KR102422217B1

KR102422217B1 - 케이블에 서스펜딩된 로드의 충돌-없는 안내

Info

Publication number: KR102422217B1
Application number: KR1020217028196A
Authority: KR
Inventors: 우베 라드라; 알로이스 렉텐발트
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2022-07-15
Also published as: US20220089417A1; EP3873844A1; WO2020160918A1; CN113396123B; ES2935716T3; EP3873844B1; EP3689807A1; US11390496B2; KR20210113418A; CN113396123A

Abstract

크레인은 상부 로드 서스펜션 포인트(1)를 갖고, 그 상부 로드 서스펜션 포인트(1)에 로드(3)가 케이블 시스템(2)을 통해 서스펜딩되어, 로드(3)가 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 주위에서 스윙할 수 있게 한다. 크레인의 제어 설비(9)는 크레인의 구동부들(4a, 4b)을 제어하여, 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 및 그와 함께 로드(3)가 작동에 따라 제어 설비(9)에 의해 이동되게 한다. 제어 설비(9)는 크레인의 상태 변수들(x, v, l, φ1, ω, vW)의 함수로서 상부 로드 서스펜션 포인트(1)를 이동시킬 때 반복적으로 로드(3) 주위의 내부 안전 구역(13)을 동적으로 결정한다. 상태 변수들(x, v, l, φ1, ω, vW)은 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 적어도 하나의 포지션(x), 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 하나의 이동 속도(v), 및 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 주위의 로드(3)의 하나의 유효 진자 길이(l)를 포함한다. 제어 설비(9)는 제어 설비(9)로부터 알려진 추가적인 정보에 기반하여, 로드(3)와 상이한 물체(14)가 내부 안전 구역(13)에 진입하고 있는지 여부를 체크한다. 물체(14)가 내부 안전 구역(13)에 진입하자마자, 제어 설비(9)는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시키거나 또는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시키기 위한 메시지(M)를 크레인의 조작자(12)에게 출력한다. 그렇지 않으면, 제어 설비(9)는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 유지하거나 또는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시키기 위한 메시지(M)를 크레인의 조작자(12)에게 출력하지 않는다.

Description

케이블에 서스펜딩된 로드의 충돌-없는 안내

본 발명은 상부 로드 서스펜션 포인트(upper load suspension point)를 갖는 크레인(crane), 특히 컨테이너 크레인(container crane)을 위한 동작 방법에 기반하며, 그 상부 로드 서스펜션 포인트에 로드가 케이블 시스템(cable system)을 통해 서스펜딩(suspend)되어, 로드가 상부 로드 서스펜션 포인트 주위에서 스윙(swing)할 수 있게 하고,

- 여기서, 크레인의 제어 설비는 크레인의 구동부들을 제어하여, 상부 로드 서스펜션 포인트 및 그와 함께 로드가 작동에 따라 제어 디바이스(control device)에 의해 이동되게 한다.

본 발명은 추가로, 크레인의 제어 설비를 위한 제어 프로그램(control program)에 기반하며, 여기서 제어 프로그램은 제어 설비에 의해 실행될 수 있는 기계 코드(machine code)를 포함하고, 제어 설비에 의한 기계 코드의 실행은 제어 설비로 하여금 그러한 동작 방법에 따라 크레인을 동작시키게 한다.

본 발명은 추가로, 크레인의 제어 설비에 기반하며, 여기서 제어 설비는, 제어 설비에 의한 기계 코드의 실행이 제어 설비로 하여금 그러한 동작 방법에 따라 크레인을 동작시키게 하도록 그러한 제어 프로그램으로 프로그래밍된다(programmed).

본 발명은 추가로 크레인, 특히 컨테이너 크레인에 기반하며,

- 여기서, 크레인은 상부 로드 서스펜션 포인트를 갖고, 그 상부 로드 서스펜션 포인트에 로드가 케이블 시스템을 통해 서스펜딩될 수 있어서, 로드가 상부 로드 서스펜션 포인트 주위에서 스윙할 수 있게 하고,

- 여기서, 크레인은 구동부들을 갖고, 그 구동부들에 의해, 크레인의 상부 로드 서스펜션 포인트 및 그와 함께 로드가 이동될 수 있고,

- 크레인은 제어 설비를 갖고, 그 제어 설비는 크레인의 구동부들을 제어하여, 상부 로드 서스펜션 포인트 및 그와 함께 로드가 작동에 따라 제어 설비에 의해 이동되게 한다.

크레인들을 작동시킬 때, 예컨대, 컨테이너의 로드를 핸들링(handle)하는 것은 핸들링된 로드와 장애물의 충돌들을 초래할 수 있다. 여기서, 크레인의 수동 동작은 특수한 경우이다. 수동 동작에서, 크레인은 크레인 운전자 또는 일반적으로는 조작자에 의해 동작된다. 조작자는 크레인 및 크레인에 의해 안내되는 로드에 대해 전적인 책임을 진다. 특히, 조작자는 로드가 다른 물체들(장애물들)과 충돌하지 않는 것을 보장해야 한다. 원칙적으로, 그러한 크레인들의 조작자들은 잘 훈련되어 있으며, 충돌을 유발할 수 있는 상황들을 용이하게 평가할 수 있다. 그러나, 조작자로부터의 직접적인 영향 없이, 크레인의 제어 설비가 급작스럽게 비상 정지(안전 정지)를 트리거링(trigger)하는 것이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 상부 로드 서스펜션 포인트의 움직임은 가능한 한 신속하게 정지된다. 상부 로드 서스펜션 포인트의 제동은 케이블 시스템을 통해 로드에 작용한다. 그에 의해, 일부 경우들에서, 로드는 조작자에 의해 예견될 수 없는 원하지 않는 진자 움직임으로 시프트(shift)된다. 진자 움직임의 결과로서, 충돌은 그럼에도 불구하고, 그리고 심지어 정확하게는 비상 정지 때문에 발생할 수 있다.

비상 정지 또는 안전 정지가 급작스럽게 트리거링되면, 크레인의 자동화된 동작의 경우에도 유사한 문제들이 발생할 수 있다.

종래 기술에서, 충돌 보호를 위한 솔루션(solution)들이 그 자체로 알려져 있다. 그러나, 이들 솔루션들은 로드가 상부 로드 서스펜션 포인트에 견고하게 연결될 것을 요구한다. 따라서, 종래 기술의 솔루션들에서, 로드가 상부 로드 서스펜션 포인트 주위에서 스윙할 수 없다고 가정된다. 로드의 스윙이 가능한 상황들의 경우, 솔루션들은 종래 기술에서 알려져 있지 않다.

본 발명의 목적은, 로드가 상부 로드 서스펜션 포인트 주위에서 스윙할 수 있는 경우에도 충돌 보호를 신뢰할 수 있게 보장하는 것이다.

목적은 청구항 제1항의 특징들을 갖는 동작 방법에 의해 달성된다. 동작 방법의 유리한 실시예들은 종속 청구항들 제2항 내지 제10항의 청구 대상이다.

본 발명에 따르면, 위에서 언급된 타입의 동작 방법은,

- 제어 설비가 크레인의 상태 변수들의 함수로서 상부 로드 서스펜션 포인트를 이동시킬 때 반복적으로 로드 주위의 내부 안전 구역을 동적으로 결정하고,

- 상태 변수들은 상부 로드 서스펜션 포인트의 적어도 하나의 포지션(position), 상부 로드 서스펜션 포인트의 하나의 이동 속도, 및 상부 로드 서스펜션 포인트 주위의 로드의 하나의 유효 진자 길이를 포함하고,

- 제어 설비가 로드의 주변들로부터 정보를 수신하고 수신된 정보에 기반하여, 로드와 상이한 물체가 내부 안전 구역에 진입하고 있는지 여부를 체크(check)하며, 그리고

- 물체가 내부 안전 구역에 진입하자마자, 제어 설비가 상부 로드 서스펜션 포인트의 움직임을 정지시키거나, 또는 상부 로드 서스펜션 포인트의 움직임을 정지시키기 위한 메시지(message)를 크레인의 조작자에게 출력하고, 그렇지 않으면, 상부 로드 서스펜션 포인트의 움직임을 유지하거나, 또는 상부 로드 서스펜션 포인트의 움직임을 정지시키기 위한 메시지를 크레인의 조작자에게 출력하지 않도록

구성된다.

제어 설비가 내부 안전 구역만을 결정하는 것이 가능하다. 그러나, 바람직하게는,

- 제어 설비가 개개의 상태 변수들의 함수로서 내부 안전 구역을 둘러싸는 적어도 하나의 외부 안전 구역을 동적으로 결정하고,

- 수신된 로드의 주변들로부터의 정보에 기반하여, 로드와 상이한 물체가 외부 안전 구역에 진입하고 있는지 여부를 제어 설비가 체크하며, 그리고

- 물체가 외부 안전 구역에 진입하자마자, 제어 설비가 상부 로드 서스펜션 포인트의 이동 속도를 감소시키거나, 또는 상부 로드 서스펜션 포인트의 이동 속도를 감소시키기 위한 메시지를 크레인의 조작자에게 출력하고, 그렇지 않으면, 상부 로드 서스펜션 포인트의 이동 속도를 유지하거나, 또는 상부 로드 서스펜션 포인트의 이동 속도를 감소시키기 위한 메시지를 크레인의 조작자에게 출력하지 않는 것이 제공된다.

이러한 실시예는 충돌의 위험이 위협하기 전에 사전에 이동 속도의 대응하는 감소를 착수 또는 요청하는 것을 가능하게 한다. 그 결과, 이동 움직임은 이와 같이 수행될 수 있지만, 감소된 이동 속도로만 수행될 수 있다. 따라서, 이동 움직임은 즉시 중단되지 않거나 또는 그러한 중단이 조작자로부터 요청되지 않는다. 이동 속도의 감소의 정도는, 감소된 이동 속도로 안전 정지가 발생하는 경우, 장애물과 로드의 충돌의 위험 없이 상부 로드 서스펜션 포인트가 정지될 수 있다는 사실에 의해 결정된다. 필요하다면, 하나의 외부 안전 구역이 다른 하나의 외부 안전 구역 내부에 네스팅(nest)된 복수의 외부 안전 구역들이 또한 결정될 수 있으며, 상이한 외부 안전 구역들과 관련하여 이동 속도는 외부로부터 내부로 점점 더 감소된다.

각각의 경우에 상부 로드 서스펜션 포인트가 어느 이동 움직임을 수행할지를 제어 설비가 독립적으로 결정하는 자동 동작으로 제어 설비가 동작하는 것이 가능하다. 그러나, 제어 설비는 바람직하게, 제어 설비가 상부 로드 서스펜션 포인트에 대해 조작자로부터 이동 커맨드(command)들을 반복적으로 수신하는 수동 동작으로 동작한다. 이러한 경우, 제어 설비는 미리 정의된 이동 커맨드들에 따라 각각의 경우에서, 적어도, 로드 물체와 상이한 어떠한 물체도 내부 안전 구역 또는 외부 안전 구역에 진입하지 않았을 때 구동부들을 활성화시킨다.

제어 설비는 바람직하게, 상부 로드 서스펜션 포인트의 현재 이동 속도에 기반하여 상부 로드 서스펜션 포인트의 제동 거리를 결정하며, 내부 안전 구역을 결정할 때 상부 로드 서스펜션 포인트의 제동 거리 및 상부 로드 서스펜션 포인트 주위에서의 로드의 진자 움직임을 고려한다. 이러한 절차는 내부 안전 구역을 가능한 한 매우 양호하게 평가하는 것을 가능하게 한다. 그에 의해, 상부 로드 서스펜션 포인트의 실제로 원하는 이동 움직임에서의 개입은, 그 개입이 실제로 필요한 경우들로 감소된다.

원칙적으로, 제어 설비는 상부 로드 서스펜션 포인트의 제동 거리의 결정을 이전에 알려진 일정한 가속도에 기반하게 한다.

이상적으로, 상부 로드 서스펜션 포인트의 이동 속도 및 유효 진자 길이에 부가하여, 상태 변수들은 실제 진자 움직임의 특징적인 변수들을 포함한다. 그 결과, 실제 진자 움직임의 특징적인 변수들, 즉 안전 정지가 발생하는 시간에서의 특정 진자 움직임에 기반하여, 상부 로드 서스펜션 포인트가 정지되는 그 시간 동안의 진자 움직임의 최대 편향을 제어 설비가 결정하는 것이 가능하며, 내부 안전 구역을 결정하는 맥락에서, 진자 움직임의 결정된 최대 편향이 고려된다. 그 결과, 내부 안전 구역은 실제 조건들에 따라 매우 정밀하게 결정될 수 있다.

대안적으로, 상태 변수들이 실제 진자 움직임의 특징적인 변수들을 포함하지 않는 것이 가능하다. 이러한 경우, 제어 설비는, 상부 로드 서스펜션 포인트의 이동 속도 및 진자 테이블(table)로부터의 유효 진자 길이에 의존하는 값을 취하고, 내부 안전 구역을 결정할 때 이러한 값을 고려함으로써 진자 움직임을 고려할 수 있다. 이러한 경우, 실제로는 최악의 가능한 경우에 대응하는 값이 진자 테이블에 저장된다. 따라서, 최악의 경우 평가가 수행된다. 이는, 실제 진자 움직임이 알려지지 않은 경우에도 내부 안전 구역의 신뢰할 수 있는 결정을 가능하게 한다.

또한, 상태 변수들이 로드 주위를 흐르는 바람의 풍속을 또한 포함하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 내부 안전 구역을 결정할 때, 제어 설비는 또한 바람에 의한 로드의 편향을 고려할 수 있다. 그 결과, 충돌 확률이 추가로 감소될 수 있다. 풍속은 방향과는 독립적인 양으로서 또는 벡터(vector)의 형태로 제공될 수 있다.

바람직하게, 제어 설비는, 풍속, 로드의 질량 및 바람에 대한 로드의 접촉 표면에 의존하는 바람 테이블로부터 값을 취함으로써 바람에 의한 로드의 편향을 결정하고, 이러한 값에 기반하여, 바람에 의한 로드의 편향을 결정한다. 이러한 절차는 특히 효율적이다.

목적은 청구항 제11항의 특징들을 갖는 제어 프로그램에 의해 추가로 달성된다. 본 발명에 따르면, 위에서 언급된 타입의 제어 프로그램은, 제어 설비에 의한 기계 코드의 프로세싱(processing)이 제어 설비로 하여금 본 발명에 따른 동작 방법에 따라 크레인을 동작시키게 하는 방식으로 설계된다.

목적은 청구항 제12항의 특징들을 갖는 제어 설비에 의해 추가로 달성된다. 본 발명에 따르면, 위에서 언급된 타입의 제어 설비는, 제어 설비가 본 발명에 따른 동작 방법에 따라 크레인을 동작시키도록 본 발명에 따른 제어 프로그램으로 프로그래밍된다.

목적은 청구항 제13항의 특징들을 갖는 크레인에 의해 추가로 달성된다. 본 발명에 따르면, 크레인의 제어 설비는 본 발명에 따른 제어 설비로서 설계된다.

위에서 설명된 본 발명의 속성들, 특징들 및 장점들, 및 이들이 달성되는 방식은, 도면들과 함께 더 상세히 설명되는 예시적인 실시예들의 다음의 설명과 관련하여 더 명확하고 더 용이하게 이해가능해질 것이다. 이들은 도식적인 도면으로 도시된다.
도 1은 크레인의 측면도이다.
도 2는 위에서 본 도 1의 크레인이다.
도 3은 진자 움직임이다.
도 4는 제어 다이어그램(diagram)이다.
도 5는 흐름도이다.
도 6은 상부 로드 서스펜션 포인트, 로드 및 안전 구역들이다.
도 7은 제1 진자 테이블이다.
도 8은 제2 진자 테이블이다.
도 9는 흐름도이다.
도 10은 흐름도이다.
도 11은 흐름도이다.
도 12는 바람 테이블이다.
도 13은 흐름도이다.

도 1 및 도 2에 따르면, 크레인은 상부 로드 서스펜션 포인트(1)를 갖는다. 로드(3)는 케이블 시스템(2)을 통해 상부 로드 서스펜션 포인트(1)에 서스펜딩될 수 있다. 따라서, 로드(3)가 매달려 있는 로드라는 사실로 인해, 로드(3)는 도 3에 도시된 바와 같이 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 주위에서 스윙할 수 있다. 로드(3)는, 예컨대 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 컨테이너로서 설계될 수 있다. 이러한 경우, 크레인은 컨테이너 크레인이다.

진자 움직임이 수직 평면에서 발생하면, 진자 움직임은 3개의 변수들에 의해 완전히 설명될 수 있다. 이들 3개의 변수들은 유효 진자 길이(l), 현재 편향 각도(φ1) 및 현재 각속도(ω)이다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 현재 각속도(ω)는 현재 편향 각도(φ1)의 시간 도함수에 대응한다. 현재 편향 각도(φ1)는, 수직 평면 내에서, 로드(3)가 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 아래에 정확히 위치되면 0°의 값을 갖는다. 이하, 본 발명은 그러한 진자 움직임과 관련하여 설명된다. 전술된 수직 평면에 직교하는 평면에서의 부가적인 진자 움직임의 경우, 추가적인 현재 편향 각도 및 추가적인 현재 각속도, 및 적절하다면, 서로에 대한 2개의 진자 움직임들의 위상 오프셋(offset)이 고려되어야 한다. 그러나, 이는 서로 직교하는 2개의 평면들이 서로 독립적으로 고려될 수 있으므로 쉽게 가능하다. 따라서, 시스템은 동일하게 유지된다.

도 4에 따르면, 크레인은 구동부들(4a, 4b)을 갖는다. 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 및 그와 함께 로드(3)는 구동부들(4a, 4b)에 의해 이동될 수 있다. 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 크레인은, 자신의 크로스부재(crossmember)(6)가 연장되는 상부 구역에 기본 프레임워크(framework)(5)를 가질 수 있다. 트롤리(trolley)(7)는 크로스부재(6) 상에 배열될 수 있으며, 대응하는 세트 포인트(set point)(x*)를 미리 세팅(presetting)함으로써 구동부(4a)에 의해 x 방향으로 이동될 수 있다. 이러한 경우, 상부 로드 서스펜션 포인트(1)는 트롤리(7) 상에 배열된다. 부가적으로, 기본 프레임워크(5)가 대응하는 세트 포인트(y*)를 특정함으로써 구동부(4b)에 의해 y 방향으로 전체적으로 이동될 수 있는 것이 가능하다. x 방향 및 y 방향은 서로 직교하고, 둘 모두는 (정확하게 또는 적어도 실질적으로) 수평으로 연장된다. 크레인은 또한 리프팅 메커니즘(lifting mechanism)(8)을 구동시키는 추가적인 구동부(4c)를 갖는다. 추가적인 구동부(4c) 및 리프팅 메커니즘(8)에 의해, 로드(3)는, 대응하는 세트 포인트(l*)를 미리 세팅하고 그에 따라 유효 진자 길이(l)를 조정함으로써 상승 및 하강될 수 있다.

그러한 실시예의 경우, 즉 기본 프레임워크(5), 크로스부재(6) 및 트롤리(7)를 갖는 크레인으로서, 크레인은, 예컨대 갠트리(gantry) 크레인으로서 또는 컨테이너 브리지(container bridge)로서 설계될 수 있다. 특히, 컨테이너 브리지들은 종종 선박들로 그리고 선박들로부터(STS = 선박에서 해안(shore)으로) 컨테이너들을 이송하기 위해 사용된다. 그러나, 예컨대 갠트리 크레인들로서 다른 실시예들이 또한 가능하다. 또한, 로드(3)는 이것이 종종 있는 경우라 하더라도 컨테이너일 필요는 없다.

대응하는 세트 포인트들(x*, y*, l*)(또는 변화 방향들의 규격 및 적용가능하다면 또한 변화율들)은 크레인의 구동부들(4a, 4b, 4c)을 제어하는 제어 설비(9)에 의해 특정된다. 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 및 그와 함께 로드(3)는 구동부들(4a, 4b)의 작동에 따라 이동되고, 로드(3)는 구동부(4c)의 작동에 따라 상승 또는 하강된다.

제어 설비(9)는 제어 프로그램(10)으로 프로그래밍된다. 제어 프로그램(10)은 제어 설비(9)에 의해 실행될 수 있는 기계 코드(11)를 포함한다. 제어 설비(9)에 의한 기계 코드(11)의 실행은 제어 설비(9)로 하여금 이하에서 더 상세히 설명되는 동작 방법에 따라 크레인을 동작시키게 한다.

본 발명의 맥락에서, 크레인이 x 방향으로 이동 움직임을 실행하는 것으로 가정된다. y 방향으로의 이동 움직임 또는 x 방향 및 y 방향 둘 모두로의 결합된 이동 움직임의 경우, 적용가능한 경우 완전히 유사한 실행들이 적용된다.

도 5에 따르면, 제어 설비는 단계(S1)에서 로드(3)로부터 데이터(data)를 수신한다. 특히, 데이터는 로드(3)의 질량 및 치수들을 포함할 수 있다.

단계(S2)에서, 제어 설비(9)는 단지 잠정적일 뿐이더라도, 구동부들(4a, 4b, 4c)에 대한 제어 커맨드들(C)을 결정한다. 자동 동작에서, 제어 설비(9)는 자신의 제어 프로그램(10)의 도움으로 제어 커맨드들(C)을 독립적으로 결정한다. 수동 동작에서, 제어 설비(9)는 조작자(12)로부터의 이동 커맨드들(F)에 기반하여 제어 커맨드들(C)을 결정한다. 제어 커맨드들(C)은 특히, 구동부들(4a, 4b, 4c)에 대한 세트 포인트들(x*, y* 및 l*)을 결정한다.

제어 커맨드들(C)이 결정되는 방식은 본 발명의 맥락에서 부차적으로 중요하다. 그러나, 바람직하게, 제어 설비(9)는 수동 동작으로 동작하며, 여기서 제어 설비(9)는 조작자(12)로부터 이동 커맨드들(F)을 반복적으로 수신한다. 이러한 경우, 이동 커맨드들(F)은 한편으로, 상부 로드 서스펜션 포인트(1)를 이동시키기 위한 이동 커맨드들을 포함한다. 다른 한편으로, 이들은 로드(3)를 상승 및 하강시키기 위한 이동 커맨드들을 포함한다.

단계(S3)에서, 제어 설비(9)는 안전 정지가 트리거링되었는지 여부를 체크한다. 만일 그러하다면, 제어 설비(9)는 단계(S4)로 진행하며, 여기서, 제어 설비(9)는 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 및 그와 함께 로드(3)의 움직임을 가능한 한 신속하게 종료한다(비상 정지). 이어서, 후속 단계(S5)에서, 제어 설비(9)는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 재개하기 위해 제어 설비(9)에 다시 해제가 주어졌는지 여부를 체크한다. 제어 설비(9)는, 이것이 발생할 때까지 단계(S5)를 반복적으로 수행한다.

안전 정지가 트리거링되지 않았다면, 제어 설비(9)는 단계(S6)에서 로드(3) 주위의 내부 안전 구역(13)을 결정한다(도 6 참조). 내부 안전 구역(13)은, 급작스럽게 발생하는 안전 정지의 경우, 물체들(14)이 내부 안전 구역(13) 외부에 위치되면, 로드(3)가 물체들(14)과 접촉하게 되지 않는 방식으로 결정된다(도 1 참조). 내부 안전 구역(13)은 특정 치수들에 걸쳐 수평으로 연장된다. 이는 나중에 설명될 것이다. 수직 방향에서, 내부 안전 구역(13)은 원칙적으로, 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 아래의 로드(3)의 현재 포지션으로부터 시작하여, 제한 없이 상향으로 연장될 수 있다. 대안적으로, 그것이 제한된 정도로만 상향으로 연장되는 것이 가능하다. 안전 구역(13)은, 로드(3)를 하강시킬 때 리프팅 메커니즘(8)을 정지시키기 위해 요구되는 제동 거리에 의해, 구체적으로는 로드(3)의 현재 높이 포지션으로부터 시작하여 하향 방향으로 항상 제한된다.

내부 안전 구역(13)은 크레인의 상태 변수들의 함수로서 결정된다. 이들은 안전 정지가 트리거링되는 시간에 존재하는 바와 같은 상태 변수들이다. 상태 변수들은, 적어도 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 포지션, 즉, 예컨대 그의 x 및 y 포지션, 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 이동 속도(v) 및 상부 로드 서스펜션 포인트(1)로부터의 로드(3)의 거리, 즉 결과적으로는 유효 진자 길이(l)를 포함한다. 이하, 대응하는 실제 값들(x, y, l)이 수반되는 것으로 가정된다. 그러나, 대안적으로, 이는 또한, 수반되는 세트 포인트들(x*, y*, l*)일 수 있다. 내부 안전 구역(13)의 결정은 나중에 더 상세히 설명될 것이다.

단계(S7)에서, 제어 설비(9)는 로드(3)의 주변들로부터 정보를 수신한다. 정보는 다양한 방식들로(가능하게는 또한 조합하여) 제어 설비(3)에 이용가능하게 될 수 있다. 예컨대, 그 정보는 고정된 장애물들, 예컨대 건물 구조물들에 관한 정보일 수 있다. 그러한 정보는 제어 설비(9)에 한번만 특정될 필요가 있다. 그 정보는 또한, 일시적으로 고정된 장애물들에 관한 정보, 예컨대 이미 핸들링되었거나 아직 핸들링되지 않은 다른 로드들에 관한 정보일 수 있다. 이미 핸들링되었던 로드들에 관한 정보는 과거의 그의 동작에 기반하여 제어 설비(9)에 알려질 수 있다. 아직 핸들링되지 않은 로드들에 관한 정보는, 예컨대, 로드들을 핸들링하기 위해 프로세싱될 시퀀스(sequence)를 특정함으로써 일부 다른 방식으로 제어 설비(9)에 알려지게 될 수 있다. 그 정보는 또한, 이동가능 장애물들, 예컨대 차량들 또는 사람들에 관한 정보일 수 있다. 그러한 정보는, 예컨대 카메라(camera) 또는 복수의 카메라들로부터의 이미지(image)들을 통해 제어 설비(9)에 알려지게 될 수 있다.

수신된 정보를 평가함으로써, 제어 설비(9)는 단계(S8)에서, 로드(3)와 상이한 물체(14)가 내부 안전 구역(13)에 진입하고 있는지 여부를 체크한다.

만일 그러하지 않다면, 제어 설비(9)는 단계(S9)로 진행한다. 단계(S9)에서, 제어 설비(9)는 단계(S2)에서 결정된 제어 커맨드들(C)을 실행한다. 따라서, 그것은 구동부들(4a, 4b, 4c)을 그에 따라 제어한다. 따라서, 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 및 그와 함께 로드(3)는 원하는 작동에 따라 제어 설비(9)에 의해 동작된다. 따라서, 그 결과, 제어 설비(9)는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 유지한다. 조작자(12)에 대한 특수한 메시지(M)는 없다. 특히, 수동 동작의 경우, 제어 설비(9)는 이러한 경우, 미리 정의된 이동 커맨드들(F)에 따라 구동부들(4a, 4b, 4c)을 제어한다.

반면에, 제어 설비(9)가 단계(S8)에서, 로드(3)와 상이한 물체(14)가 내부 안전 구역(13)에 진입했다는 것을 검출했다면, 제어 설비(9)는 단계(S10)에서 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시킨다. 또한, 단계(S10)에서, 단계(S4)와 유사하게, 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임은 가능한 한 신속하게 종료된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 단계(S11)에서, 제어 설비(9)는 전술된 특수한 메시지(M)를 조작자(12)에게 출력할 수 있다. 특수한 메시지(M)에 의해, 조작자(12)는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시키도록 프롬프트(prompt)된다.

단계(S9) 및 단계(S10) 둘 모두 또는 단계(S11) 또는 그 이후 단계로부터, 제어 설비(9)는 단계(S2)로 복귀한다. 그 결과, 특히, 내부 안전 구역(13)은 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임 동안 반복적으로 동적으로 결정된다.

수평 방향으로 내부 안전 구역(13)을 결정하기 위한 다양한 가능성들이 이하에서 설명된다. 수직 방향에서의 결정은 간단하고 무차별적이다.

내부 안전 구역(13)의 결정은, 단계(S10)의 안전 정지가 트리거링되는 시간에 상부 로드 서스펜션 포인트(1)가 현재 포지션(s0)에 위치되고, 이동 속도(v)로 이동하고 있다는 것을 고려하여 시작된다. 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 제동이 일정한 가속도(a)로 발생한다고 가정하면, 조건은 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 제동 거리(s1)에 적용된다.

가속도(a)는 물론 이동 속도(v)와 반대 방향으로 향한다.

진자 길이(l)에 대해 유사한 절차를 수행하는 것이 또한 가능하다. 이러한 경우, 진자 길이(l)의 변화, 즉 로드(3)가 상승 또는 하강되는 리프팅 속도는 속도 램프(ramp)를 통해 0으로 감소된다. 대안적으로, 리프팅 속도가 0으로 감소되는 가속도는 로드-독립적이거나 로드-종속적일 수 있다. 특히, 로드(3)를 하강시킬 때, 리프팅 속도가 0으로 감소되는 가속도는 로드의 질량(m)에, 그리고 적용가능하다면, 또한 크로스부재(6) 상의 트롤리(7)의 포지션에 의존할 수 있다. 다른 한편으로, 로드(3)가 상승되고 있다면, 리프팅 속도는 원칙적으로, 로드(3)의 질량 및 크로스부재(6) 상의 트롤리(7)의 포지션과 독립적으로 매우 신속하게 0으로 감소될 수 있다.

그러나, 현재 포지션(s0) 및 제동 거리(s1)의 결과로서, 내부 안전 구역(13)은 아직 완전히 정의되지 않는다. 이는, 안전 정지가 트리거링되는 시간에 로드(3)가 진자 움직임을 실행하기 때문이다. 따라서, 제어 설비(9)가, 내부 안전 구역(13)을 결정할 때, 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 현재 포지션(s0) 및 제동 거리(s1)를 고려할 필요가 있을 뿐만 아니라, 오히려, 제어 설비(9)는 또한 부가적으로 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 주위에서의 로드(3)의 진자 움직임을 고려해야 한다.

전술된 바와 같이, 진자 움직임은 유효 진자 길이(l), 현재 편향 각도(φ1) 및 현재 각속도(ω)에 의해 설명될 수 있다. 진자 길이(l)는 항상 제어 설비(9)에 알려져 있다. 현재 편향 각도(φ1) 및 현재 각속도(ω)가 또한 제어 설비(9)에 알려져 있는 것이 가능하다. 그러나, 이들이 제어 설비(9)에 알려지지 않은 것이 또한 가능하다.

이하, 초기에 이들 2개의 경우들 사이에 어떠한 구별도 존재하지 않으며, 현재 편향 각도(φ1) 및 현재 각속도(ω)는 제어 설비(9)에 알려져 있거나 알려져 있지 않다. 대신에, 4차원 테이블(15)(도 7 참조)이 엔트리(entry)들로 어떻게 채워질 수 있는지가 설명될 것이다. 테이블(15)에 대한 입력 변수들은, 안전 정지가 트리거링되는 시간에 관련된 각각의 경우, 이동 속도(v), 유효 진자 길이(l), 현재 편향 각도(φ1) 및 현재 각속도(ω)이다. 상부 로드 서스펜션 포인트(1)가 정지된 시간에서의 로드(3)의 진자 움직임에 대한 테이블(15)의 출력 변수(φ2)는, 이하 최대 편향(φ2)으로 지칭되는 현재 진자 움직임의 최대(현재는 아님) 편향(φ2)이다. 이하, 테이블(15)은 제1 진자 테이블(15)로 지칭된다.

제1 진자 테이블(15)에 대한 개별 엔트리들을 결정할 수 있기 위해, 4개의 입력 변수들(v, l, φ1 및 ω)은 증분적으로 변경되어야 한다. 다른 파라미터(parameter)들(예컨대, 가속도(a))은 일정하고 미리 정의된다. 4개의 입력 변수들(v, l, φ1 및 ω)의 각각의 특정 조합에 대해, 개개의 최대 편향(φ2)이 쉽게 결정될 수 있다. 특히, 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 및 로드(3)의 운동 방정식들이 알려져 있으며, 분석적으로 또는 수치적으로 쉽게 풀릴 수 있다.

제1 진자 테이블(15)의 입력 변수들(v, l, φ1 및 ω)에 대한 제한들은 의미있는 방식으로 쉽게 결정될 수 있다. 이동 속도(v)에 대한 최대 가능한 값이 용이하게 알려져 있다. 이동 속도(v)는 0의 최소값을 갖는다. 동일한 사항이 진자 길이(l)에 적용된다. 여기서, 또한 최소 값 및 최대 값이 의미있는 방식으로 쉽게 결정될 수 있다. 안전 정지가 트리거링되는 시간에 로드(3)의 진자 움직임에 대해 합리적인 가정들이 이루어질 수 있다. 특히, 경험적 값들에 기반하여, 진자 움직임이 얼마나 강할 수 있는지가 알려질 수 있다. 예컨대, 실제 동작에서 5°의 최대 진동이 있다는 것이 경험적으로 알려져 있을 수 있다. 물론, 5°의 경험적 수치 값은 단지 순전히 예일 뿐이다. 더욱이, 경험적 수치 값은 특히 진자 길이(l)에, 그리고 적용가능하다면, 또한 이동 속도(v)에 의존할 수 있다.

따라서, 제1 진자 테이블(15)을 채우기 위해, 이동 속도(v) 및 진자 길이(l)에 대한 다양한 가능한 값들은 (원칙적으로, 최외측 및 최내측 루프(loop)로서) 증분적으로 프로세싱되어야 한다. 이들 2개의 루프들의 증분들은 요구되는 바와 같이 결정될 수 있다. 이어서, 이동 속도(v) 및 진자 길이(l)의 각각의 특정 값에 대해, 연관된 경험적으로 최대 가능한 진자 각도(이하, 기준 문자(α)가 제공됨)가 각각의 경우에 결정된다. 이제, 0과 경험적으로 최대 가능한 진자 각도(α) 사이의 가능한 값들(이하, 기준 문자(β)가 제공됨)이 최내측 루프에서 세팅(set)되고, 진자 움직임의 개개의 값(β)에 대해, 가능한 상태들이 최내측 루프에서 계산된다. 증분들은 또한 이들 2개의 루프들에 대해 요구되는 바와 같이 결정될 수 있다.

절차를 다소 더 구체적으로 설명하기 위해, 프로그램형(program-like) 코드가 이하에서 재생된다. 변수들(v1, v2 및 δv)이 이동 속도(v)의 최소 값, 최대 값, 및 증분에 대해 사용된다. 유사한 방식으로, 변수들(l1, l2 및 δl)이 진자 길이(l)의 최소 값, 최대 값, 및 증분에 대해 사용된다. 최대 편향(β)을 변경시킬 때 증분을 위해 변수(δβ)가 사용된다. 특정 진자 움직임의 개별 상태들을 볼 때 증분을 위해 변수(δφ)가 사용된다.

추가적인 테이블(16)이 제1 진자 테이블(15)에 기반하여 결정될 수 있다. 추가적인 테이블(16)은 도 8에 도시된 바와 같이 단지 2차원이다. 이하, 그것은 제2 진자 테이블(16)로 지칭된다. 제2 진자 테이블(16)에 대한 입력 변수들은, 안전 정지가 트리거링되는 시간에 관련된 각각의 경우, 이동 속도(v) 및 유효 진자 길이(l)이다. 제2 진자 테이블(16)의 출력 변수(φ3)는 최대 편향(φ2)으로서 개개의 이동 속도(v) 및 개개의 유효 진자 길이에 대해 제1 진자 테이블(15)에 입력되는 엔트리들 중 가장 크다. 따라서, 제2 진자 테이블(16)의 출력 변수(φ3)는 주어진 이동 속도(v) 및 주어진 유효 진자 길이(l)에 대한 가능한 최대 편향들(φ2)의 최대치를 표시한다.

절차를 다소 더 구체적으로 설명하기 위해, 프로그램형 코드가 이하에서 재생된다. 제1 진자 테이블(15)에 대해 이전과 동일한 명칭이 여기서 사용된다. 또한, 제1 진자 테이블(15)에 대한 엔트리들이 이미 결정되었다고 가정된다.

위에서 설명된 2개의 진자 테이블들(15, 16)의 결정 범위 내에서, 리프팅 속도 및 필요하다면, 또한, 연관된 가속도를 고려하는 것이 심지어 가능하다. 이러한 절차의 결과로서, 2개의 진자 테이블들(15, 16)은 이들의 입력 변수들에 관해, 가능하게는 하나의 치수(즉, 리프팅 속도) 또는 2개의 치수들(즉, 리프팅 속도, 및 리프팅 속도가 0으로 감소되는 가속도)에 의해 증가된다. 그러나 기본적인 절차는 동일하게 유지된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제어 설비(9)가 단계(S21)에서 편향 각도(φ1) 및 각속도(ω)에 대한 현재 값들을 수신하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 대응하는 값들(φ1, ω)은 적합한 측정 시스템들에 의해 기록된다. 각속도(ω) 그 자체는, 필요하다면, 하나씩 차례로 기록된 복수의 편향 각도들(φ1)의 시간 도함수들을 결정함으로써 제어 설비(9)에 의해 결정될 수 있다. 측정 시스템들은 특히, 안전한 측정 시스템들로서 설계될 수 있다.

마찬가지로, 제어 설비(9)는 또한, 진자 움직임을 특징짓는 다른 값들을 수신할 수 있다. 이러한 경우, 제어 설비(9)는 특징적인 변수들에 기반하여 편향 각도(φ1) 및 각속도(ω)를 결정할 수 있다.

따라서, 상태 변수들(상태 변수들에 기반하여, 제어 설비(9)는 내부 안전 구역(13)을 결정함)은, 즉 이동 속도(v), 및 실제 진자 움직임에 대한 유효 진자 길이(l)에 부가하여, 특징적인 변수들(φ1, ω)을 포함한다. 따라서, 제어 설비(9)는 단계(S22)에서 제동 거리(s1)를 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 오히려, 단계(S23)에서, 제어 설비(9)는 또한, 이제 구체적으로 주어지는 4개의 값들(v, l, φ1 및 ω)에 기반하여 최대 편향(φ2)을 결정할 수 있다. 이러한 경우, 제어 설비(9)가 분석적 결정을 수행하는 것이 가능하다. 그러나, 결정은 바람직하게 이미 착수되었으며, 제1 진자 테이블(15)의 형태로 도 4에 도시된 바와 같이 제어 설비(9)에 이용가능하게 된다. 최대 편향(φ2)은 일정 각도일 수 있다. 이러한 경우, 연관된 종방향 편향(s2)을 결정하기 위해, 진자 길이(l)가 또한 고려되어야 한다:

이어서, 단계(S24)에서, 제어 설비(9)는 내부 안전 구역(13)을 결정한다. 따라서, 내부 안전 구역(13)은 제동 거리(s1) 및 종방향 편향(s2)을 고려함으로써 절차로부터 획득된다. 가장 간단한 경우, 현재의 이동 방향에서 볼 때, 포지션(s)은 다음과 같이 내부 안전 구역(13)의 경계로서 획득된다:

부가적으로, 제어 설비(9)는 또한 내부 안전 구역(13)을 결정할 때 다른 변수들을 사용할 수 있다. 그러나, 전술된 변수들과는 대조적으로, 이들 변수들은 상부 로드 서스펜션 포인트(1)를 이동시킬 때 변화되지 않는다. 그러한 변수들의 예들은 로드(3)의 치수들 또는 로드(3)의 최대 가능한 치수들이다. 예컨대, 로드(3)가 컨테이너이면, 최대 48-피트 컨테이너들이 핸들링된다는 것이 알려져 있을 수 있다. 연관된 길이, 폭 및 높이는 로드(3)의 치수들에 대한 최대 값들에 대응할 것이다. 그러나, 구체적으로, 예컨대, 40-피트 컨테이너 또는 20-피트 컨테이너가 핸들링되면, 이들 값들이 또한 대안으로서 사용될 수 있다.

대안적으로, 제어 설비(9)가 편향 각도(φ1) 및 각속도(ω)에 대한 현재 값들(또는 실제 진자 움직임을 특징짓는 다른 값들)을 수신하지 않는 것이 가능하다. 이러한 경우, 제어 설비(9)는 최악의 경우 평가만을 착수할 수 있다. 단계(S31)(도 10)는 단계(S22)에 1: 1 대응할 수 있다. 그러나, 도 10에 도시된 바와 같이, 제어 설비(9)는 단계(S32)에서 가능한 최대 편향들(φ2)의 최대치(φ3)만을 결정할 수 있다. 이론적으로, 여기서 또한, 제어 설비(9)가 분석적 결정을 수행하는 것이 다시 가능하다. 그러나, 여기서 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 결정은 바람직하게 이미 사전에 착수되었고, 제2 진자 테이블(16)의 형태로 제어 설비(9)에 이용가능하게 된다. 최대 편향(φ2)과 유사하게, 최대치(φ3)는 일정 각도일 수 있다. 이러한 경우, 연관된 종방향 편향(s2)을 결정하기 위해, 진자 길이(l)가 또한 고려되어야 한다:

이어서, 단계(S33)에서, 제어 설비(9)는 내부 안전 구역(13)을 결정한다. 단계(S33)는 도 8의 단계(S24)에 대응한다.

도 10의 절차는 추가로 구성될 수 있다. 특히, 도 4 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제어 설비(9)가 단계(S41)에서 편향 각도(φ1) 및 각속도(ω)를 수신하지 않지만, 그럼에도 불구하고, 로드(3) 주위에서 유동하는 바람의 풍속(vW)을 수신하는 것이 가능하다. 풍속(vW)은 순수한 양으로서 미리 정의될 수 있다. 그러나, 그것은 또한 벡터 변수로서 미리 정의될 수 있다.

따라서, 풍속(vW)의 수신에 기반하여, 상태 변수들(이에 기반하여, 내부 안전 구역(13)이 결정됨)은 부가적으로, 풍속(vW)을 포함할 수 있다. 그 결과, 제어 설비(9)는 단계(S42)에서 부가적인 편향(s3)을 결정할 수 있다. 부가적인 편향(s3)은 풍속(vW)에 의해 야기되는 로드(3)의 정적 편향에 대응한다. 그것은 유효 진자 길이(l), 바람에 의해 로드(3)에 가해지는 힘 및 로드(3)의 질량(m)에 의존한다. 힘은 결국, 풍속(vW)에 의존한다. 따라서, 예컨대, 도 12에 도시된 바와 같은 추가적인 테이블(17)을 결정하는 것이 가능하다. 테이블(17)은, 풍속(vW), 로드(3)의 질량(m), 바람에 대한 로드(3)의 유효 접촉 표면(A) 및 유효 진자 길이(l)를 입력 변수들로서 갖고, 부가적인 편향(s3)을 출력 변수로서 제공할 수 있다. 그러나, 여기서 또한, 분석적 결정이 다시 가능하다.

그러나, 제어 설비(9)가 부가적인 편향(s3)을 결정하는 방식에 관계없이, 제어 설비(9)는 단계(S43)에서, 제동 거리(s1) 및 종방향 편향(s2) 뿐만 아니라 부가적으로는 내부 안전 구역(13)의 결정 범위 내의 부가적인 편향(s3)을 고려할 수 있다.

본 발명은 또한 다른 방식들로 구성될 수 있다. 이는 도 13과 관련하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.

도 13은 도 5의 절차에 기반한다. 그러나, 단계들(S51 내지 S54)이 또한 존재한다.

단계(S51)에서, 제어 설비(9)는 적어도 하나의 외부 안전 구역(18)을 결정한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 외부 안전 구역(18)은 내부 안전 구역(13)을 둘러싼다. 단계(S51)는 단계(S6)에서와 같이 제어 설비(9)에 의해 동적으로 반복된다. 외부 안전 구역(18)은 또한, 내부 안전 구역(13)과 동일한 상태 변수들의 함수로서 결정된다.

단계(S52)에서, 제어 설비(9)는 물체(14)가 외부 안전 구역(18)에 진입하고 있는지 여부를 체크한다. 만일 그러하지 않다면, 제어 설비(9)는 단계(S9)로 진행한다. 특히, 수동 동작에서, 제어 설비(9)는 이러한 경우, 미리 정의된 이동 커맨드들(F)에 따라 구동부들(4a, 4b, 4c)의 작동을 수행한다. 이동 속도(v)를 감소시키기 위한 임의의 메시지(M')는 조작자(12)에게 출력되지 않는다. 반면에, 만일 그러하다면, 제어 설비(9)는 단계(S8)로 진행한다.

제어 설비(9)가 단계(S8)에서, 물체(14)가 외부 안전 구역(18)에 진입했지만 내부 안전 구역(13)에는 진입하지 않았다고 결정하면, 제어 설비(9)는 단계(S53)로 진행한다. 단계(S53)에서, 제어 설비(9)는 수정된 제어 커맨드들(C)을 결정한다. 특히, 단계(S53)에서, 제어 설비(9)는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 이동 속도(v)를 감소시킨다. 대안적으로 또는 부가적으로, 그것은 이동 속도(v)를 감소시키기 위해 대응하는 메시지(M')를 조작자(12)에게 출력할 수 있다.

따라서, 요약하면, 본 발명은 다음의 사실들에 관한 것이다:

크레인은 상부 로드 서스펜션 포인트(1)를 갖고, 그 상부 로드 서스펜션 포인트(1)에 로드(3)가 케이블 시스템(2)을 통해 서스펜딩되어, 로드(3)가 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 주위에서 스윙할 수 있게 한다. 크레인의 제어 설비(9)는 크레인의 구동부들(4a, 4b)을 제어하여, 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 및 그와 함께 로드(3)가 작동에 따라 제어 설비(9)에 의해 이동되게 한다. 제어 설비(9)는 크레인의 상태 변수들(x, v, l, φ1, ω, vW)의 함수로서 상부 로드 서스펜션 포인트(1)를 이동시킬 때 반복적으로 로드(3) 주위의 내부 안전 구역(13)을 동적으로 결정한다. 상태 변수들(x, v, l, φ1, ω, vW)은 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 적어도 하나의 포지션(x), 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 하나의 이동 속도(v), 및 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 주위의 로드(3)의 하나의 유효 진자 길이(l)를 포함한다. 제어 설비(9)는 로드(3)의 주변들로부터 정보를 수신하고 수신된 정보에 기반하여, 로드(3)와 상이한 물체(14)가 내부 안전 구역(13)에 진입하고 있는지 여부를 체크한다. 물체(14)가 내부 안전 구역(13)에 진입하자마자, 제어 설비(9)는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시키거나 또는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시키기 위한 메시지(M)를 크레인의 조작자(12)에게 출력한다. 그렇지 않으면, 제어 설비(9)는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 유지하거나 또는 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시키기 위한 메시지(M)를 크레인의 조작자(12)에게 출력하지 않는다.

본 발명은 많은 장점들을 갖는다. 특히, 로드(3)가 그것이 스윙할 수 있지만, 급작스러운 안전 정지의 경우에도 급작스럽게 나타나는 물체(물체(14))와 충돌하지 않는 것이 간단하고 효율적인 방식으로 보장될 수 있다. 이는 크레인의 수동 동작 및 자동화된 동작에 동등하게 적용된다. 그렇지 않으면, 이러한 위험이 존재하지만, 정상 동작에서 소위 스웨이(sway) 제어가 작용된다. 이는, 안전 정지가 트리거링되면, 안전 정지가 우선순위를 가지므로, 그러한 스웨이 제어가 기능을 상실하기 때문이다. 더욱이, 본 발명은 또한, 유효 진자 길이(l)가 높은 값들(일부 경우들에서는 50 m를 초과함)에 도달할 수 있는 크레인들에서 사용될 수 있다. 그러한 큰 진자 길이들(l)의 경우, 짧은 진자 길이들(l)에서 로드(3)의 상당한 스윙을 효과적으로 방지하는 경사진 스트랜딩(inclined stranding)이 사실상 효과가 없다. 더욱이, 한편으로, 크레인의 동작 동안 용이하게 이용가능한 변수들, 즉 진자 길이(l) 및 이동 속도(v)만이 사용되는 간단한 구현이 가능하다. 이러한 솔루션은 매우 비용-효율적이다. 대안적으로, 현재의 진자 움직임을 또한 기록하는 것이 가능하다. 그 결과, 내부 및 적절하다면, 또한 외부 안전 구역(13, 18)은 상황에 따라 가능한 한 작고 안전한 것으로 정의될 수 있다.

본 발명이 바람직한 예시적인 실시예에 의해 상세히 예시되고 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예들에 의해 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 다른 변형들이 본 발명으로부터 도출될 수 있다.

Claims

상부 로드 서스펜션 포인트(upper load suspension point)(1)를 갖는 크레인(crane)을 위한 동작 방법으로서,
상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)에 로드(load)(3)가 케이블 시스템(cable system)(2)을 통해 서스펜딩(suspend)되어, 상기 로드(3)가 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 주위에서 스윙(swing)할 수 있게 하며,
- 상기 크레인의 제어 설비(9)는 상기 크레인의 구동부들(4a, 4b)을 제어하여, 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 및 그와 함께 상기 로드(3)가 작동에 따라 상기 제어 설비(9)에 의해 이동되게 하고,
- 상기 제어 설비(9)는 상기 크레인의 상태 변수들의 함수로서 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)를 이동시킬 때 반복적으로 상기 로드(3) 주위의 내부 안전 구역(13)을 동적으로 결정하고,
- 상기 상태 변수들은 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 적어도 하나의 포지션(position)(x), 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 하나의 이동 속도(v), 및 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 주위의 상기 로드(3)의 하나의 유효 진자 길이(l)를 포함하고,
- 상기 제어 설비(9)는 상기 로드(3)의 주변들로부터 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기반하여, 상기 로드(3)와 상이한 물체(14)가 상기 내부 안전 구역(13)에 진입하고 있는지 여부를 체크(check)하며, 그리고
- 상기 물체(14)가 상기 내부 안전 구역(13)에 진입하자마자, 상기 제어 설비(9)는, 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시키거나, 또는 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시키기 위한 메시지(message)(M)를 상기 크레인의 조작자(12)에게 출력하고, 상기 물체(14)가 상기 내부 안전 구역(13)에 진입하지 않으면, 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 유지하거나, 또는 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 움직임을 정지시키기 위한 메시지(M)를 상기 크레인의 조작자(12)에게 출력하지 않는, 동작 방법.
제1항에 있어서,
- 상기 제어 설비(9)는 개개의 상태 변수들의 함수로서 상기 내부 안전 구역(13)을 둘러싸는 적어도 하나의 외부 안전 구역(18)을 동적으로 결정하고,
- 상기 제어 설비(9)는 상기 수신된 정보에 기반하여, 상기 로드(3)와 상이한 물체(14)가 상기 외부 안전 구역(18)에 진입하고 있는지 여부를 체크하며, 그리고
- 상기 물체(14)가 상기 외부 안전 구역(18)에 진입하자마자, 상기 제어 설비(9)는 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 이동 속도(v)를 감소시키거나, 또는 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 이동 속도(v)를 감소시키기 위한 메시지(M')를 상기 크레인의 조작자(12)에게 출력하고, 상기 물체(14)가 상기 외부 안전 구역(18)에 진입하지 않으면, 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 이동 속도(v)를 유지하거나, 또는 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 이동 속도(v)를 감소시키기 위한 메시지(M')를 상기 크레인의 조작자(12)에게 출력하지 않는 것을 특징으로 하는, 동작 방법.
제2항에 있어서,
상기 제어 설비(9)가 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)에 대해 상기 조작자로부터 이동 커맨드(command)들(F)을 반복적으로 수신하는 수동 동작으로 상기 제어 설비(9)가 동작하고, 미리 정의된 이동 커맨드들(F)에 따라 각각의 경우에서, 적어도, 상기 로드(3)와 상이한 어떠한 물체(14)도 상기 외부 안전 구역(18)에 진입하지 않았을 때 상기 제어 설비(9)가 상기 구동부들(4a, 4b)을 활성화시키는 것을 특징으로 하는, 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 제어 설비(9)가 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)에 대해 상기 조작자(12)로부터 이동 커맨드들(F)을 반복적으로 수신하는 수동 동작으로 상기 제어 설비(9)가 동작하고, 특정된 이동 커맨드들(F)에 따라 각각의 경우에서, 적어도, 상기 로드(3)와 상이한 어떠한 물체(14)도 상기 내부 안전 구역(13)에 진입하지 않았을 때 상기 제어 설비(9)가 상기 구동부들(4a, 4b)을 활성화시키는 것을 특징으로 하는, 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 제어 설비(9)는 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 현재 이동 속도(v)에 기반하여 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 제동 거리(s1)를 결정하고, 상기 제어 설비(9)는 상기 내부 안전 구역(13)을 결정할 때 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 제동 거리(s1) 및 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 주위에서의 상기 로드(3)의 진자 움직임을 고려하는 것을 특징으로 하는, 동작 방법.
제5항에 있어서,
상기 제어 설비(9)는 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 제동 거리(s1)의 결정을 이전에 알려진 일정한 가속도(a)에 기반하게 하는 것을 특징으로 하는, 동작 방법.
제5항에 있어서,
상기 상태 변수들은 부가적으로 실제 진자 움직임의 특징적인 변수들(φ1, ω)을 포함하고, 상기 제어 설비(9)는 상기 실제 진자 움직임의 특징적인 변수들(φ1, ω)에 기반하여 상기 진자 움직임의 최대 편향(s2)을 결정하며, 그리고 상기 제어 설비(9)는 상기 내부 안전 구역(13)을 결정할 때 상기 진자 움직임의 상기 결정된 최대 편향(s2)을 고려하는 것을 특징으로 하는, 동작 방법.
제5항에 있어서,
상기 제어 설비(9)는 진자 테이블(table)(15, 16)로부터의 유효 진자 길이(l) 및 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)의 이동 속도(v)에 의존하는 값(φ2, φ3)을 취함으로써 상기 진자 움직임을 고려하고, 상기 내부 안전 구역(13)을 결정할 때 상기 값(φ2, φ3)을 취하는 것을 특징으로 하는, 동작 방법.
제8항에 있어서,
상기 상태 변수들은 부가적으로, 상기 로드(3) 주위에서 유동하는 바람의 풍속(vW)을 포함하고, 상기 제어 설비(9)는 부가적으로, 상기 내부 안전 구역(13)을 결정할 때 상기 바람에 의한 상기 로드(3)의 편향(s3)을 또한 고려하는 것을 특징으로 하는, 동작 방법.
제9항에 있어서,
상기 제어 설비(9)는, 상기 제어 설비(9)가 상기 풍속(vW), 상기 로드(3)의 질량(m) 및 상기 바람에 대한 상기 로드(3)의 접촉 표면(A)에 의존하는 바람 테이블(17)로부터 값을 취한다는 점에서 상기 바람에 의한 상기 로드(3)의 편향을 결정하고, 상기 값(s3)에 기반하여 상기 바람에 의한 상기 로드(3)의 편향(s3)을 결정하는 것을 특징으로 하는, 동작 방법.
크레인의 제어 설비(9)를 위한 제어 프로그램(control program)으로서,
상기 제어 프로그램은 기계-판독 가능한 저장 매체 상에 저장되고, 상기 제어 설비(9)에 의해 실행될 수 있는 기계 코드(machine code)(11)를 포함하며,
상기 제어 설비(9)에 의한 상기 기계 코드(11)의 실행은, 상기 제어 설비(9)로 하여금, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 동작 방법에 따라 상기 크레인을 동작시키게 하는, 제어 프로그램.
크레인의 제어 설비로서,
상기 제어 설비는 상기 제어 설비에 의해 실행될 수 있는 기계 코드(11)를 포함하는 제어 프로그램(10)으로 프로그래밍되어, 상기 제어 설비에 의한 기계 코드(11)의 실행은 상기 제어 설비로 하여금 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 동작 방법에 따라 상기 크레인을 동작시키게 하는, 제어 설비.
크레인으로서,
- 상기 크레인은 상부 로드 서스펜션 포인트(1)를 갖고, 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1)에 로드(3)가 케이블 시스템(2)을 통해 서스펜딩될 수 있어서, 상기 로드(3)가 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 주위에서 스윙할 수 있게 하고,
- 상기 크레인은 구동부들(4a, 4b)을 갖고, 상기 구동부들(4a, 4b)에 의해, 상기 크레인의 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 및 그와 함께 상기 로드(3)가 이동될 수 있고,
- 상기 크레인은 제어 설비(9)를 갖고, 상기 제어 설비(9)는 상기 크레인의 구동부들(4a, 4b)을 제어하여, 상기 상부 로드 서스펜션 포인트(1) 및 그와 함께 상기 로드(3)가 작동에 따라 상기 제어 설비(9)에 의해 이동되게 하며,
- 상기 제어 설비(9)는 제12항에 따른 제어 설비로서 설계되는, 크레인.