KR100805017B1 - 와이어 로프 마모량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이어 로프 마모량 측정장치에 관한 것으로, 전 산업 현장 및 제철소 전 공장에서 와이어 로프를 사용하는 설비들 (크레인, 호이스트, 루프 카, 엘리베이터 등)의 와이어 로프의 마모 정도와 소선의 단선상태 등을 상기 설비들이 가동되는 동안 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 와이어 로프를 지지하는 가이드 롤러; 상기 가이드 롤러와 맞은편에 위치하고 게이지 롤러 암의 일측과 결합되며, 상기 가이드 롤러와의 사이에서 와이어 로프를 지지하고 와이어 로프의 마모 상태를 감지하는 게이지 롤러; 및 상기 게이지 롤러 암의 다른 측에 형성되고, 와이어 로프 마모 상태에 따른 상기 게이지 롤러의 변위를 측정하여 표시하는 엔코더 장치부; 를 포함하고, 상기 엔코더 장치부는 상기 게이지 롤러 암과 일체로 형성된 섹터기어; 상기 섹터기어와 맞물리는 피니언 축; 및 상기 피니언 축과 연결된 엔코더; 를 포함하며, 상기 게이지 롤러가 와이어 로프의 마모량 측정 값을 상기 게이지 롤러 암을 통해 상기 섹터기어의 회전으로 전달하면 그에 따라 피니언 축이 회전하고 엔코더를 통해 상기 측정값을 표시하도록 구성되는 와이어 로프 마모량 측정장치에 관한 것이다.

와이어, 로프, 마모, 측정, 게이지, 롤러

Description

와이어 로프 마모량 측정장치 { APPARATUS FOR MEASURING MAGNITUDE OF WEAR OF WIRE ROPE }

도 1은 본 발명에 따른 와이어 로프 마모량 측정장치의 전체구성도;

도 2는 본 발명에 따른 게이지 롤러 장치부의 구성도;

도 3은 본 발명에 따른 가이드 롤러 장치부의 구성도;

도 4는 본 발명에 따른 게이지 롤러 장치부의 평면도;

도 5a는 본 발명에 따른 가이드 롤러 장치부의 평면도;

도 5b는 상기 가이드 롤러 장치부의 라쳇 가이드 바 블럭의 구성도;

도 6은 상기 게이지 롤러 장치부의 게이지 롤러 조정블럭의 사시도; 및

도 7은 본 발명에 따른 엔코더 장치부의 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1.........본 발명의 장치 2.........게이지 서포트

3.........와이어 로프 10........게이지 롤러 장치부

12........게이지 롤러 14........게이지 롤러 암

16........게이지 롤러 조정블럭 18........조정블럭 웜

40........가이드 롤러 장치부 42........가이드 롤러

44,45.....가이드 롤러 바 46........가이드 바 고정판

48........라쳇 가이드 바 블럭 50........인장 스프링 서포트

51........인장 스프링 70........엔코더 장치부

72........인장스프링 74........섹터기어

76........엔코더 78........피니언 축

80........엔코더 반전 오피 엠프 87........트리거

본 발명은 와이어 로프 마모량 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전 산업 현장 및 제철소 전 공장에서 와이어 로프를 사용하는 설비들 (크레인, 호이스트, 루프 카, 엘리베이터 등)의 와이어 로프의 마모 정도와 소선의 단선상태 등을 상기 설비들이 가동되는 동안 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 크레인, 호이스트, 루프 카, 엘리베이터 등의 와이어 로프를 사용하는 설비들에서의 와이어 로프의 마모는 일정하게 발생하는 것이 아니라, 특정부분이 급격히 마모되는 경우가 많이 발생한다. 또한 와이어 로프 일부분의 소선이 절손되거나 마모되면 그 부분에 집중하중이 계속 작용하여 와이어 로프 전체가 절손된다.

상기 절손을 방지하기 위해 점검자가 전체 와이어 로프 중의 일부분의 와이어 로프 마모 한계치( 공칭직경의 7% 이내) 및 소선의 단선수( 전 소선수의 10% 이내) 등을 버어니어 캘리퍼스 등과 같은 측정장비로 측정하거나 목측하여 인위적으 로 판단한 결과를 바탕으로 상태를 판정한다. 이러한 상태 판정 결과를 바탕으로 와이어 로프의 각각의 사이즈별로 와이어 로프의 교체 주기를 정하여 교체 주기마다 즉시 교체하는 방식을 취하고 있다.

그러나 이러한 방식은 교체 주기 전에 와이어 로프의 일부분의 손상이 있을 때 이를 감지하여 예방하기가 어려우며, 또한 교체 주기에 맞추어 교체를 하는 경우 손상되지 않은 와이어 로프를 교체해야 하는 경우가 발생할 수도 있다는 문제점이 발생하게된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 교체 주기 전에 와이어 로프의 손상이 있는 것을 설비가 가동 중인 상태에서 측정하여 와이어 로프의 절손이나 손상을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 전체 와이어 로프의 마모와 소선의 손상 등을 정밀하게 측정하여 와이어 로프의 철저한 관리를 도모하며, 안전사고가 발생하는 것을 방지할 수 있는 와이어 로프 마모량 측정장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 와이어 로프를 지지하는 가이드 롤러;

상기 가이드 롤러와 맞은편에 위치하고 게이지 롤러 암의 일측과 결합되며, 상기 가이드 롤러와의 사이에서 와이어 로프를 지지하고 와이어 로프의 마모 상태를 감지하는 게이지 롤러; 및

상기 게이지 롤러 암의 다른 측에 형성되고, 와이어 로프 마모 상태에 따른 상기 게이지 롤러의 변위를 측정하여 표시하는 엔코더 장치부; 를 포함하고,
상기 엔코더 장치부는 상기 게이지 롤러 암과 일체로 형성된 섹터기어; 상기 섹터기어와 맞물리는 피니언 축; 및 상기 피니언 축과 연결된 엔코더; 를 포함하며, 상기 게이지 롤러가 와이어 로프의 마모량 측정 값을 상기 게이지 롤러 암을 통해 상기 섹터기어의 회전으로 전달하면 그에 따라 피니언 축이 회전하고 엔코더를 통해 상기 측정값을 표시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어 로프 마모량 측정장치를 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다. 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 부호를 사용하고 반복적인 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 와이어 로프 마모량 측정장치의 전체구성도, 도 2는 본 발명에 따른 게이지 롤러 장치부의 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 가이드 롤러 장치부의 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 게이지 롤러 장치부의 평면도, 도 5a는 본 발명에 따른 가이드 롤러 장치부의 평면도, 도 5b는 상기 가이드 롤러 장치부의 라쳇 가이드 바 블럭의 구성도, 도 6은 상기 게이지 롤러 장치부의 게이지 롤러 조정블럭의 사시도, 및 도 7은 본 발명에 따른 엔코더 장치부의 회로도이다.

본 발명의 장치(1)는 도 1에서 도시한 바와 같이 권상 또는 권하 중인 와이어 로프 특정을 위한 게이지 롤러(12)를 포함하는 게이지 롤러 장치부(10)와 게이지 롤러가 정밀하게 측정을 할 수 있도록 와이어 로프를 지지하는 가이드 롤러(42)를 포함하는 가이드 롤러 장치부(40) 및 게이지 롤러가 와이어 로프의 마모량 만큼 이동되면 게이지 롤러 암(14)의 일측단에 위치한 섹터기어(74)가 회전되면서 이를 수치적으로 나타내는 엔코더 장치부(70)를 포함한다.

게이지 롤러 장치부(10)는 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이 와이어 로프(3)의 직경과 일치하도록 외측이 반원형으로 된 롤러로 구성된 게이지 롤러(12)를 포 함한다. 상기 게이지 롤러(12)는 게이지 롤러 암(14)과 지지핀(13)에 의해 결합되고, 와이어 로프가 권상 또는 권하시에 회전되는 구조로 되어 있다. 각 설비의 와이어 로프(3)의 직경의 크기에 따라 그에 맞는 크기의 게이지 롤러(12)를 사용할 수 있도록 되어 있다. 와이어 로프의 직경이 감소하는 경우 상기 게이지 롤러(12)가 와이어 로프(3)를 지지하는 가이드 롤러(42)와 서로 접촉되지 않도록 하기 위해 각 롤러 사이는 일정한 간격을 유지하는 구조로 되어 있다. 게이지 롤러(12)를 결합한 게이지 롤러 암(14)은 게이지 롤러 조정블럭 핀(17)을 기준으로 게이지 롤러(12)측 길이에 대하여 섹터기어(74) 측의 길이의 비가 몇 배 이상 긴 구조로 되어있으며, 약 120°의 각도로 구부러져 있는 형상을 가진다. 게이지 롤러 암(14)은 게이지 롤러(12)와의 결합부위의 반대쪽 끝단이 섹터기어(74)로 되어있으며 게이지 롤러 암(14)의 구부러진 부분이 게이지 롤러 조정블럭(16)에 핀(17)으로 연결되어있다. 상기 게이지 롤러 조정블럭(16)은 게이지 서포트(2)에 고정되고, 워엄 나사 홈(22)이 가공되어 있으며, 워엄나사(18)는 상기 워엄 나사 홈(22)을 따라 조정블럭의 위치를 조정할 수 있다.

도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이 가이드 롤러 장치부(40)는 가이드 바 고정판(46)에 고정볼트(47)로 체결되는 가이드 롤러 바(44,45)를 포함한다. 상기 가이드 롤러 바(44,45)는 가이드 롤러(42)와 결합되고 가이드 바 블럭(49)과 라쳇 가이드 바 블럭(48)의 구멍을 관통하여 상기 가이드 바 고정판(46)에 체결된다. 상기 가이드 바 고정판(46)은 인장 스프링 서포트(50)의 인장 조절 볼트(52)에 삽입된 인장 스프링(51)에 의해 인장력을 받고 상기 인장 조절 볼트에 체결된 인장 조절 너트(53)에 의해 고정되고 또한 조절된다. 상기 가이드 롤러 바(44,45)가 삽입되는 가이드 바 블럭(48,49)은 인장 스프링 서포트(50)의 중공 축 속으로 삽입되며, 상기 라쳇 가이드 바 블럭(48)의 나사부가 다른 가이드 바 블럭(49)의 암나사부와 체결되어 인장 스프링 서포트(50)가 임의의 각도로 회전할 수 있도록 구성된다.

라쳇 가이드 바 블럭(48)은 라쳇홈이 생성된 원형판(54)과 라쳇 볼(55)에 의해 임의의 각도로 회전과 멈춤이 가능하도록 구성된다. 상기 라쳇 볼(55)은 게이지 서포트(2)에 결합된 라쳇 스프링(56)의 인장력을 받는다.

도 3의 그림과 같이 엔코더 장치부(70)는 게이지 롤러 암(14)과 일체로 연결된 섹터기어(74)를 포함한다. 섹터기어(74)는 엔코더(76)와 연결된 피니언 축(78)과 맞물려서 섹터기어(74)의 일정량의 회전에 따라 엔코더(76)를 회전시킨다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 와이어 로프 마모량 측정장치(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 권상 또는 권하 중인 와이어 로프(3)의 마모량을 측정하기 위하여 와이어 로프를 사용하는 설비의 와이어 로프(3) 전체가 통과할 수 있는 적정위치에 게이지 서포트(2)를 설치한 다음, 와이어 로프의 직경과 일치하는 롤러를 각각 게이지 롤러(12) 및 가이드 롤러(42)로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이 가이드 롤러(42)에 와이어 로프(3)가 일정한 인장력을 유지하며 접촉되도록 하기 위해 인장 스프링 서포트(50)에 있는 인장 조절 볼트(52)에 삽입된 가이드 롤러 인장 스프링(51)이 가이드 바 고정판(47)을 밀게된다. 상기 가이드 바 고정판(47)의 스프링 인장량은 인장 조정 너트(53)에 의 해 조절되고 상기 인장량은 가이드 롤러(42)가 와이어 로프(3)를 지지하는데 충분한 값을 갖도록 조정된다.

인장 스프링 서포트(50)는 각각의 가이드 바 블럭(48,49)들이 나사결합하여 게이지 서포트(2)와 마찰 없이 회전이 되도록 일정한 간격을 갖도록 구성된다. 따라서 게이지 롤러 암(14)의 회전에 따라 게이지 롤러(12)의 위치와 일치되도록 조정되어 권상 또는 권하 중인 와이어 로프를 지지하게 되는 것이다.

게이지 롤러(12)가 권상 또는 권하 중인 와이어 로프(3) 마모량을 측정하기 위해서, 우선적으로 하중이 걸려있지 않고 정지된 상태에서 와이어 로프의 초기 측정값을 설정해야 한다. 도 6에 도시한 바와 같이 게이지 롤러 조정블럭(16)에 가공된 웜 나사 홈(22)을 따라 게이지 서포트(2)에 고정된 게이지 조정 블럭 웜(18)을 회전시킨다. 이때 게이지 서포트(2)에 있는 가이드 홈을 따라 게이지 조정블럭(16)이 이동하게 되고, 게이지 롤러(12)가 결합된 게이지 롤러 암(14)이 조정블럭 핀(17)을 중심으로 와이어 로프에 대하여 일정한 각도로 기울어지게 된다. 상기 게이지 롤러 암(14)은 인장스프링(72)을 통해서 게이지 서포트(2)와 결합되어 있으며, 상기 게이지 롤러 암(14)이 기울어지면서 게이지 롤러(12)가 와이어 로프(3)와 밀착하게 되면 이때의 위치값이 엔코더에 의해 초기값으로 설정된다.

상기와 같이 초기값이 설정되면, 권상 또는 권하 중인 와이어 로프(3)의 마모량에 따라 게이지 롤러 암(14)이 조정블럭 핀(17)을 기준으로 미세하게 회전하게 되고, 섹터기어(74) 측의 암이 섹터기어(74)와 게이지 서포트(2)에 결속된 인장스 프링(72)의 장력으로 섹터기어(74)와 맞물린 피니언 축(78)을 회전시킨다. 상기 게이지 롤러(12) 측 암의 길이보다 섹터기어(74) 측 암의 길이가 몇 배 이상 길기 때문에 게이지 롤러 암(14)의 미세 회전으로도 피니언 축(78)을 충분한 크기만큼 회전시킬 수 있다. 상기 피니언 축(78)과 동일축 상에 결합된 엔코더(76)가 피니언 축과 동시에 회전을 하게되고, 엔코더(76)는 상기 값을 산출하여 나타낸댜.

또한, 와이어 로프(3) 상의 소선이 단선되어 잔류 단선이 와이어 로프에 남아있는 경우 게이지 롤러 암(14)이 급격하게 회전되므로, 섹터기어(74)와 맞물린 피니언(77)이 급격하게 회전하게 되어 엔코더(76)가 이를 즉시 검지하게 됨으로써 소선의 단선상태도 확인할 수 있다.

도 7에 도시한 바와 같이 엔코더 장치부(70)의 작동을 설명하면 다음과 같다. 권상 또는 권하 중인 와이어 로프(3)가 기준 설정치 이하로 마모되거나 단선되었을 때 게이지 롤러(12)가 움직인다. 게이지 롤러 암(14)이 회전하게 되어 엔코더(76)가 구동하여 엔코더에서 값이 검출된다. 이때 엔코더 반전 오피 엠프(80) 입력단에서의 엔코더(76)의 값은 (+)값이 검출되고, 가변저항을 조정하여 엔코더 반전 오피 엠프(80)의 출력 값을 0 ~ 10V 가 되도록 한다. 엔코더 반전 오피엠프(80)의 출력 값이 (+)값이 되면 정출력을 발생시키기 위해 비례 오피 엠프(81)를 사용한다. 비례 오피 엠프(81)의 입력 값이 (+)값이므로 -15V의 값을 걸어주어 비례 오피 엠프(81)의 출력이 항상 (+)값만 검출되게 회로를 구성한다. 비례 오피 엠프(81)의 출력 값이 아날로그 값이 되므로 디스플레이 계기(83)에 숫자를 표시하기 위해서 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 장치(82)를 사용하여 와이어 로프 마모량을 항상 감지할 수 있도록 회로를 구성한다.

엔코더(76)의 출력 값을 받아 기준 값 이하 검출용 트리거 신호회로(84)에서 설정치(5.9V) 이하가 되면 제1 릴레이(85) 입력단자에 24V의 전압이 가해지고, 제1 릴레이(85)가 동작하게 된다. 이때 제1 릴레이(85)의 접점이 동작하여 부져(86)를 울려주어 와이어 로프(3)가 심하게 마모되었다는 신호를 알려주게 된다.

와이어 로프(3)의 소선이 단선되는 때는 게이지 롤러(12)가 동작하여 엔코더(76)의 값이 변화하게 된며, 이때 출력값이 기준 값보다 올라가면(7V이상) 기준값 이상 검출용 트리거(87)가 동작하여 제2 릴레이(88) 입력단자에 전압이 가해진다. 제2 릴레이(88)의 접접이 동작하면 부져(86)가 울려서 와이어 로프(3)의 소선이 단선된 것을 알려주게 되는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면 게이지 롤러(12)를 포함하는 게이지 롤러 장치부(10)와 가이드 롤러(42)를 포함하는 가이드 롤러 장치부(40) 및 엔코더 장치부(70)를 포함하도록 구성하였으므로, 설비가 가동 중인 상태에서 와이어 로프의 마모정도와 소선의 단선유무를 교체 주기 전에 측정할 수 있는 유리한 효과가 있는 것이다.

그리고, 본 발명은 와이어 로프의 철저한 관리를 도모하며, 교환 주기 전에 와이어 로프가 끊어지거나 손상되어 인명재해 및 설비사고가 발생하는 것을 방지할 수 있는 와이어 로프 마모량 측정장치를 제공하는 유리한 효과가 있는 것이다.

Claims (6)

1. 와이어 로프를 지지하는 가이드 롤러;

   상기 가이드 롤러와 맞은편에 위치하고 게이지 롤러 암의 일측과 결합되며, 상기 가이드 롤러와의 사이에서 와이어 로프를 지지하고 와이어 로프의 마모 상태를 감지하는 게이지 롤러; 및

   상기 게이지 롤러 암의 다른 측에 형성되고, 와이어 로프 마모 상태에 따른 상기 게이지 롤러의 변위를 측정하여 표시하는 엔코더 장치부; 를 포함하고,

   상기 엔코더 장치부는 상기 게이지 롤러 암과 일체로 형성된 섹터기어; 상기 섹터기어와 맞물리는 피니언 축; 및 상기 피니언 축과 연결된 엔코더; 를 포함하며, 상기 게이지 롤러가 와이어 로프의 마모량 측정 값을 상기 게이지 롤러 암을 통해 상기 섹터기어의 회전으로 전달하면 그에 따라 피니언 축이 회전하고 엔코더를 통해 상기 측정값을 표시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어 로프 마모량 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가이드 롤러는 양단이 가이드 롤러 바와 결합되고;

   상기 가이드 롤러 바는 가이드 바 블럭과 라쳇 가이드 바 블럭을 관통하여 가이드 바 고정판에 체결되고;

   상기 가이드 바 블럭은 상기 라쳇 가이드 바 블럭과 인장 스프링 서포트 내에서 나사 결합하고; 그리고

   상기 라쳇 가이드 바 블럭은 라쳇홈이 형성된 원형판과 라쳇 스프링의 인장력을 받는 라쳇 볼에 의해 임의의 각도로 회전과 멈춤이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어 로프 마모량 측정장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 가이드 바 고정판은 상기 인장 스프링 서포트의 인장 조절 볼트에 삽입된 인장 스프링에 의해 인장력을 받고 상기 인장 조절 볼트에 체결되는 인장 조절 너트에 의해 고정되고 인장력이 조절되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어 로프 마모량 측정장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 게이지 롤러는 게이지 롤러 암의 일측에 결합되고;

   상기 게이지 롤러 암은 약 120°의 각도로 구부러져 있으며, 구부러진 부위에서 게이지 롤러 조정블럭과 핀 결합을 하고, 구부러진 부위에서 게이지 롤러 측의 길이보다 반대측의 길이가 몇 배 이상 긴 형상을 갖고;

   상기 게이지 롤러 조정블럭은 웜 나사 홈이 형성되어 웜 나사를 통해 상기 게이지 조정블럭의 위치를 조정할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어 로프 마모량 측정장치.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 엔코더는 검출된 값을 엔코더 반전 오피 엠프에 입력하여 가변저항의 조정을 통하여 출력값을 얻고;

   상기 엔코더 반전 오피 엠프의 출력값은 트리거 신호 회로에 입력되고 상기 오피 엠프의 출력값이 설정치 이하가 되면 제1 릴레이를 동작하여 와이어 로프의 마모를 알려주고;

   상기 엔코더 반전 오피 엠프의 출력값은 트리거 신호 회로에 입력되고 상기 오피 엠프의 출력값이 설정치 이상이 되면 제2 릴레이를 동작하여 와이어 로프 소선의 단선상태를 알려주도록 구성된 와이어 로프 마모량 측정장치.

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