를 포함하여 구성되며,

   상기 토크 리미터는 설정값 이상의 토크가 작용될 경우 상기 보조 드럼의 회전축 부분에 설치된 일단이 회전하도록 구성되어 있는, 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 헤드 블록과 보조 드럼 사이에는 로프를 지지하는 시브가 부가적으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 토크 리미터의 타단은 보조 모터의 축에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 헤드 블록과 보조 드럼 사이의 로프가 보조 모터의 회전축에 감겨있는 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 보조 모터의 동작을 제어하는 제동장치와 제어장치를 부가적으로 구비한 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 보조 모터의 동작을 제어하는 제동장치와 제어장치를 부가적으로 구비한 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인의 기계식 안티-스내그 장치.