KR0161566B1 - 타워 크레인의 호이스트 속도 완충제어장치 - Google Patents

타워 크레인의 호이스트 속도 완충제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타워 크레인의 호이스트(hoist) 상승시 급격히 정지할 경우 모터 및 크레인의 구조물에 가해지는 충격을 완화시키기 위하여 타워 크레인의 호이스트 속도를 완충시키도록 제어하는 장치에 관한 것으로, 후크가 상승할 수 있는 상한위치를 검출하기 위한 상한위치 검출스위치(LSA2,LSA4); 상한위치 검출스위치보다 하단에 위치하여 상한에서 정지하기전 속도 완충위치를 검출하기 위한 완충위치 검출스위치(CSA2,CSA4); 및 완충위치 검출스위치에 의해 후크가 완충위치에 도달한 것이 검출되면 현재의 속도단을 순차적으로 저단으로 낮추도록 제어하고, 상기 상한위치 검출스위치에 의해 후크가 상기 상한위치에 도달한 것이 검출되면 호이스트의 상승을 정지하도록 제어하는 릴레이들(HSL,HSC)이 구비되어 상한 위치에 도달하여 정지할 경우에 본 발명에 따라 저속단으로의 속도 완충동작에 의해 속도를 자동으로 줄인 후 1단에서 정지하므로써 모터 및 크레인 구조물에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있다. 따라서 크레인의 제품 수명을 길게할 수 있고, 작업의 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

타워 크레인의 호이스트 속도 완충제어장치
본 발명은 타워 크레인의 호이스트(hoist) 상승 및 하강 제어기술에 관한 것으로 특히, 호이스트의 고속 상승시 급격히 정지할 경우 모터 및 크레인의 구조물에 가해지는 충격을 완화시키기 위하여 타워 크레인의 호이스트 속도를 완충시키도록 제어하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 타워 크레인(Tower crane)은 건설현장 등에서 구조물의 인양작업에 사용되는 중장비의 일종으로서, 상부 운전실에서 전기 또는 유압에 의해 크레인의 대부분의 기능을 조절하도록 되어 있는 바, 운전실에서 조작하는 주기능으로는 호이스트에 의한 하중의 상승 및 하강, 지브(jib)의 회전, 트롤리(trolley)의 횡행 등이 있다.
즉, 타워 크레인에서 스윙 콘트롤 레버로 크레인의 상부를 원하는 방향으로 360°연속 회전시키고, 트롤리 횡행 콘트롤 레버를 이용하여 작업반경을 조절 인양위치로 트롤리를 위치시킨 후 호이스트 콘트롤 레버를 조작하여 호이스트 케이블을 풀거나 감는다. 이때 호이스트 콘트롤 레버를 밀면 호이스트 케이블이 풀어지면서 후크블럭이 하강하게 되고, 호이스트 콘트롤 레버를 당기면 호이스트 케이블이 감겨 후크블럭이 상승하게 된다. 그리고 호이스트의 상승과 하강속도는 다단으로 조정할 수 있는데, 예컨대 5단으로으로 속도를 조정할 수 있을 경우 호이스트 상승 및 하강을 제어하는 종래의 전기회로는 도 1과 같다.
도 1을 참조하면, 호이스트에 의한 인양작업은 하중의 무게에 따라 2줄 작업과 4줄 작업으로 구분되는데 2a/4a 선택 스위치의 조작에 따라 2a/4a 릴레이가 작동하여 2줄 작업과 4줄 작업중 하나를 선택할 수 있게 되어 있다. 또한, 콘트롤 레버를 당기면 SA 스위치가 연결되어 SA 릴레이를 작동시켜 호이스트 상승동작이 이루어지고, 콘트롤 레버를 밀면 DI 스위치가 연결되어 DI 릴레이가 작동되어 호이스트 하강동작이 이루어진다. 이때 호이스트의 상승과 하강의 속도는 1단, 2단, 3단, 4단, 5단으로 구분되어 이루어지는데 저단으로 갈수록 저속이고, 고단으로 갈수록 고속으로 동작한다.
그리고 호이스트의 상승이 계속되면 지브와 후크블럭이 충돌하게 되어 크레인에 충격을 주게 되고, 호이스트 하강이 계속되면 후크가 구조물 등과 부딪치게 되므로 상승의 상한 위치와 하강의 하한위치를 제한하기 위하여 2줄 작업시 후크 상승위치 제한스위치(LSA2), 4줄 작업시 후크 상승위치 제한스위치(LSA4), 2줄 작업시 후크 하강위치 제한스위치(LDI2), 4줄 작업시 후크 하강위치 제한스위치(LDI4) 등을 사용한다.
즉, 도 1에서 호이스트 상승 작업중에 2줄 작업시 후크 상승위치 제한스위치(b 접점으로 동작: LSA2) 혹은 4줄 작업시 후크 상승위치 제한스위치( b접점으로 동작: LSA4)가 작동하면 호이스트 상승 릴레이(SA)가 오프되어 정지하게 되고, 호이스트 하강 작업중에 2줄 작업시 후크 하강위치 제한스위치(b 접점으로 동작: LDI2) 혹은 4줄 작업시 후크 하강위치 제한스위치( b접점으로 동작: LDI4)가 작동하면 호이스트 하강 릴레이(DI)가 오프되어 정지하게 된다.
한편, 호이스트 상승 및 하강의 속도를 조절하기 위한 속도단의 위치에 따라 호이스트 케이블을 감아 올리기 위한 제 1 모터 및 제 2 모터의 극(pole)수가 다음 표 1과 같이 변환된다.
상기 표 1에서와 같이, 각 속도단으로 호이스트 조작중에 후크상승 제한신호(캠 스위치 신호)입력시 동작상태를 살펴보면, 1단 동작중에 후크상승 제한신호가 입력되면 호이스트 제1 모터는 16극(450 RPM)으로 돌다가 정지하게 되고, 2단 동작중에 후크상승 제한신호가 입력되면 호이스트 제1 모터는 4극(1800 RPM)으로 돌다가 정지하게 됨과 아울러 제2 모터는 16 극으로 회전중에 정지하게 된다.
또한 3단 동작중에 후크상승 제한신호가 입력되면 호이스트 제1 모터와 제2 모터는 4극(1800 RPM)으로 돌다가 정지하게 되고, 4단 동작중에 후크상승 제한신호가 입력되면 호이스트 제1 모터는 4극(1800 RPM)으로 돌다가 정지하게 됨과 아울러 제2 모터는 2 극(3600 RPM)으로 회전중에 정지하게 된다. 5단으로 동작중 후크상승 제한신호가 입력되면 호이스트 제1 모터와 제2 모터는 2극으로 회전중에 정지하게 된다.
이와 같이, 종래에는 고속으로 호이스트 동작중에도 중간의 속도 완충단계가 없이 곧 바로 정지하여 크레인의 구조물 및 모터에 충격을 주어 해당 부품을 손상시키게 되거나 작업이 불안정해지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 종래에는 크레인 조작자가 자신의 시각에 의존하여 후크가 후크 상한위치에 접근하면 속도단을 수동으로 낮추어 속도를 점차 줄여주었기 때문에 매우 불편하였다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 고속으로 호이스트 상승작업을 하다가 정지할 경우에 호이스트의 속도를 감속시켜 충격을 완화할 수 있는 호이스트 속도 완충 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 호이스트 상승 스위치와 하강 스위치의 조작에 따라 후크를 상승 혹은 하강시키며, 속도단의 조작에 따라 호이스트의 상승 및 하강 속도를 다단으로 조절할 수 있도록 된 타워 크레인에 있어서, 상기 후크가 상승할 상한위치를 검출하기 위한 상한위치 검출스위치; 상기 상한위치 검출스위치보다 하단에 위치하여 상한에서 정지하기전 속도 완충위치를 검출하기 위한 완충위치 검출스위치; 및 상기 완충위치 검출스위치에 의해 후크가 완충위치에 도달한 것이 검출되면 현재의 속도단을 순차적으로 저단으로 낮추도록 제어하고, 상기 상한위치 검출스위치에 의해 후크가 상기 상한위치에 도달한 것이 검출되면 호이스트의 상승을 정지하도록 제어하는 릴레이들이 구비된 것을 특징으로 한다.
도 1은 타워 크레인에서 호이스트의 상승 및 하강을 제어하기 위한 종래의 전기회로도,
도 2는 본 발명에 따라 호이스트의 상승 및 하강을 제어하기 위한 전기회로도,
도 3은 1단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면,
도 4는 2단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면,
도 5는 3단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면,
도 6은 4단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면,
도 7은 5단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2a/3a: 2줄/4줄작업 선택 스위치 SA: 호이스트 상승 스위치
DI: 호이스트 하강스위치 LSA2,LSA4: 상한위치 검출스위치
LDI2,LDI4: 하한위치 검출스위치 CSA2,CSA4: 완충위치 검출스위치
HSL: 완충신호 입력릴레이 HSC: 완충제어신호 출력릴레이
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따라 호이스트의 상승 및 하강을 제어하기 위한 전기회로도이고, 도 3은 1단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이며, 도 4는 2단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이다. 또한 도 5는 3단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이고, 도 6은 4단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이며, 도 7은 5단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 호이스트의 상승이 계속되면 지브와 후크블럭이 충돌하게 되어 크레인에 충격을 주게 되고, 호이스트 하강이 계속되면 후크가 인양될 구조물과 부딪치게 되므로 호이스트 속도제어 전기회로에는 상승의 상한 위치와 하강의 하한위치를 제한하기 위하여 2줄 작업시 후크 상한위치 검출스위치(LSA2), 4줄 작업시 후크 상한위치 검출스위치(LSA4), 2줄 작업시 후크 하한위치 검출스위치(LDI2), 4줄 작업시 후크 하한위치 검출스위치(LDI4) 등을 사용한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에서는 상기 상한위치에 후크가 도달하기 전에, 호이스트 상승속도를 완충시키기 위하여 상기 상한 위치보다 약 2 내지 3미터정도 이전에 완충위치를 설정한 후, 후크가 여기에 도달하면 완충 동작을 시작하게 한다. 이와 같이 본 발명에서는 후크가 완충위치에 도달한 것을 검출하기 위하여 2줄 작업시 후크 완충위치 검출스위치(CSA2)나 4줄 작업시 후크 완충위치 검출스위치(CSA4)를 설치하고, 완충신호 입력 릴레이(HSL)와 완충제어신호 출력 릴레이(HSC)를 부가한다.
상승 스위치(SA)가 온되면 완충신호 입력 릴레이(HSL)가 작동하게 되는데, 2줄 작업 및 4줄 작업시에 후크가 완충위치까지 상승하면, 2줄 작업시 후크 완충위치 검출스위치(CSA2)나 4줄 작업시 후크 완충위치 검출스위치(CSA4)가 작동하게 되어완충 입력릴레이(HSL)가 오프됨과 아울러 완충제어신호 출력릴레이(HSC)가 동작하여 상승 혹은 하강 속도에 대한 완충동작이 이루어진다. 이어서 완충동작이 진행된 후 후크가 상한위치 혹은 하한위치에 도달하게 되면, 호이스트의 상승 혹은 하강동작이 정지하게 된다.
도 2에 있어서, 2a/4a는 2줄 작업 혹은 4줄 작업을 선택하기 위한 스위치 및 릴레이이며, SA는 호스트 상승 스위치(Hoist Up switch) 및 릴레이이고, DI는 호이스트 하강 스위치 및 릴레이이다. RCV1은 1단 동작을 위한 릴레이이고, RCV2는 2단 동작을 위한 릴레이이며, XRCV2는 2단 오프 지연 릴레이이고, RCV3은 3단 동작을 위한 릴레이이며, XRCV3은 3단 오프 지연 릴레이이다. 또한 RCV4는 4단 동작을 위한 릴레이이며, XRCV4는 4단 오프 지연 릴레이이고, RCV5는 5단 동작 및 오프지연을 위한 릴레이이다.
그리고 이들 릴레이의 각 접점들은 IEC 표준 도면기호로 표기된 접점기호 옆에 동일한 참조부호로서 표시되는데, 잘 알려진 바와 같이 a 접점은 해당 릴레이가 온되면 연결되는 접점이고, b접점은 해당 릴레이가 온되면 연결이 차단되는 접점이며, 한시복귀 b접점은 해당 릴레이가 오프되고 소정의 지연시간이 경과되면 접점이 차단되는 접점이다. 본 발명의 실시예에서 한시복귀 b접점은 약 0.5 초에서 1초의 지연을 갖는 타이머 접점이다.
한편, 본 발명의 실시예에서 RF는 급속 역동작시 안전동작 준비 릴레이이고, RSIR은 급속 역동작시 안전 릴레이인데, 이들 릴레이는 호이스트 상승 혹은 하강 동작중에 급격하게 하강 혹은 상승의 역동작을 취할 경우, 안전을 위해 동작을 제한하는 릴레이로서 일종의 보호회로이다.
이어서, 상기와 같은 본 발명의 장치가 동작하는 것을 각 속도단에 따라 구분하여 도시된 타이밍도를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 1단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이다. 도 3에서 호이스트 상승신호(SA)가 온(하이)되면 호이스트 상승동작이 이루어지는데, 속도단의 제 1단 조작에 의해 제 1단 릴레이(RCV1)가 온되어 1단으로 동작하고 있다. 이때 2줄 혹은 4줄 작업시에 초기에는 HSL 릴레이가 계속 온되고 있다가 고속 완충위치에 오면 고속 완충제어스위치(CSA2,CSA4))가 작동되어 HSL 릴레이를 오프시킴과 아울러 HSC 릴레이를 온시킨다. 여기서 HSC 릴레이는 HSL렐레이가 온되면 HSL b 접점이 오프되어 오프되고 있다가 SA 접점이 연결된 상태에서 HSL 릴레이가 오프되면 HSL b접점이 온되어 온되게 된다.
이때, 1단에서는 호이스트의 상승속도가 상대적으로 저속이므로 고속완충동작이 필요없다. 따라서 1단에서는 상한신호가 입력되면 그대로 정지하게 된다.
도 4는 2단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이다. 도 4에서 호이스트 상승신호(SA)가 온(하이)되면 호이스트 상승동작이 이루어지는데, 속도단의 제 2단 조작에 의해 제 1단 릴레이(RCV1)와 제 2단 릴레이(RCV2)가 온되어 2단으로 동작하고 있다. 이때 2줄 혹은 4줄 작업시에 초기에는 HSL릴레이가 계속 온되고 있다가 고속 완충위치에 오면 고속완충 제어스위치(CSA2,CSA4)가 작동되어 HSL 릴레이를 오프시킴과 아울러 HSC 릴레이를 온시킨다. 여기서 HSC 릴레이는 HSL 릴레이가 온되면 HSL b 접점이 오프되어 오프되고 있다가 SA접점이 연결된 상태에서 HSL 릴레이가 오프되면 HSL b접점이 온되어 온되게 된다.
그리고 HSC 릴레이가 온되면 제 2단 릴레이(RCV2)가 오프되어 1단으로 동작하다가 상한신호가 입력되면 정지하게 된다. 이와 같이 2단으로 동작중에는 본 발명에 따라 1단으로 속도 완충단계를 거친 후 정지하게 된다.
도 5는 3단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이다. 도 5에서 호이스트 상승신호(SA)가 온(하이)되면 호이스트 상승동작이 이루어지는데, 속도단의 제 3단 조작에 의해 제 1단 릴레이(RCV1)와 제 2단 릴레이(RCV2), 및 제 3단 릴레이(RCV3)가 온되어 3단으로 동작하고 있다. 이때 2줄 혹은 4줄 작업시에 초기에는 HSL 릴레이가 계속 온되고 있다가 고속 완충위치에 오면 고속완충 제어스위치(CSA2,CSA4)가 작동되어 HSL 릴레이를 오프시킴과 아울러 HSC 릴레이를 온시킨다. 그리고 HSC 릴레이가 온되면 제 3단 릴레이(RCV3)와 3단 오프 지연 릴레이(XRCV3)가 오프되는데, 이때 3단 오프 지연 릴레이(XRCV3)에 의해 약 0.5초 내지 1초정도 2단으로 동작하게 되고, 이어서 1단으로 동작하다가 상한신호가 입력되면 정지하게 된다. 이와 같이 3단으로 동작중에는 본 발명에 따라 2단, 1단으로 속도 완충단계를 거친 후 정지하게 된다.
도 6은 4단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이다. 도 6에서 호이스트 상승신호(SA)가 온(하이)되면 호이스트 상승동작이 이루어지는데, 속도단의 제 4단 조작에 의해 제 1단 릴레이(RCV1)와 제 2단 릴레이(RCV2), 제 3단 릴레이(RCV3), 및 제 4단 릴레이(RCV4)가 온되어 4단으로 동작하고 있다. 이때 2줄 혹은 4줄 작업시에 초기에는 HSL 릴레이가 계속 온되고 있다가 고속완충위치에 오면, 고속완충 제어스위치(CSA2,CSA4)가 작동되어 HSL 릴레이를 오프시킴과 아울러 HSC 릴레이를 온시킨다. 그리고 HSC 릴레이가 온되면 제4단 릴레이(RCV4)와 4단 오프 지연 릴레이(XRCV4)가 오프되는데, 이때 4단 오프 지연릴레이(XRCV4)에 의해 약 0.5초 내지 1초정도 3단으로 동작하게 되고, 이어서 제3단 릴레이(RCV3)와 3단 오프 지연 릴레이(XRCV3)가 오프되는데, 이때 3단 오프 지연릴레이(XRCV3)에 의해 약 0.5초 내지 1초정도 2단으로 동작하게 되고, 이어서 1단으로 동작하다가 상한신호가 입력되면 정지하게 된다. 이와 같이 4단으로 동작중에는 본 발명에 따라 3단, 2단, 1단으로 속도 완충단계를 거친 후 정지하게 된다.
도 7은 5단 조작중 완충제어신호와 상한제어신호가 입력된 경우의 동작을 도시한 도면이다. 도 7에서 호이스트 상승신호(SA)가 온(하이)되면 호이스트 상승동작이 이루어지는데, 속도단의 제 5단 조작에 의해 제 1단 릴레이(RCV1)와 제 2단 릴레이(RCV2), 제 3단 릴레이(RCV4), 제 4단 릴레이(RCV4), 및 제5단 릴레이(RCV5)가 온되어 5단으로 동작하고 있다. 이때 2줄 혹은 4줄 작업시에 초기에는 HSL 릴레이가 계속 온되고 있다가 고속완충위치에 오면 고속완충 제어스위치(CSA2,CSA4)가 작동되어 HSL 릴레이를 오프시킴과 아울러 HSC 릴레이를 온시킨다. 그리고 HSC 릴레이가 온되면 제5단 릴레이(RCV5)가 오프되는데, 이때 5단 릴레이(RCV5)에 의해 약 0.5초 내지 1초정도 4단으로 동작하게 되고, 이어서 제4단 릴레이(RCV4)와 4단 오프 지연릴레이(XRCV4)가 오프되는데, 이때 4단 오프 지연 릴레이(XRCV4)에 의해 약 0.5초 내지 1초정도 3단으로 동작하게 되며, 이어서 제3 단 릴레이(RCV3)와 3단 오프 지연릴레이(XRCV3)가 오프되는데, 이때 3단 오프 지연릴레이(XRCV3)에 의해 약 0.5초 내지 1초정도 2단으로 동작하게 되고, 이어서 1단으로 동작하다가 상한신호가 입력되면 정지하게 된다. 이와 같이 5단으로 동작중에는 본 발명에 따라 4단, 3단, 2단, 1단으로 속도 완충단계를 거친 후 정지하게 된다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 호이스트 상승 중에 상한 위치에 도달하여 정지할 경우에 본 발명에 따라 저속단으로의 속도 완충동작에 의해 속도를 자동으로 줄인 후 1단에서 정지하므로써 모터 및 크레인 구조물에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있다. 따라서 크레인의 제품 수명을 길게할 수 있고, 작업의 안전성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 호이스트 상승 스위치(SA)와 하강 스위치(DI)의 조작에 따라 후크를 상승 혹은 하강시키며, 속도단의 조작에 따라 호이스트의 상승 및 하강 속도를 다단으로 조절할 수 있도록 된 타워 크레인에 있어서, 상기 후크가 상승할 수 있는 상한위치를 검출하기 위한 상한위치 검출스위치(LSA2,LSA4); 상기 상한위치 검출스위치보다 하단에 위치하여 상한에서 정지하기전 속도 완충위치를 검출하기 위한 완충위치 검출스위치(CSA2,CSA4); 및 상기 완충위치 검출스위치에 의해 후크가 완충위치에 도달한 것이 검출되면 현재의 속도단을 순차적으로 저단으로 낮추도록 제어하고, 상기 상한위치 검출스위치에 의해 후크가 상기 상한위치에 도달한 것이 검출되면 호이스트의 상승을 정지하도록 제어하는 릴레이들(HSL,HSC)이 구비된 타워 크레인의 호이스트 속도 완충제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 호이스트 속도 완충 제어장치는 2줄 작업과 4줄 작업을 선택하기 위한 스위치(2a/4a)가 더 구비되며, 상기 상한위치 검출스위치가 2줄 작업시 상한위치를 검출하기 위한 제1 상한위치 검출스위치(LSA2)와 4줄 작업시 상한위치를 검출하기 위한 제2 상한위치 검출스위치(LSA4)로 이루어지고, 상기 완충위치 검출스위치가 2줄 작업시 완충위치를 검출하기 위한 제1 완충위치 검출스위치(CSA2)와 4줄작업시 완충위치를 검출하기 위한 제2 완충위치 검출스위치(CSA4)로 구성된 것을 특징으로 하는 타워 크레인의 호이스트 속도 완충제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 릴레이들은 상승 스위치(SA)가 온되면 작동되다가 상기 완충위치 검출스위치가 작동되면 오프되는 완충신호 입력릴레이(HSL)와, 상기 완충신호 입력릴레이(HSL)가 오프되면 온되어 완충동작을 제어하는 완충제어신호 출력릴레이(HSC)로 구성된 것을 특징으로 하는 타워 크레인의 호이스트 속도 완충제어장치.
KR1019960040921A 1996-09-19 1996-09-19 타워 크레인의 호이스트 속도 완충제어장치 KR0161566B1 (ko)

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