KR20070097427A

KR20070097427A - 전동식 파지 장치

Info

Publication number: KR20070097427A
Application number: KR1020077012472A
Authority: KR
Inventors: 제이슨 에이. 벨튼; 제임스 에이. 코바크; 찰스 제이. 민츠; 커크 씨. 팔머튼; 릭 더블유. 워커
Original assignee: 수페리어 툴 코퍼레이션
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-10-04
Also published as: EP1807922A4; WO2006050377A2; WO2006050377A3; MX2007005227A; EP1807922A2; US20060092674A1; JP2008518794A; CA2585936A1; AU2005302213A1

Abstract

전동식 파지 장치(10)는 병렬 관계인 저전력 소스 및 초고용량 커패시터(14)인 고전력 소스 모두를 구비하는 개선된 전원 장치(12)를 갖는다. 초고용량 커패시터(14) 전력은 장치 모터에 임의의 최고 전력이 요구될 때 장치 모터(18)에 의해 이용된다. 개선된 파지형 튜브 커터 공구(10)는 개선된 전원 장치(12)를 가지거나 가지지 않으며, 양호한 튜브 절단을 제공하는 조절식 롤러 어셈블리(34)를 구비하는 회전식 커터 헤드 어셈블리(24)를 포함한다.

전동식 파지 장치, 저전력, 고전력, 초고용량 커패시터, 모터, 공구, 파이프

Description

전동식 파지 장치 {POWERED HAND HELD DEVICES}

본 출원은 2004년 11월 1일자로 출원된 미국특허출원 제60/624,044호의 우선권을 주장한다.

본 발명은 소정의 전력이 요구되는 파지 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 튜브 커터 또는 드레인 클리너와 같은 배관용 공구 또는 의료 장치로서 이용되는 수공구, 깡통 따개 또는 칫솔과 같은 가정용 도구, 또는 비누방울 놀이기(bubble maker)와 같은 파지형 완구 또는 놀이기구와 같이, 작동 중에 물리적인 동작을 공급하는 모터를 가지는 전동식 파지 장치에 관한 것이다.

종래에는, 파지형 및/또는 휴대형 소비 제품은, 단시간의 작동 정점(예를 들어 사이클의 시작 또는 종료 시) 동안에 높은 전력, 및 중간 사이클 작동 동안에 모터에 의한 연속적인 회전과 같은 장시간 낮은 에너지 소모가 요구되는 작동 모터를 필요로 하였다. 배터리만으로는 이러한 다양한 에너지 조건을 만족시킬 수 없는 경우가 많았으며, 이러한 소비 장치는 부적절한 전원 공급으로 인해 포기되었다.

동력 소모성 수공구는 미국특허 제5,315,759호, 제5,943,778호, 6,637,115호에 개시되어 있다. 이들 각각의 특허는, 직경이 다양한 튜브를 절단하도록 조절 가능하며 절단될 튜브를 자동으로 회전시키도록 외부 동력이 공급되는 튜브 절단 공구를 제공한다. 이러한 장치의 전력 요구는, 튜브가 처음 절단되기 때문에 초기 단시간 동안에는 높지만, 튜브의 나머지가 회전 및 절단됨에 따라 장시간 동안에는 낮다.

본 발명은 개선된 전원 장치를 가지는 전동식 파지 장치를 제공한다. 이 장치는 바람직하게, 고전력 소스 부품 및 저전력 소스 부품 모두를 가지는 전원 장치를 포함한다. 고전력 소스는 바람직하게 초고용량 커패시터(ultracapacitor)에 의해 공급된다. 전원 장치는 보조 전력 장치를 위해 초고용량 커패시터와 병렬인 배터리 소스로서 저전력 소스를 제공한다. 이러한 장치는, 빈번하지는 않지만 모터에 고전력이 필요한, 임의의 최고 전력이 필요한 동안에 장치 모터에 의해 초고용량 커패시터를 이용할 수 있도록 한다. 초고용량 커패시터는 사이클 동안에 모터에 대하여 필요한 만큼의 보조 전력을 제공한다. 이러한 보조는 저전력 배터리 소스의 부하를 감소시키며, 파지 장치가 저전력으로 연속 작동하는 동안에 보다 장시간 가동될 수 있도록 하며, 장치의 작동이 매우 간헐적인 경우에도 배터리의 수명이 연장된다.

배터리 소스는, 알카라인, 니켈카드뮴, 니켈수소, 리튬이온, 또는 통상적으로 이용 가능한 다른 전력 소스와 같은 재충전식 또는 일회용 배터리를 포함하는, 종래의 배터리 유형일 수 있다. 예를 들어, 미국 캘리포니아주 샌디에이고 소재의 맥스웰 테크놀러지사가 제조한 초고용량 커패시터 또는 소형의 축전 유닛을 이용할 수 있으며, 미국특허 제5,621,607호, 제5,777,428호, 제5,862,035호, 제5,907,035호, 제5,907,472호, 제6,233,135호, 및 제6,449,139호에도 기재되어 있다. 대안적으로, 초고용량 커패시터는 단독으로 이용될 수 있거나, AC 전원이 이용될 수 있다.

여러 전동식 파지 장치는, 장치의 이용 시에 일반적으로 회전 작동을 제공하는 영구자석 모터와 같은 모터에 의해 장시간 저전력의 연속 사이클로 시작하도록 이용되는, 초기 최고 전력이 필요한, 커피 분쇄기 또는 깡통 따개와 같은 가정용 도구를 포함하는, 이러한 전원 장치로 인해 잠재적인 이점을 가질 수 있다. 마찬가지로, 비누방울 놀이기와같이 전력을 이용할 수 있는 파지형 완구 또는 오락기, 또는 파지형 내시경 장치와 같은 의료 장치는 다양한 전력을 필요로 하는 모터를 이용하며 본 발명에 의해 이점을 가질 수 있다. 배관 또는 튜브 절단 또는 드레인 클리닝을 위한 배관용 공구와 같은 전동식 파지형 공구 및 파지형 의료 장치 또한 본 발명을 이용하는 개선된 전력 성능을 갖는다.

본 출원의 개선된 전동식 파지형 튜브 절단 장치는, 절단되는 튜브에 적은 힘을 공급하여 튜브를 신속하게 절단하도록 한다. 보다 많은 회전, 보다 적은 힘, 그리고 선택적으로 보다 날카로운 커터 휠에 의해 절단되는 튜브에 버(burr)가 보다 적게 발생한다. 커터 휠이 날카롭게 남아 있는 기간은 선택적으로 극저온 처리를 이용하여 개선된다. 본 발명의 커터 휠 어셈블리는 조절 가능한 로킹 롤러(rocking roller) 어셈블리를 포함하며, 이것은 절단될 튜브의 2개의 상이한 직경을 수용하도록 이동될 수 있다. 또한, 커터 휠은 커터 휠 하우징 내부에 수납되어, 커터 휠이 절단될 튜브와 탄성 지지되도록 한다. 개선된 롤러 어셈블리를 이용하여 커터 휠을 지지하여, 절단될 튜브가 탄성 지지된 커터 휠의 이동을 감소시키도록 함으로써, 절단될 튜브에 가해지는 탄성력의 감소를 가져온다. 따라서, 롤러 어셈블리는 튜브를 한쪽에서, 롤러 어셈블리의 다른 쪽의 튜브와 맞물리는 탄성 지지된 커터 휠에 의해 지지된다. 본 발명의 공구는, 전술한 개선된 전원 장치 또는, 공구 손잡이 어셈블리 내부에 위치되는 재충전식 또는 일회용 배터리 또는 AC 전원과 같은 종래의 전원 장치를 이용할 수 있다.

개선된 장치는 절단되는 튜브에 대하여 커터 휠 어셈블리를 연속적으로 360도 회전시킬 수 있다. 특히, 튜브가 커터 휠 어셈블리 하우징 내부에 위치되면 개폐될 수 있는 도어가 제공되며, 이로 인해 배관의 인라인 피스(piece) 또는 폐쇄 루프 배관 시스템에서 완전한 회전이 가능하도록 한다. 도어는, 일단 튜브가 공구 내부에 물리면 커터 휠 하우징의 형상에 의해 "폐쇄" 포지션으로 이동하며, 마그네틱 래치 및 공구 하우징에 의해 "폐쇄" 포지션으로 유지된다. 또한, 절단 작업이 완료되면, 공구 속도가 감소되고 결국에는 홈 포지션에서 공구의 작동이 정지된다. 도어는 공구 및 튜브의 물림이 해제됨에 따라 "개방" 포지션으로 이동된다.

상기 장치에는 온/오프 스위치가 제공된다. 온 포지션에서는, LED 어셈블리에 전력이 공급되어 임의의 초고용량 커패시터의 충전이 시작된다. 장치의 작동을 위한 2차 트리거 런 스위치(trigger run switch)도 제공된다. 절단될 튜브가 공구 장치와 맞물리면, 트리거 런 스위치의 동작이 커터 휠 어셈블리의 운동을 개시시켜서 도어를 폐쇄시키고 절단 동작을 개시한다.

LED 어셈블리, 선택적으로 하나 이상의 LED를 이용하면 선택적으로 배관을 조명할 수 있어서, 가공물의 직접 조명이 가능하고, 커터 휠로부터 튜브의 절단될 지점에 그림자를 제공함으로써 공구 절단 라인을 나타내는 것이 가능하다. 공구의 상부에는 절단될 가공물의 절단 라인을 제공하기 위해 다른 레이저 라인 프로젝터가 제공될 수도 있다.

이하의 도면에 도시한 바와 같이, 각도를 이루는 손잡이가 제공되어서 공구 장치는 도달하기 어려운 위치에서 인라인 튜브의 절단에 용이하게 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전동식 파지 장치의 부품을 나타내는 개략적인 분해사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전동식 파지 장치의 부품을 나타내는 일부 절결 저면도이다.

도 3은 도 1에 도시한 장치의 커터 휠 어셈블리의 개략적인 분해사시도이다.

도 4는 도 2에 도시한 전동식 파지 장치의 구동 트레인의 부품의 개략적인 부분 저면도이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 개선된 파지 장치의 커터 휠 어셈블리의 개략적인 부분 저면도로, 절단될 튜브의 상이한 크기를 수용하도록 롤러 어셈블리가 교호하는 포지션에 있는 것을 나타낸다.

도 7 및 도 8은 절단될 튜브의 2개의 상이한 크기에 대하여 결합되는 커터 휠 어셈블리의 부품을 상하 각각에서 나타내는 개략적인 부분사시도이다.

도 9a는 본 발명의 로킹 롤러 어셈블리가 없는 커터 휠 어셈블리의 부품을 개략적으로 나타내는 부분저면도이고, 도 9b는 본 발명에서와 같이 로킹 롤러 어셈블리가 구비된 커터 휠 어셈블리의 부품을 개략적으로 나타내는 부분저면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 전동식 파지 장치를 위한 개선된 전력 장치를 개략적으로 나타내는 회로도이다.

도 11은 본 발명에 따른 전동식 파지 장치를 위한 개선된 전력 장치를 상세히 나타내는 회로도이다.

도 12는 도 10 및 11의 회로도에 다수 이용되는 2.5V, 10F 초고용량 커패시터를 나타내며, 특정의 파지 장치에서 응용될 때 요구되는 전력에 따라 추가 또는 상이한 용량의 것이 이용될 수 있다.

도 13은 본 발명의 파지 장치의 실시예와 관련하여 이용되는 배터리 소스용 충전 도크를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 1은 배관 또는 다른 응용에 이용되기 위한, 개선된 전원 장치(12) 및 튜브 또는 파이프 커터의 개선된 설계를 가지는 전동식 파지 장치(10)를 나타낸다. 전원 장치는 바람직하게 고전력 소스 부품 및 저전력 소스 부품 모두를 갖는다. 도 1의 실시예에서, 상기 장치는 전동식 파지형 튜브 절단 장치이다. 고전력 소스는 바람직하게 초고용량 커패시터(14)에 의해 공급된다. 전원 장치는, 도 10에 도시한 바와 같이, 보조 전력 장치용 초고용량 커패시터(14)와 병렬인 배터리(16)로서 나타낸 저전력 소스를 제공한다. 이러한 장치는 임의의 최고 전력 요구 시에 장치(10)의 모터(18)에 의해 초고용량 커패시터(14)를 이용할 수 있도록 한다. 전력이 공급되는 모터는 제네럴일렉트릭사 또는 웨스팅하우스사가 제조한 유형의 AC 110V 모터이지만, 바람직한 실시예에서는 존슨 모터스사에서 제조한 DC 3.6V 영구자석 모터이다. 도 10 및 12의 실시예에서 사용된 3개의 초고용량 커패시터는 맥스웰 테크놀러지사가 제조한 2.5V, 10F, PC10 초고용량 커패시터이다. 파지 장치에서 최고 전력의 이용이 빈번하지는 않지만 모터(18)에 고전력이 공급될 필요가 있는 경우, 초고용량 커패시터(14)는 장치의 작동 중에 필요한 만큼 모터(18)에 대하여 보조 전력을 제공한다. 이러한 보조는 저전력 소스에 대한 부하를 감소시키며, 이로 인해 파지 장치가 저전력으로 연속 작동하는 동안에 보다 장시간 가동될 수 있다. 저전력 소스가 배터리인 경우, 배터리 수명이 연장된다.

저전력 소스는, 알카라인, 니켈카드뮴, 니켈수소, 리튬이온, 또는 통상적으로 이용 가능한 다른 전력 소스와 같은 재충전식 또는 일회용 배터리를 포함하는, 종래의 임의의 전력 소스 유형일 수 있고/또는 AC 전력 소스가 이용될 수 있다. 도 1, 10, 11의 실시예에서는, 도 13에 도시한 유형의 종래의 도킹 스테이션에서 재충전될 수 있는 6개의 AA 니켈수소 배터리가 사용된다.

본 발명의 개선된 전동식 파지형 튜브 커터가 도 1에 예시되어 있다. 장치(10)는 절단되는 튜브에 대하여 절단기 휠이 고속으로 회전함으로써 양호한 튜브 절단 작업을 실행한다. 고속 회전을 이용함으로써, 공구 커터 휠에 의해 튜브 상에 작은 힘을 가하는 것이 가능하며, 이로 인해, 튜브 상에 가해지는 힘이 작아서 작업 중에 커터 휠의 손상 위험이 감소되기 때문에, 보다 날카로운 공구 커터 휠을 이용하는 것이 가능해진다.

도 1에 도시한 바와 같이, 전동식 파지 장치(10)는 튜브 또는 파이프 커터이다. 장치(10)는, 작동 단부(21) 및 손잡이부(22)를 가지며 손잡이부(22) 내부에서 배터리(16) 및 초고용량 커패시터(14)를 포함하는 전원(12)을 지지하는 공구 하우징(20); 회전식 커터 헤드 어셈블리(24); 구동 어셈블리(26); 및 제어 시스템(28)을 포함한다. 개선된 장치에서, 커터 헤드 어셈블리(24)는 장치(10)의 작동 단부(21)에 위치되어 절단될 튜브(T)를 둘러싸고 360도의 회전을 제공한다.

도 3 및 5~8에 보다 상세하게 여러 포지션으로 나타낸 바와 같이, 회전식 커터 헤드 어셈블리(24)는 절단될 튜브(T)를 둘러싸고, 튜브(T)와 결합되기 위한 커터 휠(32)을 가지는 스프링 편향된 커터 휠 어셈블리(30)를 지지하는 커터 헤드 어셈블리 하우징(25), 튜브(T)와 결합되기 위한 롤러 어셈블리(34), 및 도어 어셈블리(36)가 폐쇄 포지션에 있을 때 장치(10)의 작동 중에 튜브(T)를 둘러싸는 도어 어셈블리(36)를 포함한다. 구속된 커터 휠 어셈블리(30) 및 롤러 어셈블리(34)가 개선된 공구에 이용됨으로써, 작동 중에 평행한 절단이 보장되고 절단이 빗나가지 않게 된다.

커터 헤드 어셈블리 하우징(25)은 실질적으로 원통 형상이며, 공구 하우징(20)의 작동 단부(21) 내부에 위치된다. 도 7 및 8에 도시한 바와 같이, 원통형 벽(50)은 하우징(25)의 기어면(51)과 멀어지는 쪽으로 연장되며 치열(52)을 포함한다. 치열(52)은 도 1 및 2에서와 같이 구동 어셈블리(146)와 짝을 이루어 맞물려서, 커터 헤드 어셈블리(24)를 회전시킨다. 도 2 및 7에 도시한 바와 같이, 벽(50)에는 절단될 튜브(T)가 삽입되도록 개구부(53)가 제공된다. 개구부(53)는 장치의 작동 중에 도어 어셈블리(36)에 의해 폐쇄되어, 구동 어셈블리(26)와 결합되기 위한 연속의 치열 표면을 제공한다. 개구부(53)의 반대쪽에는 조명 개구부(54)가 제공되어 LED(29)에 의해 조명이 제공될 수 있다. 본 실시예에서, LED(29)는 커터 휠(32)로부터 튜브(T)에 그림자를 투영함으로써 공구 절단 경로를 표시한다. 가공물 또는 절단선의 추가적 또는 직접적 조명을 위해 2개 이상의 LED가 제공될 수도 있다. 대안적으로, 가공물 또는 절단될 튜브(T)의 직접 조명을 위해 장치의 상부에는 라인 투영 레이저광이 장착될 수도 있다. 도 1 및 2의 실시예에서는, 공구가 조립되었을 때 공구 하우징의 반쪽(20a, 20b) 사이에 포획되는 시트(84)에 조명 파이프(55)가 장착되어, 조명 파이프의 일부분이 공구 하우징(20) 외측에, 다른 일부분이 공구 하우징의 내측에 놓이게 된다. 이러한 포지션에서, 폴리머 재료의 반투명한 조명 파이프(55)는 LED(29)로부터 장치의 외부로 광을 제공하여, 공구에 전원이 들어간 것과 커팅 휠에 의한 그림자 외에 커팅 포지션을 외부에 시각적으로 나타내도록 한다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 공구 하우징의 반쪽(20a, 20b) 사이의 위치에 조명 파이프(55)를 고정시키기 위해, 조명 파이프의 보스 및 공구 하우징의 개구부를 통해 종래의 패스너가 결합된다. 도 1에는, 다수의 종래의 패스너가, 2개의 반쪽(20a, 20b)으로 구성되는 공구 하우징(20)의 정렬되는 개구부를 통해 고정되는 포지션으로 도시되어, 조립된 상태에서 장치(10)를 고정하도록 한다.

커버 플레이트(66)에 의해 폐쇄되는 커터 헤드 어셈블리 하우징(25)의 내부 는 커터 헤드 어셈블리(24)의 부품을 위한 다양한지지 구조를 제공한다. 이러한 지지 구조는, 장치의 매끄럽고 정숙한 작동을 보장하기에 적절한 종래의 임의의 폴리머 재료로 만들어지는 것이 바람직한 하우징(25)으로 성형된다. 도 7에 도시한 바와 같이, 커터 헤드 어셈블리 하우징(25) 상의 소형 베어링면(56)은, 공구 하우징(20) 내부의 커터 헤드 어셈블리(24)의 회전을 지지하는 공구 하우징(20) 내부에 맞물리는 소형 베어링(80)과 회전 결합되도록 제공된다. 도 1에 도시한 실시예에서, 소형 베어링(80) 및 대형 베어링(82)은 공구 하우징(20a) 내부에서 결합되며, 어셈블리의 일 측의 커터 헤드 어셈블리는 공구 하우징(20) 내부의 커터 헤드 어셈블리(24)의 회전을 지지하기 위해 소형 베어링(80)과 대면한다. 베어링(80, 82)은, 폴리머 커터 휠 하우징 어셈블리(25) 및 커버 플레이트(66)와 결합되었을 때 매끄럽고 정숙한 작동을 위해 종래의 분말금속 재료로 만들어지지만, 이들 베어링 중 어느 것이나 임의의 적절한 폴리머 또는 금속 재료로 만들어질 수도 있다.

도 2, 3, 5, 6에 도시한 커터 휠 어셈블리 하우징(25) 내부의 추가의 지지 구조는, 커터 휠 어셈블리(30)를 지지하는 지지 포스트(57a, 57b); 도 3에 도시한 바와 같이 커터 휠 어셈블리(30)와의 짝을 이루는 정렬을 위한 정렬 슬롯(58); 롤러 어셈블리 내부의 제1 튜브 직경을 지지하기 위한 제1 개구부(60a) 또는 롤러 어셈블리 내부의 제2 대직경을 지지하기 위한 제2 개구부(60b)에 롤러 어셈블리(34)를 지지하기 위한 롤러 어셈블리 조절 보스(59); 절단 완료 후에 커터 헤드 어셈블리(24) 상의 그루브(61)의 위치를 감지하기 위한 리미트 스위치(130)의 가동 리미트 스위치 센서 암(131)을 지지하기 위한 그루브(61); 압착 또는 접착 결합에 의해 내부의 마그넷(63)을 고정시키는 마그넷 서포트(62); 도어 어셈블리(36)와의 결합을 지지하기 위한 지지 슬롯(64); 하우징(25) 내부에서 커버 플레이트(66) 및 커터 휠 어셈블리(30)를 고정하는 커터 휠 하우징 패스너(68), 및 도어 어셈블리를 하우징(25) 내부에서 피벗 결합으로 고정하는 도어 어셈블리 패스너(69)와의 각각의 결합을 위한 개구부(67a, 67b); 및 하우징(250 내부의 롤러 어셈블리 액슬을 포획하기 위한 보스(59)를 포함한다.

도 5 및 6에 도시한 바와 같이, 스프링 편향된 커터 휠 어셈블리(30)는 정렬 슬롯(58)과 정렬되는 정렬 레지스터 탭(72)에 의해 커터 헤드 어셈블리 하우징(25) 내부에서 정렬된다. 커터 휠 어셈블리(30)는, 정렬 개구부(40a, 40b)를 통해 커터 헤드 어셈블리 하우징(25) 내부에서 지지 포스트(57a, 57b) 상의 정렬된 위치에 고정되는 커터 휠 하우징(38)을 포함한다. 절단될 튜브(T)와의 결합에 따라 커터 휠 하우징(38) 내부에는 커터 휠(32)의 슬라이딩 운동이 제공된다. 커터 휠(32)은 커터 휠 하우징(38) 내부에 형성되는 기다란 슬롯(42) 내부에 결합되는 액슬(46)에 지지된다. 커터 휠(32)은 일반적으로, 0.7 내지 0.8 인치의 커다란 직경, 0.2 내지 0.3 인치의 커다란 폭을 가져서 안정성을 제공하며 커터 휠(32)의 작동 수명을 연장시킨다. 커터 휠(32)의 수명을 더욱 연장시키기 위해 극저온 처리가 이용되며, 이 처리 중에 커팅 휠(32)은, 메탈라그래픽 분자 정렬(metallagraphic molecular alignment)을 위한 액체 질소를 이용하는 -300℉ 극저온 금속 처리 중에 동결된다.

또한, 커터 휠 액슬(46)에는 2개의 판스프링(44a, 44b)이 결합되며, 이중 하 나는 커터 휠 하우징(38)의 양측에 고정된다. 각각의 판스프링(44a, 44b)은 커터 휠 하우징(38) 내에 형성된 스프링 스톱(43)과 결합된다.

커터 헤드 어셈블리(24)는 또한 절단될 튜브(T)와의 결합을 위해 커터 휠 어셈블리(30)의 반대쪽에 조절 가능한 롤러 어셈블리(34)를 제공한다. 바람직하게 예시한 실시예에서, 롤러 어셈블리는, 도 7 및 8에 나타낸 바와 같이, 절단될 튜브의 2개의 상이한 직경을 수용하도록 조절 가능하며, T1은 1/2인치 또는 15㎜인 튜브이고, T2는 3/4인치 또는 22㎜인 튜브이며, 한번에 한 가지 사이즈의 튜브만이 절단된다. 본 실시예의 조절은 4개의 상이한 튜브 직경을 수용하며, 장치(10)에 적절한 추가의 조절이 이루어짐으로써, 추가의 소형 또는 대형 튜브 사이즈를 위한 다른 사이즈의 설계를 가지는 장치(10)가 이루어질 수도 있다.

롤러 어셈블리(34)는, 절단될 튜브(T)의 맞물림을 위해 제1 및 제2 회전 롤러(90, 92) 쌍을 지지하는 롤러 하우징(94)을 포함한다. 롤러 하우징(94)은, 제거 가능한 롤러 핀(96)에 장착되는 커터 휠 하우징(38)의 롤러 어셈블리 조절 보스(59)와 로킹 또는 피벗팅 관계로 결합된다. 롤러 핀(96)은 롤러 하우징(94)을 통해 커터 헤드 어셈블리 하우징(25)의 조절 보스(59)를, 도 5에 도시한 바와 같이 롤러 어셈블리와 커터 휠 어셈블리 사이에서 제1 튜브 직경(T2)을 수용하는 제1 개구부(60a), 또는 도 6에 도시한 바와 같이 롤러 어셈블리(34)와 커터 휠 어셈블리(30) 사이에서 제2 직경(T1)을 수용하는 제2 개구부(60b)와 결합시킨다. 어느 포지션에서나, 롤러 하우징(94)은 롤러 핀(96) 상에서 도 5 및 6의 화살표 방향으로 회전한다. 롤러 핀(96)을 제거하고 롤러 하우징(94)을 조절하는 것만으로, 다 른 사이즈의 튜브가 절단될 수 있다.

도어 어셈블리(36)는 커터 헤드 어셈블리 하우징(25) 상에서 개방과 폐쇄 포지션 사이에서 피벗된다. 개방 포지션에서, 도어 어셈블리(36)는 튜브가 개구부(53)에 삽입될 수 있도록 한다. 폐쇄 포지션에서, 도어 어셈블리(36)는 커터 헤드 어셈블리가 절단될 튜브(T)를 둘러싸도록 한다. 도어 어셈블리(36)는 커터 헤드 어셈블리 하우징(25)의 힌지 슬롯(64) 내부에서의 피벗 결합을 위한 힌지 보스(101)를 포함한다. 힌지 스크루(69) 또는 다른 종래의 패스너는, 힌지 핀 개구부(71b)를 통해 커버 플레이트(66)에 결합되고, 힌지 핀 개구부(71a)를 통해 커터 헤드 어셈블리 하우징(25)에 결합된다. 도어는 치열(104)을 가지는 기어면(103)을 포함하며, 수반되는 커터 헤드 어셈블리 기어면(51)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 구동 샤프트 어셈블리(146)에 의해 커터 헤드 어셈블리(24)를 구동하기 위해 튜브(T)를 둘러싸는 연속 360도 기어면을 제공한다. 커터 헤드 어셈블리 하우징(25) 내부에 위치되는 마그넷(63)을 끌어당기기 위해 도어 내부에는 스틸 플레이트(105)가 위치된다. 공구의 작동 중에 파이프를 둘러싸고 튜브(T)와의 안내 결합을 제공하기 위해 개구부(53)를 폐쇄하는 반원형 튜브 가이드면(102)이 벽(50)과 이격되어 제공된다.

장치(10)의 작동을 개시하기 위해, 온/오프 스위치(120)가 바람직하게 온 포지션으로 이동된다. 온/오프 스위치(120)는 도 1에서 공구 하우징 반쪽(20a, 20b) 사이에서 사용자에 의해 작동되도록 포획된 포지션으로 도시되어 있다. 온 포지션에서, 제어 시스템(28)은 전원 장치(12)를 작동시켜서 LED(29)가 배선 하니스(27) 를 통해 전력을 공급받도록 한다. LED(29)는 조명 파이프(55)와 함께 가공물 또는 튜브를 조명하고 전술한 바와 같이 절단 포지션을 위치시키도록 작동한다.

작동을 계속하기 위해, 도어 어셈블리(36)는, 도 9b에 개략적으로 도시한 바와 같이, 마그넷(63)을 플레이트(105)와의 결합으로부터 분리시킴으로써 개방 포지션으로 선회될 수 있다. 또는, 절단될 튜브(T)가, 개구부(53) 내에 위치되거나 개구부(53) 쪽으로 슬라이드되어, 롤러 어셈블리(34)의 로킹 또는 피벗팅에 의하거나 롤러 어셈블리의 슬라이딩과 같은 다른 운동에 의해, 이동 가능한 롤러 어셈블리의 스냅 동작을 이용하여, 제1 및 제2 롤러(90, 92) 쌍 내부에 수용되는 포지션으로 스냅 결합될 수 있다. 도 9b에 도시한 바와 같이, 롤러 어셈블리는 피벗 핀(96) 상에서 피벗됨으로써 튜브(T)가 커터 휠(32)과 결합되는 포지션으로 이동될 수 있도록 움직인다. 롤러 어셈블리(34)의 이동 동작은 튜브(T)가 제1 롤러(90)를 통과함에 따라 극복해야 할 이동 거리를 단축시킨다. 도 9a에 도시한 바와 같이, 이동 가능한 롤러 어셈블리의 장점이 없다면, 튜브(T)는 제1 롤러(90')와 제2 롤러(92') 사이에 수용되는 커팅 포지션에 도달되기 전에 제1 롤러(90')를 통과하여 0.05인치의 거리를 이동하여야 한다. 참조부호의 (')는 본 발명이 아닌 장치에서 유사한 구조를 표시하기 위해 사용되었다.

도 9b의 바람직한 실시예에서, 튜브(T)는 제1 및 제2 롤러(90, 92) 사이의 커팅 포지션에 도달하기 전에 단지 0.014인치의 거리만을 이동한다. 그 결과, 이동 가능한 또는 로킹 롤러 어셈블리는 절단될 튜브의 삽입 시에 튜브(T), 커터 휠 어셈블리(30) 및 롤러(90, 92)에 가해지는 압력을 덜 요구하기 때문에, 절단을 위 해 튜브를 위치시키는데 필요한 삽입력이 감소한다. 또한, 판스프링(44a, 44b)은 전체적인 절단 작업에서 연속적으로 50파운드 이하, 바람직하게는 약 26파운드의 약한 힘을 제공한다. 마찬가지로, 절단 시에 튜브에 가해지는 약한 압력은 절단 품질을 향상시킨다. 트리거 런 스위치(124)는 구동 어셈블리(26)를 동작시켜서 커터 헤드 어셈블리(24)를 회전시키도록 작동될 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 트리거 런 스위치(124)를 동작시키기 위해 핑거 버튼(122)이 이용된다. 핑거 버튼(122)은 공구 하우징 반쪽(20a, 20b) 중간에서 그 주위의 플랜지(122a)를 따라 힌지(125)에 고정된다. 핑거 버튼(122)은, 조립되었을 때 구동 어셈블리(26)의 하우징(144)의 표면(126a)에 안착되는 스프링(126)을 커버한다. 핑거 플레이트(122)가 눌려져서 트리거 런 스위치(124)를 동작시키면, 구동 어셈블리(26)가 동작되어 커터 헤드 어셈블리(24)를 회전시킨다. 도어 어셈블리(36)를 튜브를 둘러싸는 폐쇄 포지션으로 이동시키는 것은 수동 또는 자동으로 행하여질 수 있다. 커터 헤드 어셈블리(24)가 도 3에 도시한 시계반대방향으로 회전함에 따라, 도 3에 화살표로 나타낸 바와 같이, 도어(100)가 공구 하우징(20)으로 회전됨에 따라, 도어(100)는 폐쇄 포지션으로 편향되고 마그넷은 커터 헤드 하우징 어셈블리(25)와 결합된다.

트리거 런 스위치(124)의 동작은, 전원 장치(12)로부터 전력이 공급되어 모터(18) 및 구동 어셈블리(26)를 작동시켜서 커터 헤드 어셈블리(24)를 회전시키도록 한다. 도 1 및 11에 도시한 바와 같이, 전원 장치(12)의 배터리(16) 부분은 공구 하우징(20)의 손잡이부(22) 내부에 위치되어 배터리 도어(132)에 의해 고정된 다. 배터리(16)는 스프링 접촉 단자에서, 도 11에 도시된 종래의 부품을 가지는 인쇄회로기판(128)을 포함하는 제어 시스템(28)과 상호 연결된다.

도 12에 도시한 바와 같이, 3개의 PC 10 맥스웰 테크놀러지스(Maxwell Technologies), 또는 동등한 초고용량 커패시터(14)가 전원 장치(12)에 배터리(16)와 병렬로 제공된다. 이러한 구성에서는, 모터의 기동 시에 요구되는 임의의 초기 고전력 및 튜브(T)를 절단하는 커터 헤드 어셈블리(24)의 제1 회전이 충분히 이루어진다. 제어 시스템(28) 및 전원 장치(12) 또한 초고용량 커패시터(14)의 충전 및 방전을 위해 온/오프 스위치(120)를 이용한다. 마찬가지로, 커터 헤드 어셈블리(24)의 보다 높은 회전은, 특히 커터 휠 어셈블리(30)의 커터 휠(32) 및 판스프링(44a, 44b)에 의해 튜브에 가해지는 힘이 작은 경우에, 모터(18)에 대한 전원 공급을 충분히 보장함으로써 가능하며, 이로 인해 본 발명의 장치(10)를 이용한 튜브의 절단이 개선된다.

회전 작동 시에 커터 헤드 어셈블리(24)의 포지션을 감지하기 위해 리미트 스위치(130)가 제공된다. 스위치(130)의 가동 액추에이터 암(131)은 커터 헤드 어셈블리 하우징(25)의 그루브(61) 내부에서 간헐적으로 결합되며 액추에이터 암(131)의 포지션을 리미트 스위치(130)와 주고받는다. 절단이 완료되면, 사용자는 핑거 버튼(122)을 해제시켜 트리거 런 스위치(124)의 작동을 중지시킨다. 도 2에 도시한 바와 같이, 센서 암(131)이 그루브(61)와 결합된 후, 커터 헤드 어셈블리(25)의 포지션은 리미트 스위치(130)와 교환되고 결정되며, 제어 시스템(28)은 모터(18)의 속도를 낮추고 커터 헤드 어셈블리(24)를 튜브가 장치(10)로부터 제거 될 수 있는 홈 포지션으로 이동시키도록 신호를 보낸다. LED(29), 트리거 런 스위치(124), 및 리미트 스위치(130)는 공구 하우징(20)과 함께 위치되어, 도 1에 참조부호 144a로 표시한 바와 같이 구동 어셈블리(26)의 하우징(144)의 외측면으로부터 연장되는 핀 및 다른 지지 암에 장착되도록 한다.

구동 어셈블리(26)의 작동은 트리거 런 스위치(124)의 바이어싱을 통해 모터(18)에 전력이 공급됨으로써 개시된다. 모터(18)는 패스톤사(Faston Company)의 상호접속자(140)를 통해 제어 시스템(28)과 상호 연결된다. 모터(18)는 중앙 샤프트(141) 및 모터 구동 기어(142)를 갖는다. 모터 구동 기어(142)는, 도 2 및 4에 도시된 구동 샤프트 어셈블리(146)의 메인 구동 기어(147)와 결합하기 위해 감속 기어(143a, 143b)와 결합된다. 감속 기어(143a, 143b)는 정밀도 및 강도를 보장하고 작동 소음을 감소시키기 위해 분말금속으로 만들어진다.

구동 어셈블리(26) 및 구동 샤프트 어셈블리(146)는 제 위치에서 정렬되며 성형된 폴리머 하우징(144) 내부에 고정된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 하우징(144)은 모터 블록을 둘러싸도록 중심에 위치하며 종래의 패스너를 통해 공구 하우징(20) 내부에 고정된다. 감속 기어(143)는, 폴리머 하우징(144)에 형성되는 개구부와 결합되는 샤프트(145) 상에 위치되어 정렬된다.

구동 샤프트 어셈블리(146)는 메인 구동 샤프트(151)에 지지되어 정렬되며, 메인 구동 기어(147), 바람직하게 청동 또는 다른 분말금속 재료로 만들어지는 플랜지 베어링(148), 볼 베어링(149), 및 치열(152)을 가지는 나일론 피니언 기어(150)를 더 포함한다. 트리거 런 스위치(124)를 이용하는 모터(18)의 작동은, 모터 구동 기어 및 구동 샤프트 어셈블리(146)의 부품을 회전시켜서 피니언 기어(150)를 회전시키며, 피니언 기어(150)의 치열(152)은 커터 휠 어셈블리(24)를 회전시키도록 커터 휠 어셈블리(24) 상의 치열(52)과 짝을 이루어 결합되도록 제공되며, 360도 회전되도록 커터 휠(32)을 튜브(T)와 절단 관계로 결합시킨다. 개선된 작동을 위해 임의 또는 모든 결합되는 베어링면에는 윤활제가 제공될 수 있다.

공구 하우징(20)의 작동 단부(21) 및 각도를 이루는 손잡이부(22)를 포함하는 장치(10)는, 좁은 공간 또는 접근이 곤란한 위치에서 파이프의 인라인 조각 둘레 또는 폐쇄 루프 배관 시스템 상의 완전한 회전이 가능하도록 하는 크기 및 형상을 갖는다. 절단이 완료되고 커터 휠 어셈블리(24)가 제어 시스템(28)에 의해 홈 포지션으로 복귀되면, 장치는 손잡이부(22)를 잡아당기는 것에 의해 튜브로부터 간단히 제거되어 도어 어셈블리(36)를 유지하는 마그넷 래치를 개방시킨다.

장치(10)의 이용에 있어서, 예시된 실시예의 배터리(16)는 맥네어 테크놀러지사(McNair Technologies Co., Ltd.) 제품이며, 도 13에 도시한 유형의, 배터리(16)에 위치된 배터리 접점과 짝을 이루는 스프링 배터리 접점을 구비하는 종래의 배터리 재충전 도킹 스테이션에서 재충전될 수 있다. 충전되는 배터리의 충전 레벨 상태를 나타내기 위해 상태 조명이 제공된다(예를 들어, 적색광 또는 녹색광).

이상, 여러 실시예를 통해 다양한 장치를 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예의 형상 또는 형태에만 한정되지 않으며, 본 발명의 범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

Claims

전동식 파지 장치(10)에 있어서,

상기 장치의 작동을 실행하는데 필요한 가변 전력식 모터(18),

상기 장치의 작동 중에 상기 모터에 최고 전력을 공급하기 위해 초고용량 커패시터(ultracapacitor)(14)를 이용하는 제1 전력 소스, 및

상기 제1 전력 소스(14)와 병렬인, 상기 장치에 연속적으로 작동 전력(16)을 공급하는 저전력의 제2 소스

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파지 장치.
제1항에 있어서,

상기 저전력의 제2 소스는 재충전형 또는 일회용 배터리(16)인 것을 특징으로 하는 전동식 파지 장치.
제1항에 있어서,

상기 저전력의 제2 소스는 AC 전원인 것을 특징으로 하는 전동식 파지 장치.
제1항에 있어서,

상기 모터(18)는 상기 장치의 작동을 실행하는 동안에 회전 동작을 발생시키는 것을 특징으로 하는 전동식 파지 장치.
제1항에 있어서,

상기 장치는 튜브 또는 파이프 커터 공구(10)인 것을 특징으로 하는 전동식 파지 장치.
제5항에 있어서,

상기 튜브 또는 파이프 커터는 배관용 공구(10)인 것을 특징으로 하는 전동식 파지 장치.
제1항에 있어서,

상기 장치는 가정용 공구인 것을 특징으로 하는 전동식 파지 장치.
제1항에 있어서,

상기 장치는 완구 또는 다른 오락용 장치인 것을 특징으로 하는 전동식 파지 장치.
제1항에 있어서,

상기 장치는 의료용 장치인 것을 특징으로 하는 전동식 파지 장치.
튜브 커팅 공구에 있어서,

사용자에 의해 공구 모터(18)가 작동되어 커팅 헤드 어셈블리(24)를 회전시키도록, 전원 스위치(120) 및 가동 스위치(124)에 의해 작동되는 전원 장치(12)를 가지는 손잡이부(22)를 포함하고,

상기 커팅 헤드 어셈블리(24)는 절단될 튜브(T)를 둘러싸는 회전 결합을 위한 것으로, 절단될 튜브와 맞물리는 커터 휠(32)을 가지며 스프링 편향된 커터 휠 어셈블리(38), 절단될 튜브와 결합되는 가동 롤러 어셈블리(34), 및 도어 어셈블리가 폐쇄 포지션에 있을 때 상기 공구(10)의 작동 중에 상기 절단될 튜브를 둘러싸는 도어 어셈블리(36)를 가지는

것을 특징으로 하는 튜브 커팅 공구.
제10항에 있어서,

상기 롤러 어셈블리(34)는 상기 커팅 헤드 어셈블리 내부에서 피벗 가능하거나 슬라이드 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 튜브 커팅 공구.
제11항에 있어서,

상기 롤러 어셈블리(34)는, 절단될 튜브의 제1 사이즈와 결합되기 위한 제1 포지션과 상기 절단될 튜브의 제2 사이즈와 결합되기 위한 제2 포지션 사이에서 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 튜브 커팅 공구.
제10항에 있어서,

상기 도어 어셈블리(36)는 마그넷(63)에 의해 폐쇄 포지션으로 고정되는 것을 특징으로 하는 튜브 커팅 공구.
제10항에 있어서,

상기 커터 휠(32)은 사용 중에 날카로움을 유지하도록 극저온으로 처리되는 것을 특징으로 하는 튜브 커팅 공구.
제10항에 있어서,

상기 절단될 튜브 상의 절단선은 LED(29)에 의해 표시될 수 있는 것을 특징으로 하는 튜브 커팅 공구.
제15항에 있어서,

상기 절단될 튜브는 조명 파이프(55)에 의해서도 조명되는 것을 특징으로 하는 튜브 커팅 공구.
제10항에 있어서,

상기 전원 장치(12)는 병렬로 연결되는 저전력 소스(16) 및 고전력 소스(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 커팅 공구.
제17항에 있어서,

상기 전원 장치의 고전력 소스는 초고용량 커패시터(14)인 것을 특징으로 하는 튜브 커팅 공구.
제17항에 있어서,

상기 전원 장치의 저전력 소스는 재충전형 또는 일회용 배터리(16)인 것을 특징으로 하는 튜브 커팅 공구.