KR101118465B1

KR101118465B1 - 크레인의 자동 속도조절장치

Info

Publication number: KR101118465B1
Application number: KR1020090129063A
Authority: KR
Inventors: 김성태
Original assignee: 케이엔에프중공업주식회사
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2012-03-13
Also published as: KR20110072218A

Abstract

본 발명은 크레인의 자동 속도조절장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 크레인의 자동 속도조절장치는, 로드셀, 단수 스위치, 중앙처리장치, 릴레이 스위치, 인버터를 포함하여 크레인의 속도를 조절하는 크레인의 자동속도조절장치이고, 상기 로드셀은 상기 크레인의 하중의 무게를 감지하고, 상기 감지된 하중의 무게를 4mA 내지 20 mA 의 전류값이 구분된 전기신호를 상기 중앙처리장치로 출력하고, 상기 단수 스위치는 상기 크레인의 하중에 대한 무게그룹을 1단 내지 6단으로 구분하여, 상기 1단 내지 6단의 접점 신호를 상기 중앙처리장치로 출력하며, 상기 중앙처리장치는 상기 로드셀 및 상기 단수 스위치에 연결되고, PLC와 상기 PLC에 의하여 구동이 제어되어 상기 모터의 RPM, 회전각, 위치, 출력을 제어할 수 있는 제어드라이버를 포함하되, 상기 PLC는 상기 로드셀로부터 전기신호를 입력받고, 상기 단수 스위치로부터 접점 신호를 입력받아, 상기 전기신호를 상기 하중에 대한 소정의 무게그룹으로 대응시킨 다음, 상기 대응된 소정의 무게그룹에 대하여 1단 내지 6단으로 구분된 속도 신호를 상기 제어드라이버에 자동으로 출력하며, 상기 제어드라이버를 통하여 상기 릴레이 스위치 및 인버터의 동작을 제어하고, 상기 릴레이 스위치는 상기 중앙처리장치로부터 출력된 1단 내지 6단으로 구분된 속도 신호에 해당되는 스위치를 온오프시키며, 상기 인버터는 상기 릴레이 스위치의 동작에 의하여 상기 1단 내지 6단으로 구분된 속도 신호를 입력받고, 상기 속도 신호를 이용하여 모터의 RPM 조절 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

로드셀, PLC(Programmable Logic Controller), 단수 스위치, 인버터

Description

크레인의 자동 속도조절장치{AUTOMATIC VELOCITY CONTROL APPARATUS OF CRANE}

본 발명은 크레인의 자동 속도조절장치에 관한 것이다.

일반적으로, 크레인(Crane)은 동력을 사용하여 중량물을 달아 올려 수평으로 운반하는 기계나 기계장치를 말하며, 중량물을 들어올리고 내리는 권상, 권하와 수평으로 이동하기 위한 주행, 횡행, 선회 등의 동작을 하고, 이러한 동작이 서로 조합되어 3차원 공간에서 중량물을 취급하게 되는 것이다. 그리고 크레인이 중량물을 들어올리고 내리는 상승과 하강속도는 다단으로 조정할 수 있는데, 예컨대 크레인이 최대 인양 하중까지 작업을 하면서 조종 스위치의 조종단수에 의하여 운전자가 해당 사항에 맞추어 조절하게 된다.

따라서, 단수 조절이 가능한 스위치는 필수적으로 설치되어야 한다. 그러나, 모든 인양 하중에 대하여 동일하게 단수가 정의된다면 작업의 효율성이 떨어지게 된다. 즉, 낮은 하중은 비교적 최대 속도로 인양하고, 높은 하중은 비교적 안전을 위해서 낮은 속도로 인양하는 것이 효율적이라 할 수 있다.

종래의 크레인은 운전자의 운전 효율성과 편리성을 위하여 여러 단계로 이루어지도록 감속기 내부에 전자 클러치를 삽입하여 인양하중에 따라서 클러치를 개폐하면서 속도를 조절하였다. 이때, 일반적으로는 3개의 클러치가 사용되며, 운전자는 이 3개의 클러치를 수동으로 조정하여왔다.

그러나, 위와 같은 부품을 장착한 감속기도 대형화되고, 이로 인하여 고장 횟수도 늘어나게 되어 운영 및 관리가 불편하다는 문제점이 있다. 또한, 장치의 운영 빛 관리가 불편해짐으로 인하여 관리 비용이 상승한다는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 크레인의 하중의 무게를 감지하고, 그 감지된 하중에 따라 자동으로 인양 속도가 조절될 수 있는 크레인의 자동 속도조절장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, PLC를 사용하여 보다 정확하게 모터의 RPM을 조절할 수 있는 크레인의 자동 속도조절장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 크레인의 자동 속도조절장치는, 로드셀, 단수 스위치, 중앙처리장치, 릴레이 스위치, 인버터를 포함하여 크레인의 속도를 조절하는 크레인의 자동속도조절장치이고, 상기 로드셀은 상기 크레인의 하중의 무게를 감지하고, 상기 감지된 하중의 무게를 4mA 내지 20 mA 의 전류값이 구분된 전기신호를 상기 중앙처리장치로 출력하고, 상기 단수 스위치는 상기 크레인의 하중에 대한 무게그룹을 1단 내지 6단으로 구분하여, 상기 1단 내지 6단의 접점 신호를 상기 중앙처리장치로 출력하며, 상기 중앙처리장치는 상기 로드셀 및 상기 단수 스위치에 연결되고, PLC와 상기 PLC에 의하여 구동이 제어되어 상기 모터의 RPM, 회전각, 위치, 출력을 제어할 수 있는 제어드라이버를 포함하되, 상기 PLC는 상기 로드셀로부터 전기신호를 입력받고, 상기 단수 스위치로부터 접점 신호를 입력받아, 상기 전기신호를 상기 하중에 대한 소정의 무게그룹으로 대응시킨 다음, 상기 대응된 소정의 무게그룹에 대하여 1단 내지 6단으로 구분된 속도 신호를 상기 제어드라이버에 자동으로 출력하며, 상기 제어드라이버를 통하여 상기 릴레이 스위치 및 인버터의 동작을 제어하고, 상기 릴레이 스위치는 상기 중앙처리장치로부터 출력된 1단 내지 6단으로 구분된 속도 신호에 해당되는 스위치를 온오프시키며, 상기 인버터는 상기 릴레이 스위치의 동작에 의하여 상기 1단 내지 6단으로 구분된 속도 신호를 입력받고, 상기 속도 신호를 이용하여 모터의 RPM 조절 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

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상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 크레인의 하중의 무게를 감지하고, 그 감지된 하중에 따라 자동으로 인양 속도가 조절될 수 있다.

본 발명에 의하면, PLC를 사용하여 보다 정확하게 모터의 RPM을 조절할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과 외의 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발 명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인의 자동 속도조절장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 인버터의 동작을 나타내는 조견표이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인의 자동 속도조절장치는, 로드셀(100), 단수 스위치(200), 중앙처리장치(300), 릴레이 스위치(400), 인버터(500), 모터(600)를 포함한다.

로드셀(100)은, 크레인의 하중의 무게를 감지하고, 감지된 하중의 무게를 4mA 내지 20 mA 의 전류값이 구분된 전기신호로 출력한다. 로드셀(100)은, 압력 즉, 단위면적당 가해지는 힘을 측정하는 센서로서, 본 발명에서는 하중(load)의 무게를 측정한다. 로드셀(100)은 그 내부에 스트레인게인지 또는 압전소자가 내장되어 센서에 가해지는 힘을 전기신호로 출력하는 역할을 한다. 예를 들면, 전기신호로서 4mA 내지 20 mA 의 전류값으로 출력될 수 있다. 이때, 전기신호는 전류값 이외의 다양한 수치로 계산되어 출력될 수도 있다.

단수 스위치(200)는, 하중에 대한 무게그룹을 1단 내지 6단으로 구분하여, 1단 내지 6단의 접점 신호를 출력한다. 단수 스위치(200)는, 중앙처리장치(300)에 연결되어 하중의 무게그룹에 따라 구분되어 설치된 다단의 스위치를 의미한다.

중앙처리장치(300)는, 로드셀(100) 및 단수 스위치(200)에 연결되어, 전기 신호를 우선으로 하여 접점 신호를 감지하고, 전기신호를 하중에 대한 소정의 무게그룹으로 대응시킨 다음, 대응된 소정의 무게그룹에 대하여 6단으로 구분된 속도 신호를 자동으로 출력한다. 중앙처리장치(300)는, PLC(310;Programmable Logic Controller, 이하 PLC라 한다.)를 포함한다. 이때, PLC(310)는 로드셀(100)로부터 전기신호를 입력받고, 단수 스위치(200)로부터 접점 신호를 입력받아, 전기신호를 하중에 대한 소정의 무게그룹으로 대응시킨 다음, 대응된 소정의 무게그룹에 대하여 6단으로 구분된 속도 신호를 자동으로 출력한다. 이와 같은 PLC(310)를 통한 속도 신호의 조절에 관하여는 도 3에 관한 설명에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

릴레이 스위치(400)는, 6단으로 구분된 속도 신호에 해당되는 스위치를 온오프시킨다. 릴레이 스위치(400)는, 중앙처리장치(300)가 전기신호와 접점신호에 의하여 구분해놓은 속도신호를 입력받아, 그에 해당되는 릴레이 스위치(400) 단이 동작된다. 한편, 릴레이 스위치(400)는, 인양하중의 무게 및 속도 신호의 구분 정도에 따라 그 개수를 다양하게 변화시킬 수 있다. 한편, 도 1에서는, 릴레이 스위치(400)가 4개의 스위치(릴레이1. ~ 릴레이 4.)로 구성된 것을 일 예로 하여 도시된 것으로서, 이는 설계자에 의하여 다양하게 변화될 수 있다.

인버터(500)는, 릴레이 스위치(400)의 동작에 의하여 6단으로 구분된 속도 신호를 입력받고, 속도 신호를 이용하여 모터(600)의 RPM 조절 신호를 출력한다. 인버터(500)는 릴레이 스위치(400)의 접점신호가 인가되는 경우를 인버터(500) 입력단의 개수에 따라 구분하여 모터(600)의 다양한 RPM 신호를 생성할 수 있다. 이때, 인버터(500)는 모터(600)의 속도를 제어하는 역할을 하는 것이고, 그 개수 및 용량은 모터(600)의 용량에 따라 달라질 수 있다. 한편, 도 1에서는, 인버터(500)가 4개의 입력단자(입력접점 1. ~ 입력 접점 4.)로 구성된 것을 일 예로 하여 도시된 것으로서, 이는 설계자에 의하여 다양하게 변화될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 인버터(500)는, 그 입력 단자에 릴레이 스위치(400)로부터 인가되는 접점신호에 따라 다양한 스텝으로 구분될 수 있다. 도 2는 인버터(500) 입력단자에 대한 구분이 가능한 스텝 수로서 2진번에 의한 조견표가 도시되어 있다. 이때, ON은 인버터(500) 입력단자에 릴레이 스위치(400)의 접점신호가 인가된 것을 표시하고 있다. 한편, 도 2는 가로측 목록은 인버터 입력단자에 대한 구분이 가능한 스텝수를 2진법에 의하여 나열한 것이고, 세로측 목록은 인버터 입력단자를 4개로 가정하여 나타낸 것이다.

모터(600)는, 인버터(500)에 의하여 출력된 RPM 신호(0RPM~χRPM)로 구동된다. RPM 신호는, 인버터(500)에 의하여 릴레이 스위치(400)의 접점신호가 인가되는 경우가 인버터(500) 입력단의 개수에 따라 구분된 신호이다. 모터(600)는, 교류 모터, 서보 모터, 스탭핑 모터 등의 일반적인 모터가 모두 사용될 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, PLC(310)를 통해 모터(600)의 속도가 제어되는 본 발명에서는, 중앙처리장치(300) 내부에 PLC(310)와 연결되는 제어 드라이버가 설치된다. 이때, PLC(310)는 제어드라이버의 구동을 제어하고, 제어드라이버에 의하여 모터(600)의 RPM, 회전각, 위치, 출력등을 제어할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명은, 크레인에 의한 인양작업이 로드셀(100) 신호와 하중의 무게에 따라 구분되어, 운전자의 조작에 의한 것이 아니라 자동으로 하중의 인양 속도를 조절할 수 있다.

도 3은 도 1의 크레인의 자동 속도조절장치의 속도조정을 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 크레인의 자동 속도조절장치는, 중앙처리장치에 의하여 전기신호에 대하여 하중의 무게(ton)로 분할하여 속도 신호를 구분한다.

우선, 로드 셀 신호는 0mA 내지 20 mA의 전류값(이하, 입력값이라 한다.)이라고 가정한다. 이에 대하여. 중앙처리장치는, 하중의 무게를 5개의 그룹으로 구분하여 로드셀의 입력값의 그룹과 대응시키고, 그 대응된 각 그룹에 대하여 각각 6단계 속도 신호를 출력한다. 예를 들면, 하중의 무게 그룹은, A그룹은 0 톤에서 2.5톤까지의 하중을 가지고, B그룹은 2.5톤에서 7.5톤의 하중을 가지며, C그룹은 7.5톤에서 12톤의 하중을 가지고, D그룹은 12.1톤에서 18톤의 하중을 가지며, E그룹은 18.1톤에서 24톤의 하중을 가지는 것으로 정의한다. 중앙처리장치는, A그룹, B그룹, C그룹, D그룹, E그룹을 4.00mA 내지 5.60 mA, 4.00mA 내지 5.60 mA, 5.61mA 내지 9.00 mA, 9.01mA 내지 12.00 mA, 12.01mA 내지 16.00 mA, 16.01mA 내지 20.00 mA과 대응시키고, 각각의 그룹에 대한 A, B, C, D, E 접점스위치(200)와 6단의 스위치(400)를 이용하여 6단계의 속도신호로 출력한다. 이와 같이 출력된 속도신호는 인버터로 공급되고, 인버터에서 다양하게 구분된 RPM 조절 신호로 모터에 공급된다. 한편, 도 3에서는, 로드 셀의 입력값으로 4.00mA 내지 5.60 mA인 것을 일 예로 들어 설명하고 있고, 이에 따라 A그룹의 접점 스위치가 온 되어 있는 상태이다.

본 발명에 의하면, 크레인의 하중 인양작업은 하중의 무게와 릴레이 스위치의 접점신호에 따라 다양한 작업으로 구분될 수 있고, 위와 같이 구분된 다양한 작업을 수행할 경우 중앙처리장치에 의하여 자동으로 그 하중 인양속도를 제어하고 있기 때문에, 수동으로 인양속도를 제어하는 종래의 것보다는 운전자의 작업효율을 월등하게 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 크레인의 자동 속도조정방법의 순서를 나타내는 순서도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 크레인의 자동 속도조정방법은, 크레인의 하중의 무게를 감지하고, 감지된 하중의 무게를 4mA 내지 20 mA 의 전류값이 구분된 전기신호로 출력하는 제1 단계(S100), 하중에 대한 무게그룹을 1단 내지 6단으로 구분하여, 1단 내지 6단의 접점 신호를 출력하는 제2 단계(S200), 전기 신호를 우선으로 하여 접점 신호를 감지하고, 전기신호를 하중에 대한 소정의 무게그룹으로 대응시킨 다음, 대응된 소정의 무게그룹에 대하여 6단으로 구분된 속도 신호를 자동으로 출력하는 제3 단계(S300), 6단으로 구분된 속도 신호에 해당되는 스위치를 온오프 동작시키는 제4 단계(S400), 스위치의 동작에 의하여 6단으로 구분된 속도 신호를 입력받고, 속도 신호를 이용하여 모터의 RPM 조절 신호를 출력하는 제5 단계(S500)를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 크레인의 하중의 무게를 감지하고, 그 감지된 하중에 따라 자동으로 인양 속도가 조절될 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, PLC를 사용하여 보다 정확하게 모터의 RPM을 조절할 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인의 자동 속도조절장치의 구조를 나타내는 도면.

도 2는 도 1의 인버터의 동작을 나타내는 조견표.

도 3은 도 1의 크레인의 자동 속도조절장치의 속도조절을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 크레인의 자동 속도조절방법의 순서를 나타내는 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 로드셀 200: 단수 스위치

300: 중앙처리장치 310: PLC

400: 릴레이 스위치 500: 인버터

600: 모터

Claims

로드셀(100), 단수 스위치(200), 중앙처리장치(300), 릴레이 스위치(400), 인버터(500)를 포함하여 크레인의 속도를 조절하는 크레인의 자동속도조절장치이고,

상기 로드셀(100)은 상기 크레인의 하중의 무게를 감지하고, 상기 감지된 하중의 무게를 4mA 내지 20 mA 의 전류값이 구분된 전기신호를 상기 중앙처리장치(300)로 출력하고,

상기 단수 스위치(200)는 상기 크레인의 하중에 대한 무게그룹을 1단 내지 6단으로 구분하여, 상기 1단 내지 6단의 접점 신호를 상기 중앙처리장치(300)로 출력하며,

상기 중앙처리장치(300)는 상기 로드셀(100) 및 상기 단수 스위치(200)에 연결되고, PLC(310)와 상기 PLC(310)에 의하여 구동이 제어되어 모터(600)의 RPM, 회전각, 위치, 출력을 제어할 수 있는 제어드라이버를 포함하되, 상기 PLC(310)는 상기 로드셀(100)로부터 전기신호를 입력받고, 상기 단수 스위치(200)로부터 접점 신호를 입력받아, 상기 전기신호를 상기 하중에 대한 소정의 무게그룹으로 대응시킨 다음, 상기 대응된 소정의 무게그룹에 대하여 1단 내지 6단으로 구분된 속도 신호를 상기 제어드라이버에 자동으로 출력하며, 상기 제어드라이버를 통하여 상기 릴레이 스위치(400) 및 인버터(500)의 동작을 제어하고,

상기 릴레이 스위치(400)는 상기 중앙처리장치(300)로부터 출력된 1단 내지 6단으로 구분된 속도 신호에 해당되는 스위치를 온오프시키며,

상기 인버터(500)는 상기 릴레이 스위치(400)의 동작에 의하여 상기 1단 내지 6단으로 구분된 속도 신호를 입력받고, 상기 속도 신호를 이용하여 모터(600)의 RPM 조절 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 크레인의 자동속도조절장치.
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