KR20190067413A - 스태커 크레인의 진단 장치 및 진단 방법 - Google Patents

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Abstract

스태커 크레인의 진단 장치 및 진단 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 스태커 크레인의 진단 장치 및 방법은 하부레일 및 상부레일에 이동 가능하게 설치되는 상부 프레임 및 하부 프레임과, 상부 프레임과 하부 프레임을 연결하는 한 쌍의 마스트와, 마스트 사이에 캐리지로 승강 가능하게 마련되며 포크를 갖는 승강체를 포함하는 스태커 크레인의 진단 장치에 있어서, 캐리지, 포크, 하부 프레임 중 적어도 한 곳에 마련되는 진동센서부와, 진동센서부의 진동 검출 신호에 따라 피드백 제어하기 위한 제어부를 포함하여 기준 진동 신호를 설정하고, 스태커 크레인에 마련되는 진동센서부를 통해 설치 부위의 진동 신호를 측정하며, 측정된 진동 신호와 기준 진동 신호를 비교하여 비교값이 기설정된 기준 범위인지 판단하고, 측정 진동 신호가 기준 범위를 벗어나면 이상으로 판단하여 표시부로 출력할 수 있다.

Description

스태커 크레인의 진단 장치 및 진단 방법{Inspection Apparatus for Stacker Crane and Method thereof}
본 발명은 스태커 크레인의 진단 장치 및 진단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스태커 크레인의 수명을 예측할 수 있는 스태커 크레인의 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 물류 자동화 분야에서는 물품의 입고와 출고가 자동으로 이루어지는 자동창고 시스템이 이용되고 있다.
자동창고 시스템은 다층 다열 구조로 구획된 다수의 보관 공간을 갖는 랙(rack)과, 랙 전방의 공간을 따라 설치된 이동레일과, 이동레일을 따라 주행하면서 물품을 제어시스템에 의해 정해진 보관 공간에 로딩 및 언로딩하는 스태커 크레인을 포함한다.
좀 더 구체적으로 보면 스태커 크레인은 랙 사이의 공간 바닥과 그 상부 공간에 설치된 하부레일 및 상부레일, 하부레일을 따라 주행하는 주행대차, 주행대차에 직립 상태로 설치된 마스트, 마스트의 상단을 상부레일에 연결하고 상부레일을 따라 구름 주행하는 상부레일연결부, 마스트에 설치된 승강대, 승강대에 설치되어 물품의 로딩 및 언로딩 기능을 수행하는 로딩부, 승강대를 마스트를 따라 상하 방향으로 이동시키는 승강구동부를 포함하는 구성으로 이루어진다.
이러한 스태커 크레인은 주행대차가 하부레일을 따라 수평 주행하고, 그와 동시에 승강대가 마스트를 따라 상승 또는 하강하여 목적한 위치의 보관 공간에 물품을 수납하거나 인출할 수 있어서, 물품의 입고와 출고가 매우 신속하고 정확하게 이루어질 뿐만 아니라 한정된 창고 내에 보다 많은 양의 물품을 효율적으로 보관할 수 있는 장점이 있다.
통상적으로 자동창고 시스템은 스태커 크레인을 여러 대 설치하여 24시간 가동되는 설비이므로 스태커 크레인이 가동 정지될 경우 영업 피해가 매우 크기 때문에 주기적으로 점검 및 수리하고 있지만 모든 부분을 점검하기는 실질적으로 어렵다. 특히, 운전 중에는 이상 여부를 판단하기 어려우며 고장 진단도 시간이 오래 걸리기 때문에 이를 개선할 필요가 있었다.
한국 공개특허 제10-2009-0099667호(2009.09.23)
본 발명의 실시 예에 따르면 부품의 지속적인 측정 감지를 통해 수명을 예측하여 사전에 정비 계획을 세울 수 있도록 하는 스태커 크레인의 진단 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하부레일 및 상부레일에 이동 가능하게 설치되는 상부 프레임 및 하부 프레임과, 상부 프레임과 하부 프레임을 연결하는 한 쌍의 마스트와, 마스트 사이에 캐리지로 승강 가능하게 마련되며 포크를 갖는 승강체를 포함하는 스태커 크레인의 진단 장치에 있어서, 캐리지, 포크, 하부 프레임 중 적어도 한 곳에 마련되는 진동센서부와, 진동센서부의 진동 검출 신호에 따라 피드백 제어하기 위한 제어부를 포함하는 스태커 크레인의 진단 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 진동센서부에서 측정된 진동 신호를 저장하기 위한 데이터저장부와, 측정 진동 신호와 기설정된 기준 진동 신호를 비교하여 상기 진동센서부가 설치된 부위의 이상을 판단하는 비교연산부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 표시부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 기준 진동 신호를 설정하고, 스태커 크레인에 마련되는 진동센서부를 통해 설치 부위의 진동 신호를 측정하고, 측정된 진동 신호와 상기 기준 진동 신호를 비교하여 비교값이 기설정된 기준 범위인지 판단하고, 측정 진동 신호가 기준 범위를 벗어나면 이상으로 판단하여 표시부로 출력하는 스태커 크레인의 진단 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 진동센서부는 복수 개소에 설치되고, 상기 측정 진동 신호가 기준 범위를 벗어난 개소를 표시부로 출력할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 다른 스태커 크레인의 진단 장치 및 방법은 고장이 빈번한 스태커 크래인의 적정 개소에 각 부위의 진동을 측정하는 센서를 마련하여 지속적으로 감지하고, 측정된 진동 데이터를 기준 진동 데이터와 비교함으로써 각 설치 부위의 이상 여부 및 수명을 예측하고 이를 토대로 사전에 정비 계획을 효과적으로 세울 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 장치가 마련되어 있는 스태커 크래인을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스태커 크래인의 진단 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스태커 크래인의 진단 장치를 이용하여 이상을 감지될 경우 출력되는 표시부에 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스태커 크래인의 진단 방법을 이용하여 부품 이상을 감지하는 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 일실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 일실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 장치를 구비하는 스태커 크레인을 간략하게 도시한 도면이다.
설명에 앞서, 도 1에 도시한 바와 같이 스태커 크레인(10)은 일반적으로 복수의 선반을 종횡으로 배열한 렉 내부에서 소정 경로를 따라 이동할 수 있도록 설치된다.
이를 위해, 렉 전방 공간의 바닥에는 크레인(10)이 주행하기 위한 하부레일(1)이 마련되어 있으며, 상부에는 크레인의 상부 프레임을 안내하기 위한 상부레일(2)이 마련되어 있다.
스태커 크레인(10)은 상하 방향으로 직립 마련되는 한 쌍의 마스트(11a, 11b)와, 마스트(11a, 11b)의 상하 양단부를 연결 설치하는 하부 프레임(12) 및 상부 프레임(14)으로 본체를 구성한다.
하부 프레임(12)에는 하부레일(1) 위를 이동할 수 있도록 주행휠(12a)이 마련되어 있다. 주행휠(12a)은 자세히 도시하지는 않았지만 구동휠과 종동휠을 포함할 수 있으며, 제1구동부(13)에 의해 제어될 수 있다. 제1구동부(13)는 모터, 감속기구, 브레이크 등을 포함할 수 있으며, 스프로켓과 체인 등의 동력전달수단을 이용하여 주행휠(12a)에 동력을 전달한다. 하부 프레임(12)은 주행대차로 지칭될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만 스태커 크레인(10)의 상부 프레임(14)에도 상부 프레임 안내용 상부레일(2)을 따라 이동할 수 있도록 주행휠이 마련될 수 있으며, 이 주행휠을 구동하기 위한 구동부가 별도로 마련될 수도 있다.
한 쌍의 마스트(11a, 11b) 사이에는 승강체(15)가 마련된다. 승강체(15)는 마스트(11a, 11b)의 상하 방향을 따라 마련된 레일을 슬라이딩 이동하는 캐리지(16a, 16b)에 의해 승강 시 수평을 유지할 수 있도록 지지되어 있다. 설명의 편의를 위해 제1마스트(11a)에는 제1캐리지(16a)가 마련되고, 제2마스트(11b)에는 제2캐리지(16b)가 마련되는 것으로 예시한다.
승강체(15)는 제2구동부(17)에 의해 제어될 수 있다. 제2구동부(17)도 모터, 감속기구, 브레이크 등을 포함할 수 있으며, 권취와 권출을 반복하는 와이어(18)를 통해 승강체(15)의 상하 이동을 제어할 수 있다. 상부 프레임(14)에는 복수의 아이들롤러(18a)가 마련되어 와이어(18)의 동력 전달 방향을 전환할 수 있다.
상기와 같이 마련되는 제2구동부(17)에 의해 승강체(15)는 와이어(18)가 제2구동부(17)에 의해 권출될 때는 하강하고, 권취될 때는 상승한다.
승강체(15)의 바닥에는 한 쌍의 포크(19)가 마련되어 있다. 포크(19)는 거치된 물품을 바닥을 지지하며 전후로 진퇴 이동시켜 스태커 내의 렉 선반에 물건을 수납하거나 인출할 수 있다. 포크(19)는 자세히 도시하지는 않았지만 랙 피니언 구성을 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따른 스태커 크레인 진단 장치는 스태커 크래인(10)의 주요 개소에 센서를 장착하고 검출 신호를 주기적으로 측정함으로써 수명 및 고장을 예측하여 가동 정지를 미연에 방지하고자 한다.
이를 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 스태커 크레인 진단 장치(20)는 스태커 크레인(10)의 여러 개소에 설치되는 복수의 진동센서부(21)와, 진동센서부(21)에서 검출되는 진동 신호를 근거로 스태커 크레인의 이상 여부를 피드백 제어하는 제어부(25)를 포함할 수 있다.
복수의 진동센서부(21)는 일례로 스태커 크레인(10)의 중요 4 개소에 설치된다. 예컨대, 진동센서부(21)는 제1캐리지(16a)에 설치되는 제1진동센서(21a)와, 제2캐리지(16b)에 설치되는 제2진동센서(21b)와, 승강체(15)의 포크(19)에 설치되는 제3진동센서(21c)와, 하부 프레임(12)에 설치되는 제4진동센서(21d)를 포함할 수 있다. 이 진동센서들의 설치 위치는 스태커 크레인에서 고장이 빈번히 발생하는 부위로, 점검 관리가 되지 않으면 캐리지(16a, 16b)에는 크랙이 발생할 수 있으며 캐리지가 슬라이딩하는 승강레일에는 편마모가 발생할 수 있다. 또한 포크(19)는 볼트나 체인의 절손, 베어링파손 등이 발생할 수 있으며, 하부 프레임(12)은 크랙 및 편마모로 인한 주행 시 진동을 유발할 수 있다.
제어부(25)는 도 2에 도시한 바와 같이 데이터저장부(26)와 비교연산부(27)를 포함할 수 있다. 제어부(25)는 PLC 제어가 가능한 컨트롤러, CPU 등을 포함하는 컴퓨터일 수 있다. 데이터저장부(26)는 진동센서부(21)에서 검출된 진동 신호를 저장한다. 측정된 진동 신호는 공진주파수를 이용할 수 있으며 매분, 매시간, 모션 등 다양한 주기 및 시점을 기준으로 저장될 수 있다. 비교연산부(27)는 측정된 진동 신호와 기설정된 기준 진동 신호를 비교하여, 측정 진동 신호가 기준 진동 신호 범위를 벗어나면 표시부(29)를 통해 작업자에게 경고 신호를 줄 수 있다. 표시부(29)는 도 3에 도시한 바와 같이 제어부(25)와 전기적으로 연결되어 있는 모니터 등의 유져 인터페이스를 사용할 수 있다. 표시부(29)는 모니터의 화면을 통해 이상이 있는 개소(21a ~ 21d)의 진동 데이터를 점멸하거나 또는 부져 등을 통해 알람 신호를 출력할 수도 있다. 진동 데이터는 유선 또는 무선으로 송수신될 수 있다.
그러면, 본 실시 예에 따른 스태커 크레인의 진단 장치를 이용하여 스태커 크레인의 이상 여부를 진단하는 방법을 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.
먼저, 기준 진동 신호(크기)를 설정한다(S100). 기준 진동 신호(Ref1 ~ Ref4)는 해당 부품에 손상이 발생할 가능성이 있는 진동 크기로 소정 범위로 설정될 수 있다. 기준 진동 신호는 데어터저장부(26)에 축적된 스태커 크레인의 진동 데이터베이스를 활용할 수 있다. 기준 진동 신호는 진동센서부(21)가 설치되는 개소에 따라 개수 및 설정이 달라질 수 있다.
이어서, 진동센서부(21)가 설치된 각 개소의 진동을 측정한다(S200). 본 실시 예에서는 상술한 바와 같이 제1캐리지(16a)에 설치되는 제1진동센서(21a)는 제1위치(P1)로, 제2캐리지(16b)에 설치되는 제2진동센서(21b)는 제2위치(P2)로, 승강체(15)의 포크(19)에 설치되는 제3진동센서(21c)는 제3위치(P3)로, 하부 프레임(12)에 설치되는 제4진동센서(21d)는 제4위치(P4)로 설정하고, 진동 센서(21a ~ 21d)는 각 위치의 진동 신호를 각각 측정하여 출력할 수 있다.
이어서, 각 설치 개소에서 측정된 진동 신호(P1 ~ P4)와 기준 진동 신호(Ref1 ~ Ref4)를 비교하여(S300), 측정 진동 신호가 기준 진동 신호보다 큰 경우 진동 이상을 판단하고(S310), 작은 경우 정상을 판단한다(S320). 이러한 설치 개소의 정상 및 이상 판단은 제1위치(P1)에서 제4위치(P4)까지 순차적으로 이루어질 수 있으며(S330 ~ S350), 이는 도 4에 일부 도시한 바와 같이 직렬로 실행하거나 또는 도시하지는 않았지만 병렬로 실행될 수 있다.
이어서, 제1위치(P1) 내지 제4위치(P4) 중 적어도 어느 한 위치에서 진동 이상이 존재한다고 판단되면(S400), 이를 정비할 수 있도록 표시한다(S500). 정비 표시는 도 3에 도시된 바와 같이 모니터의 해당 개소에 표시되는 진동 데이터 필드를 점멸하거나 또는 노랑색이나 적색과 같은 색상으로 표시할 수 있다.
관리자는 정비 표시를 보고 신속하게 해당 위치를 점검하거나 교체 수리함으로써 스태커 크레인의 가동 정지를 미연에 방지할 수 있다.
10..스태커 크레인 11a, 11b..마스트
12..하부 프레임 13..제1구동부
14..상부 프레임 15..승강체
16a..제1캐리지 16b..제2캐리지
17..제2구동부 18..와이어
20..진단 장치 21..진동센서부
21a~21d..제1진동센서 내지 제4진동센서
25..제어부 26..데이터저장부
27..비교연산부 29..표시부

Claims (5)

  1. 하부레일 및 상부레일에 이동 가능하게 설치되는 상부 프레임 및 하부 프레임과, 상부 프레임과 하부 프레임을 연결하는 한 쌍의 마스트와, 마스트 사이에 캐리지로 승강 가능하게 마련되며 포크를 갖는 승강체를 포함하는 스태커 크레인의 진단 장치에 있어서,
    상기 캐리지, 포크, 하부 프레임 중 적어도 한 곳에 마련되는 진동센서부와,
    상기 진동센서부의 진동 검출 신호에 따라 피드백 제어하기 위한 제어부를 포함하는 스태커 크레인의 진단 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 진동센서부에서 측정된 진동 신호를 저장하기 위한 데이터저장부와, 측정 진동 신호와 기설정된 기준 진동 신호를 비교하여 상기 진동센서부가 설치된 부위의 이상을 판단하는 비교연산부를 포함하는 스태커 크레인의 진단 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 표시부를 더 포함하는 스태커 크레인의 진단 장치.
  4. 기준 진동 신호를 설정하고,
    스태커 크레인에 마련되는 진동센서부를 통해 설치 부위의 진동 신호를 측정하며,
    상기 측정된 진동 신호와 상기 기준 진동 신호를 비교하여 비교값이 기설정된 기준 범위인지 판단하고,
    상기 측정 진동 신호가 기준 범위를 벗어나면 이상으로 판단하여 표시부로 출력하는 스태커 크레인의 진단 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 진동센서부는 복수 개소에 설치되고,
    상기 측정 진동 신호가 기준 범위를 벗어난 개소를 표시부로 출력하는 스태커 크레인의 진단 방법.
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