KR102021755B1 - 톱에서의 대상물 근위도 검출 - Google Patents

Abstract

테이블 톱에서 대상물과 도구 사이의 근위도를 검출하기 위한 방법은 상기 도구를 이동시키기 위해 상기 테이블 톱에서 모터를 작동시키는 단계, 상기 모터의 작동 중에 상기 테이블 톱에서 상기 도구 주위의 스로트 플레이트에 형성된 용량성 센서에 의해서 캐패시턴스 신호를 발생시키는 단계, 상기 캐패시턴스 신호에서 캐패시턴스의 레벨 변화에 반응하여 상기 용량성 센서에 작동식으로 연결된 제어기에 의해서 상기 용량성 센서의 근위에 있는 대상물을 식별하는 단계, 그리고 작업자의 몸체 부분에 대응하는 사전 결정된 임계값을 초과하는 캐패시턴스 레벨을 표시하는 캐패시턴스 신호의 변화에 반응하여 상기 테이블 톱에 있는 상기 모터를 상기 제어기에 의해서 작동중지시키는 단계를 포함한다.

Description

톱에서의 대상물 근위도 검출

본 출원은 발명의 명칭이 "테이블 톱에서 드롭 아암의 제어를 위한 시스템 및 방법"이고 2015년 3월 12일에 출원된 미국 가출원 제 62/131,977 호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참조로 본원에 통합된다. 본 출원은 또한 발명의 명칭이 "낙하 톱날을 갖는 테이블 톱"이고 2015년 3월 12일자 출원된 미국 가출원 제 62/132,004 호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참조로 본원에 통합된다.

상호 참조

본 출원은 2016년 3월 4일자로 출원된 동시 계류중인 미국 출원 제 15/XXX, XXX 호를 상호 참조하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 통합된다.

분야

본 발명은 일반적으로 전동 공구(power tool)에 관한 것으로서, 특히, 톱날에 대한 대상물의 근위도를 검출하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

다양한 종류의 제조 설비 및 전동 공구와 함께 사용하기 위한 검출 또는 감지 시스템이 개발되었다. 이러한 검출 시스템은 설비의 임의의 부분에 의해서 작업자의 일부 부속물의 접촉 또는 근위도를 검출 또는 감지함으로써 반응 장치를 트리거하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 테이블 톱에서 기존의 용량성 접촉 감지 시스템은 작업자와 톱날 사이의 접촉을 검출한다.

도 1은 테이블 톱(1)과 통합되는 종래 기술의 용량성 감지 기반 검출 시스템(90)을 도시한다. 검출 시스템(90)은 톱(1)의 가동 톱날(22)에 전기 결합된 여기 전압을 구동하고 톱날(22)로부터 유인된 전류를 검출한다. 톱날(22)이 전기 전도성 대상물[예를 들어, 작업자의 손, 손가락 또는 다른 몸체 부분 뿐 아니라 작업편]과 접촉할 때, 검출된 전류 및/또는 여기 전압의 크기 또는 위상은 변화된다. 변화의 특징은 반응 시스템(92)의 작동을 트리거하는데 사용된다. 반응 시스템(92)은 예를 들어, 제동력을 인가하여 톱날(22)의 움직임을 중단시키고 및/또는 톱날(22)을 절단 영역 밑으로 이동시킴으로써 톱날(22)의 작동을 불가능하게 만든다. 반응 시스템(92)의 일 예는 톱날(22)의 움직임을 포획하기 위하여 브레이크(미도시)를 톱날(22) 안으로 구동시키도록 폭발성 전하를 사용한다. 추가로 또는 대신에, 반응 시스템(92)의 일 실시예는 톱날(22)을 테이블(14)의 표면 밑으로 추진하기 위하여 톱날 지지 부재(미도시)를 접철한다.

도 1에 도시된 검출 시스템(90)의 실시예는 라인(12)에서 시변 신호(time-varying signal)를 발생시키는 오실레이터(10)를 포함한다. 시변 신호는 예를 들어, 사인파, 다중 사인파의 총계, 첩 파형(chirp waveform), 노이즈 신호 등을 포함하는 임의의 적당한 신호 유형이다. 신호의 주파수는 검출 시스템이 손가락 또는 손과 같은 제 1 대상물과의 접촉 및 전동 공구에 의해서 절단될 목재 또는 다른 재료와 같은 제 2 대상물과의 접촉 사이를 구별할 수 있게 하도록 선택된다. 도 1의 실시예에서, 주파수는 1.22 MHz이지만, 비사인파 형태 뿐 아니라 다른 주파수들도 역시 사용될 수 있다. 오실레이터(10)는 지역적 접지로서 톱 테이블(14) 또는 다른 금속 구조체를 기준으로 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 톱날(22)은 톱 테이블(14)에 의해서 형성된 개방부[또는 작업면 또는 절단면 또는 플랫폼]에서 수직으로 배치된다.

오실레이터(10)는 라인(12)을 통해서 2개의 전압 증폭기 또는 버퍼(16,18)에 접속된다. 제 1 전압 증폭기(16)는 오실레이터의 출력부를 톱날(22)에 작동식으로 연결하는 라인(20)에 연결된 출력부를 가진다. 전류 센서(24)는 라인(20)으로부터 라인(32)에 의해서 프로세서(30)에 연결되는 증폭기(28)로 제공된 라인(26)으로 신호를 작동식으로 연결한다. 전류 센서(24)는 예를 들어, 전류 감지 변압기, 전류 감지 레지스터, 홀 이펙터 전류 감지 장치 또는 다른 적당한 유형의 전류 센서이다. 프로세서(30)로부터의 출력 라인(34)은 예를 들어, 톱날(22) 및 제 1 대상물 사이의 접촉을 표시하는 사전 결정된 조건이 검출되면, 프로세스(30)가 반응 시스템(92)을 트리거하도록 반응 시스템(92)에 작동식으로 연결된다.

라인(26) 상의 신호는 톱날(22)에 의해서 도출된 순간 전류(instantaneous current)를 표시한다. 톱날(22)은 테이블 톱의 작동 중에 움직임 상태에 있기 때문에, 일반적으로 톱날(22)과 평행하게 설치된 여기 플레이트(36)를 통해서 연결이 이루어진다. 플레이트(36)는 제 1 전압 증폭기(16)에 의해서 구동되고 도 1의 실시예에서 톱날(22)에 대해서 대략 100 피코패러드(pF)의 캐패시턴스로 구성된다. 플레이트(36)는 톱날(22)의 측부에 대해서 안정 위치에서 유지된다. 여기 플레이트(36)는 톱날(22)의 높이 및 베벨 각도가 톱(1)의 작동 중에 조정되기 때문에 톱날(22)을 추종하도록 구성된다.

제 1 대상물 및 톱 테이블(14) 사이의 캐패시턴스(또는 하나가 제공되면 전력 라인 접지)는 도 1의 실시예에서 대략 30 내지 50 pF의 범위에 있다. 여기 플레이트(36) 및 톱날(22) 사이의 캐패시턴스가 제 1 대상물 및 톱 테이블(14) 사이의 캐패시턴스를 초과할 때, 검출 임계값은 플레이트 대 톱날 캐패시턴스의 변화에 의해서 과도하게 영향을 받지 않는다. 도 1의 구성에서, 플레이트(36)는 톱날(22)이 아버(37)에 대해서 안착되는 측부 상의 톱날(22)과 평행하게 배열되므로, 톱날 두께의 변화는 톱날(22) 및 플레이트(36) 사이의 틈새에 영향을 미치지 않는다. 샤프트 또는 톱날과의 브러쉬 접촉 또는 아버 베어링들 사이의 접촉을 포함하는 다른 여기 방법들은 동일 효과에 사용될 수 있다.

검출 시스템(90)에 있어서, 제 2 증폭기(18)는 실드(38)에 연결되고 제 2 증폭기(18)는 실드(38)를 여기 플레이트(36)와 동일 전위로 구동한다. 또한, 검출 시스템(90)의 센서는 선택적으로 실드(38)에 의해서 도출된 전류의 레벨을 감시한다. 실드(38)는 테이블(14) 밑에 있는 톱날(22) 주위로 연장되고, 그리고 도 1의 구성에서 테이블(14)의 상단 위에 있는 톱날(22)로부터 멀리 임의의 거리로 이격된다. 실드(38)의 구성은 테이블이 전기적으로 접지되지 않는다면 접지 평면으로서 작용하는 테이블(14) 및 톱날(22) 사이의 정적 캐패시턴스를 감소시킨다. 다양한 실시예들에서, 실드(38)는 오실레이터(10)에 의해서 발생된 여기 주파수들에서 패러데이 케이지와 전기적으로 동등한 일부 다른 유형의 가드 또는 메쉬의 연속 포켓이다. 실드(38)는 톱날 조정에 따라 이동하는 컴포넌트들을 선택적으로 포함하거나 또는 테이블 톱 상에 끼워지는 다양한 톱날 뿐 아니라 톱날의 조절을 수용하도록 충분히 크다. 도 1의 구성에 있어서, 실드(38)는 톱날 조정에 따라 이동하고 테이블 상단(14)의 스로트(throat) 플레이트 영역을 포함한다.

프로세서(30)는 제 1 대상물 및 톱날(22) 사이의 접촉을 표시하는 상태들의 검출을 가능하게 하는 트리거 및 여러 사전 처리 단계들을 실행 및 이행한다. 프로세서(30)는 하나 이상의 관련 아날로그 대 디지털(A/D) 변환기를 선택적으로 포함한다. 전류 센서(24)로부터의 톱날 전류 신호는 대응 디지털 신호를 발생시키는 하나 이상의(A/D) 변환기로 지향된다. 톱날(22) 및 여기 플레이트(36) 사이의 전압차를 나타내는 톱날 전압 신호는 일부 실시예들에서 디지털 톱날 전압 신호를 발생시키기 위해(A/D) 변환기로 지향된다. 프로세서(30)는 디지털 신호를 수신하고 다양한 디지털 신호 처리 작동을 실행하고 및/또는 수신 신호에 기초하여 유도 파라미터를 산출한다. 프로세서(30)는 제 1 대상물 및 톱날(22) 사이의 접촉을 표시하는 상태들을 검출하기 위하여 조율된 톱날 신호에 기초하여 작동을 분석하거나 또는 다르게 실행한다.

종래 기술의 톱은 또한 아버(37)에 전기 접속된 톱날(22)이 전기 전도성 재료로 형성될 것을 요구한다. 비전도성 톱날 및 비전도성 코팅부를 포함하는 톱날은 종래 기술의 톱날에서 접촉 검출 시스템의 적당한 작동을 방해한다. 추가로, 톱날(22) 및 아버(37)는 효과적으로 작동하는 접촉 검출 시스템에 대한 접지 평면에 전기 접속되어야 한다. 톱날에 대한 접지 접속의 필요성은 톱(1)이 접지 스파이크, 금속 파이프 또는 다른 적당한 접지와 같은 적당한 대지에 전기 접속될 것을 요구하고 있으며, 이는 테이블 톱(1)이 고정 위치에 잔류하는 것을 필요로 한다. 다른 유형의 테이블 톱은 접지 접속을 제공하는 것이 불편하거나 또는 비실용적인 작업 현장들 사이에서 운송되는 휴대용 테이블 톱들을 포함한다. 추가로, 접지 접속에 대한 필요성은 비휴대용 테이블 톱들의 셋업 및 작동의 복잡성을 증가시킨다.

결과적으로, 휴대용 및 비휴대용 테이블 톱들에서 톱날에 대한 전기 접속을 필요로 하지 않는 접촉 검출 시스템에 대한 개선이 유익하다.

일 실시예에 있어서, 테이블 톱에서 대상물과 도구 사이의 근위도를 검출하기 위한 방법이 개발되었다. 상기 방법은 상기 도구를 이동시키기 위해 상기 테이블 톱에서 모터를 작동시키는 단계, 상기 모터의 작동 중에 상기 테이블 톱에서 상기 도구 주위의 스로트 플레이트에 형성된 용량성 센서에 의해서 캐패시턴스 신호를 발생시키는 단계, 상기 캐패시턴스 신호에서 캐패시턴스의 레벨 변화에 반응하여 상기 용량성 센서에 작동식으로 연결된 제어기에 의해서 상기 용량성 센서의 근위에 있는 대상물을 식별하는 단계, 그리고 작업자의 몸체 부분에 대응하는 사전 결정된 임계값을 초과하는 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 캐패시턴스 신호의 변화에 반응하여 상기 테이블 톱에 있는 상기 모터를 상기 제어기에 의해서 작동중지시키는 단계를 포함한다.

추가 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 제어기에 의해서, 상기 대상물이 상기 사전 결정된 임계값 미만인 캐패시턴스 레벨의 변화에 반응하여 작업편에 대응하는지를 식별하는 단계, 그리고 상기 도구가 상기 작업편과 결합할 수 있게 하기 위하여 상기 모터의 작동을 지속하는 단계를 포함한다.

추가 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 제어기에 의해서, 상기 작업자의 몸체 부분에 대응하는 상기 사전 결정된 임계값을 초과하는 상기 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 캐패시턴스 신호의 변화에 반응하여 상기 작업자에 대한 경고 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.

추가 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 용량성 센서에 의해서, 상기 캐패시턴스 센서의 표면 상에서 사전 결정된 2차원 배열로 배열된 복수의 용량성 감지 소자들로부터 복수의 캐패시턴스 신호들을 발생시키는 단계, 상기 제어기에 의해서, 상기 복수의 용량성 감지 신호들을 참조하여 상기 용량성 센서의 표면에 대한 상기 대상물의 위치를 식별하는 단계, 그리고 상기 제어기에 의해서, 상기 도구의 사전 결정된 거리의 외부에 있는 상기 대상물의 위치 및 상기 작업자의 몸체 부분에 대응하는 상기 사전 결정된 임계값을 초과하는 상기 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 캐패시턴스 신호의 변화에 반응하여 상기 작업자에 대한 경고 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.

추가 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 제어기에 의해서, 상기 도구의 사전 결정된 거리 내에 있는 상기 대상물의 위치 및 상기 작업자의 몸체 부분에 대응하는 상기 사전 결정된 임계값을 초과하는 상기 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 캐패시턴스 신호의 변화에 반응하여 상기 테이블 톱에 있는 상기 모터를 작동중지시키는 단계를 포함한다.

추가 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 제어기에 의해서, 상기 도구의 사전 결정된 거리 내에 있는 상기 대상물의 위치 및 상기 작업자의 몸체 부분에 대응하는 상기 사전 결정된 임계값을 초과하는 상기 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 캐패시턴스 신호의 변화에 반응하여 상기 톱에 있는 도구 반응 메카니즘을 작동시키는 단계를 포함한다.

추가 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 제어기에 의해서, 상기 용량성 센서로부터의 복수의 캐패시턴스 신호들에 기초하여 상기 작업자의 몸체 부분에 대한 이동 경로를 식별하는 단계, 그리고 상기 제어기에 의해서, 상기 작업자의 몸체 부분과 상기 도구 사이의 접촉 이전에 상기 도구를 교차하는 상기 이동 경로의 궤도에 반응하여 상기 톱에 있는 도구 반응 메카니즘을 작동시키는 단계를 포함한다.

다른 실시예에 있어서, 테이블 톱이 개발되었다. 상기 테이블 톱은 스로트 플레이트의 개방부를 통해서 연장되는 도구, 상기 도구에 작동식으로 연결된 모터, 상기 스로트 플레이트에 배치되고 상기 모터의 작동 중에 캐패시턴스 신호를 발생시키도록 구성된 용량성 센서, 및 상기 모터 및 상기 용량성 센서에 작동식으로 연결된 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 상기 도구를 이동시키기 위해 상기 모터를 작동시키도록, 상기 캐패시턴스 신호에서 캐패시턴스 레벨의 변화에 반응하여 상기 용량성 센서 근위에 있는 대상물을 식별하도록, 그리고 작업자의 몸체 부분에 대응하는 사전 결정된 임계값을 초과하는 캐패시턴스 레벨을 표시하는 캐패시턴스 신호에서의 변화에 반응하여 상기 테이블 톱에 있는 상기 모터를 작동중지시키도록 구성된다.

추가 실시예에 있어서, 상기 테이블 톱의 제어기는 상기 대상물이 상기 사전 결정된 임계값 미만인 캐패시턴스 레벨의 변화에 반응하여 작업편에 대응하는지를 식별하도록, 그리고 상기 도구가 상기 작업편에 결합할 수 있게 하기 위해 상기 모터의 작동을 지속시키도록 구성된다.

추가 실시예에 있어서, 상기 테이블 톱의 제어기는 상기 작업자의 몸체 부분에 대응하는 상기 사전 결정된 임계값을 초과하는 상기 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 캐패시턴스 신호의 변화에 반응하여 상기 작업자에 대한 경고 신호를 발생시키도록 구성된다.

추가 실시예에 있어서, 상기 테이블 톱의 제어기는 상기 용량성 센서의 표면 상에서 사전 결정된 2차원 배열로 배열된 복수의 용량성 감지 소자들로부터 복수의 캐패시턴스 신호들을 발생시키도록, 상기 복수의 용량성 감지 신호들을 참조하여 상기 용량성 센서의 표면에 대한 상기 대상물의 위치를 식별하도록, 그리고 상기 도구의 사전 결정된 거리의 외부에 있는 상기 대상물의 위치 및 상기 작업자의 몸체 부분에 대응하는 상기 사전 결정된 임계값을 초과하는 상기 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 캐패시턴스 신호의 변화에 반응하여 상기 작업자에 대한 경고 신호를 발생시키도록 구성된다.

추가 실시예에 있어서, 상기 테이블 톱의 제어기는 상기 도구의 사전 결정된 거리의 내에 있는 상기 대상물의 위치 및 상기 작업자의 몸체 부분에 대응하는 상기 사전 결정된 임계값을 초과하는 상기 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 캐패시턴스 신호의 변화에 반응하여 상기 테이블 톱에 있는 상기 모터를 작동중지시키도록 구성된다.

추가 실시예에 있어서, 상기 테이블 톱은 도구 반응 메카니즘을 추가로 포함하고, 그리고 상기 제어기는 상기 도구 반응 메카니즘과 작동식으로 연결된다. 상기 제어기는 상기 도구의 사전 결정된 거리의 내에 있는 상기 대상물의 위치 및 상기 작업자의 몸체 부분에 대응하는 상기 사전 결정된 임계값을 초과하는 상기 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 캐패시턴스 신호의 변화에 반응하여 상기 테이블 톱에 있는 상기 도구 반응 메카니즘을 작동시키도록 구성된다.

추가 실시예에 있어서, 상기 테이블 톱은 도구 반응 메카니즘을 추가로 포함하고 그리고 상기 제어기는 상기 도구 반응 메카니즘과 작동식으로 연결된다. 상기 제어기는 상기 용량성 센서로부터 상기 복수의 캐패시턴스 신호들에 기초하여 상기 작업자의 몸체 부분에 대한 이동 경로를 식별하도록, 그리고 상기 작업자의 몸체 부분과 상기 도구 사이의 접촉 이전에 상기 도구를 교차하는 상기 이동 경로의 궤도에 반응하여 상기 톱에 있는 상기 도구 반응 메카니즘을 작동시키도록 구성된다.

테이블 톱의 추가 실시예에 있어서, 상기 스로트 플레이트는 상기 용량성 센서를 상기 도구로부터 격리시키기 위해 전기 절연체로 형성된다.

도 1은 인간 및 톱날 사이의 접촉을 검출하기 위한 종래 기술의 검출 시스템을 포함하는 종래 기술의 테이블 톱의 다이애그램이다.
도 2는 톱에 있는 톱날이 톱날의 회전 중에 대상물과 접촉하는지를 검출하도록 구성된 대상물 검출 시스템을 포함하는 테이블 톱의 개략적인 다이애그램이다.
도 3은 도 2의 테이블 톱의 일 실시예의 외부 도면이다.
도 4는 도 2의 톱에 있는 톱날, 아버 및 센서 플레이트를 포함하는 선택된 컴포넌트들의 단면도이다.
도 5a는 도 2의 톱에 있는 사용자 인터페이스 장치의 외부 도면이다.
도 5b는 외부 하우징이 제거된 도 5a의 사용자 인터페이스 장치의 도면이다.
도 5c는 도 5b의 사용자 인터페이스 장치의 측면 도면이다.
도 5d는 도 5a 내지 도 5c의 사용자 인터페이스에 있는 컴포넌트들의 분해도이다.
도 6a는 도 2의 톱의 일 실시예에서 전하 결합 플레이트 및 아버 조립체의 분해도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 컴포넌트들의 측면 도면이다.
도 7은 도 2의 톱니의 일 실시예에서 대상물 검출 시스템 및 다른 컴포넌트들의 추가 상세사항을 도시하는 개략적인 다이애그램이다.
도 8a는 도 2의 톱의 일 실시예에 설치된 감지 케이블을 도시하는 다이애그램이다.
도 8b는 동축 감지 케이블에 있는 컴포넌트들의 절취 다이애그램이다.
도 8c는 도 8a의 톱에 있는 플레이트에 대한 감지가능한 케이블에서 제 1 도체의 연결부를 도시하는 다이애그램이다.
도 8d는 도 8a의 톱의 도구 인클로져(implement enclosure)에 대한 감지 케이블에서 제 2 도체의 연결을 위한 한 위치의 마운트(mount)를 도시하는 다이애그램이다.
도 8e는 도 8a의 톱의 도구 인클로져에 대한 감지 케이블에서 제 2 도체의 연결을 위한 다른 위치의 마운트를 도시하는 다이애그램이다.
도 9a는 도 2의 톱의 일 실시예에서 톱날 주위의 스로트 플레이트(throat plate)에 배열된 용량성 센서들의 개략적인 다이애그램이다.
도 9b는 도 9a의 용량성 센서를 사용하는 테이블 톱의 작동을 위한 프로세스의 블록도이다.
도 10은 도 2의 톱의 일 실시예에서 도구 반응 메카니즘의 활동을 감시하고 상기 도구 반응 메카니즘의 작동수가 사전 결정된 수를 초과한 후에 유지관리를 위해 톱을 중지시키기 위한 프로세스의 블록도이다.
도 11은 도 2의 톱의 대상물 검출 시스템을 위한 작업편에 사용된 상이한 유형의 재료의 프로파일을 측정하기 위한 프로세스의 블록도이다.
도 12는 도 2의 톱의 대상물 검출 시스템의 작동을 조정하기 위해 톱의 작업자의 인체의 캐패시턴스를 측정하기 위한 프로세스의 블록도이다.
도 13a는 도 2의 톱의 일 실시예의 모터에 있는 컴포넌트들의 개략도이다.
도 13b는 브러쉬에 있는 전기 저항에 기초하여 도 13a에 도시된 모터에 있는 브러쉬의 마모를 측정하기 위한 프로세스의 블록도이다.
도 13c는 브러쉬를 모터의 정류자로 편향시키는 스프링에 대한 압력 측정값에 기초하여 도 13a에 도시된 모터에 있는 브러쉬의 마모를 측정하기 위한 프로세스의 블록도이다.
도 14는 도 2의 톱의 일 실시예의 감지 케이블의 오류를 진단하기 위한 프로세스의 블록도이다.

여기에 설명된 실시예의 원리에 대한 이해를 돕기 위해, 다음의 서술된 명세서에서 도면 및 설명을 참조한다. 주제의 범위에 대한 제한은 이들 참조 문헌에 의해 의도되지 않는다. 이 특허는 또한 이 문헌이 속하는 기술분야의 당업자에게 통상적으로 일어나는 바와 같이 도시된 실시예에 대한 임의의 변경 및 변형뿐만 아니라 설명된 실시예의 원리의 추가 적용을 포함한다.

본원에 사용된 용어 "전동 공구"는 전기 모터, 내연 기관, 유압 또는 공압 실린더 등과 같은 액추에이터에 의해 이동되는 하나 이상의 가동 부품을 갖는 임의의 공구를 지칭한다. 예를 들어, 전동 공구는 베벨 톱, 마이터 톱(miter saws), 테이블 톱, 원형 톱, 왕복 톱, 지그 톱, 밴드 톱, 콜드 톱, 커터, 임팩트 드라이브, 앵글러 그라인더(angler grinder), 드릴, 조인트, 네일 드라이버, 샌더, 트리머 및 라우터(router)를 포함하지만, 이들에 국한되지 않는다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "도구(implement)"는 전동 공구의 작동 중에 적어도 부분적으로 노출되는 전동 공구의 이동 부분을 지칭한다. 전동 공구의 도구의 예는 회전 및 왕복 톱날, 드릴 비트, 라우팅 비트, 연삭 디스크, 연삭 휠 등을 포함하지만, 이들에 국한되지 않는다. 아래에 설명된 바와 같이, 전동 공구와 통합된 감지 회로는 도구가 움직이는 동안 작업자와 도구 사이의 접촉을 피하기 위해 도구의 이동을 정지시키는데 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "도구 반응 메카니즘"이라는 용어는 톱날 또는 임의의 다른 적절한 이동 도구와 같은, 도구를 작업편 또는 작업자 몸체의 일부분과의 잠재적인 접촉을 갖는 위치로부터 후퇴시키는 톱 내의 장치를 지칭하며, 이 장치는 작업자의 작동을 급속히 멈추게 하거나, 또는 작업자가 도구를 후퇴시키고 멈추게 하는 것을 모두 행한다. 테이블 톱 실시예에서 후술되는 바와 같이,도구 반응 메카니즘의 일 형태의 도구는 톱날과 같은 도구 및 아버에 기계적으로 연결된 이동가능한 드롭 아암을 포함한다. 도구 반응 메카니즘은 톱의 작동 중에 작업자의 몸체 일부와 톱날 사이의 접촉 검출에 반응하여 대상물 검출 시스템에 의해 작동되는 파이로테크닉 전하(pyrotechnic charge)를 포함한다. 파이로테크닉 전하는 신속한 방식으로 작업자와의 접촉으로부터 톱날을 후퇴시키기 위해 테이블의 표면 밑으로 드롭 아암과 톱날을 가압한다. 도구 반응 메카니즘의 다른 실시예에서, 기계식 또는 전자 기계식 톱날 브레이크는 신속한 방식으로 톱날의 이동을 정지시킨다.

도 2는 톱(100)의 컴포넌트들의 개략적인 도면을 도시하고, 도 3은 톱(100)의 일 실시예의 외부 도면을 도시한다. 테이블 톱(100)은 톱날(108)이 목재편과 같은 작업편을 절단하기 위해 연장되는 테이블(104)을 포함한다. 테이블 톱(100)은 또한 톱날(108), 도구 인클로져(118) 및 도구 반응 메카니즘(132)을 구동시키기 위해 아버(109)를 회전시키는 전기 모터(112)를 포함한다. 도 2는 예시적인 목적을 위하여 톱날(108)을 도시하지만, 당업자는 톱날(108)이 톱(100)에 사용될 수 있는 임의의 도구이고 예시적 목적을 위하여 톱날(108)을 참조한다는 것을 인식할 것이다. 톱(100)에서, 도구 인클로져(118)는 높이 조정 캐리지 및 톱날(108)을 둘러싸는 베벨 캐리지를 포함하고, 도구 인클로져(118)는 대안으로 톱(100)에서 톱날(108) 또는 다른 적당한 도구를 둘러싸는 톱날 인클로져 또는 "실드"로 지칭된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 톱날(108)의 일부는 테이블(104)의 표면 위에 있는 스로트 플레이트(119)의 개방부를 통해서 연장된다. 둥근 분할 톱날(330) 및 톱날 보호대(332)는 톱날(108) 위에 배치된다.

톱(100) 내에서, 도구 인클로져(118)는 톱날(108), 아버(109), 테이블(104)의 상단면 및 플레이트(120)로부터 전기 절연된다. 일 실시예에 있어서, 도구 인클로져(118)는 열가소성과 같은 전기 절연체로 형성되는 스로트 플레이트(119)를 포함한다. 스로트 플레이트(119)는 톱날(108)이 테이블(104)의 표면 위로 연장될 수 있게 하는 개방부를 포함한다. 스로트 플레이트(119)는 테이블(104)의 표면과 같은 레벨에 있고 테이블(104)의 표면으로부터 도구 인클로져(118)에 있는 톱날(108), 높이 조정 캐리지 및 베벨 캐리지의 추가 전기 절연을 제공한다. 테이블(104), 톱날(108) 및 모터(112)의 일반 구성은 작업편의 절단 시에 사용하기 위한 기술에서 널리 공지되어 있으므로 본원에서 상세하게 기술하지 않는다. 작업편을 위한 가이드, 톱날 높이 조정 메카니즘 및 톱날 보호대와 같은, 테이블 톱에서 일반적으로 사용되는 이러한 컴포넌트들은 명확성을 위하여 도 2에는 생략된다.

톱(100)은 대상물 검출 시스템(102)을 추가로 포함하고, 상기 대상물 검출 시스템은 디지털 제어기(140), 메모리(142), 클록 소스(144), 증폭기(146), 변압기(150) 및 복조기(143A,143B)를 포함한다. 대상물 검출 시스템(102)은 도구 인클로져(118) 및 아버를 통해서 플레이트(120) 및 톱날(108)에 전기 접속된다. 대상물 검출 시스템(102)의 제어기(140)는 사용자 인터페이스 장치(110), 모터(112) 및 도구 반응 메카니즘(132)과 작동식으로 연결된다. 톱(100)의 작동 중에, 톱날 검출 시스템(102)은 대상물이 회전 톱날(108)과 접촉할 때 톱날(108) 및 플레이트(120) 사이의 캐패시턴스 레벨의 변화로부터 발생되는 전기 신호들을 검출한다. 대상물은 일반 작동 중에 톱(100)이 절단하는 목재편 또는 다른 재료와 같은 작업편을 포함할 수 있다. 대상물 검출 시스템(102)은 또한 잠재적으로 톱의 작업자의 손 또는 몸체의 다른 부분을 포함하는, 다른 대상물과 톱날(108)의 접촉을 검출하고, 톱날(108)과 작업편 이외의 대상물 사이의 접촉의 검출에 반응하여 도구 반응 메카니즘(132)을 작동시킨다. 대상물 검출 시스템(102)의 추가 구조 및 작동 상세사항은 하기에 더욱 상세하게 기술된다.

톱(100)에서, 테이블(104)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 톱날(108), 아버(109), 톱 인클로져(118)의 다른 컴포넌트들로부터 전기 절연된다. 일 실시예에 있어서, 테이블(104)의 표면은 강철 또는 알루미늄과 같은 전기 전도성 금속으로 형성된다. 테이블(104)의 표면에서, 전기 비전도성 스로트 플레이트(119)는 테이블(104)의 표면으로부터 톱날(108)을 절연시킨다. 테이블(104) 밑에서, 하나 이상의 절기 절연 마운트는 테이블(104)을 톱(100)의 프레임에 고정하지만, 톱 내의 다른 컴포넌트들로부터 테이블(104)을 전기 절연시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 테이블(104)은 전기 케이블에 의해서 접지(182)에 전기 접속된다. 접지 접속은 테이블(104) 상의 정전 전기의 축적을 감소 또는 제거하고, 이는 톱(100)의 작동 중에 대상물 검출의 정확도를 감소시킬 수 있는 오류 정전 방전(errant static discharge)을 방지한다.

테이블(104)에 대한 접지 접속에 추가하여, 톱날(108) 및 도구 인클로져(118)는 대형 저항기(180)[예를 들어, 1ΜΩ 저항기]를 통합하는 고저항 케이블을 통해서 접지(182)에 접속된다. 도구 인클로져(118)는 접지에 고저항 접속을 제공하는 저항기(180) 및 제 1 케이블을 통해서 접지(182)에 접속된다. 톱날(108)은 또한 제 2 케이블 및 저항기(180)를 통해서 아버(109)를 경유하여 접지(182)에 접속된다. 톱날(108) 및 도구 인클로져(118)에 대한 접지로의 고저항 접속은 또한 이들 컴포넌트들에서의 정전 전하의 축적을 감소시킨다. 종래 기술의 검출 장치는 대지 접지에 대한 직접적인 낮은 임피던스 접속을 사용하여 톱날 및 대상물 사이의 접촉을 검출하기 위하여 저저항 접지 접속[예를 들어, 1 Ω 미만의 저항을 갖는 전기 케이블을 사용하는 직접 접속]을 요구하지만, 대상물 검출 시스템(102)의 작동을 위해 톱(100)에서 고저항 접지 케이블이 필요하지 않다. 대신에, 고저항 케이블들은 잠재적인 오류 긍정 검출 이벤트(false-positive detection event)를 감소시키기 위하여 단순히 톱(100)에서 정전 전기 영향을 감소시키지만, 대상물 검출 시스템(102)은 임의의 접지 접속없이 톱날(108) 및 대상물 사이의 접촉을 검출하기 위하여 완전히 작용한다. 대안 실시예는 톱(100)에서 정전 전기의 축적을 감소시키기 위하여 플레이트(120) 및 톱날(108)의 한쪽 또는 양쪽에 대하여 상이한 재료를 사용하고 톱날(108) 또는 도구 인클로져(118) 및 접지 사이의 임의의 접속을 필요로 하지 않는다.

테이블 톱(100)은 레일(310,312) 상에 설치된 립 펜스(rip fence;304)를 포함한다. 립 펜스(304)는 작동 중에 톱(100)을 통해서 작업편을 안내하기 위하여 톱날(108)과 평행한 배향으로 테이블(104) 위의 사전 결정된 위치로 이동하도록 구성된다. 톱(100)에서, 립 펜스(304)는 테이블(104)로부터 전기 절연된다. 예를 들어, 도 3에서, 전기 절연된 열가소성 레일 마운트(306)는 립 펜스(304)를 레일(310)에 결합한다. 립 펜스(304)의 하단부 상의 플라스틱 보호대(미도시) 및 립 펜스(304)의 상단부 상의 다른 보호대(320)는 톱(100)의 테이블(104)로부터 립 펜스(304)를 전기 절연시킨다. 일부 실시예에서, 립 펜스(304)는 작업편이 립 펜스(304) 및 톱날(108)과 모두 동시에 결합할 때, 립 펜스(304) 및 톱날(108) 사이의 전기 절연을 보장하기 위하여 톱(100)을 향하는 립 펜스(304)의 측부 상에 배치된 다른 전기 절연체를 포함한다.

다시 도 2에 있어서, 톱(100)은 또한 톱(100)의 작동 중에 대상물 및 톱날(108)의 접촉을 검출하는 검출 시스템(102)을 포함한다. 하나의 구성에서, 검출 시스템(102)의 일부 또는 모든 컴포넌트들은 하나 이상의 인쇄 회로 기판(PCB)에 설치된다. 도 2의 실시예에서, 개별 인쇄 회로 기판(PCB;172)은 전력 공급부(106) 및 제어 TRIAC(174)를 지지한다. 전력 공급부(106)는 발전기 또는 전기 유틸리티 제공자와 같은 외부 전원으로부터 교류(AC) 전력 신호를 수신하고 전력을 TRIAC(174)를 통해서 모터(112)에 공급하고 전력을 검출 시스템(102)의 컴포넌트들로 공급한다. 검출 시스템(102) 및 전력 공급부(106)에 대한 개별 인쇄 회로 기판(PCB)은 제어기(140)에서 디지털 전자기기의 냉각을 개선하고 전기 노이즈로부터 제어기(140)를 격리시키기 위하여 전력 공급부(106) 및 TRIAC(174)로부터 디지털 제어기(140)를 격리시킨다. 도 2의 실시예에서, 전력 공급부(106)는 제어기(140), 클록 소스(144) 및 증폭기(146)에 전력을 공급하기 위하여 하나 이상의 전압 준위에서 외부 전원으로부터 교류(AC) 전력 신호를 직류(DC) 전력 신호로 변환하는 전환 전력 공급부이다. 검출 시스템(102) 및 검출 시스템(102)에 설치된 컴포넌트들은 대지 접지로부터 전기 절연된다. 전력 공급부(106)는 검출 시스템(102)에 설치된 컴포넌트들에 대한 지역적 접지로서 작용한다.

톱(100)에서, 플레이트(120) 및 톱날(108)은 플레이트(120) 및 톱날(108) 사이의 작은 공기 갭이 유전체로서 작용하는 캐패시터(124)를 형성한다. 플레이트(120)는 공기 갭 유전체를 갖는 캐패시터(124)의 양 측부들을 형성하기 위하여 플레이트(120) 및 톱날(108) 사이의 평행 배향으로 톱날(108)로부터 사전 결정된 거리에 배치된 강철 또는 알루미늄 플레이트와 같은 전기 전도성 플레이트이다. 변압기(150)는 제 1 권취부(152) 및 제 2 권취부(154)를 포함한다. 톱(100)에서, 플레이트(120)는 변압기(150)에 있는 제 1 권취부(152)에 전기 접속되는 금속 평면 부재이다. 플레이트(120)는 도구 인클로져(118)로부터 전기 절연되고 사전 결정된 공기 갭에 의해서 톱날(108)로부터 전기 절연되어서 캐패시터(124)를 형성한다. 플레이트(120)는 또한 플레이트(120)가 톱날(108)과 연계하여 캐패시터(124)의 일 측부를 형성하기 때문에 전하 결합 플레이트(CCP)로 지칭된다. 일 실시예에 있어서, 플라스틱 지지 부재는 톱날(108)에 대한 사전 결정된 위치에서 플레이트(120)를 유지한다. 톱날(108) 및 톱날 아버(109)는 도구 반응 메카니즘(132)에 있는 인클로져(118), 플레이트(120), 드롭 아암 및 톱(100)에 있는 다른 컴포넌트들로부터 전기 절연된다. 예를 들어, 톱(100)에서, 하나 이상의 전기 절연된 플라스틱 부싱은 도구 반응 메카니즘(132)에 있는 인클로져(118), 드롭 아암 및 톱(100)에 있는 다른 컴포넌트들로부터 아버(109) 및 톱날(108)을 전기적으로 격리시킨다. 추가로, 톱날(108) 및 아버(109)는 접지로부터 전기 절연된다. 그러므로, 톱날(108) 및 아버(109)는 톱(100)에 있는 다른 컴포넌트들로부터 전기적으로 격리되는 동안, 톱(100)에 있는 톱날 대상물 검출 시스템은 캐패시터(124)가 플레이트(120) 및 톱날(108)로 형성되는 "개방 루프" 구성에서 작동한다. 개방 루프 구성은 톱날이 전기 접지되는 종래 기술의 감지 시스템과 비교할 때 플레이트(120) 및 톱날(108) 사이의 캐피시턴스를 증가시킨다. 톱(100)에 있는 캐패시턴스가 크면, 인간 동작과 톱날(108) 사이의 접촉을 표시하는 신호의 검출을 위한 신호 대 노이즈 비율을 개선시킨다.

도 2에 도시된 바와 같이, 플레이트(120)는 변압기(150)에 있는 제 1 권취부(152)의 일 측부에 전기 접속되고 도구 인클로져(118)는 제 1 권취부(152)의 다른 측부에 전기 접속된다. 일 실시예에서, 톱(100)은 2개의 전기 접속을 확립하기 위하여 2개의 전기 도체들을 포함하는 단일 동축 케이블을 포함한다. 일 구성에서, 동축 케이블의 센터 도체 소자는 변압기(150)에 있는 제 1 권취부(152)의 제 1 단자 및 플레이트(120)에 접속된다. 동축 케이블의 외부 덮개는 인클로져(118) 및 아버(109)를 통해서 톱날(108)에 전기 접속되고 변압기(150)에 있는 제 1 권취부의 제 2 단자에 전기 접속된다. 동축 케이블의 구조는 톱(100)에 나타나는 전기 노이즈를 감쇄하면서 플레이트(120) 및 도구 인클로져(118)로부터의 전기 신호를 전송하기 위하여 실드를 제공한다.

도 4는 톱날(108), 아버(109) 및 플레이트(120)의 단면도를 상세하게 도시한다. 도 4에서, 전기 비전도성 부싱(404,408)은 아버(109)와 결합한다. 전기 비전도성 부싱(404,408)은 예를 들어, 톱(100)의 다른 컴포넌트들로부터 아버(109)를 전기적으로 격리시키는 전기 절연 플라스틱, 세라믹 또는 다른 절연체들의 층들을 포함한다. 도 4의 예시적 예에서, 부싱(404,408)은 아버(109)가 작동 중에 회전할 수 있게 하는 베어링을 포함한다. 톱날(108)은 단지 아버(109)와 물리적으로 결합하고 톱(100)에 있는 다른 컴포넌트들로부터 전기 절연 상태로 잔류한다. 도 4에서, 플라스틱 지지 부재(412)는 톱(100)에 있는 다른 컴포넌트들로부터 플레이트(120)를 전기 절연시키면서 톱날(108)로부터 사전 결정된 거리의 위치에서 플레이트(120)를 유지한다.

도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 컴포넌트들의 각각의 분해도 및 전면도를 도시한다. 도 6a는 한 세트의 스크류를 사용하여 아버(109)를 고정하는 지지 프레임에 부착된 지지 부재(412) 및 플레이트(120)를 도시한다. 플레이트(120) 및 아버(109)와 인클로져(118) 내의 다른 컴포넌트들 사이의 전기적 절연을 유지하기 위하여, 상기 스크류들은 전기 절연을 유지하도록 전기 비전도성 나사부들을 포함하는 지지 프레임의 전기 비전도성의 나사형 구멍이다. 지지 부재(412)는 플레이트(120)의 외부 경계부를 둘러싸고 플레이트(120)의 표면을 지나서 외향으로 연장되는 립(612)을 포함한다. 립(612)은 톱(100)의 작동 중에 플레이트(120)에 대한 추가 보호 및 전기 절연을 제공한다. 특히, 립(612)은 톱날(108)이 톱(100)의 작동 중에 작업편을 절단할 때 톱날(108)의 회전에서 잠재적인 임시 요동으로 인하여 톱날(108) 및 플레이트(120) 사이의 접촉을 방지한다. 도 6b는 플레이트(120) 주위로 연장되는 지지 부재(412)의 립(612)을 추가로 도시한다.

도 7은 도 2의 대상물 검출 시스템(102) 및 전력 공급부 및 제어 PCB(172)의 일 실시예의 추가 상세사항을 도시한다. 도 7의 구성에서, 톱(100)에 있는 다른 컴포넌트들을 연결하는 일부 케이블들은 케이블(724,736,742)에 각각 결합되는 페라이트 초크(708,738,740)와 같은 페라이트 초크를 포함한다. 케이블(742)은 TRIAC(174)를 모터(112)에 연결하고 페라이트 초크(740)는 TRIAC(174)의 작동 시에 전력을 모터(112)에 공급하기 위하여 케이블(742)을 통과하는 전류 내의 노이즈를 감소시킨다. 하기에 더욱 상세하게 기술된 바와 같이, 페라이트 초크(708,738)는 대상물 검출 시스템(102)을 전력 공급부 및 제어 PCB(172)에 연결하는 각각의 데이터 및 전력 케이블(724,736) 내의 노이즈를 감소시킨다. 도 7의 구성에서, 플레이트(120)에 접속된 제 1 도체 및 톱날(108)에 전기 접속된 제 2 도체를 포함하는 감지 케이블(720)은 페라이트 초크를 통과하지 않는다. 유사하게, 모터(112)를 제어기(140)에 연결하는 모터 회전속도계 케이블(미도시)은 페라이트 초크를 통과하지 않는다. 당기술에 공지된 바와 같이, 페라이트 초크는 대상물 검출 시스템 내의 다른 컴포넌트들 및 제어기(140)에 연결된 케이블로부터 고주파 노이즈를 여과한다.

도 7은 또한 사이리스터(thyristor;743A,743B)를 도시한다. 사이리스터(743A)는 감지 신호의 동 위상(in-phase) 컴포넌트의 복조를 위해 변압기(150)의 제 3 단자를 복조기(143A)에 연결한다. 사이리스터(743B)는 감지 신호의 직교 위상 컴포넌트(quadrature phase component)를 위해 변압기(150)의 제 4 단자를 복조기(143B)에 연결한다. 사이리스터(743A,743B)는 또한 쇼크레이 다이오드(Shockley diode)로 지칭되는 "2개의 리드" 사이리스터이고, 이는 사전 결정된 파괴 전압을 초과하는 입력 신호에 반응하여 스위치 온되지만 개별 게이트 제어 신호가 스위치 온 상태에서 놓여지는 것을 요구하지 않는다. 사이리스터(743A,743B)는 복조기(143A,143B)의 입력 시에 램덤 노이즈의 영향을 감소시키기 위하여 감지 신호의 정상 진폭보다 다소 큰 파괴 전압으로 구성된다. 그러나, 만약 인간 손과 같은 대상물이 톱날(108)과 접촉하면, 입력 전압은 스파이크 및 감지 신호가 각각 복조기(143A,143B)로 통과할 수 있게 하도록 스위치 온되는 사이리스터(743A,743B) 및 사이리스터(743A,743B) 모두의 파괴 임계 레벨을 초과한다. 사이리스터(743A,743B)는 도 7의 실시예에서 선택형 컴포넌트들이고 대상물 검출 시스템(102)의 대안 구성은 이들 사이리스터를 생략한다.

도 7에서, 제어기(140)를 전력 공급 PCB(172) 상의 TRIAC(174) 및 전력 공급부(106)에 연결하는 데이터 케이블(724)은 페라이트 초크(708)를 통과한다. 추가로, 풀 다운 저항기(pull-down resistor;732)는 케이블(724) 위로 전송되는 신호들에서의 추가 노이즈 감소를 제공하기 위하여 제어기(140) 및 전력 공급부 PCB(172) 사이의 데이터 케이블(724)을 지역적 접지[예를 들어, 대상물 검출 시스템(102)의 PCB 상의 구리 접지 평면]에 연결한다. 풀 다운 저항기 및 페라이트 초크는 데이터 케이블(724)이 대상물 검출 시스템(102)의 제 1 PCB 및 전력 공급부(106)의 제 2 PCB(172) 및 TRIAC(174) 사이의 긴 거리에 걸쳐 I²C와 같은 사전 결정된 명령 프로토콜을 사용하여 제어 신호들을 운반할 수 있게 한다. 예를 들어, 톱(100)의 일 구성에서, 데이터 케이블(724)은 대략 0.75 미터의 길이를 가지며 제어기(140)로부터 전력 공급부(108) 및 TRIAC(174)와 연계된 명령 논리장치로 I²C 신호를 전송한다. 전력 공급부(106)로부터 제어기(140) 및 대상물 검출 시스템(102)의 다른 컴포넌트들로 전력을 제공하는 전력 케이블(736)은 페라이트 초크(738)를 통과한다. 도 7은 다른 실시예의 개별 데이터 케이블(724) 및 전력 케이블(736)을 도시하지만, 단일 케이블은 전력 공급 PCB(172) 및 대상물 검출 시스템(102)의 컴포넌트들 사이의 전력 및 데이터 연결을 모두 제공한다. 단일 케이블 실시예는 또한 도 7의 구성과 유사한 방식으로 노이즈의 영향을 감소시키기 위하여 페라이트 초크를 사용한다.

도 8a 내지 도 8e는 플레이트(120) 및 톱날(108)을 검출 시스템(102)에 연결하는 동축 케이블을 상세하게 도시한다. 도 8a는 톱(100)의 대상물 검출 시스템(102) 및 다른 제어 요소들을 실행하는 SCU 내의 다른 컴포넌트들 및 PCB를 수용하는 인클로져(802)를 도시한다. 감지 케이블(720)은 감지 플레이트(120) 및 톱날(108) 모두에 전기 접속된다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 감지 케이블(720)은 제 1 내부 도체(852) 및 전기 절연체(856)와 동축방향의 케이블이고, 상기 절기 절연체는 내부 도체(852)를 둘러싸고 내부 도체를 제 2 금속 도체(862) 및 제 2 도체(862)를 둘러싸는 외부 도체(864)로부터 분리시킨다. 도 8a의 구성에서, 제 1 도체(852)는 도 2에 도시된 바와 같이 대상물 검출 시스템(102)의 변압기(150)의 제 1 단자 및 플레이트(120)에 전기 접속된다. 제 2 도체(862)는 도 2에 도시된 바와 같이 대상물 검출 시스템(102)의 변압기(150)의 제 2 단자 및 톱날(108)에 전기 접속된다.

도 8b는 동축 케이블을 도시하고, 대안 실시예는 나선형 패턴으로 서로 주위에 꼬여진 2개의 상이한 도체들을 포함하는 한 쌍의 꼬여진 케이블을 사용한다. 상기 한쌍의 꼬여진 케이블의 도체들중 하나 또는 양자 모두는 서로로부터 도체들을 격리시키기 위하여 전기 절연체로 둘러싸인다. 추가로, 차폐의 상기 한쌍의 꼬여진 케이블은 상기 한쌍의 꼬여진 케이블 주위에 감싸지고 상기 한쌍의 꼬여진 케이블 내의 도체들에서 외부 전기 노이즈의 영향을 감소시키는 금속 포일과 같은 외부 실드를 포함한다.

도 8a는 위치(832)에서 플레이트(120)에 대한 그리고 위치(836,838)에서 도구 인클로져(118)의 베벨 캐리지 및 높이 조정 캐리지에 대한 단일 감지 케이블(720)의 접속부를 도시한다. 도 8c는 위치(832)에서 플레이트(120)에 대한 감지 케이블(720)의 제 1 도체의 접속부를 더욱 상세하게 도시한다. 금속 보유 클립(866)은 전기 접속을 확립하기 위하여 감지 케이블(720)의 제 1 도체(852)와 플레이트(120)에 부착된다. 도 8c의 구성에서, 보유 클립(866)은 감지 케이블(720) 및 플레이트(120) 사이의 안정된 접속을 보장하기 위하여 지지 부재(412) 및 플레이트(120) 사이에 삽입된다. 일부 실시예에서, 보유 클립(866)은 플레이트(120)에 납땜된다.

제 2 도체(862)는 톱날(108)에 전기 접속되지만, 톱날(108)이 톱의 작동 중에 회전하고 톱날(108)이 제거가능한 컴포넌트이기 때문에, 제 2 도체(862)는 톱날(108)과 직접 물리적으로 접속되지 않는다. 대신에, 제 2 도체는 도구 인클로져(118)에 접속된다. 일부 톱 실시예들에서, 인클로져(118)는 실제로 톱(100)에 있는 높이 조정 캐리지 및 베벨 캐리지와 같은 다수의 컴포넌트들을 포함한다. 일관된 전기 접촉을 보장하기 위하여, 단일 감지 케이블(720)의 제 2 도체는 톱날(108)과의 신뢰적인 전기 접속을 유지하기 위하여 각각의 높이 조정 캐리지 및 베벨 캐리지에 접속된다. 예를 들어, 도 8에서, 감지 케이블(720)에 있는 제 2 도체는 위치(836)에서 높이 조정 캐리지에 접속되고 위치(838)에서 베벨 캐리지에 접속된다.

도 8d 및 도 8e는 높이 조정 캐리지 및 베벨 캐리지를 모두 포함하는 2개의 상이한 위치들에서 감지 케이블(720)의 제 2 도체를 도구 인클로져(118)에 접속하는 2개의 상이한 설치 위치들을 도시한다. 도 8d에 도시된 바와 같이, 제 2 도체는 접속 마운트(872)를 사용하여 위치(836)에서 도구 인클로져(118)에 전기 및 물리적으로 접속된다. 최외측 절연체(864)는 도구 인클로져(118)와의 전기 접속을 확립하기 위하여 접속 마운트(872) 내의 감지 케이블(720)로부터 제거된다. 일부 실시예들에서, 접속 마운트(872)는 감지 케이블(720) 내의 제 2 도체(862)의 일부를 둘러싸고 결합하는 금속 슬리브로 형성된다. 상술한 바와 같이, 도구 인클로져(118)는 아버(109) 및 톱날(108)에 전기 접속되고 케이블 마운트(872)는 높이 조정 캐리지를 통해서 톱날(108) 및 감지 케이블(720) 내의 제 2 도체(862) 사이의 신뢰성있는 전기 접속을 제공한다. 도 8e는 접속 마운트(876)의 다른 구성을 도시하고, 상기 접속 마운트는 위치(838)에서 감지 케이블(720)을 베벨 캐리지에 고정하고 감지 케이블(720)의 제 2 도체(862)와 도구인클로져(118) 사이의 전기 접속을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 접속 마운트(876)는 또한 도구 인클로져(118)를 통해서 톱날(108)과의 전기 접속을 확립하기 위하여 감지 케이블(720) 내의 제 2 도체의 일부를 둘러싸는 금속 슬리브로 형성된다.

도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제어기(140)는 데이터 라인을 통해서 개별 PCB(172) 상의 전력 공급부(106) 및 TRIAC(174)에 작동식으로 접속된다. 톱(100)의 실시예에서, 데이터 라인은 HDMI 케이블과 같은 다중 도체 케이블이고 제어기(140)는 I²C 프로토콜을 사용하여 PCB(172)에 명령 메시지를 전송한다. 제어기(140)는 내장 온도 센서와 같은 센서로부터, PCB(172)로부터 I²C 프로토콜을 사용하여 상태 데이터 또는 데이터를 선택적으로 수신한다. 페라이트 초크(708)는 데이터 케이블(724)에서 전기 노이즈를 감소시키고 페라이트 초크(738)는 전력 케이블(736)에서 전기 노이즈를 감소시킨다. 탬프 저항기(732)는 또한 데이터 케이블(724)을 통해서 노이즈를 감소시킨다. 일 실시예에 있어서, 비록 데이터 케이블(724)은 톱(100)의 작동 중에 비디오 및 오디오 데이터를 전송하지 않지만, 상기 데이터 케이블(724)은 다중 세트의 꼬여진 차폐 쌍 도체들을 포함하는 고선명 멀티미디어 인터페이스(HDMI)에 적응하는 물리적 구성을 포함한다. 도 2의 실시예에서, 데이터 케이블은 개별 PCB(102,172)들을 연결하기 위해 대략 0.75 미터의 길이를 가진다.

작동 중에, 제어기(140)는 TRIAC(174)에 신호를 보내서 TRIAC 내의 게이트를 통하여 모터(112)에 전류를 공급한다. 일단 트리거되면, TRIAC(174)는 적어도 전력 공급부(106)로부터의 사전 결정된 레벨의 전류가 TRIAC(174)를 통해서 모터(112)에 전력을 제공하는 동안 작동 상태를 유지한다. 전력 공급부(106)는 톱날(108) 및 모터(112)의 회전 속도를 조정하기 위하여 모터(112)에 전달된 전류의 크기를 변화시킨다. 모터(112)를 작동중지시키기 위하여, 전력 공급부는 사전 결정된 유지 전류 임계값 미만으로 TRIAC(174)에 공급된 전력의 레벨을 감소시키고 TRIAC(174)는 스위치 오프된다. 도 2의 실시예에서, TRIAC(174)는 통상적으로 종래 기술의 전동 톱에 필요한 릴레이를 필요로 하지 않고 가변 속도 레벨 및 작동/작동중지에서 모터(112)의 작동을 가능하게 한다. 도 2의 예시적 예에서, TRIAC(174)는 비록 대안 실시예들은 대신에 DC 전력을 받는 DC 모터를 포함하지만, AC 전기 신호를 모터(112)로 통과시킨다.

제어기(140) 및 검출 시스템(102) 내의 관련 컴포넌트들은 가끔 톱 제어 유닛(SCU)으로 지칭된다. SCU는 검출 시스템(102) 및 톱(100) 내의 다른 컴포넌트들 사이의 전력, 제어 및 센서 데이터를 제외하면, 톱(100)의 다른 컴포넌트들로부터 전기적으로 절연된다. 톱(100)에서, 제어기(140)는 또한 모터(112)를 작동 및 작동중지시키는 것과 같이 톱날(108)과 대상물 접촉의 검출과 직접 관련되지 않은 톱(100) 내의 다른 작동의 제어를 취급한다. 도 2의 실시예에서, SCU는 도구 인클로져(118)의 외부에 위치하고, 검출 시스템(102)은 비전도성 플라스틱 지지 부재에 설치되며, 검출 시스템(102)은 전기 노이즈가 검출 시스템(102)의 전기 전도성 트레이스에 전달되는 것을 감소시키기 위하여, 검출 시스템(102)의 접지 평면을 톱(100) 내의 임의의 금속 부재들과 평행하게 배치하는 것을 회피하도록 배향된다.

톱(100)에서, 감지 회로의 클록 소스(144) 및 구동 증폭기(146)는 변압기(150) 내의 제 1 권취부(152)를 통해서, 용량성 결합 플레이트(120), 톱날(108) 및 도구 인클로져(118)를 통해서 지향되는 시변 전기 신호(time varying electrical signal)를 발생시킨다. 시변 전기 신호는 제어기(140)가 감지 전류의 진폭에서의 변화를 참조하여 인체의 부분과 톱날(108) 사이의 접촉을 감지하기 때문에 "감지 전류"로 지칭된다. 시변 전기 신호는 동 위상 컴포넌트 및 직교 컴포넌트(quadrature component)를 모두 포함하는 복소수 신호(complex valued signal)이다. 감지 전류는 변압기(150) 내의 제 1 권취부(152)를 통해서 플레이트(120)로 통과한다. 플레이트(120) 및 톱날(108) 사이의 방전에 의해서 유발된 제 1 권취부의 변화는 변압기(150)의 제 2 권취부(154)에서 여기 신호를 발생시킨다. 여기 신호는 제 1 권취부(152)를 통과하는 감지 전류에 대응하는 다른 복소수 신호이다.

감지 회로에서 제어기(140)는 모터(112), 변압기(150)의 제 2 권취부(154), 기계식 도구 반응 메카니즘(132)에 작동식으로 연결된다. 제어기(140)는 범용 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로 제어기, 디지털 신호 프로세서(DSP), 아날로그-디지털 변환기(ADC), 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA), 주문형 집적 회로(ASIC) 및 톱(100)의 작동에 적합한 임의의 다른 디지털 또는 아날로그 장치를 포함하는 하나 이상의 디지털 논리 장치를 포함한다. 제어기(140)는 제어기(140)의 작동을 위해 프로그램된 명령들을 저장하는 메모리(142) 및 최대-최소 편차의 임계값, 분산 임계값 또는 주파수 반응 임계값에 대응하는 데이터를 포함하고. 상기 데이터는 톱날(108)을 통해서 흐르는 감지 전류로부터 얻어진 샘플이 톱날(108)이 회전하는지 또는 중지되는지를 표시하는 것을 식별하는데 사용된다.

감지 회로의 작동 중에, 클록 소스(144)는 사전 결정된 주파수에서 사인파와 같은 시변 신호를 발생시킨다. 도 2의 실시예에서, 클록 소스(144)는 인체를 통해 전파하는 것으로 알려진 1.22 MHz의 주파수에서 신호를 발생시키도록 구성된다. 증폭기(146)는 제어기(140)에 의한 검출을 위해 변압기(150) 및 커패시터(124)를 구동하기에 충분한 진폭으로 클록 소스(144)로부터의 신호의 증폭된 버전으로서 감지 전류를 발생시킨다. 도 2의 실시예에서, 톱(100)은 진폭 변조(AM)를 사용하여 감지 신호를 생성하지만, 대안적인 실시예에서는 감지 신호가 주파수 변조, 위상 변조 또는 다른 적절한 변조 기술로 발생된다.

감지 회로의 작동 중에, 제어기(140)는 제 1 복조기(143A)를 통해 제 2 권취부(154)에서 여기 신호의 동 위상 컴포넌트를 수신하고 제 2 복조기(143B)를 통해 여기 신호의 직교 컴포넌트(Q)를 수신한다. 변압기(150)는 각각 신호의 동 위상 및 직교 위상 컴포넌트를 제어기(140)에 공급하는 복조기(143A,143B)로부터 제 1 권취부(152), 플레이트(120), 톱날(108) 및 도구 인클로져(118)를 통해서 흐르는 감지 전류를 격리시킨다. 복조기(143A,143B)가 전기 노이즈를 발생시키기 때문에, 변압기(150)는 제 1 권취부(152) 상의 노이즈 및 감지 전류의 영향을 감소시키거나 또는 제거한다. 일 구성에서, 변압기(150)는 제 1 권취부(152) 및 제 2 권취부(154)가 동일한 권취수를 갖는 1 : 1 변압기이다. 다른 구성에서, 제 1 권취부(152) 및 제 2 권취부(154) 내의 권취부의 비율은 제어기(140)에 의한 복조 및 모니터링을 위해 신호를 올리거나 또는 낮추도록 선택된다. 제어기(140)는 하나 이상의 ADC, 필터 및 동 위상 신호/직교 신호(Q)의 진폭의 디지털 표현을 생성하는데 필요한 다른 신호 처리 장치를 포함한다. 제어기(140)는 다음 방정식:

에 나타낸 바와 같이, 주어진 시간에 감지 전류(A)의 진폭을 각각의 샘플에서 동 위상 및 직교 컴포넌트의 피타고라스 합으로 식별한다. 제어기(140)는 복소수 신호의 진폭(A)의 변화를 식별하기 위하여 각 샘플 사이의 10μsec 기간을 갖는 100 KHz의 샘플링 레이트를 갖는 사전 결정된 주파수에서 복조된 신호를 측정한다.

모터(112)가 톱날(108)을 회전시킬 때, 회전 톱날(108)은 목재 및 기타 작업편의 블록을 포함하는 상이한 대상물과 접촉하게 된다. 톱날(108) 상에 축적되는 전하의 작은 부분은 작업편으로 유동한다. 그러나, 목재 작업편의 전기 전도성은 상당히 작고 감지 회로의 제어기(140)는 계속해서 모터(112)가 톱날(108)을 회전시킬 수 있게 한다. 예를 들어, 톱날(108)이 목재의 블록과 결합할 때, 제어기(140)는 통상적으로 감지 전류(A)의 작은 변화를 측정하지만, 감지 전류의 변화는 낮은 전기 전도성을 갖는 목재 또는 다른 재료와 대응하는 것으로 식별된다.

목재와 같은 작업편은 낮은 전기 전도성을 갖지만, 인체의 부분과 같은 다른 대상물은 매우 큰 전기 전도성을 가지며 상기 부분이 톱날(108)에 접근함에 따라서 전하의 상당 부분을 흡수한다. 도 2에서, 손, 손가락 또는 팔과 같은 인체의 부분(164)은 톱날(108)로부터 인체로의 전하의 유동을 표시하는 전하 클라우드에 의해서 표시된다. 인체 및 톱날(108) 사이의 접촉은 인체 및 톱날(108)이 모두 감지 전류로부터 전하를 받기 때문에 캐패시턴스 레벨을 효과적으로 변화시킨다. 제어기(140)는 인체(164)가 톱날(108)과 접촉하는 시간에 감지 전류의 진폭(A)에서의 급속 증가에 따라서 인체(164) 및 톱날(108) 사이의 접촉을 식별한다. 감지 전류의 진폭에서의 급속 증가에 반응하여, 제어기(140)는 모터(112)를 작동중지시키고, 도구 반응 메카니즘(132)과 결합해서 톱날(108)의 움짐임을 정지시키고 선택적으로 톱날이 인체(164)와 접촉하기 전에 톱날(108)을 후퇴시킨다.

도 2의 구성에서, 인체는 검출 시스템(102)이 대지 접지로부터 격리될 때에도 그리고 인간 작업자가 고무 바닥을 갖는 슈즈를 착용할 때와 같이, 인체(164)가 대지 접지로부터 격리될 때 톱날(108)로부터 전하를 당기기에 충분한 전도성 및 캐패시티를 가진다. 따라서, 검출 시스템(102) 및 인체(164)가 공통 전기 접지를 공유하지 않지만, 제어기(140)는 계속해서 식별된 감지 전류 진폭(A)에서의 급속 증가의 식별을 통해서 인체(164) 및 톱날(108) 사이의 접촉을 지속해서 식별한다. 진폭(A)의 절대값은 톱(100)의 작동 중에 변화될 수 있지만, 제어기(140)는 진폭(A)의 상대값의 증가 시간 및 진폭에 반응하여 인체(164)와의 접촉을 식별할 수 있다. 톱(100)의 작동 중에, 제어기(140)는 인체(164)와의 접촉을 식별하고 모터(112)를 작동중지시키며 도구 반응 메카니즘(132)과 결합하여 대략 1 밀리초의 시간에 톱날(108)을 정지시키도록 구성된다.

톱(100)에서, 제어기(140)는 인체 부분 및 톱날(108) 사이의 접촉의 식별에 반응하여 전기 모터(112)를 작동중지시킨다. 톱(100)에서, 톱날(108)은 일반적으로 톱날(108)이 작동 중에 축적되는 모멘텀으로 인하여 수 초의 시간 동안 계속해서 회전한다. 도구 반응 메카니즘(132)은 톱날(108)을 인간과의 접촉으로부터 후퇴시키는, 톱날(108)을 테이블(104) 밑으로 하강시키기 위해 또는 톱날(108)을 중지 및 후퇴를 모두 실행하기 위해 더욱 짧은 시간에 톱날(108)을 중지시키도록 구성된다. 톱(100)에서, 도구 반응 메카니즘(132)은 톱날(108)에 기계식으로 연결되는 드롭 아암을 포함한다. 도구 반응 메카니즘(132)은 또한 드롭 아암을 톱의 하우징 안으로 그리고 테이블(104)의 표면으로부터 멀리 가압하도록 구성되는 파이로테크닉 전하를 포함한다. 제어기(140)는 톱날(108) 및 작업자의 몸체 부분 사이의 접촉의 검출에 반응하여 드롭 아암 및 톱날(108)을 하향으로 이동시키기 위해 파이로테크닉 전하를 작동시킨다. 도구 반응 메카니즘은 테이블(104)의 표면 밑으로 톱날(108)을 후퇴시킨다.

톱(100)의 일부 구성에서, 제어기(140)는 파이로테크닉 장치가 사전 결정된 횟수만큼 발사된 후에 톱(100)의 작동을 로크아웃하도록 구성된다. 예를 들어, 톱(100)의 구성에서, 도구 반응 메카니즘(132)은 총 2 개의 "샷"을 갖는 이중 파이로테크닉 전하를 포함한다. 도구 반응 메카니즘의 각 작동은 "모노샷(monoshot)" 작동에서 하나의 파이로테크닉 전하를 소모한다. 작업자는 도구 반응 메카니즘(132)의 후속 작동에서 드롭 아암을 이동시키는 위치에 제 2 파이로테크닉 전하를 위치시키기 위해 파이로테크닉 장치를 제거하고 다시 삽입한다. 제어기(140)는 도구 반응 메카니즘(132)의 자동 횟수의 기록을 저장하고 작동 횟수가 1, 2 또는 더 많은 수의 작동 횟수와 같은 사전 결정된 수를 초과한 후에 로크아웃 프로세스에서 톱(100)이 작동되는 것을 방지한다. 제어기(140)는 선택적으로 로크아웃 작동에서 인터넷과 같은 데이터 네트워크에 연결된 톱(100)의 실시예에서 서비스 또는 보증 제공자에게 네트워크 통지를 전송한다. 상기 로크아웃 프로세스는 서비스 제공자가 톱(100)의 작동에 관한 잠재적인 문제점 또는 빈번한 기초에서 도구 반응 메카니즘(132)의 작동에 반응하여 톱(100)의 사용을 진단할 수 있게 한다.

톱날(108)이 이동할 때, 대상물과 톱날(108) 사이의 접촉을 감지하는 것 이외에, 톱(100) 내의 감지 회로는 모터(112)가 작동중지될 때 톱날(108)이 이동하는지를 식별하도록 구성된다. 예를 들어, 제어기(140)는 작업자가 사용자 인터페이스(110)를 조작하여 톱(100)을 작동시켜 하나 이상의 작업편을 절단한 후에 톱날(108)이 계속해서 회전하고, 이어서 사용자 인터페이스(110)가 모터(112)를 작동중지시키는 시간 주기를 식별한다. 사용자 인터페이스(110)는 예를 들어, 톱(100)을 작동시키는 작동/작동중지 스위치, 속도 제어 입력 장치, 및 톱이 작동 준비되었는지 또는 오류상태인지와 같은, 톱(100)의 작동 상태에 관한 정보를 제공하는 상태 표시 라이트를 포함한다. 사용자 인터페이스 장치(110)는 휴먼 머신 인터페이스(HMI)로도 지칭된다.

상기 톱(100)은 톱날(108) 및 톱날 아버(109)가 전기 접지로부터 격리되도록 작동되도록 구성된다. 보드(102 및 172) 상의 제어 전자기기, 플레이트(120) 및 도구 인클로저(118)는 일부 구성에서 실제 접지에 연결되지 않을 수 있지만, 이들 컴포넌트는 예를 들어 회로 보드(102 및 172) 상에 형성된 접지면 또는 톱의 금속 새시에 의해서 형성된 공통 접지면을 공유한다. 상술한 바와 같이, 접촉 검출 프로세스 동안, 제어기(140)는 감지 신호에 대한 전류 레벨의 스파이크를 식별한다. 그러나, 톱(100) 내에서 발생되는 전기적 노이즈는 노이즈가 감지 신호의 검출을 방해하기 때문에 오류 긍정 또는 오류 부정 검출 이벤트를 생성할 수 있다. 톱(100)에서, PCB(102 및 172)는 노이즈의 영향을 감소시키기 위해 저역 통과 필터로서 작용하는 페라이트 코어 초크를 포함한다. 또한, 전력 케이블 및 데이터 케이블은 노이즈를 줄이기 위해 페라이트 코어를 통과한다. 전력 공급부(106)는 전력 그리드, 발전기 또는 다른 전원으로부터 수신되는 전력 신호의 저속 임시 노이즈를 제거하기 위한 페라이트 초크 및 사이리스터(thyristor)를 포함한다.

도 5a 내지 도 5d는 사용자 인터페이스 장치(110)의 일 실시예의 일부를 보다 상세히 도시한다. 도 5a는 외부 하우징(502), 표시 라이트(528A 내지 528D) 및 단거리 안테나(508)를 위한 커버링을 포함하는 장치 상태 디스플레이의 외관을 도시한다. 작동 중에, 제어기(140)는 톱(100)에 관한 다른 상태 정보를 표시하기 위하여 하나 이상의 라이트(528A 내지 528D)를 작동시킨다. 예를 들어, 라이트(528A)는 톱(100)이 작동 준비가 되었음을 표시한다. 라이트(528B)는 도구 반응 메카니즘(132)이 작동하고 도구 반응 메카니즘(132)의 파이로테크닉 전하가 리셋되어야 한다는 것을 표시한다. 라이트(528C)는 사용자가 오류 코드를 찾아야 하는 것을 표시한다. 라이트(528D)는 상기 톱(100)이 모터 브러시와 같은 상기 톱 내의 컴포넌트를 교체하기 위해 유지관리를 필요로 하거나 또는 상기 도구 반응 메카니즘이 사전 결정된 횟수를 초과한 후에 톱(100)이 유지관리를 필요로 한다는 것을 표시한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 표시 라이트(528A 내지 528D)는 단순화된 인터페이스를 제공한다. 대안 실시예는 표시 라이트의 다른 배열을 포함하거나, 또는 예를 들어 비디오 디스플레이 스크린, 터치 입력 장치 등을 포함하는 추가의 입력 및 출력 장치를 포함할 수 있다.

디스플레이 표시 라이트(528A 내지 528D)가 톱(100)과의 통상적인 사용을 위해 작업자에게 단순화된 직접 출력 피드백을 제공하는 동안, 톱(100)은 보다 복잡한 진단 및 구성 데이터를 외부 장치로 전송한다. 제어기(140) 및 사용자 인터페이스 장치(110)는 커버(512) 아래의 근거리 무선 안테나를 통해 보다 복잡한 진단 데이터 및 톱(100)에 관한 다른 정보를 외부 컴퓨팅 장치로 선택적으로 전송한다. 제어기(140)가 수집하고 선택적으로 무선 송수신기 및 안테나(516)에 의해서 전송하는 진단 데이터의 예는, 감지 회로의 전압의 존재, 센서 신호의 레벨, 도구 반응 메카니즘(132)의 파이로테크닉 장치(pyro)가 설비되거나 또는 설비해제되고, 파이로테크닉 장치의 모노샷 작동을 트리거하기에 충분한 진폭을 갖는 신호를 송신하지 않고 파이로테크닉 장치 발화 라인에 대한 시험 신호를 발생시키고, 파이로테크닉 장치의 존재 또는 부재를 검출하고, 톱(100) 내의 플레이트(120) 및 도구 인클로져(118) 또는 다른 케이블에 연결된 센서 케이블에서 부식 또는 와이어 손상에 대한 저항 범위를 체크하고, 자체 시험의 전력공급 중에 모터(112)에 전력을 제공하는 라인에서 와이어 파괴를 식별하고 모터(112)의 오류상태를 식별하기 위하여 "태클 펄스(tackle pulse)"를 발생시키는지를 표시하는 상태 정보를 포함한다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 근거리 무선 안테나(516)는 표시 라이트(528A 내지 528D)를 지지하는 PCB상의 전도성 트레이스의 사전 결정된 배열로 형성된다. 도 5b 및 도 5c는 각각의 라이트(528A 내지 528B)의 외부 가시 표면을 형성하는 광학적으로 반투명한 캡(504A 내지 504D)을 각각 도시한다. 외부 하우징(502)은 외부 요소로부터 안테나(516)를 보호하면서 안테나가 외부 전자 장치와 통신하기 위해 톱(100)의 외부에 위치하게 한다. 안테나(516)는 NFC, 블루투스, IEEE 802.11 프로토콜 계열 호환 가능("Wi-Fi") 또는 다른 적절한 단거리 무선 송수신기와 같은 무선 송수신기에 작동식으로 연결된다. 스마트 폰, 태블릿, 휴대용 노트북 컴퓨터 또는 다른 이동 전자 장치와 같은 외부 전자 장치는 무선 통신 채널을 통해 톱으로부터 데이터를 수신하고 선택적으로 무선 통신 채널을 사용하여 톱(100)에 정보를 전송한다. 예를 들어, 스마트 폰은 톱(100)으로부터 진단 데이터를 수신하고, 스마트 폰 상에서 실행되는 소프트웨어 애플리케이션은 톱(100)의 유지관리를 돕기 위해 상세한 진단 정보를 운영자 또는 유지관리 기술자에게 디스플레이한다. 소프트웨어 애플리케이션은 선택적으로 작업자가 단순화된 입력 장치(110)를 통해서 직접 접근할 수 없는 톱(100)의 작동 파라미터에 대한 구성 정보를 입력할 수 있게 한다. 예를 들어, 일 구성에서, 소프트웨어 애플리케이션은 작업자가 모터(112) 및 톱날(108)에 대한 최대 RPM 속도를 입력할 수 있게 한다. 다른 구성 예에서, 소프트웨어 애플리케이션은 작업자가 상이한 유형의 목재, 세라믹, 플라스틱 등과 같이 작동 중에 톱(100)이 절단할 재료의 유형에 대한 식별자를 전송할 수 있게 한다.

다른 구성에서, 톱(100)은 적절한 암호화 키를 갖는 이동식 전자 장치가 톱(100)의 사전 결정된 거리 내에 있지 않다면 톱(100)의 작동을 방지하는 로크아웃 메카니즘을 포함한다. 이동식 전자 장치는 작동을 위해 톱(100)을 언로킹하도록 톱(100)로부터의 질의에 반응하여 암호화된 인증 코드를 톱(100)에 전송한다. 이동식 전자 장치가 톱(100)으로부터의 근위로부터 이동할 때, 후속 질의는 실패하고 톱(100)은 작동중지 상태로 유지된다.

도 5c는 표시 라이트(528A 내지 528D)의 프로파일을 도시한다. 각각의 라이트는 라이트(528A) 상의 캡(504A)과 같은 광학적으로 반투명 캡을 포함하고, 광학적으로 불투명 몸체 부재(524A)는 LED와 같은 광원으로부터의 광을 반투명 캡으로 향하게 한다. 표시 라이트(528A)에서, PCB 상에 장착된 LED(552)는 불투명 몸체 부재(524A) 및 반투명 캡(504A)의 개방부를 통해 광을 투사한다. 불투명 몸체 부재(524A)는 LED(552A)에 대한 제 1 개방부를 둘러싸는 좁은 단부 및 반투명 캡(504A)과 결합하는 제 2 개방부를 갖는 넓은 단부를 갖는 테이퍼 형상을 갖는다. 광학적으로 불투명한 부재(524A)는 LED(552A)로부터의 광이 출사되어 다른 표시 라이트(528B 내지 528D) 중 임의의 하나에서 잘못된 조명을 생성하는 것을 방지한다. 도 5c의 구성은, 사용자 인터페이스 장치(110)의 표시 라이트가 직접적인 주광(daylight) 상태에서 작동할 수 있고, 작동 중 부정확한 표시 라이트의 오류 조명을 방지한다.

도 5d는 도 5a 내지 도 5c의 선택된 컴포넌트의 분해도이다. 도 5d는 표시기 캡 조립체(540)를 도시하며, 표시기 캡 조립체는 라이트(528A 내지 528D)에 대한 반투명 표시기 캡(504A 내지 504D)을 포함하는 성형된 플라스틱 부재로 형성된다. 표시기 캡 조립체(540)는 또한 캡을 사용자 인터페이스 장치(110)의 다른 컴포넌트에 고정하기 위해 표시기 캡 조립체(540)의 성형 플라스틱 부재로부터 형성되는 후크(506)와 같은 부착 부재를 포함한다. 몸체 부재 조립체(544)는 캡(504A 내지 504D)에 대응하는 광학적으로 불투명한 몸체 부재(504A 내지 504D)를 포함하는 다른 성형 플라스틱 부재이다. 광학적으로 불투명한 몸체 부재들(524A 내지 524D) 각각은 LED들(552A 내지 552D) 중 하나와 정렬되는 제 1 개방부 및 캡들(504A 내지 504D) 중 하나와 결합하는 제 2 개방부를 포함한다. 몸체 부재 조립체(544)는 또한 불투명 몸체 부재를 사용자 인터페이스 장치(110)의 다른 컴포넌트에 연결하는 후크(526)와 같은 부착 부재를 포함한다. PCB(550)는 사용자 인터페이스 장치(110)의 작동을 위한 전기 접속부 및 물리적 설치 장소를 포함한다. 특히, 도 5d는 대응하는 불투명 부재(524A 내지 524D)의 제 1 개방부와 정렬되고 표시 라이트(528A 내지 528D)의 캡(504A 내지 504D)을 위한 광을 제공하는 발광 다이오드(LED)(552A 내지 552D)를 도시한다. PCB(550)는 또한 사용자 인터페이스 장치(110)와의 무선 통신을 가능하게 하기 위해 PCB 상의 전도성 트레이스의 사전 결정된 패턴으로부터 형성되는 안테나(516)를 포함한다. 일부 실시예에서, PCB(550)는 무선 송수신기를 직접 지지하지만, 다른 실시예에서 무선 송수신기는 제어기(140)와 통합된다. 표시 캡 조립체(540), 몸체 부재 조립체(544) 및 PCB(550)는 도 5d의 실시예에서 성형된 플라스틱 부재인 베이스 부재(560)에 장착된다. 베이스 부재(560)는 사용자 인터페이스 장치(110)의 컴포넌트를 톱(100)의 외부 하우징에 고정시킨다.

도 3은 톱(100)의 하우징 외부에 장착된 사용자 인터페이스 장치(110)를 도시한다. 베이스 부재(560)는 사용자 인터페이스 장치(110)의 컴포넌트를 톱(100) 내의 하우징의 외부에 부착하며, 여기서 표시 라이트(528A 내지 528D)는 최종 사용자가 쉽게 볼 수 있다. 또한, PCB(550) 상의 안테나(516)는 단거리 외부 무선 장치와의 통신을 가능하게 하는 명확한 조망을 제공하고 안테나(516) 및 PCB(550) 상의 임의의 무선 송수신기를 톱(100) 내의 전기 노이즈 소스로부터 격리시키는 톱(100)의 전기 실드의 외부에 배치된다. 데이터 케이블(미도시)은 톱(100)의 하우징 내의 PCB 상에 장착된 제어기(140)를 톱의 외부에 있는 사용자 인터페이스 장치(110)에 연결한다.

상술한 사용자 인터페이스 장치(110)는 광 및 무선 데이터 인터페이스를 포함하지만, 일부 구성에서는 톱(100)이 추가적인 데이터 인터페이스 장치를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 범용 직렬 버스(USB) 또는 다른 적절한 유선 데이터 커넥터가 제어기(140)에 작동식으로 연결된다. 톱(100)은 베벨 캐리지의 후방 근처에 USB 포트를 포함한다. USB 포트는 일반 작업자에게는 보이지 않지만 유지관리 인력은 베벨 캐리지를 왼쪽 또는 오른쪽 극단 기울기 위치로 이동시키고 톱(100)의 하우징 뒤쪽에 있는 개방부를 통해 USB 포트를 배치하여 USB 포트에 접근한다. USB 포트는 외부 컴퓨팅 장치에 연결되어 진단 및 유지관리 작업을 수행한다. USB 연결은 또한 유지관리 인력이 제어기(140)가 톱(100)의 작동 중에 실행하는 메모리(142)에 저장된 소프트웨어 프로그램을 갱신할 수 있게 한다.

다시 도 2의 톱 구성을 참조하면, 하나의 작동 모드에서, 톱(100)의 제어기(140)는 작업자와 톱날(108) 사이의 접촉에 대응하는 전류 스파이크를 식별하기 위해 적응성 임계 프로세스를 이용하여 도구 반응 메카니즘(132)의 작동을 제어한다. 적응성 임계 프로세스 동안에, 제어기(140)는 사전 결정된 시간주기(예를 들어, 100 KHz의 샘플링 레이트에서 320μsec로 지속되는 32 샘플링주기)에 걸쳐 감지 신호에 대한 평균 신호 레벨을 식별한다. 제어기(140)는 검출된 평균 레벨에 사전 결정된 바이어스 값을 적용하고 평균값과 바이어스 레벨의 합을 적응성 임계값으로 사용한다. 제어기(140)는 전기적 노이즈로 인해 발생하는 감지 신호의 평균 레벨이 비교적 작은 변화에 기초하여 평균 임계값을 갱신하고, 이는 전기 노이즈로 인해 감지 신호의 레벨이 변할 때 오류 접촉 이벤트의 검출을 방지한다. 작업자와 톱날(108) 사이의 접촉이 발생하면, 감지 전류의 급격한 스파이크가 사전 결정된 바이어스 레벨을 초과하고 제어기(140)가 접촉을 검출하여 도구 반응 메카니즘(132)을 작동시킨다.

적응성 임계값 검출 프로세스의 선택적 실시예에서, 제어기(140)는 또한 감지 신호 전류의 스파이크를 검출하는 것에 반응하여 감지 신호의 신호 대 노이즈 비(SNR)를 식별하여 오류 긍정 검출의 가능성을 더 감소시킨다. 제어기(140)는 동일한 시간 윈도우에 대한 신호 레벨의 분산(variance)으로 나눈 사전 결정된 시간 윈도우에 대한 신호의 평균값을 참조하여 SNR을 식별한다. 일 구성에서, 제어기(140)는 SNR을 식별하는 계산 복잡도를 감소시키기 위해 블록 계산 프로세스를 수행하고, 이는 제어기(140)가 도구 반응 메카니즘(132)의 작동에 대한 작동 타이밍 제약 내에서 SNR을 식별할 수 있게 한다. 블록 계산 프로세스에서, 제어기(140)는 비교적 짧은 블록들(예를 들어, 100 KHz의 샘플링 레이트에서 320 μsec로 지속되는 32 샘플링 기간들)에 대한 신호의 평균값들을 식별하고, 계산된 블록 평균값들을 메모리에 저장한다. 그 후, 제어기(140)는 일 실시예에서 2560 μsec의 기간 동안 8 개의 연속적인 블록과 같은 일련의 블록에 대한 SNR을 식별한다.

제어기(140)는 8 개의 블록들 각각에서 발생하는 8 개의 "지역적(local)" 평균값과 모든 8 개의 블록들에 대한 단일의 "전역적(global)" 평균값 사이의 차이에 기초하여 모든 블록들에 대한 단일 분산 값을 식별한다. 제어기(140)는 총 256 개의 개별 샘플에 대한 평균 및 분산을 식별하는 대신에 식별된 분산 값을 갖는 8 개의 평균값에 기초하여 SNR을 식별한다. 블록 계산 프로세스는 SNR을 식별하는데 필요한 계산 능력을 크게 감소시킨다. 제어기(140)는 시간에 따른 부가적인 샘플들의 식별을 계속하고 작동 중에 더 새로운 샘플들을 수용하기 위해 가장 오래된 블록이 8 개의 블록들의 세트로부터 제거된 후에 SNR 샘플을 갱신한다. SNR의 식별 후에, 제어기(140)는 작업자와 톱날(108) 사이의 접촉에 대한 검출 임계값을 초과하는 감지 전류 스파이크를 검출할 때 SNR 레벨이 사전 결정된 최소 임계값 아래인지 여부를 식별한다. SNR 레벨이 검출된 노이즈 레벨과 비교하여 약한 신호 레벨을 나타내는 과도하게 작은 경우, 제어기(140)는 작업자가 톱날(108)과 실제로 접촉하고 있지 않을 때 오류 작동을 방지하기 위해 도구 반응 메카니즘(132)을 작동시키지 않는다.

적응성 임계 프로세스의 또다른 선택적인 구성은 톱날(108)로부터의 정전 방전을 검출하고 정전 방전 이벤트가 작업자와 톱날(108) 사이의 접촉으로서 부정확하게 식별되는 것을 방지하는 동작을 포함한다. 톱(100)의 작동 중에, 회전 톱날은 정전기를 축적하여 톱(100) 내의 컴포넌트 또는 작업편과 같은 외부 대상물에 정전기를 방전시킨다. 정전 방전은 종종 작업자와 톱날(108) 사이의 접촉에 반응하여 발생하는 스파이크와 유사한 감지 신호에서 일시적인 양 또는 음의 전압 스파이크를 발생시킨다. 그러나, 정전 방전으로 인한 스파이크의 진폭은 종종 작업자와의 접촉으로 인해 발생하는 스파이크보다 몇 배 더 크다. 결과적으로, 일부 실시예에서, 제어기(140)는 적응성 임계값을 초과하는 감지 신호의 진폭에 반응할 뿐만 아니라 초기 검출 임계값보다 높은 상한 임계값 미만인 스파이크의 진폭에 반응하여 사람 접촉을 식별해서, 정전 방전 이벤트에 반응하여 도구 반응 메카니즘(132)의 오류 작동을 회피한다.

적응성 임계 프로세스 프로세스는 톱(100)이 "DADO" 절단을 수행하는 작동 모드를 포함하는 톱(100)의 다중 작동 모드에서 유용하다. 당기술 분야에 공지된 바와 같이, DADO 절단 작업 중에 톱날(108)은 작업편의 전부 또는 일부를 통해 트렌치를 절단하지만, 2 개의 개별 부분으로 작업편을 완전히 절단하지는 않는다. 많은 DADO 절단은 단일 톱날보다 두꺼운 트렌치를 생산하며, 톱(100)은 더 두꺼운 트렌치를 형성하기 위해 아버(109) 상에 함께 놓인 다수의 톱날로 작동한다. 다수의 톱날은 안테나로서 작용하여 톱(100)의 내부 및 외부의 다양한 소스로부터 전기적 노이즈를 수신하고, 이는 DADO 절단 중 신호 대 노이즈 비를 감소시킨다.

일부 실시예에서, 제어기(140)는 또한 검출 신호에 존재하는 증가된 노이즈 레벨을 설명하기 위해 DADO 절단 작업 중 더 긴 시간 주기에 걸쳐 작업자와 톱날(108) 사이의 접촉을 검출한다. 예를 들어, 일 구성에서, 제어기(140)는 제 1 샘플 주기에서 접촉 검출을 위한 적응성 임계값을 초과하는 전류 레벨의 스파이크를 식별한다. 큰 노이즈 환경에서, 노이즈 스파이크는 또한 적응성 임계 레벨을 초과하는 큰 스파이크를 생성할 수 있다. 그러나, 실제 접촉 이벤트는 얼마의 샘플링 기간(예를 들어, 100 KHz의 샘플링 레이트에서 최대 10주기) 동안 임계값을 초과하여 유지되는 전류에서 비교적 일정한 스파이크를 발생시킨다. 제어기(140)는 다수의 샘플링 주기에 걸쳐 스파이크 레벨의 변화를 식별한다. 스파이크의 진폭이 높게 유지되고 일부 샘플링 기간에 걸쳐 큰 양 만큼 레벨을 변화시키지 않으면, 그때 제어기(140)는 톱날(108)이 작업자와 접촉하고 있음을 식별하고 도구 반응 메카니즘(132)을 작동한다. 그러나, 제어기(140)는 감지 전류 스파이크의 레벨에서 큰 변동을 식별하면, 제어기(140)는 감지 전류의 변화가 노이즈에 기인하고 도구 반응 메카니즘(132)을 작동시키지 않음을 식별한다. 긴 검출 기간에도, 대상물 검출 시스템(102)의 전체 검출 및 작동 시간은 도구 반응 메카니즘(132)의 유효성을 유지하기 위해 불과 수 밀리초의 기간 내에 발생한다.

적응성 임계 프로세스는 DADO 절단 중에 접촉 검출의 정확도를 향상시킨다. 그러나, 적응성 임계 프로세스는 DADO 절단 과정 동안의 사용에 엄격하게 요구되지 않으며, 적응성 임계 프로세스는 또한 톱(100)의 다른 작동 모드에서 사용하기에 효과적이다.

상기 톱(100)의 작동 중에, 상기 제어기(140)는 센서 플레이트(120) 또는 도구 인클로저(118)를 상기 검출 시스템(102)에 연결하는 케이블의 결함을 식별하기 위한 결함 검출 프로세스를 선택적으로 수행한다. 상기 제어기(140) 연속성 시험을 통해 케이블에서의 완전한 파괴와 같은 큰 결함을 식별한다. 케이블이 적어도 간헐적으로 연결될 때, 소위 "소프트 결함"이 발생하지만, 접속 품질로 인해 감지 신호가 센서 플레이트(120)에 도달하지 못하고 제어기(140)가 커패시터(124)를 통한 감지 전류를 감지할 수 없다. 일 구성에서, 제어기(140)는 모터(112)의 작동 이전에 소프트 결함을 식별한다. 제어기(140)는 모터(112)가 작동중지 상태로 유지되고 톱(100)의 전기 노이즈의 레벨이 상대적으로 낮을 때 감지 케이블을 통해 감지 전류를 발생시킨다. 감지 신호의 진폭 또는 노이즈 레벨이 사전 결정된 작동 허용 오차 임계값 이상으로 예상된 값으로부터 벗어나는 경우, 제어기(140)는 감지 케이블의 소프트 결함을 식별한다. 제어기(140)는 사용자 인터페이스 장치(110)를 통해 에러 신호를 발생시키고, 감지 케이블이 수리되거나 교체될 때까지 감지 케이블의 하드 또는 소프트 결함의 검출에 반응하여 모터(112)의 작동을 방지한다.

일부 실시예에서, 톱(100)은 톱의 사전 결정된 접촉 위치에서 용량성 센서와의 접촉을 통해 상이한 작업자의 커패시턴스 레벨을 특성화한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 톱(100)은 작업자가 핸들을 파지할 때 작업자의 손의 커패시턴스, 전도성 및 다른 전기적 특성을 등록하는 금속 핸들을 포함한다. 다른 실시예에서, 용량성 센서는 톱(100)의 통상적인 작동 중에 작업자가 접촉하는 톱(100)의 레일 또는 다른 표면에 위치된다. 제어기(140)는 각 작업자의 전기적 특성에 대응하는 센서 데이터를 수신하고 톱날 접촉 검출 임계값 및 다른 작동 파라미터를 조정하여 각 작업자에 대한 톱날 접촉 검출의 정확도를 향상시킨다.

일부 실시예에서, 톱(100)은 작동 중에 톱날(108)의 상태를 식별하기 위해 감지 신호로 패턴 검출을 수행한다. 예를 들어, 일 실시예에서 제어기(140)는 톱날(108)과 작업편 사이의 톱니 타격에 대응하는 감지 신호의 요소를 식별한다. 제어기(140)는 회전 속도계 또는 다른 RPM 센서를 선택적으로 사용하여 톱날(108)의 회전 속도를 식별하고, 제어기(140)는 톱날(108)이 작업편과 결합할 때 톱니 타격의 예상 주파수를 식별하기 위해 톱날(108) 상의 톱니의 크기 및 개수에 대응하는 데이터를 수신한다. 제어기(140)는 작업자와 톱날(108) 사이의 접촉에 대응할 수 있는 또는 톱니가 작업편을 타격할 때 생성되는 전기적 노이즈에 단지 대응하는 감지 신호의 식별을 돕기 위해 예상된 톱니 타격 주파수를 사용한다.

톱(100)의 일부 실시예에서, 제어기(140)는 톱(100)이 상이한 유형의 재료를 절단하는 동안 감지 신호의 식별된 프로파일을 저장한다. 예를 들어, 톱(100)은 복수의 상이한 유형의 목재 또는 다른 재료를 절단하는 동안 검출되는 감지 신호에 대한 진폭 및 노이즈 레벨을 식별하기 위해 가변 습도 레벨을 갖는 다양한 종류의 목재 또는 목재편을 절단한다. 프로파일 생성 프로세스는 톱(100)의 선적 이전에 공장에서 선택적으로 발생한다. 후속 작동 동안, 작업자는 톱(100)이 절단할 재료의 유형을 특성화하는 입력을 제공하고, 제어기(140)는 작업편을 절단할 때 예상 감지 신호의 식별을 돕기 위해 메모리로부터 예상 감지 신호 신호 파라미터의 저장 프로파일을 검색한다.

도 9a는 톱(100) 또는 다른 톱 실시예에서 대상물 검출 시스템(102)과 관련하여 사용하기에 적합한 대상물 검출 센서의 다른 실시예를 도시한다. 도 9a에서, 스로트 플레이트(119)는 용량성 센서(904, 908, 912)를 포함한다. 센서(904, 908, 912)의 각각은 센서 주위의 캐패시턴스의 변화로 인하여 대응 용량성 센서의 표면 근위 또는 접촉 시에 인간 손 또는 다른 몸체 부분의 존재를 검출할 수 있는 용량성 센서이다. 대조적으로, 목재와 같은 작업편은 커패시턴스에서 매우 상이한 변화를 발생시켜, 도 2에 도시된 제어기(140)와 같은 제어기가 인체 부분으로부터 작업편을 구별할 수 있게 한다. 용량성 센서(904 내지 912)는 절단 방향(920)을 따라 배열되며, 이는 톱날(108)이 작업편을 절단할 때 작업편이 이동하는 방향에 대응한다. 용량성 센서(904)는 톱날(108)의 전방을 가로지르는 영역에 배열된다. 용량성 센서(908 및 912)는 톱의 정면에서 보았을 때 좌측 및 우측 상의 톱날(108)에 적응되게 배열된다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 각각의 용량성 센서(904 내지 912)는 도 9a에 도시된 직사각형 영역 또는 다른 기하학적 형상과 같이, 스로트 플레이트(119)의 사전 결정된 영역을 점유한다. 일부 실시예에서, 용량성 센서(904 내지 912)는 대응하는 센서의 근위인 인체 부분의 존재뿐만 아니라, 센서 표면 상의 인체 부분의 위치 및 시간의 경과에 대한 인체 부분의 이동 속도 및 방향을 검출한다. 열가소성 스로트 플레이트(119)는 용량성 센서(904 내지 912)를 톱날(108), 테이블(104)의 표면 및 톱 내의 다른 컴포넌트로부터 격리시킨다.

도 9b는 톱(100)에서 용량성 센서(904 내지 912)의 작동을 위한 프로세스(950)를 도시한다. 이하의 설명에서, 기능 또는 작동을 수행하는 프로세스(950)에 대한 기술은 기능 또는 작동을 실행하기 위하여 톱 내의 다른 컴포넌트들과 연계하여 저장된 프로그램 지시를 수행하는 제어기의 작동을 지칭한다. 프로세스(950)는 예시적인 목적을 위하여 도 9a의 실시예 및 톱(100)과 연계하여 기술된다.

프로세스(950)는 톱(100)이 작동되고 모터(112)가 톱날(108)을 이동시켜 작업편을 절단할 때 시작된다(블록 954). 작동 중에, 용량성 센서(904 내지 912)는 용량성 감지 신호를 발생시켜 톱날(108) 주변의 스로트 플레이트(119) 내의 용량성 센서(904 내지 912)의 표면의 근위에 있는 대상물의 존재를 검출한다(블록 958).

제어기(140)가 용량성 감지 신호의 RC 시간 상수의 변화에 기초하여 용량성 센서(904 내지 912) 중 하나 이상의 캐패시턴스 레벨의 변화를 식별하면, 제어기(140)는 대상물과 톱날 사이의 접촉 이전에 톱날(108) 주위의 영역에 작업편 또는 인체 부분과 같은 대상물의 존재를 검출한다(블록 962). 예를 들어, 일부 실시예에서, 용량성 센서(904 내지 912)는 커패시터에 하나의 플레이트를 형성하는 용량성 감지 소자 및 용량성 감지 소자를 덮고 용량성 센서(904 내지 912)의 표면을 덮는 전기적으로 비전도성인 유전체를 포함한다. 용량성 센서의 오실레이터는 각 센서의 용량성 소자와 사전 결정된 저항기로 형성된 RC 회로를 사용하여 시변 용량성 감지 신호를 발생시킨다. 당업계에 공지된 바와 같이, RC 시간 상수는 RC 회로에서 커패시턴스 C의 크기의 변화에 반응하여 변화되고, 용량성 센서 또는 외부 제어 장치는 시변 신호의 변화에 기초하여 대상물과의 접촉을 식별한다. 센서들(904 내지 912) 중 하나의 표면 위에 위치된 대상물은 커패시터에서 제 2 플레이트로서 작용하고 센서의 커패시턴스 레벨에서 변화를 발생시킨다.

제어기(140)가 용량성 센서의 근위에 대상물이 없다는 것을 식별하면(블록 962), 또는 검출 대상물이 작업편에 대응하지만 인체 부분에 대응하지 않는 커패시턴스의 최소 변화를 생성하는 경우(블록 966), 그때 톱(100)은 작업편을 절단하기 위한 작동을 계속한다(블록 970). 작업자의 손가락 또는 다른 몸체 부분과 같은 전기 전도성 대상물은 커패시턴스에서 비교적 큰 변화를 발생시키는 반면, 목재 작업 편과 같은 전기적으로 비전도성 대상물은 커패시턴스 레벨에서 작은 변화를 일으킨다. 상술한 바와 같이, 목재와 같은 작업편의 특성은 센서(904 내지 912)에서 인체 부분과 충분히 구별되는 커패시턴스의 변화를 발생시켜 제어기(140)가 용량성 센서(904 내지 912)의 근위에 있는 인체 부분과 작업편을 구별할 수 있게 한다.

프로세스(950) 동안, 용량성 센서가 용량성 센서(904 내지 912)의 근위에 있는 손 또는 다른 몸체 부분의 존재에 대응하는 커패시턴스의 충분히 큰 변화에 대응하는 신호를 생성하면, 그때 제어기(140)는 경고 출력을 발생시키고, 대상물이 톱날(108)과 접촉하기 전에 모터(112)를 작동중지시키거나 또는 도구 반응 메카니즘(132)을 작동시킨다(블록 974). 검출된 대상물이 실제로 톱날에 터치하지 않았지만 톱날의 사전 결정된 거리 내에서 이동한 구성에서, 제어기(140)는 모터(112)를 작동중지시켜 톱날(108)이 멈추게 하지만, 대상물이 상술한 대상물 검출 시스템(102)을 사용하여 검출되는 톱날과 실제로 접촉하지 않으면 도구 반응 메카니즘과 결합하지 않게 한다. 다른 실시예들에서, 용량성 센서(904 내지 912)가 인체 부분에 대응하는 대상물을 검출하는 경우, 제어기(140)는 모터(112)를 작동중지시키거나 또는 도구 반응 메카니즘(132)을 작동시키기 전에 작업자를 위해 테이블(104) 상의 작업자가 볼 수 있는 빛과 같은 경고 신호를 발생시킨다. 일부 실시예에서, 대상물이 완전히 정지하기 이전 또는 대상물이 톱날(108)과 접촉하기 이전에 대상물이 톱날(108)과 접촉하면, 대상물 검출 시스템(102)은 도구 반응 메카니즘(132)을 작동시킨다.

프로세스(950)의 일부 실시예들에서, 용량성 터치 센서들(904 내지 912)은 터치 센서들이 각각의 터치 센서들에 의해서 커버되는 2 차원 영역 내의 위치에 대응하는 다수의 용량성 검출 신호들을 생성할 수 있게 하는 감지 소자들의 2 차원 그리드를 포함한다. 일부 구성에서, 인체 부분 대상물이 센서(904 내지 912) 중 하나 위에 있지만 톱날(108)로부터 제 1 사전 결정된 거리를 초과하는 제 1 위치에서 검출된 경우에 제어기(140)는 경고 신호를 발생시키고 대상물이 톱날(108)의 사전 결정된 거리로 이동하면, 모터(112)를 작동중지시킨다. 더우기, 제어기(140)는 또는 다른 제어 장치는 용량성 센서(904 내지 912) 내의 개별적인 감지 요소들이 시간 경과에 따라서 발생하는 일련의 대상물 위치에 기초하여 대상물의 속도 및 이동 경로를 식별한다. 이동 경로가 사람의 손과 같은 대상물이 경로를 따라 어떤 지점에서 톱날(108)과 접촉할 가능성이 높다는 것을 나타내는 경우, 제어기(140)는 상술한 바와 같이 모터(112)를 작동중지시키거나 경고 출력을 발생시킨다. 또한, 일부 구성에서, 제어기(140)는 작업자의 손 또는 다른 몸체 부분 사이의 실제 접촉 이전에 톱날(108) 또는 다른 도구를 후퇴시키기 위해 도구 반응 메카니즘(132)을 작동시킨다. 예를 들어, 작업자의 손의 검출된 위치가 톱날(108)의 사전 결정된 거리 내에 있거나 용량성 센서들 위의 손의 이동 경로가 톱날(108)과 함께 할 수 있는 궤도를 갖는다면, 톱날(108)과의 접촉이 실제 이루어지기 이전에 제어기(140)는 선택적으로 도구 반응 메카니즘(132)을 작동시킨다. 물론, 톱날(108)의 근위에 있는 작업자의 몸체 부분의 존재를 검출하기 위해 그리고 몸체 부분 및 톱날(108) 사이의 실제 접촉을 검출하기 위해 용량성 센서들(904 내지 912) 및 프로세스(950)는 상술한 대상물 검출 시스템(102)의 작동과 동시에 실행될 수 있다.

상술한 대상물 검출 시스템(102)의 작동에 추가하여, 톱(100)은 다양한 구성 및 진단 프로세스를 수행하여 신뢰성을 유지하고 넓은 범위의 상이한 재료로 톱의 작동을 가능하게 하도록 또한 구성된다. 예를 들어, 톱(100)은 톱(100)이 적절한 유지관리를 받는 것을 보장하기 위해 도구 반응 메카니즘이 작동된 횟수의 기록을 유지하도록 구성된다.

도 10은 톱 내의 도구 반응 메카니즘의 작동을 감시하기 위한 프로세스(1000)의 블록도이다. 아래의 설명에서, 기능 또는 작동을 수행하는 프로세스(1000)에 대한 기술은 톱의 하나 이상의 컴포넌트와 관련하여 기능 또는 작동을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령을 실행하는 제어기의 작동을 나타낸다. 프로세스(1000)는 예시적인 목적을 위해 톱(100)과 관련하여 설명된다.

프로세스(1000)는 도구 반응 메카니즘의 작동 시에 시작한다(블록 1004). 톱(100)에서, 제어기(100)는 작업편 이외의 작업자의 손과 같은 대상물 사이의 접촉의 검출에 반응하여 도구 반응 메카니즘(132)을 작동시킨다. 톱(100)의 일 실시예에서, 도구 반응 메카니즘(132)의 파이로테크닉 전하는 톱날(108)을 테이블(104)의 레벨 아래로 후퇴시키도록 발화한다. 제어기(140)는 도구 반응 메카니즘이 톱(100)의 작동 중에 작동되는 횟수의 기록을 유지하기 위하여 메모리(142)의 비휘발성 부분에 유지된 카운터를 증가시킨다(블록 1008). 당업계에 공지된 바와 같이, 솔리드 스테이트(solid-state) 또는 자기 데이터 저장 장치와 같은 비휘발성 메모리는 톱(100)이 작동중지되고 전력으로부터 분리되는 경우에도 장기간에 걸쳐 저장된 데이터를 보유한다.

프로세스(1000) 및 톱(100)의 작동은 도구 반응 메카니즘(132)의 총 작동 횟수가 사전 결정된 임계값[예를 들어, 도구 반응 메카니즘(132)의 5 회의 작동] 아래로 유지되는 동안 계속된다(블록 1012). 도구 반응 메카니즘의 작동 횟수가 사전 결정된 임계값을 초과하면(블록 1012), 제어기(140)는 톱(100)이 유지관리 절차를 거칠 때까지 톱(100)의 작동을 불가능하게 한다(블록 1016). 예를 들어, 일 구성에서, 제어기(140)는 톱(100)을 작동시키기 위해 사용자 인터페이스(110)로부터의 임의의 입력 신호를 무시하고 톱(100)이 불능인 동안 모터(112)는 작동중지 상태로 유지된다. 제어기(140)는 사용자 인터페이스(110)를 통해 출력 지시 신호를 선택적으로 발생시켜 작업자에게 톱(100)이 불능 상태이고 유지관리가 필요하다는 것을 경고한다.

프로세스(1000)는 유지관리 작업 동안 계속된다. 톱(100)의 기계적 또는 전기적 컴포넌트를 수리 또는 교체하기 위한 임의의 필요한 유지관리 이외에, 유지관리 작동은 톱을 작동으로 복귀시키기 위해 톱(100)의 메모리 내의 카운터 값을 리셋하는 것을 더 포함한다(블록 1020). 일 실시예에서, 유지관리 프로세스는 범용 직렬 버스(USB) 포트와 같은 톱(100) 내의 유지관리 포트에 PC 또는 다른 컴퓨터화된 프로그래밍 장치와 같은 외부 프로그래밍 장치를 연결하여 메모리(142)로부터 진단 데이터를 검색하고 메모리(142)를 재프로그램하여 도구 반응 메카니즘이 작동된 횟수를 저장하는 카운터를 리셋한다. 외부 프로그래밍 장치의 사용은 톱(100)이 유지관리 프로세스 후에 다시 사용 가능하게 하면서 톱이 적절한 유지관리를 받을 때까지 불가능하게 유지되게 한다.

프로세스(1000)는 톱(100)이 도구 반응 메카니즘(132)의 비정상적으로 많은 수의 작동의 경우에 유지관리를 받을 때까지 불능 상태로 유지되는 것을 보장한다. 유지관리 동작은 톱(100) 내의 모든 컴포넌트가 적절하게 작동하고, 대상물 검출 시스템(102)이 작업편 이외의 대상물과 톱날(108) 사이의 접촉을 정확하게 검출하는 것을 보장한다.

상술한 바와 같이, 대상물 검출 시스템(102)은 통상의 작동 중에 톱이 절단하는 작업편과 결과적으로 도구 반응 메카니즘(132)의 작동 시의 톱 작업자의 몸체 부분을 포함하는 다른 대상물을 포함하는, 임의의 대상물과 톱날(108) 사이의 접촉에 반응하여 입력 신호를 수신한다. 상기 톱(100)의 작동 중에, 상기 대상물 검출 시스템(102)은 작업편들 사이의 접촉 및 작업편과 다른 대상물과의 잠재적인 접촉 모두에 대응하는 플레이트(120) 및 톱날(108)에 의해 형성된 커패시터(124)의 커패시턴스 레벨의 변화에 대응하는 입력 신호를 수신한다. 예를 들어, 일부 상황에서, 수분 함량이 높은 목재는 톱의 작동 중에 작업자의 몸체 일부와 혼동될 가능성이 있다. 도 11은 대상물 검출의 정확성을 향상시키기 위해 다양한 작업편에서 상이한 유형의 재료에 의해 생성된 신호의 프로파일을 생성하는 프로세스(1100)를 도시한다. 아래의 설명에서, 기능 또는 작동을 수행하는 프로세스(1100)에 대한 설명은 톱의 하나 이상의 컴포넌트와 관련하여 기능 또는 작동을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령을 실행하는 제어기의 작동을 나타낸다. 프로세스(1100)는 예시적인 목적으로 톱(100)과 관련하여 기술된다.

프로세스(1100)는 대상물 검출 시스템(102)이 작동 가능하지만 도구 반응 메카니즘(132)이 작동 불능 상태에서 톱이 작동함에 따라 시작된다(블록 1104). 작동가능 상태인 도구 반응 메카니즘 없이 톱(100)이 제조자 또는 승인된 유지관리와 같은 제어된 조건 하에서 작동한다. 프로세스(1100) 동안, 상기 톱은 톱(100)과 함께 사용하기에 적합한 작업편에서 다양한 재료를 절단하지만, 회전하는 톱날(108)과의 접촉 시에 인체 부분 또는 도구 반응 메카니즘(132)을 트리거하는 다른 대상물에 대응하는 것으로 오인될 수 있는 감지 신호를 생성할 가능성을 가진다.

작업편이 톱날(108)을 지나갈 때 절단 중에, 작업편이 초기에 톱날(108)과 접촉할 때의 사전 결정된 시간에 그리고 작업편이 톱날(108)로부터 분리될 때 절단의 완료 시에 생성되는 대상 검출 시스템(102)의 감지 신호를 톱(100)이 기록할 때 프로세스(1100)는 계속된다(블록 1108). 기록된 감지 신호 정보는 전형적으로 커패시터(124)의 커패시턴스 레벨의 변화와 상관 관계가 있는 감지 신호의 스파이크를 포함한다. 예를 들어, 작업편이 초기에 회전 톱날(108)과 접촉할 때 발생하는 초기 스파이크는 작업편 이외의 다른 대상물이 초기에 회전 톱날(108)과 접촉할 때 발생되는 초기 스파이크와 유사할 수 있다.

프로세스(1100)의 다른 실시예에서, 톱(100)은 인간 작업자의 몸체와 구별될 수 있는 작업편 재료의 특성을 검출할 수 있는 커패시터(124)에 의해 형성된 용량성 센서 이외의 추가의 센서를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예는 도 3에 도시된 둥근 분할 톱날(330) 상에 장착된 하나 이상의 적외선 센서를 더 포함한다. 적외선 센서는 작업편에서 반사되는 적외선의 주파수 반응 프로파일을 발생시킨다. 제어기(140)는 적외선 센서에 작동식으로 연결되어 작업편 내의 재료의 주파수 반응을 기록한다.

프로세스(1100)는 제어기(140) 또는 외부 컴퓨팅 장치의 프로세서가 기록된 감지 신호와 톱(100)에서 도구 반응 메카니즘을 트리거할 대상물에 대한 사전 결정된 감지 신호 프로파일 사이의 차이를 식별함에 따라 계속된다(블록 1112). 예를 들어, 상술한 바와 같이, 제어기(140)는 적응성 임계 프로세스를 사용하여 톱날(108)과 접촉할 때 인체의 손 또는 다른 부분에 대응하는 감지 전류의 스파이크를 식별한다. 인체 손과의 접촉에 대응하는 스파이크는 진폭 프로파일과 시간 프로파일을 모두 포함한다. 제어기(140)는 인체 부분에 대한 사전 결정된 프로파일과 작업편이 회전 톱날(108)에 처음 접촉할 때 발생하는 초기 스파이크와 톱날(108)이 작업편을 절단할 때 발생하는 임의의 후속 스파이크 사이의 진폭 및 지속 시간의 차이를 식별하고 작업편으로부터 분리된다.

제어기(140) 또는 외부 프로세서는 그때 기록된 감지 신호와 인체에 대한 사전 결정된 대상물 검출 프로파일 사이의 차이에 기초하여 시험 재료에 특정한 검출 프로파일을 발생시킨다(블록 1116). 일 실시예에서, 제어기(140)는 톱날(108)이 작업편 내의 사전 결정된 재료와 결합할 때 감지 신호의 기록된 스파이크의 진폭 부근의 진폭 값의 범위를 갖는 프로파일을 발생시킨다. 스파이크의 진폭에 대한 값의 범위는 제어기(140)가 작업편으로서 작업자에 대응하는 감지 신호를 부정확하게 식별하지 않는 것을 보장하기 위해 인간 작업자의 사전 결정된 프로파일에 대한 스파이크 진폭에 대한 임계 진폭을 포함하지 않는다. 따라서, 상이한 작업편에 대응하는 진폭 값의 범위의 크기는 톱날(108)과 작업편 재료 사이의 접촉을 통해 생성된 기록된 스파이크와 인체에 대응하는 사전 결정된 프로파일 사이의 차이에 기초하여 변한다. 제어기(140)는 마찬가지로 작업편으로부터의 스파이크의 시간 범위와 인체와 접촉하기 위한 프로파일에서의 예상된 스파이크 지속 시간 사이의 차이에 기초하여 작업편으로부터의 감지 신호의 스파이크 지속 시간에 대응하는 시간 범위를 발생시킨다. 갱신된 프로파일은 톱날(108)과 인체의 일부분과의 잠재적인 접촉에 비교된 사전 결정된 유형의 재료의 작업편 사이의 접촉에 대응하는 커패시터(124)로부터의 감지 신호를 제어기(140)가 구별할 수 있게 한다.

상술한 바와 같이, 대안적인 실시예에서, 제어기(140)는 적외선 센서로부터의 데이터에 기초하여 프로파일을 발생시켜 작업편 내의 재료의 주파수 반응 범위를 식별하고 상기 주파수 반응 범위를 인간 작업자와 연계되는 사전 결정된 주파수 반응 범위로부터 구별한다. 제어기(140)는 재료의 프로파일에서의 주파수 반응 범위가 사람 작업자에 대한 사전 결정된 프로파일과 중첩되지 않는 것을 보장하도록 메모리(142)에 저장된 작업자에 대한 사전 결정된 반응 범위를 사용한다. 예를 들어, 일 구성에서, 메모리(142)는 넓은 범위의 인간 피부 색조에 대해 약 1080nm의 파장에서 피크 반응을 갖고, 약 1580nm의 파장에서 최소 반응을 갖는 근적외선 반응에 대한 주파수 반응 프로파일을 저장한다. 다양한 작업편을 위한 다른 유형의 재료는 상이한 파장에서 피크 및 최소 적외선 주파수 반응을 가지며, 제어기(140)는 작업편에 대응하지만 인간의 피부 반응에 해당하는 파장과 중첩하지 않는 파장에서 피크 및 최소 반응 값 모두에 대한 주파수 반응 범위를 갖는 프로파일을 발생시킨다.

프로세스(1100) 동안, 시험 재료에 대한 갱신된 프로파일은 메모리(142)에 저장된다(블록 1120). 대상물 검출 시스템(102) 및 도구 반응 메카니즘(132) 모두에 의한 후속 작동 동안, 제어기(140)는 시험 재료에 대한 저장된 프로파일 정보를 사용하여 작업편과 톱날(108) 사이의 접촉으로 인해 발생하는 감지 신호의 변화가 작업자와 톱날(108) 사이의 접촉과 대응하는 것으로 오인될 때의 오류 긍정 검출 이벤트의 발생 가능성을 감소시킨다. 예를 들어, 톱(100)이 메모리(142)의 프로파일에 저장된 특정 유형의 재료를 절단하는 경우, 대상물 검출 시스템(102) 내의 감지 신호의 임의의 스파이크가 재료 유형에 대응하는 저장된 프로파일에 대한 진폭 및 지속 시간 범위 내에 잔류하는 동안 제어기(140)는 톱(100)을 작동시키는 것을 지속한다. 일부 구성에서, 메모리(142)는 작동 중에 톱(100)이 절단하는 여러 유형의 재료에 대한 프로파일을 저장한다. 제어기(140)가 작업편 내의 적절한 유형의 재료에 대해 저장된 프로파일을 사용할 수 있도록 작업자는 선택적으로 절단될 재료의 유형을 지정하는 입력을 톱(100)에 제공한다.

상술한 바와 같이, 대상물 검출 시스템은 대상물과 회전 톱날(108) 사이의 접촉에 반응하여 커패시터(124)를 통한 감지 신호의 변화를 측정한다. 메모리(142)는 제어기(140)가 상술한 적응성 임계 프로세스에서 사용하는 사전 결정된 임계값 정보를 저장하여 인간 작업자의 몸체와 톱날(108) 사이의 접촉을 검출한다. 그러나, 개인 작업자의 몸체는 개인들 사이에서 상이한 커패시턴스 레벨을 나타낼 수 있고, 한 개인의 커패시턴스 레벨은 여러 가지 이유로 시간에 따라 변할 수 있다. 작업자의 커패시턴스 레벨에 영향을 미치는 인자의 예는 톱 주위 환경의 온도 및 주변 습도, 각 작업자의 생리학적 구성, 작업자의 발한 수준(perspiration level) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 도 12는 톱(100)이 상이한 개인에 대한 대상물 검출 임계값을 조정할 수 있게 하기 위해 톱(100)의 작동 중에 개별 작업자의 캐패시턴스 레벨을 측정하기 위한 프로세스(1200)를 도시한다. 이하의 설명에서, 기능 또는 작동을 수행하는 프로세스(1200)에 대한 설명은 톱의 하나 이상의 컴포넌트와 관련하여 기능 또는 작동을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령을 실행하는 제어기의 작동을 나타낸다. 프로세스(1200)는 예시의 목적으로 톱(100)과 관련하여 설명된다.

프로세스(1200)는 톱(100)이 톱의 작동 중에 작업자가 터치하는 톱(100)의 표면 상의 핸들 또는 다른 사전 결정된 접촉 위치에 형성된 용량성 센서를 통해 작업자의 커패시턴스 레벨을 측정할 때 개시된다(블록 1204). 예로서 도 3을 참조하면, 립 펜스(304), 전방 레일(310), 베벨 조정 핸들(352), 높이 조정 핸들(354), 또는 작동 중에 작업자가 접촉하는 톱의 다른 표면 중 하나 이상의 용량성 센서는 작업자의 손의 캐패시턴스 레벨의 측정을 발생한다. 작업자는 톱(100)의 작동 중에 용량성 센서와 연속 접촉 상태로 잔류할 필요는 없지만, 제어기(140)는 작업자가 하나 이상의 용량성 센서와 터치할 때 측정된 캐패시턴스 레벨을 선택적으로 갱신한다.

프로세스(1200)는 제어기(140)가 작업편 이외의 작업자의 몸체와 같은 대상물과의 접촉을 검출하기 위한 임계 레벨을 변경함에 따라 계속된다(블록 1208). 제어기(140)는, 작업자가 비정상적으로 건성 피부를 가질 때 또는 다른 환경 인자들이 작업자의 인체의 유효 캐패시턴스를 감소시킬 때 발생할 수 있는 사전 결정된 디폴트 레벨보다 낮은 측정된 커패시턴스 레벨에 반응하여 감지 신호에 대한 디폴트 스파이크 진폭 검출 임계값을 감소시킨다. 제어기(140)는 넓은 범위의 인간 작업자에 적합한 디폴트 커패시턴스 레벨과 디폴트 레벨보다 높거나 낮을 수 있는 측정된 커패시턴스 레벨 사이의 차이에 기초하여 임계값을 변경한다. 임계 레벨을 감소시키는 것은 톱(100)에서 작업자와 톱날(108) 사이의 검출 감도를 효과적으로 증가시킨다. 제어기(140)는 선택적으로 작업자의 큰 커패시턴스 값의 식별에 반응하여 임계값을 증가시킨다. 일부 실시예에서, 제어기(140)는 검출 임계 레벨을 증가시키는 것이 대상물 검출 시스템의 감도를 효과적으로 감소시키기 때문에 대상물 검출 시스템(102)이 작업자와 톱날(108) 사이의 접촉을 검출하는 능력을 유지하는 것을 보장하도록 대상물 검출을 위한 최대 임계 레벨을 제한한다.

프로세스(1200)는 톱(100)이 작업편을 절단하기 위해 작동하고 대상물 검출 시스템(102)이 수정된 검출 임계값을 사용하여 톱날(108)과의 잠재적인 작업자 접촉을 검출할 때 계속된다(블록 1212). 상술한 바와 같이, 작업자의 손 또는 다른 몸체 부분이 회전 톱날(108)과 접촉하면, 제어기(140)는 커패시터(124)를 통한 감지 신호의 측정된 스파이크의 진폭을 상술한 적응성 임계 프로세스를 사용하여 변형된 임계값과 비교한다. 제어기(140)가 측정된 작업자의 캐패시턴스에 기초하여 검출 임계값을 변경하기 때문에, 프로세스(1200)는 톱(100)이 개선된 정확도로 작업자와 톱날(108) 사이의 접촉을 검출할 수 있게 한다.

톱(100)에서, 모터(112)는 정류자와 결합하는 하나 이상의 브러시를 포함한다. 전기 모터에 브러시를 사용하는 것은 당기술 분야에 잘 알려져 있다. 시간의 경과에 따라, 브러시가 마모되어 모터의 효율이 저하되고 마모된 브러쉬가 종종 스파크를 발생한다. 스파크는 모터(112)의 작동에 해로울 수 있으며, 일부 상황에서 스파크는 대상물 검출 시스템(102)에 의해 검출되는 전기적 노이즈를 발생시킨다. 도 13a는 모터(112) 내의 샤프트(1350), 정류자(1354) 및 브러시(1358A,1358B)의 예를 도시한다. 스프링(1362A 및 1362B)은 브러시(1358A 및 1358B)를 각각 정류자(1354)와 접촉하도록 바이어스시킨다. 많은 실시예에서, 브러시(1358A 및 1358B)는 흑연으로 형성된다. 모터(112)에서, 마운트(1366A, 1366B)는 모터(112)의 하우징에 형성되고 스프링(1358A, 1358B)과 각각 결합한다. 일 실시예에서, 마운트(1366A 및 1366B)는 스프링(1362A 및 1362B)을 통해 가해지는 압축력을 측정하는 압력 센서를 포함한다. 다른 실시예에서, 마운트(1366A 및 1366B)는 브러시를 통한 전기 저항 레벨을 식별하기 위해 스프링(1362A 및 1362B) 및 대응하는 브러시(1358A 및 1358B)를 통한 감지 전류를 발생시킨다.

마모된 브러시는 모터(112)의 작동 효율을 감소시킬뿐만 아니라, 대상물 검출 시스템(102)에 대한 감지 신호에 부가적인 전기 노이즈를 도입할 수 있으므로, 톱(100)은 선택적으로 모터(112)의 브러시 마모를 검출하고, 마모된 브러시는 사용자 인터페이스(110)를 통해 교체되어야 한다는 것을 표시하기 위해 출력을 발생시킨다. 도 13b는 모터(112)에서 브러시 마모를 측정하기 위한 프로세스(1300)의 제 1 실시예를 도시한다. 이하의 설명에서, 작동 또는 기능을 수행하는 프로세스(1300)에 대한 설명은 톱의 제어기(140)와 같은 제어기의 작동이 톱(100)의 다른 컴포넌트와 관련하여 기능 또는 작동을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령을 실행한다는 것을 지칭한다.

프로세스(1300) 동안, 각각의 마운트(1366A 및 1366B)에 위치된 전원은 대응하는 브러시(1358A 및 1358B)를 통해 전류를 발생시킨다(블록 1304). 일 실시예에서, 전류는 톱(100)에서 브러시(1358A 및 1358B)의 정상 작동을 위해 브러시(1358A 및 1358B)에 연결된 케이블을 통과한다. 다른 구성에서, 전류는 스프링(1362A 및 1362B) 및 대응하는 브러시(1358A 및 1358B)를 통과한다. 톱 모터(112)가 다른 방식으로 작동중지되고 프로세스(1300)에서 사용된 전류의 레벨이 모터(112)의 작동 중에 모터 샤프트(1350)에서 회전을 생성하는 구동 전류보다 충분히 아래일 때 진단 모드 동안 전류가 발생된다. 프로세스(1300) 동안, 제어기(140) 또는 모터(112)와 통합된 제어기는 브러시를 통한 전기 저항 레벨을 측정하고 측정된 전기 저항 레벨을 사전 결정된 저항 임계값과 비교한다(블록 1308). 전기 저항 레벨의 측정은, 예를 들어, 진단 모드에서 브러시(1358A, 1358B) 각각을 통해 흐르는 전류의 전압 레벨 또는 전류 레벨의 측정 및 저항을 구하기 위한 옴의 법칙의 적용을 포함한다(예를 들어, 측정된 전압 E 및 사전 결정된 전류 I 또는 사전 결정된 전압 E 및 측정된 전류 I에 대한 R = E/I). 일단 저항이 사전 결정된 임계값 아래로 떨어지면, 제어기(140)는 브러시가 교체되어야 함을 나타내기 위해 사용자 인터페이스(110)를 통해 출력 신호를 발생시킨다(블록 1312). 브러시가 마모되어 얇아짐에 따라 저항이 떨어지며, 이는 스프링(1362A 및 1362B) 및 대응하는 브러시(1358A 및 1358B)를 통한 전체 저항을 감소시킨다. 일부 구성에서, 제어기(140)는 또한 마모된 브러시가 교체되었을 때까지 톱(100)의 작동을 불가능하게 하고 제어기(140)는 새로운 브러시가 더 이상 마모되지 않은 것을 확인하기 위해 프로세스(1300)를 다시 수행한다.

도 13c는 모터의 브러시 마모를 측정하기 위한 프로세스(1320)의 제 2 실시예를 도시한다. 이하의 설명에서, 작동 또는 기능을 수행하는 프로세스(1320)에 대한 설명은 톱(100)의 다른 컴포넌트들과 관련하여 기능 또는 작동을 수행하도록 저장된 프로그램 명령들을 실행하기 위해, 톱(100) 내의 제어기(140)와 같은 제어기의 작동을 지칭한다.

프로세스(1320)에서, 스프링 마운트(1366A 및 1366B) 각각은 모터(112)가 작동중지될 때 진단 모드 동안 대응하는 스프링(1362A 및 1362B)의 압축력을 측정하는 압력 센서를 포함한다(블록 1324). 브러시(1358A, 1358B)가 마모됨에 따라, 대응하는 스프링(1362A, 1362B)은 팽창하여 브러시를 정류자(1354) 상으로 바이어스시킨다. 스프링(1362A, 1362B)의 압축력은 스프링이 팽창함에 따라 감소한다. 제어기(140) 또는 모터(112) 내의 제어기는 압력 센서에 작동식으로 연결되고 압력 센서로부터의 측정된 압력 레벨을 사전 결정된 압력 임계값과 비교한다(블록 1328). 마운트(1366A 및 1366B) 내의 압력 센서가 스프링(1362A 및 1362B)의 압축력이 사전 결정된 임계값 아래로 떨어지는 것을 측정하면, 제어기(140)는 사용자 인터페이스(110)를 통해 출력 신호를 발생시켜 브러시가 교체되어야 함을 표시한다(블록 1332). 일부 구성에서, 제어기(140)는 또한 임의의 마모된 브러시가 교체되었을 때까지 톱(100)의 작동을 불가능하게 하고 제어기(140)는 새로운 브러시가 더 이상 마모되지 않은 것을 확인하기 위해 프로세스(1320)를 다시 수행한다.

상술한 바와 같이, 작동 중에, 대상물 검출 시스템(102)은 도 8b에 도시된 동축 케이블(720)과 같은 단일 감지 케이블을 통해 감지 신호를 수신하고 2개의 상이한 도체를 포함한다. 톱(100)과 같은 진동이 심한 환경에서, 감지 케이블(720)은 시간의 경과에 따라 마모 및 결함을 경험할 수 있으며, 결국 톱 유지관리 동안 케이블 교체가 필요할 수 있다. 감지 케이블(720)이 대상물 검출 시스템(102), 플레이트(120) 또는 도구 엔클로저(118)의 PCB 중 어느 하나에서 파괴되거나 연결이 끊어지면, PCB는 어떠한 감지 신호도 감지하지 못하고, 단일 감지 케이블(720)이 수리될 때까지 톱(100)을 불가능하게 할 수 있다. 그러나, 일부 상황에서, 감지 케이블(720)은 케이블이 완전히 단절되지 않은 "소프트 결함"을 경험하지만, 케이블은 톱의 성능이 크게 저하된 상태에서 계속 작동한다. PCB(102)는 여전히 감지 신호를 수신하지만, 감지 케이블(720) 내의 결함은 노이즈를 도입하거나 감지 신호를 감쇄시키며, 이는 대상물 검출 시스템(102)의 정확성을 감소시킨다. 도 14는 감지 케이블(720)에서의 소프트 결함을 진단하기 위한 프로세스(1400)를 도시한다. 이하의 설명에서, 작동 또는 기능을 수행하는 프로세스(1400)에 대한 설명은 톱(100) 내의 다른 컴포넌트와 관련하여 기능 또는 작동을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령을 실행하는 톱(100) 내의 제어기(140)와 같은 제어기의 작동을 설명한다.

프로세스(1400)는 대상물 검출 시스템(102)이 진단 모드 동안 사전 결정된 여기 신호를 발생시킴에 따라 시작한다(블록 1404). 일 실시예에서, 제어기(140)는 진폭 변조를 사용하여 톱(100)의 작동 중에 사용되는 동일한 사인파 감지 신호를 발생시키도록 클록 소스(144)를 작동시킨다. 다른 실시예에서, 클록 소스(144)는 제어기(140)가 감지 케이블(720) 및 캐패시터(124)를 통한 단위 임펄스 반응에 대응하는 출력을 수신할 수 있게 하는 사전 결정된 주파수에서 일련의 델타 펄스를 포함하는 임펄스 트레인을 발생시킨다. 추가 실시예에서, 클록 소스(144)는 감지 케이블(720) 내의 잠재적 결함의 진단을 가능하게 하는 임의의 적절한 사전 결정된 신호를 발생시킨다. 진단 모드 동안, 톱(100) 내의 모터(112)는 작동중지되고 톱 내에는 최소한의 전기적 노이즈가 있다.

프로세스(1400)는 제어기(140)가 검출된 여기 신호의 신호 대 노이즈비(SNR)를 식별함에 따라 계속된다(블록 1408). 톱(100)에서, 제어기(140)는 감지 케이블(720) 및 커패시터(124)의 플레이트(120) 및 톱날(108)을 통과하는 클록 소스(144) 및 증폭기(146)로부터의 여기 신호에 반응하여 리턴 신호를 검출한다. 클록 소스(144) 및 구동 증폭기(146)는 사전 결정된 진폭 및 변조를 갖는 여기 신호를 발생시키고, 제어기(140)는 당분야에서 다른 방법으로 알려진 사전 결정된 측정 기술을 사용하여 SNR을 식별한다. 물론, 다른 방식으로 작동중지된 톱의 경우에도, 여기 신호는 감지 케이블(720) 및 커패시터(124)를 통해 어느 정도의 감쇄를 경험하고, 존슨-니퀴스트 노이즈(Johnson-Nyquist noise)와 같은 어느 정도의 노이즈가 감지 회로 내에 항상 존재한다. 프로세스(1400)의 맥락에서 사용된 바와 같이, SNR의 측정은 또한 노이즈의 직접 측정을 포함하지 않는 신호 강도 감쇄의 측정을 포함한다. 예를 들어, 사전 결정된 여기 신호는 사전 결정된 진폭으로 발생되고 제어기(140)는 리턴 신호의 진폭을 측정한다. 어느 정도의 리턴 신호의 감쇄 레벨이 예상되고 감지 케이블을 적절하게 작용시키기 위한 리턴 신호의 신호 강도에 대한 사전 결정된 진폭 레벨이 경험적으로 식별되어 메모리(142)에 저장된다. 그러나, 리턴 신호의 진폭이 사전 결정된 레벨 밑으로 하강하면, 제어기(140)는 감지 케이블(720)의 잠재적 결함을 식별한다.

다른 구성에서, 감지 케이블(720)은 감지 케이블 내의 제 1 도체 및 제 2 도체로부터 전기적으로 절연된 제 3 도체를 포함한다. 일 실시예에서, 제 3 도체는 감지 케이블(720)에서 제 2 꼬인 쌍의 일부로서 형성되고, 다른 실시예에서는 감지 케이블은 3개의 개별 도체를 형성하는 2 개의 동축 요소를 포함한다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 제 3 도체의 일 단부는 제 1 도체와 유사한 방식으로 플레이트(120)에 연결된다. 제 3 도체의 다른 단부는 감지 신호의 디지털화된 버전을 제어기(140)에 제공하기 위해 대상물 검출 시스템의 PCB에 장착된 아날로그-디지털 변환기(ADC)에 연결된다. 프로세스(1400) 동안, 제어기(140)는 제 1 도체 및 제 2 도체 대신에 제 3 도체를 통한 여기 신호에 기초하여 리턴 신호를 측정한다.

제어기(140)는 여기 신호에 대한 측정된 SNR이 대상물 검출 시스템(102)의 작동에 적합한 사전 결정된 최소 SNR 비 미만으로 떨어지는지를 식별한다(블록 1412). 감지 케이블(720)의 결함은 수신된 신호의 레벨을 감쇄시키고, 감지 케이블(720) 내로 부가적인 노이즈를 도입하거나, 신호 강도의 감쇄 및 SNR을 저하시키는 노이즈 증가를 발생시킨다. SNR이 사전 결정된 임계값 위에서 잔류하면, 감지 케이블(720)은 작용하는 것으로 간주되고 톱(100)은 작동을 계속한다(블록 1416). 그러나, 측정된 SNR이 사전 결정된 임계값 아래로 떨어지면, 제어기(140)는 감지 케이블에서의 잠재적 결함을 나타내는 출력을 발생시킨다(블록 1420). 톱(100)에서, 제어기(140)는 사용자 인터페이스(110)를 통해 출력을 발생시켜 잠재적인 케이블 결함을 작업자에게 경고한다. 일부 구성에서, 제어기(140)는 감지 케이블(720)이 수리되거나 교체될 때까지 톱(100)의 작동을 불가능하게 한다.

상술한 바와 다른 특징 및 기능의 변형예 또는 그 대안이 다른 많은 상이한 시스템, 적용 또는 방법으로 바람직하게 결합될 수 있음을 이해할 것이다. 이후에 청구범위에 포함되는 것으로 의도되는 다양한 당면한 또는 예기치 않은 대안, 수정, 변형 또는 개선이 당업자에 의해서 후속적으로 이루어질 수 있다.

Claims (15)

1. 테이블 톱에서 대상물과 도구 사이의 근위도를 검출하기 위한 방법에 있어서,
   상기 도구를 이동시키기 위해 상기 테이블 톱에서 모터를 작동시키는 단계;
   상기 테이블 톱에서 상기 도구 주위의 스로트 플레이트에 형성된 용량성 센서로서, 상기 용량성 센서는 상기 용량성 센서의 표면 상에서 사전 결정된 2차원 배열로 배열된 복수의 용량성 감지 소자들을 포함하는, 상기 용량성 센서에 의해서, 상기 모터의 작동 중에 상기 복수의 용량성 감지 소자들을 사용하여 복수의 캐패시턴스 신호들을 발생시키는 단계;
   상기 용량성 센서에 작동식으로 연결된 디지털 논리 장치를 포함하는 제어기에 의해서, 상기 용량성 센서의 복수의 용량성 감지 소자들에 의해 발생된 복수의 캐패시턴스 신호들에서 캐패시턴스의 레벨 변화에 반응하여 상기 용량성 센서의 근위에 있는 대상물을 식별하는 단계;
   사전 결정된 임계값을 초과하는 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 복수의 캐패시턴스 신호들의 변화에 반응하여 상기 대상물이 작업자의 몸체 부분에 대응하는 것을 식별하는 단계;
   상기 용량성 센서에서의 복수의 용량성 감지 소자들로부터의 복수의 캐패시턴스 신호들에 기초하여 상기 용량성 센서 위의 상기 작업자의 몸체 부분에 대한 위치 및 이동 경로를 식별하는 단계;
   상기 몸체 부분의 위치가 상기 도구의 사전 결정된 거리의 외부에 있는 동안 상기 작업자의 몸체 부분과 상기 도구 사이의 접촉 이전에 상기 도구를 교차하는 상기 몸체 부분의 이동 경로의 궤도에 반응하여 상기 모터를 작동중지시키는 단계; 그리고
   상기 제어기에 의해서 상기 도구의 사전 결정된 거리 내에 있는 상기 몸체 부분의 위치에 반응하여 상기 모터를 작동중지시키는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어기에 의해서, 상기 사전 결정된 임계값 미만인 캐패시턴스 레벨의 변화에 반응하여 상기 대상물이 작업편에 대응하는 것을 식별하는 단계; 그리고
   상기 도구가 상기 작업편과 결합할 수 있게 하기 위하여 상기 모터의 작동을 지속하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어기에 의해서, 상기 도구의 사전 결정된 거리의 외부에 있는 상기 작업자의 몸체 부분의 위치에 반응하여 상기 작업자에 대한 경고 신호를 발생시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어기에 의해서, 상기 몸체 부분의 위치가 상기 도구의 사전 결정된 거리의 외부에 있는 동안 상기 작업자의 몸체 부분과 상기 도구 사이의 접촉 이전에 상기 도구를 교차하는 상기 몸체 부분의 이동 경로의 궤도에 반응하여 상기 톱에서 상기 제어기에 작동식으로 연결되는 도구 반응 메카니즘을 작동시키는 단계; 그리고
   상기 제어기에 의해서, 상기 도구의 사전 결정된 거리 내에 있는 상기 몸체 부분의 위치에 반응하여 상기 톱에서 상기 도구 반응 메카니즘을 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
7. 삭제
8. 테이블 톱에 있어서,
   스로트 플레이트의 개방부를 통해서 연장되는 도구;
   상기 도구에 작동식으로 연결된 모터;
   상기 스로트 플레이트에 배치되는 용량성 센서로서, 상기 용량성 센서는 상기 용량성 센서의 표면 상에서 사전 결정된 2차원 배열로 배열된 복수의 용량성 감지 소자들을 포함하며, 상기 용량성 센서는 상기 모터의 작동 중에 상기 복수의 용량성 감지 소자들을 사용하여 복수의 캐패시턴스 신호들을 발생시키도록 구성되는 상기 용량성 센서; 및
   상기 모터 및 상기 용량성 센서에 작동식으로 연결된 디지털 논리 장치를 포함하는 제어기를 포함하고,
   상기 제어기는:
   상기 도구를 이동시키기 위해 상기 모터를 작동시키도록;
   상기 복수의 용량성 감지 소자들에 의해 발생된 복수의 캐패시턴스 신호들에서 캐패시턴스 레벨의 변화에 반응하여 상기 용량성 센서 근위에 있는 대상물을 식별하도록;
   사전 결정된 임계값을 초과하는 캐패시턴스 레벨을 표시하는 상기 복수의 캐패시턴스 신호들의 변화에 반응하여 상기 대상물이 작업자의 몸체 부분에 대응하는 것을 식별하도록;
   상기 용량성 센서에서의 복수의 용량성 감지 소자들로부터의 복수의 캐패시턴스 신호들에 기초하여 상기 용량성 센서 위의 상기 작업자의 몸체 부분에 대한 위치 및 이동 경로를 식별하도록;
   상기 몸체 부분의 위치가 상기 도구의 사전 결정된 거리의 외부에 있는 동안 상기 작업자의 몸체 부분과 상기 도구 사이의 접촉 이전에 상기 도구를 교차하는 상기 몸체 부분의 이동 경로의 궤도에 반응하여 상기 모터를 작동중지시키도록; 그리고
   상기 도구의 사전 결정된 거리 내에 있는 상기 몸체 부분의 위치에 반응하여 상기 모터를 작동중지시키도록 구성되는, 테이블 톱.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제어기는:
   상기 사전 결정된 임계값 미만인 캐패시턴스 레벨의 변화에 반응하여 상기 대상물이 작업편에 대응하는 것을 식별하도록; 그리고
   상기 도구가 상기 작업편에 결합할 수 있게 하기 위해 상기 모터의 작동을 지속시키도록 추가로 구성되는, 테이블 톱.
10. 삭제
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는:
    상기 도구의 사전 결정된 거리의 외부에 있는 상기 작업자의 몸체 부분의 위치에 반응하여 상기 작업자에 대한 경고 신호를 발생시키도록 추가로 구성되는, 테이블 톱.
12. 삭제
13. 제 8 항에 있어서,
    도구 반응 메카니즘을 추가로 포함하고; 그리고
    상기 제어기는 상기 도구 반응 메카니즘과 작동식으로 연결되고, 상기 제어기는:
    상기 몸체 부분의 위치가 상기 도구의 사전 결정된 거리의 외부에 있는 동안 상기 작업자의 몸체 부분과 상기 도구 사이의 접촉 이전에 상기 도구를 교차하는 상기 몸체 부분의 이동 경로의 궤도에 반응하여 상기 톱에서 도구 반응 메카니즘을 작동시키도록; 그리고
    상기 도구의 사전 결정된 거리의 내에 있는 상기 몸체 부분의 위치에 반응하여 상기 톱에 있는 상기 도구 반응 메카니즘을 작동시키도록 추가로 구성되는, 테이블 톱.
14. 삭제
15. 제 8 항에 있어서,
    상기 스로트 플레이트는 상기 용량성 센서를 상기 도구로부터 격리시키기 위해 전기 절연체로 형성되는, 테이블 톱.

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