KR20120097644A - 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템에 관한 것으로서, 마스트(mast) 및 지브(jib)를 포함하는 타워 크레인(tower crain)에 결합되며, 상기 타워 크레인의 기울어짐 또는 회전 정도를 측정하는 측정모듈; 상기 측정모듈에 의해 측정된 값을 출력하는 출력모듈; 및 상기 측정모듈에 의해 측정된 정보가 상기 출력모듈로 출력되도록 컨트롤하는 컨트롤러를 포함한다. 이에 의해, 타워 크레인의 기울어짐 정도 또는 회전 정도를 보다 용이하게 측정하여 출력할 수 있을 뿐만 아니라 타워 크레인의 안전성 여부를 정확하게 판정할 수 있어 위급 상황에 대한 손쉬운 대처가 가능하며, 이로 인해 물적 또는 인적 자원의 낭비 원인을 해결할 수 있다.

Description

타워 크레인의 기울어짐 측정시스템{SYSTEM FOR MEASURING GRADIENT OF TOWER CRANE}
본 발명은, 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 마스트 또는 메인지브의 기울어짐 정도 또는 회전 정도를 용이하게 측정할 수 있는 구조가 개선된 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템에 관한 것이다.
최근들어 아파트, 오피스텔, 빌딩 등이 급속도로 고층화되고 있으며, 이러한 건축물 공사 시 건설자재를 운반하고자 할 때, 대부분 타워 크레인(tower crane)이 이용된다.
한편, 고층 타워 크레인일수록 바람에 의해 하중을 받는 타워 크레인의 풍압 면적이 증가하고 높이도 증가하므로 이에 비례하여 풍하중의 크기도 증가한다.
바람의 영향성에 대한 안전장치로서 타워 크레인에는 풍속계가 부착된 것도 있다. 하지만 풍속계는 풍속계가 설치된 곳에서의 풍속만을 측정하는 계측기일 뿐 바람에 의해 타워 크레인이 어느 정도 기울었는지를 나타내지는 못한다.
결과적으로 풍하중과 작업하중을 동시에 고려하여 합성 하중에 대한 기울어짐의 측정이 필요하나 이를 종합적으로 고려한 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템이 아직 개발된 예가 없어 타워 크레인의 안전성 여부를 정확하게 판정할 수 없는 실정이다.
물론, 타워 크레인에는 과부하용 판 스위치가 부착되어 작업 하중과 지브 거리의 곱인 모멘트(moment)에 비례하여 탑부(top portion 또는 cap)가 기울어지도록 되어 있으나 탑부 기울어짐이 타워 전체의 기울어짐에 구조적으로 정확히 비례하지 않을 뿐만 아니라 과부하용 판 스위치가 2~4개의 지점부로 되어있어 한정된 수준의 기울어짐을 감지할 수밖에 없다.
따라서 타워 크레인의 기울어짐, 특히 지브의 기울어짐에 대한 대비 및 판단은 오로지 운전자의 경험에 의존될 수밖에 없는데, 태풍 등과 같은 자연재해나 부적절한 중량물 운반 등과 같은 원인으로 인하여 타워 크레인이 종종 전복되고 있기 때문에 이로 인한 물적 및 인적 손실이 늘어나고 있으므로 이에 대한 대안 마련이 시급하다.
본 발명의 목적은, 타워 크레인의 기울어짐 정도 또는 회전 정도를 보다 용이하게 측정하여 출력할 수 있을 뿐만 아니라 타워 크레인의 안전성 여부를 정확하게 판정할 수 있어 위급 상황에 대한 손쉬운 대처가 가능하며, 이로 인해 물적 또는 인적 자원의 낭비 원인을 해결할 수 있는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 마스트(mast) 및 지브(jib)를 포함하는 타워 크레인(tower crain)에 결합되며, 상기 타워 크레인의 기울어짐 또는 회전 정도를 측정하는 측정모듈; 상기 측정모듈에 의해 측정된 값을 출력하는 출력모듈; 및 상기 측정모듈에 의해 측정된 정보가 상기 출력모듈로 출력되도록 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템에 의해 달성된다.
상기 컨트롤러가 상기 측정모듈에서 측정된 값을 마스트 또는 지브의 기울어짐 또는 회전 정도로 변환하여 상기 출력모듈로 출력하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 컨트롤러는 상기 측정모듈에 의해 측정된 정보가 상기 출력모듈로 실시간 출력되도록 컨트롤할 수 있다.
상기 측정모듈은, 상기 지브의 좌우 기울어짐 정도 또는 전후 기울어짐 정도를 측정하는 기울어짐 측정 센서; 및 상기 지브의 회전 정도를 측정하는 회전 측정 센서를 포함할 수 있다.
상기 기울어짐 측정 센서는 2축 전해질 기울기 센서이고, 상기 회전 측정 센서는 전자나침반 센서일 수 있다.
상기 2축 전해질 기울기 센서와 상기 전자나침반 센서는 상기 타워의 서로 다른 위치에 결합될 수 있다.
상기 측정모듈의 측정값을 확인하는 확인모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 출력모듈은, 상기 타워 크레인의 운전실 내에 마련되는 운전자용 디스플레이 모듈, 알람 모듈, 외부 모니터 모듈 중에서 선택될 수 있다.
본 발명에 따르면, 타워 크레인의 기울어짐 정도 또는 회전 정도를 보다 용이하게 측정하여 출력할 수 있을 뿐만 아니라 타워 크레인의 안전성 여부를 정확하게 판정할 수 있어 위급 상황에 대한 손쉬운 대처가 가능하며, 이로 인해 물적 또는 인적 자원의 낭비 원인을 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템이 적용된 타워 크레인에 대한 개략적인 구조도,
도 2는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템의 제어블록도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템이 적용된 타워 크레인에 대한 개략적인 구조도이고, 도 2는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템의 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템은 특히, 도 1과 같은 타워 크레인(100)에 부분적으로 설치될 수 있다.
타워 크레인(100)은 지면에 대하 상하로 길게 설치되는 마스트(mast, 110)와, 마스트(110)에 대해 교차되는 방향을 따라 마스트(110)의 상부에 연결되는 지브(jib, 120)를 포함한다.
지브(120)에는 물건을 매달아 파지하기 위한 훅(hook, 133)이 연결된다. 그리고 지브(120)는 마스트(110)의 상단부인 탑부(131)에서 다수의 보강 와이어(132)의해 지지된다.
한편, 지브(120) 자체가 쉽게 휘어지지 않는 강 금속 재질이고, 또한 지브(120)가 다수의 보강 와이어(132)의해 지지되고 있음에도 불구하고 태풍 등과 같은 자연재해나 부적절한 중량물 회전 운반 등과 같은 원인으로 인해 마스트(110) 또는 지브(120)가 기울어지거나 회전될 수 있다.
기존의 풍속계가 타워 크레인(100)의 전도 위험성을 근본적으로 예방할 수 있는 장치가 되지 못하고 과부하 방지 장치가 전복의 기울어짐을 정확히 감지하지 못하기 때문에 기울어짐 정도 또는 회전 정도를 정확히 감지하여 운전자에게 실시간으로 기울어짐 정보를 제공함과 동시에 위험 범위 내에서는 자동으로 경보 및 제어함으로써 재해를 예방 할 수 있다.
이러한 역할을 수행하는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템은, 타워 크레인(100)의 마스트(110)에 결합되며, 마스트(110)에서 측정된 데이터를 기초로 지브(120)를 포함한 타워 크레인(100)의 기울어짐 또는 회전 정도를 측정하는 측정모듈(140)과, 측정모듈(140)에 의해 측정된 값을 출력하는 출력모듈(150)과, 측정모듈(140)에 의해 측정된 정보가 출력모듈(150)로 출력되도록 컨트롤하는 컨트롤러(160)를 포함한다.
이때, 측정모듈(140)은 운전석(105)을 기준으로 지브(120)의 좌우 기울어짐 정도 또는 전후 기울어짐 정도를 측정하는 기울어짐 측정 센서(141)와, 지브(120)의 회전 정도를 측정하는 회전 측정 센서(142)를 포함한다.
이때, 기울어짐 측정 센서(141)는 2축 전해질 기울기 센서로 적용될 수 있다. 2축 전해질 기울기 센서는 로 코스트(Low cost)의 고감도 센서이면서 비수은 전해질 센서이다.
차량의 크래시(Crash) 테스터 및 진동에 강한 제품으로 특히 4륜 구동 자동차나 진동을 수반하는 예컨대, 본 실시예의 타워 크레인(100)에 적용하기에 좋다. 정밀도 아주 높으며, 응답속도가 100 msec 이내여서 실시간 측정이 가능하다.
예컨대, 2축 전해질 기울기 센서로서 스팩트론사의 2축 폴리머 기반의 전해질 기울기 센서가 사용될 수 있다. 이 센서의 측정 범위는 최대 ±90˚이며, 선형구간은 ±70˚이고 응답 속도는 20 msec 이상일 수 있다.
이에 비해, 회전 측정 센서(142)는 전자나침반 센서로 적용된다.
이러한 2축 전해질 기울기 센서와 전자나침반 센서는 마스트(110)의 서로 다른 위치에 결합될 수 있다.
물론, 이들은 동일 위치에 마련될 수도 있고, 하나의 모듈화로 구현될 수 있다.
뿐만 아니라 2축 전해질 기울기 센서만이 단독으로 사용될 수도 있을 것이다. 2축 전해질 기울기 센서와 전자나침반 센서는 모두가 브래킷(bracket) 등에 의해 마스트(110)의 적당한 위치에 배치된다.
한편, 본 시스템에는 측정모듈(140)의 측정값을 확인하여 검증하는 확인모듈(145)이 더 구비될 수 있다. 확인모듈(145)은 측정모듈(140)의 측정값을 확인한 후에, 컨트롤러(160)로 정보 전송한다.
본 실시예의 경우에는 확인모듈(145)로서, hi-Line사의 2축 신호 확인 모듈인 SA40011을 이용하고 있으며, 이를 통해 Full scale 0.05~2˚내에서 0.02˚의 분해능과 5 % 미만의 정확성을 제공한다.
출력모듈(150)은, 타워 크레인(100)의 운전실(105) 내에 마련되는 운전자용 디스플레이 모듈(151), 알람 모듈(152), 외부 모니터 모듈(153) 중에서 선택될 수 있다.
운전자용 디스플레이 모듈(151)은 운전실(105)에 마련되는 것으로서 기울기 또는 회전 정도에 따라 운전자가 즉시 반응할 수 있도록 한다. 알람 모듈(152)은 운전자 외에도 주변 인부들에게 위험의 정도를 소리로 알려줄 수 있다. 외부 모니터 모듈(153)은 상황실에서 모니터링할 때 사용할 수 있다.
한편, 컨트롤러(160)는 측정모듈(140)에 의해 측정된 정보가 출력모듈(150)로 출력되도록 컨트롤하는 역할을 한다.
특히, 본 실시예에서의 컨트롤러(160)는 측정모듈(140)에 의해 측정된 정보가 출력모듈(150)로 실시간 출력되도록 컨트롤한다. 이와 같은 실시간 컨트롤이 가능한 이유는 응답속도가 빠른 2축 전해질 기울기 센서가 적용되고 있기 때문이다.
예컨대, 컨트롤러(160)는 모니터 등의 출력모듈(150)로는 지브(120)의 기울어짐 정도의 크기를 숫자로 표현하도록, 아니면 지브(120)의 기울어짐 정도의 크기를 기준값과 비교하여 오버될 때 경고음을 발생시키도록 출력모듈(150)을 컨트롤할 수 있다. 다시 말해, 기존에 설정된 안전범위와 비교하여 운전자에게 경보로 알려주거나 외부 모니터로 나타낼 수 있도록 컨트롤러(160)가 컨트롤할 수 있다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(160)는, 본 실시예에 따른 타워 크레인(100)의 기울어짐 측정시스템의 동작을 컨트롤한다.
이러한 컨트롤러(160)는 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(161, CPU), 메모리(162, MEMORY), 서포트 회로(163, SUPPORT CIRCUIT)를 포함한다.
CPU(161)는 본 실시예의 타워 크레인(100)의 기울어짐 측정시스템을 제어하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(162, MEMORY)는 CPU(161)와 동작으로 연결된다. 메모리(162)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다. 서포트 회로(163, SUPPORT CIRCUIT)는 CPU(161)와 작용적으로 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(163)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 타워 크레인(100)의 기울어짐 측정시스템에서 마스트(110) 또는 지브(120)의 기울어짐 정도나 회전 정도를 실시간 출력하는 프로세스 등이 메모리(162)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(162)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 CPU(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 태풍 등과 같은 자연재해나 부적절한 중량물 운반 등과 같은 원인으로 인해 마스트(110) 또는 지브(120)가 기울어지거나 회전되면, 이의 상태를 측정모듈(140)이 측정한다.
이후, 확인모듈(145)은 측정모듈(140)의 측정값을 확인한 후에, 컨트롤러(160)로 정보 전송한다. 그러면 컨트롤러(160)의 컨트롤에 의해 출력모듈(150)을 통해 화면으로 혹은 소리로 결과값이 출력됨으로써 혹시 모를 비상 상황에 적절하게 대처할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 타워 크레인(100)의 기울어짐 정도 또는 회전 정도를 보다 용이하게 측정하여 출력할 수 있을 뿐만 아니라 타워 크레인(100)의 안전성 여부를 정확하게 판정할 수 있어 위급 상황에 대한 손쉬운 대처가 가능하며, 이로 인해 물적 또는 인적 자원의 낭비 원인을 해결할 수 있게 된다.
좀 더 부연하면, 운전자에게 실시간으로 정확한 기울어짐 정보를 제공함과 동시에 위험 범위 내에서는 자동으로 경보할 수 있다.
따라서 고층화되는 건축물 공사에 필수적으로 사용되는 타워 크레인(100)의 기울어짐을 감지하여 전복을 예방할 수 있다. 타워 크레인(100)의 기울어짐을 쉽게 파악하여 표시되고 제어될 수 있는 구조로 실질적 재해 예방이 가능하다. 또한 다양한 원인에 의해 발생되는 타워 크레인(100) 재해 감소로 인한 건강한 산업사회 구현할 수 있다.
이상 측정모듈(140)을 마스트(110)에 결합한 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 측정모듈(140)은 지그(120)나 탑부(131)에 설치될 수 있으며, 특히 기울어짐 측정 센서(141)와 회전 측정 센서(142)가 각각 다른 부분에 설치될 수 있다. 이때, 컨트롤러(160)가 측정모듈(140)에 측정된 값을 마스트(110) 또는 지그(120)에 대한 값으로 변환하여 출력하도록 할 수 있다. 타워 크레인(100)의 특정부분에서 측정된 값을 다른 부분의 기울어짐 정도나 회전 정도로 변환하는 방법은 타워 크레인의 구조에 따라서 다양하며, 본 발명은 어느 방법에 한정되지 않으므로 자세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 타워 크레인 110 : 타워
120 : 지브 131 : 탑부
132 : 보강 와이어 133 : 훅
140 : 측정모듈 101 : 기울어짐 측정 센서
142 : 회전 측정 센서 150 : 출력모듈
160 : 컨트롤러

Claims (8)

  1. 마스트(mast) 및 지브(jib)를 포함하는 타워 크레인(tower crain)에 결합되며, 상기 타워 크레인의 기울어짐 또는 회전 정도를 측정하는 측정모듈;
    상기 측정모듈에 의해 측정된 값을 출력하는 출력모듈; 및
    상기 측정모듈에 의해 측정된 정보가 상기 출력모듈로 출력되도록 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러가 상기 측정모듈에서 측정된 값을 마스트 또는 지브의 기울어짐 또는 회전 정도로 변환하여 상기 출력모듈로 출력하는 것을 특징으로 하는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 측정모듈에 의해 측정된 정보가 상기 출력모듈로 실시간 출력되도록 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정모듈은,
    상기 타워 크레인의 좌우 기울어짐 정도 또는 전후 기울어짐 정도를 측정하는 기울어짐 측정 센서; 및
    상기 타워 크레인의 회전 정도를 측정하는 회전 측정 센서를 포함하는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기울어짐 측정 센서는 2축 전해질 기울기 센서이고, 상기 회전 측정 센서는 전자나침반 센서인 것을 특징으로 하는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2축 전해질 기울기 센서와 상기 전자나침반 센서는 상기 타워 크레인의 서로 다른 위치에 결합되는 것을 특징으로 하는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측정모듈의 측정값을 확인하는 확인모듈을 더 포함하는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력모듈은, 상기 타워 크레인의 운전실 내에 마련되는 운전자용 디스플레이 모듈, 알람 모듈, 외부 모니터 모듈 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 타워 크레인의 기울어짐 측정시스템.
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