KR100860624B1

KR100860624B1 - 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치

Info

Publication number: KR100860624B1
Application number: KR1020070038339A
Authority: KR
Inventors: 오철규
Original assignee: 오철규
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2008-09-29

Abstract

본 발명은 도르래(Sheave) 회전력의 자가발전기를 부착한 크레인 후크(Hook)장착용 무선 과부하방지장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 산업현장에 설치되어 운전되는 크레인의 과부하를 검출하여 사고를 예방할 수 있는 과부하 방지장치에 있어서, 후크에 하중센서와, 최대 통신거리 1.2 Km 이고 전파 간섭이 적은 블루투스 표준통신의 콘트롤러가 설치되도록 구비하여; 상기 콘트롤러에는 스트레인 게이지의 미세한 신호전압을 검출하여 외부 노이즈를 차단하는 필터부, 아날로그 신호증폭부, 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하여 원칩 마이크로프로세서가 읽어 들일 수 있는 아날로그/디지털 변환부 및, 변환된 데이터를 연산 해독하여 콘트롤하는 상기 원칩 마이크로프로세서가 내장되도록 포함한 것을 그 특징으로 한다.

도르래, 자가발전기, 크레인, 후크, 무선 과부하방지장치

Description

크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치{RF OVER LOAD LIMITER FOR CRANE HOOK}

도 1 은 본 발명의 무선 과부하방지장치가 설치된 크레인을 도시해 놓은 장착도,

도 2 및 도 3 은 도 1 에 도시된 후크에 무선 과부하방지장치가 설치되어 있는 상태도,

도 4 는 본 발명의 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치에서 하중검출을 위한 콘트롤러의 블록도,

도 5 는 본 발명의 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치에서 자가발전기를 이용한 밧데리 충전의 구조도,

도 6 은 본 발명의 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치에서 스트레인 게이지의 파워콘트롤을 나타낸 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 크레인 20 : 후크

22 : 콘트롤러 24 : 자기발전 구동부

26 : 하중센서

본 발명은 크레인 과부하 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도르래(Sheave) 회전력의 자가발전기를 부착한 크레인 후크(Hook)장착용 무선 과부하방지장치에 관한 것이다.

고하중의 인양물을 들어올리는 장치로서 크레인이 사용되고 있는 바, 이러한 크레인에는 부움(Boom)이 고정된 고정식과, 부움이 다단으로 신축될 수 있는 텔레스코프식의 직진식 및 하나 이상의 부움을 접을 수 있는 굴절식이 있다.

상기 크레인들 중 직진식 크레인은 다단의 부움이 텔레스코프식으로 결합된 텔레실린더와, 이 텔레실린더를 지지하는 데릭을 구비하고 있으며, 인양되는 인양물을 들어 올리기 위한 윈치가 설치되어 있다.

또한, 상기 크레인은 통상적으로 이동을 원활하게 하기 위해 소정의 운반 수단, 즉 대형 트럭 등에 탑재되어 사용되고 있으며, 이동 후 수평을 유지하기 위한 수단으로 아웃트리거(Outrigger)가 설치되어 있다.

한편, 원활하고 편리한 작업을 위해 산업 현장에서는 수많은 종류의 크레인이 배치되어 물건의 하역 및 무거운 중량물의 이동을 담당한다.

이와 같이 편리한 크레인이 규정 하중을 견디지 못하고 전복된다면 엄청난 재난이 발생 될 것이다.

상기 재난을 방지하기 위한 방법 중에 하나로서 크레인 과부하방지장치는 크레인의 안전을 위해 필요한 장치로써 설치되어 있다.

상기 크레인 안전장치는 모든 크레인에 쉽게 설치 및 시운전되어 동작되어야 하는 데, 종래의 크레인 과부하방지장치로서 장착되어 있는 대부분의 과부하방지장치를 위한 센서는 크레인의 상부에 장착되어 있어, 설치 위치의 어려움뿐만 아니라 추락 등의 위험이 뒤따른다는 문제점이 있었다.

대다수 중소형 크레인은 가격 문제로 인하여 정상 동작되지 않는 전기식 과부하방지장치가 장착되어 있다.

이는 크레인 및 작업자의 안전에 막대한 위험이 따를 수도 있다.

또한, 하중센서가 크레인의 상부에 설치되어야 함으로, 설치시 추락 등의 위험과 공간협소로 인한 설치상의 어려움이 뒤따랐고, 설치된 콘트롤러까지 유선으로 배선해야한다는 번거로움이 있다.

상기 하중센서 단독으로 동작하지 않으므로 콘트롤러까지의 배선은 불가피하게 되는 바, 이는 크레인 상부에서의 케이블 배선작업이 어려울 뿐만 아니라 외부의 노이즈 침입 및 단선 등으로 안전장치에 치명적인 영향을 미칠 수 있다.

상기 하중 센서가 크레인 상부에 설치되기 때문에, 와이어로프의 하중 및 흔들림으로 인한 오차까지 감수하여야 한다.

또한, 외부 작업자가 직접적으로 하중을 판단할 수 없기 때문에, 이를 위해 대형 디스플레이 등 추가로 디스플레이 장치를 장착하여야 한다.

따라서, 크레인의 안전에 막대한 영향을 미치는 과부하방지장치는 안전하고 편리하게 장착 가능해야 하며, 와이어로프의 출렁임 등으로 인한 오차없이 크레인 외부 작업자가 쉽게 하중을 판단할 수 있는 장치의 개발이 절실히 요구되었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 사정을 감안하여 발명한 것으로, 자가 발전기를 이용한 밧데리 충전부, 전력절감을 위한 스트레인게이지 파워콘트롤, 무선통신부, 그리고 정확한 하중 검출을 위한 컨트롤러 등을 구성함으로 도르래 회전력의 자가발전기를 부착한 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 산업현장에 설치되어 운전되는 크레인의 과부하를 검출하여 사고를 예방할 수 있는 과부하 방지장치에 있어서,

후크에 하중센서와, 최대 통신거리 1.2 Km 이고 전파 간섭이 적은 블루투스 표준통신의 콘트롤러가 설치되도록 구비하여;

상기 콘트롤러에는 스트레인 게이지의 미세한 신호전압을 검출하여 외부 노이즈를 차단하는 필터부, 아날로그 신호증폭부, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 원칩 마이크로프로세서가 읽어 들일 수 있는 아날로그/디지털 변환부 및, 변환된 데이터를 연산 해독하여 콘트롤하는 원칩 마이크로프로세서가 내장되도록 포함한 것을 특징으로 하는 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치를 제공한다.

아울러, 상기 후크에는 도르래의 회전력을 이용하여 자가 동력원을 발생시켜 콘트롤러의 전원을 발생시켜 구동시키도록 자가발전 구동부의 자가 발전기가 설치된 것을 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 후크의 도르래가 움직일 때마다 내장된 밧데리에 전원을 충전시켜 상기 도르래가 지속적으로 움직이지 않아도 상기 콘트롤러의 상시 전원은 유지된 것을 특징으로 한다.

아울러, 후크에는 하중센서와;

스트레인 게이지의 미세한 신호전압을 검출하여 외부 노이즈를 차단하는 필터부, 아날로그 신호증폭부, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 원칩 마이크로프로세서가 읽어 들일 수 있는 아날로그/디지털 변환부 및, 변환된 데이터를 연산 해독하여 콘트롤하는 원칩 마이크로프로세서가 내장되어 최대 통신거리 1.2 Km 이고 전파 간섭이 적은 블루투스 표준통신의 콘트롤러 및;

도르래의 회전력을 이용하여 자가 동력원을 발생시켜 콘트롤러의 전원을 발생시켜 구동시키도록 자가발전 구동부의 자가 발전기가 구성된 것을 특징으로 하는 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치를 제공한다.

또한, 상기 후크의 하중센서는 콘트롤러의 신호증폭부를 통해 필터부로 연결되고, 이 필터부는 아날로그/디지털 변환부를 통해 원칩 마이크로프로세서로 연결되며, 이 원칩 마이크로프로세서는 디스플레이부가 연결되고 블루투스를 통한 콘트롤부가 연결된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 원칩 마이크로프로세서에는 하중센서 주변의 브리지회로가 연결되고, 이 브리지회로에는 펄스신호로 파워콘트롤의 파워온과, 증폭기를 통하여 펄스신호로 출력의 데이터를 획득하여 상기 원칩 마이크로프로세서로 각각 송출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 무선 과부하방지장치가 설치된 크레인을 도시해 놓은 장착도이고, 도 2 및 도 3 은 도 1 에 도시된 후크에 무선 과부하방지장치가 설치되어 있는 상태도이다.

본 발명은 산업현장에 설치되어 운전되는 크레인(10)의 과부하를 검출하여 사고를 예방할 수 있는 2.4 GHz 블루투스 표준통신의 과부하 방지장치인 바, 이는 도르래(Sheave) 회전력의 자가발전기를 부착한 크레인(10)의 후크(20)장착용 무선 과부하방지장치인 것이다.

도 2 에 도시된 후크(20)에는 산업 현장에서 전파 간섭이 적은 블루투스 표준통신의 콘트롤러(22)가 설치되는 있는 바, 이는 최대 통신거리 1.2 Km 이고(200 m 이상 장거리 사용시 별도의 패치 안테나가 필요함), 하중 센서(26)와 콘트롤러(22)간의 무선 통신으로 배선 공사가 불필요하도록 구성되어 있다.

여기서, 송 수신부 모두에서 현재 하중의 확인 및 로드 셀(Load Cell) 입력 값 확인이 가능하고, 패스워드 기능으로 임의의 조작을 방지할 수 있다.

상기 후크(20)에서의 자가 발전기는 크레인 작업을 하는 중에 와이어로프의 탄력에 의해 도르래가 회전하게 되고, 이렇게 회전함에 따라 도르래에 장착된 큰 기어와 자가발전기에 장착된 작은 기어가 맞물려서 자가발전기가 구동하게 된다. 따라서, 상기 자가 발전기는 도 3 에 도시된 자가발전 구동부(24)에 의해 작동되고 있고, 상기 콘트롤러(22)와 하중센서(26)가 대응되게 설치되어 상기 자가 발전기에 의해 필요한 전원이 공급되고 있다.

도 4 는 본 발명의 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치에서 하중검출을 위한 콘트롤러의 블록도이다.

상기 후크(20)의 하중센서(26)는 콘트롤러(22)의 신호증폭부(33)를 통해 필터부(34)로 연결되고, 이 필터부(34)는 아날로그/디지털 변환부(36)를 통해 원칩 마이크로프로세서(31)로 연결되며, 이 원칩 마이크로프로세서(31)는 디스플레이부(32)뿐만 아니라 블루투스(35)를 통한 콘트롤부(37)가 각각 연결되게 된다.

본 발명의 무선 과부하방지장치에서 후크(20)의 콘트롤러(22)는 스트레인 게이지의 미세한 신호전압을 검출하여 외부 노이즈를 차단하는 필터부(34), 아날로그 신호증폭부(33), 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하여 원칩 마이크로프로세서(31)가 읽어 들일 수 있는 아날로그/디지털 변환부(36) 및, 변환된 데이터를 연산 해독하여 콘트롤하는 원칩 마이크로프로세서(31)가 내장되어 있다.

상기 아날로그 신호증폭부(33)에는 하중센서(26)가 연결되고, 상기 콘트롤러(22)의 원칩 마이크로프로세서(31)에는 별도의 디스플레이부(32)가 설치되는 한편, 블루투스(35)를 통한 콘트롤부(37)가 연결되게 된다.

상기 콘트롤부(37)로부터의 출력(Output)은 공통(COM), A 접점 및 B 접점 등이다.

도 2 의 후크(20)에 장착된 콘트롤러(22)내의 콘트롤부(37)에서 크레인의 전원을 차단시키는 신호를 전송하는 블루투스(35)의 무선통신부로서, 상기 후크(20)에 장착된 하중센서(26)와 콘트롤러(22)내의 콘트롤부(37)에서 현재 하중을 판단하 여 설정 값 이상의 하중이 검출될 경우 상기 블루투스(35)를 통하여 크레인의 전원부를 차단시켜 크레인의 동작을 정지시킬 수 있다.

상기 콘트롤러(22)의 원칩 마이크로프로세서(31)에 연결되고 무선통신으로 채택한 블루투스(35)의 표준통신은 주파수 도약방식으로 2.4GHz 대역의 기기간의 간섭이 강하고, 최소 전력 소모구조와 작고 저렴한 송수신기를 사용함으로 본 발명에 적당하다.

상기 주파수 도약방식은 무선통신 방식으로 정해진 시간에 따라 주파수를 이동하면서 통신하는 방법으로, 반송파 주파수가 일정하지 않고 주파수 도약이 이루어지고 있다.

송신부에서 가상 잡음코드(PN코드)를 발생시켜 전송하고, 수신측에서도 같은 코드를 발생시켜 복원하는 방식으로 주파수간섭에 아주 우수한 특징을 가지고 있다.

따라서, 하중센서(26)의 미세 신호를 수 백배로 증폭시키고, 아날로그 및 디지털 신호가 복합적으로 존재하므로 외부의 노이즈 혼입 및 자체 노이즈 방지를 위한 하드웨어 및 전기회로기판(PCB) 설계기술이 본 발명에 작용되어 있다.

도 5 는 본 발명의 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치에서 자가발전기를 이용한 밧데리 충전의 구조도이다.

도 3 에 도시된 바와 같이 하중센서(26)와 콘트롤러(22)가 후크(20)에 장착되어 있는 바, 종래의 전원 공급은 메인 크레인의 전원부에서 와이어로프를 따라 배선되고 있었지만, 본 발명의 후크(20)는 도르래의 회전력을 이용하여 자가 동력 원을 발생시켜 콘트롤러(22)의 전원을 발생시켜 구동시키게 된다.

상기 도르래가 움직일 때마다 내장된 밧데리(23)에 전원을 충전시켜 상기 도르래가 지속적으로 움직이지 않아도 상기 콘트롤러(22)의 상시 전원은 유지될 수 있다.

본 발명은 크레인의 상부로부터 복잡하게 전원선을 내려오지 않아도 상시 전원을 유지시킬 수 있으며, 내장된 밧데리(23)의 회전력으로 자가 발전시켜 동력원을 충전시킬 수 있기 때문에 상시 전원을 유지시킬 수 있음으로, 복잡한 배선 및 밧데리(23) 교체로 인한 번거로움으로부터 벗어날 수 있다.

하중 콘트롤러의 상시 전원소비를 최소화시킬 수 있는 것인 바, 이는 자가 발전기에 충전된 전원을 최소한으로 사용할 수 있는 방법인 것이다.

본 발명의 무선 과부하방지장치의 전력소비는 하중센서의 스트레인 게이지(Strain Gage)에서 50 % 정도의 전력 소비를 하는 데, 이 스트레인 게이지에 공급되는 전압을 일정하게 유지하지 않고, 원칩 마이크로프로세서(31 : MCP)가 하중센서의 아날로그 데이터를 획득할 시기에만 전원을 공급하는 것으로, 지속적인 전원공급을 통해 손실되는 전력을 줄일 수 있다.

상기 원칩 마이크로프로세서(31)에는 하중센서 주변의 브리지회로가 연결되고, 이 브리지회로에는 펄스신호로 파워콘트롤의 파워온(Power On)과, 증폭기를 통하여 펄스신호로 출력(Output)의 데이터를 획득하여 상기 원칩 마이크로프로세서(31)로 각각 송출되도록 구성되어 전력 점감을 기할 수 있다.

본 발명의 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다.

본 발명은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 크레인 및 호이스트 크레인에 사용되어 다음과 같은 파급 효과를 가질 수 있다.

대다수의 중소기업에서 가격문제로 인하여 정상 동작되지 않는 전기식 과부하방지장치를 대체할 수 있으며, 산업 현장에서 더욱 안전한 작업환경을 조성할 수 있다.

아울러, 본 발명의 제품을 장착할 경우, 사용자의 직감에 의존하여 작업하는 것을 방지할 수 있고, 정격 하중이상일 경우 크레인이 차단되어 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 후크에서 하중을 바로 확인 가능하기 때문에, 추가 디스플레이 장치를 장착하지 않음으로 경비의 절감효과를 얻을 수 있다.

아울러, 향후 기술적으로 진보된 시스템으로 인하여 경쟁력으로 다각적으로 시장 공략할 수 있는 기반을 조성할 수 있고, 각 공장에 설치된 크레인에 적용할 경우 안전성을 높일 수 있음으로 생산성이 향상된 경쟁력을 확보할 수 있는 잇점이 있다.

Claims

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후크에는, 콘트롤러의 신호증폭부를 통해 필터부와 아날로그/디지털 변환부를 통해 원칩 마이크로프로세서에 연결되며, 이 원칩 마이크로프로세서에서는 디스플레이부가 연결되고, 블루투스를 통한 콘트롤부가 연결되는 하중센서와;

스트레인 게이지의 미세한 신호전압을 검출하여 외부 노이즈를 차단하는 필터부, 아날로그 신호증폭부, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 원칩 마이크로프로세서가 읽어 들일 수 있는 아날로그/디지털 변환부 및, 변환된 데이터를 연산 해독하여 콘트롤하는 원칩 마이크로프로세서가 내장되어 최대 통신거리 1.2 Km 이고 전파 간섭이 적은 블루투스 표준통신의 콘트롤러와;

도르래의 회전력을 이용하여 자가 동력원을 발생시켜 콘트롤러의 전원을 발생시켜 구동시키도록 자가발전 구동부의 자가 발전기를 구성하는 것을 특징으로 하는 크레인 후크장착용 무선 과부하방지장치.
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