KR20160146052A - 과부하 경고수단을 구비한 휴대용 전동공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원에 의해 회전하는 모터가 케이스에 내장된 휴대용 전동공구에 관한 것으로서, 상기 전동공구는, 상기 모터에 공급되는 전류량 또는 상기 모터 주변에 설치된 온도센서에 의해 감지된 온도 중의 적어도 어느 하나가 사전에 설정된 정상상태나 제1 과부하 상태 또는 제2 과부하 상태 중의 어느 상태에 있는지를 판단하는 제어부를 구비하고, 상기 케이스에는 상기 제어부에 의해 판단된 상태에 대응하여 각기 다른 색상을 발광하는 LED 경고등이 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

과부하 경고수단을 구비한 휴대용 전동공구{Portable electric power tool having overload warning means}

본 발명은 모터의 회전에 의해 드릴, 드라이버 또는 그라인더 작업이 가능한 휴대용 전동공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동공구가 설정된 토크 이상의 과부하로 운전될 때 기어박스의 클러치가 작동되기 이전에 이를 미리 경고함으로써 모터 및 기어박스의 고장을 미연에 방지할 수 있도록 한 휴대용 전동공구에 관한 것이다.

휴대용 전동공구는 내장된 배터리 또는 외부에서 공급되는 전원에 의하여 작동되는 모터가 케이스 내부에 장착되고, 모터의 회전축으로부터 연장된 공구장착용 소켓에 드릴, 드라이버, 그라인더 또는 원형 톱 등의 각종 공구를 장착한 구조로 이루어진다.

휴대용 전동공구는 휴대가 간편하여 전원이 공급되는 곳이면 장소에 상관없이 드릴, 드라이버, 그라인더 또는 절삭 작업을 편리하게 수행할 수 있는 장점이 있다. 특히 충전식 배터리가 내장되어 있는 경우에는 전원이 공급되지 않는 곳이거나, 전원공급용 연장케이블을 설치하여 사용하기에는 작업공간이 너무 넓거나 층별로 이동하며 작업해야 하기 때문에 작업성이 좋지 않은 곳에서도 쉽게 사용할 수 있기 때문에 최근에는 다양한 충전식 휴대용 전동공구가 소개되고 있다.

근래 널리 사용되는 휴대용 전동공구에는 내장된 모터로 공구를 구동시키는 기본적인 기능 이외에 토크 단을 설정할 수 있도록 하거나 임팩트 기능을 가진 것들이 많이 있다.

토크 단을 설정하는 기능은 공구를 사용하는 작업 대상물의 재질, 이를테면 연질이나 경질의 목재, 플라스틱, 강철, 스테인리스스틸 등의 작업 소재나 두께에 따라 작업시의 적정 토크가 다르기 때문에 이에 맞춰 토크를 여러 단에 걸쳐 가변시킬 수 있도록 한 것이다.

그런데, 토크 단을 사용하는 공구는 소재에 공구가 끼이는 상황에 의해 설정 토크 이상의 힘이 작용하게 되면 모터의 로터가 정지된 상태에서 과전류가 흘러 모터가 손상될 우려가 높다. 따라서, 모터를 보호하기 위해 클러치 기능을 가진 기어박스를 적용하는 기술이 소개되고 있으며, 예를 들면 한국공개특허 제2013-0078129호의 "전동공구용 클러치 장치"가 이에 해당한다.

이와 같이, 클러치 기능을 가진 기어박스를 적용하면 모터가 고장이 날 우려가 상당히 줄어들지만, 지속적으로 클러치 상태로 전환되는 일이 반복되면 기어박스가 고장을 일으키기 쉬우며, 따라서 반복적인 클러치 상태를 줄일 수 있도록 클러치가 작동하기 전에 미리 전동공구 작동을 중지하는 것이 더욱 바람직하다고 할 수 있다.

다른 한편으로, 임팩트 기능을 가진 전동공구(특허문헌 2)에 있어서도 순간적으로 높은 토크가 작용하기 때문에 모터에 고장을 일으킬 수준의 토크가 작용하는 것 또한 방지할 필요가 있다.

따라서, 휴대용 전동공구의 핵심적인 구성품인 모터와 각종 기어박스의 고장을 일으킬 수 있는 과부하가 걸리지 않도록 사용자에게 미리 경고를 주는 것이 바람직하지만, 아직까지는 효과적으로 과부하를 경고하는 장치를 구비한 휴대용 전동공구는 소개되고 있지 않다.

한국공개특허 제2013-0078129호 (2013.07.10. 공개) 한국공개특허 제2014-0106189호 (2014.09.03. 공개)

따라서, 본 발명의 목적은 휴대용 전동공구의 핵심적인 구성품인 모터와 각종 기어박스의 고장을 일으킬 수 있는 과부하가 걸리기 이전에 이러한 상태에 있음을 효과적으로 사용자에게 인지시킬 수 있는 수단을 구비한 휴대용 전동공구를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 전원에 의해 회전하는 모터가 케이스에 내장된 휴대용 전동공구에 관한 것으로서, 상기 전동공구는, 상기 모터에 공급되는 전류량 또는 상기 모터 주변에 설치된 온도센서에 의해 감지된 온도 중의 적어도 어느 하나가 사전에 설정된 정상상태나 제1 과부하 상태 또는 제2 과부하 상태 중의 어느 상태에 있는지를 판단하는 제어부를 구비하고, 상기 케이스에는 상기 제어부에 의해 판단된 상태에 대응하여 각기 다른 색상을 발광하는 LED 경고등이 구비되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 LED 경고등은 정상상태일 때에는 초록색 계열, 제1 과부하 상태일 때는 주황색 계열, 제2 과부하 상태일 때는 적색 계열의 빛을 발광할 수 있다.

또한, 상기 케이스의 파지부에는 상기 제1 과부하 상태 및 제2 과부하 상태에 대응하여 서로 구별되는 진동 모드를 발생하는 진동장치가 더 내장될 수 있다.

그리고, 상기 제2 과부하 상태에 대응하는 진동 모드의 주파수는 상기 제1 과부하 상태에 대응하는 진동 모드의 주파수보다 더 큰 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 진동장치는 상기 파지부에서 사용자의 손바닥이 접촉하는 양 측면에 각각 구비될 수 있다.

본 발명의 휴대용 전동공구는 모터에 공급되는 전류량 및 모터 주변의 온도를 감시하여 순간적인 과부하 상태는 물론 장시간에 걸친 부하의 누적을 모두 고려하여 휴대용 전동공구에 고장을 일으킬 상태에 들어가기 전에 이를 사용자에게 인지시킴으로써 고장 발생을 현저히 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 휴대용 전동공구는 시각적 신호(빛)는 물론 촉각적 신호(진동)로 과부하를 경고하기 때문에 작업자의 자세에 따라 설령 시각적 신호가 보이지 않더라도 촉각적 신호로서 과부하 경고를 인지할 수 있다는 점에 또 하나의 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 전동공구에 구비되는 과부하 경고수단의 설치 상태를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 과부하 경고수단의 작동에 관한 구성을 블록도로 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시형태를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다. 또한 도면을 참조할 때에는 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등이 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있음을 고려하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 전동공구(10)에 구비되는 과부하 경고수단의 설치 상태를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 과부하 경고수단의 작동에 관한 블록도로서, 이를 참조하여 본 발명을 설명한다.

본 발명의 휴대용 전동공구(10)는 전원에 의해 회전하는 모터가 케이스(100)에 내장된 것으로서, 모터나 클러치 기어박스 등 그 내부의 기본적인 구성은 종래의 휴대용 전동공구와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1에 도시된 휴대용 전동공구(10)는, 모터에 공급되는 전류량 또는 모터 주변에 설치된 온도센서(220)에 의해 감지된 온도 중의 적어도 어느 하나가 사전에 설정된 정상상태나 제1 과부하 상태 또는 제2 과부하 상태 중의 어느 상태에 있는지를 판단하는 제어부(200)를 구비하며, 이에 관한 구성은 도 2에 도시되어 있다. 참고로, 도 2에서는 전류량을 측정 내지 감지할 수 있는 전류회로의 구성을 전류 감지부(210)라는 구성요소로 표시하였다.

여기서, 정상상태는 모터의 작동에 아무런 무리가 없는 상태를 말하는 것으로서, 예를 들면 설정된 토크 단의 최대 토크 이하에서 운전되는 상태이다.

그리고, 제1 과부하 상태는 설정된 토크 단의 최대 토크를 초과하여 차상위 토크 단에서 운전되는 것과 같이 잠시 동안의 운전은 모터에 영향을 미치지 않지만 장시간 계속 운전되면 모터의 소손이나 고장이 우려되는 상태를 말한다.

그리고, 제2 과부하 상태는 제1 과부하 상태를 넘어서 즉시 휴대용 전동공구(10)의 사용을 중지하는 것이 바람직한 상태를 말하는데, 예를 들면 클러치 기어박스의 클러치가 작동하기 직전의 상태가 이에 해당한다.

위와 같은 3가지 상태는 모터에 공급되는 전류량이나 모터 주변에 설치된 온도센서(220)에 의해 감지된 온도값을 기준으로 각각 설정되는데, 이러한 설정값은 휴대용 전동공구(10)의 사양(모터의 허용 전류값이나 온도 조건)에 따라 설계적으로 결정되는 값이다.

여기서, 모터에 공급되는 전류량은 비교적 순간적으로 발생하는 과부하 상태를 감지하기 위한 기준값이며, 모터 주변의 온도는 상대적으로 장시간에 걸쳐 누적되는 부하량을 판단하기 위한 기준값이며, 제어부(200)는 이 두 가지 설정값 중 어느 하나의 조건에라도 과부하 상태인 것으로 나타나면 이를 표시하게 된다. 예를 들면, 모터에 공급되는 전류량에 의하면 정상상태이더라도 모터 주변의 온도에 의할 때에는 제1 과부하 상태라면 제1 과부하 상태 상태인 것으로 표시함으로써 모터의 소손이나 고장을 최대한 방지할 수 있도록 구성되어 있는 것이다.

위와 같은 제어부(200)의 과부하 상태의 판단 결과는 LED 경고등(300)을 통해 사용자에게 표출된다. 즉, 제어부(200)에 의해 판단된 정상상태, 제1 과부하 상태 및 제2 과부하 상태에 대응하여 LED 경고등(300)은 각기 다른 색상을 발광함으로써 해당 상태를 사용자에게 표시한다.

LED 경고등(300)이 발광하는 3종류의 색상은 서로 명확히 구별된다면 구체적인 색상에 있어 별다른 제한이 없지만, 통상적으로 사회에서 인식되는 색상의 의미(경고수준)에 맞춰 교통 신호등과 같이 정상상태일 때에는 초록색 계열, 제1 과부하 상태일 때는 주황색 계열, 제2 과부하 상태일 때는 적색 계열의 빛을 발광하는 것이 의미의 혼동 없이 가장 명확하게 해당 상태를 표시하게 될 것이다.

LED 경고등(300)의 설치 위치는 도 1에 도시된 바와 같이, 휴대용 전동공구(10)의 파지부(110)가 위치한 케이스(100)의 위쪽에 설치함으로써 휴대용 전동공구(10)를 파지하고 다루는 사용자의 눈에 잘 보이도록 하는 것이 적당하다.

그러나, 휴대용 전동공구(10)를 다루는 사용자의 자세에 따라서는 LED 경고등(300)을 육안으로 관찰하기 어려운 상황이 발생한다. 예컨대, 휴대용 전동공구(10)를 머리 위쪽으로 올려 사용함으로써 LED 경고등(300)이 케이스(100) 저면에 가려서 보이지 않게 되거나, 또는 협소한 공간의 안쪽으로 손을 꺾고 깊숙이 넣어 사용함에 따라 보이지 않게 되는 경우가 종종 발생한다.

따라서, 이러한 상황을 고려하여 본 발명은 케이스(100)의 파지부(110)에 제1 과부하 상태 및 제2 과부하 상태에 대응하여 서로 구별되는 진동 모드를 발생하는 진동장치(400)를 내장하는 실시예를 마련하였다. 여기서 정상상태에 대해서는 별도의 진동을 발생시키는 것이 부적절하기 때문에 이를 제외한 것이다.

진동장치(400)는 편심된 중량체를 회전시키거나 중량체를 상하로 진동시킴으로써 진동을 만들어내는 부품인데, 요즘의 스마트폰과 같은 각종 전자기기에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 다만, 본 발명의 휴대용 전동공구(10)는 그 크기와 무게가 스마트폰보다는 훨씬 크고 모터의 작동에 의해 자체적인 진동이 발생하기 때문에 스마트폰의 경우보다 강한 진동을 만들어내는 진동장치(400)를 적용할 필요가 있다. 예를 든다면, 비디오 게임기의 컨트롤러에 내장되는 진동장치 정도의 강한 진동을 만들어내는 것을 적용하는 것이 바람직한 것이다.

또한, 본 발명은 케이스(100)의 파지부(110)에 진동장치(400)를 내장하였는데, 이는 휴대용 전동공구(10)는 모터의 작동에 의해 케이스(100) 전체에 진동이 발생하기 때문에 파지한 손바닥에 국부적으로 강하게 느껴지는 진동을 발생시킴으로써 효과적으로 과부하 상태에 대한 경고가 전달되도록 할 필요가 있기 때문이다.

진동장치(400)는 제1 과부하 상태 및 제2 과부하 상태에 대응하여 서로 구별되는 진동 모드를 발생시키는데, 진동 모드의 주파수를 서로 다르게 하거나 간헐적 주기로 진동할 때의 진동주기를 다르게 함으로써 진동 모드가 구별되도록 할 수 있는 것이다.

여기서, 전술한 LED 경고등(300)의 색상과 같이, 통상적으로 강하고 빠른 진동이 경고의 의미로 인식되기 때문에 제2 과부하 상태에 대응하는 진동 모드의 주파수가 제1 과부하 상태에 대응하는 진동 모드의 주파수보다 더 큰 것이 바람직하다. 또는 간헐적 진동주기를 변화시키는 경우에는 이와는 반대로 제2 과부하 상태일 때 더 짧게, 즉 더 자주 진동하도록 함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따라서는 진동장치(400)가 사용자의 손바닥이 접촉하는 파지부(110)의 양 측면에 각각 총 두 개가 구비될 수도 있는데, 이는 오른손잡이와 왼손잡이 모두를 고려하여 진동장치(400)의 경고성 진동이 손바닥에 직접 전달되도록 하는 것이 더욱 바람직하기 때문이다. 이와 같이, 본 발명의 휴대용 전동공구(10)는 시각적 신호는 물론 촉각적 신호(햅틱)로 과부하 상태를 경고하기 때문에 작업자의 자세에 따라 설령 시각적 신호가 보이지 않더라도 촉각적 신호로서 과부하 경고를 인지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따라서는 사운드 출력장치가 전동공구(10)에 구비될 수 있다. 상기 사운드 출력장치는 제어부(200)와 연계되고 전동공구의(10)의 외면에 스피커 형태로 설치되며 제어부(200)의 제어에 따라 설정된 사운드 데이터를 유지하는 메모리를 포함할 수 있다. 제어부(200)의 판단에 따라, 상기 사운드 출력장치는 제1 과부하 상태 및 제2 과부하 상태에 대응하여 선정된 각기 다른 사운드를 출력함으로써 해당 상태를 사용자가 인지할 수 있도록 한다. 상기 사운드 출력장치는 사람의 음성이나 부저음 등 다양한 형태의 사운드를 출력하도록 동작할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예 및 실시형태가 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

10: 휴대용 전동공구 100: 케이스
110: 파지부 200: 제어부
210: 전류 감지부 220: 온도센서
300: LED 경고등 400: 진동장치

Claims (5)

1. 전원에 의해 회전하는 모터가 케이스에 내장된 휴대용 전동공구에 있어서,
   상기 전동공구는,
   상기 모터에 공급되는 전류량 또는 상기 모터 주변에 설치된 온도센서에 의해 감지된 온도 중의 적어도 어느 하나가 사전에 설정된 정상상태나 제1 과부하 상태 또는 제2 과부하 상태 중의 어느 상태에 있는지를 판단하는 제어부를 구비하고,
   상기 케이스에는 상기 제어부에 의해 판단된 상태에 대응하여 각기 다른 색상을 발광하는 LED 경고등이 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전동공구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 LED 경고등은 정상상태일 때에는 초록색 계열, 제1 과부하 상태일 때는 주황색 계열, 제2 과부하 상태일 때는 적색 계열의 빛을 발광하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전동공구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 케이스의 파지부에는 상기 제1 과부하 상태 및 제2 과부하 상태에 대응하여 서로 구별되는 진동 모드를 발생하는 진동장치가 내장된 것을 특징으로 하는 휴대용 전동공구.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 과부하 상태에 대응하는 진동 모드의 주파수가 상기 제1 과부하 상태에 대응하는 진동 모드의 주파수보다 더 큰 것을 특징으로 하는 휴대용 전동공구.
5. 제3항에 있어서,
   상기 진동장치는 상기 파지부에서 사용자의 손바닥이 접촉하는 양 측면에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전동공구.

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