KR100506475B1

KR100506475B1 - 펜던트-응답 크레인 컨트롤 시스템

Info

Publication number: KR100506475B1
Application number: KR10-2003-7005344A
Authority: KR
Inventors: 테일러마이클케이.
Original assignee: 고벨 인코포레이티드
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2005-08-03
Also published as: WO2002032804A3; AU1459202A; US20020066711A1; US6575317B2; EP1341715A2; WO2002032804A2; KR20030045118A; AU2002214592B2; MXPA03003378A; WO2002032804A9; CA2426032A1

Abstract

이 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템은 크레인(10)용 호이스트(50) 상부에 배치된 센서 진자(30) 및 상기 호이스트(50)에 의하여 상승된 로드를 결정하는 로드 센서(35)를 구비한다. 상기 센서 진자(30)는 호이스트(50)와 상기 호이스트(50)를 이동시키는 크레인 드라이브(45) 사이의 진동 링크로서 작용한다. 측방향 운동 센서(32, 33)는 상기 센서 진자의 측방향 운동에 응답하여 신호를 발생시킨다. 크레인 컨트롤 수단(40)은 이들 센서(32, 33, 35)에 의하여 발생되는 신호에 응답하여 크레인 드라이브(45)의 측방향 운동을 지시한다. 바람직하게 사용되는 로드 센서(35)는 상기 센서 진자(30)에 통합되는 로드 셀 또는 스트레인 게이지이다.

Description

펜던트-응답 크레인 컨트롤 시스템 {PENDANT-RESPONSIVE CRANE CONTROL}

본 발명은 상승된 로드를 수평 방향으로 이동시키도록 구동될 수 있는 오버헤드(overhead) 및 지브 크레인(jib cranes)에 관한 것이다.

이 출원은 여기에 참고로 통합되는 2000년 10월 18일 출원된 미국 가출원 번호 60/241,318호를 우선권 주장한다.

상승된 로드(load)로 미는 작업자에 의하여 작용되는 수동 작용력에 응답하여 달아올린 로드를 측방향으로 이동시키는 동력-구동 크레인에 대한 제안이 있었다. 센서 시스템은 작업자에 의하여 투입되는 수동력으로부터 로드가 이동되도록 원하는 방향 및 크기를 결정하고, 크레인은 상승된 로드를 원하는 위치로 이동시키도록 응답하여 구동됨으로서 이에 응답한다. 상기한 제안의 예는 미국 특허 5,350,075호 및 5,850,928호와 일본 특허 JP2018293호를 포함한다.

상기한 시스템에 의하여 부닥치는 문제는 앞뒤로 진동하는 상승된 로드의 진자 효과이다. 예를 들면, 크레인이 원하는 방향으로 이동을 시작하면, 로드의 질양이 순간적으로 뒤처진 후 원하는 방향을 향하여 진동한다. 상기 크레인에 포함된 센서 시스템은 상기한 진동을 작업자 투입력으로 오해할 수 있다. 이것은 크레인으로 하여금 한 방향으로 구동하고, 진동을 만들고, 역방향 지시기로서 지시기를 감지하고, 반대 방향으로 구동하고, 떨리는 운동을 발생시킨다. 사실상, 진동을 작업자 투입력으로 오해함으로써, 상기 크레인은 효율적이지 못하거나 인간 환경공학적으로 만족스럽지 않는 여러가지 방식으로 상기 로드를 잘못 가리킬 수 있다.

도 1은 상승되고 작업자에 의하여 목적지로 밀리는 로드를 지지하는 호이스트 상부에 배치되는 펜던트 크레인 컨트롤 센서를 나타내는 개략도이다.

도 2는 호이스트의 상부에 배치되고 크레인을 작업자 입력으로 지시되는 위치로 구동시키는 컨트롤 시스템과 상호 접속되는 센서 진자의 개략도이다.

본 발명은 크레인용 호이스트 상부에 배치된 센서 진자 및 상기 호이스트에 의하여 상승된 로드를 결정하기 위한 센서를 포함한다. 바람직하게 로드 센서가 센서 진자에 통합되는 로드 셀 또는 스트레인 게이지이다. 호이스트 상부에 센서 진자를 배치하는 것은 센서 진자 하부에서 진동하는 호이스트 및 케이블 또는 상기 호이스트 하부에서 진동하는 로프 및 로드로부터의 진자 효과의 다소의 이로운 기구적 댐핑을 제공한다. 상기 호이스트 및 로드를 포함하는, 상기 센서 진자 하부에 2개의 진자 링크는 진자 효과를 분리하거나 분배하고 상기 센서 진자에 응답하도록 상기 호이스트 상부에 배치된 운동 센서에 덜 분명하도록 한다. 상기 호이스트에 매달린 임의 로드의 질량에 대한 정보와 함께, 상기 호이스트 상부에 배치된 X 및 Y 센서로부터 측방향 로드 운동 정보를 수신하는 크레인 컨트롤 소프트웨어는 작업자 투입력과 센서 진자 하부의 진자 링크의 결과적인 운동을 더욱 양호하게 구별할 수 있다.

따라서 본 발명은 크레인 호이스트 상부에 센서 진자 및 관련 X 및 Y 센서를 배치하는 반면 상기 호이스트에 매달린 임의 로드의 질량을 감지하는 단계를 포함한다. 로드 센서 및 그러한 운동의 기구적 배치는 크레인 컨트롤 시스템이 로드에 대한 작업자 투입력의 더욱 확실한 정보를 유도하도록 하고 끌어올린 로드를 작업자에 의하여 지시되는 위치로 이동시키는 원하는 위치로 크레인을 더욱더 확실하게 유도하도록 한다. 작업자 입력에 응답하여 크레인을 구동시키는 적당한 소프트웨어를 준비하는 단계는 호이스트를 로드 질량을 감지하는 센서 진자로부터 매달고 로드 운동 신호를 상기 호이스트 상부의 진자의 운동을 감지하는 센서로부터 크레인 컨트롤 소프트웨어에 제공함으로써 더욱 쉽게 이루어진다.

도 1은 펜던트 크레인(pendant crane)(10)용 센서(25)가 상승된 로드(load)(20)를 지지하는 호이스트(hoist)(50) 상부에 배치되는 것을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 로드(20)를 밀고있는 작업자(11)는 로드(20)를 원하는 운동 방향으로 압력을 가할 수 있다. 센서(25)는 투입력으로 로드(20)에 대한 측방향의 원하는 방향을 지시하는 작업자(11)에 의하여 로드(20)에 투입되는 힘을 감지하도록 배치된다. 또한 크레인(10)은 로드(20)를 하강시키는 원하는 위치까지 센서(25) 및 호이스트(50)를 로드(20)를 구동시키도록 작업자(11)에 의한 투입력에 응답한다.

로드(20)가 호이스트(50)에 매달린 케이블 또는 로프(21)에 지지되기 때문에, 로드(20) 및 로프(21)는 호이스트(50) 하부에서 진동하는 진자로서 작용할 수 있다. 커넥터(51)에 의하여 크레인(10)에 매달리는 호이스트(50)도 로드(20)의 측방향 운동에 응답하여 크레인(10) 하부에서 진동하면서 결과적으로 호이스트(50)의 진자 효과를 또한 가질 수 있다. 따라서 호이스트(50) 및 그 서스펜션(suspension)은 2-링크 진자의 하나의 링크, 로프(21) 및 로드(20)를 포함하는 다른 링크를 구성한다. 크레인(10) 드라이브 시스템(45)이 작업자(11)로부터 투입되는 힘에 응답하여 로드(20)를 수평으로 이동시킬 때, 로드(20) 및 호이스트(50)의 진자 효과가 작업자(11)에 의하여 투입되는 이동력의-원하는-방향에 부가하여 발생한다.

도 2에 잘 도시된 바와 같이, 센서(25)는 로드(20) 및 호이스트(50)의 진자 효과를 덜 받는 호이스트(50) 상부에 배치된다. 센서(25)는 호이스트(50) 상부의 바람직한 위치에서, 크레인 드라이브(45)를 작동시키고 상승된 로드(20)를 작업자(11)가 원하는 위치로 이동시키는데 필요한 정보를 크레인 컨트롤(crane control)(40)에 제공하기 위하여 호이스트(50) 및 로드(20)의 진자 효과와 구별되는 작업자 투입력을 효과적으로 감지할 수 있다.

센서(25)의 주 구성요소는 크레인 컨트롤(40)에 응답하여 구동되는 일반적으로 호이스트 트롤리(trolley)인, 크레인 드라이브(45)로부터 유니버설 조인트(31)에 의하여 매달린 센서 진자(sensing pendulum)(30)이다. 유니버설 조인트(31)는 도시된 바와 같이, 진자(30)를 측면 x-y 평면에서 임의 방향으로 진동할 수 있게 하는 임의의 여러가지 장치일 수 있다. 따라서 유니버설 조인트(31)는 볼 조인트, 훅 및 링 조인트, 서로 직교하는 더블 U 링크(double clevises) 등 일 수 있다. 바람직하게, 조인트(31)는 소형이고, 저마찰에 관계하고, 진자(30)를 x-y 평면 내에서 반응하여 진동할 수 있게 한다.

x 센서(32) 및 y 센서(33)는 진자(30)의 하부 근처에 위치되어 상기 센서(32, 33)는 진자(30)의 x 및 y 방향 진동을 각각 감지하도록 서로 직교되게 배치된다. 센서(32, 33)는 기계적, 전자기계적, 및 광학적 형식을 포함하는 여러가지 형식을 가질 수 있고, 이들 형식 중에서 선택된 형식은 선형 인코더(linear encoder), 광학 인코더, 및 작은 운동에 응답하는 전기 장치를 포함한다. 바람직하게 센서(32, 33)는 센서 진자(30)의 진동의 방향 뿐만 아니라 크기도 감지하고, 상기 센서(32, 33)는 진자(30)에 의하여 감지된 운동의 크기는 물론 방향 정보를 제공하도록 크레인 컨트롤(40)과 접속된다.

펜던트 크레인(10)이 작업자(11)의 투입력을 결정하고 로드(20)를 원하는 위치로 이동하는데 성공적으로 되도록 하기 위하여, 크레인 컨트롤(40)이 운동에 관련된 임의 로드(20)의 질량을 나타내는 정보를 수신하는 것이 중요하다. 바람직하게 상기 로드(20)의 힘 또는 질량은 센서 진자(30)에 통합되는 로드 셀(load cell) 또는 스트레인 게이지(strain gauge)(35)에 의하여 감지되지만, 다른 가능한 것이 사용될 수 있다. 예를 들면, 호이스트(50) 내에 통합되거나 또는 호이스트(50) 하부에 매달리는 로드 센서가 사용될 수 있다. 호이스트(50) 상부에 배치되는 지향성 힘 센서(32, 33)를 포함하는 소형 패키지 내에 로드 센서(35)를 포함하고 있을지라도 바람직하다. 특정 펜던트 크레인에 대하여 상승 높이 제약이 문제라면, 센서(25)를 수용하기에 충분한 공간으로 분리되는 한 쌍의 브리지 빔(bridge beam) 사이에 센서(25)를 배치하는 것이 가능하여 상기한 호이스트(50)가 싱글 브리지 빔에서 매달린다면 매달릴 동일한 높이에서 상기 쌍의 브리지 빔 직하부에 매달릴 수 있다.

작업시, 로드(20)가 호이스트(50)에 의하여 상승되면, 작업자(11)는 원하는 운동 방향을 지시하도록 로드(20)를 민다. 로드(20) 및 로프(21)의 휨은 작업자(11)로부터의 지향성 투입력 및 로드(20)의 질량에 달려있다. 이것은 로드(20) 및 로프(21)의 다소의 운동 및 호이스트(50)의 약간의 더 작은 운동을 발생시킨다. 또한 그것은 상기 호이스트(50) 상부에 센서 진자(30)의 운동을 발생시키고, 이 운동의 진폭 뿐만 아니라 방향이 센서(32, 33)에 의하여 감지된다. 진자(30)의 감지된 측방향 운동은 로드 센서 셀(35)에 의하여 감지되는, 로드(20)의 질량 정보와 함께, 크레인 컨트롤(40)에 전송된다. 이러한 입력들로, 크레인 컨트롤(40) 내의 컨트롤 소프트웨어는 크레인 틀롤리 또는 브리지를 작업자가 지시하는 방향으로 이동시키는, 크레인 드라이브(45)에 정보를 전송한다.

크레인(10)의 운동을 시작하면 상기 크레인 운동에 응답하여 로드(20) 및 호이스트(50)에 진자 효과가 발생된다. 크레인 컨트롤(40)이 크레인 운동으로 인한 상기한 진자 효과에 틀리게 응답하지 않고 작업자(11)의 입력으로 인한 운동 효과에만 응답하는 것이 중요하다. 호이스트(50) 상부에 센서(25)를 배치하는 것이 이 특징을 만드는데 도움이 된다. 호이스트(50) 상부에 배치된 센서(32, 33, 35)로부터 신호를 공급받으면, 크레인 컨트롤(40)의 소프트웨어는 작업자(11)의 지향성 투입력을 호이스트(50) 및 로드(20)로 형성되는 2-링크 진자의 응답 진동과 더욱 확실하게 구별할 수 있다. 로드(20) 및 호이스트(50)의 진동을 감지함에 의하여 이러한 특징을 만드는 것이 호이스트(50) 상부에 배치된 센서 진자(30)를 사용함에 의하여 동일한 특징을 만드는 것에 비하여 우수하다는 것이 경험으로 입증되었다.

본 발명은 크레인용 호이스트 상부에 배치된 센서 진자 및 상기 호이스트에 의하여 상승된 로드를 결정하기 위한 센서에 관한 것이다.

Claims

펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템에 있어서,

로드(load)를 상승시키는 호이스트(hoist)와 상기 호이스트를 이동시키는 크레인 드라이브(crand drive) 사이의 진동 링크(swinging link),

상기 진동 링크의 측방향 운동에 응답하여 신호를 발생시키는 측방향 운동 센서 수단, 및

상기 센서 수단에 의하여 발생된 신호에 응답하여 상기 크레인 드라이브의 측방향 운동을 지시하는 크레인 컨트롤 수단

을 포함하는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제1항에 있어서,

상기 진동 링크는 상기 크레인 드라이브에 직접 연결되는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제1항에 있어서,

상기 진동 링크는 유니버설 조인트에 의하여 상기 크레인 드라이브에 직접 연결되는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제1항에 있어서,

상기 센서 수단이 측방향 운동의 방향을 표시하는 신호를 발생시키는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제1항에 있어서,

상기 센서 수단이 측방향 운동의 방향 및 크기를 지시하는 신호를 발생시키는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제1항에 있어서,

상기 로드에 응답하여 로드 신호를 발생시키는 로드 센서(load sensor)를 추가로 포함하는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제6항에 있어서,

상기 로드 센서는 상기 호이스트 상부에 위치되는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제7항에 있어서,

상기 진동 링크가 상기 로드 센서를 포함하는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제8항에 있어서,

상기 로드 센서가 로드 셀(load cell)인 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템을 제어하는 방법에 있어서,

로드를 상승시키는 호이스트와 상기 호이스트를 이동시키는 크레인 드라이브 사이에 위치되는 진동 링크의 측방향 운동에 응답하여, 측방향 운동 센서에 의하여 측방향 운동 신호를 발생시키는 단계, 및

상기 측방향 운동 센서에 의하여 발생된 신호에 응답하여, 크레인 컨트롤 수단에 의하여 상기 크레인 드라이브의 측방향 운동을 지시하는 단계

를 포함하는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템 제어방법.
제10항에 있어서,

상기 측방향 운동 신호를 발생시키는 단계는 로드 센서에 의하여 로드 신호를 발생시키는 단계를 추가로 포함하는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템 제어방법.
펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템에 있어서,

로드를 상승시키는 호이스트와 상기 호이스트를 이동시키는 크레인 드라이브 사이의 진동 링크,

상기 진동 링크의 측방향 운동에 응답하여 상기 측방향 운동의 방향 및 크기를 표시하는 신호를 발생시키는 측방향 운동 센서 수단,

상기 로드에 응답하여 로드 신호를 발생시키는 로드 센서, 및

상기 센서에 의하여 발생된 신호에 응답하여 상기 크레인 드라이브의 측방향 운동을 지시하는 크레인 컨트롤 수단

을 포함하는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제12항에 있어서,

상기 진동 링크는 유니버설 조인트에 의하여 상기 크레인 드라이브에 직접 연결되는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제12항에 있어서,

상기 로드 센서는 상기 호이스트 상부에 위치되는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제12항에 있어서,

상기 진동 링크는 상기 로드 센서를 포함하는 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.
제12항에 있어서,

상기 로드 센서는 로드 셀인 펜던트 응답 크레인 컨트롤 시스템.