KR19990061973A

KR19990061973A - 크레인 수직부하 하중측정장치

Info

Publication number: KR19990061973A
Application number: KR1019970082274A
Authority: KR
Inventors: 김한균
Original assignee: 이해규; 삼성중공업 주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 1999-07-26

Abstract

개시된 내용은 반복되는 눈금조정을 없애고, 크레인에 가해지는 부하의 하중이 그대로 정확하게 운전자에게 디스플레이되도록 하는 크레인 부하하중 측정장치를 제공하고자 하는 것이며, 이를 크레인에 전달된 부하를 속도제어기의 지령에 따른 속도로 부하를 권상/권하시키기위한 인버터(10)와; 상기 인버터(10)에 접속된 크레인의 권상/권하시의 인버터 동력에 따라 구동되는 유도전동기(20)와; 상기 유도전동기와 연동되면서 인버터 구동상태를 펄스파형으로 변환시켜 상기 속도제어기에 피이드백시키기 위한 펄스제너레이터(30)와; 운전자에 의하여 판단된 부하에 따른 속도와 상기 펄스제너레이터(30)의 피이드백 신호의 차이를 비교한 뒤 소정의 크레인 구동속도를 출력하기 위한 속도제어기(40)와; 상기 속도제어기(40)를 거친 전류 신호와, 상기 유도전동기로부터 유입되는 전류값과 비교하여 인버터 구동신호를 발생하기 위한 전류제어기(50)와; 상기 펄스제너레이터로부터 출력되는 모터 속도조건과,상기 유도전동기에 입력되는 전압,전류로부터 얻어진 구동조건에 따라 부하토오크를 추정하기 위한 부하토오크 관측기(60)와; 상기 부하토오크 관측기로부터 추정된 부하토오크로부터 산술적 연산을 행한 뒤 그 계산값을 출력하기 위한 부하토오크/부하하중 변환기(70); 및 부하하중으로 변환된 값을 알려주기 위한 부하하중 표시장치를 포함하는 부하하중 측정장치를 재공하게 된다.

Description

크레인 수직부하 하중측정장치

본 발명은 크레인의 수직부하 하중측정장치에 관한 것으로, 상세하게는 크레인에 작용되는 수직부하를 크레인 구동 인버터의 출력단을 통하여 얻어지는 모터속도,전류,전압을 기초로 속도 및 전류를 제어하도록 하므로서 로드셀에 의할 경우 측정값을 운전중 자주 튜닝해야되는 등의 문제점을 개선하여 크레인 운영에 있어 급격한 속도 증가등의 불안정 요소를 개선한 보다 안정감 있는 크레인 제어를 기할 수 있는 크레인 수직부하 하중 측정장치에 관한 것이다.

크레인에서 화물의 하중을 수직부하라하며 하중에 대한 정보를 정확히 파악하여야 크레인의 인버터 출력특성에 맞는 원활한 작업을 수행할 수 있다. 하중에 대한 정보를 알면 부하의 하중에 맞추어 크레인 운전자가 권상/권하속도를 적절하게 제어할 수 있어 작업성 향상과 함께 안정적인 크레인 운전을 기할 수 있다.

부하토오크는 유도전동기의 파라메터와 전압,전류,모터의 회전속도로부터 추정하고, 부하하중으로 산출하여 실시간으로 측정할 수 있다. 부하토오크는 부하토오크 관측기에서 추정이 되며, 부하토오크/부하하중 변환기에서 부하 하중의 양으로 변환된다.

부하토오크/부하하중 변환기는 다음식에서 부하하중의 량을 계산할 수 있다.

P_L=T_LωL= [kw]

F:부하하중

V:부하의 이동속도

T_L:부하토오크

_ωL:각속도

종래 부하하중 측정 방법은 로드셀을 이용하여 하중을 측정한다. 즉, 첨부 도면 도 2에서 도시하는 바와같이 트롤리는 동서방향으로 이동하고, 크레인 전체는 남북방향으로 이동하여 원하는 위치에 부하를 이동시킨다.이와같은 트롤리에는 권상/권하 작동모터가 설치되어 있고, 트롤리와 크레인 본체사이에는 로드셀을 장치한다. 따라서 부하를 들어올리게 되면 로드셀에 압력이 가해지고 가해진 압력에 비례하여 전류값이 출력된다. 로드셀은 무게를 측정하는 일반적인 측정수단으로 하중이 가해지면 가해진 정도에 비례하는 전류(4-20mA)를 출력한다.

로드셀을 이용할 경우에는 설치초기에 초기화 작업을 한다.즉, 부하가 없는 상태에서 영점 조정을 한 뒤 무게를 알 고 있는 표준 부하를 이용하여 측정값을 실제값에 맞추는 눈금조정(calibration)을 해야한다. 설치후에도 로드셀의 출력이전류값이기 때문에 변동이 커서 주기적으로 초기눈금조정과 같은 과정을 반복해야한다. 그러나 이와같은 반복적인 초기화 조정에도 불구하고 부하가 좌우로 흔들릴때에는 로드셀에 가해지는 하중이 변하여 마치 부하하중이 변하는 것처럼 변동이 발생된다.

따라서 이와같은 로드셀에 의한 눈금 조정을 정기적으로 하지 않을 경우에는 측정부하의 신뢰성이 떨어져 크레인의 운전이 운전자의 경험에 의존하여 운전이 이루어지게 되어 크레인 정격출력 까지 사용이 되지 않거나 정격출력 이상으로 사용하여 크레인 구동에 무리가 가 트립과 같은 사고가 발생된다.

즉, 크레인을 운전함에 있어 부하 하중이 커보이면 저속으로 운전하고, 작아보이면 고속으로 운전하는 등의 운전자 경험에 의한 추측운전은 운전자의 경험과 감각에 의존하여 속도지령을 하게 되므로 발생토오크에 여유가 없는 데도 고속의 속도 지령을 인가하여 대상물을 제대로 제어하지 못하여 권상/권하 동작에 상당한 속도 충격을 주게되는 등의 원활한 크레인 제어가 어려운 문제점이 발생된다.

본 발명은 종래 로드셀을 이용한 크레인 부하하중 측정방법을 개선하여 반복되는 눈금조정과 같은 번거로움을 없애고, 크레인에 가해지는 부하의 하중이 그대로 정확하게 운전자에게 디스플레이되도록 하므로서 크레인에 걸리는 부하의 하중에 따라 정확한 정격출력의 토오크로서 인버터가 출력되도록 하여 고,저중량의 부하하중에 일치하는 속도로서 크레인이 운전되도록 하는 크레인 부하하중 측정장치를 제공하고자 하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명 부하하중 측정장치의 전체 구성도

도 2는 종래 로드셀에 의한 크레인 부하 권상/권하상태를 나타내는 개략도

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10:인버터................................20:유도전동기

30:펄스제너레이터........................40:속도제어기

50:전류제어기............................60:부하토오크관측기

70:부하토오크/부하하중변환기.............80:부하하중표시기

이와같은 목적을 달성하기 위하여 부하하중을 측정하여 크레인 권상/권하용 인버터에 소정의 속도제어를 하기 위한 부하하중 측정장치에 있어서,크레인에 전달된 부하를 속도제어기의 지령에 따른 속도로 부하를 권상/권하시키기위한 인버터; 상기 인버터에 접속된 크레인의 권상/권하시의 인버터 동력에 따라 구동되는 유도전동기; 상기 유도전동기와 연동되면서 인버터 구동상태를 펄스파형으로 변환시켜 상기 속도제어기에 피이드백시켜 상기 속도제어기의 1차 설정 속도와 비교출력을 하도록 하기 위한 펄스제너레이터; 운전자에 의하여 판단된 부하에 따른 속도와 상기 펄스제너레이터의 피이드백 신호의 차이를 비교한 뒤 소정의 크레인 구동속도를 출력하기 위한 속도제어기; 상기 속도제어기를 거친 전류 신호로부터 지령치를 설정하는 한편, 상기 유도전동기로부터 유입되는 전류값과 비교하여 인버터 구동신호를 발생하기 위한 전류제어기; 상기 펄스제너레이터로부터 출력되는 모터 속도조건과,상기 유도전동기에 입력되는 모터 파라메터,전압,전류로부터 얻어진 구동조건에 따라 부하토오크를 추정하기 위한 부하토오크 관측기; 상기 부하토오크 관측기로부터 추정된 부하토오크로부터 산술적 연산을 행한 뒤 부하하중을 계산하여 그 계산값을 출력하기 위한 부하토오크/부하하중 변환기; 및 상기 부하하중으로 변환된 값을 알려주기 위한 부하하중 표시장치를 포함하여 이루어지는 부하하중 측정장치로서 달성된다.

이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면중 도 1은 본 발명의 구성을 나타내는 전체 도면으로서 이 도면에 의하면 본 발명은 다음과 같이 이루어진다.

본 발명을 구성하는 크레인의 기본적인 구조는 그설명을 생략하고 크레인에 새롭게 설치되는 본 발명의 장치를 도면과 함께 설명한다.

즉, 본 발명은 기본적으로 인버터(10),유도전동기(20),펄스제너레이터(30),속도제어기(40),전류제어기(50),부하토오크 관측기(60),부하토오크/부하하중 변환기(70),부하하중 표시장치(80)로 이루어진다.

인버터(10)는 크레인에 전달된 부하를 속도제어기의 지령에 따른 속도로 부하를 권상/권하시키는 작동을 한다.

유도전동기(20)는 상기 인버터(10)에 접속되고, 크레인의 권상/권하시의 인버터(10) 동력에 따라 동기 구동된다.

펄스제너레이터(30)는 상기 유도전동기(20)와 연동되면서 인버터(10) 구동상태를 펄스파형으로 변환시켜 그 하나는 상기 속도제어기(40)에 피이드백시켜 상기 속도제어기(40)의 1차 설정 속도와 비교출력을 하도록 하고 다른 하나의 출력은 상기 부하토오크 관측기(60)에 전송한다.

상기 속도제어기(40)는 운전자에 의하여 판단된 부하에 따른 속도와 상기 펄스제너레이터(30)의 피이드백 신호를 비교한 뒤 소정의 크레인 구동속도를 출력하게 된다.

상기 전류제어기(50)는 상기 속도제어기(40)를 거친 전류 신호로부터 지령치를 설정하는 한편, 상기 유도전동기(20)로부터 유입되는 전류값과 비교하여 인버터 구동전류를 발생하게 된다.

상기 부하토오크 관측기(60)는 상기 펄스제너레이터(30)로부터 출력되는 모터조건과,상기 유도전동기(20)에서 입력되는 전압,전류로부터 얻어진 구동조건에 따라 부하토오크를 추정한다.

상기 부하토오크/부하하중 변환기(70)는 상기 부하토오크 관측기(60)로부터 추정된 부하토오크로부터 산술적 연산을 행한 뒤 부하하중을 계산하여 그 계산값을 출력한다.

부하하중 표시장치(80)은 상기 부하하중으로 변환된 값을 운전자에게 즉시 알려주어 크레인 운전의 원활함을 주게 된다.

이와같이 이루어진 본 발명은 크레인에서 부하로 작용하는 수직부하를 실제값으로 측정하여 부하토오크를 추정하고 추정된 부하토오크로부터 부하하중 데이터를 얻어 실제 부하를 권상/권하 작동시키면서 실시간에 맞는 작업을 할 수 있어 작업자가 부하하중에 맞는 크레인 운전을 할 수 있으므로 부하하중에 적정한 속도로서 정확하고도 충격없는 안전 운전이 가능하게 되어 종래 로드셀을 이용한 부하하중 측정방법에의한 운전방법이 갖는 반복적 눈금 조정이 필요없게 되었고, 부하하중의 대소에 무관하게 일정한 속도로서 크레인 이동속도를 유지하게 되는 효과가 있다.

Claims

부하하중을 측정하여 크레인 권상/권하용 인버터에 소정의 속도제어를 하기 위한 크레인 수직부하 하중측정장치에 있어서,

크레인에 전달된 부하를 속도제어기의 지령에 따른 속도로 부하를 권상/권하시키기위한 인버터;

상기 인버터에 접속된 크레인의 권상/권하시의 인버터 동력에 따라 구동되는 유도전동기;

상기 유도전동기와 연동되면서 인버터 구동상태를 펄스파형으로 변환시켜 상기 속도제어기에 피이드백시켜 상기 속도제어기의 1차 설정 속도와 비교출력을 하도록 하기 위한 펄스제너레이터;

운전자에 의하여 판단된 부하에 따른 속도와 상기 펄스제너레이터의 피이드백 신호의 차이를 비교한 뒤 소정의 크레인 구동속도를 출력하기 위한 속도제어기;

상기 속도제어기를 거친 전류 신호로부터 지령치를 설정하는 한편, 상기 유도전동기로부터 유입되는 전류값과 비교하여 인버터 구동신호를 발생하기 위한 전류제어기;

상기 펄스제너레이터로부터 출력되는 모터 속도조건과,상기 유도전동기에 입력되는 모터 파라메터,전압,전류로부터 얻어진 구동조건에 따라 부하토오크를 추정하기 위한 부하토오크 관측기;

상기 부하토오크 관측기로부터 추정된 부하토오크로부터 산술적 연산을 행한 뒤 부하하중을 계산하여 그 계산값을 출력하기 위한 부하토오크/부하하중 변환기; 및

상기 부하하중으로 변환된 값을 알려주기 위한 부하하중 표시장치를 포함하여 이루어지는 크레인 수직부하 하중측정장치.