KR101234788B1 - 콤바인의 주행과 조향 제어를 위한 장치 및 콤바인의 주행과 조향의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콤바인의 주행과 조향 제어를 위한 장치 및 콤바인의 주행과 조향 제어 방법에 관한 것이고, 구체적으로 모터의 직접 제어에 의한 콤바인의 주행 및 조향 제어가 가능하도록 하는 콤바인 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다. 제어 장치는 제어 모터, 제어 모터의 회전에 의하여 주행과 조향이 제어되는 유압 변속기, 제어 모터의 회전을 유압 변속기로 전달하는 커플러 및 제어 모터에 연결된 전기적 신호를 출력하는 포텐시오미터를 포함하고, 상기 유압 변속기는 제어 모터의 회전에 대응되어 주행 또는 조향이 제어된다.

Description

콤바인의 주행과 조향 제어를 위한 장치 및 콤바인의 주행과 조향의 제어 방법{Apparatus and Method for Controlling Drive and Steering of a Combine}

본 발명은 콤바인의 주행과 조향 제어를 위한 장치 및 콤바인의 주행과 조향 제어 방법에 관한 것이고, 구체적으로 모터의 직접 제어에 의한 콤바인의 주행 및 조향 제어가 가능하도록 하는 콤바인 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 콤바인(combine)은 농토 위를 주행하면서 농작물의 탈곡 및 선별 작업을 하는 수확 기계를 말한다. 콤바인은 일반적으로 이동을 위한 조향 장치, 절단을 위한 예취 장치 및 탈곡 장치로 나누어지고 각각의 장치는 유압 장치에 의하여 작동이 될 수 있다. 콤바인의 엔진에서 트랜스미션을 통하여 동력이 전달되어 주행 장치가 구동되고 그리고 좌우측에 설치된 조향 클러치를 제어하여 콤바인의 조향이 이루어진다. 콤바인의 주행 및 조향 제어를 위한 변속은 HST(Hydrostatic Transmission)에 의한 유압식 무단 변속기가 적용될 수 있다. 일반적으로 유압식 무단 변속기가 콤바인에 적용되면 외부 작업 부하 변동에 반응하여 변속 레버를 조작할 필요가 없이 컨트롤러가 적절한 속도비로 자동으로 제어하게 되고 그리고 작업 부하에 대하여 신속하고 적절하게 반응이 되어 작업 수행이 용이해진다는 이점을 가진다.

콤바인 동작 제어와 관련된 선행 기술로 특허공개번호 제2011-0068733호 ‘콤바인’이 있다. 상기 선행기술은 주행 기체에 탑재된 엔진의 동력을 좌우의 주행부에 전달하는 직진용 변속기 및 상기 좌우의 주행부에 역회전해서 전달하는 선회용 변속기와, 상기 직진용 변속기에 대한 직진 수동 조작구와, 상기 선회용 변속기에 대해 선회용 수동 조작구를 구비하는 콤바인에서 서로 직교하는 2개의 축선 둘레로 회동 가능한 제어체를 구비하고, 이 제어체는 상기 선회용 수동 조작구의 선회 조작에 따르는 상기 제어체에 있어서의 상기 제1 축선 둘레의 정역 회동에 의해 선회 연동기구를 통해서 상기 선회용 변속기를 선회 작동시키는 한편, 상기 직진용 수동 조작구의 변속 조작에 따르는 상기 제어체에 있어서의 상기 제2 축선 둘레의 정역 회동에 의해 상기 직진용 변속기를 변속 작동시키도록 구성되어 있고, 또한 상기 제어체를 배치하는 스티어링 박스와, 상기 선회용 변속기를 선회 작동하도록 구성한 액츄에이터를 구비하고, 상기 액츄에이터가 상기 스티어링 박스에 장착되어 있는 콤바인에 대하여 개시하고 있다.

콤바인과 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2010-0089929호 ‘콤바인용 유압 제어 장치’가 있다. 상기 선행기술은 예취 실린더에 유압을 공급 및 배출하면서 예취날의 높이를 조절하는 콤바인용 유압제어장치에서 상기 예취실린더로 유입을 공급하는 공급유로에 설치됨과 아울러 유압의 배출을 차단하도록 설치된 파일롯 체크밸브와, 제2펌프에서 유압을 공급받아 공급유로를 통해 예취 실린더로 공급하거나 또는 파일롯 유로를 통해 파일롯 체크밸브에 파일롯 압력을 인가하여 예취 실린더의 유압을 배출시키도록 구성된 예취 솔레노이드와, 예취 솔레노이드 밸브의 중립 시 제2펌프에서 공급된 유압이 예취솔레노이드밸브에 인가되지 않고 연결유로를 통해 저장탱크로 리턴됨과 아울러 유압 장치의 작동 시에는 유압이 저장 탱크로 리턴되는 것을 차단하도록 설치된 언로드 밸브로 이루어진 예취 제어부를 포함하는 콤바인용 유압제어장치에 대하여 개시하고 있다.

개시된 선행기술 또는 공지된 기술에서 주행 또는 조향 제어를 위한 트랜스미션 또는 클러치의 작동은 조작 레버로부터 링크 수단을 거쳐 HST로 전달되는 구조를 가진다. 조작 레버는 예를 들어 수동 레버 또는 작동 모터와 같은 것이 될 수 있지만 레버 또는 모터에 대한 조작 또는 제어 정도는 링크 수단을 거쳐 HST로 전달될 수 있다. 이와 같이 HST에 대한 제어가 링크 수단을 거쳐 이루어지면 제어 수단과 HST 사이에 직접적으로 연결이 되지 않으므로 제어 오차가 발생될 수 있고 이와 동시에 반응이 느려질 수 있다는 단점을 가진다. 특히 링크 수단이 기계적 연결 수단이 되면 제조의 정밀도, 결합의 정확성 또는 내구성에 따라 오차가 다양하게 나타날 수 있다. 이와 같이 다양한 원인의 오차가 발생되면 추가로 제어가 정확하게 이루어질 수 없다는 단점을 가진다.

본 발명은 선행기술이 가진 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 모터의 제어가 직접적으로 HST에 전달될 수 있는 콤바인의 주행과 조향의 제어를 위한 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 모터의 제어가 직접적으로 HST에 전달될 수 있는 콤바인의 주행과 조향의 제어를 위한 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면. 콤바인의 주행 및 조향 제어를 위한 제어 장치는 제어 모터, 제어 모터의 회전에 의하여 주행과 조향이 제어되는 유압 변속기, 제어 모터의 회전을 유압 변속기로 전달하는 커플러 및 제어 모터에 연결된 전기적 신호를 출력하는 포텐시오미터를 포함하고, 상기 유압 변속기는 제어 모터의 회전에 대응되어 주행 또는 조향이 제어된다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 유압 변속기는 유압식 무단 변속기(HST)가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제어 모터를 제어하기 위한 제어부를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 모터는 BLDC 모터가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 콤바인의 주행 및 조향을 제어하는 방법은 주행 또는 조향 레버의 신호가 제어 장치로 입력되는 단계, 제어 장치에서 미리 결정된 값에 기초하여 주행 또는 조향 레버의 신호에 따라 모터의 회전각을 조절하는 단계, 모터의 회전각에 따라 유압 변속기의 주행 또는 조향이 제어되는 단계 및 모터의 출력을 제어 장치로 되먹임 하는 단계를 포함하고, 상기 주행 또는 조향은 모터의 회전에 의하여 직접 제어된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 유압 변속기는 유압식 무단 변속기(HST)가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 되먹임은 위치 제어가 된다.

본 발명에 따른 제어 장치는 모터를 HST에 직접 연결하여 주행 및 조향을 제어하는 것에 의하여 제어 오차를 감소시키면서 제어 반응이 빨라질 수 있다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 제어 장치는 HST의 직접 제어로 인하여 콤바인의 작동이 용이하여 작업 능률이 향상될 수 있다는 이점을 가진다. 아울러 본 발명에 따른 제어 장치는 제어 관리 프로그램을 용이하게 만들 수 있어 유지 및 보수가 용이하다는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 콤바인의 주행 및 조향의 제어 장치에 대한 하나의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 HST의 제어 방법에 대한 하나의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명에 따른 주행 및 조향 제어를 위한 제어부의 실시 예를 블록다이어그램으로 도시한 것이다.
도 3b는 본 발명에 따른 주행 및 조향 제어를 위한 제어 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3c는 본 발명에 따른 주행 및 조향 제어를 제어 장치의 제어 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 제어 장치에서 주행 제어 방법에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 제어 장치에서 주행 제어 과정에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어 장치에서 조향 제어 방법에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 제어 장치에서 조향 제어 과정에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 제어 장치에서 조향 레버 조작에 따른 차속제어 과정에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 제어 장치에서 스핀-턴의 제어 방법에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 제어 장치에서 스핀-턴 제어 과정에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면과 함께 제시된 실시 예를 이용하게 상세하게 설명이 된다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 콤바인의 주행 및 조향의 제어 장치에 대한 하나의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 제어 장치(1000)는 조작 레버(100), 포텐시오미터(200), 제어를 위한 모터(700) 및 조작 레버(100)의 작동에 모터를 제어하여 주행 정도 또는 조향 정도를 제어하는 제어부(400)를 포함한다. 또한 제어장치(1000)는 주행 과정에서 좌측궤도 및 우측궤도의 속도를 감지하는 속도센서(110) 및 스핀-턴 동작의 지시를 위한 스핀-턴 스위치(120)를 더 포함할 수 있다.

조작 레버(100)는 주행동작 또는 조향동작을 기계적으로 조작하는 장치로 전진 또는 후진을 위한 주행 레버와 좌회전 또는 우회전을 위한 조향 레버를 포함한다. 포텐시오미터(200)는 조작 레버(100)에서 전달되는 기계적 변위를 입력을 받아 아날로그 형태의 전기적 신호를 변환하여 출력하는 기능을 가질 수 있고 아래에서 다시 설명이 된다. 포텐시오미터(200)로부터 출력된 제어를 위한 아날로그 신호는 A/D변환부(300)를 통하여 디지털 신호로 변환되어 제어부(400)로 전달될 수 있다.

저장부(500)는 조작 레버(100)의 위치 변경에 따라 모터(700)를 제어하기 위한 기본 명령코드, 관련 프로그램 및 관련 데이터를 저장하는 기능을 가질 수 있다. 필요에 따라 저장부(500)는 입력 및 출력되는 포텐시오미터(200)에 따른 조작 레버(100)의 위치에 대한 정보(조작 레버 상태 값) 및 그에 따른 모터(700)의 동작 제어명령을 생성하기 위한 각도 환산 정보(각도 변환 값)에 대한 미리 설정된 값의 저장 기능을 가질 수 있다.

제어부(400)는 A/D변환부(300)로부터 입력되는 포텐시오미터(200)의 출력 신호와 저장부(500)에 미리 설정되어 있는 조작 레버 상태 값을 비교 및 판단하여 현재 조작 레버의 위치를 감지하고 이에 따른 동작 제어명령을 생성하여 모터 구동부(600)로 출력한다. 모터 구동부(600)는 상기 동작 제어명령에 따른 펄스폭 변조 신호(Pulse Width Modulation, 이하 'PWM'신호라 한다)를 생성하여 모터(700)의 동작을 제어할 수 있다. 필요에 따라 모터 구동부(600)는 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 제어부(400)에 포함될 수 있다. 상기 동작 제어 명령을 생성하는 구체적인 실시 예를 포함하는 제어부(400)의 각 구성 요소의 기능은 아래에서 다시 설명이 된다.

모터(700)는 모터 구동부(600)에서 출력되는 PWM 신호에 따라 예를 들어 유압 변속기(HST)를 제어하여 콤바인의 전진, 후진, 좌회전, 우회전 또는 차속을 결정하는 기능을 가질 수 있다. 모터(700)는 주행 또는 조향 HST를 정해진 각도만큼 회전시키기 위하여 작동될 수 있고 예를 들어 BLDC(Brushless Direct Current) 모터, 서보 모터 또는 스텝핑 모터가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 HST의 제어 방법에 대한 하나의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.

본 발명에 따른 제어 장치에 적용될 수 있는 유압식 무단 변속기 또는 HST(Hydrostatic transmission)(800)는 예를 들어 가변-변위 펌위 및 고정-변위 모터와 같은 것을 포함하거나 또는 펌프, 모터, 제어기, 유도 시스템 및 보조적인 기기를 포함할 수 있다. 펌프는 예를 들어 유압 펌프가 될 수 있다. 유압식 무단 변속기(800)의 유압 펌프(810)는 작동유에 의하여 작동될 수 있고 모터(700)의 제어에 의하여 주행 또는 조향이 결정될 수 있다.

도 2를 참조하면, 유압식 무단 변속기(800)는 PWM 신호에 따라 회전 각도가 제어되는 모터(700)에 의하여 유압펌프(810)를 작동시켜 주행 또는 조향을 제어하게 되고 유압모터(820)로 토출되는 작동유의 방향 및 양을 제어하여 유압모터(820)의 회전 방향 및 회전수를 결정하게 된다. 이후 상기 주행 또는 조향 제어에 따라 결정되어진 유압모터(820)의 회전 동력은 다수의 기어를 포함하여 이루어진 콤바인의 동력 전달부(미도시)를 통하여 구동륜에 전달되어 콤바인의 주행 또는 조향을 제어하게 된다.

종래 기계적 연결구조에 의하여 조작 레버의 작동에 따라 기계적으로 유압식 무단 변속기(800)의 주행 또는 조향 각도를 변경시켜 콤바인의 동작을 제어하는 구조에서 많은 이물질들과 먼지 등이 기계적 연결 구조에 부착되어 오동작 또는 기계 파손과 같은 문제점을 발생시켰다. 이에 비하여 본 발명의 제어 방법에 따르면, 유압식 무단 변속기(800)의 주행 또는 조향 각도를 제어부에서 동작 제어명령에 따른 PWM 신호를 입력받은 모터(700)를 이용하여 기계적 연결구조가 아닌 직접 연결에 의한 직접 제어가 이루어지도록 하여 오동작 또는 유지 보수의 관점에 있어서 유리해지도록 한다.

아래에서 유압식 무단 변속기(800)를 동작 제어명령에 따라 콤바인이 좌회전 및 우회전하도록 조향시키는 조향 변속기와 콤바인이 직진 또는 후진하도록 주행시키는 주행 변속기로 나누어 설명하다. 달리 말하면 주행 레버의 작동에 따라 제어부에서 생성되는 동작 제어명령에 의하여 상기 주행 변속기의 주행 제어를 위하여 각도가 변경되도록 모터를 회전시키거나, 조향 레버의 작동에 따라 제어부에서 생성되는 동작 제어명령에 의하여 조향 제어를 위한 각도를 변경시키도록 모터를 회전시키는 과정에 대하여 한다.

도 3a는 본 발명에 따른 주행 및 조향 제어를 위한 제어부의 실시 예를 블록다이어그램으로 도시한 것이다.

도 3a를 참조하면, 제어부(400)는 동작 판단부(410), 동작 제어명령 생성부(420) 및 모터 위치 판단부(430)를 포함한다.

동작 판단부(410)는 조작 레버의 작동에 따른 포텐시오미터의 출력 값과 저장부에 미리 설정되어 있는 조작 레버 상태 값을 비교하여 현재 조작 레버의 작동에 따라 콤바인을 어떻게 동작시킬 것인지 판단하는 기능을 수행한다.

동작 제어명령 생성부(420)는 상기 동작 판단부(410)의 판단 결과 모터의 회전 정도를 결정하고 그에 따라 포텐시오미터의 출력 값과 저장부에 미리 설정되어 있는 각도 변환 값을 비교하여 HST의 주행 또는 조향 제어 각도를 변경시키기 위하여 모터의 회전 정도를 제어하는 동작 제어명령을 생성하여 모터 구동부로 출력하는 기능을 수행한다.

모터 위치 판단부(430)는 모터의 동작에 따른 모터의 위치센서(미도시)에서 출력되는 모터 위치 데이터를 입력받아 모터 위치 데이터와 포텐시오미터의 출력 값을 비교하여 계속적으로 동작 제어 명령을 출력할 것인지 결정하는 기능을 수행한다.

저장부에 미리 설정되어 있는 조작 레버 상태값 및 각도 변환값의 실시 예가 표 1에 제시된다.

주행레버위치	주행 레버 상태값(전압[V])	각도 변환값[도]	주행사반 위치	속도 환산[Km/h]
상향(전진)	DC 2.61 ~ 5	0.8 ~ 18	역방향 회전	0 ~ 18
중앙(중립)	DC 2.39 ~ 2.61	-0.8 ~ 0.8	중앙(정지)	0
하향(후진)	0 ~ 2.39	-0.8 ~ -18	정방향 회전	0 ~ 5

<주행 레버 위치에 대한 저장부에 미리 설정되어 있는 조작 레버 상태 값 및 각도 변환 값의 실시 예>

아래에서 제어부에 의한 제어에 따라 작동되는 본 발명에 따른 제어 장치의 실시 예에 대하여 설명한다.

도 3b는 본 발명에 따른 주행 및 조향 제어를 위한 제어 장치의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3c는 본 발명에 따른 주행 및 조향 제어를 제어 장치의 제어 구조의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3b를 참조하면, 제어 장치는 제어 모터(31), 제어 모터(31)에 의하여 주행 또는 조향이 제어되는 유압 변속기(33), 제어 모터(31)와 유압 변속기(33)를 결합시키는 커플러(32) 및 구동 모터(31)에 연결되어 전기적 신호를 출력시키는 포텐시오미터(35)를 포함할 수 있다.

도 3b의 (가)를 참조하면, 제어 모터(31)의 앞쪽에 체결 부분(311)이 형성되고 그리고 체결 부분(311) 또는 커플러(32)와 결합되는 적절한 위치에 포텐시오미터(35)가 설치될 수 있다. 도 3c에 도시된 것처럼, 주행 레버 또는 조향 레버에 조작에 따라 주행 레버 신호 또는 조향 레버 신호(36a)가 제어 장치(37)로 입력이 되고 제어 장치(37)는 입력 값에 기초하여 제어 모터(31)의 회전각을 결정할 수 있다. 제어 모터(31)는 위에서 이미 설명을 한 것처럼 BLDC 모터가 될 수 있다. 다른 한편으로 HST와 같은 유압 변속기(33)의 한쪽에 결합 부분(331)이 형성될 수 있다. 커플러(32)는 체결 부분(311)과 결합 부분(331)에 대응되는 대응 체결 부분(321) 및 대응 결합 부분(322)을 가질 수 있다. 커플러(32)는 제어 모터(31)의 회전각을 직접적으로 유압 변속기(33)에 전달할 수 있는 임의의 구조를 가질 수 있다. 제어 모터(31)의 회전각이 커플러(32)를 통하여 직접 HST와 같은 유압 변속기(33)에 전달되도록 하는 것은 제어가 용이하도록 하면 반응 속도가 빨라지고 그리고 조작이 용이하도록 한다는 이점을 가진다.

제어 모터(31)의 동력이 커플러(32)를 통하여 유압 변속기(33)로 전달될 수 있도록 하기 위하여 제어 모터(31)와 커플러(32)는 기어에 의하여 연결될 수 있다. 예를 들어 대응 체결 부분(321)의 내부 및 제어 모터의 체결 부분(311)이 기어에 의하여 서로 연결될 수 있다. 기어에 의하여 제어 모터(31)와 커플러(32)가 서로 연결되면 포텐시오미터(35)는 예를 들어 결합된 부분의 외부에 적절하게 설치될 수 있다. 제어 모터(31), 커플러(32) 및 유압 변속기(33)는 다양한 방법으로 연결될 수 있고 그리고 포텐시오미터(35)는 제어 모터(31)의 회전각을 측정할 수 있는 적절한 위치에 설치될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

도 3b의 (나) 및 도 3b의 (다)는 각각 제어 모터(31)가 직접 유압 변속기(33)에 연결되는 실시 예 및 제어 모터(31)가 링크(34)를 매개로 하여 HST와 같은 유압 변속기(33)에 전달되는 실시 예를 도시한 것이다. 도 3의 (나)에 제시된 구조는 제어 모터(31)에 의하여 유압 변속기(33)의 주행 또는 조향이 직접 제어될 수 있다. 이에 비하여 도 3b의 (다)에 제시된 구조는 제어 모터 또는 다른 제어 수단이 링크(34) 및 조인트((32a)를 통하여 유압 변속기(33)의 주행 또는 조향을 제어하게 된다. 링크(34) 또는 조인트(32a)는 기계적 연결 수단이 될 수 있고 제어 모터 또는 제어 수단은 각각 서로 다른 위치(L1, L2, L3)로 이동되면서 링크(34) 및 조인트(32a)를 통하여 유압 변속기(33)의 주행 또는 조향을 제어하게 된다. 이와 같이 링크(34) 및 조인트(32a)를 경유하게 되며 연결 오차가 발생되면서 반응 속도가 느리게 되고 유지 또는 보수를 위한 비용이 증가될 수 있다는 단점을 가진다. 아울러 링크(34)의 이동을 고려해야 하므로 제어 프로그램이 복잡해진다는 단점을 가진다.

도 3c를 참조하면, 주행 레버 신호(36a), 부-변속 레버 신호(36b), 우-차속 펄스 신호와 좌-차속 펄스 신호(36c) 및 조향 좌/우측 미세 조정 신호(36d)는 각각의 조정 레버 또는 스위치의 조작에 따라 제어기(37)로 전달될 수 있다. 제어기(37)는 제어 모터(31)에 제어신호를 전달하게 되고 이에 따라 유압 변속기(33)에 커플러를 통하여 직접 연결된 제어 모터(31)의 제어에 따라 조향 및 주행 제어가 이루어진다. 제어 모터(31)의 회전각은 포텐시오미터와 같은 장치를 통하여 되먹임 회로를 이용하여 위치 제어(39)를 위하여 제어기(37)로 되먹임이 될 수 있다. 제어 모터(31)에 의한 유압 변속기(33)의 직접 제어는 되먹임 회로를 통한 위치 제어(39)가 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. 제어기(37)는 필요에 따라 차속 펄스 신호와 사이드/조향 브레이크 솔 출력(38)을 할 수 있다.

위에서 설명을 한 것처럼, 본 발명에 따른 제어 장치에서 제어 모터(31)에 의하여 유압 변속 기(33)가 직접 제어되는 것에 의하여 콤바인의 주행 또는 조향의 조절이 용이하고 이와 동시에 되먹임 회로를 이용한 위치 제어가 정밀해 질 수 있다는 장점을 가진다.

아래에서 본 발명에 따른 제어 장치에 의하여 유압 변속기가 제어되는 과정에 대하여 설명된다.

도 4는 본 발명에 따른 제어 장치에서 주행 제어 방법에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.

도 4의 (a)는 주행 레버 조작과 매칭되는 각도 변환 값, 도 4의 (b)는 주행 레버 조작에 따른 주행 레버 상태 값, 도 4의 (c)는 주행 레버 동작에 따라 HST 또는 유압 변속기를 어느 방향으로 회전시킬지 결정에 따른 모터의 회전 방향 그리고 도 4의 (d)는 주행 레버 상태 값에 따른 주행 속도를 각각 나타내는 그래프를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 것처럼, 주행 레버의 위치 조작에 따라 제어부는 입력되는 주행 레버 신호 값의 크기와 저장부에 미리 설정되어 있는 주행 레버 상태 값, 각도 변환 값, HST의 위치 및 속도 환산에 대한 룩업 테이블(LOOK UP TABLE) 각각의 설정 값을 비교 및 판단하여 콤바인의 전진 및 후진을 제어할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 제어 장치에서 주행 제어 과정에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 주행 레버를 조작하여 신호 값이 입력되면 제어부는 포텐시오미터로부터 주행 레버의 동작 위치에 따라 전압 값과 같은 주행 레버 신호 값을 입력받는다(S51). 이후 제어부는 입력받은 주행 레버 신호 값과 저장부에 미리 저장되어 있는 주행 레버 상태 값을 비교하여 주행 레버 신호 값이 주행 레버 상태 값(예를 들어 2.61V)보다 큰 경우(S52) 콤바인을 전진시키기 위한 전진 동작 제어명령을 생성한다(S53). 여기서 상기 전진 동작 제어명령은 입력받은 주행 레버 신호 값의 크기에 따라 표 1의 룩업 테이블(LOOK UP TABLE)의 각도 변환 값를 참고하여 HST를 어느 방향으로 얼마만큼 회전시킬지를 결정한다. 이후 제어부는 상기 전진 동작 제어명령에 따라 PWM 신호를 생성하여 모터로 출력하여 모터 구동에 따른 HST의 회전 방향 및 회전량을 제어하게 된다(S56). 한편 제어부는 입력받은 주행 레버 신호 값과 저장부에 미리 저장되어 있는 주행 레버 상태 값을 비교하여 상기 주행 레버 신호 값이 상기 주행 레버 상태 값(예를 들어 2.61V)보다 작은 경우(S54) 콤바인을 후진시키기 위한 후진 동작 제어명령을 생성하여(S55) 모터를 제어하기 위한 PWM 신호를 출력(S56)할 수 있다.

마지막으로 제어부는 모터의 동작에 따른 모터의 위치센서에서 출력되는 모터 위치 데이터를 입력받아 상기 모터 위치 데이터와 입력받은 주행 레버 신호 값과 비교하여 계속적으로 PWM 신호를 출력할 것인지 판단한다(S57). 즉 주행 레버 신호 값과 상기 모터 위치 데이터가 일치하는 경우, 주행 사반이 제어하려고 하는 위치에 있다고 판단하고 PWM 신호 출력을 정지한다.

표 2는 조향 레버 위치에 따른 저장부에 미리 설정되어 있는 조작 레버 상태 값 및 각도 변환 값을 예시한 것이다.

조향 레버위치	조향 레버 상태값(전압[V])	각도 변환값[도]	조향사반 위치
상향(우회전)	DC 2.61 ~ 5	0.8 ~ 18	역방향 회전
중앙(중립)	DC 2.39 ~ 2.61	-0.8 ~ 0.8	중앙(정지)
하향(좌회전)	0 ~ 2.39	-0.8 ~ -18	정방향 회전

아래에서 모터를 이용하여 HST의 회전을 제어함으로써 콤바인을 동작시키는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 제어 장치에서 조향 제어 방법에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.

도 6의 (a)는 조향 레버 조작과 매칭되는 각도 변환 값, 도 6의 (b)는 조향 레버 조작에 따른 조향 레버 상태 값, 도 6의 (c)는 조향 레버 동작에 따라 HST를 어느 방향으로 회전시킬지 결정에 따른 모터의 회전 방향 그리고 도 6의 (d)는 조향 레버 상태 값에 따른 콤바인의 회전을 나타내는 그래프를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 것처럼, 조향 레버의 위치 조작에 따라 제어부는 입력되는 조향 레버 신호 값의 크기와 저장부에 미리 설정되어 있는 조향 레버 상태 값, 각도 변환 값, 조향 HST 및 속도 환산에 대한 룩업 테이블(LOOK UP TABLE) 각각의 설정 값을 비교 및 판단하여 콤바인의 우회전 및 좌회전을 제어할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 제어 장치에서 조향 제어 과정에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.

도 7에 도시된 것처럼, 조향 레버를 조작하여 동작시키면, 제어부는 포텐시오미터로부터 조향 레버의 동작 위치에 따라 예를 들어 전압 값과 같은 조향 레버 신호 값을 입력받는다(S71). 이후 제어부는 입력받은 조향 레버 신호 값과 저장부에 미리 저장되어 있는 조향 레버 상태 값을 비교하여 상기 조향 레버 신호 값이 상기 조향 레버 상태 값(예를 들어 2.61V)보다 큰 경우(S72) 콤바인을 우회전시키기 위한 우회전 동작 제어명령을 생성한다(S73). 우회전 동작 제어명령은 입력받은 조향 레버 신호 값의 크기에 따라 상기 표 2의 룩업 테이블(LOOK UP TABLE)의 각도 변환 값를 참고하여 HST를 어느 방향으로 얼마만큼 회전시킬지를 결정한다. 이후 제어부는 상기 우회전 동작 제어명령에 따라 PWM 신호를 생성하여 모터로 출력하여 모터 구동에 따른 상기 HST의 회전 방향 및 회전량을 제어하게 된다(S76). 한편 제어부는 입력받은 조향 레버 신호 값과 저장부에 미리 저장되어 있는 조향 레버 상태 값을 비교하여 상기 조향 레버 신호 값이 상기 조향 레버 상태 값(예를 들어 2.61V)보다 작은 경우(S74) 콤바인을 좌회전시키기 위한 좌회전 동작 제어명령을 생성하여(S75) 모터를 제어하기 위한 PWM 신호를 출력(S76)할 수 있다.

마지막으로 제어부는 모터의 동작에 따른 모터의 위치센서에서 출력되는 모터 위치 데이터를 입력받아 상기 모터 위치 데이터와 입력받은 조향 레버 신호 값과 비교하여 계속적으로 PWM 신호를 출력할 것인지 판단한다(S77). 즉 조향 레버 신호 값과 상기 모터 위치 데이터가 일치하는 경우, HST를 제어하려고 하는 위치에 있다고 판단하고 PWM 신호 출력을 정지한다.

도 8은 본 발명에 따른 제어 장치에서 조향 레버 조작에 따른 차속제어 과정에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.

콤바인은 주행시에 항상 콤바인의 좌측궤도 및 우측궤도의 속도를 속도센서(도1의 110참조)를 통하여 감지하고 있으며, 속도를 감지하고 있는 상태에서 콤바인의 회전을 담당하는 조향 레버의 작동에 따라 콤바인이 좌회전 또는 우회전하는 경우, 좌측궤도 및 우측궤도의 속도를 백업(BACK-UP)한다. 콤바인 회전시 회전방향의 궤도는 속도가 감소하는 반면 회전 반대 방향의 궤도는 속도가 증가하게 된다. 콤바인의 차속을 제어하기 위하여 제어부는 콤바인이 주행 중 조향 레버의 조작이 있을 경우, 이에 따라 콤바인을 회전하기 위하여 HST를 회전시켜 콤바인 회전에 따른 좌측궤도 또는 우측궤도의 속도를 제어하며, 콤바인의 회전이 끝났을 때 주행 사반을 회전시켜 상기 백업된 속도로 콤바인이 주행하도록 제어한다.

도 8을 참조하면, 먼저 제어부는 콤바인이 주행 중일 경우, 콤바인의 좌측궤도 및 우측궤도의 속도를 속도센서를 통하여 입력받아 감지하고 있다. 이후 제어부는 조향 레버 조작에 따라 조향 레버 신호 값을 입력받는 경우(S811), 현재 콤바인의 주행속도가 미리 설정된 기준속도(예를 들어 10Km/h)보다 큰 경우(S812), 현재 콤바인의 주행속도를 백업한다(S813). 다음으로 상기 입력받은 조향 레버 신호 값이 상기 조향 레버 상태 값(예를 들어, 2.61V)보다 큰 경우(S814), 콤바인을 우회전시키기 위한 우회전 동작 제어명령에 따라 PWM 신호를 생성하여 모터로 출력하여 모터 구동에 따른 상기 HST의 회전 방향 및 회전량을 제어하게 된다(S815,S816). 이후 제어부는 모터의 동작에 따른 모터의 위치센서에서 출력되는 모터 위치 데이터를 입력받아 상기 모터 위치 데이터와 입력받은 조향 레버 신호 값이 일치할 때까지 PWM 신호를 모터로 출력하여 조향 레버의 조작에 따른 콤바인의 우회전을 종료하게 된다.

한편 상기 입력받은 조향 레버 신호 값이 상기 조향 레버 상태 값(예를 들어 2.61V)보다 작은 경우(S824), 콤바인을 좌회전시키기 위한 좌회전 동작 제어명령에 따라 PWM 신호를 생성하여 모터로 출력하여 모터 구동에 따른 상기 HST의 회전 방향 및 회전량을 제어하게 된다(S825,S826). 이후 제어부는 모터의 동작에 따른 모터의 위치센서에서 출력되는 모터 위치 데이터를 입력받아 상기 모터 위치 데이터와 입력받은 조향 레버 신호값이 일치할 때까지 PWM 신호를 모터로 출력함으로써 조향 레버의 조작에 따른 콤바인의 좌회전을 종료하게 된다.

다음으로 제어부는 조향 레버가 중립에 있다고 판단되는 경우(S818), 현재 입력되는 좌측궤도 및 우측궤도 속도 값이 상기 백업된 콤바인의 주행속도를 비교하여 콤바인이 백업된 주행속도에 도달할 때까지 HST를 회전시키기 위하여 PWM 신호를 모터로 출력한다(S819, S830).

따라서 제어부는 모터를 이용하여 조향 HST 및 주행 HST를 회전시킴으로써 간편하게 주행 중 콤바인을 회전시킨 후, 다시 최초 주행속도로 주행하는 콤바인 차속제어를 수행할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 제어 장치에서 스핀-턴의 제어 방법에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.

스핀-턴 제어는 콤바인이 정지 상태 또는 수 Km/h이하에서 360도 회전을 위한 제어를 말한다. 도 9를 참조하면, 콤바인의 스핀-턴의 동작 제어는 스핀-턴 스위치(도1의 120참조) 입력과 조향 레버 조작에 따른 각도 변환 값이 ±15도 이상일 경우 제어부의 동작 제어명령에 따른 PWM 신호가 모터로 입력됨으로써 실현될 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 제어 장치에서 스핀-턴 제어 과정에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.

도 10을 참조하면, 제어부는 스핀-턴 신호를 입력받은 후 현재 콤바인의 주행속도가 미리 설정된 기준속도(예를 들어, 5Km/h)보다 작은지를 판단한다(S10, S11). 제어부는 주행속도가 미리 설정된 기준속도(예를 들어, 5Km/h)보다 작고, 조향 레버 조작에 따른 각도 변환 값이 15도 이상인 경우(S12), 콤바인을 오른쪽 방향으로 스핀-턴을 하기 위한 오른쪽 스핀-턴 동작 제어명령에 따라 PWM 신호를 생성하여 모터로 출력하여 모터 구동에 따른 HST의 회전 방향을 제어하게 된다(S13,S14). 제어부는 오른쪽 스핀-턴 동작 제어명령에 따른 PWM 신호를 조향 레버 조작에 따른 각도 변환값과 모터 위치 데이터 값이 일치할 때까지 모터로 출력하여 콤바인의 오른쪽 스핀-턴 제어를 수행할 수 있다(S15).

한편 제어부는 주행속도가 미리 설정된 기준속도(예를 들어, 5Km/h)보다 작고, 조향 레버 조작에 따른 각도 변환값이 -15도 이하인 경우(S22), 콤바인을 왼쪽 방향으로 스핀-턴하기 위한 왼쪽 스핀-턴 동작 제어명령에 따라 PWM 신호를 생성하여 모터로 출력하여 모터 구동에 따른 상기 HST의 회전 방향을 제어하게 된다(S23,S24). 제어부는 왼쪽 스핀-턴 동작 제어명령에 따른 PWM 신호를 조향 레버 조작에 따른 각도 변환-값과 모터 위치 데이터값이 일치할 때까지 모터로 출력하여 콤바인의 왼쪽 스핀-턴 제어를 수행할 수 있다(S25).

본 발명에 따른 제어 장치는 모터를 HST에 직접 연결하여 주행 및 조향을 제어하는 것에 의하여 제어 오차를 감소시키면서 제어 반응이 빨라질 수 있다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 제어 장치는 HST의 직접 제어로 인하여 콤바인의 작동이 용이하여 작업 능률이 향상될 수 있다는 이점을 가진다. 아울러 본 발명에 따른 제어 장치는 제어 관리 프로그램을 용이하게 만들 수 있어 유지 및 보수가 용이하다는 장점을 가진다.

위에서 본 발명은 실시 예를 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 첨부된 청구 범위와 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 조작 레버 110 : 속도센서
120 : 스핀턴 스위치 200 : 포텐셔미터
300 : A/D변환부 400 : 제어부
410 : 동작 판단부 420 : 동작 제어 명령 생성부
430 : 모터 위치 판단부 500 : 저장부
600 : 모터 구동부 700 : 모터
800 : 무변속 유압 변속기 810 : 유압펌프
811 : 주행 또는 조향 사반 820 : 유압모터
1000 : 동작 제어장치
31: 제어 모터 32a: 조인트
33:유압 변속기 34: 링크
36a: 조향 레버 신호 36b: 부-변속 레버 신호
36c: 우-차속 펄스 신호 및 좌-차속 펄스 신호 36d: 조향 좌/우측 미세 조정 신호 37: 제어기 39:위치 제어

Claims (7)

1. 제어부(400);
   주행 동작 또는 조향 동작을 조작하는 레버(100);
   조작 레버(100)의 기계적 변위를 전기적 신호로 변환하여 제어부(400)로 전달하는 포텐시오미터;
   포텐시오미터로부터 출력된 신호를 변환하는 A/D(아날로그/디지털) 변환부(300);
   앞쪽에 체결 부분(311)이 형성되고 위치센서(35)를 가진 제어 모터(31);
   조작 레버(100)의 위치 변경에 따라 모터(31)를 제어하기 위한 기본 명령 코드, 관련 프로그램 및 관련 데이터가 저장되는 저장부(500);
   한쪽 부분에 결합 부분(331)이 형성된 유압 변속기(33); 및
   체결 부분(311)과 결합 부분(331)에 대응되는 대응 체결 부분(321) 및 대응 결합 부분(322)을 가진 커플러(32)를 포함하고,
   상기 제어부(400)는 A/D 변환부(300)로부터 입력되는 포텐시오미터의 출력 신호와 저장부(500)에 미리 설정되어 있는 조작 레버(100) 상태 값을 비교 및 판단하여 현재 조작 레버(100)의 위치를 감지하여 동작 제어 명령을 생성하고, 유압 변속기(33)의 제어를 위한 상기 제어 모터(31)의 회전 각도는 동작 제어명령에 따른 펄스폭 변조(PWM) 신호에 의하여 제어되고 그리고 상기 커플러(32)는 제어 모터(31)의 회전각을 기계적 연결 수단을 경유하지 않고 직접적으로 유압 변속기(33)에 전달하는 것을 특징으로 하는 콤바인의 주행 및 조향 제어를 위한 제어 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서. 모터는 BLDC 모터가 되는 것을 특징으로 하는 콤바인의 주행 및 조향 제어를 위한 제어 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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