KR101804305B1 - 적하물 처리 장치용 그래버 및 크레인 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 적하물 처리 장치용 그래버(102, 202)는 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304) 및 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)를 상기 그래버에 플렉서블하게 고정하는 고정 수단(106, 206, 306a-c)을 포함한다. 상기 그래버(102, 202)는 붐 크레인, 브리지 크레인, 컨테이너 크레인, 또는 겐트리 크레인과 같은 크레인에 설치될 수 있다.

Description

적하물 처리 장치용 그래버 및 크레인{GRABBER FOR LOAD HANDLING APPARATUS AND CRANE}
본 발명은 적하물 처리 장치(load handling apparatus)용 그래버(grabber)에 관한 것이다. 본 발명의 상황에서, 크레인(crane)이란 사람의 통제 하에 및/또는 자동으로 컨테이너들과 같은 적하물들을 들어올리고 다룰 수 있는 장치를 말한다. 본 발명의 특정의 적용은 처리할 적하물까지의 또는 처리할 적하물 주위의 물체들까지의 거리를 측정하는 것이다.
화물의 국제 운송의 대부분은 컨테이너들에 의해 이뤄진다. 컨테이너들은 운송 기간 동안 화물들을 채워 넣는 표준 형태의 운송 단위이다. 전형적으로, 컨테이너들은 길이에 있어 20피트, 40피트, 또는 45피트의 3가지 상이한 크기로 나온다. 컨테이너는 약 2.5미터의 너비로 된다.
컨테이너들은 컨테이너 터미널(항구 아니면 내륙에 있는)에서 특정의 컨테이너 크레인들에 의해 처리되는데, 그러한 크레인들은 레일 장착 겐트리(rail mounted gantry) 크레인(RMG 크레인)들 및 고무 타이어 장착 겐트리(rubber-tyred gantry) 크레인(RTG 크레인)들을 포함한다. 컨테이너 항구에 있는 특정 타입의 레일 장착 겐트리 크레인은 선박으로부터 부두로 하역할 컨테이너들을 들어올리는데 사용되는, 따라서 부두로 옮겨지는 컨테이너들을 컨테이너 선박의 선상에서 적재하는데 사용되는 선박 대 육지(ship-to-shore) 크레인이다.
컨테이너들을 처리하기 위해, 컨테이너 크레인은 전형적으로 그에 장착되어 컨테이너를 붙잡아 들어올리는 특정의 컨테이너 그래버(스프레더)를 구비한다. 스프레더(spreader)의 길이는 처리되는 컨테이너의 길이에 따라 달라질 수 있다.
컨테이너들의 처리 시에, 컨테이너들은 전형적으로 위아래로 겹겹이 쌓여 적재되거나 한 스택(stack)씩 운반된다. 컨테이너들을 스택으로 쌓아올리는 것은 고도의 정확성을 요구한다. 스택들은 다수의 컨테이너들, 예컨대 5개의 컨테이너들을 가질 수 있고, 따라서 컨테이너들을 스택으로 쌓아올리는 중의 부정확성은 전체 스택의 붕괴를 일으켜 스택 주위의 인원 및 장비를 위험에 빠뜨릴 수 있다.
컨테이너들의 처리 시에, 그래버는 다양한 원인에 기인한 진동과 충돌을 받을 수 있다. 전형적으로, 진동과 충돌은 예컨대 그래버가 컨테이너 위에 놓여 컨테이너를 붙잡을 때에 발생한다. 진동과 충돌은 충분한 정확도로 컨테이너들을 위치시키는 것을 힘들게 한다. 다른 한편으로, 진동을 감쇠시키는데 오랜 시간이 걸릴 수 있고, 그것은 컨테이너 처리를 지연시키고 처리의 효율성을 감소시킨다. 충돌은 1000m/s2, 즉 약 100G 정도의 가속도에서 발생할 수 있다.
크레인 작업이 점차 자동화되어 컨테이너 처리의 속도를 증가시키고 있다. 자동화된 컨테이너 처리에서는, 운전자가 예컨대 크레인 조종실에 있는 디스플레이상에서 또는 사무실로부터 원격 연결을 통해 처리를 감시할 수 있다. 운전자가 항상 처리를 감시할 필요가 있는 것이 아니라, 운전자의 주의가 요구될 때에 자동화 시스템이 운전자에게 경고를 할 수 있다. 운전자가 처리될 컨테이너와의 직접적인 시각적 접촉을 하지 못하기 때문에, 자동화된 처리에 사용될 장비의 정밀한 작동 및 신뢰성이 컨테이너 처리의 효율성과 관련된 필수적 측면이 된다. 자동화 장치의 수리 또는 오작동은 크레인 작업의 서비스 중단을 초래하여 컨테이너들의 처리를 방해한다. 크레인 소유자의 관점에서, 서비스 중단은 비용을 소요케 하고, 예컨대 크레인 터미널에서 컨테이너 처리의 정체를 일으킨다.
따라서 본 발명의 목적은 상기 문제점들 중의 적어도 하나를 해소하거나 제거하도록 하는 방법 및 그 방법을 구현하는 장치를 제공하는 것이다. 그러한 본 발명의 목적은 독립 청구항들에 기술된 것을 특징으로 하는 그래버 및 크레인에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들이 종속 청구항들에 기재되어 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 적하물 처리 장치용 그래버는 광학 거리 측정 장치 및 상기 광학 거리 측정 장치를 상기 그래버에 플렉서블(flexible)하게 고정하는 고정 수단을 포함한다. 그래버에 플렉서블하게 고정하는 것은 그래버로부터 광학 거리 측정 장치로 전달되는 힘을 감소시키고, 그에 의해 거리 측정 장치의 파손이 방지될 수 있다. 광학 거리 측정 장치가 그래버에 연결되므로, 거리 측정 장치가 처리될 컨테이너와 같은 적하물에 가깝게 되고, 따라서 그래버에 의한 컨테이너의 처리가 정확하게 수행될 수 있다. 플렉서블한 고정은 광학 측정 장치의 진동을 감소시키고, 많은 컨테이너들의 이동으로 인해 생기는 충격형 적하물들에도 불구하고, 컨테이너 처리에서 장기간 동안에도 거의 일정한 수준의 정확성이 유지된다.
일 양태에 따라, 붐 크레인(boom crane), 브리지 크레인(bridge crane), 컨테이너 크레인, 또는 겐트리 크레인과 같은 크레인은 본 발명의 양태들 중의 어느 하나에 따른 그래버를 포함한다. 광학 측정 장치의 플렉서블한 고정 덕분에, 크레인 서비스 중단의 횟수를 줄이는 것이 가능하고, 그에 의해 크레인 처리 효율이 제고된다. 또한, 상기 양태에 따른 크레인은 컨테이너와 같은 적하물의 처리 시에 일 양태에 따른 그래버의 이점들이 달성될 수 있게 한다.
또 다른 이점들은 하기 명세서에 기재된다.
이제, 첨부 도면들을 참조해서 바람직한 실시예들과 관련하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 일 실시예에 따른, 광학 거리 측정 장치가 고정된 그래버에 의해 적하물을 처리하는 것을 나타내고;
도 2는 일 실시예에 따른, 광학 거리 측정 장치를 그래버에 고정하는 고정 수단을 포함하는 그래버 부분을 나타내며;
도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 일 실시예에 따른, 광학 거리 측정 장치를 그래버에 고정하는 고정 수단을 나타내고;
도 4는 광학 거리 측정 장치를 고정하는 것을 나타낸 3차원(3D) 도면이며;
도 5a 및 도 5b는 광학 거리 측정 장치를 고정하는 것을 나타낸 아래로부터 바라본 2차원(2D) 평면 도면들이고;
도 6은 일 실시예에 따른 그래버에 의해 적하물을 처리하는 것을 나타내며;
도 7은 일부 실시예들에 따른 웨더 실드(weather shield)를 나타내고;
도 8은 일 실시예에 따른 웨더 실드의 개구부를 조절하는 이동 가능한 플레이트를 나타낸다.
본 출원에서, 상향 및 하향 방향들은 중력 방향에 따라 결정될 수 있다. 따라서 하향은 중력, 즉 지구 중력이 작용하는 방향을 지칭한다. 따라서 하면과 같은 하향 표면들은 지면 또는 지면 위에 얹혀진 바닥과 같은 구조물을 향한다. 다음으로, 상향은 중력이 작용하는 방향과 반대의 방향을 지칭한다. 따라서 상면과 같은 상향 표면들은 중력이 작용하는 방향으로부터 멀어지는 방향을 향한다. 컨테이너들을 그래버에 의해 처리할 때에, 컨테이너들은 통상적으로 적어도 수직 방향으로 처리되는데, 그 경우 컨테이너들은 지면 위에 또는 다른 컨테이너 위에 쌓아 올려질 때에 아래로 내려지고, 그래버에 의해 붙잡혀 새로운 장소로의 운반을 위해 상향으로 들려질 때에 위로 올려진다.
다수의 실시예들은 적하물 처리 장치용 그래버를 개시한다. 그래버는 광학 거리 측정 장치 및 그 광학 거리 처리 장치를 그래버에 플렉서블하게 고정하는 고정 수단을 포함한다. 플렉서블한 고정 덕분에, 이전에는 기술 부족 또는 용기 부족으로 인해 불가능하였던 그래버의 자동화 및/또는 그 그래버를 포함하는 적하물 처리 장치의 자동화가 이제 구현 가능하게 된다.
플렉서블한 고정에 의해, 작업 사이클 중에 컨테이너들과 같은 적하물을 처리하는 동안 그래버에 반복적으로 가해지는 충격에도 불구하고 광학 거리 측정 장치가 그래버에 고정될 수 있다. 1000m/s2, 즉 약 100G 정도의 가속도에서 충격이 발생할 수 있다. 레이저 스캐너와 같은 광학 거리 측정 장치는 전형적으로 10 내지 15G 정도의 충격 저항을 갖는다. 바꿔 말하면, 적하물 처리 동안 그래버에 가해지는 충격이 광학 거리 측정 장치의 충격 저항치를 넘어선다. 예를 들어, 긴 로프의 끝에서 흔들리는(sway) 그래버에 의해 높은 가속도가 생기는데, 그러한 흔들림은 크레인과 같은 적하물 처리 장치의 구동 이동, 예컨대 위치 설정 중에 권양 로프들 및 리프팅 기계 장치들의 상단 고정 지점들의 이동에 의해 증가할 소지가 있다. 각각의 컨테이너 위치 및 높이에 대한 크레인 운전자의 불리한 시야각으로 인해 위치 설정이 힘들어질 수 있다. 시험 결과, 다수의 실시예들에 개시되는 플렉서블한 고정은 종래의 충격 저항을 갖는 센서들이 내구적 사용으로 그래버에 장착될 수 있게 하는 것으로 밝혀졌다.
그래버에 플렉서블하게 고정되는 광학 거리 측정 장치는 연속 방식 기반으로 또는 예컨대 적하물 처리 중에 선택된 시간에 거리 측정을 할 수 있다는 점을 유의하여야 할 것이다. 플렉서블한 고정은 광학 거리 측정 장치의 파괴가 방지될 수 있게 한다. 예컨대, 그래버가 충격을 받을 때에 측정이 이뤄질 수 있고, 충격에 의해 생긴 측정 오류를 수정할 수 있다 하더라도, 충격 동안에는 측정을 하지 않거나 그동안 이뤄진 측정을 무시하는 것도 가능하다. 전형적으로 약 0.5초 정도인 충격의 지속 기간 동안 빠진 측정 결과는 적하물 처리 작업에서 쉽게 제어될 수 있다.
선행 기술의 광학 거리 측정 장치들에서, 예컨대 광학 처리 장치를 충격에 대해 보호하기 위한 유일한 실현 가능성은 크레인의 고정 구조물 측에, 즉 메인 거더(main girder)에 장치를 배치하는 것이다. 다수의 실시예들은 로프들 상에서 흔들리는, 즉 "하나의 구조 그룹(structural group)만큼 더 낮은", 크레인과 같은 적하물 처리 장치의 높이(level)에서 흔들리는 그래버에도 광학 거리 측정 장치를 설치할 수 있는 해법들을 개시한다. 그 경우, 광학 거리 측정 장치가 컨테이너와 같은 감시하고 식별할 적하물에 더 가깝게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른, 광학 거리 측정 장치(104)가 고정된 그래버(102)에 의해 적하물을 처리하는 것을 나타내고 있다. 광학 처리는 장치는 그래버의 코너 피스(corner piece)(103)에 고정되는 것이 바람직하다. 도 1에는, 그래버 코너 피스들(103)이 그래버의 단부 빔(end beam)에서 파선들로 구분된 부분들로서 도시되어 있다. 전형적인 그래버는 상이한 길이의 컨테이너들에의 고정을 위해 그 상호 간격이 조절될 수 있는 2개의 단부 빔들을 포함한다. 단부 빔들 간의 간격 조절은 예컨대 당해 기술 분야에 공지된 텔레스코픽 구조물에 의해 수행될 수 있다. 그래버는 전형적으로 일정한 크기의 컨테이너들과 같은 적하물들(152, 154)을 처리하는데 사용된다. 그러한 타입의 그래버를 스프레더(spreader)라 한다. 스프레더는 상이한 길이의 컨테이너들을 붙잡도록 조절될 수 있다.
광학 거리 측정 장치는 측정 방향으로 레이저 빔을 송신하여 물체들이 반사하는 레이저 빔을 기반으로 하여 측정 방향으로 그 물체들까지의 거리를 측정하는 레이저 스캐너일 수 있다. 측정은 송신되어 반사된 레이저 빔의 진행 시간(time of travel)을 기반으로 할 수 있다. 측정 방향은 레이저 빔의 송신 각도로서 결정될 수 있는 다수의 레이저 빔 송신 방향들을 포함할 수 있다.
적하물과 그래버 사이의 고정은 다양하게 제공될 수 있다. 스프레더와 컨테이너 사이에 제공될 결합을 위해, 스프레더의 코너 피스들은 종래의 방식으로 컨테이너 코너들에 고정되도록 배치되는 코너 록(corner lock)들을 포함하는데, 그 코너 록들은 스프레더가 컨테이너 위에 있고 코너 록들이 각각의 코너에 있을 때에 소정의 위치로 로킹(lock)된다.
적하물 처리는 적하물을 처리할 영역에서 적하물을 수직 방향, 수평 방향, 또는 깊이 방향으로 이송하는 것을 비롯한 다수의 동작들을 포함할 수 있다. 수직 및 수평 이동들은 그래버 및 그 그래버가 설치된 크레인에 의해 제공될 수 있다. 적하물의 수직 이동은 통상적으로 그래버에 의해 적하물을 들어올리거나 내림으로써 제공된다. 적하물의 수평 이동은 예컨대 그래버 로프들이 브리지 상에서 움직이는 트롤리(trolley)에 고정되는 겐트리 크레인에서와 같이 트롤리에 의해 수행될 수 있다. 깊이 방향으로의 이동은 적하물의 처리 영역에서 크레인 전체의 이동에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 그래버가 컨테이너(152)를 붙잡고, 컨테이너가 그래버의 고정 지점들(158, 159)에 고정된 로프들(156)에 의해 공중으로 들어 올려진 것을 나타내고 있다. 전형적으로, 컨테이너의 처리 시에, 예컨대 컨테이너를 지면상에 또는 다른 컨테이너(154) 위에 쌓아올리거나 들어올릴 때에 컨테이너가 들어 올려진다. 수평 방향 및/또는 깊이 방향으로의 그래버 이동은 그래버가 설치된 크레인에 의해 달성된다. 그러한 타입의 크레인의 예들은 그래버를 구비하는 붐 크레인, 브리지 크레인, 컨테이너 크레인, 또는 겐트리 크레인을 포함한다.
그래버는 광학 거리 측정 장치(104) 및 그 광학 거리 측정 장치(104)를 그래버와 함께 이동하도록 고정하는 고정 수단(106)을 포함한다. 광학 거리 측정 장치는 레이저 빔과 같은 광신호를 송신하여 반사된 광신호로부터 거리를 측정하는 장치를 포함한다. 해당 장치의 예는 다수의 상이한 방향들로 레이저 빔들을 송신하는 레이저 스캐너이다. 레이저 빔들의 송신 방향들은 그 안에서 레이저 빔들의 송신 방향들을 선택할 수 있는 개방 각도(160)에 의해 결정된다. 개방 각도 내에서, 레이저 빔들이 상이한 송신 각도들로 송신될 수 있다. 서로 인접한 송신 각도들 간의 간격이 개방 각도 내에서의 거리 측정들의 해상도를 결정한다. 레이저 빔들에 대한 상이한 송신 각도들은 전형적으로 레이저 스캐너의 회전 거울에 의해 생성되는데, 그 회전 거울은 개방 각도에 의해 결정되는 섹터(sector) 내에 위치한 송신 각도들로 레이저 빔들을 지향시킨다. 서로 인접한 송신 각도들 간의 간격은 예컨대 0.25도일 수 있다. 개방 각도의 영역 전체에 대한 거리 측정들은 거울이 레이저 빔들을 개방 각도의 모든 송신 각도들로 지향시키는 거울 회전에 의해 얻어진다. 그러한 방식의 거리 측정을 통상적으로 레이저 스캐닝이라 한다.
개시된 실시예들에 따르면, 광학 측정 장치는 처리할 컨테이너까지의 거리 또는 처리할 컨테이너 또는 그래버 주위의 컨테이너들과 같은 물체들까지의 거리를 결정하기 위해 그래버에서의 거리 데이터를 제공하는 역할을 할 수 있다. 그러한 거리 데이터는 컨테이너 터미널에서 또는 컨테이너들이 보관되거나 컨테이너들이 통과하여 운반되는 다른 구역이나 구내에서 그래버 및 그 그래버를 포함하는 크레인을 구동하는데 사용될 수 있다. 거리 데이터를 처리하고, 후속적으로 거리 데이터의 통신 및 크레인의 제어를 위해 필요한 연결들과 함께 크레인 및/또는 그래버를 제어하는 것은 당업자에게 공지된 수단에 의해 구현될 수 있고, 그 때문에 그와 관련하여 더 이상의 논의를 하지 않기로 한다.
일 실시예에 따르면, 광학 거리 측정 장치는 하향으로 향한 개방 각도에서 거리를 측정하기 위한 것으로, 개방 각도 내에서 수직 표면으로부터 및 수직 표면에 인접하여 위치한 물체들로부터 거리를 측정하는데 사용된다. 물론, 광학 거리 측정 장치의 개방 각도 내에서 수직 표면에 인접한 물체들이 없다면, 그러한 물체들까지의 거리는 측정될 수 없다. 도 1은 광학 측정 장치의 개방 각도가 하향으로 향한 측정 상황을 예시하고 있다. 광학 측정 장치는 들어올릴 컨테이너(152)와 그 들어올릴 컨테이너 아래의 다른 컨테이너(154) 간의 수직 거리를 측정한다. 수직 표면, 즉 들어올릴 컨테이너의 측면은 개방 각도 내에 위치하고, 따라서 수직 표면까지의 거리를 측정할 수 있다. 광학 측정 장치의 개방 각도(160)에 의해 결정되는 측정 방향들, 즉 콘(cone)이 컨테이너(152)의 측벽을 충분히 지나가는 것을 보장하도록 광학 거리 측정 장치(104)가 측방으로(도면의 왼쪽으로) 가능한 한 멀리 펼쳐질 수 있는 것이 배치에 유리하다.
예컨대, 컨테이너 작업장(container yard)에서는 다음의 치수들이 사용될 수 있다: 컨테이너 폭 8피트(feet), 즉 2438㎜, 컨테이너들 간의 간격 약 400㎜, 컨테이너들 간의 트럭 레인 약 4500㎜. 컨테이너들 간의 간격이 예컨대 전술한 바와 같이 400㎜로 제한되기 때문에, 컨테이너들 간에 및 컨테이너들의 끝에서 인접 컨테이너와 부딪침 없이 그래버의 옆으로 광학 거리 측정 장치를 연장할 수 있는 정도에 이용 가능한 한정된 공간이 길이 방향으로 존재하게 된다.
도 2는 일 실시예에 따른, 광학 거리 측정 장치(204)를 그래버에 고정하는 고정 수단(206)을 포함하는 그래버 부분(202)을 나타내고 있다. 도 1에서와 비슷하게, 도 2에서도, 그래버와 광학 거리 처리 장치(204)가 전면으로부터, 즉 그래버의 최단 측면으로부터 도시되어 있다. 수평 적하물 처리의 방향은 고정 수단과 그래버의 상부(212)에 의해 형성되는 선으로 도시되어 있다. 수직 처리 적하물의 방향은 각도들(αa1, αa2, αb1, αb2)과 관련된 파선들로 도시되어 있다. 도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 일부 실시예들에 따른, 광학 거리 측정 장치를 그래버에 고정하는 고정 수단을 나타내고 있다. 도 3a, 도 3b, 및 도 3c에서, 광학 거리 측정 장치(304)와 고정 수단(306a-c, 346a-d)은 광학 거리 측정 장치의 상이한 측에서의 지지를 예시하기 위해 3차원으로 도시되어 있다. 도 3a, 도 3b, 및 도 3c의 고정 수단은 도 2 및 도 1의 실시예들에서 사용될 수 있다.
도 2와 도 3a를 모두 참조하여 다음의 실시예들을 개시하기로 한다. 광학 거리 측정 장치는 스프링들과 같은 플렉서블부(flexible part)들(216a, 216b, 306a-c)에 의해 그래버에 플렉서블하게 고정된다. 플렉서블부들이 그래버에 작용하는 진동과 충격을 감쇠시키기 때문에, 그래버에 고정된 광학 거리 측정 장치의 오작동이 방지될 수 있다. 광학 거리 측정 장치는 진동과 충격으로 인한 오작동에 민감할 수 있다. 특히, 회전 거울을 장착한 레이저 스캐너들은 파손되기 쉬운 것으로 알려져 있다. 진동과 충격은 회전 거울이 없는 광학 거리 측정 장치들도 손상시킬 수 있다는 점을 유의하여야 할 것이다. 해당 손상은 나사 또는 볼트와 같은 기계적 고정구들이 풀리면서 및/또는 전기적 커플링들이 떨어지면서 나타날 수 있다. 진동과 충격의 감쇠는 레이저 스캐너와 같은 광학 거리 측정 장치의 오작동이 감소할 수 있게 하거나 심지어 방지될 수 있게 한다.
광학 거리 측정 장치는 그래버의 코너 피스(203)와 같은 단부 빔에 고정된 고정 수단에 의해 그래버에 부착된다. 그래버는 별개의 코너 피스에 각각 고정되는 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 거리 측정 장치들을 포함할 수 있다. 그래버 상의 다른 위치들에 거리 측정 장치들이 고정될 수도 있고, 하나의 코너 피스에 다수의 거리 측정 장치들이 고정될 수도 있다. 광학 거리 측정 장치들은 도 2에 개시된 것과 대체로 같은 그 특정 위치에 고정될 수 있다.
거리 측정 장치는 마주한 측면들을 포함하는데, 그 하나는 수평 방향으로 그래버의 코너 피스에 더 가까운 반면, 다른 하나는 코너 피스로부터 더 멀리 떨어져 있다. 광학 거리 측정 장치는 마주한 양 측면에서 고정 수단에 플렉서블하게 고정된다. 그것은 적하물 처리에 의해 발생하는, 그래버에 대한 진동과 충격이 광학 측정 장치의 양 측면에서 균일하게 감쇠하여 거리 측정의 정확도가 개방 각도 전체에서 최대한 안정되고 일정할 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 광학 거리 측정 장치의 플렉서블한 지지는 상부(212, 312) 및 상부로부터 하향 연장되고 그 하단에 플렉서블부들(216a-c, 306a-c)을 구비한 적어도 2개의 수직 지지부들(214a, 214b, 314a, 314b, 314c, 314d)을 포함하는 고정 수단에 의해 가능하게 되는데, 광학 거리 측정 장치(204)는 상기 플렉서블부들에 의해 고정 수단(206)에 고정된다. 상부는 예컨대 수평으로 될 수 있고, 그 경우에 상부와 지지부들은 함께 예컨대 도 2 및 도 3a의 고정 수단에서와 같이 뒤집힌 U자 형상의 구조물을 형성한다. 뒤집힌 U형 구조물이 그래버에 대한 처리될 컨테이너들의 방향인 하향으로 개방되기 때문에, 광학 거리 측정 장치가 처리될 컨테이너들로부터 및 인접한 환경으로부터 거리를 측정할 수 있게 한다.
플렉서블한 지지부의 상부(212, 312)가 그래버의 주된 구조 방향과 대략 평행하고 플렉서블한 지지부의 측면이 그래버 측면과 평행하여, 플렉서블한 지지부를 측면 고정에 의해 그래버의 단부 면에 고정하기 편리하다. 다른 고정 대안은 그래버가 약간 더 넓고 길게 되는 것으로, 그 경우에는 그래버의 하면에 고정하는 것이 가능하다. 플렉서블한 지지부의 고정 시에, 플렉서블한 지지부의 상부 또는 그래버의 하면은 광학 거리 측정 장치에 대한 그리고 그 질량에 맞춰 선택되는 굴곡 장치(flexion device)들에 대한 오버헤드 보호물(overhead protection), 즉 "지붕"을 형성한다. 따라서 위에서 크레인의 구조물의 검사와 보수가 이뤄지면, 민감한 장치들이 위에서부터 떨어지는 어떠한 물체로부터도 보호된다. 또한, 그러한 구조는 예컨대 눈과 얼음에 대한 웨더 실드를 제공한다.
플렉서블부들은 예컨대 도 3a에서 박스들 내의 파선들로 도시된 바와 같은 스프링들을 포함할 수 있다. 스프링들의 케이싱이 필수적인 것은 아니지만, 케이싱은 오물, 결빙, 및/또는 부식을 방지하는데 도움이 된다. 적용 가능한 스프링들의 예는 코일 스프링, 벤딩 스프링(bending spring), 또는 고무와 같은 압축 가능한 재료를 포함한다. 벤딩 스프링은 구부러진 및/또는 비틀린 와이어로 될 수 있다. 고무는 진동을 감쇠시키고자 하는 방향으로 전단 응력 하중을 받을 수 있는 것이 바람직하다.
지지부들이 광학 거리 측정 장치보다 아래로 더 낮아 플렉서블부들이 광학 거리 측정 장치와 지지부들 사이에 배치될 때에 광학 거리 측정 장치의 중량이 플렉서블부들 상에 얹히는 것이 바람직하다. 광학 거리 측정 장치가 수용부(226) 내에 있을 때에, 지지부들은 광학 거리 측정 장치를 담고 있는 수용부보다 수직 방향으로 더 아래로 연장되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 그 경우에 플렉서블부들이 수용부와 지지부들 사이에 배치되어 광학 거리 측정 장치의 중량이 플렉서블부들 상에 놓이기 때문이다. 지지부들이 광학 거리 측정 장치의 몸체 또는 수용부보다 더 낮을 경우, 광학 거리 측정 장치의 중량이 적어도 부분적으로 플렉서블부들 상에 얹히고, 따라서 그래버에 의해 전달되는 진동과 충격이 감쇠한다.
일 실시예에 따르면, 고정 수단(206, 306a-c)은 적어도 상부(212, 312) 및 수직 방향으로 하향 연장되고 수평 방향으로 광학 거리 측정 장치(204, 304)를 둘러싸는 3개, 4개, 또는 그 이상의 지지부들(214a, 214b, 314a-d)을 포함한다. 광학 거리 측정 장치를 둘러싸는 지지부들은 균등한 간격을 두고 있어 지지부들에 고정된 플렉서블부들에 의한 감쇠가 균등하게 거리 측정 장치로 향하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 지지부들을 광학 거리 측정 장치의의 코너들에 배치함으로써, 지지부들이 광학 거리 측정 장치의 둘레에 균등하게 배치될 수도 있다. 지지부들 사이의 간격은 광학 거리 측정 장치의 각각의 측면의 길이에 따라 선택되는 것이 바람직하다. 지지부들이 코너들에 있는 경우, 각각의 지지부에 고정된 플렉서블부의 감쇠가 광학 거리 측정 장치의 코너를 이루는 측면들에 분배된다.
일 실시예에 따르면, 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)은 수직에 대해 각(αa2,αb2)을, 예컨대 45도의 각을 이루고 있다. 따라서 적하물 처리 중에 예컨대 그래버 진동 또는 충격으로 인해 그래버로부터 인도되는 수직력 및 수평력을 플렉서블부들이 감쇠시키도록 광학 거리 측정 장치의 중량이 플렉서블부들에 지지될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지지부들의 단부들은 수직에 대해 0이 아닌 각(αa1,αb1)을, 예컨대 45도의 각을 이루고 있는 정렬부들(218a-b, 318a-d)을 포함하는데, 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)이 광학 거리 측정 장치와 정렬부들(218a-b, 318a-d) 사이에서 정렬부들(218a-b, 318a-d)에 고정된다. 따라서 플렉서블부들은 플렉서블부들과 지지부들 사이에 별개의 조절 피스들 없이도 수직에 대해 0 이외의 각을 이루어 지지될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고정 수단은 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)가 고정되는 수용부(226, 326)를 더 포함하고, 수용부(226, 326)는 하향 연장되는 지지부들(336a, c, d)을 포함하는데, 그 지지부들(336a, c, d)의 하단에서 수용부(226, 336)가 플렉서블부들(216a-b, 316a-c)에 고정된다. 수용부의 지지부들의 하단은 수직에 대해 고정 수단의 정렬부들(318a-d)과 동일한 각으로 배치될 수 있다. 그것은 별개의 고정 피스들 없이도 또는 플렉서블부들 그 자체에 변경을 가하지 않고도 플렉서블부들을 수용부와 고정 수단 사이에 원하는 각으로 고정하는 것을 가능하게 한다.
여러 실시예들에서 사용되는 플렉서블부는 수용된 힘을 감쇠시키는 주된 작동 방향을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 광학 거리 측정 장치의 고정 수단에 정렬부를 사용함으로써 및/또는 광학 거리 측정 장치의 수용부에 대한 지지부들을 수직에 대해 고정 수단의 정렬부들(318a-d)과 동일한 각으로 배치함으로써 플렉서블부가 수직에 대해 0이 아닌 각으로 세팅되는 경우에, 플렉서블부들의 감쇠 능력이 그래버로부터 전달되는 진동과 충격을 감쇠시키는데 최대한 완전히 사용될 수 있게 된다.
다른 실시예들에서, 고정 수단과 광학 거리 측정 장치의 수용부는 용접, 나사, 볼트, 리벳, 접착에 의해 및/또는 피스들을 결합시키는데 당업자에게 공지된 다른 방법들을 사용하여 결합할 수 있는 하나 이상의 부품들로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 고정 수단을 그래버에 설치하는데에도 상기 고정 수단들이 사용될 수 있다.
도 3a에서, 지지부들(314a-d), 정렬부들(318a-d), 플렉서블부들(306a-c), 및 수용부의 지지부들(336a, 336c, 336d) 중의 일부가 구조의 3차원(3D) 도면으로 인해 보이지 않거나 일부만 보인다는 점을 유의하여야 할 것이다. 그러나 수용부(326)는 광학 거리 측정 장치를 둘러 거리 측정 장치의 수용부의 코너에 각각 있는 4개의 비슷한 장치에 의해 고정 수단에 고정된다. 그 각각의 장치는 광학 거리 측정 장치를 고정 수단의 상부에, 그에 따라 그래버에 결합한다. 그 각각의 장치는 결합한 지지부, 정렬부, 및 플렉서블부와 지지부에 대한 수용부를 포함한다. 수용부와 광학 거리 측정 장치는 그 코너들이 일치하여 거리 측정 장치의 코너들에 감쇠가 작용하도록 정렬되는 것이 바람직하다.
도 3b 및 도 3c는 광학 거리 측정 장치를 그래버에 고정하는 고정 수단을 나타내고 있는데, 그 고정 수단(346a-d)은 상부(312)와 수용부(326) 사이에 세팅된다. 도 3b 및 도 3c의 나머지 대상들은 도 3a에 도시된 것들에 상응한다. 도 3b의 고정 수단(346a-d)은 도 3a에 관한 실시예들의 개시에서 전술한 바와 같은 플렉서블부들일 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서는, 상부가 그래버에 고정될 수 있는데, 그 경우에 수용부에 고정된 광학 거리 측정 장치는 컨테이너와 같은 적하물이 전형적으로 위치하는 곳인 또는 컨테이너와 같은 적하물이 전형적으로 그래버에 의해 이동되는 방향인 아래쪽으로의 거리를 측정할 수 있다. 환언하면, 상부와 수용부 사이에 있는 도 3b의 플렉서블부들은 특히 그래버의 이동 방향으로 힘을 감쇠시킨다. 플렉서블부들이 수용부와 상부 사이에 배치될 경우에는, 지지부들(214a, 214b, 314a-d)의 전부 또는 일부가 없어도 될 수 있고, 그것은 구조를 단순화시키고, 부품들의 제조와 관련하여 직사각형이 아닌 표면들을 갖는 제조 부품들의 필요성을 감소시킨다. 도 3c는 그러한 유형의 단순화된 구조를 나타내고 있다.
다른 한편으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 광학 거리 측정 장치는 플렉서블부들이 그래버의 이동 방향에 대해 0이 아닌 각, 예컨대 45도의 각으로 작용하도록 플렉서블부들을 지지하는 지지부들(214a, 214b, 314a-d)을 포함하는 플렉서블부들 및 상부와 수용부 사이의 플렉서블부들(346a-d)에 의해 고정될 수 있다. 그것은 그래버의 이동 방향으로 광학 거리 측정 장치의 감쇠가 개선될 수 있게 하고, 또한 광학 거리 측정 장치에 작용하는 측방향 힘(lateral forces)이 감쇠할 수 있게 한다.
플렉서블부들(346a-d)의 주된 압축 또는 신축성(flexibility)의 방향은 주로 수직이다. 충분히 긴 수직 신축성이 선택될 경우, 충분한 측방 신축성 특성도 또한 얻어진다. 플렉서블부들을 상호 교차하는 신축성의 방향들로 배치하는 것도 가능하다. 수평으로 플렉서블한 부분들이 주된 방향들에서의 본질적인 증가 없이 또는 어떠한 증가도 없이 상부(312)와 수용부(326) 사이의 공간에 배치될 수 있다.
도 3c는 광학 거리 측정 장치를 고정하는 고정 수단이 상부(312)와 수용부(326) 사이에 배치된 플렉서블부들(346a-d)을 포함하는 실시예를 나타내고 있다. 도 3a에 도시된 해결 방안과의 차이점은 플렉서블부들(306a-c) 및 그와 연계된 지지부들(314a-d, 318a-d, 336a-d)이 생략되었다는 것으로, 그것은 광학 거리 측정 장치와 그래버의 고정 장치를 더 작게 하는 것을 가능하게 한다. 그 경우, 상부(312)도 역시 더 작은 크기로 될 수 있다. 또한, 전체 구조의 외부 크기가 더 작아질 수 있고, 측정 장치가 측방 방향으로 그래버로부터 더 멀리 이동될 수 있다. 따라서 컨테이너와 같은 적하물의 표면으로부터 더 멀리 떨어진 더 많은 측정 방향들이 컨테이너 측에서 이용 가능한 한정된 공간 내의 광학 거리 측정 장치의 개방 각도에서 얻어지게 된다. 측방 방향으로 공간을 절감하는 상기 개시된 광학 거리 측정 장치의 고정은 컨테이너들 사이의 간격이 적은, 전형적으로 약 400㎜인 컨테이너 작업장에서 유리하다.
광학 거리 측정 장치를 고정하기 위한 상부와 수용부 사이의 플렉서블부들을 사용함으로써, 구조가 단순하게 될 수 있고, 부품들의 제조와 관련하여 직사각형이 아닌 표면들을 갖는 부품들의 제조가 감소할 수 있다.
도 4는 광학 거리 측정 장치(404)가 어떻게 상대적으로 강건한 구성의 강 구조물(406)의 내부에 배치되는지 나타내고 있다. 그러한 구조물은 그래버의 단부 빔 또는 웨더 실드일 수 있다. 광학 거리 측정 장치는 예컨대 도 3 또는 도 2에 개시된 고정 수단에 의해 강 구조물에 플렉서블하게 고정될 수 있다. 고정 수단은 당업자에게 공지된 방법들에 의해, 예컨대 용접, 나사, 볼트, 리벳, 또는 접착에 의해 강 구조물에 고정될 수 있다. 광학 거리 측정 장치를 강 구조물의 내부에 배치하는 것은 다수의 이점들을 제공한다. 상기 장치는 위로부터 그리고 측면들로부터 가해지는 충격에 대해 효과적으로 보호된다. 측면구조물이 제한 창(restricting window)(408)을 구비하는 경우, 레이저 빔(410)이 원하는 한정된 섹터(θ)로 지향할 수 있다. 제한 창(408)은 예컨대 가스 커팅에 의해 정밀 커팅될 수 있다. 설치와 동시에 레이저 빔의 폭 및 방향을 조절하고자 할 경우, 창의 평면상에서 슬라이딩하는, 도 5a 및 도 5b에 도시된 플레이트들(509, 510)을 제한 창의 에지들에 설치하는 것이 가능하다. 그러한 슬라이딩 플레이트들에 의해, 창의 크기가 조절될 수 있고, 플레이트들이 각각의 에지에 별개로 설치될 수 있다. 또한, 레이저 빔의 설치 깊이가 원하는 대로 선택될 수 있으므로, 빔의 개방 중심각이 더 좁거나 넓게 조절될 수 있다. 슬라이딩 플레이트들은 도 5에 도시된 바와 같이 강 구조물의 외부에 설치될 수 있지만, 원한다면 슬라이딩 플레이트들이 강 구조물의 내부에 설치될 수도 있고, 그것은 물, 눈, 또는 얼음이 플레이트상에 모일 수 없다는 점에서 이점을 제공한다.
도 4를 더 참조하면, 실제로 광학 거리 측정 장치와 강 구조물의 내부 사이에 원하는 높이의 포지셔닝 피스(positioning piece)(405)가 배치될 수 있는데, 원하는 높이는 제한 창까지의 광학 거리 측정 장치의 간격을 설정하는데 사용되는 높이다.
강 구조물은 예컨대 RHS 빔 또는 그래버의 제조에 사용될 수 있는 어떤 다른 강 케이싱들로 제조될 수 있다. 제한 창에 추가하여, 케이싱의 단부는 광학 거리 측정 장치의 설치 및 유지 보수가 가능하게 되도록 광학 거리 측정 장치 설치용의 개방된 개구부를 구비할 수 있다. 그러한 개구부는 물, 얼음, 눈, 꽃가루, 태양의 UV 방사와 같은 날씨 및 자연현상의 영향이 광학 거리 측정 장치의 작동을 방해하지 않도록 설치 및 조절 후에 차폐될 수 있다. 도 4는 그 유지 보수 개구부가 개방된 실시예의 광학 거리 측정 장치를 갖는 그래버를 나타내고 있다.
도 5a 및 도 5b는 광학 거리 측정 장치(504)를 구비한 강 구조물(506)에 있는 제한 창(508)을 아래로부터 바라본 평면도로 나타내고 있다. 그 구조물은 그래버의 단부 빔 또는 웨더 실드일 수 있다. 제한 창은 측면 또는 단부로부터의 충격이 바람직하게는 보호하려는 장치로 직접 향하기보다는 강 구조물로 향하도록 구조물의 단부로부터 작은 간격을 두고 위치할 수 있다. 제한 창의 마주보는 에지들은 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이 창의 크기를 조절하기 위한 슬라이딩 플레이트들을 구비한다. 도 5a 및 도 5b의 광학 거리 측정 장치는 도 4에 도시된 바와 같이 강 구조물 내에 배치될 수 있다. 제한 창은 도 5a에 도시된 바와 같이 일 방향으로, 예컨대 폭 방향 또는 길이 방향으로 광학 거리 측정 장치의 개방 각도를 한정하기 위한 이동 가능한 플레이트들(509)을 구비할 수 있다. 다른 한편으로, 제한 창은 도 5b에 도시된 바와 같이 상호 횡단하는 방향들로, 예컨대 폭 방향과 길이 방향으로 광학 걸기 측정 장치의 개방 각도를 한정하는 이동 가능한 플레이트들(509, 510)을 구비할 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 이동 가능한 플레이트들은 플레이트들을 원하는 위치에 고정하여 원하는 창 크기를 제공하기 위해 나사 슬롯들과 나사들(511)을 구비한다.
도 5a 및 도 5b의 이동 가능한 플레이트들은 광학 거리 측정 장치의 측정 방향들, 즉 콘이 한정될 수 있게 한다. 그 경우, 광학 거리 측정 장치의 개방 각도는 동일하게 유지될 수 있지만, 광학 거리 측정 장치의 외부에 있는 이동 가능한 플레이트들에 의해, 광학 거리 측정 장치로써 이뤄지는 처리할 적하물의 측정이 특정의 개방 각도 범위로 한정된다. 다른 한편으로, 이동 가능한 플레이트들은 광학 거리 측정 장치를 강우 및/또는 특히 이동 가능한 플레이트들이 콘을 한정하지 않는 방향들로의 충격으로부터 보호하는데 사용될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 그래버(602)에 의해 적하물을 처리하는 것을 나타내고 있다. 그래버는 여러 실시예들에서 설명한 바와 같이 그 그래버에 플렉서블하게 고정되는 광학 거리 측정 장치들(604a-f)을 포함한다. 파선에 의해 형성된 직사각형은 그래버에 의해 처리할 컨테이너의 형상을 예시한 것이다. 광학 거리 측정 장치들의 측정 방향들은 특히 인접한 컨테이너들이 감지될 수 있도록 컨테이너 형상들에 따라 설정된다. 광학 거리 측정 장치들의 측정 방향들은 광학 거리 측정 장치들로부터 연장된 파선들로 도면에 도시되어 있다.
광학 거리 측정 장치들의 측정 방향들, 즉 콘들은 컨테이너 쪽보다는 측방 방향으로 컨테이너로부터 떨어진 더 큰 영역까지 연장되는 것이 바람직하다. 그것은 도 1의 개방 각도에 의해 예시되어 있는데, 컨테이너로 지향하는 그 개방 각도에서 콘은 옆에서 컨테이너와 접선 방향으로 만난다.
도 6에 도시된 바와 같이, 그래버의 각각의 코너에 하나의 광학 거리 측정 장치가 고정되고, 각각의 단부에 하나의 광학 거리 측정 장치가 고정되는 것이 바람직하다. 광학 거리 측정 장치는 도 7 및 도 8에 도시된 웨더 실드를 포함하는 것이 바람직하다. 광학 거리 측정 장치들의 케이블 배선(605a-d)은 웨더 실드에 케이블 배선용으로 마련된 개구부를 통해 그래버로부터 끄집어 나올 수 있다. 따라서 도달된 그래버의 광학 장치들의 총 수는 6개이고, 그것은 거리가 정밀하게 그래버의 측방들 및 양단에서 측정될 수 있게 한다. 측정 및 웨더 실딩(weather shielding)의 공간 및 방향들을 사용하는 관점에서, 별개의 좌측 및 우측 웨더 실드들을 마련하는 것이 바람직한데, 그러한 좌측 및 우측 웨더 실드들은 또한 측정들이 그를 위한 별도의 버전을 마련할 필요 없이 그래버 단부들에서 웨더 실드 하에 이뤄질 수 있게 한다. 좌측 및 우측 웨더 실드들은 그래버 단부에서 사용될 웨더 실드를 제공하도록 결합할 수 있다. 광학 거리 측정 장치는 예컨대 강우가 센서의 작동을 방해하지 않게 되도록 날씨로부터 보호되는 것이 바람직하다. 웨더 실드는 광학 거리 측정 장치를 직접적인 충격으로부터 보호할 수도 있다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 웨더 실드를 나타내고 있다. 그러한 웨더 실드는 전술한 바와 같이 광학 거리 측정 장치에 내부에 배치되는, 예컨대 강으로 제조된 구조물일 수 있다. 웨더 실드는 아래로부터의 도면(702)으로, 단부들로부터의 단부도들(722, 732)로서, 옆에서부터의 도면(712)으로, 그리고 위로부터의 도면(742)으로 그려져 있다. 웨더 실드는 광학 측정 장치의 둘레의 케이싱을 이루는 것이 바람직하다. 케이싱은 직사각형 프리즘의 형상을 가질 수 있다. 웨더 실드는 나사들에 의해 광학 거리 측정 장치의 둘레에 고정될 수 있고, 따라서 나사 조인트들을 풀고 웨더 실드를 예컨대 아래쪽으로 빼냄으로써 웨더 실드가 광학 거리 측정 장치로부터 제거될 수 있다. 웨더 실드의 위로부터의 도면(742)은 그래버와의 고정이 구현될 수 있는 웨더 실드 부분들(709)을 도시하고 있다. 웨더 실드는 스테인리스 강판 또는 방식 강판으로 되는 것이 바람직하다. 웨더 실드는 광학 거리 측정 장치를 강우와 같은 날씨 및 직접적인 충격의 영향으로부터 보호한다.
웨더 실드는 거리 측정을 수행하는 광학 거리 측정 장치의 개방 각도(θ)를 지향시키기 위한 일정한 폭의 좁은 개구부(704)를 구비한다. 광학 거리 측정 장치가 그래버 아래의 컨테이너와 같은 물체들을 측정하는데 사용될 경우, 광학 거리 측정 장치와 웨더 실드는 개구부가 주로 6시 방향으로 개방되어 광학 거리 측정 장치의 개방 각도가 그래버의 아래에 있는 물체들까지의 거리를 측정하게끔 개구부로 지향하도록 그래버에 고정될 수 있다. 개구부는 그래버의 아래쪽으로 보다는, 즉 예컨대 도 6에서 도면 부호 "602"로 도시된 그래버 프레임 쪽으로 보다는 그래버 옆쪽으로 더 넓도록 비대칭인 것이 바람직하다. 따라서 광학 거리 측정 장치는 그래버의 옆으로, 즉 그래버로부터 떨어지는 쪽으로 더 큰 크기가 측정될 수 있게 하고, 그것은 그래버에 고정된 컨테이너와 같은 적하물의 외부로부터 측정 결과가 얻어질 수 있게 한다. 또한, 그 개방 각도가 그래버의 옆으로, 즉 그래버 및 그에 고정되어 있을 수도 있는 컨테이너로부터 떨어지는 쪽으로 지향하도록 광학 거리 측정 장치를 지향시키는 것이 가능하다. 따라서 광학 거리 측정 장치의 방향과 웨더 실드의 구조가 모두 원하는 방향으로부터의 거리 측정을 지원한다.
웨더 실드 개구부의 비대칭성은 웨더 실드의 측면도(712)에 예시되어 있는데, 그 측면도에서 도면의 웨더 실드 측면과 마주보는 웨더 실드의 측면(705)이 개구부(704)에서 도면의 그 웨더 실드 측면보다 더 아래로 연장되고 있다. 광학 거리 측정 장치의 개방 각도(θ)는 웨더 실드의 단부로부터 보았을 때에 웨더 실드의 좌측과 우측에서 상이한 높이로 연장되도록 지향한다. 따라서 그래버에 장착된 웨더 실드의 개구부가 그래버의 아래쪽으로 보다는 그래버의 옆쪽으로 더 넓은 경우, 그래버에 장착되고 웨더 실드의 내부에 있는 광학 거리 측정 장치가 그래버의 옆으로, 즉 그래버로부터 떨어지는 쪽으로 거리를 측정하도록 지향할 수 있다. 다른 말로 하면, 웨더 실드의 단부도(722)는 바람직하게는 그래버가 웨더 실드의 오른편에 있고 측정이 왼쪽으로 더 많이 개방되도록 그래버에 고정된 웨더 실드를 나타내고 있다. 다른 말로 하면, 웨더 실드의 단부도(732)는 바람직하게는 그래버가 웨더 실드의 왼편에 있도록 그래버에 고정된 웨더 실드를 나타내고 있다. 따라서 개방 각도가 웨더 실드의 비대칭 개구부로 지향하는 경우, 광학 거리 측정 장치는 그래버의 옆에 있는 물체들까지 거리가 더 잘 측정될 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 웨더 실드는 광학 거리 측정 장치의 플렉서블한 고정 수단의 팽창을 위한 개구부들(706)을 포함한다. 도 3a 및 도 3b는 플렉서블한 고정 수단을 예시하고 있다. 개구부들은 광학 거리 측정 장치의 둘레에 있는 도 3a의 지지 구조물들(314a-d)에 고정된 플렉서블부들(306a-c)의 팽창을 허용하는 것이 바람직하다. 개구부들은 플렉서블부들이 웨더 실드의 바깥으로 팽창할 수 있게 한다. 사용되고 있을 때에, 플렉서블부는 약간씩 수축 및 팽창하는데, 그러한 움직임이 반드시 웨더 실드의 내부에서 전적으로 일어날 필요는 없다. 개구부들 때문에, 플렉서블부들의 팽창이 웨더 실드의 내부에 꼭 맞아야 할 필요가 없다. 옆쪽으로의 플렉서블부의 형태 변화가 가능하게 하기 위해, 웨더 실드는 옆쪽으로의 형태 변화의 위치들에 의도적으로 개구부들을 구비한다. 그것은 웨더 실드의 외부 크기가 최소화될 수 있게 하고, 측정의 정확성과 신뢰성을 개선하면서도 웨더 실드가 인접 컨테이너와 충돌할 위험이 없도록 하기 위해 구조 전체가 그래버에 대해 옆으로 약간 바깥쪽으로 이동할 수 있게 한다. 따라서 도 1과의 비교를 통해 보여주는 바는 그에 의해 광학 거리 측정 장치(104)가 왼쪽으로 약간 더 이동할 수 있다는 것이다. 따라서 아래의 컨테이너(154)의 측정 및 감지가 신뢰성을 가질 수 있게 하기 위해서는, 광학 거리 측정 장치(104)와 오른쪽으로 그에 이웃한 다른 광학 거리 측정 장치(104) 사이의 수평 거리 또는 기선(base)이 가능한 한 긴 것이 바람직하다. 따라서 그 크기는 그래버/컨테이너의 폭 및 언급한 바와 같이 컨테이너 측면마다 약 400㎜인 컨테이너들 간의 빈 간격에 의해 한정된다.
광학 거리 측정 장치가 요구하는 광선들의 이동 개구부에 대한 개구부들의 위치 설정은 개구부들이 실제 광학 거리 측정 장치에 날씨 스트레스를 일으키지 않도록 구현될 수 있다. 플렉서블부들을 위해 마련되는 개구부들은 매우 작은 것이 바람직하고, 그들의 위치는 광학 거리 측정 장치가 그 개구부들을 통해 날씨 스트레스를 받지 않도록 하는 위치로 된다.
그를 통해 광학 거리 측정 장치의 개방 각도가 지향하는 웨더 실드의 개구부(704)는 상대적으로 크고 넓은 개구부인데, 개구부가 직사각형 프리즘 형상의 웨더 실드 전체를 거의 잘라내는 이유가 바로 그것이다. 웨더 실드는 측정을 위해 좌우의 긴 측벽들이 바닥으로부터 출발하여 상이한 높이로 개방되도록 비대칭으로 되어 개방 각도(θ)가 왼편 측에서 오른편 측과는 상이한 높이까지 연장되도록 지향할 수 있다.
웨더 실드는 왼편의 것 또는 오른편의 것일 수 있고, 그 경우에 상이한 버전의 웨더 실드들의 내부에 있는 광학 거리 측정 장치들의 개방 각도들은 그래버에서 컨테이너의 길이 방향 축에 대해 상이한 방향들로 지향하고, 바람직하게는 거울 상들(mirror images)로서 지향한다. 도 7은 다른 것에 대한 개방 각도들의 예들의 단부도들(722, 732)을 나타내고 있다. 웨더 실드는 바람직하게는 얇은 강판으로 제조될 수 있다. 그래버의 측정 개구부는 컨테이너로부터 떨어지는 쪽을 향한 측에서보다 비대칭 웨더 실드의 컨테이너 측에서 더 좁다. 그러한 더 좁은 개구부는 예컨대 컨테이너로부터 떨어지는 측에서보다 더 낮은 측정 개구부 높이를 컨테이너 측에 제공함으로써 구현될 수 있다. 따라서 컨테이너로부터 떨어지는 쪽을 향한 측이 컨테이너 측보다 더 많이 컨테이너 측으로 및 위쪽으로 개방된다. 그러한 측정 방향은 마치 협곡에서 컨테이너를 처리하는 것처럼 양측에 컨테이너들이 위아래로 겹겹이 쌓여 있는 갭 내에서 컨테이너를 깊숙이 내려 처리하는 경우에 중요하다.
측정 개구부는 상대적으로 좁은데(컨테이너의 길이 방향 축의 방향으로), 그 이유는 좁은 개구부로도 측정 빔에 충분하기 때문이다. 에지들(710)의 바깥쪽 둘레는 굽어져 개구부의 에지가 보강될 수 있게 하는 좁은 바깥 옆쪽 스트립을 제공한다. 그러한 보강은 비바람의 공동 작용으로부터의 보호를 제공하여 예컨대 빗물이 웨더 실드의 표면 위를 흘러 측정 개구부에 들어오는 것을 방지하는 역할도 한다. 그 경우, 빗물이 흐르는 것은 특히 비와 바람이 함께 발생시키는 것으로, 그 흐름의 방향도 또한 수직이 아닐 수 있다.
웨더 실드의 일 단부는 케이블 배선용 개구부(707)를 구비한다. 그러한 개구부(707)는 그래버가 충격을 받을 때에 케이블 배선(605a-d)이 개구부의 에지들에 의해 긁히거나 마모되는 것을 방지하는 에지 패딩 또는 라이닝을 구비할 수 있다. 또한, 개구부(707)는 케이블 배선을 자르거나 분리함이 없이 웨더 실드가 탈착 및 재조립될 수 있게 하는 직사각형 슬롯(oblong slot)을 구비한다.
도 8은 일 실시예에 따른 개구부 조절을 위한 이동 가능한 플레이트(802)를 나타내고 있다. 개구부는 레이저 빔용으로 지정된, 도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 같은 좁은 개구부의 폭을 조절하고자 할 경우에 조절될 수 있다. 도 8을 참조하면, 그러한 플레이트는 위쪽으로 열린 턱처럼 트인 U자 형태로 굽혀진 플레이트일 수 있다. 이동 가능한 플레이트는 웨더 실드에 고정되는 것이 바람직한데, 그것은 도 7의 단부도(722)에 도시되어 있다.
도 8은 2개의 프리즘 코너들에 걸쳐 연결된 3개의 프리즘 표면들(804, 806, 808) 및 하나의 보강 폴드(reinforcing fold)(810)의 보더 플레이트(border plate)들을 결합한 웨더 실드를 도시하고 있다. 그러한 폴드는 흐름 장벽(flow barrier)을 또한 형성한다. 흐름은 예컨대 비 또는 습기에 의해 발생할 수 있다. 따라서 플레이트는 광학 거리 측정 장치를 날씨의 영향으로부터 보호하고, 측정 개구부를 충분히 좁은 폭으로 한정한다. 그러한 종류의 2개의 마주보는 플레이트들이 측정 개구부의 양측에 있으면, 날씨 스트레스에 대한 향상된 보호구가 형성된다. 마주보게 놓인다는 것은 플레이트들의 폴드들(810)이 거의 서로 맞닿도록 2개의 플레이트들이 나란히 놓이고, 측정 빔이 폴드들 사이로 진행하도록 조절된다는 것을 의미한다. 환언하면, 2개의 플레이트들의 폴드들(810)이 측정 빔의 양편에 있게 되어 함께 3개의 인접한 평행 평면들을 형성한다. 또한, 마주보는 2개의 플레이트들은 측정 개구부가 더 좁게 조절될 수 있게 하는데, 그 경우에 좁은 측정 개구부로부터도 그래버에 필수적인 광학 거리 측정 장치의 측정 결과들이 얻어질 수 있다. U자 형태로 굽혀진 보더 플레이트는 조절 나사용 직사각형 슬롯들(812)을 또한 구비하는데, 보더 플레이트는 슬롯들의 방향으로 이동할 수 있다. 프리즘의 3개 측면에서 단일의 U 프로파일로 연결된 플레이트에 의해, 측정 개구부의 좁힘을 3개 측면 모두에서 동시에 일어나도록 동기시키기 용이하게 된다. 측정 개구부의 측정 갭이 원하는 만큼 좁게 조절되었을 때에, 보더 플레이트와 웨더 실드 사이의 표면을 밀봉 재료로 밀봉할 수 있다. 대안적으로, 웨더 실드와 보더 플레이트 사이에 밀봉 재료를 먼저 바르고, 이어서 보더 플레이트들을 소정의 위치로 슬라이딩시켜 조절해도 된다. 그러한 구성의 이점은 밀봉 재료가 보더 플레이트의 아래에 있어 태양으로부터의 UV 방사선에 의한 스트레스를 받지 않는다는 것으로, 그것은 흐름에 대해서도 내구성이 긴 보호를 얻을 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 코너가 5개인 웨더 실드 횡단면이 유리한 특성들을 갖는 것으로 밝혀졌다. 그러한 횡단면은 도 7의 직사각형 하단 및 상단 형상들(702, 704)에 의해 제공되는 형상을 대체하는 대체 오각형을 지칭한다. 오각형 구성의 방안은 공간을 덜 차지하고, 내부의 장치들이 콤팩트하게 배열될 수 있으며, 인접 컨테이너들과 충돌할 경향이 덜하다. 또한, 오각형은 케이싱의 구조를 직사각형 구조보다 더 양호하게 보강하는 방안을 제공한다. 아울러, 시험 결과, 놀랍게도 오각형 케이싱에서의 레이저 빔은 직사각형 케이싱보다 더 양호하고 더 고품질의 측정 결과를 낳는 것으로 나타났다. 그것은 비록 지금까지 근본적인 이유를 알지는 못하지만 측정들에 의해 나타난 바이다. 오각형 웨더 실드는 도 6에 도면 부호 "604a-d"로 예시되어 있다.
일 실시예에 따르면, 광학 거리 측정 장치의 개방 각도는 그래버의 구조물에 있는 또는 웨더 실드에 있는 개구부 또는 창을 통해 지향한다. 그러한 개구부들과 창들은 예컨대 도 5a, 도 5b, 및 도 7에 예시되어 있다. 컨테이너와 그래버의 길이 방향 축의 방향으로, 개구부 또는 창의 폭은 35㎜ 미만, 바람직하게는 25㎜ 미만, 더욱 바람직하게는 15㎜ 미만이다. 폭과 방향은 그래버/컨테이너의 측면으로 지향한 측정에 대해 결정된다. 물론, 그래버/컨테이너의 단부에서의 방향들은 측면 쪽 방향들에 대해 결정되었던 것에 대해 90도 돌려진다.
광학 거리 측정 장치를 그래버에 고정함에 있어 신축성(flexibility)을 구현하는 것에 대해 일부 실시예들을 전술하였다. 감쇠시키고자 하는 충격이 일어날 수 있는 모든 방향들에서, 즉 데카르트 좌표 세트의 X, Y, 및 Z 방향들에서 이동의 플렉서블한 방향들이 제공되도록 다양하게 광학 거리 측정 장치의 고정을 수행하는 것도 가능하다는 점을 유의하여야 한다. 또한, 플렉서블부들 또는 플렉서블 요소들은 반드시 서로에 대해 대칭으로 배치되어야 하는 것은 아니고, 심지어 반드시 서로 45도 또는 90도의 정확한 각으로 배치되어야 하는 것도 아니다. 또한, 플렉서블한 특성(스프링 상수, 압축성, 충격 속도에 의존하는 감쇠와 같은)은 상이한 방향들에서 상이하게 선택될 수 있다.
기술이 발전함에 따라, 본 발명의 기본 사상이 많은 상이한 방식으로 구현될 수 있을 것임은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서 본 발명과 그 실시예들은 전술한 예들에 한정되는 것이 아니라, 청구범위의 범위 내에서 달라질 수 있다.

Claims (24)

  1. 적하물 처리 장치용 그래버(102, 202)에 있어서,
    상기 그래버(102, 202)는 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304) 및 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)를 상기 그래버에 플렉서블하게 고정하는 고정 수단(106, 206, 306a-c)을 포함하고,
    상기 고정 수단(106, 206, 306a-c)은 상부(212, 312) 및 수직 방향으로 상기 상부로부터 하향 연장되고 그 하단에 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)을 구비하는 적어도 2개의 지지부들(214a, 214b, 314a-d)을 포함하되, 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)는 상기 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)에 의해 상기 고정 수단(106, 206, 306a-c)에 고정되는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 그래버는 다수의 상이한 크기의 적하물들을 붙잡도록 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)는 서로 마주보는 적어도 2개의 측면들을 포함하되, 상기 고정 수단(106, 206, 306a-c)은 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)를 상기 마주보는 측면들 모두에서 플렉서블하게 고정하는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 플렉서블부들(216a-b, 306a-b)은 수평에 대해 0이 아닌 각을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 지지부의 단부들은 수직에 대해 0이 아닌 각을 이루고 있는 정렬부들(218a-b, 318a-d)을 포함하되, 상기 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)은 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)와 상기 정렬부들(218a-b, 318a-d) 사이에서 상기 정렬부들(218a-b, 318a-d)에 고정되는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 0이 아닌 각은 45도인 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 수단(106, 206, 306a-c)은 적어도 1개의 상부(212, 312) 및 수직 방향으로 상기 상부로부터 하향 연장되고 수평 방향으로 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)를 둘러싸는 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 지지부들(214a, 214b, 314a-d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 수단(106, 206, 306a-c)은 상부(212, 312) 및 수직 방향으로 상기 상부로부터 하향 연장되고 그 하단에 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)을 구비하는 적어도 2개의 지지부들(214a, 214b, 314a-d)을 포함하되, 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)는 상기 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)에 의해 상기 고정 수단(106, 206, 306a-c)에 고정되고, 상기 고정 수단(106, 206, 306a-c)은 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)가 고정되는 수용부(226, 326)를 더 포함하되, 상기 수용부(226, 326)는 하향 연장되는 지지부들(336a, c, d)을 구비하고, 그 지지부들의 하단에서 상기 수용부(226, 336)가 상기 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)에 고정되는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그래버(102, 202)는 수직 방향과 수평 방향으로 이동 가능하고, 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)는 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)를 둘러싸는 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)에 의해 상기 그래버(102, 202)에 고정되되, 상기 플렉서블부들은 수용된 힘들을 감쇠시키는 주된 작동 방향을 갖고, 각각의 플렉서블부(216a-b, 306a-c)의 상기 주된 작동 방향은 상기 그래버(102, 202)의 상기 이동 방향에 대해 0이 아닌 각을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 수단(106, 206, 306a-c)은 상부(212, 312) 및 수직 방향으로 상기 상부로부터 하향 연장되고 그 하단에 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)을 구비하는 적어도 2개의 지지부들(214a, 214b, 314a-d)을 포함하되, 상기 플렉서블부들은 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)의 코너들에 맞춰, 또는 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)를 담고 있는 수용부(326)의 코너들에 맞춰 정렬되는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304, 404, 504)는 상기 그래버(102, 202)의 구조물(406, 506)의 내부에 또는 웨더 실드(702)의 내부에 배치되고, 상기 그래버 구조물(406, 506) 또는 상기 웨더 실드(702)는 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304, 404, 504)의 개방 각도(160, 410) 내에 개구부(408, 508, 704)를 포함하되, 상기 개방 각도가 하향으로 상기 개구부를 통해 지향하는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304, 404, 504)는 상기 그래버(102, 202)의 구조물(406, 506)의 내부에 또는 웨더 실드(702)의 내부에 배치되고, 상기 그래버 구조물(406, 506) 또는 상기 웨더 실드(702)는 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304, 404, 504)의 개방 각도(160, 410) 내에 개구부(408, 508, 704)를 포함하되, 상기 개방 각도는 하향으로 상기 개구부를 통해 지향하고, 상기 개구부(408, 508, 704)는 상기 개구부의 크기를 조절하기 위한 하나 이상의 이동 가능한 플레이트들(509, 802)을 구비하는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  13. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 거리 측정 장치는 상기 그래버(102, 202)의 구조물(406, 506)의 내부에 또는 웨더 실드(702)의 내부에 배치되고, 상기 구조물(406, 506) 또는 상기 웨더 실드(702)는 높이가 그래버의 아래쪽으로 보다는 그래버 옆쪽으로 더 큰 개구부(408, 508, 704)를 구비하되, 상기 광학 거리 측정 장치의 개방 각도가 상기 개구부 내로 지향하는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  14. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 거리 측정 장치는 상기 그래버(102, 202)의 구조물(406, 506)의 내부에 또는 웨더 실드(702)의 내부에 배치되고, 상기 구조물(406, 506) 또는 상기 웨더 실드(702)는 상기 고정 수단이 상기 구조물(406, 506) 또는 상기 웨더 실드(702)의 바깥으로 팽창할 수 있게 하는 개구부들(706)을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  15. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 수단(106, 206, 346a-d)은 상기 그래버에 고정하기 위한 상부(212, 312), 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)가 고정되는 수용부(226, 326), 및 상기 상부와 상기 수용부 사이에 배치되는 플렉서블부들(346a-d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  16. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)는 광신호들을 송신하여 반사된 신호들로부터 거리를 측정하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 광신호는 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  18. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)는 코일 스프링, 벤딩 스프링 및 압축성 재료의 피스 중의 하나 이상을 포함하는 플렉서블부들(216a-b, 306a-c)에 의해 그래버(102, 202)에 플렉서블하게 고정되는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  19. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)는 레이저 빔들의 송신 방향을 선택하기 위한 선택기를 구비하는 레이저 스캐너를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  20. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그래버(102, 202)는 처리할 적하물(152, 154)에 상기 그래버(102, 202)를 고정하는 하나 이상의 코너 피스들(103, 203)을 포함하고, 광학 거리 측정 장치(104, 204, 304)를 고정하기 위한 상기 고정 수단(106, 206, 306a-c)은 상기 코너 피스들(103, 203)에 배치되는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  21. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 거리 측정 장치는 상기 그래버(102, 202)의 구조물(406, 506)의 내부에 또는 웨더 실드(702)의 내부에 배치되고, 상기 구조물(406, 506) 또는 상기 웨더 실드(702)는 레이저 빔용으로 지정된 35㎜ 미만의 폭의 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  22. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 거리 측정 장치는 상기 그래버(102, 202)의 구조물(406, 506)의 내부에 또는 웨더 실드(702)의 내부에 배치되고, 상기 구조물(406, 506) 또는 상기 웨더 실드(702)는 위로부터 바라볼 때에 오각형 형상의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 그래버(102, 202).
  23. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 따른 그래버(102, 202)를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 크레인은 붐 크레인(boom crane), 브리지 크레인(bridge crane), 컨테이너 크레인 및 겐트리 크레인(gabtry crane)으로 구성된 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 크레인.
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