KR101856597B1 - 전기식 스키드 스티어로더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리로 구동되고 조이스틱으로 방향을 조작하는 스키드로더에 관한 것으로, 특히, 제자리 회전이 이루어지도록 하는 한편 안전성과 공간 활용도를 높이는 동시에 조이스틱에서 CAN 통신(Controller Area Network)으로 모터 콘트롤러와 접속되게 하는 것이다.
본 발명은 스키드로더의 양쪽 바퀴가 전기모터에 의해 정역 회전이 이루어지게 설치하고, 스키드로더에 설치되는 조이스틱의 움직임은 홀센서로 검출하여 can 통신으로 콘트롤러에 전달하고, 상기 콘트롤러는 전기모터의 구동을 제어하되 감속기 하우징의 상부에 탑재시키고, 상기 조이스틱의 움직임은 홀센서로 검출하여 전압으로 콘트롤러에서 인지되게 하고, 상기 콘트롤러는 조이스틱에서 좌우 틀어짐만 발생하는 경우 제자리 회전으로 인식하여 강제로 회전력을 부가함으로써 좌우측 바퀴가 각각 정역방향으로 회전되며 스키드로더가 제자리에서 회전되게 하는 것이다.

Description

전기식 스키드 스티어로더{Electric skid steer loader}

본 발명은 배터리로 구동되고 조이스틱으로 방향을 조작하는 전기식 스키드 스티어로더에 관한 것으로, 특히, 제자리 회전이 이루어지도록 하는 한편 안전성과 공간 활용도를 높이는 동시에 조이스틱에서 CAN 통신(Controller Area Network)으로 모터 콘트롤러와 접속되게 하는 것이다.

스키드로더는 비닐하우스, 과수원 등에서 흙이나 퇴비 또는 비료 등의 중량물을 퍼 올린 후 원하는 위치로 이동한 다음 쏟아 부을 수 있는 것으로, 양쪽에 설치된 바퀴가 유압장치에 의해 회전될 수 있도록 하되 상기 유압장치는 유압식 조이스틱을 틀어줌에 따라 양쪽의 바퀴에 전달되는 유압이 조절되면서 전후진과 방향전환을 하게 된다,

유압식 조이스틱이 채용되고, 엔진을 사용하는 스키드로더에서 발생하는 문제를 해결하기 위하여 배터리를 탑재하여 전기모터를 이용하는 선행기술이 대한민국 등록특허 제10-1649538호에 제시되어 있으나, 상기 선행기술에는 양쪽의 바퀴를 전기모터로 전진 또는 후진시켜 스키드로더의 전후진과 방향전환이 이루어진다고만 기재되어 있을 뿐이고, 양쪽의 바퀴를 구동시키는 전기모터의 구동을 위하여 기존과 같은 유압식 조이스틱을 적용시킬 경우, 스키드로더의 전후진과 방향전환은 문제가 없으나, 제자리에서 회전을 하는 경우에는 유압모터를 이용할 때와 같이 유압라인의 유량이 조절되는 방식을 적용할 수 없기에 유압식 조이스틱으로 전기모터를 구동시켜 제자리 회전을 하기에는 구체적인 실시가 불가능한 것이었다.

즉, 유압식 조이스틱을 사용하는 경우는 유압량을 조절하여 전후로 밀거나 당김에 따른 전후진과, 좌우측 방향으로 틀어줌에 따는 좌우 회전이 이루어지게는 할 수 있으나, 비닐하우스와 같이 협소한 공간에서 작업을 할 때 필요한 제자리 회전을 하기 위한 일측 방향의 바퀴는 전진회전이 이루어지고, 반대 방향의 바퀴는 역방향 회전이 이루어지게는 할 수 없는 것이었다.

대한민국 특허등록 10-1649538호(2016.08.12.등록)

본 발명은 상기한 바와 같이 스키드로더의 양쪽 바퀴를 전기모터로 구동시키되 조이스틱을 이용하여 전기모터의 회전방향과 회전량을 조절하여 스키드로더의 전후진과 방향전환이 이루어짐에 있어서, 제자리 회전이 이루어지지 않는 문제를 해결하기 위한 것으로, 제자리 회전을 하기 위하여 조이스틱을 좌우측 즉 X축 방향으로만 틀어줄 때 일측의 바퀴는 정회전하고, 타측의 바퀴는 역회전할 수 있도록 하면서 강제로 전진 회전력을 가해줌으로써 제자리회전이 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명은 배터리로 구동되고 조이스틱으로 방향을 조작하는 스키드로더에 관한 것으로, 특히, 제자리 회전이 이루어지도록 하는 한편 안전성과 공간 활용도를 높이는 동시에 조이스틱에서 CAN 통신(Controller Area Network)으로 모터 콘트롤러와 접속되게 하는 것이다.

본 발명은 스키드로더의 양쪽 바퀴가 전기모터에 의해 정역 회전이 이루어지게 설치하고, 스키드로더에 설치되는 조이스틱의 움직임은 홀센서로 검출하여 can 통신으로 콘트롤러에 전달하고, 상기 콘트롤러는 전기모터의 구동을 제어하되 감속기 하우징의 상부에 탑재시키고, 상기 조이스틱의 움직임은 홀센서로 검출하여 전압으로 콘트롤러에서 인지되게 하고, 상기 콘트롤러는 조이스틱에서 좌우 틀어짐만 발생하는 경우 제자리 회전으로 인식하여 강제로 회전력을 부가함으로써 좌우측 바퀴가 각각 정역방향으로 회전되며 스키드로더가 제자리에서 회전되게 하는 것이다.

본 발명의 스키드로더는 운전석을 감싸는 형태로 펼쳐지고 하차에 방해받지 않게 세워지는 안전바를 설치하되 상기 안전바의 움직임은 리미트 스위치로 검출되게 한 후 안전바가 세워진 상태에서는 전기모터가 작동하지 않고 정지상태를 유지시킴으로써 안전을 도모하도록 한다.

본 발명의 스키드로더에서 전기모터의 회전력을 감속시켜 바퀴를 구동시키는 감속기가 내장된 감속기 하우징의 상측에 브라켓을 고정하고, 상기 브라켓을 이용하여 콘트롤러 판넬을 고정한 후 상기 콘트롤러 판넬에 전기모터의 구동을 제어하는 콘트롤러를 탑재시킴으로써 설치 공간 확보에 따른 문제를 해결하도록 한다.

본 발명은 스키드로더에 배터리를 탑재시킨 후 전기모터로 바퀴를 구동시키되 조이스틱을 조작하여 전후진과 방향전환이 이루어지도록 함에 있어서, 조이스틱의 움직임을 홀센서로 검출하여 can 통신으로 콘트롤러에 전달하되 전후진은 전기모터를 정역 회전시켜 전후진이 이루어지고, 방향전환은 회전하는 방향의 전기모터보다 반대쪽의 전기모터를 빨리 구동시킴으로써 방향전환이 이루어지는 한편 제자리회전을 위하여 조이스틱을 좌우측으로만 틀었을 때 좌우측 전기모터를 강제로 회전시키는 한편 조이스틱의 방향에 따라 좌우측 전기모터를 각각 정역회전시킴으로써 제자리 회전이 이루어지게 된다.

본 발명은 스키드로더의 바퀴를 구동시키는 전기모터를 조이스틱으로 조작할 때, 좌우측 방향으로만 틀어준 상태에서는 전기모터를 콘트롤하는 콘트롤러에서는 회전방향만 확인되면 전기모터를 정역 방향으로 회전되게 강제로 회전력을 부가시킴으로써 제자리 회전이 이루어지게 된다.

예를 들어 콘트롤러에서는 조이스틱을 좌측으로 틀어서 좌측방향으로의 회전을 인지하게 되면, 강제로 좌우측 전기모터를 회전시키되 좌측 전기모터는 역방향으로 회전되게 하는 한편 우측 전기모터는 정방향으로 회전되게 함으로써, 좌측방향으로 제자리회전이 이루어지게 되는 것으로, 기존의 조이스틱을 이용할 경우 좌우측으로 틀어준 상태에서는 좌우측 회전방향만 인지할 뿐이고 모터 회전이 이루어지지 않아 제자리 회전이 이루어지지 않는다.

본 발명에서, 전기모터를 콘트롤하는 콘트롤러는 조이스틱과 can 통신이 이루어지게 하여 구조적 간략화를 이루는 한편 콘트롤러는 감속기 하우징의 상측 공간에 콘트롤러 판넬을 고정시켜 설치함으로써, 별도로 콘트롤러를 설치하기 위한 공간을 확보하지 않고도 콘트롤러의 설치가 가능한 것이다.

본 발명은 운전석에 앉은 운전자를 감싸는 형태로 안전바가 펼쳐지고, 운전자의 승하차시에는 안전바를 세워주는 것으로, 안전바가 세워지면 조이스틱의 움직임이 있더라도 전기모터는 정지상태를 유지하여 운전자의 승하차시 조이스틱을 건드려도 안전사고가 발생하지 않도록 한다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 조이스틱 운동 방향에 따른 검출 전압 및 이동 방향을 나타낸 모식도
도 2는 본 발명의 스키드로더 사시도
도 3은 본 발명의 스키드로더 일부 사시도
도 4는 본 발명의 콘트롤러 설치 상태를 보인 분해 사시도
도 5는 본 발명의 콘트롤러 설치 상태를 보인 사시도
도 6은 본 발명의 안전바 설치 상태를 보인 요부 측면도
도 7은 본 발명의 콘트롤러 설치 상태를 보인 실시예 사시도
도 8은 본 발명의 콘트롤 박스 설치예 사시도
도 9는 본 발명의 리미트 스위치가 구비된 콘트롤 회로도
도 10은 본 발명의 조이스틱 다이어그램

본 발명에서 설명하고 있는 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이기 때문에 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있으며, 본 발명의 실시 예 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

본 발명은 스키드로더에 관한 것으로, 본원발명의 설명과는 무관한 버킷과 상기 버킷을 구동시키는 전기모터를 이용하는 유압장치와 함께 버킷 조작용 조이스틱에 대해서는 설명을 생략하고, 스키드로더의 양쪽에 설치된 바퀴와, 상기 바퀴에 구동력을 전달하는 전기모터, 상기 전기모터를 제어하는 콘트롤러, 상기 콘트롤러에 방향 이동신호를 can 통신 방식으로 전달하는 조이스틱에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명은 운전석에 앉은 상태에서 조이스틱을 조작하여 스키드로더의 움직임을 조작하는 것으로, 조이스틱의 움직임은 홀센서를 통하여 전압으로 검출한 후 이를 can 통신 방식으로 통신하여 콘트롤러에 전달하고, 콘트롤러에서는 조이스틱의 움직임에 따라 전기모터의 회전방향과 회전속도를 제어함으로써, 스키드로더의 전후진과 방향전환 및 제자리회전이 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명은 조이스틱을 좌우측이 아닌 방향으로 틀어주는 경우에는 이동 방향에 따는 좌우측 전기모터의 회전에 의해 전진과 후진 그리고 좌우측으로의 방향전환이 이루어지게 되나, 좌우측방향의 X축 방향으로만 조이스틱을 틀어준 상태에서는 좌우측 방향신호만 인지할 수 있고, 정역 방향의 회전신호가 인지되지 않기 때문에 좌우측 전기모터는 정역회전에 따른 신호만을 받을 뿐 실질적인 구동신호를 발생시키지 않아 제자리회전이 이루어지지 않는 문제를 해결하기 위하여, 조이스틱을 좌우측으로만 틀어줄 때 정역구동신호가 인가되지 않더라도 강제로 전기모터 구동신호를 부가시킴으로써 전기모터의 정역회전과 함께 구동이 이루어져 제자리 회전이 이루어지는 것이다.

예를 들면, 조이스틱을 좌측으로만 틀어주면 좌방향으로 제자리회전을 하기 위한 것으로 판단하여, 좌측 전기모터는 역회전 신호를 주고, 우측 전기모터는 정회전 신호를 주는 동시에 좌우측 전기모터에 모두 구동신호를 인가시킴으로써 좌측 전기모터는 역회전 구동되는 한편 우측 전기모터는 정회전 구동함으로써 스키드로더는 좌측 방향으로 제자리 회전을 하게 된다.

본 발명은 양쪽에 설치된 전기모터의 회전력이 감속기에서 감속된 후 도시되지 아니한 체인을 이용하여 전후 한 쌍의 바퀴에 회전력을 전달하게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 실시예 도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명의 조이스틱(10)은 사방으로 틀어주는 것을 도시되지 아니한 홀센서를 이용하여 조이스틱(10)의 위치를 전압으로 검출하여 출력시키게 되고, 이러한 조이스틱(10)의 검출 신호는 can 통신 방식으로 콘트롤러(20)에 전달되게 함으로써, 조이스틱(10)의 움직임을 유선으로 전달하는 경우에 비하여 좁은 공간의 스키드로더에서 효과적인 설치가 이루어질 수 있도록 한다.

조이스틱(10)의 움직임에 따른 홀센서의 검출 전압은 도 1에 도시된 바와 같이 Y축 방향으로는 상측이 0.5V, 중앙이 2.5V, 하측이 4.5V로 검출되고, X축 방향으로는 좌측이 0.5V, 중앙이 2.5V, 우측이 4.5V로 검출되기 때문에 모터 콘트롤러(20)에서는 can 통신 방식으로 전송되는 상기 조이스틱(10)의 검출 전압 신호를 인식하여 조이스틱(10)의 이동위치를 감지하게 되며, Y축 값이 2.6~4.5V로 검출되면 전진이동을 하고, 2.4~0.5V로 검출되는 후진이동을 하고, X축 값이 2.6~4.5V로 검출되면 우측방향으로 이동하고, 2.4~0.5V로 검출되는 좌측방향으로 이동하게 되며, X,Y축 모두 2.5V일 경우는 움직이지 않는다.

즉, 조이스틱(10)이 상측을 향할 때 전진이동하고, 하측을 향할 때는 후진이동하게 되며, 좌측을 향할 때는 좌회전, 우측을 향할 때는 우회전을 하게 되나, X축 방향으로만 조이스틱(10)이 틀어지는 경우는 좌우 방향전환이 아닌 제자리 회전을 하게 되는 것으로, X축으로 이동한 값은 검출되나, Y축으로 이동한 값은 2.4~2.6V의 범위 내에 있을 때는 Y축 값이 없는 것으로 판단하여 콘트롤러(20)에서는 방향은 확인되나 정역회전 신호가 인지되지 않기 때문에 제자리 회전이 이루어지지 않는다.

따라서, 본 발명에서는 조이스틱(10)을 좌측으로만 이동시켜서 X축 값이 2.0V로 검출되고, Y축 값은 검출되지 않을 경우, 콘트롤러(20)에서는 X축 값에 따라 좌측 전기모터(30)는 역회전시키는 한편 우측 전기모터(31)는 정회전시키도록 하는 동시에 강제로 Y축 값을 정해진 값(예틀 들어 2.7V)가 인지된 것으로 판단하여 좌우측 전기모터(30)(31)에 구동신호를 인가시킴으로써 좌측 전기모터(30)는 역회전하는 동시에 우측 전기모터(31)는 정회전이 이루어지기 때문에 스키드로더는 좌측 방향으로 제자리 회전을 하게 된다.

이와는 달리 조이스틱(10)을 이동시켜 X축 값이 2.0V, Y축 값이 3.0V를 갖는 경우에는 좌측으로 2.0만큼 이동하며 전진하는 방향으로 3.0만큼 이동하기 때문에 좌측방향으로 전진하면서 방향 전환이 이루어지게 된다.

이 같이 본 발명은 조이스틱(10)을 틀어서 홀센서로 검출하는 전압에 의한 위치신호를 can 통신으로 콘트롤러(20)에 전달함으로써 좌우측 전기모터(30)(31)의 구동을 제어하여 스키드로더의 전후진과 방향전환이 이루어지도록 함에 있어서, Y축 방향의 신호가 존재하고(조이스틱이 중앙 위치에서 전후방을 향하여 틀어짐), X축 방향의 신호도 존재(조이스틱이 중앙위치에서 좌우측으로 틀어짐)하는 경우(조이스틱이 좌우측으만 이동하지 않고 좌우측과 전후방향으로 동시에 이동하였을 경우) 조이스틱(10)의 좌우측 틀어짐에 따라 회전방향이 결정되고, 조이스틱(10)의 전후 틀어짐에 따라 전후진이 결정되기 때문에 조이스틱(10)이 틀어진 방향으로 전후진하면서 방향전환이 이루어지게 되나, 제자리 회전은 이루어지지 않는 문제를 해결하는 것이다.

제자리 회전을 하기 위해서는 조이스틱(10)을 X축 방향으로만 틀어주고, Y축 방향으로는 틀어주지 않는 것으로, 이 같이 조이스틱(10)을 틀어주면 콘트롤러(20)에서는 이를 인식하여 제자리 회전이 이루어지는 방향으로 회전될 수 있게 좌우측 전기모터(30)(31)에 각각 정역신호를 주는 동시에 강제로 회전이 이루어지게 하는 구동신호를 줌으로써, 좌측으로 회전하는 경우 좌측 전기모터(30)는 역회전하는 한편 우측 전기모터(31)는 정회전이 이루어져 좌측 방향으로 제자리 회전이 이루어지도록 하는 것이다.

여기서, X축 방향으로만 위치 이동값이 검출되면, Y축 방향으로는 위치 이동값이 존재하지 않기 때문에 회전 구동력을 출력시키기 않게 되므로, 본 발명에서는 이러한 경우 강제로 전기모터(30)(31)를 회전시키는 회전 구동력을 출력시킴으로써 제자리 회전이 이루어지게 하는 것이다.

본 발명은 양쪽에 설치된 전기모터(30)(31)의 회전력이 감속기(40)(41)에서 감속된 후 도시되지 아니한 체인을 이용하여 좌우 한 쌍의 바퀴(50)(51)에 회전력을 전달하도록 한다.

한편, 본 발명은 운전석에 앉아 조이스틱(10)을 조작하는 운전자가 승하차를 할 때 조이스틱(10)을 건들게 되면 안전사고가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 운전자를 감싸는 형태로 안전바(60)를 설치하되 상기 안전바(60)는 수평으로 펼쳐져 운전자가 운전을 하는데 지장을 주지 않도록 하는 한편 수직으로 세워지도록 하며, 상기 안전바(60)의 회동은 리미트 스위치(61)를 이용하여 검출하고, 이러한 안전바(60)의 검출 신호에 따라 콘트롤 박스(25)에서는 전기모터(30)(31)의 구동을 제어하도록 한다.

즉, 운전자가 안전바(60)를 눕혀서 펼치는 경우, 정상적인 작업이 이루어질 수 있도록 하고, 이와는 반대로 운전자가 내리기 위하여 안전바(60)를 세우게 되면, 이를 리미트 스위치(61)를 통하여 콘트롤 박스(25)에서 안전바(60)가 세워져 있음을 인식하여 강제로 전기모터(30)(31)의 구동을 차단함으로써 주차 상태와 같이 고정된 상태를 유지하여, 운전자가 하차 중 조이스틱(10)을 건들더라도 움직임이 방지되어 안전사고를 미연에 방지하는 것이다.

그리고, 본 발명은 조이스틱(10)의 움직임을 can 통신 방식으로 전달받는 모터 콘트롤러(20)는 조이스틱(10)의 신호값에 따라 전기모터(30)(31)의 구동을 제어하게 되는 것으로, 모터 콘트롤러(20)는 별도의 공간을 확보하여 설치하지 않고, 감속기 하우징(45)(46)의 상부 공간을 이용하여 설치되게 함으로써 공간확보의 어려움을 없애도록 한다.

감속기 하우징(45)(46)은 내부의 감속기가 전기모터(30)(31)의 회전력을 감속시켜 좌우측 바퀴(50)(51)에 전달함으로써 회전이 이루어지게 하는 것으로, 본 발명에서는 이미 설치되어 있는 감속기 하우징(45)(46)의 상부에 콘트롤러 브라켓(47)(48)을 끼워 볼트로 고정하고, 상기 콘트롤러 브라켓(47)(48)의 상측으로 콘트롤러 판넬(49)을 고정시킨 후 상기 콘트롤러 판넬(49)의 상측에 전술된 콘트롤러(20)를 설치하는 것이다.

본 발명의 브라켓(47)(48)은 하측이 감속기 하우징(45)(46)의 라운드를 따라 밀착되며 볼트로 고정될 수 있도록 라운드를 형성하는 한편 상측은 평편하게 형성하여, 콘트롤러 판넬(49)이 수평되게 고정 설치될 수 있도록 함으로써 콘트롤러(20) 설치에 따른 별도의 공간을 확보하지 않아도 되도록 한다.

10 : 조이스틱 20 : 콘트롤러
30,31 : 전기모터 40,41 : 감속기
45,46 : 감속기 하우징 47,48 : 브라켓
49 : 콘트롤러 판넬 50,51 : 바퀴
60 : 안전바

Claims (4)

1. 스키드로더의 양쪽으로 설치되는 바퀴가 전기모터의 회전력을 감속기에서 감속시켜 회전되게 하되 상기 전기모터의 전기는 탑재된 배터리에서 공급되게 하고;
   스키드로더에 설치되어 원하는 방향에 따라 운전자가 손으로 조작하는 조이스틱의 움직임을 홀센서로 검출한 위치 이동값은 can 통신 방식으로 콘트롤러에 전달하고;
   상기 콘트롤러는 조이스틱의 위치 이동값에 따라 전기모터의 구동을 제어하되 상기 콘트롤러는 감속기 하우징의 상부 공간에 설치하고;
   상기 콘트롤러는 조이스틱의 움직임을 검출하여 정역 주행과 방향 전환이 이루어지게 하되 Y축 방향의 움직임 없이 X축 방향으로만 움직임이 검출될 때 강제로 Y축 방향의 모터 구동 신호값을 정해진 값으로 고정시켜 출력시킴으로써 조이스틱이 좌측으로 이동하면 좌측 전기모터는 역회전 구동하는 한편 우측 전기모터는 정회전 구동시키고, 조이스틱이 우측으로 이동하면 우측 전기모터는 역회전 구동하는 한편 좌측 전기모터는 정회전 구동시킴으로써 스키드로더는 X축 신호값에 따라 좌측 또는 우측방향으로 회전하며 제자리 회전이 이루어지는 한편;
   운전석에 앉은 운전자를 감싸는 형태로 펼쳐지거나 운전자의 승하차에 방해되지 않게 세워지는 안전바를 설치하되 상기 안전바의 움직임은 리미트 스위치로 검출되게 하고, 상기 안전바가 세워짐이 리미트스위치로 검출되면 전기모터가 작동되지 않고 정지상태를 유지케 하며;
   모터 콘트롤러는 콘트롤러 판넬의 상부에 탑재 고정되게 하고, 상기 콘트롤러 판넬은 브라켓의 상부에 고정되는 한편 상기 브라켓은 감속기의 하우징 상부에 밀착되어 볼트로 고정되게 하여 콘트롤러 설치에 따른 별도 공간을 확보하지 않아도 콘트롤러의 설치가 이루어지게 하는 것을 특징으로 하는 전기식 스키드 스티어로더.
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