KR100220231B1 - 휴대용 기계도구를 위한 전동기 - Google Patents

Abstract

휴대용 기계도구를 위한 전동기는 동작을 위한 출력 샤프트, 상기 출력 샤프트의 속도를 감지하는 수단, 전동기 자체의 입력전압의 크기와 위상을 감지하는 수단, 부하에 의해 소모되는 전류를 감지하는 수단, 상기 감지수단에 의해 감지된 검출값을 처리하기 위하여 프로그램된 마이크로 프로세서 수단, 시작할 때에 가속 램프를 발생시키는 수단, 종료할 때에 감속 램프를 발생시키는 수단, 상기 마이크로 프로세서에 의해 처리된 검출값에 응답하여 상기 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 전압과 도구의 크루즈(cruise)속도를 발생시키는 수단 및 포워드 러닝(forward running)과 리버스 러닝(reverse running)을 제어하고, 러닝을 저장하는 수단으로 구성된다.

Description

휴대용 기계도구를 위한 전동기

제1도는 본 발명의 설명에 따라 파이프 벤딩(pipe bending) 기계의 조작에 적합한 전동기의 종단면도.

제2도는 본 발명의 설명에 따라 드릴(drill)이나 드리더(threader)의 조작에 적합한 전동기의 종단면도.

제3도는 제1, 2도의 전동기를 제어하는 기구를 형성하는 전자 소자들의 전기 회로도.

제4도는 제3도의 제어전자회로와의 조작자 인터페이스(interface)를 도시한 도면.

제5도는 제1도의 전자제어 전동기를 장착한 파이프 벤딩 기계의 종단면도.

제6도는 제2도의 전자제어 전동기를 장착한 드리더의 종단면도.

[기술분야]

본 발명은, 파이프 벤더(pipe bender), 드릴, 그라인더(grinder), 드리더(threader), 태퍼(tapper), 다이 체이서(die chaser), 크라퍼(cropper), 렌치(wrench) 또는 다이내모메트리칼 스크류어(dynamometrical screwer) 등등의 기계도구에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 기계도구의 조작을 위한 전동기에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 자체 조작을 위한 전동기를 구비한 기계도구에 관한 것이다.

[본 발명의 배경]

자체의 조작을 위하여 전동기를 구비한 현대의 휴대용 기계도구는, 적절한 방법으로 전동기를 통하여 도구의 기본운동을 구동하는 조작자에 의해, 그때 그때 도구 자체가 현재의 자신의 상태를 나타내는 상황기능으로서 사용된다. 그러므로, 조작자는 그때그때 조작자가 그 도구의 상태를 어떻게 느끼느냐에 따라 그 기계도구를 구동한다.

예를 들어, 드릴의 전동기는, 트라이악(triac), 다이악(diac), 수동요소 기타 등등을 포함한 제어회로 구조를 구비하고, 드릴의 팁 회전의 속도를 변조하기 위하여 누르는 버튼을 통하여 삽입되는 가변저항 요소를 장착하고 있다. 오늘날의 휴대용 기계도구는 기계도구의 기본동작에 필요한 단순구조의 수단들을 구비하고 있으나, 구동은 조작자의 감도, 가공 및 개입에 달려있다. 그러나, 기계도구의 기본동작에 있어서, 조작자의 느낌에 의존한 작업진행은 잠재적으로 그리 정확하지 않은 결과를 초래한다.

[본 발명의 목적과 특징]

본 발명의 목적은 기계도구의 기본동작이 그때그때 현재의 자신의 상태를 나타내는 상황기능으로서 전동기 자체에 의해 자동적으로 구동되는, 즉 피드백 형태(feedback feature)를 가지고 있는 전동기 휴대용 기계도구를 제공함에 있다.

그러한 목적은 도구의 작업해(working solution), 즉 스트레스를 나타내는 입력 데이터, 예를 들어 상기 스트레스 하에서 얻어진 전류를 처리하여 도구 자체의 기본동작에 작용하는 출력 데이터를 제공하도록 프로그램된 단일 칩 마이크로프로세서 주변에 형성되어 있는 제어 전기기구를 기계도구, 보다 자세히는 연관동작 전동기에 장착함으로써 성취된다. 도구의 기본동작을 구동할 때에는 조작자는 전압으로 구동한다.

제어기구는, 마이크로프로세서에 의해 결정된 기본동작의 구동을 위한 동작수단뿐만 아니라 그 마이크로프로세서로 상기 입력 데이터를 제공하는 센서로 구성된다. 프로그램된 단일 칩 마이크로프로세서에 부가하여 제어기구를 이루는 요소들은 모두 저전력형이며, 저에너지 소모형 회로구성으로 배치되어 있다.

상술(上述)한 구조적 고안으로 제어기구는 충분히 작은 부담내에서 만들어질 수 있으므로, 기계도구에 조립된 제어기구는 휴대성이 없다.

[본 발명의 구성]

그러므로, 본 발명은, EP-A-0034822로부터 알 수 있는 바와 같이, 스테이터와, 브러쉬와, 동작을 위한 출력 샤프트와, 상기 출력 샤프트의 위치와 속도를 감지하는 수단과, 상기 전동기 자체의 입력전압의 위상을 감지하는 수단과, 커플(couple)/축 위치제어 관련부하에 의해 흡수되는 전류를 감지하는 수단과, 낫 마스커블 인터럽트 핀(Not Maskable Interrupt pin)을 포함하고 상기 감지수단들에 의해 감지된 검출값들을 처리하기 위하여 프로그램된 마이크로프로세서 수단과, 시작할 때에 가속 램프를 발생시키는 수단과, 상기 마이크로프로세서에 의해 처리된 상기 검출값에 응답하여 상기 마이크로프로세서에 의해 제어되는 전압과 상기 도구의 크루즈(cruise) 속도를 발생시키는 수단과, 포워드 러닝(forward running)과 리버스 러닝(reverse running)과 런 세팅(run setting)을 제어하는 수단을 구비하는 휴대용 기계도구를 위한 전동기에 관한 것이다.

본 발명의 전동기는, 상기 전동기 자체의 입력전압의 크기를 감지하는 수단과, 정지할 때에 감속 램프를 발생시키는 수단과, 상기 출력 샤프트의 위치와 속도를 감지하는 상기 수단의 형태(configuration)의 표시를 입력받아 포지티브 논리에서는 '1'로 표현되고 네가티브 논리에서는 활성'0'으로 표현되는 하이 스테이트 또는 논리레벨을 상기 마이크로프로세서 수단의 상기 낫 마스커블 인터럽트 핀에 결과로서 출력하는 방식으로 처리하는 비교기 수단을 더 구비하고 있으며, 상기 마이크로프로세서 수단은 상기 출력 샤프트의 위치와 속도를 감지하는 상기 수단의 형태가 변하여 상기 낫 마스커블 인터럽트 핀에 상태변화를 일으키고 낫 마스커블 인터럽트를 발생시킬 때에, 새로운 위치를 처리하고 상기 비교기 수단에 형태표현을 갱신하여 형태의 새로운 변화를 감지할 수 있도록 프로그램되어 있으며, 포워드 러닝과 리버스 러닝과 런 세팅을 제어하는 상기 수단은 구동 어셈블리에 의해 제공되는 전원을 스테이터와 브러쉬들에 하나만 활성화될 수 있도록 구성된 2개의 릴레이를 통하여 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 전동기를 구비하여 동작하는 휴대용 기계도구에 관한 것이다.

[본 발명의 장점]

본 발명은 다양한 중요한 장점들을 제공한다. 그 장점들은 저렴한 제조단가와 작동중의 저에너지 소모 등의 경제적인 것들인데, 그때그때 도구가 그 자체의 상태를 점검하여 작업상황에 피드백할 수 있는 성능을 구비한 휴대용 기계도구의 소형화도 그 장점이다.

마이크로프로세서 수단은 도구가 작업하게 될 다양한 물질을 참조하여 도구의 각각의 종류를 위한 가장 적절한 전압제어를 제공하도록 프로그램될 수 있다. 그러므로, 피드백 용량은 각각의 경우에 대하여 프로그램될 수 있다.

마이크로프로세서는 교체되어, 각각의 단일 작업상황을 위한 마이크로프로세서를 제공할 수 있다.

[바람직한 실시예에 대한 상세한 설명]

본 발명은, 절대적 제한은 아닌 일예로서만 제공된 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면에 기초하여 매우 잘 이해 될 것이다.

제1도와 제2도를 참조하면, 2개의 휴대용 기계도구는, 본 발명의 설명에 따른 전동기를 장착한 것으로 볼 수 있다. 그것들은 로터(6)와 스테이터(7)와 브러쉬(8, 8')로 만들어진 전동기를 구비한다. 그런 전동기는 전송을 통하여 출력 샤프트(9, 9a)에 작용한다.

발명의 형태는 전동기를 제어하기 위한 전자소자들 속에 있다. 센서나 검출기(4)로부터 입력 데이터를 받는 회로보드(board)나 패널(panel)(1, 2, 3)에 의해 나타난다.

기계는 아래 설명될 키(key)(10, 11, 12)로 만들어진 조작자 제어를 입력하는 수단에 의해 완성된다.

제어 전자는 제3도에 상세히 설명된다.

그것은 3개의 회로보드나 패널(1, 2, 3)로 구성되어 있고, 보드(3)상의 마이크로프로세서(30) 주변에 만들어져 있다.

전자회로는 출력 샤프트(9)의 속도, 즉 1분에 몇 바퀴 회전하는가를 감지하는 두 개의 할(Hall) 효과 센서(4', 4'')로 만들어져 있는 센서(4)를 구비한다.

단일 칩 마이크로프로세서 또는 마이크로칩(30)은 센서(4)에 접속되어 두 개의 할 효과 센서(4', 4'')의 논리구성의 입력 데이터 표현으로 받아들인다.

마이크로프로세서(30)는 본 발명의 본 실행에서의 모델 SGS-ST62T10이다.

그러나, 그것은 또한 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 그것을 병합하는 제어회로의 적당한 변형으로, 예를 들어, 모토롤라 모델 68K05 또는 자일로그 Z86 계열의 상업적으로 유용한 다른 모델도 될 수 있다.

마이크로프로세서(30)는 비교회로(31)의 입력에 2개의 할 효과 센서(4', 4'')의 상기 논리구조를 반복하는데, 그것은 포지티브(positive) 로직에서 작업하는 1로 나타내는 하이스테이트(high state)논리 레벨을 마이크로프로세서(30) 자체의 핀 NMI(Not Maskable Interrupt)에 결과로서 제공하는 방법으로 입력을 처리한다.

센서(4', 4'')의 구조가 바뀔 때(즉, 말하자면, 그것들 중의 하나 또는 오직 하나의 상태가 바뀔 때), 그 하나는 상술한 핀 NMI에 대응하여 상태가 변하게 하고, 그 변화는 NMI를 발생시킨다. 그런 인터럽트를 실행하기 위한 루티내에서 그 새로운 위치는 출력 샤프트의 분당 회전수의 증감으로써 처리되고, 센서(4', 4'')의 상태의 새로운 변화를 감지할 수 있도록 하기 위하여 집적된 비교회로(31)의 입력단에서의 새로운 구성(configuration)은 업데이트(update)된다.

제어전자회로는 또한 입력전압을 감지하는 수단을 구비하여 상술한 마이크로프로세서(30)로 관계 데이터를 제공하고, 그 입력전압은 반파형태로 노드(20)에 나타난다. 그 피크 전압은 주요 주파수를 고려하여 감지된다.

(아날로그) 점출값은 8비트 포맷의 디지털 형태로 변환되어 저장된다. 그 검출값은 전동기로부터 취해진 커플과 전력이 계산되게 한다.

0-교차 센서(zero crossing sensor)는 전압의 위상을 제공하도록 설치된다.

그 후에, 제어전자회로는 스트레스 하의 부하에 의해 취해진 전류를 감지하는 수단을 구비한다.

감지는 최대 소모점(전류가 거의 삼각함수 형태를 나타내는 점)에서 노드(22)에 대응하여 수행된다.

더욱이, 제어전자회로는 출력 샤프트를 구동하는 수단을 구비한다. 이것들은 터닝-온 트라이악(turning-on triac)(23)으로 만들어진다. 트라이악은, 출력 샤프트의 바람직한 회전속도를 성취하는 0-교점에 대하여 프로그램되어, 위상센서(21)의 출력에 근거하여 40마이크로초만큼 지연되어 펄스와 함께 온(on)된다. 지연이 크면 클수록, 속도는 느려진다. 즉, 예를 들어, 일분간 수행되는 회전의 수로서의 속도는 센서(21)에 의해 감지된 0-교차에 대응한 트라이악 상의 임펄스의 지연에 반비례한다. 마이크로프로세서(30)는 바람직한 속도를 얻기 위하여 감지된 값의 기능으로서 트라이악(23)(디폴트로 이미 설정될 수도 있고, 조작자에 의해 설정될 수도 있는 프로그램된 rms 전압의 생성)을 통하여 전동기에 작용한다.

그러므로, 전동기의 드라이브 어셈블리는 트라이악(23)과 마이크로프로세서(30) 자체를 구비한다.

그것은 조작자 제어에 근거하여 2개의 릴레이(24, 25)를 통하여 스테이터와 브러쉬들에 전원을 제공하도록 구성되어 오직 하나만 활성화되게 구성된다. 브러쉬들의 전원은 스테이터에 대하여 상대적으로 포지티브(positive)가 되느냐 또는 네가티브(negative)가 되느냐에 의존하여 전동기의 러닝 센스를 구동한다.

조작자 제어는 포워드 러닝(11')과 리버스 러닝(12')과 런 세팅(10') 버튼들을 통하여 배분된다.

제어전자회로는 파워 어셈블리(1)에 의해 동력이 공급된다. 그것은 트랜스포머(10)와, 전류(11)를 정류하는 수단과, 전압 제어기(12)로 만들어진 전압을 평활화하는 수단으로 구성된다. 파워 어셈블리는 상술한 두 개의 릴레이의 공급을 위하여 12V c.c.의 평활화되지 않은 전압과, 정보를 조정하기 위한 회로를 위하여 5V의 평활화된 전압을 공급한다.

전동기의 상태에 대한 정보를 나타내는 뷰어(viewer)(40)도 또한 마이크로프로세서(30)와 접속되어 있다. 접속버스로 만들어지고 마이크로프로세서가 있는 뷰어의 접속수단은 중요한 다른 실제적인 기구의 접속을 위한 플러그 보드(plug board)(41)를 제공한다.

조작자가 조작중에 주의를 다른 곳으로 돌릴 필요가 없도록, 뷰어 외에도 예를 들어, 모오스형 코드로 표현된 상태정보를 음향적으로 신호하기 위하여 장치가 제공된다.

제4도는 제어전자회로와의 조작자 인터페이스를 나타낸다. 그것은 빨간색 빛을 내는 발광 다이오드(12'')를 구비하는데, 이는, 제3도에 설명된 바와 같이, 여기에서 2개의 소켓으로 설명된 상기 플러그 보드(41)뿐만 아니라 포워드 러닝(11'), 리버스 러닝(12') 및 런 세팅(10')을 각각 제어하기 위한 3개의 키들과 불이 켜진 상태에서의 기계의 파워-온(power-on)상태를 나타낸다.

제5도와 제6도는 각각 파이프 벤딩 기계와 드레딩 다이(threading die)나 태핑(tapping) 기계 또는 본 발명에 따른 전동기를 장착한 드레더를 나타낸다.

파이프 벤딩 기계와 드레딩 다이는 전송을 통하여 출력 샤프트(9)에 의해 동작된다.

본 발명은 그에 따른 특정한 실시예를 참조하여 서술되고 설명되었으나, 부가된 청구항에 어떻게 열거되었느냐에 따라, 본 발명에 관계된 보호범위를 벗어나지 않고 그것을 변형, 첨가 및 삭제가 가능하다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. 스테이터(7)와, 브러쉬(8, 8')와, 동작을 위한 출력 샤프트와, 상기 출력 샤프트의 위치와 속도를 감지하는 수단(4)과, 상기 전동기 자체의 입력전압의 위상을 감지하는 수단(21)과, 커플(couple)/축 위치제어 관련부하에 의해 흡수되는 전류를 감지하는 수단과, 낫 마스커블 인터럽트 핀(Not Maskable Interrupt pin)을 포함하고 상기 감지수단들에 의해 감지된 검출값들을 처리하기 위하여 프로그램된 마이크로프로세서 수단(30)과, 시작할 때에 가속 램프를 발생시키는 수단과, 상기 마이크로프로세서에 의해 처리된 상기 검출값에 응답하여 상기 마이크로프로세서에 의해 제어되는 전압과 상기 도구의 크루즈(cruise) 속도를 발생시키는 수단과, 포워드 러닝(forward running)과 리버스 러닝(reverse running)과 런 세팅(run setting)을 제어하는 수단(10', 11', 12')을 구비하는 휴대용 기계도구를 위한 전동기에 있어서, 상기 전동기 자체의 입력전압의 크기를 감지하는 수단과, 정지할 때에 감속 램프를 발생시키는 수단과, 상기 출력 샤프트의 위치와 속도를 감지하는 상기 수단(4)의 형태(configuration)의 표시를 입력받아, 포지티브 논리에서는 '1'로 표현되고 네가티브 논리에서는 활성 '0'으로 표현되는 하이 스테이트 또는 논리레벨을, 상기 마이크로프로세서 수단의 상기 낫 마스커블 인터럽트 핀에, 결과로서 출력하는 방식으로 처리하는 비교기 수단(31)를 더 구비하고 있으며, 상기 마이크로프로세서 수단은, 상기 출력 샤프트의 위치와 속도를 감지하는 상기 수단의 형태가 변하여 상기 낫 마스커블 인터럽트 핀에 상태변화를 일으키고 낫 마스커블 인터럽트를 발생시킬 때에, 새로운 위치를 처리하고 상기 비교기 수단에 형태 표현을 갱신하여 형태의 새로운 변화를 감지할 수 있도록 프로그램되어 있으며, 포워드 러닝과 리버스 러닝과 런 세팅을 제어하는 상기 수단은, 구동 어셈블리에 의해 제공되는 전원을, 스테이터와 브러쉬들에, 하나만 활성화될 수 있도록 구성된 2개의 릴레이(24, 25)를 통하여 공급하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기계도구를 위한 전동기.
2. 제1항에 따른 전동기를 구비하여 동작하는 것을 특징으로 하는 휴대용 기계도구.