KR100798294B1 - 크레인 설계 시스템 및 그 제공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인 설계 시스템 및 그 제공방법에 관한 것으로서, 상기 크레인 설계 시스템은 사용자의 조작에 따라 제어신호를 출력하여 사용자의 입력 작업을 편리하게 해주는 입력장치, 데이터의 임시 저장공간으로 이용되는 메모리부, 각종 프로그램과 각종 크레인 설계 규격 및 크레인 설계에 관련된 데이터가 저장되며, 크레인 설계과정에서 산출되는 크레인 설계데이터가 저장되며 최종적으로 출력되는 크레인 설계값이 데이터베이스로 구축되는 저장장치, 크레인 설계에 관련된 각종 정보제공화면 및/또는 제어화면을 표시하는 디스플레이부, 최종 완료된 크레인 설계 결과값을 출력하는 프린터, 상기 디스플레이부를 통해 크레인 설계와 관련된 정보제공화면 및/또는 제어화면을 출력하고, 상기 입력장치를 통해 입력되는 제어신호에 따라 상기 저장장치에 구축된 데이터베이스에서 기존의 크레인 설계값을 추출하여 표시하며, 상기 저장장치에 저장된 상기 크레인 설계 규격 및 상기 크레인 설계에 관련된 데이터를 로드하여 사용자의 입력에 따른 크레인 설계 결과값을 산출하여 출력하고 상기 저장장치에 데이터베이스로 구축하는 크레인 설계모듈 및 상기 입력장치, 상기 메모리부, 상기 저장장치, 상기 디스플레이부, 상기 프린터 및 상기 크레인 설계모듈을 제어하여 크레인 설계를 수행하는 주제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 설계 시스템이다.

본 발명에 따르면, 복잡한 크레인 설계 규정에 대한 학습이 부족한 설계 비 숙련자도 간단한 데이터 입력만으로 크레인의 설계 데이터를 산출할 수 있고, 설계 작업 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

크레인, 설계 시스템, 기계설계, 크레인 설계 규정, CMAA

Description

크레인 설계 시스템 및 그 제공방법{Design System for crane and Method thereof}

도 1은 본 발명의 발람직한 일 실시예에 따른 크레인 설계 시스템의 구성 블록도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 크레인 설계 시스템 제공과정을 나타낸 순서도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 크레인 설계 시스템의 메인화면.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 크레인 설계 시스템의 크레인 설계요구 데이터 입력화면.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 크레인 설계 설정값 입력화면.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 거더 및 새들 설계결과 표시화면.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터 설계결과 표시화면.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 최종 크레인 설계값 표시화면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 단말기 102 : 주제어부

104 : 메모리부 106 : 저장장치

110 : 디스플레이부 120 : 입력장치

130 : 프린터 140 : 크레인 설계모듈

본 발명은 크레인 설계 시스템 및 그 제공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크레인 설계에 관련된 각종 데이터와 크레인 설계 공식 및 크레인 설계규정을 이용하여 사용자가 보다 간편하고 정확하게 크레인을 설계하고, 산출된 크레인 설계값이 특정 설계규정의 요건을 만족시키는지 판단해 볼 수 있는 크레인 설계 시스템 및 그 제공방법에 관한 것이다.

화석연료는 아직까지 세계적으로 가장 중요한 에너지원이며, 그 소비량은 매년 크게 증 가하고 있다. 아직도 전 세계 산유량의 50% 이상을 중동지역에서 생산하고 있지만, 몇 차례의 오일 쇼크(oil shock) 이후 유류값은 크게 상승하였으며, 더구나 이러한 육상에 매장된 석유는 점점 고갈되어 가고 있어 바다 밑에 묻힌 석유개발이 중요시 되고 있다. 그러나 해상에서 석유를 채취하는 것은 육상보다 생산 원가가 비싸며 위험도가 높기 때문에 수심이 낮은 지역 일수록 경제성이 크다. 그러나 증가하는 소비량과 매장량의 한계로 인하여 점점 수심이 깊은 바다로 진출할 수밖에 없는 것이 현 실정이다. 그러나 해저 원유 개발은 높은 기술력을 요할 뿐 아니라 막대한 자금이 장기간 투입되는 사업으로 세계 유수의 오일 메이져(Oil Major)사들에 의해 독점적으로 개발이 진행되고 있는 실정이다.

앞서 언급한 바와 같이 해저 원유 개발에 대한 관심과 투자가 증가함으로써 오프쇼어(offshore) 시장의 규모 또한 증대되었다. 이로써 각종 오프쇼어(offshore) 관련 장비 및 제품에 대한 보다 높은 기술력과 품질이 요구되고 있다. 현 시점에서 이들 관련 장비 및 제품의 세계 물량 중 70% 가량을 우리나라의 거대 조선소들이 담당하고 있지만, 핵심 부품들은 미국, 유럽의 조선 기자재 업체들에 의해 생산 판매되고 있다.

유럽의 많은 조선소가 사라졌지만 기자재 업체들은 높은 기술력을 경쟁력으로 삼아 현재까지도 높은 고수익을 올리고 있다. 국내 실정은 불과 몇 년 전까지만 해도 선주의 요구에 의해 거의 100%에 가까운 기자재들이 외국 업체들에 의해 만들어졌고 심지어 훌 파트(Hull Part)만 우리나라의 조선소에서 건조하고 덱(deck) 상부는 외국으로 운반하여 탑재하는 식으로 작업이 이루어졌다.

오프쇼어 브리지 크레인(Offshore Bridge Crane)은 FPSO상에 설치되어 유지 및 각종 중량물을 자유롭게 이동시키는 장비로써 지상용 일반 크레인과 달리 해수면의 움직임에 의한 FPSO에 작용하는 피치(pitch)와 롤링(rolling)에도 크레인을 안전하게 사용할 수 있도록 설계 되어야 한다. 또한 FPSO는 원유 시추를 위해 장기 간 한 지역에 머물러야 하기 때문에 날씨, 풍향, 온도 차 등 해당 지역의 기후에 많은 영향을 받으며, 원유 시추 지역이 열악한 해상 조건 및 기후 조건을 가지고 있을 경우에는 크레인 운행시 안전에 대한 요구가 커지기 때문에 크레인 설계 시 관련 설계 규정이 매우 엄격하다.

FPSO(Floating Production Storage and Offloading)에 사용되는 오프쇼어 비르지 크레인(offshore bridge crane)과 호이스트(hoist)류는 앞서 언급한 바와 같이 일반 크레인과 달리, 파도의 움직임에 의한 FPSO에 작용하는 피치(pitch)와 롤링(rolling)에도 크레인을 안전하게 사용할 수 있도록 설계 되어야 한다. 또한 오너(owner)의 요구에 따라 유연한 설계 변경이 이루어져야 한다.

크레인의 수주 시에 가장 중요시 되는 것은 선주가 요구하는 크레인의 사양에 대한 설계 안전성과 생산 비용 산출이라고 할 수 있다. 그러나 오프쇼어(offshore)용 브리지 크레인(bridge crane)은 그 규모가 크고 크레인 설치 및 사용 시에 고려해야할 사항이 복잡하여 기초 설계과정에서부터 많은 작업 시간을 요한다. 뿐만 아니라 사용 빈도와 목적 등에 따라서 설계 변경에 대한 요구가 빈번히 일어난다. 따라서 현 작업 과정에서는 신속한 설계 안전성 판단과 생산 비용의 산출이 어려운 실정이다.

크레인(crane)설계 시에는 사용상의 위험 예방을 위하여 크레인 구조, 규격 및 성능 등에 관하여 사업주에게 지도 권고할 기술상의 지침을 규정하고 있다. 이와 같은 설계 규정으로는 KS(Korean Industrial Standard), JIS(Japanese Industrial Standard), CMAA(Crane Manufacturers Association of America), FEM(Federation Europeenne de la Manutention), BS(British Standard)등이 있다.

이와 같은 설계 규정에 준하여 설계되는 크레인 설계 데이터는 신뢰성 있는 데이터를 주문자에게 제공할 수 있으며, 크레인의 제작비용을 결정하는 데에도 반드시 필요한 작업이다.

일반적으로 크레인의 설계 작업은 규모가 크고 크레인 설치 및 사용 시에 고려해야할 사항이 복잡하여 기초 설계 과정에서부터 많은 작업시간을 요할 뿐만 아니라 사용 빈도와 목적 등에 따라서 설계 변경에 대한 요구가 빈번히 일어나는 특징을 가진다.

현 크레인 설계 과정은 엑셀과 수계산을 통하여 이루어지며, 크레인 설계 규정에 대한 지식정도에 따라 작업 시간에도 많은 차이를 보인다. 뿐만 아니라 수계산으로 인한 설계 오류도 빈번히 일어난다. 설계 변경에 대한 요구가 빈빈히 일어나는 크레인 설계 작업의 특성을 감안할 때 현 크레인 설계 과정의 문제점을 해결하기 위하여 크레인 기초 설계를 위한 전용 설계 시스템의 개발이 필요하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 크레인 설계 규정에 대한 학습이 부족한 작업자도 쉽게 크레인의 기초 설계 데이터를 생성할 수 있으며, 기존 설계 과정에 비하여 짧은 설계 시간과 일관되고 신뢰성 있는 크레인 설계 데이터를 산출할 수 있으며, 또한 크레인의 기초 설계 시 잦은 설계 변경에도 신속하게 설계 데이터를 산출 할 수 있는 크레인 설계 시스템 및 그 제공방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 사용자의 조작에 따라 제어신호를 출력하여 사용자의 입력 작업을 편리하게 해주는 입력장치; 데이터의 임시 저장공간으로 이용되는 메모리부; 각종 프로그램과 각종 크레인 설계 규격 및 크레인 설계에 관련된 데이터가 저장되며, 크레인 설계과정에서 산출되는 크레인 설계데이터가 저장되며 최종적으로 출력되는 크레인 설계값이 데이터베이스로 구축되는 저장장치; 크레인 설계에 관련된 각종 정보제공화면 및/또는 제어화면을 표시하는 디스플레이부; 최종 완료된 크레인 설계 결과값을 출력하는 프린터; 상기 디스플레이부를 통해 크레인 설계와 관련된 정보제공화면 및/또는 제어화면을 출력하고, 상기 입력장치를 통해 입력되는 제어신호에 따라 상기 저장장치에 구축된 데이터베이스에서 기존의 크레인 설계값을 추출하여 표시하며, 상기 저장장치에 저장된 상기 크레인 설계 규격 및 상기 크레인 설계에 관련된 데이터를 로드하여 사용자의 입력에 따른 크레인 설계 결과값을 산출하여 출력하고 상기 저장장치에 데이터베이스로 구축하는 크레인 설계모듈; 및 상기 입력장치, 상기 메모리부, 상기 저장장치, 상기 디스플레이부, 상기 프린터 및 상기 크레인 설계모듈을 제어하여 크레인 설계를 수행하는 주제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 설계 시스템이 제공된다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 컴퓨터로 실행 가능한 크레인 설계 시스템 제공방법에 있어서, (a) 크레인 타입을 입력받는 단계; (b) 크레인의 용량(capacity)과 스팬(span)을 입력받는 단계; (c) 크레인 설계에 적용될 설계규정 선택을 입력받는 단계; (d) 크레인의 재질(material)을 입력받는 단계; (e) 상기 (a)단계 내지 (d)단계에서 입력된 데이터의 수정요청이 입력되는지 판단하고, 수정요청이 입력되는 경우 상기 (a)단계 내지 (d)단계를 다시 수행하고, 입력되지 않는 경우 입력된 크레인 설계요구 데이터를 저장한 후 다음 단계를 진행하는 단계; (f) 크레인 설계 설정값을 입력받고, 상기 (e) 단계에서 저장된 크레인 설계요구 데이터에 입력되는 크레인 설계 설정값을 적용하여 설계 결과값을 산출하고 표시하는 단계; 및 (g) 설계 결과값 수정요청이 입력되는지 판단하고, 수정요청이 입력되는 경우 상기 (f)단계를 다시 수행하며, 입력되지 않는 경우 설계 결과값을 저장하고 상기 설계 결과값을 이용하여 데이터베이스를 구축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 설계시스템 제공방법이 제공된다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 크레인 설계 시스템에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 발람직한 일 실시예에 따른 크레인 설계 시스템의 구성 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 크레인 설계 시스템은 입력장치(120), 메모리부(104), 저장장치(106), 디스플레이부(110), 프린터(130), 크레인 설계모듈(140) 및 주제어부(102)를 포함할 수 있다.

입력장치(120)는 통상적으로 개인용 컴퓨터에 이용되는 키보드(122), 마우스(124)가 이용될 수 있으며, 나아가 디지타이저 등의 기타 범용적으로 사용될 수 있는 입력장치가 이용될 수 있다. 입력장치(120)는 사용자의 조작에 따른 제어신호를 출력하여, 사용자가 원하는 대로 본 발명에 따른 크레인 설계 시스템을 조작하여 크레인 설계를 수행할 수 있도록 하게 된다.

메모리부(104)는 크레인 설계 시스템을 통해 크레인 설계가 수행되는 동안 발생되는 데이터가 임시적으로 저장되며, 이러한 메모리부(104)로 각종 범용 타입의 램(RAM)과 롬(ROM)이 이용될 수 있다.

저장장치(106)에는 각종 프로그램과 각종 크레인 설계 규격 및 크레인 설계에 관련된 데이터가 저장되며, 크레인 설계과정에서 산출되는 크레인 설계데이터가 저장되며, 최종적으로 산출되는 크레인 설계값이 데이터베이스로 구축되어 저장되게 된다. 이러한 저장장치(106)로는 개인용 단말기(100)에 내장된 하드디스크 드라이브가 이용될 수 있으며, 또한 각종 외부저장장치(미도시)를 이용한 데이터의 갱신/추가 등이 가능함은 당업자에게 자명할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 크레인 설계모듈(140)이 소프트웨어적으로 작성되어 단말기(100)에 탑재되는 경우, 크레인 설계모듈(140)은 물리적으로 저장장치(106)에 저장되게 되며, 주제어부의 제어에 따라 메모리부(104)에 로드되어 크레인 설계 기능을 수행하게 된다.

디스플레이부(110)는 통상적인 단말기(100)에 구비된 일반적인 모니터 등의 디스플레이장치가 이용되며, 크레인 설계모듈(140)이 제공하는 크레인 설계에 관련된 각종 정보제공화면 및/또는 제어화면을 표시하게 된다.

프린터(130)는 최종 완료된 크레인 설계 결과값을 출력하게 된다.

크레인 설계모듈(140)은 디스플레이부(110)를 통해 크레인 설계와 관련된 정보제공화면 및/또는 제어화면을 출력하고, 입력장치(120)를 통해 입력되는 제어신호에 따라 저장장치(106)에 구축된 데이터베이스에서 기존의 크레인 설계값을 추출하여 표시하며, 입력장치(120)를 통해 입력되는 제어신호에 따라 저장장치(106)에 저장된 크레인 설계 규격 및 크레인 설계에 관련된 데이터를 로드하여 사용자의 입력에 따른 크레인 설계 결과값을 산출하여 출력하게 된다. 즉, 크레인 설계모듈()은 사용자의 제어에 따라 데이터베이스로 구축된 크레인 설계값 데이터베이스로부터 사용자가 원하는 설계 결과값을 추출하여 사용자에게 제공할 수도 있으며, 또한, 사용자의 요청에 따라 새로운 크레인 설계 결과값을 산출하는 기능을 수행하게 되는 것이다.

주제어부(102)는 입력장치(120)로부터 출력되는 제어신호에 따라 입력장치(120), 메모리부(104), 저장장치(106), 디스플레이부(110), 프린터(130) 및 크레인 설계모듈(140)을 제어하여 크레인 설계를 수행하게 된다.

보다 바람직하게 본 발명에 따른 크레인 설계모듈(140)은 설계요구 데이터 입력모듈(142), 재료로드 모듈(144), 크레인 설계규정 적용모듈(146), 크레인 설계 규정값 수정모듈(148), 크레인 설계 데이터 산출모듈(150), 산출데이터 적합성 판 단모듈(152), 산출데이터 확인모듈(154) 및 데이터 저장 및 출력모듈(156)을 포함할 수 있다.

설계요구 데이터 입력모듈(142)은 크레인의 타입, 용량, 크레인 설계에 적용할 설계 규정을 입력받게 된다. 크레인 설계에서 가장 중심이 되는 부분은 거더(grider)와 새들(saddle), 호이스트(hoist) 및 각각에 사용되는 모터(motor)이다. 본 발명에 따른 크레인 설계 시스템은 설계요구 데이터 입력모듈(142) 및 재료로드 모듈(144)을 통해 입력되는 설계요구 데이터를 이용하여 사용자가 선택한 기본적인 사양의 거더와 새들, 호이스트 및 각각에 사용되는 모터 설계값을 사용자에게 제공하게 된다. 통상적으로 크레인은 레이티드 로드(rated load)와 스팬(SPAN)으로 그 용량을 표현하게 되며, 여기서 스팬은 거더의 길이라고 볼 수 있다.

본 발명에 따른 설계요구 데이터 입력모듈(142)은 브리지 크레인 타입(Bridge crane type, Over head type)과 모노레일 타입(Monorail type, Under hung type)을 선택 가능한 크레인 타입으로 사용자에게 제공하며, 사용자가 입력장치(120)를 통해서 선택하는 크레인 타입을 저장하고, 그에 따른 크레인 설계과정을 수행하게 된다. 본 발명에서 이용되는 크레인 타입은 호이스트의 위치에 따라서 구분되는 것으로서, 모노레일 타입은 크레인이 설치되는 장소에 거더의 상부 공간이 충분하지 못한 경우 이용되게 된다.

또한, 본 발명에서는 일반적으로 crane 설계 시에는 사용상의 위험 예방을 위하여 crane 구조, 규격 및 성능 등에 관하여 사업주에게 지도/권고할 기술상의 지침을 규정 중 특정한 하나의 규정을 선택하여 크레인 설계에 이용할 수 있도록 하고 있다. 즉 본 발명은 통상적으로 크레인 설계에 이용되는 케이에스(KS, Korean Industrial Standard), 지아이에스(JIS, Japanese Industrial Standard), 씨엠에이에이(CMAA, Crane Manufacturers Association of America), 페프이엠(FEM, Federation Europeenne de la Manutention), 비에스(BS, British Standard) 규정을 사용자에게 제공하고, 사용자의 선택에 따라 상술한 크레인 설계규정 중 특정한 하나의 규정을 선택하여 크레인 설계에 이용하게 된다. 보다 바람직하게 CMMA 규정에 따르는 경우 브리지 크레인 타입의 #70번 규정과 모노레일 타입의 #74번 규정이 이용될 수 있다.

재료로드 모듈(144)은 크레인 설계시 사용할 재료를 입력받고, 필요한 경우 해당 재료에 대한 물성치를 로드하게 된다.

크레인 설계규정 적용모듈(146)은 설계요구 데이터 입력모듈(142) 및 재료로드 모듈(144)을 통해 입력된 설계요구 데이터와 사용자가 선택한 설계 규정을 이용하여 크레인 설계에 이용되는 크레인 설계 기본 설정값(디폴트 값)을 산출하여 출력하게 된다. 이때, 크레인 설계규정 적용모듈(146)은 상기 설계요구 데이터 입력모듈(142)을 통해 입력된 제어신호에 따라 케이에스(KS, Korean Industrial Standard), 지아이에스(JIS, Japanese Industrial Standard), 씨엠에이에이(CMAA, Crane Manufacturers Association of America), 페프이엠(FEM, Federation Europeenne de la Manutention), 비에스(BS, British Standard) 규정 중 어느 하나의 설계규정에 따른 설계규정을 적용하여 크레인 설계 기본 설정값을 산출하게 된다.

크레인 설계 규정값 수정모듈(148)은 크레인 설계규정 적용모듈(146)에 의해 출력된 크레인 설계 기본 설정값에 대한 변경요청이 있는 경우-즉, 사용자가 선택한 규정에 따른 설계 기본 설정값을 변경하여 크레인을 설계하고자 하는 경우-, 변경요청에 따라 상기 크레인 설계 기본 설정값을 변경하게 된다.

크레인 설계 데이터 산출모듈(150)은 크레인 설계 규정값 수정모듈(148)에 의해 변경된 크레인 설계 기본 설정값-변경되지 않은 경우 크레인 설계규정 적용모듈(146)에 의해 산출된 크레인 설계 기본 설정값-을 이용하여 크레인의 각 구성품-거더, 새들, 모터-의 응력, 변형률 및 용량을 산출하게 된다.

산출데이터 적합성 판단모듈(152)은 크레인 설계 데이터 산출모듈(150)에 의해 산출된 크레인의 각 구성품-거더, 새들, 호이스트, 모터-의 데이터가 사용자가 선택한 설계 규정을 만족하는가 판단하게 된다.

산출데이터 확인모듈(154)은 디스플레이부(110)를 통해 크레인 설계 데이터 산출모듈(150)로부터 출력되는 크레인의 각 구성품의 설계 데이터 및 산출데이터 적합성 판단모듈(152)로부터 출력되는 적합성판단 결과를 출력하며, 입력장치(120)로부터 출력되는 제어신호에 따라 결과값을 확인하게 된다. 즉, 산출데이터 확인모듈(154)은 본 발명에 따른 크레인 설계 시스템을 이용하여 설계된 크레인 설계 결과값을 디스플레이부(110)를 통해 표시하며, 사용자가 디스플레이부(110)에 표시된 크레인 설계 결과값을 확인하고 입력장치(120)를 조작하여 출력하는 승인/거부의 제어신호를 수신하여 크레인 설계 결과값을 저장할지 또는 새로이 설계과정을 진행할지 판단하게 된다.

데이터 저장 및 출력모듈(156)은 크레인 설계 결과값이 산출데이터 확인모듈(154)에 의해 승인된 경우 크레인 설계 결과값을 엑셀 등의 파일 포맷으로 저장장치(106)에 저장하며, 프린터(130)를 통해 출력하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 데이터 저장 및 출력모듈(156)은 사용자가 승인한 크레인 설계 결과값을 상술한 하드디스크 등의 저장장치(106)에 데이터베이스로 구축하고, 사용자가 원하는 경우 해당 데이터베이스로부터 특정 크레인 설계 결과값을 추출하여 디스플레이부(110)를 통해 표시하게 된다. 즉 본 발명은 설계 결과값을 데이터베이스로 구축하여 회사의 데이터베이스 확보에도 활용할 수 있으며, 구축된 데이터베이스로부터 기 설계된 설계 결과를 크레인의 용량 등과 같은 항목을 통하여 검색하여 다시 불러올 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 크레인 설계 시스템 제공과정을 나타낸 순서도이고, 도 3 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제공되는 크레인 설계화면을 나타낸 도면이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 크레인 설계 시스템 제공과정에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저 사용자가 본 발명에 따른 크레인 설계모듈(140)이 탑재된 단말기(100)를 이용하여 크레인 설계모듈(140)을 실행시키면, 크레인 설계모듈(140)은 도 3과 같은 크레인 설계 시스템의 메인화면을 디스플레이부에 표시한다. 사용자가 본 발명에 따른 크레인 설계모듈(140)을 이용하여 크레인 설계과정을 시작하게 되면, 크 레인 설계모듈(140)은 도 4와 같은 크레인 설계 시스템의 크레인 설계요구 데이터 입력화면을 제공하고, 필요한 크레인 설계요구 데이터를 입력받는다.

먼저 크레인 설계모듈(140)은 설계할 크레인의 타입을 입력받는다(S200). 상술한 바와 같이 본 발명에서 제공되는 크레인 타입에는 브리지 크레인 타입(bridge crane type)과 모노레일 타입(monorail type) 중 한 가지를 선택할 수 있으며, 크레인 타입의 선정에서는 크레인의 용량을 함께 입력 받을 수 있다(S202).

다음으로 크레인 타입의 선정이 완료되면 설계 시 적용할 설계 규정을 입력받는데, 이때 사용자가 선택할 수 있는 설계규정은 상술한 바와 같이 케이에스(KS, Korean Industrial Standard), 지아이에스(JIS, Japanese Industrial Standard), 씨엠에이에이(CMAA, Crane Manufacturers Association of America), 페프이엠(FEM, Federation Europeenne de la Manutention), 비에스(BS, British Standard) 규정이 있으며, 보다 바람직하게 가장 요구 빈도가 높은 CMAA 규정을 적용될 수도 있다(S204).

다음으로 크레인 설계모듈(140)은 크레인의 재질을 입력받고, 필요한 경우 특정 재질에 따른 물성을 저장장치(106)로부터 로드하게 된다(S206).

이상의 과정이 끝나면 크레인 설계모듈(140)은 상술한 과정에서 입력받은 데이터의 수정요청이 입력되는지 판단하고(S208), 수정요청이 입력되는 경우 상기 S200 단계 내지 S208 단계를 다시 수행하고, 입력되지 않는 경우 입력된 크레인 설계요구 데이터를 저장한 후 다음 단계를 진행한다(S210).

다음으로 크레인 설계모듈(140)은 사용자의 요구에 따라 파라미터 값을 변경 하여 입력받는다(S212 내지 S218). 본 발명에 따른 모든 설계 과정은 크레인 타입 선정 시 입력되는 크레인의 타입과 용량에 따라 그 설계 기본값을 사용자에게 제시하고 변경할 사항이 있을 시에 수정할 수 있도록 고안되었다. 즉, S210 단계에서 저장된 크레인 설계요구 데이터에 따라 산출된 크레인 설계 기본 설정값(디폴트 값)이 미리 산출되어 제공되며, 사용자의 조작에 따라 각각의 크레인 설계 설정값이 변경되어 크레인 설계가 수행되게 되는 것이다.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 크레인 설계 설정값 입력화면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 크레인 설계 설정값 입력화면에서는 () 단계에서 설정된 크레인의 타입과 용량에 따라 산출된 크레인 설계 기본 설정값(디폴트 값)이 설정되어진 상태로 표시되며, 사용자는 고객의 요구에 따라 각 항목들의 값을 수정할 수 있다. 사용자가 도 5a의 [Design DATA2]항목의 버튼을 클릭하면, ()단계에서 입력된 크레인의 타입과 용량에 따라 산출된 크레인 설계 기본 설정값이 제공되며. 각 버튼별 화면은 다음과 같다.

도 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 거더 설정값 입력화면이고, 도 5c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 새들 설정값 입력화면이다. 크레인 설계모듈(140)은 도 5b와 도 5c와 같은 입력화면을 디스플레이부(110)를 통해 제공하고, 입력장치를 통해 입력되는 사용자의 거더 설정값 및 새들 설정값을 입력받는다(S212, S214).

거더(Girder)와 새들(saddle)은 일정한 규격이 없는 박스 형태로 사용해야 할 때와 규격이 정해져 있는 형강을 사용해야 할 때가 있다. 크레인 기초 설계에 있어서 가장 핵심이라고 할 수 있는 거더와 새들은 그 단면 형상이 매우 중요하므로 본 발명에서는 첨부된 도면에 표시된 바와 같이, 일정한 형상의 종류를 제시하고 사용자가 입력하는 형강을 선택하여, 형강에 따른 설정값을 입력받을 수 있도록 하였다. 즉, 사용자는 첨부된 도 5b와 같은 화면을 통해 원하는 거더의 상세 스펙을 입력하여 설계할 수 있으며, 또한, 5c와 같은 화면을 통해 원하는 새들의 형강 종류 및 상세 스펙을 입력하여 설계를 수행할 수 있게 된다.

또한, 박스 형태에 대한 스펙도 설계 초기 단계에 입력된 크레인의 용량에 따라 그 기본 설계 값이 설정된 상태로 사용자에게 제공되며 이후 응력 및 변형률의 결과값을 보고 수정도 가능하다. 본 발명에서 기본적으로 거더와 새들은 크레인의 용량에 따라 그 스펙이 정해지게 되는데, 선주의 요구나, 크레인의 외부 여건에 따라서 그 스펙이 수정될 수 있기 때문에 본 발명에 따른 크레인 설계모듈 상에서도 처음에는 기본 스펙값을 보여주고, 필요에 따라 수정이 가능하다.

도 5d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 메져먼트 화면이다. 사용자는 첨부된 도면과 같은 화면을 보면서 거더와 새들의 설정치를 조정할 수 있다.

도 5e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 호이스트 설정값 입력화면으로서, 크레인 설계모듈(140)은 도 5b와 같은 입력화면을 디스플레이부(110)를 통해 제공하고, 입력장치를 통해 입력되는 사용자의 호이스트 설정값을 입력받는다(S216).

호이스트(Hoist)는 거더(girder) 상부 또는 하부에 위치하며 후크(hook)를 장착하고 있으며 그 타입으로는 더블 타입 노멀 와이어 호이스트(double type normal wire hoist)와 더블 타입 크리프 와이어 호이스트(double type creep wire hoist)가 있다. 본 발명에서는 사용자가 두 타입 중 한 가지를 선택할 수 있도록 되어 있으며 호이스트 또한 설계 초기 단계에 입력된 크레인의 용량에 따라 그 기본 값이 설정된 상태로 제공되며 사용자에 의해 변형될 수 있도록 고안되었다.

도 5f는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이트(Weight) 설정값 입력화면으로서, 크레인 설계모듈(140)은 도 5b와 같은 입력화면을 디스플레이부(110)를 통해 제공하고, 입력장치를 통해 입력되는 사용자의 호이스트 설정값을 입력받는다(S218).

웨이트에서는 거더와 새들의 무게는 처음 크레인의 용량과 기본 파라미터 입력값을 통하여 자동으로 계산되므로 크레인 설계모듈(140) 상에서는 수정할 필요가 없도록 되어 있다. 그러나 그 외 악세서라와 빔(beam)의 훅 블락(hook block)의 무게는 사용자에 의해 입력을 받아야 하며 디폴트 값은 0으로 셋팅되어 제공된다.

다음으로 크레인 설계모듈(140)은 상술한 과정을 통해 크레인 설계에 필요한 파라미터값의 입력이 끝나면 설계를 위해 제시된 거더(girder), 새들(saddle), 호이트스(hoist), 모터(motor)의 파라미터값이 S204 단계에서 선택된 설계 규정을 만족하는지의 여부를 확인하고 이를 출력한다(S220). 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 거더 및 새들 설계결과 표시화면이으로서, 크레인 설계모듈(140)은 입력된 설정값을 이용하여 산출된 거더와 새들의 응력 및 변형율을 계산하고, 산출된 값이 선택된 설계규정의 허용치를 만족하는 판단하여 표시한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터 설계결과 표시화면으로서, 크레인 설계모듈(140)은 첨부된 도면과 같은 화면을 사용자에게 제공하고, 입력장치(120)를 통해 입력되는 모터 설계에 필요한 규정 값을 수신하여 모터의 설계 값을 산출한 후, 그 설계 값과 산출된 값이 선택된 설계규정의 허용치를 만족하는 판단하여 표시한다(S222, S224).

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 최종 크레인 설계값 표시화면이다.

마지막으로 본 발명에 따른 크레인 설계모듈(140)은 상술한 과정을 통해 설계 규정을 만족하는 거더(girder), 새들(saddle), 모터(motor)의 설계 결과값 산출이 완료되면 이를 디스플레이부(110)를 통해 표시하고, 사용자가 입력장치를 이용하여 설계 결과값을 승인하는 경우 해당 설계 결과값을 저장/출력한다(S228).

만약, 사용자가 설계 변경 요구가 있을 시에는 크레인 설계모듈(140)은 상술한 S212 내지 S224 단계를 반복수행하여 변화되어 입력되는 설정값을 이용하여 최종 설계 결과값을 산출하고 이를 사용자에게 제공한다(S226).

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 크레인 설계 시스템 및 그 제공방법에 따르면 복잡한 크레인 설계 규정에 대한 학습이 부족한 설계 비 숙련자도 간단한 데이터 입력만으로 크레인의 설계 데이터를 산출할 수 있고, 설계 작업 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 크레인 설계 데이터의 일관성을 유지할 수 있으며, 작업자의 실수로 인한 설계 데이터 오류를 방지 할 수 있어 신뢰성 있는 데이터를 산출할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 간단한 조작을 통해 크레인 설계값을 손쉽게 변경하고, 그 결과를 확인 할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 사용자의 조작에 따라 제어신호를 출력하여 사용자의 입력 작업을 편리하게 해주는 입력장치;

   데이터의 임시 저장공간으로 이용되는 메모리부;

   각종 프로그램과 각종 크레인 설계 규격 및 크레인 설계에 관련된 데이터가 저장되며, 크레인 설계과정에서 산출되는 크레인 설계데이터가 저장되며 최종적으로 출력되는 크레인 설계값이 데이터베이스로 구축되는 저장장치;

   크레인 설계에 관련된 각종 정보제공화면 및/또는 제어화면을 표시하는 디스플레이부;

   최종 완료된 크레인 설계 결과값을 출력하는 프린터;

   상기 디스플레이부를 통해 크레인 설계와 관련된 정보제공화면 및/또는 제어화면을 출력하고, 상기 입력장치를 통해 입력되는 제어신호에 따라 상기 저장장치에 구축된 데이터베이스에서 기존의 크레인 설계값을 추출하여 표시하며, 상기 저장장치에 저장된 상기 크레인 설계 규격 및 상기 크레인 설계에 관련된 데이터를 로드하여 사용자의 입력에 따른 크레인 설계 결과값을 산출하여 출력하고 상기 저장장치에 데이터베이스로 구축하는 크레인 설계모듈; 및

   상기 입력장치, 상기 메모리부, 상기 저장장치, 상기 디스플레이부, 상기 프린터 및 상기 크레인 설계모듈을 제어하여 크레인 설계를 수행하는 주제어부를 포함하되,

   상기 크레인 설계모듈은 크레인 설계요구 데이터에 따라 산출된 크레인 설계 기본 설정값(디폴트 값)을 미리 산출하여 제공하고, 사용자의 조작에 따라 변경되는 각각의 크레인 설계 설정값(거더(girder) 설정값, 새들(saddle) 설정치, 호이스트(hoist) 타입과 설정값, 웨이트(weight) 설정값)을 이용하여 크레인 설계값을 산출하며, 산출된 크레인 설계값이 사용자가 선택한 설계규정에 의거하여 크레인의 각 구성품의 응력 및 변형율이 설계규정의 허용치 범위내에 있는지 판단하고 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 크레인 설계 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 크레인 설계모듈은,

   크레인의 타입, 용량, 크레인 설계에 적용할 설계 규정을 입력받는 설계요구 데이터 입력모듈;

   크레인 설계시 사용할 재료를 입력받고, 필요한 경우 해당 재료에 대한 물성치를 로드하는 재료로드 모듈;

   상기 설계요구 데이터 입력모듈 및 상기 재료로드 모듈을 통해 입력된 설계요구 데이터와 사용자가 선택한 설계 규정을 이용하여 크레인 설계에 이용되는 크레인 설계 기본 설정값(디폴트 값)을 산출하여 출력하는 크레인 설계규정 적용모듈;

   상기 크레인 설계규정 적용모듈에 의해 출력된 크레인 설계 기본 설정값에 대한 변경요청이 있는 경우, 상기 변경요청에 따라 상기 크레인 설계 기본 설정값을 변경하는 크레인 설계 규정값 수정모듈;

   상기 크레인 설계 규정값 수정모듈에 의해 변경된 크레인 설계 기본 설정값을 이용하여 크레인의 각 구성품-거더, 새들, 모터-의 응력, 변형률 및 용량을 산출하는 크레인 설계 데이터 산출모듈;

   상기 크레인 설계 데이터 산출모듈에 의해 산출된 크레인의 각 구성품의 데이터가 사용자가 선택한 설계 규정을 만족하는가 판단하는 산출데이터 적합성 판단 모듈;

   상기 디스플레이부를 통해 상기 크레인 설계 데이터 산출모듈로부터 출력되는 크레인의 각 구성품의 설계 데이터 및 상기 산출데이터 적합성 판단모듈로부터 출력되는 적합성판단 결과를 출력하며, 상기 입력장치로부터 출력되는 제어신호에 따라 결과값을 확인하는 산출데이터 확인모듈; 및

   상기 산출데이터 확인모듈에 의해 확인된 크레인 설계 결과값을 상기 저장장치에 데이터베이스로 구축하고 상기 프린터를 통해 출력하며, 사용자가 원하는 경우 상기 입력장치로부터 출력되는 조건에 따라 상기 데이터베이스로부터 특정 크레인 설계 결과값을 추출하여 디스플레이부를 통해 표시하는 데이터 저장 및 출력모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 설계 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 크레인 설계규정 적용모듈은 상기 설계요구 데이터 입력모듈을 통해 입력된 제어신호에 따라 케이에스(KS, Korean Industrial Standard), 지아이에스(JIS, Japanese Industrial Standard), 씨엠에이에이(CMAA, Crane Manufacturers Association of America), 페프이엠(FEM, Federation Europeenne de la Manutention), 비에스(BS, British Standard) 규정중 어느 하나의 설계규정에 따른 설계규정을 적용하는 것을 특징으로 하는 크레인 설계 시스템.
4. 컴퓨터로 실행 가능한 크레인 설계 시스템 제공방법에 있어서,

   (a) 크레인 타입을 입력받는 단계;

   (b) 크레인의 용량(capacity)과 스팬(span)을 입력받는 단계;

   (c) 크레인 설계에 적용될 설계규정 선택을 입력받는 단계;

   (d) 크레인의 재질(material)을 입력받는 단계;

   (e) 상기 (a)단계 내지 (d)단계에서 입력된 데이터의 수정요청이 입력되는지 판단하고, 수정요청이 입력되는 경우 상기 (a)단계 내지 (d)단계를 다시 수행하고, 입력되지 않는 경우 입력된 크레인 설계요구 데이터를 저장한 후 다음 단계를 진행하는 단계;

   (f) 크레인 설계 설정값을 입력받고, 상기 (e) 단계에서 저장된 크레인 설계요구 데이터에 입력되는 크레인 설계 설정값을 적용하여 설계 결과값을 산출하고 표시하는 단계; 및

   (g) 설계 결과값 수정요청이 입력되는지 판단하고, 수정요청이 입력되는 경우 상기 (f)단계를 다시 수행하며, 입력되지 않는 경우 설계 결과값을 저장하고 상기 설계 결과값을 이용하여 데이터베이스를 구축하는 단계를 포함하되,

   상기 (a) 단계는 브리지 크레인 타입(bridge crane type) 또는 모노레일 타입(monorail type) 중 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 크레인 설계시스템 제공방법.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,

   상기 (c) 단계는 케이에스(KS, Korean Industrial Standard), 지아이에스(JIS, Japanese Industrial Standard), 씨엠에이에이(CMAA, Crane Manufacturers Association of America), 페프이엠(FEM, Federation Europeenne de la Manutention), 비에스(BS, British Standard) 규정을 제공하고 사용자의 선택에 따라 상술한 설계규정 중 어느 하나의 설계규정을 결정하는 것을 특징으로 하는 크레인 설계시스템 제공방법.
7. 제4항에 있어서,

   상기 (f) 단계는 상기 (e) 단계에서 저장된 크레인 설계요구 데이터에 따라 산출된 크레인 설계 기본 설정값(디폴트 값)이 미리 산출되어 제공되며, 사용자의 조작에 따라 각각의 크레인 설계 설정값이 변경되는 것을 특징으로 하는 크레인 설계시스템 제공방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 (f) 단계는,

   (f1) 거더(girder) 설정값을 입력받되, 거더에 일정한 규격이 정해져 있는 형강을 사용하지 않아도 무방한 경우 거더 설정값만을 입력받으며, 만약 거더에 일정한 규격이 정해져 있는 형강을 사용해야 하는 경우 여러가지 타입의 형강을 제시하고, 형각 타입과 형강 타입에 따른 거더 설정값을 입력받는 단계;

   (f2) 새들(saddle) 설정치를 입력받되, 새들에 일정한 규격이 정해져 있는 형강을 사용하지 않아도 무방한 경우 새들 설정값만을 입력받으며, 만약 새들에 일정한 규격이 정해져 있는 형강을 사용해야 하는 경우 여러가지 타입의 형강을 제시하고, 형각 타입과 형강 타입에 따른 새들 설정값을 입력받는 단계;

   (f3) 호이스트(hoist) 타입과 설정값을 입력받는 단계; 및

   (f4) 웨이트(weight) 설정값을 입력받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 설계시스템 제공방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 (f) 단계는,

   (f5) 상기 (f4) 단계 이후에 상기 (f1) 단계 내지 상기 (f4) 단계에서 입력된 설정값을 이용하여 크레인 설계값을 산출하고, 산출된 크레인 설계값이 상기 (c) 단계에서 선택된 설계규정에 의거하여 크레인의 각 구성품의 응력 및 변형율이 설계규정의 허용치 범위내에 있는지 판단하고 결과를 출력하는 단계; 및

   (f6) 크레인에 이용될 모터의 설계하기 위한 설정값을 입력받아 모터를 설계하고, 상기 (c) 단계에서 선택된 설계규정에 의거하여 설계된 모터가 설계규정을 만족하는지 판단하고 결과를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 설계시스템 제공방법.

Images