KR20200035000A - 전동 공구 및 방법 - Google Patents

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KR20200035000A
KR20200035000A KR1020207000486A KR20207000486A KR20200035000A KR 20200035000 A KR20200035000 A KR 20200035000A KR 1020207000486 A KR1020207000486 A KR 1020207000486A KR 20207000486 A KR20207000486 A KR 20207000486A KR 20200035000 A KR20200035000 A KR 20200035000A
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마크 러쉬
마커스 슈미드
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페스툴 게엠베하
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Abstract

본 발명은 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)에 관한 것으로서, 이 전동 공구는
- 지지 구조물(21),
- 상기 지지 구조물(21)에 배치된 피벗 베어링(27),
- 상기 피벗 베어링(27)을 통해 상기 지지 구조물(21)에 지지된 샤프트(8),
- 상기 샤프트(8)에 결합된 회전 가능한 공구(1), 특히 톱날, 밀링 커터 또는 연마 휠,
- 상기 공구(1)로부터 발생하는 힘에 의존하는 기계적 변수(3)를 검출하기 위한 스트레인 게이지 조립체(2) 및
- 상기 검출된 기계적 변수(3)에 따라 상기 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)의 이벤트 및/또는 상태를 식별하도록 형성된 제어 장치(4)를 포함한다. 상기 스트레인 게이지 조립체(2)는 힘 전달 방식으로 상기 피벗 베어링(27)에 결합된 고정 구조물 섹션(5)에 배치되어 있고, 상기 피벗 베어링(27)에는 배치되어 있지 않다.

Description

전동 공구 및 방법
본 발명은 전동 공구에 관한 것으로서, 이 전동 공구는 지지 구조물, 이러한 지지 구조물에 배치된 피벗 베어링(pivot bearing), 이 피벗 베어링을 통해 상기 지지 구조물에 지지된 샤프트, 이 샤프트에 결합된 회전 가능한 공구, 특히 톱날, 밀링 커터 또는 연마 휠, 상기 공구로부터 발생하는 힘에 의존하는 기계적 변수를 검출하기 위한 스트레인 게이지 조립체(strain gauge assembly) 및 상기 검출된 기계적 변수에 따라 상기 전동 공구의 이벤트 및/또는 상태를 식별하도록 형성된 제어 장치를 포함한다.
WO 2014/105935호는 베어링과 샤프트 사이에 배치된 센서를 포함하는 킥백 검출 시스템(kickback detection system)을 구비한 테이블 톱(table saw)을 기술하고 있다. 상기 센서는 스트레인 게이지로서 형성될 수 있다.
본 발명의 과제는, 도입부에 언급한 전동 공구가 더 간단히 제조될 수 있도록 이를 변경하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항에 따른 전동 공구에 의해서 달성된다. 본 발명에 따르면, 스트레인 게이지 조립체는 힘 전달 방식으로 피벗 베어링에 결합된 고정 구조물 섹션에 배치되어 있다. 상기 스트레인 게이지 조립체는 피벗 베어링에는 배치되어 있지 않다.
"고정 구조물 섹션"이라는 용어는 특히, 샤프트에 대해 고정식인 구조물 섹션을 의미한다. 다시 말해 샤프트와 함께 회전하지 않는 구조물 섹션이다.
본 발명은 특히, 공구로부터 발생하는 힘이 피벗 베어링 자체에서 직접 검출될 수 있을 뿐만 아니라 특히, 힘 전달 방식으로 피벗 베어링에 결합된 고정 구조물 섹션에서도 검출될 수 있다는 인식에 근거한다. 따라서 스트레인 게이지는 피벗 베어링에 직접 배치되어 있지 않고 - 이는 제조 기술면에서 복잡할 수 있음 - 그 대신 고정 구조물 섹션에 설치된다.
스트레인 게이지 조립체는 합목적적으로 피벗 베어링으로부터 이격되어 있다.
바람직한 실시 예에서, 구조물 섹션은 피벗 베어링이 배치된 지지 구조물의 섹션이다. 상기 구조물 섹션은 예를 들어, 피벗 베어링이 삽입되고 피벗 베어링이 직접 접하는 베어링 플랜지일 수 있다. 합목적적으로 스트레인 게이지 조립체는 피벗 베어링으로부터 떨어져서 마주보고 반경 방향 외측으로 향하는, 베어링 플랜지의 표면에 배치되고/되거나 상기 피벗 베어링으로부터 이격되어 반경 방향 내측으로 향하는, 베어링 플랜지의 표면에 배치되어 있다. 여기서 공구로부터 발생하는 힘은 스트레인 게이지 조립체에 의해, 전동 공구의 이벤트 및/또는 상태를 식별하기에 충분히 양호하게 검출될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
바람직한 추가 실시 예에 따르면, 구조물 섹션은 기어 하우징의 섹션이고, 피벗 베어링은 상기 기어 하우징에 직접 접한다. 합목적적으로 스트레인 게이지 조립체는 피벗 베어링으로부터 떨어져서 마주보고 반경 방향 외측으로 그리고/또는 반경 방향 내측으로 향하는, 기어 하우징의 표면에 배치되어 있다.
제어 장치에 의해 결정되는 상태는 특히, 전동 공구의 소위 "킥백"이다. "킥백"이라는 용어는 전형적으로, 전동 공구로 공작물을 기계 가공하는 동안 상기 전동 공구와 공작물 사이에 갑작스럽고, 예기치 않은 힘이 발생하여 전동 공구 또는 공작물이 가속되고 이동이 오프셋되는 이벤트를 의미한다. 테이블 톱의 경우, 킥백은 일반적으로 사용자 방향으로 예상치 못한 공작물 가속을 유발한다. 핸드헬드 원형 톱(hand-held circular saw)의 경우에는, 킥백 발생 시 공구가 예기치 않게 이동될 수 있다. 킥백 현상은 사용자의 부상으로 이어질 수 있으며, 따라서 작동 안전을 해친다.
킥백은 특히, 공구가 공작물에 갑작스럽게 그리고 너무 빨리 플런지되었을 때, 후진 톱질 시, 공구가 공작물에 꼈을 때, 특정한 공작물 속성(예: 불균일한 목재, 응력)에서 그리고/또는 무딘 공구에서 발생할 수 있다. 특히 킥백 이벤트는 검출된 기계적 변수에 기초한 전술한 이벤트 식별을 통해 식별될 수 있다. 여기서 식별될 킥백 또는 킥백 이벤트는 특히, 임박한 킥백도 의미하는데, 즉 킥백의 원인이 이미 주어졌지만 전동 공구 및/또는 공작물이 아직 가속되지 않거나 눈에 띄게 가속되지 않은 이벤트를 의미한다. 전동 공구 또는 공작물이 킥백에 의해 이동되거나 크게 가속되기 전에, 킥백은 공구로부터 발생하는 힘 방향이 변경됨으로써 이미 통지된다. 따라서 공구가 킥백 직전이나 킥백 시작 시점에 정상 작동과 다른 방향으로 추진된다. 이와 같이 다른 방향으로의 공구 추진은, 킥백 상태가 존재한다는 것을 추론하기 위해 기계적 변수를 확인하여 검출될 수 있다.
또한, 식별될 이벤트는 공작물에의 공구 플런지, 전진 톱질 또는 후진 톱질일 수 있다.
식별될 상태는 특히, 전동 공구의 마모 상태, 바람직하게는 특히 톱날로서 형성된 공구의 마모 상태이다.
바람직한 개선 예들은 종속항들의 대상이다.
본 발명은 또한, 전동 공구의 이벤트 및/또는 상태를 식별하기 위한 방법과도 관련이 있다.
합목적적으로 상기 방법은 본원에 설명된 전동 공구에 의해 수행된다.
본보기가 되는 추가의 세부 사항들 및 예시적인 실시 형태들은 도면들을 참조하여 하기에서 설명된다. 이때 도면부에서:
도 1은 제1 실시 형태에 따른 전동 공구의 개략도를 도시하고,
도 2는 제2 실시 형태에 따른 전동 공구의 샤프트, 피벗 베어링 및 지지 구조물의 단면도를 도시하며,
도 3은 제2 실시 형태에 따른 전동 공구의 단면도를 도시하고,
도 4는 제2 실시 형태에 따른 전동 공구의 베어링 플랜지를 도시하며,
도 5는 제3 실시 형태에 따른 전동 공구의 샤프트, 피벗 베어링 및 지지 구조물의 단면도를 도시하고,
도 6은 제3 실시 형태에 따른 전동 공구의 단면도를 도시하며,
도 7은 제4 실시 형태에 따른 전동 공구의 단면도를 도시하고,
도 8은 기계적 벡터의 방향 또는 방향 변화에 기초하여 이벤트 및/또는 상태 식별을 나타내기 위한 다이어그램을 도시하며,
도 9는 방법의 블록선도를 도시하고, 그리고
도 10은 제5 실시 형태에 따른 전동 공구의 개략도를 도시한다.
이어지는 설명에서는 도면들에 기재된 "x", "y", "z" 방향들이 참고로 인용된다. x 방향, y 방향 및 z 방향은 서로 직교하여 정렬되어 있다. x 방향 및 y 방향은 수평 방향으로 지칭될 수도 있고, z 방향은 수직 방향으로도 지칭될 수 있다. 또한, 샤프트(8)에 대하여 y 방향 및 z 방향은 반경 방향으로서 지칭될 수 있고, 그리고 x 방향은 축 방향으로 지칭될 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 전동 공구(10)를 도시한다. 상기 전동 공구(10)는 지지 구조물(21) 및 이러한 지지 구조물(21)에 배치된 피벗 베어링(27)을 포함한다. 상기 피벗 베어링(27)은 바람직하게는 지지 구조물(21)에 고정되고/되거나 상기 지지 구조물에 의해 지지되어 있다. 합목적적으로 피벗 베어링(27)은 예를 들면, 후술되는 외부 링(33) 및/또는 이러한 외부 링(33)에 배치된 (도면들에는 도시되지 않은) 커플링 구조물에 의해 지지 구조물에 직접 접한다.
전동 공구(10)는 또한, 피벗 베어링(27)을 통해 지지 구조물(21)에 회전 가능하게 지지된 샤프트(8), 예를 들면 구동 또는 출력 샤프트를 갖는다. 지지 구조물(21)은 바람직하게는 샤프트(8)와 함께 회전하지 않으며 고정 구조물로도 지칭될 수 있다.
전동 공구(10)는 또한, 샤프트(8)에 결합된 회전 가능한 공구(1), 특히 톱날, 밀링 커터 또는 연마 휠을 갖는다.
전동 공구(10)는 공구(1)로부터 발생하는 힘에 의존하는 기계적 변수(3)를 검출하기 위한 스트레인 게이지 조립체(2)를 갖는다. 이 스트레인 게이지 조립체(2)는 힘 전달 방식으로 피벗 베어링(27)에 결합된 고정 구조물 섹션(5)에 배치되어 있다. 스트레인 게이지 조립체는 피벗 베어링(27)에는 배치되어 있지 않다.
또한, 전동 공구(10)는 제어 장치(4)를 포함하고, 이 제어 장치는 검출된 기계적 변수(3)에 따라 전동 공구(10)의 이벤트 및/또는 상태를 식별하도록 형성되어 있다.
하기에서는 전동 공구(10)의 모범적인 세부 사항들 및 예시적인 추가 실시 형태들이 설명된다.
전동 공구(10)는 바람직하게는 톱, 특히 핸드헬드 원형 톱 또는 플런지 톱이다. 전동 공구(10)는 또한, 비스킷 조이너(biscuit joiner) 또는 앵글 그라인더(angle grinder)로도 형성될 수 있다. 공구(1)는 특히 원형이며, 작동 중에 예시적으로 시계 방향으로 회전한다.
예시적으로 전동 공구(10)는 하우징(6)을 가지며, 이러한 하우징 내에는 특히, 스트레인 게이지 조립체(2) 및 제어 장치(4)가 배치되어 있다. 상기 하우징(6)에는 지지면(32)이 제공되어 있고, 전동 공구(10)는 상기 지지면에 의해 기계 가공될 공작물(11) 상에 배치될 수 있다.
전동 공구(10)는 구동 장치(7)를 갖는다. 이 구동 장치(7)는 예를 들어, 전기 모터 및 기어 장치를 포함한다. 상기 구동 장치(7)는 바람직하게는 제어 장치(4)에 의해 제어된다. 전동 공구(10)는 또한, 구동 장치(7)에 의해 구동될 수 있는 샤프트(8)를 갖는다. 샤프트(8)의 축 방향은 x-방향으로 정렬되어 있다. 공구(1)는 샤프트(8)에 기계적으로 결합되어 있다. 합목적적으로 공구(1)는 샤프트(8)에 고정되어 있다.
전동 공구(10)는 또한, 지지 구조물(21)을 가지며, 이 지지 구조물은 합목적적으로 하우징(6) 내에 배치되어 있다. 지지 구조물(21)에는 샤프트(8)가 지지되어 있다. 또한, 지지 구조물(21)은 구동 장치(7)를 위한 하우징으로서 형성될 수 있다. 지지 구조물(21)은 예를 들어 구동 하우징, 특히 기어 하우징을 나타내거나 포함할 수 있다.
예시적으로 전동 공구(10)는 또한, 사용자 인터페이스(31)를 갖는다. 이러한 사용자 인터페이스(31)는 예를 들어, 입력 장치를 갖고, 이러한 입력 장치를 통해 사용자는 전동 공구(10)를 켜고 끌 수 있고, 그리고/또는 구성 및/또는 보정할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전동 공구(10)는 공작물(11) 기계 가공 시 전형적으로 지지면(32)에 의해 공작물(11) 상에 놓이며, 공급 방향(12)으로 상기 공작물(11)에 상대적으로 이동된다. 이 경우 예시적으로 공구(1)의 톱니 동작(톱질)은 아래쪽에서 위쪽으로 공작물(11) 내로 수행한다.
스트레인 게이지 조립체(2)는 합목적적으로 지지 구조물(21) 및 피벗 베어링(27)을 통해 힘 전달 방식으로 샤프트(8)에 결합되어 있다. 스트레인 게이지 조립체(2)는 특히, 공구(1)로부터 발생하는 힘에 의해 야기되는 구조물 섹션(5)의 변형을 기계적 변수(3)로서 검출하도록 형성되어 있다. 스트레인 게이지 조립체(2)는 바람직하게는 레이저 구조화되어 있다.
도 1에서, 구조물 섹션(5)은 예시적으로 지지 구조물(21)의 부분이다. 구조물 섹션(5)은 예시적으로 환형 및/또는 원통형으로 형성되어 있다. 여기서 합목적적으로 구조물 섹션(5)은 피벗 베어링(27)을 지지한다.
이에 대안적으로, 구조물 섹션(5) 자체가 지지 구조물(21)의 부분이 아닐 수도 있는데, 즉 특히 피벗 베어링(27)을 지지하지 않을 수도 있다. 이러한 대안적인 예에서, 구조물 섹션(5)은 합목적적으로 지지 구조(21)에 직접 배치되어 있다. 이러한 경우 바람직하게 구조물 섹션(5)은 지지 구조물(21)을 둘러싸고/둘러싸거나 특히, 지지 구조물(21) 상에 배치되어 있다.
피벗 베어링(27)은 바람직하게는 지지 구조물(21)에 직접 배치되어 있다. 합목적적으로 피벗 베어링(27)은 지지 구조물(21)에 직접 설치되어 있다. 피벗 베어링(27)은 후술되는 바와 같이 외부 링(33)을 가지며, 특히 이러한 외부 링(33)(및/또는 도면에 도시되지 않은 커플링 구조물)에 의해 지지 구조물(21)에 설치되어 있다. 바람직하게 지지 구조물(21)은 피벗 베어링(27)을 둘러싼다.
합목적적으로 스트레인 게이지 조립체(2)는 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이 피벗 베어링(27)으로부터 떨어져서 마주보고 그리고/또는 반경 방향 외측으로 향하는, 구조물 섹션(5)의 표면에 배치되어 있다. 이에 대안적으로 스트레인 게이지 조립체(2)는 피벗 베어링(27)으로부터 이격되어, 반경 방향 내측으로 향하는, 구조물 섹션(5)의 표면에도 배치될 수 있다.
예시적으로 스트레인 게이지 조립체(2)는 복수의 스트레인 게이지(25)를 포함하고, 이들 스트레인 게이지는 샤프트(8) 주변을 둘러싸는 (가상) 경로상에 분포되어 배치되어 있다. 상기 (가상) 경로는 바람직하게는 원형이다. 스트레인 게이지(25)들은 특히, 동일한 각도 거리로 서로 이격되어 있다. 예시적으로 스트레인 게이지(25)들은 90° 정도 서로 이격되어 있다.
도시된 실시 예에 대안적으로, 스트레인 게이지 조립체(2)가 정확히 하나의 스트레인 게이지(25)를 포함하는 것도 가능하다. 즉, 구조물 섹션(5) 및/또는 지지 구조물(21)에 단 하나의 스트레인 게이지(25)가 존재한다. 이러한 경우 스트레인 게이지(25)는 바람직하게는, 예를 들어 후술되는 방향 영역(14, 15, 16)(도 8 참조) 중 하나의 방향 영역에서 식별될 이벤트 또는 식별될 상태의 지표로서 사용되는 각도 영역에 위치한다.
바람직하게 스트레인 게이지 조립체(2) 및/또는 제어 장치(4)는 기계적 변수(3)를 연속적으로 검출하도록 형성되어 있으며, 그 결과 기계적 변수(3)의 변화, 특히 방향 변화가 검출될 수 있다.
제어 장치(4)는 예를 들어, 마이크로 컨트롤러로서 형성되어 있다. 제어 장치(4)는 센서 장치로도 지칭될 수 있는 스트레인 게이지 조립체(2)에 통신 가능하게 결합되어 있다. 제어 장치(4)는 기계적 변수(3)에 기초하여 전동 공구(10)의 이벤트 및/또는 상태를 결정하도록 형성되어 있다. 예를 들어, 제어 장치(4)는 검출된 기계적 변수(3)의 방향이 특정 방향 영역 내에 또는 밖에 있는지를 확인하고, 이러한 확인에 기초하여 특정 상태 및/또는 이벤트 존재 여부를 결정하도록 형성되어 있다.
이에 추가로 또는 대안적으로, 제어 장치(4)는 기계적 변수(3), 특히 기계적 변수(3)의 값을 임곗값과 비교하고, 이러한 비교에 기초하여 특정 상태 및/또는 이벤트 존재 여부를 결정하도록 형성될 수도 있다. 이러한 경우에는 기계적 변수(3)가 스칼라 변수로도 검출될 수 있다.
바람직하게 제어 장치(4)는 기능 결정 정보에 기초하여, 선택적으로 제1 검출 기능 또는 이러한 제1 검출 기능과 상이한 제2 검출 기능을 결정하도록, 그리고 결정된 검출 기능을 사용하여 검출된 기계적 변수에 기초한 킥백 이벤트의 검출을 수행하도록 형성되어 있다. 합목적적으로 상기 두 검출 기능은 그들의 감도에서 서로 구별된다.
이어서 도 2 내지 도 7을 참조하여, 예시적인 실시 형태들이 설명되며, 이들은 각각 구조물 섹션(5)의 상이한 형성 또는 구조물 섹션(5)에의 스트레인 게이지 조립체(2) 배치와 관련된다. 후술되는 실시 형태들은 합목적적으로 전술한 제1 실시 형태의 개선 예들이며, 따라서 전술한 설명은 후술되는 실시 형태들에도 적용된다.
제2 실시 형태에 따르면, 지지 구조물(21)은 베어링 플랜지(9)를 포함하고, 구조물 섹션(5)은 상기 베어링 플랜지(9)의 부분이다. 스트레인 게이지 조립체(2)는 베어링 플랜지(9)에 배치되어 있다.
제2 실시 형태의 예시적인 형성은 도 2, 3 및 4에 도시되어 있다. 도 3에는 제2 실시 형태에 따라 형성된 전동 공구(20)가 도시되어 있다.
여기서 피벗 베어링(27)은 예시적으로 베어링 플랜지(9)에 직접 배치되어 있다. 베어링 플랜지(9)는 피벗 베어링(27)을 포함한다. 이 피벗 베어링(27)은 특히, 반경 방향 내측으로 향하는, 베어링 플랜지(9)의 표면에 접한다. 스트레인 게이지 조립체(2)는 피벗 베어링(27)으로부터 떨어져서 마주보고, 반경 방향 외측으로 향하는, 베어링 플랜지(9)의 표면에 배치되어 있다.
도면에 도시되지 않은 실시 예에 따르면, 스트레인 게이지 조립체(2)는 피벗 베어링(9)으로부터 이격되어, 반경 방향 내측으로 향하는 베어링 플랜지(9)의 표면에도 배치될 수 있다.
합목적적으로 베어링 플랜지(9)는 원통형 리세스 형태의 피벗 베어링 수용부(44)를 갖는다. 상기 피벗 베어링 수용부(44)는 예시적으로 내부 측면으로도 지칭될 수 있는 반경 방향 내측으로 향하는 내부면(45) 및 축 방향에 수직으로 배향된 환형 접촉면을 포함하고, 이러한 접촉면은 축 방향으로 피벗 베어링 수용부(44)를 축 방향으로 제한한다. 삽입된 상태에서, 피벗 베어링(27)은 합목적적으로 그의 외부 링(33)에 의해 내부 측면(45)에 접하고, 그리고 그의 단부면에 의해서는 합목적적으로 접촉면(46)에 접한다.
합목적적으로 베어링 플랜지(9)는 전체적으로 환형의 기본 형상을 갖고, 샤프트(8)가 통과하는 원형 개구를 갖는다. 베어링 플랜지(9)의 내경은 합목적적으로 샤프트(8)의 외경보다 크며, 그 결과 바람직하게는 상기 샤프트(8)와 베어링 플랜지(9)가 서로 접촉하지 않는다. 베어링 플랜지(9)는 바람직하게 일체형 부품이다.
합목적적으로 베어링 플랜지(9)는 샤프트(8)의 축 방향으로 서로 인접한 복수의 축 방향 섹션을 갖고, 이들 축 방향 섹션은 합목적적으로 각각 환형의 기본 형상을 갖는다. 예시적으로 베어링 플랜지는 축 방향 섹션으로서 플랜지 섹션(36), 피벗 베어링 수용 섹션(37) 및 칼라 섹션(38)을 포함한다.
상기 플랜지 섹션(36)은 예시적으로 반경 방향으로, 즉 y 방향 및 z 방향으로 축 방향 섹션의 최대 연장부를 갖는다. 또한, 플랜지 섹션(36)은 예시적으로 가장 작은 내경을 갖는 축 방향 섹션이다. 플랜지 섹션(36)은 고정 섹션(39)(도 4에 도시됨)들을 포함하는데, 이들 고정 섹션에 의해 베어링 플랜지(9)는 후술되는 바와 같이 제1 부분 섹션(22)에 고정되어 있다.
플랜지 섹션(36)에는 축 방향으로 피벗 베어링 수용 섹션(37)이 연결되며, 상기 피벗 베어링 수용 섹션 내에는 피벗 베어링 수용부(44)가 배치되어 있다. 피벗 베어링 수용 섹션(37)은 합목적적으로 플랜지 섹션(36)보다 작은 외경 및/또는 큰 내경을 갖는다.
상기 칼라 섹션(38)은 축 방향으로 피벗 베어링 수용 섹션(37)에 연결된다. 칼라 섹션(38)은 합목적적으로 피벗 베어링 수용부(44)의 축 방향 연장부의 일부분을 제공할 수도 있다. 칼라 섹션(38)은 예시적으로 피벗 베어링 수용 섹션(37)보다 작은 외경 및/또는 피벗 베어링 수용 섹션(37)과 동일한 내경을 갖는다.
예시적으로 스트레인 게이지 조립체(2)는 칼라 섹션(38), 특히 이러한 칼라 섹션(38)의 반경 방향 외측으로 향하는 측면에 배치되어 있다. 합목적적으로 칼라 섹션(38)은 구조물 섹션(5)을 나타낸다.
도면에 도시되지 않은 실시 예에 따르면, 스트레인 게이지 조립체(2)는 베어링 플랜지(9), 특히 칼라 섹션(38)의 내측으로 향하는 측면에도 배치될 수 있다.
예시적으로 칼라 섹션(38)의 원주에 분포되는 방식으로 배치된 4개의 스트레인 게이지(25)가 존재한다. 이에 대안적으로, 정확히 1개, 2개 또는 3개의 스트레인 게이지(25) 또는 4개 이상의 스트레인 게이지(25)가 존재할 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 베어링 플랜지(9)는 제1 부분 섹션(22)과 함께 지지 구조물(21)을 형성한다. 상기 제1 부분 섹션(22)은 합목적적으로 기어 하우징의 부분이다. 예시적으로 제1 부분 섹션(22)은 중공 원통형 형태를 갖고, 합목적적으로 샤프트(8)를 둘러싸며, 이 경우 제1 부분 섹션(22)은 샤프트(8)로부터 바람직하게는 이격되어 있다.
베어링 플랜지(9)는 특히, 제1 부분 섹션(22)의 일 단부에 고정되어 있다. 합목적적으로 베어링 플랜지(9)는 플랜지 섹션(36), 특히 고정 섹션(39)들을 통해 제1 부분 섹션(22), 특히 기어 하우징에 고정되어 있다. 예시적으로 고정 섹션(39)들은 베어링 플랜지(9)를 제1 부분 섹션(22)에 고정하기 위해 고정 수단, 예를 들면 나사가 결합될 수 있는 구멍들을 갖는다.
예시적으로 제1 부분 섹션(22)의 내부 측면은 베어링 플랜지, 특히 피벗 베어링 수용 섹션(37)의 외부 측면에 접한다. 합목적적으로 제1 부분 섹션(22)의 내부 측면은 칼라 섹션(38)의 외부 측면과 마주보고 있으며, 상기 칼라 섹션으로부터 그리고 특히 스트레인 게이지 조립체(2)로부터도 반경 방향으로 이격되어 있다.
피벗 베어링(27)의 외부 링(33)은 베어링 플랜지(9)의 내부 표면에 접하고, 바람직하게는 일체로 회전하도록 상기 베어링 플랜지(9)에 고정되어 있다. 피벗 베어링(27)은 롤링 요소(rolling element)(35) 및 이러한 롤링 요소(35)를 통해 외부 링(33)에 상대적으로 회전 가능하게 지지된 내부 링(34)을 포함한다. 샤프트(8)는 상기 내부 링(34)에 고정되어 있다.
제2 실시 형태의 변형 예에서, 스트레인 게이지 조립체(2)는 제1 부분 섹션(22)에도, 특히 제1 부분 섹션(22)의 반경 방향 외측으로 그리고/또는 반경 방향 내측으로 향하는 표면, 예를 들면 측면에도 배치될 수 있다. 또한, 스트레인 게이지 조립체(2)는 베어링 플랜지(9) 및/또는 제1 부분 섹션(22)을 둘러싸는 구조물 섹션에도 배치될 수 있다.
제3 실시 형태에 따르면, 스트레인 게이지 조립체(2)는 지지 구조물(21)에 배치되어 있다. 피벗 베어링(27)은 합목적적으로 베어링 플랜지에 배치되지 않고, 그 대신 예시적으로 지지 구조물(21)의 환형 또는 중공 원통형 섹션에 배치되어 있으며, 이때 상기 환형 또는 중공 원통형 섹션은 제1 부분 섹션(21)으로도 지칭될 수 있다. 제3 실시 형태는 도 5 및 6에서 볼 수 있다. 도 6은 제3 실시 형태에 따라 형성된 전동 공구(30)를 도시한다.
예시적으로 제3 실시 형태는 제2 실시 형태와 같이 설계될 수 있는데, 차이점은 베어링 플랜지(9)가 존재하지 않고, 피벗 베어링이 제1 부분 섹션(22)에 직접 접하며, 그리고 스트레인 게이지 조립체(2)가 제1 부분 섹션(22)에 배치되어 있다는 것이다. 합목적적으로 스트레인 게이지 조립체(2)는 피벗 베어링(27)으로부터 떨어져서 마주보고 그리고/또는 반경 방향 외측으로 향하는, 지지 구조물(21), 특히 제1 부분 섹션(22)의 표면에 배치되어 있다. 이에 대안적으로 또는 추가로, 스트레인 게이지 조립체(2)는 반경 방향 내측으로 향하는, 지지 구조물(21), 특히 제1 부분 섹션(22)의 표면에도 배치될 수 있다.
피벗 베어링(27)은 예시적으로 지지 구조물(21), 특히 제1 부분 섹션(22)에 직접 접한다. 지지 구조물(21)은 피벗 베어링(27)을 둘러싼다. 반경 방향 내측으로 향하는, 지지 구조물(21), 특히 제1 부분 섹션(22)의 측면은 반경 방향 외측으로 향하는, 피벗 베어링(27), 특히 외부 링(33)의 표면에 접한다.
지지 구조물(21), 특히 제1 부분 섹션(22)은 바람직하게는 기어 하우징의 섹션으로서, 이 섹션은 바람직하게는 구동 장치(7)도 지지한다. 결과적으로 여기서 구조물 섹션(5)은 기어 하우징에 의해 제공된다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 스트레인 게이지 조립체(2)는 피벗 베어링(27)에 상대적으로 상이한 축 방향 영역(41, 42, 43)들에 배치될 수 있다. 바람직하게 스트레인 게이지 조립체(2)는 상기 축 방향 영역(41, 42, 43) 중 하나의 축 방향 영역에만 배치되어 있으나, 복수의 축 방향 영역(41, 42, 43)에도 배치될 수 있다.
예시적으로 스트레인 게이지 조립체(2)는 샤프트(8)의 축 방향으로 피벗 베어링(27)과 동일한 제1 축 방향 영역(41)에 배치되어 있다. 이에 대안적으로 또는 추가로 스트레인 게이지 조립체(2)는 제1 축 방향 영역(41)에 연결되는 제2 축 방향 영역(42)에 그리고/또는 제1 축 방향 영역(41)으로부터 이격된 제3 축 방향 영역(43)에도 배치될 수 있다.
도 5에서 스트레인 게이지 조립체(2)는 상이한 축 방향 영역(41, 42, 43)에서 각각 반경 방향 외측으로 향하는, 제1 부분 섹션(22)의 표면에 배치되어 있으나, 반경 방향 내측으로 향하는 표면, 특히 피벗 베어링(27)과 동일한 표면에도 배치될 수 있다.
이와 같은 배치 가능성은 합목적적으로 다른 실시 형태들에도 적용된다.
제3 실시 형태의 변형 예에서, 스트레인 게이지 조립체(2)는 제1 부분 섹션(22)을 둘러싸는 구조물 섹션에 배치되어 있다.
도 7은 제4 실시 형태에 따른 전동 공구(40)를 도시한다. 제4 실시 형태에서, 스트레인 게이지 조립체(2)는 지지 구조물(21)에 배치된 복수의 스트레인 게이지(25, 26)를 포함한다. 예를 들어, 상기 스트레인 게이지들은 지지 구조물(21)에 접착되거나 레이저 구조화되어 있다.
스트레인 게이지(25, 26)들은 샤프트(8)로부터 지지 구조물(21)에 가해지는 힘에 의해 야기되는 지지 구조물(21)의 변형을 검출하는 데 사용된다.
합목적적으로 스트레인 게이지(25, 26)들은 샤프트(8)에 상대적으로 반경 방향 외측으로 연장되는 지지 구조물(21)의 2개의 섹션(24)에 배치되어 있다. 예시적으로 스트레인 게이지(25)는 수평으로 연장되는 섹션(24)에 배치되어 있고, 그리고 스트레인 게이지(26)는 수직으로 연장되는 섹션(24)에 배치되어 있다. 상기 섹션(24)들은 특히, 웨브 모양으로 형성되어 있다.
섹션(24)들은 합목적적으로 지지 구조물(21)의 제1 부분 섹션(22)과 제2 부분 섹션(23)을 서로 연결한다. 제1 부분 섹션(22)은 예시적으로 샤프트(8)를 둘러싼다. 특히, 제1 부분 섹션(22)은 기어 하우징을 나타내거나 기어 하우징을 포함한다. 샤프트(8)는 바람직하게는 제1 부분 섹션(22)에 지지되어 있다. 제2 부분 섹션(23)은 공구(1)로부터 발생하는 힘 흐름에서, 합목적적으로 제1 부분 섹션(22) 뒤에 - 즉 흐름 방향으로 제1 부분 섹션(22) 아래쪽에 있다.
합목적적으로 구조물 섹션(5)을 갖는 전술한 컴포넌트 중 하나가 레트로피트 조립체(retrofit assembly)로서 제공되며, 이 레트로피트 조립체로 전기 공구, 특히 완전 기능성 전기 공구가 레트로피팅(retrofitting)될 수 있다. 공구는 바람직하게는 톱, 비스킷 조이너 또는 앵글 그라인더이다. 특히, 전술한 베어링 플랜지(9), 지지 구조물(21) 및/또는 제1 부분 섹션(22)은 레트로피트 조립체로서 제공될 수 있다.
상기와 같은 레트로피트 조립체는 지지 구조물(21), 이러한 지지 구조물(21)에 배치된 피벗 베어링(27), 이러한 피벗 베어링(27)을 통해 상기 지지 구조물(21)에 지지된 샤프트(8) 및 이 샤프트(8)에 결합된 회전 가능한 공구(1), 특히 톱날, 밀링 커터 또는 연마 휠을 포함하는 전동 공구를 레트로피팅하는 데 사용되며, 이 경우 상기 레트로피트 조립체는 스트레인 게이지 조립체(2)가 배치되는 구조물 섹션(5)을 갖고, 그리고 상기 레트로피트 조립체는, 상기 구조물 섹션(5)이 힘 전달 방식으로 피벗 베어링(27)에 결합된 고정 구조물 섹션으로서 설치될 수 있도록 형성되어 있으며, 그 결과 스트레인 게이지 조립체(2)는 피벗 베어링(27)에는 배치되어 있지 않다.
레트로피트 조립체는 특히, 그의 설치에 의해 도 2 또는 5에 따른 구성이 달성될 수 있도록 설계되어 있다.
전동 공구, 특히 완전 기능성 전동 공구는 하기 단계를 통해 레트로피트 조립체로 레트로피팅될 수 있다: 레트로피트 조립체를 설치하는 단계, 그 결과 전동 공구에서 구조물 섹션(5)은 힘 전달 방식으로 피벗 베어링(27)에 결합된 고정 구조물 섹션이고, 그리고 스트레인 게이지 조립체(2)가 피벗 베어링(27)에는 배치되어 있지 않다.
또한, 레트로피팅 동안, 특히 언급된 단계 이전에 하기 단계가 수행될 수 있다: 힘 전달 방식으로 피벗 베어링(27)에 결합된 구조물 섹션, 특히 베어링 플랜지, 지지 구조물 및/또는 지지 구조물의 제1 부분 섹션을 제거하는 단계.
하기에서는 벡터로서의 기계 변수(3)의 검출 및 평가가 보다 상세하게 논의될 것이다. 하기 설명은 모든 실시 형태에 적용된다.
합목적적으로 스트레인 게이지 조립체(2)는 기계적 벡터로서 기계적 변수를 검출하도록 형성되어 있고, 그리고 제어 장치(4)는 기계적 벡터(3)의 방향 및/또는 방향 변화에 따라 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)의 이벤트 및/또는 상태를 식별하도록 형성되어 있다.
전동 공구(10)의 이벤트 및/또는 상태가 검출된 기계적 벡터(3)의 방향 및/또는 방향 변화에 기초하여 식별됨으로써, 상기 전동 공구(10)의 이벤트 또는 상태 변화가 매우 조기에 이미 결정될 수 있다. 따라서 이벤트 및/또는 상태 식별이 개선된다.
예시적으로 스트레인 게이지 조립체(2)는 복수의 스트레인 게이지(25)를 포함하고, 이들 스트레인 게이지에 의해서는 각각 구조물 섹션(5)의 변형이 검출된다. 변형 벡터는 상이한 스트레인 게이지(25)들의 검출된 변형으로부터 형성될 수 있으며, 바람직하게 이러한 변형 벡터는 기계적 벡터로서 사용된다. 기계적 벡터의 방향에 기초하여, 합목적적으로 공구(1)로부터 발생하는 힘이 추론될 수 있고, 또는 공구(1)가 특히 공구(1)의 다른 컴포넌트들, 예를 들어 하우징(6)에 상대적으로 어떤 방향으로 추진되는지 식별될 수 있다. 검출된 기계적 벡터의 방향은 바람직하게는 공구(1)가 추진되는 방향에 상응한다.
이어서 도 8을 참조하여, 특정 이벤트 및/또는 상태 식별이 예시적으로 어떻게 수행될 수 있는지를 상세히 설명된다.
도 8은 상이한 방향 영역(14, 15 및 16), 2개의 방향 임곗값(17, 18) 및 검출된 기계적 벡터(3)를 갖는 다이어그램을 도시한다.
상기 다이어그램은 4개의 사분원으로 나누어져 있다. 각각의 사분원은 90°를 포함한다. 참조 부호 19는 0° 라인을 표시한다. 후술되는 각도 좌표 또는 지수는 수학적으로 양의 회전 방향(반 시계 방향)으로 이해해야 한다. 합목적적으로 0° 라인은 지지면(9) 및/또는 공급 방향(12)에 평행하게 연장된다.
상기 방향 영역(14, 15 및 16)들은 예시적으로 2차원 방향 영역이다. 여기서 방향 영역(14, 15 및 16)들은 각도 영역으로도 지칭될 수 있다.
합목적적으로 방향 영역(14, 15, 16)들은 하나의 평면에 놓인다. 이 평면은 합목적적으로 공구(1)의 평면에 평행하게 또는 샤프트(8)의 축 방향에 수직으로 정렬되어 있다. 방향 영역(14, 15, 16)들은 바람직하게는 서로 중첩되지 않는다.
제어 장치(4)는 하나 이상의 방향 영역(14, 15 또는 16)을 제공하도록 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 방향 영역은 제어 장치(4)의 메모리에 저장되어 있다. 이에 대안적으로 또는 추가로, 제어 장치(4)는 상기 하나 이상의 방향 영역 자체를 발생시키도록 형성될 수도 있다. 제어 장치(4)는 또한, 검출된 기계적 벡터(3)가 방향 영역(14, 15 또는 16) 내에 또는 밖에 있는지를 결정하고, 이러한 결정에 기초하여 전동 공구(10)의 상태를 식별하도록 형성되어 있다.
합목적적으로 제어 장치(4)는 복수의 방향 영역(14, 15, 16)을 제공하고, 기계적 벡터(3)의 방향이 상기 방향 영역(14, 15, 16) 중 어느 방향 영역에 놓여 있는지에 기초하여 상이한 이벤트 및/또는 상태를 식별하도록 형성되어 있다. 특히, 이 경우 각 방향 영역(14, 15, 16)에는 개별 이벤트 및/또는 상태가 할당되어 있다.
제1 방향 영역(14)은 공구(1)가 공작물(11)에 플런지되고, 전동 공구(10)가 상기 공작물(11)에 상대적으로 공급 방향(12)으로 이동될 때 기계적 벡터(3)가 놓이는 방향 영역을 나타낸다. 예시적으로 제1 방향 영역(14)은 2개의 하부 사분원에, 즉 180° 내지 360° 범위에 위치한다. 도시된 예에서, 제1 방향 영역(14)은 220°에서 330°까지 연장된다.
제1 방향 영역(14)에 놓인 기계적 벡터(3)는, 전동 공구(10)에 의해 공급 방향(12)으로 전진 톱질되는 이벤트 또는 상태가 존재한다는 것에 대한 지표이다. 따라서 제어 장치(4)는, 기계적 벡터(3)가 제1 방향 영역(14)에 있을 때 "전진 톱질 이벤트" 또는 "전진 톱질 상태"가 존재함을 식별하도록 형성되어 있다.
제2 방향 영역(15)은 공구(1)가 공작물(11)에 플런지되고, 전동 공구(10)가 상기 공작물(11)에 상대적으로 정상 공급 방향(12)에 반대 방향으로, 즉 후진 방향으로 이동될 때 기계적 벡터가 놓이는 방향 영역을 나타낸다. 또한, 제2 방향 영역(15)은 공구(1)가 공작물(11)에 플런지될 때 기계적 벡터(3)가 놓이는 방향 영역을 나타낸다. 예시적으로 제2 방향 영역(15)은 2개의 좌측 사분원에, 즉 90° 내지 270° 범위에 위치한다. 도시된 예에서, 제2 방향 영역(14)은 125°에서 220°까지 연장된다.
제2 방향 영역(15)에 있는 기계적 벡터(3)는 전동 공구(10)에 의해 후진 톱질되거나 공구(1)가 공작물(11)에 플런지되는 이벤트 또는 상태가 존재한다는 것에 대한 지표이다. 따라서 제어 장치(4)는, 기계적 벡터(3)가 제2 방향 영역(15)에 있을 때 "후진 톱질 이벤트" 또는 "후진 톱질 상태"가 존재함을 식별하도록 형성되어 있다.
제1 방향 영역(14)과 제2 방향 영역(15)은 함께 정상 영역을 나타낸다. 기계적 벡터(3)가 정상 영역에 있는 한, 제어 장치(4)는 전동 공구(10)의 안전한 작동이 존재한다고 가정하고, 예를 들면 상응하는 신호를 제공할 수 있다.
제3 방향 영역(16)은 킥백 이벤트가 존재할 때 기계적 벡터가 놓이는 방향 영역을 나타낸다. 예시적으로 제3 방향 영역(16)은 2개의 상부 사분원에, 즉 0° 내지 180° 범위에 위치한다. 도시된 예에서, 제3 방향 영역(16)은 5°에서 100°까지 연장된다. 합목적적으로 제어 장치(4)는 기계적 벡터(3)가 제3 방향 영역(16)에 있을 때 킥백 이벤트를 식별하도록 형성되어 있다.
제어 장치(4)가 킥백 이벤트를 추론하는 방향 영역은 더 크게도 규정될 수 있다. 예를 들어, 이러한 방향 영역의 한계는 정상 영역의 한계와 제3 방향 영역(16)의 한계 사이에 놓일 수 있다. 이것은 도 2에서 2개의 방향 임곗값(17, 18)으로 표시되어 있다. 예시적으로 이들 방향 임곗값(17, 18)은 정상 영역의 한계에 인접해 있다. 이에 대안적으로, 방향 임곗값들은 정상 영역의 한계 상에도 놓일 수 있다.
합목적적으로 시계 방향으로 제2 방향 임곗값(18)으로부터 제1 방향 임곗값(17)까지 연장되는 방향 영역은 제3 방향 영역(16) 대신 사용될 수 있다. 이 경우 (도 2에 도시된) 제3 방향 영역(16)은 선택적이다.
합목적적으로 제어 장치(4)는 기계적 벡터(3)가 2개의 방향 임곗값(17, 18) 사이에 있을 때, 즉 반 시계 방향으로 제1 방향 임곗값(17) 뒤에 그리고 제2 방향 임곗값(18) 앞에 있을 때 킥백 이벤트를 식별하도록 형성되어 있다. 따라서 킥백 이벤트는 킥백의 원인이 이미 주어진, 그러나 전동 공구(10) 또는 공작물(11)이 아직 크게 가속되지 않았거나 아직 반동 또는 되 튕김 현상이 일어나지 않은 시점에 식별될 수 있다. 합목적적으로 제어 장치(4)는 공작물(11)에 대한 전동 공구(10)의 (킥백에 대한 식별 및 반응 없이) 가속 발생 50ms 내지 100ms 전에 킥백 이벤트를 식별하도록 형성될 수 있다. 가속도는 예를 들어, 도시된 다이어그램에서 상부로 또는 90° 방향으로 컴포넌트를 갖는 가속도이다.
검출된 기계적 벡터(3)의 방향에 기초하여 전술한 이벤트 및/또는 상태 식별에 대안적으로 또는 추가로, 기계적 벡터(3)의 방향 변화에 기초하여 이벤트 및/또는 상태 식별을 수행하는 것도 가능하다.
예를 들어, 킥백이 임박한 경우, 기계적 벡터(3)는 제3 방향 영역(16) 쪽 방향으로 회전한다. 따라서 제어 장치(4)는 기계적 벡터(3)의 검출된 회전에 기초하여 이벤트 및/또는 상태를 식별하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(4)는 기계적 벡터의 각속도를 속도 임곗값과 비교하고, 속도 임곗값이 초과할 경우 이벤트 및/또는 상태를 식별하도록 형성되어 있다. 또한, 제어 장치(4)는 이벤트 및/또는 상태를 식별하기 위해 특히, 특정 시간 내에 기계적 벡터(3)가 변화한 변경 각을 결정하고, 이러한 변경 각을 각도 임곗값과 비교하도록 형성될 수 있다.
킥백 식별 시, 제어 장치(4)는 또한, 상이한 유형의 킥백을 구별하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 후진 톱질 또는 플런지 중에 발생하는 킥백이 임박한 경우에는 기계적 벡터(3)가 (제2 방향 영역(15)으로부터 시작하여) 반 시계 방향으로 회전하고, 반면에 공작물(11)에 공구(1) 끼임으로 인해 야기되는 킥백 동안에는 기계적 벡터(3)가 시계 방향으로 회전한다. 따라서 제어 장치(4)는 이벤트 및/또는 상태를 식별할 때 기계적 벡터(3)의 회전 방향을 고려하도록 형성될 수 있다.
또한, 제어 장치(4)는 상태 및/또는 이벤트 식별 시 검출된 기계적 벡터(3) 값도 고려하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(4)는 기계적 벡터(3)의 값이 임곗값보다 큰 경우에만 상태 및/또는 이벤트를 식별하도록 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 작동 중에 발생하는 약한 충격이 킥백으로 잘못 인식되는 것이 방지될 수 있다.
그 밖에 제어 장치(4)는 기계적 벡터(3)가 특정 방향 영역(14, 15, 16) 내에 있는 시간을 고려하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(4)는 기계적 벡터가 특정 방향 영역(14, 15, 16)에서 특정 시간 임곗값보다 긴 경우에만 상태 및/또는 이벤트를 식별하도록 형성될 수 있다.
또한, 제어 장치(4)는 검출된 기계적 벡터(3)의 방향을 참고로 마모 상태가 존재하는지를 결정하도록 형성될 수 있다. 마모 상태는 특히, 공구(1)의 마모 상태일 수 있다. 제어 장치(4)는 방향 영역을 제공하고, 기계적 벡터(3)가 방향 영역 내에 또는 밖에 있는지에 기초하여 마모 상태를 결정하도록 형성될 수 있다. 예시적으로 제어 장치(4)는 기계적 벡터(3)의 방향 반전, 예를 들면 힘 방향 반전을 식별할 수 있고, 이로부터 마모 상태를 추론할 수 있다. 이러한 경우 제어 장치(4)는 상응하는 신호 수단을 통해, 마모 상태가 존재함을 나타내는 음향 신호 또는 시각적 신호를 출력할 수 있다.
방향 영역(14, 15, 16)들의 전술한 구체적인 각도 사양은 순수하게 예로서 이해되어야 한다. 실제 각도는 전동 공구(10)의 유형 및 구조에 따라 달라질 수 있다. 방향 영역(14, 15, 16)들의 실제 각도는 보정에 의해 결정될 수 있다. 이러한 보정은 예를 들어, 전동 공구의 개발 또는 제조 시에 그리고/또는 사용자에 의해 수행될 수 있다.
합목적적으로 제어 장치(4)는 하나 이상의 방향 영역(14, 15, 16)의 보정을 수행하도록 형성되어 있다. 예를 들어, 보정은 사용자 인터페이스(5)에 의해 개시될 수 있다. 이러한 관점에서 제어 장치(4)는 구동 장치(7)를 통해 공구(1)를 구동할 수 있고, 동시에 스트레인 게이지 조립체(2)를 통해 기계적 벡터(3)를 검출할 수 있다. 이러한 경우 검출된 기계적 벡터(3)에 기초하여, 제어 장치(4)는 하나의 방향 영역 및/또는 하나 이상의 임곗값을 생성하여 제어 장치(4)의 메모리에 저장할 수 있다. 이러한 과정은 예를 들어, 새로운 공구(1)가 장착될 때 수행될 수 있다. 따라서 공구(1)의 마모 식별이 개선될 수 있다.
하기에서는 스트레인 게이지 조립체(2) 및 기계적 벡터(3)의 검출이 상세하게 논의된다.
스트레인 게이지 조립체(2)는 합목적적으로 기계적 벡터(3)를 적어도 2차원 벡터로서 검출하도록 형성되어 있다. 이러한 목적을 위해 스트레인 게이지 조립체(2)는 적어도 2개의 상이한 공간 방향에서 기계적 벡터(3)가 기초가 되는 기계적 변수를 측정하도록 형성되어 있다. 상기 2개의 공간 방향은 예를 들어, 공급 방향(12)에 평행하게 연장되는 공간 방향과 상기 공급 방향(12)에 수직으로 연장되는 공간 방향이다. 합목적적으로 상기 두 공간 방향은 샤프트(8)의 축 방향에 수직이다. 예를 들어, 스트레인 게이지 조립체(2)는 적어도 2개의 스트레인 게이지(25, 26)를 갖는다. 합목적적으로 각각의 스트레인 게이지(25, 26)는 다른 공간 방향에서, 기초가 되는 기계적 변수, 즉 힘, 가속도, 속도, 편향, 변형 및/또는 기계적 응력을 측정하기 위해 사용된다.
기계적 벡터(3)는 특히, 힘 벡터, 가속 벡터, 속도 벡터, 편향 벡터, 변형 벡터 및/또는 기계적 응력 벡터 또는 응력 텐서(stress tensor)이다. 따라서 스트레인 게이지 조립체(2)는 적어도 2개의 공간 방향에서 힘, 가속도, 속도, 편향, 변형 및/또는 기계적 응력을 측정하도록 형성될 수 있다.
원칙적으로 스트레인 게이지 조립체(2)는 공구(1)로부터 발생하는 힘 흐름 내 일부분에서 기계적 벡터(3)를 측정하도록 설정될 수 있다. 상기 힘 흐름은 예시적으로 공구(1)로부터 샤프트(8), 베어링 장치(27), 지지 구조물(21), 하우징(6) 및 지지면(9)을 거쳐 공작물(11)까지 연장된다. 특히, 스트레인 게이지 조립체(2)는 힘 흐름에서 2개의 연속적인 부분 사이에서 기계적 벡터(3)를 측정하도록 형성되어 있다.
이에 대안적으로 기계적 벡터는 공구(1)로부터 발생하는 힘 흐름 밖에서도 측정될 수 있다.
하기에서는 식별된 이벤트 및/또는 식별된 상태에 대해 어떻게 반응할 수 있는지 다양한 가능성이 설명되어 있다. 합목적적으로 이러한 각각의 가능성은 앞서 논의된 각각의 전동 공구에 제공될 수 있다.
제어 장치(4)는 바람직하게는 식별된 이벤트 및/또는 상태에 대한 응답으로 상응하는 신호를 제공하도록 형성되어 있다. 제어 장치(4)는 예를 들어, 신호를 메모리에 저장하고, 그리고/또는 특히, 전동 공구의 음향 신호 출력 수단 또는 시각적 신호 출력 수단을 통해 출력하도록 형성될 수 있다. 저장된 신호는 특히, 데이터 기록일 수 있으며, 이 경우 스트레인 게이지 조립체(2)에 의해 검출된 데이터가 기록된다. 예를 들어, 사고를 검출하기 위한 데이터 기록이다.
또한, 제어 장치(4)는 예를 들어, 공구(1)가 더 이상 구동되지 않도록, 그리고/또는 제동되도록, 특히 완전히 제동되도록 하기 위해 식별된 이벤트 및/또는 상태에 대한 응답으로 구동 장치(7)의 특정 제어를 수행하도록 형성될 수 있다. 이는 식별된 이벤트가 킥백 이벤트인 경우 특히 유의적이다. 이 경우 제동은 특히, 보통 공구(1)를 구동시키는 것과 동일한 전기 모터에 의해 수행될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 전동 공구는 제동 수단을 포함할 수 있고, 제어 장치는 공구(1)가 제동되도록 식별된 이벤트 및/또는 신호에 대한 응답으로 상기 제동 수단을 제어하도록 형성될 수 있다.
합목적적으로 제어 장치(4)는 킥백 이벤트가 식별되면, 전동 공구 및/또는 공작물(11)의 반동 또는 되 튕김 현상이 아직 일어나지 않은 시점에 구동 장치(7) 및/또는 제동 수단을 통해 공구(1)의 제동을 야기하도록 형성되어 있다. 예를 들어, 제동은 도 2로 돌아가서 방향 임곗값(17 또는 18)이 이미 초과된 시점에, 그러나 기계적 벡터(3)가 바람직하게는 아직 제3 방향 영역(16)에 있지 않은 시점에 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 킥백으로 인해 야기된 반동 또는 되 튕김 현상을 줄이거나 완전히 방지할 수 있다.
또한, 전동 공구(10, 60)는 위치 결정 장치(29)를 포함할 수 있는데, 이러한 위치 결정 장치는 공구(1)를 선택적으로 작동 위치 또는 안전 위치에 포지셔닝하도록 형성되어 있다. 제어 장치(4)는, 공구(1)가 작동 위치 또는 안전 위치에 포지셔닝됨으로써 식별된 이벤트 및/또는 식별된 상태에 대한 응답으로 위치 결정 장치(29)를 제어하도록 형성될 수 있다. 위치 결정 장치(29)는 예를 들어, 작동 위치와 안전 위치 사이에서 공구(1)를 이동시키고/시키거나 선회시키도록 형성되어 있다. 합목적적으로 공구(1)는 작동 위치보다 안전 위치에서 하우징(6) 내부에 더 깊이 포지셔닝되어 있다. 합목적적으로 공구(1)는 킥백 이벤트에 대한 응답으로 안전 위치로 포지셔닝된다.
도 9는 지지 구조물(21), 이러한 지지 구조물에 배치된 피벗 베어링(27), 이 피벗 베어링(27)을 통해 상기 지지 구조물(21)에 지지된 샤프트(8), 이 샤프트(8)에 결합된 회전 가능한 공구(1), 특히 톱날, 밀링 커터 또는 연마 휠, 및 상기 공구(1)로부터 발생하는 힘에 의존하는 기계적 변수(3)를 검출하기 위한 스트레인 게이지 조립체(2)를 구비한 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50, 60)의 이벤트 및/또는 상태를 식별하기 위한 방법의 흐름도를 도시하며, 이 경우 상기 스트레인 게이지 조립체(2)는 힘 전달 방식으로 상기 피벗 베어링(27)에 결합된 고정 구조물 섹션(5)에 배치되어 있고, 피벗 베어링(27)에는 배치되어 있지 않으며, 상기 방법은 기계 변수(3)를 검출하는 단계(S1) 및 상기 기계적 변수(3)에 따라 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)의 이벤트 및/또는 상태를 식별하는 단계(S2)를 포함한다.
합목적적으로 상기 방법은 전술한 전동 공구 중 하나의 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)에 의해 수행된다.
바람직하게 상기 방법은 식별된 이벤트 및/또는 식별된 상태에 대한 전술한 반응 중 하나가 수행되는 추가 단계를 포함한다.
도 10은 제5 실시 형태에 따른 전동 공구(50)를 도시한다. 여기서 상기 전동 공구(50)는 예시적으로 고정식 톱, 특히 테이블 톱으로서 형성되어 있다. 전동 공구(50)는 전동 공구(10)와 관련하여 이미 전술한 특징들을 포함한다. 또한, 전동 공구(50)의 경우, 스트레인 게이지 조립체(2) 및/또는 지지 구조물(21)이 제2 내지 제4 실시 형태에 상응하게 형성될 수 있다.
여기서 예시적으로 공구(1)는 반 시계 방향으로 회전한다. 합목적적으로 공작물(11)은 기계 가공 동안, 톱니 동작(톱질)이 위쪽에서 아래쪽으로 공작물(11) 내로 수행되도록, 톱날로서 형성된 공구(1) 내로 밀어 넣어진다. 도 10에는 상응하는 공급 방향(12)이 도시되어 있다. 전동 공구(60)에서, 방향 영역(14, 15, 16)들 및/또는 방향 임곗값(17, 18)들은 상응하게 조정되어 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 방향 영역(14, 15, 16)들 및/또는 방향 임곗값(17, 18)들은 다이어그램의 중점을 중심으로 점 대칭(point reflection)될 수 있다.

Claims (16)

  1. - 지지 구조물(21),
    - 상기 지지 구조물(21)에 배치된 피벗 베어링(27),
    - 상기 피벗 베어링(27)을 통해 상기 지지 구조물(21)에 지지된 샤프트(8),
    - 상기 샤프트(8)에 결합된 회전 가능한 공구(1), 특히 톱날, 밀링 커터 또는 연마 휠,
    - 상기 공구(1)로부터 발생하는 힘에 의존하는 기계적 변수(3)를 검출하기 위한 스트레인 게이지 조립체(2) 및
    - 상기 검출된 기계적 변수(3)에 따라 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)의 이벤트 및/또는 상태를 식별하도록 형성된 제어 장치(4)를 포함하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)로서,
    상기 스트레인 게이지 조립체(2)가 힘 전달 방식으로 상기 피벗 베어링(27)에 결합된 고정 구조물 섹션(5)에 배치되어 있고, 상기 피벗 베어링(27)에는 배치되지 않은 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구조물 섹션(5)이 상기 지지 구조물(21)의 부분이고/이거나 상기 지지 구조물(21)에 직접 배치된 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피벗 베어링(27)이 상기 지지 구조물(21)에 직접 배치된 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 지지 구조물(21)이 상기 피벗 베어링(27)을 둘러싸고/둘러싸거나 상기 구조물 섹션(5)이 상기 지지 구조물(21)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지 조립체(2)가 상기 피벗 베어링(27)으로부터 떨어져서 마주보고 그리고/또는 반경 방향 외측으로 향하는, 상기 구조물 섹션(5)의 표면에 그리고/또는 반경 방향으로 내측으로 향하는, 상기 구조물 섹션(5)의 표면에 배치된 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조물(21)이 베어링 플랜지(9)를 포함하고, 그리고 상기 구조물 섹션(5)이 상기 베어링 플랜지(9)의 부분인 것을 특징으로 하는, 전동 공구(20).
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조물(21)이 상기 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)의 기어 하우징의 부분인 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  8. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지 조립체(2)가 상기 샤프트(8)의 축 방향으로, 상기 피벗 베어링(27)과 동일한 제1 축 방향 영역(41), 상기 제1 축 방향 영역(41)에 연결되는 제2 축 방향 영역(42) 및/또는 상기 제1 축 방향 영역(41)으로부터 이격된 제3 축 방향 영역(43)에 배치된 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지 조립체(2)가 복수의 스트레인 게이지(25)를 포함하고, 이들 스트레인 게이지는 상기 샤프트(8)를 둘러싸는 경로상에 분포되어 배치된 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  10. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지 조립체(2)가 정확히 1개의 스트레인 게이지(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전동 공구.
  11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지 조립체(2)가, 기계적 벡터로서 기계적 변수를 검출하도록 형성되어 있고, 그리고 상기 제어 장치(4)가 상기 기계적 벡터(3)의 방향 및/또는 방향 변화에 따라 상기 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)의 이벤트 및/또는 상태를 식별하도록 형성된 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(4)가 식별될 이벤트 및/또는 상태로서 킥백, 전진 톱질, 후진 톱질, 공작물(11)에의 공구(1) 플런지 및/또는 상기 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50), 특히 공구(1)의 마모 상태를 식별하도록 형성된 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  13. 제2항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(4)가 상기 식별된 이벤트 및/또는 식별된 상태에 대한 응답으로 신호를 제공하도록, 상기 공구(1)의 제동을 야기하도록, 그리고/또는 작동 위치에서 안전 위치로 상기 공구(1)의 세팅을 야기하도록 형성된 것을 특징으로 하는, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50).
  14. 지지 구조물(21), 상기 지지 구조물(21)에 배치된 피벗 베어링(27), 상기 피벗 베어링(27)을 통해 상기 지지 구조물(21)에 지지된 샤프트(8), 상기 샤프트(8)에 결합된 회전 가능한 공구(1), 특히 톱날, 밀링 커터 또는 연마 휠, 및 상기 공구(1)로부터 발생하는 힘에 의존하는 기계적 변수(3)를 검출하기 위한 스트레인 게이지 조립체(2)를 포함하고, 이때 상기 스트레인 게이지 조립체(2)는 힘 전달 방식으로 상기 피벗 베어링(27)에 결합된 고정 구조물 섹션(5)에 배치되어 있고, 상기 피벗 베어링(27)에는 배치되지 않은, 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)의 이벤트 및/또는 상태를 식별하기 위한 방법으로서,
    상기 방법이 기계적 변수(3)를 검출하는 단계(S1) 및 상기 기계적 변수(3)에 따라 상기 전동 공구(10, 20, 30, 40, 50)의 이벤트 및/또는 상태를 식별하는 단계(S2)를 포함하는, 전동 공구의 이벤트 및/또는 상태 식별 방법.
  15. 지지 구조물(21), 상기 지지 구조물(21)에 배치된 피벗 베어링(27), 상기 피벗 베어링(27)을 통해 상기 지지 구조물(21)에 지지된 샤프트(8) 및 상기 샤프트(8)에 결합된 회전 가능한 공구(1), 특히 톱날, 밀링 커터 또는 연마 휠을 포함하는 전동 공구에 설치하기 위한 레트로피트 조립체로서,
    상기 레트로피트 조립체가 스트레인 게이지 조립체(2)가 배치된 구조물 섹션(5)을 갖고, 그리고 상기 레트로피트 조립체는, 이 스트레인 게이지 조립체(2)가 상기 피벗 베어링(27)에 배치되지 않도록, 상기 구조물 섹션(5)이 힘 전달 방식으로 상기 피벗 베어링(27)에 결합된 고정 구조물 섹션(5)으로서 설치될 수 있도록 형성된, 레트로피트 조립체.
  16. 제15항에 따른 레트로피트 조립체로 전동 공구, 특히 완전 기능성 전동 공구를 레트로피팅하기 위한 방법으로서,
    상기 방법이 상기 레트로피트 조립체를 설치하기 위한 단계를 포함하고, 그 결과 상기 구조물 섹션(5)이 힘 전달 방식으로 상기 피벗 베어링(27)에 결합된 고정 구조물 섹션(5)이고, 그리고 상기 스트레인 게이지 조립체(2)가 상기 피벗 베어링(27)에는 배치되지 않은, 전동 공구의 레트로피팅 방법.
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