KR20150009676A - 크레인 붐 처짐량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인 붐 처짐량 측정장치에 관한 것으로, 크레인 붐의 끝단에 설치되어 레이저를 방사하여 수신하는 레이저 센서(10)와; 상기 붐의 끝단과 레이저 센서(10) 사이에 설치되어 중력에 의해 동작함으로써 상기 레이저 센서(10)로부터 방사되는 레이저를 수직으로 방사되도록 하는 수직유지부재(20) 및; 상기 레이저 센서(10)에 의해 측정된 값을 이용하여 붐의 처짐량을 산출하는 제어부(30)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 크레인 붐의 처짐량을 쉽고 정확하게 검출할 수 있다.

Description

크레인 붐 처짐량 측정장치{Measuring Device for Deflection of Crane Boom}

본 발명은 크레인 붐의 처짐량 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크레인의 훅에 하중이 가해졌을 때 크레인 붐의 처짐량을 쉽고 정확하게 측정할 수 있도록 하는 크레인 붐 처짐량 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 크레인은 일정한 작업 공간 내에서 훅(hook) 등에 하물을 매달아 이송하기 위한 장치로서, 크레인의 구조, 훅의 운동형태, 구동방식 및 선회능력에 따라 다양한 종류로 구분된다.

크레인은 통상 훅에 하물을 매단 상태에서 붐을 상하 또는 좌우방향으로이동시킴으로써 하물을 이송하게 되는데, 이 과정에서 크레인에 매단 하물이 추락하거나 하물의 하중에 의해 붐이 파손되는 경우 큰 사고로 이어질 수 있다.

따라서 크레인의 성능과 구조적 안정성을 보장하기 위해 크레인의 설계, 제작, 완성 및 사용단계에 이르기까지 제작기준, 안전기준 및 검사기준 등을 법령으로 규정하여 놓고, 제작된 크레인이 법령에 규정된 기준에 부합되는지 여부를 확인하기 위해 여러 가지 검사를 행하게 되는데, 이때 행하는 여러 가지 검사 중에는 크레인 붐이 하물의 하중에 의해 처지는 정도를 검사하기 위한 하중검사가 포함된다.

하중검사란 크레인 붐의 선단에 설치된 훅에 하물을 매달아 붐이 하물의 하중에 의해 처지는 정도를 측정함으로써 크레인 붐의 구조적 건전성을 확인하는 검사로서 이러한 붐의 처짐량은 하물을 매달기 전후의 붐의 높이 변화를 측정함으로써 이루어진다.

상기와 같은 검사 필요성에 따라 크레인 붐의 처짐량을 측정하는 장치가 개발되어 사용되고 있는데, 그 하나의 예로서 공개실용신안공보 제1998-045534호에 개시된 '크레인의 붐 길이 및 붐 처짐량 감지기'를 들 수 있다.

상기 문헌에 개시된 크레인 붐의 처짐량 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이 크레인의 붐에 다수의 스트레인 게이지(strain gauge)를 설치한 다음, 붐의 형태가 변형됨에 따라 변하는 전기 저항값을 이용하여 붐의 처짐량(d)을 측정하는 방식으로서, 이와 같이 크레인의 붐에 다수의 스트레인 게이지를 설치하여야 하기 때문에 측정에 많은 시간과 비용이 소요될 뿐만 아니라, 다른 크레인 붐의 처짐량을 측정하기 위해서는 다시 스트레인 게이지를 부착하여야 하는 문제가 있다.

상기와 같은 크레인 붐 처짐량을 측정하기 위해 스트레인 게이지를 사용하는데 따른 불편을 해소하기 위해 적외선 등을 사용하여 붐의 처짐량을 측정하는 방식도 알려져 있는데, 이에 대한 예로서 공개실용신안공보 제1998-056709호에 제안된 '크레인의 붐 상태 검출장치'를 들 수 있다.

상기 문헌에서 제안하고 있는 크레인 붐의 처짐량 검출장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 크레인의 붐 선단에 붐 높이 감지기를 부착하여 적외선을 붐 높이 감지기의 수직방향의 바닥에 보낸 후 되돌아오는 신호를 감지하여 바닥으로부터 붐까지의 붐의 처짐높이(a)를 검출하고, 붐의 신장 및 수축에 따라 붐의 길이를 구하는 붐 길이 감지기로부터 붐길이(b)를 검출하며, 붐의 각도를 감지하는 붐 각도 감지기로부터 감지된 붐의 각도를 이용하여 붐 높이(c)를 측정한 후, 비교연산부에서 연산된 붐 높이(c)와 붐 높이 감지기에서 실제로 검출된 붐의 처짐높이(a)의 차로 붐의 처짐량(d)을 측정하는 방식이다.

그러나 상기 문헌의 크레인의 붐의 처짐량 검출장치는 적외선 감지기가 수직상태를 이루어야 비로소 그 정확성이 담보됨에도 적외선 감지기의 수직상태를 유지할 수 있도록 하는 수단이나 장치 등이 마련되어 있지 않기 때문에 적외선 감지기로부터 방사되어 수신된 적외선에 대한 수신감도가 떨어져 붐의 처짐량을 정확하게 측정하기 어렵다는 문제가 있다.

또한 붐의 처짐량을 검출하기 위한 감지기가 크레인의 붐의 선단에만 부착되기 때문에 다단으로 이루어진 붐 중 어느 단에서의 붐의 처짐량이 다른 단에 비해 큰지 등을 파악하기가 곤란하다는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 크레인 붐의 처짐량을 측정하기 위한 장치가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 크레인의 붐 높이와 처짐량을 정확하게 검출할 수 있으며, 또한 다단으로 이루어진 붐의 각각의 붐의 처짐량을 검출할 수 있도록 하는 크레인 붐 처짐량 측정장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 크레인 붐 처짐량 측정장치를, 크레인 붐의 끝단에 설치되어 레이저를 방사하여 수신하는 레이저 센서와; 상기 붐의 끝단과 레이저 센서 사이에 설치되어 중력에 의해 동작함으로써 상기 레이저 센서로부터 방사되는 레이저를 수직으로 방사되도록 하는 수직유지부재 및; 상기 레이저 센서에 의해 측정된 값을 이용하여 붐의 처짐량을 산출하는 제어부로 구성하는 것에 의해 달성된다.

이때 상기 수직유지부재는 볼 조인트 또는 자이로스코프로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 레이저 센서의 수직 하부 바닥에는 반사판이 설치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 제어부에는 크레임 붐 처짐량에 대한 결과값을 출력하는 화면표시부가 연결되는 것이 더욱 바람직하다.

그리고 상기 수직유지부재와 상기 레이저 센서는 상기 크레인 붐의 각단의 끝단에 각각 설치되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 크레인 붐의 끝단에 설치되어 레이저를 방사하는 레이저 센서가 수직유지부재에 의해 항상 수직으로 방사되도록 유지되기 때문에 크레인 붐의 처짐량을 정확하게 검출할 수 있다.

또한 본 발명은 다단으로 이루어진 붐의 각각의 끝단에 레이저 센서와 수직유지부재가 설치되기 때문에 다른 붐에 비해 지나치게 처짐량이 큰 붐을 정확하고 신속하게 검출해 낼 수 있다.

도 1과 도 2는 종래의 크레인의 붐 길이 및 붐 처짐량을 검출하는 예를 보인 구성도,
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 크레인 붐 처짐량 측정장치의 실시예를 보인 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 연산부와 화면출력부의 실시예를 보인 구성도이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 크레인 붐의 처짐량을 쉽고도 정확하게 측정할 수 있도록 하는 크레인 붐 처짐량 측정장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 센서(10), 수직유지부재(20) 및 연산부를 포함한다.

후술하는 수직유지부재(10)의 하부에 연결 설치되어 크레인이 설치된 바닥을 향해 수직으로 레이저를 조사하여 반사파를 수신하는 레이저센서(20)는 비행시간(TOA, Time Of Flight) 원리를 이용하여 투광된 레이저가 대상 물체에 도달된 다음, 다시 수신될 때까지의 시간차를 거리로 환산하여 전기적 신호로 출력하는 장치로서, 이와 같은 레이저 센서(10)의 구조와 작동원리는 이미 잘 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 구조로 이루어진 레이저 센서(10)는 이로부터 방사된 레이저가 바닥을 향해 방사될 수 있도록 되도록 붐의 끝단에 하향 설치되는데, 이때 레이저 센서로부터 방사되는 레이저가 수직으로 방사되지 않는 경우 붐 처짐량을 정확하게 측정할 수 없으며, 이에 따라 본 발명에서는 레이저 센서(10)와 붐(1)의 끝단 사이에 도 3에 도시된 바와 같이 붐(1)의 끝단에 레이저 센서(10)로부터 방사되는 레이저가 항상 수직으로 방사되도록 하는 수직유지부재(20)가 설치되는데, 이러한 수직유지부재(20)는 수직유지부재(20)의 자중이나 레이저 센서(10)의 무게, 즉 중력에 의해 자연스럽게 수직을 이루는 구조를 가지고, 이를 위해 본 발명에 따른 수직유지부재(20)는 볼 조인트 또는 자이로스코프로 이루어진다.

볼 조인트는 구체 형상의 볼이 오목한 홈에 삽입 설치된 구조로서, 중력의 작용에 의해 홈 내부의 볼이 움직여 볼 조인트의 설치상태가 항상 수직방향을 유지하게 되고, 이에 의해 볼 조인트의 하부에 부착된 레이저 센서(10)로부터 방사된 레이저도 수직방향을 향하게 되며, 따라서 바닥으로부터 반사되는 레이저에 대한 수신강도가 높아져 정확성이 제고되게 된다.

또한 수직유지부재(20)의 또 다른 하나의 예로서 짐벌(Gymbal)이 구비된 자이로스코프(gyroscope)를 들 수 있는데, 자이로스코프는 이미 잘 알려져 있는 바와 같이 모터에 의해 고속으로 회전 운동하는 로터(rotor)와 2개의 짐벌로 구성된 메커니즘으로서 이때 짐벌은 베어링 등으로 연결되어 회전축에 수직한 평면상의 축 방향에 대해 자유롭게 회전되며, 따라서 항상 수평을 유지하게 되며, 이에 의해 자이로스코프의 하부에 설치된 레이저 센서(10)가 크레인 붐(1)의 상하동작 또는 회전동작 등에 의해 임의의 방향에서 힘을 받더라도 항상 수평을 이루면서 레이저 센서(10)로부터 방사된 레이저가 수직방향을 향하게 되며, 그 결과 레이저 신호에 대한 수신강도가 높아지게 된다.

한편, 다단의 붐(1)은 필요에 따라 인출되면서 붐(1)의 끝단의 높이가 조절되는데, 모든 붐(1)이 끝까지 인출되게 되면 붐의 끝단의 높이가 지면으로부터 상당한 거리만큼 이격될 수 있으며, 이 경우 레이저 센서(10)로부터 방사되어 반사에 의해 귀환되는 레이저 신호에 대한 수신감도가 현저하게 낮아지게 되어 측정 정확도가 확보되지 않을 우려가 있다.

따라서 본 발명에서는 보다 정확하게 크레인 붐의 높이를 검출할 수 있도록 레이저 센서(10)가 설치된 위치의 수직 하부의 바닥에 반사판(P)을 설치하여 레이저 센서(10)로부터 방사된 레이저의 반사가 원활하게 이루어질 수 있도록 하는데, 이를 위해 반사판(P)은 평면거울이나 폴리싱 처리된 금속판과 같은 매끈한 평면으로 이루어진 판재가 사용되며, 이에 의해 레이저 센서(10)로부터 방사된 레이저가 반사판(P)을 향하여 수직으로 입사된 다음, 반사의 법칙에 의해 정확히 원래의 경로를 따라 다시 레이저센서(10)로 되돌아오게 되며, 그 결과 레이저의 수신 감도 등이 더욱 향상되어 붐(1)의 높이를 정확하게 측정할 수 있다.

레이저 센서(10)는 크레인 붐(1)의 끝단에 설치되어 붐(1)인 인출되었을 때에는 레이저 센서(10)에 접근하기가 곤란하며, 따라서 레이저 센서(10)는 붐(1)을 인출하기 전에 작동시켜야 하는 불편이 있으며, 이러한 불편을 해소하기 위해 레이저 센서(20)에 RF(radio frequency) 수신기를 부착하거나 또는 유선에 의해 스위치를 연결하여 사용자가 필요에 따라 레이저 센서(20)의 온오프 동작을 쉽게 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

크레인 붐(1)의 처짐량을 알기 위해서는 레이저 센서(20)에 의해 획득된 측정값을 이용하여 붐(1)의 처짐량을 연산하여야 하는데, 이를 위해 본 발명에는 연산부(30)가 구비되며, 이러한 연산부(30)는 도 5에 도시된 바와 같이 레이저 센서(20)에 의해 붐(1)의 높이에 상당하는 신호의 비행시간이 유선 또는 무선 통신에 의해 획득되면 이 비행시간은 제어부(30)로 제공되며, 이에 의해 제어부(30)에서는 이 비행시간을 이용하여 붐(1)의 높이를 계산하게 된다.

크레인 붐(1)의 처짐량을 계산하기 위해서는 크레인 훅에 처짐량 측정용 부하를 매달기 전의 크레인 붐(1)의 높이와 부하를 매단 후의 크레인 붐(1)의 높이를 각각 측정하여 이들 높이의 차이를 산출하여야 하며, 이를 위해 제어부(30)에는 측정 전후를 선택할 수 있는 선택 버튼이 구비되며, 아울러 측정결과를 출력할 수 있는 화면표시부(40)가 연결 설치되며, 이에 의해 사용자는 화면표시부(40)를 통해 출력되는 결과값을 이용하여 크레인 붐(1)의 처짐량이 허용기준 내에 있는지 여부를 판단할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 크레인 붐 처짐량 측정장치를 사용하여 크레인 붐의 처짐량을 측정할 때에는 도 3에 도시된 바와 같이 먼저 크레인 붐(1)의 끝단에 수직유지부재(10)를 설치한 다음, 그 하부에 레이저 센서(20)를 설치하여 레이저 센서(10)로부터 방사된 레이저가 수직으로 방사되도록 한 상태에서 붐을 끝까지 인출한 다음, 제어부에 마련된 선택버튼 중 측정용 화물을 달지 않은 상태(무부하 상태)를 선택하는 버튼을 눌러 무부하 상태에서의 붐의 높이를 측정한다. 이때 필요한 경우 레이저 센서(10)가 설치된 수직 하부의 바닥에 반사판(P)을 설치하여 레이저 센서(10)로부터 방사된 레이저가 효과적으로 반사될 수 있도록 한다.

상기와 같은 과정에 의해 무부하 상태에서의 크레인 붐(1)의 높이가 측정되고 나면 크레인 훅을 내려 크레인 훅에 측정용 부하를 매단 다음 다른 선택버튼(무하 상태)을 눌러 부하상태에서의 크레인 붐의 높이를 측정하게 되면 제어기(30)는 자동적으로 붐(1)의 처짐량(h)을 산출하여 화면표시부(40)를 통해 그 결과를 출력함으로써 측정을 종료한다.

한편, 상기와 같은 과정에 의해 크레인 붐의 처짐량을 측정한 결과 측정된 처짐량이 허용값을 벗어나는 경우 어느 단에서의 붐에 문제가 있는지를 파악할 필요가 있는데, 이를 위해 도 4에 도시된 바와 같이 다단으로 이루어진 붐(1)의 각각의 끝단에 수직유지부재(10)와 레이저센서(20)를 설치한 다음 상기한 바와 똑같은 과정에 의해 각 붐의 처짐량(h1, h2, h3)을 구한 다음 이 중에서 어느 붐의 처짐량이 지나치게 큰지를 판단하여 조치를 취하며, 이때 각 붐의 처짐량은 일반적으로 2차원 포물선 형태를 따르게 되므로 이를 이용하여 어느 붐의 처짐량이 지나치게 큰지를 쉽게 알 수 있으며, 필요한 경우 제어기(30)의 내부에 각 붐의 허용 처짐량을 미리 입력하여 놓고, 이들 허용 처짐량과 측정값을 각각 비교하여 각각의 붐의 처짐량이 허용한계 이내인지를 판단하는 것으로도 실시될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 수직유지부재의 하부에 레이저 센서를 설치하여 붐의 처짐량을 측정하기 때문에 더욱 정확하고 쉽게 붐의 처짐량을 측정할 수 있고, 또한 각각의 붐에 수직유지부재와 레이저 센서를 설치하게 되면 각 붐의 처짐량도 정확하게 측정할 수 있기 때문에 다른 붐에 비해 처짐량이 지나치게 큰 붐을 쉽게 발견해 낼 수 있다.

1: 붐 10: 수직유지부재
20: 레이저 센서 30: 제어부
40: 화면표시부 P: 반사판

Claims (5)

1. 다단으로 이루어진 크레인 붐(1)의 처짐량을 측정하는 측정장치에 있어서,
   상기 크레인 붐의 끝단에 설치되어 레이저를 방사하여 수신하는 레이저 센서(10)와;
   상기 붐의 끝단과 레이저 센서(10) 사이에 설치되어 중력에 의해 동작함으로써 상기 레이저 센서(10)로부터 방사되는 레이저를 수직으로 방사되도록 하는 수직유지부재(20) 및;
   상기 레이저 센서(10)에 의해 측정된 값을 이용하여 붐의 처짐량을 산출하는 제어부(30)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크레인 붐 처짐량 측정장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 수직유지부재(10)는 볼 조인트 또는 자이로스코프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크레인 붐 처짐량 측정장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 레이저 센서(20)의 수직 하부 바닥에는 반사판(P)이 설치되는 것을 특징으로 하는 크레인 붐 처짐량 측정장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부(30)에는 크레임 붐 처짐량에 대한 결과값을 출력하는 화면표시부(40)가 연결되는 것을 특징으로 하는 크레인 붐 처짐량 측정장치.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 4 중 선택된 어느 한 항에 있어서,
   상기 수직유지부재(10)와 상기 레이저 센서(20)는 상기 크레인 붐(1)의 각단의 끝단에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 크레인 붐 처짐량 측정장치.

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