KR101956215B1 - 크레인의 안전 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크레인의 전복을 방지하는 크레인의 안전 제어 방법에 관한 것으로서, 특히, 간단한 방법으로 크레인의 전복 가능성 여부를 판단하여 이를 차단함으로써, 오작동 없이 크레인의 전복을 방지할 수 있는 크레인의 안전 제어 방법에 관한 것이다.

Description

크레인의 안전 제어 방법{SAFETY CONTROLLING METHOD FOR CRANE}
본 발명은 크레인의 전복을 방지하는 크레인의 안전 제어 방법에 관한 것이다.
크레인은 인양물을 들어올린 후, 인양물을 운반하는 기계장치로서, 차량에 설치되는 베이스와, 베이스에 수평 방향으로 회전 가능하게 설치되는 포스트와, 포스트에 수직 방향으로 회전 가능하게 설치되는 붐과, 붐에 인출 가능하게 삽입되는 다단의 텔레스코픽 붐과, 텔레스코픽 붐의 단부에서 인양물을 인양하는 인양장치를 포함하여 구성된다.
이러한 크레인은 인양물을 들어올리는 인양 능력에 따라 소형에서 대형까지 분류되며, 크레인의 인양 능력은 크레인이 들어올릴 수 있는 인양물의 허용 중량에 의해 정해진다.
크레인이 허용 중량 이상의 인양물을 인양하게 되면 크레인이 설치된 차량이 전복될 수 있는 위험성을 안고 있다. 이처럼 크레인이 설치된 차량이 전복되게 되면, 차량 및 크레인의 파손뿐만 아니라 인명사고로까지 이어지게 될 수 있는 큰 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 크레인의 전복을 방지하는 안전 장치 및 안전 제어 방법 등에 대한 개발이 이루어졌으며, 이러한 크레인의 안전 장치로는 한국등록특허 제10-1459028호(이하, '특허문헌 1' 이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 1의 크레인의 전도 방지 장치는, 각각의 내부에 유압 실린더가 구비된 복수 개의 아웃트리거와, 유압 실린더의 일측에 구비되어 유압 실린더에서 발생되는 압력을 감지하는 압력 센서부와, 압력 센서로부터 감지된 유압 실린더의 압력에 관한 신호를 수신하여 붐의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된다.
위와 같은 구성에 의해, 특허문헌 1의 크레인의 전도 방지 장치는, 컨트롤러가 압력 센서로부터 감지된 유압 실린더의 압력에 관한 신호를 변환 프로그램을 통해 하중값으로 변환하고, 변환된 하중값을 이용하여 크레인 및 작업 고소차의 실제 무게 중심값을 산출한 후, 산출된 무게 중심값이 미리 설정된 위험 구간값 또는 전복 발생 구간값에 도달하는 경우, 붐의 동작을 차단하거나 제한함으로써, 크레인의 전복을 방지할 수 있다.
그러나, 특허문헌 1의 경우, 변환 프로그램을 통해 압력 센서에서 측정된 아웃트리거의 유압 실린더의 압력을 하중값으로 변환하고, 변환된 하중값을 이용해 무게 중심값을 산출해야 하므로, 그 변환 및 산출과정이 매우 복잡하며, 이로 인해, 복잡한 산출과정을 통해 얻어낸 무게 중심값이 실제 크레인의 무게 중심값과 차이가 있을 수 있을 뿐만 아니라, 컨트롤러에 변환 프로그램 등을 저장시켜야 하므로, 제조 원가의 상승을 야기시킨다는 문제점이 있다.
또한, 아웃트리거의 유압 실린더의 압력은 전복에 관련된 요인이 아닌 다른 외부 요인에 의해서도 큰 폭으로 증감할 수 있다. 따라서, 실제로 크레인이 전복 위험 상태에 있지 않은데도 불구하고, 산출된 무게 중심값이 전복 발생 구간값에 도달하게 되어 크레인이 정지됨으로써, 사용자의 불편을 초래할 수 있다는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1459028호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 간단한 방법으로 크레인의 전복 가능성 여부를 판단하여 이를 차단함으로써, 오작동 없이 크레인의 전복을 방지할 수 있는 크레인의 안전 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 크레인의 안전 제어 방법은, 크레인의 스윙부가 포스트를 회전시키는지 여부를 측정하는 회전여부측정단계; 상기 회전여부측정단계에서 상기 포스트가 회전될 경우, 기울기센서를 통해 상기 크레인의 제1기울기값을 측정하는 제1기울기값측정단계; 및 상기 제1기울기값측정단계에서 측정된 상기 제1기울기값이 기설정된 제한기울기값을 초과하는 경우, 제어부가 상기 크레인의 제1기울기값이 증가하는 방향의 동작을 차단하는 제1차단동작단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차단동작단계는, 상기 포스트가 일측방향으로 회전할 경우, 상기 제어부가 상기 스윙부를 구동시키는 스윙모터의 일측챔버로 공급되는 작동유를 차단시키는 일측방향회전차단단계; 및 상기 포스트가 타측방향으로 회전할 경우, 상기 제어부가 상기 스윙부를 구동시키는 스윙모터의 타측챔버로 공급되는 작동유를 차단시키는 타측방향회전차단단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차단동작단계는, 상기 제어부가 상기 포스트에 연결된 붐을 구동시키는 데릭실린더장치의 상부챔버로 공급되는 작동유를 차단시키고, 상기 붐에 연결된 텔레스코픽 붐을 구동시키는 텔레스코픽실린더장치의 인출챔버로 공급되는 작동유를 차단시키는 붐구동차단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전여부측정단계 후, 상기 회전여부측정단계에서 상기 포스트가 회전되지 않을 경우, 상기 기울기센서를 통해 상기 크레인의 제2기울기값을 측정하는 제2기울기값측정단계; 및 상기 제2기울기값측정단계에서 측정된 제2기울기값이 기설정된 제한기울기값을 초과하는 경우, 상기 제어부가 상기 포스트에 연결된 붐을 구동시키는 데릭실린더장치의 상부챔버로 공급되는 작동유를 차단시키고, 상기 붐에 연결된 텔레스코픽 붐을 구동시키는 텔레스코픽실린더장치의 인출챔버로 공급되는 작동유를 차단시키는 제2차단동작단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 크레인의 안전 제어 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
포스트가 회전되고, 크레인의 제1기울기값이 제한기울기값을 초과하는 경우, 크레인의 기울기가 증가하는 방향의 동작을 차단하고, 포스트가 회전되지 않고, 크레인의 제2기울기값이 제한기울기값을 초과하는 경우 붐의 모멘트가 증가하는 방향의 동작을 차단함으로써, 크레인의 기울기가 심화되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해, 크레인의 전복을 효과적으로 방지할 수 있다.
제1기울기값 또는 제2기울기값과 제한기울기값을 비교하여 그 초과여부를 판단하면 되므로, 복잡한 연산이 이루어지지 않아 오작동이 발생하는 것을 최소화 할 수 있다.
크레인에 기울어짐이 발생한 경우에도, 별도의 조작없이 크레인의 기울기가 감소하는 방향의 동작을 수행할 수 있으므로, 작업자가 손쉽게 크레인의 기울기가 감소하는 방향의 동작을 수행할 수 있으며, 이를 통해, 크레인 조작의 편의성이 증대된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인의 안전 제어 방법을 사용하는 크레인을 도시한 도.
도 2는 도 1의 크레인의 유압시스템을 개략적으로 도시한 도.
도 3은 도 1 크레인의 제어시스템을 개략적으로 도시한 도.
도 4는 도 1의 크레인의 스윙부에 구비된 기울기 센서를 도시한 도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인의 안전 제어 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한 도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인의 안전 제어 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인의 안전 제어 방법을 사용하는 크레인을 도시한 도이고, 도 2는 도 1의 크레인의 유압시스템을 개략적으로 도시한 도이고, 도 3은 도 1 크레인의 제어시스템을 개략적으로 도시한 도이고, 도 4는 도 1의 크레인의 스윙부에 구비된 기울기 센서를 도시한 도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인의 안전 제어 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한 도이다.
설명에 들어가기에 앞서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인의 안전 제어 방법을 사용하는 크레인에 대해 설명한다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인의 안전 제어 방법을 사용하는 크레인(10)은, 차량의 차체에 고정 설치되는 베이스(11)와, 베이스(11)에 수평 방향으로 회전 가능하게 설치되는 포스트(12)와, 베이스(11)와 포스트(12)를 연결하는 스윙부(13)와, 샤프트(14)를 힌지축으로 하여 포스트(12)에 수직 방향으로 회전 가능하게 설치되는 붐(15)과, 붐(15)에 인출 가능하게 삽입되는 다단의 텔레스코픽 붐(16)과 텔레스코픽 붐(16)의 단부에서 인양물을 인양하는 인양장치(18)와, 크레인(10)을 작동시키는 유압시스템(20)과, 유압시스템(20)을 제어하는 제어시스템(30)을 포함하여 구성된다.
위와 같은 구성을 갖는 크레인(10)은 그 구조가 공지된 크레인의 구조와 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하, 크레인(10)의 유압시스템(20)에 대해 설명한다.
크레인(10)의 유압시스템(20)은 도 2에 도시된 바와 같이, 붐(15)을 수직 방향으로 회전시키는 데릭실린더장치(21)와, 텔레스코픽 붐(16)을 인출시키거나 인입시킴으로써, 붐(15)의 길이를 조절하는 텔레스코픽실린더장치(22)와, 포스트(12)를 수평 방향으로 회전시키는 스윙모터(23)와, 윈치드럼(19)에 구비되어 와이어(17)를 감거나 푸는 윈치모터(24)와, 탱크(25a)에 저장된 작동유를 공급하는 펌프(25b)와, 펌프(25b)의 작동유를 각 밸브로 선택적으로 공급하도록 제어되는 메인밸브(26)와, 메인밸브(26)에서 공급된 작동유를 데릭실린더장치(21)의 상부챔버(21a) 또는 하부챔버(21b)에 선택적으로 공급하도록 제어되는 제1전환밸브(27a)와, 메인밸브(26)에서 공급된 작동유를 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a) 또는 인입챔버(22b)에 선택적으로 공급하도록 제어되는 제2전환밸브(27b)와, 메인밸브(26)에서 공급된 작동유를 스윙모터(23)의 일측챔버(23a) 또는 타측챔버(23b)에 선택적으로 공급하도록 제어되는 제3전환밸브(27c)와, 메인밸브(26)에서 공급된 작동유를 윈치모터(24)의 상승챔버(24a) 또는 하강챔버(24b)에 선택적으로 공급하도록 제어되는 제4전환밸브(27d)와, 제1전환밸브(27a)에서 공급된 작동유를 데릭실린더장치(21)의 상부챔버(21a)에 선택적으로 공급 또는 차단하도록 제어되는 제1차단밸브(28a)와, 제2전환밸브(27b)에서 공급된 작동유를 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a)에 선택적으로 공급 또는 차단하도록 제어되는 제2차단밸브(28b)와, 제3전환밸브(27c)에서 공급된 작동유를 스윙모터(23)의 일측챔버(23a)에 선택적으로 공급 또는 차단하도록 제어되는 제3차단밸브(28c)와, 제3전환밸브(27c)에서 공급된 작동유를 스윙모터(23)의 타측챔버(23b)에 선택적으로 공급 또는 차단하도록 제어되는 제4차단밸브(28d)와, 스윙모터(23)의 일측챔버(23a)에 작동유가 공급되는지 여부를 측정하는 제1스위치(29a)와, 스윙모터(23)의 타측챔버(23b)에 작동유가 공급되는지 여부를 측정하는 제2스위치(29b)와, 제4전환밸브(27d)에서 공급된 작동유를 윈치모터(24)의 상승챔버(24a)에 선택적으로 공급 또는 차단하도록 제어되는 제5차단밸브(28e)를 포함하여 구성된다.
데릭실린더장치(21)는 포스트(12)와 붐(15)을 연결하도록 포스트(12)와 붐(15) 사이에 구비되며, 상부챔버(21a) 또는 하부챔버(21b)에 작동유가 공급됨으로써, 붐(15)의 수직 방향 각도를 조절하는 기능을 한다.
텔레스코픽실린더장치(22)는 텔레스코픽 붐(16)과 붐(15)을 연결하며, 인출챔버(22a) 또는 인입챔버(22b)에 작동유가 공급됨으로써, 텔레스코픽 붐(16)을 붐(15) 외부로 인출 또는 붐(15) 내부로 인입시킬 수 있으며, 이로 인해, 붐(15)의 길이를 조절하는 기능을 한다(또는 텔레스코픽 붐(16)의 길이를 조절하는 기능을 한다).
다시 말해, 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a)에 작동유가 공급되며, 텔레스코픽 붐(16)의 길이가 길어지게 되어 붐(15)의 길이 또한 길어지게 된다.
다시 말해, 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a)에 작동유가 공급되면, 텔레스코픽 붐(16)의 길이가 길어지게 되어 붐(15)의 길이 또한 길어지게 된다. 또한, 텔레스코픽실린더장치(22)의 인입챔버(22b)에 작동유가 공급되면 텔레스코픽 붐(16)의 길이가 짧아지게 되어 붐(15)의 길이 또한 짧아지게 된다. 즉, 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a) 또는 인입챔버(22b) 중 어느 한 챔버에 작동유가 공급되는지 여부에 따라, 텔레스코픽 붐(16)의 길이가 증가하여 붐(15)의 길이가 증가되거나, 텔레스코픽 붐(16)의 길이가 감소하여 붐(15)의 길이가 감소될 수 있는 것이다.
스윙모터(23)는 베이스(11)와 포스트(12)를 연결하는 스윙부(13)에 구비되며, 스윙모터(23)는 일측챔버(23a) 또는 타측챔버(23b)에 작동유가 공급됨으로써, 포스트(12)를 수평 방향으로 회전시키는 기능을 한다.
따라서, 스윙모터(23)에 작동유가 공급되어 작동하게 되면, 스윙부(13)가 작동되어 포스트(12)를 수평 방향으로 회전시키며, 이러한 포스트(12)의 회전에 따라 붐(15)도 같이 수평 방향으로 회전된다.
이하의 설명에서는 스윙모터(23)에 일측챔버(23a)로 작동유가 공급될 때, 포스트(12)는 시계방향으로 회전하고, 타측챔버(23b)로 작동유가 공급될 때, 포스트(12)는 반시계방향으로 회전하는 것을 기준으로 설명한다.
윈치모터(24)는 윈치드럼(19)에 구비되며, 상승챔버(24a) 또는 하강챔버(24b)에 작동유가 공급됨으로써 윈치모터(24)가 회전하며, 이로 인해, 윈치드럼(19)에 연결된 와이어(17)를 감거나 풀 수 있다. 다시 말해, 윈치모터(24)의 회전에 따라 윈치드럼(19)이 작동하며, 이로 인해, 와이어(17)에 연결된 인양장치(18)가 상승되거나 하강될 수 있는 것이다.
메인밸브(26)는 개폐에 따라 펌프(25b)에서 공급된 작동유를 제1 내지 제4전환밸브(27a, 27b, 27c, 27d)에 선택적으로 공급 또는 차단하는 기능을 한다. 따라서, 메인밸브(26)가 폐쇄위치에 있을 경우, 크레인(10)의 모든 동작이 차단된다.
제1전환밸브(27a)는 그 작동 위치에 따라 메인밸브(26)에서 공급된 작동유를 데릭실린더장치(21)의 상부챔버(21a) 또는 하부챔버(21b)에 선택적으로 공급함으로써, 데릭실린더장치(21)에 연결된 붐(15)의 수직 방향 각도를 조절할 수 있다.
제1차단밸브(28a)는 그 작동에 따라 데릭실린더장치(21)의 상부챔버(21a)로 공급되는 유압을 차단할 수 있으며, 이로 인해, 붐(15)의 수직 방향 각도가 감소되는 방향, 즉, 붐(15)이 하강하는 방향의 동작을 쉽게 차단할 수 있다.
제2전환밸브(27b)는 그 작동 위치에 따라 메인밸브(26)에서 공급된 작동유를 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a) 또는 인입챔버(22b)에 선택적으로 공급함으로써, 텔레스코픽실린더장치(22)에 연결된 텔리스코픽 붐(15)의 길이를 조절할 수 있다.
제2차단밸브(28b)는 그 작동에 따라 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a)로 공급되는 유압을 차단할 수 있으며, 이로 인해, 텔레스코픽 붐(16)의 길이가 길어지는는 방향, 즉, 텔레스코픽 붐(16)이 인출되는 방향의 동작을 쉽게 차단할 수 있다.
물론, 도 1에는 도시되지 않았으나, 텔레스코픽 붐(16) 및 텔레스코픽실린더장치(22)는 복수 개로 구성될 수 있으며, 이 경우, 텔레스코픽 붐(16) 및 텔레스코픽실린더장치(22)의 갯수는 같고, 위의 동작 방법이 동일하게 적용될 수 있다.
제3전환밸브(27c)는 그 작동 위치에 따라 메인밸브(26)에서 공급된 작동유를 스윙모터(23)의 일측챔버(23a) 또는 타측챔버(23b)에 선택적으로 공급함으로써, 스윙모터(23)에 연결된 포스트(12)의 수평 방향 회전을 작동시킬 수 있다.
제3차단밸브(28c)는 그 작동에 따라 스윙모터(23)의 일측챔버(23a)로 공급되는 유압을 차단할 수 있으며, 이로 인해, 포스트(12)가 좌측으로 회전하는 방향의 동작을 쉽게 차단할 수 있다.
제1스위치(29a)는 스윙모터(23)의 일측챔버(23a)에 작동유가 공급되는지 여부를 측정하는 기능을 하고, 제2스위치(29b)는 스윙모터(23)의 타측챔버(23b)에 작동유가 공급되는지 여부를 측정하는 기능을 한다.
이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1스위치(29a)는 제3전환밸브(27c)와 제3차단밸브(28c)를 연결하는 유로 상에 구비되어 상기 유로를 통해 작동유가 유동되면 제어부(32)에 신호를 보냄으로써, 일측챔버(23a)에 작동유가 공급되는지 여부를 측정할 수 있다.
또한, 제2스위치(29b)는 제3전환밸브(27c)와 제4차단밸브(28d)를 연결하는 유로 상에 구비되어 상기 유로를 통해 작동유가 유동되면 제어부(32)에 신호를 보냄으로써, 타측챔버(23b)에 작동유가 공급되는지 여부를 측정할 수 있다.
위와 같은 구성에 의해, 제1, 2스위치(29a, 29b)는 스윙부(13)의 스윙모터(23)의 일측챔버(23a) 또는 타측챔버(23b)에 공급되는 작동유를 통해 스윙부(13)에 의해 수평 방향으로 회전되는 포스트(12)의 회전 방향을 파악할 수 있게 하는 기능을 하는 것이다.
따라서, 제1스위치(29a)가 제어부(32)에 신호를 보내면, 제어부(32)는 일측챔버(23a)에 작동유가 공급된다는 것을 감지할 수 있으며, 이를 통해, 포스트(12)가 시계방향으로 회전된다는 것을 알 수 있다. 또한, 제2스위치(29b)가 제어부(32)에 신호를 보내면, 제어부(32)는 타측챔버(23b)에 작동유가 공급된다는 것을 감지할 수 있으며, 이를 통해, 포스트(12)가 반시계방향으로 회전된다는 것을 알 수 있다.
전술한 바와 달리 제1, 2스위치(29a, 29b)는 제3전환밸브(27c)에 구비될 수도 있으며, 이 경우, 제3전환밸브(27c)의 위치가 메인밸브(26)와 일측챔버(23a)를 연결하는 위치에 있을 경우 제1스위치(29a)가 제어부(32)에 신호를 보냄으로써, 일측챔버(23a)에 작동유가 공급되는 여부를 측정하고, 제3전환밸브(27c)의 위치가 메인밸브(26)와 타측챔버(23b)를 연결하는 위치에 있을 경우 제2스위치(29b)가 제어부(32)에 신호를 보냄으로써, 타측챔버(23b)에 작동유가 공급되는 여부를 측정할 수도 있다.
제4차단밸브(28d)는 그 작동에 따라 스윙모터(23)의 타측챔버(23b)로 공급되는 유압을 차단할 수 있으며, 이로 인해, 포스트(12)가 우측으로 회전하는 방향의 동작을 쉽게 차단할 수 있다.
제4전환밸브(27d)는 그 작동 위치에 따라 메인밸브(26)에서 공급된 작동유를 윈치모터(24)의 상승챔버(24a) 또는 하강챔버(24b)에 선택적으로 공급함으로써, 윈치모터(24)에 연결된 윈치모터(24)의 작동을 제어할 수 있다.
이 경우, 상승챔버(24a)로 작동유가 공급될 때, 윈치드럼(19)은 와이어(17)를 감는 동작을 하며, 이로 인해, 와이어(17)에 연결된 인양장치(18)가 상승한다. 또한, 하강챔버(24b)로 작동유가 공급될 때, 윈치드럼(19)은 와이어(17)를 푸는 동작을 하며, 이로 인해, 와이어(17)에 연결된 인양장치(18)가 하강한다.
제5차단밸브(28e)는 그 작동에 따라 윈치모터(24)의 상승챔버(24a)로 공급되는 유압을 차단할 수 있으며, 이로 인해, 윈치드럼(19)이 와이어(17)를 감는 동작, 즉, 인양장치(18)를 상승시키는 동작을 쉽게 차단할 수 있다.
전술한 크레인(10)의 유압시스템(20)의 각 밸브들, 즉, 메인밸브(26), 제1 내지 제4전환밸브(27a, 27b, 27c, 27d) 및 제1 내지 제5차단밸브(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)는 모두 후술할 크레인(10)의 제어시스템(30)의 제어부(32)에 의해 작동될 수 있다.
이하, 크레인(10)의 제어시스템(30)에 대해 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 크레인(10)의 제어시스템(30)은 크레인(10)의 기울기값을 측정하는 기울기센서(31)와, 기울기센서(31)에서 측정된 크레인(10)의 기울기값을 토대로 유압시스템(20)의 작동을 제어하는 제어부(32)를 포함하여 구성된다.
기울기센서(31)는 크레인(10)의 기울기를 측정하여 기울기값을 얻는 기능을 한다.
이 경우, 크레인(10)의 기울기 또는 기울기값이라 함은 중력방향과 수직인 수평면과, 크레인(10)의 베이스(11)의 상면 등과 같은 크레인(10)의 평평한면 사이의 사잇각으로 정의될 수 있다.
따라서, 기울기센서(31)를 통해 얻어지는 기울기값을 통해, 크레인(10)이 중력방향과 수직인 수평면으로부터 얼마나 기울어져 있는지를 알 수 있다.
상세하게 설명하면, 크레인(10)이 설치된 크레인 차량이 크레인(10)을 통해 인양물을 인양하는 작업을 할 경우, 아웃트리거(미도시) 등에 의해 크레인 차량의 수평(이 경우, 수평이라 함은 크레인(10)의 평평한 면이 중력방향과 수직인 수평면과 평행한 상태를 말한다)을 맞추게 된다. 따라서, 크레인(10)의 스윙부(13) 또는 크레인(10)의 베이스(11)는 수평면과 평행하다고 할 수 있다.
따라서, 인양물을 인양하는 도중에 인양물의 무게가 크레인(10)이 인양할 수 있는 인양능력을 넘게 되면, 크레인(10)은 크레인 차량과 함께 어느 한쪽으로 기울어지게 되고, 이 경우, 크레인(10)의 기울어짐이 발생하는 것이다.
다시 말해, 기울기센서(31)는 위와 같은 크레인(10)의 기울어짐, 즉, 기울기를 측정한 기울기값을 통해 크레인(10)의 전복 가능성 여부를 측정할 수 있는 것이다.
기울기센서(31)는 중력방향과 수직인 수평면과 크레인(10)의 평평한 면 사이의 각도를 측정하는 각도센서 등으로 구성될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 스윙부(13)에 복수개가 설치될 수 있다. 이러한 복수개의 기울기센서(31)는 복수개의 기울기센서(31)가 설치된 위치에서의 기울기값을 측정함으로써, 더욱 정밀한 크레인(10)의 기울기값을 얻을 수 있다.
물론, 기울기센서(31)는 스윙부(13)가 아닌 크레인(10)의 베이스(11) 등, 크레인(10)의 평평한 면에 설치될 수 있다. 이 경우, 크레인(10)의 평평한 면은 크레인(10)의 동작에 의해 측정된 기울기값이 변화하지 않는 위치이다.
또한, 후술할 제1기울기값측정단계(S210)와 제2기울기값측정단계(S250)에서 기울기센서(31)를 통해 제1기울기값(A1) 및 제2기울기값(A2)을 각각 측정할 때, 기울기센서(31)를 통해 측정되는 값을 초기화시킬 수 있다.
예컨데, 각도센서로 기울기센서(31)가 구성될 경우, 측정 전에 초기값, 즉, 0도로 각도값을 설정한 후, 제1기울기값(A1) 및 제2기울기값(A2)을 측정할 수 있는 것이다.
이처럼, 기울기센서(31)를 초기화시킨 후, 제1기울기값(A1) 및 제2기울기값(A2)을 측정함으로써, 크레인(10)이 수평하게 놓여있지 않게 되더라도, 인양물의 무게에 의해 크레인(10)이 기울어진 정도를 정확히 측정할 수 있다는 장점이 있다.
제어부(32)는 기울기센서(31)에서 측정된값을 토대로 유압시스템(20)의 밸브 등을 제어함으로써, 크레인(10)의 전복을 방지하는 기능을 한다.
제어부(32)는 기울기센서(31), 제1 내지 제4차단밸브(28a, 28b, 28c, 28d), 제1, 2스위치(29a, 29b)와 연결되어 있으며, 이로 인해, 기울기센서(31), 제1 내지 제4차단밸브(28a, 28b, 28c, 28d), 제1, 2스위치(29a, 29b)로부터 신호를 수신받거나, 기울기센서(31), 제1 내지 제4차단밸브(28a, 28b, 28c, 28d), 제1, 2스위치(29a, 29b)로 신호를 송신할 수 있다.
또한, 제어부(32)에는 제한기울기값(ALimit)이 기설정되어 있으며, 이러한 제한기울기값(ALimit)은 기울기센서(31)를 통해 측정된 기울기값이 크레인(10)의 전복을 발생시키는 정도의 기울기값인지를 판단하는 기준이 된다.
이러한 제어부(32)는 제한기울기값(ALimit)을 용이하게 저장하고, 제1기울기값(A1) 및 제2기울기값(A2)과 비교 연산할 수 있는 마이크로 프로세서 등으로 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인(10)의 안전 제어 방법에 대해 설명한다.
단, 이하의 설명에서 언급되는 제1기울기값(A1)과 제2기울기값(A2)은 설명의 편의를 위해 구분된 것이며, 제1기울기값(A1)은 크레인(10)의 스윙부(13)가 포스트(12)를 회전시킬 때 기울기센서(31)를 통해 측정된 기울기값이고, 제2기울기값(A2)은 크레인(10)의 스윙부(13)가 포스트(12)를 회전시키지 않을 때 기울기센서(31)를 통해 측정된 기울기값으로 정의될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인(10)의 안전 제어 방법은, 크레인(10)의 스윙부(13)가 포스트(12)를 회전시키는지 여부를 측정하는 회전여부측정단계(S100)와, 회전여부측정단계(S100)에서 포스트(12)가 회전될 경우, 기울기센서(31)를 통해 크레인(10)의 제1기울기값(A1)을 측정하는 제1기울기값측정단계(S210)와, 제1기울기값측정단계(S210)에서 측정된 제1기울기값(A1)이 기설정된 제한기울기값(ALimit)을 초과하는 경우, 제어부(32)가 크레인(10)의 제1기울기값(A1)이 증가하는 방향의 동작을 차단하는 제1차단동작단계(S310)와, 회전여부측정단계(S100) 후, 회전여부측정단계(S100)에서 포스트(12)가 회전되지 않을 경우, 기울기센서(31)를 통해 크레인(10)의 제2기울기값(A2)을 측정하는 제2기울기값측정단계(S250)와, 제2기울기값측정단계(S250)에서 측정된 제2기울기값(A2)이 기설정된 제한기울기값(ALimit)을 초과하는 경우, 제어부(32)가 포스트(12)에 연결된 붐(15)을 구동시키는 데릭실린더장치(21)의 상부챔버(21a)로 공급되는 작동유를 차단시키고, 붐(15)에 연결된 텔레스코픽 붐(16)을 구동시키는 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a)로 공급되는 작동유를 차단시키는 제2차단동작단계(S350)를 포함하여 구성될 수 있다.
이하, 전술한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인(10)의 안전 제어 방법의 각 단계에 대해 설명한다.
먼저, 회전여부측정단계(S100)에서는, 제1스위치(29a) 및 제2스위치(29b)를 통해 스윙모터(23)의 일측챔버(23a) 또는 타측챔버(23b)에 작동유가 공급되는지 여부를 파악함으로써, 스윙부(13)가 포스트(12)를 회전시키는지 여부를 측정하는 과정이 수행된다.
이 경우, 회전여부측정단계(S100)는 포스트(12)가 회전되는지 여부뿐만 아니라 어느 방향으로 회전되는지 까지 측정할 수 있다.
예컨데, 제3전환밸브(27c)에 의해 펌프(25b)에서 공급된 작동유가 스윙모터(23)의 일측챔버(23a)에 공급될 경우, 제1스위치(29a)가 작동하여 제어부(32)에 신호를 보내게 되며, 이를 통해, 제어부(32)는 포스트(12)가 스윙부(13)에 의해 일측방향으로 회전, 즉, 시계방향으로 회전된다는 것을 인지할 수 있다.
또한, 제3전환밸브(27c)에 의해 펌프(25b)에서 공급된 작동유가 스윙모터(23)의 타측챔버(23b)에 공급될 경우, 제2스위치(29b)가 작동하여 제어부(32)에 신호를 보내게 되며, 이를 통해, 제어부(32)는 포스트(12)가 스윙부(13)에 의해 타측방향으로 회전, 즉, 반시계방향으로 회전된다는 것을 인지할 수 있다.
제1기울기값측정단계(S210)에서는 회전여부측정단계(S100)에서 스윙모터(23)의 일측챔버(23a) 또는 타측챔버(23b)에 작동유가 공급됨으로써, 포스트(12)가 회전될 경우, 기울기센서(31)를 통해 크레인(10)의 제1기울기값(A1)을 측정하는 과정이 수행된다.
이 경우, 전술한 바와 같이, 기울기센서(31)를 통해 제1기울기값(A1)을 측정하기 전에, 기울기센서(31)의 값들을 초기화시키는 초기화 단계가 이루어질 수 있으며, 이를 통해, 크레인(10)이 수평상태에 있지 않더라도, 무거운 인양물의 인양에 의해 또는 포스트(12)의 회전에 의해 크레인(10)이 기울어지는지 여부를 알 수 있다.
제1차단동작단계(S310)에서는 제1기울기값측정단계(S210)에서 측정된 제1기울기값(A1)이 제어부(32)에 기설정된 제한기울기값(ALimit)을 초과하는 경우, 제어부(32)가 크레인(10)의 제1기울기값(A1)이 증가하는 방향의 동작을 차단하는 과정이 수행된다.
이 경우, 크레인(10)의 제1기울기값(A1)이 증가하는 방향의 동작이라 함은, 스윙모터(23)에 작동유가 공급되어 스윙부(13)가 포스트(12)를 일측방향 또는 타측방향으로 회전시키는 동작과, 붐(15)을 구동시키는 데릭실린더장치(21)의 상부챔버(21a)에 작동유가 공급되어 붐(15)의 수직 방향 각도가 감소하는 방향의 동작과, 텔레스코픽 붐(16)을 구동시키는 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a)에 작동유가 공급되어 붐(15)(또는 텔레스코픽 붐(16))의 길이가 증가하는 방향의 동작을 모두 포함하는 개념이다.
따라서, 제1차단동작단계(S310)는 포스트(12)가 일측방향으로 회전할 경우, 제어부(32)가 스윙부(13)를 구동시키는 스윙모터(23)의 일측챔버(23a)로 공급되는 작동유를 차단시키는 일측방향회전차단단계(S311)와, 포스트(12)가 타측방향으로 회전할 경우, 제어부(32)가 스윙부(13)를 구동시키는 스윙모터(23)의 타측챔버(23b)로 공급되는 작동유를 차단시키는 타측방향회전차단단계(S312)와, 제어부(32)가 포스트(12)에 연결된 붐(15)을 구동시키는 데릭실린더장치(21)의 상부챔버(21a)로 공급되는 작동유를 차단시키고, 붐(15)에 연결된 텔레스코픽 붐(16)을 구동시키는 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a)로 공급되는 작동유를 차단시키는 붐구동차단단계(S313)를 포함하여 구성될 수 있다.
일측방향회전차단단계(S311)는 회전여부측정단계(S100)에서 포스트(12)가 일측방향으로 회전할 경우 수행되며, 스윙모터(23)의 일측챔버(23a)로 공급되는 작동유를 차단함으로써, 포스트(12)의 일측방향 회전을 차단시키는 단계이다.
따라서, 일측방향회전차단단계(S311)는 회전여부측정단계(S100)에서 제1스위치(29a)가 작동하여 제어부(32)에 신호를 보냄으로써 포스트(12)가 일측방향으로 회전하고 있는 상태라는 것을 제어부(32)가 인식하고, 제1기울기값(A1)이 제한기울기값(ALimit)을 초과하는 경우, 제어부(32)가 제3차단밸브(28c)에 신호를 보내 제3차단밸브(28c)가 일측챔버(23a)로의 작동유의 공급을 차단시키는 과정이 수행된다.
타측방향회전차단단계(S312)는 회전여부측정단계(S100)에서 포스트(12)가 타측방향으로 회전할 경우 수행되며, 스윙모터(23)의 타측챔버(23b)로 공급되는 작동유를 차단함으로써, 포스트(12)의 타측방향 회전을 차단시키는 단계이다.
따라서, 타측방향회전차단단계(S312)는 회전여부측정단계(S100)에서 제2스위치(29b)가 작동하여 제어부(32)에 신호를 보냄으로써 포스트(12)가 타측방향으로 회전하고 있는 상태라는 것을 제어부(32)가 인식하고, 제1기울기값(A1)이 제한기울기값(ALimit)을 초과하는 경우, 제어부(32)가 제4차단밸브(28d)에 신호를 보내 제4차단밸브(28d)가 타측챔버(23b)로의 작동유의 공급을 차단시키는 과정이 수행된다.
붐구동차단단계(S313)는 회전여부측정단계(S100)에서 포스트(12)가 일측방향 또는 타측방향으로 회전될 경우, 즉, 어느 방향으로 회전되기만 하면 수행되며, 데릭실린더장치(21)의 상부챔버(21a) 및 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a)로 공급되는 작동유를 차단함으로써, 붐(15)의 수직 방향 각도가 감소 동작과, 붐(15)의 길이가 길어지는 동작을 차단하는 단계이다.
따라서, 붐구동차단단계(S313)는 회전여부측정단계(S100)에서 제1스위치(29a) 또는 제2스위치(29b)가 작동하여 제어부(32)에 신호를 보냄으로써, 포스트(12)가 회전하고 있는 상태라는 것을 제어부(32)가 인식하고, 제1기울기값(A1)이 제한기울기값(ALimit)을 초과하는 경우, 제어부(32)가 제1차단밸브(28a)에 신호를 보내 제1차단밸브(28a)가 상부챔버(21a)로의 작동유의 공급을 차단시키고, 제어부(32)가 제2차단밸브(28b)에 신호를 보내 제2차단밸브(28b)가 인출챔버(22a)로의 작동유의 공급을 차단시키는 과정이 수행된다.
제2기울기값측정단계(S250)에서는 회전여부측정단계(S100)에서 스윙모터(23)의 일측챔버(23a) 또는 타측챔버(23b)에 작동유가 공급되지 않아 포스트(12)가 회전되지 않을 경우, 기울기센서(31)를 통해 크레인(10)의 제2기울기값(A2)을 측정하는 과정이 수행된다.
이 경우, 전술한 바와 같이, 기울기센서(31)를 통해 제2기울기값(A2)을 측정하기 전에, 기울기센서(31)의 값들을 초기화시키는 초기화 단계가 이루어질 수 있으며, 이를 통해, 크레인(10)이 수평상태에 있지 않더라도, 무거운 인양물의 인양에 의해 또는 포스트(12)의 회전에 의해 크레인(10)이 기울어지는지 여부를 알 수 있다.
제2차단동작단계(S350)에서는 제2기울기값측정단계(S250)에서 측정된 제2기울기값(A2)이 제어부(32)에 기설정된 제한기울기값(ALimit)을 초과하는 경우, 제어부(32)가 포스트(12)에 연결된 붐(15)을 구동시키는 데릭실린더장치(21)의 상부챔버(21a)로 공급되는 작동유를 차단시키고, 붐(15)에 연결된 텔레스코픽 붐(16)을 구동시키는 텔레스코픽실린더장치(22)의 인출챔버(22a)로 공급되는 작동유를 차단시키는 과정이 수행된다.
제2차단동작단계(S350)는 제1차단동작단계(S310)의 붐구동차단단계(S313)와 유사한 과정이 수행되는데, 이는, 제2차단동작단계(S350)는 포스트(12)가 회전되지 않을 때만 이루어지게 되므로, 포스트(12)의 회전을 차단시키는 동작 차단은 필요 없고, 붐(15)의 모멘트를 증가시키는 방향의 동작만을 차단하면 되기 때문이다.
전술한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인(10)의 안전 제어 방법은, 포스트(12)가 회전될 때, 제1기울기값(A1)이 제한기울기값(ALimit)을 초과하는 경우, 포스트(12)의 회전 동작, 붐(15)의 수직 방향 각도 감소 동작 및 붐(15)의 길이 증가 동작을 모두 차단하고, 포스트(12)가 회전되지 않을 때, 제2기울기값(A2)이 제한기울기값(ALimit)을 초과하는 경우, 붐(15)의 수직 방향 각도 감소 동작 및 붐(15)의 길이 증가 동작을 차단함으로써, 크레인(10)의 전복을 효과적으로 방지할 수 있다.
상세하게 설명하면, 제1기울기값(A1)이 제한기울기값(ALimit)을 초과한다는 것은 크레인(10)이 어느 한 방향으로 기울고 있다는 것이므로, 포스트(12)가 회전되던 회전방향으로의 회전 동작을 차단함으로써, 크레인(10)이 더 기울어져 전복되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
또한, 위와 같이, 크레인(10)이 기울어진 상태에서, 즉, 제1기울기값(A1) 또는 제2기울기값(A2)이 제한기울기값(ALimit)을 초과하는 상태에서, 모멘트를 증가시키는 동작, 즉, 붐(15)의 수직 방향 각도를 감소시키는 동작 및 붐(15)의 길이를 증가시키는 동작이 수행되면, 크레인(10)이 더욱 기울어져 전복되게 되므로, 이를 방지하기 위해, 붐(15)의 수직 방향 각도를 감소시키는 동작 및 붐(15)의 길이를 증가시키는 동작을 차단하는 것이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인(10)의 안전 제어 방법은, 종래의 크레인의 안전 제어 방법과 달리, 제1기울기값(A1) 또는 제2기울기값(A2)과 제한기울기값(ALimit)을 비교하면 되므로 그 연산과정이 단순하며, 이를 통해, 오작동이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 크레인(10)의 안전 제어 방법은, 크레인(10)의 기울기값이 증가하는 방향의 동작만을 차단함으로써, 별도의 조작없이 크레인(10)의 기울기값이 감소하는 방향의 동작은 수행할 수 있다는 장점이 있다.
예컨데, 포스트(12)를 일측방향, 즉, 시계 방향으로 회전시, 제1기울기값(A1)이 제한기울기값(ALimit)을 초과하여 크레인(10)의 기울기값이 증가하는 방향의 동작이 차단될 경우, 제1 내지 제3차단밸브(28a, 28b, 28c)만이 제어부(32)에 의해 작동된다.
따라서, 포스트(12)를 타측방향, 즉, 반시계 방향으로 회전하거나, 데릭실린더장치(21)의 하부챔버(21b)로 작동유를 공급하여 붐(15)의 수직 방향 각도가 증가하는 동작, 즉, 붐(15)을 들어올리는 동작을 수행하거나, 붐(15)의 길이가 감소하는 동작, 즉, 텔레스코픽실린더장치(22)의 인입챔버(22b)로 작동유를 공급하여 텔레스코픽 붐(16)을 붐(15) 내부로 인입하는 동작은 수행할 수 있는 것이다. 다시 말해, 작업자는 별도의 조작없이도 허용되는 동작을 수행함으로써, 크레인(10)의 기울기값을 감소시키는 동작을 할 수 있다.
물론, 포스트(12)가 회전하지 않을 때에도, 제2차단동작단계(S350)에서, 붐(15)의 수직 방향 각도가 증가하는 동작 및 붐(15)의 길이가 감소하는 동작만을 차단시키므로, 작업자는 용이하게 크레인(10)의 기울기값을 감소시키는 동작을 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
10: 크레인 11: 베이스
12: 포스트 13: 스윙부
14: 샤프트 15: 붐
16: 텔레스코픽 붐 17: 와이어
18: 인양장치 19: 윈치드럼
20: 유압시스템 21: 데릭실린더장치
21a: 상부챔버 21b: 하부챔버
22: 텔레스코픽실린더장치 22a: 인출챔버
22b: 인입챔버 23: 스윙모터
23a: 일측 23b: 타측챔버
24: 윈치모터 24a: 상승챔버
24b: 하강챔버 25a: 탱크
25b: 펌프 26: 메인밸브
27a: 제1전환밸브 27b: 제2전환밸브
27c: 제3전환밸브 27d: 제4전환밸브
28a: 제1차단밸브 28b: 제2차단밸브
28c: 제3차단밸브 28d: 제4차단밸브
28e: 제5차단밸브 29a: 제1스위치
29b: 제2스위치
30: 제어시스템 31: 기울기센서
32: 제어부
S100: 회전여부측정단계 S210: 제1기울기값측정단계
S250: 제2기울기값측정단계 S310: 제1차단동작단계
S311: 일측방향회전차단단계 S312: 타측방향회전차단단계
S313: 붐구동차단단계 S350: 제2차단동작단계

Claims (4)

  1. 붐을 수직 방향으로 회전시키는 데릭실린더장치;
    텔레스코픽 붐을 인출시키거나 인입시킴으로써, 상기 붐의 길이를 조절하는 텔레스코픽실린더장치;
    포스트를 수평 방향으로 회전시키는 스윙모터;
    윈치드럼에 구비되어 와이어를 감거나 푸는 윈치모터와, 탱크에 저장된 작동유를 공급하는 펌프;
    상기 펌프의 작동유를 각 밸브로 선택적으로 공급하도록 제어되는 메인밸브;
    상기 메인밸브에서 공급된 상기 작동유를 상기 데릭실린더장치의 상부챔버 또는 하부챔버에 선택적으로 공급하도록 제어되는 제1전환밸브;
    상기 메인밸브에서 공급된 상기 작동유를 상기 텔레스코픽실린더장치의 인출챔버 또는 인입챔버에 선택적으로 공급하도록 제어되는 제2전환밸브;
    상기 메인밸브에서 공급된 상기 작동유를 상기 스윙모터의 일측챔버 또는 타측챔버에 선택적으로 공급하도록 제어되는 제3전환밸브;
    상기 메인밸브에서 공급된 상기 작동유를 상기 윈치모터의 상승챔버 또는 하강챔버에 선택적으로 공급하도록 제어되는 제4전환밸브;
    상기 제1전환밸브에서 공급된 상기 작동유를 상기 데릭실린더장치의 상기 상부챔버에 선택적으로 공급 또는 차단하도록 제어되는 제1차단밸브;
    상기 제2전환밸브에서 공급된 상기 작동유를 상기 텔레스코픽실린더장치의 상기 인출챔버에 선택적으로 공급 또는 차단하도록 제어되는 제2차단밸브;
    상기 제3전환밸브에서 공급된 작동유를 상기 스윙모터의 상기 일측챔버에 선택적으로 공급 또는 차단하도록 제어되는 제3차단밸브;
    상기 제3전환밸브에서 공급된 상기 작동유를 상기 스윙모터의 상기 타측챔버에 선택적으로 공급 또는 차단하도록 제어되는 제4차단밸브;
    상기 제4전환밸브에서 공급된 상기 작동유를 상기 윈치모터의 상기 상승챔버에 선택적으로 공급 또는 차단하도록 제어되는 제5차단밸브;를 포함하는 크레인의 안전 제어방법에 있어서,
    상기 크레인의 스윙부가 포스트를 회전시키는지 여부를 측정하는 회전여부측정단계;
    상기 회전여부측정단계에서 상기 포스트가 회전될 경우, 기울기센서를 통해 상기 크레인의 제1기울기값을 측정하는 제1기울기값측정단계; 및
    상기 제1기울기값측정단계에서 측정된 상기 제1기울기값이 기설정된 제한기울기값을 초과하는 경우, 제어부가 상기 크레인의 제1기울기값이 증가하는 방향의 동작을 차단하는 제1차단동작단계;를 포함하되,
    상기 제1차단동작단계는, 상기 크레인의 기울기 값을 감소시키는 동작을 할 수 있도록 하는 크레인의 안전 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전여부측정단계 후, 상기 회전여부측정단계에서 상기 포스트가 회전되지 않을 경우, 상기 기울기센서를 통해 상기 크레인의 제2기울기값을 측정하는 제2기울기값측정단계; 및
    상기 제2기울기값측정단계에서 측정된 제2기울기값이 기설정된 제한기울기값을 초과하는 경우, 상기 제어부가 상기 포스트에 연결된 붐을 구동시키는 데릭실린더장치의 상부챔버로 공급되는 작동유를 차단시키고, 상기 붐에 연결된 텔레스코픽 붐을 구동시키는 텔레스코픽실린더장치의 인출챔버로 공급되는 작동유를 차단시키는 제2차단동작단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인의 안전 제어 방법.
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