KR200270085Y1 - 크레인 과부하 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 크레인 과부하 방지장치에 관한 것으로, 붐(2,4)의 신축길이를 측정하는 붐길이센서(10)와, 붐(2,4)이 기울어진 각을 측정하는 붐각도센서(20)와, 기복실린더(5)의 내부압력을 측정하는 하중검출부, 상기 하중검출부 및 붐길이센서(10), 붐각도센서(20)로부터 입력값을 수신하는 입력부(40), 붐의 자중에 의한 모멘트값과 기복실린더(5)에 걸리는 모멘트값을 토대로 붐의 인양하중을 연산하는 연산부(50), 검출된 인양하중값과 정격하중을 비교하여 인양하중에 의한 모멘트값이 감소하는 방향으로 크레인이 동작하도록 전기신호를 출력하는 출력제어부(60)로 이루어져, 크레인의 인양하중을 압력센서 차압방식으로 검출하고 정격하중과 비교 연산하여 크레인의 동작을 제어하므로써 운전자의 부주의에 의한 크레인의 안전사고를 방지하고 크레인의 수명단축을 방지할 수 있도록 된 것이다.

Description

크레인 과부하 방지장치{ A overload-detector of crane }

본 고안은 크레인의 안전장치에 관한 것으로, 특히 인양하중을 압력센서를 이용한 차압검출방식으로 측정하여 붐에 걸리는 과부하를 방지하도록 된 크레인 과부하 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 크레인은 선단에 매달려 설치된 작업장치로 하중을 들어 올린 후 위치를 이동시키는 중장비로, 통상 차량의 프레임에 고정설치된 컬럼과, 상기 컬럼에 메인샤프트를 힌지축으로 회전가능하게 결합되는 메인붐과, 상기 메인붐에 인출가능하게 삽입되는 복수개의 다단붐, 상기 다단붐의 선단에서 하중물을 인양하는 인양기구, 상기 인양기구를 상하방향으로 들어 올리는 권취드럼, 상기 메인붐을 상하방향으로 들어 올리는 기복실린더로 구성되어 있다.

종래의 크레인은 기복실린더로 메인붐을 들어 올리거나 내리게 되고 권취드럼으로 하중체를 인양하게 되므로, 인양하중이 과다할 경우 기복실린더와 권취드럼에 과부하가 발생하는 문제점이 있었다.

특히, 크레인은 다단붐이 인출정도와 메인붐의 기울기에 따라 작용점에서의 모멘트값이 달라지고 그로 인해 인양할 수 있는 정격하중이 달라지므로 이를 고려하지 않고 운전을 하다보면 크레인이 전복되는 등 안전사고가 발생하는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기한 바의 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 크레인의 인양하중을 압력센서 차압방식으로 검출하고 정격하중과 비교 연산하여크레인의 동작을 제어하므로써 크레인의 안전사고를 방지하고 수명단축을 방지할 수 있도록 된 크레인 과부하 방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 붐의 신축길이를 측정하는 붐길이센서와, 붐이 기울어진 각을 측정하는 붐각도센서와, 기복실린더의 내부압력을 측정하는 하중검출부, 상기 하중검출부 및 붐길이센서, 붐각도센서로부터 입력값을 수신하는 입력부, 붐의 자중에 의한 모멘트값과 기복실린더에 걸리는 모멘트값을 토대로 붐의 인양하중을 연산하는 연산부, 검출된 인양하중값과 정격하중을 비교하여 인양하중에 의한 모멘트값이 감소하는 방향으로 크레인이 동작하도록 전기신호를 출력하는 출력제어부를 포함하여 이루어진 구조이다.

따라서, 크레인의 인양하중을 압력센서 차압방식으로 검출하고 정격하중과 비교 연산하여 크레인의 동작을 제어하므로써 크레인의 과부하를 방지하게 되는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 크레인 과부하 방지장치가 장착된 크레인을 나타낸 개략적 좌측면도,

도 2는 본 고안에 따른 크레인 과부하 방지장치의 하중 검출기를 나타낸 개략적 우측면도,

도 3은 본 고안의 작동상태를 나타낸 개념도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 컬럼 2 : 메인붐

3 : 메인샤프트 4 : 다단붐

5 : 기복실린더 6 : 인양기구

7 : 권취드럼 10 : 붐길이센서

11 : 로우프 20 : 붐각도센서

31 : 제1압력센서 32 : 제2압력센서

40 : 입력부 50 : 연산부

60 : 출력제어부 70 : 디스플레이장치

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 크레인 과부하 방지장치가 장착된 크레인을 나타낸 개략적 좌측면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 크레인 과부하 방지장치의 하중 검출기를 나타낸 개략적 우측면도이며, 도 3은 본 고안의 작동상태를 나타낸 개념도이다.

본 고안에 따른 크레인 과부하 방지장치는, 붐이 신장되거나 신축된 길이를측정하는 붐길이센서와, 붐이 들어 올려진 각도를 측정하는 붐각도센서 및, 기복실린더(5)내의 압력을 측정하는 하중검출부, 상기 각 센서의 측정값을 수신하는 입력부(40), 그 입력값을 토대로 인양하중을 연산하는 연산부(50), 그 연산값을 토대로 제어신호를 출력하는 출력제어부(60)를 포함한다.

크레인은 통상 차량의 프레임에 고정설치된 컬럼(1)과, 상기 컬럼(1)에 메인샤프트(3)를 힌지축으로 회전가능하게 결합되는 메인붐(2)과, 상기 메인붐(2)에 인출가능하게 삽입되는 복수개의 다단붐(4), 상기 다단붐(4)의 선단에서 하중물을 인양하는 인양기구(6), 상기 메인붐(2)을 상하방향으로 들어 올리는 기복실린더(5)를 포함한다.

상기 붐길이센서(10)는 메인샤프트(3)에서 인양하중이 작용하는 작용점까지의 거리를 측정하는 역할을 하는 것으로, 메인붐(2)에 회전가능하게 설치되고, 다단붐(4)의 선단에 로우프(11)를 연결하여 다단붐(4)과 함께 인출되는 로우프(11)의 길이를 측정하게 된다.

상기 붐각도센서(20)는 메인붐(2)과 다단붐(4)이 수평상태에서 기울어진 정도를 측정하는 역할을 하는 것으로, 메인붐(2)에 메인샤프트(3)와 인접하게 설치되고, 내부의 추가 기울어진 정도에 따라 저항값을 센싱하고 그 값을 전기적 데이타로 변환하여 붐기복각도를 측정하는 것이다.

상기 하중검출부는 상기 제1압력센서(31)와 제2압력센서(32)로 구성되고, 기복실린더(5)가 발휘하는 힘을 측정하는 역할을 하는 것으로, 제1압력센서(31)는 기복실린더(5) 내의 실린더몸체측 압력을 측정하고, 제2압력센서(32)는 피스톤측의압력을 측정하는 것이다.

즉, 상기 기복실린더(5)의 실린더몸체의 내부에는 피스톤이 피스톤로드와 함께 슬라이드이동가능하게 삽입설치되어 있는데, 실린더몸체의 내부에는 포트를 통해 주입되는 유체에 의해 실린더몸체 내부의 하부측벽과 피스톤에 걸리는 내부압력차가 발생하게 되고, 이 압력차는 피스톤이 메인붐(2)을 지지하는 힘으로 해석되며, 실린더몸체 내부의 하부측벽의 압력과 피스톤에 걸리는 압력을 제1압력센서(31)와 제2압력센서(32)로 각각 측정하게 되는 것이다.

상기 입력부(40)는 상기 제1압력센서(31)와 제2압력센서(32) 및 상기 붐길이센서(10), 붐각도센서(20)로부터 입력값을 수신하는 역할을 하는 것으로, 상기 제1압력센서(31)와 제2압력센서(32)로부터 기복실린더(5)내의 서로 다른 지점의 압력을 측정한 압력치를 전기신호로 입력받고, 상기 붐길이센서(10)로부터 메인붐(2)에서 다단붐(4)이 신장된 길이의 측정치를 전기신호로 입력받으며, 상기 붐각도센서(20)로부터 메인붐(2)이 수평상태에서 기울어진 각도에 대한 측정치를 전기신호로 입력받는다.

상기 연산부(50)는 상기 입력부(40)에 입력된 측정치를 토대로 인양하중을 연산하는 역할을 하는 것으로, 상기 붐길이센서(10)의 입력값과 붐각도센서(20)의 입력값을 토대로 컬럼(1)과 붐(2,4)의 결합부인 메인샤프트(3)를 중심으로 붐의 자중에 의한 모멘트값을 연산하며, 상기 제1압력센서(31)의 입력값과 제2압력센서(32)의 입력값의 차이값을 토대로 메인샤프트(3)를 중심으로 기복실린더(5)에 걸리는 모멘트값을 연산하고, 이상에서 얻어진 붐의 자중에 의한 모멘트값과 기복실린더(5)에 걸리는 모멘트값을 토대로 붐의 인양하중을 연산한다.

상기 연산부(50)는 메인붐(2)과 컬럼(1)의 결합부인 메인샤프트(3)에 작용하는 권상방향의 모멘트값과 권하방향으로 작용하는 모멘트값을 비교하여 연산하는 것으로, 즉, 인양하중을 인양하거나 조정하기 위해서는 메인샤프트(3)를 기준으로 기복실린더(5)에 의한 모멘트값이 붐(2,4)의 자중에 의한 모멘트값과 인양하중에 의한 모멘트값의 합과 같거나 커야 한다.

여기서, 상기 기복실린더(5)에 의한 모멘트값은 상기 입력부(40)에 입력된 제1압력센서(31)의 측정값과 제2압력센서(32)의 측정값의 차압값에 메인샤프트(3)에서 기복실린더(5)까지의 거리를 곱하여 구할 수 있게 된다.

또한, 상기 붐(2,4)의 자중에 의한 모멘트값은 붐(2,4)의 자체 하중에 메인샤프트(3)에서 붐(2,4)의 중심점까지의 거리를 곱하여 구할 수 있으며, 특히 각 다단붐(4)에 의한 모멘트값도 각 다단붐(4)의 중심점에서 메인샤프트(3)까지의 거리에 각 다단붐(4)의 자체 하중을 곱하여 구할 수 있다.

그리고, 상기 인양기구(6)로 인양되는 인양하중에 의한 모멘트값은 상기 붐각도센서(20)의 측정각도와 붐길이센서(10)의 측정치로부터 인양하중체의 수직선과 메인샤프트(3)사이의 최단거리를 구할 수 있고, 그 최단거리에 인양하중을 곱한 값이다.

따라서, 인양하중을 구하기 위해서는 메인샤프트(3)를 기준으로 기복실린더(5)에 의한 모멘트값이 붐(2,4)의 자중에 의한 모멘트값과 인양하중에 의한 모멘트값의 합과 같다고 하게 되면, 인양하중 만이 미지수가 되어 구할 수 있게 되는 것이다.

부연하면, 상기 연산부(50)는 상기 입력부(40)에 입력된 측정치를 이용하여 인양하중을 연산하도록 프로그램된 것이다.

상기 출력제어부(60)는 상기 연산부(50)에서 얻어진 인양하중값을 정격하중값과 비교하여 기복실린더(5)와 붐(2,4)을 신장시키는 붐인출기구 및 권취드럼(7)에 전기신호를 출력하는 역할을 하는 것으로, 인양하중값이 정격하중값보다 클 경우 상기 메인샤프트(3)를 중심으로 인양하중에 의한 모멘트값이 감소하는 방향으로 기복실린더(5)와 붐(2,4)이 동작되도록 전기신호를 출력하게 된다.

즉, 상기 출력제어부(60)는 측정된 인양하중과 정격하중을 비교하여 인양하중이 정격하중보다 클 경우, 기복실린더(5)의 압력이 증가하지 않도록 동작을 규제하게 되고 붐(2,4)을 정지시키거나 신축시키며, 권취드럼(7)의 작동을 멈추거나 역방향으로 회전시키게 되므로써 기복실린더(5)나 권취드럼(7)에 과부하가 걸리지 않도록 하게 되는 것이다.

따라서, 정격하중을 초과하면 과부하 방지장치가 작동하여 모멘트가 증가하는 방향의 작동은 차단하고, 모멘트가 감소하는 방향으로 작동케 하여 크레인을 안전한 상태로 복귀시킬 수 있게 되어 과부하를 방지하게 되는 것이다.

상기 출력제어부(60)는 인양하중과 규정하중의 비를 백분율로 계산하여 그 비율에 따라 크레인의 위험정도를 전기신호로 구분하여 크레인의 운전석에 설치되는 디스플레이장치(70)에 전기신호를 인가하므로써 운전자가 운전상태를 파악할 수 있도록 한다.

상기 디스플레이장치(70)는 크레인의 운전석에 설치되어 상기 출력제어부(60)에서 송출되는 전기신호에 따라 녹색등(정상), 황색등(경고), 적색등(규제)으로 표시하고, 경고음을 울려 운전자가 운전조건을 항상 파악할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 정격하중을 초과하여 인양작업을 할 경우 적색등과 경고음이 울리는 한편, 상기 출력제어부(60)에서 규제신호를 출력하여 기복실린더(5)에 장착된 덤프밸브의 솔레노이드밸브를 탱크포트로 개방하여 붐인출, 하중 인양 방향의 동작을 차단하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 크레인 과부하 방지장치에 의하면, 크레인의 인양하중을 압력센서 차압방식으로 검출하고 정격하중과 비교 연산하여 크레인의 동작을 제어하므로써 운전자의 부주의에 의한 크레인의 안전사고를 방지하고 크레인의 과부하를 방지하여 크레인의 수명단축을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 다단의 붐(2,4)을 신장시키고 기복실린더(5)로 붐(2,4)을 들어 올리며 권취드럼(7)으로 하중체를 인양하는 크레인에 설치되어, 크레인의 인양하중에 따라 운전조건을 제시하는 과부하 방지장치에 있어서,

   다단으로 된 붐(2,4)의 신축길이를 측정하는 붐길이센서(10)와;

   붐(2,4)이 수평상태에서 기울어진 각을 측정하는 붐각도센서(20)와;

   기복실린더(5)의 하부측벽에 가해지는 압력을 제1압력센서(31)로 측정하고, 피스톤측에 가해지는 압력을 제2압력센서(32)로 측정하는 하중검출부;

   상기 하중검출부의 제1압력센서(31)와 제2압력센서(32) 및 상기 붐길이센서(10), 붐각도센서(20)로부터 입력값을 수신하는 입력부(40);

   상기 붐길이센서(10)의 입력값과 붐각도센서(20)의 입력값을 토대로 컬럼(1)과 붐(2,4)의 결합부인 메인샤프트(3)를 중심으로 붐의 자중에 의한 모멘트값을 연산하며, 상기 제1압력센서(31)의 입력값과 제2압력센서(32)의 입력값의 차이값을 토대로 메인샤프트(3)를 중심으로 기복실린더(5)에 걸리는 모멘트값을 연산하고, 이상에서 얻어진 붐의 자중에 의한 모멘트값과 기복실린더(5)에 걸리는 모멘트값을 토대로 붐의 인양하중을 연산하는 연산부(50);

   상기 연산부(50)에서 얻어진 인양하중값을 정격하중과 비교하여 인양하중값이 정격하중값보다 클 경우 상기 메인샤프트(3)를 중심으로 인양하중에 의한 모멘트값이 감소하는 방향으로 기복실린더(5)와 붐(2,4)이 동작되도록 전기신호를 출력하는 출력제어부(60);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 크레인 과부하 방지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 출력제어부(60)의 출력신호를 입력받아 운전상태를 다양한 색깔의 표시등으로 나타내고, 인양하중이 정격하중을 초과할 경우 경고음을 울리는 디스플레이장치(70);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 크레인 과부하 방지장치.