KR100344101B1 - 트롤리의속도제어방법및그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인에 관한 것으로 특히, 항만용 하역설비로 많이 사용되는 컨테이너 수송용 크레인등의 스프레더를 횡이동 시키는 트롤리의 속도 및 위치를 제어하여 스프레더의 흔들림을 억제하는 트롤리의 속도제어방법 및 그 장치에 관한 것이다. 종래에는 스프레더등의 흔들림에 의해 컨테이너의 착탈에 시간이 많이 걸렸다. 본 발명은 트롤리를 가감속하여 스프레더의 흔들림을 제거하는 기술과 자동운전방식으로 사용되는 위치제어방법을 병행하여 사용함으로써 트롤리의 정확한 위치제어 및 스프레더등의 흔들림방지를 동시에 구현하였다. 본 발명은 항만용 크레인의 트롤리의 운전과 스프레더등의 흔들림을 방지하는 분야에 적용되는 기술이다.

Description

트롤리의 속도제어방법 및 그 장치

본 발명은 크레인에 관한 것으로 특히, 항만용 하역설비로 많이 사용되는 컨테이너 수송용 크레인등의 스프레더를 횡이동 시키는 트롤리의 속도 및 위치를 제어하여 스프레더의 흔들림을 억제하는 트롤리의 속도제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 항만용 크레인은 항구에서 선박으로의 컨테이너의 선적, 선박에 실려있는 컨테이너의 하역등을 하거나, 컨테이너 적재야드에서 컨테이너를 트럭에 실고 내리는데 사용되는 하역설비의 일종이다.

컨테이너를 어떤 한 지점에서 다른 지점으로 수송하기 위해서는 트롤리의 이동이 필요한데, 이 트롤리는 수동 또는 자동으로 운전되어진다. 트롤리의 이동시 스프레더와 이 스프레더에 부착되는 컨테이너에는 트롤리의 주행방향으로 흔들림이 발생된다. 이러한 상태에서 목표지점에 도달되면 스프레더등의 흔들림으로 인해 스프레더에 컨테이너를 착탈하는 전문 숙련 작업자라해도 스프레더등의 흔들림으로 인해 작업시간이 길어지는 어려움이 발생한다. 이러한 스프레더등의 흔들림을 방지하면서 원하는 위치에 스프레더를 정확히 위치시키는 방법이 실제적으로 크레인의 성능을 향상시키는데 절대적으로 요구되는 기술이다.

본 발명의 목적은 스프레더등의 흔들림을 억제하면서 원하는 위치에 스프레더를 정확히 위치시킬 수 있는 트롤리의 속도제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법을 구현하기 위한 트롤리의 속도제어장치를 제공하는데 있다.

이같은 본 발명의 목적은 트롤리에 매달려 컨테이너를 착탈하기 위한 스프레더의 흔들림을 억제하기 위한 트롤리의 속도제어방법에 있어서, 상기 트롤리의 목표위치를 설정하는 단계, 상기 트롤리의 현위치를 감지하는 단계, 상기 트롤리의 현위치와 목표위치에 따라 트롤리의 속도패턴을 산출하는 단계, 상기 트롤리의 운전모드를 선택하는 단계 및 상기 선택된 운전모드가 자동이면 상기 산출된 속도패턴에 따라 상기 트롤리를 자동으로 운전하고, 상기 선택된 운전모드가 수동이면 수동운전으로 상기 트롤리틀 운전하다가 상기 트롤리가 목표위치의 근접시 상기 산출된 속도패턴에 따라 상기 트롤리를 운전하는 트롤리운전단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 트롤리의 속도제어방법에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 목적은 컨테이너틀 착탈하기 위한 스프레더와 상기 스프레드를 횡이동 시키기 위한 트롤리를 구비하는 크레인에 설치되어 상기 트롤리의 이동속도와 위치를 제어하기 위한 장치에 있어서, 상기 트롤리의 목표위치의 좌표값을 설정하기 위한 위치좌표발생부, 상기 트롤리의 현위치 정보를 제공하는 위치계산부, 상기 트롤리의 목표위치의 좌표값과 현위치의 좌표값에 따라 상기 트롤리를 자동으로 운전하기 위한 속도패턴을 산출하고 상기 속도패턴에 따라 속도지령신호를 발생하는 속도패턴발생부, 상기 트롤리를 수동으로 조작하기 위한 수동조작부, 상기 수동조작부의 조작에 따라 상기 트롤리의 속도지령신호를 발생하는 속도지령신호발생부, 상기 트롤리의 운전모드를 선택하기 위한 모드선택부 및 상기 트롤리의 운전모드와 상기 위치좌표발생부의 목표위치좌표값의 설정여부에 따라 상기 속도패턴발생부와 속도지령신호발생부의 신호를 선택적으로 인가받아 상기 트롤리를 이동 시키기 위한 모터의 동작을 제어하는 모터구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치에 의해 달성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제 1도는 항만용크레인의 구조 및 자동화를 위한 좌표를 나타낸 도면이다. 제 1도에서 크레인(1)에는 트롤리(2)가 설치되어 있다. 이 트롤리(2)는 트롤리구동용 모터(3)에 의해 구동되는 드럼(4)과 이 드럼(4)에 연결된 트롤리주행용 와이어(5)에 의해 횡방향으로의 주행이 가능하다. 이 트롤리(2)에는 스프레더(6)가 매달려 있다. 스프레더(6)는 수직방향으로 컨테이너(7)를 이동시키기 위해 트롤리(2)를 거치는 메인 와이어로프(8)에 매달려 있다. 즉, 스프레더(6)로는 컨테이너(7)를 착탈할 수 있고, 트롤리(2)는 스프레더(6)를 횡이동 시켜줄 수 있다. 이와같은 크레인(1)에는 운전실(9), 기계실(10)등이 설치되어 있다. 물론, 이 크레인(1)은 소정 방향으로 주행할 수 있다. 스프레더(6)와 트롤리(2) 아래의 야드에 배열되어 있는 것은 컨테이너(7)를 나타낸 것이다. 제 1도에는 좌표가 함께 표시되어 있다.

제 1도에 나타낸 좌표로 알 수 있는 바와같이 일정크기를 갖는 컨테이너(7)는 규칙적으로 배열되어 있다. 운전자는 이동하고자 하는 좌표를 사전에 입력후 수동 또는 자동으로 트롤리(2)의 운전을 수행함으로써 본 발명의 효과를 얻을수 있는데 그 방법과 이를 구현하기 위한 장치는 제 2도 이하에서 상세히 설명한다.

제 2도는 본 발명에 따른 트롤리 속도제어장치의 구성을 나타낸 블럭도이다. 제 2도 장치는 수동조작부(11)를 구비하고 있다. 이 수동조작부(11)는 수동으로 트롤리를 운전하기 위한 것이다. 이 수동조작부(11)에는 속도지령인터페이스부(12)를 거쳐 제 1입력신호제한부(13)가 연결되어 있다. 제 1입력신호제한부(13)는 수동운전시 트롤리의 상, 하한속도를 제한하기 위한 것이다. 제 1입력신호제한부(13)는 속도지령신호발생부(14)가 연결되어 있고, 이 속도지령신호발생부(14)에는 운전모드를 선택하기 위한 모드선택부(15)가 연결되어 있다. 속도지령신호발생부(14)는 제 1입력신호제한부(13)를 통해 입력되는 신호에 따라 트롤리를 수동으로 구동할 신호를 발생한다.

한편, 본 발명의 장치는 키입력에 의해 트롤리의 목표위치를 설정하기 위한 위치좌표발생부(16)를 구비하고 있다. 이 위치좌표발생부(16)에는 속도패턴발생부(17)가 연결되어 있다. 이 속도패턴발생부(17)는 트롤리의 목표위치와 현위치에 따라 트롤리를 자동으로 운전할 속도패턴을 산출하고 모터를 구동하기 위한 속도지령신호를 발생한다. 이 속도패턴발생부(17)는 속도지령신호발생부(13)의 신호도 인가받게 되어 있다.

속도패턴발생부(17)는 속도지령신호발생부(14)의 신호를 인가받는 제 2입력신호제한부(18)에 연결되어 있다. 제 2입력신호제한부(18)는 자동으로 운전할 상, 하한속도를 제한하기 위한 것이다. 수동인경우에는 제 1입력신호제한부(13)에 의한제한이 제 2입력신호제한부(18)에 우선하여 적용된다.

본 발명의 장치는 제 2입력신호제한부(18)를 거친 속도신호를 인가받아 트롤리를 이동시키기 위한 모터의 구동속도를 제어하는 모터구동제어부(19)를 구비하고 있다. 이 모터구동제어부(19)의 제어신호는 전자접촉기(20), 전류검출기(21)를 거쳐 모터(22)로 인가된다. 모터(22)는 모터필더제어부(23)와 모터구동제어부(19)의 인가신호에 따라 구동된다. 이렇게하여 구동되는 모터(22)의 구동속도는 타코미터(23)에 의해 검출되고 인터페이스카드(24)를 거쳐 엔코더인터페이스부(25)로 연결되어 소정의 피드백과정을 거친다.

전류검출기(21)와 모터(22)사이에는 전압검출기(26)가 설치되어 있다. 전류검출기(21), 전압검출기(26), 모터필더제어부(23), 타코미터(23)에 의한 정보는 아날로그/디지탈변환부(24)를 거쳐 크레인에 설치된 각종 기기들의 피드백신호, 정보신호등으로 이용된다.

또한, 상기한 엔코더인터페이스부(25)에는 속도피드백발생부(27)가, 속도피드백발생부(27)에는 위치계산부(28)가 각각 연결되어 있는데 모두 속도패턴발생부(17)로 모터의 구동속도와 트롤리의 현위치정보를 제공하여 속도패턴을 수정할 수 있도록 하여준다. 속도피드백발생부(27)는 모터구동제어부(19)로 피드백신호를 인가한다.

이와같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 트롤리의 속도제어장치에서 수동조작부(11)에 의한 운전자의 속도지령은 속도지령인터페이스부(12), 제 1입력신호제한부(13), 속도지령신호발생부(14), 속도패턴발생부(17) 및 제 2입력신호제한부(18)를 거쳐 모터(22)의 구동속도를 직접적으로 제어하는 모터구동제어부(19)로 전달된다.

자동운전에 의한 속도지령은 위치좌표발생부(16)에 입력되는 트롤리의 목표위치를 근거로 자동으로 목표지점에 도달할 때까지 속도패턴발생부(17)에 의해 산출된 속도패턴에 따라 발생되고, 이 신호는 제 2입력신호제한부(18)를 거쳐 모터구동제어부(19)로 인가된다.

사전에 목표위치를 입력하지 않은 운전자에 의한 일반적인 운전은 기존의 수동운전과 동일하다. 이때는 위치제어에 따른 흔들림제거효과를 기대할 수 없으며 운전자의 경험에 의존하여 크레인의 운전이 이루어진다. 하지만 사전에 목표위치를 입력하고 운전자에 의한 수동으로 운전하는 경우 속도패턴발생부(17)를 거치게 한 다음 모터구동제어부(19)로 속도신호를 보낸다. 이에 따라 목표위치에 근접하기 전에는 운전자가 원하는 속도 및 방향으로 트롤리를 제어하고, 트롤리가 목표위치에 근접하면 운전자의 속도지령보다는 속도패턴발생부(17)에 의한 속도신호가 우선적으로 모터구동제어부(19)로 인가되어 트롤리가 운전된다. 그러면 트롤리의 정확한 위치제어가 이루어지며 스프레더등의 흔들림을 억제하여 빠른시간내에 컨테이너를 픽업 또는 드롭오프할 수 있게된다.

즉, 본 발명에 따른 트롤리 속도제어장치의 특징은 자동운전은 물론 수동운전시에도 적용된다. 운전시 먼저 이동하고자 하는 위치를 사전에 입력장치를 통하여 입력시키면 지정된 위치와 현재위치의 상관관계에 따른 속도지령을 본 발명의 장치가 자동으로 발생시켜 지정된 위치에 정확히 트롤리를 정지시킨다. 이때 스프레더등의 흔들림을 동시에 제거하는 효과를 얻을 수 있는데 이에 관해서는 제 3도이하에서 설명한다.

이 제 3도는 트롤리의 속도패턴의 일예를 보여주는 도면다. 제 3도에는 자동으로 트롤리를 운전하는 경우의 자동속도패턴(30)과 수동으로 운전하는 경우의 수동속도패턴(40)이 그래프로 그려져 있다. 제 3도의 자동속도패턴(30)에서 알수 있는 바와같이 자동으로 트롤리를 운전하는 경우 모터구동속도제어부로 가해지는 속도지령은 목표위치와 현재위치에 따른 위치오차에 의하여 결정되며 그 최대값은 제 2도의 제 2입력신호제한부에 의해 제한된다. 수동운전의 경우 수동속도패턴(40)의 최대값은 운전자의 임의의 속도지령에 의하여 제한된다. 수동으로 운전하여 목표위치의 일정범위내에 트롤리가 위치하게 되면 운전자에 의한 속도지령신호는 무시되고 자동속도패턴(30)에 따른 속도지령신호에 의해 운전되게 된다. 물론, 자동속도패턴은 제 2도장치의 속도패턴발생부에서 산출된다.

또한, 본 발명의 장치는 위치오차의 크기에 따라 운전방향을 스스로 판단하여 내리므로써 목표위치에 근접시 위치제어와 스프레더등의 흔들림제거를 동시에 구현할 수 있는데, 운전방향은 다음과 같이 결정하면된다. 트롤리의 목표위치값이 현재위치값보다 크면 정방향으로 운전하고, 목표위치값이 현재위치값보다 작으면 역방향으로 운전하면 된다. 이와같은 과정으로 스프레더의 흔들림을 제거하는 과정은 제 4도를 참조하여 설명한다.

제 4도는 스프레더의 흔들림을 제거하기 위한 일련의 과정을 나타낸 도면으로, 순서에 따라 제 4(가)도 내지 제 4(마)도에 각각 나타내었다.

제 4(가)도는 목표위치(50)를 향해 트롤리(2)가 왼쪽으로 주행하고 있는 상태를 나타낸 것이다. 이때는 스프레더(6)와 컨테이너(7)는 오른쪽으로 처진상태이다. 제 4(나)도는 트롤리(2)가 목표위치에 도달한 상태를 나타낸 도면이다. 이때도 역시 스프레더(6)등은 오른쪽으로 처진상태이고 트롤리(2)의 가감속운전으로 스프레더(6)등의 흔들림이 어느정도 줄어든 상태이다. 이와같은 상태에서 트롤리(2)를 목표지점을 지나 왼쪽으로 더 전진시킨 다음 제 4(다)도에 도시된 바와같이 트롤리(2)를 다시 오른쪽으로 이동시킨다. 이때 스프레더(6)등은 트롤리(2)에 비해 오른쪽으로 처진상태이다. 이와같은 상태에서 트롤리(2)를 오른쪽으로 더 이동시켜 목표위치를 어느정도 벗어나면 제 4(라)도에 도시된 바와같이 다시 트롤리(2)를 왼쪽으로 이동시킨다. 이와같은 과정을 반복수행하여 스프레더(6)등의 흔들림을 제거하고 제 4(마)도에 도시된 바와같이 트롤리(2)를 목표위치에 정지시킨다.

제 4도의 각 도면에서 알수 있는 바와같이 스프레더(6)는 트롤리(2)의 진행방향과는 반대방향으로 흔들림이 발생한다. 따라서, 스프래더(6)등의 흔들림을 억제하기 위해서는 흔들림이 발생된 방향으로 트롤리(2)를 움직이면 스프레더(6)등의 흔들림은 줄어든다.

이상, 제 1도 내지 제 4도를 통하여 설명한 바와같은 본 발명에 따른 트롤리의 제어방법 및 그 장치를 이용하면 트롤리의 위치 및 속도를 제어할 수 있고, 아울러 빠른시간내에 스프레더등의 흔들림이 제거된 상태로 목표 위치에 트롤리를 정지시킬 수 있게 된다. 이러한 본 발명의 방법 및 그 장치는 크레인의 무인운전화에 큰 도움을 주며 크레인의 작업효율을 향상시켜 준다.

제 1도는 항만용크레인의 구조 및 자동화를 위한 좌표를 나타낸 도면,

제 2도는 본 발명에 따른 트롤리 속도제어장치의 구성을 나타낸 블럭도,

제 3도는 트롤리의 속도패턴의 일예를 보여주는 도면,

제 4도는 스프레더의 흔들림을 제거하기 위한 일련의 과정을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 크레인 2 : 트롤리

6 : 스프레더 7 : 컨테이너

11 : 수동조작부 12 : 속도지령 인터페이스부

13 : 제 1입력신호제한부 14 : 속도지령신호발생부

15 : 모드선택부 16 : 위치좌표발생부

17 : 속도패턴발생부 18 : 제 2입력신호제한부

19 : 모터구동제어부 20 : 전자접촉기

21 : 전류검출기 22 :모터

23 : 타코미터 24 : 인터페이스카드

25 : 엔코더인터페이스부 26 : 전압검출기

27 : 속도피드백발생부 28 : 위치계산부

Claims (10)

1. 컨테이너를 착탈하기 위한 스프레더와 상기 스프레드를 횡이동 시키기 위한 트롤리를 구비하는 크레인에 설치되어 상기 트롤리의 이동속도와 위치를 제어하기 위한 장치에 있어서,

   상기 트롤리의 목표위치의 좌표값을 설정하기 위한 위치좌표발생부;

   상기 트롤리의 현위치정보를 제공하는 위치계산부;

   상기 트롤리의 목표위치의 좌표값과 현위치의 좌표값에 따라 상기 트롤리를 자동으로 운전하기 위한 속도패턴을 산출하고 상기 속도패턴에 따라 속도지령신호를 발생하는 속도패턴발생부;

   상기 트롤리를 수동으로 조작하기 위한 수동조작부;

   상기 수동조작부의 조작에 따라 상기 트롤리의 속도지령신호를 발생하는 속도지령신호발생부;

   상기 트롤리의 운전모드를 선택하기 위한 모드선택부; 및

   상기 트롤리의 운전모드와 상기 위치좌표발생부의 목표위치좌표값의 설정여부에 따라 상기 속도패턴발생부와 속도지령신호발생부의 신호를 선택적으로 인가받아 상기 트롤리를 이동 시키기 위한 모터의 동작을 제어하는 모터구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 모터와 상기 속도패턴발생부 사이에는 상기 모터의동작상태를 검출하여 상기 속도패턴발생부와 모터구동속도제어부로 보내는 속도피드백발생부가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 속도패턴발생부와 모터구동제어부사이 및 상기 수동조작부와 속도지령신호발생부사이에는 상기 트롤리의 최고속도와 최저속도를 제한하기 위한 입력신호제한부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 트롤리의 운전모드가 자동모드이면 상기 모터구동제어부에는 상기 속도패턴발생부의 신호가 인가되고, 상기 트롤리의 운전모드가 수동모드이고 상기 위치좌표발생부에 상기 트롤리의 목표위치가 설정되어 있으면 상기 트롤리가 목표위치의 일정범위내에 도달시 상기 모터구동제어부에는 상기 속도지령신호발생부에서 인가되는 신호는 차단되고 상기 속도패턴신호발생부의 신호가 인가되고, 상기 트롤리의 운전모드가 수동모드이고 상기 위치좌표발생부에 상기 목표위치가 설치되어 있지않으면 상기 속도지령신호발생부의 신호가 상기 모터구동제어부로 인가되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 트롤리에 매달려 컨테이너를 착탈하기 위한 스프레더의 흔들림을 억제하기 위한 트롤리의 속도제어방법에 있어서,

   상기 트롤리의 목표위치를 설정하는 단계;

   상기 트롤리의 현위치를 감지하는 단계;

   상기 트롤리의 현위치와 목표위치에 따라 트롤리의 속도패턴을 산출하는 단계;

   상기 트롤리의 운전모드를 선택하는 단계; 및

   상기 선택된 운전모드가 자동이면 상기 산출된 속도패턴에 따라 상기 트롤리를 자동으로 운전하고, 상기 선택된 운전모드가 수동이면 수동운전으로 상기 트롤리를 운전하다가 상기 트롤리가 목표위치의 근접시 상기 산출된 속도패턴에 따라 상기 트롤리를 운전하는 트롤리운전단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 트롤리의 속도제어방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 산출된 속도패턴은 피드백되는 상기 트롤리의 현위치와 속도에 따라 보정되는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 트롤리의 속도제어방법.
7. 제 5항에 있어서, 상기 산출된 속도패턴에 의한 상기 트롤리의 속도값은 정해진 범위내로 한정되는 제 1제한단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 트롤리의 속도제어방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 선택된 모드가 수동인 경우 상기 제 1제한단계에 우선하여 상기 트롤리의 속도를 제한하는 제 2제한단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 트롤리의 속도제어방법.
9. 제 5항 내지 제 8항중 어느 한 항마다에 있어서, 상기 속도패턴을 산출하는 단계에는 상기 트롤리의 목표위치를 기준으로 부호는 반대이고 절대값은 대칭인 속도값을 갖게 속도패턴이 산출되는 것을 특징으로 하는 트롤리의 속도제어방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 트롤리운전단계는 상기 트롤리를 목표지점을 향해 정방향인 제 1방향으로 운전하는 제 1단계, 상기 트롤리를 목표지점을 지나 제 1방향으로 운전하는 제 2단계, 상기 트롤리를 역방향인 제 2방향으로 운전하는 제 3단계 및 상기 제 2단계와 제 3단계를 반복수행하여 상기 스프레더의 흔들림을 제거하고 상기 트롤리를 상기 목표위치에 정지시키는 제 4단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 트롤리의 속도제어방법.