KR100582169B1

KR100582169B1 - 로드셀을 이용한 원료 불출기의 선회 제어방법

Info

Publication number: KR100582169B1
Application number: KR1020010051763A
Authority: KR
Inventors: 이관희
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2006-05-23
Also published as: KR20030018181A

Abstract

본 발명은 로드셀을 이용한 원료 불출기의 선회 제어방법에 관한 것으로서,

불출부(14)의 버킷(14a) 하중 지지부에 로드셀(20)을 부착하고, 상기 로드셀(20)과 선회부(12)의 선회 작동 제어부를 연결설치하여 구성된 선회 제어시스템을 이용하되, 상기 버킷(14a)의 정상불출시에 상기 로드셀(20)에 걸리는 하중값을 검출하여, 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제1단계; 불출 작업 진행중에 공불출이 발생하기 시작하는 지점까지만 선회 관성이 발생하는 선회 정지 조작 시점을 찾아내고, 이때의 로드셀(20)의 하중값을 검출하여, 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제2단계; 상기 제1단계의 저장 하중값에 대한 제2단계의 저장 하중값을 백분율(%)로 구하여 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제3단계; 상기 제1단계의 저장 하중값에 대하여 실제 불출 작업 진행중 로드셀(20)에 검출된 하중값으로 구한 백분율(%)값이 상기 제3단계에서 저장된 값과 일치할 때에, 선회부(12)의 선회 방향을 반대방향으로 전환시키는 제4단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며,

불출부가 원료 파일로부터 벗어나는 위치까지 선회하는 것을 방지하고 공불출을 방지하여, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

원료 불출기, 선회, 제어, 로드셀

Description

로드셀을 이용한 원료 불출기의 선회 제어방법{ROTATION CONTROL METHOD OF RECLAIMER USING LOAD CELL}

도 1은 원료 불출기가 원료를 불출하는 상태를 나타낸 개략도,

도 2는 종래의 원료 불출기의 선회 제어방법을 설명하기 위한 개략도로서, 불출부의 작업 상태를 상측에서 바라본 평면도,

도 3은 본 발명에 의한 원료 불출기의 선회 제어방법을 설명하기 위한 개략도로서, 불출부의 작업 상태를 상측에서 바라본 평면도,

도 4는 본 발명의 선회 제어방법에 이용되는 로드셀이 불출부에 설치된 상태를 도시하고 있는 측면 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11: 원료불출기 주행부 12: 원료불출기 선회부

12a: 원료불출기 조종실 13: 원료불출기 부앙부

14: 원료불출기 불출부 14a: 버킷

15: 레일 16: 원료불출기 부앙 중심점

17: 부앙부 유압 실린더 18: 센서부

18a: 왼쪽 근거리 센서 18b: 오른쪽 근거리 센서

20: 로드셀 30: 원료파일

본 발명은 로드셀을 이용한 원료 불출기의 선회 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철광석, 소결광, 석회석 등의 원료야적 파일(Pile)로부터 원료 불출기에 의해 원료를 불출할 때에, 원료 불출기의 불출부가 원료 파일로부터 벗어나는 위치까지 선회하는 것을 방지하여, 불출부의 공불출을 방지함으로써, 작업 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 원료 불출기의 선회 제어방법에 관한 것이다.

도 1은 원료 불출기가 원료를 불출하는 상태를 나타낸 개략도, 도 2는 종래의 원료 불출기의 선회 제어방법을 설명하기 위한 개략도로서, 불출부의 작업 상태를 상측에서 바라본 평면도이다.

철광석, 소결광, 석회석 등의 원료를 다량으로 사용하는 제철소와 같은 조업 현장에서는, 원료 야적 파일에서 원하는 조업장으로 야적된 원료를 이송시키기 위하여 원료 불출기(Reclaimer/Stacker)가 사용되고 있다.

상기 원료 불출기(10)는 크게 주행부(11)와 선회부(12), 부앙부(13), 불출부(14)등 4부분으로 구성된다. 상기 주행부(11)는 철도 레일(15)상에 위치해 있으며 레일을 따라 전후 양방향으로만 주행이 가능하다. 상기 불출부(14)는 버킷(14a)을 구비하여 회전을 하면서 원료를 직접 퍼올리는 부분이며, 이때의 불출부 중심점은 부앙부(13)의 끝단에 위치한 불출부(14)의 회전 중심점이 된다.

종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 원료를 불출하기 위해서 원료 불출기(10)의 조종실(12a)에 작업자가 탑승하여, 원료야적 파일(30)을 일정한 높이로 5-6 단으로 나누고, 적절한 시작 부위를 선택하여 원료를 불출하는 식으로 불출작업을 행하였다.

이때, 상기 원료 불출기(10)의 주행부(11)는 X축 방향(도면상의 지면과 수직의 방향)의 레일(15)위를 주행하며, 선회부(12)는 Z축을 회전중심으로 하여 주행부(11)상에서 회전운동을 한다. 부앙부(13)는 유압실린더(17)의 길이 조정에 따라 부앙 중심점(16)을 회전 중심으로 하여 상하 회전운동을 한다.

원료 불출시 작업자는 먼저 원료 불출기(10)를 원료파일(30)이 위치한 곳으로 주행을 해서 이동한 뒤, 선회 조작을 하여 불출부(14)가 파일이 위치한 방향이 되도록 위치시킨 다음, 상기 불출부(14)가 원료파일(30)에 닿도록 불출단의 높이를 미세하게 조정하여 불출점에 착지시킨다.

그 다음, 불출부(14)의 버킷(14a)을 회전시키고, 선회 회전축(Z)을 중심으로 좌 혹은 우측으로 선회시킨 후, 약간의 주행을 하면서 원료를 불출하게 된다.

이 과정에서 작업자는 선회시에 원료파일(30)의 양쪽 끝단에서 공불출(원료가 불출되지 않는 상태에서 불출부가 계속 작동되는 것)이 발생하는 것을 방지하기 위하여 불출기의 버킷(14a)을 원료파일(30) 양쪽 끝까지 선회시키지 않고, 끝 지점 전의 적절한 위치로 판단된 지점에서 선회 변경을 시키게 된다.

한편, 상기와 같은 수동 조작에 의한 방식과 달리, 조업자가 관여하지 않고 자동으로 선회 변경을 제어하는 방식도 사용되고 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 부앙부(13)의 불출단측에 센서부(18)를 설치 하고, 상기 센서부(18)의 양쪽에 거리를 측정할 수 있는 근거리 센서(18a, 18b)를 부착한다.

그 후, 원료 불출기(10)의 운전시에는, 왼쪽 근거리 센서(18a)에서 측정되는 거리 dlx와 오른쪽 근거리 센서(18b)에서 측정되는 거리 drx를 비교하여, dlx > drx 이고, (dlx - drx) > 20 cm 의 조건이 될 때에는 불출부(14)의 위치가 왼쪽으로 원료파일(30)로부터 벗어난 것으로 판단하고, 그 반대의 경우는 오른쪽으로 벗어난 것으로 판단하여, 선회 변경을 자동으로 제어하는 방식으로 작업을 행하였다.

그런데, 이러한 선회 제어방식을 사용하는 경우에는, 양쪽 끝단임을 판단한 시점에서 바로 선회 변경이 되어야 공불출이 발생하지 않고 연속적으로 불출작업이 이뤄질 수 있는데, 원료 불출기(10)는 일반적으로 대형의 설비인 관계상, 선회 관성 때문에 상기와 같은 제어방식으로 선회 정지를 해도 직선 거리 기준으로 1m 이상 원료파일(30)로부터 벗어나기 때문에 공불출이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원료 불출기의 자동 선회 불출을 할 때에, 불출부에 설치된 로드셀을 통해 검출되는 버킷의 부하 값을 선회 제어를 위한 기준값으로 이용함으로써, 불출부가 원료 파일로부터 벗어나는 위치까지 선회하는 것을 방지하고 공불출을 방지하여, 작업 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 원료 불출기의 선회 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주행부(11), 선회부(12), 부 앙부(13) 및 불출부(14)를 포함하여 구성된 원료 불출기(10)의 불출 작업시에, 불출부(14)의 선회를 제어하는 방법에 있어서,

상기 불출부(14)의 버킷(14a) 하중 지지부에 로드셀(20)을 부착하고, 상기 로드셀(20)과 선회부(12)의 선회 작동 제어부를 연결설치하여 구성된 선회 제어시스템을 이용하되,

상기 버킷(14a)의 정상불출시에 상기 로드셀(20)에 걸리는 하중값을 검출하여, 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제1단계;

불출 작업 진행중에 공불출이 발생하기 시작하는 지점까지만 선회 관성이 발생하는 선회 정지 조작 시점을 찾아내고, 이때의 로드셀(20)의 하중값을 검출하여, 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제2단계;

상기 제1단계의 저장 하중값에 대한 제2단계의 저장 하중값을 백분율(%)로 구하여 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제3단계;

상기 제1단계의 저장 하중값에 대하여 실제 불출 작업 진행중 로드셀(20)에 검출된 하중값으로 구한 백분율(%)값이 상기 제3단계에서 저장된 값과 일치할 때에, 선회부(12)의 선회 방향을 반대방향으로 전환시키는 제4단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 원료 불출기의 선회 제어방법을 설명하기 위한 개략도로서, 불출부의 작업 상태를 상측에서 바라본 평면도, 도 4는 본 발명의 선회 제어방법에 이용되는 로드셀이 불출부에 설치된 상태를 도시하고 있는 측면 구성도이 다.

원료 불출기(10)의 불출부(14)는 버킷(14a)을 구비하여 회전하면서 원료를 직접 퍼올리는 부분으로, 불출점이란 원료파일(30)위에 이 불출부(14)의 끝단 즉, 버킷(14a)의 끝단이 맨 처음 접촉하는 점을 나타낸다.

본 발명은 원료 불출기(10)의 불출 작업시, 상기 불출점이 원료파일(30)에서 벗어나지 않도록, 즉 공불출이 일어나지 않도록 그 선회를 제어하기 위한 것이고, 이를 위하여 로드셀(20)을 이용하여 검출한 버킷(14a)의 하중값의 변화에 의해 선회를 제어하는 방법을 사용한다.

본 발명에서 사용되는 로드셀(load cell)(20)은 하중에 따라 응력에 비례한 변형, 예를 들어 비틀림 또는 휨을 발생시키는 로드 셀 엘리먼트(load cell element)를 구비하며, 이 로드 셀 엘리먼트의 변형을 전기 저항으로 변환시키는 스트레인 게이지(strain gauge)를 구비하여, 상기 로드셀 엘리먼트의 변형을 측정한 후 디지털 신호로 변환시켜 하중을 측정하는 장치이다.

이러한 로드셀의 종류에는 압축형과 인장형 및 이 둘을 병용한 것 등이 있으며, 본 발명에서 사용되는 로드셀은 그 종류에 있어서 어느 한가지로 한정되는 것은 아니고, 불출 버킷(14a)의 하중을 정확하게 검출할 수 있는 것이라면 어떠한 종류의 로드셀도 사용 가능하다.

도 3 및 도 4는 불출부(14)에 상기와 같은 로드셀(20)을 장착한 상태를 나타내고 있다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 로드셀(20)은 버킷(14a)이 원료를 불출하지 않고 공회전하는 경우는 그 값으로 0을 나타내고, 원료를 불출하면 그 양에 따라서 최대 3000의 값을 출력하게 된다. 또한, 버킷(14a)이 불출을 시작하면 그 값이 0에서 점차 증가하게 되고, 원료파일(30)의 가운데 부분에서 적절한 양을 불출할 때(정상불출시)에는 그 값이 2500정도가 된다.

원료파일(30)의 가운데 부분에서 양쪽 끝으로 점점 진행되게 되면 그 검출값이 점점 감소하게 되는데, 그 이유는 원료파일(30)의 양쪽 끝으로 갈수록 파지는 원료의 양이 줄어들기 때문이다.

한편, 효율적인 선회 방향의 제어를 위하여는 원료파일(30)의 양쪽 끝까지 이르기 전 소정의 지점에서 미리 선회 방향을 변경하여야, 선회 관성에 의한 공불출의 발생을 방지하면서 선회 방향이 전환될 수 있는데, 본 발명에서는 시운전을 통하여 상기와 같은 소정의 지점을 미리 구해 선회 작동 제어부에 저장시키는 방식을 사용하였다.

즉, 상기 불출부(14)의 버킷(14a) 하중 지지부에 로드셀(20)을 부착하고, 상기 로드셀(20)과 선회부(12)의 선회 작동 제어부(도면 미도시)를 연결설치한 선회 제어시스템을 먼저 구성한다.

그 후 시운전을 하면서, 상기 버킷(14a)의 정상불출시에 상기 로드셀(20)에 걸리는 하중값을 검출하여, 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제1단계와; 불출 작업 진행중에 공불출이 발생하기 시작하는 지점까지만 선회 관성이 발생하는 선회 정지 조작 시점을 찾아내고, 이때의 로드셀(20)의 하중값을 검출하여, 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제2단계와; 상기 제1단계의 저장 하중값에 대한 제2단계의 저장 하중값을 백분율(%)로 구하여 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제3단 계를 순차적으로 수행한다.

본 실시예에서는 실제 시운전을 통하여, 공불출이 발생되지 않고 효율적인 불출을 할 수 있는 선회 정지 조작 시점이, 로드셀(20)의 검출값이 1800 정도일 때인 것으로 밝혀 내었다. 그러므로, 상기한 정상불출시의 하중값이 2500이므로, 선회 정지 조작 시점은 로드셀(20)의 검출값이 1800, 즉, 정상불출시의 하중값에 대하여 72%((1800/2500) * 100) 일 때가 적절한 것으로 판단되었다.

그 후, 상기 제1단계의 저장 하중값(본 실시예에서는 2500)에 대하여 실제 불출 작업 진행중 로드셀(20)에 검출된 하중값으로 구한 백분율(%)값이, 상기 제3단계에서 저장된 값(본 실시예에서는 72%)과 일치할 때에, 선회부(12)의 선회 방향을 반대방향으로 전환시키는 제4단계를 행하게 된다.

즉, 선회 방향의 자동 변경 제어시, 버킷(14a)에 걸리는 하중값을 모니터링 하고 있다가, 그 값이 백분율로 72%(또는 하중값으로 1800)이하로 떨어지는 시점에 이르면, 현재의 선회 방향이 오른쪽 방향이면 정지시켜 그 방향을 왼쪽으로 바꾸어 주고, 현재 왼쪽 방향으로 선회하고 있으면 정지시켜 오른쪽 방향으로 선회 방향을 바꾸어 주도록 제어하게 된다.

이와 같은 본 발명 로드셀을 이용한 원료 불출기의 선회 제어방법은, 원료 불출기의 자동 선회 불출을 할 때에, 불출부에 설치된 로드셀을 통해 검출되는 버킷의 부하 값을 선회 제어를 위한 기준값으로 이용함으로써, 불출부가 원료 파일로부터 벗어나는 위치까지 선회하는 것을 방지하고 공불출을 방지하여, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

주행부(11), 선회부(12), 부앙부(13) 및 불출부(14)를 포함하여 구성된 원료 불출기(10)의 불출 작업시에, 불출부(14)의 선회를 제어하는 방법에 있어서,

상기 불출부(14)의 버킷(14a) 하중 지지부에 로드셀(20)을 부착하고, 상기 로드셀(20)과 선회부(12)의 선회 작동 제어부를 연결설치하여 구성된 선회 제어시스템을 이용하되,

상기 버킷(14a)의 정상불출시에 상기 로드셀(20)에 걸리는 하중값을 검출하여, 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제1단계;

불출 작업 진행중에 공불출이 발생하기 시작하는 지점까지만 선회 관성이 발생하는 선회 정지 조작 시점을 찾아내고, 이때의 로드셀(20)의 하중값을 검출하여, 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제2단계;

상기 제1단계의 저장 하중값에 대한 제2단계의 저장 하중값을 백분율(%)로 구하여 상기 선회 작동 제어부에 저장시키는 제3단계;

상기 제1단계의 저장 하중값에 대하여 실제 불출 작업 진행중 로드셀(20)에 검출된 하중값으로 구한 백분율(%)값이 상기 제3단계에서 저장된 값과 일치할 때에, 선회부(12)의 선회 방향을 반대방향으로 전환시키는 제4단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 원료 불출기의 선회 제어방법.