KR102540467B1 - 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인의 주행 및 횡행 이동 시 발생하는 스웨이를 하중의 미세한 변화를 측정하고 이를 크레인의 속도 가감속을 통해 제어함으로써 작업시간 단축 및 크레인의 손상을 방지하는 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템에 관한 것이다.

Description

크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템{sway control system using crane weight}

본 발명은 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크레인의 주행 및 횡행 이동 시 발생하는 스웨이를 하중의 미세한 변화를 측정하고 이를 크레인의 속도 가감속을 통해 제어함으로써 작업시간 단축 및 크레인의 손상을 방지하는 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 크레인은 국가간의 수출과 수입을 하기 위하여 부두에서 선박을 이용하여 컨테이너 박스 단위로 물건을 운반, 하역하는데 사용하거나, 공장이나, 산업설비 현장에서 철근 또는 기계장비와 같은 무거운 중량물을 옮기기 위해 권상/권하,주행/횡행 등을 수행하게 된다.

이러한 크레인은 중량물이 로프에 매달린 채로 운전되므로 트롤리가 가속을 한 후, 원하는 속도에 도달할 때, 또는 감속 후, 정지할 때 로프에 매달린 중량물의 이동으로 인한 스웨이, 크레인 자체의 진동, 외풍 또는 기타의 이유로 인해 스웨이가 발생하였다.

이로 인하여, 종래에는 로프에 매달린 중량물을 이동시킬 때, 스웨에를 제거하기 위하여 운전자의 수동조작에 의존했으나, 정지된 후에 남은 스웨이를 제거하기 위하여 운전자가 재조작을 해야 했기 때문에 숙련된 기술이 필요하고 이에 따른 많은 시간이 소요되는 단점이 있었으며, 로프에 매달린 중량물의 스웨이로 인하여 작업자의 안전에 문제가 되고 크레인의 마모도 심화되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0369585호(2003.01.13. 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 크레인의 주행 및 횡행 이동 시 발생하는 스웨이를 하중의 미세한 변화를 측정하고 이를 크레인의 속도 가감속을 통해 제어함으로써 작업시간 단축 및 크레인의 손상을 방지하는 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 하중측정부에서 기준치 이상의 하중 변화가 측정되거나 일정 시간동안 변화 횟수가 기준치 이상 발생될 경우, 중량물의 충돌이나 낙하 등의 비상상황으로 판단하여 크레인 작동을 중지시킴으로써 작업자의 안전을 확보할 수 있는 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 크레인의 이동시 로프의 길이를 선택적으로 제어하여 스웨이를 감소시킴으로써 작업효율성을 높일 수 있는 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템은, 크레인의 중량물의 미세한 하중 변화를 측정하기 위한 하중측정부; 상기 하중측정부에서 측정된 하중의 변화값을 분석하고 스웨이 정도를 계산하며 크레인의 속도 가감속 목표치를 계산하는 하중분석부; 상기 하중분석부에서 계산된 가감속 목표치를 바탕으로 크레인의 속도제어를 위해 크레인의 주행/횡행 구동모터를 제어하여 로프의 스웨이를 상쇄시키는 속도제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하중측정부는, 중량물의 하중을 검출하기 위한 로드셀; 상기 로드셀을 통해 하중을 수치로 변환하여 계산하기 위한 하중 측정모듈을 포함한다.

상기 하중분석부는, 스웨이 유무 및 중량물 하중의 변화량을 산출하는 하중 분석모듈; 상기 하중 분석모듈에서 산출된 중량물 하중의 변화량을 통해 크레인 로프의 스웨이 기울기를 계산하는 스웨이 계산모듈; 상기 스웨이 계산모듈을 통해 계산된 스웨이 기울기를 통해 크레인의 속도를 제어하기 위해 가감속 설정치를 계산하는 속도 가감속 계산모듈을 포함한다.

상기 속도제어부는, 상기 크레인의 속도를 제어하기 위해 구동모터의 출력값을 계산하는 속도 제어모듈; 상기 구동모터를 제어하는 크레인 제어모듈; 상기 크레인의 주행 이동을 위한 주행 구동모터; 상기 크레인의 황방향 이동을 위한 횡행 구동모터를 포함한다.

상기 하중측정부에서 기준치 이상의 하중 변화가 측정되거나 일정 시간동안 변화 횟수가 기준치 이상 발생될 경우, 중량물의 충돌이나 낙하 등의 비상상황으로 판단하여 크레인 작동을 중지시키는 비상상황 제어부가 더 구비된다.

상기 비상상황 발생부는, 비상상황 판단시 크레인의 작동을 제어하는 작동 중지모듈; 비상상황 발생을 작업자에게 인식시킬 수 있도록 경보신호 또는 알람을 발생시키는 알람 발생부; 상기 크레인의 작동을 중지시킬 경우, 상기 크레인의 속도 가감속을 짧은 시간 동안 주기적으로 반복하여 크레인의 스웨이 발생을 감소시키는 스웨이 발생 감소모듈을 포함한다.

상기 크레인의 이동시 로프의 길이를 선택적으로 제어하여 스웨이를 감소시키는 로프제어부를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 크레인의 주행 및 횡행 이동 시 발생하는 스웨이를 하중의 미세한 변화를 측정하고 이를 크레인의 속도 가감속을 통해 제어함으로써 작업시간 단축 및 크레인의 손상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 하중측정부에서 기준치 이상의 하중 변화가 측정되거나 일정 시간동안 변화 횟수가 기준치 이상 발생될 경우, 중량물의 충돌이나 낙하 등의 비상상황으로 판단하여 크레인 작동을 중지시킴으로써 작업자의 안전을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 크레인의 이동시 로프의 길이를 선택적으로 제어하여 스웨이를 감소시킴으로써 작업효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템에 비상상황 제어부가 포함된 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템에 로프제어부가 포함된 구성도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

도 1은 본 발명에 따른 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템의 전체 구성도이다.

본 발명 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템은, 크레인의 중량물(100)의 미세한 하중 변화를 측정하기 위한 하중측정부(200); 상기 하중측정부(200)에서 측정된 하중의 변화값을 분석하고 스웨이 정도를 계산하며 크레인의 속도 가감속 목표치를 계산하는 하중분석부(300); 상기 하중분석부(300)에서 계산된 가감속 목표치를 바탕으로 크레인의 속도제어를 위해 크레인의 주행/횡행 구동모터를 제어하여 로프의 스웨이를 상쇄시키는 속도제어부(400)를 포함한다.

상기 하중측정부(200)는 중량물(100)의 하중을 측정하기 위한 로드셀(210)과, 상기 크레인의 진동 및 외란(外亂)을 필터링하고 측정된 하중을 수치로 변환하고 계산하여 중량물(100)의 하중을 정확하게 측정하는 하중 측정모듈(220)을 포함한다.

상기 로드셀(210)은 중량물(100)의 무게에 따라 하중 축정모듈(220)이 실시간으로 하중치를 수치로 변환하여 하중분석부(300)로 전달하게 된다.

상기 하중분석부(300)는 하중측정부(200)에서 측정된 하중 변화 추이를 분석하는 하중 분석모듈(310)과, 스웨이의 정도를 계산하는 스웨이 계산모듈(320)과, 스웨이 정도에 따라 크레인 속도 가감속 목표치를 계산하는 속도 가감속 계산모듈(330)을 포함한다.

상기 하중 분석모듈(310)은 상기 하중 측정모듈(220)에서 측정된 실시간 하중값의 미세한 변화 편차와 크레인의 상태, 방향 등을 종합적으로 분석하는 역할을 하게 되고, 크레인의 로프의 스웨이가 발생하고 있는지 또는 스웨이의 발생 방향 등을 분석하여 스웨이 계산모듈(320) 측으로 결과치를 전달하게 된다.

상기 스웨이 계산모듈(320)은 하중 분석모듈(310)에서 계산된 결과치를 바탕으로 로프의 스웨이 정도를 계산하게 되며, 이렇게 계산된 결과치를 속도 가감속 계산모듈(330)에 전달하게 된다.

더불어 상기 스웨이 계산모듈(320)은 스웨이 정도가 미리 설정된 기준치 이상일 경우 현장 안전 및 크레인 손상을 대비하기 위하여 크레인의 속도를 제어하기 위한 가감속 설정치를 계산하여 속도 가감속 계산모듈(330)로 전달하게 된다.

상기 속도 가감속 계산모듈(330)은 하중 분석모듈(310)에서 계산된 결과치 즉, 로프의 스웨이 발생 유무와 스웨이 발생 방향과 스웨이 계산모듈(320)에서 계산된 스웨이 정도값을 바탕으로 크레인의 속도 가감속 보정치를 계산하여 크레인의 속도 목표값을 속도 제어부(400)에 전달하게 된다.

또한 상기 속도 제어부(400)는, 크레인의 속도를 제어하는 속도 제어모듈(410), 크레인의 주행 구동모터(430) 및 횡행 구동모터(440)를 제어하는 크레인 제어모듈(420), 크레인의 주행 이동을 위한 주행 구동모터(430), 횡방향 이동을 위한 횡행 구동모터(440)를 포함한다.

상기 속도 제어모듈(410)은 속도 가감속 계산모듈(330)의 결과값인 속도 가감속 목표치를 바탕으로 크레인의 속도가 급격히 변화하지 않도록 크레인의 속도를 점진적으로 제어하기 위해 크레인의 현재 속도와 목표 속도를 실시간으로 계산하여 크레인 제어모듈(420)에 전달하게 된다.

상기 크레인 제어모듈(420)은 주행 구동모터(430)와 황행 구동모터(440)를 실질적으로 제어하게 된다.

상기와 같이 본 발명 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템은, 크레인의 주행 및 횡행 이동 시 발생하는 스웨이를 하중의 미세한 변화를 신속하게 측정하고 이를 크레인의 속도 가감속을 통해 크레인의 이동 속도를 제어하게 된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하중측정부(200)에서 기준치 이상의 하중 변화가 측정되거나 일정 시간동안 변화 횟수가 기준치 이상 발생될 경우, 중량물의 충돌이나 낙하 등의 비상상황으로 판단하여 크레인 작동을 중지시키는 비상상황 제어부(500)가 더 된다.

상기 비상상황 발생부(500)는, 작동 중지모듈(510), 알람 발생부(520), 스웨이 발생 감소모듈(530)을 포함한다.

상기 작동 중지모듈(510)은 하중 분석모듈(310)에서 하중의 이상 변화가 발생하게 되면 비상 상황으로 판단하여 크레인의 작동을 제어하여 중지시키게 된다.

상기 알람 발생부(520)는 비상상황 발생 시 작업자의 안전 및 크레인의 안정성을 확보하기 위해 경보신호 또는 알람이 울리도록 하여 작업자가 비상상황을 인지할 수 있도록 알리게 된다.

상기 스웨이 발생 감소모듈(530)은 크레인의 스웨이 발생을 최소로 감소시키기 위한 것으로, 비상상황 발생으로 인해 크레인의 작동이 중지될 경우, 로프에 매달려 있는 중량물(100)이 진자운동에 의해 주행방향과 주행 반대방향으로 흔들리는 현상이 발생하게 된다.

이러한 현상을 방지하기 위하여 상기 스웨이 발생 감소모듈(530)은 크레인의 속도 가감속을 짧은 시간동안 주기적으로 반복하게 되면서 스웨이 발생을 감소시킬 수 있게 된다.

따라서, 상기와 같이 비상상황 발생부(500)가 구비됨으로써, 비상상황 발생으로 크레인 작동이 갑자기 중지되더라도 크레인의 스웨이 발생을 최소한으로 감소시켜 작업자의 안전 및 크레인의 손상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 크레인의 주행 및 횡행 이동시 스웨이 발생을 감소시키기 위하여 로프제어부(600)가 더 포함될 수 있다.

상기 로프제어부(600)는 크레인의 주행 또는 횡행 이동시 로프의 스웨이가 발생할 수 있으며, 상기 하중분석부(300)의 스웨이 계산모듈(320)을 통해 계산되는 스웨이의 결과치를 수신받아 로프 길이의 조절값을 속도제어부(400)의 크레인 구동 제어모듈(420)에 전달하게 되며, 상기 크레인 구동 제어모듈(420)은 로프의 길이를 늘리거나 줄이는 과정을 통해 크레인의 스웨이를 감소시킬 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템은, 크레인 작업 도중에, 하중측정부에서 기준치 이상의 하중 변화가 측정되거나 일정 시간동안 변화 횟수가 기준치 이상 발생될 경우, 중량물의 충돌이나 낙하 등의 비상상황으로 판단하여 크레인 작동을 중지시킴으로써 작업자의 안전을 확보할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

100: 중량물
200: 하중측정부
210: 로드셀 220: 하중 측정모듈
300: 하중분석부
310: 하중 분석모듈 320: 스웨이 측정모듈
330: 속도 가감속 계산모듈
400: 속도제어부
410: 속도 제어모듈 420: 크레인 제어모듈
430: 주행 구동모터 440: 횡행 구동모터
500: 비상상황 제어부
510: 작동 중지모듈 520: 알람발생부
530: 스웨이 발생 감소모듈
600: 로프제어부

Claims (7)

1. 크레인의 중량물(100)의 미세한 하중 변화를 측정하기 위한 하중측정부(200);
   상기 하중측정부(200)에서 측정된 하중의 변화값을 분석하고 스웨이 정도를 계산하며 크레인의 속도 가감속 목표치를 계산하는 하중분석부(300);
   상기 하중분석부(300)에서 계산된 가감속 목표치를 바탕으로 크레인의 속도제어를 위해 크레인의 주행/횡행 구동모터를 제어하여 로프의 스웨이를 상쇄시키는 속도제어부(400);를 포함하는 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템에 있어서,
   
   상기 하중측정부(200)는
   중량물(100)의 하중을 검출하기 위한 로드셀(210);
   상기 로드셀(210)을 통해 하중을 수치로 변환하여 계산하기 위한 하중 측정모듈(220)을 포함하고,
   상기 하중분석부(300)는,
   스웨이 유무 및 중량물(100) 하중의 변화량을 산출하는 하중 분석모듈(310);
   상기 하중 분석모듈(310)에서 산출된 중량물(100) 하중의 변화량을 통해 크레인 로프의 스웨이 기울기를 계산하는 스웨이 계산모듈(320);
   상기 스웨이 계산모듈(320)을 통해 계산된 스웨이 기울기를 통해 크레인의 속도를 제어하기 위해 가감속 설정치를 계산하는 속도 가감속 계산모듈(330)을 포함하며,
   상기 하중측정부(200)에서 기준치 이상의 하중 변화가 측정되거나 일정 시간동안 변화 횟수가 기준치 이상 발생될 경우, 중량물의 충돌이나 낙하시 비상상황으로 판단하여 크레인 작동을 중지시키는 비상상황 제어부(500);
   상기 비상상황 제어부(500)는,
   비상상황 판단시 크레인의 작동을 제어하는 작동 중지모듈(510);
   비상상황 발생을 작업자에게 인식시킬 수 있도록 경보신호 또는 알람을 발생시키는 알람 발생부(520);
   상기 크레인의 작동을 중지시킬 경우, 상기 크레인의 속도 가감속을 짧은 시간 동안 주기적으로 반복하여 크레인의 스웨이 발생을 감소시키는 스웨이 발생 감소모듈(530);
   상기 크레인의 이동시 로프의 길이를 선택적으로 제어하여 스웨이를 감소시키는 로프제어부(600);
   상기 로프제어부(600)는 크레인의 주행 또는 횡행 이동시 로프의 스웨이가 발생하고, 상기 하중분석부(300)의 스웨이 계산모듈(320)을 통해 계산되는 스웨이의 결과치를 수신받아 로프 길이의 조절값을 속도제어부(400)의 크레인 구동 제어모듈(420)에 전달하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템.
   
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 속도제어부(400)는,
   상기 크레인의 속도를 제어하기 위해 구동모터의 출력값을 계산하는 속도 제어모듈(410);
   주행 구동모터(430) 및 횡행 구동모터(440)를 제어하는 크레인 제어모듈(420);
   상기 크레인의 주행 이동을 위한 주행 구동모터(430);
   상기 크레인의 황방향 이동을 위한 횡행 구동모터(440)를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 하중을 이용한 스웨이 제어시스템.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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