KR19990016258A - 크레인의 권상속도 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 주로 컨테이너를 운반하기 위한 크레인의 권상작업 속도제어장치 및 그 속도제어방법에 관한 것이다. 종래의 크레인 권상동작 속도제어장치 및 속도제어방법은 모터의 회전속도에 비례하는 엔코더 펄스수를 측정하기 위한 측정시간(Td)이 일정하게 정해져 있으므로, 특히 회전모터의 저속구간에서는 엔코더펄스수(m₁)가 측정시간(Td)동안 한 개도 검출되지 않을 수 있음으로써 크레임의 권상속도를 안정적으로 제어할 수 없게 되는 문제점이 있었다. 이에, 이러한 문제점을 해결하려는 기술적 과제하에서, 본 발명은 측정되는 엔코더의 사양(P), 시스템의 클럭주파수(f_c), 엔코더 펄스수 및 시스템 클럭수에 의해 계산된 모터의 회전속도를 모터에 따라 적절히 설정된 임계속도와 비교하여 그 비교 결과에 따라 각기 다른 측정시간을 적용하게 함으로써, 저속의 크레인 권상작업에서도 권상속도가 안정적으로 제어될 수 있게 된다. 또한, 이로인해 크레인의 저속제어를 위한 특수사양의 고가 엔코더를 사용할 필요가 없게 됨으로써, 소요비용이 절감될 수 있게 된다.

Description

크레인의 권상속도 제어장치 및 그 제어방법

본 발명은 주로 컨테이너를 운반하기 위한 크레인의 권상작업 속도제어장치 및 그 속도제어방법에 관한 것으로서, 특히 모터로부터의 속도검출을 위한 샘플링주기를 가변적으로 설정함으로써 크레인의 권상작업이 저속에서도 안정적으로 이루어질 수 있도록 한 크레인의 권상작업 속도제어장치 및 그 속도제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 크레인은 모터로부터 구동력을 인가받아 권상작업을 수행하게 되므로 모터의 회전속도에 비례하는 엔코더정보를 정확히 검출함으로써 저속의 권상작업이 원활하게 제어될 수 있게 된다.

크레인의 권상작업 속도제어장치는 엔코더가 장착된 모터, 펄스카운터 및 시간카운터 등을 구비하고 있다. 크레인의 권상작업을 수행하기 위해 모터를 구동시키면, 모터에 장착된 엔코더는 모터의 회전속도에 비례하여 펄스신호를 발생시킨다. 즉, 모터의 회전속도가 크면 클수록 많은 펄스수를 발생시키고 회전속도가 작으면 작을 수록 적은 펄스수를 발생시킨다. 펄스카운터는 이러한 펄스수를 카운트하게 되며, 시간카운터는 미리 최적으로 설정된 측정시간(Td)동안 시스템 클럭수를 카운트한다. 그럼, 도1을 참조하여 엔코더중 디지탈엔코더를 이용한 모터의 속도측정방법에 대해 자세히 설명하기로 한다. 도1에 도시된 바와같이, 임의의 측정시간(Td)동안 발생하는 시스템의 클럭(m2)신호에 대응되게 실제 모터의 회전속도를 반영하는 엔코더펄스(m1)가 발생되어 있다. 모터의 회전속도는 이러한 시스템의 클럭신호와 엔코더펄스를 검출하여 계산되게 된다. 회전속도(N)를 계산하기 위한 계산식은 다음과 같이 표현될 수 있다.

이 식에서 N은 모터의 회전속도를, f_c는 시스템클럭 주파수를, m₁은 엔코더 펄스수를, m₂는 시스템클럭수를, 그리고 P는 엔코더사양을 각각 나타내고 있다. 따라서, 모터의 회전속도는 이러한 수식에 의해 매 측정시마다 계산되어지고, 이러한 계산값을 고려하여 크레인의 권상동작을 제어할 수 있는 것이다.

하지만, 이러한 종래의 크레인 권상동작 속도제어장치 및 속도제어방법은 모터의 회전속도에 비례하는 엔코더펄스수를 측정하기 위한 측정시간(Td)이 일정하게 정해져 있으므로, 특히 회전모터의 저속구간에서는 엔코더펄스수(m₁)가 측정시간(Td)동안 한 개도 검출되지 않을 수 있음으로써 크레임의 권상속도를 안정적으로 제어할 수 없게 되는 문제점이 있었다. 이에, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 저속에서 정확한 적재점을 찾기 위해 빈번한 권상동작을 수행하는 크레인의 정확한 권상속도를 제어할 수 있도록 한 크레인의 권상속도 제어장치를 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 모터의 엔코더로부터의 펄스신호를 가변적인 샘플링주기로 검출할 수 있도록 한 크레인의 권상속도 제어방법을 제공함에 있다.

도1은 디지탈엔코더를 이용한 모터축의 회전속도 측정방식을 설명하기 위한 원리도,

도2는 본 발명에 따른 크레인의 권상속도 제어장치를 도시한 구성도,

도3은 본 발명에 따른 크레인의 권상속도 제어방법을 설명하기 위한 제어흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 구동부(모터+엔코더) 20: 동기회로부

30: 펄스카운터 40: 시간카운터

50: 가변시간생성기 60: 속도계산부

위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 모터축의 회전속도에 비례하여 발생하는 엔코더로부터의 펄스신호를 계측하여 크레인의 권상속도를 제어하기 위한 권상속도 제어장치에 있어서, 펄스신호를 설정된 클럭펄스와 동기를 맞추기 위한 동기회로부, 소정 측정시간동안 펄스신호를 카운트하기 위한 펄스카운터, 측정시간동안 시스템의 클럭수를 카운트하기 위한 시간카운터, 측정시간을 가변적으로 조정하기 위한 가변시간생성기 및 모터의 회전속도를 계산하여 계산값을 가변시간생성기로 전송하기 위한 속도계산부를 구비하고, 가변시간생성기가 속도계산부로부터의 모터 회전속도값을 크레인의 작업환경에 따라 저속영역 및 고속영역으로 구분하는 임계속도와 비교함으로써, 비교된 결과에 따라 펄스신호의 측정시간을 가변적으로 조정하도록 한 크레인의 권상속도 제어장치에 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은 크레인의 권상속도를 제어하기 위한 권상속도 제어방법에 있어서, (1)엔코더의 사양과 시스템클럭주파수를 검출하는 단계; (2)적당한 측정시간을 적용하여 엔코더로부터의 펄스수, 시스템의 클럭수를 측정하고, 그 측정결과치에 따라 모터의 회전속도를 검출하는 단계; 및 (3)상기 (2)단계에서의 회전속도 검출값을 모터의 사양에 따라 적절하게 설정된 임계속도와 비교함으로써, 일반측정시간 및 그 보다 긴 저속측정시간중 어느 하나를 선택적으로 적용하여, 적용된 측정시간에 따라 상기 (2)단계를 다시 수행하게 하는 단계를 포함하고, 측정시간이 모터의 회전속도의 크기에 따라 가변적으로 조정될 수 있도록 한 크레인의 권상속도 제어방법에 있다.

이하에서 본 발명의 구성 및 작용을 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도2에서 보는 바와같이, 크레인의 권상속도 제어장치는 크레인이 권상동작을 수행할 수 있도록 구동시키기 위한 구동부(10), 구동부의 엔코더 펄스와 시스템에서 설정된 클럭펄스의 동기를 맞추기 위한 동기회로부(20), 엔코더의 펄스를 카운트하기 위한 펄스카운터(30), 일정 측정시간동안 시스템의 클럭수를 카운트하기 위한 시간카운터(40), 가변시간생성기(50) 및 속도계산부(60)를 구비하고 있다. 구동부(10)는 모터와 엔코더를 포함하고 있으며, 이중 엔코더는 모터의 회동축과 결합되어 모터의 회전속도에 비례하여 펄스를 발생시킨다. 엔코더는 모터 회전축의 1회전시 엔코더가 몇개의 펄스를 발생시키는가에 따라 그 해상도가 결정된다. 즉, 모터 회전축의 1회전시에 엔코더로부터 발생되는 펄스수가 많으면 많을 수록 엔코더의 해상도가 높게 되며, 이에 따라 모터의 회전속도를 보다 정확하게 측정할 수 있는 것이다. 가변시간생성기(50)는 크레인의 작업환경에 따라 저속영역 및 고속영역으로 적절히 설정된 임계속도를 고려하여 구동부의 엔코더로부터의 펄스 측정시간(Td)을 가변적으로 조정하게 함으로써 모터의 회전속도를 상대적으로 정확하게 검출할 수 있게 하며, 게다가, 측정시간(Td)마다 펄스카운터(30) 및 시간카운터(40)에 의한 계산값 정보를 지움으로써 매 측정시간마다 새로운 계산값이 기록될 수 있게 한다. 여기서, 임계속도는 모터의 사양에 따라 각기 달리 설정되는데, 예를 들어 크레인에 4극의 180KW 유도모터를 사용할 경우에는 임계속도가 1800rpm정도로 설정된다. 또한, 속도계산부(60)는 펄스카운터(30)와 시간카운터(40)로부터의 계산값 및 시스템의 클럭주파수등의 정보를 고려하여 모터의 회전속도를 계산하고 계산값을 가변시간생성기(50)로 보내는 역할을 한다.

따라서, 도3에 도시된 바와같이, 크레인이 구동부(10)의 모터에 의해 권상작업을 하게 되면, 먼저 엔코더의 사양과 시스템클럭주파수(f_c)를 검출한다(단계100,110). 그 다음으로, 미리 설정된 일반 측정시간(Td)을 적용하여 엔코더로부터의 펄스수, 시스템의 클럭수를 측정하고(단계120,150,160), 측정값에 따라 모터의 회전속도를 검출한다(단계170). 그런 후에, 검출된 속도를 모터의 사양에 따라 적절하게 설정된 임계속도와 비교하여(단계140), 속도가 임계속도보다 클 경우에는 단계120, 단계150, 단계160 및 단계170과정을 거치게 하고, 반면에 속도가 임계속도보다 작을 경우에는 일반 측정시간보다 상대적으로 길게 설정된 저속 측정시간(Td)을 적용하여(단계130), 단계150, 단계160 및 단계170을 거치게 한다. 이리하여, 크레인의 권상속도 제어장치는 측정된 회전속도의 크기에 따라 각기 다른 측정시간을 적용할 수 있는 것이다.

상술한 바와같이, 본 발명은 측정되는 엔코더의 사양(P), 시스템의 클럭주파수(f_c), 엔코더 펄스수 및 시스템클럭수에 의해 계산된 모터의 회전속도를 모터에 따라 달리 설정된 임계속도와 비교하고 그 비교 결과에 따라 각기 다른 측정시간을 적용하게 함으로써, 저속의 크레인 권상작업에서도 권상속도를 안정적으로 제어할 수 있게 된다. 또한, 이로인해 크레인의 저속제어를 위한 특수사양의 고가 엔코더를 사용할 필요가 없게 됨으로써, 소요비용이 절감될 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 모터축의 회전속도에 비례하여 발생하는 엔코더로부터의 펄스신호를 계측하여 크레인의 권상속도를 제어하기 위한 권상속도 제어장치에 있어서,

   상기 펄스신호를 설정된 클럭펄스와 동기를 맞추기 위한 동기회로부, 소정 측정시간동안 상기 펄스신호를 카운트하기 위한 펄스카운터, 상기 측정시간동안 시스템의 클럭수를 카운트하기 위한 시간카운터, 상기 측정시간을 가변적으로 조정하기 위한 가변시간생성기 및 상기 모터의 회전속도를 계산하여 계산값을 상기 가변시간생성기로 전송하기 위한 속도계산부를 구비하고,

   가변시간생성기가 상기 속도계산부로부터의 모터 회전속도값을 크레인의 작업환경에 따라 저속영역 및 고속영역으로 구분하는 임계속도와 비교함으로써, 비교된 결과에 따라 상기 펄스신호의 측정시간을 가변적으로 조정하도록 한 크레인의 권상속도 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가변시간생성기가 상기 측정시간마다 상기 펄스카운터 및 시간카운터에 의한 계산값 정보를 지움으로써 매 측정시간마다 새로운 계산값이 기록될 수 있도록 한 크레인의 권상속도 제어장치.
3. 크레인의 권상속도를 제어하기 위한 권상속도 제어방법에 있어서,

   (1)엔코더의 사양과 시스템크럭주파수를 검출하는 단계;

   (2)적당한 측정시간을 적용하여 엔코더로부터의 펄스수, 시스템의 클럭수를 측정하고, 그 측정결과치에 따라 모터의 회전속도를 검출하는 단계; 및

   (3)상기 (2)단계에서의 회전속도 검출값을 모터의 사양에 따라 적절하게 설정된 임계속도와 비교함으로써, 상기 일반측정시간 및 그 보다 긴 저속측정시간중 어느 하나를 선택적으로 적용하여, 적용된 측정시간에 따라 상기 (2)단계를 다시 수행하게 하는 단계를 포함하고,

   상기 측정시간이 모터의 회전속도의 크기에 따라 가변적으로 조정될 수 있도록 한 크레인의 권상속도 제어방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 (3)단계에서 회전속도 검출값이 임계속도보다 저속일 경우에는 상기 저속측정시간을 적용하고, 상기 회전속도 검출값이 임계속도보다 고속일 경우에는 상기 일반측정시간을 적용하도록 한 크레인의 권상속도 제어방법.