KR100255882B1 - Sheave operating system to reduce the by hydro cylinder control - Google Patents
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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.The present invention relates to a sway braking sheave operating system using a hydraulic cylinder control to control the sheave of the trolley holding the container appropriately to adjust the incident angle of the rope lowering to prevent the sway, Sheave (2) is installed, each sheave (2) is installed to be movable by the hydraulic cylinder (5) and the hydraulic cylinder (5) has a built-in linear voltage differential transmitter to sense the movement distance of the hydraulic cylinder To the PLC, the gear wheels 6 are installed at both ends of the central axis of the sheave 2, and the gear wheels 6 are engaged with the gear rails 7 of the trolley and at regular intervals inside the gear rails 7; Two limit switches (8) are installed and the limit switch (8) sends an emergency stop signal to the PLC when the sheave (2) is moved by the hydraulic cylinder (5), and the PLC (9) sends the limit switch (8). Receives a signal from the control logic and sends a signal to the proportional control valve 30, each proportional control valve 30 sends a hydraulic pressure to the hydraulic cylinder (5) and the sway angle sensor according to the operation of the hydraulic cylinder (5) It is configured to detect the sway angle and send it to the PLC 9.
Description
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.The present invention relates to a sway braking sheave operating system using a hydraulic cylinder control to prevent sway quickly by appropriately controlling the sheave of the trolley supporting the container to adjust the incident angle of the rope fall. It is about.
항만에 운행중인 컨테이너 크레인의 헤드블록(Head Block) 및 스프레더(Spreader)는 트롤리 주행 후 목표지점에 이르렀을 때 흔들림(Sway)이 발생되어 작업지연을 초래한다.The head block and the spreader of the container crane in operation at the port cause a sway when a target point is reached after driving the trolley, causing a delay.
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.The control of the shaking is to automate the container movement to improve the working efficiency of the crane. In the past, only the trolley position control by the electric motor is performed so that the trolley keeps moving when the head block or the spreader shake is finely adjusted at the target point. Therefore, it is difficult to capture the target point.
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.Conventional anti-sway system is composed of electric motor, PLC, fixed sheave, and detects the pendulum motion of the head block as an image and controls the trolley driven electric motor to brake the sway so that the head block near the target point As the trolley moves even with little movement, it is difficult to catch the dropping place, which causes time delay.
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.The object of the present invention is to prevent the sway by appropriately controlling the sheave of the trolley supporting the container with a hydraulic cylinder in order to quickly brake the shaking to improve the work efficiency and to reduce the angle of incidence when working inside the container guide of the container ship of the wire rope It is an object of the present invention to provide a sheave braking system for sway braking using hydraulic cylinder control to prevent breakage and improve stability and productivity.
도1은 본 발명의 쉬브 작동 시스템이 적용되는 메인 호스트 메카니즘을 도시하는 도면1 shows a main host mechanism to which the sheave actuation system of the present invention is applied;
도2는 본 발명의 쉬브 작동 시스템이 적용되는 트롤리 트레블 메카니즘을 도시하는 도면Fig. 2 shows a trolley travel mechanism to which the sheave actuation system of the present invention is applied.
도3은 본 발명의 쉬브 작동 시스템을 도시하는 사시도3 is a perspective view showing a sheave actuation system of the present invention;
도4은 본 발명의 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템의 구성을 도시하는 평면도4 is a plan view showing the configuration of a sway braking sheave operating system using the hydraulic cylinder control of the present invention;
도5는 도3의 A 부분 확대도5 is an enlarged view of a portion A of FIG.
도6는 본 발명의 쉬브 작동 시스템의 세부 구성도6 is a detailed configuration diagram of a sheave operating system of the present invention
도7은 본 발명의 쉬브 작동 시스템의 작동 모드를 도시하는 플로우챠트Figure 7 is a flowchart showing the mode of operation of the sheave actuation system of the present invention.
<도면의 부호에 대한 설명><Description of Symbols in Drawings>
1: 트롤리 2: 쉬브 3: 와이어 로프1: trolley 2: sheave 3: wire rope
4:헤드블록 5: 유압실린더 6: 치차휠4: head block 5: hydraulic cylinder 6: gear wheel
7: 치차레일 8:리미트 스위치 9:PLC7: Tooth rail 8: Limit switch 9: PLC
30: 비레제어밸브30: non regulating valve
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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.A rail mounted quay side crane, which is a kind of conveying machine used for container loading and unloading, has a main hoist mechanism 10 shown in FIG. 1 according to an operation purpose, as shown in FIG. It is divided into Trolley Travel Mechanism 20, Boom Hoist Mechanism and Gantry Travel Mechanism. Related to the anti-sway device of the present invention is a main hoist mechanism and a trolley travel mechanism.
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.The main hoist mechanism 10 is a device that lifts and lowers a container. The main hoist mechanism 10 includes a power generating unit consisting of an electric motor, a gearbox, and a main hoist drum 11 and a head of the power through a wire rope 12. Referred to as a device for delivering up to block 13, the head block 13 is suspended from a wire rope 12 extending from the sheave 15 of the trolley 14 and an angle sensor 16 is attached to the head block 13. It is installed.
와이어 로프(12)의 신축에 의하여 헤드블록(13)이 경사진 방향에 따라서 트림(Trim), 리스트(List) 및 스큐(Skew)라 부른다.Stretching of the wire rope 12 causes the headblock 13 to be called trim, list, and skew in the inclined direction.
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.The trolley mechanism 20 is a device for moving the trolley 22 supporting the main hoist rope 21 hanging from the boom to the girder, which is composed of an electric motor, a gearbox, and a trolley travel drum 23. A power generating unit and a device for transmitting this power to the trolley 22 by the wire rope 21 are called.
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.The hoist rope 21 is maintained in tension by the lean adjust system 24, and a control for stopping the pendulum movement of the hoist rope 21 is called an anti-sway.
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.The Lean Adjust System is a device that pulls or loosens a wire rope from the main hoist drum to the head block by a control signal, which corrects the trim, wrist and skew of the head block.
안티 스웨이 시스템은 메인 호이스트 로프가 트롤리에 안내되어 헤드블록에 인도되는데 트롤리가 움직이고 정지함에 따라 헤드블록은 흔들리게 된다. 이 흔들림을 정지시키기 위한 장치이다.In the anti-sway system, the main hoist rope is guided to the trolley and guided to the head block, which causes the head block to shake as the trolley moves and stops. It is a device for stopping this shaking.
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.The sway braking sheave operation system using the hydraulic cylinder control of the present invention is composed of a hydraulic cylinder for linear voltage differential transmitter (LVDT) built-in, proportional control valve, sway angle sensor, PLC and moveable sheave It is detected by two XY 2-axis angular sway angle sensors installed in the head block, and the sway is braked by the trolley driven electric motor and the moving sheave to catch the sway by the electric motor near the target area with high shaking, and the target with little shaking At this point, the moving sheave is controlled and braked.
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.3 shows a sheave actuation system of the present invention, in which the trolley 1 is provided with a sheave 2 and the wire rope 3 extends from the sheave 2 and suspends the headblock 4. Although not shown, the head block 4 is provided with two sway angle sensors.
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.4 is a plan view of a sway braking sheave operating system using the hydraulic cylinder control of the present invention, the sheave 2 is installed on both sides of the trolley (1), referring to Figure 5 sheave 2 is It is installed to be movable by the hydraulic cylinder (5). The hydraulic cylinder 5 has a linear voltage differential transmitter to detect a moving distance of the hydraulic cylinder and send a signal to the PLC.
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.Gear wheels 6 are provided at both ends of the central axis of the sheave 2, and the gear wheels 6 are engaged with the gear rails 7 of the trolley. On the other hand, two limit switches 8 are provided inside the gear rails 7 at regular intervals. The limit switch 8 sends an emergency stop signal to the PLC when the sheave 2 is moved by the hydraulic cylinder 5 and comes into contact.
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.6 shows a detailed configuration of the sheave actuation system of the present invention, where the PLC 9 receives signals from eight limit switches 8 and sends signals to the proportional control valve 30 via control logic. Each proportional control valve 30 sends the hydraulic pressure for the control to the hydraulic cylinder (5) and the sway angle sensor detects the sway angle and sends it to the PLC (9) in accordance with the operation of the hydraulic cylinder (5).
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.The sheave actuation system of the present invention lowers the container by controlling the sheave drive system near the target point. The container support sheave 2 of the trolley has a mechanism which can be moved by the hydraulic cylinder 5 along the path of the gear wheel 6 and the gear rail 7. The trolley movement control is controlled by the trolley driving motor only at a sway angle of 10 degrees or more at the target point, and when the sway angle is 10 degrees or less, the sheave operating system operates to brake the sway. And even in spreader implantation, the system of the present invention is finely adjusted to remove the vibration element.
도7에는 본 발명의 쉬브 작동 시스템의 작동 모드가 도시되는데, 본 발명의 작동 모드는 완전자동, 수동 및 반자동 모드로 설정될 수 있다.7 shows an operating mode of the sheave operating system of the present invention, which may be set to a fully automatic, manual and semi-automatic mode.
작업자가 콘솔에서 작업모드를 설정하면 완전자동 모드는 Mode 1, 수동모드는 Mode 2, 반자동 모드는 Mode 3 로 진행된다.When the operator sets the working mode on the console, the mode is fully automatic, Mode 1, manual, Mode 2 and semi-automatic Mode.
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.In the fully automatic mode, the hydraulic cylinder's movement distance and sway angle are first detected. If the sway angle is 10 degrees or more, the electric motor is controlled. After that, if the emergency stop signal is not received or the sway angle is larger than 0.4, the above steps are repeated. If the emergency stop signal is received or the sway angle is less than 0.4 degrees, the operation is terminated.
수동모드에서는 유압실린더의 이동거리와 스웨이 앵글을 검출하고 수동으로 조작한 후 작동을 종료한다.In manual mode, the movement distance and sway angle of the hydraulic cylinder are detected and operated manually, then the operation is terminated.
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.In the semi-automatic mode, the moving distance and the sway angle of the hydraulic cylinder are detected, the hydraulic cylinder is controlled, and if the emergency stop signal is not received or the sway angle is larger than 0.4, the above steps are repeated. If the emergency stop signal is received or the sway angle is less than 0.4 degrees, the operation is terminated.
본 발명의 유압실린더 제어를 이용한 스웨이 제동용 쉬브 작동 시스템에 따르면 크레인 생산성 증대 및 선내 작업시 안정성이 확보되는 효과가 얻어진다.According to the sway braking sheave operating system using the hydraulic cylinder control of the present invention the effect of increasing the crane productivity and the stability during inboard work is obtained.
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