KR100371785B1 - 휴대식공구장치의사이징에의한사고방지방법및장치 - Google Patents

휴대식공구장치의사이징에의한사고방지방법및장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐색 현상의 시각까지 존재하는 운전 상태를 비틀림 센서, 특히 가속도 수령기(1)에 의해 측정함으로써 폐색 현상의 시각에서의 공작 기계의 예상 비틀림 각도를 예견적으로 연산한다는 사상에 근거하여 회전 공구, 특히 해머 드릴을 구비한 수동식 공작 기계의 작업시 공구 폐색에 의한 사고를 방지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 회전각을 예견적으로 연산함으로써, 미리 주어진 최대 비틀림 각도에 도달하기 훨씬전에 단속 장치, 특히 전류 단속기(6)과 연결된 전자기 커플링(5)를 작동할 수 있고, 이에 따라 구동 모터(7)의 로터에 축적된 운동 에너지와 이로 부터 발생도는 공작기계(M)으로의 모멘트가 단속된다. 즉, 회전 사고에 대한 안전도가 현저히 증가된다.

Description

휴대식 공구 장치의 사이징에 의한 사고 방지 방법 및 장치
본 발명은 회전 공구를 구비한 휴대식 공구 장치, 구체적으로는 휴대식 해머 드릴로 작업하는 동안 공구의 사이징(공구가 과열에 의해 가공 대상물에 들러붙는 현상)에 의한 사고를 방지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 상기 공구 장치는 회전 센서에 의해 검출된 운전 상태에 응답하여 구동 모터의 공구에 대한 작동을 단속하기 위한 단속 장치를 갖추고 있다.
특히 해머 드릴과 같이 대출력의 휴대식 공구 장치의 경우에, 공구가 순간적인 사이징 및 그에 따른 장치의 관성 모멘트의 급격한 상승에 기인하는 손목 관절의 부상이나, 또는 가이드, 가대 등의 전복 등과 같은 소위 회전 사고가 심각한 문제로 되고 있다. 이러한 문제에 대한 여러 가지 공지의 해결법으로서, 예를 들면 유립 특허 출원 공개 제0 150 669호 및 PCT/DE88/0109의 국제 공개 공보에 기재된 것을 들 수 있다.
유럽 특허 출원의 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 공구 장치의 케이스 내에는 영구 자석의 자기장에 의해 분산되는 수은과 같은 도전성 액상 물질을 수용하는 폐쇄된 소형 용기를 배치하고 있다는 것은 알려져 있다. 이 장치에서는, 전술한 관성 모멘트에 의해 케이스가 드릴 스핀들의 축선 둘레를 다소간에 급회전하는 경우, 관성 전달 물질과 용기 사이에는, 또는 관성 전달 물질과 고정된 영구 자석 사이에는 이 물질에 전압을 유기시키는 상대 운동이 발생하고, 이 전압은 검출되어 특정 임계치를 초과한 경우에 공구 장치의 구동 모터로부터 드릴 스핀들까지의 구동 경로를 차단시키는 클러치를 해제시키는 데에 이용된다.
후자의 간행물에는 원리적으로 유사한 장치가 기재되어 있다. 즉, 케이스의 내부 또는 케이스에 마련된 회전 센서를 사용하고, 이 회전 운동 센서는 운동량으로서 휴대식 공구 장치에 대한 회전 경로, 회전 속도, 및 외측의 피봇 운동의 회전가속도 중 적어도 하나 이상을 검출하며, 필요한 경우에 다양한 설정 기준에 따라 구동 모터와 드릴 스핀들 사이의 구동 운동 전달을 차단하는 전환 클러치를 작동시킨다. 이 간행물에 개시된 회전 운동 센서로서는 그 전환 클러치를 직접 작동시키는 압축된 스프링을 내장한 기계식 관성 스위치가 이용된다.
기본적으로 동일한 기술 사상에 기초하고 있는 전술한 양자의 공지된 해결법에서는, 예컨대 이질 성분의 콘크리트재를 해머 드릴로 작업하는 동안과 같이 장치를 바람직하게 작동시키는 동안에도 안전 클러치의 오작동을 초래할 우려가 있다. 이 문제점은 운동 센서와 단속 장치가 단일 유닛으로 통합되어 순수하게 기계적 또는 전자 기계적인 원리가 응용되는 경우, 지금까지 공지된 모든 해결법에 기본적으로 이용되는 수동적 신호 평가와 관련되어 있다.
따라서, 본 발명의 과제는, 한편으로는 허용 관성 모멘트와 회전 사고로 이어질 수 있는 위험한 관성 모멘트와의 사이에 양호한 식별 기준을 부여하고, 다른 한편으로는 휴대식 공구 장치의 안전성을 전체적으로 높이기 위하여 안전 장치 또는 단속 장치의 조기 작동을 가능하게 하는, 상술한 종류의 휴대식 공구 장치를 개선하는 데에 있다.
본 발명은 특히 해머 드릴과 같은 회전식 공구를 사용하는 휴대식 공구 장치에 있어서 공구의 사이징에 동반하는 사고를 방지하기 위한 방법으로서, 회전 센서에 의해 검출한 작동 상태에 따라서 구동 모터의 공구에 대한 작동을 중단시키기 위한 단속 장치를 이용하는 휴대식 공구 장치의 공구 사이징에 의한 사고 방지 방법에 있어서, 시상수(時常數)를 미리 설정하고, 회전 센서에 의해 전송된 회전 운동량에서 공구 장치의 최대 허용 회전 각도를 미리 산출하며, 산출한 예측 회전 각도가 최대 허용 회전 각도를 초과하는 즉시 단속 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 방법이다.
본 발명은 사고를 더 이상 방지할 수 없는 과대한 회전 충격이 공구 장치에 발생하기 전에 대책을 강구할 수 있도록 장치의 향후 거동을 미리 결정하는 기술사상에 기초한 것이다.
먼저, 회전 센서로서는, 예컨대, 응답 시간이 극히 짧은 초소형 기계식 가속도계인 회전 가속도 센서가 가능하다. 가속도 센서로부터의 출력이 설정된 기준값을 초과하면, 이 센서의 측정값 신호는 2회의 특히, 대역 제한된 적분에 의해 시상수의 시간에 걸쳐 예측되는 회전 각도로 산출된다.
또한, 본 발명에 있어서는, 항상 존재하는 저주파 및 고주파의 교란의 영향을 감소시키기 위하여, 하한 주파수에 대하여 0.5∼10 Hz의 대역 및 상한 영역에 대하여 약 100∼1000 Hz의 대역의 한계 주파수를 설정하는 것이 바람직하다.
전술한 공지의 해결법과 마찬가지로 단속 장치로서는 전자 클러치, 마찰 클러치, 디스크 클러치 또는 맞물림 클러치가 이용될 수 있으며, 이들 단속 장치는 사이징된 공구 스핀들에 대한 모터의 회전자에 축적된 운동 에너지의 작동을 순간적으로 단속한다. 다양한 측정, 경험 및 시험에 의해, 특히, 각각의 장치의 기종에 따라서, 전술한 단속에 대해서는 5∼20 밀리초의 클러치 해제 시간이 부여되는 것이 명백하게 되었다. 이 클러치 해제는 통상, 동시에 모터에 대한 전류 차단과 조합하는 것도 가능하다. 비교적 경량의 회전자를 구비하는 소형 장치에 대해서는, 클러치 대신에, 신속하게 작동하는 제동 장치도 고려될 수 있으며, 필요에 따라서는 회전 센서 신호로부터 미리 산출한 회전 각도가 예컨대, 작업자가 유지하는 순간적인 작동 각도 위치에 대해 40∼75°로 설정된 최대 허용 회전 각도를 초과한 경우, 즉시 전류를 차단하는 장치와 접속할 수 있다.
특히, 해머 드릴과 같은 회전식 공구를 사용하는 휴대식 공구 장치에서의 공구의 사이징에 동반하는 사고를 방지하기 위한 장치로서, 회전 센서에 의해 검출된 작동 상태에 따라서, 구동 모터의 공구에 대한 작동을 중단시키기 위한 단속 장치를 구비하는 휴대식 공구 장치에서의 공구의 사이징 사고의 방지 장치에 있어서, 본 발명에서는, 회전 센서에 의해 전송된 센서 신호가 설정 가능한 기준값을 초과하는 경우에, 이 센서 신호를 설정한 시상수의 지속 시간에 걸쳐 공구 장치의 예측회전 각도를 산출하는 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치가 설치되며, 설정한 최대 회전 각도를 초과하는 경우에, 단속 장치는 인터페이스를 매개하여 작동될 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.
전술한 한계 주파수를 갖는 대역 제한된 필터 구성을 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치에 대응시키는 것이 유리하다. 기본적으로 각종 센서 소자 또는 센서 구성은 회전 센서로서 생각된다. 구체적으로는, 예컨대, 특히 초소형 기계식 가속도계의 회전 각도 센서, 회전수 센서 또는 토오크 검출기를 이용할 수 있다. 그러나, 헌재의 지식 수준을 감안하여, 전형적으로 1 밀리초 보다 짧은 응답 시간을 갖는 회전 가속도계 또는 회전 가속도 센서를 구비하는 것이 유리하다.
이하, 도시한 실시예에 대하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
이하에서는, 도면을 참조로 하여, 휴대식 공구 장치, 구체적으로 해머 드릴의 회전 공구의 돌발적인 사이징에 의한 사고를 사전에 피하기 위한 장치와, 이 장치의 알고리즘 및 평가 회로를 설명한다.
제1도에 도시한 바와 같이, 휴대식 공구 장치(M)의 작동 상태는 하나 이상의 센서에 의해 감시된다. 이들 센서는 특히, 초소형 기계식 가속도계와 같은 회전가속도 센서(1a), 회전 각도 센서(회전수 센서; 1b), 거리 센서(이동량 센서), 또는 토오크 센서(1n) 등으로 될 수 있다. 하나 이상의 센서로부터의 신호는 신호 형성 회로, A/D 변환기 등을 포함하는 입력 인터페이스(2)를 매개하여, 정밀 회로 기술에 기초한 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치(3)에 입력되며, 이 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치는 단독으로 사용되거나, 마이크로프로세서, 신호 처리 장치등과 조합하여 사용될 수 있으며, 이 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치에서 패턴 또는 규칙에 기초한 알고리즘이 처리되고, 이 알고리즘은 하나 이상의 센서(1a∼1n)로부터 수신된 신호에 응답하여 장치의 작동 상태를 미리 산출한다. 이하에서는 패턴에 기초한 알고리즘의 실증된 실시예를 상세하게 설명하겠다.
잠정적인 사고가 검출된 경우, 예컨대 구동 모터(7)와 공구 홀더 또는 공구(8) 사이의 구동 경로를 차단하는 클러치(5a), 구동 권선에 전류 공급을 차단하는 전류 차단기(5b) 및/또는 브레이크(5m)와 같은 하나 이상의 단속 장치가 출력 인터페이스(4)를 매개하여 작동하게 된다. 이들 단속 장치(5)는 사전에 결정되거나 산출된 손상 사건, 특히 잠정적인 회전 사고가 실제로 발생하는 것을 방지한다. 공구 장치(M)가 작업자에게 안전한 상태로 복귀하는 즉시, 그 공구 장치는 작업자의 희망에 따라 다시 작동될 수 있다.
제2도에 도시한 실시예에 있어서, 인테그레이티드 증폭기(integrated amplifier)를 가진 내부 회전 가속도 센서(1)와, A/D 변환기를 가진 프로그래밍 가능한 마이크로 컨트롤러 및 연산장치(3)와, 디지털 인터페이스(2)와, DA 인터페이스(4)와, 반도체 전류 스위치와 같은 단속 장치(6)와, 전자기적으로 작동 가능한 클러치와 같은 단속 장치(5)를 조합한 시스템이 도시되어 있다.
본 발명에 따르면, 작동 중의 공구(8)의 돌발적인 사이징에 의해 축선(9) 둘레에 갑자기 발생하는 반응은, 미리 연산하여 일반적으로 60°보다 적은 안전한 회전 각도로 제한되어야 한다. 이를 위해, 축선(9) 둘레의 회전 가속도는 회전 가속도 센서(1)에 의해 검출되며, 이때 가속도 센서(1)의 고유 역학은 문제점의 발생에따라 통상 1 밀리초 보다 더 짧은 응답 시간에 충분하게 신속해야 한다. 이와 같은 회전 가속도 센서는 특히 초소형 기계 장치에 사용되는 것으로 알려져 있고, 이 회전 가속도 센서는 특히 차동 콘덴서 형태로 시판되고 있으며, 이 센서에 있어서, 콘덴서의 중간 전극은 가속도계가 측정 회로를 직접 구성할 수 있도록 가속도계의 관성 진자로서 형성될 수 있다. 센서(1)의 증폭된 신호는 A/D 인터페이스(2)를 매개하여 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치(3)로 송신되고, 하기에 설명하는 평가 알고리즘에 의해 처리된다.
제3도의 기능 회로도는 기본적으로 평가 알고리즘을 실행하며, 이 평가 알고리즘은 센서 신호에 응답하여 공구 장치(M)의 거동을 예측하는 역할을 한다. 저역 필터(10)로서의 입력 필터는 고주파의 교란을 제거하는 역할을 한다. 적분기(11, 12)가 적당한 시점에서 초기화되는 2회 적분을 수행한 후, 실시를 위해 일정한 가속도가 허용될 수 있다는 가정 하에서, 예정된 또는 예정 가능한 시상수(τ)와 실제의 시간(t)을 합친 예측 회전 각도를 저역 필터의 신호로부터 산출한다. 이 예측된 또는 예견 시상수(τ)는, 한편으로는 안전 대책을 세울 충분한 시간이 남아 있고, 다른 한편으로는 신뢰할 수 있는 예측이 이루어지도록 선택된다. 예측한 회전 각도가 예측된 또는 예측 가능한 최대 회전 각도를 초과하는 경우, 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치(3)의 D/A 변환 출력 인터페이스(4)를 통해서 대응하는 단속 장치의 증폭기가 작동된다. 이 증폭기는, 한편으로는 고속 반도체 스위치로서 구성되는 것이 바람직하고, 장치(M)의 구동 모터(7)에 대한 전류 공급을 즉시 차단하는 전류 차단기와 같은 제2 단속 장치(6)를 작동시키며, 다른 한편으로는 구동모터(7)의 회전자와 이 구동 모터에서 공구(8)까지의 구동 경로 상의 나머지 부재와의 사이의 접속을 해제시키는 전자 클러치와 같은 제1 단속 장치(5)를 작동시킨다. 이것에 의해, 한편으로는 추가적인 전기 에너지가 장치에 공급되지 않는다는 것이 실현되고, 다른 한편으로는 모터(7)의 회전자에 이미 축적된 운동 에너지가 공구 장치(M)의 원치 않는 회전에 더 이상 이용되지 않는다는 것이 보장된다.
회전 가속도 센서를 사용하는 경우, 본 발명에 의한 예견 개념에서의 수학적인 기초는 초기 매개 변수로서 회전 각도(t) 및 회전 각속도 ω(t)의 실제값을 이용하여 t(실제 시간)에서 (t+τ)까지의 간격에서 일정하다고 가정한 가속도 u(t)를 2회 적분하는 것에 있다.
가속도 u(t)는 회전 가속도 센서(1)에 의해 측정되며, 예컨대 일정한 설정값 u0와 비교된다. t에서 (t+τ)까지의 간격에 대해 u(t)=u0라고 가정하면, 이로부터 다음의 식이 유도된다.
실제 회전 각도(t+τ)에 대해 미리 계산한 예측값이 정확할수록, 구해진 방정식은 가속도 u(t)에 대해 더 잘 적용된다. 이와 관련하여, 항상 존재하는 저주파 및 고주파의 교란에 대한 영향을 감소시키는 것은 본 발명에 있어서는 중요하며, 실시를 위해서는 불가피한 것이 일반적이다.
본 발명에 의해 실제로 실험된 실시예에 있어서는, 제3도의 블럭 회로도에 도시한 바와 같이, 적분기(11, 12)는 대역 제한 적분기로서 구성된다. 즉, 저주파에서 이들 소자의 증폭이 유한값으로 제한되는데, 이것은 통상의 작업 중에 항상 일어날 수 있지만 공구 장치(M)를 긴급 정지시키지 못하는 작업자의 느린 손 동작이 적분기(11, 12)에 전달되지 않기 때문에 중요하다. 또한, 대역 제한한 적분기(11, 12)는 예컨대, 센서(1)로서 압전식 가속도 센서를 사용하는 예와 같이, 가속도 센서(1)가 유사 정지 거동만을 가지는 경우 스위칭 오프 드리프트(switching-off drift)를 제거한다.
대역 제한 적분기는 통상 그 전달 함수
에 의해, 매개 변수 TI을 방정식
에 의해 구하고, ωu는 적분 특성을 실현하는 주파수를 나타냄으로써 산술적으로 설명된다.
전형적인 예로서, 휴대식 드릴 장치로 작업하는 경우, 비교적 매우 높은 주파수를 가진 매우 큰 가속도 피크가 발생된다. 이 피크에 의해 안전 장치의오작동(전류 차단, 클러치 해제)이 발생하지 않도록 상한 주파수 ω0를 초과하는 상기 신호 부분을 필터링하는 것이 유리하며, 실시를 위해서는 불가피하다는 것이 일반적이다. 센서(1)의 입력 신호의 대역 제한은 제3도에서 "저역 필터"라 칭하는 블록 10에 의해 수행된다.
제4도에는 본 발명에 따라 이용될 사용 대역을 표시하는 회전 주파수 ω의 알고리즘에 와해 결정되는 복소 전달 함수가 개략적으로 도시되어 있다. 한계 주파수 ωu및 ω0는 용도에 따라 다르다. 도시한 휴대식 드릴 장치의 실시예에 있어서는 다음과 같은 적정값이 성립한다. 즉,
0.5 Hz < ωu< 10 Hz
100 Hz < ω0< 1000 Hz
휴대식 공구 장치의 다른 기종에 대응하는 적정값은 전문가에게는 경험적으로 용이하게 결정할 수 있다.
제3도에 도시하고 있는 함수 블록에 따른 신호 평가 회로는 소프트웨어 프로그램(제5도 참조)을 사용한 마이크로프로세서를 이용하거나, 혹은 아날로그 전자 회로(제6도 참조)에 의해 실현 가능하다.
제5도는 예컨대, 전술한 저역 필터와 같은 필요한 필터를 포함하는 예견 회로의 블록 20(필드 1)에 개시한 이산 시스템 방정식을 계산하기 위한 시간 제어형 인터럽트-서비스-루틴의 흐름도를 도시하고 있다. 이 흐름도는 일정한 주기에 따라 정기적으로 사용된다. 선택한 주기에 대해서는 이산화가 필요하다.
블록 21(필드 30)에서는, 변수가 저장된다.
블록 22(필드 31)에서는, 최초로 가속도에 비례하는 신호를 처리하기 위한 A/D 인터페이스(2)의 A/D 변환기가 작동한다. A/D 변환기가 종료하면, 신호는 즉시 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치(3)에 의해 판독한다.
블록 23(필드 32)에서는, 입력 신호에 직접 의존하는 양이 최종 사이클에서 연산된 값에 가산한다. 이렇게 하여 산출한 값 y는 블록 24(결정 박스 33)에서 양 및/또는 음의 임계치를 초과하는 지를 결정하기 위해 감시되고, 필요하다면 클러치로서의 단속 장치(5)가 해제된다(블록 25; 필드 34),
블록 26, 27(필드 35, 36)에서는, 주어진 조건에 따라 다음 싸이클을 위한 변수와, 신호 y의 미리 산출된 부분 "temp" 를 산출한다.
블록 28, 따라서 최종(필드 37)에는 다음의 인터럽트가 다음의 연산 단계(싸이클)를 유발할 때까지 다양한 다른 기능을 수행하는 배경 프로그램으로 귀환한다.
이하에서는, 제3도의 기본 블록 회로도에 대하여 원리적으로 동일하게 작동하는 도 6의 전자 회로 구성은 전문가에게 충분할 정도로 간략하게 설명된다.
가속도에 비례하는 전압 신호는 입력부(J1)에 공급되고, 저역 필터(U1)를 거쳐 대역 제한된 제1 적분기(U2)[제3도의 적분기(11)]에 입력되고 나서, 대역 제한된 제2 적분기(U3)[제3도의 적분기(12)]에 입력된다. 설정된 시상수는 도시한 실시예에 있어서는 조정 가능한 RC 소자에 의해 결정된다. 저역 필터(U1)와 적분기(U2, U3)의 출력 신호는 누적 증폭기(U4)에 의해 직렬 저항을 통해 측정한 중량값에 가산된다. 누적 증폭기(U4)의 출력 신호는 한편으로는 출력부(22)에 공급되고, 다른한편으로는 2개의 비교기(U9 또는 U10)에 의해 각각 양 또는 음의 최대값이 초과하는 지를 감시한다. 이때, 도시한 실시예에서는, 반전 증폭기(117)를 통해 음의 최대값이 설정될 수 있다. 비교기(U9 또는 U10)의 출력 신호는 각각 2개의 NAND 소자로 구성한 2개의 플립-플롭(FF1 또는 FF2)을 셋팅한다. 플립-플롭(FF1 또는 FF2)의 출력 신호는 발광 다이오드(D1 또는 D2)에 의해 표시된다. 더욱이, 플립-플롭(FF1, FF2)의 2개의 출력 신호는 제1 단속 장치(클러치)(5)의 전환에 사용된다.
휴대식 공구 장치에 있어서 잠정적인 회전 사고의 문제에 관한 종래의 모든 알려진 해결법과 대비하여 본 발명에 따른 장점을 요약한다. 바람직하게는 마이크로프로세서로서 실시된 평가 알고리즘에 의해 또는 "예견" 또는 예측된 평가에 의해 공구 장치의 향후 거동이 예견될 수 있고, 따라서 공구 장치에 과도하게 큰 회전 충격이 발생하여 더 이상 피할 수 없는 사고가 발생하기 전에 안전 조치가 취해질 수 있다. 극히 신속한 평가 로직에 의해 가능한 사고 검출, 이어서 안전을 도모한 후에 원하는 작동 상태를 즉시 회복하기 위하여, 작업자의 요구가 정확하게 해석될 수 있다. 프로그램을 통해서 영구적 또는 주기적인 자기 시험(셀프 테스트), 정확한 반응, 및 시간에 무관한 해제 거동이 쉽게 실현될 수 있다는 것이 특히 유리하다.
본 발명을 구체적으로 실시하기 위해서는, 예컨대 다음의 소자를 필요로 한다;
- 한 개의 가속도 기록계(압전식, 압전 저항식, 관성식 가속도 기록계는 마이크로 전자 회로의 일부로서 기초화 및/또는 통합);
- 연산 증폭기, 다이오드 등을 이용한 아날로그형(제6도 참조) 또는 적절한 프로세스 인터페이스를 구비하는 마이크로프로세서를 이용한 디지털형(제1도 및 제5도 참조)의 한 개의 평가 유닛;
- 구동 모터와 공구 사이의 접속(예컨대, 전자 마찰 클러치)을 차단하기 위한, 특히 전류 차단기와 결합한 하나 이상의 단속 장치.
제1도는 회전 사고 방지에 필요한 동작을 미리 연산하기 위해 본 발명의 기술 사상에 따른 기본적인 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
제2도는 본 발명을 실시하기 위한 휴대식 공구 장치의 일례로서, 한 해머 드릴을 나타내는 측면도이다.
제3도는 센서로서 가속도계를 사용하여 미리 신호 평가를 위한 회로를 나타내는 회로도이다.
제4도는 제3도에 도시된 함수 배열 중에서 대역 제한 적분기의 사용에 있어서의 전달 함수의 추이를 나타내는 도면이다.
제5도는 마이크로 프로세서에 의한 예견 신호 평가의 소오스 코드 연산 프로그램을 나타낸다.
제6도는 본 발명에 따른 예견 신호 평가를 위한 프로그램 해결에 대응하는 회로의 실시예를 나타내는 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 회전 센서
3 : 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치
4 : 인터페이스
5, 6 : 단속 장치
7 : 구동 모터
8 : 공구
10 : 저역 필터
11, 12 : 적분기

Claims (15)

  1. 해머 드릴과 같은 회전 공구(8)를 가진 휴대식 공구 장치로 작업하는 중에 발생하는 사이징에 의한 사고를 방지하기 위한 방법으로서, 회전 센서(1)에 의해 검출한 작동 상태에 따라서 구동 모터(7)의 공구(8)에 대한 작동을 중단시키기 위한 단속 장치(5, 6)를 가진 휴대식 공구 장치의 공구의 사이징에 의한 사고 방지 방법에 있어서,
    시상수(τ)를 미리 설정하고, 회전 센서(1)에 의해 송신되는 회전 운동량으로부터 공구 장치(M)의 최대 허용 회전 각도를 미리 산출하고, 산출한 예측 회전 각도가 최대 허용 회전 각도를 초과하는 즉시 단속 장치(5, 6)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 휴대식 공구 장치의 사이징에 의한 사고를 방지하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전 센서(1)는 회전 가속도 센서를 사용하며, 이 회전 가속도 센서의 측정값[u(t)]이 설정 가능한 기준값(u0)을 초과한 경우, 이 측정값을 시상수(τ)의 지속 시간에 걸쳐 2회 적분에 의해 예측 회전 각도로 변환하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 회전 가속도 센서로부터의 신호를 적분 처리 전 또는 적분 처리 중에 대역 제한하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 사용 대역의 상한 주파수(ω0)는 100 내지 1000 Hz로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 사용 대역의 하한 주파수(ω0)는 0.5 내지 10 Hz로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단속 장치(5)로서는 상기 구동 모터(7)로부터 공구(8)까지의 동력 전달 경로에 설치한 클러치가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단속 장치(5)로서는 전자(電磁) 브레이크가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 단속 장치(6)로서는 모터에 대한 전류 공급을 차단하는 전류 차단기가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 해머 드릴과 같은 회전 공구(8)를 구비한 휴대식 공구 장치의 공구 사이징에 의한 사고를 방지하기 위한 장치로서, 회전 센서(1)에 의해 검출된 동작 상태에 응답하여 구동 모터(7)의 공구(8)에 대한 작동을 중단시키기 위한 단속 장치(5, 6)를구비한, 휴대식 공구 장치의 공구 사이징에 의한 사고 방지 장치에 있어서,
    상기 회전 센서(1)에 의해 전송된 센서 신호[u(t)]가 설정 가능한 기준값(u0)을 초과하는 경우에 이 센서 신호를 설정한 시상수(τ)에 걸쳐 적분하여 공구 장치의 예측 회전 각도를 산출하는 마이크로컨트를러 및 연산 겸용 장치(3)가 설치되며, 설정한 최대 회전 각도를 초과하는 경우에 상기 단속 장치(5, 6)가 인터페이스(4)를 매개하여 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 회전 센서는 회전 가속도계인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 단속 장치는 구동 모터(7)와 공구(8) 사이에 배치한 클러치인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 회전 가속도계는 압전식, 압전 저항식 또는 초소형 기계식 가속도계인 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 회전 가속도계는 전자-초소형 기계 결합 칩으로 형성되며, 이 결합 칩의 진자는 차동 콘덴서의 중간 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치(3)는 직렬 접속된 2개의 대역 제한 적분기(11, 12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 적분기(11)는 저역 필터(10)에 직렬 접속되며, 상기 마이크로컨트롤러 및 연산 겸용 장치(3)에 의해 처리되는 전체 사용 주파수의 한계 주파수는 대역 0.5 Hz<ωu<10 Hz의 하한 주파수와 100 Hz<ω0<1000 Hz의 상한 주파수 사이에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
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