KR102432705B1 - 전동 공구 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동 공구(10)에 관한 것으로, 이러한 전동 공구(10)는 하우징(12), 상기 하우징(12) 내측에 위치하는 전기 모터(34), 상기 하우징(12)으로부터 돌출하는 작업 요소(22)로서, 상기 전기 모터(34)가 상기 작업 요소(22)에 회전 및/또는 편심 작업 운동(130, 132)을 가하기 위해 상기 작업 요소에 연결되는, 상기 작업 요소(22), 및 상기 전기 모터(34)의 작동을 위해 상기 전기 모터(34)에 전기 에너지를 제공하도록 된 2개 이상의 배터리 유닛들(36, 44)을 포함한다. 상기 배터리 유닛들 중 하나는 전동 공구(10)의 나머지 부분과는 별도로 제공되고 상기 전동 공구(100)의 나머지 부분에 해제 가능하게 부착 가능하고 전기적으로 접속 가능한 외부 배터리 유닛(36)이고, 상기 적어도 하나의 다른 배터리 유닛은 상기 하우징(38) 내측에 고정되게 위치하고 상기 전동 공구(10)의 나머지 부분에 전기적으로 접속되는 내부 배터리 유닛(44)인 것이 제안된다.

Description

전동 공구 장치{Electric Power Tool Arrangement}
본 발명은 전동 공구, 특히 예컨대 연마(polishing) 또는 샌딩(sanding) 공구와 같은 핸드-헬드(hand-held) 및/또는 핸드-가이드되는(hand-guided) 배터리 작동 전동 공구에 관한 것으로,
- 하우징,
- 하우징 내측에 위치하는 전기 모터,
- 하우징으로부터 돌출하는 작업 요소(working element)로서, 상기 전기 모터가 상기 작업 요소에 회전 및/또는 편심 작업 운동을 가하기 위해 상기 작업 요소에 연결되는, 상기 작업 요소, 및
- 상기 전기 모터의 작동을 위해 상기 전기 모터에 전기 에너지를 제공하도록 된 2개 이상의 배터리 유닛들을 포함한다.
상기 배터리 유닛들 중 하나는 상기 공구 하우징과는 별도로 제공되고 상기 전동 공구의 상기 전자 장치에 해제 가능하게(releasably) 부착 가능하고 전기적으로 연결 가능한 외부 배터리 유닛이고, 상기 적어도 하나의 다른 배터리 유닛은 상기 공구 하우징 내측에 고정되게 위치하고 상기 전동 공구의 전자 장치에 전기적으로 접속되는 내부 배터리 유닛이다.
상기 전동 공구 장치는 상기 공구 하우징과는 별도로 제공되고 상기 공구 하우징에 해제 가능하게 부착 가능하고 상기 외부 배터리 유닛 대신에 상기 전동 공구의 상기 전자 장치에 전기적으로 연결될 수 있는 전압 변환기 유닛을 더 포함하고, 상기 전압 변환기 유닛은 주 전원 공급 장치에 연결되고 상기 주 전원 공급 장치에 의해 제공되는 주 전압을 적어도 하나의 내부 배터리 유닛의 배터리 전압으로 변환하도록 되어 있다.
전술한 종류의 전동 공구 장치는 US 2005/ 280 393 A1에 공지되어 있다. 유사한 전동 공구 장치는 WO 2013/ 137 422 A2에 공지되어 있다.
2개의 별도의 배터리 유닛들을 포함하는 핸드-헬드 및/또는 핸드-가이드되는(hand-guided) 전동 공구들이 종래 기술에 알려져 있다. 예를 들면, WO2014/119133A1은 하우징, 전기 모터 및 전동 공구(power tool)의 하우징에 외부적으로 부착되는 2개의 외부 배터리 유닛들을 포함하는 오비탈 샌더(orbital sander)를 기술한다. 아이디어는 전기 모터 작동을 위해 더 높은 전압을 얻기 위해 2개의 더 저렴한 저전압 배터리 유닛들을 사용하고 그것들을 직렬로 연결하는 것이다. 예를 들면, 36V의 작동 전압을 갖는 전기 모터는 그것들의 직렬로 결합된 경우 각각 18V의 전압을 갖는 2개의 더 저렴한 배터리 유닛에 의해 전력을 공급받을 수 있다.
한편으로, 종래의 핸드 헬드 및/또는 핸드 가이드 전동 공구에서, 최근의 기술 개발은 전동 공구의 기계 및 전기 구성요소들의 치수가 점점 작아지고 효율이 높아졌다. 전동 공구의 구성요소들은 예를 들면 전기 모터, 전기 제어 유닛 및 기어 장치를 포함한다. 이들 구성요소의 보다 높은 효율은 폐열을 제거하고 구성요소들을 냉각시키기 위해 더 적은 및/또는 더 작은 구성요소를 요구하는 폐열을 줄인다. 한편, 인체 공학적, 편리하고 안전한 취급 및/또는 사용자에 의한 전동 공구의 사용을 가능하게 하기 위해 특정 최소 크기의 하우징이 필요하기 때문에 전동 공구 하우징의 크기를 과도하게 줄일 수 없다. 이로 인해 현대식 전동 공구 하우징에 사용되지 않은 공간이 늘어난다.
그러므로 본 발명의 목적은 전술한 결함을 극복하고 전동 공구의 하우징에서 사용되지 않은 공간의 효율적인 사용을 위한 진보된 전동 공구 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 청구항 1의 특징들을 포함하는 전동 공구 장치가 제안된다. 특히, 상기 식별된 종류의 전동 공구 장치에서, 상기 공구 하우징으로의 상기 전압 변환기 유닛의 부착 및 상기 전동 공구의 상기 전자 장치로의 상기 전압 변환기 유닛의 전기적 접촉 후, 상기 전압 변환기 유닛은 상기 전기 모터의 작동동안 상기 전기 모터에 전기 에너지를 제공하고, 상기 전압 변환기 유닛은 상기 적어도 하나의 내부 배터리 유닛을 재충전하도록 된 것이 제안된다.
본 발명에 따른 전동 공구 장치는 적어도 하나의 추가 내부 배터리를 위해 종래의 배터리로 작동되는 전동 공구들에서 이전에 사용되지 않은 공간을 사용하며, 이는 더 긴 시간 동안 전기 모터를 작동시키기 위해 추가적인 전기 에너지를 제공할 수 있다. 배터리를 재충전하지 않고 전동 공구들을 사용하는 기간은 연마 또는 샌딩 공구들과 같은 배터리로 작동되는 전동 공구의 중요한 인자인데, 이는 그것들이 전동 공구의 의도된 사용 중에 원하는 작업을 달성하기 위해 비교적 많은 양의 전력(고전류들)을 요구하기 때문이다. 그러므로 적어도 하나의 추가 내부 배터리 유닛은 배터리들의 2개의 충전 사이클 사이에서 전동 공구의 더 긴 시간의 연속 사용을 제공하고 장기간에 걸쳐 원하는 다소 높은 전류를 제공하는 전동 공구의 작동을 제공할 것이다. 이것은 도구의 유용성을 크게 향상시킨다.
단순히 더 큰 외부 배터리 유닛을 제공하고 더 큰 외부 배터리 유닛으로 전동 공구의 하우징의 사용되지 않은 공간을 채우면 너무 크고 무겁게 외부 배터리 유닛들이 만들어져서 전동 공구의 하우징에서 추출하고, 외부 충전기로 재충전하며, 하우징에 다시 삽입하는 동안 사용자가 다루기가 어렵다. 더욱이, 종래의 소형 외부 배터리 유닛은 더 이상 사용될 수 없고, 새로운 대형 배터리 유닛들은 전동 공구 또는 배터리 제조사에 의해 개발 및 제조되어야 하고, 필요할 때 전동 공구 내로의 삽입을 위해 전동 공구의 사용자에 의해 현장에서 구매 및 저장되어야 할 것이다.
이에 반하여, 본 발명은 사용자가 유사하거나 다른 배터리로 작동하는 전동 공구들을 위해 이전에 사용되었던 종래의 더 작은 외부 배터리 유닛들 사용할 수 있게 한다. 사용자는 이미 가지고 있는 외부 배터리 유닛들을 계속 사용할 수 있다. 동시에, 하우징에서의 사용되지 않는 공간은 적어도 하나의 추가 내부 배터리 유닛에 의해 현명하고 효율적으로 사용된다.
외부 배터리 유닛은 하우징의 외부 표면에 부착될 수 있고 하우징의 외부 표면에 제공된 접촉 요소에 의해 전동 공구의 전자 장치와 전기적으로 접촉될 수 있다. 외부 배터리 유닛을 부착 및 접촉시키는 다른 방법도 고려될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 하우징은 외부로부터 접근 가능하고 외부 배터리 유닛의 적어도 일부를 수용하도록 된 리셉터클(receptacle)을 포함하는 것이 제안된다. 바람직하게, 리셉터클의 형태 및 치수는 외부 배터리 유닛의 삽입될 부분의 형태 및 치수에 맞게 된다. 리셉터클에 삽입되지 않은 외부 배터리 유닛의 부분은 바람직하게는 삽입될 부분에 대해 형태 및/또는 치수가 변한다. 외부 배터리 유닛의 삽입되지 않을 부분은 리셉터클의 삽입 개구를 둘러싸는 공구 하우징의 형태 및 치수를 다시 차지(resume)함으로써, 공구 하우징과 외부 배터리 유닛의 삽입되지 않을 부분 사이에 실질적으로 연속적인 전이를 제공하여 전동 공구의 만족스러운 외관을 생기게 하는 것이 특히 바람직하다.
리셉터클은 바람직하게는 뒤쪽으로 향하는 삽입 개구가 있는 전동 공구의 하우징의 뒤 부분(rear part) 상에 제공된다. 리셉터클의 길이 방향 연장부는 바람직하게는 공구 하우징의 길이 방향 연장부에 평행하게 연장한다. 외부 배터리 유닛의 더 큰 부분이 리셉터클에 삽입되는 반면, 외부 배터리 유닛의 더 작은 부분은 삽입되지 않고 외부에서 보이는 상태로 유지되는 것이 제안된다. 또한, 리셉터클 및 외부 배터리 유닛에는 리셉터클의 삽입 개구 내로의 외부 배터리 유닛의 도입 및/또는 리셉터클로의 및 리셉터클로부터의 외부 배터리 유닛의 삽입 및 추출을 용이하게 하기 위해 서로 협력하는 각각의 안내 수단이 제공되는 것이 또한 제안된다. 리셉터클과 외부 배터리 유닛에는 또한 배터리 유닛의 하나의 특정 배향으로만 외부 배터리 유닛의 삽입 개구로의 도입 및 리셉터클로의 삽입을 허용하기 위해 서로 협력하는 대응하는 코딩 요소들이 제공될 수 있다. 이는 전동 공구와의 외부 배터리 유닛의 안전하고 확실한 부착 및 접촉을 제공한다. 외부 배터리 유닛은 리셉터클로의 외부 배터리 유닛의 삽입 전, 삽입 동안 또는 삽입 후 전동 공구의 각각의 접촉 요소들과 전기적으로 접촉될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 리셉터클이 외부 배터리 유닛의 적어도 일부를 리셉터클에 삽입한 후에 외부 배터리 유닛을 공구 하우징에 해제 가능하게 부착하기 위한 체결 요소들을 포함하고, 그러한 리셉터클이 또한 외부 배터리 유닛의 적어도 일부의 리셉터클로의 삽입 전, 삽입 동안 또는 삽입 후 전동 공구의 전자 장치에 외부 배터리 유닛을 전기적으로 접촉시키기 위한 전기 접촉 요소들을 포함하는 것이 제안된다.
외부 배터리 유닛에는 적어도 삽입 공정의 종료 동안 리셉터클의 체결 요소들과 협력하도록 되어 있고, 이에 따라 외부 배터리 유닛을 리셉터클에서 유지 및 고정시키며 전동 공구의 의도된 사용 동안에 배터리 유닛이 리셉터클로부터 의도하지 않게 빠지는 것을 방지하는 대응하는 체결 요소가 제공된다. 리셉터클과 외부 배터리 유닛의 체결 요소들은 오목부들 또는 홀들과 협력하는 탄력 있는 후크들로서; 강자성 요소들과 협력하는 자기 요소들로서; 바요넷 체결 장치의 구성 요소들로서; 또는 임의의 다른 방식으로 구현될 수 있다.
외부 배터리 유닛에는 또한 적어도 외부 배터리 유닛과 전동 공구의 전자 장치들의 전기적 접촉을 위한 삽입 프로세스의 종료 동안에 리셉터클의 전기 접촉 요소들과 협력하도록 된 대응하는 전기 접촉 요소들이 제공된다. 리셉터클과 외부 배터리 유닛의 접촉 요소들은 플러그 및 소켓 장치로서; 삽입 방향을 따라서 리셉터클의 측벽들 상에서 연장하는 전도성 트랙들과 협력하는 탄력 있는 전기 접점들로서; 리셉터클의 바닥 벽에 위치하는 다른 전기 접점들과 협력하는 탄력 있는 전기 접점들로서; 또는 임의이 다른 방식으로 구현될 수 있다.
전기 접점 요소들이 외부 배터리 유닛의 적어도 일부를 리셉터클에 완전히 삽입할 때 외부 배터리 유닛과 전동 공구의 전자 장치 사이에 전기 접점을 자동으로 설정하도록 되는 것이 특히 바람직하다. 체결 요소들이 외부 배터리 유닛의 적어도 일부가 리셉터클에 완전히 삽입되면 서로 자동으로 상호 작용하도록 되는 것이 또한 바람직하다. 이는 외부 배터리 유닛이 단일 삽입 행위시 전동 공구에 해제 가능하게 부착되고 전기적으로 접속될 수 있다는 장점을 가진다. 전동 공구에 외부 배터리 유닛을 해제 가능하게 부착하고/부착하거나 전기적으로 접촉시키기 위해 어떠한 추가적인 행위도 요구되지 않는다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전동 공구 부분으로의 외부 배터리 유닛의 부착 및 전기적 접촉 후 모든 배터리 유닛들(내부 및 외부)은 전동 공구의 의도된 사용 중에 전기 모터의 작동을 위해 전기 모터에 전기 에너지를 동시에 제공하도록 된다. 바람직하게, 모든 배터리 유닛들은 동일한 전압, 특히 전기 모터의 작동 전압에 대응하는 동일한 전압을 가진다. 따라서, 전기 모터를 작동시키기 위해 이용 가능한 총 전류가 각 배터리 유닛의 전류의 총 합이도록 외부 및 내부 배터리 유닛들과 전기 모터는 바람직하게 서로 병렬로 연결된다. 다시 말하면, 외부 및 내부 배터리 유닛은 그것들이 각각의 배터리 유닛의 전압에 대응하는 총 전압을 갖고 각각의 배터리 유닛의 전류들의 총합에 대응하는 전류를 제공하는 단일 배터리 유닛인 것처럼 작용한다.
본 발명은 전동 공구가 연마기(polisher) 또는 샌더(sander), 특히 각도 연마기 또는 샌더로서 구현되는 경우에 특히 유리하다. 그러한 경우에 작업 요소는 보통 회전 및/또는 궤도 작업 운동을 수행하는 백킹 패드(backing pad)이다. 바람직하게, 그러한 백킹 패드는 원 형태를 가지고 순수하게 회전하는 랜덤 궤도 또는 로토(roto)-궤도(기어 구동된) 작업 운동을 수행한다. 시트형 연마 또는 샌딩 부재(sheet-like polishing or sanding member)가 백킹 패드의 바닥 표면에 해제 가능한 방식으로 부착되고, 이는 바람직하게는 후크-앤-루프 패스너(hook-and-loop fastener)(Velcro
Figure 112020067158137-pat00001
) 장치에 의해 행해진다. 이를 위해, 백킹 패드의 바닥 표면에는 Velcro
Figure 112020067158137-pat00002
-재료의 제1 층이 제공될 수 있다. 시트형 연마 부재는 스폰지 또는 폼 패드(foam pad), 양(lamb) 또는 합성 울(synthetic wool)의 시트, 마이크로섬유의 시트 등을 포함한다. 시트형 샌딩 부재는 연마 그릿(abrasive grit)들이 부착된 종이 또는 직물의 시트 등을 포함한다. 시트형 연마 또는 샌딩 부재의 상면에는 Velcro
Figure 112020067158137-pat00003
-재료의 제2 층이 제공될 수 있다.
연마기들 또는 샌더들은 보통 사용자에 의해 양손으로 파지되므로, 상당히 큰 하우징을 가지고, 이는 연마기 또는 샌더의 적절한 사용성에 영향을 주지 않으면서 크기를 두드러지게 줄일 수 없다. 보통, 사용자는 첫 번째 손으로, 하우징의 뒤 부분을 파지하고, 이 경우 아마도 연마기 또는 샌더의 온/오프 스위치는 그러한 손의 집게 손가락 또는 손바닥에 의해 작동되고, 연마기 또는 샌더의 속력을 조정하기 위한 전위차계 또는 회전 스위치는 그러한 손의 손가락 또는 엄지 손가락으로 작동된다. 보통, 사용자는 백킹 패드 및 이에 부착된 시트형 연마 또는 샌딩 부재 상에 충분한 작동 압력을 가하기 위해 백킹 패드 위의 하우징의 전방 부분에 두 번째 손을 놓는다. 압력의 방향은 바람직하게는 백킹 패드의 연장부에 대해 직각을 이루고 백킹 패드의 회전 축에 대해 평행하다. 연마기 또는 샌더의 양호한 사용성을 위해서는 하우징을 잡는 두 손 사이, 따라서 하우징의 후면 부분과 전면 부분 사이에 일정한 거리가 필요하다. 그러므로 현대의 연마기들 또는 샌더들은 하우징 내에 특히 넓은 미사용 공간을 가지며, 본 발명에 따르면 이는 내부에 적어도 하나의 추가 내부 배터리 유닛을 배치하는 데 현명하게 사용된다.
전기 모터와 작업 요소 사이의 연결은 직접적일 수 있으며, 여기서 모터 샤프트는 모터의 속력으로 회전하는 작업 요소에 직접 결합된다. 대안적으로, 그러한 연결은 모터 샤프트와 작동 요소가 연결되는 구동 샤프트 사이에 기능적으로 위치한 특정 구성 요소들과 간접적으로 이루어질 수 있다. 그러한 구성 요소들은 클러치, 과부하 보호(전동 공구의 의도된 사용 중에 작업 요소에 가해지는 힘/부하가 특정 값을 초과하는 경우 구동 축에 대한 모터 샤프트의 자유 회전을 허용하는), 평행한 베벨(bevel) 또는 유성 기어 장치, 작업 요소가 임의의 궤도 작업 운동을 수행하게 하는 편심 요소 등을 포함할 수 있다. 바람직하게, 전기 모터와 작업 요소 사이의 연결은 간접적이고 기계적 및/또는 자기 유형의 것이다. 특히, 기계적 기어 장치 및/또는 자기 기어 장치가 전기 모터와 작업 요소 사이의 연결에서 기능적으로 위치되는 것이 제안된다.
전동 공구는 배터리 유닛들에서 발생하는 전기 에너지뿐만 아니라 주 전원 공급 장치에서 발생하는 전기 에너지로도 작동할 수 있다. 이는 전동 공구가 거의 무한한 시간 동안 작동될 수 있다는 이점을 가진다. 외부 배터리 유닛 대신 전압 변환기 유닛을 사용하는 것은 충분한 주 전원 공급 장치 소켓들이 있는 장소들과 예를 들면 큰 보트 또는 비행기 선체(hull)들과 같은 큰 표면들이 작동해야 하는 상황들 또는 예를 들면 엔진 보닛, 트렁크 뚜껑(lid), 지붕 또는 문들과 같은 차체의 큰 표면들에서 특히 유리하다. 전압 변환기 유닛을 사용하는 동안, 제거된 외부 배터리 유닛은 예를 들면 외부 배터리 충전기에서 재충전될 수 있다.
바람직하게, 전압 변환기 유닛의 적어도 일부가 리셉터클에 삽입될 수 있고, 하우징에 해제 가능하게 부착되고 전동 공구와 전기적으로 접촉될 수 있도록 전압 변환기 유닛의 형태 및 치수는 리셉터클의 형태 및 치수에 맞추어진다. 리셉터클에 삽입되지 않은 전압 변환기 유닛의 부분은 바람직하게는 삽입될 부분에 대해 형태 및/또는 치수가 변한다. 전압 변환기 유닛의 삽입되지 않을 부분은 리셉터클의 삽입 개구를 둘러싸는 공구 하우징의 형태 및 치수를 다시 차지함으로써, 공구 하우징과 전압 변환기의 삽입되지 않을 부분 사이에서 실질적으로 연속적인 전이를 제공하는 것이 특히 바람직하다.
리셉터클 및 전압 변환기 유닛에는 리셉터클의 삽입 개구 내로의 전압 변환기 유닛의 도입 및/또는 전압 변환기 유닛의 리셉터클로의 삽입 및 리셉터클로부터의 추출을 용이하게 하기 위해 서로 협력하는 각각의 안내 수단이 제공되는 것이 제안된다. 리셉터클과 전압 변환기 유닛에는 또한 전압 변환기 유닛을 삽입 개구로의 도입하는 것과 하나의 특수한 배향으로만 리셉터클 내로 삽입하는 것을 허용하기 위해 서로 협력하는 대응하는 코딩 요소들이 제공될 수 있다. 전압 변환기 유닛은 전압 변환기 유닛의 리셉터클로의 삽입 전, 삽입 동안 또는 삽입 후의 전동 공구의 각각의 접촉 요소들과 전기적으로 접촉될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 리셉터클이 전압 변환기 유닛의 적어도 일부를 리셉터클에 삽입한 후 전압 변환기 유닛을 공구 하우징에 해제 가능하게 부착하기 위한 체결 요소들을 포함하고, 리셉터클 내로 전압 변환기 유닛의 적어도 일부를 삽입한 후 전압 변환기 유닛을 전동 공구의 전자 장치에 전기적으로 접촉하기 위한 전기 접점 요소들을 리셉터클이 더 포함하는 것이 제안된다. 외부 배터리 유닛과 전압 변환기 유닛의 해제 가능한 부착을 위해 리셉터클의 동일한 체결 요소들이 사용되는 것과 외부 배터리 유닛과 전압 변환기 유닛을 전동 공구의 전자 장치에 전기적으로 접촉시키기 위해 리셉터클의 동일한 전기 접점들이 사용되는 것이 제안된다.
전압 변환기 유닛에는 적어도 리셉터클에서 전압 변환기 유닛을 유지 및 고정하고 전압 변환기 유닛이 리셉터클로부터 의도하지 않게 떨어지는 것을 방지하기 위해 삽입 프로세스의 종료 동안에 리셉터클의 체결 요소들과 협력하도록 된 대응하는 체결 요소들이 제공된다. 리셉터클의 체결 요소들과 전압 변환기 유닛은 오목부들 또는 홀들로서; 강자성 요소들과 협력하는 자기 요소들로서; 바요넷 체결 장치의 구성요소들로서; 또는 임의의 다른 방식으로 구현될 수 있다.
전압 변환기 유닛에는 또한 적어도 전동 공구의 전자 장치와 전압 변환기 유닛을 전기적으로 접촉시키기 위한 삽입 프로세스의 종료 동안 리셉터클의 전기 접점 요소들과 협력하도록 된 대응하는 전기 접점 요소들이 제공된다. 리셉터클과 전압 변환기 유닛의 접촉 요소들은 플러그 및 소켓 장치로서; 삽입 방향을 따라 리셉터클의 측벽들 상에서 연장하는 전도성 트랙들과 협력하는 탄력 있는 전기 접점들로서; 리셉터클의 바닥 벽에 위치하는 전기 접점들과 협력하는 탄력 있는 전기 접점들로서; 또는 임의의 다른 방식으로 구현될 수 있다.
전기 접점 요소들이 전압 변환기 유닛의 적어도 일부를 리셉터클에 완전히 삽입할 때 전압 변환기 유닛과 전동 공구의 전자 장치 사이에 전기 접점을 자동으로 확립하도록 되는 것이 특히 바람직하다. 전압 변환기 유닛의 적어도 일부를 리셉터클 내로 완전히 삽입시 체결 요소들이 서로 자동으로 상호 작용하도록 되는 것이 더 바람직하다. 이는 전압 변환기 유닛이 단일 삽입 행위에서 공구 하우징에 해제 가능하게 부착되고 전동 공구의 전자 장치에 전기적으로 접속될 수 있다는 장점을 가진다. 전동 공구에 전압 변환기 유닛을 해제 가능하게 부착하고/부착하거나 전기적으로 접촉시키기 위한 어떠한 추가 행위도 요구되지 않는다.
상기 전동 공구(10)로의 상기 전압 변환기 유닛(102)의 부착 및 전기적 접촉 후, 전동 공구의 전기 모터는 전압 변환기 유닛으로부터 생성되는 전기 에너지로 작동된다. 이는 내부 배터리 유닛의 재충전과 동시에 실행될 수 있지만 반드시 그런 것은 아니다.
전압 변환기 유닛을 전동 공구에 부착하고 전기적으로 접촉시킨 후(그리고 분명히 전압 변환기 유닛의 주 전원 공급 장치로의 연결 후) 전압 변환기 유닛은 적어도 하나의 내부 배터리 유닛을 재충전하도록 되는 것이 제안된다. 이는 전동 공구가 내부 배터리 유닛을 재충전하기 위해 별도의 외부 배터리 충전기에 부착될 필요가 없다는 장점을 가진다. 내부 배터리 유닛은 바람직하게는 전압 변환기 유닛을 구비한 전동 공구의 의도된 사용 동안에 전동 공구로의 그것의 부착 및 전기 접속 후 전압 변환기 유닛에 의해 자동으로 재충전지만 반드시 그런 것은 아니다. 재충전 프로세스는 적절한 배터리 충전 관리 유닛에 의해 제어될 수 있다. 배터리 충전 관리 유닛은 바람직하게는 예를 들면 처리되는 적절한 소프트웨어를 구비한 마이크로컨트롤러에 의해 실현된, 전동 공구의 전자 장치에서 구현된다. 내부 배터리 유닛의 과충전 및 가능한 손상은 배터리 충전 관리 유닛에 의해 회피될 수 있다. 또한, 재충전 프로세스는 내부 배터리 유닛을 특히 부드럽게 하고 보호하여 내부 배터리 유닛의 긴 지속 수명을 보장하도록 제어되고 최적화될 수 있다.
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전동 공구로의 전압 변환기 유닛의 부착 및 전기 접촉 후 전압 변환기 유닛은 적어도 하나의 내부 배터리 유닛이 전기 모터에 어떠한 전기 에너지도 제공하지 않으면서 전기 모터의 작동을 위해 전기 모터에 전기 에너지를 독점적으로 제공하도록 되는 것이 또한 제안된다. 따라서, 전기 모터의 작동은 전압 변환기 유닛을 통해 독점적으로 이루어진다. 전압 변환기 유닛에 의해 독점적으로 전기 모터를 작동시키는 동안에 적어도 하나의 내부 배터리 유닛이 오직 재충전만된다. 완전히 충전된 후, 내부 배터리 유닛은 전기 모터의 작동을 위해 충전되지 않거나 전기 에너지를 공급하지 않는 유휴 상태(idle state)가 될 수 있다.
전동 공구에는 전압 변환기 유닛 또는 외부 배터리 유닛이 공구 하우징의 리셉터클에 삽입되었는지에 따라 다르게 작동되는 하나 이상의 스위칭 디바이스가 제공 될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 스위칭 디바이스는 전압 변환기 유닛의 삽입시에 열릴 수 있고 외부 배터리 유닛의 삽입시에 닫힐 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 스위칭 디바이스는 전압 변환기 유닛의 삽입시에 닫힐 수 있고 외부 배터리 유닛의 삽입시에 열릴 수 있다. 각각의 스위칭 디바이스는 기계 스위치, 자기 스위치 또는 전기 스위치 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 기계 스위치는 콘센트에 삽입될 때 전압 변환기 유닛 및/또는 외부 배터리 유닛의 기계적 부분에 의해 작동될 수 있다. 자기 스위치는 리셉터클에 삽입될 때 전압 변환기 유닛 및/또는 외부 배터리 유닛의 영구 자석 제조 부분에 의해 작동될 수 있다. 전기 스위치는 전압 변환기 유닛 및/또는 외부 배터리 유닛이 리셉터클에 삽입될 때 발생된 전기 제어 신호에 의해 작동될 수 있다. 스위치들은 예컨대, 트랜지스터 등과 같은 반도체 장치들로서 구현될 수 있다.
본 발명의 추가 특징들 및 장점들은 이후 첨부 도면을 참조하여 기술된다.
도 1은 제1 작동 상태에 있는 연마기의 형태로 되어 있는 본 발명에 따른 전동 공구의 부분 단면도.
도 2는 도 1의 전동 공구의 외부 배터리 유닛의 단면도.
도 3은 외부 배터리 유닛이 없는 도 1의 전동 공구의 부분 단면도.
도 4는 제2 작동 상태에 있는 도 1의 전동 공구의 부분 단면도.
도 5는 도 4의 전동 공구의 전압 변환기 유닛의 단면도.
도 6은 연마기의 형태로 되어 있는 본 발명에 따른 전동 공구 장치의 사시도.
도 7은 제1 작동 상태에 있는 도 1의 전동 공구의 개략 단면도.
도 8은 제2 작동 상태에 있는 도 4의 전동 공구의 개략 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 전동 공구를 작동하기 위한 방법을 나타내는 흐름도.
도 1은 전자 배터리 작동식 전동 공구, 특히 수동식 전동 공구, 예를 들어 연마기의 예를 도시한다. 도 1에서 연마기는 전체적으로 참조 부호 10으로 표시되어 있다. 다음의 설명은 도 1의 바람직한 실시 예, 즉 폴리 셔 (10), 그 구조 및 기능에 관한 것이다. 물론, 본 발명은 다른 모든 유형의 전기 배터리 작동 전동 공구, 예를 들어 샌더에 관한 것이다.
연마기(10)는 바람직하게는 단단한 플라스틱 재료로 만들어진 외부 공구 하우징 (12)을 포함한다. 공구 하우징 (12)의 적어도 일부는 플라스틱 이외의 다른 재료, 예를 들어 금속 또는 섬유 강화 재료로 제조 될 수 있다. 또한, 공구 하우징(12)의 일부는 탄성 재료, 예를 들어 연질 플라스틱 재료 또는 고무로 제조될 수 있거나, 사용자가 잡을 때 연마기(10)의 느낌 및 사용성을 향상시키기 위해 탄성 재료로 제조된 코팅 또는 삽입물(14)을 포함할 수 있다.
연마기(10)에는 사용자가 연마기(10)를 첫 번째 손(예를 들어 오른손잡이 사용자의 오른손)으로 잡을 수 있게 하는 손잡이를 형성하는 후면부(16) 및 사용자가 다른 손(예를 들어, 왼손)으로 위에서부터 연마기(10)에 압력을 가하는 것을 허용하는 상부 지지면을 형성하는 전면부(18)가 제공된다. 특히, 후면부(16) 및/또는 전면부(18)의 적어도 일부는 탄성 재료로 제조된 코팅 또는 삽입물(14)로 만들어 지거나 이를 포함할 수 있다. 또한, 연마기(10)는 연마기(10)의 속도를 제어하기 위해 공구 하우징 (12)으로부터 부분적으로 돌출되는 턴 스위치(turn switch)(20)를 포함할 수 있다. 턴 스위치(20)는 손잡이를 잡는 첫 번째 손의 손가락 또는 엄지로 사용자에 의해 조작될 수 있다. 턴 스위치(20)는 또한 연마기(10)를 턴 온 또는 턴 오프하는 역할을 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 별도의 누름 스위치(미도시)가 연마기(10)를 턴 온 또는 턴 오프하기 위해 공구 하우징(12)의 외부 표면 상에 제공될 수 있다.
연마기(10)는 또한 그것의 하부측 상의 공구 하우징(12)으로부터 돌출하는 작업 요소(22)를 포함한다. 연마기(10) 또는 샌더의 경우에, 작업 요소(22)는 바람직하게는 특히 원형 형태를 갖는 백킹 패드(backing pad)로서 구현된다. 백킹 패드(22)는 단단한 플라스틱 재료 및/또는 금속 및/또는 섬유 강화 재료로 만들어진 상부 지지층(24)을 포함한다. 상부 지지층(24)은 백킹 패드(22)의 상부 표면의 일부 또는 전체에 걸쳐 연장된다. 지지층(24)에는 백킹 패드(22)를 연마기(10)의 모터 샤프트에 직접 또는 간접적으로 부착하기 위한 연결 요소(미도시)가 내장될 수 있다. 백킹 패드(22)를 모터 샤프트에 직접 부착할 때, 백킹 패드(22)는 순전히 회전하는 작업 운동(130)을 수행한다(도 8 참조). 편심 요소 (21)가 연결 요소와 모터 샤프트 사이에 위치되면, 백킹 패드(22)는 궤도 작동 운동을 수행한다. 랜덤 궤도 작업 운동(132)을 수행하기 위해, 백킹 패드(22)는 자유롭게 회전 가능한 방식으로 구동 샤프트에 의해 편심 요소(21)에 부착되고, 백킹 패드(22)의 제1 회전축(및 구동 샤프트)과 편심 요소(21)의 제2 회전축(및 편심 요소(21)가 부착되는 모터 샤프트)은 서로 이격되어 있다.
연결 요소는 구동 샤프트 또는 편심 요소(21)의 돌출 요소를 수용하기에 적합한 오목한 요소(recessed element)를 포함할 수 있다(당 업계에 잘 알려져 있다; 예컨대 EP 2 669 044 A1 참조). 오목한 요소는 내부 나사산(thread)이 제공된 블라인드 홀(blind hole)로서 구현될 수 있다. 이를 위해, 모터 샤프트 또는 구동 샤프트의 돌출 요소에는 백킹 패드(22)를 나사로 부착하기 위한 대응하는 외부 나사산이 제공된다. 오목한 요소가 내부 나사산을 갖지 않는 경우, 회전 대칭이 없는 것이 바람직하다(EP 2 669 044 A1 참조). 이를 위해, 모터 샤프트 또는 구동 샤프트의 돌출 요소는 대응하는 비대칭 형태를 갖는다. 백킹 패드(22)는 나사에 의해 모터 샤프트 또는 구동 샤프트에 축 방향으로 부착되어 백킹 패드(22)의 중심 구멍을 통과하고 돌출 요소(모터 축 또는 구동축의)의 바닥에 위치하고 내부 나사산이 제공되는 블라인드 홀에 나사 결합된다. 대안적으로, 백킹 패드는 백킹 패드의 적어도 하나의 강자성 요소(또는 각각의 오목한 요소) 및 적어도 하나의 영구 자석과 돌출하는 요소 사이에 사이에 가해지는 자력에 의해 축 방향으로 모터 샤프트 또는 구동 샤프트에 부착된다(예를 들어 DE 299 23 017 U1 참조).
백킹 패드(22)는 지지층(24)의 바닥면에 부착된 댐핑 층(26)을 더 포함한다. 댐핑 층(26)은 탄성 재료, 예를 들어 연질 플라스틱 재료 또는 고무로 제조된다. 댐핑 층(26) 및/또는 지지 층(24)에는 연마기(10)의 작동 및 백킹 패드(22)의 회전 동안 작업 표면으로부터 먼지 함유 공기를 흡입하기 위한 구멍 및 채널이 제공될 수 있다. 지지층(24) 및 댐핑 층(26)은 상이한 플라스틱 재료의 공동 성형에 의해 얻어질 수 있다. 대안적으로, 층들(24, 26)은 별도의 제조 후에 함께 접착되거나 용접된다.
댐핑 층(26)의 바닥 표면에는 후크-앤-루프 패스너(hook-and-loop fastener)(Velcro
Figure 112020067158137-pat00004
)의 층으로서 구현될 수 있는 부착 층(28)이 제공된다. 부착 층(28)은 댐핑 층(26)에 접착, 용접 또는 성형될 수 있다. 시트형 연마 부재(30)는 부착 층(28)에 해제 가능하게 부착될 수 있다. 연마 부재(30)는 연마 스펀지 또는 폼(도시된 실시예에서와 같이), 양(lamb) 또는 합성 울 패드(wool pad), 마이크로 섬유 패드 등으로 구현될 수 있다. 연마 부재(30)의 상면에는 부착 층(28)과 상호 작용하기에 적합한 대응하는 부착 층(32)이 제공된다. 부착 층(32)은 또한 후크-앤-루프 패스너(Velcro
Figure 112020067158137-pat00005
)의 층으로서 구현될 수 있다. 전동 공구(10)가 샌더로서 구현되는 경우에, 시트형 샌딩 부재(sheet-like sanding member)(예컨대, 연마 그릿들이 부착된 종이 또는 직물의 시트 등)가 부착 층(28)에 해제 가능하게 부착될 수 있다.
연마기(10)는 또한 공구 하우징(12) 내측에 위치하는 전기 모터(34)를 포함한다. 모터(34)는 바람직하게는 전기적으로 정류된 브러시리스 모터(electrically commuted brushless moror)로서 실현된다. 전기 모터(34)는 공구 전자 장치의 일부를 이루는 모터 제어 유닛을 통해 작동 및 제어된다. 전기 모터(34)는 작업 요소(22)에 회전 및/또는 궤도 작업 운동을 가하기 위해 작업 요소(22)에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 전기 모터(34)를 작동 요소(22)에 직접 연결하는 경우, 모터 샤프트는 작동 요소(22)에 직접 결합되며, 이는 모터(34)의 속도로 회전한다. 전기 모터(34)를 작동 요소(22)에 간접적으로 연결하는 경우, 특정 구성 요소가 모터 샤프트와 작동 요소(22) 사이에 기능적으로 위치될 수 있다. 구성 요소들은 클러치, 과부하 보호(전동 공구(10)의 의도된 사용 동안 작업 요소(22)에 인가된 힘/부하가 일정한 값을 초과하는 경우, 작업 요소(22)가 부착되는 구동 샤프트에 대한 모터 샤프트의 자유로운 회전을 허용하는), 평행, 베벨 또는 유성 기어 장치, 편심 요소(21) 등을 포함할 수 있다. 기어 장치는 기계식 또는 자기식일 수 있다.
전술한 바와 같이, 전동 공구(10)는 배터리 작동식이다. 이를 위해, 연마기(10)는 그 작동을 위해 전기 모터(34)에 전기 에너지를 제공하도록 구성된 2개 이상의 개별 배터리 유닛을 갖는다. 배터리 유닛 중 하나는 공구 하우징(12)과는 별도로 제공되고 공구 하우징(12)에 분리 가능하게 부착 가능하고 전동 공구(10)의 전자 장치에 전기적으로 연결될 수 있는 외부 배터리 유닛(36)이다. 외부 배터리 유닛(36)은 외부 배터리 하우징(38) 및 배터리 하우징(38) 내부에 위치하는 적어도 하나의 배터리 셀(40)을 구비한다. 도시된 실시예에서, 외부 배터리 유닛(36)은 서로 병렬 또는 직렬로 결합되는 2개의 배터리 셀(40)들을 갖는다. 물론, 배터리 유닛(36)은 또한 3개 이상의 배터리 셀(40)들을 포함할 수 있다. 또한, 외부 배터리 유닛(36)에는 배터리 하우징(38) 내부에 제어 유닛(42)이 제공될 수 있으며, 이러한 제어 유닛(42)은 마이크로프로세서와 그러한 마이크로프로세서에 의한 실행용 소프트웨어를 포함할 수 있다.
배터리 셀(40)은 전동 공구의 엄격한 환경에서 사용하기에 적합한 임의의 유형의 1차(비-충전식, 일회용) 또는 2차(충전식) 배터리 셀일 수 있다. 배터리 셀(40)의 유형(예컨대, NiCd; Li-Ion)에 따라 각 배터리 셀은 1.2V와 3.7V 사이에 있는 전압을 가진다. 배터리 셀(40)들의 개수 및 그것들의 전기적 접속(직렬 또는 병렬)은 달성될 원하는 전압 및/또는 전류에 따라 달라진다.
적어도 하나의 다른 배터리 유닛은 전동 공구(10)의 공구 하우징(12) 내부에 고정되어 있고 전동 공구(10)의 전자 장치에 전기적으로 연결된 하나 이상의 내부 배터리 유닛(44)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 전동 공구(10)는 전기 모터(34) 위에 위치하는 하나의 내부 배터리 유닛(44)만을 포함한다. 물론, 외부 배터리 유닛(36)의 적어도 하나의 배터리 셀(40)이 도면들에 도시된 것보다 작거나 2개의 외부 배터리 셀(40) 중 좌측이 생략(및 내부 배터리 유닛(44)으로 교체된)된 경우에는 적어도 하나의 내부 배터리 유닛(44)이 예컨대 공구 손잡이를 형성하는 공구 하우징(12)의 후방 부분(16)에서와 같은 공구 하우징(12) 내의 임의의 다른 장소에 위치될 수도 있다. 그러한 경우 전기 모터(34), 내부 배터리 유닛(44) 및 외부 배터리 유닛(36)의 배터리 셀(40)이 동일한(수평인) 평면에서 본질적으로 위치될 것이다.
내부 배터리 유닛(44)은 공구 하우징(12)에 고정 부착되어 있고, 전동 공구(10)의 제조 동안 전동 공구(10)의 전자 장치에 전기적으로 접속되어 있으며, 그 후에 쉽게 제거될 수 없다. 본 발명에 따른 연마기(10)는 적어도 하나의 추가 내부 배터리 유닛(44)을 위해 종래의 배터리 작동 전동 공구에서 이전에 사용되지 않은 공간(45)을 사용하며, 이는 전기 모터(34)를 더 오랜 시간 동안 작동시키기 위한 추가 전기 에너지를 제공할 수 있다. 내부 배터리 유닛(44)은 외부 배터리 유닛(36)의 배터리 셀(40)과 다른 유형의 하나 이상의 배터리 셀을 가질 수 있다. 내부 배터리 유닛(44)의 배터리 셀들의 개수 및 이들의 전기적 접속(직렬 또는 병렬)은 달성될 원하는 전압 및/또는 전류에 따라 달라진다. 내부 배터리 유닛(44)의 배터리 셀들은 바람직하게는 2차(재충전 가능한) 배터리 셀들이다.
공구 하우징(12)은 전동 공구(10)의 후방 부분(16)에 리셉터클(46)을 포함하고, 리셉터클(46)은 외부 배터리 유닛(36)의 적어도 일부를 수용하도록 구성되는 것이 제안된다. 도시된 실시예에서, 리셉터클(46)은 공구 하우징(12)의 후방 단부를 나타내는 후방 수직 평면(48)으로부터 전동 공구(10)의 전방 부분(18)을 향해 연장된다. 외부 배터리 유닛(36)은 본질적으로 공구 하우징(12)의 길이 방향 연장부와 평행하게 달리는(running) 리셉터클(46)의 길이 방향 연장부에 본질적으로 평행하게 달리는 삽입 방향(62)으로 리셉터클(46)내에 삽입된다. 공구 하우징(12)의 길이 방향 연장부는 백킹 패드(22)의 회전축에 본질적으로 직각으로 연장된다. 리셉터클(46)은 수직 평면(48)에 놓일 수 있는 삽입 개구(50)를 통해 외측으로부터 접근 가능하다. 도시된 실시예에서, 외부 배터리 유닛(36)의 일부(52)만이 리셉터클(46)에 의해 수용되고, 배터리 유닛(36)의 나머지 부분(54)은 배터리 하우징(38)을 외측으로부터 볼 수 있는 상태로 리셉터클(46) 외부에 남아 있다. 물론, 전체 외부 배터리 유닛(36)이 리셉터클(46) 내에 삽입될 수 있도록 리셉터클(46) 및 배터리 하우징(38)의 형태 및 치수를 설계하는 것이 또한 가능하다.
바람직하게, 리셉터클(46)의 형태 및 치수는 외부 배터리 유닛(36)의 삽입 될 부분(52)의 형태 및 치수에 적합하다. 리셉터클(46)에 삽입되지 않은 외부 배터리 유닛(36)의 부분(54)은 바람직하게는 삽입될 부분(52)에 대해 형태 및/또는 치수가 변한다. 외부 배터리 유닛(36)의 삽입되지 않은 부분(54)의 삽입되지 않은 부분(54) 또는 배터리 하우징(38)이 각각의 삽입 개구(50)를 둘러싸는 전동 공구(10)의 공구 하우징(12)의 형태 및 치수를 다시 차지하는 것이 특히 바람직하다. 리셉터클(46)에 의해 공구 하우징(12)과 배터리 하우징(38) 사이에 실질적으로 연속적인 전이를 제공한다. 외부 배터리 유닛(36)의 삽입되지 않은 부분(54)은 전동 공구(10)의 후방 부분(16)의 일부를 형성할 수 있으며, 예를 들면 사용자가 그의 첫 번째(예컨대, 오른쪽) 손으로 파지할 수 있는 공구(10)의 손잡이를 제공한다.
리셉터클(46) 및 외부 배터리 유닛(36) 또는 그것의 외부 배터리 하우징(38)에는 각각 리셉터클(46)의 삽입 개구(50)로의 도입 및/또는 외부 배터리 유닛(36)의 삽입 및 추출을 용이하게 하기 위해 서로 협력하는, 대응하는 협력 안내 수단이 제공되는 것이 생각될 수 있다. 리셉터클(46) 및 외부 배터리 유닛(36)에는 또한 삽입 개구(50)로의 외부 배터리 유닛(36)의 도입과 하나의 특정 배향으로만 리셉터클(46) 내로 삽입하는 것을 허용하기 위해 서로 협력하는 대응하는 코딩(coding) 요소들이 제공될 수 있다.
삽입된 외부 배터리 유닛(36)을 공구 하우징(12)에 대하여 보유 및 고정시키고, 그것이 의도적이지 않게 리셉터클(46)로부터 떨어지는 것을 방지하기 위해 리셉터클(46) 및/또는 외부 배터리 유닛(36)이 외부 배터리 유닛(36)을 공구 하우징(12)에 해제 가능하게 부착하기 위해 대응하는 협력하는 체결 요소(60)(도 3 참조)를 포함하는 것이 또한 제안된다. 도시된 실시예에서 리셉터클(46)의 체결 요소(60)들은 리셉터클(46)의 내부 표면에 제공된 탄력 있는 후크로서 구현된다. 그러한 경우 외부 배터리 유닛(36)의 체결 요소들은 배터리 하우징(38)의 외부 표면에 제공된 오목부(recess)들 또는 홀(hole)(미도시)들로서 구현될 수 있다. 배터리 유닛(36)이 리셉터클(46) 내로 완전히 삽입되면, 탄력 있는 후크(60)들은 대응하는 오목부들 또는 홀들 내로 연장된다.
분명히, 배터리 하우징(38)에는 탄력 있는 후크들 및 대응하는 오목부들 및 홀들을 구비한 리셉터클(46)의 내부 표면이 제공되는 것이 가능하다. 외부 배터리 유닛(36)의 탄력 있는 후크들은 배터리 유닛의 삽입될 부분(52)이 리셉터클(46) 내로 완전히 삽입될 때 전동 공구(10)의 사용자에 의해 그것들이 외부에서 접근 가능하고 작동될 수 있는 방식으로 배터리 하우징(38)에 위치될 수 있다. 이러한 식으로 체결 요소들은 리셉터클(46)로부터 외부 배터리 유닛(36)을 빠르고 쉽게 제거할 수 있도록 사용자에 의해 쉽게 잠금 해제될 수 있다. 물론, 협력하는 체결 요소(60)들이, 예를 들면 강자성 요소들과 협력하는 자성 요소들 또는 바요넷 체결 장치(bayonet fastening arrangement)의 구성요소들로서 구현될 수 있는 다른 많은 가능성이 존재한다.
외부 배터리 유닛(36)은 외부 배터리 유닛(36)의 리셉터클(46)로의 삽입 전, 삽입 동안 또는 삽입 후 전동 공구(10)의 각각의 전기 접촉 요소(56)들과 전기적으로 접촉될 수 있다. 이를 위해, 외부 배터리 유닛(36)은 적어도 삽입 프로세스의 종료 동안 리셉터클(46)의 전기 접촉 요소(56)들과 협력하도록 된 대응하는 전기 접촉 요소(58)들을 구비함으로써 외부 배터리 유닛(36)을 전동 공구(10)의 전자 장치와 전기적으로 접촉시킨다. 리셉터클(46)과 외부 배터리 유닛(36)의 접촉 요소들(56, 58)은 플러그 및 소켓 장치(도면들에 도시된 것과 같은)로서; 삽입 방향(63)을 따라 리셉터클(46)의 내부 측 벽들에서 연장하는 전도성 트랙들과 협력하는 탄력 있는 전기 접점들로서; 리셉터클(46)의 바닥 벽에 위치하는 전기 접접들과 협력하는 탄력 있는 전기 접점들로서; 또는 임의의 다른 방식으로 구현될 수 있다.
바람직하게는, 전기 접촉 요소들(56, 58)은 외부 배터리 유닛(36)의 삽입될 부분(52)을 리셉터클(46)에 완전히 삽입할 때 외부 배터리 유닛(36)과 전동 공구(10)의 전자 장치 사이에 전기 접점을 자동으로 확립하도록 된다. 외부 배터리 유닛(36) 및 리셉터클(46)의 대응하는 체결 요소(60)들은 외부 배터리 유닛(36)의 삽입될 부분(52)을 리셉터클(46)에 완전히 삽입할 때 서로 자동으로 협동하도록 되는 것이 또한 바람직하다. 이는 외부 배터리 유닛(36)이 단일 삽입 행위로 전동 공구(10)에 해제 가능하게 부착되고 전기적으로 연결될 수 있다는 장점을 갖는다. 외부 배터리 유닛(36)을 전동 공구(10)에 해제 가능하게 부착 및/또는 전기적으로 접촉시키기 위해 어떠한 추가의 조치도 요구되지 않는다.
설명된 배터리 작동 전동 공구(10)의 배터리 유닛(36, 44)은 임의의 원하는 방식으로, 특히 병렬 또는 직렬로 전기 모터(34)에 상호 연결되고 연결될 수 있다. 또한, 특정 배터리 유닛(36; 44)을 턴 온 또는 턴 오프하기 위해 및/또는 특정 배터리 유닛(36; 44)을 전기 모터(34)와 연결하기 위해 배터리 유닛들(36, 44) 및/또는 전기 모터(34) 사이에 스위칭 디바이스들(134, 136)이 제공될 수 있다(도 7 및 8 참조). 스위칭 디바이스들(134, 136) 각각은 하나 이상의 기계적, 전기적 또는 자기적 스위치들을 포함할 수 있다. 스위칭 디바이스들(134, 136) 및/또는 그것들의 스위치들은 반도체 디바이스들(예컨대, 트랜지스터, 사이리스터(thyristor) 등)로서 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 외부 배터리 유닛(36)을 전동 공구(10)에 부착 및 전기 접촉시킨 후, 전동 공구(10)의 모든 배터리 유닛들(36, 44)은 그것의 작동을 위해 전기 에너지를 전기 모터(34)에 동시에 제공하도록 된다. 바람직하게, 모든 배터리 유닛들(36, 44)은 특히 전기 모터(34)의 작동 전압에 대응하는 동일한 전압을 갖는다. 이는, 예를 들면 12V, 18V, 24V 또는 36V일 수 있다. 따라서 전기 모터(34)를 작동시키기 위한 이용 가능한 총 전류가 배터리 유닛들(36, 44) 각각의 전류들의 총 합이도록 전동 공구(10)의 외부 배터리 유닛(36) 및 내부 배터리 유닛(44)은 바람직하게는 서로 병렬로 연결된다.
도 6에 도시된 것처럼, 본 발명은 또한 외부 배터리 유닛(36) 및 적어도 하나의 내부 배터리 유닛(44)을 갖는 전술한 종류의 전동 공구(10)을 포함하는 전동 공구 장치(100)를 포함하고, 이 경우 전동 공구 장치(100)은 전동 공구(10)와는 별도로 제공되고 외부 배터리 유닛(36) 대신에 전동 공구(10)에 해제 가능하게 부착될 수 있고 전기적으로 접속 가능한 전압 변환기 유닛(102)을 더 포함한다. 전압 변환기 유닛(102)은 그것의 원위 단부에서 전기 케이블(104) 및 전기 플러그(106)에 의해 주 전원 공급 장치에 연결되도록 된다. 전압 변환기 유닛(102)은 주 전원 공급 장치에 의해 제공되는 주 전압(예컨대, 유럽에서 230 V, 50 Hz; 캐나다, 멕시코, 미국 및 기타 국가들에서의 120 V, 60 Hz)을 적어도 하나의 내부 배터리 유닛(36)의 더 낮은 전압(예컨대, 12V, 18V, 24V, 36V) 또는 전기 모터(34)의 작동 전압으로 변환하도록 된다.
따라서, 전동 공구(10)는 배터리 유닛(36, 44)으로부터 발생하는 전기 에너지뿐만 아니라 주 전력 공급 장치로부터 발생하는 전기 에너지에 의해서도 작동될 수 있다. 전압 변환기 유닛(102)를 사용하는 동안에 제거된 외부 배터리 유닛(36)은, 예를 들면 외부 배터리 충전기(charger)(미도시)에서 중천될 수 있다.
전압 변환기 유닛(102)은 바람직하게는 단단한 플라스틱 재료로 제조된 외부 하우징(108) 및 주 전압을 내부 배터리 유닛(36) 또는 전기 모터(34)의 전압으로 변환하기 위해 하우징(108) 내측에 위치하는 다수의 전자 구성요소들을 구비한다. 하우징(108)의 제1 부분(110)은 전동 공구(10)의 리셉터클(46) 내에 삽입되도록 된다. 전압 변환기 유닛(102)의 하우징(108)의 나머지 제2 부분(112)은 하우징(108)을 외측으로부터 볼 수 있게 리셉터클(46) 외부에 남아 있다. 물론, 전체 전압 변환기 유닛(102)(분명히 케이블(104)과 플러그(106)와는 별개로)이 리셉터클(46) 내로 삽입될 수 있도록 리셉터클(46)과 전압 변환기 하우징(108)의 형태 및 치수들을 설계하는 것이 또한 가능하다.
도 4 및 도 5에 따르면, 변환기 하우징(108) 내측에 위치한 전자 구성요소들은 전도성 경로(path)들(미도시) 및 그 위에 장착된 다수의 다른 전자 구성요소들을 갖는 인쇄 회로 기판(PCB)(114)을 포함할 수 있다. PCB(114)에 장착된 전자 구성요소들은, 예를 들면 변압기(electric transformer)의 코일(116)들; 하우징(108)의 외측으로부터 접근 가능한 안전 퓨즈(118); 변환된 전압 및/또는 전류를 정류하고 고조파를 감소시키기 위해 전자 필터 요소(120)들을 형성하는 저항들, 커패시터들, 인덕턴스들; 및 마이크로프로세서와 그러한 마이크로프로세서에 의한 실행용 소프트웨어를 포함할 수 있는 제어 유닛(미도시)을 포함한다. 전압 변환기 유닛(102)은 바람직하게는 ATEX 95 장비 지침(directive) 94/9/EC를 준수하도록 된다. 따라서, 전압 변환기 유닛(102)은 폭발 위험이 있는 환경에서 사용될 수 있는 안전 절연 변압기이다.
리셉터클(46)에 삽입되지 않은 전압 변환기 유닛(102)의 하우징(108)의 부분(112)은 바람직하게는 삽입될 부분(110)에 대해 형태 및/또는 치수가 변한다. 전압 변환기 유닛(102) 또는 그것의 하우징 (108)의 삽입되지 않은 부분(112)은 각각 리셉터클(46)의 삽입 개구(50)를 둘러싸는 공구 하우징(12)의 형태 및 치수를 다시 차지함으로써 사실상 공구 하우징(12)과 변환기 하우징(108)의 삽입되지 않은 부분(112) 사이의 연속적인 전이를 제공하는 것이 특히 바람직하다.
리셉터클(46)과 전압 변환기 유닛(102)에는 대응하는 안내 수단(guiding means)(미도시)이 제공될 수 있고, 이러한 안내 수단은 리셉터클(46)의 삽입 개구(50) 내로의 전압 변환기 유닛(102)의 도입 및/또는 전압 변환기 유닛(102)의 삽입 및 추출을 용이하게 하기 위해 서로 협력한다. 리셉터클(46) 및 전압 변환기 유닛(102)에는 또한 전압 변환기 유닛(102)의 삽입 개구(50) 내로의 도입 및 특정한 배향에서만 리셉터클(46) 내로의 삽입을 허용하기 위해 서로 협력하는 대응하는 코딩 요소들(미도시)이 제공될 수 있다. 전압 변환기 유닛(102)의 삽입 후 그것은 공구 하우징(12)에 해제 가능하게 부착되고 전동 공구(10)의 전자 장치와 전기적으로 접촉된다. 전압 변환기 유닛(102)은 리셉터클(46) 내로 전압 변환기 유닛(102)의 삽입될 부분(110)을 완전히 삽입한 후 전동 공구(10)의 각각의 접촉 요소(56)들과 자동으로 접촉하게 되는 접촉 요소(122)들을 가진다.
리셉터클(46)의 접촉 요소들(56, 122) 및 전압 변환기 유닛(102)은 플러그 및 소켓 장치(arrangement)로서 구현된다. 대안적으로, 리셉터클(46)의 접촉 요소들(56, 122)과 전압 변환기 유닛(102)은 삽입 방향(62)을 따라 리셉터클(46)의 측벽들 상에서 연장하는 전도성 트랙들과 협력하는 탄력 있는 전기 접점들로서; 리셉터클(46)의 바닥 벽에 위치하는 전기 접점들과 협력하는 탄력 있는 전기 접점들로서; 또는 임의의 다른 방식으로 구현될 수 있다.
리셉터클(46)에서 전압 변환기 유닛(102)을 유지 및 고정하기 위해, 전압 변환기 유닛(102)은 리셉터클(46)의 체결 요소(60)들에 대응하는 체결 요소들을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 전압 변환기 유닛(102)의 체결 요소들은 전압 변환기 유닛(102)의 삽입될 부분(110)을 리셉터클(46)에 완전히 삽입할 때 탄력 있는 후크(60)가 들어가는 오목부들 또는 홀들로서 구현될 수 있다. 대안적으로, 리셉터클(46) 및 전압 변환기 유닛(102)의 체결 요소(60)들은 강자성 요소들과 협력하는 자기 요소들로서; 바요넷 체결 장치의 구성요소들로서; 또는 임의의 다른 방식으로 구현될 수 있다.
배터리 작동식 전동 공구(10)의 개략적인 단면도가 도 7 및 도 8에 도시되고, 도 7에서는 외부 배터리 유닛(36)이 리셉터클(46) 내로 삽입되고(전동 공구(10)의 제1 작동 상태) 도 8에서는 전압 변환기 유닛(102)이 리셉터클(46) 내로 삽입된다(전동 공구(10)의 제2 작동 상태). 전동 공구(10)는 전기 모터(34)와 백킹 패드(22) 사이에 기능적으로 위치하는 베벨 기어 장치(124)를 포함하는 각도 연마기(angular polisher)로서 구현된다. 기어 장치(124)는 기계적 기어 장치 또는 자기 기어 장치로서 구현될 수 있다. 베벨 기어 장치(124)는 모터 샤프트(126)의 회전을 구동 샤프트(128)의 회전으로 변환시킨다. 이 실시예에서, 모터 샤프트(126)의 회전축과 구동 샤프트(128)의 회전축 사이의 각도(α)는 90°이다. 물론, 각도(α)는 예를 들면 91°와 105°사이와 같이 90°보다 클 수 있고, 특히 98°이다.
도시된 실시예들에서, 백킹 패드(22)는 구동 샤프트(128)에 직접 부착되고, 따라서 순수하게 회전하는 작업 운동(130)을 수행한다. 하지만, 베벨 기어 장치(124)와 백킹 패드(22) 사이에 편심 요소(도시되지는 않지만 관련 분야에 잘 알려져 있음)가 위치되어 연마기(10)의 작동시 백킹 패드(22)의 랜덤 궤도 작동 운동(132)을 초래할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 예컨대 유성 기어 장치와 같은 동축 기어 장치(미도시)가 베벨 기어 장치(124)와 백킹 패드(22) 사이에 위치하여 백킹 패드(22)의 로토-오비탈(roto-orbital)(또는 기어 구동된) 작업 운동(working movement)을 초래할 수 있다.
전동 공구(10)로의 전압 변환기 유닛(102)의 부착 및 전기 접촉 후, 적어도 하나의 내부 배터리 유닛(44)이 바람직하게 전기 모터(34)에 어떠한 전기 에너지도 제공하지 않으면서 전기 모터(34)의 작동 동안 전기 모터(34)에 전압 변환기 유닛(102)이 전기 에너지를 제공하도록 되는 것이 제안된다.
전압 변환기 유닛(102)의 전동 공구(10)에의 부착 및 전기 접촉 후, 전압 변환기 유닛(102)이 적어도 하나의 내부 배터리 유닛(44)을 재충전하게 되는 것이 또한 제안된다. 내부 배터리 유닛(44)은 가능하게는 전동 공구(10)의 의도된 사용 동안에, 전동 공구(10)로의 전압 변환기 유닛(102)의 부착 및 전기 접촉 후 전압 변환기 유닛(102)에 의해 자동으로 재충전된다. 재충전 프로세스는 적절한 배터리 충전 관리 유닛에 의해 제어될 수 있다. 배터리 충전 관리 유닛은 예를 들면 적절한 소프트웨어가 마이크로컨트롤러에 의해 처리되는 마이크로컨트롤러에 의해 전동 공구(10)의 전자 장치에서 바람직하게 구현된다. 내부 배터리 유닛(44)의 과충전 및 가능한 손상은 배터리 충전 관리 유닛에 의해 회피될 수 있다. 또한, 재충전 프로세스는 내부 배터리 유닛(44)을 특히 부드럽게(gentle) 하고 보호하여 내부 배터리 유닛(44)의 오래 지속되는 수명을 보장하도록 제어될 수 있다.
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위 기능은 예를 들면 2개의 스위칭 디바이스(134, 136)에 의해 실현될 수 있다. 스위칭 디바이스(134, 136)는 하나 이상의 스위치들을 포함할 수 있다. 그것들은 리셉터클(46) 내로의 외부 배터리 유닛(36) 또는 전압 변환기 유닛(102)의 삽입시 기계적으로, 전기적으로 또는 자기적으로 작동될 수 있다. 이를 위해, 리셉터클(46) 내로 유닛들(36, 102)이 삽입될 때 외부 배터리 유닛(36) 및/또는 전압 변환기 유닛(102)은 스위칭 디바이스들(134, 136)과의 상호 작용을 위해 그리고 스위칭 디바이스들(134, 136)을 자동으로 스위칭하기 위해 각각의 기계적, 전기적 또는 자기적 부품들을 구비한다.
리셉터클(46) 내로 외부 배터리 유닛(36)을 삽입한 후, 제1 스위칭 디바이스(134)는 자동으로 닫히는데 반해 제2 스위칭 디바이스(136)는 자동으로 열린다(도 7 참조). 이것은 2개의 배터리 유닛(36, 44)과 전기 모터(34)가 병렬로 연결되게 한다(도 7에는 개략적으로만 도시됨). 배터리들(36, 44)은 모두 전기 모터(34)의 작동을 위해 전기 에너지를 제공한다.
외부 배터리(36)가 전압 변환기 유닛(102)으로 교체되면, 제1 스위칭 디바이스(134)가 자동으로 열리는데 반해 제2 스위칭 디바이스(136)는 자동으로 닫힌다(도 8 참조). 이것은 전압 변환기 유닛(102)이 내부 배터리 유닛(44)을 재충전하고 동시에 전기 모터(34)의 작동을 위한 전기 에너지를 제공하도록 전압 변환기 유닛(102), 내부 배터리 유닛(44) 및 전기 모터(34)가 연결되게 한다(도 8에서는 개략적으로 도시됨). 전압 변환기 유닛(102)이 리셉터클(46) 내로 삽입되면, 내부 배터리(44)는 전기 모터(34)의 작동을 위한 전기 에너지를 결코 제공하지 않는다. 내부 배터리 유닛(44)이 완전히 충전될 때, 전압 변환기 유닛(102)은 오로지 전기 모터(34)의 작동을 위한 전기 에너지를 제공한다. 내부 배터리 유닛(44)은 몇몇(some) 종류의 유휴 상태로 스위칭된다. 전동 공구(10)의 작동 상태에 의존적인 본 발명에 따른 전공 공구 장치(100)의 작동을 제어하기 위한 방법이 도 9에 도시된다.

Claims (15)

  1. 전동 공구(electric power tool)(10)를 포함하는 전동 공구 장치(electric power tool arrangement)(100)에 있어서 상기 전동 공구(10)는,
    - 공구 하우징(12),
    - 상기 공구 하우징(12) 내측에 위치하는 전기 모터(34),
    - 상기 공구 하우징(12)으로부터 돌출하는 작업 요소(working element)(22)로서, 상기 전기 모터(34)의 작동동안 상기 전기 모터(34)가 상기 작업 요소(22)에 회전 및 편심 작업 운동(130, 132) 중 하나를 가하기 위해 상기 작업 요소(22)에 연결되는, 상기 작업 요소(22), 및
    - 상기 전기 모터(34)의 작동을 위해 상기 전기 모터(34)에 전기 에너지를 제공하도록 된 2개 이상의 배터리 유닛(36, 44)들을 포함하고,
    상기 배터리 유닛들 중 하나는 상기 공구 하우징(12)과는 별도로 제공되고 상기 공구 하우징(12)에 해제 가능하게(releasably) 부착 가능하고 전기적으로 연결 가능한 외부 배터리 유닛(36)이고,
    상기 적어도 하나의 다른 배터리 유닛은 상기 공구 하우징(12) 내측에 고정되게 위치하고 상기 전동 공구(10)의 전자 장치에 전기적으로 접속되는 내부 배터리 유닛(44)이고,
    상기 전동 공구 장치(100)는 상기 공구 하우징(12)과는 별도로 제공되고 상기 공구 하우징(12)에 해제 가능하게 부착 가능하고 상기 외부 배터리 유닛(36) 대신에 상기 전동 공구(10)의 상기 전자 장치에 전기적으로 연결될 수 있는 전압 변환기 유닛(102)을 더 포함하고, 상기 전압 변환기 유닛(102)은 주 전원 공급 장치에 연결되고 상기 주 전원 공급 장치에 의해 제공되는 주 전압을 적어도 하나의 내부 배터리 유닛(44)의 배터리 전압으로 변환하도록 되어 있고,
    상기 공구 하우징(12)으로의 상기 전압 변환기 유닛(102)의 부착 및 상기 전동 공구(10)의 상기 전자 장치로의 상기 전압 변환기 유닛(102)의 전기적 접촉 후, 상기 전압 변환기 유닛(102)은 상기 전기 모터(34)의 작동동안 상기 전기 모터(34)에 전기 에너지를 제공하고,
    상기 전동 공구(10)로의 상기 전압 변환기 유닛(102)의 부착 및 전기적 접촉 후 상기 전압 변환기 유닛(102)은 상기 적어도 하나의 내부 배터리 유닛(44)을 재충전하도록 된 것을 특징으로 하는, 전동 공구 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 배터리 유닛(36)과 상기 적어도 하나의 내부 배터리 유닛(44)은 상기 공구 하우징(12)의 길이 방향 연장부에 평행하게 연장하는 동일한 수평 평면에 위치하는, 전동 공구 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 배터리 유닛(36), 상기 적어도 하나의 내부 배터리 유닛(44) 및 상기 전기 모터(34)는 상기 공구 하우징(12)의 길이 방향 연장부에 평행하게 연장하는 동일한 수평 평면에 위치하는, 전동 공구 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구 하우징(12)은 외측으로부터 접근 가능하고 상기 외부 배터리 유닛(36)의 및 상기 전압 변환기 유닛(102)의 적어도 일부(52)를 수용하도록 된 리셉터클(receptacle)(46)을 포함하는, 전동 공구 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 리셉터클(46)은 상기 리셉터클(46)로의 상기 외부 배터리 유닛(36)의 적어도 일부(52)의 또는 상기 전압 변환기 유닛(102)의 적어도 일부(110)의 삽입 후 상기 공구 하우징(12)에 상기 외부 배터리 유닛(36) 또는 상기 전압 변환기 유닛(102)을 해제 가능하게 부착시키기 위한 체결 수단(fastening means)(60)을 포함하고, 상기 리셉터클(46)은 상기 리셉터클(46)로의 상기 외부 배터리 유닛(36)의 적어도 일부(52)의 또는 상기 전압 변환기 유닛(102)의 적어도 일부(110)의 삽입 후 상기 전동 공구(10)의 전자 장치와 상기 외부 배터리 유닛(36) 또는 상기 전압 변환기 유닛(102)을 전기적으로 접촉시키기 위한 전기적 접촉 요소(56)들을 더 포함하는, 전동 공구 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 전기적 접촉 요소(56)들은 상기 리셉터클(46)로의 상기 외부 배터리 유닛(36)의 적어도 일부(52)의 또는 상기 전압 변환기 유닛(102)의 적어도 일부(110)의 완전한 삽입시 상기 전동 공구(10)의 상기 전자 장치와 상기 외부 배터리 유닛(36) 또는 상기 전압 변환기 유닛(102) 사이에 전기적 접촉을 자동으로 확립하도록 된, 전동 공구 장치.
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동 공구(10)로의 상기 외부 배터리 유닛(36)의 부착 및 전기적 접촉 후 모든 배터리 유닛들(36, 44)은 상기 전기 모터(34)의 작동을 위해 상기 전기 모터(34)에 전기 에너지를 동시에(contemporarily) 제공하도록 된, 전동 공구 장치.
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 배터리 유닛들(36, 44)은 동일한 배터리 전압을 가지는, 전동 공구 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 배터리 전압은 상기 전기 모터(34)의 작동 전압에 대응하는, 전동 공구 장치.
  10. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 모터(34)와 상기 작업 요소(22) 사이의 상기 연결은 기계적 및 자기적 중 하나인, 전동 공구 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    기계적 기어 장치(mechanical gear arrangement)(124) 및 자기적 기어 장치(magnetic gear arrangement)(124) 중 하나는 상기 전기 모터(34)와 상기 작업 요소(22) 사이의 상기 연결에서 기능을 하게 위치되는(functionally located), 전동 공구 장치.
  12. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동 공구(10)로의 상기 전압 변환기 유닛(102)의 부착 및 전기적 접촉 후 상기 전압 변환기 유닛(102)은 상기 적어도 하나의 내부 배터리 유닛(44)이 상기 전기 모터(34)에 어떠한 전기 에너지도 제공하지 않으면서 상기 전기 모터(34)의 작동을 위해 상기 전기 모터(34)에 독점적으로(exclusively) 전기 에너지를 제공하도록 된, 전동 공구 장치.
  13. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구 하우징(12)의 리셉터클(46)로의 상기 전압 변환기 유닛(102)의 적어도 일부(110) 또는 상기 외부 배터리 유닛(36)의 적어도 일부(52)의 삽입시 상기 전기 모터(34), 상기 내부 배터리 유닛(44) 및 상기 전압 변환기 유닛(102) 또는 상기 외부 배터리 유닛(36) 사이의 전류의 각각의 흐름과 요구되는 기능성(claimed functionality)을 자동으로 실현하기 위한 스위칭 디바이스들(134, 136)이 상기 전동 공구(10)에 제공되는, 전동 공구 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 스위칭 디바이스들(134, 136)은 기계적으로, 전기적으로, 또는 자기적으로 제어되고, 상기 전압 변환기 유닛(102)과 상기 외부 배터리 유닛(36)은 상기 리셉터클(46)로의 상기 전압 변환기 유닛(102)의 적어도 일부(110) 또는 상기 외부 배터리 유닛(36)의 적어도 일부(52)의 삽입시 상기 스위칭 디바이스들(134, 136)을 제어하기 위한 각각의 기계적, 전기적 또는 자기적 요소들을 포함하는, 전동 공구 장치.
  15. 삭제
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