KR100673342B1

KR100673342B1 - 전기 드릴 장치

Info

Publication number: KR100673342B1
Application number: KR1020067002275A
Authority: KR
Inventors: 도시오 미키야; 게이스케 시마다; 다카시 지바; 무네노리 야마구치; 겐지 오츠카
Original assignee: 니토 코키 가부시키가이샤
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2007-01-24
Also published as: KR20060032214A; SG141471A1; EP1651374A1; TWI257886B; EP1651374B1; MY136010A; US7121773B2; WO2005011904A1; TW200518861A; US20050025586A1; EP1651374A4

Abstract

환상 커터, 환상 커터를 회전시키기 위한 모터, 회전에 대해 선단부에 부착된 환상 커터를 회전시키기 위한 아버, 아버를 통해 환상 커터에 모터의 구동력을 전달하기 위해 모터와 아버 사이에 배치된 감속 기구, 아버에 부착된 환상 커터를 작업물에 대해 전진 또는 후퇴시키도록 곧은 선을 따라 아버를 이동시키기 위해, 수동 작업 레버의 작동에 따라 움직이는 이송 기구, 및 전기 드릴 장치를 작업물에 고정시키기 위해 본체의 하부에 지지된 접착 부재를 포함하는, 로우 프로파일을 갖는 전기 드릴이 제공된다. 환상 커터는 단부에 고정된 초경합금 팁을 포함하는 다수의 절삭 치부를 가지며, 고속으로 회전할 수 있다. 아버는 모터의 회전축선과 다른 방향으로 회전하는 회전축선을 가지며, 따라서 드릴 장치는 저 프로을 갖는다..

Description

전기 드릴 장치{ELECTRIC DRILL APPARATUS}

본 발명은 전기 드릴 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 과부하시 드릴 모터의 회전이 정지된 경우에 드릴 모터를 자동적으로 재구동할 수 있는 로우 프로파일 (low profile) 형 전기 드릴 장치에 관한 것이다.

오늘날, 여러 가지의 건축물의 신규 건설, 수리 등에 있어서, 작업물이 건축물에 부착되는 위치 또는 그 위치 부근에서 철골 등의 건설 재료를 포함하는 작업물을 드릴링하는 것이 요구된다. 따라서, 작업물 조립체 위치에 이러한 전기 드릴 장치를 반송할 필요가 있다. 더욱이, 드릴링 작업은 건설 재료 또는 작업물이 부착된 위치 또는 그 위치 부근에서 비교적 좁은 공간에서 종종 실시되어야 한다. 따라서, 좁은 작동 공간에서 용이하게 반송하고 작동할 수 있도록, 크기 및 중량이 감소된 전기 드릴 장치가 필요하다.

종래의 전기 드릴 장치는 통상적으로, 모터, 슬라이드 기구에 의해 수직방향으로 절삭하기 위해 지지 및 이동하는 아보 (arbor), 및 커터를 회전시키기 위해 아보로 드릴 모터의 힘을 전동하기 위한 전동 기구를 포함한다. 이러한 수직 배치형 전기 드릴 장치는 일반적으로 크기가 커서, 한정된 작업 영역에서만 사용될 수 있으며, 휴대성이 한정된다.

대조적으로, 아버가 드릴 모터의 회전축에 실질적으로 수직인 회전축선을 갖는 비교적 로우 프로파일의 전기 드릴이 WO 00/54915 에 개시되어 있다. 로우 프로파일형 전기 드릴 장치는 수직 배치형과 비교하여 전체 길이가 감소하며, 그 컴팩트한 크기는 휴대성을 증가시킨다.

더욱이, 일본 특허 공고 (kokoku) 3-78205 호 및 일본 특허 공개 (kokai) 2003-25122 호에는, 과부하시 모터의 구동을 자동으로 정지시키는 기능을 포함하는 수직 배치형 전기 드릴 장치가 개시되어 있다.

상기와 같은 로우 프로파일형 전기 드릴 장치는 안정적인 드릴 작업을 위해 작업물에 드릴 장치를 고정하기 위한 전자기 기부를 갖는다. 그러나, 이러한 드릴 장치의 크기를 작게 유지하기 위해, 장치의 다른 부분에 따라, 장치의 전자기 기부가 작게 된다. 그 작은 크기 때문에, 전자기 기부는 작은 인력만을 발휘할 수 있다. 그 결과, 드릴 장치는 한정된 드릴링 능력을 갖는 단점이 있다.

또한, 일본 공보에 기재된 자동 전기 드릴 장치는 모터 과부하가 발생시 자동 정지 기능을 갖지만, 이러한 기능은 단지 어버를 수직 방향으로 이동시키는 자동 변위 기구를 포함하는 전기 드릴 장치에만 제공된다. 따라서, 모터 과부하가 일어나는 모터의 구동을 자동적으로 정지하기 위한 제어 수단이 제공된 환상 커터용 수동 변위 기구를 갖는 전기 드릴 장치가 존재하지 않는다.

본 발명은 상기 예시된 종래 기술의 전기 드릴 장치에서 발생된 상기 문제를 해결하기 위해 만들어졌다.

본 발명의 목적은 감소된 크기 및 중량을 갖는 로우 프로파일형 전기 드릴 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 작업물에 안정적으로 고정될 수 있는 로우 프로파일형 전기 드릴 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 모터 과부하로 인한 모터의 자동 정지 후, 모터를 자동으로 재구동할 수 있으며, 작업성을 개선하기 위해 간단한 구성을 갖는 전기 드릴 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 모터의 정상 또는 과부하 작업 상태 모두를 인지할 수 있는 전기 드릴 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 이루기 위해, 본 발명은 제 1 양태에서,

본체,

본체에 장착된 모터, 축선을 가지며, 상기 축선에 동축으로 환상 커터를 유지하기 위해 형성된 아버로서, 상기 환상 커터는 높은 회전 속도로 절삭을 수행하기 위해 환상 커터의 하단부에 고정되어 초경합금 팁으로 이루어진 다수의 치부 (teeth) 를 갖는 아버,

아버를 통해 환상 커터에 모터의 구동력을 전달하기 위해 모터와 아버 사이에 배치된 감속 기구,

아버에 부착된 환상 커터를 작업물에 대해 전진 또는 후퇴시키도록 그 축선을 따라 아버를 이동시키기 위해, 수동 작업 레버의 작동에 따라 움직이는 이송 기구, 및

전기 드릴 장치를 작업물에 고정시키기 위해 본체의 바닥에 지지된 부착 기부를 포함하며,

상기 모터는 초경합금 팁을 갖는 환상 커터에 의해 고속 절삭 작업을 실시하기에 적합한 고속으로 환상 커터를 회전시킬 수 있으며, 아버의 축선은 감속 기구에 모터의 구동력을 전달하는 모터의 회전축과 다른 방향으로 향해 있는, 로우 프로파일을 갖는 전기 드릴 장치를 제공한다.

전기 드릴 장치의 실시예에서, 장치는 모터 및 전원 사이에 직렬 접속된 주 스위칭 소자, 모터에 흐르는 부하 전류를 검출하는 전류 검출기, 전류 검출기에 의해 검출된 부하 전류가 규정된 제 1 기준치를 초과하는지를 검출하는 판정 유닛, 및 주 스위칭 소자의 온/오프를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 자동 모터 정지/재구동 기구를 더 포함하며, 상기 판정 유닛이 부하 전류가 제 1 기준치를 초과한다고 판정하면, 제어 유닛은 주 스위칭 소자를 오프시키고 모터에 흐르는 전류를 차단하며, 그 후 판정 유닛이 부하 전류가 제 1 기준치보다 작게 감소한다고 판정하면, 제어 유닛은 판정으로부터 소정 시간후 주 스위칭 소자를 온시켜 전원으로부터의 전류를 모터에 공급시키는 것을 특징으로 한다. 부착 기부는 자석을 갖는 자기 기부를 포함하며, 아버의 축선은 모터의 회전축의 축선에 실질적으로 수직인 것이 바람직하다.

제 2 양태에서, 본 발명은

환상 커터를 회전시키는 모터,

모터와 전원 사이에 직렬 접속된 주 스위칭 소자,

모터에 흐르는 부하 전류를 검출하는 전류 검출기,

전류 검출기에 의해 검출된 부하 전류가 규정된 제 1 기준치를 초과하는지를 검출하는 판정 유닛, 및

주 스위칭 소자의 온/오프를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하며, 상기 판정 유닛이 부하 전류가 제 1 기준치를 초과한다고 판정하면, 제어 유닛은 주 스위칭 소자를 오프시키고 모터에 흐르는 전류를 차단하며, 그 후 판정 유닛이 부하 전류가 제 1 기준치보다 작게 감소한다고 판정하면, 제어 유닛은 판정으로부터 소정 시간 후, 주 스위칭 소자를 온시켜 전원으로부터의 전류를 모터에 공급시키는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치를 제공한다.

제 2 양태의 전기 드릴 장치의 실시예에서, 장치는 축선을 가지며, 모터의 구동력을 아버로 전달하는 모터의 회전축의 축선과 다른 방향으로 신장하는 상기 축선에 대해 선단부에 부착된 환상 커터를 회전시키는 아버를 더 포함한다. 이 실시예에서, 아버의 축선은 실질적으로 모터의 회전축의 축선에 수직인 것이 바람직하다.

제 2 양태의 전기 드릴 장치의 실시예에서, 환상 커터는 각각 다수의 절삭편 배출 홈과 대향하는 위치에 하단부에서 고정된 초경합금 팁으로 이루어진 절삭 치부를 포함한다.

제 2 양태의 전기 드릴 장치의 실시예에서, 장치는 전류 검출기에 의해 검출된 부하 전류가 제 1 기준치보다 작은 제 2 기준치를 초과하는지를 판정하는 제 2 판정 유닛, 및 제 2 판정 유닛이 부하 전류가 제 2 기준치를 초과하지 않는다고 판정할 때 정상 부하 상태임을 표시하며, 제 2 판정 유닛이 부하 전류가 제 2 기준치를 초과한다고 판정할 때 과부하 상태임을 표시하는 부하 상태 표시 유닛을 더 포함한다. 이 실시예에서, 전류 검출기는 부하 전류에 대응하여 저항기의 전압을 출력하기 위해 모터 및 주 스위칭 소자에 직렬 접속된 고정 저항기이며, 제 1 판정 수단은 부하 전류에 대응하는 전압을 수용하고, 부하 전류가 제 1 기준치를 초과하는지를 판정하기 위해 상기 전압을 제 1 기준치에 대응하는 제 1 기준 전압과 비교하기 위해 형성되는 것이 바람직하다.

제 2 양태의 전기 드릴 장치의 실시예에서, 전류 검출기는 부하 전류에 대응하여 저항기의 전압을 출력하기 위해 모터 및 주 스위칭 소자에 직렬 접속된 고정 저항기이며, 제 2 판정 유닛은 부하 전류에 대응하는 전압을 수용하고, 부하 전류가 제 2 기준치를 초과하는지를 판정하기 위해 상기 접압을 제 2 기준치에 대응하는 제 2 기준 전압과 비교하기 위해 형성된다.

제 2 양태의 전기 드릴 장치의 실시예에서, 제어 유닛은 제 1 스위칭 소자를 포함하며, 개시 스위치가 온되면 제 1 스위칭 소자를 '온' 상태로 유지시키는 '온' 상태 자체 유지 유닛, 제 1 스위칭 소자가 '온' 상태에 있으면, 주 스위칭 소자를 온시키기 위해 '온' 제어 신호를 공급하는 제어 신호 공급 유닛, 부하 전류가 제 1 기준치를 초과함을 제 1 판정 유닛이 판정하는 경우, 온되어 제 1 스위칭 소자가 '온' 상태에 있는지에 관계없이 제어 신호 공급 수단이 '온' 제어 신호를 발생시키는 것을 방지하기 위한 제 2 스위칭 소자, 및 부하 전류가 제 1 기준치를 초과한 후 부하 전류가 제 1 기준치 아래로 감소하였다는 제 1 판정 유닛의 판정이 내려지면, 이 판정으로부터 소정 시간 후에 제 2 스위칭 소자를 오프시키게 되는 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제 2 양태의 전기 드릴 장치의 실시예에서, 주 스위칭 소자는 트라이액이며, 제어 유닛은, 제 1 스위칭 트랜지스터를 포함하며, 개시 스위치가 온되면, 제 1 스위칭 트랜지스터를 '온' 상태로 유지시키는 '온' 상태 자체 유지 유닛, 제 1 스위칭 트랜지스터가 '온' 상태인 경우, 전류를 공급받아 발광하는 포토다이오드, 게이트와 트라이액의 애노드 또는 캐소드 사이에 연결되고, 상기 포토다이오드에 광학적으로 결합되어, 포토다이오드에서 나온 빛에 의해 온되면, 트라이액에 게이트 전류를 공급하게 되는 포토트라이액, 부하 전류가 제 1 기준치를 초과함을 제 1 판정 유닛이 판정하면, 제 1 스위칭 소자가 '온' 상태에 있는지에 관계없이 포토다이오드를 오프시키기 위해 포토다이오드의 전류를 우회시키는 제 2 스위칭 트랜지스터, 및 부하 전류가 제 1 기준치를 초과한 후 부하 전류가 제 1 기준치 아래로 감소하였다는 제 1 판정 유닛의 판정이 내려지면, 이 판정으로부터 소정 시간 후, 제 2 스위칭 트랜지스터를 오프시키는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 로우 프로파일을 갖는 전기 드릴 장치의 외형을 나타내는 측면 정면도이다.

도 2 는 도 1 에 도시된 전기 드릴 장치의 평면도이다.

도 3 은 전기 드릴 장치의 측면 단면도이다.

도 4 는 본 발명의 전기 드릴 장치에서 드릴 모터 제어기의 회로 다이어그램 을 나타내는 도면이다.

도 1 - 도 3 을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 드릴 장치를 설명한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 전기 드릴 장치는 드릴 모터 (12) 가 제공된 본체 (14), 아버 (18) 의 하단부에 부착된 환상 커터 (t) 를 회전시키기 위한 아버 (18), 환상 커터 (t) 를 전진 후퇴시키기 위한 이송 기구 (20), 및 본체 (14) 의 바닥에 지지되며, 드릴가공될 강재 등에 본체 (14) 를 고정시키기 위한 전자석을 갖는 전자기 기부 (41) 를 포함한다. 전기 드릴 장치는 또한 이송 기구 (20) 를 구동하기 위한 수동 레버 (39), 및 본체 (14) 의 상부 위치에서 모터 (12) 위에 배치된 핸들 (42) 을 포함한다. 모터 (12) 는 그 출력축이 수평으로 배향되도록 본체 (14) 에 고정된다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 전력 공급 스위치 (SWPW) 가 핸들 (42) 의 상면에 배치된다. 즉각 복귀 개시 스위치 (SWon) 및 정지 스위치 (SWoff) 가 또한 각각 모터 (12) 를 시동 및 정지시키기 위해 핸들 (12) 의 상면에 배치된다. 더욱이, 표시 램프 (LED 1, LED 2) 가 모터 (12) 의 부하 전류 상태를 나타내기 위해 핸들 (42) 의 상면에 배치된다. 다음에 더 상세하게 설명될 바와 같이, LED 1 이 켜지면 부하 전류가 정상임을 나타내고, LED 2 가 켜지면 과부하 (경 또는 중) 상태를 나타낸다.

작업자가 전력 공급 스위치 (SWPW) 를 온시키면, 전자기 기부 (41) 에 있는 전자석 (53) (도 4) 에 전력이 공급되어, 작업물에 전기 드릴 장치가 고정된다. 자기 기부 (41) 는 바람직하게는 본체 (14) 에 대해 위치가 조절될 수 있도록 되어 있다. 상대 위치를 조절할 수 있게 함으로써, 자석 기부 (41) 가 작업물에 고정된 후, 작업물에 대한 환상 커터 (t) 의 중심맞춤을 위해 본체 (14) 가 이동될 수 있다.

도 3 을 참조하면, 모터 (12) 의 출력축 (17a) 과 아버 (18) 사이에 연결된 감속 기구 (17) 는 베벨 기어 (17a), 유성 기어 감속기 (17b), 및 평 기어 (spur gear; 17c, 17d, 17e) 를 포함한다. 감속 기구 (17) 는 드릴 모터 (12) 의 회전을 감속시키고, 회전축선 방향을 90 °만큼 전환시켜, 아버 (18) 는 수직 방향으로 신장하는 회전축을 가지며, 이 회전축은 모터 (12) 의 회전축의 방향으로부터 90 °만큼 회전된다.

아버 (18) 는 근단 회전축 (22), 중간 회전축 (24), 말단 회전축 (26) 및 유지 실린더 (28) 를 포함한다. 근단 회전축 (22) 은 수직 중심축을 중심으로 회전할 수 있도록 본체 (14) 에 장착되며, 감속 기구 (17) 의 평 기어 (17e) 에 연결된다. 중간 회전축 (24) 은 스플라인 연결에 의해 근단 회전축 (22) 에 진퇴가능하게 장착되며, 연장된 위치 (도시되지 않음) 와 수축된 위치 (도 3 에 도시된 바와 같음) 사이에서 이동가능하다. 중간 회전축 (24) 은 전진 위치에서 축선 방향으로 근단 회전축 (22) 과 조금 중첩되며, 또한 후퇴 위치에서는 축선 방향으로 근단 회전축 (22) 과 많이 중첩되며, 근단 회전축 (22) 과 함께 회전된다. 말단 회전축 (26) 은 스플라인 연결에 의해 중간 회전축 (24) 에 진퇴가능하게 장 착되며, 축선 방향으로 중간 회전축 (24) 과 조금 중첩되는 전진 위치 (도시되지 않음) 와 축선 방향으로 중간 회전축 (24) 과 많이 중첩되는 후퇴 위치 (도 3 에 도시된 바와 같음) 사이에서 이동가능하다. 말단 회전축 (26) 은 중간 회전축 (24) 과 함께 회전된다. 유지 실린더 (28) 는 말단 회전축 (26) 을 회전가능하게 유지하며, 말단 회전축 (26) 과 함께 축선 방향으로 이동할 수 있도록 본체 (14) 에 장착된다. 유지 실린더 (28) 는 축선 방향으로 이동가능하게 지지되지만, 본체 (14) 에 고정된 안내 실리더 (29) 에 의해 회전은 못하게 된다.

니들 베어링 (30) 이 말단 회전축 (26) 과 유지 실린더 (28) 사이에 배치된다. 잠금 볼 (잠금 부재; 26a) 이 말단 회전축 (26) 의 선단부에 부착되어, 말단 회저축 (26) 의 선단부에 삽입된 환상 커터 (t) 를 유지시킨다. 또한, 회전 작동 슬리브 (26b) 가 잠금 볼 (26a) 을 작동시키기 위해 제공된다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 이송 기구 (20) 는, 아버 (18) 의 축선과 평행하게 유지 실린더 (28) 의 외면에 장착되는 가동 랙 (31), 가동 랙 (31) 으로부터 평행하게 떨어져 본체 (14) 에 고정되는 고정 랙 (32), 및 이들 두 랙 (31, 32) 사이에 맞물려 배치된 피니언 (34) 을 포함한다.

드릴 작업이 실시되지 않으면, 아버 (18) 의 구성요소는 도 3 에 도시된 바와 같이, 후퇴 위치에서 유지된다. 그 후, 드릴 작업의 실시시, 환상 커터 (t) 는 감속 기구 (17) 와, 근단 회전축 (22), 중간 회전축 (24), 및 말단 회전축 (26) 을 통해 드릴 모터 (12) 에 의해 회전되는 동시에, 작업 레버 (39) 가 조작되어, 피니언 (34) 이 고정 랙 (32) 상에서 회전하면서 하방으로 진행되어, 가동 랙 (31) 을 피니언 (34) 에 대해 하방으로 이동시킨다. 이런 식으로, 중간 회전축 (24) 및 말단 회전축 (26) 은 전진 상태로 설정되어 아버 (18) 동 전진 상태에 있게 되며, 말단 회전축 (26) 의 선단부에 부착된 환상 커터 (t) 가 작업물을 향해 진행하게 된다.

아버 (18) 를 전진 또는 후퇴시키기 위한 클러치를 통해 이송 기구 (20) 에 구동식으로 연결되는 드릴 이송 모터가 제공될 수 있다. 이런 식으로, 환상 커터 (t) 를 수동으로 또는 자동으로 이동시키기 위해 클러치를 단절시킬 것인지 아닌지 선택할 수 있다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 각각 초경합금 팁으로 이루어진 다수의 절삭이 (t2) 가 각각 절삭편 배출 홈 (t1) 과 대향하는 위치에서 고정된다. 초경 합금 팁으로 이루어진 절삭이 (t2) 를 환상 절삭 커터 (t) 의 절삭날에 고정시켜, 절삭날의 칩핑의 발생 없이 회전 속도를 증가시킬 수 있다. 이는 고속도강으로 만들어진 환상 커터와는 대조적인 것이다. 그 결과, 절삭 저항이 감소될 수 있고 절삭 속도가 증가될 수 있다.

결론적으로, 본 발명에서와 같이 초경 합금 팁을 갖는 환상 커터를 이용하는 전기 드릴 장치는 드릴 이송량을 증가시킬 수 있고, 따라서 개선된 드릴 작업 처리량이 얻어진다.

초경 합금 팁을 갖는 환상 커터를 사용하기에 적합한 절삭 속도, 및 고속도강으로 이루어진 환상 커터를 사용하기 위해 적합한 절삭 속도는 '공구의 선택법 및 사용법' (주식회사 타이가 슈판에서 발행, 초판, 16 쪽) 에 설명되어 있다.

모터 (12) 는 높은 속도 (예컨대, 종래 기술보다 4 배 높은) 로 회전할 수 있고, 초경 합금 팁을 갖는 환상 커터를 사용하녀 절삭 작업을 실시하는데 적합하게 선택될 수 있다.

도 4 를 참조하여, 도 1 - 도 3 에 도시된 전기 드릴 장치의 모터 (12) 를 구동/정지시키기 위한 드릴 모터 제어기의 구성 및 작동이 설명된다.

도 4 에서, 부호 '50' 은 외부 AC 전원, 부호 '51' 은 전파 (full wave) 정류 회로, 부호 '52' 는 AC/DC 변환기를 나타낸다. 전파 정류 회로 (51) 는 전자기 기부 (41) 에 들어 있는 전자석 (53) 에 전력을 공급한다. 외부 AC 전원 (50) 과 AC/DC 변환기 (52) 사이에 연결된 전력 스위치 (SWPW) 가 온되면, 전파 정류 회로 (51) 는 외부 AC 전원 (50) 으로부터 전압을 정류하고, 전자석 (53) 에 정류된 전압을 공급하여, 자기력에 의해 대상물에 전기 드릴 장치를 고정시킨다. AC/DC 변환기 (52) 는 외부 AC 전원 (50) 으로부터의 전압을 고정된 DC 전압 (예컨대, 24 볼트) 으로 변환시키며, 이 DC 전압은 드릴 모터 (12) 의 구동을 제어하기 위한 제어 유닛에 공급된다.

트라이액 (BCR) 이 드릴 모터 (12) 를 외부 AC 전원 (50) 에 연결/단절시키기 위한 주 스위칭 소자로서 제공된다. 포토트라이액 (PHout) 은 트라이액 (BCR) 의 케이트 단자 및 애노드 (또는 캐소드) 단자 사이에 연결된다. 저항기 (전류 감지 저항기; R0) 가 드릴 모터 (12) 와 트라이액 (BCR) 에 흐르는 부하 전류를 감지하기 위해 트라이액 (BCR) 에 직렬로 연결된다.

AC/DC 변환기 (52) 로부터 DC 전압이 가해지는 제어 유닛은 온/오프 제어 회 로 (71), 증폭 회로 (72), 평활 회로 (73), 과부하 판정 회로 (74), 자동 정지/재구동 제어 회로 (75), 및 부하 상태 표시 회로 (76) 을 포함한다.

온/오프 제어 회로 (71) 는, 개시 스위치 (SWON) 또는 정지 스위치 (SWOFF) 의 조작에 따라 또는, 자동 정지/재구동 제어 회로 (75) 의 출력에 따라 트라이액 (BCR) 을 온/오프시키기 위한 제어 신호를 출력한다.

증폭 회로 (72) 는 저항기 (R0) 의 전압을 증폭시키며, 결과적인 전압을 평활 회로 (73) 에 출력한다. 증폭 회로 (72) 는 작은 출력 임피던스 (실질적으로 0) 를 가지며, 저항기 (R0) 의 전압이 0 레벨로 떨어지는 경우, 평활 회로 (73) 에 포함된 캐패시티 (C73) 에 축전된 전하를 저항기 (R73) 를 통해 신속하게 배출 할 수 있다. 증폭 회로 (72) 는 1 이상 이득 (gain) 을 갖는다.

과부하 판정 회로 (74) 는, 드릴 모터 (12) 가 손상될 수 있는 심하게 과부하된 상태에서 작동되는지 아닌지를 판정하기 위해 평활 회로 (73) 의 출력 (VL1) 이 미리 설정된 기준 전압 (Vref1) 을 초과하는지의 여부를 결정한다.

자동 정지/재구동 제어 회로 (75) 는, 과부하 판정 회로 (74) 의 출력 (VL1) 이 심한 과부하 상태 (즉 Vref1＞VL1) 를 나타내는 경우 드릴 모터 (12) 의 구동을 자동으로 정지시키고, 또한 드릴 모터 (12) 의 구동이 자동으로 정지된 시점으로부터 일정 기간 이후에는, 드릴 모터 (12) 를 자동으로 재구동시키기 위해 그 출력으로 온/오프 제어 회로 (71) 를 제어한다.

부하 상태 표시 회로 (76) 는, LED 1 및 LED 2 를 통해 드릴 모터 (1) 의 부하 상태를 나타내기 위해 평활 회로 (73) 의 출력 (VL1) 이 미리 설정된 기준 전압 (Vref2) 을 초과하는지 안하는지를 판정한다. 과부하 판정 회로 (74) 의 기준 전압 (Vref1) 보다 낮은 기준 전압 (Vref2) 은 드릴 모터 (12) 가 경하게 과부화 상태이고 손상되지 않을 경우는, 비교기 (OP76) 의 출력을 변환하기 위해 설정된다. LED 1 (예컨대, 청색) 는 정상 부하 상태에서 켜지며, 반면 LED2 (예컨대, 적색) 는 경한 과부하 또는 보다 중한 과부하 상태에서 켜진다. LED2 대신, 두 개의 LED 가 각각 경한 (light) 과부하 상태 및 중한 (heavy) 과부하 상태를 나타내기 위해 제공될 수 있다.

상기된 회로에서, 전원 스위치 (SWPW) 가 '온' 상태로 유지되어 제어 유닛에 AC/DC 변환기 (52) 로부터 DC 공급전압이 공급되는 동안 작업자가 개시 스위치 (SWOW) 를 키게 되면, 온/오프 제어 회로 (71) 의 트랜지스터 (Q71) 의 베이스 전류가 개시 스위치 (SWON) 를 통해 AC/DC 변환기로부터 흘러, 트랜지스터 (Q71) 가 온된다. 그 결과, 전류가 포토다이오드 (PH21N) 에 흘러 이 포토다이오드 (PH21N) 에 광학적으로 결합된 포토-릴레이 (PH20UT) 가 온되고, 이렇게 해서 트랜지스터 (Q71) 을 위한 자체 유지 회로가 형성된다.

트랜지스터 (Q71) 가 온되면, 또한 트랜지스터 (Q71) 와 직렬 접속된 포토다이오드 (PH1IN) 에 전류가 흘러, 포토다이오드 (PH1IN) 에 광 결합된 포토트라이액 (PH1OUT) 이 온되게 된다. 트라이액 (BCR) 이 온되면, AC 전원 (50) 이 구동될 드릴 모터 (12) 에 연결된다. 그 결과, 드릴 모터 (12) 의 회전은 감소 기어 기구 (17) 를 통해 아버 (18) 에 전달되어 환상 커터 (t) 를 회전시킨다 (도 1 및 도 3 참조).

이 상태에서, 작업자가 이송 기구 (20) 을 구동하기 위해 핸들 (39) (도 1) 을 수동으로 작동시키면, 환상 커터 (t) 는 회전하면서 대상물 쪽으로 이동하여 그 대상물을 관통하는 보어를 형성하게 된다.

전압이 전류 감지 레지스터 (R0) 에 걸쳐 떨어지면, 드릴 모터 (12) 에 흐르는 부하 전류는 감지된다. 부하 전류에 비례하는 전압이 증폭 회로 (72) 에 의해 증폭되고, 평활 회로 (73) 로 공급된다. 드릴 모터 (12) 가 과부화되지 않는 정상 상태에서, 과부하 판정 회로 (74) 의 기준 전압 (Vref1) 이 정상 상태에서 평활 회로 (73) 의 출력 전압 (VL1) 보다 높게 설정되기 때문에, 과부하 판정 회로 (74) 의 비교기 (연산 증폭기) (OP74) 의 출력은 낮은 레벨이 된다. 따라서, 정상 상태에서, 낮은 전압이 자동 정지/재구동 제어 회로 (75) 의 캐패시티 (C75) 에 충전되어, 트랜지스터 (Q75) 의 베이스 전류가 흐르지 않으며 '오프' 상태로 유지된다.

이 상태에서, 전류는 트랜지스터 (Q71) 를 통해 온/오프 제어 회로 (71) 의 포토다이오드 (PH1IN) 내로 연속적으로 흐르기 때문에, 포토트라이액 (PH10UT) 이 '온' 상태로 유지되어, 트라이액 (BCR) 은 '온' 상태로 유지된다.

정상 상태에서, 부하 상태 표시 회로 (76) 에 설정된 기준 전압 (Vref2) 은 평활 회로 (73) 의 출력 (VL1) 보다 높게 설정되므로, 비교기 (연산 증폭기) (OP76) 의 출력은 높은 레벨이 된다. 따라서, 트랜지스터 (Q761) 및 LED1 가 켜지고, 트랜지스터 (Q762) 및 LED2 는 꺼진다. 켜진 LED1 과 꺼진 LED2 에 의해, 작업자는 드릴 모터가 정상 상태에 있는지를 확인할 수 있다.

한편, 드릴 모터 (12) 가 과부하되면, 부하 전류가 증가되고, 전류 검출 저항기 (R0) 의 전압이 증가하여, 평활 회로 (73) 의 출력 (VL1) 이 증가된다. 출력 (VL1) 이 부하 상태 표시 회로 (76) 의 기준 전압 (Vref2) 까지 증가하면, 비교기 (OP76) 의 출력은 높은 레벨에서 낮은 레벨로 변한다. 이리하여 트랜지스터 (Q761) 가 오프되고 트랜지스터 (Q762) 가 온되게 되어, LED1 이 꺼지고, LED2 는 켜진다. 꺼진 LED1 및 켜진 LED2 에 의해, 작업자는 드릴 모터 (12) 가 경하게 과부하된 것을 쉽게 판정할 수 있기 때문에, 필요에 따라 작업 레버 (39) 에 가해지는 힘을 조절할 수 있다.

드릴 모터 (12) 가 손상될 수 있는 중하게 과부화된 상태로 더욱 부하를 받게되면, 평활 회로 (73) 의 출력 (VL1) 은 과부하 판정 회로 (74) 의 기준 전압 (Vref1) 이상으로 증가한다. 이때, 과부하 판정 회로 (74) 의 비교기 (OP74) 는 자동 정지/재구동 제어 회로 (75) 에 있는 다이오드 (D75) 및 저항기 (R751) (작은 저항기) 를 통해 실질적으로 즉시 캐패시티 (C75) 를 충전하는 높은 레벨을 출력하여, 저항기 (R752) 및 트랜지스터 (Q75) 의 베이스-에미터를 통해 전류를 흐르게 한다. 트랜지스터 (Q75) 가 온되면, 온/오프 제어 회로 (71) 의 포토다이오드 (PH1IN) 에 흐르는 전류가 분류 (shunt) 되어, 포토트라이액 (PH1OUT) 이 오프되게 된다. 트라이액 (BCR) 의 전류가 그 유지 전류 이하로 감소하면, 트라이액이 오프되어 드릴 모터 (12) 에 대한 전류 공급이 차단된다.

중 과부하 상태로 인해 자동 정지/재구동 제어 회로 (75) 가 트라이액 (BCR) 을 오프시키게 되는 경우, 전류 검출 저항기 (R0) 에서의 전압 강하가 0 까지 감소 하여,평활 회로 (73) 의 출력 (VL1) 이 감소되고, 이에 따라 과부하 판정 회로 (74) 에 있는 비교기 (OP74) 의 출력이 높은 레벨에서 낮은 레벨로 변한다. 그 결과, 자동 정지/재구동 제어 회로 (75) 에서, 저항기 (Q75) 의 베이스 전류만 저항기 (R752) 를 통해 캐패시티 (C75) 로부터의 방전 전류를 포함한다. 그 후, 방전 시간 상수에 의해 결정된 소정의 시간 후 베이스 전류가 사라져, 트랜지스터 (Q75) 가 오프된다.

이 경우, 트랜지스터 (Q71) 용 자체 유지 회로가 온/오프 제어 회로 (71) 에있는 포토다이오드 (PH2IN) 및 포토릴레이 (PH2OUT) 에 의해 여전히 형성되기 때문에, 트랜지스터 (Q71) 는 '온' 상태로 유지된다. 따라서, 과부하 판정 회로 (74) 로부터의 출력의 변환으로부터 소정 기간 후, 트랜지스터 (Q75) 가 오프되면, 전류가 트랜지스터 (Q71) 를 통해 포토다이오드 (PH1IN) 에 다시 흐르게 되어, 포토트라이액 (PH1OUT) 이 다시 온되고, 결국 트라이액 (BRC) 이 온된다. 이런식으로, 드릴 모터 (12) 는 다시 통전되어 환상 커터 (t) 를 회전시키게 된다. 자동 정지/재구동 제어 회로 (75) 의 방전 시간 상수는 바람직하게는, 예컨대 대략 0.3 - 0.5 초로 설정된다. 따라서, 드릴 모터 (12) 가 과부화되고 이 드릴 모터에 흐르는 전류가 자동으로 차단된 후 짧은 시간내에 드릴 모터 (12) 는 자동으로 통전된다.

또한, 드릴 모터 (12) 가 과부하 상태에서 벗어날 때 평활 회로 (73) 의 출력 (VL1) 이 감소하기 때문에, 부하 상태 표시 회로 (76) 에 있는 비교기 (OP76) 의 출력이 낮은 레벨에서 높은 레벨로 변환되어, LED2 가 꺼지고 LED1 는 켜진다. 이런식으로, 작업자는 실패 없이 드릴 모터 (12) 가 과부하 상태로부터 벗어났는 지를 확실하게 알 수 있으며, 작업 레버 (39) 를 작동시켜 환상 커터 (t) 를 다시 아래로 이동시켜 대상물에 보어의 형성을 재개할 수 있다.

상기된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 드릴 장치는, 절삭날에 고정된 초경합금 팁을 갖는 환상 커터 및, 고속으로 환상 커터를 회전시킬 수 있는 모터를 사용하기 때문에, 절삭 저항을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 다음과 같은 작업 이점이 얻어질 수 있다.

(a) 모터와 아버 사이에 배치된 감속 기구가 낮은 토크를 이용하기 위해 구성될 수 있고, 그 결과 감속 기구의 무게 및 크기가 줄어들 수 있다.

(b) 봉 전기 드릴 장치는 보다 작은 인력으로 작업물에 고정될 수 있어, 전기 드릴 장치의 비교적 큰 용량 및 중량을 포함하는 자석 기부의 크기 및 무게가 감소될 수 있으며, 따라서 전기 드릴 장치의 전체 크기 및 무게의 감소에 확실한 기여를 한다.

상기된 바로부터 알 수 있듯이, 본 발명은 작업물에 전기 드릴 장치를 안정하게 고정시킬 수 있으며, 장치의 크기 및 무게의 전체적인 감소를 이룬다.

또한, 자동 모터 정지/재구동 수단은 과부하의 경우에는 모터로의 전류를 자동으로 차단할 수 있고, 소정의 시간 후 모터를 자동으로 재구동시킬 수 있기 때문에, 작업자는 모터를 재구동 시키기 위한 스위치를 작동시킬 필요가 없으므로 작업성이 향상된다.

또한, 드릴 모터가 정상 재구동되는 경우, 작업자는 구동 상태를 알 수 있 어, 드릴을 하방으로 이송하기 위해 작업 레버를 작동시킬 수 있는 시기를 쉽게 알 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 로우 프로파일형의 전기 드릴 장치는 드릴 모터의 회전 속도를 증가시켜, 절삭날에 고정된 초경합금 팁을 사용하여 절삭 저항을 감소시킬 수 있기 때문에, 드릴 모터는 고속으로 회전할 수 있으므로, 작업자는 이송량을 증가시킬 수 있다. 모터는 증가된 이송 때문에 과부하를 받을 수 있지만, 전기 드릴 장치에 제공된 자동 모터 정지/재구동 수단은 드릴 모터 및 환상 커터가 과부하 때문에 손상되거나 파괴되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 전기 드릴 장치는 일 실시예를 참조하여 설명되었지만, 당업에게는 본 발명에 대한 다양한 변경 및 다른 실시예가 가능한 것이 명백할 것이다.

예컨대, 도 4 에 도시된 제어 회로는 도 1 - 도 3 에 도시된 로우 프로파일형의 전기 드릴 장치와 유사하게 수직 배치형을 포함하여 임의의 전기 드릴 장치에 적용될 수 있다.

더욱이, 제어 회로에서, 포토커플러 대신, 다른 전자 스위치 수단 또는 기계적 릴레이 수단이 사용될 수 있다. 또한, 드릴 모터 (12) 와 직렬 접속되는 전류 검출 저항기 (R0) 대신, 드릴 모터 (12) 에 흐르는 전류를 검출하기 위해 전류 변환기도 사용될 수 있다. 트라이액 (BCR) 대신, 포토릴레이 또는 기계적 릴레이가 사용될 수 있다. 펄스 카운터와 같은 임의의 시간 측정 수단이 자동 정지/재구동 제어 회로 (75) 에서 RC 시간 상수 회로 대신 사용될 수 있다. 더욱이, 드릴 모터 (12) 는 DC 모터로 구현될 수 있고, 트라이액 대신에 SCR, 트랜지스 터 또는 FET 가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 전기 드릴의 상세한 설명이 기재되었지만, 본 발명은 실시예의 임의의 상세한 설명에 의해 한정되지 않으며, 더욱이 본 발명은 첨부된 청구항의 요지 및 범위 내에서 폭넓게 구성될 수 있는 것을 알 수 있다.

Claims

본체,

본체에 장착된 모터,

축선을 가지며, 상기 축선에 동축으로 환상 커터를 유지하기 위해 형성된 아버로서, 상기 환상 커터는 높은 회전 속도로 절삭을 수행하기 위해 환상 커터의 하단부에 고정된 초경합금 팁으로 이루어진 다수의 치부를 갖는 아버,

아버를 통해 환상 커터에 모터의 구동력을 전달하기 위해 모터와 아버 사이에 배치된 감속 기구,

아버에 부착된 환상 커터를 작업물에 대해 전진 또는 후퇴시키도록 그 축선을 따라 아버를 이동시키기 위해, 수동 작업 레버의 작동에 따라 움직이는 이송 기구, 및

전기 드릴 장치를 작업물에 고정시키기 위해 본체의 바닥에 지지된 부착 기부를 포함하며,

상기 모터는 초경합금 팁을 갖는 환상 커터에 의해 고속 절삭 작업을 실시하기에 적합한 고속으로 환상 커터를 회전시킬 수 있으며,

아버의 축선은 감속 기구에 모터의 구동력을 전달하는 모터의 회전축과 다른 방향으로 향해 있는 로우 프로파일형 전기 드릴 장치.
제 1 항에 있어서,

자동 모터 정지/재구동 기구를 더 포함하며, 이 기구는

모터와 전원 사이에 직렬 접속된 주 스위칭 소자,

모터에 흐르는 부하 전류를 검출하는 전류 검출기,

전류 검출기에 의해 검출된 부하 전류가 규정된 제 1 기준치를 초과하는지를 판정하는 판정 유닛, 및

주 스위칭 소자의 온/오프를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하며,

상기 판정 유닛이 부하 전류가 제 1 기준치를 초과한다고 판정하면, 제어 유닛은 주 스위칭 소자를 오프시키고 모터에 흐르는 전류를 차단하며, 그 후 판정 유닛이 부하 전류가 제 1 기준치보다 작게 감소한다고 판정하면, 제어 유닛은 판정으로부터 소정 시간후 주 스위칭 소자를 온시켜 전원으로부터의 전류를 모터에 공급시하는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
제 1 항에 있어서, 부착 기부는 자석을 갖는 자기 기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
제 1 항에 있어서, 아버의 축선은 모터의 회전축의 축선에 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
환상 커터를 회전시키는 모터,

모터와 전원 사이에 직렬 접속된 주 스위칭 소자,

모터에 흐르는 부하 전류를 검출하는 전류 검출기,

전류 검출기에 의해 검출된 부하 전류가 규정된 제 1 기준치를 초과하는지를 판정하는 판정 유닛, 및

주 스위칭 소자의 온/오프를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하며,

상기 판정 유닛이 부하 전류가 제 1 기준치를 초과한다고 판정하면, 제어 유닛은 주 스위칭 소자를 오프시키고 모터에 흐르는 전류를 차단하며, 그 후 판정 유닛이 부하 전류가 제 1 기준치보다 작게 감소한다고 판정하면, 제어 유닛은 판정으로부터 소정 시간 후, 주 스위칭 소자를 온시켜 전원으로부터의 전류를 모터에 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
제 5 항에 있어서, 축선을 가지며, 모터의 회전축의 축선과 다른 방향으로 향하는 상기 축선을 중심으로 선단부에 부착된 환상 커터를 회전시키는 아버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
제 6 항에 있어서, 아버의 축선은 실질적으로 모터의 회전축의 축선에 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
제 5 항에 있어서, 환상 커터는 다수의 절삭편 배출 홈과 대향하는 위치에서 하단부에 고정된 초경합금 팁으로 이루어진 절삭 치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
제 5 항에 있어서, 전류 검출기에 의해 검출된 부하 전류가 제 1 기준치보다 작은 제 2 기준치를 초과하는지를 판정하는 제 2 판정 유닛, 및

제 2 판정 유닛이 부하 전류가 제 2 기준치를 초과하지 않는다고 판정할 때 정상 부하 상태임을 표시하며, 제 2 판정 유닛이 부하 전류가 제 2 기준치를 초과한다고 판정할 때는 과부하 상태임을 표시하는 부하 상태 표시 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
제 5 항에 있어서, 전류 검출기는 부하 전류에 대응하여 저항기의 전압을 출력하기 위해 모터 및 주 스위칭 소자에 직렬 접속된 고정 저항기이며,

제 1 판정 수단은 부하 전류에 대응하는 전압을 받고, 부하 전류가 제 1 기준치를 초과하는지를 판정하기 위해 상기 전압을 제 1 기준치에 대응하는 제 1 기준 전압과 비교하는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
제 9 항에 있어서, 전류 검출기는 부하 전류에 대응하여 저항기의 전압을 출력하기 위해 모터 및 주 스위칭 소자에 직렬 접속된 고정 저항기이며,

제 2 판정 유닛은 부하 전류에 대응하는 전압을 받고, 부하 전류가 제 2 기준치를 초과하는지를 판정하기 위해 상기 전압을 제 2 기준치에 대응하는 제 2 기준 전압과 비교하는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
제 5 항에 있어서, 제어 유닛은

제 1 스위칭 소자를 포함하며, 개시 스위치가 온되면 제 1 스위칭 소자를 '온' 상태로 유지시키는 '온' 상태 자체 유지 유닛,

제 1 스위칭 소자가 '온' 상태에 있으면, 주 스위칭 소자를 온시키기 위해 '온' 제어 신호를 공급하는 제어 신호 공급 유닛,

부하 전류가 제 1 기준치를 초과함을 제 1 판정 유닛이 판정하는 경우, 온되어 제 1 스위칭 소자가 '온' 상태에 있는지에 관계없이 제어 신호 공급 수단이 '온' 제어 신호를 발생시키는 것을 방지하기 위한 제 2 스위칭 소자, 및

부하 전류가 제 1 기준치를 초과한 후 부하 전류가 제 1 기준치 아래로 감소하였다는 제 1 판정 유닛의 판정이 내려지면, 이 판정으로부터 소정 시간 후에 제 2 스위칭 소자를 오프시키게 되는 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.
제 5 항에 있어서, 주 스위칭 소자는 트라이액이며, 제어 유닛은,

제 1 스위칭 트랜지스터를 포함하며, 개시 스위치가 온되면, 제 1 스위칭 트랜지스터를 '온' 상태로 유지시키는 '온' 상태 자체 유지 유닛,

제 1 스위칭 트랜지스터가 '온' 상태인 경우, 전류를 공급받아 발광하는 포토다이오드,

게이트와 트라이액의 애노드 또는 캐소드 사이에 연결되고, 상기 포토다이오드에 광학적으로 결합되어, 포토다이오드에서 나온 빛에 의해 온되면, 트라이액에 게이트 전류를 공급하게 되는 포토트라이액,

부하 전류가 제 1 기준치를 초과함을 제 1 판정 유닛이 판정하면, 제 1 스위칭 소자가 '온' 상태에 있는지에 관계없이 포토다이오드를 오프시키기 위해 포토다이오드의 전류를 우회시키는 제 2 스위칭 트랜지스터, 및

부하 전류가 제 1 기준치를 초과한 후 부하 전류가 제 1 기준치 아래로 감소하였다는 제 1 판정 유닛의 판정이 내려지면, 이 판정으로부터 소정 시간 후, 제 2 스위칭 트랜지스터를 오프시키는 것을 특징으로 하는 전기 드릴 장치.