전동 외발 손수레{MOTOR DRIVE WHEELBARROW}

본 발명은 외발 손수레에 관한 것으로, 수동, 전동 및 자동 주행이 가능하며, 전동 또는 자동 주행모드에서는 기울기에 따라 전진과 후진 주행을 수행할 수 있도록 구성되는 전동 외발 손수레에 관한 것이다.

손수레는 사람의 물리적 힘을 확장시켜주는 가장 보편화된 운반기구로 농/산업 현장에서 가장 광범위하게 사용되는 제품이다. 소형 손수레는 중대형 운반기계류 대비 협소 공간 활용의 많은 장점들로 인해 산업 현장에서 지속적으로 수요가 발생하는 운반기구이며, 주행을 위한 에너지 소비가 적고 좁은 통로에서 자유로운 사용이 가능하여 농가의 필수품이다.

이러한 외발 손수레의 예로는 한국 공개특허공보 제2011-0004833호의 모터의 감속기 출력과 체인으로 결합되는 외발바퀴축의 체인스프라켓에 단방향클러치를 내장하여 자전거와 같이 한 방향으로 동력이 걸리고 풀리도록 구성한 외발전동손수레, 한국 공개특허공보 제2011-0070965호의 호스권취기가 장착되는 주행식 농약살포기, 한국 공개특허공보 제2012-0081061호의 토크리미터를 이용하여 주행을 수행하는 반자주식 주행식 분무기 및 한국 공개특허공보 제2012-0086683호의 토크리미트를 이용하여 주행을 제어하는 외발전동손수레 등을 들 수 있다.

그러나 이러한 종래기술들은 균형을 잡기가 어렵고, 고속 주행 시 작업자의 조작 미숙으로 작업자에게 부상 등의 안전사고가 발생되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외발 손수레의 주행 시 전후 방향의 균형을 잡을 수 있도록 하며, 작업자의 작업 동작에 따라 자동 운전되고, 작업의 안전성과 능률을 향상시킬 수 있도록 하는 전동 외발 손수레를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전동 외발 손수레는,

적재함으로 구성되는 적재부;

적재부를 지지하며 조종기와 디스플레이가 장착된 바디프레임으로 구성되는 바디프레임부;

바디프레임의 저면에 장착되는 외바퀴를 구비하는 외바퀴부;

상기 외바퀴에 구동력을 제공하도록 상기 외바퀴의 축과 연결되는 구동부; 및

상기 바디프레임의 전후의 기울기를 검출하여 전후 기울기에 따라 구동부를 제어하여 주행을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는,

상기 바디프레임부의 전후 기울기를 검출하는 전후기울기센서; 및

상기 전후기울기센서에서 검출된 기울기의 방향에 따라 전진, 후진 또는 정지 구동을 수행하도록 하는 구동부 구동신호를 출력하여 구동부를 제어하는 전후제어기;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전동 외발 손수레는,

바디프레임의 저면에 장착되어 정지시의 균형을 유지하는 보조바퀴; 및

상기 보조바퀴의 지면 접촉을 감지하여 주행정지신호를 출력하고, 지면과 분리시 주행신호를 출력하는 보조바퀴스위치;를 포함하는 보조바퀴부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 보조바퀴부는,

전륜보조바퀴와, 상기 전륜보조바퀴의 지면 접촉을 감지하여 주행정지신호를 출력하고, 상기 전륜보조바퀴의 지면과 분리 시 주행신호를 출력하는 전륜보조바퀴스위치를 포함하는 전륜보조바퀴부;로 구성될 수 있다.

상기 제어부는,

상기 주행정지신호의 수신 시 상기 구동부의 구동을 정지하고, 상기 주행신호의 수신 시 구동부를 구동시키도록 상기 구동부를 제어하는 구동부 구동신호를 출력하도록 구성될 수 있다.

상기 보조바퀴부는,

후륜보조바퀴와, 상기 후륜보조바퀴의 지면 접촉을 감지하여 주행정지신호를 출력하고, 상기 후륜보조바퀴의 지면과 분리 시 주행신호를 출력하는 후륜보조바퀴스위치를 포함하는 후륜보조바퀴부;로 구성될 수 있다.

상기 제어부는,

상기 주행정지신호의 수신 시 상기 구동부의 구동을 정지하고, 상기 주행신호의 수신 시 구동부를 구동시키도록 상기 구동부를 제어하는 구동부 구동신호를 출력하도록 구성될 수 있다.

상기 구동부 구동신호는,

상기 바디프레임부의 전후 기울기에 따라 상기 구동부를 전진, 후진 또는 정지 구동을 수행하도록 하는 신호일 수 있다.

상기 조종기는,

손잡이;

구동 상태를 표시하고, 수동, 전동 및 자동 운전을 선택할 수 있도록 상기 손잡이에 부착되는 디스플레이부;

상기 손잡이에 부착되어 구동부의 구동력의 외바퀴부로 전달 및 차단을 제어하는 클러치레버; 및

상기 손잡이에 부착되어 전후진 주행을 조종할 수 있도록 하는 조종레버;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 수동 운전은,

구동부의 구동을 정지한 상태로 작업자의 인력에 의해 구동되는 것일 수 있다.

상기 자동 운전은,

상기 바디프레임의 지면에 수직인 방향에 대한 기울기에 따라 지면에 수직 방향의 양측 일정 각도 범위의 정지, 일정 각도 범위 이상의 각도 범위의 전진 또는 정 각도 범위 이하의 후진 구동으로 상기 제어부가 상기 구동부를 제어하는 운전 모드일 수 있다.

상기 전동 운전은,

상기 조종레버의 전후진 제어에 따라 전진 또는 후진 주행을 수행하도록 상기 제어부가 상기 구동부를 제어하는 운전모드일 수 있다.

상술한 구성의 본 발명은, 외발 손수레의 주행 시 전후 방향의 균형을 잡을 수 있도록 하며, 작업자의 작업 동작에 따라 자동 운전되고, 작업의 안전성과 능률을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 전동 외발 손수레(1)의 도면.
도 2는 도 1의 제어부(50)의 구성 블록도.
도 3은 전동 외발 손수레(1)의 구동을 나타내는 순서도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 단어 "예시적인" 은 "예로서, 일례로서, 또는 예증으로서 역할을 한다."라는 것을 의미하기 위해 이용된다. "예시적"으로서 본 명세서에서 설명된 임의의 양태들은 다른 양태들에 비해 반드시 선호되거나 또는 유리하다는 것으로서 해석되어야 하는 것만은 아니다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 전동 외발 손수레(1)의 도면이고, 도 2는 도 1의 제어부(50)의 구성 블록도이다.

도 1과 같이, 상기 전동 외발 손수레(1)는 적재함(11)으로 구성되는 적재부(10), 적재부(10)를 지지하며 조종기(22)와 디스플레이(24)가 장착된 바디프레임(21)으로 구성되는 바디프레임부(20), 바디프레임(21)의 저면에 장착되는 외바퀴(31)를 구비하는 외바퀴부(30), 외바퀴(31)에 구동력을 제공하도록 외바퀴(31)의 축과 연결되는 구동부(40), 바디프레임(21)의 전후의 기울기를 검출하여 전후 기울기에 따라 구동부(40)를 제어하여 주행을 제어하는 제어부(50) 및 전원부(60)를 포함하여 구성된다.

상기 조종기(22)는 손잡이(23), 구동 상태를 표시하고, 수동, 전동 및 자동 운전을 선택할 수 있도록 상기 손잡이에 부착되는 디스플레이부(24), 손잡이(23)에 부착되어 구동부(40)의 구동력의 외바퀴부(30)로 전달 및 차단을 제어하는 클러치레버(25) 및 손잡이(23)에 부착되어 전후진 주행을 조종할 수 있도록 하는 조종레버(26)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 수동 운전은, 구동부(40)의 구동을 정지한 상태로 작업자의 인력에 의해 구동되는 운전모드이다. 그리고 상기 자동운전은, 바디프레임(21)의 지면에 수직인 방향에 대한 기울기에 따라 지면에 수직 방향의 양측 일정 각도 범위의 정지, 일정 각도 범위 이상의 각도 범위의 전진 또는 정 각도 범위 이하의 후진 구동으로 제어부(50)가 상기 구동부(40)를 제어하는 운전 모드이다. 다음으로, 전동 운전은, 조종레버(26)의 전후진 제어에 따라 전진 또는 후진 주행을 수행하도록 제어부(50)가 구동부(40)를 제어하는 운전모드이다.

상기 구동부(40)는 모터와 모터 드라이버, 인버터 등을 포함하는 구동시스템을 포함하여 구성되는 것으로서, 제어부(50)의 구동부 구동신호에 따라 모터에 인가되는 전압을 변경하는 방식으로 모터를 구동하도록 하여 구동력을 제공한다.

상기 제어부(50)는 도 2와 같이, 바디프레임부(20)의 전후 기울기를 검출하는 전후기울기센서(51)와 전후기울기센서(51)에서 검출된 기울기의 방향에 따라 전진, 후진 또는 정지 구동을 수행하도록 하는 구동부 구동신호를 출력하여 구동부(40)를 제어하는 전후제어기(53)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전후기울기센서(51)는 외발 손수레의 바디프레임(21)의 전후 방향의 기울기를 감지할 수 있도록 하는 것으로, 자이로 센서, 가속도 센서, 기울기 센서 등으로 구성될 수 있다.

상술한 구성의 제어부(50)는 자동 운전 시에는 전후기울기센서(51)의 입력 신호에 따라, 전동 운전 시에는 조종레버(26)의 입력 신호에 따라 구동부(40)를 전후진 하도록 제어한다.

또한, 상기 외발 손수레(1)는 바디프레임의 저면에 장착되어 정지시의 균형을 유지하는 보조바퀴; 및 상기 보조바퀴의 지면 접촉을 감지하여 주행정지신호를 출력하고, 지면과 분리시 주행신호를 출력하는 보조바퀴스위치;를 포함하는 보조바퀴부를 더 포함하여 구성된다.

이 경우 상기 보조바퀴부는, 전륜보조바퀴부(70)와 후륜보조바퀴부(80)를 포함하여 구성된다.

상기 전륜보조바퀴부(70)는 전륜보조바퀴(71)와, 전륜보조바퀴(71)의 지면 접촉을 감지하여 주행정지신호를 출력하고, 전륜보조바퀴(71)의 지면과 분리 시 주행신호를 출력하는 전륜보조바퀴스위치(72)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 후륜보조바퀴부(80)는 후륜보조바퀴(81)와, 후륜보조바퀴(81)의 지면 접촉을 감지하여 주행정지신호를 출력하고, 후륜보조바퀴(81)의 지면과 분리 시 주행신호를 출력하는 전륜보조바퀴스위치(82)를 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 제어부(50)는 주행정지신호의 수신 시 구동부(40)의 구동을 정지하고, 주행신호의 수신 시 구동부(40)를 구동시키는 구동부 구동신호를 출력하도록 구성된다. 이때 상기 구동부 구동신호는 바디프레임부(21)의 전후 기울기에 따라 구동부(40)를 전진, 후진 또는 정지 구동을 수행하도록 하는 신호를 포함한다.

상기 전원부(60)는 자동차용 배터리 등의 축전지로 구성될 수 있다.

도 3은 전동 외발 손수레(1)의 구동을 나타내는 순서도.

도 3과 같이, 상기 제어부(50)는 먼저 운전모드가 수동운전, 자동운전 또는 전동운전 모드 인지를 판단한다(S10).

운전모드가 수동운전 모드인 경우에는 제어부(50)는 구동부(40)와 외바퀴(31)의 동력 전달을 끊는다. 이에 따라, 사용자가 일반 외발 손수레와 같이 전동 외발 손수레(1)를 인력으로 전후진 조작을 수행하도록 한다(S20).

이와 달리 자동운전 모드인 경우에는 제어부(50)는 전후기울기센서(51)가 측정한 바디프레임(21)의 전후기울기(θ)가 지면에 수직인 방향에 대하여 소정 각도 범위(-θT ??θ ??θT)인지를 판단한다(S40). 판단 결과 소정 각도 범위 내에 있는 경우에는 모터의 구동을 정지시킨다(S50). 이와 달리 바디프레임(21)의 전후 기울기가 소정 각도 범위보다 큰 값을 가지는지 또는 작은 값을 가지는지를 판단한다(60). 전후 기울기가 소정 각도 범위보다 큰 값을 가지는 경우에는 전후 기울기(θ)에 비례하는 전압을 구동부(40)로 인가하여 θ에 비례하는 속도로 전동 외발 손수레(1)를 전진 구동한다(S70). 이와 달리 전후 기울기(θ)가 소정 각도 범위보다 작은 값을 가지는 경우에는 전후 기울기(θ)에 비례하는 속도로 전동 외발 손수레(1)를 후진 구동한다(S80).

이러한 구동의 수행 중 제어부(50)는 전류보조바퀴스위치(72) 또는 후른보저바퀴스위치(82)로부터 전륜보조바퀴(71) 또는 후륜보조바퀴(81)의 지면 접촉에 따른 정지신호가 수신되는 경우, 사용자로부터 입력된 정지 명령이 수신되는 경우 구동부(50)의 구동을 정지하고 처리과정을 종료한다(S90).

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 전동 외발 손수레 10: 적재부
20: 비다프레임부 21: 바디프레임
22: 조종기 23: 손잡이
24: 디스플레이 25: 클러치레버
30: 외바퀴부 31: 외바퀴
40: 구동부 50: 제어부
60: 전원부 70: 전륜보조바퀴부
71: 전륜보조바퀴 72: 전륜보조바퀴스위치
80: 후륜보조바퀴부 81: 후륜보조바퀴
82: 후륜보조바퀴스위치