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KR100255882B1 - 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템 - Google Patents

유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템 Download PDF

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KR100255882B1
KR100255882B1 KR1019980020182A KR19980020182A KR100255882B1 KR 100255882 B1 KR100255882 B1 KR 100255882B1 KR 1019980020182 A KR1019980020182 A KR 1019980020182A KR 19980020182 A KR19980020182 A KR 19980020182A KR 100255882 B1 KR100255882 B1 KR 100255882B1
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추호석
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Abstract

본 발명은 컨테이너를 지지하고 있는 트롤리의 쉬브를 적절히 제어하여 로프 하강의 입사각을 조절하여 신속하게 스웨이를 방지하는 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템에 관한 것으로, 트롤리(1)의 양측에는 쉬브(2)가 설치되며 각각의 쉬브(2)는 유압실린더(5)에 의해서 이동가능하게 설치되고 유압실린더(5)에는 리니어 볼티지 디퍼렌설 트랜스미터가 내장되어 유압실린더의 이동거리를 감지하여 신호를 PLC로 보내며, 쉬브(2)의 중심축의 양단에는 치차휠(6)이 설치되고 치차휠(6)은 트롤리의 치차레일(7)에 맞물려 있고 치차레일(7)의 내측에는 일정간격을 두고 2개의 리미트 스위치(8)가 설치되며 리미트 스위치(8)는 쉬브(2)가 유압실린더(5)에 의해서 이동되어 접촉하게 되면 비상정지 신호를 PLC로 보내고 PLC(9)는 리미트 스위치(8)로부터 신호를 받으며 콘트롤 로직을 통해 비례제어밸브(30)로 신호를 보내고 각각의 비례제어밸브(30)는 유압실린더(5)에 제어용 유압을보내고 유압실린더(5)의 작동에 따라 스웨이 앵글 센서가 스웨이 앵글을 검출하여 PLC(9)로 보내게 구성된다.

Description

유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템
본 발명은 컨테이너를 지지하고 있는 트롤리의 쉬브(Sheave)를 적절히 제어하여 로프 하강(Rope Fall)의 입사각을 조절하여 신속하게 스웨이(Sway)를 방지하는 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템에 관한 것이다.
항만에 운행중인 컨테이너 크레인의 헤드블록(Head Block) 및 스프레더(Spreader)는 트롤리 주행 후 목표지점에 이르렀을 때 흔들림(Sway)이 발생되어 작업지연을 초래한다.
이러한 흔들림을 제어하는 것은 크레인의 작업능률 향상을 위해 컨테이너 이동을 자동화시키는 방안인 데, 기존에는 전동모터에 의한 트롤리 위치제어만을 수행하고 있어 목표지점에서 헤드블록 또는 스프레더 흔들림 미세조정시 트롤 리가 계속 움직이므로 인하여 목표지점을 포착하기 어렵다.
종래의 안티 스웨이 시스템은 전동모터, PLC, 고정 쉬브(Fixed Sheave)로 구성되고, 헤드블록의 진자운동을 영상으로 감지하고 트롤리 구동용 전동모터를 제어하여 스웨이를 제동하므로, 목표지점 근처에서 헤드블록의 적은 동작에도 트롤 리가 움직이므로 낙하장소를 포착하기 어렵고 이로 인하여 시간지연을 초래한다.
본 발명의 목적은 이러한 흔들림을 신속히 제동하여 작업능률을 향상시키기 위하여 컨테이너를 지지하고 있는 트롤리의 쉬브를 유압실린더로 적절히 제어하여 스웨이를 방지하고 컨테이너선의 셀가이드 내부 작업시에는 입사각을 줄여 와이어 로프의 파손을 방지하여 안정성 및 생산성을 향상시키는 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
도1은 본 발명의 쉬브 작동 시스템이 적용되는 메인 호스트 메카니즘을 도시하는 도면
도2는 본 발명의 쉬브 작동 시스템이 적용되는 트롤리 트레블 메카니즘을 도시하는 도면
도3은 본 발명의 쉬브 작동 시스템을 도시하는 사시도
도4은 본 발명의 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템의 구성을 도시하는 평면도
도5는 도3의 A 부분 확대도
도6는 본 발명의 쉬브 작동 시스템의 세부 구성도
도7은 본 발명의 쉬브 작동 시스템의 작동 모드를 도시하는 플로우챠트
<도면의 부호에 대한 설명>
1: 트롤리 2: 쉬브 3: 와이어 로프
4:헤드블록 5: 유압실린더 6: 치차휠
7: 치차레일 8:리미트 스위치 9:PLC
30: 비레제어밸브
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
컨테이너 선적 및 하역에 사용되는 운반기계의 일종인 레일 마운티드 키사이드 컨테이너(Rail Mounted Quay Side Crane)은 동작 목적에 따라 도1에 도시된 메인 호이스트 메카니즘(Main Hoist Mechanism)(10), 도2에 도시된 트롤리 트레블 메카니즘(Trolley Travel Mechanism)(20), 붐 호이스 메카니즘(Boom Hoist Mechanism), 캔트리 트레블 메카니즘(Gantry Travel Mechanism)으로 나뉜다. 여기서 본 발명의 흔들림 방지장치(Anti-Sway device)와 관련있는 것은 메인 호이스트 메카니즘과 트롤리 트레블 메카니즘이다.
메인 호이스트 메카니즘(10)은 컨테이너를 들어올리거니 내리는 기능을 하는 장치로 이에는 전동모터, 기어박스, 메인 호이스트 드럼(11)으로 구성되는 동력발생부와 이 동력을 와이어 로프(12)를 통하여 헤드블록(13)까지 전달하는 장치를 일컬으며, 헤드블록(13)은 트롤리(14)의 쉬브(15)로부터 연장된 와이어 로프(12)에 매달려있고 헤드블록(13)에는 앵글 센서(16)가 설치되어 있다.
와이어 로프(12)의 신축에 의하여 헤드블록(13)이 경사진 방향에 따라서 트림(Trim), 리스트(List) 및 스큐(Skew)라 부른다.
트롤리 메카니즘(20)은 컨테이너를 매단 메인 호이스트 로프(21)를 지지하고 있는 트롤리(22)를 붐 끝에서 거더까지 움직여주는 장치로 이에는 전동모터, 기어박스, 트롤리 트레블 드럼(23)으로 구성되는 동력발생부와 이 동력을 와이어 로프(21)로 트롤리(22)에 전달하는 장치를 일컬는다.
호이스트 로프(21)는 린 어저스트 시스템(24)에 의해서 인장상태가 유지되며, 호이스트 로프(21)의 진자운동을 멈추게 하는 제어를 안티 스웨이(Anti-Sway)라 한다.
린 어저스트 시스템(Lean Adjust System)은 메인 호이스트 드럼에서 헤드블록까지 연결된 와이어 로프를 제어신호에 의하여 잡아당기거나 풀어주는 장치로 이 행위로 말미암아 헤드블록의 트림, 리스트 및 스큐를 교정하게 된다.
안티 스웨이 시스템은 메인 호이스트 로프가 트롤리에 안내되어 헤드블록에 인도되는데 트롤리가 움직이고 정지함에 따라 헤드블록은 흔들리게 된다. 이 흔들림을 정지시키기 위한 장치이다.
본 발명의 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템은 리니어 볼티지 디퍼렌설 트랜스미터(LVDT) 내장용 유압실린더, 비례제어밸브, 스웨이 앵글 센서, PLC 및 이동 쉬브(Moveable Sheave)로 구성되어 스웨이가 헤드블록에 설치된 2개의 XY 2축 각도 스웨이 앵글 센서에 의하여 감지하며, 트롤리 구동용 전동모터 및 이동 쉬브로 스웨이를 제동하여 흔들림이 많은 목표지점 근처까지는 전동모터에 의하여 스웨이를 잡고, 흔들림이 적은 목표지점에 이르러서는 이동 쉬브를 제어하여 제동하게 작동된다.
도3에는 본 발명의 쉬브 작동 시스템이 도시되는데, 트롤리(1)에는 쉬브(2)가 설치되고 와이어 로프(3)는 쉬브(2)로부터 연장하여 헤드블록(4)을 매달고 있다. 도시되지는 않았지만 헤드블록(4)에는 2개의 스웨이 앵글 센서가 설치되어 있다.
도4에는 본 발명의 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템의 구성이 평면도로서 도시되는데, 트롤리(1)의 양측에는 쉬브(2)가 설치되며, 도5를 참조하면 쉬브(2)는 유압실린더(5)에 의해서 이동가능하게 설치된다. 유압실린더(5)에는 리니어 볼티지 디퍼렌설 트랜스미터가 내장되어 유압실린더의 이동거리를 감지하여 신호를 PLC로 보낸다.
쉬브(2)의 중심축의 양단에는 치차휠(6)이 설치되고 치차휠(6)은 트롤리의 치차레일(7)에 맞물려 있다. 한편 치차레일(7)의 내측에는 일정간격을 두고 2개의 리미트 스위치(8)가 설치된다. 리미트 스위치(8)는 쉬브(2)가 유압실린더(5)에 의해서 이동되어 접촉하게 되면 비상정지 신호를 PLC로 보낸다.
도6에는 본 발명의 쉬브 작동 시스템의 세부 구성도가 도시되는데, PLC(9)는 8개의 리미트 스위치(8)로부터 신호를 받으며 콘트롤 로직을 통해 비례제어밸브(30)로 신호를 보낸다. 각각의 비례제어밸브(30)는 유압실린더(5)에 제어용 유압을 보내고 유압실린더(5)의 작동에 따라 스웨이 앵글 센서가 스웨이 앵글을 검출하여 PLC(9)로 보낸다.
본 발명의 쉬브 작동 시스템은 목표지점 근처에서 쉬브 구동 시스템을 제어하여 컨테이너를 하강시킨다. 트롤리의 컨테이너 지지용 쉬브(2)가 유압실린더(5)에 의해서 치차휠(6)과 치차레일(7)의 경로(Path)를 따라서 움직일 수 있는 메커니즘을 지닌다. 트롤리 이동 제어는 목표지점에서 스웨이 앵글(Sway Angle) 10도 이상만 트롤리 구동모터에 의하여 제어하고, 스웨이 앵글 10도 이하가 되면 자동적으로 쉬브 작동 시스템이 작동하여 스웨이를 제동한다. 그리고 스프레더 착상시에도 본 발명의 시스템을 미조정하여 진동요소를 제거한다.
도7에는 본 발명의 쉬브 작동 시스템의 작동 모드가 도시되는데, 본 발명의 작동 모드는 완전자동, 수동 및 반자동 모드로 설정될 수 있다.
작업자가 콘솔에서 작업모드를 설정하면 완전자동 모드는 Mode 1, 수동모드는 Mode 2, 반자동 모드는 Mode 3 로 진행된다.
완전자동 모드에서는 먼저 유압실린더의 이동거리와 스웨이 앵글을 검출하고 스웨이 앵글이 10 도 이상이면 전동모터를 제어하고, 10도 미만이면 유압실린더를 제어한다. 그 후 비상정지 신호가 접수되지 않거나 스웨이 앵글이 0.4 보다 크면 상기 단계를 반복한다. 만약 비상정지 신호가 접수되거나 스웨이 앵글이 0.4도 이하이면 작동을 종료한다.
수동모드에서는 유압실린더의 이동거리와 스웨이 앵글을 검출하고 수동으로 조작한 후 작동을 종료한다.
반자동 모드에서는 유압실린더의 이동거리와 스웨이 앵글을 검출하고 유압실린더를 제어하며 비상정지 신호가 접수되지 않거나 스웨이 앵글이 0.4 보다 크면 상기 단계를 반복한다. 만약 비상정지 신호가 접수되거나 스웨이 앵글이 0.4도 이하이면 작동을 종료한다.
본 발명의 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템에 따르면 크레인 생산성 증대 및 선내 작업시 안정성이 확보되는 효과가 얻어진다.

Claims (2)

  1. 트롤리(1)에는 쉬브(2)가 설치되고 와이어 로프(3)는 쉬브(2)로부터 연장하여 헤드블록(4)을 매달고 있는 컨테이너 크레인에 있어서,
    트롤리(1)의 양측에는 쉬브(2)가 설치되며 각각의 쉬브(2)는 유압실린더(5)에 의해서 이동가능하게 설치되고 유압실린더(5)에는 리니어 볼티지 디퍼렌설 트랜스미터가 내장되어 유압실린더의 이동거리를 감지하여 신호를 PLC로 보내며, 쉬브(2)의 중심축의 양단에는 치차휠(6)이 설치되고 치차휠(6)은 트롤리의 치차레일(7)에 맞물려 있고 치차레일(7)의 내측에는 일정간격을 두고 2개의 리미트 스위치(8)가 설치되며 리미트 스위치(8)는 쉬브(2)가 유압실린더(5)에 의해서 이동되어 접촉하게 되면 비상정지 신호를 PLC로 보내고 PLC(9)는 리미트 스위치(8)로부터 신호를 받으며 콘트롤 로직을 통해 비례제어밸브(30)로 신호를 보내고 각각의 비례제어밸브(30)는 유압실린더(5)에 제어용 유압을 보내고 유압실린더(5)의 작동에 따라 스웨이 앵글 센서가 스웨이 앵글을 검출하여 PLC(9)로 보내게 구성된 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템.
  2. 트롤리 이동 제어는 목표지점에서 스웨이 앵글 10도 이상만 트롤리 구동모터에 의하여 제어하고, 스웨이 앵글 10도 이하가 되면 자동적으로 쉬브 작동 시스템이 작동하여 스웨이를 제동하며, 스프레더 착상시에도 미조정하여 진동요소를 제거하는 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템.
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