KR20170089906A - 동력 장치를 제어하는 방법 및 디바이스 - Google Patents

Abstract

동력 장치를 제어하기 위한 제어 디바이스는 적어도 하나의 센서(14, 15) 및 상기 센서로부터의 적어도 하나의 제어 신호에 기초하여 상기 동력 장치를 제어하기 전자 제어 보드(16)를 포함한다. 본 발명에 따라서, 상기 적어도 하나의 센서는 비접촉식 광학 센서(14)이며, 상기 광학 센서는 상기 제어 디바이스의 인터페이스 구역(interface area)(10) 내에 제공되며 상기 인터페이스 구역(10) 내에 위치한 적어도 하나의 측정 대상(target)(30)과 상기 광학 센서(14) 간의 이격거리를 측정하도록 구성되며, 상기 전자 보드(16)는, 상기 광학 센서로부터의 신호에 대응하는 측정 거리가 제 1 거리 범위(31) 내에 있으면, 상기 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하고, 상기 광학 센서로부터의 신호에 대응하는 측정 거리가 상기 제 1 거리 범위(31)보다 크면, 상기 주 기능과는 상이한, 상기 동력 장치의 적어도 하나의 추가 기능에 대한 제어사항을 설정하도록 구성된다.

Description

동력 장치를 제어하는 방법 및 디바이스{CONTROL METHOD AND DEVICE FOR POWERED EQUIPMENT}

본 발명은 동력 장치를 제어하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 사용자의 손으로 작동되는 휴대용 공구의 제어에 관한 것이다. 본 발명은 본관에 의해, 공구의 본체에 삽입된 배터리에 의해서 또는 사용자가 휴대할 수 있는 원격 위치에 있는 배터리에 의해서 전원이 공급되는 전기 모터 기기 또는 체인 톱(chain saw)과 같은 가스-동력 장치에 적용된다. 이러한 목표 장비 또는 공구에는 전정용 가위 또는 판금 가위, 헤지 트리머, 송풍기, 브러시 절삭기, 올리브 빗 및 잔디 깎기가 포함될 수 있다. 일반적으로, 본 발명은 녹지 관리, 건설 또는 의료 분야의 전문 분야와 같은 전문 분야에서의 임의의 유형의 전동 공구에 적용 가능하다. 또한, 본 발명은 대중을 위해 설계된 공구 및 가전 제품에도 적용될 수 있다.

상기 언급된 장치들은 공통적으로 사용자의 손 또는 손가락에 의해 또는 그의 발로 작동될 수 있는 모터 및 모터 제어 요소를 갖는다.

일부 공구는 단지, 스위치에 대한 발, 손 또는 손가락의 단일의 순간적 동작을 통해 모터의 시작 또는 종료를 가능하게 하는 스위치를 사용하여 작동하지만, 대부분의 공구들에는 보다 정교한 제어 디바이스가 장착되어 있다. 예를 들어, 이러한 디바이스는 하나 이상의 손가락을 사용하여 트리거될 수 있는 제어 트리거부(control trigger)일 수 있으며, 이 트리거부는 트리거부에 대해 아무런 작동도 수행되지 않을 때 휴지 위치로부터 트리거부의 스트로크 말단 위치를 나타내는 최대 스트로크 위치까지 작동될 수 있다. 이러한 유형의 트리거부는 일반적으로 트리거부에 대한 작동이 중지되자마자 이를 자동으로 정지 위치로 복귀시키는 수단이 제공된다. 이러한 복귀 수단은 대부분 스프링과 같이 탄력적이다. 동일한 바가 트리거부가 페달로 교체될 때 사용자 발에 의해 활성화되는 제어 요소에도 동일하게 적용된다. 아래의 설명은 손으로 작동되는 제어 요소를 참조한다. 그러나, 발로 작동되는 제어 요소도 동일한 기능적 능력들을 구비할 수 있음이 유의되어야 한다. 한편, 공구 또는 머신은 상이한 기능적 능력들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 이들은 장치의 비휴대가능한 부품들일 수 있다.

일반적으로, 모터의 휴지 모드는 트리거부의 휴지 위치에 대응한다. 이는 전기 모터의 셧다운 모드 또는 가스 구동 모터의 유휴 모드에 대응할 수 있다. 반대로, 트리거부의 최대 스트로크 위치에서, 모터는 일반적으로 미리 정의된 최대 출력으로 작동한다. 트리거부의 중간 위치에서, 모터는 트리거부의 누름 정도에 비례하거나 그렇지 않은 중간 동력으로 작동한다. 이러한 바는, 예를 들어, 트리거부가 휴지 위치에 있을 때마다 모터가 휴지하고 트리거부가 최대 스트로크 위치에 있을 때마다 그의 사전 정의된 최대 동력으로 작동하는 가스 동력 체인 톱에서 그러하다. 이러한 가스 동력 체인 톱의 특정 예에서, 모터는 체인 톱의 체인일 가능성이 있는 작동 요소를 구동한다.

따라서, 동일한 방식으로, 동력 장치 또는 공구 제어 요소의 궁극적인 기능은 대응하는 작동 요소의 움직임을 제어하는 것이다.

제어 요소를 작동시킬 때 모터의 연속적인 회전에도 불구하고, 휴대용 공구의 작동 요소는 반드시 회전하지는 않는다. 사실상, 트리거부의 소정의 위치는 간단히 휴대용 공구의 작동 요소의 대응하는 위치와 관련될 수 있다. 따라서, 이러한 작동 요소는 휴지 위치에 있는 트리거부에 대응하는 휴지 위치를 가지며, 트리거부가 최대 스트로크 위치에 있을 때의 최대 스트로크 위치를 가지며, 및 트리거부의 중간 위치에 대응하는, 그의 휴지 위치와 그의 최대 스트로크 위치 간의 중간 위치를 갖는다. 이러한 바는, 예를 들어, 본 출원인의 문서 FR2614568에 기술된 바와 같은 전기 전정용 가위(electric pruning shear)에서 그러하다. 이러한 전정 가위는 하나의 고정 블레이드와 하나의 가동 블레이드를 가진 작동 절삭 요소를 특징으로 한다. 가동 블레이드는 전기 모터에 의해 작동된다. 트리거부는 휴지 위치인 완전 개방 위치와 가동 블레이드가 절삭 동작을 위해 고정 블레이드와 중첩되게 할 수 있는 폐쇄 위치 간에서, 고정 블레이드에 대해서 가동 블레이드의 위치를 제어하는데 사용된다. 따라서, 가동 블레이드의 위치는 트리거부의 휴지 위치와 그의 최대 스트로크 위치 간에서의 상기 트리거부의 상대적 위치에 대응된다. 가동 블레이드는 한 손가락이나 손으로 트리거부를 작동시키는 사용자에 의해서 지속적으로 제어될 수 있다. 보다 정확하게, 트리거부는 트리거 작동 방향에 따라서 회전 방향으로 또는 그의 역방향으로 모터 회전을 제어한다. 모터는 모터 회전을 병진 운동으로 변환시키는 기어를 통해 상기 가동 블레이드의 캠에 연결된다. 이러한 캠에 적용된 병진 이동으로 인해 가동 블레이드가 개방 또는 폐쇄된다.

또한, 다수의 수단이 사용자로 하여금 모터의 사전 정의된 최대 동력, 작동 요소의 최대 스트로크 위치, 공구의 대기 모드 등과 같은 추가 기능을 제어할 수 있게 한다.

예시적 설명을 위해, 본 출원인의 문서 FR2973815는 송풍기 손잡이 아래에 위치한 트리거부의 위치에 의해 공기 속도가 조절되는 휴대용 전동 송풍기에 대해 설명한다. 손잡이 위에 있는 추가 누름 버튼은 모터에 의해 발생된 최대 출력을 제한함으로써 송풍기 출구에서의 최대 공기 속도를 선택하는 역할을 한다. 이 버튼은 트리거부를 작동시키는 손의 두 번째 손가락으로 작동될 수 있다. 그러나, 이러한 바는 트리거부에 가해진 힘에 반대되는 것으로 입증되는 방향으로 추가적인 힘을 가하기 위해 사용자의 손의 두 번째 손가락의 움직임을 조율해야 한다는 사용자의 특별한 주의를 요구한다.

본 출원인의 문서 EP2156732는 주 트리거 및 주 트리거부에 연결된 제 2 트리거부를 포함하는 전동 전정용 가위를 기술한다. 제 2 트리거부는 주 트리거부와 동일한 손가락으로 작동될 수 있다. 이러한 제 2 트리거부는 고정 블레이드에 대한 가동 블레이드의 최대 스트로크 위치의 변경과 같은, 해당 공구의 최소한 하나의 추가 기능을 제어한다. 제 2 트리거부의 작동은, 사용자가 제 2 트리거부의 이동을 가능하게 하는 방향, 즉, 주 트리거부의 이동 방향에 대략적으로 수직인 방향으로 주 트리거부 상에서 자신의 손가락을 움직이는 것을 요구한다. 이러한 움직임은 주 트리거부를 작동시키기 위한 손가락의 움직임과 연속적이지 않으며, 따라서, 사용자를 위한 특정 방해 및 시간 손실을 유발한다.

문헌 EP2659765는 트리거부의 사전결정된 움직임 순서, 예를 들어, 트리거부의 이중 신속 작동을 검출하도록 설계된 제어 시스템을 구비한 전기 전정용 가위(electric pruning shear)과 같은 휴대용 전동 공구를 기술한다. 이 경우에, 추가 기능은 상기 사전결정된 순서를 검출하는 것이다. 따라서, 사용자는 목표 추가 기능을 달성하기 위해 신속한 손가락 움직임 순서를 조율해야 한다. 이러한 움직임은 트리거부의 작동 빈도의 변화 때문에 손의 손가락의 자연스러운 움직임의 일부가 아니며, 이러한 움직임이 자주 반복하면 손가락이나 손에 해를 끼칠 수 있다.

본 발명은 상술한 단점을 극복하고자 한다. 또한, 본 발명은 특히 이중 제어를 사용하기가 쉬운, 휴대용 공구에 있어서의 동력 장치의 제어 방법 및 제어 디바이스를 제공하고자 한다. 본 발명의 목적은 또한 주 트리거부를 작동시키는 손 또는 손가락의 자연스러운 움직임과 양립할 수 있는, 다중 제어를 갖는 제어 디바이스를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 보다 구체적으로 동력 장치를 제어하기 위한 제어 디바이스를 제공하며, 이 제어 디바이스는 적어도 하나의 센서 및 상기 센서로부터의 적어도 하나의 제어 신호에 기초하여 상기 동력 장치를 제어하기 전자 보드를 포함한다. 본 발명에 따라서, 상기 적어도 하나의 센서는 비접촉식 광학 센서이며, 상기 광학 센서는 상기 제어 디바이스의 인터페이스 구역(interface area) 내에 제공된다. 상기 광학 센서는 상기 인터페이스 구역 내에 위치한 적어도 하나의 측정 대상(target)과 상기 광학 센서 간의 이격거리를 측정하도록 구성된다. 상기 전자 보드는, 상기 광학 센서로부터의 신호에 대응하는 측정 거리가 제 1 거리 범위 내에 있으면, 상기 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하고, 상기 광학 센서로부터의 신호에 대응하는 측정 거리가 상기 제 1 거리 범위보다 크면, 상기 주 기능과는 상이한, 상기 동력 장치의 적어도 하나의 추가 기능에 대한 제어사항을 설정하도록 구성된다.

본 발명에 따른 제어 디바이스는 전기 또는 가스 동력 모터를 구비한 임의의 동력 장치에 적합할 수 있다. 이러한 동력 장치는 고정식 또는 휴대용 장치일 수 있다.

상기 전자 보드는 광학 센서로부터 제어 신호를 수신한다. 전자 보드는 이러한 제어 신호의 형태를 사전에 규정하지 않는다. 이러한 제어 신호는 보다 복잡하거나 덜 복잡할 수 있으며 아날로그 또는 디지털 신호일 수 있다. 또한, 상기 제어 신호는 거리 측정치를 나타내는 전류 또는 전압일 수도 있다.

상기 제어 디바이스에서 사용될 수 있는 비접촉식 광학 센서의 유형은 Avago Technologies사로부터 참조번호 APDS-9190 하에서 상업적으로 입수가능하다. 이러한 비접촉식 광학 센서는 근적외선 스펙트럼 내에서 방출하는 발광 다이오드와 같은 방사선 소스를 갖는다. 이 소스에서 방출된 빛이 측정 대상을 조사한다. 측정 대상에 의해 후방으로 산란된 광의 일부가 하나 이상의 포토다이오드를 포함하는 광 검출기에 의해 수신되고 측정된다. 이러한 포토다이오드에 의해 수신되는 광의 일부는 광 검출기(이 경우에는, 포토다이오드)와 측정 대상 간의 이격 거리에 반비례하여 변한다. 주변 광의 영향을 보다 쉽게 제거할 수 있도록 측정 광을 조정할 수 있다.

본원에서, 광학 센서에 의해 측정되는 측정 대상은 장갑 착용의 유무에 관계없이, 사용자의 손가락이거나, 장갑 착용의 유무에 관계없이 사용자의 손이거나, 또한 특정 용도에서는, 신발 착용의 유무에 관계없이 사용자의 발일 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 이러한 측정 대상은 또한 제어 요소, 즉 방아쇠 또는 페달일 수 있다.

따라서, 제어 디바이스의 인터페이스 구역(interface area)은 광학 센서의 측정 구역, 즉, 후방 산란된 빛에 대한 발광 포획 및 측정 구역 내에 위치한다. 이러한 인터페이스 구역은 바람직하게는 센서 주변의 작동 공간을 제공하는 가드(guard_에 의해 물리적으로 경계가 정해진다. 이러한 작동 공간은 제어를 수행하기에 충분한 이동 능력이 확보되게, 즉 제 1 거리 범위보다 큰 이동 범위가 확보되게, 측정 대상을 수용할 수 있도록 크기가 정해진다.

광학 센서에 가장 근접한 거리인, 상기 제 1 거리 범위 내에서, 센서 신호는 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하는데 있어서 상기 전자 보드에 의해 사용될 수 있다; 이러한 제어사항 설정은 일반적으로 모터의 회전 속도와 같은 모터에 대한 제어일 수 있다.

예를 들어, 특히 전기 모터의 경우, 모터 정지, 또는 가스 동력 모터의 경우에는, 모터의 공회전은 측정 대상이 상기 제 1 거리 범위의 끝부분에 위치하는 것, 즉, 상기 제 1 거리 범위의 최대치에 위치하는 것에 대응할 수 있다. 이러한 거리는 이하에서 "최대 이격 거리"로 지칭된다. 반면에, 모터의 사전결정된 최대 설정 속도에서의 회전은 상기 측정 대상이 상기 광학 센서에 가장 근접하게 위치된 경우, 즉 상기 제 1 거리 범위의 최소값에 위치된 경우에 대응할 수 있다. 이러한 거리는 이하에서 "최소 이격 거리"로 지칭된다. 상기 모터 정지 상태와 최대 회전 설정 속도 간의 중간 회전 속도는 측정 대상이 중간 위치에 있는 경우, 즉 상기 최소 이격 거리와 최대 이격 거리 간의 중간 위치에 있는 경우에 대응할 수 있다. 이러한 모터 회전 속도는 광학 센서에 의해 측정된 거리에 비례하거나 비례하지 않을 수 있다.

센서 신호로부터 전자 보드에 의해 설정된 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항은 반드시 모터 속도 제어에 대한 것은 아니며 작동 요소의 상대적 위치에 대한 것일 수 있다. 이에 대한 예시는 고정 블레이드에 대하여 개방 위치와 폐쇄 위치 간에서 이동하는 가동 블레이드를 갖는 전정용 가위에 의해 제공될 수 있다. 개방 위치는 예를 들어, 광학 센서로부터의 최대 이격 거리에 위치한 측정 대상에 대응하고, 폐쇄 위치는 광학 센서로부터의 최소 이격 거리에 위치한 측정 대상에 대응한다. 개방 위치와 폐쇄 위치 간의 블레이드의 중간 위치는 측정 대상이 중간 이격 거리에 위치하는 것에 대응할 수 있다. 상기 중간 위치들은 측정 대상의 이격 거리에 비례하거나 비례하지 않는 개방 각들(opening angles)에 대응할 수 있다. 다른 동작 모드에 따르면, 최소 이격 거리와 최대 이격 거리 간에 임계 거리를 제공하는 것이 가능하다. 이 경우에, 측정 대상이 상기 임계 거리를 통과하면, 블레이드가 급하게 자동으로 폐쇄되거나 개방될 수 있다.

상기 전자 보드는 주 기능에 대한 하나 이상의 상이한 제어 사항들이 설정되게 하는, 측정 대상의 몇몇 이격거리 범위들을 구별하도록 구성될 수 있다. 그러나, 이렇게 다수의 거리 범위들에 기초하여 제어 요소를 작동시키는 것은 경험이 없는 사용자에게는 섬세한 작업일 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 단지 하나의 "제 1 거리 범위"만이 제공된다.

전술한 바와 같이, 추가 기능에 대한 제어사항은 제 1 거리 범위보다 큰 거리, 즉 측정 대상이 상기 최대 이격 거리보다 큰 거리만큼 광학 센서로부터 멀리 떨어져있을 때 설정된다. 이러한 추가 기능은 바람직하게는 모터의 회전 속도 또는 작동 요소의 위치와는 직접적인 관련이 없지만, 작동 요소의 회전 모드 또는 작동 모드와는 관련되는 기능이다. 예를 들어, 이러한 추가 기능은 모터 최대 회전 속도 설정치를 제어하는 것일 수 있다. 따라서, 측정 대상이 상기 제 1 거리 범위를 넘어서 이동하면 설정치가 변경될 수 있다. 이러한 변경은 예를 들어, 모터의 제 1 최대 속도 설정치에서 다른 최대 속도 설정치, 예를 들어, 상기 제 1 설정치보다 큰 최대 속도 설정치로의 변경일 수 있다.

이로써, 측정 대상이 최소 이격 거리에 있을 때, 주 기능의 제어로 인해서 모터가 더 큰 회전 속도에 도달한다. 새롭게 측정 대상이 상기 제 1 거리 범위를 넘어서 이동하면, 상기 제 1 최대 속도 설정치로 돌아가거나, 이보다 크거나 이보다 작은 다른 최대 속도 설정치로 변경될 수 있다.

본 발명에 따른 추가 기능에 대한 제어사항은 또한 작동 모드를 변경하는 제어사항일 수 있다. 예를 들어, 이러한 모드 변경은 온/오프 동작 모드에서 비례 동작 모드로의 변경 또는 그 반대로의 변경이다. 전정용 가위의 경우에, 상기 추가 기능에 대한 제어사항은 블레이드의 점진적 폐쇄 제어 모드에서 임계적 폐쇄 제어 모드로의 전환일 수 있다. 이 경우에도, 동작 모드의 변경은 측정 대상이 상기 제 1 거리 범위를 넘어서 움직이는 것에 인해 발생될 수 있다.

본 발명이 전정용 가위 또는 판금용 가위로 적용될 시에, 상기 추가 기능에 대한 제어사항은 조우(jaw)의 최대 개방 설정점 또는 고정 블레이드에 대한 가동 블레이드의 최대 피벗운동 설정점에 대응할 수 있다. 따라서, 측정 대상이 상기 제 1 거리 범위를 넘어서 움직이는 것은 그 휴지 위치에서의 블레이드의 최대 개방도를 증가시키는 것을 가능하게 한다. 이렇게 측정 대상이 상기 제 1 거리 범위를 넘어서 움직이면, 제 1 최대 개방도 설정치로 돌아가거나, 이보다 크거나 이보다 작은 다른 최대 개방도 설정치로 변경될 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 추가 기능에 대한 제어사항은 예를 들어, 모터의 즉각적인 정지 또는 비상 브레이크의 작동 또는 작동 요소의 잠금을 통해 동력 장치 또는 공구를 안전 제어하는 것에 대응할 수 있다.

이러한 추가 기능은 또한 모터의 회전 방향 또는 작동 요소의 작동 방향을 반전시키는 제어일 수 있다. 이러한 기능은 예를 들어, 헤지 트리머에서, 블레이드들이 서로 록킹한 경우에 유용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 그리고 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 본 제어 디바이스는 인터페이스 구역에 제공된 제어 요소 및 상기 제어 요소에 연결된 위치 센서를 포함할 수 있으며, 상기 위치 센서는 제어 전자 보드에도 연결될 수 있다.

이러한 제어 요소는 예를 들어, 손으로, 발로, 또는 손가락으로 작동될 수 있는 방아쇠 또는 페달에 의해 구현될 수 있다. 선형 위치 또는 각도 위치 센서는 예를 들어, 전위차계, 홀 효과 센서 또는 자기저항기이며, 전자 보드에 상기 제어 요소의 상대적 위치를 측정한 신호를 제공한다. 이러한 신호는 보다 정교하거나 덜 정교할 수 있거나 아날로그 또는 디지털 신호일 수 있다. 이러한 신호는 단지 전류 또는 전압 신호 또는 저항값 측정 신호일 수도 있다.

사용자가 작동시킬 수 있는 수단을 제공하는 기능에 더하여, 트리거부와 같은 제어 요소의 존재는 또한 사용자의 손가락 또는 손의 직관적인 위치 설정을 용이하게 하는 인덱싱 기능을 갖는다. 제어 요소는 또한 제어 요소가 제 1 거리 범위에 대응하는 스트로크를 갖는 경우, 상기 제 1 거리 범위의 인식을 용이하게 한다. 휴지 위치에 있는 제어 요소는 상기 1 거리 범위의 자동 보정을 위한 기준점으로 사용될 수도 있다. 마지막으로, 작동 요소의 움직임에 스프링-장착되거나 연결된 제어 요소는 사용자에게 복귀력을 제공한다. 이러한 특성들은 특히 제어요소와 상호작용하는데 익숙하지 않은 사용자의 경우 사용자의 편의성을 높인다. 마지막으로, 후속 설명에서 볼 수 있듯이, 제어 요소에 연결된 센서는 제어사항 설정을 위한 유용한 신호를 제공할 수 있다.

인터페이스 구역 내에 더미 제어 요소를 제공할 수도 있으며, 이러한 더미 제어 요소는 센서 또는 액추에이터에 연결되지 않지만 단순히 사용자의 신체의 위치에 대한 표시정보, 제 1 거리 범위에 대한 표시정보 및 가능하게는 복귀력에 대한 표시정보를 제공하는데 사용되는 요소이다.

이러한 추가 제어 요소는 비접촉식 광학 센서의 거리 측정치에 기초하여 설정되는 제어사항을 방해하지 않는다. 반대로, 상기 추가 제어 요소는 비접촉식 광학 센서의 거리 측정치에 기초하여 설정되는 제어사항과 관련될 수 있다.

상기 제어 요소가 사용자의 손가락에 의해 작동될 수 있는 트리거부를 포함하고 트리거부와 거리 센서의 거리 측정 간에 어떠한 상호작용도 요구되지 않으면, 트리거부는 센서의 측정 구역 밖에 위치할 수 있다. 예를 들어, 공간상의 이유로, 광학 센서의 측정 구역 외부에 트리거부를 배치하는 것이 어려우면, 측정 구역 내에 트리거부를 배치할 수도 있다. 이 경우에, 트리거부는 제 1 거리 범위에 있는 측정 대상으로 사용될 수 있다. 트리거부는 또한 사용자의 손가락을 지지하는 지지 영역에서 개구부를 구비할 수 있으며, 상기 개구부는 광학 센서의 최적 측정 구역에 정렬된다. 개구부를 통해 손가락에 대한 거리가 측정될 수 있다. 이로써, 손가락이 측정 대상이 된다.

사용된 센서의 구성 및 유형에 따라, 거리 측정은 센서에 민감하게 유지되는 트리거부 바로 옆의 측면 영역에서도 이루어질 수 있다. 이 경우, 센서는 또한 사용자의 손가락의 존재를 검출할 수 있다. 또한, 가능하게는 트리거부가 거리 측정에 간섭하는 것을 방지하기 위해, 상기 측정은 측정 광 신호를 방해하지 않도록, 적어도 개구부의 주변 부분에서, 어두운 색, 심지어, 검은 색과 같은 적절한 색으로 수행될 수 있다.

상기 제어 요소는, 자신이 거리 센서에 대한 측정 대상인지의 여부와 관계없이, 상기 제 1 거리 범위에 대응하는 최대 스트로크를 갖는 것이 바람직하다. 상기 제어 요소가 트리거부이면, 위에서 규정된 용어들에 따르면, 그의 해제된 휴지 위치는 바람직하게는, 측정 대상의 최대 이격 거리에 대응하며, 최대로 눌러진 상태의 스트로크 위치는 상기 측정 대상의 최소 이격 거리에 대응한다. 또한, 상기 휴지 위치에 있는 트리거부에 대어진 사용자의 손가락의 위치는 컬러 및 손가락 반사 특성에 따라 휴지 위치를 영구적으로 보정하는데 사용될 수 있다. 전자 보드에 의해 수행된 보정은 제 1 거리 범위 밖에 있는, 휴지 위치로부터의 손가락의 거리를 명확하게 식별하는 것을 가능하게 한다.

광학 센서가 주 기능의 제어사항 또는 추가 기능의 제어사항이 설정되어야 하는지를 결정할 수 있게 하는 할지라도, 상기 주 기능의 제어사항은 반드시 광학 센서의 신호로부터 설정되는 것이 아니라는 점에 유의해야 한다. 사실상, 전자 보드는 광학 센서 신호 또는 다른 센서의 신호에 기초하여, 특히 제어 요소(트리거부)의 위치 센서의 신호에 기초하여, 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하도록 구성될 수 있다. 전자 보드는 이 두 센서의 신호들 모두에 기초하여 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하도록 구성될 수도 있다.

특히, 전자 보드는 광학 센서 신호에 기초하여 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하고, 상기 제어 요소의 위치 센서의 신호에 기초하여 상기 동력 장치의 주 기능의 제 2 제어 사항을 설정하도록 구성될 수 있다.

하나의 단일 기능에 대한 이러한 중복 제어의 존재는 제어 디바이스의 안전성과 신뢰성이 중요한 장치에 유용할 수 있다. 전자 보드 또는 보다 구체적으로 보드 프로세서는 주 기능의 제 1 제어 사항 및 제 2 제어 사항을 비교하고, 상기 제 1 제어사항 및 제 2 제어사항 간에 임의의 차(divergence)가 존재하는 경우에, 동력 장치 안전 절차를 활성화하도록 더 구성될 수 있다. 이러한 안전 절차는 작동 요소 또는 모터에 작용하는 제동 장치의 활성화 및 모터 전원 공급 장치의 전원 공급 차단을 포함한다. 예를 들어, 가스 동력형 체인 톱을 제어하는 경우에, 모터가 공회전 상태에 있고 사용자가 트리거부에 손가락을 놓지 않고 있을 때에, 인터페이스 구역 내에 나무가지와 같은 이물질이 우발적으로 들어와서 트리거부를 작동시킬 수 있다. 이러한 트리거부를 작동시키는 이물질, 즉 컬러 특성 또는 사용자의 손가락 반사 특성을 갖지 않은 이물질을 상기 광학 센서가 검출하는 것은 트리거부에 연결된 센서 신호를 억제하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 제어 디바이스는 이동 가능한 작동 요소, 바람직하게는 절삭 요소, 및 모터를 이러한 작동 요소에 연결하는 기어를 포함하는, 내장된 또는 원격형 배터리를 구비한 휴대용 전동 공구에 특히 적합하다.

본 발명은 또한, 적어도 하나의 측정 대상의 이격거리를 측정할 수 있는 광학 센서와의 제어 인터페이스(control interface)를 통해서 동력 장치를 제어하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 상기 광학 센서와 상기 측정 대상 간의 이격거리가 제 1 거리 범위 내에 있으면, 상기 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하는 단계; 및 상기 광학 센서와 상기 측정 대상 간의 이격거리가 제 1 거리 범위보다 크면, 상기 주 기능과는 상이한, 상기 동력 장치의 적어도 하나의 추가 기능의 제어값을 설정하는 단계를 포함한다.

상기 측정 대상은 전술한 바와 같이 사용자의 손가락일 수 있다.

상기 방법의 특정 구현 예에 따르면, 상기 주 기능의 제어사항은 상기 광학 센서에 의해 측정된 거리 측정 신호, 및/또는 상기 제어 인터페이스의 제어 요소에 연결된 위치 센서에 의해 설정된 신호에 기초하여 설정된다. 또한, 상기 주 기능의 제어사항은 이러한 신호들의 조합에 기초하여 설정될 수 있다. 이러한 신호의 조합은 위에서 기술된 방식으로 공구 안전 모드를 위해서 사용될 수 있다. 제어 요소는 전술한 바와 같은 트리거부가 될 수 있다.

도면들의 하기 설명은 본 발명의 다른 특성 및 이점을 나타낸다. 이러한 설명은 예시적 설명의 목적으로 제시된 것이며 비한정적이다.

도 1은 본 발명에 따른 제어 디바이스의 개략도이다.
도 2는 트리거부가 장착된 도 1의 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 제어 디바이스를 사용하는 전정용 가위의 하부 부분의 부분 절개한 도면이다.

이하의 설명에서, 도면들을 참조할 시에, 동일한 도면 부호로 동일한 또는 유사한 부품들이 식별되며, 이로써 동일한 도면 부호를 도면들 간에서 참조할 수 있다.

도 1의 제어 디바이스는 부분적으로만 도시된 휴대용 공구(S)를 제어하는데 사용된다. 제어 디바이스는 가드(12)에 의해서 경계가 정해지는 인터페이스 구역(10), 및 공구(S)의 본체 내에 제공된 광학 센서(14)의 측정 구역을 도시한다. 광학 센서(14)는 전기 연결부(18)를 통해 전자 보드(16)에 연결된다. 예를 들어, 직렬 연결 유형의 전기 연결부(8)는 광학 센서에 전력을 공급하며 측정 신호를 전자 보드(16)에 전송한다. 적용가능한 경우, 전자 보드(16)는 광학 센서(14)에 대한 전력 공급부를 포함할 수 있다.

전자 보드(16)는 매우 개략적으로 도시된 모터(20)에 대한 제어를 제공한다. 이러한 제어는 도시되지 않은 배터리로부터의 전력 공급일 수 있고, 이러한 전력 공급은 전기 모터의 상이한 위상들에 맞게 제어되고 적용될 수 있다. 또한, 이러한 제어는 가스 동력 모터의 흡입 제어일 수도 있다. 모터(20)는 기어(22)를 통해 본 공구의 작동 요소(24)에 연결된다. 이 기어는 또한 모터의 회전을 작동 요소를 작동시키기 위한 적절한 운동으로 변환시키도록 설계된다. 이러한 작동 요소는 예를 들어 절삭 부재일 수 있다.

도 1에서 매우 개략적으로 도시된, 전자 보드(16), 모터(20), 기어(22) 및 작동 요소(24)는 일체적으로 동력 장치 또는 본 공구(S) 내에 내장된다.

참조 번호(30)은 광학 센서(14)가 그와의 이격 거리를 측정하는 측정 대상을 나타낸다. 도면의 예에서는, 이러한 측정 대상은 사용자의 손가락이다. 예를 들어, 이러한 측정 대상은 공구 또는 도시되지 않은 공구의 손잡이를 파지하는 손의 손가락이다.

측정 대상(30)은 이 측정 대상과 광학 센서 간의, 보다 구체적으로는, 상기 타켓과 상기 공구의 본체 내에서의 상기 광학 센서의 위치 간의, 양방향 화살표로 표시된 거리(d)에서 도 1에서 도시된다. 거리(d)는 본 설명의 첫 부분에서 언급된 최대 이격 거리, 즉 제 1 거리 범위(31) 중의 최대 이격 거리에 대응한다. 본 공구의 주 기능의 제어 설정사항을 제어하는 제 1 거리 범위(31)는 최소값에서 최대값(d)으로 확장된다. 제로가 될 수 있는 최소값은 측정 대상(30)이 광학 센서(14)에 가장 가깝거나, 예를 들어, 센서에 맞대어 있거나 또는 센서를 포함하는 구조물의 벽에 맞대어 있을 때에 측정된 거리에 대응한다. 제 1 거리 범위에서의 최대 값은 거리(d)이며, 이 경우에, 이는 최대 이격 거리이다. 이 거리 범위 내에서, 측정 대상의 움직임은 본 공구의 주 기능의 제어사항을 설정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 제어는 예를 들어, 모터(20)의 속도의 점진적인 제어 또는 절삭 요소의 스트로크의 제어일 수 있다. 이에 대해서는 상술한 바를 참조하면 된다.

화살표(F)는 광학 센서의 측정 구역 내 및 인터페이스 구역(10) 내에서 유지되는 동안 제 1 거리 범위(31) 외부로의 측정 대상의 가능한 변위를 표시한다. 측정 대상(30)과 광학 센서(14) 간의 이격거리는 적어도 일 순간 동안에는, 거리 값(d)보다 크게 된다. 광학 센서에 의해 측정된 거리(d)보다 큰 거리에 대해 측정된 신호는 추가 제어를 실현하기 위해 전자 보드(16)에 의해 사용된다. 여기서도, 다시, 그리고, 상술한 설명을 참조하면, 이러한 추가 제어는 예를 들어, 동작 설정치, 절삭 요소의 위치 설정치 또는 모터의 회전 속도 설정치의 수정일 수 있다.

도 2는 도 1과 유사하지만 인터페이스 구역(10) 내에 제어 요소가 구비되어 있는 제어 디바이스를 도시한다. 이 도면의 예에서, 이러한 제어 요소는 사용자의 손가락에 의해 작동될 수 있는 트리거부(34)이다.

광학 센서(14)와 트리거부(34)의 상대적인 배치는 측정 구역이 트리거부(34)에 집중되도록 된다. 따라서, 트리거부 또는 광학 센서의 측정 구역에서의 트리거부의 단부의 적어도 일부가 측정 타켓을 구성한다. 광학 센서에 의해 측정된 거리는 더이상, 손가락으로부터의 이격 거리가 아니라 이제 트리거부로부터의 이격 거리이다.

트리거부가 광학 센서(14)에 대한 측정 타켓으로 사용되기 때문에, 그 휴지 위치는 제 1 거리 범위 중의 최대값(d)의 자동 캘리브레이션을 위한 기준점으로서 사용될 수 있다. 트리거부는 추가 기능의 제어를 활성화하기 위해 상기 제 1 거리 범위를 벗어나게 광학 센서(14)로부터 멀리 떨어져 있을 수 없다. 그러나, 이러한 제어 요소의 실시예에서, 광학 센서(14)의 측정 구역은 트리거부에서의 손가락의 존재를 검출하기에 충분히 넓게 설계될 수 있다. 이는 거리(d)에서 휴지 위치에 있는 트리거 상에 위치된 손가락에 대응하는 거리(d1)를 규정할 수 있게 한다. 거리 (d1)과 거리(d) 간의 차는 간단히 트리거부의 두께에 해당한다. 따라서, 트리거부를 거리(d)를 넘어서 움직일 수 없음에도 불구하고, 거리(d1)를 초과하는 손가락 위치의 검출은 상기 추가 기능을 활성화시키는데 사용될 수 있다.

바람직하게는, 상기 트리거부는 그의 중앙에 개구 또는 슬롯이 제공되며, 이는 광학 센서(14)가 거리(d)를 캘리브레이션할 수 있으면서 거리(d1)를 직접적이고 보다 신뢰성있는 방식으로 측정하는 것을 가능하게 한다. 상기 거리(d1)는 트리거부의 두께 특성을 매개변수화함으로써 전자 보드에서의 계산을 통해 직접적으로 측정될 수 있다.

트리거부(34)는 또한 더미 제어부(dummy control)일 수도 있다. 예를 들어, 이러한 트리거부는 피벗(35) 상에 피벗 운동 방식으로 장착될 수 있고 이러한 높이에서 스프링으로 알려진 탄성 복귀 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 더미 제어부는 사용자의 손가락에 대한 타켓 또는 기준 마크(reference mark)로 사용될 수 있다. 또한, 이러한 더미 제어부는 사용자가 자신의 손가락의 위치를 더 잘 알 수 있도록 하는 힘 복귀부(force return)일 수도 있다.

트리거부는 또한 위치 센서(15), 예를 들어 피벗(35)을 중심으로 하는 스트로크 각도를 측정하는 센서에 연결될 수 있다. 이러한 위치 센서(15)는 적절한 전기 연결부(19)를 통해 전자 보드에 연결되고, 이러한 전기 연결부를 통해서, 위치 센서는 전자 보드(16)에 자신의 측정 신호를 제공한다. 따라서, 전자 보드(16)는 위치 센서의 신호 또는 광학 센서의 신호로부터 모터 제어사항, 특히 주 기능의 제어사항을 설정하도록 구성될 수 있다. 이러한 2 개의 신호는 위에 설명된 방식으로 사용될 수 있다.

도 3은 전정용 가위(40)에 적용된 제어 디바이스의 개선된 실시예를 도시한다.

이러한 제어 디바이스는 인터페이스 구역(10)과 마찬가지로, 전정용 가위용 손잡이부(42)를 형성하는 케이싱의 일부에 근접하여 위치되는 트리거부(34)를 구비한다. 따라서, 측정 대상으로 사용되는 사용자의 손가락은 손잡이부(42)를 잡는 손의 손가락일 수 있다.

도 3은 전기 모터(44) 및 이 모터를 전정용 가위의 가동 블레이드(46)에 연결하는 기어에 대한 부분적 절취도이다. 상기 가동 블레이드(46)는 고정 블레이드(48)와 함께 작동 요소(24)를 구성한다.

기어는 감속기(50), 볼 나사와 같은 모터 회전을 병진 운동으로 변환하기 위한 메커니즘(52), 및 이러한 메커니즘(52)을 가동 블레이드의 캠에 연결하는 링크로드(link rod)(54)를 포함한다.

도 3은 또한 마이크로프로세서를 구비한 전자 보드(16), 전기 연결부(18)를 통해 상기 전자 보드에 연결된 광학 센서(14), 및 트리거부의 위치를 결정하는데 사용되는 위치 센서(15)를 도시한다. 이 경우에, 상기 위치 센서는 홀 효과 센서(hall effect sensor)이다.

전기 모터(44)는 도시되지 않은 축전지를 갖는 전원 장치에 위치된 다른 전자 제어 보드에 의해 구동된다. 이 전자 제어 보드는 전정용 가위의 본체 내부에 위치한 전자 보드(16)에 의해 전달된 제어사항에 기초하여 모터를 구동한다.

접속 코드(도시되지 않음)는 전력 공급 장치와의 전기적 연결을 보장한다. 이 접속 코드는 모터를 구동하고 전정용 가위용 전자 보드에 전력을 공급하고 예를 들면, 직렬 링크를 통해 다양한 제어 신호를 전송하기 위한 다수의 전기 도전체들을 포함한다.

전전용 가위(40)의 경우, 전자 보드에 의해 설정된 주 기능 제어 사항은, 예를 들어, 고정 블레이드를 향한 가동 블레이드의 이동 또는 반대로 가동 블레이드의 그의 개방 휴지 위치로의 복귀를 개시하기 위해 모터의 회전 및 그 회전 방향을 제어하는 것이다.

이러한 주 기능 제어 사항은 예를 들어, 더 큰 스트로크를 달성하기 위해서, 가동 블레이드의 최대 스트로크 설정치를 제어하는 것일 수 있다. 이러한 동작 모드는 위에서 설명되어 있다.

도 3에 도시된 제어 디바이스의 특히 유리한 개선된 실시예에 따르면, 광학 센서(14)는 트리거부 내에 형성된 개구(33)와 대응하는 선두 방향에서 그 측정 구역을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 실례에서, 이러한 개구는 사용자의 손의 하나 이상의 손가락을 수용하는, 트리거부의 일부분에 걸쳐서 연장되는 길이 방향 슬롯의 형태를 취한다.

이러한 개구(33)로 인해서, 트리거부는 도 1의 제어 디바이스와 같이, 측정 대상으로 사용되는 손가락에 대해서 수행될 수 있는 광학 센서의 측정을 방해하지 않는다.

트리거부의 휴지 위치는 바람직하게는, 손가락이 그 휴지 위치에서 트리거부 상에 간단히 위치될 때마다, 이 손가락이 최대 이격 거리에 있도록, 즉 상기 제 1 거리 범위의 끝 부분에 있도록, 된다. 상기 트리거부는 제 1 거리 범위 내에서 휴지 위치로부터 광학 센서(14)를 향해 이동한다. 이러한 이동은 주 기능 제어 사항이 설정된 범위에 대응한다. 추가 기능을 제어하려면, 측정 대상을 구성하는 손가락이 휴지 위치에 있는 트리거부에서 멀어지게 이동하면 된다.

Claims (17)

1. 동력 장치를 제어하기 위한 제어 디바이스로서, 적어도 하나의 센서(14, 15), 및 상기 센서로부터의 적어도 하나의 신호에 기초하여 상기 동력 장치를 제어하기 위한 전자 보드(16)를 포함하는, 제어 디바이스에 있어서,
   상기 센서는 상기 제어 디바이스의 인터페이스 구역(interface area)(10)에 제공되는 비접촉식 광학 센서(14)이며, 상기 광학 센서(14)는 상기 인터페이스 구역(10)에 위치된 적어도 하나의 측정 대상(target)(30)과 상기 광학 센서(14) 사이의 이격거리를 측정하도록 구성되며,
   상기 전자 보드(16)는, 상기 광학 센서로부터의 신호에 대응하는 측정 거리가 제 1 거리 범위(31) 내에 있으면, 상기 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하고, 상기 광학 센서로부터의 신호에 대응하는 측정 거리가 상기 제 1 거리 범위(31)보다 크면, 상기 주 기능과는 상이한, 상기 동력 장치의 적어도 하나의 추가 기능에 대한 제어사항을 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 디바이스는 상기 인터페이스 구역(10) 내에 제공된 제어 요소(34)를 더 포함하는, 제어 디바이스.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어 요소(34)에 연결된 위치 센서(15)를 포함하고, 상기 위치 센서는 상기 전자 보드(16)에 연결되는, 제어 디바이스.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어 요소는 상기 제 1 거리 범위로 제한된 스트로크(stroke)를 갖는, 제어 디바이스.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전자 보드(16)는 상기 광학 센서로부터의 신호로부터 상기 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하도록 구성되는, 제어 디바이스.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 전자 보드는 상기 광학 센서(14) 또는 상기 위치 센서(15) 중 어느 하나의 신호로부터 상기 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하도록 구성되는, 제어 디바이스.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 전자 보드(16)는, 상기 광학 센서(14)의 신호로부터 상기 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하고, 상기 제어 요소(34)의 상기 위치 센서(15)의 신호로부터 상기 동력 장치의 주 기능의 제 2 제어사항을 설정하도록 구성되는, 제어 디바이스.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 전자 보드(16)는, 상기 주 기능의 제 1 제어사항 및 제 2 제어사항을 서로 비교하고, 상기 제 1 제어사항 및 제 2 제어사항 사이에 차이(divergence)가 존재하는 경우에 동력 장치 안전 절차를 활성화하도록 구성되는, 제어 디바이스.
9. 제 3 항에 있어서,
   상기 측정 대상(30)은 사용자의 적어도 하나의 손가락을 포함하고, 상기 제어 요소(34)는 사용자의 손가락에 의해 작동될 수 있는 트리거부(trigger)를 포함하며, 상기 트리거부는 손가락에 의해서 눌러진 위치와 눌림이 해제된 위치 사이의 최대 스트로크를 가지며, 상기 제 1 거리 범위(31)는 상기 트리거부의 최대 스트로크에 대응하는, 제어 디바이스.
10. 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 대상은 사용자의 적어도 하나의 손가락을 포함하고, 상기 제어 요소(34)는 사용자의 손가락에 의해 작동될 수 있는 트리거부를 포함하며, 상기 트리거부는 상기 광학 센서의 측정 구역 내에 위치하고, 상기 트리거부는 사용자의 손가락을 지지하는 구역에서 개구(33)를 가지며, 상기 개구는 상기 광학 센서의 측정 구역에 정렬되는, 제어 디바이스.
11. 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 대상(30)은 상기 제어 요소(34)를 포함하는, 제어 디바이스.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스는 휴대용 동력 공구용으로 사용되며,
    상기 주 기능의 제어는 최대 속도 설정치까지의 모터 회전 속도에 비례하는 제어이고,
    상기 추가 기능의 제어는, 상기 모터의 최대 회전 속도 설정치를 변경하는 제어, 동작 모드를 변경하는 제어, 안전 절차를 위한 제어, 또는 모터 회전 방향을 역전시키는 제어 중 적어도 하나인, 제어 디바이스.
13. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 디바이스는 전동 전정용 가위 및 금속 절삭용 가위 중에서 선택되는 공구를 위해 사용되며,
    상기 주 기능의 제어는 설정치에 의해서 규정된 최대 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 상기 공구의 가동 블레이드(46)의 스트로크를 제어하는 것인, 제어 디바이스.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 추가 기능의 제어는 상기 가동 블레이드(46)에 대한 최대 개방 스트로크 설정치를 변경하는 것인, 제어 디바이스.
15. 전기 모터(44), 이동가능한 작동 요소(46), 상기 작동 요소를 상기 모터에 연결하는 트랜스미션(50, 52, 54, 56), 및 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 제어 디바이스를 포함하는, 휴대용 전동 공구.
16. 적어도 하나의 측정 대상(30)의 이격거리를 측정할 수 있는 광학 센서(14)를 갖는 제어 인터페이스(control interface)를 구비한 동력 장치를 제어하는 방법으로서,
    상기 광학 센서와 상기 측정 대상 사이의 이격거리가 제 1 거리 범위(31) 내에 있으면, 상기 동력 장치의 주 기능의 제 1 제어사항을 설정하고; 및
    상기 광학 센서와 상기 측정 대상 사이의 이격거리가 제 1 거리 범위(31)보다 크면, 상기 주 기능과는 상이한, 상기 동력 장치의 적어도 하나의 추가 기능의 제어사항을 설정하는 것을 포함하는, 제어 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 주 기능의 제어사항은, 상기 광학 센서(14)에 의해 측정된 거리 측정 신호, 상기 제어 인터페이스의 제어 요소(34)에 연결된 위치 센서(15)에 의해 설정된 신호, 및 상기 광학 센서(14)로부터의 신호와 상기 위치 센서(15)로부터의 신호의 조합 중 어느 하나에 기초하여 설정되는, 제어 방법.

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