KR20010026919A - 크레인 추락 및 과부하방지 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 마그네틱 스위치가 융착되어 호이스트 권상 및 권하 중지시에 브레이크가 클로즈되지 않거나, 크레인 주행 및 정지시에 상기 브레이크가 동작되지 않을 경우 이를 감지하는 입력부와, 입력부가 크레인 주행 및 정지시에 브레이크가 동작되지 않을 경우 이를 감지하였을 때 그 시간을 측정하며 그 시간이 기준시간이 이상이 되면 차단신호를 출력하는 타이머부와, 타이머부가 출력하는 차단신호에 의해 크레인에 공급되는 전원을 차단하여 모터의 과부하 및 호이스트의 추락을 방지할 수 있는 크레인 전원 차단회로를 구비함으로써, 천정크레인 싸이리스터 오동작, 직류마그네트 브레이크 전자접촉기 팁 융착, 권상 및 권하시 발생되는 과부하 요인을 신속 정확하게 판별하여 사전에 천정크레인을 정지시키므로서 작업중인 제품 추락 방지와 설비 소손을 미연에 방지하는 효과가 있다. 또한 일반 시퀀스 개조에 따른 정밀성과 오동작 빈도를 동작특성이 정밀, 정확하고 응답성이 빠른 정밀소자를 사용함으로서 오동작을 줄이고 정밀성을 향상시키며, 디지털 내장형 PCB로 제작이 가능하여 취부가 간단하므로 유사 천정크레인 장치에 활용가능하여 획기적인 효과를 가져올수 있다.

Description

크레인 추락 및 과부하방지 회로{A circuit for checking dropping and over loading in a crane}

본 발명은 크레인 추락 및 과부하방지 회로에 관한 것으로서, 브레이크 전자접촉기 팁 융착, 싸이리스터 오동작, 크레인 권상, 권하 운전시 크레이크 이상유무를 매 크레인 동작시마다 항시 감시하여 이상시 주 전원공급용 전자접촉기를 차단하여 제품추락 및 과부하 방지가 가능한 크레인 추락 및 과부하방지 회로에 관한 것이다.

일반적으로 천정기중기란 공장, 창고, 야외 저장소 등에서 천정에 일정한 간격을 두고 평행하게 설치된 주행로 상에서 수평이동 및 권상 및 권하 작업을 수행하는 장치이다.

산업현장에서 이용되고 있는 대부분의 대형 천정기중기(크레인)의 브래이크 시스템을 그 구조가 일반적인 브레이크 시스템과 다르다. 대형 천정기중기의 브레이크 시스템은 천정기중기가 동작하지 않고 있을 때에는 항상 클로즈(close)되어 있는 상태이고, 천정기중기가 동작할 때는 오픈(open)상태이다. 크로스 상태(닿힌 상태)는 브래이크 라이닝의 양측에 설치된 대형 스프링의 장력에 의하여 크로스 상태를 유지할수 있도록 한다. 오픈 상태에서는 스프링을 당겨서 브레이크 상태를 해재하게 된다. 상술한 구조의 브레이크 시스템을 일반적으로 B 타입의 브레이크 시스템이라고 한다. 이러한 B 타입의 브레이크 시스템에 관한 좀더 상세한 설명을 공지된 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

천정크레인에 이용되는 B 타입의 브레이크 시스템은 한번에 브레이크를 정지시키지 않고, 브레이크를 크로스 시키기 전에 회전체의 관성을 감소 시킨다음 정지시키게 된다. 이를 위하여 모터에 역전류를 보내어 모터를 순간적으로 역회전하도록 한다. 역회전에 의하여 모터의 관성력이 감쇠된 상태에서 브레이크를 크로스 시키게 된다. 이렇게 하므로서 브레이크 동작이 브드럽게 동작할수 있는 것이다. 이러한 브레이크 시스템은 엘리베이터에도 이용되어 출발과 정지를 브드럽게 하고 있다.

천정기중기의 모든 동작은 운전자 요구신호에 의해 가능하며 최우선적으로 주전원 공급 전자접촉기를 동작시키고 운전 요구신호에 따라 싸이리스터 제어(2)에 의해 요구동작 구동부와 크레이크를 동작시킨다.

도 1은 종래의 크레인 브레이크 시스템회로를 나타내는 것을 구 동작응 다음과 같다.

제어장치(1)의 제어에 따라서 2KA 릴레이(3)가 여자되면, 2KA 릴레이 A 접점(3a)이 온되고, 2KC 릴레이(6)가 여자됨에 따라 2KC 릴레이 A접점(6c)이 온되어 싸이리스터(7a)를 턴온되게 하여 모터(7)를 구동하게 된다.

한편, 싸이리스터(2)의 동작에 의하여 2KD 릴레이(4)가 여자됨에 따라 2KD 릴레이 A접점(4a)이 온되고, 2KD 릴레이 A 접점(4a)이 온됨에 따라 2KB 릴레이(5)가 여자된다. 2KB 릴레이(5)가 여자 여자되게 함과 동시에 2KB 릴레이 A 접점(5a)가 온 되어 브레이크(8)를 구동하게 된다.

상술한 회로에서 모터(7)가 구동되면 브레이크(8)는 오픈되어야 한다. 왜냐하면 상술한 바와 같이 천정크레인의 브레이크 시스템은 B 타입이기 때문이다. 만약 모터(7)가 구동되고 있는 상태에서 계속해서 브레이크가 열리지 않는 상태가 된다면 모터에는 과부하가 걸릴 것이다. 또한 모터가 정지한 경우에 브레이크가 닿히지 않는 다면 사고의 위험이 있다. 이러한 브레이크의 오동작은 마그네틱 콘넥터의 접점이 기계적으로 온 오프를 계속하여 반복하다 보면 팁이 융착되어 오동작을 하기 때문이다.

또한 상술한 브레이크 시스템은 운전자 요구 신호에 의해 싸이리스터에서 정상적인 직류마그네트 브레이크 출력신호를 발생시키지 못할 경우에 브레이크 오픈 지령을 주지 못해 과부하에 의한 설비소손이 발생되고, 정상출력이 발생되어 직류마그네트브레이크가 오픈된 후 직류마그네트브레이크용 전자접촉기 팁이 융착되어 있음으로 인해 크레인 정지 신호에 의하여 크레인이 정지한 상태에서 크레인의 브레이크가 닿히지 않아 물체가 추락할 우려까지 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 브레이크 전자접촉기 팁 융착, 싸이리스터 오동작, 크레인 권상, 권하 운전시 크레이크 이상유무를 매 크레인 동작시마다 항시 감시하여 이상시 주 전원공급용 전자접촉기를 차단하여 제품추락 및 과부하 방지가 가능한 크레인 추락 및 과부하방지 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적은, 상기 마그네틱 스위치가 융착되어 호이스트 권상 및 권하 중지시에 브레이크가 클로즈되지 않거나, 크레인 주행 및 정지시에 브레이크가 동작되지 않을 경우 이를 감지하는 입력부와, 입력부가 크레인 주행 및 정지시에 브레이크가 동작되지 않을 경우 이를 감지하였을 때 그 시간을 측정하며 그 시간이 기준시간이 이상이 되면 차단신호를 출력하는 타이머부와, 타이머부가 출력하는 차단신호에 의해 크레인에 공급되는 전원을 차단하여 모터의 과부하 및 호이스트의 추락을 방지할 수 있는 크레인 전원 차단회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 추락 및 과부하방지 회로에 의하여 달성된다.

도 1은 종래의 크레인 브레이크 시스템회로를 나타내는 도면.

도 2는 마그네틱 콘넥터 팁 융착및 싸이리스터에 의한 오동작을 설명하기 위한 회로도.

도 3은 크래인의 과부하를 방지 원리를 설명하기위한 회로도.

도 4는 본 발명에 따른 크레인 제품 방지 및 과부하 회로를 나타내는 도면.

도 5은 본 발명에 따른 크레인 제품 추락방지 회로의 실체도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

TX 릴레이: 34 R1 릴레이: 39

X1 릴레이: 41 X2 릴레이: 50

X3 릴레이: 60 제 1트랜지스터: 43

제 2트랜지스터: 52 제 3트랜지스터: 58

제 4트랜지스터: 51

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명은 설명한다.

본 발명에서는 크레인이 운전시에 마그네틱 콘넥터 팁 융착, 싸이리스터 오동작, 권상 및 권하시 발생되는 과부하가 발생하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 크레인을 구동하다가 정지한 상태에서는 브레이크가 클로즈 되어야 한다. 클로즈 되지 않을 경우에는 크레인의 호이스트가 호이스트 단부의 물체 자중에 의하여 하부로 떨어지게 된다. 본 발명과 관련되 브레이크 시스템은 호이스트를 상하로 리프링하는 경우를 들어 설명하기로 한다.

도 2는 마그네틱 콘넥터 팁 융착및 싸이리스터에 의한 오동작을 설명하기 위한 회로도로서, 전체적인 회로에 대한 설명은 후술한다. 크레인의 모터가 정지한 경우에는 브레이크는 클로즈 상태가 되어야 한다. 왜냐하면 크레인에 이용되는 브레이크 시스템은 상술한 바와 같이 일반적인 브레이크 시스템과 그 동작이 반대로 되어 있기 때문이다. 다시 말해서 모터가 구동중에는 전자석등에 의하여 브레이크를 오픈 시키고 있다.

모터가 구동하지 않으면 브레이크를 탄성스프링 등에 의하여 복귀시켜 브레이크 라이닝이 구동부를 가압하여 구동부를 정지시키고 있어야 한다. 이러한 방식을 채택하고 있는 것은 대형크레인의 경우 안전성을 확보하기 위한 것이다.

크레인을 권상하던 도중에 크레인을 권상을 중지하여야 할 경우에 싸이리스터(2)에서는 브레이크 클로즈 신호를 보내게 된다. 이 신호에 의하여 브레이크 마그네틱 콘넥터 A 접점(11)이 오프되어 브레이크를 클로즈 시킨다. 그러나 브레이크 마그네틱 커넥터 A 접점(11)이 팁에 의하여 융착되고 마스타 릴레이 A 접점(10)이 온 상태를 유지하게 되면 타이머에서는 브레이크 마그네틱 커넥터 A 접점(11)이 온 되어 있는 시간을 감지하게 된다.

이후에 온 상태를 유지하는 시간이 1.2초 이하인 경우에는 정상적으로 브레이크가 클로즈 되고, 1.2초 이상인 경우에는 타이머 릴레이 접점(13)이 오프됨과 동시에 메인 커넥터(14)를 오프시킨다. 이후에 메인 커넥터 A 접점(18)이 오프되어 크레인에 공급되는 전원을 차단하게 된다.

한편, 브레이크 마그네틱 콘넥터의 A 접점(11)이 융착되지는 않았으나, 싸이리스터(2)의 이상으로 크레인 권상을 중지하였음에도 불구하고, 마스타 릴레이 A 접점(10)이 온 상태를 유지하고 브레이크 릴레이 A 접점(11)이 오프 되지 않고 있으면 이를 타이머(12)에서 감지하게 되고, 1.2초 이내이면 브레이크는 정상적으로 클로즈되고, 1.2초 이상이면 타이머 릴레이 접점(13)이 떨어지게 되고, 이로 인하여 마그네틱 커넥터(14)는 오프되며, 마그네틱 커넥터(14)가 오프됨에 따라 마그네틱 커넥터 A 접점(18)이 오프되어 주 전원을 차단하게 된다.

한편, 미설명부호 15는 비상 정지 스위치이고, 16은 오프 스위치이고, 17은 온 스위치이다.

도 3은 크래인의 과부하를 방지 원리를 설명하기 위한 회로도로서, 권상 및 권하시에 발생하는 과부하에 대하여 설명한다.

권상 또는 권하 릴레이 A 접점(20)이 온 된 상태에서는 브레이크 릴레이 B 접점(21)은 오프되어야 한다. 만약 권상 또는 권하 릴레이 A 접점(20)이 온 된 상태에서 브레이크 릴레이 A 접점이 계속하여 온 상태를 유지하고 있다면 타이머(22)에서 온 상태를 유지하고 있는 시간을 감지한다. 타이머(22)에서 감지되는 시간이 1.2 초 이상이면 타이머 릴레이 점점(23) 이 오프되어 마그네틱 커넥터(24)를 오프시킨다. 마그네틱 커넥터(24)가 오프됨에 따라 마그네틱 커넥터 A 접점(28)이 오프되어 메인전원을 차단하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 크레인 제품 추락 및 과부하 회로를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 크레인 제품 추락방지 회로의 실체도를 나타내는 도면으로서, 본 발명의 입력부(30)에는 브레이크 릴레이 A 접점(11,11A)과 마스타 릴레이 A 접점(10,10a)이 PCB 내의 타이머로 연결된다. 또한 브레이크 릴레이 B접점(21,21a)과 권상 및 권하 릴레이 A접점(20,20a)이 타이머(22)로 연결되며, 각각의 접점들이 하는 역활은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.

정류회로(32)의 입력단자는 교류전압 입력단자(31)에 각각 접속되고, 상기 정류회로(32)의 출력단자는 출력단자(+) 및 접지에 각각 접속된다. 상기 출력단자(+) 및 접지간에는 A 접점(33)과 TX릴레이(34)가 직렬 접속되고, 상기 A 접점(33)간에는 푸쉬버픈 스위치(35)가 병렬접속된다. 상기 출력단자(+) 및 제 1 노드(N1)간에는 리셋 스위치(36)와 R1 릴레이의 A 접점(37)이 직렬 접속되고, 상기 노드(N1) 및 상기 접지간에는 R1 릴레이(39)가 접속된다. 또한 상기 출력단자(+) 및 접지간에는 X1 릴레이(41)및 제 1트랜지스터(43)가 직렬 접속되는데, 상기 X1 릴레이(41)에는 콘덴서(42)가 병렬 접속되고, 상기 제 1 트랜지스터(43)의 게이트는 저항(45)를 통해 제 2 노드(N2)로 접속된다. 상기 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2)간에는 R1 릴레이의 A 접점(40)이 접속되고, 상기 제 2 노드(N2) 및 접지간에는 저항(46)이 접속된다. 상기 출력단자(+) 및 접지간에는 X2 릴레이(50) 및 제 2 트랜지스터(52)가 직렬접속되는데, 상기 X2 릴레이(50)에는 콘덴서(49)가 병렬 접속되고, 상기 제 2 트랜지스터(52)의 게이트는 제 5 노드(N5)에 접속되며, 상기 제 5 노드(N5) 및 제 2 노드(N2)간에는 저항(45)가 접속되며, 상기 제 5 노드(N5) 및 접지간에는 게이트가 X3 릴레이의 A 접점(48)을 통해 상기 출력단자(+)에 접속된 제 4 트랜지스터(51)가 접속된다.

상기 출력단자(+) 및 접지간에는 푸쉬버튼 스위치(55)와 저항 R6(56)이 직열로 접속되며, 상기 출력단자(+) 및 접지간에는 X3 릴레이 및 X3 릴레이 A 접점(61) 과 X1 릴레이 A 접점(62)이 직열로 접속된다. 한편, 제 4노드(N4)와 접지간에는 제 3트랜지스터(58)가 접속되며, 제 3노드(N3)와 제 3트랜지스터(58)의 게이트 간에는 저항 R7(57)을 통하여 접속된다. X3 릴레이(60)에는 콘덴서(59)가 병열로 접속된다.

이하, 크레인 추락방지 및 과부하방지 회로의 동작순서를 설명한다.

상술한 입력부(30)에서 보내온 신호에 의하여 타이머(12)에서 1.2초 이상의 시간을 감지하게 되면, 그 신호는 A접점(33)을 온 상태가 되도록 한다. A접점(33)이 온 됨에 따라 TX 릴레이(34)가 여자된다. 이후에 TX 릴레이 A 접점(38)이 온되고, 전원이 오프 스위치 36을 통하여 R1 릴레이(39)에 인가되어 R1 릴레이(39)가 여자된다. R1 릴레이(39)가 여자됨에 따라 R1 릴레이의 A 접점(37,40)이 모두 온 상태가 된다.

R1 릴레이 A 접점(40)이 온 됨에 따라 제 1트랜지스터(43) 및 제 2트랜지스터(52)의 베이스에 트랜지스터 동작가능한 전원이 인가된다. 제 1및 제 2트랜지스터(43,52)의 베이스에 트랜지스터 동작가능한 전류가 인가됨에 따라 제 1및 제 2트랜지스터(43,52)의 콜렉터로부터 에미터로 전류가 흘러 제 1및 제 2트랜지스터는 턴온 상태가 된다.

제 1및 제 2트랜지스터(43,52)가 턴온 됨에 따라 X1 릴레이(41) 및 X2 릴레이(50)가 여자된다. X1 릴레이(41)가 여자됨에 따라 X1 릴레이의 A 접점(62)이 온 상태가 되고, X2 릴레이(50)가 여자됨에 따라 이상신호를 알리는 부저가 울리게 된다. 도시되지는 않으나 X2 릴레이(50)이가 여자됨에 따라 이와 연결된 부져부에 접점을 온 시키게 되고 계속하여 부져가 울리게 된다. 한편, X1 릴레이(41)가 여자됨에 따라 크레인 주 전원전압에 연결된 접점을 오프시키므로서 크레인에 공급되는 전원을 차단하게 된다.

이상태에서는 경보가 계속 울리게 된다. 이후에 푸쉬 버튼 스위치(55)를 누르면 제 3트랜지스터(58)의 베이스에 트랜지스터 동작가능한 전류가 인가된다. 이로 인하여 제 3트랜지스터(58)는 턴온된다. 제 3트랜지스터(58)가 턴온됨에 따라 X3 릴레이(60)가 여자된다. 이와 동시에 X3 릴레이(60)의 X3 릴레이 A 접점(48)을 온시키게 된다. X3 릴레이 A 접점(48)이 온 됨에 따라 제 4트랜지스터(51)의 베이스에는 트랜지스터 동작가능한 전류가 인가되어 제 4트랜지스터(51)를 턴온시키게 되다.

제 4트랜지스터(51)가 턴온됨에 따라 제 2트랜지스터(52)의 에미터에 인가되는 전류는 트랜지스터 동작가능한 전류이하의 전류가 흐르게 된다. 따라서 제 2트랜지스터(52)가 턴오프 된다. 제 2트랜지스터(52)가 턴오프 됨에 따라 X2 릴레이(50)에 전원이 인가되지 않게 되고 X2 릴레이(50)가 오프됨에 따라 X2 릴레이(50)에 의하여 구동되는 부져는 오프된다.

리셋 스위치(36)를 누르게 되면 R1 릴레이(39)에 전원이 인가되지 않게 되고, 결국 X1 릴레이에 전원이 인가되지 않게 된다. 이로 인하여 X1 릴레이(41)에 의하여 크레인이 공급되던 주전원이 차단이 중단되고, 전원이 공급되어 다시 동작할수 있는 상태가 된다.

본 발명에 의하여 천정크레인 싸이리스터 오동작, 직류마그네트 브레이크 전자접촉기 팁 융착, 권상 및 권하시 발생되는 과부하 요인을 신속 정확하게 판별하여 사전에 천정크레인을 정지시키므로서 작업중인 제품 추락 방지와 설비 소손을 미연에 방지하는 효과가 있다. 또한 일반 시퀀스 개조에 따른 정밀성과 오동작 빈도를 동작특성이 정밀, 정확하고 응답성이 빠른 정밀소자를 사용함으로서 오동작을 줄이고 정밀성을 향상시키며, 디지털 내장형 PCB로 제작이 가능하여 취부가 간단하므로 유사 천정크레인 장치에 활용가능하여 획기적인 효과를 가져올수 있다.

Claims (1)

1. 크레인의 호이스트 권상 및 권하시 동작하는 브레이크와, 크레인의 주행 및 정지시 동작하는 브레이크 동작을 제어하기 위한 다수의 마그네틱 스위치를 포함하는 회로에서,

   상기 마그네틱 스위치가 융착되어 상기 호이스트 권상 및 권하 중지시에 브레이크가 클로즈되지 않거나, 상기 크레인 주행 및 정지시에 상기 브레이크가 동작되지 않을 경우 이를 감지하는 입력부와,

   상기 입력부가 상기 크레인 주행 및 정지시에 상기 브레이크가 동작되지 않을 경우 이를 감지하였을 때 그 시간을 측정하며 그 시간이 기준시간이 이상이 되면 차단신호를 출력하는 타이머부와,

   상기 타이머부가 출력하는 차단신호에 의해 크레인에 공급되는 전원을 차단하여 상기 모터의 과부하 및 상기 호이스트의 추락을 방지할 수 있는 크레인 전원 차단회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 크레인 추락 및 과부하 방지 회로.