KR100867013B1 - 선형유도 전동기를 이용한 크레인 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 레일 선로 상에서 이동하는 크레인 운행을 위한 구동장치에 있어서, 상기 크레인 몸체 일측에 레일과 일정 공극을 두고 나란히 설치되어 상기 레일과의 사이에서 이동자계를 형성함으로써 상기 크레인 운행을 위한 구동력을 제공하는 적어도 하나의 선형유도 전동기와; 상기 선형유도 전동기에 연결되어 상기 선형유도 전동기에 구동전원을 인가하는 적어도 하나의 인버터와; 크레인의 운행을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 상기 인버터의 구동전원 인가 동작을 제어하는 주제어기를 포함하는, 크레인 운행용 구동장치를 제공한다.

크레인, 레일, 전동기

Description

선형유도 전동기를 이용한 크레인 시스템{Crane System Using Linear Induction Motor}

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 크레인 운행용 구동장치를 사용한 크레인 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 크레인 운행용 구동장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 선형 유도전동기의 장착 형태를 나타낸 도면으로서, 정지 상태에 있는 선형유도 전동기를 나타낸 측면 구조도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 선형 유도전동기의 장착 형태를 나타낸 도면으로서, 공기 부양 상태에 있는 선형유도 전동기를 나타낸 측면 구조도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10a, 10b: 레일 11a: 제1 선형유도 전동기

11b: 제2 선형유도 전동기 12a: 제1 인버터

12b: 제2 인버터 16a, 16b: 공기 부양 장치

17a, 17b: 레이저 센서 18a, 18b: 레이저 수광부

27a: 제1 엔코더 27b: 제2 엔코더

28a: 엔코더 지지대 30a: 공극유지용 바퀴

50: 크레인 몸체부 105: 주제어기(main controller)

110: 무선 수신부(wireless receiver)

120: 무선 크레인 제어기(wireless crane controller)

205: 서스펜션 210: 선형 유도 전동기 지지대

215: 커버

본 발명은 공장 등에 사용되는 크레인의 운행을 위한 구동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선형유도 전동기를 사용하여 크레인의 가감속 및 정속 운전을 효과적으로 수행하기 위한 크레인용 구동장치 및 이를 구비하는 크레인 시스템에 관한 것이다.

제철소 등의 대형 설비를 운용하거나 제작하는 공장 내에서는 무거운 물건을 들어올려 이동시키기 위해 다수의 크레인이 사용되고 있다. 공장 내에서 크레인으로 물건을 운반하기 위해서는, 크레인 몸체로부터 후크 또는 집게를 내려서 운반물을 고정한 후, 그 운반물을 끌어올려서 이동시킨다. 이 때, 천정에 설치된 레일을 따라 천정 위에서 크레인 몸체가 수평 이동하면서 그 운반물을 원하는 장소로 운반한다. 이와 같이 천정에 배치되는 크레인의 운행을 위한 추진력과 제동력은, 통상적으로 레일용 차량의 바퀴를 통해 전달된다.

즉, 종래에는, 회전자계를 형성하는 통상적인 회전형 유도전동기와 기어박스를 구동장치로 사용하여 크레인 운행을 위한 구동력을 발생시키고, 레일용 바퀴를 통해 그 발생된 구동력을 레일에 전달한다. 이러한 구동 방식에서는, 운반중인 짐을 포함한 크레인의 하중이 바퀴에 직접 걸리기 때문에 바퀴의 가속 및 감속을 위해 필요한 구동력이 매우 커지게 되고, 이에 따라 구동 장치의 크기도 커지게 된다. 또한 크레인 운행중 레일이 매우 큰 하중을 받기 때문에, 사용기간의 경과에 따라 레일의 평탄도 및 바퀴와 레일 간의 마찰력이 변화되므로, 신뢰성이 있는 크레인 제어가 어렵게 된다. 더욱이, 크레인 운행중 무거운 하중이 걸리는 바퀴와 레일의 직접적인 마찰로 인해, 바퀴, 레일 및 기어박스의 수리 및 정비 등, 기계적인 요소들의 주기적인 수리 및 정비가 필요하고 이에 소요되는 시간 및 비용이 증가하게 된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 크레인을 안정적으로 운행하면서 크레인 운행의 제어성 및 크레인 정비의 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 크레인용 구동장치를 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 상기한 크레인용 구동장치를 구비하는 크레인 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은, 레일 선로 상에서 이동하는 크레인 운행을 위한 구동장치에 있어서, 상기 크레인 몸체 일측에 레일과 일정 공극을 두고 나란히 설치되어 상기 레일과의 사이에서 이동자계를 형성함으로써 상기 크레인 운행을 위한 구동력을 제공하는 적어도 하나의 선형유도 전동기와; 상기 선형유도 전동기에 연결되어 상기 선형유도 전동기에 구동전원을 인가하는 적어도 하나의 인버터와; 크레인의 운행을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 상기 인버터의 구동전원 인가 동작을 제어하는 주제어기를 포함하는, 크레인 운행용 구동장치를 제공한다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 적어도 하나의 선형유도 전동기는 상기 크레인 몸체의 좌측 및 우측에 각각 배치된 제1 및 제2 선형유도 전동기를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 선형유도 전동기는 각각 좌측 및 우측 레일과의 사이에서 이동자계를 형성함으로써, 각각 좌측 및 우측 레일 상에서 상기 크레인 운행을 위한 구동력을 제공할 수 있다. 또한 상기 적어도 하나의 인버터는, 상기 제1 선형 유도 전동기에 연결되어 상기 제1 선형유도 전동기에 구동전원을 인가하는 제1 인버터와, 상기 제2 선형유도 전동기에 연결되어 상기 제2 선형유도 전동기에 구동전 원을 인가하는 제2 인버터를 포함할 수 있다. 상기 주제어기는 상기 각 인버터에 제어신호를 전송하여 각 인버터의 구동전원 인가 동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 크레인 운행용 구동장치는, 레일 선로 상에서 기준 위치으로부터 상기 크레인까지의 거리를 측정하여 측정된 거리 정보를 상기 주제어기에 전송하는 적어도 하나의 레이저 센서와, 상기 크레인의 속도를 측정하여 측정된 속도 정보를 상기 주제어기에 전송하는 적어도 하나의 엔코더를 더 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 레이저 센서는 상기 크레인 몸체의 좌측 및 우측에 각각 배치된 제1 및 제2 레이저 센서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 엔코더는 상기 크레인 몸체의 좌측 및 우측에 각각 배치된 제1 및 제2 엔코더를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 레이저 센서는 각각 좌측 및 우측 레일 상에서의 좌측 및 우측 거리를 측정하여 그 측정된 거리 정보를 상기 주제어기에 전송할 수 있다. 상기 제1 및 제2 엔코더는 각각 좌측 및 우측 레일 상에서의 좌측 및 우측 속도를 측정하여 그 측정된 속도 정보를 상기 주제어기에 전송할 수 있다.

상기 주제어기는 상기 제1 레이저 센서 및 제1 엔코더로부터 수신된 좌측 거리 및 속도 정보와, 상기 제2 레이저 센서 및 제2 엔코더로부터 수신된 우측 거리 및 속도 정보를 상호 비교하고, 그 비교 결과 상기 좌측 및 우측 거리 정보 또는 좌측 및 우측 속도 정보간의 편차가 기설정된 값보다 클 경우, 상기 편차가 상기 기설정된 값이하가 되도록 상기 제1 및 제2 인버터의 구동전원 인가 동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 크레인 운행용 구동장치는 외부로부터 크레인 운행 명령을 무선으로 수신받기 위한 무선 수신부(wireless receiver)를 더 포함할 수 있다. 무선 수신부는 수신받은 크레인 운행 명령을 상기 주제어기에 전송한다.

또한, 본 발명은, 레일 선로 상에서 이동하는 크레인 몸체와; 상기 크레인 몸체에 장착된 적어도 하나의 선형유도 전동기를 구비하여 크레인 운행을 위한 구동력을 제공하는 크레인 운행용 구동장치와; 상기 크레인 몸체에 설치되어, 상기 크레인에 의해 레일이 받는 하중을 감소시키도록 아래로 공기를 분사하는 공기 부양 장치을 포함하는, 크레인 시스템을 제공한다. 상기 선형유도 전동기는, 상기 크레인 몸체 일측에 레일과 일정 공극을 두고 나란히 설치되어 상기 레일과의 사이에서 상기 크레인에 구동력을 제공하는 이동자계를 형성한다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 크레인 시스템은, 상기 크레인 몸체에 고정 설치되어 상기 선형유도 전동기를 지지하는 선형유도 전동기 지지대와; 상기 레일 상에서 회전가능하도록 상기 선형유도 전동기에 설치된 공극 유지용 바퀴와; 일측이 상기 선형유도 전동기 지지대에 고정 설치되고, 타측이 상기 선형유도 전동기에 고정 설치되어, 스프링 작용에 의해 상기 선형유도 전동기와 레일 간의 공극을 일정하게 유지시켜 주는 서스펜션을 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 크레인 운행용 구동장치를 사용한 크레인 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 크레인 운행용 구동장치의 구성도이다.

도 1를 참조하면, 크레인 시스템은 크게 3가지 부분을 포함한다. 첫번째 부분은 레일(10a, 10b) 상에서 이동하는 크레인 몸체(50; crane body)이고, 두번째 부분은 크레인에 의해 레일(10a, 10b)에 가해지는 하중을 줄이기 위한 공기 부양 장치(16a, 16b; air floating apparatus)이고, 세번째 부분은 크레인 몸체에 설치되어 레일 선로상에서의 크레인 운행의 구동력을 제공하는 구동장치이다.

크레인 몸체(50)는 레일(10a, 10b) 상에서 회전하는 바퀴(도시 안함)를 갖고, 운반물을 고정하고 끌어올리기 위한 후크 등이 그 하부에 설치됨으로써 크레인을 이루게 된다. 레일(10a, 10b)은 공장 내부와 같은 내부 공간의 천정에 설치될 수 있다.

크레인 운행을 위한 구동장치는, 크레인 몸체(50)에 장착된 적어도 하나의 선형유도 전동기(11a; linear induction motor 또는 LIM)를 구비한다. 특히 본 실시형태에서는, 좌측 레일(10a)과의 사이에서 구동력을 발생시키는 제1 선형유도 전동기(11a)와 우측 레일(10b)과의 사이에서 구동력을 발생시키는 제2 선형유도 전동기(11b)가 구동장치에 구비되어 있다.

종래에는 통상적인 회전자계를 발생시키는 회전형 교류 전동기를 사용하여 크레인을 구동시키지만, 본 발명에서는 고정자 역할을 하는 선형유도 전동기를 사용하여 선형유도 전동기와 레일간의 이동자계를 발생시켜서 수평 이동을 위한 구동력을 얻는다.

공기 부양 장치(16a, 16b)는 공기압축기와 같은 기구를 사용하여 크레인의 하방으로 공기를 분사하고, 이에 따라 크레인에 의해 레일에 가해지는 하중을 줄여준다. 이와 같이 공기 부양 장치(16a, 16b)를 통하여 레일 상으로의 하중을 감소시킨 상태에서 상기한 선형유도 전동기(11a, 11b)에 의해 크레인을 구동시킴으로써, 크레인과 레일 간의 마찰력을 현저히 감소시킬 수 있고, 크레인의 계속적 운행으로 인한 레일의 변형, 레일의 평탄도 및 마찰계수의 변화등을 억제할 수 있게 된다. 이에 따라 종래에 비하여 크레인 운행 제어의 신뢰성을 크게 높일 수 있고, 바퀴나 레일의 정비 효율성이 높아지게 된다.

이하, 본 발명에 따른 실시형태에 따른 크레인 운행용 구동장치를 설명한다. 도 1 및 2를 참조하면, 크레인 운행용 구동장치는, 레일(10a, 10b)과의 사이에서 이동자계를 발생시키는 적어도 하나의 선형유도 전동기(11a, 11b)와, 이 선형유도 전동기(11a, 11b)에 구동전원을 인가하는 적어도 하나의 인버터(12a, 12b)와, 크레인 운행을 제어하고 특히 인버터의 동작을 제어하는 주제어기(105; main controller)를 포함한다.

선형유도 전동기(11a, 11b)는, 크레인 몸체(50) 일측에 레일(10a, 10b)과 일정 공극을 두고 나란히 설치되고, 레일(10a, 10b)과의 사이에서 발생된 이동자계를 통해 크레인 운행을 위한 구동력을 제공한다. 본 실시형태에서는, 특히 크레인 몸체(50)의 좌측 및 우측에 각각 설치된 2개의 선형유도 전동기(11a, 11b)가 사용된다. 즉, 제1 선형유도 전동기(11a)는 좌측에 설치되어 좌측 레일(10a)과의 사이에서 이동자계를 형성하고, 제2 선형유도 전동기(11b)는 우측 레일(10b)과의 사이에서 이동자계를 형성한다. 이와 같이 좌우측에 각각 설치된 선형유도 전동기(11a, 11b)를 사용함으로써, 좌측 레일(10a)과 우측 레일(10b) 상에서 각각 구동력을 제 공할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 선형유도 전동기(11a, 11b)에 각각 구동전원을 인가하도록, 제1 및 제2 선형유도 전동기(11a, 11b)에 각각 제1 및 제2 인버터(12a, 12b)가 연결된다. 주제어기(105)는 각 인버터(12a, 12b)에 제어신호를 전송하여 각 인버터(12a, 12b)의 구동전원 인가 동작을 제어할 수 있다.

본 실시형태의 크레인 운행용 구동장치는, 크레인의 위치와 속도 정보를 취득할 수 있도록 적어도 하나의 레이저 센서(17a, 17b)와 엔코더(27a, 27b)를 추가적으로 구비한다. 예를 들어, 레일 선로의 끝지점에 있는 소정 기준 위치에 레이저 수광부(18a, 18b)를 배치하고, 크레인 일측에 레이저 센서(17a, 17b)에 설치할 수 있다(도 1 참조). 레이저 센서(17a, 17b)로부터 레이저 수광부(18a, 18b)로 레이저를 발사함으로써, 레이저 센서(17a, 17b)는 상기 기준 위치로부터 크레인까지의 거리를 측정할 수 있다. 레이저 센서(17a, 17b)에 의해 측정된 거리 정보와 엔코더(27a, 27b)에 의해 측정된 속도 정보는 주제어기로 전송된다(도 2 참조).

특히 본 실시형태에서는, 크레인 운행용 구동장치는, 크레인 몸체(50)의 좌측 및 우측에 각각 설치된 제1 레이저 센서(17a)와 제2 레이저 센서(17b)를 구비한다. 제1 레이저 센서(17a)는 좌측 레일 상에서 상기 기준 위치로부터 제1 레이저 센서(17a)까지의 거리(좌측 거리)를 측정하여, 그 측정된 좌측 거리 정보를 주제어 기(105a)에 전송한다. 제2 레이저 센서(17b)는 우측 레일 상에서 상기 기준 위치로부터 제2 레이저 센서(17b)까지의 거리(좌측 거리)를 측정하여, 그 측정된 좌측 거리 정보를 주제어기(105a)에 전송한다. 제1 및 제2 레이저 센서(17a, 17b)는 크레인 몸체(50)의 선단으로부터 동일한 거리에 있도록(레일 방향의 크레인 몸체(50)의 중심선에 대해 서로 대칭되도록) 그 장착 위치를 설정하는 것이 바람직하다.

만약 제1 및 제2 레이저 센서(17a, 17b)에 의해 측정된 좌측 거리와 우측 거리 간의 편차가 '허용된 오차 범위'를 벗어난다면, 레일(10a, 10b) 상에 크레인이 비정상적으로 위치하거나 크레인의 전방 방향이 레일(10a, 10b)의 방향과 불일치하는 것으로 판단할 수 있다. 이와 같이 레일(10a, 10b) 상에 크레인이 비정상적으로 배치되는 경우에는, 크레인의 바퀴를 통해 좌우측에 서로 다른 힘이 걸리거나 크레인 운행중 좌우측으로의 흔들림이 발생할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 레이저 센서(17a, 17b)와 마찬가지로, 엔코더(27a, 27b)도 크레인 몸체(50)의 좌우측에 각각 설치될 수 있다(도 2 내지 4 참조). 제1 엔코더(27a)는 좌측 레일(10a) 상에서 크레인 몸체(50)의 속도(좌측 속도)를 측정하여 그 측정된 좌측 속도 정보를 주제어기에 전송한다. 제2 엔코더(27b)는 우측 레일(10b) 상에서 크레인 몸체(50)의 속도(우측 속도)를 측정하여 그 측정된 우측 속도 정보를 주제어기에 전송한다.

만약 제1 및 제2 엔코더(27a, 27b)에 의해 측정된 좌측 속도와 우측 속도 간의 편차가 '허용된 오차 범위'를 벗어난다면, 크레인은 레일(10a, 10b) 상에 비정상적으로 배치되고 운행중 좌우 양쪽으로 흔들림이 생기거나 레일에 비정상적인 힘이 가해지게 될 수 있다.

크레인의 좌측부 및 우측부 간의 힘, 거리, 속도 편차는, 좌측 및 우측 선형유도 전동기(11a, 11b) 간의 이동자계나 구동력 차이에서 발생할 수도 있으나, 좌우측 레일(10a, 10b) 간의 평탄도 차이나 마찰계수 차이등 '콘트롤하거나 관리하기 힘든 요인'에 의해 발생할 수도 있다. 특히 이러한 관리하기 힘든 요인들은, 기계적 요소의 마모등으로 인해 크레인 사용 기간의 경과에 따라 증대되는 경향을 갖는다.

본 실시형태에 따르면, 좌측 레일(10a)과 우측 레일(10b) 사이에서 구동력, 이동거리 또는 속도 편차의 발생을 억제 또는 방지하기 위해서, 상술한 바와 같이 레이저 센서(17a, 17b)와 엔코더(27a, 27b)를 좌측 및 우측에 별도로 설치한다. 좌측 및 우측에서 각각 측정된 거리 및 속도 정보는 주제어기(105)로 전송되고, 주제어기(105)는, 제1 레이저 센서 및 엔코더(17a, 27a)로부터 수신된 좌측 거리 및 좌측 속도 정보와, 제2 레이저 센서 및 엔코더(17b, 27b)로부터 수신된 우측 거리 및 우측 속도 정보를 상호 비교한다. 그 비교 결과, 좌우측 거리 정보간의 편차가 기설정된 기준 편차값보다 크거나 좌우측 속도 정보간의 편차가 기 설정된 기준 편차 값보다 클 경우(즉, 허용된 오차 범위를 벗어날 경우), 주제어기(105)는 그 편차를 줄이도록 제1 및 제2 인버터(12a, 12b)의 구동전원 인가 동작을 제어하여, 제1 선형유도 전동기(11a)와 제2 선형유도 전동기(11b)에 인가되는 구동전원을 조절한다.

예를 들어, 주제어기(105)에 의한 좌우측 속도 정보간의 비교 결과, 제1 엔코더(27a)로부터 수신된 좌측 속도값이 제2 엔코더(27b)로부터 수신된 우측 속도값보다 커서 그 좌우측 속도간의 편차가 '허용된 오차 범위'를 벗어나는 경우, 주제어기(105)는 제1 선형유도 전동기(11a)에 더 낮은 주파수의 구동전압을 인가하도록 제1 인버터(12a)의 동작을 제어하여(또는 제2 선형유도 전동기(11b)에 더 높은 주파수의 구동전압을 인가하도록 제2 인버터(12b)의 동작을 제어하여) 좌우측 속도간의 편차를 '허용된 오차 범위' 내로 줄일 수 있다. 이와 같이, 좌우측 레이저 센서(17a, 17b), 좌우측 엔코더(27a, 27b) 및 주제어기(105)에 의한 좌우측 거리 및 속도 조절 동작에 의해, 크레인 운행을 안정적으로 운행할 수 있고, 크레인 운행의 제어성을 높일 수 있다.

크레인의 출발과 멈춤, 가속, 감속 및 정속 운전 등 크레인 운전에 관한 모든 명령은 지상에서 운전자가 지시할 수 있다. 본 실시형태에 따르면, 이러한 크레인 운행에 관한 명령을 크레인에 무선으로 전송할 수 있도록 무선 수신부(110; wireless receiver)가 더 구비될 수 있다. 무선 수신부(110)는, 운전자의 무선 크레인 제어기(120; wireless crane controller)로부터 크레인 운행에 관한 명령 신 호를 수신받아 이를 주제어기(105)에 전송할 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 선형 유도전동기의 장착 형태를 나타낸 도면으로서, 각각 정지상태 및 (크레인 운행을 위한) 공기 부양 상태를 나타낸 측면 구조도에 해당한다. 도 3 및 4에는 크레인의 일측(좌측)만을 도시하고 있으나, 타측(우측)이 좌측과 대칭되는 구조를 갖고 있으므로 이에 대한 도시는 생략한다.

도 3 및 도 4는 특히 선형유도 전동기(11a)의 공극 유지를 위한 장착 상태를 보여주고 있다. 인버터에서의 '전기적인 인가'가 선형유도 전동기를 통해 '원하는 기계적 출력'으로 나타나기 위해서 반드시 유지되어야 하는 파라미터가 선형유도 전동기(11a)와 레일(10a) 사이의 간격(공극)이다. 선형유도 전동기에 의한 이동자계의 속도는 상기 공극에 따라 달라지게 되므로, 크레인 운행의 제어성을 높은 수준으로 보장하기 위해서는 이 공극이 오차 범위 내에서 일정하게 유지되어야 한다.

본 실시형태에 따르면, 스프링 역할을 하는 서스펜션(205: suspension)과, 공극 유지용 바퀴(30a; wheel for air gap)을 사용함으로써, 크레인의 운전 상태나 레일 상태의 변동에도 불구하고, 크레인의 운행중에는 상기 공극을 일정하게 유지하게 된다.

도 3 및 4를 참조하면, 선형유도 전동기를 지지하기 위한 선형유도 전동기 지지대(LIM supporter)가 크레인 몸체에 고정 설치되어 있다. 서스펜션(205)은 그 일측이 선형유도 전동기 지지대(210)에 고정 설치되고, 그 타측이 선형유도 전동기(11a)에 고정 설치되어 수직으로 그 수직 길이가 신장가능하도록 구성된다. 또한 선형유도 전동기(11a)에는, 레일(10a) 상에서 회전가능하도록 강체의 공극유지용 바퀴(30a)가 달려있다. 도 3 및 4에서 도면부호 215는 먼지 등의 유입을 막을 수 있는 커버를 나타내고, 도면부호 28a는 엔코더(27a)의 지지대를 나타낸다.

도 3과 같이 크레인이 비운행 상태(정지 상태)에 있을 때에는, 상술한 공기 부양 장치(도 1의 도면부호 16a 참조)는 비동작 상태가 되고, 신장가능한 서스펜션(205)의 스프링 작용에 의해 서스펜션(205)의 수직 길이는 상대적으로 짧아지게 된다.

그러나, 도 4와 같이 크레인이 운행 상태(공기 부양 상태)에 있을 때에는, 상술한 공기 부양 장치(16a)는 동작 상태가 되고, 이에 따라 크레인 몸체(50)는 상대적으로 위로 약간 올라가게 된다. 이로써 크레인에 의한 레일 상으로의 하중은 감소되고, 선형유도 전동기 지지대(210)는 위로 올라가게 된다. 따라서, 신장가능한 서스펜션(205)의 스프링 작용에 의해 서스펜션(205)의 수직 길이는 상대적으로 길어지게 된다. 이러한 서스펜션(205)의 스프링 작용에 의해, 크레인 운행 중에 공극 유지용 바퀴(30a)는 크레인의 운전 상태 변동이나 레일 상태의 변동(이로 인한 크레인 몸체 위치의 상하 변동)에도 불구하고 상기 공극(d)을 허용된 오차범위 내에서 일정하게 유지할 수 있게 된다. 결국, 크레인 운행의 제어성과 정밀성이 향상된다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 선형유도 전동기를 구비한 구동 장치를 사용함으로써, 크레인의 출발, 멈춤, 가속 및 감속 등 크레인 운행시 발생될 수 있는 레일과 회전하는 바퀴간의 마찰력 등으로 인한 기계적 요소의 마모나 손상을 줄일 수 있고, 크레인 운행의 제어성을 높일 수 있으며, 구동 장치의 소형화를 실현할 수 있다.

특히, 크레인의 좌측 및 우측에 별도로 레이저 센서와 엔코더를 설치하여 크레인 좌측 및 우측의 거리 또는 속도를 제어함으로써, 크레인 운행중에 좌우측으로 흔들림이나 비정상적인 힘의 인가를 억제할 수 있다. 이로써, 크레인 운행의 안정성을 크게 향상시키고, 제어성을 한층 더 높일 수 있다.

또한, 공기 부양을 통해, 크레인 운행중 레일 상으로의 하중의 크기를 줄여줌으로써, 레일 및 바퀴등 기계적 요소의 마모, 변형 및 손상 등을 현저히 줄여주 고 기계 요소나 장치의 정비 필요성을 감소시켜준다. 이로써, 레일이나 크레인 기타 부품의 수리 및 정비로 인한 비용과 시간을 저감시킬 수 있다.

Claims (14)

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7. 레일 선로 상에서 이동하는 크레인 몸체;

   상기 크레인 몸체에 장착된 적어도 하나의 선형유도 전동기를 포함하여, 크레인 운행을 위한 구동력을 제공하는 크레인 운행용 구동장치; 및

   상기 크레인 몸체에 설치되어, 상기 크레인에 의해 레일이 받는 하중을 감소 시키도록 아래로 공기를 분사하는 공기 부양 장치;를 포함하고,

   상기 선형유도 전동기는, 상기 크레인 몸체 일측에 레일과 일정 공극을 두고 나란히 설치되어 상기 레일과의 사이에서 상기 크레인에 구동력을 제공하는 이동자계를 형성하는 것을 특징으로 하는 크레인 시스템.
8. 제7항에 있어서,

   상기 크레인 몸체에 고정 설치되어 상기 선형유도 전동기를 지지하는 선형유도 전동기 지지대;

   상기 레일 상에서 회전가능하도록 상기 선형유도 전동기에 설치된 공극 유지용 바퀴; 및

   일측이 상기 선형유도 전동기 지지대에 고정 설치되고, 타측이 상기 선형유도 전동기에 고정 설치되어, 스프링 작용에 의해 상기 선형유도 전동기와 레일 간의 공극을 일정하게 유지시켜 주는 서스펜션을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 시스템.
9. 제7항에 있어서,

   상기 크레인 운행용 구동장치는,

   상기 선형유도 전동기에 연결되어 상기 선형유도 전동기에 구동전원을 인가하는 적어도 하나의 인버터; 및

   크레인의 운행을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 상기 인버터의 구동전 원 인가 동작을 제어하는 주제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 시스템.
10. 제9항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 선형유도 전동기는 상기 크레인 몸체의 좌측 및 우측에 각각 배치된 제1 및 제2 선형유도 전동기를 포함하되, 상기 제1 및 제2 선형유도 전동기는 각각 좌측 및 우측 레일과의 사이에서 이동자계를 형성함으로써, 각각 좌측 및 우측 레일 상에서 상기 크레인 운행을 위한 구동력을 제공하고,

    상기 적어도 하나의 인버터는, 상기 제1 선형 유도 전동기에 연결되어 상기 제1 선형유도 전동기에 구동전원을 인가하는 제1 인버터와, 상기 제2 선형유도 전동기에 연결되어 상기 제2 선형유도 전동기에 구동전원을 인가하는 제2 인버터를 포함하고,

    상기 주제어기는 상기 제1 및 제2 인버터에 제어신호를 전송하여 상기 제1 및 제2 인버터의 구동전원 인가 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 크레인 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 크레인 운행용 구동장치는,

    레일 선로 상에서 기준 위치으로부터 상기 크레인까지의 거리를 측정하여 측정된 거리 정보를 상기 주제어기에 전송하는 적어도 하나의 레이저 센서; 및

    상기 크레인의 속도를 측정하여 측정된 속도 정보를 상기 주제어기에 전송하는 적어도 하나의 엔코더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 시스템.
12. 제11항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 레이저 센서는 상기 크레인 몸체의 좌측 및 우측에 각각 배치된 제1 및 제2 레이저 센서를 포함하고,

    상기 적어도 하나의 엔코더는 상기 크레인 몸체의 좌측 및 우측에 각각 배치된 제1 및 제2 엔코더를 포함하고,

    상기 제1 및 제2 레이저 센서는 각각 좌측 및 우측 레일 상에서의 좌측 및 우측 거리를 측정하여 그 측정된 거리 정보를 상기 주제어기에 전송하고,

    상기 제1 및 제2 엔코더는 각각 좌측 및 우측 레일 상에서의 좌측 및 우측 속도를 측정하여 그 측정된 속도 정보를 상기 주제어기에 전송하는 것을 특징으로하는 크레인 시스템.
13. 제12항에 있어서,

    상기 주제어기는 상기 제1 레이저 센서 및 제1 엔코더로부터 수신된 좌측 거리 및 속도 정보와, 상기 제2 레이저 센서 및 제2 엔코더로부터 수신된 우측 거리 및 속도 정보를 상호 비교하고,

    그 비교 결과 상기 좌측 및 우측 거리 정보 또는 좌측 및 우측 속도 정보간 의 편차가 기설정된 값보다 클 경우, 상기 편차가 상기 기설정된 값이하가 되도록 상기 제1 및 제2 인버터의 구동전원 인가 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 크레인 시스템.
14. 제7항에 있어서,

    상기 크레인 운행용 구동장치는,

    외부로부터 크레인 운행 명령을 무선으로 수신받고 상기 수신받은 운행 명령을 상기 주제어기에 전송하는 무선 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 시스템.

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