일반기술

리클레이머의 불출자세 제어 방법

본 기술은 이동기기(reclaimer)에 의해 야적과 불출 작업이 자동으로 이루어지는 제철소의 원료 또는 코크스 야적장에서 불출 작업 단의 위치 상황에 따라 불출하는 이동기기의 불출 작업 위치를 자동으로 결정하여 야적 원료의 불출을 자동화, 무인화로 진행하기 위한 방법에 관한 것이다.<<기술성>>본 기술은 코크스나 원료의 야적 파일을 리클레이머를 이용하여 자동으로 불출하는 경우에 있어서, 리클레이머를 불출 작업 위치까지 자동으로 이동시켜야 하는 경우, 리클레이머의 각 부재를 변위 시켜야 하는데, 이 변위를 구하기 위한 닫힌 형태의 리클레이머 운동 기구학 문제를 정의하고, 역기구학 문제를 풀어서 리클레이머가 안전하게 불출 작업 위치까지 이동하는 자세제어 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다. 본 발명에서는 이동기기(리클레이머)를 이용하여 야적장의 야적 파일로부터 코크스를 자동으로 불출하는 경우에 있어서 3차원 형상검출기를 이용하여 야적 파일의 형상을 검출하는 단계, 파일 형상으로부터 각 작업 단에서 이동기기의 bucket이 만드는 최외각 회전 원이 파일과 접촉하는 등고선을 각 작업 단의 대표 등고선으로 검색하는 단계, 최적의 불출 작업 단과 그 작업 단에서의 최초 작업 위치를 결정함에 있어서 리클레이머의 운동 기구학 모델로서 코크스 파일의 경사각을 이용한 닫힌 형태의 리클레이머 기구학 모델을 정의하고 그 역기구학 문제의 해를 활용하는 단계, 최초의 불출 작업 위치로 결정된 점에 대하여, 상기 정의된 리클레이머 기구학 모델을 이용하여, 리클레이머가 이 지점에 도달하기 위한 자세 제어용 각 부재의 수평, 수직, 주행 변위 , , 를 구하는 단계, 상기에서 계산된 변위 , , 를 이용하여 최초의 불출 작업 위치로 도달하게 하는 단계를 거쳐서 리클레이머의 자세를 제어 하는 방법을 복잡한 계산과정을 피하여 실용적으로 구현하였다.<<기술동향>>제철소의 원료 야드나 코크스 야드에서 야적된 원료 또는 코크스를 불출하여 인접 공정으로 이송할 때는 conveyer belt가 연결된 이동기기(리클레이머)를 이용한다. 이 이동기기는 원통형으로 생긴 회전 삽(bucket)을 이용하여 원료를 퍼서 conveyer로 옮기도록 되어 있다. 이러한 불출작업은 야드 전체에 걸쳐 수행되어야 하므로 이동기기의 구조는 야드 전체의 작업공간을 cover 할 수 있도록 선로를 주행하도록 되어 있는 본체와 회전이 가능하도록 부착된 기다란 팔 형태의 boom으로 구성되어 있다. 코크스나 다른 원료의 야적 형태는 일정 높이를 갖는 형상으로 되어 있으므로 이동기기의 원료 불출 작업은 여러 단의 작업 단을 형성 하면서 작업을 진행한다.한편, 이러한 불출 작업을 자동으로 수행함에 있어서 이미 정해진 작업 위치까지 사람의 도움이 없이 이동하기 위해서는 리클레이머를 구동하여서 각 부재의 자세를 일정한 변위만큼 제어하는 것이 필요하다. 이러한 자세 제어에 있어서 충족 시켜야 할 요소는 불출 작업을 하기위한 자세 변위를 정확히 계산하여 사람의 도움이 없이도 안전한 운전을 수행해야 하는 것이 하나이고, 그 계산이 신속하여 불출공정의 시간 낭비를 최소화 해야 하는 것을 또 하나로 들 수 있다. 리클레이머의 자세 제어를 위한 각 구성 부재의 변위를 구성하기 위해서는 리클레이머 운동에 대한 기구학 문제를 정의하고 이것에 대한 역기구학 문제를 푸는 것이 필연적이다. 이러한 역기구학 문제를 정의함에 있어서 공지의 기술에서는 리클레이머의 자유도를 4자유도, 경계 조건을 3개인 여유 자유도 문제로 정의하여 각 부재의 변위를 구하는데 여유자유도 문제를 푸는 방식을 적용하였다. 이 경우 문제는 매우 복잡해지고 푸는데 시간이 많이 걸릴 뿐 아니라 정확도도 떨어진다. 또한 접근 하고자 하는 파일 위의 지점 주위의 여러 점의 정보를 이용한 평면 방정식으로부터 수치적인 계산을 수행하여 제4의 경계 조건을 얻어내는 방식도 있으나 복잡성만 더했을 뿐 해의 정도는 보장하지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 기술에서는 파일의 경사 각을 제4의 경계조건으로 도입함으로써 닫힌 형태의 기구학 문제를 정의하고 리클레이머의 자세제어를 위한 각 부재의 변위를 구하여 리클레이머를 완전 자동으로 운전하는 방법을 고안하게 되었다. 실제로 코크스와 같은 분체 재료의 적재 경사각은 일정하기 때문에, 실제 적용에서도 확인한 것이지만, 본 발명의 효과는 매우 만족스럽다고 본다.관련기술 국내외 시장의 규모/성장성/경쟁현황/경쟁성 철강 산업, 시멘트 산업, 화력발전 산업 등의 설비 산업 분야에서 시장이 초기 단계로 형성되어 있으며 향후 물류 자동화에 대한 요구로 시장 규모가 더 커질 전망이며 해외에서는 선진 제철소를 중심으로 자동화 사례가 보고 되고 있으며 향후 중국, 인도를 중심으로 하는 제 3세계 시장이 형성되어 기술의 수요가 늘어 날 것으로 전망 된다