KR20180019537A - 크레인에 대한 최적화된 부하 곡선을 규정하기 위한 방법, 크레인에 매달려 있는 부하를 최적화된 부하 곡선에 근거하여 제어하기 위한 방법 및 제어 장치 - Google Patents

Abstract

이 규정 방법(100)은, ⅰ) 요소(5)로 구성된 지브(2), 및 ⅱ) 지브를 따라 이동할 수 있는 리프팅 부재(8)를 포함하는 크레인(1)을 시뮬레이션하는 단계, 수개의 시험 대상 요소(6), 최대 응력, 및 지브(2)를 따르는 수개의 리치(L)를 선택하는 선택하는 단계, 및 해석 단계를 수행하는 단계를 포함하고, 해석 단계는, 이론 부하를 선택하는 단계, 각 시험 대상 요소(6)에서 이론 부하에 의해 발생되는 응력을 계산하는 단계, 이들 응력을 최대 응력과 비교하는 단계, 응력이 최대 응력 보다 작은지 또는 큰지에 따라 이론 부하를 증가 또는 감소시키는 단계, 최대 이론 부하가 찾아질 때까지 계산 단계, 비교 단계 및 증가 또는 감소 단계를 반복하는 단계, 및 ⅰ) 리치(L) 및 ⅱ) 최대 이론 부하를 기록하는 단계를 포함한다.

Description

크레인에 대한 최적화된 부하 곡선을 규정하기 위한 방법, 크레인에 매달려 있는 부하를 최적화된 부하 곡선에 근거하여 제어하기 위한 방법 및 제어 장치

본 발명은 크레인에 대한 부하(load) 곡선을 규정하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 크레인에 매달려 있는 부하를 모니터링하기 위한 방법과 모니터링 장치에 관한 것이다.

본 발명은 지브(jib)를 갖는 크레인 분야에 적용된다. 본 발명은 여러 종류의 크레인, 예컨대, 분배 크레인, 인입 크레인 및 자립(self-erecting) 크레인에도 적용될 수 있고, 이들 크레인은 당김줄을 갖거나 갖지 않는다.

종래 기술에서, 부하 곡선은 지브의 최대 리치(reach)까지 들어 올려지는 이론 부하로부터 규정된다. 이 이론 부하로부터, 최대 부하 모멘트가 구해진다. 그런 다음, 최대 리치 보다 작은 각 리치에 대해, 이 최대 부하 모멘트를 유지하기 위해 이론 부하가 계산된다. 따라서, 지브가 다른 리치로 부하를 들어 올릴 때 구조물의 각 요소는 일정한 최대 부하 모멘트를 받게 된다.

그러나, 이러한 규정 방법은 어떤 리치에서 지브의 사용을 가끔 과도하게 제한하는 부하 곡선을 규정하는데, 이는 구조적 경계가 최대 리치에서 최대 부하에 의해서만 결정되기 때문이다.

본 발명의 목적은 위에서 언급한 문제를 전제적으로 또는 부분적으로 해결하는 것이다.

이를 위해, 본 발명의 일 대상은, 크레인에 대한 부하 곡선을 규정하기 위한 규정 방법이며, 이 규정 방법은,

ⅰ) 수개의 요소로 구성된 구조물을 포함하는 지브(jib), 및 ⅱ) 부하를 들어올리도록 구성되어 있고 수개의 리치(reach)로 상기 지브를 따라 연속적으로 이동할 수 있는 리프팅 부재를 포함하는 크레인을 시뮬레이션하는 단계,

수개의 시험 대상 요소를 선택하는 단계,

상기 시험 대상 요소 각각에 대해, 적어도 하나의 미리 결정된 각각의 최대 응력을 선택하는 단계,

상기 지브를 따르는 수개의 리치를 선택하는 단계, 및

각 리치에서 해석 단계를 수행하는 단계를 포함하고,

상기 해석 단계는,

상기 리프팅 부재에 매달릴 이론 부하를 선택하는 단계,

각 시험 대상 요소에서 상기 이론 부하에 의해 발생되는 응력을 계산하는 단계,

각 시험 대상 요소에 대해, 계산된 응력을 각각의 미리 결정된 최대 응력과 비교하는 단계,

계산된 응력 중의 적어도 하나가 각각의 미리 결정된 최대 응력 보다 작으면 상기 이론 부하를 증가시키는 단계,

계산된 응력 중의 적어도 하나가 각각의 미리 결정된 최대 응력 보다 크면 상기 이론 부하를 감소시키는 단계,

계산된 응력이 각각의 미리 결정된 최대 응력과 실질적으로 같게 되는 최대 이론 부하가 찾아질 때까지, ⅰ) 계산 단계와 ⅱ) 비교 단계, 및 ⅲ) 증가 단계와 ⅲ) 감소 단계 중의 하나를 반복하는 단계, 및

ⅰ) 상기 리치 및 ⅱ) 계산된 응력이 각각의 미리 결정된 최대 응력과 실질적으로 같은 상기 최대 이론 부하를 포함하는 일 그룹의 값을 메모리에 저장하는 단계를 포함한다.

따라서. 이러한 규정 방법에 의해, 선택된 리치 각각에 대해 최적화된 부하 곡선, 다시 말해, "점 대 점"의 최적화된 부하 곡선을 규정할 수 있다. 그래서, 이러한 규정 방법에 의해, 부하가 들어올려지는 리치에 상관 없이, 지브를 그의 최대 용량까지 사용할 수 있다. 사실, 이 규정 밥법에 의해, 구조물의 적어도 하나의 요소에 대한 미리 결정된 최대 응력을 발생시키는 부하로 지브를 사용할 수 있다. 다시 말해, 구조물의 적어도 하나의 요소가 그의 최대 용량까지 사용된다.

이러한 규정 방법에 의해, 기존의 크레인에 대해 최적화된 부하 곡선을 규정할 수 있다. 이러한 규정 방법에 의해 또한, 지브의 설계 동안에 그 지브의 크기를 결정할 수 있는데, 다시 말해, 지브를 제작하기 전에, 이 지브의 구조물의 여러 요소의 크기를 선택할 수 있다. 그래서 이 규정 방법은 크기 결정 방법의 일부분이 된다.

본 출원에서, "응력" 이라는 용어는 기계적 응력, 즉 표면에 가해지는 힘을 의미한다. 본 출원에서, "계산된 응력" 이라는 용어는, 리프팅 부재에 매달릴 때 고려되는 이론 부하에 대해 계산되는 응력을 의미한다(시뮬레이션).

응력은, 크레인이 작동되는 분야에 적용되는 기준 및/또는 지령에 따라 계산될 수 있다. 예컨대, 기계 지령 CE-89/392, FEM.1.001 기준 및 EN14439 기준이 유럽에서 적용되고 있다.

미리 결정된 최대 응력은 어떤 기준 및/또는 적용 가능한 지령에 의해 주어질 수 있다. 일반적으로, 기준 또는 지령은, 적절한 경우에, 고려되는 재료의 항복 강도에 안전 계수를 부여하여 허용 응력이 초과되지 않도록 한다.

대안적으로, 미리 결정된 최대 응력은 적용 가능한 기준 또는 지령 보다 더 엄격하게 크레인의 설계자 또는 크레인의 사용자에 의해 설정될 수 있다.

더욱이, 미리 결정된 최대 응력은 정적 부하시에 최대 응력을 초과하지 않도록 그리고/또는 피로 해석에 요구되는 최대 응력 크기를 초과하지 않도록 계산될 수 있다.

선택된 리치 각각에 대한 이론 부하를 찾은 후에, 규정 단계는, 선택된 리치의 함수로서 찾아진 이론 부하를 나타내는 부하 곡선을 규정하는 것으로 이루어진다. 따라서, 구조물의 모든 또는 거의 모든 요소를 고려하여 최적의 부하 곡선이 규정될 수 있다.

일 변형예에 따르면, 시뮬레이션 단계는 컴퓨터 보조 드로잉을 실행하여 지브를 설계한다.

일 변형예에 따르면, 부하 곡선은, 캐리지의 질량, 훅크의 질량, 블럭의 질량, 케이블의 질량 및 케이블 및/또는 캐리지를 구동시키도록 구성된 액츄에이터의 질량을 포함할 수 있다. 따라서, 부하 곡선은 지브가 들어올릴 수 있는 페이로드(payload)를 직접 나타낸다.

일 실시 형태에 따르면, 상기 구조물은 격자를 포함하고, 상기 요소는 상기 격자를 형성하도록 배치되는 바아를 포함한다.

이 실시 형태에 대해 대안적으로 또는 상보적으로, 구조물은 박스를 포함할 수 있고, 상기 요소는 박스를 형성하도록 배치되는 플레이트를 포함한다. 각 플레이트는 구조 요소, 즉 구조물의 요소를 형성한다. 박스는, 지브를 형성하기 위해 함께 조립되는 수개의 세그먼트로 형성될 수 있다.

일 변형예에 따르면, 여러 시험 대상 요소의 선택 단계 동안에, 요소의 일부분이 선택된다. 다시 말해, 구조물의 모든 요소가 아닌 수개의 요소가 선택된다. 그리고, 해석 단계는 선택된 시험 대상 요소에 대해 수행된다. 따라서, 이러한 선택 단계는 해석 단계 동안에 이루어질 계산의 수를 제한한다. 예컨대, 지브의 격자를 형성하는 바아의 80% 또는 90%가 선택될 수 있다.

이 변형예에 대한 대안으로, 구조물의 모든 요소가 선택될 수 있다. 예컨대, 지브의 격자를 형성하는 바아의 100%가 선택될 수 있다.

일 실시 형태에 따르면, 수개의 리치를 선택하는 단계 동안에, 상기 리치는 지브를 따르는 규칙적인 분포로 선택된다.

따라서, 리치의 이러한 규칙적인 분포에 의해, 지브의 길이를 따라 최적화된 부하 곡선을 규정할 수 있다.

일 실시 형태에 따르면, 상기 리치는 지브의 길이의 0.5% 내지 10%, 바람직하게는 1% 내지 2%의 간격으로 쌍을 지어 서로 이격되어 있다.

따라서, 리치들 사이의 이러한 간격에 의해, 부하 곡선을 규정하는데에 필요한 계산의 수를 제한하면서 지브를 따라 최적화된 부하 곡선을 규정할 수 있다.

앞의 두 실시 형태에 대한 대안으로서, 상기 리치는 지브를 따르는 불규칙적인 분포로 선택될 수 있다. 예컨대, 일 세트의 작은 리치에 대해, 2개의 작은 리치들 사이의 간격은 비교적 크게 선택될 수 있고, 일 세트의 큰 리치에 대해서는, 2개의 큰 리치들 사이의 간격은 비교적 작게 선택될 수 있다. 따라서, 부하 곡선을 규정하는데에 필요한 해석 단계의 수가 감소된다.

일 변형예에 따르면, 규정 방법은 내삽(interpolation) 단계를 더 포함하는데, 이 내삽 단계에서, 다른 리치에 대해 찾아진 이론 부하가 부하 곡선을 규정하도록 내삽된다. 따라서, 이러한 내삽 단계에 의해, 부하 곡선을 규정하는데에 필요한 계산의 수를 줄일 수 있다.

일 실시 형태에 따르면, 계산되는 응력의 계산 단계 동안에, 계산되는 응력은 인장, 전단, 압축, 좌굴(buckling), 비틀림 및 굽힘 중에서 선택되는 응력 모드에 대해 계산된다.

따라서, 이들 계산되는 응력은 적어도 하나의 응력 모드에 대해 지브를 그의 최대 용량에서 사용할 수 있게 해준다.

미리 결정된 최대 응력은, 다른 응력 모드, 예컨대, 인장 모드, 전단 모드, 좌굴 모드를 포함하는 압축 모드, 굽힘 모드, 비틀림 또는 이들 다른 응력 모드 중의 적어도 2개의 조합 모드에서 생길 수 있다.

따라서, 이들 계산되는 응력은 수개의 응력 모드에 대해 지브를 그의 최대 용량에서 사용할 수 있게 해준다.

예컨대, 계산되는 응력은 이들 모든 응력 모드: 인장, 전단, 압축, 좌굴, 비틀림 및/또는 굽힘에 대해 계산될 수 있다. 이 변형예에서, 미리 결정된 수개의 최대 응력은 선택된 응력 모드에 대응한다.

일 실시 형태에 따르면, 미리 결정된 최대 응력의 선택 단계 동안에, 미리 결정된 최대 응력 각각은 각각의 허용 응력의 90% 내지 100%가 되도록 선택된다.

다시 말해, 미리 결정된 최대 응력 각각은, 각 요소에 대해, 90% 내지 100%이 이용률에 도달하도록 선택된다. 본 출원에서, "이용률" 이라는 용어는, 한 요소에 대한 허용 응력에 대한 그 요소에 가해지는 응력의 비를 의미하며, 허용 응력은 예컨대 기준 또는 지령에 의해 주어진다. 따라서, 미리 결정된 최대 응력은 허용 응력에 근접한다. 그러므로, 지브는 실제로 최대 허용 응력까지 사용될 수 있다.

일 실시 형태에 따르면, 상기 해석 단계는, 처음에 상기 선택된 최대 리치에 대해 수행되어, 먼저, 선택된 최대 리치에 대한 이론 부하를 찾고, 그리고 다음, 다른 선택된 리치 각각에 대한 이론 부하의 선택 단계 동안에, 최대 리치의 반대편에 있는 지브의 일 단부 주위에서, 선택된 최대 리치에 대해 찾아진 이론 부하에 의해 발생되는 모멘트와 같은 모멘트를 발생시키는 이론 부하가 선택된다.

띠라서, 이 해석 단계 및 선택 단계에 의해, 필요한 계산의 수를 최소화할 수 있다. 일반적으로, 최대 리치는 지브의 길이와 대략 같도록 선택된다.

더욱이, 본 발명의 대상은, 크레인에 매달리는 부하를 모니터링하기 위한 모니터링 방법이며, 이 모니터링 방법은,

ⅰ) 지브, ⅱ) 부하를 들어 올리도록 구성되어 있고 수개의 리치로 상기 지브를 따라 연속적으로 이동할 수 있는 리프팅 부재, ⅲ) 상기 리프팅 부재에 매달리는 부하를 나타내는 크기를 평가하도록 구성된 평가 장치, 및 ⅳ) 순간 리치를 나타내는 크기를 측정하도록 구성된 측정 장치를 포함하는 크레인을 제공하는 단계,

본 발명에 따른 규정 방법에 의해 규정된 부하 곡선을 저장하는 메모리를 포함하는 모니터링 장치를 제공하는 단계,

상기 평가 장치에 의해, 리프팅 부재에 매달리는 부하를 나타내는 크기를 평가하는 단계,

상기 측정 장치에 의해, 순간 리치를 나타내는 크기를 측정하는 단계,

ⅰ) 목표 부하를 들어올리는 리프팅 운동, 및 ⅱ) 리프팅 부재를 목표 리치까지 이동시키는 분배 운동 중 리프팅 부재의 적어도 하나의 운동을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 모니터링 장치에 전달하는 단계,

상기 목표 부하를 상기 부하 곡선에 의해 목표 리치에 대해 지시되어 있는 이론 부하와 비교하는 단계, 및

상기 목표 부하가 목표 리치에 대해 지시되어 있는 상기 이론 부하 보다 크면, 리프팅 부재의 상기 적어도 하나의 운동을 제한하는 단계를 포함한다.

따라서, 이러한 모니터링 방법은 크레인의 안전을 자동적으로 보장할 수 있다.

일 실시 형태에 따르면, 상기 제한 단계는 ⅰ) 상기 리프팅 부재의 적어도 하나의 운동이 방지되는 방지 단계 및 ⅱ) 상기 목표 부하가 목표 리치에 대해서 과도하다는 것을 알려주는 초과 경고를 상기 모니터링 장치가 전달하는 경고 단계를 포함한다.

따라서, 그러한 제한 단계는, 모니터링 장치가 부하 곡선의 초과를 예상하는 경우에, 매달린 부하의 운동을 중단시킬 수 있다.

앞 실시 형태에 대한 대안으로서, 제한 단계는, 리프팅 부재가 목표 리치 보다 작은 리치로 이동되는 제한 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 모니터링 장치가 부하 곡선의 초과를 예상하는 경우에, 그러한 제한 단계는 매달린 부하의 운동이 부하 곡선에 의해 허용되는 정도로만 부분적으로 일어나도록 허가할 수 있다.

일 실시 형태에 따르면, 상기 평가 장치는 전자 인코더와 변위 전위차계 중에서 선택되는 적어도 하나의 측정 부재를 포함한다.

따라서, 이러한 측정 장치는 순간 리치의 정확한 측정을 가능하게 해준다.

또한, 본 발명의 대상은 모니터링 장치이며, 이 모니터링 장치는,

본 발명에 따른 규정 방법에 의해 규정된 부하 곡선을 저장하는 메모리, 및

본 발명에 따른 모니터링 방법을 수행하도록 구성된 계산 유닛을 포함한다.

따라서, 이러한 모니터링 장치는 크레인의 안전을 자동적으로 보장할 수 있다.

일 변형예에 따르면, 모니터링 장치는 크레인에 속할 수 있다. 예컨대, 모니터링 장치는 크레인의 제어 시스템에 통합될 수 있고, 이 제어 시스템은 크레인의 제어 캐빈에 설치될 수 있다. 본 발명의 대상은 또한 제어 시스템을 포함하는 크레인이며, 이 제어 시스템은 그러한 모니터링 장치를 통합한다.

이 변형예에 대한 대안으로, 모니터링 장치는 크레인으로부터 떨어져 있을 수 있다. 예컨대, 모니터링이 장치는 지상에서 크레인을 제어하도록 구성된 원격 제어부에 통합될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 대상은 이러한 모니터링 장치를 포함하는 크레인이다.

위에서 언급한 실시 형태 및 변형예들은 단독으로 또는 기술적으로 가능한 임의의 조합으로 고려될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 단지 비한정적인 예로 주어진 이하의 설명으로부터 본 발명 및 그의 이점을 잘 이해할 수 있을 것이고, 도면에서 동일한 참조 번호는 구조적으로 그리고/또는 기능적으로 동일하거나 유사한 대상에 대응한다.

도 1은 본 발명에 따른 규정 방법에 따라 규정된 부하 곡선으로부터 본 발명에 따른 모니터링 방법을 실행하는 모니터링 장치를 포함하는 크레인의 일부분을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 규정 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3 및 4는 도 2의 규정 방법의 두 단계 동안에 도 1의 지브를 도시하는 개략도이다.
도 5는 도 2의 규정 방법에 따라 규정된 부하 곡선을 나타내는 선도이다.
도 6은 본 발명에 따른 모니터링 방법을 나타낸다.
도 7은 도 6의 모니터링 방법을 실행하도록 구성된 본 발명에 따른 모니터링 장치를 나타낸다.

도 1은 지브(jib)(2) 및 이 지브(2)를 지지하는 타워(3)를 포함하는 크레인(1)을 도시한다. 지브(2)는 특히 축선(2.3) 주위로 타워(3)에 대해 힌지되어 있다. 지브(2)는 구조물(4)을 포함한다. 이 구조물(4)은 수개의 요소(5)로 구성되어 있다. 각 요소(5)는 구조 요소, 다시 말해, 구조물(4)의 요소를 형성한다.

도 1의 예에서, 구조물(4)은 격자를 포함하고, 요소(5)는 이 격자를 형성하도록 배치되는 바아들을 포함한다. 여기서 각 요소(5)는 수개의 바아를 포함하는 구조물(4)의 세그먼트이다.

크레인(1)은 리프팅 부재(8)를 더 포함한다. 이 리프팅 부재(8)는 부하(load)(10)를 들어 올리도록 구성되어 있다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 리프팅 부재(8)는 캐리지, 훅크, 블럭, 케이블 및 케이블과 캐리지를 구동시키도록 구성된 액츄에이터를 포함한다.

액츄에이터와 캐리지 때문에, 리프팅 부재(8)는 여러 리치(reach)(L)로 지브(2)를 따라 연속적으로 이동할 수 있다. 리프팅 부재(8)는 타워(3)에 가능한 한 가깝게 있을 때 최소 리치에 있다. 리프팅 부재(8)는 타워(3)로부터 가장 멀리 있을 때에 최대 리치에 있다.

도 2는 크레인(1)에 대한 부하 곡선을 규정하는 규정 방법(100)을 도시한다. 이 규정 방법(100)은, 리프팅 부재(8)와 지브(2)를 포함하는 크레인(1)이 시뮬레이션되는 시뮬레이션 단계(102)을 포함한다. 시뮬레이션 단계(102)는, 지브(2)를 설계하기 위해 컴퓨터 보조 드로잉(computer-assisted drawing) 소프트웨어를 실행할 수 있다. 이 시뮬레이션 단계에서, 구조물(4)은 수개의 요소(5)로 분해된다. 시뮬레이션 단계(102)는, 해석 계산을 수행하도록 설계된 프로그램을 구비하는 컴퓨터(나타나 있지 않음)로 수행될 수 있다.

규정 방법(100)은 시험 대상 요소(6)를 선택하는 선택 단계(104)를 더 포함하고, 이 단계에서, 수개의 시험 대상 요소(6)가 요소(5)로부터 선택된디. 도 2의 예에서, 구조물(4)의 요소(5)의 대부분이 시험 대상 요소(6)로서 선택된다. 여기서, 지브(2)의 격자를 형성하는 바아의 90%가 선택될 수 있다. 시험 대상 요소(6)를 선택하는 단계는 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다.

또한, 규정 방법(100)은 응력 선택 단계(108)를 포함하는데, 이 단계에서는, 시험 대상 요소(6) 각각에 대해, 일 세트의 미리 결정된 최대 응력 중에서, 미리 결정된 최대 응력이 선택되어 규정된다. 유럽에서 사용되는 크레인(1)의 경우, 미리 결정된 최대 응력은 기계 지령 EC-89/392, FEM.1.001 기준 및 EN14439 기준에 의해 주어지는 허용 응력의 90%가 되도록 선택될 수 있다.

이 응력 선택 단계(108)은 컴퓨터에 의해 수행될 수 있고, 그래서 일 세트의 미리 결정된 최대 응력은 그 컴퓨터에 저장될 수 있다. 미리 결정된 최대 응력은 각 요소(5)에 대해 약 90%의 이용률에 도달하도록 선택될 수 있다.

상기 규정 방법(100)은 리치(L)를 선택하는 단계를 더 포함하며, 이 단계에서, 지브(2)를 따라 수개의 리치(L)가 선택된다. 수개의 리치(L)를 선택하는 단계(110) 중에, 리치(L)는 지브(2)를 따르는 규칙적인 분포로 선택된다. 선택된 리치(L)는 지브(2)의 길이의 대략 1.5%에 상당하는 간격(9)(여기서는 약 1 m)으로 쌍을 지어 서로 이격되어 있다. 이 리치 선택 단계(110)는 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다.

그런 다음, 규정 방법(100)에서, 단계(110)에서 선택된 각 리치(L)에서, 아래에서 설명하는 해석 단계(112)가 수행된다. 이 해석 단계(112)는 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다.

먼저, 해석 단계(112)는 제 1 리치(L)에 대해, 예컨대, 지브(2)를 따르는 선택된 가장 큰 리치(예컨대, 최대 리치)에 대해 수행된다. 해석 단계(112)는,

- 리프팅 부재(8)에 매달릴 이론 부하(임의로 선택됨)가 선택되는 선택 단계(112.1),

- 인장, 전단, 압축, 좌굴(buckling), 비틀림 및 굽힘 중의 여러 응력 모드에 대해, 각 시험 대상 요소(6)에서 이론 부하에 의해 발생되는 응력이 계산되는 계산 단계(112.2), 및

- 각 시험 대상 요소(6)에 대해, 계산된 응력이 각각의 미리 결정된 최대 응력과 비교되는 비교 단계(112.3)를 포함한다.

그리고, 해석 단계(112)는,

- 계산된 응력 중의 적어도 하나가 각각의 미리 결정된 최대 응력 보다 작으면 이론 부하가 증가되는 증가 단계(112.41), 또는

- 계산된 응력 중의 적어도 하나가 각각의 미리 결정된 최대 응력 보다 크면 이론 부하가 감소되는 감소 단계(112.42)를 포함한다.

그리고, 해석 단계(112)는 반복 단계(12.5)를 포함하고, 이 반복 단계에서는, 계산된 응력이 각각의 미리 결정된 최대 응력과 실질적으로 같게 되는 최대 이론 부하가 찾아질 때까지,

ⅰ) 계산 단계(112.2)와

ⅱ) 비교 단계(112.3) 및

ⅲ) 증가 단계(112.41) 또는

ⅲ) 감소 단계(112.42)가 반복된다.

반복 단계(112.5)의 수는 선택 단계(112.1)에서 선택된 이론 부하 및 이론 부하의 증가에 달려 있다. 작은 증가는 큰 증가 보다 더 많은 반복 단계(112.5)를 필요로 하지만, 작은 증가에 의해서는, 큰 증가 보다 더 큰 정확성을 갖는 규정된 이론 부하가 얻어질 것이다.

필요한 계산의 수를 최소화하기 위해, 각각의 다른 리치에 대한 이론 부하를 선택하는 선택 단계(112.1) 중에, 최대 리치의 반대편에 있는 지브(2)의 일 단부 주위에서, 선택된 최대 리치에 대해 찾아진 이론 부하에 의해 발생되는 모멘트와 같은 모멘트를 발생시키는 이론 부하를 선택할 수 있다.

리치(L)에 대한 최대 이론 부하를 찾은 후에, 규정 방법(100)은 저장 단계(112.6)를 포함하는데, 이 저장 단계에서, ⅰ) 리치(L) 및 ⅱ) 계산된 응력이 각각의 미리 결정된 최대 응력과 실질적으로 같은 최대 이론 부하를 포함하는 일 그룹의 값들이 컴퓨터의 메모리에 저장된다. 따라서, 최대 이론 부하는 메모리에서 각 리치(L)에 관련된다.

그런 다음, 도 2에서 지브(111)으로 나타나 있는 바와 같이, 리치(L)가 변화되고, 그리고 나서 다음 리치에 대해 해석 단계(112)가 다시 수행되며, 선택 단계(110)에 동안에 선택된 리치(L) 모두에 대해서도 마찬가지이다.

선택된 모든 리치(L)에 대해 해석 단계(112)를 수행한 후에, 상기 그룹의 값(리치(L): 최대 이론 부하)을 포함하는 일 세트가 얻어진다. 값들의 이 세트를 가지고, 도 5에 나타나 있는 최적화된 부하 곡선(50)을 규정할 수 있다. 따라서, 선택된 리치(L) 각각에 대한 이론 부하를 찾은 후에, 규정 단계(114)는,

- 세로축에서, 찾아진 이론 부하로부터 구해지는 페이로드(payload) 10+8(미턴 톤)를 나타내고, 또한

- 가로축에서는 리치(L)(미터)를 나타내는 부하 곡선(50)을 규정하는 것으로 이루어진다.

여기서 페이로드 10+8은 찾아진 이론 부하와 리프팅 부재(8)(캐리지, 훅크, 블럭, 케이블 및 액츄에이터)의 질량의 합이다.

비교를 위해, 도 5는 최대 부하 모멘트를 일정하게 유지하면서 종래 기술의 방법으로 얻어진 부하 곡선(49)을 도시한디. 본 발명에 따른 규정 방법(100)으로 얻어진 부하 곡선(50)은 종래 기술의 부하 곡선(49)에 대해 최적화되어 있다. 사실, 부하 곡선(50)은 모든 리치(L)에서 더 무거운 페이로드를 들어올릴 수 있게 해준다.

더욱이, 도 3은 크레인(1)에 매달리는 부하를 모니터링하기 위한 모니터링 방법(200)을 도시한다. 이 모니터링 방법(200)은 크레인(1)이 제공되는 제공 단계(202)를 포함하고, 이 크레인은,

ⅰ) 지브(2),

ⅱ) 리프팅 부재(8),

ⅲ) 리프팅 부재(8)에 매달리는 부하(10)의 질량을 평가하고, 전자 인코더를 포함하는 평가 장치(20), 및

ⅳ) 순간 리치(L)의 길이를 측정하는 측정 장치(22)를 포함한다.

모니터링 방법(200)은 도 7에 나타나 있는 모니터링 장치(24)가 제공되는 제공 단계(204)를 더 포함하고, 이 모니터링 장치는 규정 방법(100)에 의해 규정된 부하 곡선(50)을 포함하는 메모리(26)를 포함한다.

도 7에 나타나 있는 바와 같이, 모니터링 장치(24)는 모니터링 방법(200)을 수행하는 계산 유닛(28)을 더 포함한다. 도면의 예에서, 모니터링 장치(24)는 크레인(1)에 설치되어 있는 제어 시스템(25)에 통합되어 있다.

제어 시스넴(25)은, 스탑 제어부(29), 및 캐리지의 위치, 타워(3)에 대한 지브(2)의 각위치, 혹크의 위치, 블럭의 위치, 및 부하(10)의 위치를 각각 나타내는 신호를 발생시키는 위치 센서(27)를 더 포함한다.

모니터링 방법(200)은,

- 평가 장치(20)에 의해, 리프팅 부재(8)에 매달리는 부하(10)의 질량을 계산하는 단계(206),

- 측정 장치(22)에 의해 순간 리치(L)의 길이를 측정하는 단계(208),

- ⅰ)목표 부하를 들어올리는 리프팅 운동, 및 ⅱ) 리프팅 부재(8)를 목표 리치까지 이동시키는 분배 운동 중 리프팅 부재(8)의 적어도 하나의 운동을 제어하기 위한 제어 신호를 모니터링 장치(24)에 전달하는 단계(210),

- 목표 부하를 부하 곡선(50)에 의해 목표 리치에 대해 지시되어 있는 이론 부하와 비교하는 단계(212), 및

- 목표 부하가 목표 리치에 대해 지시되어 있는 상기 이론 부하 보다 크면, 리프팅 부재(8)의 운동을 제한하는 단계(214)를 더 포함한다.

특히, 제한 단계(214)는 ⅰ) 리프팅 부재(8)의 적어도 하나의 운동이 방지되는 방지 단계(214.1) 및 ⅱ) 목표 부하가 목표 리치에 대해서 과도하다는 것을 알려주는 초과 경고를 모니터링 장치(24)가 전달하는 경고 단계(214.2)를 포함한다.

물론, 본 발명은 본 특허 출원에서 설명된 특정 실시 형태 또는 당업자가 알 수 있는 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 특허 출원에 지시되어 있는 요소와 등가적인 요소로부터 출발하여, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 다른 실시 형태도 가능하다.

Claims (11)

1. 크레인(1)에 대한 부하(load) 곡선(50)을 규정하기 위한 규정 방법(100)으로서,
   ⅰ) 수개의 요소(5)로 구성된 구조물(4)을 포함하는 지브(jib)(2), 및 ⅱ) 부하(10)를 들어 올리도록 구성되어 있고 수개의 리치(reach)(L)로 상기 지브(2)를 따라 연속적으로 이동할 수 있는 리프팅 부재(8)를 포함하는 크레인(1)을 시뮬레이션하는 단계(102),
   수개의 시험 대상 요소(6)를 선택하는 단계(104),
   상기 시험 대상 요소(6) 각각에 대해, 적어도 하나의 미리 결정된 각각의 최대 응력을 선택하는 단계(108),
   상기 지브(2)를 따르는 수개의 리치(L)를 선택하는 단계(110), 및
   각 리치(L)에서 해석 단계를 수행하는 단계(112)를 포함하고,
   상기 해석 단계는,
   상기 리프팅 부재(8)에 매달릴 이론 부하를 선택하는 단계(112.1),
   각 시험 대상 요소(6)에서 상기 이론 부하에 의해 발생되는 응력을 계산하는 단계(112.2),
   각 시험 대상 요소(6)에 대해, 계산된 응력을 각각의 미리 결정된 최대 응력과 비교하는 단계(112.3),
   계산된 응력 중의 적어도 하나가 각각의 미리 결정된 최대 응력 보다 작으면 상기 이론 부하를 증가시키는 단계(112.41),
   계산된 응력 중의 적어도 하나가 각각의 미리 결정된 최대 응력 보다 크면 상기 이론 부하를 감소시키는 단계(112.42),
   계산된 응력이 각각의 미리 결정된 최대 응력과 실질적으로 같게 되는 최대 이론 부하가 찾아질 때까지, ⅰ) 계산 단계(112.2)와 ⅱ) 비교 단계(112.3), 및 ⅲ) 증가 단계(112.41)와 ⅲ) 감소 단계(112.42) 중의 하나를 반복하는 단계(112.5), 및
   ⅰ) 상기 리치(L) 및 ⅱ) 계산된 응력이 각각의 미리 결정된 최대 응력과 실질적으로 같은 상기 최대 이론 부하를 포함하는 일 그룹의 값을 메모리에 저장하는 단계(112.6)를 포함하는, 크레인에 대한 부하 곡선을 규정하기 위한 규정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 구조물(4)은 격자를 포함하고, 상기 요소(5)는 상기 격자를 형성하도록 배치되는 바아(bar)를 포함하는, 크레인에 대한 부하 곡선을 규정하기 위한 규정 방법(100).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   수개의 리치(L)를 선택하는 단계(110) 동안에, 상기 리치(L)는 지브(2)를 따르는 규칙적인 분포로 선택되는, 크레인에 대한 부하 곡선을 규정하기 위한 규정 방법(100).
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 리치(L)는 지브(2)의 길이의 0.5% 내지 10%, 바람직하게는 1% 내지 2%의 간격으로 쌍을 지어 서로 이격되어 있는, 크레인에 대한 부하 곡선을 규정하기 위한 규정 방법(100).
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   계산되는 응력의 계산 단계(112.2) 동안에, 계산되는 응력은 인장, 전단, 압축, 좌굴(buckling), 비틀림 및 굽힘으로 구성된 그룹에서 선택되는 응력 모드에 대해 계산되는, 크레인에 대한 부하 곡선을 규정하기 위한 규정 방법(100).
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   미리 결정된 최대 응력의 선택 단계(108) 동안에, 미리 결정된 최대 응력 각각은 각각의 허용 가능 응력의 90% 내지 100%가 되도록 선택되는, 크레인에 대한 부하 곡선을 규정하기 위한 규정 방법(100).
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 해석 단계(112)는, 처음에 선택된 최대 리치에 대해 수행되어, 먼저, 선택된 최대 리치에 대한 이론 부하를 찾고, 그리고 다음, 다른 선택된 리치 각각에 대한 이론 부하의 선택 단계(112.1) 동안에, 최대 리치의 반대편에 있는 지브(2)의 일 단부 주위에서, 선택된 최대 리치에 대해 찾아진 이론 부하에 의해 발생되는 모멘트와 같은 모멘트를 발생시키는 이론 부하가 선택되는, 크레인에 대한 부하 곡선을 규정하기 위한 규정 방법(100).
8. 크레인(1)에 매달리는 부하를 모니터링하기 위한 모니터링 방법(200)으로서,
   ⅰ) 지브(2), ⅱ) 부하를 들어 올리도록 구성되어 있고 수개의 리치(L)로 상기 지브(2)를 따라 연속적으로 이동할 수 있는 리프팅 부재(8), ⅲ) 상기 리프팅 부재(8)에 매달리는 부하를 나타내는 크기를 평가하도록 구성된 평가 장치(20), 및 ⅳ) 순간 리치(L)를 나타내는 크기를 측정하도록 구성된 측정 장치(22)를 포함하는 크레인(1)을 제공하는 단계(202),
   제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 규정 방법(100)에 의해 규정된 부하 곡선(50)을 저장하는 메모리를 포함하는 모니터링 장치(24)를 제공하는 단계(204),
   상기 평가 장치(20)에 의해, 리프팅 부재(8)에 매달리는 부하(10)를 나타내는 크기를 평가하는 단계(206),
   상기 측정 장치(22)에 의해, 순간 리치(L)를 나타내는 크기를 측정하는 단계(208),
   ⅰ) 목표 부하를 들어올리는 리프팅 운동, 및 ⅱ) 리프팅 부재(8)를 목표 리치까지 이동시키는 분배 운동 중 리프팅 부재(8)의 적어도 하나의 운동을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 모니터링 장치(24)에 전달하는 단계(210),
   상기 목표 부하를 상기 부하 곡선(50)에 의해 목표 리치에 대해 지시되어 있는 이론 부하와 비교하는 단계(212), 및
   상기 목표 부하가 목표 리치에 대해 지시되어 있는 상기 이론 부하 보다 크면, 리프팅 부재(8)의 상기 적어도 하나의 운동을 제한하는 단계(214)를 포함하는, 크레인에 매달리는 부하를 모니터링하기 위한 모니터링 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제한 단계(214)는 ⅰ) 상기 리프팅 부재(8)의 적어도 하나의 운동이 방지되는 방지 단계(214.1) 및 ⅱ) 상기 목표 부하가 목표 리치에 대해서 과도하다는 것을 알려주는 초과 경고를 상기 모니터링 장치(24)가 전달하는 경고 단계(214.2)를 포함하는, 크레인에 매달리는 부하를 모니터링하기 위한 모니터링 방법(200).
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 평가 장치(200)는 전자 인코더와 변위 전위차계로 구성된 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 측정 부재를 포함하는, 크레인에 매달리는 부하를 모니터링하기 위한 모니터링 방법(200).
11. 모니터링 장치(24)로서,
    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 규정 방법(100)에 의해 규정된 부하 곡선(50)을 저장하는 메모리(26), 및
    제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 모니터링 방법(200)을 수행하도록 구성된 계산 유닛(28)을 포함하는 모니터링 장치(24).

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