KR100583560B1

KR100583560B1 - 크레인 제어장치

Info

Publication number: KR100583560B1
Application number: KR1020030085630A
Authority: KR
Inventors: 이상호
Original assignee: 씨앤아이기계공업(주)
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2006-05-26
Also published as: KR20050051941A

Abstract

본 발명은 크레인 제어장치에 관한 것으로, 크레인의 제어시 단선에 의한 오동작, 고장을 최소화하고, 생산 인원을 줄이며, 자동화를 위한 기초적인 내용을 제공하고, 기기의 사이즈를 축소할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 크레인 제어장치는, 컨트롤 박스에 내장되는 PCB모듈과, 그리고, 상기 PCB 모듈에 실장되며 상기 크레인의 구동을 제어하기 위한 각종 데이터를 감지하는 센서부로 이루어진 신호발생부로부터 발생된 신호에 따라 크레인을 동작시키기 위한 프로그램이 내장된 마이크로 컴퓨터(100)를 포함하여 이루어지며, 상기 마이크로 컴퓨터는, 상기 신호발생부를 통해 발생된 신호가 입력되는 입력부(110), 상기 입력부를 통해 입력되는 신호를 근거로 하여 상기 크레인의 구동을 제어하는 제어/로드 연산부(120), 디스플레이부(130) 및 상기 제어/로드 연산부의 제어에 따라 크레인 구동모터를 구동시키는 출력부로 구성된다.

크레인, 제어장치, 호이스트, PCB, 로드 리미터

Description

크레인 제어장치{CRANE CONTROL MACHINE}

도 1은 일반적인 천장크레인의 요부 발췌 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 크레인 제어장치의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 입력장치, 20 : 로드 리미터 센서

30 : 전류 검출기, 40 : 회전수 검출용 엔코더

100 : 마이크로 컴퓨터, 110 : 입력부

111 : 센서 입력부, 112 : 파라미터 입력부

120 : 제어/로드 연산부, 130 : 디스플레이부

140 : 출력부, 141 : 권상/권하부

142 : 횡행부, 143 : 주행부

본 발명은 크레인 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크레인의 제어시 단선에 의한 오동작/고장을 최소화하며, 기기의 사이즈를 축소할 수 있도록 한 크레인 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 크레인(crane, 기중기)은 동력을 이용하여 화물을 달아 올려 이것을 수평으로 이동시킬 수 있는 기계 장치의 총칭으로서, 크레인, 이동식 크레인, 데릭, 화물인양장치로 분류된다. 이 중 천장크레인(overhead traveling crane)은 주로 공장, 창고 등의 천장 혹은 야외의 저장고에 일정한 간격을 두고 평행하게 설치된 주행로 상에 걸쳐서 주행(남북방향 이동) 및 횡행(동서방향 이동)하면서 화물을 운반하는 크레인으로, 공장이나 발전소 등의 건물 내에서 중량물의 운반이나 옥외 저장고에서 석탄, 광석 등의 중량물의 하역 등에 사용되며, 제철소에서는 원료, 레이블, 강괴 등의 하역이나 장입, 단조, 소입작업 등에서도 사용된다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 이러한 천장크레인(1)은 중량체인 이동 대상물, 즉 화물과 크레인 사이에서 상기 화물의 권양을 위해 걸어주는 역할을 하는 버킷(bucket, 주로 토사 또는 광석과 같이 형태가 없는 중량물에 이용됨) 또는 후크(hook, 주로 기계류 또는 시공부재와 같이 형태를 유지하는 중량물에 이용됨) 등으로 구성된 집게장치(2)와, 집게장치(2)를 이동시키는 구동부와, 상기 구동부에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 구동부를 조작하는 펜던트 스위치(pendant switch), 리모트 콘트롤러 등의 입력장치 및 상기 입력장치에 의한 입력신호에 의해 상기 각각의 구동부를 각각 제어하는 컨트롤러로 구성된다.

상기 구동부는 집게장치(2)에 수용된 화물을 권양(올리거나 내리다)하는 권상권하(hoist)부, 집게장치(2)를 동서방향 가이드레일(3)을 따라 동서방향으로 이동시키는 횡행(traverse)부, 남북방향 가이드레일(4)을 통해 집게장치(2)와 함께 동서방향 가이드레일(3)을 남북 방향으로 이동시키는 주행(travel)부로 이루어질 수 있다.

상기 권상/권하 구동부, 주행 구동부 및 횡행 구동부는 각각의 컨트롤러와 시퀀스에 의한 유접점릴레이로 구성된다. 이때 집게장치(2)의 이동 구조상 권상/권하부와 횡행부는 하나의 호이스트 컨트롤 박스(5)에 설치되며, 주행부는 이들과 별도로 주행 컨트롤 박스에 설치된다.

아울러, 크레인은 중량이 무거운 물건을 이송하는 것이기 때문에 위험물 기계기구로 분류되어 한국산업안전공단의 검사를 필한 로드 리미터(load limiter)를 설치하여야 한다. 상기 로드 리미터(6)는 크레인의 제한하중보다 더 무거운 운반물을 이송할 때 기계기구의 보호와 산업재해의 발생 위험을 없애고자 기계를 정지시키는 역할을 수행하는 것으로, 호이스트 컨트롤 박스(5)의 외부에 설치되어 호이스트 컨트롤러와 와이어를 통해 전기적으로 연결된다.

그러나, 종래 기술에 따른 크레인은 다음과 같은 문제점이 있다.

호이스트 컨트롤러, 주행 컨트롤러 및 횡행 컨트롤러와 각각의 구동부가 유접점릴레이를 통해 시퀀스 제어에 의한 접점 동작 형태를 취하고 있으며, 아울러, 로드 리미터도 컨트롤러와 접점 동작 형태를 취하고 있는데, 상기 크레인 구동부는 이동체이기 때문에 크레인의 이동시 발생되는 진동에 의해 각각의 접점을 연결하는 와이어의 연결고리가 쉽게 파손됨에 따라 단선에 의한 고장이 빈번히 발생되는 단점이 있다.

따라서, 크레인의 이동시 와이어 연결부가 단선되지 않도록 배선을 해야하므 로 배선작업이 어려워 배선작업을 숙련공에 의존하고 있는 바 인건비가 상승되며, 와이어의 수용을 위하여 컨트롤박스 등 장치의 사이즈가 커지는 단점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 크레인의 구동을 위한 구동부와 컨트롤러를 꼭 필요한 전선만 사용하고, 제어를 위한 전선은 가능한 한 와이어레스(wireless)방식으로 연결하여 단선으로 인한 오동작을 방지할 수 있도록 한 크레인 제어장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 비숙련공도 제조할 수 있도록 하여 제조비용을 절감하고, 장치의 사이즈를 축소하려는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명은, 컨트롤 박스에 내장되는 PCB모듈과; 그리고, 상기 PCB 모듈에 실장되며 상기 크레인의 구동을 제어하기 위한 각종 데이터를 감지하는 센서부로 이루어진 신호발생부로부터 발생된 신호에 따라 크레인을 동작시키기 위한 프로그램이 내장된 마이크로 컴퓨터를 포함하여 이루어지며, 상기 마이크로 컴퓨터는, 상기 신호발생부를 통해 발생된 신호가 입력되는 입력부, 상기 입력부를 통해 입력되는 신호를 근거로 하여 상기 크레인의 구동을 제어하는 제어/로드 연산부, 디스플레이부 및 상기 제어/로드 연산부의 제어에 따라 크레인 구동모터를 구동시키는 출력부로 구성된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 크레인 제어장치는, 미도시된 컨트롤 박스 내부에 탑재되는 PCB모듈(미도시)과, 상기 PCB모듈에 실장되며 크레인의 동작을 위한 신호를 발생하는 신호발생부의 신호에 따라 크레인의 구동수단(예컨대, 구동모터(M))을 제어하기 위한 프로그램이 내장된 마이크로 컴퓨터(100)로 이루어진다.

신호발생부는, 펜던트 스위치 또는 리모트 콘트롤러 등의 입력장치(10), 상기 PCB모듈에 실장되며 상기 크레인의 부하단과 연결되어 상기 크레인의 부하가 일정 중량 이상일 때 상기 마이크로 컴퓨터(100)에 신호를 인가하여 상기 마이크로 컴퓨터(100)가 상기 크레인의 동작을 중지토록 하는 로드 리미터 센서부(20)를 포함한다.

로드 리미터 센서(20)는, 크레인의 시운전 초기(한국산업안전공단의 입회 완성검사)에 정격하중을 들 때의 모터에 흐르는 부하전류를 감지하여 셋팅된 전류치보다 흐르는 전류가 높을 경우 기계기구의 보호와 산업재해의 예방을 위하여 마이크로 컴퓨터(100)에 신호를 인가하는 것으로, PCB모듈에 실장된다. 즉, 마이크로 컴퓨터(100)는 로드 리미터 센서(20)로부터 과부하 신호가 인가되면 후술하는 출력 부(140)를 통해 권상, 횡행 및 주행동작 기능을 정지시키고 권하동작만 가능하도록 제어하는 것이다.

마이크로 컴퓨터(100)는, 입력부(110), 제어/로드 연산부(120), 디스플레이부(130) 및 출력부(140)로 이루어진다.

입력부(110)는 센서 입력부(111)와 파라미터 입력부(112)로 구분된다.

센서 입력부(111)는 크레인의 제어를 위한 제반 사항을 입력받아 제어/로드 연산부(120)에 입력하는 것으로, 예컨대, 입력장치(10)로부터 인가되는 크레인의 동작 조작 신호, 로드 리미터 센서(20)로부터 인가되는 이동 대상물의 적재하중, 전류검출기(30)를 통해 검출되는 크레인 구동용 모터(M)에 실시간으로 인가되는 전류값 및 후술하는 회전수검출용 엔코더(40)로부터 인가되는 모터구동축의 회전수 등을 입력받아 제어/로드 연산부(120)에 전송한다.

파라미터 입력부(112)는, 파라미터 입력키(121)를 통해 입력되는 제한하중을 입력 및 수정하는 것이며, 비밀번호에 의해 관계자만 사용 가능토록 한다. 파라미터 입력키(113)는 상, 하, 좌, 우, 엔터 키(enter key) 및 프로그램 키(program key)로 구성될 수 있다.

제어 및 로드 연산부(120)는, 입력부(110)를 통해 입력되는 값을 근거로 하여 크레인 구동수단 예컨대, 구동모터(M)의 구동을 제어한다.

디스플레이부(130)는, 크레인의 상태, 위치 등을 화면출력한다.

출력부(140)는, 크레인을 동작시키기 위한 부분으로, 권상/권하부(141), 횡행부(142) 및 주행부(143)로 구분된다. 권상/권하부(141)는 입력장치(10)에서 명령 하는 권상 및 권하의 명령을 받아 제한된 범위(업 파이널 리미트 스위치(up final limit switch)가 동작하지 않은 상태) 내에서 운전이 가능하도록 호이스트 제어용 마그네틱 컨택터(150)(magnetic contactor)를 제어하며, 횡행부(142)는 입력장치(10)의 조작에 의한 동쪽 방향 및 서쪽 방향의 명령을 받아 제한된 범위(프론트 및 백 리미트 스위치(front/back limit switch)가 동작하지 않은 상태) 내에서 운전이 가능하도록 횡행 제어용 마그네틱 컨택터(150)를 제어하고, 주행부(143)는 입력장치(10)에서 명령하는 남/북주행 명령을 받아 제한된 범위(라이트 및 레프트 파이널 리미트스위치(right 및 left final limit switch)가 동작하지 않은 상태) 내에서 운전이 가능하도록 주행 제어용 마그네틱 컨택터(150)를 제어한다.

여기서, 권상/권하부(141)와 횡행부(142)는 하나의 호이스트 컨트롤 박스에 갖추어지며, 주행부(143)는 권상/권하부(141) 및 횡행부(142) 동작과 별도로 주행부 컨트롤박스에서 행하여지나 제어상태는 마이크로 컴퓨터(100)에서 행하고 전원은 별도의 주행용 컨트롤 박스에서 행하게 된다. 이는 크레인의 특성상 권상/권하 및 횡행(동서방향) 동작은 호이스트 컨트롤 박스에서 수행하고, 주행(남북방향) 동작은 주행 컨트롤 박스에서 수행하기 때문이다.

도면에서 권상/권하부(141), 횡행부(142) 및 주행부(143)용 마그네틱 컨택터(150)를 하나로 도시하였지만, 마그네틱 컨택터(150)는 각각의 동작별로 구분된다.

본 발명에서는 입력부(110), 제어/로드 연산부(120), 디스플레이부(130) 및 출력부(140)에서 수행하는 각종 데이터를 무선 또는 유선으로 지상의 컴퓨터나 또 다른 크레인에 데이터를 전송하는 기능을 수행하는 통신부(160)가 더 포함될 수도 있다.

본 발명에 따른 크레인 제어장치는, 크레인의 위치를 검출하여 디스플레이할 수 있으며, 이를 위하여 크레인을 구동하는 모터(M)(여기서, 모터(M)는 권상/권하부용 모터, 횡행부용 모터 및 주행부용 모터를 말함)의 구동축에는 각각의 구동축의 회전수를 검출하여 센서 입력부(111)에 입력하는 회전수검출용 엔코더(encoder)(40)가 각각 설치되며, 마이크로 컴퓨터(100)의 제어/로드 연산부(120)는 회전수검출용 엔코더(40)로부터 입력되는 모터 구동축의 회전수를 크레인의 이동 거리로 환산하여 작업자용 컴퓨터에 화면 출력되도록 한다.

또한, 본 발명은 동력을 발생하는 모터(M)를 보호하기 위하여 전류검출기(30)를 통해 모터(M)의 정격전류, 과부하용량, 실시간으로 흐르는 전류값을 인식하여 각종 모터관련 데이터와 비교 분석함으로써 모터에 이상전류가 흐를 경우 모터(M)를 정지시키고, 고장신호를 출력함과 아울러, 고장 값을 기억하여 차후 정비 관련 자료로 사용토록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 크레인 제어장치의 작용을 설명한다.

본 발명에 따른 크레인 제어장치가 적용된 크레인을 사용하기 이전에 파라미터 입력키(113)를 조작하여 제한하중을 셋팅한다. 이때, 관계자외에는 제한하중을 셋팅하지 못하도록 비밀번호를 입력하여 인증을 거친 후 제한하중을 셋팅한다.

작업자는 이동 대상물을 이동시키기 위하여 펜던트 스위치 또는 리모트 콘트 롤러 등의 입력장치(10)를 조작한다. 입력장치(10)의 조작방법으로 크레인을 남북방향, 동서방향 및 상하방향의 순서대로 조작할 수 있다. 먼저 남북방향 키를 선택하면 마이크로 컴퓨터(100)의 센서 입력부(10)는 입력신호를 인식하여 제어/로드 연산부(120)에 송신하며, 제어/로드 연산부(120)는 입력값에 따라 출력부(140)의 주행부(143)(남북방향)를 제어하고, 주행부(143)는 해당 마그네틱 컨택터(150)를 제어하여 크레인을 남북방향으로 이동시킨다. 이어서, 동서방향 및 상하방향 키를 조작하여 크레인을 동서방향 및 상하방향으로 이동시킴으로써 집게장치에 이동대상물을 걸어 고정한다.

이와 같은 방법으로 후크(집게장치)에 이동대상물을 걸어 고정한 후, 상술한 방법에 의거하여 크레인을 이동시킴으로써 이동 대상물을 이동시킨다.

모터(M)의 구동력에 의해 이동 대상물을 이동시키는 중에 각각의 모터(M)의 구동축에 설치된 회전수검출용 엔코더(40)에 의해 구동축의 회전수를 검출하며, 제어/로드 연산부(120)는 검출된 회전수를 이동거리로 환산하여 크레인의 위치를 산출하고, 그 위치를 실시간으로 화면출력한다. 따라서, 작업자는 작업용 컴퓨터의 모니터에 화면출력되는 크레인의 위치를 육안으로 확인하면서 크레인의 이동을 조작 및 오동작을 한눈에 확인할 수 있다.

한편, 후크 등의 집게장치에 이동 대상물이 고정되면 로드 리미터 센서(20)는 후크(또는 집게장치)에 고정된 적재하중을 센서 입력부(111)에 입력하며, 만약 센서 입력부(111)에 입력된 현재 적재하중이 파라미터 입력부(112)를 통해 입력된 제한하중보다 크면 제어/로드 연산부(120)는 사고를 예방하기 위하여 출력부를 통 해 권상, 동서 및 남북방향 동작의 기능을 정지시키고, 권하동작만 가능하도록 출력부(140)를 제어한다.

그리고, 제어/로드 연산부(120)는 전류검출기(30)를 통해 인가되는 전류값을 기준 전류값과 비교하여 기기의 동작 중 모터(M)에 과부하가 걸리거나 이상전류가 흐르면 모터(M)의 구동을 정지시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 크레인 제어장치에 의하면, 크레인의 구동을 위한 프로그램이 내장된 마이크로 컴퓨터가 PCB모듈에 실장되어 결선이 꼭 필요한부를 제외하여 전선이 대폭 감소되며, 따라서, 크레인의 이동시 진동이 발생되어도 와이어 연결부가 단선되는 고장발생율이 낮아지므로 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다. 그리고, 크레인의 운전 중 고장율을 줄여줌으로써 크레인의 휴지시간을 단축시켜 생산성을 향상할 수 있다.

그리고, 크레인의 구동을 위한 비숙련공도 쉽게 제조할 수 있으므로 제작 및 유지보수를 위한 인건비를 절감할 수 있는 등의 효과가 있습니다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발 명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims

삭제
컨트롤 박스에 내장되는 PCB모듈과; 그리고, 상기 PCB모듈에 실장되며 크레인의 구동을 제어하기 위한 각종 데이터를 감지하는 센서부로 이루어진 신호발생부로부터 발생된 신호에 따라 크레인을 동작시키기 위한 프로그램이 내장된 마이크로 컴퓨터(100)를 포함하여 이루어지며, 상기 마이크로 컴퓨터는, 상기 신호발생부를 통해 발생된 신호가 입력되는 입력부(110), 상기 입력부를 통해 입력되는 신호를 근거로 하여 상기 크레인의 구동을 제어하는 제어/로드 연산부(120), 디스플레이부(130) 및 상기 제어/로드 연산부의 제어에 따라 크레인 구동모터를 구동시키는 출력부로 구성되는 크레인 제어장치에 있어서,

상기 신호발생부의 센서부는, 상기 크레인의 부하단과 연결되어 과부하시(제한하중을 넘을 때) 상기 마이크로 컴퓨터에 과부하 신호를 인가하여 상기 마이크로 컴퓨터로 하여금 상기 크레인의 동작을 정지시키도록 하는 로드 리미터 센서(20) 및 상기 구동모터에 인가되는 전류를 검출하는 전류검출기(30)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 크레인 제어장치.
제 2 항에 있어서, 상기 입력부는 입력장치(10)의 조작에 의한 크레인의 구동/정지 신호와 로드 리미터 센서(20)에 의한 적재하중 값 및 전류검출기(30)에 의한 전류를 입력받는 센서 입력부(111) 및 제한하중을 셋팅하기 위한 파라미터 입력 부(112)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크레인 제어장치.
삭제
제 2 항에 있어서, 상기 모터의 구동축에 설치되어 상기 구동축의 회전수를 검출하는 회전수감지수단을 더 포함하며, 상기 제어/로드 연산부는 상기 회전수감지수단을 통해 입력되는 각각의 모터 구동축의 회전수를 근거로 하여 크레인의 이동거리를 산출 및 상기 크레인의 위치를 작업자용 모니터에 화면출력하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어장치.
삭제