KR102446333B1

KR102446333B1 - 전동공구의 출력 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR102446333B1
Application number: KR1020210063873A
Authority: KR
Inventors: 최종윤; 서문환; 김선기
Original assignee: 주식회사 아임삭
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2021-05-18
Publication date: 2022-09-26
Also published as: KR102446333B9

Abstract

본 발명은 모터와 출력 샤프트를 포함하는 구동부; 상기 모터의 출력을 검출하는 검출부; 전원을 공급하는 전원부; 구동부를 제어하는 제어부; 및 작동모드를 선택하는 모드 선택부;를 포함하고, 상기 제어부는, 파스너 체결시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 높이는 것을 특징으로 하는 전동공구의 출력 제어장치를 제공한다.

Description

전동공구의 출력 제어장치 및 방법{CONTROL DEVICE OF ELECTRIC POWER TOOL OUTPUT AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 타격 메커니즘이 적용된 휴대용 전동 공구의 파스너, 특히 일방향으로 회전 시 조여지고 반대방향으로 회전 시 풀리는 나사와 너트의 체결 및 해제 시 모터의 출력을 제어하는 장치 및 그 제어하는 방법에 관한 것이다.

종래 휴대용 전동 공구는 모터 회전 속도를 변화시키고 유지하는 속도 변환 제어 모드가 적용되어 있다. 그러나 나사와 너트와 같은 파스너를 체결 시 모재의 재질과 작업 상태에 따라 적절하게 전동 공구의 모터의 회전 속도를 바꿔주지 않으면 파스너 체결 시 원하는 지점을 벗어나거나 체결이 실패하거나 체결된 이후 출력이 과도하여 파스너 및 비트가 훼손되는 문제가 생긴다. 그리고 파스너 해제 시 풀림이 완료됐음에도 모터의 빠른 회전으로 파스너가 이탈하는 불편한 점이 있다.

위와 같은 문제점들을 방지하기 위해 사용자가 핸드 스위치 조작을 통해 적절하게 전동 공구의 출력을(예를 들어 모터 회전 속도) 바꾸는 것은 상당한 숙련도를 요구하며 장기간 작업 시 피로도를 증가시킨다.

과도한 파스너 체결로 인한 파손을 막기 위한 오토 스탑 모드를 적용한 시도가 미국 공개특허 제2013-0186666호에 개시되어 있다. 그러나 이 오토 스탑 모드는 단순히 전동공구의 작동을 중지시킴으로써 파스너의 연속적인 체결과 해제 진행을 방해한다.

미국 공개특허 제2013-0186666호(2013.07.25.공개)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 파스너 체결 시 원하는 지점을 벗어나지 않게 체결되고 체결된 이후 출력이 파스너가 훼손되지 않게 하는 전동공구의 출력 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 파스너 해제 시 풀림이 완료된 경우 파스너가 이탈하지 않게 하는 전동공구의 출력 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 전동공구의 출력 제어장치는, 모터와 출력 샤프트를 포함하는 구동부; 상기 모터의 출력을 검출하는 검출부; 전원을 공급하는 전원부; 구동부를 제어하는 제어부; 및 작동모드를 선택하는 모드 선택부;를 포함하고, 상기 제어부는, 파스너 체결시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 높이는 것일 수 있다.

또한, 상기 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 것일 수 있다.

또한, 상기 초기 작동 이후 출력 부하가 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 저속을 유지하는 것일 수 있다.

또한, 상기 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하는 것일 수 있다.

또한, 미리 설정된 부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 중속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 것일 수 있다.

또한, 상기 모터 회전 속도가 중속에 도달한 경우 상기 중속을 일정 시간동안 유지하는 것일 수 있다.

또한, 상기 중속이 일정 시간동안 유지된 이후 모터 회전 속도가 최대 속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 것일 수 있다.

또한, 상기 모터 회전 속도가 상기 최대 속도에 도달한 경우 이 최대 속도를 일정 시간동안 유지하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전동공구의 출력 제어장치는, 상기 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 최대속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 것일 수 있다.

또한, 상기 초기 작동 이후 모터의 출력 부하가 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 최대속도를 유지하는 것일 수 있다.

또한, 부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 낮추는 것일 수 있다.

또한, 일정 기간동안 상기 저속을 유지하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동공구의 출력 제어장치는, 모터와 출력 샤프트를 포함하는 구동부; 상기 모터의 출력을 검출하는 검출부; 전원을 공급하는 전원부; 구동부를 제어하는 제어부; 및 작동모드를 선택하는 모드 선택부;를 포함하고, 상기 제어부는, 파스너 해제시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 낮추는 것일 수 있다.

또한, 상기 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 최대속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 것일 수 있다.

또한, 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 최대속도를 유지하는 것일 수 있다.

또한, 일정 시간동안 상기 저속을 유지하는 것일 수 있다.

또한, 상기 저속을 유지한 이후 모터 동작을 멈추는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 파스너 체결시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 높이는 전동공구의 출력 제어방법은, 상기 전동공구의 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 단계; 상기 초기 작동 이후 출력 부하가 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 저속을 유지하는 단계; 상기 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하는 단계; 미리 설정된 부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 중속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 단계; 상기 모터 회전 속도가 중속에 도달한 경우 상기 중속을 일정 시간동안 유지하는 단계; 상기 중속이 일정 시간동안 유지된 이후 모터 회전 속도가 최대 속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 단계; 및 상기 모터 회전 속도가 상기 최대 속도에 도달한 경우 이 최대 속도를 일정 시간동안 유지하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 파스너 체결시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 높이는 전동공구의 출력 제어방법은, 상기 전동공구의 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 최대속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 단계; 상기 초기 작동 이후 모터의 출력 부하가 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 최대속도를 유지하는 단계; 상기 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하는 단계; 부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 낮추는 단계; 및 일정 기간동안 상기 저속을 유지하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 따른 파스너 해제시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 낮추는 전동공구의 출력 제어방법은, 상기 전동공구의 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 최대속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 단계; 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 최대속도를 유지하는 단계; 상기 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하는 단계; 부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 낮추는 단계; 일정 시간동안 상기 저속을 유지하는 단계; 및 상기 저속을 유지한 이후 모터 동작을 멈추는 단계;를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어 장치 및 제어 방법은 모재의 재질 및 파스너 종류에 맞는 모드를 설정할 시 제어부에서 모터 정보를 토대로 작업 상태를 추정하여 모터 출력을 자동으로 제어함으로써 파스너 체결 시 원하는 지점을 벗어나지 않게 체결되고 체결된 이후 출력이 파스너가 훼손되지 않게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 파스너 해제 시 풀림이 완료된 경우 파스너가 이탈하지 않게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전동공구의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치에서 오토 스크류 모드에서 작동시간에 따른 출력 제어를 나타내는 도,
도 3은 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치에서 오토 샤시 모드에서 작동시간에 따른 출력 제어를 나타내는 도,
도 4는 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치의 오토 스탑 모드에서 부하 감소 감지시 작동시간에 따른 출력 제어를 나타내는 도,
도 5는 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치의 오토 스탑 모드에서 무부하 감지시 작동시간에 따른 출력 제어를 나타내는 도,
도 6은 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어방법에서 오토 스크류 모드에서 전동공구의 출력 제어방법의 순서도를 나타내는 도,
도 7은 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어방법에서 오토 샤시 모드에서 전동공구의 출력 제어방법의 순서도를 나타내는 도,
도 8은 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어방법에서 오토 스탑 모드에서 전동공구의 출력 제어방법의 순서도를 나타내는 도이다.

이하에서는, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치 및 제어방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전동공구의 구성도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 전동공구(100)는 구동부(10), 검출부(20), 전원부(30), 제어부(40), 모드 선택부(50)를 포함한다.

구동부(10)는 전기 모터(11)와 출력 샤프트(12), 기어(13), 타격 메커니즘(14)을 포함하며 핸드 스위치(60)를 통해 작동된다. 사용자가 핸드 스위치(60)의 작동 트리거를 조작하면 구동부(10)가 동작하고 조작하지 않으면 구동부(10)는 동작하지 않는다. 핸드 스위치(60)는 회전 방향을 바꾸기 위한 정역 변환 트리거를 포함하며 회전 속도를 가변할 수 있도록 전기적으로 설계된다. 예를 들어, 작동 트리거를 포함하는 포텐셔미터 스위치는 트리거를 당기면 저항값이 바뀌며 이 저항값이 바뀐 정도에 따라 전압이 바뀌고 이를 감지하여 회전 속도를 가변 할 수 있다. 또한 정역 트리거의 위치를 바꿀 시 모터의 회전 방향이 바뀐다.

검출부(20)는 전기 모터의 출력, 특히 회전 속도, 전류, 전압 등을 측정한다. 각각의 측정을 위해 검출부는 따로 구성될 수 있으며 홀센서 등의 소자와 PCB를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회전 속도를 측정하기 위해 적어도 하나의 홀센서와 PCB로 구성할 수 있다.

전동 공구에 전원 공급을 위한 전원부(30)는 배터리, 특히 하나 이상의 배터리 셀과 하우징을 포함하는 배터리팩에 의해 구성된다.

제어부(40)는 전원부(30)로부터 전원을 공급받아 작동되며 핸드 스위치(60), 모드 선택부(50) 등 인터페이스 장치를 통해 사용자의 조작 의도를 파악하여 구동부(10)를 제어한다. 제어부(40)는 적어도 하나의 PCB와 회로 소자에 의해 구성되며 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램을 포함한다.

모드 선택부(50)는 사용자와 제어부(40) 사이의 상호작용이 가능하도록 적어도 하나의 버튼으로 이루어진다. 또한 사용자가 현재 모드 상태를 확인할 수 있도록 표시장치를 포함할 수 있다. 예를 들어 모드 선택부(50)는 모드 전환이 가능하도록 푸쉬 스위치와 모드 상태를 표시할 수 있게 세븐 세그먼트를 포함할 수 있다. 푸쉬 스위치를 통해 전기적 신호는 제어부(40)에 전달되며, 모드 상태 데이터는 전기적신호로 변환되어 세븐 세그먼트에 표시된다.

본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치의 작동은 다음과 같다.

제어부(40)에서 파스너 체결과 해제를 판단하는 기준은 모터의 회전 방향이다. 모터의 회전 방향은 핸드 스위치(60)의 정역 변환 트리거의 위치에 따라 결정되며, 정역 변환 트리거의 위치는 정회전, 중립, 역회전이다. 정역 변환 트리거의 위치를 정회전에 놓고 작동 트리거를 조작 시 제어부는 모터 회전 방향을 파스너(예를 들어, 오른 나사)가 체결되는 방향으로 회전하며, 역회전에 놓고 작동 트리거를 조작 시 파스너가 해제되는 방향으로 회전한다. 즉, 모터 회전이 정회전이라는 것은 파스너가 체결되는 방향으로 회전한다는 뜻이며 역회전이라는 것은 파스너가 해제되는 방향으로 회전한다는 뜻이다.

파스너 체결 시 사용하는 제어 모드는 크게 두 가지로 하나는 파스너를 금속류에 비해 연성이 높은 목재류에 체결할 때 사용하는 오토 스크류 모드(Auto Screw Mode)와 금속류와 같이 취성이 높은 모재에 체결할 때 사용하는 오토 샤시 모드(Auto Sash Mode)로 분류할 수 있다. 오토 스크류 모드와 오토 샤시 모드는 모터가 역회전하는 경우 동작하지 않는다.

오토 스크류 모드는 목재류에 파스너를 체결할 때 작업 특성을 고려한 것이다. 연성이 상대적으로 큰 목재류는 작업 초기에 모터의 출력을 낮게 유지하여 파스너가 홈을 만들 수 있도록 유도하고, 파스너의 체결 깊이가 깊어질수록 큰 부하를 요구하기 때문에 모터 출력을 단계적으로 높일 필요가 있다. 또한 작업 마지막에는 모터 출력을 최대치로 높여 단단히 체결될 수 있도록 한다.

오토 샤시 모드는 금속류에 파스너를 체결할 때 작업 특성을 고려한 것이다. 취성이 상대적으로 큰 금속류는 작업 초기에 모터의 출력을 최대치로 높여 파스너가 홈을 만들 수 있도록 유도하고, 파스너가 금속판을 뚫은 직후 모터 출력을 낮춰 강한 회전력으로 인해 파스너 및 비트가 훼손되거나 사용자가 신체적으로 손상되는 문제를 방지한다.

파스너 해제 시 사용하는 제어모드는 오토 스탑 모드(Auto Stop mode)로 특히 너트를 볼트로부터 해제할 때 유용하다. 오토 스탑 모드를 선택 후 모터가 역회전하면 파스너가 해제되면서 오토 스탑 모드가 동작하며, 모터가 정회전하는 경우 오토 스탑 모드는 동작하지 않는다.

오토 스탑 모드는 너트를 볼트에서 해제할 때 초반에는 모터 출력을 최대로 높여 작업 속도를 높이고 해제가 어느 정도 진행되며 너트 이탈 방지를 위해 출력을 낮춰 저속으로 구동한 뒤 멈춘다. 작업 상태에 따라 단계적으로 출력을 떨어뜨려 모터를 멈추기 때문에 결과적으로 너트가 이탈하는 것을 방지한다. 만약 검출부에서 사전에 정의된 조건을 만족하는 부하를 감지하지 못할 경우, 무부하 상태로 판단하여 즉시 모터를 멈추게 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치에서 오토 스크류 모드에서 작동시간에 따른 출력 제어를 나타내며, 도 6은 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어방법에서 오토 스크류 모드에서 전동공구의 출력 제어방법의 순서도를 나타낸다. 이하에서는, 도 2 및 도 6을 참조하여 오토 스크류 모드에서의 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어방법을 자세히 설명한다.

제어 대상이 되는 전동공구의 출력은 모터의 회전속도다. 회전속도를 변화시키는 방법은 제어부의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 이용하며 구체적으로 듀티 사이클(Duty Cycle)을 변화시키는 방법으로 회전속도를 제어한다. 회전속도 측정은 검출부의 홀센서(HALL SENSOR), 엔코더(Encoder), 역기전력의 ZCP(Zero Crossing Point) 등을 이용하여 수행된다. 부하는 모터로 입력되는 전류로 측정하며 이를 위해 검출부에는 전류 측정 회로를 OP-Amp, 션트 저항(Shunt Resistor) 등의 소자를 이용해 구성할 수 있다.

오토 스크류 모드는 사전에 정의된 모터 회전 속도가 있으며 저속, 중속, 최대속도가 정의되어 있다. 오토 스크류 모드에서 사전에 정의된 저속, 중속, 최대속도는 다른 모드에서 정의된 특정 값과 다를 수 있다.

오토 스크류 모드는 핸드 스위치 조작을 통해 처음 구동부가 작동할 시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 첫 번째 주기(도 2의 ① 구간), 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 저속을 유지하는 두 번째 주기(② 구간), 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하는 세 번째 주기(③ 구간), 세 번째 주기의 부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 중속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 네 번째 주기(④ 구간), 중속을 유지하는 다섯 번째 주기(⑤ 구간), 모터 회전 속도가 최대 속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 여섯 번째 주기(⑥ 구간), 최대 속도를 유지하는 일곱 번째 주기(⑦ 구간)로 순차적으로 제어한다. 여기서 첫 번째 주기와 네 번째 주기, 여섯 번째 주기의 기울기(가속도)는 다르게 정의될 수 있다. 예를 들어 첫 번째 주기는 10 rpm/ms로 정의되고, 네 번째 주기는 4 rpm/ms, 여섯 번째 주기는 1 rpm/ms로 정의될 수 있다.

만약 두 번째 주기에서 적정 수준의 부하를 감지하지 못하거나, 세 번째 주기에서 설정한 시간동안 부하 수준을 유지하지 못할 시 계속 저속 구동하게 된다.

오토 스크류 모드 제어 시 검출부를 통해 제어부가 부하의 정도를 파악한다.

첫 번째 주기와 두 번째 주기에 부하는 모터의 회전속도와 비례한다. 두 번째 주기에서 모터가 저속으로 회전하고 있을 때 파스너가 모재를 파고든 깊이가 어느 정도 되면 부하가 증가하며 특정값 이상을 세 번째 주기동안 유지할 경우 제어부는 네 번째 주기 동안 모터 회전 속도를 중속까지 일정하게 증가시킨다. 이후 다섯 번째 주기부터 일곱 번째 주기까지 부하는 모터의 회전속도와 비례한다.

도 3은 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치에서 오토 샤시 모드에서 작동시간에 따른 출력 제어를 나타내고, 도 7은 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어방법에서 오토 샤시 모드에서 전동공구의 출력 제어방법의 순서도를 나타낸다.

이하에서는, 도 3 및 도 7을 참조하여 오토 샤시 모드에서의 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어방법을 자세히 설명한다.

오토 샤시 모드에서는 사전에 정의된 모터 회전 속도가 있으며 저속, 최대속도가 정의되어 있다. 오토 샤시 모드에서 사전에 정의된 저속과 최대속도는 다른 모드에서 정의된 특정 값과 다를 수 있다.

오토 샤시 모드는 핸드 스위치 조작을 통해 처음 구동부가 작동할 시 모터 회전 속도가 최대속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 첫 번째 주기(도 3의 ① 구간), 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 최대속도를 유지하는 두 번째 주기(② 구간), 적정 수준의 부하에 도달하면 설정한 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하는 세 번째 주기(③ 구간), 세 번째 주기의 부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 낮추는 네 번째 주기(④ 구간), 저속을 유지하는 다섯 번째 주기(⑤ 구간)로 순차적으로 제어한다. 여기서 네 번째 주기의 기울기(가속도)는 다른 오토 모드에서 정의된 값과 다르게 정의될 수 있다. 예를 들어 -20 rpm/ms로 정의될 수 있다.

만약 두 번째 주기에서 적정 수준의 부하를 감지하지 못하거나, 세 번째 주기에서 설정한 시간만큼 부하 수준을 유지하지 못할 시 계속 최대속도로 구동하게 된다.

오토 샤시 모드 제어 시 첫 번째 주기에 부하는 모터의 회전속도와 비례한다. 두 번째 주기에서 모터가 최대속도로 회전하고 있을 때 파스너가 모재를 파고든 깊이에 따라 부하가 증가하며 특정값 이상을 세 번째 주기동안 유지할 경우 제어부는 네 번째 주기 동안 모터 회전 속도를 저속까지 일정하게 감소시킨다. 이후 다섯 번째 주기에서 부하는 모터의 회전속도와 비례한다.

도 4는 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치의 오토 스탑 모드에서 부하 감소 감지시 작동시간에 따른 출력 제어를 나타내고, 도 5는 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치의 오토 스탑 모드에서 무부하 감지시 작동시간에 따른 출력 제어를 나타내며, 도 8은 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어방법에서 오토 스탑 모드에서 전동공구의 출력 제어방법의 순서도를 나타낸다.

이하에서는, 도 4, 도 5 및 도 8을 참조하여 오토 스탑 모드에서의 본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어방법을 자세히 설명한다.

오토 스탑 모드는 사전에 정의된 모터 회전 속도가 있으며 저속, 최대속도가 정의되어 있다. 오토 스탑 모드에서 사전에 정의된 저속과 최대속도는 다른 모드에서 정의된 특정 값과 다를 수 있다.

오토 스탑 모드는 핸드 스위치 조작을 통해 처음 구동부가 작동할 시 모터 회전 속도가 최대속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 첫 번째 주기(도 4의 ① 구간), 적정 수준의 부하로 떨어지기 전까지 최대속도를 유지하는 두 번째 주기(② 구간), 적정 수준의 부하에 도달하면 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하는 세 번째 주기(③ 구간), 세 번째 주기의 부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 낮추는 네 번째 주기(④ 구간), 저속을 유지하는 다섯 번째 주기(⑤ 구간), 모터 동작을 멈추는 여섯 번째 주기(⑥ 구간)로 순차적으로 제어한다. 여기서 첫 번째 주기와 여섯 번째 주기의 기울기(가속도)는 다르게 정의될 수 있다. 예를 들어 첫 번째 주기는 10 rpm/ms로 정의되고, 여섯 번째 주기는 -300 rpm/ms로 정의될 수 있다.

만약 두 번째 주기에서 적정 수준의 부하를 감지하지 못하거나, 세 번째 주기에서 설정한 시간동안 부하 수준을 유지하지 못할 시 무부하 상태로 감지하여 즉시 모터를 멈춘다(도 5의 ④ 구간)).

오토 스탑 모드 제어 시 첫 번째 주기에 부하는 모터의 회전속도와 비례한다. 두 번째 주기에서 모터가 최대속도로 회전하고 있을 때 파스너(예를 들어, 너트)가 어느 정도 해제되면 부하가 감소한다. 부하가 특정값 이하로 세번째 주기 동안 유지될 경우 제어부는 네번째 주기 동안 모터 회전 속도를 저속까지 일정하게 감소시키며 이에 따라 부하도 비례하여 감소한다. 이후 다섯번째 주기에서 여섯번째 주기까지 부하는 모터의 회전 속도와 비례한다.

본 발명에 따른 전동공구의 출력 제어장치 및 제어방법은 목재 재질에 길이가 긴 나사를 체결할 시 오토 스크류 모드를 선택하면 나사가 자리를 잡을 때까지 모터 회전 속도를 저속, 자리를 잡은 이후 고속, 마지막으로 원하는 깊이까지 최대속도로 순차 제어함으로써 나사가 올바르게 체결될 수 있도록 한다.

또한, 철판 재질에 나사를 체결할 시 오토 샤시 모드를 선택하면 모터 회전 속도를 최대속도, 이후 나사가 철판 재질을 뚫은 직후 저속으로 순차 제어함으로써 나사가 체결된 이후 회전 속도가 높아 나사 머리 및 비트가 훼손되는 것을 방지한다.

한편, 볼트에서 너트를 해제할 때 오토 스탑 모드를 선택하면 모터 회전 속도를 최고속도, 이후 어느 정도 해제되면 저속, 너트가 볼트에서 해제되기 전에 모터를 멈추는 순차 제어를 통해 너트가 볼트에서 이탈하는 경우를 방지한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 전동공구
10: 구동부
11: 모터
12: 출력샤프트
13: 기어
14: 타격 메커니즘
20: 검출부
30: 전원부
40: 제어부
50: 모드 선택부
60: 핸드 스위치

Claims

모터와 출력 샤프트를 포함하는 구동부;
상기 모터의 출력을 검출하는 검출부;
전원을 공급하는 전원부;
구동부를 제어하는 제어부; 및
작동모드를 선택하는 모드 선택부;를 포함하고,
상기 제어부는, 파스너 체결시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 높이며,
파스너 체결시,
상기 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이고,
상기 초기 작동 이후 출력 부하가 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 저속을 유지하고,
상기 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하고,
미리 설정된 부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 중속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이고,
상기 모터 회전 속도가 중속에 도달한 경우 상기 중속을 일정 시간동안 유지하고,
상기 중속이 일정 시간동안 유지된 이후 모터 회전 속도가 최대 속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 것을 특징으로 하는 전동공구의 출력 제어장치.
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제1항에 있어서,
상기 모터 회전 속도가 상기 최대 속도에 도달한 경우 이 최대 속도를 일정 시간동안 유지하는 것을 특징으로 하는 전동공구의 출력 제어장치.
모터와 출력 샤프트를 포함하는 구동부;
상기 모터의 출력을 검출하는 검출부;
전원을 공급하는 전원부;
구동부를 제어하는 제어부; 및
작동모드를 선택하는 모드 선택부;를 포함하고,
상기 제어부는, 파스너 체결시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 높이며,
파스너 체결시,
상기 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 최대속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이고,
상기 초기 작동 이후 모터의 출력 부하가 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 최대속도를 유지하고,
상기 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하고,
부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 낮추고,
일정 기간동안 상기 저속을 유지하는 것을 특징으로 하는 전동공구의 출력 제어장치.
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모터와 출력 샤프트를 포함하는 구동부;
상기 모터의 출력을 검출하는 검출부;
전원을 공급하는 전원부;
구동부를 제어하는 제어부; 및
작동모드를 선택하는 모드 선택부;를 포함하고,
상기 제어부는, 파스너 해제시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 낮추며,
파스너 해제시,
상기 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 최대속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이고,
적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 최대속도를 유지하고,
상기 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하고,
부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 낮추고,
일정 시간동안 상기 저속을 유지하는 것을 특징으로 하는 전동공구의 출력 제어장치.
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제14항에 있어서,
상기 저속을 유지한 이후 모터 동작을 멈추는 것을 특징으로 하는 전동공구의 출력 제어장치.
파스너 체결시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 높이는 전동공구의 출력 제어방법에 있어서,
상기 전동공구의 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 단계;
상기 초기 작동 이후 출력 부하가 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 저속을 유지하는 단계;
상기 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하는 단계;
미리 설정된 부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 중속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 단계;
상기 모터 회전 속도가 중속에 도달한 경우 상기 중속을 일정 시간동안 유지하는 단계;
상기 중속이 일정 시간동안 유지된 이후 모터 회전 속도가 최대 속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 단계; 및
상기 모터 회전 속도가 상기 최대 속도에 도달한 경우 이 최대 속도를 일정 시간동안 유지하는 단계;를 포함하는 전동공구의 출력 제어방법.
파스너 체결시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 높이는 전동공구의 출력 제어방법에 있어서,
상기 전동공구의 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 최대속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 단계;
상기 초기 작동 이후 모터의 출력 부하가 적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 최대속도를 유지하는 단계;
상기 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하는 단계;
부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 낮추는 단계; 및
일정 기간동안 상기 저속을 유지하는 단계;를 포함하는 전동공구의 출력 제어방법.
파스너 해제시 출력 부하가 미리 설정된 부하값에 도달한 경우 출력 회전속도를 일정 수준으로 낮추는 전동공구의 출력 제어방법에 있어서,
상기 전동공구의 구동부가 초기 작동시 모터 회전 속도가 최대속도에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 높이는 단계;
적정 수준의 부하에 도달하기 전까지 최대속도를 유지하는 단계;
상기 적정 수준의 부하에 도달하면 미리 설정된 시간동안 부하 수준을 유지하는지 확인하는 단계;
부하 검출 조건을 만족할 시 모터 회전 속도가 저속에 도달할 때까지 일정하게 회전 속도를 낮추는 단계;
일정 시간동안 상기 저속을 유지하는 단계; 및
상기 저속을 유지한 이후 모터 동작을 멈추는 단계;를 포함하는 전동공구의 출력 제어방법.