KR20000066572A - 크레인 자동 흔들림 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

이 발명은 자동 흔들림 방지 시스템을 갖는 크레인에 관한 것으로, 각도센서부, 각도센서연산부, 트롤리부 및 주제어반부를 포함한다. 각도센서부는 로프에 매달린 중량물의 흔들림 각도를 측정하기 위한 센서부를 구비하며, 각도센서연산부는 입력된 중량물의 흔들림 각도를 연산하여 출력한다. 트롤리부 및 주제어반부는 속도명령값이 입력되면 중량물의 높이에 따른 주기 데이터를 토대로 가감속으로 인한 흔들림이 발생되지 않도록 트롤리 속도를 연산하여 트롤리부를 구동한다. 또한, 상기 트롤리부의 속도가 일정 범위내로 감소하면, 중량물의 흔들림 각도를 입력받아 폐회로 제어를 실시하여 흔들림이 발생되지 않도록 그에 따른 트롤리 속도를 보정하게 되므로 바람이나 진동 등의 외란으로 발생된 작은 흔들림까지도 방지할 수 있다.

Description

크레인 자동 흔들림 방지 시스템{Automatic anti-sway system for crane}

이 발명은 크레인(crane)에 관한 것으로서, 특히 컨테이너(container) 크레인또는 천정크레인에서 로프에 중량물을 매달고 운전할 때, 정교한 제어를 위해 흔들림(sway)을 방지하는 크레인 자동 흔들림 방지 시스템에 관한 것이다.

컨테이너 크레인은 국가간의 수출과 수입을 하기 위하여 부두에서 선박을 이용하여 컨테이너 박스 단위로 물건을 운반, 하역하는데 사용하며, 또한 천정크레인은 공장이나 산업설비 현장에서 철근 또는 기계장비와 같은 무거운 중량물을 이동할 때 사용하는데, 로프에 매달린 채로 운전되므로 트롤리가 가속을 한 후 원하는 속도에 도달할 때 또는 감속 후 정지할 때 로프에 매달린 중량물의 이동으로 인한 흔들림, 크레인 자체의 진동, 외풍 또는 기타의 이유로 인해 흔들림이 발생한다.

이로 인해, 종래에는 로프에 매달린 중량물을 이동시킬 때 흔들림을 제거하기 위하여 운전자의 수동조작에 의존했으나, 정지된 후 남은 흔들림을 제거하기 위하여 운전자가 재조작을 해야 했기 때문에 숙련된 기술이 필요하고 이에 따른 많은 시간이 소요되었다. 또한, 로프에 매달린 중량물의 흔들림으로 인하여 작업자의 안전에 문제가 되고 크레인의 마모도 심화되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로프에 매달린 중량물을 이동시킬 때 흔들림을 방지하는 자동 흔들림 방지 시스템을 제공하는 것이다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 크레인의 외관도.

도2는 이 발명의 실시예에 따른 크레인의 구성도.

도3은 이 발명의 실시예에 따른 크레인의 가감속 제어시의 제어속도의 그래프.

이러한 과제를 해결하기 위하여 이 발명의 크레인은 각도센서부, 각도센서연산부, 트롤리부 및 주제어반부를 포함한다.

각도센서부는, 로프에 매달린 중량물의 각도를 검출하기 위한 장치이며, 각도센서연산부는 각도센서부로부터 아날로그 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 연산한 후 중량물의 흔들림에 대한 각도를 감지한다.

트롤리부 및 주제어반부는 속도명령값이 입력되면 중량물의 높이 데이터를 토대로 가감속으로 인한 흔들림이 발생되지 않도록 트롤리 속도에 따라 가감속 시간을 계산하여 트롤리부를 구동하게 된다. 또한 트롤리부의 속도가 일정 범위내로 감소하면 중량물의 각도 변위를 입력받아 흔들림에 따른 트롤리 속도를 보정하게 되므로 작은 흔들림까지도 제어하게 된다.

이렇게 함으로써, 중량물의 높이에 따른 흔들림 주기를 계산하여 트롤리의 가감속 제어와 중량물의 흔들림에 따른 각도 변위를 입력받는 폐회로 제어를 실시하여 트롤리의 속도를 제어하게 되므로 바람이나 진동등의 외란에 의한 미세한 흔들림까지도 방지할 수 있다.

그러면, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 크레인의 외관도이고,

도2는 이 발명의 실시예에 따른 크레인의 구성도이다.

도1 또는 도2에서와 같이, 이 발명의 실시예에 따른 크레인은, 중량물 고정부(200), 각도센서부(300), 각도센서연산부(400), 트롤리부(100) 및 주제어반부(500)를 포함한다.

중량물 고정부(200)는 이동하고자 하는 물체를 고정하기 위한 것이며 트롤리의 이동과 함께 로프에 매달린 채 이동되며, 주로 무게가 큰 물건(220)를 운반하는데 사용된다. 각도센서부(300)는 중량물의 흔들림 각도를 포착하여 그 신호를 출력한다. 각도센서연산부(400)는 각도센서부로부터 각도 편차신호를 입력받아 연산한 후 중량물 고정부(200)의 흔들림에 대한 각도를 감지한다.

트롤리부(100) 및 주제어반부(500)는 속도 명령값이 입력되면 가감속구간에서 가감속으로 인하여 큰 흔들림이 발생된 것을 중량물 고정부(200)의 높이 및 트롤리 운전 속도에 따라 가감속 시간을 계산하여 이에 따라 트롤리부(100)를 구동하게 되므로 중량물 고정부의 흔들림을 제어하게 된다. 또한 상기 중량물 고정부(200)의 속도가 일정 범위 내로 감소하면, 남아있는 흔들림에 의한 각도센서부의 각도 변위와 중량물 고정부(200)의 높이에 따라 트롤리 속도를 보정하게 되므로 미세한 흔들림까지도 제어하게 된다.

그러면, 이러한 구성을 가진 이 발명의 실시예에 따른 컨테이너 크레인의 동작에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저 운전자에 의해 전원이 인가되면, 이 발명의 실시예에 따른 크레인의 동작이 시작된다.

실제로 크레인의 운전자는 트롤리 속도를 제어하고 선박에 실려 있는 컨테이너 박스(220)의 하역작업을 실행한다.

트롤리부(100)는 운전사의 트롤리 속도 명령값을 입력받고, 또한, 로프길이 측정장치(110)로부터 중량물 고정부(200)의 로프 길이를 입력받아 가감속 경로 제어를 실시하여 로컬 네트워크상에서 주제어반에 송신한다.

가감속 경로 제어에서는 트롤리 운전 시작 시 일차 가속한 후 발생되는 흔들림을 흔들림의 반주기 후에 다시 이차 가속을 함으로써 일차가속 시 발생된 흔들림을 상쇄시키는 제어를 행한다. 즉, 운전자로부터 트롤리 속도 명령이 입력되면, 중량물 고정부의 높이를 계산한 후에 필요한 일차 가감속 시간을 계산하고, 다시 이차 가감속점을 구하게 된다.

다음, 이러한 과정에 의해 얻어진 가감속 경로에 따라 주제어반부(500)는 운전 명령을 출력하며, 이 명령에 따라 트롤리 드라이브가 구동되어 트롤리부(100)가 이동된다. 트롤리부가 이동되는 과정에서 운전자가 입력한 트롤리 속도 명령에 따라 가감속 경로 제어를 통한 트롤리 속도를 흔들림 각도와 함께 도3에 도시하였다.

이 상태에서 중량물 고정부(200)의 속도가 일정 범위 내로 감소하면, 주제어반부(500)는 각도센서연산부를 통해 중량물 고정부의 흔들림 각도를 궤환받는 폐회로 제어를 실시하게 된다. 여기서, 속도를 이용하여 폐회로 제어시점을 결정하지 않고, 목표점과의 거리를 이용하여 결정하는 것도 가능하다.

각도센서로부터 흔들림 각도를 입력받는 과정은 다음과 같다.

먼저, 각도센서부(300)는 중량물 고정부(200)의 각도 변위를 감지하여 신호를 출력하고, 각도센서연산부(400)는 각도센서로부터 중량물 고정부의 흔들림 각도 즉, 수직방향과의 오차를 검출하여 트롤리부(100)로 출력한다.

다음, 트롤리부(100)는 운전자가 입력한 트롤리 속도 명령과 흔들림 각도에 따른 보정값을 계산하여 출력한다.

다음, 주제어반부(500)는 트롤리부(100)로부터 입력받은 값을 기초로 트롤리 드라이브(510)를 구동시켜 흔들림이 방지된 제어가 가능하게 된다.

여기서, 폐회로 제어는 항시 이용할 수 있으나, 흔들림 방지를 위하여 빈번한 왕복 움직임으로 인한 운전자에게 주는 불편함을 줄이기 위해 정밀한 제어가 요구되는 트롤리 운전 시 목표점에 가까워 졌을 경우에만 동작하도록 한다.

물론 트롤리의 전체구간에서 폐회로 제어를 실시하여 안정적인 제어를 행할 수도 있다.

이상에서와 같은 이 발명의 실시예는 다양한 변형예가 존재 가능하며, 각도 센서는 적외선 필터를 장착한 카메라 센서뿐 아니라 로프에 매달린 중량물의 각도를 측정할 수 있는 여러가지 센서를 포함하여 물체의 흔들림을 제어하는 것이 가능하다.

이상에서와 같이, 이 발명의 실시예에서, 가감속 제어 및 폐회로 제어를 이용하여 바람이나 진동 등에 의한 중량물 고정부의 작은 흔들림을 방지하여 작업의 생산성을 향상하고 작업중 위험을 감소시키며 기계의 마모를 감소시킬 수 있다. 또한, 이와 같은 장치를 통하여 흔들림이 없는 크레인 운전이 가능하므로 정확한 목표 위치의 이동이 요구되는 무인 크레인의 자동운전에 쉽게 응용할 수 있다.

Claims (3)

1. 중량물 고정부의 각도를 측정하기 위한 각도센서부;

   상기 각도를 입력받아 각도센서부의 변위를 감지하는 각도센서연산부;

   입력된 속도명령으로 중량물 고정부의 높이에 따라 속도 보정값을 출력하는 트롤리부 및 주제어반부를 포함하는 자동 흔들림 방지 시스템.
2. 제1항에서,

   상기 각도센서를 이용하여 트롤리부로부터 속도 보정값에 따라 폐회로 제어를 실시하고, 그 결과값에 따라 트롤리부를 구동하기 위한 주제어반부를 포함하는 크레인.
3. 제1항에서,

   상기 트롤리 속도값이 입력되면, 중량물 고정부의 높이에 따라 가감속 시간을 계산하고 이에 따라 트롤리부를 구동하고, 줄량물 고정부의 속도가 일정 범위 내로 감소하면, 트롤리부로부터의 속도 보정값에 따라 폐회로 제어를 실시하고, 그 결과값에 따라 트롤리부를 구동하는 주제어반부를 포함하는 크레인.