KR100649507B1

KR100649507B1 - 구조물의 부상 제어 방법 및 부상 제어 장치

Info

Publication number: KR100649507B1
Application number: KR1020040108541A
Authority: KR
Inventors: 다까사끼히로시; 다께다유우이찌; 와따나베가즈요시
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-11-28
Also published as: KR20050063695A; JP2005206376A; ATE364001T1; EP1547893A1; TWI291448B; TW200521069A; TW200731042A; BRPI0405735A; EP1547893B1; JP4799856B2; DE602004006822T2; TWI350434B; DE602004006822D1

Abstract

적어도 하나의 대형 구조물의 바닥판을 수평으로 유지하면서 수평 방향으로 쉽게 이동되도록 구조물의 부상을 제어하기 위한 장치는, 그 각각이 토러스 백을 갖는 복수의 에어 캐스터와, 상기 에어 캐스터에 압축 공기를 공급하기 위한 배관과, 상기 배관에 설치되는 유동 제어 밸브와, 상기 토러스 백의 내부 압력을 측정하기 위해 각각의 에어 캐스터에 설치되는 압력 게이지와, 상기 에어 캐스터의 부상 거리를 측정하기 위해 각각의 에어 캐스터에 설치되는 부상 거리 측정 게이지와, 상기 압력 게이지에 의해 측정된 압력 데이터와 상기 부상 거리 측정 게이지에 의해 측정된 부상 거리 데이터를 수신하고, 상기 압력 데이터 및/또는 부상 거리 데이터에 기초하여 유동 제어 밸브에 밸브 개방 제어 신호를 송신하기 위한 데이터 처리 유닛을 포함한다.

에어 캐스터, 유동 제어 밸브, 압력 게이지, 부상 거리 측정 게이지, 데이터 처리 유닛

Description

구조물의 부상 제어 방법 및 부상 제어 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING LIFT OF A STRUCTURAL OBJECT}

도1은 에어 캐스터를 사용한 구조물의 부상 제어 방법을 도시하는 흐름도.

도2는 구조물이 부상되어 이동되는 동안 에어 캐스터를 사용하여 구조물의 부상을 제어하기 위한 방법을 도시하는 흐름도.

도3은 구조물이 부상된 위치로부터 랜딩(랜딩을 위해 하강)될 때 에어 캐스터를 사용하여 구조물의 부상을 제어하기 위한 방법을 도시하는 흐름도.

도4는 본 발명에 사용되는 에어 캐스터의 개략도.

도5는 본 발명에 사용되는 제어 장치의 개략도.

도6은 각 에어 캐스터에 대한 부상 거리와 시간 사이의 대략적인 관계를 도시하는 그래프.

도7은 데이터 처리 장치의 구성요소들의 예시적 도시도.

도8은 데이터 처리 장치의 구성요소들의 예시적 도시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3 : 배관

5 : 베이스판

6 : 토러스 백

7 : 랜딩 패드

8 : 플로어

본 발명은 적어도 하나의 구조물의 부상을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 여기에서 상기 구조물(들)은, 그 각각이 구조물(들)을 쉽게 이동되도록 부상할 수 있는 토러스 백(torus bag)을 갖는 복수의 에어 캐스터(air-casters)를 사용하여 부상 및 운반(lift-and-transport)된다. 부상 및 운반에는, 부상 시작부터 부상 완료까지의 단계, 구조물을 부상되는 동안 운반하는 단계, 및 랜딩(하강) 시작부터 랜딩 완료까지의 단계가 포함된다.

일본 특허공개 제2001-2400호 공보에는 복수의 에어 캐스터를 사용하는 부상 및 운반 장치의 예가 개시되어 있다. 에어 캐스터는 도4에 도시된 것과 같은 구조를 갖는 바, 여기에서 에어 캐스터는 토러스 백(도우넛 형상의 백)(6), 상기 토러스 백에 압축 공기를 공급하기 위한 배관(3), 토러스 백에 압축 공기가 공급되지 않는 동안 플로어(지면)와 접촉되는 랜딩 패드(landing pad)(7), 및 부상 및 운반될 구조물과 접촉하는 베이스판(장착판)(5)을 구비한다. 에어 캐스터 자체는 랜딩 패드에 의해 지지되는 바, 랜딩 패드의 바닥면은 토러스 백이 릴랙스된 상태에 있는 동안 플로어와 접촉한다(도4a에 도시된 상태). 토러스 백에 압축 공기가 공급되면, 토러스 백은 팽창한다(도4b에 도시된 상태). 토러스 백 내의 압력이 소정 압력 값을 초과하면, 압축 공기는 토러스 백과 플로어(지면) 사이의 갭을 통해서 방출되어 공기 막(air foil)을 형성한다(도4c에 도시된 상태). 에어 캐스터의 공기 소비는 방출되는 공기의 양과 일치한다. 에어 캐스터에 의한 부상의 완료에 더하여 공기 막이 형성되는 상태에서, 에어 캐스터 상의 구조물은 수평으로 견인함으로써 측방향으로 이동될 수 있다.

이제, 복수의 에어 캐스터를 사용하여 구조물이 부상 및 운반되는 경우의, 구조물의 부상을 제어하기 위한 종래의 방법에 대하여 기술한다. 우선, 운반될 대형 구조물의 바닥면을 넷이나 다섯 섹션으로 분할하여 복수의 에어 캐스터를 각 섹션에 할당한다. 하나의 섹션에 있는 복수의 에어 캐스터에 압축 공기를 공급하기 위한 배관은, 하나의 섹션에 압축 공기를 공급하기 위한 일차 배관과, 복수의 에어 캐스터 각각에 압축 공기를 공급하기 위해 일차 배관으로부터 분기되는 이차 배관을 구비한다. 일차 배관과 이차 배관은 일차 유동 제어 밸브 및 이차 유동 제어 밸브를 각각 구비한다. 토러스 백들의 특성이 각각 다를 수 있으므로, 동일한 공기 유량 또는 동일한 내부 공기압이 제공될 때, 각각의 에어 캐스터는 부상에 필요한 거리(부상 거리)의 양이 항상 동일하지는 않다. 이차 유동 제어 밸브는 토러스 백들의 상이한 특성에 의해 초래되는 부상 거리의 차이를 보상하는 기능을 갖는다. 조작자는, 분할된 넷 또는 다섯 섹션이 동일한 속도로 점차 부상되거나 동일한 레벨의 부상 거리로 유지될 수 있도록, 토러스 백들에 대한 부상의 차이를 눈으로 관찰해서 각각의 일차 유동 제어 밸브에 대한 밸브 개방을 제어할 수 있다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 후술하는 문제점을 안고 있다.

부상(상승;lifting-up) 과정 및 랜딩(하강;lifting down) 과정에서의 문제:

10 m 이상의 직경을 갖는 큰 구조물을 부상 거리를 눈으로 보면서 유동 제어 밸브의 개방을 수동 제어함으로써 그 바닥면을 평행하게 양호한 균형으로 유지하면서 부상하는 것은 어렵다. 특히, 토러스 백의 내부 압력에 의한 리프팅 력이 구조물의 중량과 매치된 후에, 에어 캐스터를 부유(float) 상태로 만들려면 토러스 백의 내부 압력 및 공기 유동의 미세한 제어가 요구된다. 그러나, 조작자가 부상 거리를 눈으로 보면서 각각의 분할된 섹션에 있는 일차 유동 제어 밸브의 개방을 그렇게 수동으로 미세하게 제어하는 것은 불가능하다. 따라서, 큰 구조물을 수평 레벨이 되도록 부상하여 부유 상태로 만들기는 매우 어렵다.

이러한 어려움은 구조물이 부상된(부유) 위치로부터 랜딩(랜딩을 위해 하강)될 때에도 발생한다. 랜딩 도중에는, 일차 유동 제어 밸브의 개방을 제어하는 것만으로 동일 섹션에 있는 복수의 에어 캐스터가 동일한 부상 거리를 갖게 하는 것도 어렵다. 일차 유동 제어 밸브의 개방을 제어하는 것만으로 동일 섹션 내의 복수의 에어 캐스터가 동일한 부상 거리를 가질 수 있도록 미리 이차 유동 제어 밸브의 각각이 각 토러스 백의 개별 특성에 따라 조정되더라도, 각각의 토러스 백이 접촉하는 플로어(지면)는 항상 균일하지 않으며, 이는 각 토러스 백에서의 공기 소비에 차이를 초래하고, 그 결과 각각의 토러스 백에서의 부상 거리에 차이가 생긴다.

구조물을 부유 상태를 유지하면서 측방향으로 이동시키기 위한 문제점:

문제는 구조물이 운반되는 동안 플로어의 윤곽(contour)이 변화될 때 발생한 다. 각각의 토러스 백이 접촉하는 영역에서의 플로어(지면)의 윤곽은 대개 구조물이 운반됨에 따라 변화된다. 이 결과 압축 공기의 소비가 급격히 증가될 수 있다. 따라서, 구조물을 부유 상태를 유지하면서 측방향으로 이동시키는 동안에, 각 일차 유동 제어 밸브의 개방은, 넷 또는 다섯 섹션이 거의 동일한 부상 거리를 갖도록 부유상태를 조정하기 위해 순간적으로 제어되어야 하는 바, 이 일은 수행하기가 매우 어렵다. 토러스 백과 접촉하는 플로어(지면)의 조건이 대개 에어 캐스터의 이동에 따라 변화되기 때문에, 일차 유동 제어 밸브의 개방을 제어하는 것만으로 동일 섹션 내의 복수의 에어 캐스터가 동일한 부상 거리를 갖게 하는 것 또한 어렵다. 유동 제어 밸브에 있어서, 유량(flow rate)이 개방 정도에 비례하는 밸브의 개방 범위는 매우 제한된다. 개방이 범위를 초과하면, 유량은 급격히 증가한다. 따라서, 밸브의 개방을 수동으로 제어하는 경우에는, 유량이 개방 정도에 비례하는 제한된 범위만이 이용될 수 있다. 개방 정도와 유량 사이의 관계가 불명료하거나 불안정한 다른 범위들은 수동 제어용으로 실제로 사용될 수 없다. 따라서, 압축 공기가 급격히 소비되는 에어 캐스터의 토러스 백에 압축 공기를 순간적으로 수동 공급하여 소비를 보상하는 것은 불가능하다.

본 발명의 목적은, 전술한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위해 복수의 에어 캐스터를 사용하여 구조물(들)이 부상 및 운반되는 경우에 적어도 하나의 구조물의 부상을 제어하여, 구조물(들)을 부상 및 운반되는 동안 구부러짐 및/또는 휘어짐과 같은 변형으로부터 보호할 수 있는, 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 부상될 구조물의 중량은 적어도 1톤이다. 바람직하게는, 부상될 구조물의 중량은 적어도 20톤이다. 가장 바람직하게는, 부상될 구조물의 중량은 적어도 200톤이다.

본 발명의 일 실시예는, 적어도 하나의 구조물의 부상을 제어하기 위한 장치이며, 이 장치는, 그 각각이 토러스 백을 갖는 복수의 에어 캐스터, 상기 에어 캐스터에 압축 공기를 공급하기 위한 배관, 상기 배관에 설치되는 유동 제어 밸브, 상기 토러스 백의 내부 압력을 측정하기 위해 각각의 에어 캐스터에 설치되는 압력 게이지, 상기 에어 캐스터의 부상 거리를 측정하기 위해 각각의 에어 캐스터에 설치되는 부상 거리 측정 게이지, 및 상기 압력 게이지에 의해 측정된 압력 데이터와 상기 부상 거리 측정 게이지에 의해 측정된 부상 거리 데이터를 수신하고, 상기 압력 데이터 및/또는 부상 거리 데이터에 기초하여 유동 제어 밸브에 밸브 개방 제어 신호를 송신하기 위한 데이터 처리 유닛을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 에어 캐스터 내의 압력의 변화(ΔP)는 상황에 따라 시간에 대하여 제어된다. ΔP/시간이 본원에서 "압력 구배 값"으로 지칭된다.

본 발명의 일 실시예에서, 데이터 처리 유닛은, 기준 압력 구배 값, 수정된 압력 구배 값, 및 부상 거리의 편차에 대한 기준 값을 포함하는 기본 데이터, 부상 거리 측정 게이지로부터의 부상 거리 데이터에 기초하여 각 에어 캐스터의 부상 거리의 편차를 계산하고 부상 거리의 편차를 부상 거리의 편차에 대한 기준 값과 비교하기 위한 수단, 부상 거리의 편차와 부상 거리의 편차에 대한 기준 값의 비교에 기초하여 압력 구배 값을 기준 압력 구배 값으로부터 수정된 압력 구배 값으로 변 경시키기 위한 수단, 시간과 기준 압력 구배 값 또는 수정된 압력 구배 값에 기초하여 특정 시간에서의 기준 압력 값을 계산하기 위한 수단, 압력 게이지에 의해 측정된 압력 데이터를 특정 시간에서의 기준 압력 값과 비교하여 결과를 계산하기 위한 수단, 및 상기 비교에 기초하여 계산된 결과에 따라 밸브 개방 제어 신호를 발생하고 발생된 신호를 유동 제어 밸브에 송신하기 위한 수단을 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 본 발명은 그 각각이 토러스 백을 갖는 복수의 에어 캐스터를 사용하여 구조물의 부상을 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 방법은, 각 토러스 백 내의 압력을 측정하는 단계, 측정된 압력 데이터와 기준 압력 값을 비교하는 단계, 및 상기 비교 결과에 따라 토러스 백 내로 공급될 압축 공기의 유동을 제어하기 위해 유동 제어 밸브의 개방을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 방법은, 각 에어 캐스터의 부상 거리를 측정하는 단계, 측정된 부상 거리에 따라 각 에어 캐스터의 부상 거리의 편차를 계산하는 단계, 계산된 편차를 부상 거리의 편차에 대한 기준 값과 비교하는 단계, 및 상기 비교의 결과에 따라 각 에어 캐스터에 대한 압력 구배 값을 설정하는 단계를 추가로 포함한다. 따라서, 구조물을 랜딩(landing:착륙) 상태로부터 부상된 상태로 변경시키기 위해, 각 에어 캐스터의 내부 압력이 특정 압력 구배를 따를 수 있도록 밸브 개방을 제어하는 것과, 부상 거리의 편차가 소정 범위 내에 머무를 수 있도록 압력 구배의 변경을 제어하는 것의 조합이 사용될 수 있다.

실시예

본 발명은 첨부도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이다. 본 발명의 일 실시예는, 제어 장치를 개략 도시하는 도5를 사용하여 기술되며, 에어 캐스터를 사용하여 구조물의 부상을 제어하기 위한 방법을 도시하는 흐름도인 도1에 개시되어 있다. 구조물을 (에어 캐스터를 사용하는 압축 공기에 의해) 부상 및 운반하기 위해, 복수의 에어 캐스터가 구조물의 아래에 있도록 배치된다. 에어 캐스터의 개수는 구조물의 중량 및 에어 캐스터의 성능에 기초하여 결정된다. 구조물이 양호한 밸런스로 지지될 수 있다면 에어 캐스터의 배치는 어떠한 것이라도 가능하다. 도5에 도시된 실시예에서는, 230톤의 구조물을 부상하기 위해 다섯 개의 에어 캐스터(AC1 내지 AC5)가 배치되었다.

각각의 에어 캐스터는 토러스 백의 내부 압력을 측정하기 위해 압력 게이지를 구비하며, 측정된 압력 데이터는 데이터 처리 유닛으로 보내진다. 부상 거리는 도4에 도시된 랜딩 패드(7)의 바닥면과 플로어(8) 표면 사이의 거리로서 정해진다. 압력 및/또는 거리의 측정 주기(시간 간격)는 목적에 따라 달라지지만, 미세한 압력 제어 및 미세한 거리 제어를 위해서는 대략 1 회/초)가 바람직하다. 사이클의 주기는 0.01 내지 1000 회/초 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2 회/초 일 수 있다. 주기는 데이터 처리 유닛이나 압력 게이지 또는 부상 거리 측정 게이지 자체에 의해 설정될 수 있다.

도5에서는, 레이저 변위 게이지가 부상 거리 측정 게이지로서 사용된다. 레이저 변위 게이지에서는, 물체까지의 거리가 다음과 같이 측정된다: 빛이 방출되고, 상기 빛의 광로(optical path)가 프리즘 또는 거울에 의해 변경되며, 빛은 목표물에 도달하고 목표물에 의해 반사되어 센서 헤드로 복귀된다.

이 게이지의 측정 정확성은 레이저 광이 반사되는 목표물의 표면 상태에 따라 달라진다. 따라서, 표면을 착색하거나, 표면을 반사의 정밀도를 향상시키는 흐린 백색 또는 흐린 회색 색상을 갖는 칼라 물체로 커버하는 것이 바람직하다.

압축기로부터 각각의 에어 캐스터에 압축 공기를 공급하기 위한 각각의 배관은 유동 제어 밸브를 구비하며, 이 유동 제어 밸브에는 유동 제어 밸브의 개방을 제어하기 위한 밸브 개방 제어 신호가 데이터 처리 유닛으로부터 송신된다. 도5에 도시된 예에는, 건조기를 구비한 압축기가 도시되어 있는 바, 이 압축기는 이물질을 제거하기 위해 압축 공기를 에어 필터를 통해서 공급하며, 또한 압축 공기를 각각의 에어 캐스터에 공급하는 유동 제어 밸브가 도시되어 있다. 상기 압축기는 바람직하게는 에어 캐스터에 요구되는 내부 압력보다 높은 압력의 압축 공기를 공급할 수 있어야 한다. 예를 들면, 에어 캐스터의 토러스 백에 대해 3.5 Kg/㎠의 압력을 생성하기 위해 압축기의 소스 압력은 6 Kg/㎠ 일 수 있다.

구조물을 랜딩 상태로부터 리프팅 상태로 변경시키기 위해, 토러스 백의 내부 압력은, 에어 캐스터의 베이스판이 구조물의 바닥판에 도달할 때까지, 소정 압력 구배 값에 따라 시간이 갈수록 증가한다. 이를 위해, 데이터 처리 유닛은 압력 게이지로부터의 데이터를 시간 및 압력 구배 값에 의해 정해지는 특정 시간에서의 기준 압력과 비교한 후 밸브 개방 제어 신호를 유동 제어 밸브에 송신한다. 예를 들면, 토러스 백의 측정된 내부 압력이 그 때의 기준 압력보다 낮으면, 데이터 처리 유닛은 밸브 개방을 1％ 증가시키기 위한 밸브 개방 제어 신호를 유동 제어 밸브에 송신한다. 개방을 증가시키기 위한 퍼센트는 토러스 백의 측정된 내부 압력 과 그 때의 기준 압력 사이의 차이에 비례하여 결정될 수 있다. 밸브 개방 제어 신호는 압력 측정의 주기에 따라 유동 제어 밸브에 송신된다. 본 발명은 주로, 에어 캐스터의 베이스판이 구조물의 바닥판에 도달한 후의 부상 제어 과정에 관한 것이다.

부상 제어 과정에서는, 도1에 도시된 부상 제어가 수행되는 바, 여기에서는 압력 측정 및 부상 측정이 수행된다. 토러스 백의 내부 압력은 소정의 기준 압력 구배 값에 따라 시간이 갈수록 증가한다. 이를 위해, 데이터 처리 유닛은 압력 게이지로부터의 데이터를 특정 시간에서의 (기준 압력 구배로부터의) 기준 압력과 비교한 후 밸브 개방 제어 신호를 유동 제어 밸브에 송신한다. 예를 들면, 토러스 백의 측정된 내부 압력이 그 때의 기준 압력보다 낮으면, 데이터 처리 유닛은 유동 제어 밸브를 1％ 더 개방하도록 밸브 개방 제어 신호를 송신한다. 개방을 증가시키기 위한 퍼센트는 토러스 백의 측정된 내부 압력과 그 때의 기준 압력 사이의 차이에 비례하여 결정될 수 있다.

기준 압력 구배 값은 (부상 개시 압력과 부상 완료 압력간 차이의 수(several) 퍼센트)/min.으로서 설정하는 것이 바람직하다. 하나의 에어 캐스터의 지지가 에어 캐스터의 부하 용량(load capacity)의 60-90％(부하율(load factor) 60-90％)인 경우, 부상 개시 압력과 부상 완료 압력 사이의 측정된 차이는 0.5 Kg/㎠ 내지 0.8 Kg/㎠ 일 수 있다. 따라서, (0.5 Kg/㎠ 내지 0.8 Kg/㎠)의 대략 3％인 0.02％가 기준 압력 구배 값으로서 설정된다.

압력 측정과 동시에 측정되는 각 에어 캐스터의 부상 거리 데이터에 기초하 여, 각 에어 캐스터에서의 부상 거리의 편차(각 측정된 부상 거리와 평균 부상 거리 사이의 차이)가 데이터 처리 유닛을 사용하여 계산된다. 평균 부상 거리는 통상 사용되는 에어 캐스터 전부로부터의 부상 거리를 사용하여 계산된다. 그러나, 사용되는 에어 캐스터의 전체 개수의 60％ 이상으로부터의 데이터를 사용하여 계산되는 평균값이 편차 계산을 위해 실제로 유용할 수 있다. 일부 에어 캐스터의 부상 거리의 편차가 부상 거리의 편차에 대한 소정의 기준 값으로부터 벗어나면, 에어 캐스터에 적용되는 압력 구배 값은 기준 압력 구배로부터 수정된 압력 구배로 변경된다. 본 발명의 일 실시예에서, 부상 거리의 편차에 대한 기준 값과 수정된 압력 구배 값은 데이터 처리 유닛에서 다음과 같이 미리 설정된다.

부상 거리의 편차에 대한 기준 값	조건	수정된 압력 구배 값
-2㎜	에어 캐스터의 부상 거리의 편차가 -2㎜ 미만	0.04 Kg/㎠/min.
-1㎜	에어 캐스터의 부상 거리의 편차가 -1㎜ 미만	0.03 Kg/㎠/min.
+1㎜	에어 캐스터의 부상 거리의 편차가 +1㎜ 초과	0.01 Kg/㎠/min.
+2㎜	에어 캐스터의 부상 거리의 편차가 +2㎜ 초과	0.00 Kg/㎠/min.

압력 구배 값이 에어 캐스터용 데이터 처리 유닛에 의해 수정된 압력 구배 값으로 변경되면, 데이터 처리 유닛은 압력 게이지로부터의 데이터를 수정된 압력 구배 값으로부터 계산된 특정 시간에서의 기준 압력과 비교한 후 밸브 개방 제어 신호를 유동 제어 밸브에 송신한다.

따라서, 구조물을 랜딩 상태로부터 부상 상태로 변경시키기 위해, 각 에어 캐스터의 내부 압력이 특정 압력 구배를 따를 수 있도록 밸브 개방을 제어하는 것과, 부상 거리의 편차가 소정 범위 내에 머무를 수 있도록 압력 구배의 변경을 제 어하는 것의 조합이 사용될 수 있는 바, 이는 직경 20 m의 바닥판을 갖는 대형 구조물을 구부러짐이나 휘어짐을 전혀 초래하지 않고 부상할 수 있게 해준다. 부상 거리의 편차에 대한 기준 값과 수정된 압력 구배 값은 적절히 수정될 수 있으며, 부상 거리의 편차에 대한 기준 값의 숫자는 예를 들면 상기 예에서의 4로부터 6 또는 2(예를 들면, -1 ㎜ 및 +1 ㎜)로 변화될 수 있다. 보다 안전한 작동을 위해서는, 부상(상승) 과정 중에 토러스 백의 내부 압력의 상한을 데이터 처리 유닛에서 설정하는 것이 바람직하다. 에어 캐스터의 정상 설계 압력(예를 들면, 3.5 내지 5.0 Kg/㎠)이 적절한 상한치일 수 있다.

도6은 본 발명의 일 실시예(후술)에 따른 각각의 에어 캐스터에 대한 시간과 부상 거리 사이의 대략적인 관계를 도시하는 그래프이다. 시간 t₀에서, #1에어 캐스터(AC1)는 다섯개의 에어 캐스터에 대한 다섯개의 부상 거리의 평균으로서 계산되는 평균 부상 거리보다 2㎜ 더 부상된다. #2에어 캐스터(AC2)는 평균보다 1㎜ 더 부상된다. #3에어 캐스터(AC3)는 평균과 동일하게 부상된다. #4에어 캐스터(AC4)는 평균보다 1㎜ 덜 부상된다. #5에어 캐스터(AC5)는 평균보다 2㎜ 덜 부상된다. 이러한 상황 하에서, 데이터 처리 유닛은 AC1의 압력 구배를 0.02 Kg/㎠/min.에서 0.00 Kg/㎠/min.으로 변경시키고, AC2의 압력 구배를 0.02 Kg/㎠/min.에서 0.01 Kg/㎠/min.으로 변경시키며, AC3의 압력 구배를 0.02 Kg/㎠/min.에서 0.02 Kg/㎠/min.으로 변경시키고(변화 없음), AC4의 압력 구배를 0.02 Kg/㎠/min.에서 0.03 Kg/㎠/min.으로 변경시키며, AC5의 압력 구배를 0.02 Kg/㎠/min.에서 0.04 Kg/㎠/min.으로 변경시킨다.

이후 데이터 처리 유닛은 각 에어 캐스터의 내부 압력이 변경된 신규 압력 구배(수정된 압력 구배 값)를 추종할 수 있도록 밸브 개방 제어 신호를 유동 제어 밸브에 송신한다. (부상 거리를 측정하기 위한 시간 간격 미만의) 짧은 기간 이후의 시간 t₁에서, 에어 캐스터들의 부상 거리 간의 차이는 작아진다. 부상 거리 측정 게이지에 의해 순간적으로 측정되는 각 에어 캐스터의 부상 거리가 소정의 부상 완료 거리에 도달하면, 그 때의 내부 압력(부상 완료 압력, 예를 들면 3.0 Kg/㎠)이 데이터 처리 유닛에서의 기준 압력 값으로 설정되며, 부상 거리 측정이 종료된다.

다음 단계에서 구조물이 부상되면서 측방향으로 운반된다.

본 발명의 일 실시예는, 부상되어 측방향으로 이동되는 동안 구조물의 부상을 제어하기 위한 방법을 도2를 사용하여 기술한다. 구조물을 부상되는 동안 운반하기 위해 필요한 모든 것은, 에어 캐스터들(도5에서는 다섯 개의 에어 캐스터가 도시됨)이 부상 완료 압력에서 구조물의 중량(예를 들면, 230톤)을 지지할 수 있어야 하는 것이다. 구조물이 견인되어 이동될 때 견인 방향으로 약간 기우는 경향이 있는 것은 불가피하지만, 경사를 수정할 필요는 없다. 따라서, 측정 부상 거리가 요구되는 도1에서 수행되는 제어와 달리 압력 제어만이 요구되는 바, 즉 각 에어 캐스터의 압력이 부상 완료 압력으로 유지된다.

도3은 구조물이 부유 위치로부터 랜딩(랜딩을 위해 하강)될 때 구조물의 부 상을 제어하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.

랜딩 제어 방법은, 기준 압력 구배 값이 -0.02 Kg/㎠/min.으로 설정되는 것을 제외하고는 부상 개시 제어 방법과 거의 동일하다. 또한, 부상 거리의 편차에 대한 기준 값과 수정된 압력 구배 값은 데이터 처리 유닛에서 다음과 같이 설정된다.

부상 거리의 편차에 대한 기준 값	조건	수정된 압력 구배 값
-2㎜	에어 캐스터의 부상 거리의 편차가 -2㎜ 미만	0.00 Kg/㎠/min.
-1㎜	에어 캐스터의 부상 거리의 편차가 -1㎜ 미만	- 0.01 Kg/㎠/min.
+1㎜	에어 캐스터의 부상 거리의 편차가 +1㎜ 초과	- 0.03 Kg/㎠/min.
+2㎜	에어 캐스터의 부상 거리의 편차가 +2㎜ 초과	- 0.04 Kg/㎠/min.

보다 안전한 작업을 위해서는, 랜딩 과정 중에 토러스 백의 내부 압력의 하한을 데이터 처리 유닛에서 설정하는 것이 바람직하다. 에어 캐스터가 구조물(바닥판)과 막 접촉하는 압력(예를 들면, 0.5 Kg/㎠)이 적절한 하한 값일 수 있다.

전술한 부상 제어 방법 및 장치를 사용함으로써, 구조물의 바닥면은 에어 캐스터가 면하는 플로어 윤곽에 관계없이 자동으로 플로어에 평행하게(수평으로) 유지될 수 있으며, 이는 큰 구조물을 구부러짐이나 휘어짐과 같은 변형을 초래하지 않고 부상 및 운반할 수 있게 해준다. 벽돌과 같은 내화물로 내부가 라이닝되는 용광로의 바닥부의 운반의 경우에는, 내화물에 대한 변형 및/또는 응력의 회피가 엄격하게 요구된다. 전술한 부상 제어 방법 및 장치는 바람직하게는, 내화물로 내부가 라이닝되는 용광로의 바닥부와 같은 구조물의 운반에 적용될 수 있다.

Claims

적어도 하나의 구조물의 부상을 제어하기 위한 장치이며,

그 각각이 토러스 백을 갖는 복수의 에어 캐스터와,

적어도 하나의 상기 에어 캐스터에 압축 공기를 공급하기 위한 배관과,

상기 배관에 설치되는 유동 제어 밸브와,

상기 토러스 백의 압력을 측정하기 위해 각각의 에어 캐스터와 작동적으로 연관되는 압력 게이지와,

상기 에어 캐스터의 부상 거리를 측정하기 위해 각각의 에어 캐스터와 작동적으로 연관되는 부상 거리 측정 게이지와,

상기 압력 게이지에 의해 측정된 압력 데이터와 상기 부상 거리 측정 게이지에 의해 측정된 부상 거리 데이터를 수신하고, 상기 압력 데이터 및 부상 거리 데이터에 기초하여 유동 제어 밸브에 밸브 개방 제어 신호를 송신하기 위한 데이터 처리 유닛을 포함하는 부상 제어 장치이며,

상기 데이터 처리 유닛은, 기준 압력 구배 값, 수정된 압력 구배 값 및 부상 거리의 편차에 대한 기준 값을 포함하는 데이터와,

부상 거리 측정 게이지로부터의 부상 거리 데이터에 기초하여 각 에어 캐스터의 부상 거리의 편차를 계산하고 부상 거리의 편차를 부상 거리의 편차에 대한 기준 값과 비교하기 위한 수단과,

부상 거리의 편차와 부상 거리의 편차에 대한 기준 값 사이의 비교에 기초하여 압력 구배 값을 기준 압력 구배 값으로부터 수정된 압력 구배 값으로 변경시키기 위한 수단과,

특정 시간에서의 기준 압력 구배 값 또는 특정 시간에서의 수정된 압력 구배 값에 기초하여 이론(theoretical) 기준 압력 값을 계산하기 위한 수단과,

압력 게이지에 의해 측정된 압력 데이터를 상기 이론 기준 압력 값과 비교하기 위한 수단과,

압력의 비교에 따라 밸브 개방 제어 신호를 발생하고 발생된 신호를 유동 제어 밸브에 송신하기 위한 수단을 포함하는 부상 제어 장치.
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그 각각이 토러스 백을 갖는 복수의 에어 캐스터를 사용하여 적어도 하나의 물체의 부상을 제어하기 위한 방법이며,

각 토러스 백 내의 압력을 측정하는 단계와,

각 에어 캐스터의 부상 거리를 측정하는 단계와,

각 에어 캐스터의 부상 거리의 편차를 계산하는 단계와,

계산된 편차의 결과에 따라 각 에어 캐스터에 대한 압력 구배 값을 설정하는 단계와,

소정의 압력 구배 값 및 시간에 기초하여 상기 기준 압력 값을 계산하는 단계와,

상기 측정된 압력 데이터와 상기 기준 압력 값을 비교하는 단계와,

상기 측정된 압력 데이터와 상기 기준 압력 값을 비교한 결과에 따라 토러스 백 내로 공급될 압축 공기의 유동을 제어하기 위해 유동 제어 밸브의 개방을 제어하는 단계를 포함하는 부상 제어 방법.
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제4항에 있어서, 압력 구배 값 설정 단계는, 부상 거리의 편차가 부상 거리의 편차에 대한 소정의 기준 값보다 클 때 압력 구배 값을 감소시킴으로써 이루어지는 부상 제어 방법.
제4항 또는 제7항에 있어서, 압력 구배 값 설정 단계는, 부상 거리의 편차가 부상 거리의 편차에 대한 소정의 기준 값보다 작을 때 압력 구배 값을 증가시킴으로써 이루어지는 부상 제어 방법.
제4항 또는 제7항에 있어서, 압력 구배 값 설정 단계는, 부상 거리의 편차가 부상 거리의 편차에 대한 소정의 기준 값보다 클 때 압력 구배 값을 감소시키고 부상 거리의 편차가 부상 거리의 편차에 대한 소정의 기준 값보다 작을 때 압력 구배 값을 증가시킴으로써 이루어지는 부상 제어 방법.
제4항 또는 제7항에 있어서, 상기 계산된 편차를 부상 거리의 편차에 대한 복수의 기준 값과 비교하는 단계를 더 포함하며, 압력 구배 값 설정 단계는 계산된 편차와 부상 거리의 편차에 대한 복수의 기준 값의 비교 결과에 따라서 복수의 압력 구배 값을 설정함으로써 이루어지는 부상 제어 방법.
제4항 또는 제7항에 있어서, 기준 압력 값은, 특정 시간에 걸쳐 인가된 압력 구배로부터 계산된 이론 기준 압력 값과 압력의 상한 사이의 낮은 값인 부상 제어 방법.
제4항 또는 제7항에 있어서, 기준 압력 값은, 특정 시간에 걸쳐 인가된 압력 구배로부터 계산된 이론 기준 압력 값과 압력의 하한 사이의 높은 값인 부상 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 데이터 처리 유닛은,

압력 게이지에 의해 측정된 압력 데이터를 적어도 하나의 기준 압력 값과 비 교하여 결과를 계산하기 위한 압력 계산 모듈과,

계산된 결과에 따라 밸브 개방 제어 신호를 발생하고, 발생된 신호를 유동 제어 밸브에 송신하기 위한 밸브 개방 제어 신호 발생 모듈을 포함하는 부상 제어 장치.
제1항 또는 제13항에 있어서, 상기 데이터 처리 유닛은,

기준 압력 구배 값, 수정된 압력 구배 값 및 부상 거리의 편차에 대한 기준 값을 포함하는 데이터와,

부상 거리 측정 게이지로부터의 부상 거리 데이터에 기초하여 각 에어 캐스터의 부상 거리의 편차를 계산하고 부상 거리의 편차를 부상 거리의 편차에 대한 기준 값과 비교하기 위한 부상 거리 계산 모듈과,

부상 거리의 편차와 부상 거리의 편차에 대한 기준 값 사이의 비교에 기초하여 압력 구배 값을 기준 압력 구배 값으로부터 수정된 압력 구배 값으로 변경시키기 위한 변경 모듈과,

시간과 기준 압력 구배 값 또는 수정된 압력 구배 값에 기초하여 특정 시간에서의 기준 압력 값을 계산하기 위한 기준 압력 값 계산 모듈과,

압력 게이지에 의해 측정된 압력 데이터와 특정 시간에서의 기준 압력 값 사이의 차이를 계산하기 위한 압력 계산 모듈과,

계산된 압력 차이에 따라 밸브 개방 제어 신호를 발생하고 발생된 신호를 유동 제어 밸브에 송신하기 위한 밸브 개방 제어 신호 발생 모듈을 포함하는 부상 제어 장치.
제9항에 있어서, 상기 압력 구배 값은 0.01 내지 5％ 만큼 감소 또는 증가되는 부상 제어 방법.