KR100978467B1 - 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데크 크레인에 관한 것으로, 포스트(111), 슬루잉 장치(112), 크레인 하우스(113), 러핑드럼(141), 러핑모터(131), 호이스팅드럼(142), 호이스팅모터(132), 붐(120), 러핑 와이어 탑시브(114-1), 호이스팅 와이어 탑시브(114-2), 러핑 와이어 붐시브(115-1), 호이스팅 와이어 붐시브(115-2), 러핑 와이어(W1)와 호이스팅 와이어(W2), 러핑드럼(141)의 회전수를 측정하는 러핑 엔코더(151), 호이스팅드럼(142)의 회전수를 측정하는 호이스팅 엔코더(152)와, 붐(120)의 기복각도의 증가에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)가 증가하도록 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)을 설정하고 설정된 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)에 후크(H)가 위치하도록 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 입력하는 크레인 제어 PC(160)와, 러핑드럼(141)의 회전수(R1p)와 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2p)와 크레인 제어 PC(160)로부터 입력된 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)에 따른 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)과 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 기초로 모터 제어신호를 호이스팅모터(132)로 출력하는 PLC(170)를 포함하여 구성되고, 이에 의하면, 후크가 붐에 충돌하는 것을 예방할 수 있는 이점이 있다.

Description

붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인{Deck Crane Controlling Height of Hook Interworking with Luffing Angle of Boom}
본 발명은 데크 크레인에 관한 것으로, 특히 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 자동적으로 제어함으로써 후크가 붐에 충돌하는 것을 예방하여 붐을 보호할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인에 관한 것이다.
일반적으로 크레인이란 동력을 사용하여 화물을 달고 상하·전후·좌우로 운반하는 기계 또는 기계장치를 말하며, 그 운동으로서는 화물을 들어올리고 내리는 권상·권하운동(hoisting, lowering)과 수평으로 회전하는 선회(슬루잉, slewing)운동과 후크가 반경방향의 내측 또는 외측으로 들어오거나 나가는 인입운동이 있으며, 이러한 운동이 서로 조합되어 3차원 공간 내에서 화물을 취급·운반하는 것을 목적으로 하는 설비를 크레인이라 한다
이러한 크레인 중에는 데릭 붐(Derrick Boom) 대신에 포스트(Post)형 지브 크레인(Jib Crane)을 선박에 설치하여 화물의 하역을 행하는 크레인으로서 하역설비가 제대로 갖추어지지 않은 항구에 기항하는 선박의 하역능률을 향상시키기 위한 목적으로 설치 사용하는 데크 크레인(Deck Crane, 갑판 크레인)이 개발되어서 사용되고 있다.
이러한 데크 크레인은 종래의 데릭(derrick) 장치를 이용하는 하역에 비하여 하역준비가 간단하고 1인 작업(one man control)으로 조작이 간단하며 하역능률이 좋고 안전성이 높은 특징을 갖는 장점이 있다.
그러나, 종래의 일반적인 데크 크레인은 하역하는 과정에서 붐(Boom)을 끌어올려서 기복각도가 커지는 경우 후크가 붐에 충돌하여 붐이 손상되는 문제가 빈번하게 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인의 목적은, 붐(Boom)의 기복에 따라 회전하는 러핑드럼(Luffing Drum)의 회전수에 기초하여 호이스팅드럼(hoisting Drum)의 회전수를 제어하여 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 자동적으로 제어함으로써 후크 또는 카고(Cargo)가 붐에 충돌하는 것을 예방하여 붐을 보호할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인의 다른 목적은, 붐의 현재 각도를 측정할 수 있는 러핑 엔코더와 후크의 현재 높이를 측정할 수 있는 호이스팅 엔코더를 구비하고, 상기 러핑 엔코더와 호이스팅 엔코더가 측정한 러핑드럼과 호이스팅드럼의 회전수를 기초로 PLC에서 붐의 각도에 따라 후크의 위치를 자동적으로 제어할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인의 또 다른 목적은, 붐(Boom)의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 제어하되 붐의 기복각도를 소정의 범위(range)를 갖는 몇 개의 구간으로 나누고 이 각도 구간에서는 후크의 높이 즉, 붐 헤드에서 후크까지의 거리가 일정 값 이상으로 유지되도록 하면서 후크의 높이를 제어할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인은, 선박의 갑판에 입설되는 포스트; 상기 포스트의 상단에 수평방향으로 회전가능하도록 설치되는 슬루잉 장치(Slewing Device); 상기 슬루잉 장치의 상단에 설치되고 상기 슬루잉 장치의 회전에 따라서 선회운동(Slewing motion)하는 크레인 하우스; 상기 크레인 하우스 내부에 구비되고 러핑 와이어를 권취하는 러핑드럼; 상기 러핑드럼에 결합되어서 상기 러핑드럼을 회전시키는 러핑모터; 상기 크레인 하우스 내부에 구비되고 호이스팅 와이어를 권취하는 호이스팅드럼; 상기 호이스팅드럼에 결합되어서 상기 호이스팅드럼을 회전시키는 호이스팅모터; 상기 크레인 하우스의 좌우 측면에 수직방향으로 기복운동(luffing motion) 가능하도록 설치되는 붐(Boom); 상기 크레인 하우스의 상단에 설치되는 러핑 와이어 탑시브(luffing wire top sheave)와 호이스팅 와이어 탑시브(hoisting wire top sheave); 상기 붐의 선단에 설치되는 러핑 와이어 붐시브와 호이스팅 와이어 붐시브; 상기 러핑드럼과 러핑 와이어 탑시브 및 러핑 와이어 붐시브에 순차 권취되고 상기 러핑드럼에 감김과 풀림에 의해서 상기 붐을 기복하는 러핑 와이어; 상기 호이스팅드럼과 호이스팅 와이어 탑시브 및 호이스팅 와이어 붐시브에 순차 권취되고 상기 호이스팅드럼에 감김과 풀림에 의해서 후크(hook)를 승강시키는 호이스팅 와이어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인은, 상기 러핑드럼에 결합되어서 러핑드럼의 현재의 회전수를 측정하는 러핑 엔코더(encoder); 상기 호이스팅드럼에 결합되어서 호이스팅드럼의 현재의 회전수를 측정하는 호이스팅 엔코더; 상기 붐의 기복각도의 증가에 따라서 붐 헤드와 후크 간의 길이의 최소값이 증가하도록 러핑드럼의 회전수에 따라서 붐 헤드와 후크 간의 목표길이값을 설정하고, 설정된 붐 헤드와 후크 간의 목표길이값에 후크가 위치하도록 호이스팅드럼의 회전수를 입력하는 크레인 제어 PC; 상기 러핑 엔코더로부터 실시간으로 수신되는 측정된 러핑드럼의 회전수와 상기 크레인 제어 PC로부터 입력된 러핑드럼의 회전수에 따른 붐 헤드와 후크 간의 목표길이값과 호이스팅드럼의 회전수를 기초로 상기 호이스팅모터를 구동하기 위한 호이스팅모터 온 제어신호를 상기 호이스팅모터로 출력하며, 상기 호이스팅 엔코더로부터 실시간으로 수신되는 측정된 호이스팅드럼의 회전수와 상기 크레인 제어 PC로부터 입력된 호이스팅드럼의 회전수를 기초로 호이스팅모터의 회전을 정지하기 위한 호이스팅모터 오프 제어신호를 상기 호이스팅모터로 출력하는 PLC(Programmable Logic Controller)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째 붐(Boom)의 기복에 따라 회전하는 러핑드럼(Luffing Drum)의 회전수에 기초하여 호이스팅드럼(hoisting Drum)의 회전수를 제어하여 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 자동적으로 제어함으로써 후크 또는 카고(Cargo)가 붐에 충돌하는 것을 예방하여 붐을 보호할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 붐의 현재 각도를 측정할 수 있는 러핑 엔코더와 후크의 현재 높이를 측정할 수 있는 호이스팅 엔코더를 구비하고, 상기 러핑 엔코더와 호이스팅 엔코더가 측정한 러핑드럼과 호이스팅드럼의 회전수를 기초로 PLC에서 붐의 각도에 따라 후크의 위치를 자동적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 붐(Boom)의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 제어하되 붐의 기복각도를 소정의 범위(range)를 갖는 몇 개의 구간으로 나누고 이 각도 구간에서는 후크의 높이 즉, 붐 헤드에서 후크까지의 거리가 일정값 이상으로 유지되도록 하면서 후크의 높이를 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인의 사시도이다.
도 2는, 도 1에 있어서 크레인 하우스 내부의 일 요부 구성도이다.
도 3a 및 도3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인의 일 요부의 구성도 및 확대도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인에 있어서 붐의 기복각도에 따라서 붐 헤드와 후크 간의 길이를 조절하는 동작도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인에 있어서 붐의 기복각도에 따라서 붐 헤드와 후크 간의 길이를 제어하기 위한 블록 구성도이다.
도 6은, 도 5에 있어서 크레인 제어 PC의 일 요부 상세 블록 구성도이다.
다음은 본 발명인 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 있어서 크레인 하우스(113) 내부의 일 요부 구성도가 도시되어 있고, 도 3a 및 도 3b에는 본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인의 일 요부 구성도 및 확대도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인에 있어서 붐(120)의 기복각도에 따라서 붐 헤드와 후크 간의 길이(Lp)를 조절하는 동작도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인에 있어서 붐(120)의 기복각도에 따라서 붐 헤드와 후크 간의 길이(Lp)를 제어하기 위한 블록 구성도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에 있어서 크레인 제어 PC(160)의 일 요부상세 블록 구성도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인은, 포스트(111)와 슬루잉 장치(Slewing Device)(112)와 크레인 하우스(113)와 러핑드럼(141)과 러핑모터(131)와 호이스팅드럼(142)과 호이스팅모터(132)와 붐(Boom)(120)과 러핑 와이어 탑시브(luffing wire top sheave)(114-1)와 호이스팅 와이어 탑시브(hoisting wire top sheave)(114-2)와 러핑 와이어 붐시브(115-1)와 호이스팅 와이어 붐시브(115-2)와 러핑 와이어(W1)와 호이스팅 와이어(W2)를 포함하여 구성된다.
상기 포스트(111)는 선박의 갑판에 입설되는 기둥으로서 크레인 하우스(113)를 설치할 수 있도록 한다.
상기 슬루잉 장치(112)는 포스트(111)의 상단에 수평방향(갑판에 대하여 평행한 방향)으로 회전가능하도록 설치되며 데크 크레인의 선회운동(슬루잉 운동(Slewing motion))을 담당한다.
상기 크레인 하우스(113)는 슬루잉 장치(112)의 상단에 설치되어서 상기 슬루잉 장치(112)의 회전에 따라서 선회운동하고, 내부에는 드럼을 비롯한 각종 크레인 동작 장비들이 구비되어 있다.
상기 러핑드럼(141)은 크레인 하우스(113) 내부에 구비되고 러핑 와이어(W1)를 권취하는 구성이다.
상기 러핑모터(131)는 크레인 하우스(113) 내부에 구비되고 상기 러핑드럼(141)에 결합되어서 상기 러핑드럼(141)을 회전시키는 구성이다.
상기 호이스팅드럼(142)은 크레인 하우스(113) 내부에 구비되고 호이스팅 와이어(W2)를 권취하는 구성이다.
상기 호이스팅모터(132)는 크레인 하우스(113) 내부에 구비되고, 상기 호이스팅드럼(142)에 결합되어서 상기 호이스팅드럼(142)을 회전시키는 기능을 수행한다.
상기 붐(Boom)(120)은 크레인 하우스(113)의 좌우 측면에 수직방향으로 기복운동(luffing motion) 가능하도록 설치되며, 끝단에는 붐 헤드(120a)가 마련되며, 붐 헤드(120a)의 선단에는 후크(H)가 호이스팅 와이어(W2)에 메달려서 구비된다.
상기 러핑 와이어 탑시브(114-1)와 호이스팅 와이어 탑시브(114-2)는 크레인 하우스(113)의 상단에 상호 이격 설치되어서 러핑 와이어(W1)와 호이스팅 와이어(W2)를 방향 전환시키며 각 와이어(W1, W2)의 감김과 풀림을 원활하게 하는 기능을 수행한다.
상기 러핑 와이어 붐시브(115-1)와 호이스팅 와이어 붐시브(115-2)는 붐(120)의 선단에 상호 이격되어서 설치되어서 와이어(W1, W2)의 감김과 풀림을 원활하게 한다.
상기 러핑 와이어(W1)는 러핑드럼(141)과 러핑 와이어 탑시브(114-1) 및 러핑 와이어 붐시브(115-1)에 순차 권취되고 상기 러핑드럼(141)에 감김과 풀림에 의해서 상기 붐(120)을 기복한다.
상기 호이스팅 와이어(W2)는 호이스팅드럼(142)과 호이스팅 와이어 탑시브(114-2) 및 호이스팅 와이어 붐시브(115-2)에 순차 권취되고 상기 호이스팅드럼(142)에 감김과 풀림에 의해서 후크(hook)(H)를 승강(즉 권상·권하)시킨다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인은, 러핑 엔코더(encoder)(151)와 호이스팅 엔코더(152)와 크레인 제어 PC(160)와 PLC(Programmable Logic Controller)(170)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 러핑 엔코더(151)는 붐(120)의 현재의 기복각도(θ)를 알기 위하여 채택한 구성으로서 러핑드럼(141)에 결합되어서 러핑드럼(141)의 현재의 회전수(R1p)를 측정하여 펄스카운터로 PLC(170)로 출력한다.
상기 호이스팅 엔코더(152)는 후크(H)의 현재의 높이를 알기 위하여 채용한 구성으로서 호이스팅드럼(142)에 결합되어서 호이스팅드럼(142)의 현재의 회전수(R2p)를 측정하여 이를 펄스카운터로 PLC(170)로 출력한다.
상기 크레인 제어 PC(160)는 붐(120)의 기복각도(θ)의 증가에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)[도 4에 도시된 바와 같이 상기 길이(Lp)는 현재의 후크(H)의 높이를 의미한다.]의 최소값이 증가하도록 러핑드럼(141)의 회전수(R1t, 러핑드럼의 목표 회전값임)에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)을 설정하고, 설정된 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)에 후크(H)가 위치하도록 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t, 호이스팅드럼의 목표 회전값임)를 입력하기 위한 구성이다.
상기 PLC(170)는 크레인 제어 PC(160)로부터 입력되는 PLC 런 제어신호에 의해서 운전되며, 상기 러핑 엔코더(151)로부터 실시간으로 수신되는 현재의 측정된 러핑드럼(141)의 회전수(R1p)와 상기 크레인 제어 PC(160)로부터 입력된 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)에 따른 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)과 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 기초로 상기 호이스팅모터(132)를 구동하기 위한 호이스팅모터 온 제어신호를 상기 호이스팅모터(132)로 출력하며, 상기 호이스팅 엔코더(152)로부터 실시간으로 수신되는 현재의 측정된 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2p)와 상기 크레인 제어 PC(160)로부터 입력된 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 기초로 호이스팅모터(132)의 회전을 정지하기 위한 호이스팅모터 오프 제어신호를 상기 호이스팅모터(132)로 출력한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에서는 PLC(170)로부터 수신한 제어신호를 기초로 러핑모터(131)를 구동하기 위한 러핑모터 구동유닛(130-1)과, PLC(170)로부터 수신한 제어신호를 기초로 상기 호이스팅모터(132)를 구동하기 위한 호이스팅모터 구동유닛(130-2)이 크레인 하우스(113) 내부에 구비되어 있어서, 러핑모터(131)와 호이스팅모터(132)를 각각 구동하도록 하고 있다.
호이스팅모터(132)와 러핑모터(131)가 예컨대 유압모터로 구성되는 경우, 상기 호이스팅모터 구동유닛(130-2)과 러핑모터 구동유닛(130-1)은 유압시스템 즉, 유압펌프(pump)와 증속기(pump driver)와 전기모터(electric motor)로 구성될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 PLC(170)는, 상기 크레인 제어 PC(160)로부터 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)에 따른 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)과 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 수신하여 내부 메모리에 저장하고, 상기 러핑 엔코더(151)로부터 실시간으로 수신한 현재의 측정된 러핑드럼(141)의 회전수(R1p)와 일치하는 설정된 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)를 내부 메모리(미도시)에서 리드하고, 리드한 러핑드럼(141)의 회전수((R1t)에 따라서 설정된 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)에 대응되는 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 내부 메모리에서 추출하여 버퍼(buffer)(미도시)에 임시 저장하고, 상기 호이스팅모터(132)를 구동하기 위한 호이스팅모터 온 제어신호를 호이스팅모터(132)로 출력하며, 상기 호이스팅 엔코더(152)로부터 실시간으로 수신되는 현재의 측정된 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2p)가 상기 버퍼에 임시 저장된 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)에 이르면 상기 호이스팅모터(132)의 회전을 정지하기 위한 호이스팅모터 오프 제어신호를 상기 호이스팅모터(132)로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인에 있어서는, 상기 크레인 제어 PC(160)에는 드럼 선택부(161)와 러핑드럼 회전수 설정부(162)와 목표길이 설정부(163)와 호이스팅드럼 회전수 입력부(164)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 드럼 선택부(161)는 목표로 하는 회전수값을 설정하기 위한 대상을 선택하기 위한 것으로서 러핑드럼(141)과 호이스팅드럼(142)을 선택하는 UI(User Interface)이다.
상기 러핑드럼 회전수 설정부(162)는 목표로 하는 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)를 설정하기 위한 유저 인터페이스이다.
상기 목표길이 설정부(163)는 상기 붐(120)의 기복각도(θ)의 증가에 따라서[즉 붐(120)이 수직방향으로 일어남에 따라서] 상기 후크(H)가 붐(120)에 충돌하는 것을 방지하기 위해서 상기 러핑드럼 회전수 설정부(162)에 의해서 설정된 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)[따라서 붐(120)의 기복각도(θ)]가 증가함에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)가 일정 최소값 이상으로 하되 그 최소값이 증가하도록 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)을 설정하는 유저 인터페이스이다.
상기 호이스팅드럼 회전수 입력부(164)는 목표길이 설정부(163)에 의해서 설정된 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)에 해당하는 호이스팅드럼(142)의 회전수를 입력하는 UI이다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인에 있어서, 상기 목표길이 설정부(163)는, 상기 붐(120)의 기복각도(θ)를 복수의 구간(range)(예컨대, 0도~10, 11도~40도, 41도~50도, 51도~60도, 61도~90도)단위로 나누고, 상기 붐(120)의 기복각도(θ)의 각각의 각도구간단위에서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)가 정해진 최소값 이상이 유지되면서 붐(120)의 기복각도(θ)의 증가에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)의 최소값은 증가하도록 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)을 설정하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 상기 붐(120)의 기복각도(θ)가 0도~10도 구간에서는 제1 길이(L1, 예컨대 4000mm 이상)로 일정 최소값 이상을 유지하고, 붐(120)의 기복각도(θ)가 11도~40도 구간에서는 제2 길이(L2, 예컨대 6000mm 이상)로 일정 최소값 이상을 유지하고, 붐(120)의 기복각도(θ)가 41도~50도 구간에서는 제3 길이(L3, 예컨대 9000mm 이상)로 일정 최소값 이상을 유지하고, 붐(120)의 기복각도(θ)가 51도~60도 구간에서는 제4 길이(L4, 예컨대 10000mm 이상)로 일정 최소값 이상을 유지하고, 붐(120)의 기복각도(θ)가 61도~90도 구간에서는 제4 길이(L4, 예컨대 12000mm 이상)로 일정 최소값 이상을 유지하도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 PLC(170)는 상기 붐 헤드(120a)와 후크 간의 길이목표값(Lt)과 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)와 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 고유의 주소번지에 테이블값으로 저장하고 있는 것을 특징으로 한다.
다음으로 본 발명의 다른 실시예에 의한 데크 크레인의 구성에 대해서 기술한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 데크 크레인은, 러핑드럼(141)에 결합되어서 러핑드럼(141)의 회전수(R1p)를 측정하여 PLC(170)로 출력하는 러핑 엔코더(151)와, 호이스팅드럼(142)에 결합되어서 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2p)를 측정하여 PLC(170)로 출력하는 호이스팅 엔코더(152)와, 러핑 엔코더(151)로부터 입력되는 러핑드럼(141)의 회전수(R1p)에 기초하여 붐(120)의 기복각도(θ)를 산출하고 붐(120)이 수직으로 일어남에 따라서 후크(H)가 붐(120)에 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 산출된 붐(120)의 기복각도(θ)가 커짐에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)가 일정 최소값 이상을 유지하되 그 최소값이 증가되도록 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)을 설정하며, 설정된 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)에 해당하는 호이스팅드럼(142)의 회전수를 산출하며 산출한 호이스팅드럼(142)의 회전수에 해당하는 호이스팅모터 제어신호를 호이스팅모터(132)로 출력하는 PLC(170)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 PLC(170)는 상기 붐(120)의 기복각도(θ)를 산출하고, 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)을 설정하며, 설정된 길이목표값(Lt)에 해당하는 호이스팅드럼(142)의 회전수를 산출하는 프로그램이 내부 메모리에 기억되어 있음은 물론이다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 의한 데크 크레인에 있어서, 상기 PLC(170)는, 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)을 붐(120)의 기복각도(θ)에 따라서 설정하되, 붐(120)의 기복각도(θ)를 복수의 구간(range)(예컨대, 0도~10, 11도~40도, 41도~50도, 51도~60도, 61도~90도)단위로 나누고, 상기 각각의 붐(120)의 기복각도(θ) 구간단위에서는 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)가 일정 최소값 이상이 되게 유지되면서 붐(120)의 기복각도(θ)의 증가에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)의 최소값은 증가하도록 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)을 설정하는 것을 특징으로 한다.
다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인에 있어서 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이 즉, 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)를 제어하는 과정에 대하여 기술한다.
먼저, 러핑드럼 회전수 설정부(162)와 목표길이 설정부(163)를 통해서 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)[따라서 붐(120)의 기복각도(θ)]에 따른 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)을 설정한다.
붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)를 설정할 때 소정의 기복각도(θ) 구간에서는 그 값이 일정 최소값 이상이 되게 유지되도록 설정한다.
예를 들면 붐(120)의 기복각도(θ)가 0도~10도 구간[이때 러핌 드럼의 회전수(R1t)는 예컨대 0~8회]에서는 4000mm 이상으로 일정한 값 이상을 유지하도록 설정하고, 붐(120)의 기복각도(θ)가 11도~40도 구간[이때 러핌 드럼의 회전수(R1t)는 예컨대 9~19회]에서는 6000mm 이상으로 일정한 값 이상을 유지하도록 설정하며, 붐(120)의 기복각도(θ)가 41도~50도 구간에서는 9000mm 이상으로 일정한 값 이상을 유지하도록 설정하며, 붐(120)의 기복각도(θ)가 51도~60도 구간에서는 10000mm 이상으로 일정한 값 이상을 유지하도록 하며, 붐(120)의 기복각도(θ)가 61도~90도 구간에서는 12000mm 이상으로 일정한 값 이상을 유지하도록 설정한다.
그리고, 호이스팅드럼 회전수 입력부(164)을 통해서 상기와 같이 설정된 목표길이값(Lt)에 각각 해당하는 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 입력한다.
이때, 입력되는 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)는 설정된 목표길이값(Lt)에 후크(H)가 위치하도록 하는 값으로써 예컨대 호이스팅드럼(142)의 직경, 호이스팅 와이어(W2)의 레이어(layer)와 직경 등을 포함하는 해당 데크 크레인의 제원에 의해서 결정되어야 함은 물론이다.
상기와 같이 입력된 데이터들은 PLC(170)의 내부 메모리에 모두 기억된다.
이제 붐(120)을 위로 들어 올려서 기복각도(θ)가 커지면, 러핑 엔코더(151)는 실시간으로 러핑드럼(141)이 회전하는 현재의 회전수(R1p)를 측정하여 펄스카운터로 PLC(170)로 출력한다.
PLC(170)는 러핑 엔코더(151)로부터 실시간으로 수신한 현재의 측정된 러핑드럼(141)의 회전수(R1p)와 일치하는 설정된 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)를 내부 메모리(미도시)에서 리드하고, 리드한 러핑드럼(141)의 회전수((R1t)에 따라서 설정된 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)에 대응되는 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 내부 메모리에서 추출하여 버퍼(buffer)(미도시)에 임시 저장한다.
이후 PLC(170)는 호이스팅모터(132)를 구동하기 위한 호이스팅모터 온 제어신호를 호이스팅모터(132)로 출력한다.
PLC(170)로부터 호이스팅모터 온 제어신호를 수신한 호이스팅모터(132)는 호이스팅드럼(142)을 회전시키고, 호이스팅드럼(142)은 호이스팅 와이어(W2)를 권취하여 후크(H)가 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)에 위치하도록 한다.
후크(H)가 후크(H)가 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)에 위치하면 후크(H)는 붐(120)으로부터 적정한 간격으로 이격되므로 후크(H)가 붐(120)에 충돌하는 문제는 발생하지 않는다.
예를 들어, 붐(120)의 기복각도(θ)가 23도에서 붐 헤드(120a)로부터 후크(H)까지의 거리가 약 4000mm 떨어서 화물을 들고 있는 경우, 붐(120)이 기복(luffing)하여 붐(120)의 기복각도(θ)가 70도에 이르게 되면, 종래의 기술에 의하면 후크(H) 또는 화물이 붐(120)과 충돌하게 되나, 본 발명에 의한 제어시스템을 적용하면 붐(120)의 기복각도(θ)에 따라 붐 헤드(120a)로부터 후크(H)까지의 거리(Lp)가 자동으로 예컨대 최소 12000mm로 길어져서 후크 또는 화물이 붐에 충돌하는 문제점을 해결할 수 있게 되는 것이다.
한편, PLC(170)는 호이스팅 엔코더(152)로부터 실시간으로 수신되는 현재의 측정된 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2p)가 버퍼에 임시 저장된 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)에 이르면 호이스팅모터(132)의 회전을 정지하기 위한 호이스팅모터 오프 제어신호를 호이스팅모터(132)로 출력한다.
PLC(170)로부터 호이스팅모터 오프 제어신호를 수신한 호이스팅모터(132)는 호이스팅드럼(142)의 회전을 중지시켜서 후크(H)가 목표길이값(Lt)에서 정지하도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술분야에 있어 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있다.
111 ; 포스트 112 ; 슬루잉 장치
113 ; 크레인 하우스 130-1 ; 러핑모터 구동유닛
130-2 ; 호이스팅모터 구동유닛 114-1 ; 러핑 와이어 탑시브
114-2 ; 호이스팅 와이어 탑시브 115-1 ; 러핑 와이어 붐시브
115-2 ; 호이스팅 와이어 붐시브 131 ; 러핑모터
132 ; 호이스팅모터 141 ; 러펑 드럼
142 ; 호이스팅드럼 120 ; 붐
151 ; 러핑 엔코더 152 ; 호이스팅 엔코더
160 ; 크레인 제어 PC 161 ; 드럼 선택부
162 ; 러핑드럼 회전수 설정부 163 ; 목표길이 설정부
164 ; 호이스팅드럼 회전수 입력부 170 ; PLC
W1 ; 러핑 와이어 W2 ; 호이스팅 와이어
H ; 후크 θ ; 기복각도
φ ; 슬루잉각도 Lp ; 붐 헤드와 후크 간의 길이

Claims (8)

  1. 선박의 갑판에 입설되는 포스트(111);
    상기 포스트(111)의 상단에 수평방향으로 회전가능하도록 설치되는 슬루잉 장치(Slewing Device)(112);
    상기 슬루잉 장치(112)의 상단에 설치되고, 상기 슬루잉 장치(112)의 회전에 따라서 선회운동(Slewing motion)하는 크레인 하우스(113);
    상기 크레인 하우스(113) 내부에 구비되고 러핑 와이어(W1)를 권취하는 러핑드럼(141);
    상기 러핑드럼(141)에 결합되어서 상기 러핑드럼(141)을 회전시키는 러핑모터(131);
    상기 크레인 하우스(113) 내부에 구비되고 호이스팅 와이어(W2)를 권취하는 호이스팅드럼(142);
    상기 호이스팅드럼(142)에 결합되어서 상기 호이스팅드럼(142)을 회전시키는 호이스팅모터(132);
    상기 크레인 하우스(113)의 좌우 측면에 수직방향으로 기복운동(luffing motion) 가능하도록 설치되는 붐(Boom)(120);
    상기 크레인 하우스(113)의 상단에 설치되는 러핑 와이어 탑시브(luffing wire top sheave)(114-1)와 호이스팅 와이어 탑시브(hoisting wire top sheave)(114-2);
    상기 붐(120)의 선단에 설치되는 러핑 와이어 붐시브(115-1)와 호이스팅 와이어 붐시브(115-2);
    상기 러핑드럼(141)과 러핑 와이어 탑시브(114-1) 및 러핑 와이어 붐시브(115-1)에 순차 권취되고 상기 러핑드럼(141)에 감김과 풀림에 의해서 상기 붐(120)을 기복하는 러핑 와이어(W1);
    상기 호이스팅드럼(142)과 호이스팅 와이어 탑시브(114-2) 및 호이스팅 와이어 붐시브(115-2)에 순차 권취되고 상기 호이스팅드럼(142)에 감김과 풀림에 의해서 후크(hook)(H)를 승강시키는 호이스팅 와이어(W2);
    상기 러핑드럼(141)에 결합되어서 러핑드럼(141)의 현재의 회전수를 측정하는 러핑 엔코더(encoder)(151);
    상기 호이스팅드럼(142)에 결합되어서 호이스팅드럼(142)의 현재의 회전수를 측정하는 호이스팅 엔코더(152);
    상기 붐(120)의 기복각도(θ)의 증가에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)의 최소값이 증가하도록 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)을 설정하고, 설정된 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)에 후크(H)가 위치하도록 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 입력하는 크레인 제어 PC(160);
    상기 러핑 엔코더(151)로부터 실시간으로 수신되는 측정된 러핑드럼(141)의 회전수(R1p)와 상기 크레인 제어 PC(160)로부터 입력된 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)에 따른 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)과 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 기초로 상기 호이스팅모터(132)를 구동하기 위한 호이스팅모터 온 제어신호를 상기 호이스팅모터(132)로 출력하며, 상기 호이스팅 엔코더(152)로부터 실시간으로 수신되는 측정된 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2p)와 상기 크레인 제어 PC(160)로부터 입력된 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 기초로 호이스팅모터(132)의 회전을 정지하기 위한 호이스팅모터 오프 제어신호를 상기 호이스팅모터(132)로 출력하는 PLC(Programmable Logic Controller)(170)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 PLC(170)는,
    상기 크레인 제어 PC(160)로부터 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)에 따른 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)과 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 수신하여 내부 메모리에 저장하고, 상기 러핑 엔코더(151)로부터 실시간으로 수신한 측정된 러핑드럼(141)의 회전수(R1p)와 일치하는 설정된 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)를 내부 메모리에서 리드하고, 리드한 러핑드럼(141)의 회전수((R1t)에 따라서 설정된 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)에 대응되는 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 내부 메모리에서 추출하여 버퍼(buffer)에 임시 저장하고, 상기 호이스팅모터(132)를 구동하기 위한 호이스팅모터 온 제어신호를 호이스팅모터(132)로 출력하며, 상기 호이스팅 엔코더(152)로부터 실시간으로 수신되는 측정된 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2p)가 상기 버퍼에 임시 저장된 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)에 이르면 상기 호이스팅모터(132)의 회전을 정지하기 위한 호이스팅모터 오프 제어신호를 상기 호이스팅모터(132)로 출력하는 것을 특징으로 하는 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 크레인 제어 PC(160)에는,
    상기 러핑드럼(141)과 호이스팅드럼(142)을 선택하는 드럼 선택부(161);
    러핑드럼(141)의 회전수(R1t)를 설정하는 러핑드럼 회전수 설정부(162);
    상기 붐(120)의 기복각도(θ)의 증가에 따라서 상기 후크(H)가 붐(120)에 충돌하는 것을 방지하기 위해서 상기 러핑드럼 회전수 설정부(162)에 의해서 설정된 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)가 증가함에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)의 최소값이 증가하도록 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 목표길이값(Lt)을 설정하는 목표길이 설정부(163);
    상기 목표길이 설정부(163)에 의해서 설정된 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)에 해당하는 호이스팅드럼(142)의 회전수를 입력하는 호이스팅드럼 회전수 입력부(164)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 목표길이 설정부(163)는,
    상기 붐(120)의 기복각도(θ)를 복수의 구간(range)단위로 나누고,
    상기 붐(120)의 기복각도(θ)의 각각의 각도구간단위에서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)가 일정 최소값 이상이 되게 유지되면서 붐(120)의 기복각도(θ)의 증가에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)의 최소값이 증가하도록 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)을 설정하는 것을 특징으로 하는 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 PLC(170)는,
    상기 붐 헤드(120a)와 후크 간의 길이목표값(Lt)과 러핑드럼(141)의 회전수(R1t)와 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2t)를 고유의 주소번지에 테이블값으로 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인
  6. 선박의 갑판에 입설되는 포스트(111);
    상기 포스트(111)의 상단에 수평방향으로 회전가능하도록 설치되는 슬루잉 장치(Slewing Device)(112);
    상기 슬루잉 장치(112)의 상단에 설치되고, 상기 슬루잉 장치(112)의 회전에 따라서 선회운동(Slewing motion)하는 크레인 하우스(113);
    상기 크레인 하우스(113) 내부에 구비되고 러핑 와이어(W1)를 권취하는 러핑드럼(141);
    상기 러핑드럼(141)에 결합되어서 상기 러핑드럼(141)을 회전시키는 러핑모터(131);
    상기 크레인 하우스(113) 내부에 구비되고 호이스팅 와이어(W2)를 권취하는 호이스팅드럼(142);
    상기 호이스팅드럼(142)에 결합되어서 상기 호이스팅드럼(142)을 회전시키는 호이스팅모터(132);
    상기 크레인 하우스(113)의 좌우 측면에 수직방향으로 기복운동(luffing motion) 가능하도록 설치되는 붐(Boom)(120);
    상기 크레인 하우스(113)의 상단에 설치되는 러핑 와이어 탑시브(luffing wire top sheave)(114-1)와 호이스팅 와이어 탑시브(hoisting wire top sheave)(114-2);
    상기 붐(120)의 선단에 설치되는 러핑 와이어 붐시브(115-1)와 호이스팅 와이어 붐시브(115-2);
    상기 러핑드럼(141)과 러핑 와이어 탑시브(114-1) 및 러핑 와이어 붐시브(115-1)에 순차 권취되고 상기 러핑드럼(141)에 감김과 풀림에 의해서 상기 붐(120)을 기복하는 러핑 와이어(W1);
    상기 호이스팅드럼(142)과 호이스팅 와이어 탑시브(114-2) 및 호이스팅 와이어 붐시브(115-2)에 순차 권취되고 상기 호이스팅드럼(142)에 감김과 풀림에 의해서 후크(hook)(H)를 승강시키는 호이스팅 와이어(W2);
    상기 러핑드럼(141)에 결합되어서 러핑드럼(141)의 회전수(R1p)를 측정하는 러핑 엔코더(151);
    상기 호이스팅드럼(142)에 결합되어서 호이스팅드럼(142)의 회전수(R2p)를 측정하는 호이스팅 엔코더(152);
    상기 러핑 엔코더(151)로부터 입력되는 러핑드럼(141)의 회전수(R1p)에 기초하여 붐(120)의 기복각도(θ)를 산출하고, 붐(120)이 수직으로 일어남에 따라서 후크(H)가 붐(120)에 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 산출된 붐(120)의 기복각도(θ)가 커짐에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)의 최소값이 증가되도록 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)을 설정하며, 설정된 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)에 해당하는 호이스팅드럼(142)의 회전수를 산출하며, 산출한 호이스팅드럼(142)의 회전수에 해당하는 호이스팅모터 제어신호를 호이스팅모터(132)로 출력하는 PLC(170)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 PLC(170)는,
    상기 붐(120)의 기복각도(θ)를 복수의 구간(range)단위로 나누고,
    각각의 붐(120)의 기복각도(θ) 구간단위에서는 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)가 일정 최소값 이상이 되게 유지되면서 붐(120)의 기복각도(θ)의 증가에 따라서 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이(Lp)의 최소값이 증가하도록 붐 헤드(120a)와 후크(H) 간의 길이목표값(Lt)을 설정하는 것을 특징으로 하는 붐의 기복각도에 따라서 후크의 높이를 조절할 수 있는 데크 크레인
  8. 삭제
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