KR20010053626A - 스키드 스티어 로더의 전자 제어 장치용 손/발 셀렉터 - Google Patents

Abstract

제어 시스템(42)은 스키드 스티어 로더(10)의 유압 실린더의 작동을 제어한다. 이 제어 시스템(42)은 작업자에 의해 가동 가능한 가동 요소(44, 45)를 포함한다. 이 가동 요소(44, 45)에 위치 센서(46, 51)가 결합되어 가동 요소(44, 45)의 위치를 알리는 위치 신호를 제공한다. 이 위치 센서(46, 51)에 컨트롤러(48)가 결합되어 상기 위치 신호를 수신하고, 이 위치 신호에 기초하여 제어 신호를 제공한다. 밸브 스풀(52)은 유압 실린더(54)에 대한 유압 유체의 유량을 제어한다. 컨트롤러(48) 및 밸브 스풀(52)에 액츄에이터(50)가 결합되어 컨트롤러(48)로부터의 제어 신호에 응답하여 밸브 스풀(52)을 이동시킨다.

Description

스키드 스티어 로더의 전자 제어 장치용 손/발 셀렉터{HAND/FOOT SELECTOR FOR ELECTRONIC CONTROLS ON A SKID STEER LOADER}

스키드 스티어 로더(skid steer loader)와 같은 동력 기계는 통상적으로 조종실 또는 작동실을 지지하는 프레임과, 다음으로 버킷(bucket)과 같은 작업 도구를 지지하는 가동 승강 아암을 구비한다. 이 가동 승강 아암은 스키드 스티어 로더의 프레임에 선회 가능하게 결합되어, 일반적으로 유압 실린더인 동력 액츄에이터를 통해 동력을 전달받는다. 게다가, 작업 도구는 승강 아암에 결합되고, 또한 유압 실린더인 하나 이상의 추가의 동력 액츄에이터에 의해 동력을 전달받는다. 스키드 스티어 로더를 조작하는 작업자는 승강 아암에 결합된 유압 실린더와 작업 도구에 결합된 유압 실린더를 작동시킴으로써 승강 아암을 승강시켜 작업 도구를 조작한다. 승강 아암 및 작업 도구의 조작은 통상적으로 기계 링크 장치(linkage)에 의해 유압 실린더의 작동을 제어하는 밸브 (또는 밸브 스풀)에 부착되어 있는 푸트 페달(foot pedal) 또는 손 제어 장치를 수동 조작함으로써 달성된다.

또한, 스키드 스티어 로더는 통상적으로 유압 펌프를 구동시키는 엔진을 구비하고 있다. 이 유압 펌프는 스키드 스티어 로더를 동력으로 이동시키는 유압 견인 원동기에 동력을 공급한다. 이 견인 원동기는 통상적으로 체인 드라이브와 같은 구동 기구를 통해 휠에 결합된다. 스키드 스티어 로더의 양측에 있는 휠 세트를 구동시키는 견인 원동기를 제어하기 위해 전후로 움직일 수 있는 한 쌍의 조향 레버가 작업자용 작동실에 설치되어 있는 것이 일반적이다. 이 조향 레버를 조작함으로써, 작업자는 스키드 스티어 로더를 조종해서 이 로더의 전후 주행 방향을 제어할 수 있다.

또한, 스키드 스티어 로더의 작업자용 작동실에 있는 조향 레버에는 복수의 버튼 또는 작동 스위치를 지지하는 손잡이(hand grip)가 마련되어 있는 것이 통상적이다. 이 스위치는 작업자에 의해 작동될 수 있고, 어떤 기능을 수행하도록 되어 있다.

본 발명은 동력 기계에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 전자 제어 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스키드 스티어 로더의 측면도이다.

도 2A-2C는 본 발명에 따른 제어 시스템에 대한 다수의 실시예의 블럭도이다.

도 3A 및 3B는 본 발명의 일 실시예에 따른 손잡이 조립체를 예시한다.

도 4A, 4B, 4C, 4D 및 4E는 본 발명에 따른 손잡이 조립체의 일부분에 대한 측단면도이다.

도 4F, 4G 및 4H는 저항 센서 구성에 대한 바람직한 일 실시예를 예시한다.

도 5A, 5B 및 5C는 본 발명에 따른 손잡이 조립체의 일부분의 작동을 예시하는 측면도이다.

도 6A 및 6B는 본 발명에 따른 제어 밴드 조정 관계를 예시한다.

도 7은 본 발명에 따른 손잡이 조립체의 제2 실시예이다.

도 8A 및 8B는 본 발명에 따른 밸브 스풀 위치 센서의 바람직한 실시예를 예시한다.

도 9A 및 9B는 본 발명에 따른 손잡이 조립체의 다른 실시예에 대한 사시도 및 측면도이다.

제어 시스템은 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동을 제어한다. 이 제어 시스템은 푸트 페달 또는 손잡이와 같은 2개 이상의 가동 요소를 포함한다. 이 가동 요소에 위치 센서가 결합되어 가동 요소의 위치를 알리는 위치 신호를 제공한다. 이 가동 요소 가운데 하나늘 선택하기 위해 셀렉터가 사용자에 의해 작동될 수 있다. 이 위치 센서에 컨트롤러가 결합되어 상기 가동 요소 위치 신호를 수신하고, 상기 가동 요소 가운데 선택된 하나에 기초하여 제어 신호를 제공한다. 밸브 스풀이 유압 실린더에 대한 유압 유체의 유량을 제어한다. 컨트롤러 및 밸브 스풀에 액츄에이터가 결합되어 컨트롤러로부터의 제어 신호에 응답하여 밸브 스풀을 이동시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 스키드 스티어 로더(10)의 측면도이다. 이 스키드 스티어 로더(10)는 휠(14)에 의해 지지되는 프레임(12)을 포함한다. 이 프레임(12)은 또한 작업자용 작동실을 형성하는 운전실(16)을 지지하며, 이 운전실은 작업자가 앉아서 스키드 스티어 로더(10)를 제어하는 좌석(19)을 실질적으로 에워싼다. 이 운전실(16)의 전면에는 좌석 바아(21)가 선회 가능하게 결합되어 있다. 작업자가 좌석(19)에 앉은 경우, 이때 작업자는 (도 1에 은선으로 도시된) 상승 위치에서 도 1에 도시된 하강 위치로 좌석 바아(21)를 선회시킨다.

이 운전실(16) 내부에는 (도 1에 단지 하나만 도시되어 있는) 한 쌍의 조향 레버(23)가 장착된다. 작업자는 레버(23)를 조작해서 스키드 스티어 로더(10)의 전후방 운동을 제어함으로써 스키드 스티어 로더(10)를 조종한다.

승강 아암(17)이 (도 1에는 하나만 도시되어 있으며, 나머지는 로더(10)의 반대측에 동일하게 배치되어 있는) 선회점(20)에서 프레임(12)에 결합된다. 한 쌍의 유압 실린더(22)(도 1에 단지 하나만이 도시되어 있음)가 선회점(24)에서 프레임(12)에, 그리고 선회점(26)에서 승강 아암(17)에 선회 가능하게 결합된다. 이 승강 아암(17)은 작업 도구, 이 실시예의 경우 버킷(28)에 결합된다. 상기 승강 아암(17)은 선회점(30)에서 버킷(28)에 선회 가능하게 결합된다. 이 외에도, 다른 유압 실린더(32)가 선회점(34)에서 승강 아암(17)에, 그리고 선회점(36)에서 버킷(28)에 선회 가능하게 결합된다. 단지 하나의 실린더(32)가 도시되어 있지만, 원하는 어떤 수의 실린더도 버킷(28) 또는 다른 어떤 적합한 도구를 작동시키는 데에 이용될 수 있다는 것도 이해될 것이다.

운전실(16)에 있는 작업자는 유압 실린더(22, 32)를 선택적으로 작동시킴으로써 승강 아암(17) 및 버킷(28)을 조작한다. 종래의 스키드 스티어 로더에 있어서, 그와 같은 작동은 운전실(16)의 푸트 페달의 조작에 의해, 또는 운전실(16)의 손잡이의 작동에 의해 달성되며, 이들 모두는 기계 링크 장치에 의해 실린더(22, 32)의 작동을 제어하는 밸브 (또는 밸브 스풀)에 부착되어 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 이러한 작동은 조향 레버(23)의 손잡이 또는 푸트 페달과 같은 가동 요소를 이동시키고, 이 가동 요소의 이동에 기초하여 실린더(22, 32)의 운동을 전자적으로 제어함으로써 달성된다.

유압 실린더(22)를 작동시켜 이 유압 실린더(22)의 길이를 증가시킴으로써, 작업자는 승강 아암(17)을 이동시키고, 그 결과 버킷(28)은 대체로 수직 방향인 화살표(38)로 표시된 방향으로 상향 이동된다. 이와 반대로, 작업자가 실린더(22)를 조작해서 그 길이를 감소시키는 경우, 버킷(28)은 도 1에 도시된 위치에서 대체로 수직 방향으로 하향 이동된다.

또한, 작업자가 실린더(32)를 작동시킴으로써 버킷(28)을 조작할 수 있다. 또한, 이것은 [레버(23) 가운데 하나의 손잡이 또는 푸트 페달과 같은] 가동 요소를 선회시키고, 이 요소의 이동에 기초하여 실린더(32)를 전자적으로 제어함으로써 이루어지는 것이 바람직하다. 작업자가 실린더(32)의 길이를 증가시키면, 버킷(28)은 선회점(30)을 중심으로 전방으로 경사진다. 이와는 반대로, 작업자가 실린더(32)의 길이를 감소시키면, 버킷(28)은 선회점(30)을 중심으로 후방으로 경사진다. 이 경사 방향은 대체로 화살표(40)로 표시된 원호형 경로를 따른다.

시스템 블럭도

1. 제어 시스템(42)

도 2A는 본 발명에 따른 제어 시스템(42)의 작동을 더 잘 예시하고 있는 블럭도이다. 이 제어 시스템(42)은 손잡이 조립체(44), 푸트 페달 조립체(45) 또는 다른 적합한 가동 요소와 같은 작업자용 가동 요소를 포함한다. 또한, 제어 시스템(42)은 위치 센서(46), 컨트롤러(48), 액츄에이터(50), 밸브 스풀(52) 및 유압 실린더(42)를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 제어 시스템(42)은 또한 복수의 센서(60), 오퍼레이터 인터페이스(62) 및 인터페이스 컨트롤러(64)를 포함하는 인터페이스 제어 시스템(58)에 결합된다.

본 발명은 어떤 적합한 작업자용 가동 요소를 이용하여 실시될 수 있다는 것을 주의해야 한다. 또한, 유압 실린더를 원하는 만큼 이동시키기 위해 가동 손잡이(44) 및 푸트 페달(45)과 같은 요소를 조합시킬 수 있다. 도 2A에 도시된 실시예는 추가의 위치 센서(46′), 추가의 액츄에이터(50′), 추가의 밸브 스풀(52′) 및 추가의 유압 실린더(54′)를 포함한다. 그와 같은 가동 요소들은 복수의 다른 실린더를 이동시키는 데에 이용될 수 있다. 또한, 2개 이상의 다른 가동 요소가 단일의 실린더를 이동시키는 데에 이용 가능한 선택 요소로서 제공될 수 있다. 후자의 경우에는 [셀렉터 스위치(47, 49)와 같은] 스위치가 마련됨으로써, 작업자는 작업자 입력 기구로서 원하는 특정 가동 요소를 선택할 수 있게 된다. 명료성을 위해, 본 명세서는 단지 손잡이 조립체(44)에 대해서만 설명된다. 유사한 조립체가 푸트 페달 또는 다른 가동 요소와 함께 이용될 수 있다는 것도 인식되어야 한다.

손잡이 조립체(44)는 로더(10)의 조향 레버(23) 가운데 하나에 선회 가능하게 장착되는 것이 바람직하다. 이 손잡이는 조향 레버(23)의 이동 방향에 대해 실질적으로 직교하는 평면에 위치하는 방향으로 선회되도록 장착되는 것이 바람직하다. 위치 센서(46)는 바람직한 일 실시예에 따르면 전위차계 또는 저항 스트립형 위치 센서이다. 손잡이 조립체(44)가 선회됨에 따라, 위치 센서(46)는 손잡이 조립체(44)의 이동을 감지해서 손잡이 조립체(44)의 위치를 알리는 위치 신호를 발생시킨다.

컨트롤러(48)는 디지털 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 컴퓨터인 것이 바람직하며, 위치 센서(46)로부터 위치 신호를 수신한다. 이 위치 신호에 응답하여, 컨트롤러(48)는 제어 신호를 액츄에이터(50)로 송신한다.

이 액츄에이터(50)는 바람직하게는 적합한 링크 장치에 의해 밸브 스풀(52)에 결합되는 리니어 액츄에이터(linear actuator)이다. 컨트롤러(48)로부터 송신되는 제어 신호에 응답하여, 액츄에이터(50)는 밸브 스풀(52)을 원하는 방향으로 이동시킨다. 이 액츄에이터(50)는 또한 이에 의해 작동되는 밸브 또는 스풀(52)과 일체로 형성되는 액츄에이터와 같은 어떤 적합한 액츄에이터로 될 수 있다는 것에 유의해야만 한다. 스풀(52)의 이동에 대한 정확한 방식은 본 발명의 진보성에 결정적이지는 않다. 밸브 스풀(52)은 유압 실린더(54)에 결합되어, 이 유압 실린더(54)에 대한 유압 유체의 유량을 액츄에이터(50)의 출력 신호에 따라 제어한다. 바람직한 실시예에 있어서, 유압 실린더(54)는 유압 실린더(22, 32) 가운데 하나이다. 따라서, 제어 시스템(42)은 손잡이 조립체(44)의 선회 운동에 기초하여 승강 및 경사용 실린더(22, 32)를 조작한다.

또한, 컨트롤러(48)는 밸브 스풀(52)의 위치를 알리는 피드백 신호를 수신한다. 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(48)는 액츄에이터(50)의 위치를 알리는 액츄에이터(50)의 피드백 신호를 수신한다. 이 신호는 다음에 밸브 스풀(52)의 위치를 알린다. 다른 실시예에 있어서, 컨트롤러(48)는 밸브 스풀(52)의 위치를 직접적으로 알리는 밸브 스풀(52)의 피드백 신호를 수신한다. 액츄에이터(50) 및 밸브 스풀(52) 가운데 어느 하나로부터 피드백 신호를 수신하는 즉시, 컨트롤러(48)는 밸브 스풀(52)의 실제 위치를 손잡이 조립체(44)의 목표 또는 입력 위치와 비교해서 필요한 조정을 행한다. 따라서, 컨트롤러(48)는 폐루프 방식으로 작동한다. 이러한 공정은 이후 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 2B는 본 발명의 일 태양에 따른 제어 시스템(42)의 다른 실시예에 대한 블럭도이다. 도 2B에 도시된 다수의 블럭은 도 2A에 도시된 블럭과 유사하고, 유사하게 도면 부호가 부여되어 있다. 그러나, 도 2A에 예시된 바와 같이 단일의 위치 센서(46)를 구비하는 대신, 도 2B는 손잡이(44) 및 푸트 페달(45)과 접속된 위치 센서가 개별의 2개의 위치 센서(46, 51)로 될 수 있다는 것을 예시하고 있다. 게다가, 위치 센서의 상류에 스위치 조립체를 구비하는 것보다는, 도 2B는 위치 센서와 컨트롤러(48) 사이에 셀렉터(selector; 53)가 설치된다는 것을 예시하고 있다. 예시된 일 실시예에 있어서, 셀렉터(53)는 로더의 작동실 내부의 어떤 적합한 장소에, 손잡이에, 또는 계기판에 장착되는 전자 스위치이며, 따라서 작업자는 셀렉터에 쉽게 접근할 수 있다. 물론, 셀렉터(53)는 키 패드(keypad)의 입력 버튼, 감촉 스크린의 입력부, 선택된 입력 장치를 변경하여 이 장치를 각각 작동시키는 토글 스위치(toggle switch), 계기판의 회전 스위치, 누름 버튼(depressible button) 등과 같은 어떤 수의 다른 부품으로 될 수 있다. 작업자는 위치 센서(46) 또는 위치 센서(51)로부터의 위치 신호 가운데 하나를 선택해서, 이 위치 센서 신호를 컨트롤러(48)로 송신하는 셀렉터(53)에 입력 신호를 제공한다. 선택적으로, 셀렉터(53)는 (도 2B에는 예시되어 있지 않은) 시각 표시 장치 또는 특정 입력 장치[손잡이(44) 또는 푸트 페달(45)]을 현재 선택하는 사용자에게 알리는 오퍼레이터 인터페이스(62)에 출력 신호를 제공할 수 있다.

도 2C는 본 발명의 일 태양에 따른 제어 시스템(42)의 다른 실시예를 예시한다. 도 2C에 도시된 다수의 블럭은 도 2A 및 도 2B에 도시된 블럭과 유사하고, 유사하게 도면 부호가 부여되어 있다. 그러나, 도 2C는 위치 센서(46, 51)로부터의 신호는 [접속 메모리(57)와 함께 도시되는] 컨트롤러(48)에 대한 입력 신호로서 제공될 수 있다는 것을 예시하고 있다. 이 외에도, 셀렉터(55)는 컨트롤러(48)에 출력 신로를 제공하는 것으로 도시되어 있다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 셀렉터(55)는 (전술한 셀렉터와 같은) 어떤 적합한 오퍼레이터 입력 장치이고, 오퍼레이터 입력 신호를 수신하여 이 입력 신호를 알리는 출력 신호를 제공한다. 일 실시예에 있어서, 셀렉터(55)는 또한 시각 표시 부품에 출력 신호를 송신한다.

따라서, 오퍼레이터는 손잡이(44) 및 푸트 페달(45) 가운데 원하는 하나를 알리면서도 밸브 스풀(52)의 조작을 위해 사용자에 의해 요구되는 셀렉터(55)에 입력 신호를 송신한다. 이 신호는 컨트롤러(48)에 제공된다. 그 후, 컨트롤러(48)는 적합한 위치 센서로부터의 선택된 신호에 기초하여 액츄에이터 또는 밸브 스풀(52)을 제어하지만, 다른 위치 센서로부터의 위치 신호는 그대로 무시한다. 오퍼레이터 입력 장치[손잡이(44) 또는 푸트 페달(45)] 가운데 나머지를 선택하는 셀렉터(55)에 오퍼레이터가 입력 신호를 재차 제공하는 경우, 컨트롤러(48)는 새롭게 선택된 입력 장치에 기초하여 액츄에이터(50) 및 밸브 스풀(52)을 제어하도록 자체적으로 적절하게 구성된다.

이와 유사하게, 도 2C는 제어 시스템(42)이 메모리(57)를 포함한다는 것을 보여준다. 컨트롤러(48)가 모든 실시예에서 접속 메모리를 구비할 수도 있겠지만, 도 2C는 명료성을 위해 메모리(57)를 구체적으로 예시하고 있다. 예시된 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(48)에 의해 접근될 수 있는 메모리(57)에 다수의 기준이 프로그래밍된다. 그와 같은 기준은 어떤 조건을 알리며, 이 조건 하에서 컨트롤러(48)는 손잡이(44) 및 푸트 페달(45)을 사용자가 선택할 수 있도록 하거나, 선택할 수 없도록 한다.

예컨대, 메모리(57)는 오퍼레이터 인터페이스(62) 및 인터페이스 컨트롤러(64)를 통해 컨트롤러(48)가 오퍼레이터로부터 필요한 데이터를 수신하는 절차와 함께 프로그래밍될 수 있으며, 그 결과 단지 허가된 사람만이 손잡이(44) 및 푸트 페달(45) 중에서 선택할 수 있다. 그러한 절차는 사용자가 손잡이(44) 및 푸트 페달(45) 중에서 선택하는 것을 컨트롤러(48)에 의해 허용되기 전에 암호 또는 다른 적합한 허가 정보에 대한 입력을 포함할 수도 있다.

이와 유사하게, 작동 조건도 컨트롤러(48)가 셀렉터(55)에 대한 입력 신호에 기초하여 손잡이(44) 및 푸트 페달(45) 중의 선택을 허용하기 전에 접근하는 메모리(57)에 프로그래밍될 수 있다. 예컨대, 손잡이(44)가 선택되어, 액츄에이터(50)가 현재 밸브 스풀(52)을 이동시키도록 (또는, 이 밸브 스풀을 예컨대 개방 위치에 유지시키도록) 손잡이(44)가 작동 위치에 있는 경우, 컨트롤러(48)는 사용자가 그때 푸트 페달(45)을 선택할 수 없도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 그 대신, 컨트롤러(48)가 메모리(57)에 저장된 작동 기준 및 밸브 스풀(52)이 제공한 밸브 스풀 위치 정보에 접근해서, 현재 선택된 오퍼레이터 입력 장치가 액츄에이터(50)를 작동시키기 위해 사용되고 있는 중이라는 것을 이해할 수 있다. 그러면, 컨트롤러(48)는 선택을 불허하고, 선택된 오퍼레이터 입력 장치[이 경우, 손잡이(44)]를 그 중립 위치로 오퍼레이터가 이동시킴으로써 액츄에이터(50)의 작동을 해제시킬 때까지 선택될 수 없다는 것을 오퍼레이터에게 알리는 신호를 [예컨대, 오퍼레이터 인터페이스(62)에서] 제공할 수 있다. 다른 적합한 작동 조건, 선택 기준, 또는 선택 절차도 역시 프로그래밍될 수 있어서 컨트롤러(48)가 선택된 오퍼레이터 입력 장치를 교환할 때에 메모리(57)에 접근할 수 있다.

2. 인터페이스 제어 시스템(58)

인터페이스 제어 시스템(58)은 본 출원과 동일한 양수인에게 양도되었고, 동력 기계용 인터록 제어 시스템(INTERLOCK CONTROL SYSTEM FOR POWER MACHINE)의 명칭을 가진 Brandt 등의 명의로 1995년 6월 20일 자로 발행되었고, 이로써 참조로서 합체되어 있는 미국 특허 제5,425,431호에 보다 상세하게 기재되어 있다. 간략하게 설명하면, 인터페이스 제어 시스템(58)은 좌석 센서로부터의 작업자의 존재와 같은, 그리고 좌석 바아 센서로부터의 좌석 바아 위치와 같은 작동 변수를 표시하는 복수의 센서(60)로부터 입력 신호를 수신한다. 또한, 인터 페이스 컨트롤러(64)는 오퍼레이터 인터페이스(62)로부터 입력 신호를 수신하며, 이 오퍼레이터 인터페이스는 바람직한 일 실시예에서 단순히 점화 스위치 및 표시부이다. 이 수신 입력값에 기초하여, 인터페이스 컨트롤러(64)는 스키드 스티어 로더(10)에서 어떤 유압 및 전기 부품을 제어한다. 인터페이스 컨트롤러(64)는 센서(60)로부터의 어떤 일부 합성 입력 신호가 수신될 때까지 로더(10)의 어떤 작동을 금지시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 적절한 신호를 수신하는 경우, 인터페이스 컨트롤러(64)에 의해 휠(14)이 작동되거나, 어떤 유압 작용부가 스키드 스티어 로더(10)에 의해 동작된다.

또한, 인터페이스 컨트롤러(64)는 디지털 컴퓨터, 마이크로 컨트롤러, 또는 다른 적합한 컨트롤러로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 인터페이스 컨트롤러(64)는 직렬 버스, 병렬 버스, 또는 다른 적합한 상호 접속체(interconnection)에 접속될 수 있다.

3. 시스템(42)과 시스템(58) 사이의 상호 작용

인터페이스 컨트롤러(64)는 또한 어떤 환경 하에서 컨트롤러(48)에 의해 수행 가능한 작동부를 무능화하도록 구성되어 있다. 예컨대, 작동시, 인터페이스 컨트롤러(64)는 좌석 바아(21)가 하강 위치에 있어서 작업자가 좌석(19)에 있다는 것을 센서(60)가 알릴 때까지 컨트롤러(48)에 의해 실행 가능한 오퍼레이터의 작동을 금지시킨다. 이 시점에서, 인터페이스 컨트롤러(64)는 컨트롤러(48)가 기능을 수행할 수 있도록 해주는 신호를 컨트롤러(48)에 제공한다. 그러나, 작업자가 좌석(19)에 없거나, 좌석 바아(21)가 하강 위치에 있지 않다는 것을 센서(60)가 알릴 경우, 인터페이스 컨트롤러(64)는 센서(60)가 적합한 신호를 송신할 때까지 실린더(22) 또는 실린더(32)의 작동을 금지시키는 신호를 컨트롤러(48)에 계속해서 송신한다.

일단 컨트롤러(64)가 컨트롤러(48)를 "언로크(unlock)"할 수 있는 신호를 센서(60)가 제공하면, 컨트롤러(48)는 또한 어떤 진단 기능 또는 교정 기능을 수행한다. 예를 들어, 손잡이(44)는 중립 위치로 편향되는 것이 바람직하다. 작동시, 또는 예정된 시간을 두고, 컨트롤러(48)는 손잡이(44)가 위치 센서(46)로부터의 위치 신호에 기초하여 중립 위치에 (또는 이 중립 위치의 어떤 예정된 범위 내에) 있는 지의 여부를 결정한다. 만약 손잡이가 중립 위치에 없는 경우, 컨트롤러(48)는 손잡이(44)가 적절한 시간 동안 중립 위치에 있을 때까지, 컨트롤러(48)가 부착되어 있는 특정 유압 실린더의 작동과 같이 로더(10)의 어떤 선택된 작동을 컨트롤러(64)가 계속해서 금지하도록 유발하는 신호를 컨트롤러(64)에 제공하는 것이 바람직하다. 이것은 본래 제어 시스템(42)의 작동시에 실린더(22, 32)의 즉각적인 작동을 금지시킨다. 이 대신, 손잡이(44)는 작동시 중립 위치에서 반드시 시작하거나, 중립 위치 내에 들어와서 여기에서 작동될 수 있기 전에 어떤 예정된 시간 동안 머물러 있는 것이 바람직하다.

이 외에도, 컨트롤러(48)는 또한 밸브 스풀(52)이 피드백 신호에 기초하여 중립 위치에 또는 중립 위치의 예정된 범위 내에 [즉, 실린더(54)가 작동하지 않는 위치에] 있는 지의 여부를 처음으로 결정한다. 만약 그렇지 않다면, 인터페이스 컨트롤러(64)는 단지 로더(10)의 선택된 작동을 계속해서 로크 아웃시킨다. 진단목적의 경우, 컨트롤러(48)는 당연히 액츄에이터(50)의 제어에 의해 밸브 스풀(52)을 중립 위치까지 구동시키려고 시도할 수 있다. 컨트롤러(48)가 밸브 스풀(52)을 중립 위치까지 구동시킬 수 없는 경우, 이 컨트롤러(48)는 밸브 스풀(52)이 중립 위치까지 구동될 수 없다는 신호를 인터페이스 컨트롤러(64)로 송신하는 것이 바람직하다. 그 후, 인터페이스 컨트롤러(64)는 스키드 스티어 로더(10)의 어떤 기능을 무능화하여 치유 조치가 취해질 때까지 작동이 개시되지 않는다는 것을 오퍼레이터에게 알리는 것과 같은 적합한 조치를 취한다.

또한, 컨트롤러(48)는 교정 기능을 제공한다. 예를 들면, 시동시, 그리고 손잡이(44) 및 밸브 스풀(52)이 주어진 중립 범위 내에 있는 경우, 컨트롤러(48)는 손잡이(44) 및 밸브 스풀(52)의 각각의 중립값으로서 위치 센서(46)로부터의 위치 신호 및 피드백 신호의 값을 저장한다. 그 후에, 컨트롤러(48)는 이 컨트롤러(48)에 의해 이용되는 제어 밴드(control band)를 센터링하여 대략 중립값에서 액츄에이터(50)를 제어한다. 이것은 상세하게 후술된다.

전술한 바에 따르면 컨트롤러(48, 64)는 개별의 컨트롤러로서 설명되었지만, 이들 각각에 의해 수행되는 기능은 조합되어 단일의 컨트롤러로 될 수 있으며, 또는 그 기능이 분할되어 복수의 컨트롤러로 될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그와 같은 기능의 조합 및 분할은 주어진 용도에 따르는 것이 바람직할 수 있다.

4. 부동부(float) 및 잠금부(detent)

컨트롤러(48)는 또한 다른 기능을 달성하기 위해 실린더(54)를 제어하는 것이 바람직하다. 어떤 때에는, 스키드 스티어 로더(10)의 작업자가 승강 아암(17) [또는 버킷(28)과 같은 도구]을 부동시키는 것이 바람직하다. 부동한다는 것은 부동하고 있는 특정 실린더에 대해서 어떠한 능동 유압 제어도 없다는 것을 의미한다.

예를 들어, 스키드 스티어 로더(10)의 작업자는 버킷(28) 및 승강 아암(17)이 이 로더(10)의 행정 영역 전체를 따르도록 스키드 스티어 로더(10)를 작동시키기를 바랄 수도 있다. 이 경우에, 작업자는 단순히 예정된 위치까지 (예컨대, 선회 행정의 일 한계점까지) 손잡이(44)를 선회시키며, 이것은 작업자가 제어 하에 있는 특정 유압 실린더가 부동하기를 원한다는 것을 컨트롤러(48)에 알리는 것이다. 이에 응답하여, 컨트롤러(48)는 제어 신호를 액츄에이터(50)에 제공하며, 이 제어 신호에 의해 액츄에이터(50)는 2개의 유압 입력 장치를 유압 실린더(54)에 함께 효과적으로 결합시키는 위치까지 밸브 스풀(52)을 이동시킨다. 이러한 방식으로는, 유압 실린더(54)를 작동시키는 오일이 압축되지 않아서, 상기 로더의 행정 영역의 변화에 의해 실린더에 발휘되는 힘에 응답하여 실린더(54)의 일단부에서 타단부까지 자유롭게 이동시킨다. 바람직한 실시예에 있어서, 그리고 후술되는 바와 같이, 손잡이(44)가 가동되어, 작업자가 손잡이(44)를 부동 위치로부터 이전시키기를 바랠 때까지 잠금부는 맞물려서 부동 위치에 손잡이(44)를 유지시키는 행정의 한계점 가운데 하나에 위치한다.

손잡이 조립체(44)

도 3A 및 3B는 각각 본 발명에 따른 손잡이 조립체(44)를 포함하는 왼손 조향 레버(23)의 후면도 및 측면도이다. 도 3B는 도 3A에서 3B-3B 선으로 표시된 방향에서 취한 조향 레버(23)를 보여주는 도면이다. 이 손잡이 조립체(44)는 핸들(66) 및 채널 아암(68)을 포함한다. 이 채널 아암(68)은 굽은 튜브형 부재(70)에 결합되며, 이 튜브형 부재는 다음에 조향 레버(23)의 하부에 결합된다.

핸들(66)은 선회점(72)에서 채널 아암(68)에 선회 가능하게 결합된다. 위치 센서(46)는 채널 아암(68)에 장착되고, 선회점(74)에서 핸들(66)에도 역시 결합된다. 바람직한 실시예에 있어서, 그리고 도 4A-4E와 관련하여 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 위치 센서(46)는 선회점(74)에서 핸들(66)에 선회 가능하게 결합되어 실린더(78) 내부에서 왕복 운동할 수 있는 플런저(76)를 포함한다. 이 플런저(76)는 (도 3A 및 3B에 도시된) 중립 위치로 편향되며, 그 결과 핸들(66)은 (작업자에 대하여) 수직 방향으로부터 내향으로 약간 경사지고, 중립 위치에 대하여 양방향으로, 일반적으로는 화살표(80)로 표시된 방향으로 선회점(72)을 중심으로 선회될 수 있다. 핸들(66)이 선회됨에 따라, 플런저(76)는 실린더(78) 내부에서 왕복 운동한다. 플런저(76) 및 실린더(78)는 핸들(66)의 위치를 표시하는 신호를 제공하기 위해 복수의 전도체(82)에 상호 작용하는 요소를 구비한다. 이 신호는 컨트롤러(48)에 제공된다.

위치 센서(46)는 선회점(84)에서 채널 아암(68)에 선회 가능하게 장착된다. 이것은 핸들(66)이 선회하는 동안 선회점(74)이 약간 원호 형태로 이동할 수 있도록 하기 위한 것이다.

위치 센서(46)

도 4A, 4B 및 4C는 위치 센서(46)를 예시하지만, 그 하우징(78)의 외부가 명료성을 위해 잘려나간 상태이다. 도 4D, 4E 및 4F는 일부 개략적인 형태로 위치 센서(46)에 대한 일 실시예를 예시한다. 도 4A는 최대 수축 위치에 있는 위치 센서(46)를 보여주고, 도 4B는 중립 위치에 있는 위치 센서(46)를 보여주고, 도 4C는 최대 연장 위치에 있는 위치 센서(46)를 보여준다.

도 4A-4C는 위치 센서(46)의 하우징(78)이 함께 볼트 체결되어 있는 제1 하우징부(78A) 및 제2 하우징부(78B)을 구비한다는 것을 보여준다. 캡(86)은 하우징부(78A)에 볼트 체결되고, 와셔(88) 및 개스킷(90)을 하우징부(78A)에 고정시킨다.

플런저(76)는 캡(86)의 구멍 내부를 지나 하우징부(78A) 속으로 연장해서 스페이서(93)를 통과하는 제1 샤프트부(92)를 구비한다. 이 스페이서(93)는 하우징부(78A) 내에 수용되는 것이 바람직하고, 또한 하우징(78) 내에서 반경 방향으로 플런저(76)를 위치 조정하기 위해 하우징부(78A)에 견고하게 부착될 수 있다. 또한, 플런저(76)는 제2 부분(94)을 구비하며, 이 제2 부분은 그 외주에 탭 지지 부재(96)를 지지한다. 이 탭 지지 부재(96)는 샤프트부(94)의 외주에 마찰 끼워맞춤되는 것이 바람직하다. 또한, 스페이스 블럭(98)도 샤프트부(94)의 외주에 마찰 끼워맞춤되는 것이 바람직하다.

상기 샤프트부(94)의 주위에는 한 쌍의 환형 스탠드오프(standoff)(100, 102)가 배치되어 있다. 이 스탠드오프(100, 102)는 서로에 대해 [축선(106)에 의해 정해진] 길이 방향으로 이동될 수 있고, 편향 부재(예컨대, 스프링(103)]에 의해 강제되어 서로에 대해 멀어지는 것이 바람직하다. 또한, 샤프트부(94)는 하우징부(78B)의 공동 부재(110)에 의해 형성된 실린더 수용 공동(空洞) 내에서 왕복 운동 가능한 실린더 부재(108)에 부착된다.

이 공동 부재(110)는 그 내부에 형성된 환형 노치(112)를 구비한다. 실린더 부재(108)는 그 내부에 형성된 한 쌍의 대향 배치된 스프링 수용 노치(114)를 구비한다. 이 노치(114)에는 압축 스프링(116)이 설치되고, 소형 볼 베어링 또는 잠금 부재(118)도 역시 노치(114)에 설치된다. 또한, 실린더 부재(108)는 그 내부에 형성된 다른 한 쌍의 대향 배치된 스프링 수용 노치(113)를 구비한다(도 4B 참조). 이 노치(113)에 압축 스프링(115)이 설치되고, 소형 볼 베어링 또는 잠금 부재(117)도 역시 노치(113)에 설치된다.

플런저(76)가 도 4A에 도시된 최대 수축 위치로 이동됨에 따라, 환형 스탠드오프(100)는 스탠드오프(102)에 대하여 스프링(103)을 압축시키고, 실린더 부재(108)는 도 4A에 도시된 위치를 향하여 이동한다. 잠금 부재(117)는 공동 부재(110) 상의 어깨부에 맞물리고, 스프링(115)은 잠금 부재(117)가 노치(113) 내에서 이동할 수 있는 정도로 압축된다. 이는 손잡이의 이동에 대한 저항의 미미한 변화감을 작업자에게 제공하고, 손잡이가 잠금 위치로 들어갈 예정이라는 것을 알린다. 실린더 부재(108)의 연속 이동에 의해 압축 스프링(116)은 잠금 부재(118)에 힘을 가해서 실린더 부재(108)의 반경 방향 중심으로부터 바깥쪽으로 멀어지게 한다. 이는 잠금 부재(118)가 공동 부재(110)에 형성된 환형 노치(112)에 맞물리게 한다. 이는 잠금부로서의 역할을 하며 플런저(76)를 최대 수축 위치에 유지시키는 데, 작업자가 손잡이를 강제로 선회시켜 플런저(76)를 하우징(78) 내부로부터 연장시킴으로써 수동으로 플런저(76)를 상기 최대 수축 위치를 벗어나게 할 때까지 유지시킨다. 이에 따라 잠금 부재(118)가 노치(114) 속으로 수축하며, 실린더 부재(108)가 공동 부재(110) 내에서 자유롭게 이동할 수 있도록 스프링(116)이 압축된다.

바람직한 실시예에 있어서, 플런저(76)는 스프링(103)과 같은 적합한 편향 수단에 의해 도 4B에 도시된 중립 위치로 편향된다. 이 스프링(103)은 도 4B에 도시된 중립 위치로 플런저(76)를 강제로 이동시키며, 이때 작업자의 어떠한 힘도 플런저(76)에 인가되지 않고, 플런저(76)는 잠금 위치에 있지 않다.

하우징부(78A)는 그 내주면에 배치된 저항 스트립 또는 필름(120)을 구비한다. 다수의 상이한 센서 구성이 이용될 수 있다. 바람직한 일 구성에 있어서, 전도성 탭(122)이 플런저(76)에 견고하게 부착되는 탭 지지 부재(96) 상에 지지된다. 저항 스트립(120) 및 탭(122)은 모두 도 3A, 3B 및 4E에 도시된 전도체(82)를 통해 컨트롤러(48)에 전기적으로 결합된다. 본래, 탭(122)은 리니어 전위차계(linear potentiometer)와 함께 와이퍼(wiper)로서 역할을 하며, 이 전위차계는 탭(122) 및 저항 스트립(120)에 의해 형성된다. 탭(122)이 저항 스트립(120)을 따라 이동함에 따라, 전도체(82)를 통해 컨트롤러(48)에 제공되는 신호는 변화하며, 따라서 하우징(78) 내부의 플런저(76)의 길이 방향 위치를 표시한다. 이 위치에 기초하여, 컨트롤러(48)는 작업자가 핸들(66)을 선회시켜야 하는 정도 및 선회 방향을 결정한다. 이에 의해, 컨트롤러(48)는 액츄에이터(50)를 적합하게 제어하여 원하는 작동을 달성할 수 있다.

도 4F, 4G 및 4H는 또 다른 바람직한 센서 구성을 예시한다. 도 4F는 하우징부(78A)의 원통형 내면에 부착된 저항 스트립(120)을 보여준다. 이 저항 스트립(120)은 저항 필름으로서 부착되는 것이 바람직하다. 가요성 버블형 부재(121)(바람직하게는 마일라(mylar)로 제조됨)가 저항 스트립(120) 위에 배치되고, 그 내면에는 은 피복 필름(123)과 같은 전도성 스트립 또는 필름으로 코팅된다. 저항 스트립(120)의 양쪽 측부는 이와 접속된 (와이어 또는 프린팅된 구리 또는 다른 적합한 전도체와 같은) 전도체(125, 127)를 구비한다. 또한, 은 스트립(123)은 이에 결합된 전도체(129)를 구비하는 것이 바람직하다.

도 4F에 도시된 구성의 작동은 도 4G에 더 잘 예시되어 있다. 고정 전압이 전도체(125, 127) 전체에 인가되는 것이 바람직하다. 이는 도 4H에 개략적으로 도시되어 있다. 도 4A-4C에 도시된 탭(122)은 [왕복 운동 플런저(76)와 함께] 화살표(131)로 표시된 방향으로 마일라 버블(121)을 따라 이동할 수 있도록 마일라 버블(121)에 대해 미끄럼 가능하게 배치된다. 탭(122)이 화살표(131)로 표시된 방향으로 이동함에 따라, 이 탭에 의해 실버 스트립(123)의 상이한 부분이 저항 스트립(120)에 접촉한다. 컨트롤러(48)는 전도체(125, 129) 전체에 전압 위치 신호(V_pos)로서 생성되는 신호를 측정한다. 따라서, 이 신호(V_pos)는 저항 스트립(120)을 따라 탭(122)의 위치를 표시하고, 따라서 신호(Vpos)는 하우징(78)에 대하여 플런저(76)의 위치를 표시한다. 이 신호는 A/D 컨트롤러(133)에 의해 디지털화되어 컨트롤러(48)에 제공된다. 이에 의해, 컨트롤러(48)는 액츄에이터(50)를 적합하게 제어하여 원하는 작동을 달성할 수 있다.

A/D 컨트롤러(133)의 출력 신호는 바람직한 실시예의 경우 0 ∼ 255의 범위를 가지는 값을 표시하는 8 디지털 비트이다.

제어 시스템의 교정 및 작동은 도 6A 및 6B에 더 잘 예시되어 있다. 작동시, 컨트롤러(48)는 위치 센서(46)의 A/D 컨트롤러(133)로부터 손잡이(44)의 위치를 읽는다. 손잡이(44)의 위치가 도 6A에 도시된 범위(A)와 같이 예정된 중립 범위 내에 있는 [즉, A/D 컨트롤러(133)에 의해 제공된 값이 117∼137 사이에 있는] 경우, 그때 컨트롤러(48)는 손잡이(44)가 중립 위치에 있는 것으로 추정한다. 도 6A에 도시된 실시예에 있어서, 손잡이(44)는 A/D 컨트롤러(133)에 의해 제공된 값(127)에 대응하는 위치에 있다. 이는 범위(A) 내에 있고, 컨트롤러(48)가 동작한다.

그 후에, 컨트롤러(48)는 제어 밴드가 적합하게 설정되어 있는 지의 여부를 결정한다. 도 6A에 도시된 실시예에서, 이 제어 밴드는 25의 값에서 230의 값까지 연장하고, 참조 번호(B)로 표시되어 있다. 손잡이(44)의 위치가 정확하게 25 ∼ 230 사이의 범위인 127의 값에 대응하기 때문에, 컨트롤러(48)는 제어 밴드(B)를 전혀 조정할 필요가 없고, 단순히 정상적인 작동을 계속할 수 있다.

도 6B에 개시된 실시예에서는, 작동시, 컨트롤러(48)는 A/D 컨버터(133)를 읽어서 손잡이(44)가 120의 값과 대응하는 위치에 있다는 것을 알아낸다. 이 위치는 최적의 중심으로부터 좌측으로 숫자 7 만큼 변위된 것이지만, 여전히 범위(A) 내에 있다. 따라서, 컨트롤러(48)는 제어 밴드(B)를 좌측으로 숫자 7 만큼 효과적으로 변위시켜 제어를 계속한다.

바람직한 실시예에 있어서, 메모리에서 범위(B)의 경계선을 물리적으로 변화시키기 보다는, 컨트롤러(48)는 A/D 컨버터(133)로부터 읽은 어떤 숫자로부터 숫자 7을 단순히 뺀다. 바꾸어 말하면, 작업자는 A/D 컨버터(133)가 140의 값을 제공하는 하나의 위치로 손잡이(44)를 이동시키는 경우, 컨트롤러(48)는 140에서 7을 뺀 133의 결과값을 얻는 것이다. 그 후에, 컨트롤러(48)는 마치 작업자가 130의 값에 대응하는 위치로 액츄에이터(50)가 이동할 것을 요구한 것처럼 액츄에이터(50)를 작동시킨다.

바람직한 실시예에서, 도 6A 및 6B에 나열되어 있는 제어 밴드(B) 내의 각각의 숫자는 대략 플런저 행정의 1/5000 인치에 해당한다. 물론, 이것은 위치 센서(46)의 다른 실시예에 의해 변할 것이다. 이 외에도, 바람직한 실시예에서 제어 밴드(B)는 중립의 양측에 대하여 0.28 인치를 이동시키기에 적합하다.

또한, 본 발명에서는, 양 방향으로 1의 공차가 적합한 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 달리 표현하면, 작업자가 [손잡이(44)의 작동을 통해] 컨트롤러(48)가 A/D 컨버터(133)로부터 16의 숫자에 대응하는 위치로 액츄에이터(50)를 이동시키기를 요구한다면, 그때 컨트롤러(48)는 15, 16 및 17의 숫자 가운데 하나가 될 때까지 액츄에이터(50)를 이동시킨다. 이것은 상당량의 검색을 제거함에도 불구하고, 적합한 정밀도를 유지시킨다.

도 4D는 축선(106)을 중심으로 90°회전되어 있는 점을 제외하면 도 4A-4C에 도시된 실시예와 유사한 실시예이다. 도 4D는 하우징부(78A)와 캡(86) 사이의 [볼트(124)에 의한] 연결 관계를 더 잘 예시하고 있다.

또한, 도 4D는 바람직하게는 본 발명에 따라 사용되는 다른 특징부를 예시하고 있다. 일정한 부피의 부트(128; boot)가 플런저(76)의 상부 근처에 배치되는 것이 바람직하다. 이 부트(128)는 플런저(76)의 환형 어깨부(130) 위에 꼭맞게 고정되는 제1 단부를 구비한다. 또한, 부트(128)는 캡(86)에 의해 형성된 공동(132) 내에서 플런저(76) 주위에 꼭맞게 고정되는 하부를 구비하는 것이 바람직하다. 이 부트(128)는 유연하면서도 탄력적인 재료로 성형되는 것이 바람직하며, 이 재료는 하우징(78) 내에서 플러저(76)의 왕복 운동을 가능하게 한다. 그러나, 부트(128)를 설치함으로써, 파편 또는 다른 이물질이 하우징(78)에 들어가서 위치 센서(46)의 작동을 방해하는 것이 실질적으로 불가능하다.

도 4E는 도 4D의 4E-4E 절단선을 따라 취한 위치 센서(46)의 횡단면도이다. 도 4E는 전도체(82)가 저항 스트립(120)에 접속되어 도관(134)를 통해 하우징부(78A)를 빠져나가는 것이 바람직하다는 것을 보여준다. 또한, 전도체(82) 가운데 하나가 은 스트립(123)에 접속되는 것이 바람직하고, 또 도관(134)을 통해 빠져나간다.

도 5A-5C는 플런저(76)에 장착된 핸들(66)을 보여주고 있다는 점을 제외하면 도 4A-4C와 유사하다. 도 5A-5C는 위치 센서(46)에서 플런저(76)의 위치가 각각 최대 수축된 상태, 중립 상태 및 최대 신장된 상태에 있다는 것을 보여준다. 바람직한 실시예에 있어서, 최대 수축 위치는 작업자가 핸들(66)을 선회시켜 약 42°가 되는 원호(142)를 통과시키는 데에 기인한다. 중립 위치에서는, 핸들이 축선(143)으로부터 약 14°정도 변위되는 위치에 정지한다. 최대 신장 위치에서는, 핸들(66)이 바람직하게는 축선(143) 상에 위치하는 길이 방향 축선을 가진다.

도 7은 위치 센서(46)으로 이용 가능한 다른 특징부를 예시하고 있다. 도 7은 핸들(66)이 인간 환경 공학적인 손잡이(146)와 끼워맞춤되어 있는 것을 보여준다. 도 7에 도시된 손잡이(146)는 왼손용 손잡이이다. 다수의 스위치(148, 150, 152)가 손잡이(146)에 제공되는 것이 바람직하고, 작업자의 엄지 손가락에 의해 작동될 수 있다. 다른 부품은 이전 도면에 도시된 그것과 유사해서 유사한 번호가 부여되어 있다.

액츄에이터(50) 및 밸브 스풀 위치 센서

액츄에이터(50)로서 적합한 것으로 간주되는 하나의 액츄에이터는 1993년 2월 23일 자로 발행된 Nicholson의 명의의 미국 특허 제5,187,993호에 보다 상세하게 기재된 리니어 액츄에이터이다. 그와 같은 액츄에이터는 미네소타주 세인트 파울에 소재하는 Addco Manufacturing Inc.로부터 상업적으로 입수할 수 있다. 요약하면, 도 8B에 예시된 바와 같이, 리니어 액츄에이터는 전기적 입력 신호를 수신해서, 이에 대응하는 회전을 실린더 프레임 내의 하이 피치의 나사산을 가진 샤프트(45)로부터 유발시키는 원동기(45)를 구비한다. 푸시-풀 로드(47)는 하이 피치의 나산을 가진 샤프트(45)의 회전에 응답하여 이 샤프트(45)를 따라 이동하는 나사 너트(49)와 결합된다. 이는 원래 원동기의 회전 운동을 선형 운동으로 변형시킨다. 액츄에이터의 푸시-풀 로드(47)는 밸브 스풀(52)에 결합되어 컨트롤러(48)의 제어 신호에 따라 밸브 스풀(52)을 선형으로 위치 조정시키는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 컨트롤러(48)는 위치 센서(46)에 의해 제공된 위치 신호의 함수로서 액츄에이터(50)를 제어하기 위해 펄스 폭 변조 신호를 액츄에이터(50)로 제공한다.

또한, 액츄에이터(50)는 위치 센서(46)에 대하여 설명된 그것과 유사한 탭(57) 및 저항 스트립(53) 장치를 가진다. 이 장치에 의해 출력된 전기적 신호는 컨트롤러(48)에 피드백 신호로서 제공되어, 컨트롤러(48)가 밸브 스풀(52)의 위치를 결정할 수 있다.

도 8B는 액츄에이터(50)는 어떤 형태의 위치 감지 기구를 구비할 필요가 없는 다른 바람직한 실시예를 예시한다. 그 대신에, 밸브 스풀(52)은 위치 센서(46)와 유사할 수 있는 위치 센서 장치(160)와 끼워맞춤되어 있다. 이 밸브 스풀(52)의 베이스에는 플런저(170)가 설치되어 밸브 스풀(52)의 베이스에 대하여 힘이 인가된다. 이 플런저(170)는 리니어 레지스터(168; linear resistor)를 따라 이동하고, 이 리니어 레지스터(168)에 대해 플런저(170)의 위치를 표시하는 출력 신호를 전도체(172)를 통해 제공한다. 이 신호는 컨트롤러(48)로 제공된다. 이 신호에 기초하여, 컨트롤러(48)는 밸브 스풀(52)의 정확한 위치를 결정한다. 이 장치는 본래 리니어 전위차계로서 역할을 한다.

컨트롤러(48)는 피드백 신호를 모니터링하여 위치 신호에 대하여 위치 센서(46)로부터 피드 포워드된 신호와 유사한 방식으로 액츄에이터(50)를 제어한다. 다른 말로 바꾸면, 작동시, 컨트롤러(48)는 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]의 위치를 읽고 나서, 이 위치가 원하는 예정 범위 내에 있는 지의 여부를 결정한다. 만약 그렇지 않다면, 컨트롤러(48)는 인터페이스 컨트롤러(64)가 로크된 상태로 로더(10)를 유지해야 한다는 것을 알리는 신호를 인터페이스 컨트롤러(64)로 제공한다.

그러나, 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]의 위치가 원하는 중립 범위 내에 있다면, 그때 컨트롤러(48)는 컨트롤러(48)에 의해 읽혀진 중립 위치 근처에 제어 밴드를 센터링한다. 도 6A 및 6B에 도시된 실시예의 경우와 같이, 이것은 통상적으로 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]의 위치를 감지하는 위치 센서의 A/D 컨버터(133)로부터 실제 읽혀진 신호에 원하는 값을 단순히 더하거나 빼는 것에 의해 이루어진다. 그 후에, 컨트롤러(48)가 위치 센서(46)로부터 원하는 위치 신호를 수신한 경우, 피드백 신호가 밸브 스풀(52)의 위치가 원하는 위치에 있다는 것을 알릴 때까지 그 컨트롤러는 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]을 제어한다. 또 다시, 컨트롤러(48)는 원하는 값에 1을 더하거나 뺀 수치 내에서 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 컨트롤러(48)는 행정의 한계점에서 2가지 방식 가운데 한가지 방식으로 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]을 제어한다. 환언하면, 컨트롤러(48)는 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]의 행정의 한계점 가운데 하나를 초과하는 지점까지 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]을 구동시켜야 한다는 것을 알리는 위치 센서(46)로부터의 값을 컨트롤러(48)가 수신하는 경우에, 컨트롤러(48)는 2가지 방식 가운데 한가지 방식으로 제어한다. 바람직한 실시예에 있어서, 컨트롤러(48)는 행정의 한계점까지 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]을 구동시키고, 이동을 모니터링한다. 액츄에이터가 얼마간의 예정된 시간(가령, 100 밀리초) 동안 이동하지 않는 경우, 그때 컨트롤러(48)는 그 위치에서 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]을 바로 정지시킨다. 보다 간단한 다른 실시예에 있어서, 컨트롤러(48)는 요구 위치까지 액츄에이터(50) [또는 밸브 스풀(52)]을 단순히 연속적으로 구동시키려고 시도하는 데, 이때 요구 위치는 행정의 한계점 가운데 하나를 초과하는 지의 여부에 상관하지 않는다.

다른 손잡이(44)

도 9A 및 9B는 각각 본 발명에 따른 손잡이(44′)의 다른 실시예에 대한 사시도 및 측면도이다. 도 9A 및 9B는 오른손 조향 레버(23)에 장착된 오른손용 손잡이로서 실시되는 손잡이 조립체(44′)를 예시한다. 이 손잡이 조립체(44′)는 손잡이 조립체(44)와 유사하기 때문에, 유사한 부품에 번호가 유사하게 부여된다. 그러나, 손잡이 조립체(44′)는 베이스부(202)를 포함하는 핸들부(200)를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 핸들부(200) 및 베이스부(202)는 다이 캐스팅에 의해 상호 일체로 성형된다. 이에 의해, 손잡이 조립체(44′)는 매우 정밀하면서도 최소의 가공으로 제조될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 베이스부(202)는 실질적으로 반구형 부분이다. 이는 작업자가 핸들부(200) 및 베이스부(202)를 모두 동시에 파지할 수 있게 해준다. 작업자의 손과 반구형 베이스부(202) 사이의 넓은 접촉 영역으로 인하여, 작업자는 매우 미세하게 제어할 수 있다. 또한, 핸들부(200)는 베이스부(202)에 대하여 약간 경사질 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이것은 핸들부(200)와 작업자의 손 사이의 인체 환경 공학적인 끼워맞춤을 가능하게 한다.

비록 본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 하여 설명되었지만, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범주를 이탈하지 않고 형태 및 세부 사항에 있어서 변형이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (11)

1. 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템으로서,

   가동 손잡이와,

   가동 푸트 페달과,

   상기 가동 손잡이에 결합되고, 상기 가동 손잡이의 위치를 알리는 제1 가동 요소 위치 신호를 제공하는 제1 위치 센서와,

   상기 가동 푸트 페달에 결합되고, 상기 가동 푸트 페달의 위치를 알리는 제2 가동 요소 위치 신호를 제공하는 제2 위치 센서와,

   상기 제1 및 제2 위치 센서에 결합되어 상기 가동 손잡이 및 가동 푸트 페달 가운데 하나를 선택하고, 상기 가동 손잡이 및 가동 푸트 페달 가운데 선택된 하나의 위치를 알리는 셀렉터 신호를 셀렉터 출력 장치에서 제공하는 사용자 작동 셀렉터와,

   상기 셀렉터에 결합되어 상기 셀렉터 신호를 수신하고, 상기 가동 요소 위치 신호에 기초하여 제어 신호를 제공하는 컨트롤러와,

   상기 유압 실린더에 유압 유체의 유량을 제어하는 밸브 스풀과,

   상기 컨트롤러 및 밸브 스풀에 결합되고, 상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 응답하여 상기 밸브 스풀을 이동시키는 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 셀렉터는 사용자가 상기 제1 및 제2 가동 요소 위치 신호 가운데 선택된 하나를 상기 컨트롤러에 제공하도록 구성될 수 있는 스위치 조립체를 구비하는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.
3. 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템으로서,

   가동 손잡이와,

   가동 푸트 페달과,

   상기 가동 손잡이 및 가동 푸트 페달에 결합되고, 상기 가동 손잡이 및 가동 푸트 페달 가운데 선택된 하나의 위치에 대한 알림 신호를 셀렉터 출력 장치에서 제공하는 셀렉터와,

   상기 셀렉터에 결합되어 상기 알림 신호를 수신하고, 상기 가동 손잡이 및 가동 푸트 페달 가운데 선택된 하나의 위치를 알리는 제1 가동 요소 위치 신호를 제공하는 위치 센서와,

   상기 셀렉터에 결합되어 상기 가동 요소 위치 신호 수신하고, 상기 가동 요소 위치 신호에 기초하여 제어 신호를 제공하는 컨트롤러와,

   상기 유압 실린더에 유압 유체의 유량을 제어하는 밸브 스풀과,

   상기 컨트롤러 및 밸브 스풀에 결합되고, 상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 응답하여 상기 밸브 스풀을 이동시키는 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.
4. 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템으로서,

   가동 손잡이와,

   가동 푸트 페달과,

   상기 가동 손잡이에 결합되고, 상기 가동 손잡이의 위치를 알리는 제1 가동 요소 위치 신호를 제공하는 제1 위치 센서와,

   상기 가동 푸트 페달에 결합되고, 상기 가동 푸트 페달의 위치를 알리는 제2 가동 요소 위치 신호를 제공하는 제2 위치 센서와,

   상기 제1 및 제2 위치 센서에 결합되어 상기 제1 및 제2 가동 요소 위치 신호를 수신하는 컨트롤러와,

   상기 컨트롤러에 결합되고, 상기 가동 손잡이 및 가동 푸트 페달 가운데 선택된 하나를 알리는 선택 신호를 제공하고, 상기 컨트롤러는 상기 제1 및 제2 가동 요소 위치 신호 가운데 선택된 하나에 기초하여 그 출력 장치에서 제어 신호를 제공하는 사용자 작동 셀렉터와,

   상기 유압 실린더에 유압 유체의 유량을 제어하는 밸브 스풀과,

   상기 컨트롤러 및 밸브 스풀에 결합되고, 상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 응답하여 상기 밸브 스풀을 이동시키는 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 셀렉터는 상기 컨트롤러에 결합되는 토글 스위치를 구비하고, 이 토글 스위치의 토글링은 상기 손잡이 및 푸트 페달 가운데 선택된 하나의 변경을 알리는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.
6. 제4항에 있어서, 상기 셀렉터는 누름 버튼을 구비하는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.
7. 제4항에 있어서, 상기 셀렉터는 회전 노브(knob)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.
8. 제4항에 있어서, 상기 셀렉터는 키패드 입력 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.
9. 제4항에 있어서, 상기 셀렉터는 촉감 스크린을 구비하는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.
10. 제4항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 및 제2 가동 요소 위치 신호 가운데 선택된 하나에 대한 변경이 있는 지를 결정할 선택 정보에 접근하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.
11. 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템으로서,

    가동 손잡이와,

    가동 푸트 페달과,

    상기 가동 손잡이에 결합되고, 상기 가동 손잡이의 위치를 알리는 제1 가동 요소 위치 신호를 제공하는 제1 위치 센서와,

    상기 가동 푸트 페달에 결합되고, 상기 가동 푸트 페달의 위치를 알리는 제2 가동 요소 위치 신호를 제공하는 제2 위치 센서와,

    상기 제1 및 제2 위치 센서에 결합되어 상기 가동 손잡이 및 가동 푸트 페달 가운데 하나를 선택하고, 상기 가동 손잡이 및 가동 푸트 페달 가운데 선택된 하나의 위치를 알리는 가동 요소 위치 신호를 셀렉터 출력 장치에서 제공하는 셀렉터와,

    상기 셀렉터에 결합되어 상기 가동 요소 위치 신호를 수신하고, 상기 가동 요소 위치 신호에 기초하여 제어 신호를 제공하는 컨트롤러와,

    상기 유압 실린더에 유압 유체의 유량을 제어하는 밸브 스풀과,

    상기 컨트롤러 및 밸브 스풀에 결합되고, 상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 응답하여 상기 밸브 스풀을 이동시키는 것이 허용되는 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 스키드 스티어 로더의 유압 실린더의 작동 제어 시스템.