KR100946631B1 - 컨테이너 크레인용 스프레더 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨테이너 크레인용 스프레더 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 컨테이너 크레인용 스프레더가 항만에 정박된 선박이나 육상의 트레일러 등에 실린 컨테이너를 정확하고 신속하게 집어 원하는 위치에 위치시킬 수 있도록 하기 위한 컨테이너 크레인용 스프레더 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 컨테이너 크레인용 스프레더 제어시스템은 컨테이너 크레인용 스프레더의 트림, 리스트 및 스큐 동작을 제어함에 있어서, 상기 스프레더의 상부면에 고정된 4개의 쉬브를 구비하는 제1쉬브부; 상기 제1쉬브부의 각 쉬브와 로프에 의해 연결되며, 상기 로프의 길이를 조절하여 상기 제1쉬브부의 각 쉬브의 승하강 동작을 지원하기 위한 4 개의 제2쉬브부; 상기 제2쉬브부 각각에 고정연결되어 상기 제2쉬브부의 일측이 일방향으로 왕복직선운동을 하도록 하는 유압실린더; 및 상기 유압실린더의 피스톤 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.

컨테이너, 크레인, 스프레더, 트림, 리스트, 스큐, 안티스네그, 유압실린더

Description

컨테이너 크레인용 스프레더 제어 시스템 및 그 방법{The spreader control system in a container crane, and thereof method}

본 발명은 컨테이너 크레인용 스프레더 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 컨테이너 크레인용 스프레더가 항만에 정박된 선박이나 육상의 트레일러 등에 실린 컨테이너를 정확하고 신속하게 집어 원하는 위치에 위치시킬 수 있도록 하기 위한 컨테이너 크레인용 스프레더 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.

1960년도부터 화물의 해상운송으로 컨테이너를 사용하기 시작하여 해마다 컨테이너에 의한 물류량이 급속히 증가하여 컨테이너 선박이 대형화되고 부두에서 처리하여야 할 컨테이너 양이 급증하고 있는 실정이다. 이에 따라, 컨테이너의 선적 및 하역에 소요되는 시간 및 비용이 증가 되었고, 이를 감소시키기 위한 노력들이 이루어지고 있다.

이 중에서, 신속한 하역작업을 위해 컨테이너 상부에서 스프레더를 미세 회전 구동시키는 종래의 방법은 크게 범용 유압장치를 이용한 방식과 전동 파워 실린 더를 이용한 방식으로 구분된다.

범용 유압장치를 이용한 방식은 거더 끝단에 장착되어 있는 4개의 유압장치를 이용하여 범용 밸브를 사용하는 것으로 트림, 리스트, 스큐 구동 시 동조가 어려워 오차가 크게 발생되며, PLC가 복잡해지고, 기능별 제어로 신속도와 정확도가 떨어지는 단점이 있다. 또한 유압유의 온도와 컨테이너의 하중에 따라 스프레더의 이동속도가 변할 수 있으므로 작동 시 흔들림 문제가 발생할 가능성이 높은 단점이 있다.

또한, 전동 파워 실린더를 사용하는 방식은 동조를 위한 위치제어는 정확하나 속도제어가 힘들며, 붐 끝단에 설치되어 구조물이 복잡하게 되고 붐의 중량을 증가시키는 단점이 있다.

본 발명은 스프레더와 로프에 의해 연결된 유압실린더의 제어를 통해 스프레더의 트림, 리스트, 스큐 동작 및 속도 제어를 지원하는 컨테이너 크레인용 스프레더 제어 시스템 및 방법을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 스프레더 동작 제어를 위한 유압실린더 피스톤의 실제 위치값을 이용하여 보다 정밀한 스프레더의 조작을 지원하는 스프레더 제어 시스템 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유압식 과부하방지수단인 안티스네그장치를 구비하여 과부하로 인한 제어시스템의 손상을 방지하는 컨테이너 크레인용 스프레더 제어 시스템 및 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 컨테이너 크레인용 스프레더의 트림, 리스트 및 스큐 동작을 제어함에 있어서, 상기 스프레더의 상부면에 고정된 4개의 쉬브를 구비하는 제1쉬브부; 상기 제1쉬브부의 각 쉬브와 로프에 의해 연결되며, 상기 로프의 길이를 조절하여 상기 제1쉬브부의 각 쉬브의 승하강 동작을 지원하기 위한 4 개의 제2쉬브부; 상기 제2쉬브부 각각에 고정연결되어 상기 제2쉬브부의 일측이 일방향으로 왕복직선운동을 하도록 하는 유압실린더; 및 상기 유압실린더의 피스톤 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 컨테이너 크레인용 스프레더 제어시스템에 의해 달 성된다.

본 발명의 상기 목적은 유압실린더를 이용하여 컨테이너 크레인용 스프레더의 동작을 제어함에 있어서, 상기 유압실린더의 피스톤 왕복운동을 제어하기 위한 제어명령에 따른 상기 피스톤의 제1위치값을 확보하는 단계; 상기 유압실린더 피스톤 왕복운동에 따른 상기 피스톤의 제2위치값을 확보하는 단계; 상기 제1위치값과 상기 제2위치값의 오차값을 확보하는 단계; 및 상기 오차값이 미리 정해진 오차값 이상일 경우 유압실린더의 동작을 정지시키는 단계를 포함하는 컨테이너 크레인용 스프레더 제어방법에 의해서도 달성된다.

본 발명은 유압실린더를 이용하여 스프레더의 트림, 리스트, 스큐 동작을 지원함으로써 컨테이너 크레인이나 스프레더의 이동작업 없이 정밀하고, 신속하게 스프레더를 요구되는 위치에 도달하게 할 수 있어 항만하역작업에서 컨테이너 크레인을 이용한 하역작업 속도를 향상시켜 생산성을 최대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 유압실린더 피스톤의 실제 위치값을 감지하여 활용함으로써 스프레더의 움직임을 보다 정밀하게 제어할 수 있고, 유압실린더의 오동작을 감지할 수 있어 비상시 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 압력센서를 이용하여 접점 검출은 물론 실린더에 걸리는 하중, 즉 와이어 로프에 걸리는 하중을 검출할 수 있어 과부하로 인해 발생하는 스프레더 제어시스템의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 스프레더 제어시스템의 일실시예를 나타내는 구성도이다. 도 1을 참조하면, 컨테이너 크레인용 스프레더 제어 시스템은 컨테이너 크레인의 거더 끝단에 부착되어 스프레더(110)와 연결되어 있는 로프를 기계실(150)로 감아올리기 위한 제2쉬브(Sheave)부(130), 제2쉬브부(130)를 전후로 일정 각도만큼 왕복 직선운동시키기 위한 유압실린더(140), 유압실린더(140)의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함한다. 여기서 스프레더(110)와 연결되어 있는 로프는 스프레더(110)의 상부면에 고정되어 구비되는 제1쉬브부(120)에 연결되는 것이며, 제1쉬브부(120)는 스프레더(110)의 상부면에 4개 구비된다.

제2쉬브부(130)는 스프레더(110)의 트림(trim), 리스트(list), 스큐(skew) 동작을 위해 스프레더(110) 상부면의 네 쪽지점 부분에 구비된 제1쉬브부(120)의 각 쉬브에 로프를 통해 연결된다.

즉, 제2쉬브부(130)는 4개가 필요하며, 제2쉬브부(130)는 제1쉬브부(120)의 각 쉬브와 로프에 의해 연결된다. 제2쉬브부(130)는 제1쉬브부(120)의 각 쉬브와 연결된 로프의 길이 조절에 의해 제1쉬브부(120)의 각 쉬브의 승하강 운동을 지원한다.

이러한 제2쉬브부(130)는 상부쉬브(211)와 하부쉬브(212)로 나뉘며, 상부쉬브(211)와 하부쉬브(212)는 쉬브레버(213)를 통해 연결된다.

쉬브레버(213)는 유압실린더(140)의 피스톤(221)과 연결되고, 유압실린더(140)의 피스톤(221) 왕복운동에 의해 쉬브레버(213)가 왕복 직선운동을 하며, 쉬브레버(213)의 움직임에 따라 로프의 길이가 조절되어 스프레더(110)를 움직인다.

도 2는 본 발명에 따른 제2쉬브부의 동작을 나타내는 구성도이다. 도 2를 참조하면, 유압실린더(140)의 피스톤(221) 왕복운동에 따라 연결된 제2쉬브부(130)가 움직이며, 이러한 제2쉬브부(130)의 움직임에 따라 스프레더(110)에 연결된 로프의 길이를 조절함으로써 로프에 연결된 스프레더(110)의 움직임을 제어한다.

유압실린더(140)에서 피스톤(221)이 나오면, 하부쉬브(212)를 기준으로 쉬버레버의 움직임과 함께 상부쉬브(211)가 유압실린더(140)로부터 멀어지고, 이에 따라 스프레더(110)의 상부면에 구비된 제1쉬브부(120) 쉬브에 연결된 로프가 당겨지 게 되며, 당겨지는 로프에 연결된 제1쉬브부(120)의 한 쉬브가 상승 동작을 하게 된다. 반대로, 피스톤(221)이 유압실린더(140)로 들어가게 되면, 하부쉬브(212)를 기준으로 쉬브레버(213)의 움직임과 함께 상부쉬브(211)가 유압실린더(140)에 가까워지고, 이에 따라 제1쉬브부(120)의 한 쉬브에 연결된 로프가 풀리게 되며, 풀리는 로프에 연결된 제1쉬브부(120)의 한 쉬브가 하강 동작을 하게 된다.

이러한 동작 원리를 스프레더(110)의 네 꼭지점 부분에 적용시켜 트림, 리스트, 스큐 동작을 가능하게 한다.

트림, 리스트, 스큐 동작을 위해서는 스프레더(110)와 연결된 로프를 기계실(150)로 감아올리기 위한 4개의 쉬브레버(213)가 필요하며, 각각의 쉬브레버(213)는 상부쉬브(211)와 하부쉬브(212)로 이루어진 한 쌍의 쉬브를 구비한다. 또한, 쉬브레버(213)에 연결되어 쉬브레버(213)의 동작을 제어하는 유압실린더(140)는 각각의 쉬브레버(213)에 하나씩 연결되어 구비된다.

이때, 유압실린더(140)와 제2쉬브부(130)의 하부쉬브(212)는 크레인의 소정 부분에 각각 고정설치되어 로프를 늘리고 줄이는 동작을 지원한다.

한편, 제어부는 유압실린더(140)에 구비되거나 유압실린더(140)와는 별도로 구비되는 것으로서, 유선통신 또는 무선통신을 통해 유압실린더(140)의 동작을 제어한다. 즉, 제어부는 유압실린더(140)를 제어함으로써 스프레더(110)의 움직임을 제어하게 된다.

이러한 제어부의 제어명령에 의한 스프레더(110)의 동작과 스프레더(110)의 실제동작에는 오차가 발생할 수 있다. 여기서 발생할 수 있는 오차는 유압실린더(140)에 장착된 위치센서와 제어부를 통해 그 측정 및 제어가 가능하다. 여기서, 위치센서는 유압실린더(140)에 장착된 피스톤(221)의 위치를 측정하도록 하고, 이렇게 측정된 값을 제어부로 피드백하여 스프레더(110)의 정확한 동작을 제어할 수 있도록 한다.

즉, 제어부는 유압실린더(140)에 장착되어 있는 위치센서를 통해 유압실린더(140)의 피스톤(221) 왕복운동에 따른 피스톤(221)의 정확한 위치값을 확보하고, 이를 유압실린더(140)의 피스톤(221) 왕복운동을 제어하기 위한 제어명령에 의한 피스톤(221)의 위치값을 상호비교함으로써 피스톤(221)의 실제동작과 제어명령상의 동작간에 발생하는 오차값을 확보한다. 또한 제어부는 이렇게 확보한 오차값을 다시 보정하도록 함으로써 보다 정확한 스프레더(110)의 동작을 행할 수 있도록 한다.

또한, 제어부는 확보한 상기 오차값을 이용하여 비상정지기능을 제공한다. 즉, 오차값이 의미하는 변위 편차가 미리 설정한 오차값(예를 들면, ±10㎜) 이상일 경우, 이를 오동작으로 간주하여 스프레더 제어시스템의 주전원을 차단한다. 이렇게 함으로써 유압실린더(140)가 과도하게 움직이는 것을 최소로 정지시킬 수 있고, 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다. 주전원이 꺼지면 유압실린더(140) 구동을 위한 체크밸브로의 입력값이 차단되어 유압실린더(140)의 구동을 정지된다. 여기서, 제어밸브는 유압실린더(140)를 확장 혹은 수축시키기 위한 밸브로서 전기량에 따라 그 속도조절이 가능하다.

또한, 쉬브레버(213)의 동작을 제어하는 유압실린더(140)는 스프레더(110)를 이용한 컨테이너의 하역작업 시 발생될 수 있는 과부하로부터 컨테이너 크레인을 보호하기 위한 과부하방지수단인 안티 스네그(anti-snag) 장치를 구비할 수 있다. 즉, 과부하방지수단은 유압실린더(140)에 부착되어 유압실린더(140) 외부의 과부하 발생시 유압실린더(140)를 수축시켜 와이어 로프를 길게 해 줌으로써 크레인을 과부하로부터 보호해준다.

이러한 과부하방지수단은 과부하 방지를 위해 압력센서를 이용하여 유압실린더(140)에 걸리는 압력을 감지하고, 이를 이용하여 과부하를 방지한다. 즉, 과부하방지수단은 유압실린더(140)에 가해지는 실제 압력값을 제2압력값으로서 압력센서로부터 확보하고, 확보한 제2압력값을 유압실린더(140)의 피스톤(221) 왕복운동을 제어하기 위한 제어명령이 의미하는 제1압력값과 상호비교함으로써 과부하 발생을 감지한다. 이렇게 과부하가 발생하면 과부하방지수단은 유압실린더(140)를 구동시켜 제2압력값이 제1압력값에 부합되도록 조정한다.

도 3은 본 발명에 따른 스프레더의 트림동작을 나타내는 일실시예이다. 트림동작은 유압실린더(140) a와 b를 작동시켜 피스톤(221)을 밀어내면 제1쉬브부(120)의 쉬브 a와 b가 상승하게 되어 제1쉬브부(120)의 쉬브 a와 b에 연결된 스프레더(110)의 일측이 상승하게 되며, 반대로 피스톤(221)을 당기게 되면 제1쉬브부(120)의 쉬브 a와 b가 하강하게 되어 제1쉬브부(120)의 쉬브 a와 b에 연결된 스프레더(110)의 일측이 하강하게 된다. 유압실린더(140) c와 d도 같은 방법을 따르게 되어 스프레더(110)의 트림 동작이 이루어진다.

도 4는 본 발명에 따른 스프레더의 리스트동작을 나타내는 일실시예이다. 리스트동작은 유압실린더(140) a와 d를 작동시켜 피스톤(221)을 밀어내면 제1쉬브부(120)의 쉬브 a와 d가 상승하게 되어 제1쉬브부(120)의 쉬브 a와 d에 연결된 스 프레더(110)의 일측이 상승하게 되며, 반대로 피스톤(221)을 당기게 되면 제1쉬브부(120)의 쉬브 a와 d가 하강하게 되어 제1쉬브부(120)의 쉬브 a와 d에 연결된 스프레더(110)의 일측이 하강하게 된다. 유압실린더(140) b와 c도 같은 방법을 따르게 되어 스프레더(110)의 리스트 구동이 이루어진다.

도 5는 본 발명에 따른 스프레더의 스큐동작을 나타내는 일실시예이다. 스큐 동작은 유압실린더(140) a와 c를 작동시켜 피스톤(221)을 밀어내면 제1쉬브부(120)의 쉬브 a와 c를 상승시키게 되는데, 제1쉬브부(120)의 쉬브에 연결되는 로프가 트롤리에서 어긋나게 연결되는 구조를 가지게 되므로 스프레더(110)를 시계방향으로 회전시키게 된다. 그러나 유압실린더(140) b와 d를 동시에 작용시켜 피스톤(221)을 밀어내면 반대로 스프레더(110)를 반시계방향으로 회전시켜 스큐 구동이 이루어진다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 스프레더 제어시스템의 일실시예를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 제2쉬브부의 동작을 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 스프레더의 트림동작을 나타내는 일실시예,

도 4는 본 발명에 따른 스프레더의 리스트동작을 나타내는 일실시예,

도 5는 본 발명에 따른 스프레더의 스큐동작을 나타내는 일실시예이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 스프레더 120: 제1쉬브부 130: 제2쉬브부

140: 유압실린더 150: 기계실 211: 상부쉬브

212: 하부쉬브 213: 쉬브레버 221: 피스톤

Claims (5)

1. 컨테이너 크레인용 스프레더의 트림, 리스트 및 스큐 동작을 제어함에 있어서,

   상기 스프레더의 상부면에 고정된 4개의 쉬브를 구비하는 제1쉬브부;

   상기 제1쉬브부의 각 쉬브와 로프에 의해 연결되며, 상기 로프의 길이를 조절하여 상기 제1쉬브부의 각 쉬브의 승하강 동작을 지원하기 위한 4 개의 제2쉬브부;

   상기 제2쉬브부 각각에 고정연결되어 상기 제2쉬브부의 일측이 일방향으로 왕복직선운동을 하도록 하는 유압실린더; 및

   상기 유압실린더의 피스톤 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하되,

   상기 유압실린더의 피스톤 왕복운동에 따른 상기 피스톤의 실제 위치를 감지하기 위한 위치센서를 더 포함하고,

   상기 제어부는 상기 위치센서에 의해 측정된 실제 위치와, 상기 유압실린더의 피스톤 왕복운동을 제어하기 위한 제어명령에 따른 상기 피스톤의 위치값을 상호 비교하여 그 오차값이 미리 정해진 오차값 이상일 경우 상기 유압실린더의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인용 스프레더 제어시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제2쉬브부는,

   크레인의 일측에 고정되는 상부쉬브;

   일측이 상기 상부쉬브에 고정되고, 타측이 하기 하부쉬브에 고정되며, 몸체가 상기 유압실린더와 연결되며, 상기 유압실린더의 피스톤 왕복운동에 따라 하기 하부쉬브의 일방향 왕복직선운동을 유도하는 쉬브레버; 및

   상기 쉬브레버의 타측에 고정되어 상기 쉬브레버의 일방향 직선운동에 따라 일방향 직선운동을 하는 하부쉬브

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인용 스프레더 제어시스템.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 유압실린더에 구비되어 상기 유압실린더에 가해지는 압력을 감지하기 위한 압력센서; 및

   상기 유압실린더에 구비되며, 상기 압력센서로부터 전달받은 제2압력값이 상기 유압실린더의 피스톤 왕복동작을 제어하기 위한 제어명령에 따른 제1압력값 이상일 경우 상기 제2압력값을 상기 제1압력값에 부합하도록 상기 유압실린더를 구동시키는 과부하방지수단

   을 더 포함하는 컨테이너 크레인용 스프레더 제어시스템.
5. 유압실린더를 이용하여 컨테이너 크레인용 스프레더의 동작을 제어함에 있어서,

   상기 유압실린더의 피스톤 왕복운동을 제어하기 위한 제어명령에 따른 상기 피스톤의 위치값을 확보하는 단계;

   상기 유압실린더에 장착된 위치센서를 통해 피스톤 왕복운동에 따른 상기 피스톤의 실제 위치값을 확보하는 단계;

   상기 제어명령에 따른 위치값과 상기 피스톤의 실제 위치값의 오차값을 확보하는 단계; 및

   상기 오차값이 미리 정해진 오차값 이상일 경우 상기 유압실린더의 동작을 정지시키는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 크레인용 스프레더 제어방법.

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