KR20030006277A - 스태커 크레인 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 주행시 마스트가 한쪽으로 쏠리는 현상을 방지하고 정위치에 크레인을 정지시킬 수 있도록 하고, 웨이트발란서를 없앰으로서 구조를 단순화하고, 모터에 걸리는 부하는 도르레를 이용하여 줄일 수 있도록 된 스태커 크레인을 제공함에 있다.

이에 본 발명은, 주행레일에 놓여지는 하부프레임과 하부프레임에 설치되는 마스트, 마스트 상부에 설치되는 상부프레임, 마스트를 따라 승하강하는 캐리지를 포함하는 스태커 크레인에 있어서, 캐리지의 상단과 상부프레임에 스프로켓휠 또는 도르래를 설치하고, 마스트 일측에는 구동모터와 구동스프로켓휠 또는 드럼을 설치하여 체인 또는 와이어를 스프로켓휠 또는 도르래를 통해 상부프레임에 고정시킴으로서, 캐리지의 무게를 반감하여 들어올리도록 된 승하강부와, 상기 주행레일을 주행측과 구동측으로 구분하고, 하부프레임에는 주행측에 놓여져 크레인을 지지하도록 하는 지지부분과 구동측에 위치하여 크레인을 주행시키기 위한 주행부분을 설치한 주행부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 스태커 크레인을 제공한다.

Description

스태커 크레인{Stacker crane}

본 발명은 자동창고 시스템의 스태커 크레인에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공장설비의 가동라인과 직결된 창고시스템에 적용되어 정숙성을 높이고 고속운전이 가능하도록 된 스태커 크레인에 관한 것이다.

일반적으로, 물류 자동화 분야에서 사용이 확대되고 있는 자동창고 시스템이란 하물을 보관하기 위한 랙(rack)을 가지는 랙 구조물과, 하물을 자동창고 내·외부로 선택적으로 입고 또는 출고시키는 작업대와, 랙 구조물 측면을 따라 설치된 주행레일을 따라 이동하여 제어장치의 제어에 의해 작업대의 하물을 랙 구조물에 입고시키거나 랙에 안치된 하물을 출고시키는 스태커 크레인으로 구성된다.

상기 스태커 크레인은 전후진 구동장치가 설치되어 주행레일 상부에 놓여지는 하부프레임, 상기 하부프레임에서 수직으로 고정된 한쌍의 마스트, 마스트를 상부에서 고정시키며 상부 주행레일에 가이드되어 이동되는 상부프레임, 상기 마스트를 가이드로하여 승·하강하는 캐리지, 캐리지에 설치되어 목적하는 랙의 위치에 하물을 이적재하는 포크장치, 마스트 일측에 설치되고 체인으로 캐리지에 연결되어 캐리지를 승하강시키기 위한 구동장치, 캐리지와 연결되고 마스트 내부에 설치되는 웨이트발란서를 포함하여 구성된다.

이러한 구성을 가지는 종래의 자동창고 시스템은 랙 구조물의 전면을 따라 설치된 주행레일 위를 이동하는 스태커 크레인의 주행방향 이동과 캐리지의 승·하강 작용 및 포크 장치의 신축 작용이 복합되어 하물의 입·출고가 이루어지게된다.

이 때, 상기 스태커 크레인의 주행방향으로의 이동은 하부 프레임에 설치된 구동휠을 서보 모터가 구동시킴에 의해 이루어지고, 캐리지의 승·하강 작용은 캐리지와 연결된 체인을 스프로켓휠에 감는 서보 모터와 감속기의 구동에 의해 이루어진다.

그러나 상기한 종래 구조의 스태커 크레인은 하부프레임의 구조가 마스트를 기준으로 일체형으로 제작된 것이 아니라 마스트를 세우고 중간을 연결바를 이용하여 연결한 구조로, 전,후진 시 고정이 제대로 되지 않아 주행하는 방향 반대쪽으로 쏠리는 현상이 발생되고, 정지시 반대쪽으로 쏠림으로서 장비 변형으로 인한 고장이 많고 수명이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 주행시 정지 위치의 정도가 중요하나, 크레인 정지시 위치를 규제할 별도의 수단이 없어 모터 브레이크의 힘으로 정지함으로써 스태커 크레인 무게로 인한 미끄러짐이 발생되어 요구되는 정지위치에서 벗어나서 정지하게 되고 이로 인해 팔레트와 랙이 충돌하는 문제가 발생된다.

또한, 주행시 충분한 속도를 가지고 움직여야 하나 속도를 높이지 못하게 되므로 가동율이 저하되는 문제가 있다. 특히 공장의 가동라인에 바로 직결되어 크레인에 의해 물품을 바로 가동라인으로 옮길 수 있는 시스템의 경우 물품의 저장과 인출이 더욱 빈번하게 이루어지게 되므로 속도 저하에 따른 가동율과 회전율의 저하는 더욱 심하게 나타나게 된다.

또한, 승하강시 무게의 균형을 유지하기 위해 웨이트발란서를 사용하는 데, 사각형 마스트 속에 웨이트발란서가 설치됨에 따라 승하강시 웨이트발란서가 유동되면서 마스트 내 끼여 이동되지 않게 되고, 이로 인해 모터에 과부하가 발생하여 장비를 멈추는 현상이 발생된다.

또한, 약 2톤에 이르는 스태커의 무게를 바퀴와 모터를 연결하는 축이 지탱함으로서 축의 부하가 과다하여 축이 파손되는 문제가 발생된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 주행시 마스트가 한쪽으로 쏠리는 현상을 방지하고 정위치에 크레인을 정지시킬 수 있도록 된 스태커 크레인을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 웨이트발란서를 없앰으로서 구조를 단순화하고, 모터에 걸리는 부하는 도르레를 이용하여 줄일 수 있도록 된 스태커 크레인을 제공함에 또다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스태커 크레인을 도시한 개략적인 도면,

도 2는 본 발명에 따른 스태커 크레인의 부분 상세도,

도 3은 본 발명에 따른 스태커 크레인의 작동 상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 주행레일 11 : 보조레일

50,51 : 상부스프로켓휠 52,53 : 상부가이드스프로켓휠

54,55 : 하부스프로켓휠 56,57 : 하부가이드스프로켓휠

58,59 : 체인 60 : 안내스프로켓휠

61 : 구동스프로켓휠 62,70 : 서보모터

71 : 피니언기어 72 : 랙

73 : 상부가이드롤 74 : 좌,우가이드롤

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 주행레일에 놓여지는 하부프레임과 하부프레임에 설치되는 마스트, 마스트 상부에 설치되는 상부프레임, 마스트를 따라 승하강하는 캐리지 및, 마스트에 설치되어 캐리지를 승하강시키기 위한 승하강부와, 하부프레임에 설치되는 주행부를 포함하는 스태커 크레인에 있어서,

상기 승하강부가 캐리지의 상단과 상부프레임에 스프로켓휠 또는 도르래를 설치하고, 마스트 일측에는 구동모터와 구동스프로켓휠 또는 드럼을 설치하여 체인 또는 와이어를 스프로켓휠 또는 도르래를 통해 상부프레임에 고정시킴으로서, 캐리지의 무게를 반감하여 들어올리는 구조로 되어 있다.

또한, 상기 주행부는 주행레일을 주행측과 구동측으로 구분하고, 하부프레임에는 주행측에 놓여져 크레인을 지지하도록 하는 지지부분과 구동측에 위치하여 크레인을 주행시키기 위한 주행부분을 설치한 구조로 되어 있다.

이하 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스태커 크레인을 도시한 개략적인 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 스태커 크레인의 부분 상세도이며, 도 3은 본 발명에 따른 스태커 크레인의 작동 상태도이다.

상기한 도면에 의하면, 스태커 크레인은 전후진 구동장치가 설치되어 주행레일(10) 상부에 놓여지는 하부프레임(20), 상기 하부프레임(20)에서 수직으로 고정된 한쌍의 마스트(30), 마스트(30)를 상부에서 고정시키며 상부 주행레일(10)에 가이드되어 이동되는 상부프레임(21), 상기 마스트(30)를 가이드로하여 승·하강하는 캐리지(40), 캐리지(40)에 설치되어 목적하는 랙의 위치에 하물을 적재하는 포크장치(41), 마스트(30)에 설치되어 캐리지(40)를 승하강시키기 위한 승하강부와, 하부프레임(20)에 설치되는 주행부를 포함하여 이루어진다.

상기 승하강부는 캐리지(40)의 상단 좌우측에 설치되는 상부스프로켓휠 (50,51)과, 상부프레임(21)의 좌우측에 설치되는 상부가이드스프로켓휠(52,53), 캐리지(40)의 하단 좌우측에 설치되는 하부스프로켓휠(54,55), 하부프레임(20)의 좌우측에 설치되는 하부가이드스프로켓휠(56,57), 일단은 상부프레임(21)에 고정되고 상부스프로켓휠(50,51)과 상부가이드스프로켓휠(52,53)을 거쳐 하부프레임(20)으로 연장되며 타단은 하부가이드스프로켓휠(56,57)과 하부스프로켓휠(54,55)을 거쳐 하부프레임(20)에 고정설치되는 체인(58,59), 마스트(30) 일측에 설치되어 체인 (58,59)을 이동시키기 위한 구동수단을 포함한다.

상기 구동수단은 마스트(30) 측면에 고정되는 브라켓 상하단에 설치되어 체인(58,59)의 방향을 전환 안내하기 위한 안내스프로켓휠(60), 안내스프로켓휠(60) 사이에 위치하여 안내스프로켓휠(60)을 거친 체인(58,59)이 감겨지는 구동스프로켓휠(61), 구동스프로켓휠(61)을 회전시키기 위한 서보모터(62)를 포함하여 이루어진다.

따라서 서보모터(62)를 작동하게 되면 체인(58,59)이 일방향으로 이동하면서 당겨지게 되어 좌우측 상부스프로켓휠(50,51)을 매개로 체인(58,59)에 걸쳐져 있는 캐리지(40)가 승하강하게 되는 것이다.

여기서 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 두 개의 체인(58,59)이 사용되어, 하나의 체인(58)은 마스트(30) 전방을 통해 캐리지(40)의 좌측 또는 우측에 설치된 상부스프로켓휠(50,51)에 걸쳐져 상부프레임(21)에 고정되고, 다른 체인(59)은 마스트(30) 후방을 통해 캐리지의 다른쪽 상부스프로켓휠(51,50)에 걸쳐져 상부프레임(21)에 고정된다. 그리고 구동스프로켓휠(61)을 거쳐 하부로 연장된 각 체인(58,59)은 상기와 마찬가지로 마스트(30)의 전방과 후방을 통해 캐리지의 좌우측 하부스프로켓휠(54,55)에 각각 걸쳐져 하부프레임(20)에 고정된다.

이를 위해 상부프레임(21)과 하부프레임(20)의 전방과 후방에 각각의 스프로켓휠이 설치되어야 함은 물론이다. 또한, 구동수단을 이루는 안내스프로켓휠(60)과 구동스프로켓휠(61) 또한 마스트(30)의 전방과 후방쪽으로 각각 구비되어 각각의 체인(58,59)이 걸쳐지도록 한다.

한편, 상기 주행부는 하부프레임(20)에 설치되는 서보 모터(70)와, 서보모터의 회전력에 의해 구동되는 피니언기어(71), 주행레일(10)의 일측면을 따라 고정설치되고 피니언기어(71)에 치합되는 랙(72), 주행레일(10)의 타측면에 부착설치되어 상부로 일정길이 돌출되는 보조레일(11), 하부프레임(20)에 설치되고 보조레일(11)의 상단에 놓여지는 상부가이드롤(73)과, 하부프레임(20)에 설치되고 보조레일(11)의 양 측면에 밀착되어 레일로부터의 이탈을 방지하기 위한 좌,우가이드롤(74)을 포함하여 이루어진다.

상부가이드롤(73)은 하부프레임(20)에 아이들 상태로 취부되어 있으며 상부의 모든 하중을 보조레일(11)에 전달한다.

따라서 스태커 크레인의 구동시 보조레일(11)은 수직 하중을 지지하는 역할을 담당하고 피니언기어(71)와 랙(72)은 스태커크레인의 주행 운동 즉 가속도 운동, 감속도 운동, 등속도 운동의 구동력 전달을 담당하며 좌우가이드롤(74)은 피니언기어(71)와 랙(72)사이의 중심 거리 유지 및 주행용 상부가이드롤(73)의 탈락을 방지하는 기능을 담당한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

본 발명의 자동창고 시스템은 랙 구조물의 전면을 따라 설치된 주행레일(10) 위를 이동하는 스태커 크레인의 주행방향 이동과 캐리지(40)의 승·하강 작용 및 포크 장치의 신축 작용이 복합되어 하물의 입·출고가 이루어지게 된다.

여기서 상기 스태커 크레인의 주행방향으로의 이동은 하부 프레임에 설치된 피니언기어(71)를 서보모터(70)가 구동시킴에 의해 이루어지고, 캐리지(40)의 승·하강 작용은 캐리지(40)와 연결된 체인(58,59)을 서보모터(62)의 구동에 의해 회전하는 구동스프로켓휠(61)에 의해 당겨줌으로서 이루어지게 된다.

먼저, 스태커 크레인의 주행작동에 관해 살펴보면, 스태커 크레인은 하부프레임(20)에 설치된 상부가이드롤(73)과 좌,우가이드롤(74)이 보조레일(11)의 상단과 좌우측에 밀착되어 있어서 보조레일(11)을 따라 슬라이딩가능한 상태이다.

이 상태에서 하부프레임(20)에 설치된 서보모터(70)가 제어작동되면 서보모터의 동력은 피니언기어(71)으로 전달되어 피니언기어(71)가 일방향으로 회전하게 되고, 따라서 주행레일(10)에 설치된 랙(72)을 따라 피니언기어(71)가 이동하게 되어 피니언기어(71)가 설치된 스태커 크레인이 보조레일(11)을 따라 이동하게 되는 것이다.

즉, 주행용 서보모터(70) 구동시 구동축의 말단에 취부되어 있는 피니언기어 (71)가 주행레일(10)에 고정되어 있는 랙(72)기어와 맞물려 회전하게되고 스태커 크레인은 구동력 방향으로 전진하게 된다.

따라서 서보모터의 제어작동이 랙(72)과 피니언기어(71)를 통해 기계적으로 전달됨으로서 미끄러짐을 방지하여 작동의 신뢰성이 높아지게 되고, 좌,우가이드롤 (74)에 의해 스태커 크레인이 레일(11)로부터 이탈되는 것을 방지하게 되는 것이다.

한편, 스태커 크레인이 주행레일을 따라 정위치에 도달한 후 캐리지를 승하강시키는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이 마스트(30)에 설치된 서보모터(62)가 작동되며 서보모터에 연결된 구동스프로켓휠(61)이 도면상 반시계방향으로 회전하면서 구동스프로켓휠(61)에 걸쳐져 있는 체인(58,59)을 이동시키게 된다.

체인(58,59)은 구동스프로켓휠(61)의 회전에 따라 위에서 아래로 당겨지게 되고, 따라서 체인(58,59)에 걸쳐져 있는 캐리지(40)의 좌우측 상부스프로켓휠 (50,51)이 당겨짐으로서, 캐리지(40)가 들어올려지게 되는 것이다.

캐리지(40)의 좌우측 상부스프로켓휠(50,51)은 각각의 체인(58,59)에 의해 연결되어 있으나, 각 체인(58,59)은 구동스프로켓휠(61)에 의해 동일하게 움직이게 되므로, 체인(58,59)의 이동량은 동일하게 되어 캐리지(40)는 좌우측 승하강량의 편차없이 승강될 수 있다.

이때, 캐리지(40)의 자중은 도르래의 원리에 따라 반으로 감소됨에 따라 서보모터에 가해지는 부하 또한 반으로 줄일 수 있게 된다.

여기서 움직이는 스프로켓휠이 하나뿐인 경우를 예시하였으나, 상부프레임 (21)에 고정되는 상부가이드스프로켓휠(52,53) 또한 움직이는 구조로 하는 경우 서보모터에 가해지는 부하는 반 이하로 더욱 줄일 수 있게 된다.

이와같이 도르래를 구성하는 각 스프로켓휠의 구조를 달리함으로서 캐리지 상승에 소요되는 동력을 더욱 낮출 수 있으며, 이러한 모든 구조는 본 발명의 진정한 정신에 속한다 할 것이다.

캐리지(40)가 상승되어 필요한 작업을 수행한 후에는 다시 서보모터(62)를 역회전시켜 당겨진 체인(58,59)을 풀어줌으로서 캐리지(40)는 자중에 의해 하강하여 원위치로 복귀하게 된다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 스태커 크레인에 의하면, 하부프레임과 주행구조를 개선함으로서 마스트의 쏠림을 방지하고, 미끄러짐현상을 줄여 스태커 크레인의 정지위치를 정확히 유지할 수 있게 된다.

또한, 웨이트발란서를 없앰으로서 구조를 단순화하고, 고장을 줄일 수 있으며, 모터의 부하를 반 이하로 줄일 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 주행레일에 놓여지는 하부프레임과 하부프레임에 설치되는 마스트, 마스트 상부에 설치되는 상부프레임, 마스트를 따라 승하강하는 캐리지를 포함하는 스태커 크레인에 있어서,

   상기 캐리지의 상단 좌우측에 설치되는 상부스프로켓휠과, 상부프레임의 좌우측에 설치되는 상부가이드스프로켓휠, 캐리지의 하단 좌우측에 설치되는 하부스프로켓휠, 하부프레임의 좌우측에 설치되는 하부가이드스프로켓휠, 일단은 상부프레임에 고정되고 상부스프로켓휠과 상부가이드스프로켓휠을 거쳐 하부프레임으로 연장되며 타단은 하부가이드스프로켓휠과 하부스프로켓휠을 거쳐 하부프레임에 고정설치되는 체인, 마스트 일측에 설치되어 체인을 이동시키기 위한 구동수단을 포함하는 승하강부와;

   상기 하부프레임에 설치되는 서보 모터와, 서보모터의 회전력에 의해 구동되는 피니언기어, 주행레일의 일측면을 따라 고정설치되고 피니언기어에 치합되는 랙, 주행레일의 타측면에 부착설치되어 상부로 일정길이 돌출되는 보조레일, 하부프레임에 설치되고 보조레일의 상단에 놓여지는 상부가이드롤과, 하부프레임에 설치되고 보조레일의 양 측면에 밀착되어 레일로부터의 이탈을 방지하기 위한 좌,우가이드롤을 포함하는 주행부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동수단은 마스트 측면에 고정되는 브라켓 상하단에 설치되어 체인의 방향을 전환 안내하기 위한 안내스프로켓휠, 안내스프로켓휠 사이에 위치하여 안내스프로켓휠을 거친 체인이 감겨지는 구동스프로켓휠, 구동스프로켓휠을 회전시키기 위한 서보모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.