KR101945522B1 - 다단 크레인 - Google Patents

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KR101945522B1 KR1020170104957A KR20170104957A KR101945522B1 KR 101945522 B1 KR101945522 B1 KR 101945522B1 KR 1020170104957 A KR1020170104957 A KR 1020170104957A KR 20170104957 A KR20170104957 A KR 20170104957A KR 101945522 B1 KR101945522 B1 KR 101945522B1
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 다단 크레인이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다단 크레인은, 본체와, 본체에 지지되며 복수 개의 고정바가 수직 방향으로 중첩되어 서로 병렬로 배열된 제1 지지프레임과, 고정바의 내측에 각각 슬라이딩 이동 가능하게 배치된 복수 개의 이동바를 포함하는 제2 지지프레임과, 제2 지지프레임에 결합되는 후크부재, 및 이동바의 하부에 힌지결합되는 지지부재를 포함할 수 있다.

Description

다단 크레인{Multistage Crane}
본 발명은 다단 크레인에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 붐의 높이가 다단으로 연장 가능하고, 구조적으로도 안정된 다단 크레인에 관한 것이다.
일반적으로, 해상 풍력발전기는 타워, 발전기 몸체, 블레이드를 포함하며, 타워의 상 측에 설치된 블레이드가 바람을 받아 회전하면 발전기 몸체가 전력을 생산하도록 설계된다. 이러한 해상 풍력발전기는 육상에서 조립작업을 모두 수행한 후 해상으로 운송하여 설치하거나, 풍력발전기를 구성하는 부품을 몇 개의 유닛으로 나누어 육상에서 제작한 후 제작된 유닛을 해상으로 옮겨 조립 및 설치할 수 있다. 이와 같이, 해상 풍력발전기의 운송, 조립, 및 설치작업 등을 수행하는 선박을 풍력발전기 설치선(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel)이라 칭한다.
풍력발전기의 구성 부품을 해상으로 운송하여 조립 및 설치하는 경우, 공정 기간이 길어지고 대형 크레인 및 많은 인력이 요구되어 작업 효율이 저하되는 문제가 있다. 그러나, 복수 개의 풍력발전기를 동시에 조립 및 설치할 수 있고, 조립된 풍력발전기를 운송하는 과정에서 발생하는 고장, 파손 등의 문제를 예방할 수 있어, 통상, 해상에서 조립 및 설치하는 방법을 적용하고 있다.
한편, 대형크레인은 붐(boom)의 높이가 정해져 있어, 타워의 총 높이가 크레인 붐의 높이보다 높을 경우 타워를 분할하여 설치해야 한다. 분할된 타워는 볼트와 너트로 조립하여 연결하는데, 나사 조립의 경우, 작업 시간이 단축되는 장점이 있으나, 장시간 사용 시 볼트 또는 너트의 파손, 너트의 풀림 등이 발생하여 고정력이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 고온 다습한 환경 조건에 의해 타워가 연결되는 틈에 부식이 발생하여 강도 저하가 발생하기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 타워를 분할하지 않고 타워 전체를 수직으로 세워서 한번에 설치할 수 있는 크레인이 필요하게 되었다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0069441호 (2011. 06. 23.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 붐의 높이가 다단으로 연장 가능하고, 구조적으로도 안정된 다단 크레인을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다단 크레인은, 본체와, 상기 본체에 지지되며, 복수 개의 고정바가 수직 방향으로 중첩되어 서로 병렬로 배열된 제1 지지프레임과, 상기 고정바의 내측에 각각 슬라이딩 이동 가능하게 결합된 복수 개의 이동바를 포함하는 제2 지지프레임과, 상기 제2 지지프레임에 결합되는 후크부재, 및 상기 이동바의 하부에 힌지결합되는 지지부재를 포함한다.
상기 이동바는, 하면에 상기 지지부재가 회동하여 삽입되는 수용공간이 형성될 수 있다.
상기 지지부재는 회동하여 하방에 위치한 다른 이동바에 지지되어 고정되며, 상기 다른 이동바는, 상면에 상기 지지부재의 단부가 고정되는 고정부를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 이동바는, 상면에 상기 고정부가 회동하여 삽입되는 삽입공간이 형성되고, 상기 고정부는 회동하여 상기 지지부재의 회동 경로를 차단할 수 있다.
상기 지지부재는, 회동 방향이 상기 후크부재가 결합되는 전방을 향하여회동할 수 있다.
상기 다단 크레인은, 서로 인접한 상기 고정바 사이에 개재되어 수직 방향으로 신축하며 충격력을 흡수하는 댐핑부재를 더 포함할 수 있다.
상기 다단 크레인은, 서로 인접한 상기 고정바 사이를 연결하는 와이어와, 인접한 상기 고정바 중 어느 하나에 결합되어 상기 와이어를 권취하는 윈치부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 크레인 붐의 높이를 다단으로 연장할 수 있어, 타워 전체를 수직으로 세워서 한번에 설치할 수 있다. 따라서, 타워를 분할하여 다시 조립할 경우 발생하는 고정력 저하, 부식에 따른 강도 저하 등의 문제를 예방할 수 있다.
또한, 크레인 붐이 연장되면, 연장된 크레인 붐 사이로 지지부재가 지지되어 처짐 및 변형이 최소화되므로 구조적으로도 안정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다단 크레인을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 다단 크레인을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 다단 크레인을 수직 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 다단 크레인의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
도 7은 다단 크레인의 사용 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 다단 크레인에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다단 크레인을 도시한 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 다단 크레인(1)은 적재물을 들어올려 상하, 좌우, 전후로 운반하는 기계장치로, 예를 들어, 풍력발전기 설치선에 설치되어 타워를 운반하는데 사용될 수 있다. 그러나, 다단 크레인(1)이 풍력발전기 설치선에 설치되어 타워를 운반하는데 사용되는 것으로 한정될 것은 아니며, 해양 구조물, 건물 옥상 등 다양한 곳에 설치되어 다양한 적재물을 운반하는데 사용될 수 있다.
다단 크레인(1)은 크레인 붐의 높이를 다단으로 연장할 수 있어, 타워 전체를 수직으로 세워서 한번에 설치할 수 있다. 따라서, 타워를 분할하여 다시 조립할 경우 발생하는 고정력 저하, 부식에 따른 강도 저하 등의 문제를 예방할 수 있다. 또한, 크레인 붐이 연장되면, 연장된 크레인 붐 사이로 지지부재(도 2의 50 참조)가 지지되어 처짐 및 변형이 최소화되므로 구조적으로도 안정될 수 있는 특징이 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 다단 크레인(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1의 다단 크레인을 확대하여 도시한 도면이고, 도 3은 다단 크레인을 수직 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 다단 크레인(1)은 본체(10)와, 제1 지지프레임(20)과, 제2 지지프레임(30)과, 후크부재(40), 및 지지부재(50)를 포함한다.
본체(10)는 데크(도 1의 D 참조)에 회전 가능하게 결합되어 다단 크레인(1)을 지탱하는 것으로, 제1 본체(11)와 제2 본체(12)를 포함할 수 있다. 제1 본체(11)는 통 형상의 부재로, 데크(D)에 수직하게 결합된 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 제2 본체(12)는 일 측이 평면(12a)으로 형성된 통 형상의 부재로, 제1 본체(11)의 상 측에 수평하게 결합된 힌지축을 중심으로 회전할 수 있다. 이 때, 제2 본체(12)는 일 측에 형성된 평면(12a)이 외부에 노출되도록 타 측에 힌지축이 결합될 수 있다. 제1 본체(11)의 회전축이 데크(D)에 수직하게 결합되고, 제2 본체(12)의 힌지축이 제1 본체(11)에 수평하게 결합됨으로써, 본체(10)는 수평 방향과 수직 방향으로 각각 회전할 수 있다. 도면 상에는 제1 본체(11)가 원통 형으로 형성되고, 제2 본체(12)가 다각통 형으로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 제1 본체(11)와 제2 본체(12)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 본체(10), 특히, 제2 본체(12)의 일 측에는 제1 지지프레임(20)이 지지된다.
제1 지지프레임(20)은 크레인 붐의 본체를 형성하는 것으로, 복수 개의 고정바(21)를 포함한다. 고정바(21)는 일정한 길이를 갖는 막대(bar) 형상의 부재로, 일단부가 제2본체(10)의 일 측, 특히, 평면(12a) 부분에 지지되고 타단부가 자유단 형태로 연장된다. 고정바(21)는 자유단 형태로 연장되는 타단부의 측면에 개구(開口, 도시되지 않음)가 형성되며, 내부에 개구와 연통되는 이동로(도시되지 않음)가 연장 형성될 수 있다. 이러한 고정바(21)는 복수 개가 수직 방향으로 중첩되어 서로 병렬로 배열될 수 있다. 다시 말해, 복수 개의 고정바(21)는 각각, 제2 본체(12)의 평면(12a) 부분에 결합되어 서로 나란하게 연장되며 수직 방향으로 중첩되어 서로 병렬로 배열된다. 도면 상에는 제2 본체(12)에 3개의 고정바(21)가 결합된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 고정바(21)의 개수는 필요에 따라 가감될 수 있다. 이하, 제2 본체(12)에 3개의 고정바(21)가 결합된 구조를 보다 중점적으로 설명한다.
고정바(21)는 제1 고정바(21a)와 제2 고정바(21b), 및 제3 고정바(21c)를 포함한다. 제1 고정바(21a)는 최상부에 배치되고, 제3 고정바(21c)는 최하부에 배치되며, 제2 고정바(21b)는 제1 고정바(21a)와 제3 고정바(21c) 사이에 개재된다. 도면 상에는 제1 고정바(21a)와 제2 고정바(21b), 및 제3 고정바(21c)의 길이가 동일하게 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 제1 고정바(21a)와 제2 고정바(21b), 및 제3 고정바(21c)의 길이는 서로 다르게 형성될 수도 있다. 제1 고정바(21a)와 제2 고정바(21b), 및 제3 고정바(21c)의 길이가 서로 다르게 형성되는 경우, 제1 고정바(21a)의 길이가 가장 길게 형성되고, 제3 고정바(21c)의 길이가 가장 짧게 형성될 수 있다.
제1 지지프레임(20)의 일 측에는 제2 지지프레임(30)이 형성된다. 제2 지지프레임(30)은 크레인 붐을 길이 방향으로 연장시키기 위한 것으로, 복수 개의 이동바(31)를 포함한다. 이동바(31)는 각각의 고정바(21)의 내측에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어, 고정바(21)의 내측으로부터 돌출되거나 고정바(21)의 내측에 수용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 고정바(21)는 내부에 개구와 연통되는 이동로가 연장 형성되며, 이동바(31)는 고정바(21)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어 이동로를 따라 이동할 수 있다. 이 때, 복수 개의 이동바(31)는 각각 독립적으로 슬라이딩 이동하여 크레인 붐의 길이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 운반하는 적재물이 고 중량인 경우, 복수 개의 이동바(31)가 모두 연장될 수 있으며, 반대로, 운반하는 적재물이 저 중량인 경우, 복수 개의 이동바(31) 중 어느 하나만 연장될 수 있다. 운반하는 적재물의 중량에 따라 복수 개의 이동바(31)가 독립적으로 구동됨으로써, 다단 크레인(1)이 효율적으로 운용될 수 있다.
고정바(21)와 이동바(31) 사이에는 이동바(31)를 슬라이딩 이동시키는 구동장치(도시되지 않음)가 마련되는데, 구동장치는 기어, 레일, 풀리와 벨트 등 다양한 구조로 구현될 수 있다. 도면 상에는 하나의 고정바(21)에 하나의 이동바(31)가 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어 크레인 붐이 2단으로 연장되는 구조로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 하나의 고정바(21)에 복수 개의 이동바(31)가 연속적으로 슬라이딩 이동 가능하게 결합되어 크레인 붐이 2단, 3단, 4단 등 다단으로 연장될 수도 있다. 이하, 크레인 붐이 2단으로 연장되는 구조를 보다 중점적으로 설명한다.
이동바(31)는 제1 이동바(31a)와 제2 이동바(31b), 및 제3 이동바(31c)를 포함하여 복수 개로 형성된다. 즉, 이동바(31)의 개수는 고정바(21)의 개수에 대응하여 형성될 수 있다. 제1 이동바(31a)는 제1 고정바(21a)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되고, 제2 이동바(31b)는 제2 고정바(21b)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되며, 제3 이동바(31c)는 제3 고정바(21c)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합된다. 제2 지지프레임(30), 특히, 복수 개의 이동바(31) 중 어느 하나에는 적재물을 고정하는 후크부재(40)가 결합되는데, 후크부재(40)는 본체(10)에 설치된 윈치(winch, 도 1의 W 참조)에 의해 권취 및 권출되는 케이블(C)에 의해 상하 방향으로 승강될 수 있다. 케이블(C)은 일단부가 윈치(W)에 권취되고 타단부가 적어도 하나의 이동바(31)를 경유하여 후크부재(40)에 연결될 수 있다.
이동바(31)의 하부에는 적어도 하나의 지지부재(50)가 힌지 결합된다.
지지부재(50)는 고정바(21)로부터 연장된 이동바(31) 사이를 서로 연결하여 크레인 붐의 구조적 안정성을 향상시키는 것으로, 힌지축을 중심으로 회동하여 하방에 위치한 다른 이동바(31)에 고정될 수 있다. 이 때, 지지부재(50)는 회동 방향이 후크부재(40)가 결합되는 전방을 향하여 회동할 수 있다. 지지부재(50)의 회동 방향이 후크부재(40)가 결합되는 전방을 향함으로써, 이동바(31)가 고정바(21)로부터 슬라이딩 이동함과 동시에 지지부재(50)가 회동하여 전개될 수 있다. 즉, 제1 이동바(31a)와 제2 이동바(31b), 및 제3 이동바(31c)가 각각 제1 고정바(21a)와 제2 고정바(21b), 및 제3 고정바(21c)로부터 슬라이딩 이동하여 연장되면, 제1 이동바(31a)에 힌지 결합된 지지부재(50)가 회동하여 제2 이동바(31b)에 고정되고, 제2 이동바(31b)에 힌지 결합된 지지부재(50)가 회동하여 제3 이동바(31c)에 고정될 수 있다. 복수 개의 고정바(21)로부터 연장된 복수 개의 이동바(31) 사이에 지지부재(50)가 개재되어 지지함으로써, 고 중량의 적재물 운반 시 고정바(21) 또는 이동바(31)의 처짐 현상을 방지함과 동시에 고정바(21) 또는 이동바(31)의 구조적 변형도 예방할 수 있다. 또한, 지지부재(50)로 인해 복수 개의 이동바(31)가 서로 연결되어 움직임이 일체화되므로, 크레인 붐의 동작이 용이하게 이루어질 수 있다. 그러나, 지지부재(50)의 회동 방향이 후크부재(40)가 결합되는 전방을 향하는 것으로 한정될 것은 아니며, 지지부재(50)의 회동 방향은 변형될 수 있다.
도 3을 참조하여 설명하면, 이동바(31)는 하면에 길이 방향을 따라 적어도 하나의 수용공간(32)이 만입 형성되고, 상면에 길이 방향을 따라 적어도 하나의 삽입공간(33)이 만입 형성될 수 있다. 수용공간(32)은 지지부재(50)가 회동하여 삽입되는 공간이며, 삽입공간(33)은 후술할 고정부(60)가 회동하여 삽입되는 공간이다. 삽입공간(33)은 상방에 위치한 이동바(31)의 수용공간(32)에 삽입된 지지부재(50)가 회동하여 수직하게 배치되는 경로 상에 형성되며, 수용공간(32)과 크기 및 형상이 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 수용공간(32)은 종 방향 단면적이 장방(長方形)형으로 형성되고, 삽입공간(33)은 종 방향 단면적이 반원(半圓) 형태로 형성되어 수용공간(32)보다 크기가 작게 형성될 수 있다.
지지부재(50)는 이동바(31)의 내측면에 힌지 결합되어 수용공간(32)에 삽입되며, 이동바(31)가 슬라이딩 이동하면 힌지축을 중심으로 회동하여 일부가 수용공간(32)의 외측으로 돌출될 수 있다. 즉, 이동바(31)가 고정바(21)의 내측에 수용되면, 지지부재(50)는 수용공간(32)에 삽입된 상태로 유지되고, 이동바(31)가 고정바(21)의 외측으로 돌출되면, 지지부재(50)는 회동하여 수용공간(32)의 외측으로 돌출된다. 수용공간(32)의 외측으로 돌출된 지지부재(50)는 단부가 삽입공간(33)에 삽입되어 고정될 수 있다. 지지부재(50)는 일 측에 연결된 제1 구동부(51)에 의해 힌지축을 중심으로 회동하며, 제1 구동부(51)는 이동바(31)의 내측면에 설치될 수 있다.
삽입공간(33)에는 고정부(60)가 삽입될 수 있다. 고정부(60)는 지지부재(50)의 단부를 결속하여 고정하는 것으로, 이동바(31)의 내측면에 힌지 결합되어 삽입공간(33)에 삽입될 수 있다. 즉, 이동바(31)가 고정바(21)의 내측에 수용되면, 고정부(60)는 삽입공간(33)에 삽입된 상태로 유지되고, 이동바(31)가 고정바(21)의 외측으로 돌출되면, 고정부(60)는 회동하여 일부가 삽입공간(33)의 외측으로 돌출될 수 있다. 이 때, 고정부(60)는 힌지축을 중심으로 회동하여 지지부재(50)의 회동 경로를 차단할 수 있다. 고정부(60)는 일 측에 연결된 제2 구동부(61)에 의해 힌지축을 중심으로 회동하며, 제2 구동부(61)는 이동바(31)의 내측면에 설치될 수 있다. 그러나, 고정부(60)가 제2 구동부(61)에 의해 회동하는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 고정부(60)는 회동하는 지지부재(50)에 의해 가압되어 회동할 수도 있다.
지지부재(50)와 고정부(60)에 각각 구동력을 제공하는 제1 구동부(51)와 제2 구동부(61)는 제어부(도시되지 않음)에 의해 동작이 제어될 수 있다. 제어부는 제1 구동부(51) 및 제2 구동부(61)와 전기적으로 연결되며, 센서부(70)로부터 전달받은 정보에 대응하여 지지부재(50)와 고정부(60)의 회전을 제어할 수 있다. 센서부(70)는 이동바(31)의 하면에 결합되어 하방에 위치한 이동바(31) 사이의 거리, 및 고정바(21) 사이의 거리를 측정하는 것으로, 통상의 거리센서로 형성될 수 있다. 센서부(70)로부터 측정된 거리 값은 제어부에 전송되며, 제어부는 전송된 거리 값을 바탕으로 지지부재(50)와 고정부(60)의 회전 시점을 판단하여 제1 구동부(51) 및 제2 구동부(61)를 구동할 수 있다. 그러나, 지지부재(50)가 고정부(60)에 의해 고정되는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 지지부재(50)는 삽입공간(33)의 단턱에 걸려 고정될 수도 있다.
한편, 서로 인접한 고정바(21) 사이에는 적어도 하나의 댐핑부재(80)가 개재될 수 있다. 댐핑부재(80)는 수직 방향으로 신축하며 고정바(21)에 가해지는 충격력을 흡수하는 것으로, 일 측이 상방에 위치한 고정바(21), 예를 들어, 제1 고정바(21a)에 연결되고 타 측이 하방에 위치한 고정바(21), 예를 들어, 제2 고정바(21b)에 연결될 수 있다. 댐핑부재(80)는 실린더유닛(81)과 탄성부재(82)를 포함할 수 있다.
실린더유닛(81)은 하방에 위치한 제2 고정바(21b)에 연결되는 실린더(81a)와, 상방에 위치한 제1 고정바(21a)에 연결되어 실린더(81a) 내측에서 슬라이딩 이동하는 피스톤(81b)으로 형성될 수 있다. 탄성부재(82)는 압축 코일 스프링 형태로 형성되어, 실린더(81a)와 피스톤(81b) 사이, 또는 제1 고정바(21a)와 실린더(81a) 사이에 개재될 수 있다. 탄성부재(82)가 압축 코일 스프링 형태로 형성됨으로써, 고정바(21)에 가해지는 충격력이 흡수되고 서로 인접한 고정바(21) 사이의 간격이 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 고정바(21)에 충격력이 가해지는 경우, 탄성부재(82)가 압축됨과 동시에 피스톤(81b)의 일부가 실린더(81a) 내측에 수용될 수 있다. 반대로, 고정바(21)에 가해지는 충격력이 제거된 경우, 탄성부재(82)가 복원됨과 동시에 피스톤(81b)의 일부가 실린더(81a) 외측으로 돌출될 수 있다. 그러나, 댐핑부재(80)가 실린더유닛(81)과 탄성부재(82)를 포함하는 것으로 한정될 것은 아니며, 댐핑부재(80)의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 댐핑부재(80)는 압축 코일 스프링 형태의 탄성부재(82)로만 형성될 수도 있으며, 이 때, 탄성부재(82)는 양 측이 각각 제1 고정바(21a)와 제2 고정바(21b)에 고정될 수 있다.
또한, 서로 인접한 고정바(21) 사이는 와이어(90)에 의해 연결될 수 있다. 와이어(90)는 서로 인접한 고정바(21) 간의 상대 변위를 최소화하기 위한 것으로, 일정 두께를 갖는 금속선 형태로 형성될 수 있다. 와이어(90)는 일단이 인접한 고정바(21) 중 어느 하나에 결합되는 윈치부(91)에 의해 권취 또는 권출되고, 타단이 인접한 고정바(21) 중 다른 하나에 고정되어 장력이 조절될 수 있다. 예를 들어, 고 중량의 적재물 운반으로 인해 고정바(21) 사이의 수직 변위가 감소하면, 윈치부(91)는 와이어(90)가 권출되는 방향으로 회전하여 와이어(90)를 권출하고, 반대로, 고정바(21) 사이의 수직 변위가 증가하면, 윈치부(91)는 와이어(90)가 권취되는 방향으로 회전하여 와이어(90)를 권취할 수 있다. 고정바(21) 사이의 수직 변위는 전술한 센서부(70)에 의해 측정되거나 별도의 센서에 의해 측정될 수 있으며, 윈치부(91)의 구동에 따라 와이어(90)는 장력이 항상 일정하게 유지될 수 있다. 윈치부(91)는 전술한 제어부에 의해 동작이 제어될 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 다단 크레인(1)의 동작에 관하여 좀 더 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 6은 다단 크레인의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명에 따른 다단 크레인(1)은 크레인 붐의 높이를 다단으로 연장할 수 있어, 타워 전체를 수직으로 세워서 한번에 설치할 수 있다. 따라서, 타워를 분할하여 다시 조립할 경우 발생하는 고정력 저하, 부식에 따른 강도 저하 등의 문제를 예방할 수 있다. 또한, 크레인 붐이 연장되면, 연장된 크레인 붐 사이로 지지부재(50)가 지지되어 처짐 및 변형이 최소화되므로 구조적으로도 안정될 수 있다.
먼저, 도 4를 참조하여 설명하면, 제1 본체(11)에 힌지 결합된 제2 본체(12)는 평면(12a)에 제1 고정바(21a)와 제2 고정바(21b), 및 제3 고정바(21c)가 각각 지지되며, 제1 고정바(21a)와 제2 고정바(21b), 및 제3 고정바(21c)는 서로 나란하게 연장되어 수직 방향으로 중첩 배치된다. 제1 고정바(21a)와 제2 고정바(21b) 사이, 및 제2 고정바(21b)와 제3 고정바(21c) 사이는 적어도 하나의 댐핑부재(80)와 와이어(90)에 의해 서로 연결된다. 제1 고정바(21a)는 내측에 제1 이동바(31a)가 슬라이딩 이동 가능하게 결합되고, 제2 고정바(21b)는 내측에 제2 이동바(31b)가 슬라이딩 이동 가능하게 결합되며, 제3 고정바(21c)는 내측에 제3 이동바(31c)가 슬라이딩 이동 가능하게 결합된다.
이어서, 도 5를 참조하여 설명하면, 제1 이동바(31a)가 슬라이딩 이동하여 제1 고정바(21a)의 내측으로부터 일부 돌출되면, 제1 이동바(31a)에 설치된 센서부(70)가 이동바(31) 사이의 거리 및 고정바(21) 사이의 거리를 측정하여 제어부로 전송하고, 제어부는 측정된 거리 값을 바탕으로 제1 이동바(31a)에 설치된 제1 구동부(51)를 구동한다. 제1 구동부(51)가 구동되면, 제1 이동바(31a)의 수용공간(32)에 수용된 지지부재(50)가 힌지축을 중심으로 회동하여 수용공간(32)의 외측으로 돌출된다.
이어서, 도 6을 참조하여 설명하면, 제1 이동바(31a)가 슬라이딩 이동하여 제1 고정바(21a)의 내측으로부터 좀 더 돌출되고 제2 이동바(31b)가 슬라이딩 이동하여 제2 고정바(21b)의 내측으로부터 일부 돌출되면, 제어부는 제1 이동바(31a)의 제1 구동부(51)를 구동함과 동시에, 제2 이동바(31b)의 제2 구동부(61)를 구동한다. 제2 이동바(31b)의 제2 구동부(61)가 구동되면, 제2 이동바(31b)의 삽입공간(33)에 수용된 고정부(60)가 힌지축을 중심으로 회동하여 삽입공간(33)의 외측으로 돌출되며 제1 이동바(31a)의 지지부재(50)를 고정한다. 이와 동시에, 제2 이동바(31b)에 설치된 센서부(70)는 이동바(31) 사이의 거리 및 고정바(21) 사이의 거리를 측정하여 제어부로 전송하고, 제어부는 제2 이동바(31b)의 제1 구동부(51)를 구동하여 제2 이동바(31b)의 수용공간(32)에 수용된 지지부재(50)를 회동시킨다.
이러한 일련의 과정을 통해, 복수 개의 이동바(31)가 각각 복수 개의 고정바(21)로부터 연장되고, 이와 동시에, 연장된 복수 개의 이동바(31)가 지지부재(50)에 의해 서로 연결되어 크레인 붐의 처짐 및 변형이 방지되고 구조적 안정성이 향상될 수 있다.
한편, 적재물의 운반이 완료되면, 각각의 이동바(31)는 슬라이딩 이동하여 고정바(21) 내측으로 수용되는데, 이 때, 지지부재(50)와 고정부(60)는 각각 힌지축을 중심으로 회동하여 수용공간(32)과 삽입공간(33)에 수용될 수 있다.
도 7은 다단 크레인의 사용 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 다단 크레인(1)은 풍력발전기 설치선(V)에 설치된다. 풍력발전기 설치선(V)은 해상 풍력발전기의 운송, 조립, 및 설치작업이 모두 가능한 부유식 구조물로써, 데크(D) 상에 다단 크레인(1)이 회전 가능하게 결합되어 타워(T) 전체를 수직으로 세워서 한번에 설치할 수 있다. 다단 크레인(1)이 타워(T) 전체를 수직으로 한번에 설치함으로써, 분할된 타워(T)를 재조립하는 과정이 생략되어 타워(T)의 설치 작업이 신속하게 진행될 수 있으며, 분할된 타워(T)를 다시 조립할 경우 발생하는 고정력 저하, 부식에 따른 강도 저하 등의 문제를 예방할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 다단 크레인 10: 본체
11: 제1 본체 12: 제2 본체
12a: 평면 20: 제1 지지프레임
21: 고정바 21a: 제1 고정바
21b: 제2 고정바 21c: 제3 고정바
30: 제2 지지프레임 31: 이동바
31a: 제1 이동바 31b: 제2 이동바
31c: 제3 이동바 32: 수용공간
33: 삽입공간 40: 후크부재
50: 지지부재 51: 제1 구동부
60: 고정부 61: 제2 구동부
70: 센서부 80: 댐핑부재
81: 실린더유닛 81a: 실린더
81b: 피스톤 82: 탄성부재
90: 와이어 91: 윈치부
D: 데크 T: 타워
V: 풍력발전기 설치선

Claims (8)

  1. 본체;
    상기 본체에 지지되며, 복수 개의 고정바가 수직 방향으로 중첩되어 서로 병렬로 배열된 제1 지지프레임;
    상기 고정바의 내측에 각각 슬라이딩 이동 가능하게 결합된 복수 개의 이동바를 포함하는 제2 지지프레임;
    상기 제2 지지프레임에 결합되는 후크부재; 및
    상기 이동바의 하부에 힌지결합되는 지지부재를 포함하는 다단 크레인.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 이동바는, 하면에 상기 지지부재가 회동하여 삽입되는 수용공간이 형성되는 다단 크레인.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 지지부재는 회동하여 하방에 위치한 다른 이동바에 지지되어 고정되며,
    상기 다른 이동바는, 상면에 상기 지지부재의 단부가 고정되는 고정부를 더 포함하는 다단 크레인.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 다른 이동바는, 상면에 상기 고정부가 회동하여 삽입되는 삽입공간이 형성되고,
    상기 고정부는 회동하여 상기 지지부재의 회동 경로를 차단하는 다단 크레인.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 이동바의 일 측에 결합되어 하방에 위치한 이동바 사이의 거리 및 고정바 사이의 거리를 측정하는 센서부를 더 포함하되,
    상기 센서부로부터 측정된 거리 값에 대응하여 상기 지지부재와 상기 고정부의 회전이 제어되는 다단 크레인.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 지지부재는, 회동 방향이 상기 후크부재가 결합되는 전방을 향하여회동하는 다단 크레인.
  7. 제1 항에 있어서, 서로 인접한 상기 고정바 사이에 개재되어 수직 방향으로 신축하며 충격력을 흡수하는 댐핑부재를 더 포함하는 다단 크레인.
  8. 제1 항에 있어서, 서로 인접한 상기 고정바 사이를 연결하는 와이어와,
    인접한 상기 고정바 중 어느 하나에 결합되어 상기 와이어를 권취하는 윈치부를 더 포함하는 다단 크레인.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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