KR20230010099A - 전동공구의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제어부를 구비하여 모터를 구동시키는 전동공구의 제어방법에 있어서, 상기 제어부에서 상기 전동공구의 스위치 동작 여부를 판단하는 시작단계; 상기 스위치가 동작되는 것으로 판단되면, 상기 전동공구의 전류값을 측정하여 실제로 작업이 이루어지고 있는지 판단하는 전류측정단계; 상기 스위치가 동작되는 것으로 판단되면, 상기 전동공구의 전압값을 측정하여 상기 모터의 종료시간을 설정하는 전압측정단계; 및 상기 종료시간 이상으로 상기 모터를 동작시키는 동작지속단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 전동공구에 인가되는 전압값을 측정하여 모터의 동작을 유지시킨 후종료시킬 종료시간을 조절함으로써, 항상 동일한 출력토크를 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

전동공구의 제어방법 {Control Method for Power Tool}

본 발명은 전동공구의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전동공구에 입력되는 전압과 무관하게 전동공구의 출력 토크를 유지시킬 수 있는 제어방법에 관한 것이다.

전동공구는 모터의 회전력을 이용하여 다양한 작업을 수행할 수 있도록 하는 것으로서, 드라이버, 드릴, 해머 등의 기능을 전환하여 사용할 수 있도록 한다. 그 중에서, 해머 기능을 수행하는 임팩트 전동공구를 사용하여 너트를 체결하는 등의 반복적인 동작을 수행하는 작업에서는, 작업 특성상 전동공구의 동일한 출력 토크가 요구되고 있다.

이를 위해 종래의 전동공구는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전동공구에 인가되는 전류값이 요구되는 출력 토크에 도달할 수 있는 전류값 이상으로 인가되는지 확인하고, 일정 시간동안 작업이 수행될 수 있도록 한 후에 모터를 정지시키도록 하였다. 즉, 전동공구에 인가되고 있는 전류값만 측정한 후 일정 시간 후 모터가 정지되도록 함으로써, 전동공구의 출력 토크값을 제어한 것이다.

그러나, 최근 전동공구는 사용 편의성 및 휴대성 등을 위해 배터리를 장착하여 무선으로 사용되고 있어, 배터리 사용에 따라 전동공구에 입력되는 전압값에 변동이 생기게 된다. 보다 상세하게, 출력 토크를에 도달할 수 있는 전류값 이상의 전류값이 전동공구에 인가되더라도, 배터리의 사용에 의해 전압이 낮아질 경우, 요구되는 토크까지 도달하지 못하게 되는 문제가 있다.

이처럼, 배터리의 사용에 따라 전동공구에 인가되는 전압이 변동됨으로써, 전류값만 측정하여 모터의 동작 시간을 제어할 경우, 필요 토크가 충분하게 출력되지 못하여 작업을 완료하지 못한 상태에서 모터의 동작이 정지되는 문제가 발생될 수 있다.

또한, 작업이 완료되지 못한 상태에서 모터의 동작이 정지될 경우, 작업자가 다시 스위치를 동작시켜 모터를 재구동해야한다. 즉, 전동공구에 인가되는 전류값만 측정하여 모터의 동작 시간을 설정해도, 배터리의 잔량에 따라 사용자가 작업시간을 조절해야하는 문제가 있어, 기능의 실효성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 전동공구에 인가되는 전류값 이외에 전압값을 함께 측정하여 배터리의 잔량과 무관하게 일정한 토크가 출력되도록 하는 전동공구의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제어부를 구비하여 모터를 구동시키는 전동공구의 제어방법에 있어서, 상기 제어부에서 상기 전동공구의 스위치동작 여부를 판단하는 시작단계; 상기 스위치가 동작되는 것으로 판단되면, 상기 전동공구의 전류값을 측정하여 실제로 작업이 이루어지고 있는지 판단하는 전류측정단계; 상기 스위치가 동작되는 것으로 판단되면, 상기 전동공구의 전압값을 측정하여 상기 모터의 종료시간을 설정하는 전압측정단계; 및 상기 종료시간 이상으로 상기 모터를 동작시키는 동작지속단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전류측정단계는, 상기 전동공구에 입력되어 측정된 측정전류값과 설정전류값을 비교하는 전류값 비교단계; 및 상기 측정전류값이 상기 설정전류값보다 클 경우, 상기 측정전류값이 임의의 시간 이상으로 지속되는지 판단하는 동작판단단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 설정전류값은, 상기 전동공구의 작업 환경에 따라 변경되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 전압측정단계는, 상기 전동공구에 입력되는 입력전압을 측정하는 입력전압 확인단계; 및 상기 입력전압에 따라 동작 중인 상기 모터를 종료시킬 종료시간을 설정하는 시간설정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 전류측정단계 및 상기 전압측정단계는, 상기 시작단계 이후 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터가 동작되고 있는 동작시간이 상기 종료시간 이상이면, 상기 모터를 정지시키는 종료단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 종료단계 이후, 상기 스위치가 동작 여부를 판단하여, 동작 중이면 상기 종료단계를 반복하는 확인단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 전동공구에 인가되는 전압값을 측정하여 모터의 동작을 유지시킨 후 종료시킬 종료시간을 조절함으로써, 항상 동일한 출력토크를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전동공구에 인가되는 전류값을 측정하고, 전류값이 일정시간 이상 지속되는지 확인하여 전동공구의 실제 작업 여부를 판단함으로써, 불필요한 작업을 방지하여 효율적으로 전동공구를 제어할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 제어부에서 모터의 종료시간을 설정하고, 종료시간이 지나면 모터를 정지시킴으로써 작업자가 작업 시간을 조절할 필요가 없어 작업성이 향상되는 효과가 있다.

아울러, 모터를 정지시킨 후 스위치가 동작 중인지 재 확인하여 지속적으로 모터를 정지시킬 수 있도록 함으로써, 작업이 완료된 후에 불필요한 작동이 지속되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명이 상기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니며, 본 발명에 의한 다양한 효과는 상기의 효과로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 종래의 전동공구의 제어방법을 도시한 동작흐름도.
도 2는 본 발명의 전동공구의 제어방법을 도시한 동작흐름도.
도 3 및 도 4는 도 2의 제어방법을 구동시키기 위한 전동공구의 조작부를 도시한 개략도.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 전동공구의 제어방법을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4는 일 실시예에 따른 전동공구의 제어방법 및 이를 조작하기 위한 조작부를 도시한 것으로서, 도 2는 본 발명의 전동공구의 제어방법을 도시한 동작흐름도이며, 도 3 및 도 4는 도 2의 제어방법을 구동시키기 위한 전동공구의 조작부를 도시한 개략도이다. 아래에서는 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 전동공구의 제어방법을 설명한 후, 도 3 및 도 4를 참조하여 전동공구의 조작부를 설명한다.

본 발명에 따른 전동공구의 제어방법은, 동작 순서대로 시작단계(S10), 전류측정단계(S20), 전압측정단계(S30), 동작지속단계(S40), 종료단계(S50) 및 확인단계(S60)로 이루어진다.

상세한 설명에 앞서, 본 발명에 따른 전동공구의 제어방법은 임팩트 전동공구에 적용되는 제어방법으로서, 대상물을 타격력을 가하여 작업이 이루어지는 작업특성에 효과적이다. 따라서, 아래에서 언급하는 전동공구는 임팩트 전동공구이다.

시작단계(S10)는, 스위치의 동작 여부를 확인하는 것으로서, 통상적으로 작업자가 작업을 시작할 때 전동공구의 파지부 등에 형성되는 스위치를 눌러 동작을 시작하게 된다. 이를 판단하기 위한 것으로서, 전동공구에 구비된 제어부에서 스위치의 동작 여부를 판단한 후 모터를 선택적으로 구동시킨다. 스위치가 동작 중인 것으로 판단되는 경우에만 모터를 구동하는 것이다.

스위치가 동작 중인 것으로 판단되면, 제어부에서는 전류측정단계(S20)와 전압측정단계(S30)를 수행하게 된다. 이때, 전류측정단계(S20)와 전압측정단계(S30)는 동시에 개별적으로 수행된다.

전류측정단계(S20)는, 시작단계(S10)에서 스위치가 동작되는 것으로 판단되면 수행하는 단계로서, 전동공구가 실제로 구동되고 있는지 판단하는 단계이다. 구체적으로, 전동공구를 이동하는 과정에서 잠깐 스위치가 눌렸다거나, 노이즈 신호가 유입되는 경우 등과 같이, 실제 작업이 아닌 상황을 배제하기 위한 것이다. 이와 같이 전동공구가 실제로 작업 중인지 판단하기 위한 전류측정단계(S20)는 전류값 비교단계(S21) 및 동작판단단계(S22)로 구성된다.

전류값 비교단계(S21)는, 전동공구에 인가되는 전류값을 측정하여 측정전류값을 확인하고, 측정전류값과 설정전류값을 비교한다. 여기서, 설정전류값은 작업 환경에 따라 필요로 하는 토크에 도달할 수 있는 전류값으로서, 이는 전동공구 생산 과정에서 사전에 설정되어 있으며 작업자가 작업을 시작하기 전에 후술할 조작부를 통해 선택할 수 있다. 예컨데, 피삭물에 너트를 조립하는 작업을 할때, 너트의 길이에 따라 다른 토크가 요구되는 것에 대해, 사전에 설정전류값을 여러가지로 지정해두며, 작업자가 작업 환경에 맞춰 조작부를 조작할 수 있는 것이다. 이렇듯 사전에 설정된 설정전류값과 측정전류값을 비교하여 전동공구에 인가되고 있는 측정전류값이 설정전류값 보다 큰 경우에 동작판단단계(S22)를 진행하게 된다.

동작판단단계(S22)에서는, 측정전류값이 설정전류값 보다 큰 경우, 해당 조건이 동작조건시간 이상으로 유지되고 있는지 판단한다. 보다 구체적으로 제어부에서는 설정전류값 보다 큰 측정전류값이 전동공구에 인가되고 있는 시간이 동작조건 시간보다 장시간 유지되고 있는지 확인하는 것이다. 그리고, 유지시간이 동작조건시간 이상으로 초과될 때, 전동공구가 실제로 작업 중인 것으로 판단한다.

이처럼 전류측정단계(S20)에서는 전류값 비교단계(S21)와 동작판단단계(S22)를 순차적으로 수행함으로써 전동공구의 실제 작업 여부를 판단한다. 즉, 스위치의 동작 여부만으로 전동공구의 작업 여부를 판단하지 않고 전류측정단계(S20)를 수행함으로써 제어부의 불필요한 동작을 방지할 수 있어 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다. 또한, 측정전류값을 설정전류값과 비교하는데 그치지 않고, 측정전류값의 유지시간까지 확인함으로써 복합적으로 확인하여 판단함으로써, 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

전압측정단계(S30)는, 시작단계(S10)에서 스위치가 동작 중인 것으로 판단되면 수행하는 단계로서, 전동공구에 인가되는 전압값을 측정하여 모터의 종료시간을 설정하는 단계이다. 구체적으로, 전동공구의 동작이 시작되면 배터리로부터 전압이 인가되는데, 이때, 인가되는 전압을 측정하여 전압값에 따라 모터의 종료시간을 설정한다. 종료시간은 전압값에 따라 앞서 언급한 바와 같이 작업자가 사전에 조작부를 통해 설정해 놓은 작업에 따라 필요로 하는 토크에 도달하기 위한 시간으로 설정을 한다. 즉, 기본값으로 설정되어 있는 종료시간을 전압값 및 작업 환경에 따라 변경하는 것이다. 이를 위해, 전압측정단계(S30)는 전동공구에 인가되는 전압을 측정하는 입력전압 확인단계(S31)와 측정된 전압값에 따라 모터의 종료시간을 설정하는 시간설정단계(S32)를 순차적으로 수행한다.

전동공구에 인가되고 있는 전압을 측정하여 모터의 종료시간을 설정하는 것은, 전동공구의 배터리 상황에 따라 전동공구에 상이한 전압이 인가되는 것을 고려하기 위함이다. 전동공구는 배터리를 장착하여 사용하는 경우, 지속적인 사용에 따라 배터리의 잔량에 출력 전압에 변화가 발생되어 전동공구에 항상 동일한 전압이 인가되지 못한다. 본 발명에 따른 제어방법은, 이와 같은 문제를 보완하기 위해, 전압측정단계(S30)를 통해 입력전압을 확인한 후 그에 따라 모터의 종료시간을 재설정하는 것이다. 보다 상세하게, 인가되는 전압이 떨어지는 경우, 종료시간을 연장하여 작업 대상물에 타격력이 가해지는 시간을 증가시킴으로써 작업 대상물에 가해지는 토크가 유지되도록 하는 것이다.

동작지속단계(S40)는, 시간설정단계(S32)에 따라 설정된 모터의 종료시간 만큼 모터를 구동시키는 것이다. 즉, 종료시간이 지나기 전까지 모터를 구동시켜 전동공구의 동작을 유지시키는 것이다. 그리고, 동작시간이 종료시간 이상이 되면, 모터를 정지시키는 종료단계(S50)를 수행한다.

종료단계(S50)를 수행한 후에는, 스위치의 동작 여부를 재 확인하여 종료단계(S50)를 반복하는 확인단계(S60)를 수행하게 된다. 확인단계(S60)는, 종료시간 만큼 동작을 수행하여작업이 완료되었음에도 모터가 지속적으로 구동되는 것을 방지하기 위해 종료단계(S50) 이후에 확인하여 모터의 구동을 정지시키는 종료단계(S50)를 반복적으로 수행할 수 있도록 한다.

이처럼, 제어부의 판단에 의해 모터를 정지시키는 종료단계(S50)와 재 확인하는 확인단계(S60)를 수행함으로써, 작업이 완료된 후에 불필요한 작업이 수행되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제어방법에 따르면 스위치가 동작되는 것으로판단되면 전동공구에 인가되는 전류와 전압을 모두 측정하여, 전류값에 따라 전동공구가 실제 작업 중인지 판단하고, 전압값에 따라 모터의 동작을 종료하고자 하는 시간을 설정하는 것이다. 여기서, 판단의 척도가 되는 설정전류값 및 전압값에 따른 종료시간은 모두 전동공구의 작업 환경에 따라 필요로 하는 출력토크에 도달할 수 있는 조건으로 계산하여 설정된다.

따라서, 본 발명은 배터리의 잔량에 따라 제어부에서 모터의 동작을 일정 시간 유지한 후 정지시킬 종료시간을 설정하는 것이다. 이와 같이 제어부에서 배터리의 상황에 따라 판단한 후 모터를 정지시킴으로써 작업성이 향상되는 효과가 있다.

예컨데, 철제와 같이 일정한 부하를 갖는 작업물의 경우 출력 토크가 일정하게 유지되는 것이 필요하다. 즉, 전동공구의 배터리의 잔량 등에 따라 변하는 전압값에 맞춰 제어부에서 모터의 종료시간을 재설정하는 것으로 작업시간이 조절되도록 함으으로써, 작업자는 항상 동일한 출력 토크로 작업을 수행할 수 있는 것이다.

이처럼, 작업자가 조작부를 통해 작업 환경을 설정하면, 그에 따라 필요한 출력 토크를 유지하기 위해 제어부에서 작업 시간을 조절함으로써, 작업자는 작업시간을 스스로 조절하지 않고 작업을 수행할 수 있다. 이는, 작업성을 향상시키며, 작업자의 피로도를 감소시켜 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

아래에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여, 전술한 바와 같은 전동공구의 제어방법을 구동시킬 수 있는 조작부에 대해 설명한다.

조작부는 전동공구의 핸들부, 배터리 장착부 등에 형성될 수 있으며, 그 위치가 제한되는 것은 아니다. 전동공구에 형성된 조작부는, 판넬(110), 모드전환 스위치(120), 기능선택 스위치(130) 및 디스플레이(140)로 구성된다.

판넬(110)은 모드전환 스위치(120), 기능선택 스위치(130) 및 디스플레이(140)가 형성되는 것으로서, 전동공구의 일면에 형성된다.

모드전환 스위치(120)는 일반 모드와 특수 모드로 전환할 수 있도록 하는 전환스위치로서, 푸시스위치, 토글스위치, 회전스위치 등으로 형성될 수 있다. 여기서, 일반 모드는 일반적인 임팩트 모드이며, 특수 모드는 전술한 제어방법에 따른 출력 토크를 일정하게 유지시키는 모드이다.

기능선택 스위치(130)는 일반 모드 또는 특수 모드에서 각 모드에서의 기능을 조절할 수 있는 스위치로서, 모드전환 스위치(120)와 같이 푸시스위치, 토글스위치, 회전스위치 등으로 형성될 수 있다. 여기서, 기능은 일반 모드에서는 속도를조절할 수 있는 것이며, 특수 모드에서는 작업 환경을 선택할 수 있는 것이다. 보다 상세하게 모드전환 스위치(120)에 의해 도 4(a)의 일반 모드와 도 4(b)의 특수모드로 전환된 후, 기능선택 스위치(130)를 통해 기능을 조작할 수 있다. 일반 모드에서는 속도가 단계적으로 구분되어 있어, 작업자가 필요한 속도에 맞춰 기능선택 스위치(130)를 조작할 수 있다. 그리고, 특수 모드에서는 다양한 작업 환경으로 설정되어 있어 작업자가 선택할 수 있도록 하는 것이다. 예컨데, 임팩트 기능이 불필요한 목재 작업, 임팩트 기능이면서 일정한 출력 토크가 유지되는 철재 작업 등으로 구분되어 있는 것이다. 그리고, 작업자가 작업 환경을 선택하여 전동공구가 제어되도록 하는 것이다.

디스플레이(140)는, 모드 및 기능의 선택 현황을 표시하여 작업자가 용이하게 판단할 수 있도록 형성된 것으로서, 디지털화면, LED 등으로 형성될 수 있다.

본 발명에서는 LED로 형성된 것을 도시하고 있으나, 이는 일 예일 뿐 문자, 그림 등으로 표현된 디지털화면 등으로 구현될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 전동공구에 조작부를 구비하여 작업자가 일반모드 및 특수 모드로 전환하여 기능을 선택하여 전동공구가 제어되도록 한다. 또한, 이를 작업자가 용이하게 볼 수 있도록 디스플레이를 형성함으로써 작업자가 선택된 모드 및 기능을 확인할 수 있도록 하여 오작동에 의한 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

앞서 설명한 본 발명에 따른 제어방법은, 작업자가 조작부를 통해 특수모드로 전환하고, 출력 토크를 일정하게 출력할 수 있는 기능으로 선택함으로써 구동될 수 있다. 이때, 기능은 다양한 출력 토크에 따라 구분되어 구성될 수 있다.

본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 일 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 일 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

S10 : 시작단계 S20 : 전류측정단계
S21 : 전류값 비교단계 S22 : 동작판단단계
S30 : 전압측정단계 S31 : 입력전압 확인단계
S32 : 시간설정단계 S40 : 동작지속단계
S50 : 종료단계 S60 : 확인단계
110 : 판넬 120 : 모드전환 스위치
130 : 기능선택 스위치 140 : 디스플레이

Claims (7)

1. 제어부를 구비하여 모터를 구동시키는 전동공구의 제어방법에 있어서,
   상기 제어부에서 상기 전동공구의 스위치 동작 여부를 판단하는 시작단계(S10);
   상기 스위치가 동작되는 것으로 판단되면, 상기 전동공구의 전류값을 측정하여 실제로 작업이 이루어지고 있는지 판단하는 전류측정단계(S20);
   상기 스위치가 동작되는 것으로 판단되면, 상기 전동공구의 전압값을 측정하여 상기 모터의 종료시간을 설정하는 전압측정단계(S30); 및
   상기 종료시간 이상으로 상기 모터를 동작시키는 동작지속단계(S40);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동공구의 제어방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전류측정단계(S20)는,
   상기 전동공구에 입력되어 측정된 측정전류값과 설정전류값을 비교하는 전류값 비교단계(S21); 및
   상기 측정전류값이 상기 설정전류값보다 클 경우, 상기 측정전류값이 임의의 시간 이상으로 지속되는지 판단하는 동작판단단계(S22);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동공구의 제어방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 설정전류값은, 상기 전동공구의 작업 환경에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 전동공구의 제어방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전압측정단계(S30)는,
   상기 전동공구에 입력되는 입력전압을 측정하는 입력전압 확인단계(S31); 및
   상기 입력전압에 따라 동작 중인 상기 모터를 종료시킬 종료시간을 설정하는 시간설정 단계(S32);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동공구의 제어방법.
   
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전류측정단계(S20) 및 상기 전압측정단계(S30)는, 상기 시작단계(S10) 이후 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 전동공구의 제어방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 모터가 동작되고 있는 동작시간이 상기 종료시간 이상이면, 상기 모터를 정지시키는 종료단계(S50);
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동공구의 제어방법.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 종료단계(S50) 이후, 상기 스위치가 동작 여부를 판단하여, 동작 중이면 상기 종료단계(S50)를 반복하는 확인단계(S60);
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동공구의 제어방법.

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