KR100486363B1 - 크레인 고정용 클램프 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인 고정용 클램프장치에 관련되는 것으로서 특히 본 발명은 정지된채 선적/하역작업중 뜻하지않은 강풍등에 의해 크레인이 이동됨으로서 발생되는 안전사고등을 방지하기 위한 것이며 이를 위해, 레일을 따라 움직이면서 화물을 선적 혹은 하역하는 크레인의 하부에 설치되는 클램프하우징의 내부에 설치되어 상기 레일을 가압하여 작업중에는 크레인의 유동이 없도록하는 크레인 고정용 클램프장치에 있어서, 상기 레일의 좌우로 설치되어 상하로 이동되며 하부면에는 패드가 부착되고 상기 패드의 상측 중심부에 수평방향으로 구속되어 회전되고 외측으로 돌출된 롤러가 구비되는 죠와; 상기 클램프하우징의 좌우측면에 삽입되어 고정되는 웨지프레임의 내측 중심부에 부착되며 쇄기형상으로 오목하게 형성되어 상기 롤러와 맞닿게되며 상면 수평부에는 롤러의 진행거리를 제한하는 스토퍼가 부착되는 쇄기;를 포함하여 구성되어 바람이나 외력이 크레인에 작용되어 밀리게되면 더욱 고정력이 강하게되어 크레인의 이동을 억제토록 하는 크레인 고정용 클램프장치에 관한 것이다.

Description

크레인 고정용 클램프장치{device of clamp fixed for crane}

본 발명은 항만등에서 컨테이너와 같은 화물을 선적 또는 하역하는 경우에 널리 사용되는 크레인에 있어서 상기 크레인의 이동을 안내하는 레일을 가압하여 작업중에는 크레인의 유동이 없도록하는 크레인 고정용 클램프장치에 관련되는 것이다.

국제간의 무역증대로 수출입 물량은 계속 증가하는 추세이며 컨테이너와 같은 화물을 신속하고 원활하게 처리할 수 있는 능력은 수출입 항만에 있어서는 필수적으로 갖추어져야만 하는 사항이다.

따라서, 컨테이너 처리가능 갯수가 수출입 항만의 크기를 가름하는 기준잣대가 되기도 한다. 일반적으로 컨테이너를 선박에 선적하거나 선박으로부터 하역하는 경우에는 겐트리 크레인이라고 불리우는 크레인을 이용하게된다. 그리고 이러한 크레인은 지면에 설치되는 레일을 따라 정확한 방향으로 이동될 수 있도록 유도된다.

한편, 상기 크레인에는 이동을 위한 구동수단이 구비되며 작업을 하지않거나 작업위치로 이동할 때에는 상기 구동수단에 의해 크레인은 원하는 곳까지 이동될 수 있다. 작업위치로 이동된 크레인은 일정위치에 정지된 후 화물의 선적 및 하역작업을 수행하게 되는데 항만의 특성상 때때로 강한 돌풍이 불기도 하므로 크레인이 바람에 의해 움직이는 일이 자주 발생하게된다.

상기 크레인의 구동수단에서 제동이 되어있지만 심한 바람이 부는 경우에는 크레인이 움직이게 되고 일단 움직인 크레인은 가속도가 붙어 위험한 상황을 초래하기도 하는 문제점이 있었다. 물론 크레인과 레일사이에 별도의 고정판을 끼워 크레인의 고정이 이루어지도록 할 수 있지만 매번 고정판을 설치하는 것은 번거럽고 작업성도 떨어진다. 즉, 크레인은 자주 이동하면서 화물의 선적 및 하역작업을 수행하므로서 언제든지 이동이 될 수 있는 상태를 유지토록함이 이상적이라 할 수 있다.

이와 같은 목적으로 이미 다수의 클램핑장치가 제시된 바 있으며, 이하 이러한 종래기술에 대해 살펴보기로 한다. 종래기술의 하나로서 대한민국 특허출원번호 10-2000-0070818호의 "클램프 레일을 구비한 하역기의 밀림 방지장치"가 있으며, 이것의 개략적인 구성을 보면 하역기 지지붐의 하부에 설치되어 실린더와 스프링의 상호작용에 의해 다수의 링크와 상기 링크에 연결된 죠를 동작시켜 하역기를 레일에 고정 또는 분리시키는 기능을 하는 하역기의 밀림방지장치에 있어서, 상기 레일을 양측면에서 가압 고정하는 클램프 레일부와, 상기 클램프 레일부를 지지하면서 고정 분리동작을 시키는 지지부와, 실린더와 스프링에 의한 구동력을 상기 지지부에 전달하는 링크부를 상기 레일을 중심으로 대칭적으로 구비한 것을 특징으로 하고있다.

첨부되는 도1은 상기 하역기의 밀림 방지장치의 사시도를 보여준다. 도시된 바와 같이, 죠(218)에 설치되는 롤러(219)가 클램프레일(212)과 맞닿게되며 상기 클램프레일(212)은 지면에 고정설치되는 레일(111)의 측면과 탈부착됨에 의해 크레인의 움직임을 막아주게되는 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조하에서 하역기가 밀리게되면 상기 롤러(219)가 클램프레일(221)에 형성되는 구배를 따라 이동되며 이로인해 상기 클램프레일(221)은 레일(111)측으로 더욱 밀착되므로서 하역기에 큰 고정력을 제공하게된다. 이처럼, 롤러(219)가 클램프레일(212)의 어느 일측방향의 구배를 따라 이동되면 롤러로 가압되는 측에서 상기 레일(111)과 보다 큰 마찰력이 발생되어 상기 클램프레일(212)의 급격한 편마모현상이 발생된다는 문제점이 있다. 클램프레일(212)의 편마모가 심하게되면 부득이 교체하여야 하고 따라서 유지보수에 많은 비용이 소요된다는 단점도 가진다.

또한, 상기 롤러(219)가 하역기의 밀림현상에 의해 상기 클램프레일(212)을 따라 이동되면 될수록 롤러와 클램프레일의 접촉면에는 많은 부하로 인한 변형이 일으나게 된다. 따라서, 롤러 및 클램프레일에 과도한 변형으로 인한 크랙이 발생되거나 롤러표면에서 박리현상이 일으나게되면 제대로 작동이 되지않으며 교체는 불가피하게 된다.

이러한 현상을 막기위해서는 상기 롤러가 클램프레일을 따라 이동될 수 있는 거리를 조정할 필요성이 있게된다. 즉, 예상되는 풍속에 따라 롤러의 최대이동가능거리를 셋팅하여 지나친 하중이 롤러와 클램프레일에 발생되는 것을 방지할 필요가 있다.

상술한 종래기술외에도 대한민국 실용신안등록번호 183925호의 "하역기의 밀림 방지장치"가 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고 보다 안정적인 클램핑장치를 제공하기 위한 본 발명은 죠에 형성되는 롤러가 구름운동하는 쇄기에 롤러의 최대이동거리를 제어하는 스토퍼를 설치토록하여 과도한 부하발생이 없도록 한 크레인 고정용 클램프장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 크레인의 밀림으로 인해 롤러가 쇄기를 따라 이동함에 의해 점차 죠가 레일을 가압하는 경우에도 레일과 맞닿는 패드가 균일하게 마찰을 하게 됨으로서 패드의 국부적인 편마모 현상을 방지할 수 있는 크레인 고정용 클램프장치를 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 레일을 따라 움직이면서 화물을 선적 혹은 하역하는 크레인의 하부에 설치되는 클램프하우징의 내부에 설치되어 상기 레일을 가압하여 작업중에는 크레인의 유동이 없도록하는 크레인 고정용 클램프장치에 있어서, 상기 레일의 좌우로 설치되어 상하로 이동되며 하부면에는 패드가 부착되고 상기 패드의 상측 중심부에 수평방향으로 구속되어 회전되고 외측으로 돌출된 롤러가 구비되는 죠와; 상기 클램프하우징의 좌우측면에 삽입되어 고정되는 웨지프레임의 내측 중심부에 부착되며 쇄기형상으로 오목하게 형성되어 상기 롤러와 맞닿게되며 상면 수평부에는 롤러의 진행거리를 제한하는 스토퍼가 부착되는 쇄기;를 포함하여 구성됨을 기술적 요지로 하는 크레인 고정용 클램프장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 크레인 고정용 클램프장치의 바람직한 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하기로 하며 도2는 레일상에 위치되는 상기 클램프장치의 개략적인 외관사시도를 도시한다.

도시된 바와 같이, 지면상에는 레일이 고정설치 되어져 있으며 그 위로 크레인이 이동하게 된다. 그리고 상기 크레인의 하부측에 도2에 보이는 클램프하우징이 부착되고 그 내부에 본 발명에 의한 크레인 고정용 클램프장치가 설치되어져 있는 구조를 갖추게 된다.

도면에 보이는 것처럼, 상기 클램프하우징(10)의 일측면부에는 크레인에 체결하기위한 체결홀(15)이 갖추어지는 플레이트가 구비되고 상면부는 개구된 형태를 가진다. 그리고 상기 클램프하우징(10)의 정면과 배면 하부근처에는 사각형으로 천공되어 있으며 여기에 웨지프레임(20)이 삽입 고정된다. 상기 웨지프레임(20)은 클램프하우징의 정면과 배면에 하나씩 대칭되게 설치되며 두개의 웨지프레임의 사이공간으로 대칭을 이루는 죠(30)가 구비된다.

그리고 도3은 상기 클램프하우징을 제거했을때의 클램프장치에 대한 개략적인 사시도이며 도4는 도3에 있어서의 클램프장치의 부분분해 사시도를 도시한다. 또한, 도5는 상기 도2에서의 단면도를 나타내고 있다. 도2내지 도5에서는 죠가 하강되어 패드가 레일을 누르고 있는 상태인 경우을 나타낸다.

상기 도면에 보이는 것과 같이, 레일(R)을 중심으로하여 좌우 대칭되게 웨지프레임(20)과 죠(30)가 형성되며 상기 웨지프레임(20)의 양단부로 프레임바아(21)가 삽입되어 두개의 웨지프레임을 구속시키게 된다. 그리고 어느 일측의 프레임바아(21)에는 레일가이드(23)가 설치된다.

그리고 상기 한쌍의 죠(30)는 그 상단부에서 락커(31)와 연결되며 두개의 락커는 행거(32)와 구속되어 회동하게 된다. 한편, 상기 행거(32)의 상부에는 웨이트(미도시)가 결합되며 상기 웨이트는 유공압에 의해 작동되는 피스톤과 연결되어져 승하강함에 의해 행거(32)로부터 락커(31) 그리고 죠(30)를 순차적으로 상승 혹은 하강되게 한다.

상기 죠(30)의 보다 상세한 구조를 보면, 죠의 하부측 내측으로 패드(33)가 설치된다. 상기 패드(33)는 레일(R)과 직접 맞닿게되는 부위이며 레일의 측면과 상면을 가압할 수 있도록 배치된다. 그리고 상기 패드(30) 보다 높은 위치에 롤러(35)가 설치되며 도시된 것처럼 상기 죠(30)의 외측면에 형성되는 홀에 롤러(35)가 설치된다. 상기 롤러(35)의 회전축은 죠와 같은 수직방향으로 설치되어 롤러를 구속하게 되고 상기 롤러의 일부분은 상기 홀을 통하여 돌출되어 쇄기(40)와 접촉하게된다.

다음으로 상기 롤러가 접촉하는 쇄기에 대해 보다 상세히 설명토록 한다. 쇄기(40)는 웨지프레임(20)의 내측 중심부에 수직한 방향으로 설치되며 중심부가 오목한 형상을 이루고 있다. 이러한 쇄기(40)의 오목면에 롤러(35)가 접촉되어져 있으며 평상시에는 롤러(35)가 쇄기(40)의 오목면 가장 저점에서 접촉면을 형성하게되고 죠(30)의 승하강에 따라 롤러(35)도 쇄기의 오목면상에서 상하로 이동하게 된다.

그리고 상기 쇄기(40)의 상면 수평부에는 위치이동이 이루어지는 스토퍼(45)가 부착되어져 있다. 상기 스토퍼(45)는 죠(30)에 설치된 롤러(35)의 구름운동 가능거리를 조절하는 기능을 하며 쇄기(40)의 오목면 저점을 향해 스토퍼(45)가 가깝게 고정될수록 상기 롤러(35)의 이동거리는 작아지게된다. 다시말해서, 스토퍼(45)의 위치에 따라 상기 롤러(35)가 쇄기(40)의 오목면을 따라 최대로 상승할 수 있는 거리가 제한된다는 것을 의미한다.

상기 스토퍼(45)의 고정방법은 볼트로서 고정할 수도 있을 것이며, 미세한 거리조정이 가능토록 실린더와 피스톤의 구조를 갖추도록 구성할 수도 있다.

상기 롤러(35)가 쇄기(40)를 따라 상승함에 의해 롤러 및 쇄기에 발생되는 하중에는 큰 변화가 생기며 이것은 이들과 연결되는 각 부품들에 변형을 초래하므로 스토퍼(40)로서 적절하게 롤러(35)의 이동가능거리를 제어토록 해야한다.

이하에서는 범용유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 임의로 설정한 풍속에서의 레일클램프가 밀리는 거리를 구한 경우의 예에 대해 설명한다. 이것은 상술한 스토퍼를 조절하여 예상되는 풍속에 따라 스토퍼의 위치를 결정할 수 있음을 보여준다. 그리고 도6은 쇄기와 롤러에서의 하중작용 관계를 보여주는 개략도이다.

여기에서는 풍속 30m/s 일 때를 예로들어 설명하기로 한다.

먼저, 풍하중을 구하는 식은 아래와 같다.

위 식을 사용하여 풍속이 30m/s 일 때 발생하는 풍하중은 다음과 같다.

풍하중이 작용할 때 초기에는 컨테이너 크레인의 큰 자중에 의해 발생하는 마찰력에 의해 어느 정도 풍하중에 견딜 수 있기 때문에 컨테이너 크레인의 자중에 의한 마찰력(F_f)를 고려토록 한다.

따라서, 풍하중이 작용할 때 실제 레일클램프가 받는 하중(F_R)은,

이 된다.

위에서 구한 하중을 레일클램프의 각 부분에 작용시켜 각부의 변형량을 구한 결과는 아래 표1과 같다.

0.0127	2.36	1.1	0.135	0.38	0.018	2.84	0.279

상기 표1과 같은 레일클램프의 각부의 변형량을 가지고 레일클램프가 밀리는 거리를 구한 결과는 다음 표2와 같다.

(m/s)	(mm)	h(mm)	L(mm)
30	3.12	3.12	8.57

도6에 보이는 것처럼, 바람에 의해 크레인이 밀리는 거리는 L에 해당되며 상기와 같이 풍속 30m/s인 경우에 크레인은 8.57mm 정도 움직이게 된다. 그리고 풍속이 30보다 작은 경우에 크레인의 밀림거리는 8.57mm보다 작게되며 따라서 예상되는 풍속의 크기에 맞게 롤러와 쇄기 및 타 부품들의 변형을 고려하여 여유있게 크레인의 최대 밀림거리를 제어토록 할 수 있다. 즉, 쇄기에 설치되는 스토퍼의 고정위치를 변경하므로서 롤러의 이동가능거리를 제한하는 것이다. 여기서, 실제 롤러는 죠에 구속되어져 있음으로 바람에 의해 크레인이 움직이게되고 이에 따라 클램프장치의 쇄기가 롤러와 접촉을 이루면서 움직이게 되는 것이다.

이어서는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 크레인 고정용 클램프장치에 있어서의 작동원리에 대해 설명하기로 한다.

첨부되는 도7은 상기 클램프장치의 개략적인 작동관계를 보여주는 동작전.후의 상태변화도를 나타낸다.

크레인을 작업위치로 이동시킨 후에는 유동이 없도록 고정시키게 되며, 이를 위해 본 발명에 따른 클램프장치를 작동시켜 죠(30)에 부착된 패드(33)가 레일(R)의 좌우측면과 상면을 가압하도록 셋팅하게된다. 도7과 같이 클램프장치의 작동전에는 레일(R)의 좌우로 배치되는 죠(30)가 행거(32) 및 락커(31)의 작동에 의해 상승되어 패드(33)가 레일과 이격된 상태를 유지한다. 죠(30)에 형성되는 롤러(35)는 쇄기(40)의 오목면과 맞닿은 상태에서 죠의 상승에 의해 상기 쇄기를 따라 함께 상승하게 된다.

이와 같은 상태에서 크레인을 고정시키고자 하면 행거(32)에 연결된 웨이트를 하강시키며 이로인해 락커(31)는 하강되면서 좌우로 벌어지며 이에 연동하여 죠(30)는 하강되어 패드(33)가 레일(R)을 누르게 되고 이로인해 크레인의 자중에 상당하는 외력에 의해서도 상기 크레인은 움직이지 않게된다.

최초의 셋팅상태에서 작업을 하던중에 갑작스런 강풍이 불게되면 크레인은 조금씩 움직이게 되며, 크레인의 이동에 따라 웨지프레임(20)에 구속된 쇄기(40)가 롤러(35)와 맞닿은 채로 이동하게된다. 레일(R)의 좌우에 배치되는 죠(30)는 패드(33)에 의해 레일(R)과 고정되어있으며 따라서 쇄기(40)가 이동됨에 의해 점차 죠(30)에 의한 레일(R)과의 고정력은 증가됨으로서 바람의 세기가 크져 크레인의 이동량이 증가할수록 죠와 레일은 더욱 견고한 결합을 유지하게된다.

반면에, 크레인의 밀림거리가 증가될수록 롤러(35) 및 쇄기(40) 그리고 타 요소들에 유발되는 변형량은 점차 증대되므로 과도한 크레인의 이동을 제한할 필요가 있고 따라서, 상술한 바와 같이 쇄기(40)에 스토퍼(45)를 부착하여 롤러(35)가 쇄기를 일정이상 타고오르지 않도록 제어토록한다.

그리고 크레인은 바람이 부는 방향에 따라 전진 혹은 후진할 수 있으므로 상기 쇄기의 양방향 모두에 스토퍼를 설치토록함이 바람직하다. 또한, 실제 사용시에는 상기 클램프장치에 의해서 크레인의 밀림을 제어할 수 없을 정도의 강풍에 대비하여 지면에 크레인을 체인등으로 연결하여 두도록 한다.

상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 크레인 고정용 클램프장치에 의하면, 예상되는 바람의 풍속에 따라 클램프장치에 의한 크레인의 밀림방지 최대제한거리를 조절할 수 있게되고 따라서 지나친 크레인의 밀림에 따른 클램프장치의 손상을 방지할 수 있다는 효과를 가지게된다.

도 1 - 종래기술로서 하역기의 밀림방지장치를 보여주는 사시도.

도 2 - 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 고정용 클램프장치의 개략적인 외관사시도.

도 3 - 클램프하우징을 제거했을때의 클램프장치에 대한 개략적인 사시도.

도 4 - 도3에 있어서 클램프장치의 부분 분해사시도.

도 5 - 도2에서의 단면도.

도 6 - 쇄기와 롤러에서의 하중작용 관계도.

도 7 - 클램프장치의 개략적인 작동관계를 보여주는 동작 전.후의 상태변화도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

10 : 클램프하우징 15 : 체결홀

20 : 웨지프레임 21 : 프레임바아

23 : 레일가이드 30 : 죠

31 : 락커 32 : 행거

33 : 패드 35 : 롤러

40 : 쇄기 45 : 스토퍼

Claims (1)

1. 레일을 따라 움직이면서 화물을 선적 혹은 하역하는 크레인의 하부에 설치되는 클램프하우징의 내부에 설치되어 상기 레일을 가압하여 작업중에는 크레인의 유동이 없도록하는 크레인 고정용 클램프장치에 있어서,

   상기 레일의 좌우로 설치되어 상하로 이동되며 하부면에는 패드가 부착되고 상기 패드의 상측 중심부에 수평방향으로 구속되어 회전되고 외측으로 돌출된 롤러가 구비되는 죠와;

   상기 클램프하우징의 좌우측면에 삽입되어 고정되는 웨지프레임의 내측 중심부에 부착되며 쇄기형상으로 오목하게 형성되어 상기 롤러와 맞닿게되며 상면 수평부에는 롤러의 진행거리를 제한하는 스토퍼가 부착되는 쇄기;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 크레인 고정용 클램프장치.