KR100752317B1 - 천장 기중기의 호이스팅 드럼 비상 제동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제동드럼을 통해 호이스팅 드럼을 구속하는 브레이크슈에서 브레이크 라이닝이 탈락되더라도 호이스팅 드럼의 회전을 즉각적으로 정지시킴으로써 피권양물이 급격히 낙하하는 것을 방지하도록 되어 있는 천장 기중기의 호이스팅 드럼 비상 제동장치에 관한 것이다.

본 발명의 호이스팅 드럼 비상 제동장치는 천장 기중기의 호이스팅 드럼(9) 제동장치에 있어서, 상기 호이스팅 드럼(9)과 연동하여 회전하도록 상기 드럼(9) 외주면에 부착된 회전수 표시판(21), 상기 표시판(21)의 회전수를 감지하는 센서(23), 상기 센서(23)에 의해 감지된 회전수에 따라 구동모터(27)의 작동을 제어하는 제어부(25), 상기 제어부(25)의 명령신호에 따라 회전판 조립체(31)를 작동시키는 상기 구동모터(27) 및, 상기 구동모터(27)에 의해 회전하는 회전판(33)에 의하여 상기 호이스팅 드럼(9)의 외주면 밖으로 제동레버(38)를 돌출시킴으로써 상기 호이스팅 드럼(9)의 회전을 정지시키는 회전판 조립체(31)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 천장 기중기의 호이스팅 작업 중에 브레이크 라이닝이 탈락되어 정상 제동이 불가능하게 되더라도 피권양물이 급격히 하강하지 못하게 함으로써 설비나 인명에 피해가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

천장 기중기, 크레인, 호이스트, 비상, 제동, 호이스팅 드럼, 크래브

Description

천장 기중기의 호이스팅 드럼 비상 제동장치{an emergency braking device for hoisting drum of an overhead travelling crane}

도 1은 작업 중인 일반 천장 기중기의 정면도.

도 2는 도 1에 도시된 호이스팅 드럼 제동장치의 측면도.

도 3은 본 발명의 비상 제동장치가 내부에 장착된 호이스팅 드럼의 부분절결 사시도.

도 4는 제동레버가 출몰공을 통해 외부로 노출되어 있는 상태의 호이스팅 드럼과 완충걸림대를 도시한 사시도.

도 5는 도 3에 도시된 비상 제동장치의 분해 사시도

도 6은 작동 전 상태의 회전판 조립체를 도시한 호이스팅 드럼과 완충걸림대의 횡단면도.

도 7은 작동 후 상태의 회전판 조립체를 도시한 호이스팅 드럼과 완충걸림대의 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

3 : 크래브 베이스 7 : 와이어 로프

9 : 호이스팅 드럼 21 : 표시판

23 : 회전수 감지센서 25 : 제어부

27 : 구동 서보모터 28,29 : 구동 및 피동 기어

31 : 회전판 조립체 32 : 지지판

33 : 회전판 34 : 한계슬롯

35 : 복귀 스프링 37 : 밀대

38 : 제동레버 41 : 출몰공

45 : 위치설정핀 71 : 완충걸림대

73 : 기대 75 : 이동판

77 : 걸림블록

본 발명은 천장 기중기의 호이스팅 드럼 비상 제동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천장 기중기(overhead travelling crane)의 호이스트(hoist)에 의해 물체를 권양(捲揚)하여 이송하는 작업을 하는 도중에 호이스팅 드럼의 제동장치가 돌발적으로 고장나는 등 비상시에 호이스팅 드럼의 회전을 즉각 멈추어 피권양물의 추락 등 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 천장 기중기의 호이스팅 드럼 비상 제동장치에 관한 것이다.

일반적으로 천장 기중기는 크레인 중에서 가장 널리 사용되는 것으로, 제철소와 같은 넓은 공장이나 창고의 천장에 설치되어 사용되며, 천장에 부착된 레일을 타고 필요한 위치까지 자유롭게 이동하는 트롤리(trolley)나 호이스트에서 내려진 후크(hook) 또는 호이스트 전자석을 통해 코일과 같은 중량의 피권양 물체를 끌어 올려 목표지점까지 이송하도록 되어 있다.

이와 같이 천장에 가설된 레일을 따라 이리저리 이동하면서 피권양물을 임의의 위치까지 이송하는 천장 기중기의 트롤리 중 권양 및 횡행(橫行)장치를 갖춘 트롤리를 특히 크래브(crab) 또는 윈치대차(crab winch)라고 하며, 이 크래브(103)에는 도 1에 도시된 바와 같이 피권양물(105)이 매달리는 와이어 로프(107)를 감기 위한 호이스팅 드럼(109)이 내부에 설치되어 있는데, 이 호이스팅 드럼(109)은 작업 중 도 2에 도시된 바와 같은 제동장치(111)에 의해 제동이 이루어진다. 즉, 호이스팅 드럼(109)과 연동하여 회전하는 제동장치(111)의 제동드럼(113)을 도 2에 도시된 바와 같이 양측면에서 브레이크슈(115)에 의해 가압하여 브레이크슈(115) 내측면의 브레이크 라이닝(116)과 제동드럼(113) 표면을 마찰시킴으로써 호이스팅 드럼(109)을 제동하게 된다.

그런데, 도 2에 도시된 바와 같이 제동드럼(113)을 마찰에 의해 정지시키는 브레이크슈(115)의 내측면에 부착된 라이닝(116)은 고탄성의 재질을 사용하기 때문에 사용할수록 마모되므로 적시에 그 간격을 조정하거나 교환해주어야 하나 이를 방치하는 경우 제동드럼(113)과 라이닝(116) 사이의 간격이 벌어져 라이닝(116)이 정위치에서 쉽게 탈락될 위험성이 있었다.

이와 같이 브레이크 라이닝이 쉽게 탈락되는 것을 막기 위해 지금까지 라이닝(116)을 커버고정방식 또는 리벳고정방식에 의해 브레이크슈(115)에 고정하여 왔으나 라이닝(116)을 교체한 뒤 사용기간이 길어지면 고정부가 느슨해지며, 작업자 의 브레이크 조정불량 시 편심차가 발생하여 라이닝(116)은 여전히 브레이크슈(115)에서 탈락될 위험성을 가지고 있었다.

따라서, 도 1에 도시된 천장 기중기(101)에 의해 중량물을 권양 및 횡행하는 작업 도중 제동드럼(113)을 통해 호이스팅 드럼(109)을 구속하고 있는 브레이크슈(115)에서 브레이크 라이닝(116)이 탈락되는 경우 호이스팅 드럼(109)에 대한 구속력이 해제되면서 권양 중인 중량의 물체와 호이스트 전자석(117)이 자중으로 인해 급강하하여 아래쪽에 설치된 각종 설비나 작업자를 충격함으로써 대규모의 사고가 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 천장 기중기의 호이스팅 드럼 제동장치가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 천장 기중기 사용 중 와이어 로프 권취용 호이스팅 드럼을 제동하고 있는 브레이크슈에서 브레이크 라이닝이 탈락되는 돌발 상황이 발생하더라도 즉각적으로 호이스팅 드럼을 재차 제동함으로써 권양 중인 중량의 물체가 급강하지 못하게 하며, 아울러 이와 같은 비상 제동에 따른 충격을 효과적으로 흡수할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위해, 천장 기중기의 호이스팅 드럼 제동장치에 있어서, 호이스팅 드럼과 연동하여 회전하도록 호이스팅 드럼 외주면에 부착된 회전수 표시판, 이 표시판의 회전수를 감지하는 센서, 이 센서에 의해 감지된 회전수에 따라 구동모터의 작동을 제어하는 제어부, 이 제어부의 명령신호에 따 라 회전판 조립체를 작동시키는 구동모터 및, 이 구동모터에 의해 회전하는 회전판에 의하여 호이스팅 드럼의 외주면 밖으로 제동레버를 돌출시킴으로써 호이스팅 드럼의 회전을 정지시키는 회전판 조립체로 구성되어 있는 천장 기중기의 호이스팅 드럼 비상 제동장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 호이스팅 드럼 비상 제동장치를 첨부도면을 참조로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 호이스팅 드럼 비상 제동장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 크게 천장 기중기의 호이스팅 드럼(9) 내부에 설치된 회전판 조립체(31)와 이 회전판 조립체(31) 작동용 구동모터(27) 그리고 드럼(9) 외부에 설치된 회전수 표시판(21), 센서(23), 제어부(25)로 구성된다.

여기에서 먼저 회전수 표시판(21)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 호이스팅 드럼(9)의 회전수를 파악하기 위해 드럼(9)과 함께 회전하도록 드럼(9) 외주면에 부착된 스트랩으로서, 센서(23)의 종류에 따라 드럼(9)의 회전수를 파악할 수 있는 것이면 어떤 형태로도 제작될 수 있는 바, 센서(23)로서 도시된 바와 같이 광전식 타코미터와 같은 광센서가 사용되는 경우에는 흑백색으로 구분된 반사판이 사용될 수 있다. 이와 같이 표시판(21)에 인접하도록 천장 기중기의 크래브 베이스(3)에 설치된 광센서(23)는 흑백 표시판(21)에 의해 다르게 반사되는 반사광을 감지하여 호이스팅 드럼(9)의 회전수를 카운트하며, 이를 위해 감지된 반사광 신호는 신호처리부(24)를 거쳐 제어부(25)로 전달된다.

도 5에 도시된 것처럼 센서(23) 및 신호처리부(24)와 인접 설치된 제어부(25)는 구동 서보모터(27)와 연결되어 신호처리부(24)로부터 전달되는 호이스팅 드럼(9)의 회전수가 일정값 이상이 되면 구동모터(27)를 기동하도록 되어 있으며, 구동모터(27)는 도시된 것처럼 회전판 조립체(31)의 일측면에 부착되어 모터축에 장착된 구동 베벨기어(28)와 이 구동기어(28)에 직각방향으로 맞물림된 피동 베벨기어(29)를 통하여 회전판 중심축(42)을 회전 구동시켜 회전판 조립체(31)의 작동을 개시한다.

위와 같이 전동 기어열(28,29)을 통해 전달되는 구동모터(27)의 회전 구동력에 의하여 작동되는 회전판 조립체(31)는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 호이스팅 드럼(9)의 내부에 고정 설치되는데, 대체로 지지판(32), 회전판(33), 복귀 스프링(35) 그리고 제동레버(38)로 이루어져 있으며, 여기에서 한 쌍의 지지판(32)은 디스크 형상의 지지 브래킷으로서 호이스팅 드럼(9)의 내주면 중간 지점에 마주보도록 설치되며, 드럼(9)과 연동하여 회전하도록 드럼(9) 외주면으로부터 관통 삽입되는 볼트(43)에 의해 드럼(9)의 중심 축선과 직교하는 상태로 드럼(9) 내주면 상에 고정된다.

이와 같이 호이스팅 드럼(9) 내부에 고정된 한 쌍의 원형 지지판(32) 사이에 장착되는 회전판(33)은 중심축(42)에 끼워진 각형 축고정부(44)에 의해 중심축(42)과 함께 연동하여 회전하도록 되어 있는데, 이 때 회전판(33)의 중심과 동심원 상에 한계슬롯(34)이 절결 형성되어 이 슬롯(34)을 통해 마주보는 지지판(32) 상에 체결되는 위치설정 핀(45)에 의해 회전판(33)의 최대 회전각도를 설정하도록 되어 있다. 또한 회전판(33)의 외주면에는 점차 회전 반경이 길어지는 등지느러미 형태 의 밀대(37)가 복수개 돌출 형성되어 있는 바, 각각의 밀대(37)는 회전판(33) 회전 시 바깥쪽에 인접 설치된 제동레버(38)를 가압하여 출몰공(41)를 통해 레버(38)의 절곡단(47)이 호이스팅 드럼(9) 밖으로 노출되도록 한다.

도 3 및 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 밀대(37)의 돌출 측면과 양 지지판(32)을 연결하는 복수의 고정핀(39) 사이에 부착되어 회전판(33)을 탄력적으로 지지하고 있는 복수의 복귀 스프링(35)은 구동모터(27)의 회전 구동력에 의해 한계슬롯(34)의 길이만큼 회전한 회전판(33)을 원래의 위치로 복귀시키는 역할을 하도록 되어 있으며, 고정핀(39)으로부터 밀대(37)를 향해 뻗어 있는 안내관(49)에 의해 보호 및 안내되면서 안내관(49)으로부터 고정핀(39)을 관통하여 삽입된 조절나사(51)에 의해 길이가 조절되어 회전판(33)에 가하는 스프링 반발값의 초기 설정치를 조정하도록 되어 있다.

회전판(33)의 외주면 상의 복귀 스프링(35) 사이사이에서 밀대(37) 외주면과 밀착되도록 장착되어 있는 복수의 제동레버(38)는 도 3 및 도 5 내지 도 7에 도시된 것처럼, 단부(47)가 ㄴ자 형태로 거의 직각에 가깝게 절곡되어 있으며, 양 지지판(32) 사이에서 볼트(55)로 체결되는 피벗축(53)에 의해 밀대(37) 외주면에 밀착된 상태로 피벗 회전 가능하게 장착되어 있는데, 측면에 부착된 비틀림 스프링(57)에 의해 회전판(33)이 원위치로 복귀할 때 함께 원위치로 복귀된다.

또한, 본 발명의 비상 제동장치는 도 3, 4, 6 및 7에 도시된 바와 같이 호이스팅 드럼(9)의 외주면 밖으로 노출된 제동레버(38)에 걸려 드럼(9)을 제동하기 위한 완충걸림대(71)가 인접 설치되어 있는데 이 완충걸림대(71)는 드럼(9)을 제동함 에 있어 제동레버(38)에 의해 가해지는 충격을 완화하기 위해 기대(73), 이동판(75), 걸림블록(77), 스토퍼(78), 감쇠 스프링(80) 및 감쇠조정 볼트(81)로 구성된 완충걸림대(71)를 더 포함하고 있다.

여기에서 도 3에 보다 상세히 도시된 것처럼 완충걸림대(71)의 기대(73)와 이동판(75)은 이동판(75)을 기대(73) 위에서 미끄럼 가능하게 전후진시킬 수 있도록 맞물림 되어 있는 암수 한 쌍의 더브테일이며, 이동판(75)의 상면에는 도 7에 도시된 것처럼 호이스팅 드럼(9)의 외주면 밖으로 제동레버(38)가 돌출되었을 때 레버(38)와 걸려 밀림으로써 드럼(9)을 정지시키는 걸림블록(77)이 부착되어 있다. 또한 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 기대(73)의 후방단에 돌출 형성된 스토퍼(78)는 걸림블록(77)을 따라 후진하는 이동판(75)과 접하여 더 이상의 후진을 저지함으로써 도 4에 도시된 것처럼 출몰공(41)으로 튀어나온 제동레버(38)에 의해 걸림블록(77)에 걸려 있는 호이스팅 드럼(9)을 최종적으로 제동하게 된다.

이와 같이 제동레버(38)에 걸려 후진하는 이동판(75)과 기대(73)의 스토퍼(78) 대향측에 돌출된 브래킷(79)의 측면에 감쇠용 스프링(80)을 부착함으로써 이동판(75)이 스토퍼(78)로 밀려 정지될 때까지 이동속도가 완만하게 감소되도록 하여 호이스팅 드럼(9) 제동 시 제동레버(38)에 의해 걸림블록(77)에 가해지는 충격을 완화시킨다. 이 때, 브래킷(79)에는 감쇠 스프링(80)에 걸리는 인장력의 초기 설정값을 조절할 수 있도록 이동판(75)의 전면을 가압하는 감쇠 조정용 볼트(81)가 관통 결합되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 천장 기중기의 호이스팅 드럼 비 상 제동장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 천장 기중기가 정상적으로 작동하고 있는 경우에는 종래의 호이스팅 드럼과 마찬가지로 도 2에 도시된 바와 같은 제동 드럼(113)을 감싸고 있는 브레이크슈(115)의 가압력을 적절히 조절함으로써 호이스팅 드럼(9)의 작동을 제어하여, 도 1에 도시된 피권양물(105)을 감고 풀거나 정지시킨 상태로 이송하게 된다. 따라서 본 발명의 호이스팅 드럼 비상 제동장치는 정상적인 호이스팅 드럼(9)의 동작에 전혀 영향을 미치지 않게 된다.

그러나, 도 2에 도시된 호이스팅 드럼 제동장치(111)가 돌발적으로 고장난 경우 특히, 제동드럼(113)과 접촉하여 마찰력을 발생시키는 브레이크슈(115) 내측에 부착된 브레이크 라이닝(116)이 작업 중 슈(115)에서 탈락하는 고장이 발생된 경우에는 도 1에 도시된 피권양물(105)과 호이스팅 전자석(117)이 자중으로 인해 추락하듯이 낙하하게 되며, 이 때 도 3, 4, 6 및 7에 도시된 호이스팅 드럼(9)은 와이어 로프(7)로 인해 정상 회전 시보다 약 3배의 속도로 고속 회전하게 된다.

이와 같이 호이스팅 드럼(9)이 고속으로 회전하면 회전수 감지센서(23)가 드럼(9)과 함께 고속으로 회전하는 표시판(21)의 회전수를 감지하여 신호처리부(24)를 통해 비상제동 신호를 제어부(25)로 보내며, 이에 따라 제어부(25)는 구동모터(27)를 작동시키게 된다. 구동모터(27)가 작동되면 맞물림된 전동 기어열(28,29)을 통해 회전판 중심축(42)이 회전하게 되고, 이어서 중심축(42)에 일체로 형성되어 있는 각형의 축고정부(44)에 의해 회전판(33)이 회전하게 된다.

이렇게 해서 회전판(33)이 도 6에 도시된 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이 한계슬롯(34)과 위치설정핀(45)에 의해 제한되는 각도만큼 회전하게 되면 밀대(37)의 외주면에 밀착되어 있는 제동레버(38)는 밀대(37)에 의해 가압되어 도 7 및 도 4에 도시된 것처럼 절곡단(47)을 출몰공(41) 밖으로 노출시키게 된다. 이어서 제동레버(38)가 계속되는 드럼(9)의 회전으로 도 7에 도시된 바와 같이 완충걸림대(71)의 걸림블록(77)에 걸리게 됨으로써 드럼(9)의 회전을 멈추게 되는데, 이 때 걸림블록(77)이 부착된 이동판(75)의 후진 속도가 감쇠 스프링(80)에 의해 완만하게 감소되므로 제동레버(38)에 의해 걸림블록(77)에 가해지는 충격이 완화된다.

그리고 나서, 비상 제동이 해제되면 서보 모터(27)의 작동이 멈추고, 회전판(33)이 스프링(35)에 의해 원래의 위치로 복귀되면서 밀대(37)에 의해 가압되고 있던 제동레버(38)가 스프링(57)의 복원력에 의해 원위치되면서 절곡단(47)을 드럼(9) 안으로 들여보내게 되며, 이에 따라 호이스팅 드럼(9)은 다시 정상적인 회전 상태로 복원되어 비상 제동을 종료하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 천장 기중기의 호이스팅 드럼 비상 제동장치에 의하면, 천장 기중기에 의한 중량물 권양작업 도중에 브레이크 라이닝의 탈락 등으로 인해 호이스팅 드럼의 제동장치가 고장나더라도 호이스팅 드럼을 짧은 제동시간 내에 제동충격을 최소화하면서 제동할 수 있게 되므로 권양물의 충격으로 인한 주변설비나 작업자의 피해를 예방할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 천장 기중기의 호이스팅 드럼(9) 제동장치에 있어서,

   상기 호이스팅 드럼(9)과 연동하여 회전하도록 상기 드럼(9) 외주면에 부착된 회전수 표시판(21), 상기 표시판(21)의 회전수를 감지하는 센서(23), 상기 센서(23)에 의해 감지된 회전수에 따라 구동모터(27)의 작동을 제어하는 제어부(25), 상기 제어부(25)의 명령신호에 따라 회전판 조립체(31)를 작동시키는 상기 구동모터(27) 및, 상기 구동모터(27)에 의해 회전하는 회전판(33)에 의하여 상기 호이스팅 드럼(9)의 외주면 밖으로 제동레버(38)를 돌출시킴으로써 상기 호이스팅 드럼(9)의 회전을 정지시키는 회전판 조립체(31)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 천장 기중기의 호이스팅 드럼 비상 제동장치.
2. 제1 항에 있어서,

   회전판 조립체(31)는 상기 호이스팅 드럼(9)과 연동하여 회전하도록 상기 드럼(9) 내부에 중심 축선과 직교하도록 설치된 한 쌍의 지지판(32), 상기 한 쌍의 지지판(32) 사이에 개재되어 상기 구동모터(27)에 의해 한계슬롯(34) 만큼 회전하도록 되어 있으며 외주면에 등지느러미 형상의 밀대(37)가 복수개 돌출되어 있는 회전판(33), 상기 밀대(37)의 측면과 상기 지지판(32)을 연결하는 복수의 고정핀(39) 사이에 부착되어 상기 회전판(33)을 탄력적으로 지지하고 있는 복귀 스프링(35) 및, 상기 회전판(33) 회전 시 상기 밀대(37)에 의해 가압되어 상기 호이 스팅 드럼(9)의 출몰공(41)을 통해 외부로 노출되도록 상기 회전판(33) 외주면 상에 탄력적으로 설치된 복수의 상기 제동레버(38)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 천장 기중기의 호이스팅 드럼 비상 제동장치.
3. 제1 항에 있어서,

   수형 더브테일(72)이 상면에 형성된 기대(73), 하면에 형성된 암형 더브테일(74)에 의해 상기 수형 더브테일(72)과 미끄럼 가능하게 맞물림되는 이동판(75), 상기 이동판(75)의 상면에 부착되어 상기 제동레버(38)에 걸려 밀리도록 되어 있는 걸림블록(77), 상기 기대(73)의 일단에 돌출되어 상기 걸림블록(77)을 따라 밀리는 이동판(75)을 정지시키는 스토퍼(78), 상기 이동판(75)이 상기 스토퍼(78)에 의해 정지되기까지 상기 이동판(75)의 이동속도를 완만하게 감소시키도록 상기 스토퍼(78) 대향측에 돌출된 브래킷(79)과 상기 이동판(75)의 측면에 부착된 한 쌍의 감쇠 스프링(80) 및, 상기 이동판(75)을 가압하도록 상기 브래킷(79)에 관통 결합되어 상기 감쇠 스프링(80)의 초기 인장길이를 조정하도록 되어 있는 감쇠조정 볼트(81)로 구성된 완충걸림대(71)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 천장 기중기의 호이스팅 드럼 비상 제동장치.

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