KR100992570B1 - High efficiency hoist apparatus and method for operating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고효율 호이스트 장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high efficiency hoist device and a driving method thereof.
최근 산업이 고도화로 발전됨과 더불어 철강, 조선, 항만, 건설 등의 중공업 분야의 업종에서 무거운 제품이나 재료 등을 이송하는 작업을 위하여 동력에 의한 호이스트(hoist) 혹은 크레인(crane)을 주로 사용한다. In recent years, with the development of the industry, the hoist or crane driven by power is mainly used for the transfer of heavy products or materials in the heavy industries such as steel, shipbuilding, ports, and construction.
그 중 비교적 중중량 및 경중량의 제품의 이송작업에는 호이스트를 주로 사용한다.Among them, hoists are mainly used for the transfer of relatively heavy and light products.
중량물 취급 설비 중 가장 많이 사용되고 있는 호이스트는 작업장 내에 있어 중량물을 매달아 이것을 모노레일(monorail) 등에 의해 소정의 장소 및 그 위치까 지 운반하기 위해 사용되는 설비로서, 종류에는 감기통을 손 도르래로 움직이게 하는 수동 호이스트, 권선형 유도 전동기를 사용한 전기 호이스트, 광석 등을 운반하는 텔퍼(telpher) 등이 있다.Hoist, which is most used among heavy load handling equipment, is a facility used to hang heavy materials in a workplace and transport them to a predetermined place and location by a monorail, etc. Hoists, electric hoists using winding induction motors, and telphers that carry ores.
여기서 단순히 호이스트라고 할 때는 일반적으로 전기 호이스트를 말한다.Here, simply referred to as hoist, generally refers to electric hoist.
이것은 고정되어 있는 것도 있으나 일반적으로 트롤리(trolley)와 짝이 되어 I형 레일의 아래쪽 프랜지(flange) 위를 주행하게 되어 있다. It is fixed, but it is usually paired with a trolley to travel on the flange below the I-shaped rail.
호이스트의 주 동작은 제품을 상하로 이송하는 호이스팅(hoisting), 좌우로 이송하는 횡행(traversing; 이하, T/S라 칭한다)과 호이스트 자체 전장의 주행(traveling; 이하, T/L이라 칭한다) 등으로 구분된다.The main operation of the hoist is hoisting to move the product up and down, traversing to the left and right, and the hoist's own travel. And the like.
이와 같은 기존 일반적인 호이스트 장치는 다음과 같은 방법으로 운전된다. 우선, 기존의 일반적인 호이스트 장치는, ON/OFF 촌동운동 운전방식, 수시 ON/OFF 방식을 이용한다. 그러나, 이러한 기존의 일반적인 호이스트 장치는, 순간 구동 시 전류 소모가 많고, 10분 이하의 운전 방식을 사용하여 에너지 소모율이 많다는 문제점이 있었다.Such a conventional hoist device is operated in the following manner. First, the existing general hoist apparatus uses the ON / OFF choking motion driving system and the occasional ON / OFF system. However, such a conventional hoist device has a problem of high current consumption during instantaneous driving and high energy consumption rate by using a driving method of 10 minutes or less.
이러한 에너지 소비를 줄이기 위해 START 시 인버터를 사용하는데, 이는 직입 구동이 아닌 인버터의 특성을 이용하는 것이다. 이로 인하여 모터 및 기동 순간 기동 시 전류에 에너지 소손을 최소화할 수 있다. 또한, 회생되는 DC 에너지를 저항을 통해 열로 방출하는 방식으로 재생 에너지가 없으며, 생산 기술에 발생되는 직접비에 낭비의 요인으로 지목되며 원가를 올리는 주범으로 국가 경제 발전을 저하시킨다는 문제점이 있었다.In order to reduce this energy consumption, an inverter is used at START, which uses the characteristics of the inverter rather than direct drive. This minimizes energy dissipation in the current during motor and instantaneous starting. In addition, there is no renewable energy by discharging the regenerated DC energy as heat through resistance, and it is pointed out as a factor of waste in the direct costs generated in the production technology, and has a problem of lowering the national economic development as the main culprit of raising the cost.
한편, 도 1 및 도 2에서는 종래 기술에 따른 호이스트에 적용되는 제동방식을 나타내는 도면이다. 도 1은 종래 기술에 따른 DB 유닛(Dynamic Braking UNIT)을 이용한 제동장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 PWM 컨버터(Converter)를 사용한 제동장치를 나타내는 도면이다.Meanwhile, FIGS. 1 and 2 are diagrams illustrating a braking method applied to a hoist according to the prior art. 1 is a view showing a braking device using a DB unit (Dynamic Braking UNIT) according to the prior art, Figure 2 is a view showing a braking device using a PWM converter (converter) according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 DB(Dynamic Braking) 유닛을 이용한 제동장치는, 호이스트 하강시 모터 및 인버터로부터 넘어오는 DC전류를 저항을 통해 열로서 소비시키는 방식으로서, 별도의 제어가 없으며, 별도의 옵션(Option)이 장착되지 않는 방식으로 가장 널리 사용되고 있는 제동방식이다. 그러나, DB(Dynamic Braking) 유닛을 이용할 제동장치는 대체적으로 낮은 곳에서만 사용이 가능하며, 연속운전 정격이 떨어지며, 큰 부피의 저항기가 항상 동반 되어야 하고, 제동시 열을 수반하는 문제점이 있었다.As shown in FIG. 1, a braking device using a DB (Dynamic Braking) unit according to the related art uses a DC current flowing from a motor and an inverter as a heat through a resistor when a hoist is lowered. It is the most widely used braking method in that no option is installed. However, a braking device using a DB (Dynamic Braking) unit is generally available only in a low place, the continuous operation rating is lowered, a large volume of resistors must always be accompanied, and there was a problem involving heat during braking.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 PWM 컨버터(Converter) 형식을 이용한 제동장치는, 전동기 및 인버터로부터 넘어오는 DC전류와 회생을 동시에 하는 제동방식이다. PWM 컨버터형식을 이용한 제동장치는, 높은 역율(PF = 1)제어와 낮은 THD(3%미만)로 제어가 가능하고 PWM 스위칭(Switching)에 의한 EMI발생으로 주변기기에 영향을 줄 수 있으며, 연속적으로 모터링((Motoring)과 회생(Regenerating)하기 때문에, 큰 부피에 용량이 큰 리액터(Reactor)가 요구된다. 또한, 회생 시 발생하는 PWM 스위칭에 의해 입력단에 저주파밴드필터(Low-pass Filter)를 장착하여 소음(Noise)을 차단해야 하며, 부피가 대체적으로 크고 고가의 제품이며, 설치공간이 많이 필요하고 설치가 용이치 않다는 문제점이 있었다.As shown in FIG. 2, a braking device using a PWM converter type according to the related art is a braking method that simultaneously performs regenerative DC current from a motor and an inverter. The braking device using PWM converter type can be controlled with high power factor (PF = 1) and low THD (less than 3%), and it can affect peripheral devices by generating EMI by PWM switching. Because of motoring and regenerating, a large volume and large reactor is required, and a low-pass filter is applied to the input stage by PWM switching generated during regeneration. The noise must be installed to block the noise, and the bulk is large and expensive, and there is a problem in that a lot of installation space is required and installation is not easy.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 호이스트의 후크 빔의 하강 운동시 발생하는 위치에너지를 전기에너지로 회생시켜 재사용하는 회생컨버터를 사용하여 전기 에너지를 필요로 하는 곳에 재활용하는 것에 의하여, 저항기를 통하여 소모시켜버리는 기존의 호이스트 장치에 비하여 에너지 효율을 높일 수 있는 고효율 호이스트 장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention by using a regenerative converter that regenerates and reuses the potential energy generated during the falling motion of the hoist hook beam of the hoist, by recycling the electrical energy where necessary, the resistor It is an object of the present invention to provide a high-efficiency hoist device and a driving method thereof that can increase energy efficiency as compared to a conventional hoist device that is consumed through.
또한, 본 발명은, 호이스트 설치시 호이스트 전체 무게를 줄일 수 있고, 회생 에너지 모듈을 장착하여 인건비를 절약할 수 있으며, 공간 활용의 이점을 가지고 있으며 고조파의 영향이 적어 다른 설비의 고조파로 인한 오동작 및 서지에 의한 여러 가지 문제점을 해소할 수 있는 고효율 호이스트 장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention can reduce the total weight of the hoist when the hoist is installed, it is possible to save the labor cost by mounting the regenerative energy module, has the advantage of space utilization and the influence of harmonics of other equipment due to harmonics It is an object of the present invention to provide a high efficiency hoist device and a driving method thereof that can solve various problems caused by surges.
본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 호이스트 장치는, 사용자의 작업명령 데이터를 수신부를 통하여 수신하고, 호이스트의 구동전원을 제어회로부를 통하여 공급하며, 상기 작업명령 데이터를 인버터를 통하여 변환하여 모터를 구동시키며, 상기 모터의 구동에 의하여 상기 호이스트가 횡행구동하거나 상기 호이스트에 장착된 후크가 상하운동하는 고효율 호이스트 장치이고, 상기 제어회로부는, 회생컨버터(Regeneration Converter)를 더 포함하여, 상기 후크가 하강운동하거나 상승운동시에 상기 모터의 속도가 감속되는 경우에 발생되는 직류전류를 상기 인버터 및 상기 회생컨버터를 거쳐 사용가능한 교류전류로 변환되도록 하여 상기 호이스트의 구동전원으로 재사용할 수 있다.The high-efficiency hoist apparatus according to an embodiment of the present invention receives a user's work command data through a receiver, supplies a driving power of the hoist through a control circuit, and converts the work command data through an inverter to drive a motor. The hoist is a high-efficiency hoist device in which the hoist transversely drives or the hook mounted on the hoist moves up and down by driving the motor. The control circuit unit further includes a regeneration converter, and the hook moves downward. Alternatively, the DC current generated when the speed of the motor is decelerated during the upward movement may be converted into usable AC current through the inverter and the regenerative converter, and may be reused as a driving power source of the hoist.
상기 제어회로부는, 상기 후크의 인양물의 무게를 감지하는 로드셀과, 상기 로드셀에 의하여 감지된 무게에 관한 데이터를 전송받아 기준값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 사용자에게 경고신호를 출력하거나 상기 인버터 및 상기 회생컨버터의 구동을 정지시킬 수 있는 로드셀 컨트롤러를 포함하는 로드셀회로부; 및 상기 인버터 및 상기 회생컨버터에 연결되어 상기 로드셀 컨트롤러에 의하여 상기 인버터 및 상기 회생컨버터의 구동신호를 차단하기 위한 각각의 컨트롤 릴레이로 구성된 안전회로부;에 연결되어 있다.The control circuit unit may receive a load cell for sensing the weight of the hooked object and data about the weight detected by the load cell, compare the data with a reference value, output a warning signal to the user according to the comparison result, A load cell circuit unit including a load cell controller capable of stopping driving of the regenerative converter; And a safety circuit unit connected to the inverter and the regenerative converter and configured to control drive signals of the inverter and the regenerative converter by the load cell controller.
상기 제어회로부는 유선방식 스위치 및 무선방식 스위치에 연결되어, 상기 작업자가 유선 방식, 무선 방식 중 하나 또는 모두를 사용하여 상기 호이스트의 동작을 제어한다.The control circuit unit is connected to the wired switch and the wireless switch, the operator controls the operation of the hoist using one or both of the wired, wireless.
상기 제어회로부, 상기 인버터, 상기 회생컨버터, 상기 로드셀회로부 및 상기 안전회로부는 하나의 패널 상에 형성되어 있다.The control circuit part, the inverter, the regenerative converter, the load cell circuit part and the safety circuit part are formed on one panel.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 호이스트 장치의 구동방법은, (a) 사용자의 작업명령 데이터를 수신부를 통하여 수신하는 단계; (b) 호이스트의 구동전원을 제어회로부를 통하여 공급하는 단계; (c) 상기 작업명령 데이터를 인버터를 통하여 변환하여 모터를 구동시키며, 상기 모터의 구동에 의하여 상기 호이스트를 횡행구동시키거나 상기 호이스트에 장착된 후크를 상하운동시키는 단계; (d) 상기 후크가 하강운동하거나 상승운동시에 상기 모터의 속도가 감속되는 경우에 발생되는 직류전류를 상기 인버터 및 상기 회생컨버터를 거쳐 사용가능한 교류전류로 변환되는 단계; 및 (e) 상기 변환된 교류전류를 회생컨버터를 통하여 상기 호이스트의 구동전원으로 재사용할 수 있도록 공급하는 단계;를 포함한다.In addition, the driving method of the high-efficiency hoist apparatus according to another embodiment of the present invention, (a) receiving the work command data of the user through the receiving unit; (b) supplying driving power of the hoist through the control circuit unit; (c) converting the work command data through an inverter to drive a motor, and transversely driving the hoist or vertically moving a hook mounted on the hoist by driving the motor; (d) converting a DC current generated when the speed of the motor is decelerated during the downward movement or the upward movement of the hook into an alternating current available through the inverter and the regenerative converter; And (e) supplying the converted AC current to be reused as a driving power source of the hoist through a regenerative converter.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 호이스트의 후크 빔의 하강 운동시 발생하는 위치에너지를 전기에너지로 회생시켜 재사용하는 회생컨버터를 사용하여 전기 에너지를 필요로 하는 곳에 재활용하고 있기 때문에, 저항기를 통하여 소모시켜버리는 기존의 호이스트 장치에 비하여 에너지 효율을 높일 수 있다.As described above, according to the present invention, since the regenerative converter that regenerates and reuses the potential energy generated during the downward motion of the hook beam of the hoist is recycled where it is needed, it is recycled through the resistor. Energy efficiency can be improved compared to conventional hoist devices that consume.
또한, 본 발명에 의하면, 호이스트 설치시 호이스트 전체 무게를 줄일 수 있고, 회생 에너지 모듈을 장착하여 인건비를 절약할 수 있으며, 공간 활용의 이점을 가지고 있으며 고조파의 영향이 적어 다른 설비의 고조파로 인한 오동작 및 서지에 의한 여러 가지 문제점을 해소할 수 있다.In addition, according to the present invention, when the hoist is installed, the total weight of the hoist can be reduced, and the labor cost can be saved by installing the regenerative energy module, and there is an advantage of space utilization, and the influence of harmonics is small, which causes malfunction of other equipment. And various problems caused by surges can be solved.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과 외의 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific matters other than the problem to be solved, the problem solving means, and the effects of the present invention as described above are included in the following embodiments and the drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
도 1은 종래 기술에 따른 DB 유닛(Dynamic Braking UNIT)을 이용한 제동장치를 나타내는 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 PWM 컨버터(Converter)를 사용한 제동장치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 고효율 호이스트 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 회생컨버터의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 도 3의 회생컨버터에 연결되는 로드셀회로부의 구조를 나타내는 도면.
도 6은 도 3의 고효율 호이스트 장치에서 전기에너지 회생시 전원을 변경하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 3의 제어회로부에 연결되는 유선 및 무선 방식 스위치의 구성을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 고효율 호이스트 장치의 결함발생시 결함을 파악하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 호이스트 장치의 구동방법을 나타내는 도면.1 is a view showing a braking device using a DB unit (Dynamic Braking UNIT) according to the prior art.
2 is a view showing a braking device using a PWM converter according to the prior art.
3 is a view showing a configuration of a high efficiency hoist device according to the present invention.
4 is a view showing the structure of the regenerative converter of FIG.
5 is a view illustrating a structure of a load cell circuit unit connected to the regenerative converter of FIG. 3.
6 is a view for explaining a process of changing the power when regenerating electric energy in the high-efficiency hoist device of FIG.
7 is a view showing the configuration of a wired and wireless type switch connected to the control circuit of FIG.
8 is a view for explaining an algorithm for identifying a defect when a defect occurs in the high-efficiency hoist device according to the present invention.
9 is a view showing a method of driving a high efficiency hoist device according to another embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described in order to more easily disclose the contents of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the scope of the accompanying drawings that will be readily available to those of ordinary skill in the art. You will know.
도 3은 본 발명에 따른 고효율 호이스트 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 회생컨버터의 구조를 나타내는 도면이며, 도 5는 도 3의 회생컨버터에 연결되는 로드셀회로부의 구조를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 3의 고효율 호이스트 장치에서 전기에너지 회생시 전원을 변경하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 3의 제어회로부에 연결되는 유선 및 무선 방식 스위치의 구성을 나타내는 도면이다.3 is a view showing the configuration of a high efficiency hoist device according to the present invention, FIG. 4 is a view showing the structure of the regenerative converter of FIG. 3, and FIG. 5 is a view showing the structure of a load cell circuit part connected to the regenerative converter of FIG. 6 is a view illustrating a process of changing a power source when regenerating electric energy in the high-efficiency hoist device of FIG. 3, and FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of wired and wireless switches connected to the control circuit of FIG. 3. .
도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고효율 호이스트 장치는, 송신부(10)로부터 전송된 사용자의 작업명령 데이터를 수신부(20)를 통하여 수신하고, 호이스트의 구동전원을 제어회로부(100)를 통하여 공급하며, 작업명령 데이터를 인버터(140)를 통하여 변환하여 모터(130)를 구동시키며, 모터(130)의 구동에 의하여 호이스트가 횡행구동하거나 호이스트에 장착된 후크가 상하운동하는 고효율 호이스트 장치이고, 제어회로부(100)는, 회생컨버터(Regeneration Converter)(150)를 더 포함하여, 후크가 하강운동하거나 상승운동시에 모터(130)의 속도가 감속되는 경우에 발생되는 직류전류를 인버터(140) 및 회생컨버터(150)를 거쳐 사용가능한 교류전류로 변환되도록 하여 호이스트의 구동전원으로 재사용할 수 있다.3 to 7, the high efficiency hoist apparatus according to the present invention receives the user's work command data transmitted from the
여기서, 회생컨버터(150)는, 그 내부에 코딩/디버깅 프로그램이 프로그래밍되어, 호이스트 동작 시 발생할 수 있는 위험요소로부터의 호이스트 시스템 보호의 역할을 수행한다. 또한, 호이스트 감속시 발생하는 DC전류를 입력받아 재사용이 가능한 AC전류로 변환 및 출력전류의 연산기능을 수행할 수 있다. Here, the
종래의 호이스트는, 인양물 상/하강시 모터(130)에서 나오는 전류를 기존은 태워서 열로 방출, 즉 모터(130)에서 관성 및 하중물이 받는 위치 에너지에 의해 회생 발생되는 DC 에너지를 저항에 전달시켜 열 에너지로 변환하여 대기 중에 날려버리는 방식이여서, 호이스트 사용율이 높은 공장의 장비일수록 생산 원가를 높이는 주범으로 떠올라 생산성이 저하되어 국가경제 발전성장에 마이너스 요인이였으나, 본 고효율 호이스트는 IGBT 전자 소자를 거꾸로 달아서 양방향 고속 스위칭 운동으로 회생전류를 만들어 재 사용하는 방식을 이용한 것이다.Conventional hoist, the current discharge from the
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고효율 호이스트 장치에 설치된 회생컨버터(150)는, 호이스트의 회생 시 제동을 위한 DC/AC 컨버터이다. 이와 같은 회생컨버터(150)는, 모터(130)의 후크 하강운동이나 상승 시 모터(130)의 속도가 감속되는 경우에 회생에너지가 발생되는 DC 전류를 인버터(140)에 들어가는 IGBT 소자를 양 방향 +,- 스위칭을 통해 1차 전압으로 되돌려 다른 전기 에너지를 필요로 하는 전동기, 전열기 등의 사용 전압으로 회생을 시킨다.As shown in FIG. 4, the
즉, 모터(130)의 구동으로 인한 회생에너지는 DC전류(직류) 형태로 발생하게 되며, 이러한 전류는 인버터(140)를 거치면서 DC전류(직류)의 형태로 변환된다. 이때, 회생 에너지는 다시 회생컨버터(Regeneration Converter)(150)를 통해 AC전류(교류)의 형태로 변환되어 제어회로부에서 재사용된다.That is, the regenerative energy generated by the driving of the
이와 같이, 호이스트가 하중을 달고 상승 및 하강 시 발생되는 에너지를 회생시켜 재사용하는 호이스트는 연간 늘어날 것이며, 아울러 경제 발전의 원동력인 제조업의 원가를 낮추고 생산성 증대에 기여하여 전 세계 에너지 절약 정책에 큰 이슈가 될 것이다.As such, the hoist that regenerates and reuses the energy generated when the hoist loads and rises and falls will increase every year, and also lower the cost of manufacturing industry, which is the driving force of economic development, and contribute to productivity, which is a big issue for the global energy saving policy. Will be.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어회로부(100)는, 후크의 인양물의 무게를 감지하는 로드셀(210)과, 로드셀(210)에 의하여 감지된 무게에 관한 데이터를 전송받아 기준값과 비교하고, 비교 결과에 따라 사용자에게 경고신호를 출력하거나 인버터(140) 및 회생컨버터(150)의 구동을 정지시킬 수 있는 로드셀 컨트롤러(220)를 포함하는 로드셀회로부(200)와, 인버터(140) 및 회생컨버터(150)에 연결되어 로드셀 컨트롤러(220)에 의하여 인버터(140) 및 회생컨버터(150)의 구동신호를 차단하기 위한 각각의 컨트롤 릴레이(310)로 구성된 안전회로부(300)에 연결되어 있다.In addition, as shown in FIG. 5, the
상기 로드셀회로부(200)의 로드셀(210)이 현재 호이스트가 들고 있는 무게를 감지하여 로드셀 컨트롤러(220)로 신호를 전달하여 주면, 로드셀 컨트롤러(220)는 입력된 값에 따라 사용자에게 경고 및 컨트롤 신호를 차단하여 호이스트를 정지시키는 역할을 한다.When the
본 고효율 호이스트 장치의 동작 시 UP 및 DOWN, EAST 및 WEST의 동시 조작시 해당 모터의 소손이 될 수 있으므로, 컨트롤 릴레이(310)의 접점들을 이용하여 동시동작을 방지할 수 있다.When the high efficiency hoist device is operated, the motor may be burned out during simultaneous operation of UP and DOWN, EAST, and WEST, and thus, simultaneous operation may be prevented by using the contacts of the
또한, 도시되어 있지는 않지만, 본 발명에 따른 고효율 호이스트 장치의 제어회로부(100)는, 호이스트 과부하방지장치, 중추 리미트의 이중안전장치를 적용하여, 사용자의 유, 무선 콘트롤러 조작 시 두 가지의 동작을 동시에 입력하였을 경우 하나의 동작만 실행할 수 있도록 제어할 수 있다. 또한, 콘트롤러의 버튼 조작 시 단계별 동작이 가능하도록 제어할 수도 있다.In addition, although not shown, the
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고효율 호이스트 장치에서 전기에너지 회생시 전원을 변경하는 과정은, 인버터(140)와 회생컨버터(150)의 입출력단에서의 전류적 특성을 통하여 파악할 수 있다. 도 6은, P가 66KW, Pt가 0.84, THD가 34%인 경우에 각각의 위치에서 측정된 전류적 특성을 도시한 것이다.As shown in Figure 6, the process of changing the power during the regeneration of the electrical energy in the high-efficiency hoist apparatus according to the present invention can be understood through the current characteristics at the input and output terminals of the
보다 상세하게 설명하자면, 모터에서 회생제동시 발생되는 회생직류전압이 인버터(140)에 입력되고, 인버터(140)로부터 회생직류전압이 변환되어 회생컨버터(150)에 입력되며, 회생컨버터(150)에서 기존 1차의 교류전류 라인으로 넘어가는 교류전류(142)로 변환되고, 이렇게 변환된 교류전류가 인버터(140)로 기존의 1차전류와 함께 입력되는 것이다.In more detail, the regenerative DC voltage generated during regenerative braking in the motor is input to the
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 제어회로부(100)는 유선방식 스위치(410) 및 무선방식 스위치(420)에 연결되어, 작업자가 유선 방식, 무선 방식 중 하나 또는 모두를 사용하여 호이스트의 동작을 제어할 수 있도록 구성된다. 즉, 회생컨버터를 이용한 호이스트를 조작하기 위하여 펜던트스위치(유선)(410)와 리모콘(무선)(420)을 설치하여 펜던트스위치 및 리모콘을 동시에 채택하여 겸용으로도 쓸 수 있게 된다.In addition, as shown in FIG. 7, the
또한, 도시되어 있지는 않지만, 상기와 같은 제어회로부(100), 인버터(140), 회생컨버터(150), 로드셀회로부(200) 및 안전회로부(300)는 하나의 패널 상에 형성되어 있다.In addition, although not shown, the
도 8은 본 발명에 따른 고효율 호이스트 장치의 결함발생시 결함을 파악하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining an algorithm for identifying a defect when a defect occurs in the high-efficiency hoist device according to the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고효율 호이스트 장치는 사용자가 사용하는 리모트 컨트롤러(Remote Controller) 등의 신호 송신, 수신기, 제어회로부, 인버터, 회생컨버터, 호이스트 동작 순으로 구동된다. 또한, 사용자의 오작동으로 인한 호이스트의 고장발생은 각각의 리미트 스위치에 의해 구동이 차단된다. As shown in FIG. 8, the high-efficiency hoist device according to the present invention is driven in order of signal transmission, a receiver, a control circuit unit, an inverter, a regenerative converter, and a hoist operation of a remote controller used by a user. In addition, failure of the hoist due to malfunction of the user is driven off by each limit switch.
보다 상세하게 설명하자면, 본 고효율 호이스트 장치는 상술한 호이스트, 제어회로부, 인버터, 회생컨버터의 구동에 의하여 호이스트의 횡행 구동 및 후크의 상하운동을 하게 된다. 이때, 인버터와 모터의 호환으로 인하여 발생하는 회생에너지는 제어 회로부로 재사용되는 과정을 반복하게 되며, 이러한 과정을 순환하는 호이스트의 동작 중 사용자의 부주의 및 호이스트의 기계적, 전기적인 결함으로 인한 이상 징후 발생시 결함을 파악하여, 저장된 데이터를 분류하여 경보신호 동작 후 호이스트가 정지하게 된다.In more detail, the high-efficiency hoist device performs the hoist transverse drive and the vertical movement of the hook by the hoist, the control circuit unit, the inverter, and the regenerative converter. At this time, the regenerative energy generated by the compatibility of the inverter and the motor is repeated to the reuse of the control circuit part, and during the operation of the hoist circulating such a process when the user's carelessness and abnormal signs due to the mechanical and electrical defects of the hoist occur The fault is identified, the stored data is sorted, and the hoist stops after the alarm signal.
예를 들면, 작업자가 임의 동작 입력(권상/횡행)하였을 때(S10), 인터록 및 안전회로에서 동시 동작 및 권과 방지회로의 설정에 따라 상하 동시동작 금지되도록 구분되어 있는 상태에서, 인버터에 운전을 지령하고(S20), 인버터에 다단으로 속도가 셋팅된 값에 의거하여 1hz~60hz까지 설정된 ACC TIME에 따라 인버터가 동작된다(S30). 그런 다음, 모터가 구동되고(S40), 권상 시 전류를 소모하면서 하중물을 모터의 회전동력 감속기의 감속에 의해 선정된 속도로 들어 올리게 된다(S50). 이때, 전기 에너지가 소모되며 작업자가 원하는 목표 높이에 하중물이 도달하면 호이스트 운전자는 정지신호로서 입력신호를 오프(off)시킨다. 이때, 권상 속도 역시 미리 설정된 DEC TIME에 의해 속도가 떨어지게 되고, 속도가 떨어지면서 모터는 회전 관성 및 하중물의 중력에 의해 플래밍의 왼손 법칙에 의거 발전기 형태로 변환된다. 본 고효율 호이스트 장치는 인버터에 발생된 DC 전류를 인버터에 들어가는 IGBT 소자를 양 방향 +, - 스위칭을 통해 1차 전압으로 되돌려, 회생컨버터를 통하여 다른 전기 에너지를 필요로 하는 전동기, 전열기 등의 사용 전압으로 회생시키게 된다(S31). For example, when an operator inputs an arbitrary operation (raising / rolling) (S10), the inverter operates in the state in which the interlock and safety circuits are divided to prohibit the simultaneous operation up and down according to the setting of the winding and prevention circuits. Command (S20), the inverter is operated according to the ACC TIME set from 1hz to 60hz based on the value set in the multi-stage (S30). Then, the motor is driven (S40), while lifting the current while lifting the load is lifted at the speed selected by the deceleration of the rotational power reducer of the motor (S50). At this time, the electric energy is consumed and when the load reaches the target height desired by the operator, the hoist driver turns off the input signal as a stop signal. At this time, the hoisting speed is also lowered by the preset DEC TIME, and as the speed decreases, the motor is converted into a generator form based on the left hand law of flaming by the rotational inertia and the gravity of the load. This high efficiency hoist device converts the DC current generated in the inverter back to the primary voltage through the positive and negative switching of the IGBT element into the inverter, and uses the voltage of the motor, heater, etc. that requires other electrical energy through the regenerative converter. Regeneration to (S31).
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 호이스트 장치의 구동방법을 나타내는 도면이다.9 is a view showing a method of driving a high efficiency hoist apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 호이스트 장치의 구동방법은, (a) 사용자의 작업명령 데이터를 수신부를 통하여 수신하는 단계(S100); (b) 호이스트의 구동전원을 제어회로부를 통하여 공급하는 단계(S200); (c) 작업명령 데이터를 인버터를 통하여 변환하여 모터를 구동시키며, 모터의 구동에 의하여 호이스트를 횡행구동시키거나 호이스트에 장착된 후크를 상하운동시키는 단계(S300); (d) 후크가 하강운동하거나 상승운동시에 모터의 속도가 감속되는 경우에 발생되는 직류전류를 인버터 및 회생컨버터를 거쳐 사용가능한 교류전류로 변환되는 단계(S400); 및 (e) 변환된 교류전류를 회생컨버터를 통하여 호이스트의 구동전원으로 재사용할 수 있도록 공급하는 단계(S500);를 포함한다.As shown in Figure 9, the driving method of the high-efficiency hoist apparatus according to another embodiment of the present invention, (a) receiving the user's work command data through the receiving unit (S100); (b) supplying driving power of the hoist through the control circuit unit (S200); (c) converting the operation command data through the inverter to drive the motor, and transversely driving the hoist or vertically moving the hook mounted on the hoist by driving the motor (S300); (d) converting a DC current generated when the speed of the motor is decelerated during the downward movement or the upward movement of the hook into an alternating current available through an inverter and a regenerative converter (S400); And (e) supplying the converted AC current to be reused as a driving power source of the hoist through the regenerative converter (S500).
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 호이스트의 후크 빔의 하강 운동시 발생하는 위치에너지를 전기에너지로 회생시켜 재사용하는 회생컨버터를 사용하여 전기 에너지를 필요로 하는 곳에 재활용하고 있기 때문에, 저항기를 통하여 소모시켜버리는 기존의 호이스트 장치에 비하여 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 호이스트 설치시 호이스트 전체 무게를 줄일 수 있고, 회생 에너지 모듈을 장착하여 인건비를 절약할 수 있으며, 공간 활용의 이점을 가지고 있으며 고조파의 영향이 적어 다른 설비의 고조파로 인한 오동작 및 서지에 의한 여러 가지 문제점을 해소할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the regenerative converter that regenerates and reuses the potential energy generated during the downward motion of the hook beam of the hoist is recycled where it is needed, it is recycled through the resistor. Energy efficiency can be improved compared to conventional hoist devices that consume. In addition, according to the present invention, when the hoist is installed, the total weight of the hoist can be reduced, and the labor cost can be saved by installing the regenerative energy module, and there is an advantage of space utilization, and the influence of harmonics is small, which causes malfunction of other equipment. And various problems caused by surges can be solved.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As such, the technical configuration of the present invention described above can be understood by those skilled in the art that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the exemplary embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and their All changes or modifications derived from equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (5)
상기 제어회로부(100)는, 회생컨버터(Regeneration Converter)(150)를 더 포함하여, 상기 후크가 하강운동하거나 상승운동시에 상기 모터(130)의 속도가 감속되는 경우에 발생되는 직류전류를 상기 인버터(140) 및 상기 회생컨버터(150)를 거쳐 사용가능한 교류전류로 변환되도록 하여 상기 호이스트의 구동전원으로 재사용할 수 있으며;
상기 제어회로부(100)는,
상기 후크의 인양물의 무게를 감지하는 로드셀(210)과, 상기 로드셀(210)에 의하여 감지된 무게에 관한 데이터를 전송받아 기준값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 사용자에게 경고신호를 출력하거나 상기 인버터(140) 및 상기 회생컨버터(150)의 구동을 정지시킬 수 있는 로드셀 컨트롤러(220)를 포함하는 로드셀회로부(200); 및
상기 인버터(140) 및 상기 회생컨버터(150)에 연결되어 상기 로드셀 컨트롤러(220)에 의하여 상기 인버터(140) 및 상기 회생컨버터(150)의 구동신호를 차단하기 위한 각각의 컨트롤 릴레이(310)로 구성된 안전회로부(300);에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 고효율 호이스트 장치.Receives the user's work command data through the receiving unit 20, supplies the driving power of the hoist through the control circuit unit 100, converts the work command data through the inverter 140 to drive the motor 130 By the driving of the motor 130, the hoist is a high-efficiency hoist device for the hoist drive or the hook mounted on the hoist moves up and down,
The control circuit unit 100 further includes a regeneration converter (150), the DC current generated when the speed of the motor 130 is decelerated during the downward movement or the upward movement of the hook The inverter 140 and the regenerative converter 150 can be converted into usable AC current and reused as a driving power source of the hoist;
The control circuit unit 100,
The load cell 210 for detecting the weight of the lifting object of the hook and the data received by the load cell 210 is received and compared with the reference value, and outputs a warning signal to the user according to the comparison result or the inverter A load cell circuit unit 200 including a load cell controller 220 capable of stopping the driving of the regenerative converter 150; And
It is connected to the inverter 140 and the regenerative converter 150 to each control relay 310 to block the drive signal of the inverter 140 and the regenerative converter 150 by the load cell controller 220 High efficiency hoist device, characterized in that connected to; the safety circuit 300 configured.
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