KR102106791B1 - 타워크레인의 건축자재 기울어짐 감지시스템 및 감지 방법 - Google Patents

Abstract

타워크레인을 이용하여 건축자재를 이동할 때 건축자재의 기울어짐을 감지하는 장치가 개시된다. 상기 기울어짐 감지장치는, 호이스트에 좌우 대칭으로 쌍으로 설치되어 하방으로 초음파를 송신하고 대상물에 부딪혀 반사된 초음파를 수신하는 초음파 감지센서; 상기 초음파 감지센서가 수신한 초음파 신호를 전달받아 설정된 프로그램 알고리즘에 기초하여 상기 대상물의 기울어짐 여부를 판정하는 기울어짐 판정부; 배터리를 구비하여 각 구성 부분에 전원을 공급하는 전원공급부; 운전실의 메인 제어모듈과 무선 또는 유선 통신을 수행하는 통신부; 및 운전실의 기울어짐 감지를 위한 프로그램을 저장하고, 각 구성부분을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

타워크레인의 건축자재 기울어짐 감지시스템 및 감지 방법{System and Method for detecting inclination of construction materials to be moved by tower crane}

본 발명은 타워크레인의 건축자재 기울어짐 감지시스템에 관한 것으로, 특히 타워크레인을 이용하여 건축자재를 이동할 때 건축자재의 기울어짐을 감지하는 기술에 관련한다.

일반적으로 타워크레인은 건설현장 등에 설치되어 무거운 자재나 장비를 이동시키는데 사용되며, 건설현장의 전체 자재인양 중 약 50%의 물량을 인양하는 양중 장비로 그 수는 빠른 속도로 증가하고 있다.

그러나 건설 현장에서의 소홀한 안전관리로 타워크레인 관련 안전사고는 매년 지속적으로 발생하고 있다.

그 중에서 건축자재 등을 이동할 때, 건축자재가 수평을 이루지 않아 이동 중 흔들림이 심해지거나 심지어 건축자재가 쏟아져 낙하할 위험성이 상존한다.

이동 중 또는 정지시 발생하는 흔들림은 인풋 쉐이핑(input shaping) 기술에 의해 어느 정도 최소화할 수 있지만, 이를 위한 프로그램 설치에는 적지 않은 비용이 소모된다.

반면, 건축자재 자체 또는 건축자재를 지지하는 패널이 이동 중 기울어지는 경우, 이를 해결할 특별한 방법은 없으며, 건축자재를 지상으로 내려서 묶는 작업을 다시 해야 한다.

그런데 이를 무시하고 건축자재의 이동을 강행할 경우 건축자재의 낙하에 의해 지상의 작업자에게 치명적인 위험을 줄 수 있다는 다른 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 타워크레인을 이용하여 대상물을 이동하는 중 대상물이 기울어지는 것을 작업자에게 통보할 수 있도록 하는 기울어짐 감지시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 타워크레인을 이용하여 대상물을 이동하는 작업에서 작업자의 집중도를 높일 수 있도록 하는 기울어짐 감지시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 타워크레인의 건축자재 이동시 건축자재의 기울어짐을 감지하는 방법으로서, 건축자재 기울어짐 감지장치가 상기 타워크레인의 메인 지브의 트롤리에 설치되는 호이스트에 장착되고, 상기 건축자재가 매달린 호이스트가 지상으로부터 올라가기 시작하면, 상기 호이스트에 장착된 한 쌍의 초음파 감지센서가 하측 방향을 향해 주기적으로 초음파 신호를 송신하는 단계; 상기 초음파 감지센서가 상기 건축자재에 부딪혀 반사되는 초음파 신호를 수신하는 단계; 상기 수신한 초음파 신호로부터 복귀시간을 산출하는 단계; 상기 초음파 감지센서 각각의 복귀시간의 차이가 기준값보다 작으면 기울어지지 않은 것으로 판정하고, 기준값을 초과하면 기울어진 것으로 판정하는 단계; 및 기울어진 것으로 판정하면, 그 결과를 상기 타워크레인의 운전실에 유무선 통신을 통하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타워크레인의 건축자재 기울어짐 감지 방법이 제공된다.

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상기의 구성에 의하면, 여러 가지의 상황 변수에 의해 이동 중인 건축자재가 일시적으로 기울어진 경우, 이를 작업자에게 통보함으로써 작업자가 집중하여 건축자재를 이동시키거나 건축자재의 이동을 중지함으로써 건축자재의 낙하에 의해 지상의 작업자에게 치명적인 위험을 주는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 기울어짐 감지시스템이 적용되는 타워크레인을 보여주는 개략적 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기울어짐 감지시스템을 보여주는 기능 블록도이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명의 기울어짐 감지시스템이 적용되는 타워크레인을 보여주는 개략적 측면도이다.

기초앵커(1) 위에 기초 마스트(mast)(2)가 설치되고 이 기초 마스트(2) 상에 다수의 마스트(3)가 조립된다. 조립된 마스트(3)의 상부에는 마스트(3)의 높이를 높일 때 사용되는 텔레스코핑 케이지(4)가 설치된다.

선회장치의 상부 및 메인 지브(jib)(10)의 바로 하부에는 작업위치 및 선회 반경 표시판이 잘 보이는 위치에 운전실(5)이 설치된다.

운전실(5) 상단에는 캣 헤드(cat head)(6)가 설치되며, 이는 메인 지브(10)와 카운터 지브(8)를 연결하는 연결바(7)를 상호 지탱해 주는 역할을 수행한다.

카운터 지브(8)는, 타워크레인의 전후방의 균형 유지를 위해 메인 지브(10)의 반대편에 설치되는 것으로서, 카운터 지브(8)에는 균형추와 윈치를 사용한 권상 장치(9)가 설치된다.

메인 지브(10)는 선회 축을 중심으로 한 외팔보 형태의 구조물로서, 메인 지브(10)의 길이, 즉 선회 반경에 따라 권상 용량이 결정되며, 풍하중 및 중량의 감소를 위해 트러스 구조로 되어 있다.

메인 지브(10)에는 트롤리(11)가 설치되는데, 트롤리(11)는 메인 지브(10)를 따라 이송되면서 권상 작업을 위한 선회 반경을 결정하는 횡행장치이다.

트롤리(11)에는 호이스트(13)가 설치되며, 트롤리(11)에서 내려진 와이어 로프(12)에 매달리도록 설치되어 권상 장치(9)의 구동시 와이어 로프(12)가 감기거나 풀리면서 호이스트(13)가 상하로 이송된다.

호이스트(13)에는 와이어 로프(12a)를 개재하여 지지판(14)이 연결되는데, 지지판(14)에는 이동할 건축자재가 실리게 된다. 이와 달리, 별도의 지지판(14)을 사용하지 않고 건축자재가 한꺼번에 묶인 상태에서 건축자재를 묶은 와이어를 호이스트(13)에 걸어 이동할 수 있다.

호이스트(13)에는 초음파 감지센서(101, 102)를 포함하는 기울어짐 감지장치(100)가 설치된다.

초음파 감지센서(101, 102)는, 가령 호이스트(13)의 좌우에 서로 대칭하는 위치에 영구자석을 이용하여 설치될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 기울어짐 감지시스템을 보여주는 기능 블록도이다.

기울어짐 감지장치(100)는 제어부(110), 초음파 감지센서(120), 기울어짐 판정부(130), 전원공급부(140) 및 통신부(150)로 구성된다.

또한, 운전실(5)에는 메인 제어모듈(200)이 설치되는데, 출력장치로서 스크린(220)과 스피커(230)가 제어부(210)에 연결되고, 통신부(250)를 구비한다.

이하, 각 구성부분에 대해 상세하게 설명한다.

초음파 감지센서(120)는, 상기한 것처럼, 쌍으로 설치되어 하방으로 초음파를 송신하고 대상물에 부딪혀 반사된 초음파를 수신하여 제어부(110)에 전달한다.

기울어짐 판정부(130)는, 제어부(110)로부터 초음파 수신값을 전달받아 설정된 프로그램 알고리즘에 기초하여 대상물, 가령 건축자재의 기울어짐 여부를 판정하여 그 결과를 제어부(110)에 전달한다.

전원공급부(140)는 배터리를 구비하여 각 구성 부분에 전원을 공급하는데, 충전회로를 구비하여, 가령 태양광으로부터 변환된 전원으로 배터리를 충전할 수 있다.

통신부(150)는, 가령 공중파를 이용하는 LTE 모듈이나 RF 모듈을 구비하여 무선통신을 수행하거나 유선통신을 수행할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았지만, 호이스트(13)에는 카메라가 장착되어 이동되는 건축자재를 촬영하여 운전실(5)에 전달하여 스크린(220)에 표시되도록 함으로써 건축자재의 움직임을 작업자가 볼 수 있도록 할 수 있다.

이하, 본 발명의 기울어짐 감지장치의 작동에 대해 설명한다.

운전실(5)의 작업자가 와이어 로프(12)를 내려 호이스트(13)가 지상에 도달하도록 하면, 지상의 작업자는 건축자재를 와이어로 묶은 다음 와이어를 호이스트(13)에 걸어 고정한다.

운전실 작업자가 와이어 로프(12)를 올려 호이스트(13)가 지상으로부터 올라가기 시작하면, 호이스트(13)에 장착된 한 쌍의 초음파 감지센서(101, 102)가 하측 방향을 향해 주기적으로 초음파 신호를 송신한다.

초음파 신호를 주기적으로 송신함으로써, 가령 배터리의 소모량을 줄일 수 있는 이점이 있다.

송신한 초음파 신호는 건축자재에 부딪혀 반사되는데, 초음파 감지센서(101, 102)는 각각 반사된 초음파 신호를 수신한다.

이때, 건축자재는 일정한 길이를 갖기 때문에 각 초음파 감지센서(101, 102)가 건축자재의 양단을 겨냥하여 초음파 신호를 송신하도록 할 수 있으므로, 각 초음파 감지센서(101, 102)가 건축자재의 양단으로부터 반사된 초음파 신호를 수신할 수 있다.

결과적으로, 각 초음파 감지센서(101, 102)는 송신한 초음파 신호가 대상물에 부딪혀 반사되어 다시 초음파 신호를 수신할 때까지의 시간, 즉 복귀시간을 알 수 있게 된다.

제어부(110)는 초음파 감지센서(101, 102)가 수신한 초음파 신호의 복귀시간을 전달받아 기울어짐 판정부(130)에 전달하면, 기울어짐 판정부(130)는 이에 기초하여 현재 건축자재가 기울어졌는지의 여부를 판정한다.

이를 위해, 가령 각 초음파 감지센서(101, 102)에서 수신한 초음파 신호의 복귀시간의 차이가 기준값보다 작으면 기울어지지 않은 것으로 판정하고, 기준값을 초과하면 기울어진 것으로 판정한다.

다시 말해, 복귀시간의 차이는 곧 대상물까지의 거리의 차이에 비례하는데, 대상물까지의 거리의 차이는 결국 기울어진 정도, 기울기를 의미한다.

따라서, 건축자재의 양단까지의 거리가 기설정된 기준값보다 작으면 허용될 수 있는 정도로 기울어진 것으로 의미하고, 기준값보다 크면 허용될 수 없을 정도로 기울어진 것을 의미한다.

기울어짐 판정부(130)가 기울어진 것으로 판정하여 결과치를 제어부(110)에 전달하면, 제어부(110)는 통신부(150)를 통하여 운전실(250)의 메인 제어모듈(200)의 통신부(250)에 이를 전송하고, 이에 기초하여 제어부(210)는 운전실(5)에 설치된 스크린(220)을 점멸하거나 스피커(230)로부터 경고음을 출력하여 작업자가 이에 대응하는 작업을 수행하도록 한다.

대응하는 작업을 통하여 각 초음파 감지센서(101, 102)가 수신한 초음파 신호로부터 기울어짐 판정부(130)가 건축자재가 기울어지지 않도록 된 것으로 판정하면, 스크린(220)의 점멸과 스피커(230)의 경고음 출력을 중지하게 된다.

상기한 것처럼, 본 발명의 기울어짐 감지시스템에 의하면, 여러 가지의 상황 변수에 의해 이동 중인 건축자재가 일시적으로 기울어진 경우 이를 작업자에게 통보함으로써 작업자가 집중하여 건축자재를 이동시키거나 건축자재의 이동을 중지함으로써 건축자재의 낙하에 의해 지상의 작업자에게 치명적인 위험을 주는 것을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 청구범위에 의해 해석되어야 한다.

1: 기초 앵커
3: 마스트
4: 텔레스코핑 케이지
5: 운전실
10; 메인 지브
11: 트롤리
13: 호이스트
100: 기울어짐 감지장치
101, 102: 초음파 감지센서

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 메인 지브, 상기 메인 지브를 따라 이송하는 트롤리, 및 상기 트롤리에서 내려진 와이어 로프에 연결되고 건축자재가 매달린 하나의 호이스트를 구비하며,
   상기 호이스트에 독립적으로 건축자재 기울어짐 감지장치가 장착되고,
   상기 기울어짐 감지장치는,
   상기 호이스트에 좌우 대칭으로 쌍으로 설치되어 하방으로 주기적으로 초음파를 송신하고 건축자재에 부딪혀 반사된 초음파를 수신하는 초음파 감지센서;
   상기 초음파 감지센서가 수신한 초음파를 전달받아 설정된 프로그램 알고리즘에 기초하여 상기 건축자재의 기울어짐 여부를 판정하는 기울어짐 판정부;
   운전실의 메인 제어부와 무선 통신을 수행하는 통신부;
   기울어짐 감지를 위한 프로그램을 저장하고, 각 구성부분을 제어하는 제어부; 및
   각 구성 부분에 전원을 공급하는 배터리를 포함하며,
   상기 기울어짐 판정부는, 상기 수신한 초음파 신호로부터 복귀시간을 산출하고, 상기 초음파 감지센서 각각의 복귀시간의 차이가 기준값보다 작으면 상기 건축자재가 기울어지지 않은 것으로 판정하고, 기준값을 초과하면 상기 건축자재가 기울어진 것으로 판정하며,
   상기 통신부는, 상기 건축자재가 기울어진 것으로 판정되면, 그 결과를 상기 운전실의 메인 제어부에 무선 통신을 통하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타워크레인 장치.

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