KR20170116138A

KR20170116138A - 톱을 위한 진단 및 유지 동작

Info

Publication number: KR20170116138A
Application number: KR1020177025574A
Authority: KR
Inventors: 에릭 라리베르테; 티모시 스즈웨다; 브하라드와자 마라시 라마스와미; 니란잔 새씨아나레이아나라오 크리시나라오; 트리베니 프랍후; 레쉬마 하나만드라디 닐라라디
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-10-18
Also published as: AU2016228975B2; AU2016228975A1; EP3269013B1; CN107427941B; CN107427941A; WO2016145191A1; US10189098B2; EP3269013A1; KR102056042B1; EP3269013A4; US20160263674A1

Abstract

톱의 모터에서 브러시 마모를 측정하기 위한 방법은, 톱의 모터 내의 브러시에 연결된 센서에 의해, 브러시에서 마모의 레벨에 대응하는 제 1 신호를 발생시키는 단계 및 제어기에 의해, 제 1 신호를 참조하여 브러시에 대한 마모의 레벨을 식별하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 제어기 및 사용자 인터페이스 디바이스에 의해, 상기 식별된 마모의 레벨이 미리 결정된 임계치를 초과하는 것에 응답하여 브러시의 교체를 요청하는 출력을 발생시키는 단계를 추가로 포함한다.

Description

톱을 위한 진단 및 유지 동작

우선권의 주장

본 출원은 "테이블 톱에서 드롭 암의 제어를 위한 시스템 및 방법"이라는 제목의, 2015년 3월 12일에 출원된, 미국 가 출원 번호 제62/131,977호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에서 참조로서 통합된다. 본 출원은 또한 "드롭핑 날을 가진 테이블 톱"이라는 제목의, 2015년 3월 12일에 출원된, 미국 가 출원 번호 제62/132,004호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에서 참조로서 통합된다.

상호 참조

본 출원은 2016년 3월 4일에 출원되었고, 그 전체 내용이 본원에서 참조로서 통합되는, 공동 계류 중인 미국 출원 번호 제14/XXX,XXX호를 상호 참조한다.

분야

본 개시는 일반적으로 파워 툴들에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 기구 및 오브젝트들 사이의 접촉을 검출하는 톱에서 진단들 및 유지 보수를 수행하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

검출 또는 감지 시스템들이 다양한 종류들의 제조 장비 및 파워 툴들과 함께 사용하기 위해 개발되어 왔다. 이러한 검출 시스템들은 장비의 몇몇 부분과 조작자의 몇몇 부속물의 근접성 또는 접촉을 검출하거나 또는 감지함으로써 반응 디바이스를 트리거하도록 동작 가능하다. 예를 들면, 테이블 톱들(table saws)의 기존의 용량성 접촉 감지 시스템들은 조작자 및 날(blade) 사이의 접촉을 검출한다.

도 1은 테이블 톱(1)과 통합되는 종래 기술의 용량성 감지 기반 검출 시스템(90)을 묘사한다. 검출 시스템(90)은 톱(1)의 이동 가능한 날(22)에 전기적으로 결합되는 여기 전압을 구동하며, 날(22)로부터 인출된 전류를 검출한다. 검출된 전류 및/또는 여기 전압의 진폭 또는 위상은 날(22)이 전기 도전성 오브젝트(조작자의 손, 손가락 또는 다른 신체 부분, 뿐만 아니라 워크피스들과 같은)과 접촉하게 될 때 변화한다. 변화들의 특성들은 반응 시스템(92)의 동작을 트리거하기 위해 사용된다. 반응 시스템(92)은 예를 들면, 날(22)의 움직임을 중단시키기 위해 브레이크(brake)를 이용함으로써 및/또는 절단 영역 아래로 날(22)을 이동시킴으로써 날(22)의 동작을 디스에이블(disabling)시킨다. 반응 시스템(92)의 일 예는 날(22)의 움직임을 막기 위해 날(22)로 브레이크(도시되지 않음)를 넣기 위해 폭약을 사용한다. 또한, 또는 대신에, 반응 시스템(92)의 실시예는 테이블(14)의 표면 아래에서 날(22)을 몰아내기 위해 날 지지 부재(도시되지 않음)를 붕괴시킨다.

도 1에 도시된 검출 시스템(90)의 실시예는 라인(12) 상에 시변 신호를 발생시키는 발진기(10)를 포함한다. 상기 시변 신호는 예를 들면, 사인파, 다수의 사인파들의 합, 처프(chirp) 파형, 잡음 신호 등을 포함한 임의의 적절한 신호 유형이다. 신호의 주파수는 검출 시스템이 손가락 또는 손과 같은 제 1 오브젝트, 및 파워 툴에 의해 절단될, 목재 또는 다른 재료와 같은 제 2 오브젝트와의 접촉을 구별할 수 있게 하기 위해 선택된다. 도 1의 실시예에서, 주파수는 1.22 MHz이지만, 다른 주파수들, 뿐만 아니라 비-사인파 형태들이 또한 사용될 수 있다. 상기 발진기(10)는 국부 접지로서 톱 테이블(14) 또는 다른 금속 구조에 대해 언급된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 날(22)은 톱 테이블(14)(또는 작업 표면 또는 절단 표면 또는 플랫폼)에 의해 정의된 개구에 수직으로 배치된다.

발진기(10)는 라인(12)을 통해 두 개의 전압 증폭기들 또는 버퍼들(16, 18)에 연결된다. 제 1 전압 증폭기(16)는 라인(20)에 연결된 출력을 가지며, 이것은 톱 날(22)에 발진기의 출력을 동작가능하게 연결한다. 전류 센서(24)는 라인(20)으로부터의 신호를 증폭기(28)에 공급되는 라인(26)으로 동작가능하게 연결하며, 이것은 라인(32)에 의해 프로세서(30)에 연결된다. 전류 센서(24)는 예를 들면, 전류 감지 변압기, 전류 감지 저항기, 홀 효과(Hall Effect) 전류 감지 디바이스, 또는 다른 적절한 유형의 전류 센서이다. 프로세서(30)로부터의 출력 라인(34)은 예를 들면 날(22) 및 제 1 오브젝트 사이의 접촉을 나타내는 미리 결정된 조건들이 검출된다면 프로세서(30)가 반응 시스템(92)을 트리거하도록 반응 시스템(92)에 동작가능하게 연결된다.

라인(26) 상의 신호는 날(22)에 의해 인출된 순간 전류를 나타낸다. 톱 날(22)이 테이블 톱의 동작 동안 움직이고 있기 때문에, 연결은, 일반적으로 날(22)에 평행하게 장착되는, 여기 판(36)을 통해 이루어진다. 판(36)은 제 1 전압 증폭기(16)에 의해 구동되며, 도 1의 실시예에서 날(22)에 대해 대략 100 피코패러드(picoFarad)(pF)의 정전 용량으로 구성된다. 판(36)은 날(22)의 측면에 대하여 안정된 위치에서 유지된다. 여기 판(36)은 높이로서 날(22)을 따르도록 구성되며 날(22)의 베벨각(bevel angle)은 톱(1)의 동작 동안 조정된다.

제 1 오브젝트 및 톱 테이블(14)(또는 하나가 존재한다면 전력 라인 접지) 사이의 정전 용량은 도 1의 실시예에서 대략 30 내지 50 pF의 범위에 있다. 여기 판(36) 및 톱 날(22) 사이의 정전용량이 제 1 오브젝트 및 톱 테이블(14) 사이의 정전용량을 초과할 때, 검출 임계치들은 판-대-날 정전용량의 변화들에 의해 지나치게 영향을 받지 않는다. 도 1의 구성에서, 판(36)은 날(22)이 아버(arbor)(37)에 기대져 있는 측면 상에서 날(22)과 평행하게 배열되며, 따라서 날 두께의 변화들은 날(22) 및 판(36) 사이의 간격에 영향을 주지 않는다. 샤프트 또는 날과의 아버 베어링들 또는 브러시 접촉을 통한 접촉을 포함한, 여기의 다른 방법들이 동일한 효과를 위해 사용될 수 있다.

검출 시스템(90)에서, 제 2 증폭기(18)는 실드(38)에 연결되며, 증폭기(18)는 여기 판(36)과 동일한 전위로 실드(shield)(38)를 구동시킨다. 또한, 검출 시스템(90) 내의 센서들은 실드(38)에 의해 인출된 전류의 레벨을 선택적으로 모니터링한다. 실드(38)는 테이블(14) 밑에서 날(22) 주위로 연장되며, 도 1의 구성에서 테이블(14)의 최상부 상에서 날(22)로부터 좀 떨어져서 이격된다. 실드(38)의 구성은 날(22) 및 테이블(14) 사이의 정적 정전용량을 감소시키며, 이것은 테이블이 어스 접지(earth ground)에 전기적으로 연결되지 않는다면 접지면으로서 동작한다. 다양한 실시예들에서, 실드(38)는 메시의 연속 포켓, 또는 발진기(10)에 의해 발생된 여기 주파수들에서 패러데이 케이지(Faraday cage)와 전기적으로 같은 몇몇 다른 유형의 가드이다. 실드(38)는 선택적으로 날 조정들에 따라 이동하는 구성요소를 포함하거나, 또는 테이블 톱에 맞는 다양한 날들뿐만 아니라 날들의 조정을 수용하기에 충분히 크다. 도 1의 구성에서, 실드(38)는 날 조정들에 따라 이동하며, 테이블 최상부(14)의 비늘판 영역(throat plate area)을 포함한다.

프로세서(30)는 다양한 사전-프로세싱 단계들을 수행하며 제 1 오브젝트 및 날(22) 사이의 접촉을 나타내는 조건들의 검출을 인에이블시키는 트리거를 구현한다. 프로세서(30)는 선택적으로 하나 이상의 연관된 아날로그-디지털(A/D) 변환기들을 포함한다. 전류 센서(24)로부터의 날 전류 신호는 A/D 변환기들 중 하나 이상으로 향해지며, 이것은 대응하는 디지털 신호를 발생시킨다. 날(22) 및 여기 판(36) 사이의 전압 차를 나타내는 날 전압 신호는 몇몇 실시예들에서 디지털 날 전압 신호를 발생시키기 위해 A/D 변환기로 향해진다. 프로세서(30)는 디지털화된 신호를 수신하며 다양한 디지털 신호 프로세싱 동작들을 수행하고 및/또는 수신된 신호에 기초하여 파생 파라미터들을 계산한다. 프로세서(30)는 제 1 오브젝트 및 날(22) 사이의 접촉을 나타내는 조건들을 검출하기 위해 조절된 날 신호를 분석하거나 또는 그 외 그에 대한 동작들을 수행한다.

종래 기술의 톱은 날(22)이 아버(37)에 또한 전기적으로 연결되는 전기 도전성 재료로부터 형성됨을 요구한다. 비-도전성 날들 및 비-도전성 코팅들을 포함하는 날들은 종래 기술의 톱들에서 접촉 검출 시스템의 적절한 동작을 방지한다. 부가적으로, 날(22) 및 아버(37)는 효과적으로 동작하기 위해 접촉 검출 시스템을 위한 접지면에 전기적으로 연결되어야 한다. 날로의 접지 연결을 위한 요건은 또한 톱(1)이, 테이블 톱(1)이 고정된 위치에 남아있기를 요구하는, 접지 스파이크, 금속 파이프, 또는 다른 적절한 접지와 같은, 적절한 접지에 전기적으로 연결되도록 요구한다. 다른 유형들의 테이블 톱들은 접지 연결을 제공하는 것이 편리하지 않거나 또는 비현실적일 수 있는 현장들 사이에서 수송되는 휴대용 테이블 톱들을 포함한다. 부가적으로, 접지 연결을 위한 요건은 휴대 가능하지 않은 테이블 톱들의 셋업 및 동작의 복잡도를 증가시킨다.

결과적으로, 휴대용 및 휴대 가능하지 않은 테이블 톱들에서 날을 위한 전기적 접지 연결을 요구하지 않는 접촉 검출 시스템들에 대한 개선들이 유익할 것이다.

일 실시예에서, 톱의 모터에서 브러시 마모를 모니터링하기 위한 방법이 개발되어 왔다. 상기 방법은 톱의 모터 내의 브러시에 연결된 센서에 의해, 상기 브러시 내의 마모의 레벨에 대응하는 제 1 신호를 발생시키는 단계, 제어기에 의해, 상기 제 1 신호를 참조하여 상기 브러시에 대한 마모의 레벨을 식별하는 단계, 및 상기 제어기 및 사용자 인터페이스 디바이스에 의해, 미리 결정된 임계치를 초과하는 상기 식별된 마모의 레벨에 응답하여, 상기 브러시의 교체를 요청하는 출력을 발생시키는 단계를 포함한다.

추가 실시예에서, 상기 방법은, 상기 모터 내의 전류 소스에 의해, 상기 브러시를 통과하는 전기 신호를 발생시키는 단계, 상기 제어기에 의해, 상기 센서로부터의 제 1 신호를 참조하여 상기 브러시를 통한 전기 저항의 레벨을 식별하는 단계, 및 상기 제어기에 의해, 미리 결정된 임계치 이하인 상기 전기 저항의 레벨에 응답하여, 상기 브러시 내의 마모의 레벨이 미리 결정된 임계치를 초과하는지를 식별하는 단계를 포함한다.

추가 실시예에서, 상기 방법은 상기 센서에 의해 상기 브러시 내의 전류 또는 전압의 레벨 중 적어도 하나에 대응하는 상기 제 1 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.

추가 실시예에서, 상기 방법은 상기 센서에 의해, 상기 모터 내의 정류자와 접촉하는 브러시를 바이어싱하는 스프링으로부터 센서에 가해진 압력의 레벨에 대응하는 상기 제 1 신호를 발생시키는 단계, 및 상기 제어기에 의해, 미리 결정된 임계치 이하인 상기 압력의 레벨에 응답하여, 상기 브러시 내의 마모의 레벨이 미리 결정된 임계치를 초과하는지를 식별하는 단계를 포함한다.

추가 실시예에서, 상기 방법은, 상기 제어기에 의해, 미리 결정된 임계치를 초과하는 상기 식별된 마모의 레벨에 응답하여, 상기 모터의 동작을 디스에이블시키는 단계를 포함한다.

추가 실시예에서, 상기 센서는 상기 모터가 비활성화되는 진단 모드 동안 상기 제 1 신호를 발생시킨다.

또 다른 실시예에서, 톱에서 모터의 브러시 마모를 측정하기 위한 시스템이 개발되어 왔다. 상기 시스템은 톱 내의 모터, 상기 모터 내의 브러시, 상기 모터 내의 센서로서, 상기 센서는 상기 브러시에서 마모의 레벨에 대응하는 제 1 신호를 발생시키도록 구성되는, 상기 센서, 사용자 인터페이스, 및 상기 모터, 상기 센서, 및 상기 사용자 인터페이스 디바이스에 동작가능하게 연결된 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 상기 센서로부터 제 1 신호를 수신하고, 상기 제 1 신호를 참조하여 상기 브러시에 대한 마모의 레벨을 식별하고, 미리 결정된 레벨을 초과하는 상기 식별된 마모의 레벨에 응답하여 브러시의 교체를 요청하는 출력을 발생시키도록 상기 사용자 인터페이스 디바이스를 동작시키도록 구성된다.

추가 실시예에서, 상기 시스템은 상기 브러시를 통과하는 전기 신호를 발생시키도록 구성된 상기 모터 내의 전류 소스를 포함하며 상기 센서는 상기 브러시 내의 전류 또는 전압의 레벨 중 적어도 하나에 대응하는 상기 제 1 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 제어기는 상기 센서로부터의 제 1 신호를 참조하여 상기 브러시를 통한 전기 저항의 레벨을 식별하며, 미리 결정된 임계치 이하인 상기 전기 저항의 레벨에 응답하여, 상기 브러시 내의 마모의 레벨이 미리 결정된 임계치를 초과하는지를 식별하도록 구성된다.

추가 실시예에서, 상기 시스템 내의 센서는 상기 모터 내의 정류자와 접촉하는 상기 브러시를 바이어싱하는 스프링으로부터 상기 센서에 가해진 압력의 레벨에 대응하는 제 1 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 제어기는 미리 결정된 임계치 이하인 상기 압력의 레벨에 응답하여, 상기 브러시 내의 마모의 레벨이 미리 결정된 임계치를 초과하는지를 식별하도록 구성된다.

추가 실시예에서, 상기 제어기는 또한 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는 상기 식별된 마모의 레벨에 응답하여, 상기 모터의 동작을 디스에이블시키도록 구성된다.

또 다른 실시예에서, 기구 반응 메커니즘에 의한 가진 톱의 동작 방법이 개발되어 왔다. 상기 방법은, 상기 톱 내의 오브젝트 검출 시스템에 의해, 상기 톱의 동작 동안 상기 톱의 기구와 워크피스(work piece) 이외의 오브젝트 사이의 접촉을 검출하는 단계, 상기 오브젝트 검출 시스템에 의해, 상기 톱의 상기 기구 반응 메커니즘을 활성화시키는 단계, 상기 오브젝트 검출 시스템 내의 제어기에 의해, 상기 기구 반응 메커니즘이 활성화된 횟수들에 대응하여 메모리의 카운터를 증분시키는 단계, 및 상기 제어기에 의해, 상기 카운터가 미리 결정된 임계치를 초과하는 것에 응답하여, 상기 톱의 동작을 디스에이블시키는 단계를 포함한다.

추가 실시예에서, 상기 방법은, 외부 프로그래밍 디바이스에 의해, 유지 보수 동작 동안 상기 메모리 내의 상기 카운터를 리셋하는 단계, 및 상기 제어기에 의해, 상기 카운터가 리셋되는 것에 응답하여, 상기 톱의 동작을 인에이블시키는 단계를 포함한다.

추가 실시예에서, 상기 방법은, 사용자 인터페이스 디바이스에 의해, 상기 카운터가 미리 결정된 임계치를 초과하는 것에 응답하여, 상기 톱이 디스에이블되며 서비스를 요구한다는 것을 나타내는 출력을 발생시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면 톱이 개선된 정확도를 갖고 조작자 및 톱 날 사이의 접촉을 검출할 수 있게 한다.

도 1은 인간 및 톱 날 사이의 접촉을 검출하기 위한 종래 기술의 검출 시스템을 포함한 종래 기술의 테이블 톱의 도면.
도 2는 톱 내의 톱 날이 톱 날의 회전 동안 오브젝트를 접촉하는지를 식별하도록 구성된 오브젝트 검출 시스템을 포함한 테이블 톱의 개략도.
도 3은 도 2의 테이블 톱의 일 실시예의 외부 뷰.
도 4는 도 2의 톱에서 날, 아버, 및 센서 판을 포함한 선택된 구성요소들의 단면도.
도 5a는 도 2의 톱에서 사용자 인터페이스 디바이스의 외부 뷰.
도 5b는 외부 하우징이 제거된 도 5a의 사용자 인터페이스 디바이스의 뷰.
도 5c는 도 5b의 사용자 인터페이스 디바이스의 프로파일 도면.
도 5d는 도 5a 내지 도 5c의 사용자 인터페이스에서 구성요소들의 확대도.
도 6a는 도 2의 톱의 일 실시예에서 전하 결합 판 및 아버 어셈블리의 확대도.
도 6b는 도 6a에 묘사된 구성요소들의 프로파일 도면.
도 7은 도 2의 톱의 일 실시예에서 오브젝트 검출 시스템 및 다른 구성요소들의 부가적인 세부사항들을 묘사한 개략도.
도 8a는 도 2의 톱의 일 실시예에서 설치된 감지 케이블을 묘사한 도면.
도 8b는 동축 감지 케이블에서 구성요소들의 컷 어웨이 도면.
도 8c는 도 8a의 톱에서 감지 케이블의 제 1 도체의 판으로의 연결을 묘사한 도면.
도 8d는 도 8a의 톱에서 감지 케이블의 제 2 도체의 기구 인클로저로의 연결을 위한 제 1 위치의 마운트를 묘사한 도면.
도 8e는 도 8a의 톱에서 감지 케이블의 제 2 도체의 기구 인클로저로의 연결을 위한 또 다른 위치의 마운트를 묘사한 도면.
도 9a는 도 2의 톱의 일 실시예에서 날 주위의 비늘판에 배열된 용량성 센서들의 개략도.
도 9b는 도 9a의 용량성 센서들을 사용한 테이블 톱의 동작을 위한 프로세스의 블록도.
도 10은 도 2의 톱의 일 실시예에서 기구 반응 메커니즘의 활동을 모니터링하며 기구 반응 메커니즘의 활성화들의 수가 미리 결정된 수를 초과한 후 유지 보수를 위해 톱을 디스에이블시키기 위한 프로세스의 블록도.
도 11은 도 2의 톱에서 오브젝트 검출 시스템을 위해 워크피스들에서 사용된 상이한 유형들의 재료들의 프로파일들을 측정하기 위한 프로세스의 블록도.
도 12는 도 2의 톱에서 오브젝트 검출 시스템의 동작을 조정하기 위해 톱의 조작자의 몸에서 정전용량을 측정하기 위한 프로세스의 블록도.
도 13a는 도 2의 톱의 일 실시예의 모터에서 구성요소들의 개략도.
도 13b는 브러시 내의 전기 저항에 기초하여 도 13a에서 묘사된 모터에서 브러시 상의 마모를 측정하기 위한 프로세스의 블록도.
도 13c는 모터 내의 정류자(commutator)로 브러시를 바이어싱하는 스프링에 대한 압력 측정에 기초하여 도 13a에 묘사된 모터에서 브러시 상의 마모를 측정하기 위한 프로세스의 블록도.
도 14는 도 2의 톱의 일 실시예의 감지 케이블에서 결함들을 진단하기 위한 프로세스의 블록도.

본원에서 설명된 실시예들의 원리들의 이해를 촉진시키는 목적들을 위해, 참조가 이제 다음의 기록된 명세서에서의 도면들 및 설명들에 대해 이루어진다. 요지의 범위에 대한 어떤 제한도 이들 참조들에 의해 의도되지 않는다. 본 특허는 또한 보통 본 문서와 관련되는 이 기술분야의 숙련자에게 발생할 바와 같이 설명된 실시예들의 원리들의 추가 적용들뿐만 아니라 예시된 실시예들에 대한 임의의 변경들 및 수정들을 포함한다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어("파워 툴")는 전기 모터, 내연 기관, 유압 또는 공압 실린더 등과 같은, 작동기(actuator)에 의해 이동되는 하나 이상의 이동 부품들을 가진 임의의 툴을 나타낸다. 예를 들면, 파워 툴들은 이에 제한되지 않지만, 베벨 톱들, 미터 톱들, 테이블 톱들, 원형 톱들, 왕복 톱들, 실톱들, 밴드 톱들, 상온 톱들(cold saws), 절단기들, 임팩트 드라이브들, 앵글러 그라인더들, 드릴들, 긴 대패들, 장도리들, 전기 사포들, 트리머들, 및 라우터들을 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어("기구")는 파워 툴의 동작 동안 적어도 부분적으로 노출되는 파워 툴의 이동 부품을 나타낸다. 파워 툴들에서 기구들의 예들은, 이에 제한되지 않지만, 회전 및 왕복 톱 날들, 드릴 비트들, 라우팅 비트들, 그라인딩 디스크들, 그라인딩 휠들 등을 포함한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 파워 툴과 통합된 감지 회로는 기구가 이동하는 동안 인간 조작자 및 기구 사이의 접촉을 피하기 위해 기구의 움직임을 중단시키기 위해 사용된다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어("기구 반응 메커니즘")는 인간 조작자의 신체의 일 부분 또는 워크피스와의 잠재적인 접촉을 가진 위치로부터, 날 또는 임의의 다른 적절한 이동 기구와 같은, 기구를 빼내거나, 급속 방식으로 기구의 움직임을 중단시키거나, 또는 기구를 빼내고 중단시키는 양쪽 모두를 하는 톱 내의 디바이스를 나타낸다. 이하에서 설명되는 바와 같이 테이블 톱 실시예에서, 기구 반응 메커니즘의 일 형태는 날 및 아버와 같은, 기구에 기계적으로 연결되는 이동 가능한 드롭 암(drop arm)을 포함한다. 기구 반응 메커니즘은 톱의 동작 동안 조작자의 신체의 일 부분 및 날 사이의 접촉의 검출에 응답하여 오브젝트 검출 시스템에 의해 동작되는 불꽃 장약(pyrotechnic charge)을 포함한다. 상기 불꽃 장약은 테이블의 표면 아래에서의 드롭 암 및 날이 급속 방식으로 조작자와의 접촉으로부터 날을 뒤로 빼게 한다. 기구 반응 메커니즘의 다른 실시예들에서, 기계적 또는 전자기계적 날 브레이크는 급속 방식으로 날의 움직임을 중단시킨다.

도 2는 톱(100)에서 구성요소들의 개략도를 묘사하지만, 도 3은 톱(100)의 일 실시예의 외부도를 묘사한다. 테이블 톱(100)은 목재의 조각들과 같은, 워크피스들을 절단하기 위해 톱 날(108)이 연장되는 테이블(104)을 포함한다. 테이블 톱(100)은 또한 톱 날(108), 기구 인클로저(118), 및 기구 반응 메커니즘(132)을 구동하기 위해 아버(109)를 회전시키는 전기 모터(112)를 포함한다. 도 2는 예시 목적들을 위해 절단 날(108)을 묘사하지만, 이 기술분야의 숙련자들은 날(108)이 톱(100)에서 사용될 수 있는 임의의 기구일 수 있으며 날(108)에 대한 참조들은 예시 목적들을 위한 것임을 인식할 것이다. 톱(100)에서, 기구 인클로저(118)는 날(108)을 둘러싸는 높이 조정 캐리지(height adjustment carriage) 및 베벨 캐리지(bevel carriage)를 포함하며, 기구 인클로저(118)는 대안적으로 톱(100)에서 날(108) 또는 다른 적절한 기구를 둘러싸는 날 인클로저 또는 "실드"로서 불리운다. 도 3에 묘사된 바와 같이, 날(108)의 일 부분은 테이블(104)의 표면 위에서 비늘판(119)에서의 개구를 통해 위쪽으로 연장된다. 라이빙 나이프(riving knife)(330) 및 날 가드(332)는 날(108) 위에 배치된다.

톱(100) 내에서, 기구 인클로저(118)는 날(108), 아버(109), 테이블(104)의 최상부 표면, 및 판(120)으로부터 전기적으로 절연된다. 일 실시예에서, 기구 인클로저(118)는 열가소성과 같은, 전기 절연체로부터 형성되는 비늘판(119)을 포함한다. 비늘판(119)은 날(108)이 테이블(104)의 표면 위로 연장할 수 있게 하기 위해 개구를 포함한다. 비늘판(119)은 테이블(104)의 표면과 레벨이 같으며 테이블(104)의 표면으로부터 기구 인클로저(118) 내의 날(108), 높이 조정 캐리지, 및 베벨 캐리지의 추가 전기 절연을 제공한다. 테이블(104), 날(108), 및 모터(112)의 일반적인 구성은 워크피스들을 절단할 때 사용하기 위해 이 기술분야에 잘 알려져 있으며 본원에서 보다 상세히 설명되지 않는다. 워크피스들을 위한 가이드들, 블레이드 높이 조정 메커니즘들, 및 블레이드 가드들과 같은, 테이블 톱들에서 흔히 사용되는 몇몇 구성요소들은 명료함을 위해 도 2로부터 생략된다.

톱(100)은 디지털 제어기(140), 메모리(142), 클록 소스(144), 증폭기(146), 변압기(150) 및 복조기들(143A 및 143B)을 포함하는 오브젝트 검출 시스템(102)을 추가로 포함한다. 오브젝트 검출 시스템(102)은 기구 인클로저(118) 및 아버를 통해 판(120)으로 및 날(108)에 전기적으로 연결된다. 오브젝트 검출 시스템(102)에서 제어기(140)는 사용자 인터페이스 디바이스(110), 모터(112), 및 기구 반응 메커니즘(132)에 동작가능하게 연결된다. 톱(100)의 동작 동안, 날 검출 시스템(102)은 오브젝트가 회전 날(108)을 접촉할 때, 날(108) 및 판(120) 사이의 정전용량 레벨들의 변화들에 기인하는 전기 신호들을 검출한다. 오브젝트는 보통의 동작 동안 톱(100)이 절단하는 목재 또는 다른 재료의 조각과 같은, 워크피스를 포함할 수 있다. 오브젝트 검출 시스템(102)은 또한, 잠재적으로 톱의 조작자의 손 또는 신체의 다른 부분을 포함하여, 다른 오브젝트들 및 날(102) 사이의 접촉을 검출하며, 날(108) 및 워크피스들 이외의 오브젝트들 사이의 접촉의 검출에 응답하여 기구 반응 메커니즘(132)을 활성화시킨다. 오브젝트 검출 시스템(102)의 부가적인 구조 및 동작 세부사항들이 이하에서 보다 상세히 설명된다.

톱(100)에서, 테이블(104)은 도 2 및 도 3에 묘사된 바와 같이 톱 인클로저(118)에서의 톱 날(108), 아버(109), 및 다른 구성요소들로부터 전기적으로 절연된다. 일 실시예에서, 테이블(104)의 표면은 스틸 또는 알루미늄과 같은, 전기 도전성 금속으로 형성된다. 테이블(104)의 표면에서, 전기적 비-도전성 비늘판(119)은 테이블(104)의 표면으로부터 날(108)을 분리시킨다. 테이블(104) 아래에서, 톱(100)의 프레임에 테이블(104)을 고정시키는 하나 이상의 전기적 절연 마운트들은 그러나 톱 내에서의 다른 구성요소들로부터 테이블(104)을 전기적으로 절연시킨다. 도 2에 묘사된 바와 같이, 몇몇 실시예들에서, 테이블(104)은 전기 케이블을 갖고 접지(182)에 전기적으로 연결된다. 접지 연결은 테이블(104) 상에서의 정전기의 형성을 감소시키거나 또는 제거하며, 이것은 톱(100)의 동작 동안 오브젝트 검출의 정확도를 감소시킬 수 있는 잘못된 정적 방전들을 방지한다.

테이블(104)을 위한 접지 연결 외에, 날(108) 및 기구 인클로저(118)는 큰 저항기들(180)(예로서, IMΩ 저항기들)을 통합하는 고 저항 케이블들을 통해 접지(182)에 연결된다. 기구 인클로저(118)는 접지로의 고-저항 연결을 제공하는 저항기(180) 및 제 1 케이블을 통해 접지(182)에 연결된다. 날(108)은 또한 제 2 케이블 및 저항기(180)를 통해 아버(109)를 경유하여 접지(182)에 연결된다. 날(108) 및 기구 인클로저(118)에 대한 접지로의 고-저항 연결들은 또한 이들 구성요소들 상에서의 정전하의 형성을 감소시킨다. 종래 기술의 검출 디바이스들은 어스 접지로 직접 저-임피던스 연결을 사용하여 날 및 오브젝트 사이의 접촉을 검출하기 위해 저-저항 접지 연결(예로서, 1Ω 미만의 저항을 가진 전기 케이블을 사용한 직접 연결)을 요구하지만, 톱(100)에서의 고-저항 접지 케이블들은 오브젝트 검출 시스템(102)의 동작을 위해 요구되지 않는다. 대신에 고-저항 케이블들은 단지 잠재적인 긍정-오류(false-positive) 검출 이벤트들을 감소시키기 위해 톱(100)에서 정전기의 효과들을 감소시키지만, 오브젝트 검출 시스템(102)은 임의의 접지 연결 없이 날(108) 및 오브젝트 사이에서 접촉을 검출하기 위해 여전히 완전히 기능적이다. 대안적인 실시예들은 톱(100)에서 정전기의 형성을 감소시키기 위해 판(120) 및 날(108) 중 하나 또는 양쪽 모두에 대해 상이한 재료들을 사용하며 날(108) 또는 기구 인클로저(118) 및 접지 사이에서 임의의 연결을 요구하지 않는다.

테이블 톱(100)은 레일들(310 및 312) 상에 장착되는 립 펜스(rip fence)(304)를 포함한다. 립 펜스(304)는 동작 동안 톱(100)을 통해 워크피스들을 유도하기 위해 날(108)에 평행한 배향을 갖고 테이블(304) 위에서 미리 결정된 위치로 이동하도록 구성된다. 톱(100)에서, 립 펜스(304)는 테이블(104)로부터 전기적으로 절연된다. 예를 들면, 도 3에서, 전기적으로 절연된 열가소성 레일 마운트(306)는 레일(310)에 립 펜스(304)를 결합한다. 립 펜스(304)의 최하부 상에서의 플라스틱 가드(도시되지 않음) 및 립 펜스(304)의 최상부 상에서의 또 다른 가드(320)는 톱(100)에서 테이블(104)로부터 립 펜스(304)를 전기적으로 절연시킨다. 몇몇 실시예들에서, 립 펜스(304)는 워크피스가 립 펜스(304) 및 날(308) 양쪽 모두에 맞물릴 때 립 펜스(304) 및 날(108) 사이에서 전기적 절연을 보장하기 위해 날(108)에 면하는 립 펜스(304)의 측면 상에 배치된 또 다른 전기 절연체를 포함한다.

다시 도 2를 참조하면, 톱(100)은 또한 톱(100)의 동작 동안 오브젝트들 및 날(108) 사이의 접촉을 검출하는 검출 시스템(102)을 포함한다. 일 구성에서, 검출 시스템(102)에서의 구성요소들 중 일부 또는 모두는 하나 이상의 인쇄 회로 보드들(PCB들)에 장착된다. 도 2의 실시예에서, 분리 PCB(172)는 전원 공급 장치(106) 및 제어 TRIAC(174)을 지지한다. 전원 공급 장치(106)는 발생기 또는 전기 유틸리티 제공자와 같은, 외부 전원으로부터 교류(AC) 전력 신호를 수신하며, 감지 시스템(102)에서의 구성요소들로 전력을 공급하기 위해 TRIAC(174)을 통해 모터(112)로 전력을 공급한다. 감지 시스템(102) 및 전원 공급 장치(172)를 위한 분리 PCB들은 제어기(140)에서 디지털 전자 장치들의 냉각을 개선하기 위해 및 전기 잡음으로부터 제어기(140)를 분리시키기 위해 전원 공급 장치(106) 및 TRIAC(174)로부터 디지털 제어기(140)를 분리시킨다. 도 2의 실시예에서, 전원 공급 장치(106)는 전력을 제어기(140), 클록 소스(144), 및 증폭기(146)로 공급하기 위해 하나 이상의 전압 레벨들에서 외부 전원으로부터의 AC 전력 신호를 직류(DC) 전력 신호로 변환하는 스위칭된 전원 공급 장치이다. 검출 시스템(102) 및 검출 시스템(102) 상에 장착된 구성요소들은 어스 접지로부터 전기적으로 절연된다. 전원 공급 장치(106)는 검출 시스템(102)에 장착된 구성요소들에 대한 국부 접지로서 작용한다.

톱(100)에서, 판(120) 및 날(108)은 판(120) 및 날(108) 사이에서의 작은 공극이 유전체로서 동작하는 커패시터(124)를 형성한다. 판(120)은 공극 유전체를 갖고 커패시터(124)의 두 개의 측면들을 형성하기 위해 판(120) 및 날(108) 사이에서 평행 배향을 갖고 날(108)로부터 미리 결정된 거리에 위치되는 스틸 또는 알루미늄 판과 같은 전기 도전성 판이다. 변압기(150)는 제 1 권선(152) 및 제 2 권선(154)을 포함한다. 톱(100)에서, 판(120)은 변압기(150)에서의 권선(152)에 전기적으로 연결되는 금속성 평면 부재이다. 판(120)은 그 외 기구 인클로저(118)로부터 전기적으로 절연되며 커패시터(124)를 형성하기 위해 미리 결정된 공극에 의해 날(108)로부터 전기적으로 절연된다. 판(120)은 또한 판(120)이 날(108)과 함께 커패시터(124)의 일 측면을 형성하기 때문에 전하 결합 판(CCP)으로 불리운다. 일 실시예에서, 플라스틱 지지 부재는 날(108)에 대하여 미리 결정된 위치에 판(120)을 유지한다. 날(108) 및 날 아버(109)는 인클로저(118), 판(120), 기구 반응 메커니즘(132)에서의 드롭 암, 및 톱(100)에서의 다른 구성요소들로부터 전기적으로 절연된다. 예를 들면, 톱(100)에서, 하나 이상의 전기적으로 절연된 플라스틱 부싱(bushing)들은 기구 인클로저(118), 기구 반응 메커니즘(132)에서의 드롭 암, 및 톱(100)에서의 다른 구성요소들로부터 아버(109) 및 날(108)을 분리시킨다. 부가적으로, 톱 날(108) 및 아버(109)는 접지로부터 전기적으로 절연된다. 따라서, 톱(100)에서의 날 오브젝트 검출 시스템은 날(108) 및 아버(109)가 톱(100)에서 다른 구성요소들로부터 전기적으로 절연된 채로 있는 동안 커패시터(124)가 판(120) 및 날(108)로 형성되는 "개방 루프" 구성에서 동작한다. 개방 루프 구성은 톱 날이 전기적으로 접지되는 종래 기술의 감지 시스템들에 비교하여 판(120) 및 톱 날(108) 사이에서의 정전용량을 증가시킨다. 톱(100)에서의 보다 큰 정전용량은 인간 동작 및 톱 날(108) 사이의 접촉을 나타내는 신호의 검출을 위해 신호 대 잡음 비를 개선한다.

도 2에 묘사된 바와 같이, 판(120)은 기구 인클로저(118)가 제 1 권선(152)의 다른 측면에 전기적으로 연결되는 동안 변압기(150)에서 제 1 권선(152)의 일 측면에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 톱(100)은 두 개의 전기적 연결들을 수립하기 위해 두 개의 도전체들을 포함하는 단일 동축 케이블을 포함한다. 일 구성에서, 동축 케이블의 중심 도체 요소는 판(120) 및 변압기(150)에서의 제 1 권선(152)의 제 1 단자에 연결된다. 동축 케이블의 외부 외장(sheath)은 인클로저(118) 및 아버(109)를 통해 날(108) 및 변압기(150)에서의 제 1 권선의 제 2 단자에 전기적으로 연결된다. 동축 케이블의 구조는 톱(100)에 존재하는 전기적 잡음을 감쇠시키는 동안 판(120) 및 기구 인클로저(118)로부터의 전기 신호들을 송신하기 위해 실딩(shielding)을 제공한다.

도 4는 날(108), 아버(109), 및 판(120)의 단면도를 보다 상세히 묘사한다. 도 4에서, 전기적 비도전성 부싱들(404 및 408)은 아버(109)에 맞물린다. 전기적 비도전성 부싱들(404 및 408)은, 예를 들면, 톱(100)에서 다른 구성요소들로부터 아버(109)를 전기적으로 절연시키는 전기적으로 절연된 플라스틱, 세라믹, 또는 다른 절연체들의 층들을 포함한다. 도 4의 예시적인 예에서, 부싱들(404 및 408)은 아버(109)가 동작 동안 회전할 수 있게 하는 베어링들을 포함한다. 날(108)은 단지 아버(109)에 물리적으로 맞물리며, 톱(100)에서 다른 구성요소들로부터 전기적으로 절연된 채 있다. 도 4에서, 플라스틱 지지 부재(412)는 톱(100)에서의 다른 구성요소들로부터 판(120)을 전기적으로 절연시키면서 날(108)로부터 미리 결정된 거리에서의 위치에 판(120)을 유지한다.

도 6a 및 도 6b는 도 4에 묘사된 구성요소들의, 각각 확대도 및 정면도를 묘사한다. 도 6a는 나사들의 세트를 사용하여 아버(109)를 유지하는 지지 프레임에 부착되는, 판(120) 및 지지 부재(412)를 묘사한다. 판(120) 및 아버(109) 및 인클로저(118)에서의 다른 구성요소들 사이에서 전기적 절연을 유지하기 위해, 나사들은 전기적으로 비-도전성이거나 또는 지지 프레임에서의 나사형 구멍들은 전기적 절연을 유지하기 위해 전기적-비도전성 스레딩들을 포함한다. 지지 부재(412)는 판(120)의 외부 둘레를 둘러싸는 립(lip ; 612)을 포함하며 판(120)의 표면을 지나 바깥쪽으로 연장된다. 립(612)은 톱(100)의 동작 동안 부가적인 보호 및 전기적 절연을 판(120)에 제공한다. 특히, 립(612)은 날(108)이 톱(100)의 동작 동안 워크피스들을 절단할 때 날(108)의 회전시 잠재적인 일시적 워블들(wobbles)로 인한 날(108) 및 판(120) 사이의 접촉을 방지한다. 도 6b는 판(120) 주위로 연장되는 지지 부재(412)의 립(612)을 추가로 묘사한다.

도 7은 도 2의 오브젝트 검출 시스템(120) 및 전원 및 제어 PCB(172)의 일 실시예의 부가적인 세부사항들을 보다 상세히 묘사한다. 도 7의 구성에서, 톱(100)에서 상이한 구성요소들을 연결하는 케이블들 중 일부는 각각 케이블들(724, 736, 및 742)에 결합되는 페라이트 초크들(ferrite chokes)(708, 738, 및 740)과 같은, 페라이트 초크들을 포함한다. 케이블(742)은 모터(112)에 TRIAC(174)을 연결하며 페라이트 초크(740)는 TRIAC(174)의 활성화 시 모터(112)에 전력을 공급하기 위해 케이블(742)을 통과하는 전류에서의 잡음을 감소시킨다. 이하에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 페라이트 초크들(708 및 738)은 각각 데이터 및 전력 케이블들(724 및 736)에서의 잡음을 감소시키며, 이것은 전력 공급 및 제어 PCB(172)에 오브젝트 검출 시스템(102)을 연결한다. 도 7의 구성에서, 판(120)에 연결된 제 1 도체 및 톱 날(108)에 전기적으로 연결된 제 2 도체를 포함하는 감지 케이블(720)은 페라이트 초크를 통과하지 않는다. 유사하게, 모터(112)를 제어기(140)에 연결하는 모터 타코미터 케이블(motor tachometer cable)(도시되지 않음)은 페라이트 초크를 통과하지 않는다. 이 기술분야에 알려져 있는 바와 같이, 페라이트 초크들은 오브젝트 검출 시스템에서 제어기(140) 및 다른 구성요소들에 연결되는 케이블들로부터의 고-주파수 잡음을 필터링한다.

도 7은 또한 사이리스터들(thyristors)(743A 및 743B)을 묘사한다. 사이리스터(743A)는 감지 신호의 동-위상 구성요소의 복조를 위해 복조기(143A)에 변압기(150)의 제 3 단자를 연결한다. 사이리스터(743B)는 감지 신호의 직교 위상 구성요소를 위해 제 2 복조기(143B)에 변압기(150)의 제 4 단자를 연결한다. 사이리스터들(743A 및 743B)은 미리 결정된 항복 전압을 초과하지만 별개의 게이트 제어 신호가 스위칭 온 상태에 위치되도록 요구하지 않는 입력 신호에 응답하여 스위칭 온하는, "2 리드(two lead)" 사이리스터들이며, 이것은 또한 쇼클리 다이오드들(Shockley diodes)로서 불리운다. 사이리스터들(743A 및 743B)은 복조기들(143A 및 143B)의 입력들에서 랜덤 잡음의 효과들을 감소시키기 위해 감지 신호의 정격 전압 진폭보다 다소 높은 항복 전압을 갖고 구성된다. 그러나, 인간 손과 같은 오브젝트가 날(108)을 접촉하면, 입력 전압들은 사이리스터들(743A 및 743B)의 항복 임계 레벨을 초과하며 사이리스터들(743A 및 743B) 양쪽 모두는 스파이크 및 감지 신호가 각각 복조기들(143A 및 143B)로 넘어갈 수 있게 하기 위해 스위칭 온한다. 사이리스터들(743A 및 743B)은 도 7의 실시예에서 선택적 구성요소들이며 오브젝트 검출 시스템(102)의 대안적인 구성들은 이들 사이리스터들을 생략한다.

도 7에서, 전원 공급 장치(106)에 제어기(140)를 연결하는 데이터 케이블(724) 및 전력 공급 PCB(172) 상에서의 TRIAC(174)는 페라이트 초크(708)를 통과한다. 부가적으로, 풀-다운 레지스터(732)는 케이블(724)을 통해 송신되는 신호들에서의 부가적인 잡음 감소를 제공하기 위해 제어기(140) 및 전력 공급 PCB(172) 사이에서의 데이터 케이블(724)을 국부 접지(예로서, 오브젝트 검출 시스템(102)의 PCB 상에서의 구리 접지면)에 연결한다. 풀-다운 저항기 및 페라이트 초크는 데이터 케이블(724)이 오브젝트 검출 시스템(102)의 제 1 PCB 및 전원 공급 장치(106)의 제 2 PCB(172) 및 TRIAC(174) 사이에서 긴 거리에 걸쳐, I²C와 같은, 미리 결정된 명령 프로토콜을 사용하여 제어 신호들을 운반할 수 있게 한다. 예를 들면, 톱(100)의 일 구성에서, 데이터 케이블(724)은 대략 0.75 미터의 길이를 가지며 제어기(140)로부터 전원 공급 장치(108) 및 TRIAC(174)와 연관된 명령 로직으로 I²C 신호들을 송신한다. 전원 공급 장치(106)로부터 제어기(140)로 전력을 제공하는 전력 케이블(736) 및 오브젝트 검출 시스템(102)에서의 다른 구성요소들은 페라이트 초크(738)를 통과한다. 도 7은 별개의 데이터 케이블(724) 및 전력 케이블(736)을 묘사하지만, 또 다른 실시예에서 단일 케이블은 전력 공급 PCB(172) 및 오브젝트 검출 시스템(102)에서의 구성요소들 사이에서 전력 및 데이터 연결성 모두를 제공한다. 단일 케이블 실시예는 또한 도 7의 구성과 유사한 방식으로 잡음의 효과들을 감소시키기 위해 페라이트 초크를 사용한다.

도 8a 내지 도 8e는 판(120) 및 날(108)을 검출 시스템(102)에 연결하는 동축 케이블을 보다 상세히 묘사한다. 도 8a는 톱(100)의 오브젝트 검출 시스템(102) 및 다른 제어 요소들을 구현하는 SCU에서 PCB 및 다른 구성요소들을 포함하는 인클로저(802)를 묘사한다. 감지 케이블(720)은 감지 판(120) 및 날(108) 양쪽 모두에 전기적으로 연결된다. 도 8a 및 도 8b에 묘사된 바와 같이, 감지 케이블(720)은 제 1 내부 도체(852), 내부 도체(852)를 둘러싸며 제 2 금속 도체(862)로부터 내부 도체들을 분리하는 전기 절연체(856), 및 제 2 도체(862)를 둘러싸는 외부 절연체(864)를 가진 동축 케이블이다. 도 8a의 구성에서, 제 1 도체(852)는 도 2에 묘사된 바와 같이 오브젝트 검출 시스템(102)에서 판(120) 및 변압기(150)의 제 1 단자에 연결된다. 제 2 도체(862)는 도 2에 묘사된 바와 같이 오브젝트 검출 시스템(102)에서 날(108) 및 변압기(150)의 제 2 단자에 전기적으로 연결된다.

도 8b는 동축 케이블을 묘사하지만, 대안적인 실시예는 나선형 패턴으로 서로의 주위에서 꼬인 두 개의 상이한 도체들을 포함하는 트위스트 페어 케이블을 이용한다. 트위스트 페어 케이블에서 도체들 중 하나 또는 양쪽 모두는 서로로부터 도체들을 분리하기 위해 전기 절연체에 의해 둘러싸여진다. 부가적으로, 차폐식 트위스트 페어 케이블은 트위스트 페어 케이블에 감긴, 금속 포일과 같은 외부 실드를 포함하며 트위스트 페어 케이블에서의 도체들 상에서 외부 전기 잡음의 효과들을 감소시킨다.

도 8a는 위치(832)에서 판(120)으로 및 위치들(836 및 838)에서 기구 인클로저(118)의 베벨 캐리지 및 높이 조정 캐리지로의 단일 감지 케이블(720)의 연결을 묘사한다. 도 8c는 위치(832)에서 판(120)으로의 감지 케이블(720)에서의 제 1 도체의 연결을 보다 상세히 묘사한다. 금속 고정 클립(metal retention clip; 866)은 전기적 연결을 수립하기 위해 판(120) 및 감지 케이블(720)에서의 제 1 도체(852)에 부착된다. 도 8c의 구성에서, 고정 클립(866)은 감지 케이블(720) 및 판(120) 사이에서 안정된 연결을 보장하기 위해 판(120) 및 지지 부재(412) 사이에 삽입된다. 몇몇 실시예들에서, 고정 클립(866)은 판(120)에 납땜된다.

제 2 도체(862)는 날(108)에 전기적으로 연결되지만, 날(108)이 톱의 동작 동안 회전하므로 및 날(108)이 통상적으로 착탈 가능한 구성요소이므로, 제 2 도체(862)는 직접 날(108)에 물리적으로 연결되지 않는다. 대신에, 제 2 도체는 기구 인클로저(118)에 연결된다. 몇몇 톱 실시예들에서, 인클로저(118)는 실제로 톱(100)에서의 높이 조정 캐리지 및 베벨 캐리지와 같은, 다수의 구성요소들을 포함한다. 변함없는 전기적 연결을 보장하기 위해, 단일 감지 케이블(720)에서의 제 2 도체는 날(108)과의 신뢰성 있는 전기적 연결을 유지하기 위해 높이 조정 캐리지 및 베벨 캐리지의 각각에 연결된다. 예를 들면, 도 8에서, 감지 케이블(720)에서의 제 2 도체는 위치(836)에서 높이 조정 캐리지 및 위치(838)에서 베벨 캐리지로 연결된다.

도 8d 및 도 8e는 높이 조정 캐리지 및 베벨 캐리지 양쪽 모두를 포함한 두 개의 상이한 위치들에서 기구 인클로저(118)에 감지 케이블(720)에서의 제 2 도체를 연결하는 두 개의 상이한 마운트 위치들을 묘사한다. 도 8d에 묘사된 바와 같이, 제 2 도체는 연결 마운트(872)를 사용하여 위치(836)에서 기구 인클로저(118)에 전기적으로 및 물리적으로 연결된다. 최외곽 절연체(864)는 기구 인클로저(118)와의 전기적 연결을 수립하기 위해 연결 마운트(872) 내에서 감지 케이블(720)로부터 제거된다. 몇몇 실시예들에서, 연결 마운트(872)는 감지 케이블(720)에서 제 2 도체(862)의 일 부분을 둘러싸며 그것에 맞물리는 금속 슬리브로 형성된다. 상기 설명된 바와 같이, 기구 인클로저(118)는 아버(109) 및 날(108)에 전기적으로 연결되며, 케이블 마운트(872)는 높이 조정 케이지를 통해 감지 케이블(720)에서의 제 2 도체(862) 및 날(108) 사이에 신뢰성 있는 전기적 연결을 제공한다. 도 8e는 위치(838)에서의 감지 케이블(720)을 베벨 캐리지에 고정시키며 감지 케이블(720)에서의 제 2 도체(862) 및 기구 인클로저(118) 사이에 전기적 연결을 제공하는 연결 마운트(876)의 또 다른 구성을 묘사한다. 일 실시예에서, 연결 마운트(876)는 또한 기구 인클로저(118)를 통해 날(108)과의 전기적 연결을 수립하기 위해 감지 케이블(720)에서 제 2 도체의 일 부분을 둘러싸는 금속 슬리브로부터 형성된다.

도 2 및 도 7에 묘사된 바와 같이, 제어기(140)는 데이터 라인을 통해 전원 공급 장치(106) 및 분리 PCB(172) 상에서의 TRIAC(174)에 동작가능하게 연결된다. 톱(100)의 실시예에서, 데이터 라인은 HDMI 케이블과 같은 다중-도체 케이블이며 제어기(140)는 I²C 프로토콜을 사용하여 PCB(172)에 명령 메시지들을 송신한다. 제어기(140)는 I²C 프로토콜을 사용하여 PCB(172)로부터, 탑재된 온도 센서들과 같은, 센서들로부터 상태 데이터 또는 데이터를 선택적으로 수신한다. 페라이트 초크(708)는 데이터 케이블(724)에서의 전기적 잡음을 감소시키며 페라이트 초크(738)는 전력 케이블(736)에서 전기적 잡음을 감소시킨다. 탬프 저항기(temp resistor; 732)는 또한 데이터 케이블(724)을 통해 잡음을 감소시킨다. 일 실시예에서, 데이터 케이블(724)은 차폐식 트위스트 페어 도체들의 다수의 세트들을 포함하는, 고-화질 멀티미디어 인터페이스(HDMI) 표준을 따르는 물리적 구성을 포함하지만, 데이터 케이블(724)은 톱(100)의 동작 동안 비디오 및 오디오 데이터를 송신하지 않는다. 도 2의 실시예에서, 데이터 케이블은 분리 PCB들(102 및 172)을 연결하기 위해 대략 0.75 미터들의 길이를 갖는다.

동작 동안, 제어기(140)는 TRIAC에서의 게이트를 통해 전류를 모터(112)에 공급하도록 TRIAC(174)에 시그널링한다. 일단 트리거되면, TRIAC(174)는 전원 공급 장치(106)로부터의 적어도 미리 결정된 레벨의 전류가 모터(112)에 동력을 공급하기 위해 TRIAC(174)를 통과하는 한 활성화된 채로 있다. 전원 공급 장치(106)는 모터(112) 및 톱 날(108)의 회전 속도를 조정하기 위해 모터(112)에 전달되는 전류의 진폭을 변경한다. 모터(112)를 비활성화시키기 위해, 전원 공급 장치는 TRIAC(174)로 공급된 전력의 레벨을 미리 결정된 유지 전류 임계치 아래로 감소시키며 TRIAC(174)는 스위칭 오프한다. 도 2의 실시예에서, TRIAC(174)는 종래 기술의 동력 톱들에서 통상적으로 요구되는 계전기들을 요구하지 않고 가변 속도 레벨들에서의 모터(112)의 동작 및 활성화/비활성화를 가능하게 한다. 도 2의 예시적인 예에서, TRIAC(174)는 AC 전기 신호를 모터(112)에 전달하지만, 대안적인 실시예들은 대신에 DC 전력을 수신하는 DC 모터들을 포함한다.

검출 시스템(102)에서 제어기(140) 및 연관된 구성요소들은 때때로 톱 제어 유닛(SCU)으로 불리운다. SCU는 톱(100)에서 검출 시스템(102) 및 다른 구성요소들 사이에서의 전력, 제어, 및 센서 데이터 연결들을 제외하고 톱(100)에서의 다른 구성요소들로부터 전기적으로 절연된다. 톱(100)에서, 제어기(140)는 또한 모터(112)를 활성화시키는 것 및 비활성화시키는 것과 같은, 날(108)과 오브젝트 접촉의 검출에 직접 관련되지 않은 톱(100)에서 다른 동작들의 제어를 핸들링한다. 도 2의 실시예에서, SCU는 기구 인클로저(118)의 밖에 위치되고, 검출 시스템(102)은 비-도전성 플라스틱 지지 부재에 장착되며, 검출 시스템(102)은 검출 시스템(102)에서 전기 도전성 트레이스들로 전기 잡음의 전달을 감소시키기 위해 톱(100) 내에서 임의의 금속성 부재들과 평행하rp 검출 시스템(102)의 접지면을 위치시키는 것을 피하도록 배향된다.

톱(100)에서, 감지 회로에서 클록 소스(144) 및 구동 증폭기(146)는 변압기(150)에서의 제 1 권선(152), 용량성 결합 판(120), 날(108), 및 기구 인클로저(118)를 통해 향해진 시변 전기 신호를 발생시킨다. 시변 전기 신호는 제어기(140)가 감지 전류의 진폭에서의 변화들을 참조하여 날(108) 및 인간 신체의 일 부분 사이의 접촉을 감지하므로 "감지 전류"로 불리운다. 시변 전기 신호는 동-위상 구성요소 및 직교 구성요소 양쪽 모두를 포함하는 복소값 신호이다. 감지 전류는 변압기(150)에서의 제 1 권선(152)을 통해 판(120)으로 전달한다. 판(120) 및 날(108) 사이에서의 방전들에 의해 야기된 제 1 권선에서의 변화들은 변압기(150)의 제 2 권선(154)에서 여기 신호를 생성한다. 여기 신호는 제 1 권선(152)을 통과하는 감지 전류에 대응하는 또 다른 복소 값 신호이다.

감지 회로에서 제어기(140)는 모터(112), 변압기(150)에서의 제 2 권선(154), 기계적 기구 반응 메커니즘(132)에 동작가능하게 연결된다. 제어기(140)는 범용 중앙 처리 유닛들(CPU들), 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들(DSP들), 아날로그-변환기들(ADC들), 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이들(FPGA들), 애플리케이션 특정 집적 회로들(ASIC들) 및 톱(100)의 동작에 적합한 임의의 다른 디지털 또는 아날로그 디바이스들을 포함한 하나 이상의 디지털 논리 디바이스들을 포함한다. 제어기(140)는 제어기(140)의 동작을 위해 프로그램된 명령들, 및 날(108)을 통해 흐르는 감지 전류로부터 획득된 샘플들이 톱 날(108)이 회전하고 있거나 또는 중단됨을 나타내는지를 식별하기 위해 사용되는 최대-최소 변화들의 임계치, 분산 임계치, 또는 주파수 응답 임계치에 대응하는 데이터를 저장하는 메모리(142)를 포함한다.

감지 회로의 동작 동안, 클록 소스(144)는 미리 결정된 주파수에서, 사인 파형과 같은, 시변 신호를 발생시킨다. 도 2의 실시예에서, 클록 소스(144)는 인간 신체를 통해 전파하는 것으로 알려져 있는, 1.22 MHz의 주파수에서 신호를 발생시키도록 구성된다. 증폭기(146)는 제어기(140)에 의한 검출을 위해 변압기(150) 및 커패시터(124)를 구동하기 위해 충분한 진폭을 갖고 클록 소스(144)로부터 신호의 증폭된 버전으로서 감지 전류를 발생시킨다. 도 2의 실시예에서, 톱(100)은 진폭 변조(AM)를 사용하여 감지 신호를 발생시키지만, 대안적인 실시예들에서, 감지 신호는 주파수 변조, 위상 변조, 또는 다른 적절한 변조 기술을 갖고 발생된다.

감지 회로의 동작 동안, 제어기(140)는 제 1 복조기(143A)를 통한 제 2 권선(154)에서 여기 신호의 동-위상 구성요소(I) 및 제 2 복조기(143B)를 통한 여기 신호의 직교 구성요소(Q)를 수신한다. 변압기(150)는 각각, 신호의 동-위상 및 직교 위상 구성요소들을 제어기(140)에 공급하는 복조기들(143A 및 143B)로부터 제 1 권선(152), 판(120), 톱 날(108), 및 기구 인클로저(118)를 통해 흐르는 감지 전류를 절연시킨다. 복조기들(143A 및 143B)이 전기 잡음을 발생시키므로, 변압기(150)는 제 1 권선(152) 상에서의 잡음 및 감지 전류의 효과들을 감소시키거나 또는 제거한다. 일 구성에서, 변압기(150)는 제 1 권선(152) 및 제 2 권선(154)이 동일한 수의 턴들을 갖는 1:1 변압기이다. 대안적인 구성들에서, 제 1 권선(152) 및 제 2 권선(154)에서의 권선들의 비는 제어기(140)에 의한 복조 및 모니터링을 위해 신호를 단계적으로 증가시키거나 또는 단계적으로 감소시키기 위해 선택된다. 제어기(140)는 동-위상 신호(I) 및 직교 신호(Q)의 진폭의 디지털 표현들을 생성하기 위해 요구된 하나 이상의 ADC들, 필터들, 및 다른 신호 프로세싱 디바이스들을 포함한다. 제어기(140)는 다음의 식(

)에서 예시된 바와 같이, 각각의 샘플에서 동-위상 및 직교 구성요소들의 피타고라스 합으로서 주어진 시간에 감지 전류의 진폭(A)을 식별한다. 제어기(140)는, 복소 값 신호의 진폭(A)에서 변화들을 식별하기 위해, 각각의 샘플 사이에서 10μsec 기간을 가진 100 KHz 샘플링 레이트와 같은, 미리 결정된 주파수에서 복조된 신호를 측정한다.

모터(112)가 날(108)을 회전시킴에 따라, 회전 날(108)은 목재 및 다른 워크피스들의 블록들을 포함한, 상이한 오브젝트들과 접촉하게 된다. 날(108) 상에 축적되는 전하의 작은 부분은 워크피스로 흐른다. 목재 워크피스의 전기 도전율은 그러나, 매우 낮으며, 감지 회로에서의 제어기(140)는 계속해서 모터(112)가 톱 날(108)을 회전시킬 수 있게 한다. 예를 들면, 날(108)이 목재의 블록에 맞물릴 때, 제어기(140)는 통상적으로 감지 전류(A)에서 작은 변화를 측정하지만, 감지 전류에서의 변화는 낮은 전기 도전율을 가진 목재 또는 또 다른 재료에 대응하는 것으로 식별된다.

목재와 같은, 워크피스들은 낮은 전기 도전율을 갖지만, 인간 신체의 부분과 같은, 또 다른 오브젝트는 훨씬 더 높은 전기 도전율을 가지며 부분이 날(108)에 접근함에 따라 날(108) 상에서 전하의 훨씬 더 큰 부분을 흡수한다. 도 2에서, 손, 손가락, 또는 팔과 같은, 인간 신체(164)의 일 부분은 날(108)로부터 인간 신체로 전하의 흐름을 나타내는 전하 구름으로 표현된다. 인간 신체 및 날(108) 사이의 접촉은, 인간 신체 및 톱 날(108) 양쪽 모두가 감지 전류로부터 전하를 수신하므로, 정전용량 레벨을 효과적으로 변화시킨다. 제어기(140)는 인간 신체(164)가 날(108)에 접촉할 때 감지 전류의 진폭(A)에서 급속한 증가로서 인간 신체(164) 및 날(108) 사이의 접촉을 식별한다. 감지 신호의 진폭에서의 급속한 증가에 응답하여, 제어기(140)는 모터(112)를 비활성화시키고, 날(108)의 움직임을 중단시키기 위해 기구 반응 메커니즘(132)에 맞물리며, 날이 인간 신체(164)를 접촉하기 전에 날(108)을 선택적으로 빼낸다.

도 2의 구성에서, 인간 신체는 검출 시스템(102)이 어스 접지로부터 분리될 때 및 인간 신체(164)가, 인간 조작자가 고무 창들을 가진 신발들을 신을 때와 같이, 어스 접지로부터 분리될 때조차 날(108)로부터 전하를 이끌기 위해 충분한 도전율 및 용량을 갖는다. 따라서, 검출 시스템(102) 및 인간(164)이 공통 전기 접지를 공유하지 않지만, 제어기(140)는 식별된 감지 전류 진폭(A)에서의 급속한 증가의 식별을 통해 인간(164) 및 날(108) 사이에서 접촉을 계속해서 식별한다. 진폭(A)의 절대 값이 톱(100)의 동작 동안 달라질 수 있지만, 제어기(140)는 진폭(A)의 상대 값에서의 증가의 진폭 및 시간에 응답하여 인간(164)과의 접촉을 여전히 식별할 수 있다. 톱(100)의 동작 동안, 제어기(140)는 인간(164)과의 접촉을 식별하도록 및 모터(112)를 비활성화하며 대략 1 밀리초의 시간 기간에서 톱 날(108)을 중단시키기 위해 기구 반응 메커니즘(132)에 맞물리도록 구성된다.

톱(100)에서, 제어기(140)는 날(108) 및 인간의 일 부분 사이의 접촉의 식별에 응답하여 전기 모터(112)를 비활성화시킨다. 톱(100)에서, 톱 날(108)은 일반적으로 톱 날(108)이 동작 동안 축적하는 운동량으로 인해 수 초들의 기간 동안 계속해서 회전한다. 기구 반응 메커니즘(132)은 인간과의 접촉으로부터 톱 날(108)을 뒤로 빼는, 테이블(104) 아래로 톱 날(108)을 떨어뜨리기 위해, 훨씬 더 짧은 시간 기간 내에 톱 날(108)을 중단시키도록, 또는 날(108)을 중단시키며 뒤로 빼는 것 양쪽 모두를 하도록 구성된다. 톱(100)에서, 기구 반응 메커니즘(132)은 톱 날(108)에 기계적으로 연결되는 드롭 암을 포함한다. 기구 반응 메커니즘(132)은 또한 톱의 하우징 아래로 및 테이블(104)의 표면으로부터 떨어져 드롭 암을 푸시하도록 구성되는 불꽃 장약을 포함한다. 제어기(140)는 조작자의 신체의 일 부분 및 날(108) 사이의 접촉의 검출에 응답하여 아래쪽으로 드롭 암 및 날(108)을 이동시키도록 불꽃 장약을 동작시킨다. 기구 반응 메커니즘은 테이블(104)의 표면 아래로 날(108)을 뺀다.

톱(100)의 몇몇 구성들에서, 제어기(140)는 발화 디바이스가 미리 결정된 횟수들로 점화된 후 톱(100)의 동작을 록 아웃하도록 구성된다. 예를 들면, 톱(100)의 구성에서, 기구 반응 메커니즘(132)은 총 두 개의 "샷들"을 가진 이중-불꽃 장약을 포함한다. 기구 반응 메커니즘의 각각의 동작은 "모노샷(monoshot)" 동작에서 하나의 불꽃 장약을 소비한다. 조작자는 기구 반응 메커니즘(132)의 후속 동작에서 드롭 암을 이동시키기 위해 제자리에 제 2 불꽃 장약을 두기 위해 발화 디바이스를 제거하며 재-삽입한다. 제어기(140)는 기구 반응 메커니즘(132)의 활성화들의 수의 기록을 저장하며 활성화들의 수가, 1, 2, 또는 보다 많은 수의 활성화들과 같은, 미리 결정된 수를 초과한 후 톱(100)이 록아웃 프로세스에서 활성화되는 것을 방지한다. 제어기(140)는 선택적으로 록아웃 동작에서, 인터넷과 같은, 데이터 네트워크에 연결되는 톱(100)의 실시예들에서 서비스 또는 품질 보증 제공자에게 네트워크 통지를 전송한다. 록아웃 프로세스는 서비스 제공자들이 빈번하게 기구 반응 메커니즘(132)의 동작에 응답하여 톱(100)의 사용을 위한 절차들 또는 톱(100)의 동작이 가진 잠재적인 이슈들을 진단할 수 있게 한다.

톱 날(108)이 이동할 때 오브젝트 및 톱 날(108) 사이의 접촉을 감지하는 것 외에, 톱(100)에서의 감지 회로는 모터(112)가 비활성화될 때 톱 날(108)이 이동하는지를 식별하도록 구성된다. 예를 들면, 제어기(140)는 조작자가 하나 이상의 워크피스들을 절단하도록 톱(100)을 활성화시키기 위해 사용자 인터페이스(110)를 동작시킨 후 톱 날(108)이 계속해서 회전할 때의 시간 기간을 식별하며, 그 다음에 모터(112)를 비활성화시키도록 사용자 인터페이스(110)를 동작시킨다. 사용자 인터페이스(110)는, 예를 들면, 톱(100)을 동작시키기 위한 활성화/비활성화 스위치, 속도 제어 입력 디바이스, 및 톱이 동작을 위해 준비가 되거나 또는 결함이 생기기 시작한 경우와 같은, 톱(100)의 동작 상태에 대한 정보를 제공하는 상태 표시등들을 포함한다. 사용자 인터페이스 디바이스(110)는 또한 인간 기계 인터페이스(HMI)로서 불리운다.

톱(100)은 전기 접지로부터 분리되는 날(108) 및 날 아버(109)를 갖고 동작되도록 구성된다. 보드들(102 및 172) 상에서의 제어 전자 장치, 판(120) 및 기구 인클로저(118)는 몇몇 구성들에서 실제 어스 접지에 연결되지 않을 수 있지만, 이들 구성요소들은, 예를 들면, 톱의 금속 섀시에 의해 형성된 공통 접지면 또는 회로 보드들(102 및 172) 상에 형성된 접지면을 공유한다. 상기 설명된 바와 같이, 접촉 검출 프로세스 동안, 제어기(140)는 감지 신호에 대한 전류 레벨에서 스파이크를 식별한다. 그러나, 톱(100) 내에서 발생되는 전기 잡음은 잡음이 감지 신호의 검출을 방해하므로 거짓 긍정 또는 거짓 부정 검출 이벤트들을 생성할 수 있다. 톱(100)에서, PCB들(102 및 172)은 잡음의 효과들을 감소시키기 위해 저역-통과 필터들로서 동작하는 페라이트 코어 초크들을 포함한다. 부가적으로, 전력 케이블링 및 데이터 케이블링은 잡음을 감소시키기 위해 페라이트 코어들을 통과한다. 전원 공급 장치(106)는 전력 그리드, 발생기, 또는 다른 전기 전원으로부터 수신되는 전력 신호에서의 저속 돌발 잡음을 거부하기 위해 페라이트 초크 및 사이리스터를 포함한다.

도 5a 내지 도 5d는 사용자 인터페이스 디바이스(110)의 일 실시예의 일 부분을 보다 상세히 묘사한다. 도 5a는 외부 하우징(502), 표시등들(528A 내지 528D), 및 단거리 안테나(508)를 위한 커버링을 포함한 디바이스 상태 디스플레이의 외부 뷰를 묘사한다. 동작 동안, 제어기(140)는 톱(100)에 대한 상이한 상태 정보를 표시하기 위해 등들(528A 내지 528D) 중 하나 이상을 활성화시킨다. 예를 들면, 등(528A)은 톱(100)이 동작할 준비가 됨을 표시한다. 등(528B)은 기구 반응 메커니즘(132)이 동작되었으며 기구 반응 메커니즘(132)에서의 불꽃 장약이 리셋되어야 함을 표시한다. 등(528C)은 사용자가 결함 코드를 검색해야 함을 표시한다. 등(528D)은 톱(100)이, 모터 브러시와 같은, 톱 내의 구성요소를 교체하기 위해 유지 보수를 요구하거나, 또는 톱(100)이 기구 반응 메커니즘이 미리 결정된 횟수들 이상 동안 동작된 후 유지 보수를 요구함을 표시한다. 도 5a에 묘사된 바와 같이, 표시등들(528A 내지 528D)은 간소화된 인터페이스를 제공한다. 대안적인 실시예들은 표시등들의 상이한 배열을 포함하거나 또는 예를 들면, 비디오 디스플레이 스크린들, 터치 입력 디바이스들 등을 포함한 부가적인 입력 및 출력 디바이스들을 포함한다.

디스플레이 표시등들(528A 내지 528D)이 톱(100)을 갖고 규칙적인 사용을 위해 조작자에게 간소화된 직접 출력 피드백을 제공하지만, 몇몇 상황들에서 톱(100)은 보다 복잡한 진단 및 구성 데이터를 외부 디바이스들로 송신한다. 제어기(140) 및 사용자 인터페이스 디바이스(110)는 선택적으로 톱(100)에 대한 보다 복잡한 진단 데이터 및 다른 정보를 커버(512) 아래의 단거리 무선 안테나를 통해 외부 컴퓨팅 디바이스로 송신한다. 제어기(140)가 수집하며 선택적으로 무선 트랜시버 및 안테나(516)를 갖고 송신하는 진단 데이터의 예들은, 감지 회로에서의 전압의 존재, 센서 신호의 레벨, 기구 반응 메커니즘(132)에서의 발화 디바이스(파이로)가 무장하거나 또는 무장 해제되었고, 파이로의 모노샷 동작을 트리거하기에 충분한 진폭을 갖고 신호를 전송하지 않고 파이로 점화 라인에 대한 테스트 신호를 발생시키고, 파이로의 존재 또는 부재를 검출하고, 판(120) 및 기구 인클로저(118) 또는 톱(100)에서의 다른 케이블들에 연결된 센서 케이블에서의 부식 또는 와이어 손상에 대한 저항 범위를 확인하고, 모터(112)에 전력을 제공하는 라인에서 와이어 파단을 식별하기 위해 "태클 펄스(tackle pulse)"를 발생시키며, 파워 온 자가-테스트 동안 모터(112)에서 결함들을 식별하는지를 표시하기 위한 상태 정보를 포함한다.

도 5b에 묘사된 바와 같이, 단거리 무선 안테나(516)는 표시등들(528A 내지 528D)을 지지하는 PCB 상에서 도전성 트레이스들의 미리 결정된 배열로부터 형성된다. 도 5b 및 도 5c는 각각 등들(528A 및 528B)의 각각의 외부 가시적 표면을 형성하는 광학적 반투명 캡들(504A 내지 504D)을 묘사한다. 외부 하우징(502)은 톱(100)의 외부 상에 위치될 안테나가 외부 전자 디바이스들과 통신할 수 있게 하면서 외부 요소들로부터 안테나(516)를 보호한다. 안테나(516)는 NFC, 블루투스, IEEE 802.11 프로토콜 패밀리 호환 가능("Wi-Fi"), 또는 다른 적절한 단거리 무선 트랜시버와 같은, 무선 트랜시버에 동작가능하게 연결된다. 스마트폰, 태블릿, 휴대용 노트북 컴퓨터, 또는 다른 이동 전자 디바이스와 같은, 외부 전자 디바이스는 무선 통신 채널을 통해 톱으로부터 데이터를 수신하며 선택적으로 무선 통신 채널을 사용하여 톱(100)에 정보를 송신한다. 예를 들면, 스마트폰은 톱(100)으로부터 진단 데이터를 수신하며 스마트폰 상에서 실행되는 소프트웨어 애플리케이션은 톱(100)의 유지 보수를 돕기 위해 조작자 또는 유지 보수 기술자에게 상세한 진단 정보를 디스플레이한다. 소프트웨어 애플리케이션은 선택적으로 조작자로 하여금 간소화된 입력 디바이스(110)를 통해 직접 액세스 가능하지 않은 톱(100)의 동작 파라미터들에 대한 구성 정보를 입력할 수 있게 한다. 예를 들면, 일 구성에서, 소프트웨어 애플리케이션은 조작자로 하여금 모터(112) 및 날(108)에 대한 최대 RPM 레이트를 입력할 수 있게 한다. 또 다른 구성에서, 소프트웨어 애플리케이션은 조작자로 하여금 상이한 유형들의 목재, 세라믹들, 플라스틱들 등과 같은, 동작 동안 톱(100)이 절단할 재료의 유형에 대한 식별자를 송신할 수 있게 한다.

또 다른 구성에서, 톱(100)은 적절한 암호 키를 가진 이동 전자 디바이스가 톱(100)의 미리 결정된 거리 내에 있지 않다면 톱(100)의 동작을 방지하기 위해 록아웃 메커니즘을 포함한다. 이동 전자 디바이스는 동작을 위해 톱(100)을 잠금 해제하기 위한 톱(100)으로부터의 질의에 응답하여 톱(100)에 암호화된 인가 코드를 송신한다. 이동 전자 디바이스가 톱(100)으로부터의 근접성으로부터 제거될 때, 뒤이은 질의는 실패하며 톱(100)은 비활성인 채로 있다.

도 5c는 표시등들(528A 내지 528D)의 프로파일 뷰를 묘사한다. 각각의 광은 광(528A) 상에서의 캡(504A)과 같은 광학적 반투명 캡을 포함하며, 광학적 불투명한 몸체 부재(524A)는 LED와 같은 광원으로부터의 광을 반투명 캡으로 향하게 한다. 표시등(528A)에서, PCB 상에 장착되는 LED(552)는 불투명 몸체 부재(524A) 및 반투명 캡(504A)에서의 개구를 통해 광을 투사한다. 불투명 몸체 부재(524A)는 LED(552A)를 위한 제 1 개구를 둘러싸는 좁은 단부 및 반투명 캡(504A)에 맞물리는 제 2 개구를 가진 보다 넓은 단부를 갖는 테이퍼링 형태를 갖는다. 광학적 불투명 부재(524A)는 LED(552A)로부터의 광이 다른 표시등들(528B 내지 528D) 중 임의의 것에서 거짓 조명을 블리딩하고 생성하는 것을 방지한다. 도 5c의 구성은 사용자 인터페이스 디바이스(110)에서의 표시등들이 직접 주광 조건들에서 동작하며 동작 동안 부정확한 표시등들의 거짓 조명을 방지할 수 있게 한다.

도 5d는 도 5a 내지 도 5c로부터의 선택 구성요소들의 확대도를 묘사한다. 도 5d는 표시자 캡 어셈블리(540)를 묘사하며, 이것은 등들(528A 내지 528D)에 대한 반투명 표시등 캡들(504A 내지 504D)을 포함하는 몰딩 플라스틱 부재로부터 형성된다. 표시자 캡 어셈블리(540)는 또한 사용자 인터페이스 디바이스(110)에서 다른 구성요소들에 캡들을 고정시키기 위해, 표시자 캡 어셈블리(540)의 몰딩 플라스틱 부재로부터 형성되는 후크(506)와 같은, 부착 부재를 포함한다. 몸체 부재 어셈블리(544)는 캡들(504A 내지 504D)에 대응하는 광학적 불투명 몸체 부재들(524A 내지 524D)을 포함하는 또 다른 몰딩 플라스틱 부재이다. 광학적 불투명 몸체 부재들(524A 내지 524D)의 각각은 LED들(552A 내지 552D) 중 하나와 동조하는 제 1 개구 및 캡들(504A 내지 504D) 중 하나에 맞물리는 제 2 개구를 포함한다. 몸체 부재 어셈블리(544)는 또한 사용자 인터페이스 디바이스(110)에서의 다른 구성요소들에 불투명 몸체 부재들을 연결하는, 후크들(526)과 같은, 부착 부재들을 포함한다. PCB(550)는 사용자 인터페이스 디바이스(110)의 동작을 위해 물리적 장착 위치들 및 전기적 연결들을 포함한다. 특히, 도 5d는 대응하는 불투명 부재들(524A 내지 524D)에서의 제 1 개구들과 동조되며 표시등들(528A 내지 528D)의 캡들(504A 내지 504D)을 위해 광을 제공하는 발광 다이오드들(LED들)(552A 내지 552D)을 묘사한다. PCB(550)는 또한 사용자 인터페이스 디바이스(110)와의 무선 통신을 가능하게 하기 위해, PCB 상에서의 도전성 트레이스들의 미리 결정된 패턴으로부터 형성되는, 안테나(516)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, PCB(550)는 또한 무선 트랜시버를 직접 지지하지만, 다른 실시예들에서 무선 트랜시버는 제어기(140)와 통합된다. 표시자 캡 어셈블리(540), 몸체 부재 어셈블리(544) 및 PCB(550)는 베이스 부재(560)에 장착되며, 이것은 도 5d의 실시예에서 몰딩 플라스틱 부재이다. 베이스 부재(560)는 톱(100)의 외부 하우징에 사용자 인터페이스 디바이스(110)의 구성요소들을 고정시킨다.

도 3은 톱(100)의 하우징의 외부에 장착된 사용자 인터페이스 디바이스(110)를 묘사한다. 베이스 부재(560)는 표시등들(528A 내지 528D)이 최종 사용자에게 쉽게 가시적인 톱(100)에서의 하우징의 외부에 사용자 인터페이스 디바이스(110)에서의 구성요소들을 부착시킨다. 더욱이, PCB(550) 상에서의 안테나(516)는 톱(100)의 전기적 실딩의 밖에 배치되며, 이것은 단거리 외부 무선 디바이스들과의 통신을 가능하게 하기 위해 클리어 뷰를 제공하며 톱(100) 내에서의 전기적 잡음의 소스들로부터 안테나(516) 및 PCB(550) 상에서의 임의의 무선 트랜시버들을 분리시킨다. 데이터 케이블(도시되지 않음)은 톱(100)의 하우징 내에서의 PCB 상에 장착된 제어기(140)를 톱의 외부 상에서 사용자 인터페이스 디바이스(110)로 연결시킨다.

상기 묘사된 사용자 인터페이스 디바이스(110)가 광들 및 무선 데이터 인터페이스를 포함하지만, 몇몇 구성들에서 톱(100)은 부가적인 데이터 인터페이스 디바이스들을 포함한다. 예를 들면, 일 실시예에서 범용 직렬 버스(USB) 또는 다른 적절한 유선 데이터 커넥터가 제어기(140)에 동작가능하게 연결된다. 톱(100)은 베벨 캐리지의 후방 가까이에 USB 포트를 포함한다. USB 포트는 보통의 조작자들로부터 은닉되지만, 보수 요원은 베벨 캐리지를 좌측 또는 우측 최대 기울기 위치로 이동시키며 톱(100)의 하우징의 뒤에 개구를 통해 USB 포트를 위치시킴으로써 USB 포트에 액세스한다. USB 포트는 진단 및 유지 보수 동작들을 수행하기 위해 외부 컴퓨팅 디바이스에 연결된다. USB 연결은 또한 보수 요원이 제어기(140)가 톱(100)의 동작 동안 실행하는 메모리(142)에서의 저장된 소프트웨어 프로그램들을 업데이트할 수 있게 한다.

도 2의 톱 구성을 다시 참조하면, 일 동작 모드에서, 톱(100)에서의 제어기(140)는 기구 반응 메커니즘(132)의 동작을 제어하기 위해 조작자 및 날(108) 사이의 접촉에 대응하는 전류 스파이크들을 식별하기 위해 적응적 임계치 설정 프로세스(adaptive thresholding process)를 이용한다. 적응적 임계치 프로세스 동안, 제어기(140)는 미리 결정된 시간 기간(100 KHz의 샘플링 레이트에서 320 μsec 지속되는 32개의 샘플링 기간들)에 걸쳐 감지 신호에 대한 평균 신호 레벨을 식별한다. 제어기(140)는 검출된 평균 레벨에 미리 결정된 바이어스 값을 적용하며 적응적 임계치로서 평균 및 바이어스 레벨의 합을 사용한다. 제어기(140)는 전기 잡음으로 인해 발생하는 감지 신호의 평균 레벨에서의 비교적 작은 변화들에 기초하여 평균 임계치를 업데이트하며, 이것은 감지 신호의 레벨이 단지 감지 신호에서의 전기 잡음으로 인해 변할 때 거짓 긍정 접촉 이벤트의 검출을 방지한다. 조작자 및 날(108) 사이의 접촉이 발생하면, 감지 전류에서의 급속 스파이크는 미리 결정된 바이어스 레벨을 초과하며 제어기(140)는 접촉을 검출하고 기구 반응 메커니즘(132)을 활성화시킨다.

적응적 임계치 검출 프로세스의 선택적 실시예에서, 제어기(140)는 또한 거짓 긍정 검출의 가능성을 추가로 감소시키기 위해 감지 신호 전류에서 스파이크를 검출하는 것에 응답하여 감지 신호에서 신호 대 잡음 비(SNR)를 식별한다. 제어기(140)는 동일한 시간 윈도우에 걸친 신호 레벨의 분산으로 나누어진 미리 결정된 시간 윈도우에 걸친 신호의 평균 값을 참조하여 SNR을 식별한다. 일 구성에서, 제어기(140)는 SNR을 식별하는 계산 복잡도를 감소시키기 위해 블록 계산 프로세스를 수행하며, 이것은 제어기(140)가 기구 반응 메커니즘(132)의 동작에 대하 동작 타이밍 제약들 내에서 SNR을 식별할 수 있게 한다. 블록 계산 프로세스에서, 제어기(140)는 비교적 짧은 블록들(예로서, 100 KHz의 샘플링 레이트에서 320 μsec 지속되는 32개 샘플링 기간들)에 걸쳐 신호의 평균 값들을 식별하며 계산된 블록 평균 값들을 메모리에 저장한다. 제어기(140)는 그 후 일 실시예에서 2560 μsec의 기간에 걸쳐 8개의 연속적인 시간의 블록들과 같은, 일련의 블록들에 걸쳐 SNR을 식별한다.

제어기(140)는 8개의 블록들의 각각에서 발생하는 8개의 "국소적" 평균 값들 및 모든 8개의 블록들에 대한 단일 "전역적" 평균 평균 값 사이에서의 차이에 기초하여 블록들의 모두에 대한 단일 분산 값을 식별한다. 제어기(140)는 총 256개의 별개의 샘플들에 걸쳐 평균 및 분산을 식별하는 대신에 단지 8개 평균 값들 및 식별된 분산 값에 기초하여 SNR을 식별한다. 블록 계산 프로세스는 SNR을 식별하기 위해 요구되는 계산 전력을 크게 감소시킨다. 제어기(140)는 시간에 걸쳐 부가적인 샘플들의 식별을 계속하며 가장 오래된 블록이 동작 동안 보다 새로운 샘플들을 수용하기 위해 8개 블록들의 세트로부터 제거된 후 SNR 샘플을 업데이트한다. SNR의 식별 후, 제어기(140)는 SNR 레벨이 조작자 및 날(108) 사이의 접촉을 위한 검출 임계치를 초과하는 감지 전류 스파이크를 검출할 때 미리 결정된 최소 임계치 이하인지를 식별한다. SNR 레벨이 너무 낮고, 이것이 검출된 잡음 레벨에 비교하여 약한 신호 레벨을 표시한다면, 제어기(140)는 조작자가 실제로 날(108)과 접촉하지 않을 때 거짓 긍정 동작을 방지하도록 기구 반응 메커니즘(132)을 동작시키지 않는다.

적응적 임계치 설정 프로세스의 또 다른 선택적 구성은 날(108)로부터 정적 방전을 검출하며 정적 방전이 조작자 및 날(108) 사이의 접촉으로서 부정확하게 식별되는 것을 방지하기 위한 동작을 포함한다. 톱(100)의 동작 동안, 회전 날은 정전기를 축적하며 정전기를 톱(100) 내에서의 구성요소들로 또는 워크피스와 같은 외부 오브젝트로 방전시킨다. 정적 방전은 종종 조작자 및 날(108) 사이의 접촉에 응답하여 발생하는 스파이크와 유사한 감지 신호에서의 순간적 양 또는 음의 전압 스파이크를 생성한다. 그러나, 정적 방전으로 인한 스파이크의 진폭은 종종 조작자와의 접촉으로 인해 발생되는 임의의 스파이크보다 수 배 더 크다. 결과적으로, 몇몇 실시예들에서, 제어기(140)는 적응적 임계치를 초과하는 감지 신호의 진폭에 응답하여 뿐만 아니라, 또한 정적 방전 이벤트에 응답하여 기구 반응 메커니즘(132)의 거짓 긍정 동작을 피하기 위해 초기 검출 임계치보다 높은 상한 임계치 이하인 스파이크의 진폭에 응답하여 인간 접촉을 식별한다.

적응적 임계치 설정 프로세스는 톱(100)이 "DADO" 절단들을 수행하는 동작 모드들을 포함한 톱(100)의 다수의 동작 모드들에서 유용하다. 이 기술분야에 알려진 바와 같이, DADO 절단 동작 동안 날(108)은 워크피스의 모두 또는 일 부분을 통해 트렌치를 절단하지만, 워크피스를 두 개의 별개의 부분들로 완전히 절단하지 않는다. 많은 DADO 절단들은 단일 톱 날보다 두꺼운 트렌치들을 생성하며, 톱(100)은 보다 두꺼운 트렌치들을 형성하기 위해 아버(109) 상에 함께 위치된 다수의 톱 날들로 동작한다. 다수의 톱 날들은 안테나로서 동작하며 톱(100)의 안쪽에서 및 바깥쪽에서의 다양한 소스들로부터 전기 잡음을 수신하고, 이것은 DADO 절단들 동안 신호 대 잡음 비를 감소시킨다.

몇몇 실시예들에서, 제어기(140)는 또한 검출 신호에 존재하는 증가된 잡음 레벨들을 감안하기 위해 DADO 절단 동작들 동안 보다 긴 시간 기간에 걸쳐 조작자 및 날(108) 사이의 접촉을 검출한다. 예를 들면, 일 구성에서 제어기(140)는 제 1 샘플 기간에서 접촉 검출을 위한 적응적 임계치를 초과하는 전류 레벨에서 스파이크를 식별한다. 고-잡음 환경에서, 잡음 스파이크는 또한 적응적 임계치 레벨을 초과하는 큰 스파이크를 생성할 수 있다. 그러나, 실제 접촉 이벤트는 여러 개의 샘플링 기간들(예로서, 100 KHz의 샘플링 레이트에서 10개까지의 기간들) 동안 임계치 이상인 채로 있는 전류에서 비교적 변함없는 스파이크를 생성한다. 제어기(140)는 다수의 샘플링 기간들에 걸쳐 스파이크 레벨에서의 변화를 식별한다. 스파이크의 진폭이 높은 채로 있으며 여러 개의 샘플링 기간들에 걸친 큰 양만큼 레벨을 변경하지 않는다면, 제어기(140)는 날(108)이 조작자와 접촉함을 식별하며 기구 반응 메커니즘(132)을 활성화시킨다. 그러나, 제어기(140)가 감지 전류 스파이크의 레벨에서 큰 변화들을 식별한다면, 제어기(140)는 감지 전류에서의 변화들이 잡음으로 인한 것임을 식별하며 기구 반응 메커니즘(132)을 동작시키지 않는다. 보다 긴 검출 기간에도, 오브젝트 검출 시스템(102)의 총 검출 및 동작 시간은 기구 반응 메커니즘(132)의 유효성을 유지하기 위해 단지 수 밀리 초의 기간 내에서 발생한다.

적응적 임계치 설정 프로세스는 DADO 절단 동안 접촉 검출의 정확도를 개선한다. 그러나, 적응적 임계치 설정 프로세스는 DADO 절단 절차들 동안 사용을 위해 엄격하게 요구되지 않으며, 적응적 임계치 설정 프로세스는 또한 톱(100)의 동작의 다른 모드들에서의 사용을 위해 효과적이다.

톱(100)의 동작 동안, 제어기(140)는 검출 시스템(102)에 센서 판(120) 또는 기구 인클로저(118)를 연결하는 케이블에서 결함들을 식별하기 위해 결함 검출 프로세스를 선택적으로 수행한다. 제어기(140)는 연속성 테스트를 통해, 케이블에서의 완전 파단들과 같은, 하드(hard) 결함들을 식별한다. 소위 "소프트 결함들(soft faults)"은 케이블이 적어도 간헐적으로 연결될 때 발생하지만, 연결의 품질은 감지 신호가 센서 판(120)에 도달하며 제어기(140)에 대해 커패시터(124)를 통해 감지 전류를 검출할 수 있게 하지 않는다. 일 구성에서, 제어기(140)는 모터(112)의 활성화 이전에 소프트 결함들을 식별한다. 제어기(140)는 모터(112)가 비활성화된 채로 있으며 톱(100)에서의 전기 잡음의 레벨이 비교적 낮은 동안 감지 케이블을 통해 감지 전류를 발생시킨다. 감지 신호의 진폭 또는 잡음 레벨들이 미리 결정된 동작 허용도 임계치 이상만큼 예상된 값들로부터 벗어난다면, 제어기(140)는 감지 케이블에서 소프트 결함을 식별한다. 제어기(140)는 사용자 인터페이스 디바이스(110)를 통해 에러 신호를 생성하며 감지 케이블이 수리되거나 또는 교체될 때까지 감지 케이블에서 하드 또는 소프트 결함들의 검출에 응답하여 모터(112)의 활성화를 방지한다.

몇몇 실시예들에서, 톱(100)은 톱에서 미리 결정된 접촉 위치에서 용량성 센서와의 접촉을 통해 상이한 조작자들의 정전용량 레벨들을 특성화한다. 예를 들면, 일 실시예에서 톱(100)은 조작자가 핸들을 잡을 때 조작자의 손의 정전용량, 도전도, 및 다른 전기적 속성들을 알아채는 금속 핸들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 용량성 센서는 톱(100)의 통상적인 동작 동안 조작자가 접촉하는 레일 또는 톱(100)의 다른 표면에 위치된다. 제어기(140)는 각각의 조작자의 전기적 속성들에 대응하는 센서 데이터를 수신하며 각각의 조작자에 대한 날 접촉 검출의 정확도를 개선하기 위해 날 접촉 검출 임계치들 및 다른 동작 파라미터들을 조정한다.

몇몇 실시예들에서, 톱(100)은 동작 동안 날(108)의 상태를 식별하기 위해 감지 신호를 갖고 패턴 검출을 수행한다. 예를 들면, 일 실시예에서 제어기(140)는 날(108) 및 워크피스 사이에서의 투스 스트라이크들(tooth strikes)에 대응하는 감지 신호의 요소들을 식별한다. 제어기(140)는 날(108)의 회전 레이트를 식별하기 위해 타코미터 또는 다른 RPM 센서를 선택적으로 사용하며, 제어기(140)는 날(108)이 워크피스에 맞물림에 따라 투스 스트라이크들의 예상 주파수를 식별하기 위해 날(108) 상에서의 이의 크기 및 수에 대응하는 데이터를 수신한다. 제어기(140)는 조작자 및 날(108) 사이의 접촉에 대응할 수 있거나 또는 단지 이가 워크피스를 칠 때 생성되는 전기 잡음에 대응하는 감지 신호들의 식별을 돕기 위해 예상된 투스 스트라이크 주파수를 사용한다.

톱(100)의 몇몇 실시예들에서, 제어기(140)는 톱(100)이 상이한 유형들의 재료를 절단하는 동안 감지 신호의 식별된 프로파일들을 저장한다. 예를 들면, 톱(100)은 복수의 상이한 유형들의 목재 또는 다른 재료를 절단하는 동안 검출되는 감지 신호에 대한 진폭 및 잡음 레벨들을 식별하기 위해 가변적인 수분 레벨들을 가진 상이한 다양한 목재 또는 목재의 조각들을 통해 절단한다. 프로파일 생성 프로세스는 톱(100)의 수송 이전에 공장에서 선택적으로 발생한다. 뒤이은 동작 동안, 조작자는 톱(100)이 절단할 재료의 유형을 특성화하기 위해 입력을 제공하며, 제어기(140)는 워크피스를 절단할 때 예상된 감지 신호의 식별을 돕기 위해 메모리로부터 예상된 감지 신호 파라미터들의 저장된 프로파일을 검색한다.

도 9a는 톱(100)에서 또는 또 다른 톱 실시예에서 오브젝트 검출 시스템(102)과 함께 사용하기에 적합한 오브젝트 검출 센서들의 또 다른 실시예를 묘사한다. 도 9a에서, 비늘판(119)은 용량성 센서들(904, 908, 및 912)을 통합한다. 센서들(904, 908, 및 912)의 각각은 센서 주위에서의 정전용량에서의 변화로 인해 대응하는 용량성 센서의 표면에 접촉하거나 또는 근접하는 인간 손 또는 다른 신체 부분의 존재를 검출할 수 있는 용량성 센서들이다. 반대로, 목재와 같은 워크피스는 도 2에 묘사된 제어기(140)와 같은, 제어기가 인간 신체 부분으로부터 워크피스를 구별할 수 있게 하기 위해 정전용량에서의 많은 상이한 변화를 생성한다. 용량성 센서들(904 내지 912)은 절단 방향(920)을 따라 배열되며, 이것은 날(108)이 워크피스를 절단함에 따라 워크피스가 이동하는 방향에 대응한다. 용량성 센서(904)는 톱 날(108)의 정면에 걸친 영역에 배열된다. 용량성 센서들(908 및 912)은 톱 날(108)의 정면으로부터 보여지는 바와 같이, 각각, 좌측 및 우측 손 측면들 상에서 톱 날(108)에 등각으로 배열된다.

도 9a에 묘사된 바와 같이, 용량성 센서들(904 내지 912)의 각각은 도 9a에 묘사된 직사각형 영역들 또는 또 다른 기하학적 형태와 같은, 비늘판(119)의 미리 결정된 영역을 차지한다. 몇몇 실시예들에서, 용량성 센서들(904 내지 912)은 대응하는 센서에 근접한 인간 신체 부분의 존재뿐만 아니라, 센서의 표면 위에서 인간 신체 부분의 위치 및 시간에 걸친 인간 신체 부분의 움직임의 속도 및 방향을 또한 검출한다. 열가소성 비늘판(119)은 날(108), 테이블(104)의 표면으로부터, 및 톱 내에서의 다른 구성요소들로부터 용량성 센서들(904 내지 912)을 분리시킨다.

도 9b는 톱(100)에서 용량성 센서들(904 내지 912)의 동작을 위한 프로세스(950)를 묘사한다. 이하의 설명에서, 기능 또는 동작을 수행하는 프로세스(950)에 대한 참조는 기능 또는 동작을 수행하기 위해 톱 내의 다른 구성요소들에 관련하여 저장된 프로그램 명령들을 실행하기 위한 제어기의 동작을 나타낸다. 프로세스(950)는 예시 목적들을 위해 톱(100) 및 도 9a의 실시예와 함께 설명된다.

프로세스(950)는 톱(100)이 활성화되며 모터(112)가 워크피스들을 절단하기 위해 날(108)을 이동시킴에 따라 시작된다(블록 954). 동작 동안, 용량성 센서들(904 내지 912)은 날(108) 주위에서의 비늘판(119)에서 용량성 센서들(904 내지 912)의 표면들에 인접한 오브젝트들의 존재를 검출하기 위해 용량성 감지 신호들을 발생시킨다(블록 958).

제어기(140)가 용량성 감지 신호의 RC 시간 상수에서의 변화에 기초하여 용량성 센서들(904 내지 912) 중 하나 이상의 정전용량 레벨에서의 변화를 식별하면, 제어기(140)는 오브젝트 및 톱 날 사이의 접촉 이전에 톱 날(108) 주위에서의 영역에서, 워크피스 또는 인간 신체 부분과 같은, 오브젝트의 존재를 검출한다(블록 962). 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, 용량성 센서들(904 내지 912)은 커패시터에 하나의 판을 형성하는 용량성 감지 요소들 및 용량성 감지 요소를 커버하며 용량성 센서들(904 내지 912)의 표면을 커버하는 전기적 비-도전성 유전체를 포함한다. 용량성 센서들에서의 발진기는 각각의 센서에서의 용량성 요소로부터 형성된 RC 회로 및 미리 결정된 저항기를 사용하여 시변 용량성 감지 신호를 발생시킨다. 이 기술분야에 알려진 바와 같이, RC 시간 상수는 RC 회로에서 정전용량(C)의 크기에서의 변화에 응답하여 변하며, 용량성 센서 또는 외부 제어 디바이스는 시변 신호에서의 변화들에 기초하여 오브젝트들과의 접촉을 식별한다. 센서들(904 내지 912) 중 하나의 표면 위에 배치된 오브젝트는 커패시터에서 제 2 판으로서 동작하며 센서의 정전용량 레벨에서의 변화를 생성한다.

제어기(140)가 용량성 센서들에 근접한 오브젝트가 없거나(블록 962) 또는 검출된 오브젝트가 인간 신체 부분 이외의 워크피스에 대응하는 정전용량에서의 최소 변화를 생성한다고(블록 966) 식별하면, 톱(100)은 워크피스를 절단하기 위한 동작을 계속한다(블록 970). 인간 조작자의 손가락 또는 다른 신체 부분과 같은, 전기 도전성 오브젝트들은 목재 워크피스들과 같은, 전기적 비도전성 오브젝트들이 정전용량 레벨에서 작은 변화들을 생성하는 동안 정전용량에 비교적 큰 변화들을 생성한다. 상기 설명된 바와 같이, 목재와 같은 워크피스의 특성들은 제어기(140)가 용량성 센서들(904 내지 912)에 근접한 인간 신체 부분 및 워크피스를 구별할 수 있게 하기 위해 인간 신체 부분과 충분히 다른 센서들(904 내지 912)에 정전용량에서의 변화를 생성한다.

프로세스(950) 동안, 용량성 센서들이 용량성 센서들(904 내지 912)에 근접한 손 또는 다른 신체 부분의 존재에 대응하는 정전용량에서의 충분히 큰 변화에 대응하는 신호를 발생시킨다면, 제어기(140)는 경고 출력을 발생시키고, 모터(112)를 비활성화하거나 또는 오브젝트가 날(108)에 접촉하기 전에 기구 반응 메커니즘(132)을 활성화시킨다(블록 974). 검출된 오브젝트가 사실상 날을 터치하지 않지만 날의 미리 결정된 거리 내에서 이동한 구성에서, 제어기(140)는 톱 날(108)로 하여금 정지할 수 있게 하기 위해 모터(112)를 비활성화하지만 오브젝트가 상기 설명된 오브젝트 검출 시스템(102)을 사용하여 검출된 바와 같이 사실상 날을 접촉하지 않는다면 기구 반응 메커니즘(132)에 맞물리지 않는다. 다른 실시예들에서, 용량성 센서들(904 내지 912)이 인간 신체 부분에 대응하는 오브젝트를 검출한다면, 제어기(140)는 모터(112)를 비활성화하거나 또는 기구 반응 메커니즘(132)을 동작시키기 전에 조작자에 대해, 테이블(104) 상에서의 조작자에 가시적인 광과 같은, 경고 신호를 발생시킨다. 몇몇 실시예들에서, 오브젝트 검출 시스템(102)은 날(108)이 완전히 정지하기 전에 또는 오브젝트가 날(108)과 접촉하기 전에 오브젝트가 날(108)을 접촉한다면 기구 반응 메커니즘(132)을 동작시킨다.

프로세스(950)의 몇몇 실시예들에서, 용량성 터치 센서들(904 내지 912) 각각은 터치 센서들이 용량성 센서들의 각각에 의해 커버된 2-차원 영역 내에서의 위치에 대응하는 다수의 용량성 검출 신호들을 발생시킬 수 있게 하는 감지 요소들의 2-차원 그리드를 포함한다. 몇몇 구성들에서, 제어기(140)는 인간 신체 부분 오브젝트가 센서들(904 내지 912) 중 하나 위에 그러나 날(108)로부터 제 1 미리 결정된 거리를 넘어 있는 제 1 위치에서 검출된다면 경고 신호를 발생시키며 그 후 오브젝트가 날(108)의 미리 결정된 거리에 따라 이동한다면 모터(112)를 비활성화시킨다. 더욱이, 제어기(140) 또는 다른 제어 디바이스는 용량성 센서들(904 내지 912)에서의 개개의 감지 요소들이 시간에 걸쳐 생성하는 일련의 오브젝트 위치들에 기초하여 오브젝트의 속도 및 움직임의 경로를 식별한다. 움직임의 경로가 인간 손과 같은, 오브젝트가 경로를 따라 몇몇 포인트에서 날(108)에 접촉할 높은 가능성을 갖는다는 것을 나타낸다면, 제어기(140)는 상기 설명된 바와 같이 모터(112)를 비활성화시키거나 또는 경고 출력을 발생시킨다. 부가적으로, 몇몇 구성들에서, 제어기(140)는 조작자의 손 또는 다른 신체 부분 사이에서의 실제 접촉 이전에 날(108) 또는 다른 기구를 빼기 위해 기구 반응 메커니즘(132)을 활성화시킨다. 예를 들면, 조작자의 손의 검출된 위치가 날(108)의 미리 결정된 거리 내에 있거나 또는 용량성 센서들에 걸친 손의 움직임의 경로가 날(108)에 따를 수 있는 궤적을 갖는다면, 제어기(140)는 날(108)과의 접촉이 실제로 발생하기 전에 기구 반응 메커니즘(132)을 선택적으로 활성화시킨다. 물론, 용량성 센서들(904 내지 912) 및 프로세스(950)는 날(108)에 근접한 조작자의 신체 부분의 존재를 검출하기 위해 및 신체 부분 및 날(108) 사이에서의 실제 접촉을 검출하기 위해 상기 설명되는 오브젝트 검출 시스템(102)의 동작과 동시에 구현될 수 있다.

상기 설명되는 오브젝트 검출 시스템(102)의 동작 외에, 톱(100)은 또한 신뢰성을 유지하며 광범위한 상이한 재료들을 가진 톱의 동작을 가능하게 하기 위해 상이한 구성 및 진단 프로세스들을 수행하도록 구성된다. 예를 들면, 톱(100)은 기구 반응 메커니즘이 톱(100)이 적절한 유지 보수를 수신함을 보장하기 위해 활성화된 횟수들의 기록을 유지하도록 구성된다.

도 10은 톱에서 기구 반응 메커니즘의 동작을 모니터링하기 위한 프로세스(1000)의 블록도이다. 이하의 논의에서, 기능 또는 동작을 수행하는 프로세스(1000)에 대한 참조는 톱 내의 하나 이상의 구성요소들에 관련하여 기능 또는 동작을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령들을 실행하기 위한 제어기의 동작을 나타낸다. 프로세스(1000)는 예시 목적들을 위해 톱(100)과 함께 설명된다.

프로세스(1000)는 기구 반응 메커니즘의 활성화 시 시작된다(블록 1004). 톱(100)에서, 제어기(100)는 워크피스 이외의, 조작자의 손과 같은, 오브젝트 사이의 접촉의 검출에 응답하여 기구 반응 메커니즘(132)을 활성화시킨다. 톱(100)의 일 실시예에서, 기구 반응 메커니즘(132)에서의 불꽃 장약은 테이블(104)의 레벨 아래로 날(108)을 빼기 위해 점화한다. 제어기(140)는 톱(100)의 동작 동안 기구 반응 메커니즘이 활성화된 횟수들의 기록을 유지하기 위해 메모리(142)의 비-휘발성 부분에 유지된 카운터를 증분시킨다(블록 1008). 이 기술분야에 알려진 바와 같이, 고체-상태 또는 자기 데이터 저장 디바이스와 같은, 비-휘발성 메모리는 톱(100)이 비활성화되며 전력으로부터 연결 해제될 때도 긴 시간 기간에 걸쳐 저장된 데이터를 보유한다.

프로세스(1000) 및 톱(100)의 동작은 기구 반응 메커니즘(132)의 활성화들의 총 수가 미리 결정된 임계치(예로서, 기구 반응 메커니즘(132)의 5개 활성화들) 미만인 채로 있은 동안 계속된다(블록 1012). 기구 반응 메커니즘의 활성화들의 수가 미리 결정된 임계치를 초과한다면(블록 1012), 제어기(140)는 톱(100)이 유지 보수 절차를 겪을 때까지 톱(100)의 동작을 디스에이블시킨다(블록 1016). 예를 들면, 일 구성에서 제어기(140)는 톱(100)을 활성화시키기 위해 사용자 인터페이스(110)로부터의 임의의 입력 신호들을 무시하며, 모터(112)는 톱(100)이 디스에이블되는 동안 비활성화된 채로 있다. 제어기(140)는 톱(100)이 디스에이블되며 유지 보수를 요구한다는 것을 조작자에게 알리기 위해 사용자 인터페이스(110)를 통해 출력 표시 신호를 선택적으로 발생시킨다.

프로세스(1000)는 유지 보수 동작 동안 계속된다. 톱(100)에서 기계적 또는 전기적 구성요소들을 수리하거나 또는 교체하기 위한 임의의 요구된 유지 보수 외에, 유지 보수 동작은 톱을 다시 가동하기 위해 톱(100)의 메모리 내의 카운터 값을 리셋하는 것을 추가로 포함한다(블록 1020). 일 실시예에서, 유지 보수 프로세스는 메모리(142)로부터 진단 데이터를 검색하며 기구 반응 메커니즘이 활성화된 횟수들을 저장하는 카운터를 리셋하기 위해 메모리(142)를 재프로그램하는 양쪽 모두를 하기 위해, 범용 직렬 버스(USB) 포트와 같은, 톱(100) 내의 유지 보수 포트로의, PC 또는 다른 컴퓨터화된 프로그래밍 디바이스와 같은, 외부 프로그래밍 디바이스의 연결을 포함한다. 외부 프로그래밍 디바이스의 사용은 톱(100)으로 하여금 톱이 적절한 유지 보수를 겪을 때까지 디스에이블된 채로 있는 동안 유지 보수 프로세스 후 사용하기 위해 재-가능하게 될 수 있다.

프로세스(1000)는 기구 반응 메커니즘(132)의 대단히 많은 수의 활성화들의 경우에 유지 보수를 수신할 때까지 디스에이블된 채로 있다. 유지 보수 동작은 톱(100) 내의 모든 구성요소들이 적절하게 동작하고 있으며 오브젝트 검출 시스템(102)이 톱 날(108)과 워크피스 이외의 오브젝트 사이의 접촉을 정확하게 검출한다는 것을 보장한다.

오브젝트 검출 시스템(102)은 톱이 정상 동작 동안 절단하는 워크피스들, 및 잠재적으로 기구 반응 메커니즘의 활성화를 야기하는 톱 조작자의 신체 부분을 포함한 다른 오브젝트들 양쪽 모두를 포함하여, 날(108) 및 임의의 오브젝트 사이의 접촉에 응답하여 입력 신호들을 수신한다. 톱(100)의 동작 동안, 오브젝트 검출 시스템(102)은 워크피스들 사이의 접촉 및 워크피스들 이외의 오브젝트들과의 잠재적인 접촉 양쪽 모두에 대응하는 판(120) 및 날(108)에 의해 형성된 커패시터(124)의 정전용량 레벨들의 변화들에 대응하는 입력 신호들을 수신한다. 예를 들면, 몇몇 상황들에서, 높은 수분 함량을 가진 목재는 톱의 동작 동안 인간 조작자의 신체의 일 부분과 혼동될 가능성을 갖는다. 도 11은 오브젝트 검출의 정확도를 개선하기 위해 다양한 워크피스들의 상이한 유형들의 재료에 의해 발생된 신호들의 프로파일들을 생성하는 프로세스(1100)를 묘사한다. 이하의 논의에서, 기능 또는 동작을 수행하는 프로세스(1100)에 대한 참조는 톱 내의 하나 이상의 구성요소들에 관련하여 기능 또는 동작을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령들을 실행하기 위한 제어기의 동작을 나타낸다. 프로세스(1100)는 예시 목적들을 위해 톱(100)과 함께 설명된다.

프로세스(1100)는 오브젝트 검출 시스템(102)이 가능하지만 기구 반응 메커니즘(132)이 디스에이블인 톱이 동작함에 따라 시작된다(블록 1104). 가능해진 기구 반응 메커니즘 없이 톱(100)의 동작은 제조사의 설비 또는 인가된 유지 보수 설비에서와 같은, 제어된 조건들 하에서 발생한다. 프로세스(1100) 동안, 톱은 톱(100)과 함께 사용하기에 적합하지만 돌고 있는 날(108)과의 접촉 시 기구 반응 메커니즘(132)을 트리거해야 하는 인간 신체 부분 또는 다른 오브젝트에 대응하는 것으로서 잘못 해석될 수 있는 감지 신호들을 생성할 가능성을 갖는 워크피스들의 다양한 재료들을 절단한다.

프로세스(1100)는 톱(100)이, 워크피스가 처음에 날(108)을 접촉할 때의 미리 결정된 시간들에서, 워크피스가 날(108)을 지나 이동함에 따라 절단 동안, 및 워크피스가 날로부터 해체될 때 절단의 완료 시, 생성되는 오브젝트 검출 시스템(102)의 감지 신호들을 기록함에 따라 계속된다(블록 1108). 기록된 감지 신호 정보는 통상적으로 커패시터(124)의 정전용량 레벨의 변화들에 관련이 있는 감지 신호의 스파이크들을 포함한다. 예를 들면, 워크피스가 처음에 회전 날(108)을 접촉할 때 발생하는 초기 스파이크는 워크피스 이외의 오브젝트가 처음에 회전 날(108)을 접촉할 때 발생되는 초기 스파이크와 유사할 수 있다.

프로세스(1100)의 또 다른 실시예에서, 톱(100)은 인간 조작자의 신체로부터 구별될 수 있는 워크피스 재료의 특성들을 검출할 수 있는 커패시터(124)에 의해 형성된 용량성 센서 이외의 부가적인 센서들을 포함한다. 예를 들면, 일 실시예는 도 3에 묘사되는 라이빙 나이프(330) 상에 장착되는 하나 이상의 적외선 센서들을 추가로 포함한다. 적외선 센서들은 워크피스로부터 반사되는 적외선 광의 주파수 응답의 프로파일을 생성한다. 제어기(140)는 워크피스의 재료의 주파수 응답을 기록하기 위해 적외선 센서들에 동작가능하게 연결된다.

프로세스(1100)는 제어기(140) 또는 외부 컴퓨팅 디바이스의 프로세서가 톱(100) 내의 기구 반응 메커니즘을 트리거할 오브젝트에 대한 미리 결정된 감지 신호 프로파일 및 기록된 감지 신호 사이의 차이들을 식별함에 따라 계속된다(블록 1112). 예를 들면, 상기 설명된 바와 같이 제어기(140)는 날(108)과 접촉할 때 손 또는 인간 신체의 다른 부분에 대응하는 감지 전류의 스파이크들을 식별하기 위해 적응적 임계치 설정 프로세스를 사용한다. 인간 손과의 접촉에 대응하는 스파이크는 진폭 프로파일 및 시간 프로파일 양쪽 모두를 포함한다. 제어기(140)는 인간 신체 부분에 대한 미리 결정된 프로파일 및 워크피스가 먼저 회전 날(108)에 접촉할 때 발생하는 초기 스파이크 및 날(108)이 워크피스를 절단하며 워크피스로부터 해체됨에 따라 발생하는 임의의 뒤이은 스파이크들 사이의 진폭 및 지속 기간의 차이들을 식별한다.

제어기(140) 또는 외부 프로세서는 그 후 기록된 감지 신호들 및 인간 신체에 대한 미리 결정된 오브젝트 검출 프로파일 사이의 차이들에 기초하여 테스트 재료에 특정적인 검출 프로파일을 생성한다(블록 1116). 일 실시예에서, 제어기(140)는 날(108)이 워크피스에서 미리 결정된 재료에 맞물릴 때 감지 신호의 기록된 스파이크의 진폭 주위의 일련의 진폭 값들을 갖는 프로파일을 생성한다. 스파이크의 진폭에 대한 값들의 범위는 제어기(140)가 워크피스로서 인간 조작자에 대응하는 감지 신호를 부정확하게 식별하지 않음을 보장하기 위해 인간 조작자의 미리 결정된 프로파일에 대한 스파이크 진폭에 대한 임계 진폭을 포함하지 않는다. 따라서, 상이한 워크피스들에 대응하는 진폭 값들의 범위의 크기는 날(108) 및 워크피스 재료 사이의 접촉을 통해 생성된 기록된 스파이크들 및 인간 신체에 대응하는 미리 결정된 프로파일 사이의 차이들에 기초하여 달리진다. 제어기(140)는 유사하게 워크피스로부터의 스파이크의 시간 범위 및 인간 신체와의 접촉을 위한 프로파일의 스파이크의 예상 지속 기간 사이의 차이들에 기초하여 워크피스로부터의 감지 신호의 스파이크의 지속 기간에 대응하는 시간 범위를 생성한다. 업데이트된 프로파일은 제어기(140)로 하여금 인간 신체의 일 부분과의 잠재적인 접촉에 비교하여 날(108) 및 미리 결정된 유형의 재료의 워크피스 사이의 접촉에 대응하는 커패시터(124)로부터의 감지 신호들을 식별할 수 있게 한다.

상기 주지된 바와 같이, 대안적인 실시예에서, 제어기(140)는 워크피스에서 재료의 주파수 응답 범위를 식별하며 인간 조작자와 연관되는 미리 결정된 주파수 응답 범위로부터의 주파수 응답 범위를 구별하기 위해 적외선 센서들로부터의 데이터에 기초하여 프로파일을 생성한다. 제어기(140)는 재료의 프로파일의 주파수 응답 범위가 인간 조작자에 대한 미리 결정된 프로파일에 중첩하지 않음을 보장하기 위해 메모리(142)에 저장되는 조작자에 대한 미리 결정된 응답 범위를 사용한다. 예를 들면, 일 구성에서, 메모리(142)는 광범위한 인간 피부색들에 대해 대략 1080nm의 파장들의 피크 응답 및 대략 1580nm의 파장들의 최소 응답을 갖는 근적외선 응답에 대한 주파수 응답 프로파일을 저장한다. 다양한 워크피스들에 대한 다른 유형들의 재료들은 상이한 파장들에서 피크 및 최소 적외선 주파수 응답들을 가지며, 제어기(140)는 워크피스들에 대응하지만 인간 피부의 응답들에 대응하는 파장들과 중첩하지 않는 파장들에서 피크 및 최소 응답 값들 모두에 대한 일련의 주파수 응답들을 가진 프로파일을 생성한다.

프로세스(1100) 동안, 테스트 재료에 대한 업데이트된 프로파일은 메모리(142)에 저장된다(블록 1120). 가능해진 오브젝트 검출 시스템(102) 및 기구 반응 메커니즘(132) 양쪽 모두를 가진 뒤이은 동작들 동안, 제어기(140)는 워크피스 및 톱 날(108) 사이의 접촉으로 인해 발생한 감지 신호의 변화들이 조작자 및 톱 날 사이의 접촉에 대응하는 것으로 잘못 해석될 때 거짓 긍정 검출 이벤트들의 잠재적인 발생들을 감소시키기 위해 테스트 재료에 대한 저장된 프로파일 정보를 사용한다. 예를 들면, 톱(100)이 메모리(142) 내의 프로파일에 저장되는 특정한 유형의 재료를 절단한다면, 제어기(140)는 오브젝트 검출 시스템(102) 내의 감지 신호 내의 임의의 스파이크들이 재료 유형에 대응하는 저장된 프로파일에 대한 진폭 및 시간 지속 기간 범위들 내에 있는 한 톱(100)을 계속해서 동작시킨다. 몇몇 구성들에서, 메모리(142)는 동작 동안 톱(100)이 절단하는 다수의 유형들의 재료에 대한 프로파일들을 저장한다. 조작자는 제어기(140)가 워크피스에서 적절한 유형의 재료에 대한 저장된 프로파일을 사용할 수 있게 하기 위해 절단될 재료의 유형을 특정하는 입력을 톱(100)에 제공한다.

상기 설명된 바와 같이, 오브젝트 검출 시스템은 오브젝트들 및 회전 톱 날(108) 사이의 접촉에 응답하여 커패시터(124)를 통해 감지 신호의 변화를 측정한다. 메모리(142)는 제어기(140)가 인간 조작자의 몸체 및 날(108) 사이의 접촉을 검출하기 위해 상기 설명된 적응적 임계치 프로세스와 함께 사용하는 미리 결정된 임계치 정보를 저장한다. 그러나, 개개의 인간 조작자들의 신체들은 개개인들 사이의 상이한 정전용량 레벨들을 보일 수 있으며 하나의 개인의 정전용량 레벨은 다양한 이유들로 시간에 걸쳐 달라질 수 있다. 조작자들의 정전용량 레벨들에 영향을 주는 인자들의 예들은, 이에 제한되지 않지만, 톱 주위의 환경에서 온도 및 주위 습도, 각각의 조작자의 생리학적 구조, 조작자의 발한 레벨 등을 포함한다. 도 12는 톱(100)이 상이한 개개인들에 대한 오브젝트 검출 임계치들을 조정할 수 있게 하기 위해 톱(100)의 동작 동안 개개의 조작자의 정전용량의 레벨을 측정하기 위한 프로세스(1200)를 묘사한다. 이하의 논의에서, 기능 또는 동작을 수행하는 프로세스(1200)에 대한 참조는 톱 내의 하나 이상의 구성요소들에 관련하여 기능 또는 동작을 수행하기 위한 저장된 프로그램 명령들을 실행하기 위한 제어기의 동작을 나타낸다. 프로세스(1200)는 예시 목적들을 위해 톱(100)과 함께 설명된다.

프로세스(1200)는 톱의 동작 동안 조작자가 터치하는 톱(100)의 표면상의 핸들 또는 다른 미리 결정된 접촉 위치에 형성되는 용량성 센서를 통해 조작자의 정전용량 레벨을 측정한다. 도 3의 예시를 사용하여, 예로서, 립 펜스(304), 정면 레일(310), 베벨 조정 핸들(352), 높이 조정 핸들(354), 또는 조작자가 동작 동안 터치하는 톱의 다른 표면들 중 하나 이상의 용량성 센서들은 조작자의 손들에서 정전용량 레벨의 측정치들을 생성한다. 조작자는 톱(100)의 동작 동안 용량성 센서와 연속 접촉한 채로 있을 필요가 없지만, 제어기(140)는 조작자가 용량성 센서들 중 하나 이상을 터치할 때 측정된 정전용량 레벨을 선택적으로 업데이트한다.

프로세스(1200)는 제어기(140)가 워크피스 이외의, 조작자의 신체와 같은, 오브젝트와의 접촉의 검출을 위한 임계 레벨을 수정함에 따라 계속된다(블록 1208). 제어기(140)는 조작자가 대단히 건조한 피부를 갖거나 또는 다른 환경 인자들이 조작자의 몸체에서 유효 정전용량을 감소시킬 때 발생할 수 있는, 미리 결정된 디폴트 레벨보다 작은 측정된 정전용량 레벨에 응답하여 감지 신호를 위한 디폴트 스파이크 진폭 검출 임계치를 감소시킨다. 제어기(140)는 광범위한 인간 조작자들에 적절한 디폴트 정전용량 레벨 및 디폴트 레벨보다 높거나 또는 낮을 수 있는 측정된 정전용량 레벨 사이의 차이에 기초하여 임계치를 수정한다. 임계 레벨을 감소시키는 것은 톱(100)에서 톱 날(108) 및 조작자 사이의 검출을 위한 감도를 효과적으로 증가시킨다. 제어기(140)는 조작자에서의 큰 정전용량 값의 식별에 응답하여 임계치를 선택적으로 증가시킨다. 몇몇 실시예들에서, 제어기(140)는 검출 임계 레벨을 증가시키는 것이 오브젝트 검출 시스템(102)의 감도를 효과적으로 감소시키므로 오브젝트 검출 시스템(102)이 조작자 및 날(108) 사이의 접촉을 검출하기 위한 능력을 보유함을 보장하기 위해 오브젝트 검출에 대한 최대 임계 레벨을 제한한다.

프로세스(1200)는 톱(100)이 워크피스들을 절단하도록 동작하며 오브젝트 검출 시스템(102)이 날(108)과의 잠재적인 조작자 접촉을 검출하기 위해 수정된 검출 임계치를 사용함에 따라 계속된다(블록 1212). 상기 설명된 바와 같이, 손 또는 조작자의 다른 신체 부분이 회전 날(108)을 접촉하면, 제어기(140)는 상기 설명된 적응적 임계치 설정 프로세스를 사용하여 수정된 임계치에 커패시터(124)를 통해 감지 신호에서의 측정된 스파이크의 진폭을 비교한다. 제어기(140)가 조작자의 측정된 정전용량에 기초하여 검출 임계치를 수정하므로, 프로세스(1200)는 톱(100)이 개선된 정확도를 갖고 조작자 및 톱 날(108) 사이의 접촉을 검출할 수 있게 한다.

톱(100)에서, 모터(112)는 정류자에 맞물리는 하나 이상의 브러시들을 포함한다. 전기 모터들에서 브러시들의 사용은 이 기술분야에 잘 알려져 있다. 시간에 걸쳐, 브러시들은 마모를 경험하며, 이것은 모터의 효율을 감소시키며 마모된 브러시들은 종종 스파크들을 발생시킨다. 스파크들은 모터(112)의 동작에 유해할 수 있으며 몇몇 상황들에서 스파크들은 오브젝트 검출 시스템(102)에 의해 검출되는 전기 잡음을 발생시킨다. 도 13a는 모터(112)에서의 샤프트(1350), 정류자(1354), 및 브러시들(1358A 및 1358B)의 예를 묘사한다. 스프링들(1362A 및 1362B)은 정류자(1354)에 접촉하는, 각각 브러시들(1358A 및 1378B)을 바이어싱한다. 많은 실시예들에서, 브러시들(1358A 및 1358B)은 흑연으로부터 형성된다. 모터(112)에서, 마운트들(1366A 및 1366B)은 모터(112)의 하우징에 형성되며 각각 스프링들(1358A 및 1358B)에 맞물린다. 일 실시예에서, 마운트들(1366A 및 1366B)은 스프링들(1362A 및 1362B)을 통해 인가된 압축력을 측정하는 압력 센서들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 마운트들(1366A 및 1366B)은 브러시들을 통해 전기 저항 레벨들을 식별하기 위해 스프링들(1362A 및 1362B) 및 대응하는 브러시들(1358A 및 1358B)을 통해 감지 전류들을 발생시킨다.

마모된 브러시들이 모터(112)의 동작의 효율을 감소시킬 뿐만 아니라, 또한 오브젝트 검출 시스템(102)에 대한 감지 신호로 부가적인 전기 잡음을 도입할 수 있으므로, 톱(112)은 선택적으로 모터(112)에서 브러시 마모를 검출하며 사용자 인터페이스(110)를 통해 마모된 브러시들이 교체되어야 함을 표시하기 위한 출력을 생성한다. 도 13b는 모터(112)에서 브러시 마모를 측정하기 위한 프로세스(1300)의 제 1 실시예를 묘사한다. 이하의 설명에서, 동작 또는 기능을 수행하는 프로세스(1300)에 대한 참조는 톱(100)에서의 다른 구성요소들과 함께 기능 또는 동작을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령들을 실행하기 위한, 톱(100)에서의 제어기(140)와 같은, 제어기의 동작을 나타낸다.

프로세스(1300) 동안, 마운트들(1366A 및 1366B)의 각각에 위치된 전기 소스는 대응하는 브러시들(1358A 및 1358B)을 통해 전류를 발생시킨다(블록 1304). 일 실시예에서, 전류는 톱(100)에서 브러시들(1358A 및 1358B)의 정상 동작을 위해 브러시들(1358A 및 1358B)에 연결되는 케이블들을 통과한다. 또 다른 구성에서, 전류는 스프링들(1362A 및 1362B) 및 대응하는 브러시들(1358A 및 1358B)을 통과한다. 전류는 톱 모터(112)가 그 외 비활성화되는 진단 모드 동안 발생되며 프로세스(1300)에서 사용된 전류의 레벨은 모터(112)의 동작 동안 모터 샤프트(1350)에서 회전을 생성하는 구동 전류 훨씬 아래에 있다. 프로세스(1300) 동안, 제어기(140) 또는 모터(112)와 통합되는 제어기는 브러시들을 통해 전기 저항 레벨을 측정하며 측정된 전기 저항 레벨을 미리 결정된 저항 임계치에 비교한다(블록 1308). 전기 저항 레벨의 측정치는 예를 들면, 저항을 찾기 위한 옴의 법칙(Ohm's law)의 적용(예로서, 측정된 전압(E) 및 미리 결정된 전류(I) 또는 미리 결정된 전압(E) 및 측정된 전류(I)에 대해 R=E/I) 및 진단 모드에서 브러시들(1358A 및 1358B)의 각각을 통해 흐르는 전류에 대한 전압 레벨 또는 전류 레벨의 측정치를 포함한다. 일단 저항이 미리 결정된 임계치 아래로 떨어지면, 제어기(140)는 브러시들이 교체되어야 함을 나타내기 위해 사용자 인터페이스(110)를 통해 출력 신호를 발생시킨다(블록 1312). 저항은 브러시들이 마모되며 점점 더 얇아짐에 따라 떨어지며, 이것은 스프링들(1362A 및 1362B) 및 대응하는 브러시들(1358A 및 1358B)을 통한 총 저항을 감소시킨다. 몇몇 구성들에서, 제어기(140)는 또한 임의의 마모된 브러시들이 교체될 때까지 톱(100)의 동작을 디스에이블시키며 제어기(140)는 새로운 브러시들이 더 이상 마모되지 않음을 확인하기 위해 프로세스(1300)를 다시 수행한다.

도 13c는 모터에서 브러시 마모를 측정하기 위한 프로세스(130)의 제 2 실시예를 묘사한다. 이하의 설명에서, 동작 또는 기능을 수행하는 프로세스(1320)에 대한 참조는 톱(100)에서의 다른 구성요소들과 함께 기능 또는 동작을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령들을 실행하기 위한, 톱(100)에서의 제어기(140)와 같은, 제어기의 동작을 나타낸다.

프로세스(1320)에서, 스프링 마운트들(1366A 및 1366B)은 각각 모터(112)가 비활성화될 때 진단 모드 동안 대응하는 스프링들(1362A 및 1362B)의 압축력을 측정하는 압력 센서를 포함한다(블록 1324). 브러시들(1358A 및 1358B)이 마모를 경험함에 따라, 대응하는 스프링들(1362A 및 1362B)은 정류자(1354)로 브러시들을 바이어싱하기 위해 팽창한다. 스프링들(1362A 및 1362B)에서의 압축력은 스프링이 팽창함에 따라 감소한다. 제어기(140) 또는 모터(112)에서의 제어기는 압력 센서들에 동작가능하게 연결되며 압력 센서들로부터의 측정된 압력 레벨들을 미리 결정된 압력 임계치에 비교한다(블록 1328). 일단 마운트들(1366A 및 1366B)에서의 압력 센서들이 스프링들(1362A 및 1362B)의 압축력이 미리 결정된 임계치 아래로 떨어졌다고 측정하면, 제어기(140)는 브러시들이 교체되어야 함을 나타내기 위해 사용자 인터페이스(110)를 통해 출력 신호를 발생시킨다(블록 1332). 몇몇 구성들에서, 제어기(140)는 또한 임의의 마모된 브러시들이 교체될 때까지 톱(100)의 동작을 디스에이블시키며 제어기(140)는 새로운 브러시들이 더 이상 마모되지 않음을 확인하기 위해 프로세스(1320)를 다시 수행한다.

상기 설명된 바와 같이, 동작 동안 오브젝트 검출 시스템(102)은 두 개의 상이한 도체들을 포함하는, 도 8b에 묘사된 동축 케이블(720)과 같은, 단일 감지 케이블을 통해 감지 신호들을 수신한다. 톱(100)과 같은 고 진동 환경 내에서, 감지 케이블(720)은 톱 유지 보수 동안 결국 케이블 교체를 요구하는 마모 및 결함들을 시간에 걸쳐 경험할 수 있다. 감지 케이블(720)이 끊어지거나 또는 오브젝트 검출 시스템(102)의 PCB, 판(120), 또는 기구 인클로저(118) 중 임의의 것으로부터 연결해제되면, PCB는 임의의 감지 신호를 검출하지 않으며 단일 감지 케이블(720)이 수리될 때까지 톱(100)을 디스에이블시킬 수 있다. 그러나, 몇몇 상황들에서 감지 케이블(720)은 케이블이 완전히 연결해제 되지 않지만, 케이블이 톱에서 크게 저하된 성능을 갖고 계속해서 동작하는 "소프트 결함"을 경험한다. PCB(102)는 여전히 감지 신호를 수신하지만, 감지 케이블(720) 내에서의 결함은 잡음을 도입하거나 또는 감지 신호를 감쇠시키며, 이것은 오브젝트 검출 시스템(102)의 정확도를 감소시킨다. 도 14는 감지 케이블(720)에서 소프트 결함들을 진단하기 위한 프로세스(1400)를 묘사한다. 이하의 설명에서, 동작 또는 기능을 수행하는 프로세서(1400)에 대한 참조는 톱(100)에서의 다른 구성요소들과 함께 기능 또는 동작을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령들을 실행하기 위한, 톱(100)에서의 제어기(140)와 같은, 제어기의 동작을 나타낸다.

프로세스(1400)는 오브젝트 검출 시스템(102)이 진단 모드 동안 미리 결정된 여기 신호를 발생시킴에 따라 시작된다(블록 1404). 일 실시예에서, 제어기(140)는 진폭 변조를 사용하여 톱(100)의 동작 동안 사용되는 동일한 사인 감지 신호를 발생시키기 위해 클록 소스(144)를 활성화시킨다. 또 다른 실시예에서, 클록 소스(144)는 제어기(140)로 하여금 감지 케이블(720) 및 커패시터(124)를 통해 단위 임펄스 응답에 대응하는 출력을 수신할 수 있게 하기 위해 미리 결정된 주파수에서 일련의 델타 펄스들을 포함한 임펄스 트레인을 생성한다. 추가 실시예들에서, 클록 소스(144)는 감지 케이블(720) 내에서 잠재적인 결함들의 진단을 인에이블시키는 임의의 적절한 미리 결정된 신호를 발생시킨다. 진단 모드 동안, 톱(100)에서의 모터(112)는 비활성화되며 톱 내에 존재하는 최소 전기 잡음이 있다.

프로세스(1400)는 제어기(140)가 검출된 여기 신호의 신호 대 잡음 비(SNR)를 식별함에 따라 계속된다(블록 1408). 톱(100)에서, 제어기(140)는 감지 케이블(720) 및 커패시터(124)의 판(120) 및 톱 날(108)을 통과하는 클록 소스(144) 및 증폭기(146)로부터의 여기 신호에 응답하여 복귀 신호를 검출한다. 클록 소스(144) 및 구동 증폭기(146)가 미리 결정된 진폭 및 변조를 가진 여기 신호를 발생시키므로, 제어기(140)는 그 외 이 기술분야에 알려져 있는 미리 결정된 측정 기술을 사용하여 SNR을 식별한다. 물론, 그 외 활성화된 톱에서도, 여기 신호는 감지 케이블(720) 및 커패시터(124)를 통해 몇몇 정도의 감쇠를 경험하며, 존슨-나이퀴스트(Johnson-Nyquist) 잡음과 같은, 몇몇 정도의 잡음은 항상 감지 회로 내에 존재한다. 프로세스(1400)의 맥락에서 사용된 바와 같이, SNR의 측정은 또한 잡음의 직접 측정을 포함하지 않는 신호 세기 감쇠의 측정을 포함한다. 예를 들면, 미리 결정된 여기 신호는 미리 결정된 진폭을 갖고 발생되며 제어기(140)는 복귀 신호의 진폭을 측정한다. 복귀 신호에서의 몇몇 레벨의 감쇠가 예상되며 적절하게 기능하는 감지 케이블에 대한 복귀 신호의 신호 세기에 대한 미리 결정된 진폭 레벨은 경험적으로 식별되고 메모리(142)에 저장된다. 그러나, 복귀 신호의 진폭이 미리 결정된 레벨 아래로 떨어지면, 제어기(140)는 감지 케이블(720)에서 잠재적인 결함을 식별한다.

대안적인 구성에서, 감지 케이블(720)은 감지 케이블에서 제 1 도체 및 제 2 도체로부터 전기적으로 절연되는 제 3 도체를 포함한다. 일 실시예에서, 제 3 도체는 감지 케이블(720)에서 제 2 트위스트 페어의 부분으로서 형성되지만, 또 다른 실시예에서 감지 케이블은 3개의 별개의 도체들을 형성하는 두 개의 동축 요소들을 포함한다. 제 3 도체의 일 단부는 도 8c에서 묘사된 바와 같이 제 1 도체와 유사한 방식으로 판(120)에 연결된다. 제 3 도체의 다른 단부는 제어기(140)에 감지 신호의 디지털화된 버전을 제공하기 위해 오브젝트 검출 시스템의 PCB에 장착되는 아날로그-디지털 변환기(ADC)에 연결된다. 프로세스(1400) 동안, 제어기(140)는 제 1 도체 및 제 2 도체를 통하는 대신에, 제 3 도체를 통해 여기 신호에 기초하여 복귀 신호를 측정한다.

제어기(140)는 여기 신호에 대한 측정된 SNR이 오브젝트 검출 시스템(102)의 동작에 적합한 미리 결정된 최소 SNR 비 아래로 떨어지는지를 식별한다(블록 1412). 감지 케이블(720)에서의 결함은 수신된 신호의 레벨을 감쇠시키고, 감지 케이블(720)로 부가적인 잡음을 도입하거나, 또는 신호 세기의 감쇠 및 SNR을 저하시키는 잡음에서의 증가 양쪽 모두를 생성한다. SNR이 미리 결정된 임계치 이상인 채로 있다면, 감지 케이블(720)은 기능적인 것으로 고려되며 톱(100)은 동작을 계속한다(블록 1416). 그러나, 측정된 SNR이 미리 결정된 임계치 이하가 되면, 제어기(140)는 감지 케이블에서 잠재적인 결함을 나타내는 출력을 발생시킨다(블록 1420). 톱(100)에서, 제어기(140)는 잠재적인 케이블 결함을 조작자에게 알리기 위해 사용자 인터페이스(110)를 통해 출력을 발생시킨다. 몇몇 구성들에서, 제어기(140)는 감지 케이블(720)이 수리되거나 또는 교체될 때까지 톱(100)의 동작을 디스에이블시킨다.

상기 설명된 및 다른 특징들 및 기능들의 변화들, 또는 그것의 대안들이 많은 다른 상이한 시스템들, 애플리케이션들 또는 방법들로 바람직하게 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다음의 청구항들에 의해 포괄되도록 또한 의도되는 다양한 현재 예측하지 못한 또는 예상되지 않는 대안들, 수정들, 변화들 또는 개선들이 나중에 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이루어질 수 있다.

100: 톱 102: 오브젝트 검출 시스템
104: 테이블 106: 전원 공급 장치
108: 톱 날 109: 아버
112: 전기 모터 118: 기구 인클로저
119: 비늘판 120: 판
124: 커패시터 132: 기구 반응 메커니즘
140: 디지털 제어기 142: 메모리
143A, 143B: 복조기 144: 클록 소스
146: 증폭기 150: 변압기
152: 제 1 권선 164: 인간 신체
172: PCB 174: TRIAC
180: 저항기 182: 접지
304: 립 펜스 306: 열가소성 레일 마운트
308: 날 310, 312: 레일
330: 라이빙 나이프 332: 날 가드
352: 베벨 조정 핸들 354: 높이 조정 핸들
404, 408: 전기적 비도전성 부싱 412: 지지 부재
502: 외부 하우징 504A-D: 반투명 캡
506: 후크 512: 커버
516: 안테나 524A-D: 불투명 몸체 부재
526: 후크 528A-D: 표시등
540: 표시자 캡 어셈블리 544: 몸체 부재 어셈블리
550: PCB 552: LED
560: 베이스 부재 612: 립
708, 738, 740: 페라이트 초크 720: 감지 케이블
724, 736, 742: 케이블 732: 풀-다운 레지스터
743A, 743B: 사이리스터 802: 인클로저
852: 내부 도체 856: 전기 절연체
862: 금속 도체 864: 외부 절연체
866: 고정 클립 872: 연결 마운트
904, 908, 912: 용량성 센서 1350: 샤프트
1354: 정류자 1358A, 1358B: 브러시
1362A, 1362B: 스프링 1366A, 1366B: 마운트

Claims

톱(saw)의 모터에서 브러시 마모를 모니터링하기 위한 방법에 있어서:
상기 톱의 모터에서 브러시에 연결된 센서에 의해, 상기 브러시에서 마모의 레벨에 대응하는 제 1 신호를 발생시키는 단계;
제어기에 의해, 상기 제 1 신호를 참조하여 상기 브러시에 대한 마모의 레벨을 식별하는 단계; 및
상기 제어기 및 사용자 인터페이스 디바이스에 의해, 미리 결정된 임계치를 초과하는 상기 식별된 마모의 레벨에 응답하여, 상기 브러시의 교체를 요청하는 출력을 발생시키는 단계를 포함하는, 브러시 마모를 모니터링하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서:
상기 모터에서의 전류 소스에 의해, 상기 브러시를 통과하는 전기 신호를 발생시키는 단계;
상기 제어기에 의해, 상기 센서로부터의 상기 제 1 신호를 참조하여 상기 브러시를 통한 전기 저항의 레벨을 식별하는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 상기 전기 저항의 레벨이 미리 결정된 임계치 이하인 것에 응답하여, 상기 브러시 내의 상기 마모의 레벨이 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는지를 식별하는 단계를 더 포함하는, 브러시 마모를 모니터링하기 위한 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 신호를 발생시키는 단계는:
상기 센서에 의해, 상기 브러시 내의 전류 또는 전압의 레벨 중 적어도 하나에 대응하는 상기 제 1 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는, 브러시 마모를 모니터링하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서:
상기 센서에 의해, 상기 모터 내의 정류자와 접촉하는 상기 브러시를 바이어싱하는 스프링으로부터 상기 센서에 가해진 압력의 레벨에 대응하는 상기 제 1 신호를 발생시키는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 상기 압력의 레벨이 미리 결정된 임계치 이하인 것에 응답하여, 상기 브러시 내의 상기 마모의 레벨이 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는지를 식별하는 단계를 더 포함하는, 브러시 마모를 모니터링하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서:
상기 제어기에 의해, 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는 상기 식별된 마모의 레벨에 응답하여, 상기 모터의 동작을 디스에이블(disabling)시키는 단계를 더 포함하는, 브러시 마모를 모니터링하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서:
상기 센서는 상기 모터가 비활성화되는 진단 모드 동안 상기 제 1 신호를 발생시키는, 브러시 마모를 모니터링하기 위한 방법.
톱에서 모터의 브러시 마모를 측정하기 위한 시스템에 있어서:
톱 내의 모터;
상기 모터 내의 브러시;
상기 모터 내의 센서로서, 상기 센서는 상기 브러시 내의 마모의 레벨에 대응하는 제 1 신호를 발생시키도록 구성된, 상기 센서;
사용자 인터페이스 디바이스; 및
상기 모터, 상기 센서, 및 상기 사용자 인터페이스 디바이스에 동작가능하게 연결된 제어기로서, 상기 제어기는:
상기 센서로부터 상기 제 1 신호를 수신하고;
상기 제 1 신호를 참조하여 상기 브러시에 대한 마모의 레벨을 식별하고;
상기 사용자 인터페이스 디바이스를 동작시켜 미리 결정된 임계치를 초과하는 상기 식별된 마모의 레벨에 응답하여, 상기 브러시의 교체를 요청하는 출력을 발생시키도록 구성된, 상기 제어기를 포함하는, 브러시 마모를 측정하기 위한 시스템.
제 7 항에 있어서:
상기 브러시를 통과하는 전기 신호를 발생시키도록 구성된 상기 모터 내의 전류 소스를 더 포함하며,
상기 센서는 또한:
상기 브러시 내의 전류 또는 전압의 레벨 중 적어도 하나에 대응하는 상기 제 1 신호를 발생시키도록 구성되며;
상기 제어기는 또한:
상기 센서로부터의 상기 제 1 신호를 참조하여 상기 브러시를 통한 전기 저항의 레벨을 식별하며;
상기 전기 저항의 레벨이 미리 결정된 임계치 이하인 것에 응답하여, 상기 브러시 내의 마모의 레벨이 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는지를 식별하도록 구성되는, 브러시 마모를 측정하기 위한 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 센서는 또한:
상기 모터 내의 정류자와 접촉하는 상기 브러시를 바이어싱하는 스프링으로부터 상기 센서에 가해진 압력의 레벨에 대응하는 상기 제 1 신호를 발생시키도록 구성되며;
상기 제어기는 또한:
상기 압력의 레벨이 미리 결정된 임계치 이하인 것에 응답하여, 상기 브러시 내의 마모의 레벨이 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는지를 식별하도록 구성되는, 브러시 마모를 측정하기 위한 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 제어기는 또한:
상기 미리 결정된 임계치를 초과하는 상기 식별된 마모의 레벨에 응답하여, 상기 모터의 동작을 디스에이블시키도록 구성되는, 브러시 마모를 측정하기 위한 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 센서는 상기 모터가 비활성화되는 진단 모드 동안 상기 제 1 신호를 발생시키는, 브러시 마모를 측정하기 위한 시스템.
기구 반응 메커니즘에 의한 톱의 동작 방법에 있어서:
상기 톱 내의 오브젝트 검출 시스템에 의해, 상기 톱의 동작 동안 상기 톱의 기구와 워크피스 이외의 오브젝트 사이의 접촉을 검출하는 단계;
상기 오브젝트 검출 시스템에 의해, 상기 톱의 상기 기구 반응 메커니즘을 활성화시키는 단계;
상기 오브젝트 검출 시스템 내의 제어기에 의해, 상기 기구 반응 메커니즘이 활성화된 횟수에 대응하여 메모리 내의 카운터를 증분시키는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 미리 결정된 임계치를 초과하는 상기 카운터에 응답하여, 상기 톱의 동작을 디스에이블시키는 단계를 포함하는, 기구 반응 메커니즘에 의한 톱의 동작 방법.
제 12 항에 있어서:
외부 프로그래밍 디바이스에 의해, 유지 보수 동작 동안 상기 메모리 내의 상기 카운터를 리셋하는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 상기 카운터가 리셋되는 것에 응답하여, 상기 톱의 동작을 인에이블시키는 단계를 더 포함하는, 기구 반응 메커니즘에 의한 톱의 동작 방법.
제 12 항에 있어서:
사용자 인터페이스 디바이스에 의해, 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는 상기 카운터에 응답하여, 상기 톱이 디스에이블되고 서비스를 요구함을 나타내는 출력을 발생시키는 단계를 더 포함하는, 기구 반응 메커니즘에 의한 톱의 동작 방법.