KR20110058859A - 돌발적인 움직임 후에 공구의 작동을 정지할 수 있는 열 엔진을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치 - Google Patents

돌발적인 움직임 후에 공구의 작동을 정지할 수 있는 열 엔진을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 예상치 못한, 돌발적인 움직임 후에 공구의 작동을 거의 즉시 정지 가능한 열 엔진을 포함한 휴대용 공구의 안전 장치에 관련되며, 상기 장치는 적어도 1평면 또는 축(X,Y,Z)을 따라 가속 측정이 가능한 적어도 하나의 가속도계(5)를 포함하며 상기 가속도계(5)의 출력은 전기 및/또는 전자 모니터링 수단(7)에 연결되고, 상기 전기 및/또는 전자 모니터링 수단(7)은 전기 및/또는 전자 관리 카드(7)로 구성되며, 전기 및/또는 전자 관리 카드(7) 및 가속도계는 공지되고 열 엔진에 의해 구동되는 전류 발전기(9)에 의해 전력을 공급받으며, 상기 전기 및/또는 전자 관리 카드는 상기 가속도계로부터 오는 아날로그 또는 디지털 전기 데이터를 처리하기 위해 구성되어 상기 열 엔진을 거의 즉시 정지하는 것을 보장하기 위한 수단으로 작용한다.

Description

돌발적인 움직임 후에 공구의 작동을 정지할 수 있는 열 엔진을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치{SAFETY DEVICE FOR PORTABLE TOOLS WITH A HEAT ENGINE, CAPABLE OF STOPPING THE OPERATION THEREOF AFTER SUDDEN, VIOLENT MOVEMENTS}
본 발명은 사용자의 안전을 보장하기 위해 사용 도중 노출되는 돌발적인 움직임 후에 공구 동작의 즉각적이고, 자동적인 정지를 보장하는 내연기관(internal combustion engines)을 갖는 휴대용 공구를 위한 장치에 관련된 것이다. 이러한 장치는 특히 내연기관을 갖는 체인 톱(chain saws)에 적용된다.
공식 규정은 체인 톱에 강력한 반동의 경우, 또는 전문가들이 언급하며 ㎨로 표현되는 가속도(도구의 종류에 따라 700 내지 2000㎨ 사이)에 해당하는 "킥백(kick back)"의 경우에 공구의 정지를 보장하는 안전장치가 장착되는 것을 요한다.
현재, 체인 톱의 어플리케이션에서, 이러한 장치는 대부분 전면 손잡이를 덮으며, 킥백에 의한 관성에 의하거나 또는 격렬한 가속 도중 이러한 손잡이를 잡는 손을 타격함에 의해 상기 도구의 엔진이 정지할 때까지 커팅 체인의 구동을 제동하는 시스템을 작동하는 기계적 수단으로 구성된다.
비교 장치는 예를 들어 EP-1350607 문헌에 게재되어 있다.
그러나 이러한 기계적 수단으로 구성된 안전 장치는 여러 문제점이 존재한다.
- 공구를 오직 한 손으로 들고 있을 때 관성을 통해서만 기능한다;
- 오직 단일 평면(전방/ 후방)에서만 작동하며, 다른 평면에서는 기능하지 않는다;
- 돌발적인 킥백의 경우에, 장치에 접촉한 손의 충격으로 인해 부상이 야기될 수 있다;
- 관성을 통한 이동 포인트가 동작 중의 질량이 매우 작다는 사실로 인해 매우 높다(도구의 종류에 따라 700 내지 2000㎨ 사이);
- 응답 시간이 상대적으로 느리다(10 내지 15ms의 범위 내);
- 감도 조정이 가능하지 않다;
- 정확히 말하면 상기 공구 상(예를 들어 체인 톱 어플리케이션의 체인 상)의 작용에 의해 기능한다;
- 마찰에 의해 마모될 수 있다;
- 오프(off) 위치에서 차단될 수 있다;
- 상대적으로 부피가 크고 고가이다.
문헌 US-2004/0.181.951 및 US-2007/0.008.162에서는 가속의 예정된 이동 포인트가 도달할 때 로직 회로(logic circuit)를 통해 휴대용 전기 공구를 정지시키기 위하여 작동 명령 가능한 3축상에 가속도계로 구성된 안전 시스템이 장착된 휴대용 전기 공구가 개시되어 있다. 이러한 안전 시스템은 체인 톱과 같은 내연기관을 갖는 휴대용 공구에 적용할 수 없다.
본 발명의 목적은 좀 더 명확히 킥백 방지 시스템(anti-kick back system)의 전술한 문제점을 없애는 동시에, 돌발적인 킥백의 경우 자동적으로, 그리고 즉각적으로 공구를 정지할 수 있는, 휴대용 전기 공구에 적용된 기계적 수단 또는 전자적 수단의 작용에 기반을 둔 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 내연기관을 갖는 휴대용 공구를 위한 장치는 적어도 1평면 또는 축에 기반을 둔, 가속 측정을 할 수 있는(제공하는) 적어도 하나의 전자 가속도계를 포함한다는 점에서 주목할만하며, 이러한 가속도계의 단일 출력, 또는 각 출력은 가속도의 예정된 이동 포인트가 도달할 때, 가속도계로부터 오는 아날로그 또는 디지털 전기 정보를 처리하기 위해, 그리고 상기 공구 작동의 실질적으로 즉각적인 정지를 명령하기 위해 구성된 전기 및/또는 전자 컨트롤 장치와 연결되어 있다.
유리하게는 내연기관을 갖는 휴대용 공구에 적용 가능한, 본 발명의 장치의 바람직한 응용 방법에 따르면, 상기 컨트롤 장치는 가속도계로부터 오는 아날로그 또는 디지털 전기 정보를 처리하기 위하여, 그리고 기관의 출력 샤프트 상에 및/또는 진각(進角, spark advance) 메커니즘 상에 직접적으로 작용하는 제동 구성요소에 명령하기 위하여 구성된 전기 및/또는 전자 컨트롤 장치로 구성된다.
본 발명에 따른 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치는 다음과 같은 흥미로운 이점을 제공한다:
- 전기 또는 전자 관리 장치의 매개수단을 통하여, 상기 가속도계는 상기 공구의 내연기관 상에 직접적으로 작용한다;
- 상기 장치의 응답 시간은 매우 짧다(몇 ms의 범위 내);
- 어떠한 마모도 되지 않도록, 이동 구성요소의 활용에 주안점을 두지 않는다;
- 관성 및 이동 질량은 상기 장치의 작동에 포함되지 않고 오직 가속만 고려된다는 사실로 인해, 안전(장치)의 이동 포인트를 낮추는 가능성이 있다;
- 이동 포인트를 프로그램함으로써 감도를 조정할 수 있는 가능성이 있다;
- 여러 평면 내에서 기능할 수 있는 가능성이 있다;
-상기 가속도계 작동의 자체-검사가 가능한(수행하는) 컨트롤의 전기 및/또는 전자 수단을 사용함으로써 내연기관이 작동하는 순간에서 상기 장치의 적합한 작동을 검사하는 가능성이 있다;
-상기 장치는 기계적인 안전 장치보다 가볍고 경제적이다.
본 발명의 또 다른 특성에 따르면, 가속의 검출은 상기 휴대용 공구에 제공되며 1축이 우선할 수 있게 위치된 2축 전자 가속도계 또는 적어도 두 개의 1축 전자 가속도계에 의해 보장된다.
본 발명의 또 다른 특성에 따르면, 가속의 검출은 3축을 갖는 가속도계에 의해 보장된다.
따라서 여러 평면 내에서 가속 측정이 가능하며, 위험한 작업 위치에서 킥백의 성가신 결과를 피할 수 있다. 이러한 특별한 특징은 휴대용 공구를 어떻게 들고 있는지, 그리고 사용자의 작업 위치가 어떻게 되는지에 관계없이 안전의 동일성을 갖는 효과를 허용한다: 예를 들어, 나무 가지치기를 하는 동안에, 다른 손이 나뭇가지를 잡음으로써 그의 위치를 보장하기 위해 제공되는 동안 사용자가 나무에 올라가고 한 손으로는 공구를 손에 쥐는 경우에 있어서 안전의 동일성을 갖는 효과를 제공한다.
상기 목적, 특성 및 이점 등은 후술할 설명 및 첨부된 도면으로부터 명확해 질 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 휴대용 공구 제품의 첫 번째 실시예를 개략적인 방식으로 도시한 사시도이며, 이러한 실시예에 따라 컨트롤 및 제동 컨트롤의 분리된 전기 및/또는 전자 수단을 갖는 내연기관을 갖는 체인 톱을 포함하는 공구를 나타낸다.
도 1c는 본 발명에 따른 휴대용 공구 제품의 첫 번째 실시예를 개략적인 방식으로 도시한 사시도이며, 이러한 실시예에 따라 컨트롤 및 단일 컨트롤에 결합된 제동 컨트롤의 전기 및/또는 전자 수단을 갖는 내연기관을 갖는 체인 톱을 포함하는 공구를 나타낸다.
도 1b는 본 발명에 따른 휴대용 공구 제품의 첫 번째 실시예를 개략적인 방식으로 도시한 사시도이며, 이러한 실시예에 따라 컨트롤 및 전자 점화 하우징의 분리된 전기 및/또는 전자 수단을 갖는 내연기관을 갖는 체인 톱을 포함하는 공구를 나타낸다.
도 1d는 본 발명에 따른 휴대용 공구 제품의 첫 번째 실시예를 개략적인 방식으로 도시한 사시도이며, 이러한 실시예에 따라 컨트롤 및 단일 컨트롤에 결합된 전자 점화 하우징의 분리된 전기 및/또는 전자 수단을 갖는 내연기관을 갖는 체인 톱을 포함하는 공구를 나타낸다.
도 2는 아날로그 방식에서 본 발명에 따른 장치의 응용 실시예의 개략도이며, 내연기관을 갖는 휴대용 공구에 적용 가능하다.
도 3은 디지털 방식에서 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 개략도이다.
본 명세서는 비록 제한되지 않는 수단에 의해, 본 발명에 따른 내연기관을 갖는 휴대용 공구 제품의 흥미로운 실시예를 설명하기 위해 도시한 도면에 대하여 만들어졌다.
이하, 도시된 실시예에 따른, 체인 톱(1)으로 구성된 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 매우 유리한 어플리케이션을 설명한다. 그러나 본 발명은 내연기관을 갖는 어떤 위험한 휴대용 공구, 예를 들어 내연기관을 갖는 체인 톱, 브러쉬 커터 또는 오거(auger) 등과 같은, 특히 돌발적인 움직임 또는 킥백의 경우에 있어서 즉각적인 정지 동작이 가능한 안전 장치를 제공하는 것을 원하는 내연기관을 갖는 어떠한 휴대용 공구에도 적용할 수 있음을 명심해야 한다.
본 발명은 내연기관에 의해 구동되는 휴대용 공구에 적용 가능하다. 즉, 실제로 작동하는 도구(2)(도 1a 및 도 1b에 도시된 체인 톱(1)의 경우에 체인)가 내연기관(M')에 의해 구동되며, 몸체 또는 하우징(3)에 수용되고 마그네틱 플라이휠(9)에 의해 전류를 공급 받는 장치에 적용 가능하다.
이러한 전기 공급원(9)은 또한 상기 도구의 다양한 전기 또는 전자 카드에 공급하기 위해 제공된다. 마그네틱 플라이휠은 내연기관에 의해 구동되며; 또한 내연기관에 의해 작동하는, 예를 들어 다이나모(dynamo) 또는 기타 다른 전류 발전기로 대체될 수 있다.
본 발명의 안전 장치에 따르면, 적어도 1평면 또는 축(예를 들어 X축: 전방/후방) 상에서 가속 측정이 가능한 적어도 하나의 가속도계(5)는, 상기 공구 내부에 통합되며, 바람직하게는 공구의 무게 중심 또는 무게 중심 근처에 위치한 장소에 있다. 이러한 장소의 이점은 상기 공구에 통합된 전자 관리 카드에 의해, 단일 가속도계 또는 복수의 가속도계로부터 오는 정보의 직접 처리를 허용함에 있다. 그러나, 만약 구조적 배치 때문에 이러한 단일 가속도계 또는 복수의 가속도계가 무게 중심으로부터 멀어진다면, 무게 중심 또는 무게 중심 근처에 위치한 가속도계로부터 오는 정보에 대응하기 위해, 상기 통합된 관리 카드의 마이크로-컨트롤러로써 그리고 공지된 간단한 수학적 계산을 가지고, 무게 중심 또는 무게 중심 근처에 위치한 가속도계로부터 오는 정보는 수정이 필요하다.
상기 가속도계(5)는 공구의 손잡이 근처에 위치될 수 있다.
상기 공구의 실시 방법에 따르면, 공구는 2축에 대한 전자 가속도계 또는 적어도 두 개의 전자 1축 가속도계가 장착되며, 가속을 대표하는 신호를 제공하는 각각의 가속도계는, 2평면에서 가속 측정을 허용하기 위해, 예를 들어 X축(전방/ 후방) 및 Y축(상방/ 하방)과 같은, 관련된 2축 중 하나에 의해 경험한다.
상기 공구의 바람직한 실시 방법에 따르면, 공구는 3축 X,Y 및 Z에 대한 전자 가속도계가 장착되며, 3평면에서 가속 측정을 허용하기 위해, 가속을 대표하는 전기 아날로그 또는 디지털 정보를 제공하는 출력을, 관련 축에 의해 경험한다.
두 개의 단일 축 가속도계 또는 2축 가속도계 또는 3축 가속도계는 우선할 수 있는 1축에 위치된다.
단일 가속도계(5) 또는 복수의 가속도계의 출력은 다음에 연결된다:
- 상기 가속도계에 의해 제공된 아날로그 또는 디지털 전기 신호를 처리하기 위하여 구성된, 그리고 엔진 M'(도 1a)의 출력 샤프트 상에 직접 작용하는 제동 요소(10)에 명령하기 위한 컨트롤(7)의 전기 및/또는 전자 수단;
- 또는, 상기 가속도계에 의해 제공된 아날로그 또는 디지털 전기 신호를 처리하기 위하여 구성된, 그리고 엔진 M'(도 1b)를 제동하기 위하여 진각(進角, spark advance, 8) 상에 작용하기 위한 컨트롤의 전기 및/또는 전자 수단.
양쪽 경우에 있어서, 여러 해결책이 가능하다.
첫 번째 해결책은 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우에 있어서, 일단 제동 계약 조건이 충족되면, 디지털 처리 유닛에 의한 가속도계에 의해 제공된 아날로그 신호 컨트롤의 전기 및/또는 전자 수단에 의한 처리는, 엔진 M’를 제동하기 위해, 독립 제동 시스템 F, 또는 전자 진각 하우징에 명령을 보내는 것을 허용한다.
두 번째 해결책은 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우에 있어서, 일단 제동 계약 조건이 충족되면, 디지털 처리 유닛에 의한 가속도계에 의해 제공된 디지털 신호 컨트롤의 전기 및/또는 전자 수단에 의한 처리는, 엔진 M’를 제동하기 위해, 독립 제동 시스템 F, 또는 전자 진각 하우징에 명령을 보내는 것을 허용한다.
상기 가속도계에 의해 제공되는 전기적, 아날로그 또는 디지털 정보는 다음에 의해 처리된다:
- 알려진 제동 시스템(10)에 작용하는, 전기 및/또는 전자 제동 컨트롤 카드(7)에 의해, 이러한 시스템은 예를 들어 다음을 포함한다:
- 도 1a에 도시된 실시 방법에 따르면, 전자기 밴드 브레이크 또는 체인에 직접 작용하는 장치, 예를 들어 체인 날 사이에 위치하는 래치(latch)와 같은 장치에 의해;
- 또는 전자 점화 하우징(8)(도 1b)에서:
- 내연기관(M')에 전력을 차단함으로써 및/또는 상기 내연기관(M')의 진각에 작용함으로써, 상기 전자 점화 하우징(8) 상에 작용하거나 전자 점화 하우징(8)에 직접 포함될 수 있는 전자 카드의 매개수단을 통해 전력을 차단하기 위하여. 효과적으로, 만약 전력이 차단되기 전에 진각이 수정된다면, 정상 작동의 반대 방향에 있는 토크 힘이 생성되며, 매우 강력한 제동력으로 작용할 것이고, 엔진의 거의 즉각적인 스톨링(stalling)을 유인할 것이다(이러한 스톨링은 엔진의 1 내지 3회전 후에 효과적이고, 0.01 내지 0.06초 내에 있다).
컨트롤 카드(7) 및 제동 명령(10)은 도 1c에 도시된 것과 같이 단일 컨트롤 카드(7')상에 배치될 수 있다.
컨트롤 카드(7) 및 전자 점화 하우징(8)은 도 1d에 도시된 것과 같이 단일 컨트롤 카드(8')에 배치될 수 있다.

Claims (11)

  1. 돌발적인 움직임에 따라, 공구를 실질적으로 즉시 정지시키는 것이 가능한 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치로서,
    적어도 1평면 또는 축(X,Y,Z) 내에서 가속 측정을 제공하는 적어도 하나의 전자 가속도계를 포함하며, 이러한 가속도계(5)의 단일 출력 또는 각각의 출력은 컨트롤(7)의 전기 수단 또는 전자 수단, 또는 전기 및 전자 수단에 연결되며,
    상기 컨트롤의 전기 수단 또는 전자 수단, 또는 전기 및 전자 수단은 전기 관리 카드 또는 전자 관리 카드, 또는 전기 및 전자 관리 카드(7)로 구성되며, 상기 카드 및 가속도계는 공지된 상기 내연기관에 의해 구동되는 전류 발전기(9)에 의해 전력을 공급받으며, 이러한 전기 또는 전자 관리 카드는 상기 가속도계에 의해 제공되는 아날로그 또는 디지털 정보를 처리하기 위해 구성되고, 그리고 상기 내연기관의 실질적인 즉각 정지를 보장하는 수단으로 작용하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 발전기는 마그네틱 플라이휠(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔진을 제동하기 위한 수단은 상기 엔진의 출력 샤프트 상에 작용하기 위한 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 엔진을 제동하기 위한 수단은 상기 엔진의 출력 샤프트 상에 작용하기 위한 전자기 밴드 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엔진을 제동하기 위한 수단은, 체인 날 사이에 자체적으로 위치하여 상기 체인에 직접적으로 작용하는 래치(latch)와 같은 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엔진을 제동하기 위한 수단은 상기 내연기관에 전력 공급을 중단할 수 있는 시스템인 것을 특징으로 하는 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 엔진을 제동하기 위한 수단은 정상 작동 방향의 반대로 토크 힘을 생성하는 효과를 포함하는 엔진의 정지를 위해 상기 내연기관(M')의 프로그램된 진각(進角, spark advance) 상에 작용가능하며, 매우 강력한 제동으로서 작용가능하고, 상기 엔진(M1)의 즉각적인 스톨링을 유인하는 것이 가능한 시스템을 포함하며, 이것은 상기 전자 점화 하우징(8)에 작용하거나 전자 점화 하우징(8)에 직접 포함될 수 있는 전자 카드의 매개수단을 통해 발생하는 것을 특징으로 하는 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    적어도 2평면 또는 축(X, Y, Z) 내에서 가속 측정을 가능하게 하는 2축 전자 가속도계 또는 적어도 두 개의 1축 전자 가속도계를 포함하며, 상기 가속도계는 1축이 우선할 수 있도록 위치된 것을 특징으로 하는 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    3 평면 내에서 가속 측정을 가능하게 하는 3축(X, Y, Z) 가속도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단일 가속도계(5) 또는 복수의 가속도계는 상기 공구의 무게 중심 내부 도는 근처에 위치한 것을 특징으로 하는 내연기관을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치.
  11. 내연기관을 갖는 휴대용 공구로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 안전 장치가 장착된 것을 특징으로 하는, 특히 체인 톱(chain saws), 헤지 트리머(hedge trimmer), 브러쉬 커터(brush cutters), 오거(augers), 내연기관을 갖는 모든 장치를 위한 내연기관을 갖는 휴대용 공구.
KR1020117007187A 2008-08-29 2009-08-25 돌발적인 움직임 후에 공구의 작동을 정지할 수 있는 열 엔진을 갖는 휴대용 공구의 안전 장치 KR101616392B1 (ko)

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