KR101807930B1

KR101807930B1 - 배터리식 천공기

Info

Publication number: KR101807930B1
Application number: KR1020157030253A
Authority: KR
Inventors: 겐지 오츠카; 도시키 요코야마
Original assignee: 니토 코키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2017-12-11
Also published as: CN105073315A; TW201509568A; EP3254789A1; CN105073315B; EP2979791B1; EP3199278A1; AU2014245166B2; AU2014245166A1; JP6174432B2; EP2979791A4; EP2979791A1; AU2016277565B2; WO2014157463A1; KR20150132572A; AU2016277565A1; TWI555597B; EP3199278B1; JP2014208393A

Abstract

천공기 본체의 고정 유지하기 위한 전자석 및 천공 공구를 회전 구동시키는 모터의 구동을 배터리로 실시하도록 한 천공기를 제공하는 것을 과제로 한다. 그 과제를 해결하기 위해, 천공기 (10) 에 있어서, 본체부 (12) 와, 본체부에 장착되고, 그 본체부를 고정 유지하기 위한 전자석 (18) 과, 천공 공구 (44) 를 회전 구동시키기 위한 모터 (48) 를 갖고, 천공 공구를 당해 천공기에 의해 천공 가공을 실시하는 피가공물에 대하여 접근시키거나 떼어 놓거나 하기 위해 본체부에 대하여 왕복 운동하도록 장착된 천공 구동부 (14) 와, 본체부에 형성되고, 모터 및 전자석을 구동 제어하는 구동 제어 회로와, 구동 제어 회로에 접속되는 배터리 (16) 를 구비하도록 하고, 모터 및 전자석은, 배터리를 전원으로 하여 구동 제어 회로에 의해 구동 제어되도록 하였다.

Description

배터리식 천공기{BATTERY-OPERATED DRILLING MACHINE}

본 발명은 배터리에 의해 구동되는 가반형 (可搬型) 의 천공기에 관한 것이다.

가반형의 천공기는, 통상적으로 본체부와, 드릴 등의 천공 공구를 회전 구동시키는 모터를 갖고 본체부에 대하여 상하 운동하도록 장착된 천공 구동부와, 본체부의 하방에 형성되어 있고 당해 천공기를 가공 대상물에 대하여 고정 유지하는 고정부를 구비하고 있다. 고정부로는 영구 자석의 자력을 이용하여 자성체로 이루어지는 가공 대상물에 자기 흡착되도록 한 것이 있지만, 조작성이나 위치 맞춤 용이성 등을 고려하여 전자석을 이용한 것도 개발되어 왔다. 또, 특히 전자석을 이용한 것에 있어서는, 전원으로서 상용 전원을 사용하였다 (특허문헌 1). 그러나, 전원으로서 상용 전원을 사용한 경우, 천공기를 사용할 수 있는 장소가 전원을 확보할 수 있는 장소에 한정되게 된다.

일본 특허 제4787768호

그래서 본 발명은, 천공기 본체부의 고정 유지를 하기 위한 전자석 및 천공 공구를 회전 구동시키는 모터의 구동을 배터리로 실시하도록 함으로써, 상기 종래 기술의 문제를 해결하도록 한 천공기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 당해 천공기에 있어서, 배터리의 소비 전력을 억제하여 장시간 사용할 수 있도록 하는 것, 및 배터리의 소비 전력을 억제하면서 천공기의 안전성을 충분히 확보하도록 하는 것도 하나의 목적으로 한다.

즉 본 발명은,

천공기에 있어서,

본체부와,

상기 본체부에 장착되고, 그 본체부를 당해 천공기에 의한 천공 작업 위치에 고정 유지하기 위한 전자석과,

천공 공구를 회전 구동시키기 위한 모터를 갖고, 상기 천공 공구를 당해 천공기에 의해 천공 가공을 실시하는 피가공물에 대하여 접근시키거나 떼어 놓거나 하기 위해 상기 본체부에 대하여 왕복 운동하도록 장착된 천공 구동부와,

상기 본체부에 형성되고, 상기 모터 및 상기 전자석을 구동 제어하는 구동 제어 회로를 구비하고,

상기 본체부는, 배터리 수용부를 갖고,

상기 구동 제어 회로는, 상기 모터 및 상기 전자석을, 상기 배터리 수용부에 수납되는 배터리를 전원으로 하여 구동 제어하도록 된 천공기를 제공한다.

이 천공기에 있어서는, 모터와 전자석을 배터리로 구동시키도록 되어 있으므로, 외부 전원을 확보할 수 없는 장소에 있어서도 사용하는 것이 가능해진다.

바람직하게는, 상기 배터리 수용부는 배터리를 분리 가능하게 수용하도록 되어 있도록 할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 구동 제어 회로가, 상기 배터리로부터 상기 전자석에 공급되는 전력을 제어하는 전자석 제어부를 구비하도록 할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 구동 제어 회로가 상기 배터리의 잔량을 검출하는 배터리 잔량 검출부를 추가로 구비하고,

상기 전자석 제어부는, 상기 배터리 잔량 검출부에 의해 검출된 상기 배터리의 잔량에 기초하여 상기 전력이 대략 일정해지도록 제어하도록 할 수 있다.

이와 같이 함으로써, 배터리의 잔량 저하에 수반하여 전압이 저하되었다고 하더라도, 전자석으로의 공급 전력을 소정의 값으로 유지할 수 있게 된다. 즉, 배터리의 잔량 변화에 상관없이, 전자석의 자기 흡착력을 일정하게 유지하는 것이 가능해진다.

보다 바람직하게는, 상기 전자석 제어부는, 상기 모터가 구동되고 있지 않을 때의 상기 전자석에 공급되는 전력을 상기 모터가 구동되고 있을 때의 전력보다 작게 하도록 할 수 있다.

모터가 구동되고 있지 않을 때에는, 천공기에는 천공 공구로부터의 큰 외력이 작용하지 않으므로, 천공 가공을 실시하고 있을 때만큼 큰 자기 흡착력으로 천공기를 고정 유지해 둘 필요는 없지만, 당해 천공기는 모터가 구동되고 있지 않을 때에는 전자석에 공급되는 전력을 작게 할 수 있으므로, 배터리의 쓸데없는 소비를 억제하여 당해 천공기의 사용 가능한 시간을 보다 길게 하는 것이 가능해진다.

바람직하게는, 상기 구동 제어 회로는, 상기 모터를 정지시킬 때, 상기 모터로의 전력 공급을 정지시킴과 함께, 상기 전자석 제어부에 의해, 상기 전자석에 공급되는 전력을 상기 모터로의 전력 공급을 정지시키기 전의 상태로 소정 시간 유지하고, 그 소정 시간의 경과 후에 상기 전자석에 공급되는 전력을 작게 하도록 할 수도 있다.

모터로의 전력 공급을 정지시킨 직후에는, 천공 공구는 관성에 의해 아직 계속해서 회전하려고 하고 있기 때문에 그 천공 공구로부터 큰 외력을 받을 가능성이 있고, 또 작업자가 당해 천공기를 조작하기 위해 외력을 가하고 있을 가능성도 있기 때문에, 모터로의 전력 공급의 정지와 동시에 전자석으로의 전력 공급도 정지 혹은 저하시키면, 그들 외력에 의해 전자석의 자기 흡착이 풀어져 천공기가 넘어지는 등의 위험성이 있다. 그에 반하여 당해 천공기는, 모터로의 전력 공급을 정지시키고 나서 당분간은 전자석으로의 전력 공급을 그대로 유지하도록 하고 있으므로, 상기 위험성을 저감시키는 것이 가능해진다.

보다 바람직하게는, 상기 전자석 제어부는, 상기 배터리와 상기 전자석 사이의 도통의 개폐를 실시하여 상기 배터리로부터의 직류 전류를 주기적인 펄스 전류로 변환시킴과 함께 그 펄스 전류의 듀티비를 제어하도록 되어 있고, 상기 듀티비를 조정함으로써 상기 전자석에 공급되는 단위 시간당의 평균 전력을 제어하도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 구동 제어 회로는, 상기 배터리로부터 상기 모터에 공급되는 전류값을 검출하는 모터 전류 검출부를 추가로 구비하고, 상기 전자석 제어부가, 상기 모터 전류 검출부가 검출한 전류값에 기초하여, 상기 전자석에 공급되는 전력을 제어하도록 할 수 있다.

모터에 흐르는 전류값을 검출함으로써 모터의 부하 상태, 즉 천공 공구가 받고 있는 외력을 추측하고, 그 외력의 크기에 맞춰 전자석에 공급되는 전력을 조정할 수 있게 된다. 이로써, 외력이 작을 때에는 전자석에 공급되는 전력을 더욱 작게 하여 쓸데없는 전력 소비를 억제하여, 추가적인 저소비 전력화를 실현하는 것도 가능해진다.

바람직하게는, 상기 구동 제어 회로는, 당해 천공기의 기울기 각도를 검출하는 기울기 검출 회로를 추가로 구비하고, 상기 구동 제어 회로는, 당해 천공기가 천공 작업 위치에 고정 유지되어 있을 때, 그 기울기 검출 회로에 의해 검출되는 당해 천공기의 기울기 각도의 크기에 기초하여, 상기 배터리로부터 상기 전자석에 공급되는 전력의 크기를 상기 전자석 제어부에 의해 변경하도록 할 수 있다.

배터리에 의해 구동되는 당해 천공기는, 수평한 장소뿐만 아니라 경사진 면이나 수직인 벽, 때로는 천정에 고정 유지하여 사용하는 경우도 있지만, 수평하지 않은 장소에 고정 유지하였을 때에는 전자석은 그 자기 흡착력에 의해 천공기의 자중에 의한 힘도 받아야만 하게 되므로, 천공기를 안전하게 고정 유지해 두기 위해 필요해지는 자기 흡착력은 천공기의 기울기 각도의 증가에 수반하여 증가하게 된다. 당해 천공기에 있어서는, 천공기의 기울기 각도의 크기에 기초하여 전자석에 공급되는 전력의 크기를 변경하도록 되어 있으므로, 기울기 각도가 클 때에는 충분히 큰 전력을 공급하여 큰 자기 흡착력을 발생시키도록 하고, 기울기 각도가 작을 때에는 전자석에 공급되는 전력을 작게 하여 쓸데없는 소비 전력을 저감시키는 것이 가능해진다.

바람직하게는, 상기 구동 제어 회로는, 상기 모터의 구동을 개시하였을 때에 상기 기울기 검출 회로에 의해 검출된 당해 천공기의 기울기 각도를 초기 기울기 각도로서 기억하고, 그 초기 기울기 각도와 상기 모터의 구동 중에 검출된 기울기 각도의 차가 허용 기울기 각도를 초과하였을 때에는 상기 모터를 정지시키도록 할 수 있다.

모터의 구동 중에 천공기의 기울기 각도가 변화하였을 때는, 전자석의 자기 흡착이 풀어져 천공기가 넘어져 있을 우려가 있기 때문에, 그러한 경우에는 모터를 자동적으로 정지시킴으로써 작업자에게 위험이 미치는 것을 방지할 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기 구동 제어 회로는, 상기 모터에 공급되는 전력을 제어하는 모터 제어부를 구비하고,

상기 모터 제어부는, 상기 배터리에서 상기 모터로의 전력 공급 개시로부터 소정 시간 내에 있어서의 상기 모터에 공급되는 전력을 상기 소정 시간 경과 후에 있어서의 전력보다 작게 하도록 할 수 있다.

구체적으로는, 상기 모터 제어부는, 상기 배터리와 상기 모터의 도통의 개폐를 실시하여 상기 모터에 공급되는 상기 배터리로부터의 직류 전류를 주기적인 펄스 전류로 함과 함께 그 펄스 전류의 듀티비를 제어하도록 할 수 있다.

보다 구체적으로는, 상기 모터 제어부는, 상기 모터로의 상기 펄스 전류의 상기 듀티비를 상기 소정 시간 내에 0 에서 1 로까지 서서히 증가시키도록 할 수 있다.

기동시에 모터에 공급되는 전력을 작게 함으로써, 큰 돌입 전류가 발생하는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 또 모터 전류 검출부도 구비하고 있는 경우에는, 기동시의 전류값이 과대해지지 않았는지를 측정함으로써 모터 제어부의 고장을 진단하는 것도 가능해진다.

바람직하게는, 외부 전원 입력부를 추가로 구비하고, 그 외부 전원 입력부에 외부 전원이 접속되었을 때에는, 상기 모터 및 상기 전자석을 구동 제어하기 위한 전원으로서, 상기 배터리 수용부에 수용된 상기 배터리와 상기 외부 전원 입력부에 접속된 상기 외부 전원을 선택적으로 사용하도록 할 수 있다.

당해 천공기는 기본적으로는 배터리에 의해 구동되는 것이지만, 외부 전원도 이용할 수 있도록 함으로써, 외부 전원을 확보할 수 있는 환경에 있어서는 외부 전원을 이용하여, 배터리에 충전된 전력의 소비를 억제하는 것이 가능해진다. 또, 외부 전원에 의해 당해 천공기에 장착된 상태의 배터리를 충전하는 것도 가능해진다.

이하, 본 발명에 관련된 천공기의 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 천공기의 전방 좌측면측의 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 천공기의 전방 우측면측의 사시도이다.
도 3 은 도 1 에 나타내는 천공기의 부분 단면도이다.
도 4 는 도 1 에 나타내는 천공기의 배터리가 장착된 상태의 후방 사시도이다.
도 5 는 도 4 에 나타내는 천공기의 배터리가 분리된 상태의 도면이다.
도 6 은 구동 제어 회로를 나타내는 회로 블록도이다.
도 7 은 천공기의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 8 은 구동 제어 회로를 나타내는 다른 회로 블록도이다.
도 9 는 구동 제어 회로를 나타내는 또 다른 회로 블록도이다.
도 10 은 구동 제어 회로를 나타내는 또 다른 회로 블록도이다.
도 11 은 구동 제어 회로를 나타내는 또 다른 회로 블록도이다.

본 발명에 관련된 천공기 (10) 는, 도 1 내지 도 5 에 나타내는 바와 같이, 본체부 (12) 와, 본체부 (12) 에 대하여 상하 방향으로 왕복 운동하도록 그 본체부 (12) 의 전방에 장착된 천공 구동부 (14) 와, 본체부 (12) 의 후방 상부에 장착된 배터리 (16) 와, 본체부 (12) 의 하방에 장착되고, 본체부를 당해 천공기에 의한 천공 작업 위치에 고정 유지하기 위한 전자석 (18) 을 구비한 배터리식의 가반형의 천공기 (10) 이다.

본체부 (12) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 천공 구동부 (14) 가 장착되는 전면 (前面) 벽부 (20-1) 와 전자석 (18) 이 장착되는 하면 벽부 (20-2) 로 이루어지는 L 자상의 본체 베이스 (20) 와, 그 본체 베이스 (20) 에 장착되어 내부 공간을 형성하는 본체 하우징 (22) 을 갖는 구조로 되어 있고, 본체 베이스 (20) 를 알루미늄제로 하여 필요 충분한 강도를 확보하면서, 본체 하우징 (22) 은 수지제로 하여 경량화를 도모하고 있다. 또, 본체 베이스 (20) 와 본체 하우징 (22) 의 접속 부분은, 본체 베이스 (20) 의 접속 볼록부 (20-3) 가 본체 하우징 (22) 의 접속 오목부 (22-1) 에 끼워 넣어지도록 된, 이른바 래버린스 구조로 되어 있어, 먼지나 물 등이 이음매로부터 내부 공간으로 잘 침입되지 않는 구조로 되어 있다. 또, 본체부 (12) 의 상면의 손잡이 (24) 의 근처에는, 녹색, 황색, 적색의 LED 로 이루어지는 LED 표시부 (28) 가 형성되어 있고, 후술하는 바와 같이, 천공기 (10) 의 상태를 색이나 점멸 상태로 표시하여 작업자에게 알리도록 되어 있다.

천공 구동부 (14) 는, 본체부 (12) 와의 사이에 형성된 도브테일 홈 구조를 갖는 슬라이드 기구 (30) 에 의해 본체부 (12) 에 대하여 상하 운동 가능하게 장착되어 있다. 이 슬라이드 기구 (30) 는, 천공 구동부 (14) 측에 설정된 랙 (도시 생략) 과 본체부 (12) 측에 설정된 피니언 (도시 생략) 에 의한 랙·앤드·피니언 구조를 구성하고 있고, 본체부 (12) 의 우측면 (32) (도 2) 에 분리 가능하게 장착된 이송 핸들 (36) 을 수동으로 회전시킴으로써 피니언을 회전시켜, 천공 구동부 (14) 를 본체부 (12) 에 대하여 상하 운동시키도록 되어 있다. 또한, 이 이송 핸들 (36) 은 본체부 (12) 의 좌측면 (34) (도 1) 에 형성된 핸들 장착부 (38) 에 장착할 수도 있어, 상황에 따라 좌우 어느 쪽에라도 장착되도록 되어 있다. 천공 구동부 (14) 의 하부에는 아버 (40) 에 접속된 천공 공구 장착부 (42) 가 형성되고, 그 천공 공구 장착부 (42) 에는 드릴이나 환상 커터 등의 천공 공구 (44) 가 장착되도록 되어 있다. 아버 (40) 는 감속기 (45) 를 통하여 천공 구동부 (14) 의 상부의 모터 커버 (46) 내에 형성된 모터 (48) 에 연결되어 있고 (도 3), 이 모터 (48) 를 구동시킴으로써 천공 공구 (44) 를 회전 구동시키도록 되어 있다. 모터 커버 (46) 의 측면 (50) 에는 복수의 통기공 (52) 이 형성되어 있고, 그 통기공 (52) 으로부터 내부로 유입되는 공기에 의해 모터 (48) 를 냉각시키도록 되어 있다. 통기공 (52) 을 상면 (54) 이 아니라 측면 (50) 에 형성하고 있는 것은, 물이나 절삭분, 분진 등의 먼지가 가능한 한 내부로 들어가지 않도록 하기 위해서이다. 천공 구동부 (14) 의 좌측면에는, 절삭유의 주입구가 되는 플러그 (56) 가 형성되어 있고, 그 플러그 (56) 에 호스가 형성된 원터치식 소켓을 장착함으로써, 천공 가공 중의 천공 공구 (44) 에 절삭유를 공급하도록 되어 있다.

본체부 (12) 의 하방에 장착된 전자석 (18) 은, 접지면 (19) 을 철 등의 자성체로 이루어지는 천공 작업 위치에 재치 (載置) 한 상태에서 전력을 공급함으로써, 자계를 발생시키고 천공 작업 위치에 자기 흡착시켜, 당해 천공기 (10) 를 고정 유지하도록 되어 있다. 전자석 (18) 과 본체부 (12) 사이에는 위치 조정 기구 (58) 가 형성되어 있고, 위치 조정 기구 (58) 에 착탈 가능하게 장착된 위치 조정 핸들 (60) 을 돌림으로써 본체부 (12) 의 위치를 전자석 (18) 에 대하여 전후 좌우로 위치 조정 가능하게 되어 있다. 또한, 이 위치 조정 핸들 (60) 은 위치 조정 기구 (58) 의 우측면에 장착할 수도 있다.

도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 본체부 (12) 의 후방 상부에는 배터리 (16) 를 수용하기 위한 배터리 수용부 (62) 가 형성되어 있고, 이 배터리 수용부 (62) 에 배터리 (16) 가 착탈 가능하게 장착되도록 되어 있다. 배터리는 장착된 상태에 있어서 접속 단자 (도시 생략) 가 아래를 향하도록 되어 있어, 배터리 내에 물이 잘 침입되지 않게 되어 있다. 배터리 (16) 가 장착된 상태에서는, 배터리 수용부 (62) 의 상부에 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 형성된 배터리 커버 (64) 가 본체부 (12) 로부터 후방으로 돌출되어 배터리 (16) 의 경사진 커버 걸어맞춤면 (16-1) (도 3) 에 맞닿는다. 배터리 커버 (64) 가 후방으로 돌출되어 있는 상태에서는, 배터리 커버 (64) 가 본체부 (12) 와 배터리 (16) 사이의 간극을 상부로부터 덮어 가리므로, 절삭분이나 물 등이 배터리 (16) 의 단자부에 침입되는 것이 방지된다. 또, 배터리 (16) 는 배터리 커버 (64) 에 간섭되어 상방으로 이동시킬 수 없으므로, 배터리 (16) 를 본체부 (12) 로부터 분리시킬 수 없는 상태가 된다. 배터리 (16) 를 분리시킬 때에는, 배터리 커버 (64) 를 전방으로 눌러 본체부 (12) 내로 퇴피시키고 나서, 배터리 (16) 를 상방으로 인출하도록 한다. 이와 같은 배터리 커버 (64) 를 형성함으로써, 배터리 (16) 가 의도치않게 빠지는 것이 방지된다. 또, 배터리 커버 (64) 의 본체부 (12) 내에 위치하는 부분에는, 하방으로 돌출된 스위치 걸어맞춤 돌기부 (64-1) (도 3) 가 형성되어 있고, 배터리 커버 (64) 가 후방으로 돌출되어 배터리 (16) 에 맞닿아 있을 때에는 본체부 (12) 에 형성된 리미트 스위치 (66) (도 3) 를 눌러 ON 으로 하고, 전방으로 퇴피된 상태에서는 리미트 스위치 (66) (도 3) 를 OFF 로 하도록 되어 있다. 이 리미트 스위치 (66) 는 본체부 (12) 내에 배치된 구동 제어 회로 (68) (도 3) 에 접속되어 있으며, 배터리 (16) 가 올바르게 장착되어 있는지 및 배터리 (16) 가 분리되려고 하고 있지 않은지를 감시하기 위해 사용된다. 배터리 수용부 (62) 의 바닥면 (62-1) 은 전방에서 후방을 향하여 완만한 사면을 형성하고 있어, 물 등이 고이지 않도록 되어 있다. 장착된 배터리 (16) 는, 본체부 (12) 의 내부 공간 내에 구비된 구동 제어 회로 (68) 에 전기적으로 접속되고, 그 구동 제어 회로 (68) 를 통하여 모터 (48) 및 전자석 (18) 에 전력을 공급한다. 배터리 (16) 로부터 모터 (48) 및 전자석 (18) 에 공급되는 전력은, 이후에 상세하게 설명하는 바와 같이, 천공기 (10) 의 상황에 맞춰, 구동 제어 회로 (68) 에 의해 전력 소비량을 억제하면서도 안전성을 충분히 확보할 수 있도록 적절히 제어된다.

도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본체부 (12) 의 좌측면 (34) 에는, 전자석 (18) 을 기동시키기 위한 전자석 스위치 (70) 가 형성되어 있다. 전자석 스위치 (70) 의 주위에는 벽 (72) 이 형성되어 있어, 전자석 스위치 (70) 가 의도치않게 조작되기 어렵게 되어 있다. 전자석 스위치 (70) 는 후방측 (도 1 에서 봤을 때에 좌측) 의 부분을 누르면 OFF 로 되도록 되어 있지만, 벽 (72) 은 그 후방측의 부분이 높아져 있어, 전자석 스위치 (70) 가 특히 ON 에서 OFF 로 잘못 전환되기 어렵게 되어 있다. 또 본체부 (12) 의 우측면 (32) 에는, 모터 (48) 를 기동시키기 위한 모터 스위치 (74) 가 형성되어 있다. 모터 스위치 (74) 의 주위에도 벽 (76) 이 형성되어 있어, 모터 스위치 (74) 가 의도치않게 조작되기 어렵게 되어 있다.

본체부 (12) 내에 구비되고, 모터 (48) 및 전자석 (18) 의 구동을 제어하는 구동 제어 회로 (68) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, CPU 를 갖는 메인 제어부 (78) 와, 이 메인 제어부 (78) 로부터의 제어 신호에 기초하여 전자석 (18) 을 제어하는 전자석 제어부 (80) 및 모터 (48) 를 제어하는 모터 제어부 (82) 를 구비한다. 전자석 제어부 (80) 에는 전계 효과 트랜지스터 (FET) 가 탑재되어 있고, 이 FET 가 스위칭 소자로서 기능하며, 배터리 (16) 와 전자석 (18) 사이의 도통의 개폐를 연속적으로 실시하여, 배터리 (16) 로부터의 직류 전류를 주기적인 펄스 열로 이루어지는 펄스 전류로 변환시킨다. 전자석 제어부 (80) 는, 메인 제어부 (78) 로부터의 제어 신호에 기초하여, 펄스 전류의 펄스폭을 변조하도록 FET 의 스위칭 타이밍을 변경하여, 전자석 (18) 에 공급되는 평균 전력을 제어한다. 즉, 펄스폭 변조 (PWM) 제어를 사용하여 전자석 (18) 에 공급되는 단위 시간당의 평균 전력을 제어한다. 이와 같이 하여 전자석 (18) 에 공급되는 평균 전력을 조정하여, 그 상황에 필요한 크기의 자력을 발생시키도록 하고 있다. 모터 제어부 (82) 에도, 전자석 제어부 (80) 와 동일하게, 전계 효과 트랜지스터 (FET) 가 탑재되어 있고, 동일하게 펄스폭 변조에 의해 모터 (48) 에 공급되는 평균 전력을 제어한다. 전자석 (18) 및 모터 (48) 의 전력량 제어의 상세한 내용에 대해서는 후술한다.

구동 제어 회로 (68) 는 DC/DC 컨버터 (84) 를 갖고, 구동 제어 회로 (68) 를 구동시키는 전력은, 배터리 (16) 에 접속된 DC/DC 컨버터 (84) 에 의해 배터리 (16) 의 24 V 전압을 5 V 전압으로 강압시켜 공급된다. 배터리 (16) 와 구동 제어 회로 (68) 사이에는 전자석 스위치 (70) 가 개재되어 있고, 전자석 스위치 (70) 가 꺼져 있는 상태에서는 구동 제어 회로 (68) 에는 전력이 공급되지 않고, 따라서, 모터 (48) 도 구동되지 않도록 되어 있다. 또, 배터리 (16) 와 DC/DC 컨버터 (84) 사이에는, 트랜지스터에 의해 구성된 과방전 방지 회로부 (86) 가 형성되어 있고, 배터리 (16) 의 전압이 일정값 이하로 낮아진 경우에는 그 이상 전류가 흐르지 않도록 차단하여 과방전에 의한 배터리 (16) 의 열화를 방지하도록 하고 있다. 구동 제어 회로 (68) 에는 배터리 (16) 의 잔량을 검출하는 배터리 잔량 검출부 (88) 도 형성되어 있다. 이 배터리 잔량 검출부 (88) 는 배터리 (16) 의 전압을 측정함으로써 배터리 (16) 의 잔량을 검출하도록 되어 있고, 측정된 배터리 (16) 의 전압값에 대응하는 아날로그 신호를 출력한다. 이 아날로그 신호는 A/D 컨버터 (90) 에 의해 디지털 신호로 변환된 후에 메인 제어부 (78) 에 이송된다. 메인 제어부 (78) 는 수신된 배터리 전압값에 기초하여 후술하는 바와 같이 전자석 제어부 (80) 를 제어하여 전자석 (18) 에 공급되는 전력을 조정한다. 또한, 배터리 잔량 검출부 (88) 는 배터리 (16) 로부터의 전류값을 측정함으로써 배터리 (16) 의 잔량을 검출하도록 할 수도 있다. 구동 제어 회로 (68) 에는 추가로 모터 (48) 에 흐르는 전류값을 측정하기 위한 모터 전류 검출부 (92) 도 형성되어 있다. 이 모터 전류 검출부 (92) 는 측정된 전류값에 대응하는 아날로그 신호를 출력하고, 이 아날로그 신호는 A/D 컨버터 (94) 에 의해 디지털 신호로 변환된 후에 메인 제어부 (78) 에 이송된다. 메인 제어부 (78) 는, 수신된 모터 전류값에 기초하여 모터 (48) 의 상태를 판단하고, 전자석 (18) 으로의 공급 전력을 변경하거나, 모터 (48) 를 정지시키거나 하는 처리를 실시한다. 구동 제어 회로 (68) 에는 추가로, 모터 스위치 (74) 의 ON/OFF 상태를 감시하는 모터 스위치 상태 감시 회로 (96) 와, 3 축 가속도 센서 (101) 에 의해 접지면 (19) 이 수평한 상태를 기준 (0 도) 으로 하였을 때의 당해 천공기 (10) 의 기울기 각도를 검출하는 기울기 검출 회로 (100) 와, 기울기 검출 회로 (100) 와 3 축 가속도 센서 (101) 를 공유하고 있고, 이 3 축 가속도 센서 (101) 의 출력에 기초하여 당해 천공기 (10) 의 횡 (橫) 엇갈림을 검출하는 횡엇갈림 검출 회로 (99) 가 형성되어 있다.

도 7 의 플로우 차트에 기초하여, 당해 천공기 (10) 의 동작에 대해 설명한다. 전자석 스위치 (70) 를 ON 으로 하면, 구동 제어 회로 (68) 에 전원이 공급되고 제어가 개시된다 (S10). 구동 제어 회로 (68) 는, 먼저 배터리 (16) 의 전압을 배터리 잔량 검출부 (88) 에 의해 측정한다 (S12). 구동 제어 회로 (68) 는 계속해서, 검출된 배터리 (16) 의 전압값이 소정의 값 (15 V) 이상인지를 확인하고 (S16), 15 V 미만인 경우에는 통상 제어 모드에서 NG 제어 모드로 이행한다 (S17). NG 제어 모드에는, 당해 천공기 (10) 에 어떠한 이상이 발생하였을 때나 부적절한 조작이 되었다고 판단되었을 때에 이행하며, 모터 (48) 를 정지시키는 등의 안전 처치를 실시하거나 LED 표시부 (28) 에 의해 작업자에게 이상을 알리거나 한다. 배터리 전압 저하시의 NG 제어 모드 (S17) 에서는, 모터 스위치 (74) 가 ON 으로 되어도 모터 (48) 가 구동되지 않도록 함과 함께 LED 표시부 (28) 의 적색의 LED 를 점멸시켜 그 상태를 작업자에게 알린다. 배터리 (16) 의 전압값이 15 V 이상인 경우에는, 전압값에 기초하여 LED 표시부 (28) 를 상이한 형태로 점멸시켜 배터리 (16) 의 잔량을 알린다 (S18). 구체적으로는, 15 V 이상 17 V 미만일 때에는 적색의 LED, 17 V 이상 19 V 미만일 때에는 적색과 황색의 LED, 19 V 이상일 때에는 적색과 황색과 녹색의 LED 를 점멸시킨다.

구동 제어 회로 (68) 는 계속해서, 모터 스위치 상태 감시 회로 (96) 로 모터 스위치 (74) 의 ON/OFF 의 상태를 확인한다 (S19). 전자석 스위치 (70) 의 ON 과 동시에 모터 (48) 가 갑자기 구동되면 위험하므로, 전자석 스위치 (70) 를 ON 으로 하였을 때에 이미 모터 스위치 (74) 가 ON 으로 되어 있는 경우에는 NG 제어 모드로 이행하고 (S20), 모터 스위치 (74) 가 ON 이어도 모터 (48) 가 구동되지 않도록 함과 함께 녹색의 LED 를 점멸시켜 작업자에게 그 상태를 알린다. 일단 모터 스위치 (74) 를 OFF 로 하면 그 NG 제어 모드로부터 빠져나가 통상 제어 모드로 되돌아온다.

전자석 스위치 (70) 가 ON 으로 되어 전자석 (18) 이 구동되고 모터 스위치 (74) 가 OFF 인 경우에는, 모터 스위치 (74) 가 ON 으로 될 때까지 배터리 (16) 의 전압값을 측정함과 함께 (S21), 기울기 검출 회로 (100) 로 당해 천공기 (10) 의 기울기 각도의 측정을 실시한다 (S22). 전자석 제어부 (80) 는, 측정된 배터리 (16) 의 전압값과 기울기 각도에 기초하여 전자석 (18) 에 공급되는 전력을 조정한다 (S23). 구체적으로는, 전자석 제어부 (80) 는, 상기 서술한 바와 같이 펄스폭 변조 (PWM) 에 의해 전자석 (18) 에 공급되는 전력을 조정한다. 즉, 내장되는 FET 의 ON 과 OFF 의 시간의 비 (듀티비) 를 변경함으로써, 펄스 전류의 펄스폭을 변경하고 단위 시간당의 평균 전력을 제어하여 전자석 (18) 에 공급되는 전력을 제어한다. 모터 (48) 가 아직 구동되고 있지 않은 상태에 있어서는, 가공에 수반되는 큰 외력이 작용하지 않으므로 천공기 (10) 를 고정 유지하는 힘은 그만큼 크지 않아도 된다. 따라서, 전자석 (18) 에 공급되는 전력도 그만큼 크게 할 필요가 없으므로, 듀티비를 작게 하여 필요 이상으로 큰 전력을 소비하지 않도록 한 대기 상태로 한다. 본 실시형태에 있어서는, 이 대기 상태에 있어서 당해 천공기 (10) 의 기울기 각도가 30 도 미만일 때는, 배터리 (16) 가 풀 충전되어 있는 상태, 즉 배터리 전압이 24 V 인 상태에 있어서 듀티비를 0.5 로 설정하도록 하고 있다. 단, 배터리 (16) 의 전압은 사용을 계속하여 잔량이 감소함에 따라 서서히 저하되어 가므로, 동일한 듀티비로 제어하고 있으면 전자석 (18) 에 공급되는 전력도 서서히 작아져, 결국에는 천공기 (10) 를 유지해 두기에 충분한 크기의 자기 흡착력이 얻어지지 않게 된다. 또, 전압의 저하를 예측하여 처음부터 큰 듀티비로 설정을 하면 그만큼 쓸데없는 전력을 소비하게 된다. 그 때문에, 당해 천공기 (10) 는, 배터리 잔량 검출부 (88) 로 측정된 배터리 (16) 의 전압값에 기초하여 듀티비를 변경하도록 하고 있다. 예를 들어, 배터리 (16) 의 전압이 24 V 에서 20 V 로까지 낮아졌을 때에는 듀티비를 0.5 에서 0.6 으로까지 증가시켜, 전자석 (18) 에 공급되는 평균 전력이 대체로 일정해지도록 하고 있다. 이와 같이 함으로써, 배터리 (16) 의 전압에 관계없이 최적의 전력이 공급되게 되므로, 필요 이상으로 큰 전력을 소비하지 않도록 하여 전력 절약화를 도모함과 함께, 한편으로 자기 흡착력의 저하에 의해 천공기 (10) 가 빠지지 않도록 하여 안전성도 확보하도록 하고 있다. 당해 천공기 (10) 의 기울기 각도가 30 도 이상일 때에는 배터리 (16) 의 전압값에 기초하여 상기 서술한 바와 같이 결정된 듀티비를 보다 큰 값으로 추가로 변경하여 전자석 (18) 의 자기 흡착력을 크게 하도록 한다. 다음으로, 구동 제어 회로 (68) 는 모터 스위치 (74) 가 ON 으로 될 때까지 시간을 카운트하고 (S24), 10 초 이상 경과한 시점에서 LED 표시부 (28) 의 녹색 LED 를 고속 점멸시켜, 전자석 (18) 이 ON 으로 된 채인 것을 알린다 (S25).

정상적으로 기동되어 통상 제어 모드에 있는 상태에서 모터 스위치 (74) 를 ON 으로 하면 (S26), 기울기 검출 회로 (100) 가 당해 천공기 (10) 의 기울기 각도를 측정하고, 구동 제어 회로 (68) 는 그 기울기 각도를 초기 기울기 각도로서 기억한다 (S27). 계속해서 전자석 제어부 (80) 가 전자석 (18) 에 공급되는 펄스 전류의 듀티비를 1 로까지 증가시킨다 (S28). 즉 배터리 (16) 로부터의 직류 전류를 직접 공급하여 자기 흡착력을 최대로 한다. 한편으로, 모터 제어부 (82) 는 모터 (48) 의 제어를 개시하고, 그것에 의해 모터 (48) 에 전력이 공급되어 모터 (48) 가 회전 구동되기 시작하는데, 모터 스위치 (74) 를 ON 으로 한 직후에는 모터 (48) 에 공급되는 전력이 서서히 커지도록 제어된다 (S29). 구체적으로는, 모터 스위치 (74) 를 ON 으로 하고 나서 대략 2 초간에 걸쳐 모터 (48) 에 공급되는 펄스 전류의 듀티비를 0 에서 1 로까지 서서히 증가시켜 간다. 이와 같은, 이른바 소프트 스타트 제어를 실시함으로써 큰 돌입 전류의 발생을 억제하여 회로나 배터리의 손상을 방지할 수 있다. 또, 모터 제어부 (82) 의 FET 의 고장을 진단할 수도 있다. 요컨대, 모터 제어부 (82) 내의 FET 가 정상적으로 동작하고 있는 경우에는, 모터 스위치 (74) 를 ON 으로 한 직후에는 펄스 전류의 듀티비가 작으므로, 모터 전류 검출부 (92) 로 검출되는 전류값은 작은 것이 될 것이지만, FET 가 단락되어 있는 경우에는 펄스 전류를 형성할 수 없어 배터리 (16) 로부터의 직류 전류가 직접 흘러 큰 전류값 (15 A 이상) 이 검출되므로, 그것에 의해 FET 가 고장난 것으로 판단할 수 있다 (S30). FET 가 고장난 것으로 판단된 경우에는, NG 제어 모드로 이행하여 적색과 녹색의 LED 를 교대로 점멸시켜 작업자에게 그 이상을 알린다 (S31).

모터 제어부 (82) 의 FET 가 정상적으로 동작하여 모터 (48) 로의 펄스 전류의 듀티비가 1 로까지 증가하면 LED 표시부 (28) 의 녹색의 LED 가 점등되어, 정상적으로 모터 (48) 가 구동되고 있는 것을 나타낸다 (S32). 모터 (48) 의 회전 구동이 정상적으로 개시된 후에도 모터 전류 검출부 (92) 는 모터 (48) 에 흐르는 전류값의 검출을 계속하여 모터 (48) 의 부하 상태를 계속해서 감시한다. 모터 (48) 의 구동 직후에는 통상적으로 무부하 상태이므로, 모터 (48) 에 흐르는 전류는 작고, 당해 천공기 (10) 에서는 10 A 미만이 된다. 천공 공구 (44) 가 가공 대상물에 접촉하여 가공을 개시하면 모터 (48) 로의 부하가 커지므로 10 A 이상의 큰 전류가 흐르게 된다. 즉, 모터 (48) 에 흐르는 전류를 검출함으로써 천공기 (10) 의 가공 상황을 판단할 수 있다. 구동 제어 회로 (68) 는, 모터 전류 검출부 (92) 에 의해 모터 (48) 의 전류값을 검출하고 (S33), 모터 (48) 의 구동이 개시되고 전류값이 10 A 미만일 때에는 시간을 카운트하고 (S34), 그 상태가 7 초 이상 계속되었을 때에는 녹색 LED 를 고속 점멸시킨다 (S35). 그리고, 10 초 이상 계속되면 (S36) NG 제어 모드로 이행한다 (S37). NG 제어 모드로 이행하면 모터 제어부 (82) 가 듀티비를 0 으로 하여 모터 (48) 로의 전력 공급을 정지시켜 모터 (48) 를 정지시킨다. 이와 같이 하여, 가공을 실시하지 않는 상태에서 장시간 모터 (48) 가 계속해서 구동되어 쓸데없이 전력이 소비되지 않도록 하고 있다.

모터 (48) 가 구동되고 나서 10 초 경과하기 전에 천공 가공을 개시하고 전류값이 10 A 이상으로까지 상승하면, 기울기 검출 회로 (100) 로 당해 천공기 (10) 의 기울기 각도를 측정하고, 스텝 S27 에서 설정한 초기 기울기 각도에 대하여 30 도 이상 기울지 않았는지를 확인한다 (S38). 초기 기울기 각도에 대한 기울기가 30 도 미만이었을 때에는, 횡엇갈림 검출 회로 (99) 로 당해 천공기 (10) 가 위치 어긋나지 않았는지를 확인한다 (S40). 당해 천공기 (10) 가 30 도 이상 기울었거나 또는 위치 어긋난 경우에는, 전자석 (18) 의 자기 흡착력에 의한 고정이 풀어졌을 가능성이 높으므로 전자석 빠짐 NG 모드로 이행하여 모터 (48) 의 구동을 강제적으로 정지시킨다 (S39, S41). 당해 천공기 (10) 의 기울기 각도 및 위치 어긋남에 이상이 없는 경우에는, 모터 (48) 를 흐르는 전류값의 크기에 기초하여 LED 표시부 (28) 를 상이한 형태로 점등 혹은 점멸시켜, 모터 (48) 로의 부하 상황을 나타낸다 (S42). 구체적으로는, 18 A 미만일 때에는 녹색의 LED 가 점등, 18 A 이상 22 A 미만일 때에는 녹색과 황색의 LED 가 점등, 22 A 이상 25 A 미만일 때에는 녹색과 황색과 적색의 LED 가 점등, 그리고 25 A 이상 30 A 미만일 때에는 녹색과 황색과 적색의 LED 가 고속 점멸된다. 모터 스위치 (74) 가 OFF 로 되면 (S44), 모터 (48) 로의 전력 공급이 정지되어, 모터 (48) 가 정지된다 (S45). 모터 스위치 (74) 가 ON 으로 되어 있는 상태에 있어서, 검출된 전류값이 0 A 로 된 경우에는 (S46), 회로가 단선되어 있을 가능성이나 모터 (48) 의 브러시가 마모되어 통전시킬 수 없는 상태로 되어 있을 가능성이 높으므로 NG 제어 모드로 이행하여 모터 제어부 (82) 에 있어서의 듀티비를 0 으로 함과 함께, 녹색과 적색의 LED 를 교대로 점멸시켜 이상을 알린다 (S47). 전류값이 다시 10 A 미만으로 저하된 경우에는 (S48) 무부하 상태로 된 것으로 판단하여, 시간 카운트를 실시하는 스텝 (S34) 으로 되돌아온다. 천공 가공을 하고 있고 전류값이 30 A 이상으로까지 상승하였을 때에는 (S50), 모터 (48) 로의 부하가 지나치게 높아 모터 (48) 가 고장나거나, 큰 전류에 의해 기판이나 전선, 배터리 등이 고장나거나 할 가능성이 있기 때문에, NG 제어 모드로 이행하여, 모터 (48) 를 정지시킨다 (S51). 모터 (48) 를 정지시킬 때에는 모터 (48) 로의 전력 공급을 정지시키는데, 모터 (48) 로의 전력 공급을 정지시킨 직후에는 모터 (48) 및 천공 공구 (44) 가 관성에 의해 당분간 계속해서 회전하려고 하고, 또 작업자가 이송 핸들 (36) 에 의해 천공 공구 (44) 를 가공 대상물에 대하여 누르도록 힘을 가하고 있을 가능성도 있으므로, 전자석 (18) 은 모터 (48) 로의 전력 공급이 정지되고 나서부터의 처음의 2 초간은 그대로 듀티비 1 의 상태를 유지하고 강한 자기 흡착력에 의한 흡착 상태를 유지하여 천공기 (10) 가 빠지지 않도록 한다. 그리고, 2 초 경과 후에 듀티비를 대략 절반으로까지 작게 하여 상기 서술한 대기 상태로 한다. 이와 같이 함으로써, 모터 (48) 의 긴급 정지시의 안전성을 확보하면서, 쓸데없는 소비 전력을 억제하도록 하고 있다. 전류값이 25 A 이상 30 A 미만일 때에는 (S52), 모터 (48) 로의 부하가 약간 높은 상태이며, 2 초 이상 그 상태가 계속되면 (S54), 모터 제어부 (82) 가 서서히 모터 (48) 로의 펄스 전류의 듀티비를 낮춰가고 (S56), 모터 (48) 로의 부하가 저감되어 전류값이 25 A 미만으로까지 낮아졌는지를 모터 전류 검출부 (92) 로 확인한다 (S58). 듀티비를 0.5 로까지 낮춰도 과부하 상태가 해소되지 않고 전류값이 25 A 미만으로까지 낮아지지 않는 경우에는 (S60, S62), 30 A 이상의 전류를 검출하였을 때와 동일하게 NG 제어 모드로 이행하여, 모터 (48) 로의 전력 공급을 정지시킴과 함께 전자석 (18) 을 상기 서술한 바와 같이 모터 (48) 로의 전력 공급 정지 직후의 소정 시간에는 듀티비 1 의 상태를 유지하고, 소정 시간 경과 후에 듀티비를 대략 절반까지 작게 하도록 제어한다 (S65). 스텝 S52 에서 S65 에 있어서 바로 모터 (48) 를 정지시키지 않는 것은, 빈번하게 정지시키는 것에 의한 작업성 저하를 방지하기 위해서이다. 또, 모터 (48) 로의 전력 공급을 서서히 저하시켜 가는 것은, 모터 (48) 를 급정지시켰을 때에 모터 (48) 등의 관성이 천공 공구 (44) 의 날끝에 전달되어 날끝이 손상될 가능성이 있기 때문이다.

본체부 (12) 에 형성된 배터리 커버 (64) 는, 상기 서술한 바와 같이, 배터리 (16) 가 정상적으로 장착되어 있는 상태에서는 후방으로 돌출되어 배터리 (16) 가 빠지지 않도록 유지함과 함께, 스위치 걸어맞춤 돌기부 (64-1) 에 의해 리미트 스위치 (66) 를 ON 으로 한다. 이 리미트 스위치 (66) 는, 구동 제어 회로 (68) 에 접속된 인터로크 입력부 (98) 로서 기능하고, 모터 (48) 가 구동되고 있는 상태에서 배터리 커버 (64) 가 전방으로 슬라이드되어 리미트 스위치 (66) 가 OFF 로 되면, 구동 제어 회로 (68) 는 리미트 스위치 (66) 가 OFF 로 된 것을 검지하여 NG 제어 모드로 이행하고 모터 (48) 의 구동을 정지시킨다. 인터로크의 NG 제어 모드에 있어서도, 구동 제어 회로 (68) 는, 모터 (48) 로의 전력 공급을 정지시킴과 함께, 전자석 (18) 은 모터 (48) 로의 전력 공급을 정지시키고 나서의 처음의 2 초간은 듀티비 1 의 상태를 유지하여 강한 자기 흡착력에 의한 흡착 상태를 유지하고, 2 초 경과 후에 듀티비를 작게 하여 상기 서술한 대기 상태로 한다.

당해 천공기 (10) 에 있어서는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 외부 전원 입력부 (102) 와, AC/DC 컨버터 (106) 와, 전원 전환 회로 (110) 를 추가로 구비하도록 하고, 상용 전원 (104) 을 외부 전원 입력부 (102) 에 접속시킴으로써 외부로부터 전원을 확보할 수 있도록 할 수도 있다. 전원 전환 회로 (110) 는 작업자가 조작할 수 있는 수동 스위치로 해도 되며, 이것에 의해 작업자가 전원 전환 회로 (110) 를 수동으로 전환시킴으로써 당해 천공기 (10) 의 전원을 배터리 (16) 와 상용 전원 (104) 에서 임의로 선택하여 사용할 수 있도록 해도 된다. 또는, 전원 전환 회로 (110) 는, 상용 전원 (104) 이 외부 전원 입력부 (102) 에 접속되면, 배터리 (16) 가 아니라 외부 전원 (108) 을 전원으로서 자동적으로 선택하도록 해도 된다.

당해 천공기 (10) 에 있어서는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 도 8 의 구성에 더하여 추가로 충전 회로 (112) 를 구비하도록 할 수도 있다. 이 충전 회로 (112) 는, 외부 전원 (108) 이 외부 전원 입력부 (102) 에 접속되어 있는 상태에 있어서, 배터리 잔량 검출부 (88) 가 검출한 배터리 잔량이 소정의 값 이하로 저하되었을 때에는, 외부 전원 (108) 의 전력을 이용하여 배터리 (16) 를 충전하도록 되어 있다. 또한, 배터리 (16) 의 충전 중에는, 상용 전원 (104) 을 당해 천공기 (10) 의 전원으로서 사용한다.

당해 천공기 (10) 에 있어서는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 외부 전원 입력부 (102), AC/DC 컨버터 (106), 충전 회로 (112) 가 구비되어 있고, 외부 전원 입력부 (102) 에 상용 전원 (104) 이 접속되면, 당해 천공기 (10) 는 배터리 (16) 대신에 상용 전원 (104) 을 전원으로서 사용하게 됨과 함께, 충전 회로 (112) 에 의해 배터리 (16) 의 충전을 실시하도록 되어 있다. 이 때의 배터리 (16) 는, 본체부 (12) 에 고정되어 있다.

당해 천공기 (10) 에 있어서는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 배터리 (16) 가 접속되는 전원 단자 (114) 가 도 8 내지 도 10 에 있어서의 외부 전원 입력부 (102) 의 기능을 겸비하고 있어, 전원 단자 (114) 에 외부 전원 (108) 을 접속시킬 수 있도록 할 수도 있다. 전원 단자 (114) 로부터 배터리 (16) 를 일단 빼고 외부 전원 (108) 을 접속시킴으로써, 외부 전원 (108) 에 의해 당해 천공기 (10) 를 구동시킬 수 있게 된다.

본 발명에 관련된 천공기 (10) 는, 배터리 (16) 를 전원으로 하여 모터 (48) 와 전자석 (18) 을 구동시키도록 한 것이므로, 상용 전원 등의 외부 전원을 확보할 수 없는 장소에서도 사용할 수 있어, 그 사용 범위를 크게 넓히는 것이 가능해진다. 또, 전자석 (18) 에 의해 본체부를 고정 유지하도록 하면, 영구 자석을 사용한 경우에 비해, 비용이 저렴하고 또 간단한 구조로 실현할 수 있는 이점이 있다. 즉, 영구 자석으로 천공기 (10) 를 고정 유지하는 데에 필요한 자력을 얻고자 하는 경우에는, 고가의 자성 재료 (예를 들어 네오듐) 를 사용해야만 하여 비용이 비싸진다. 또, 자속을 차단하기 위한 칸막이판 및 그것을 이동시키기 위한 기어나 레버 등의 기계적 구조를 형성할 필요가 있어 장치가 복잡화된다. 배터리 (16) 에 의해 전자석 (18) 을 구동시키는 경우에는, 배터리 (16) 의 소비 전력의 문제가 발생하지만, 본 발명에 관련된 천공기 (10) 에 있어서는, 지금까지 서술해 온 바와 같이, 전자석 (18) 에 공급되는 전력을 적절히 제어하여 쓸데없는 전력을 가능한 한 소비하지 않는 제어가 도입되어 있으므로, 실사용에 있어서 충분한 구동 시간을 확보하는 것이 가능하게 되어 있다. 또 동시에, 장치의 이상을 검지하였을 때에는, 안전하게 구동을 정지시키도록 되어 있기도 하다.

상기 실시형태에 있어서는, 모터 (48) 가 구동되고 있을 때의 전자석 (18) 에 공급되는 펄스 전류의 듀티비는 이상시를 제외하고 최대인 1 이 되도록 하고 있지만, 반드시 그렇게 할 필요는 없으며, 모터 (48) 로의 부하 상태를 모터 (48) 에 흐르는 전류값으로부터 판단하여, 모터 (48) 로의 부하 상황에 따라 듀티비를 증감시키도록 해도 된다. 예를 들어, 천공 공구 (44) 가 가공 대상물을 가공하기 시작하였을 때에는 비교적으로 큰 부하가 가해지므로 듀티비를 크게 하고, 그 후 가공 상태가 안정되면 부하가 약간 작아지므로 그것에 맞춰 듀티비를 작게 하도록 제어하여, 더욱 소비 전력을 억제하도록 해도 된다. 또, 전자석 제어부 및 모터 제어부에 있어서의 제어는 펄스폭 변조 제어가 아니라, 앰프에 의한 리니어 전류 제어에 의해 실시하도록 해도 된다. 또한, 상기 실시형태에 있어서의 듀티비나 전압값 등의 구체적인 수치는 일 실시형태에 있어서의 예시적인 값에 불과하며, 적절히 값을 변경하는 것도 당연히 가능하다.

10 : 천공기
12 : 본체부
14 : 천공 구동부
16 : 배터리
16-1 : 커버 걸어맞춤면
18 : 전자석
19 : 접지면
20 : 본체 베이스
20-1 : 전면 벽부
20-2 : 하면 벽부
20-3 : 접속 볼록부
22 : 본체 하우징
22-1 : 접속 오목부
24 : 손잡이
28 : LED 표시부
30 : 슬라이드 기구
32 : 우측면
34 : 좌측면
36 : 이송 핸들
38 : 핸들 장착부
40 : 아버
42 : 천공 공구 장착부
44 : 천공 공구
45 : 감속기
46 : 모터 커버
48 : 모터
50 : 측면
52 : 통기공
54 : 상면
56 : 플러그
58 : 위치 조정 기구
60 : 위치 조정 핸들
62 : 배터리 수용부
62-1 : 바닥면
64 : 배터리 커버
64-1 : 스위치 걸어맞춤 돌기부
66 : 리미트 스위치
68 : 구동 제어 회로
70 : 전자석 스위치
72 : 벽
74 : 모터 스위치
76 : 벽
78 : 메인 제어부
80 : 전자석 제어부
82 : 모터 제어부
84 : DC/DC 컨버터
86 : 과방전 방지 회로부
88 : 배터리 잔량 검출부
90 : A/D 컨버터
92 : 모터 전류 검출부
94 : A/D 컨버터
96 : 모터 스위치 상태 감시 회로
98 : 인터로크 입력부
99 : 횡엇갈림 검출 회로
100 : 기울기 검출 회로
101 : 3 축 가속도 센서
102 : 외부 전원 입력부
104 : 상용 전원
106 : AC/DC 컨버터
108 : 외부 전원
110 : 전원 전환 회로
112 : 충전 회로
114 : 전원 단자

Claims

천공기에 있어서,
본체부와,
상기 본체부에 장착되고, 상기 본체부를 당해 천공기에 의한 천공 작업 위치에 고정 유지하기 위한 전자석과,
천공 공구를 회전 구동시키기 위한 모터를 갖고, 상기 천공 공구를 당해 천공기에 의해 천공 가공을 실시하는 피가공물에 대하여 접근시키거나 떼어 놓거나 하기 위해 상기 본체부에 대하여 왕복 운동하도록 장착된 천공 구동부와,
상기 본체부에 형성되고, 상기 모터 및 상기 전자석을 구동 제어하는 구동 제어 회로를 구비하고,
상기 본체부는, 배터리 수용부를 갖고,
상기 구동 제어 회로는, 상기 모터 및 상기 전자석을, 상기 배터리 수용부에 수납되는 배터리를 전원으로 하여 구동 제어하도록 되고,
상기 구동 제어 회로가, 상기 배터리로부터 상기 전자석에 공급되는 전력을 제어하는 전자석 제어부와, 상기 배터리의 잔량을 검출하는 배터리 잔량 검출부를 구비하고,
상기 전자석 제어부는, 상기 배터리 잔량 검출부에 의해 검출된 상기 배터리의 잔량에 기초하여 상기 배터리의 잔량이 저하되었을 때에도 상기 전력이 대략 일정해지도록 제어하도록 된, 천공기
천공기에 있어서,
본체부와,
상기 본체부에 장착되고, 상기 본체부를 당해 천공기에 의한 천공 작업 위치에 고정 유지하기 위한 전자석과,
천공 공구를 회전 구동시키기 위한 모터를 갖고, 상기 천공 공구를 당해 천공기에 의해 천공 가공을 실시하는 피가공물에 대하여 접근시키거나 떼어 놓거나 하기 위해 상기 본체부에 대하여 왕복 운동하도록 장착된 천공 구동부와,
상기 본체부에 형성되고, 상기 모터 및 상기 전자석을 구동 제어하는 구동 제어 회로를 구비하고,
상기 본체부는, 배터리 수용부를 갖고,
상기 구동 제어 회로는, 상기 모터 및 상기 전자석을, 상기 배터리 수용부에 수납되는 배터리를 전원으로 하여 구동 제어하도록 되고,
상기 구동 제어 회로는, 상기 배터리로부터 상기 전자석에 공급되는 전력을 제어하는 전자석 제어부와, 당해 천공기의 기울기 각도를 검출하는 기울기 검출 회로를 추가로 구비하고,
상기 구동 제어 회로는, 당해 천공기가 천공 작업 위치에 고정 유지되어 있을 때, 상기 기울기 검출 회로에 의해 검출되는 당해 천공기의 기울기 각도의 크기에 기초하여, 상기 배터리로부터 상기 전자석에 공급되는 전력의 크기를 상기 전자석 제어부에 의해 변경하도록 된, 천공기.
제 2 항에 있어서,
상기 구동 제어 회로가 상기 배터리의 잔량을 검출하는 배터리 잔량 검출부를 추가로 구비하고,
상기 전자석 제어부는, 상기 배터리 잔량 검출부에 의해 검출된 상기 배터리의 잔량에 기초하여 상기 배터리의 잔량이 저하되었을 때에도 상기 전력이 대략 일정해지도록 제어하도록 된, 천공기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배터리 수용부는 배터리를 분리 가능하게 수용하도록 되어 있는, 천공기.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 전자석 제어부는, 상기 모터가 구동되고 있지 않을 때의 상기 전자석에 공급되는 전력을 상기 모터가 구동되고 있을 때의 전력보다 작게 하도록 된, 천공기.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 구동 제어 회로는, 상기 모터를 정지시킬 때, 상기 모터로의 전력 공급을 정지시킴과 함께, 상기 전자석 제어부에 의해, 상기 전자석에 공급되는 전력을 상기 모터로의 전력 공급을 정지시키기 전의 상태로 소정 시간 유지하고, 상기 소정 시간의 경과 후에 상기 전자석에 공급되는 전력을 작게 하도록 된, 천공기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자석 제어부는, 상기 배터리와 상기 전자석 사이의 도통의 개폐를 실시하여 상기 배터리로부터의 직류 전류를 주기적인 펄스 전류로 변환시킴과 함께 상기 펄스 전류의 듀티비를 제어하도록 되어 있고, 상기 듀티비를 조정함으로써 상기 전자석에 공급되는 단위 시간당의 평균 전력을 제어하도록 되어 있는, 천공기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 제어 회로는, 상기 배터리로부터 상기 모터에 공급되는 전류값을 검출하는 모터 전류 검출부를 추가로 구비하고, 상기 전자석 제어부가, 상기 모터 전류 검출부가 검출한 전류값에 기초하여, 상기 전자석에 공급되는 전력을 제어하도록 된, 천공기.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 구동 제어 회로는, 상기 모터의 구동을 개시하였을 때에 상기 기울기 검출 회로에 의해 검출된 당해 천공기의 기울기 각도를 초기 기울기 각도로서 기억하고, 상기 초기 기울기 각도와 상기 모터의 구동 중에 검출된 기울기 각도의 차가 허용 기울기 각도를 초과하였을 때에는 상기 모터를 정지시키도록 된, 천공기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 제어 회로는, 상기 모터에 공급되는 전력을 제어하는 모터 제어부를 구비하고,
상기 모터 제어부는, 상기 배터리에서 상기 모터로의 전력 공급 개시로부터 소정 시간 내에 있어서의 상기 모터에 공급되는 전력을 상기 소정 시간 경과 후에 있어서의 전력보다 작게 하도록 된, 천공기.
제 10 항에 있어서,
상기 모터 제어부는, 상기 배터리와 상기 모터의 도통의 개폐를 실시하여 상기 모터에 공급되는 상기 배터리로부터의 직류 전류를 주기적인 펄스 전류로 함과 함께 상기 펄스 전류의 듀티비를 제어하도록 되어 있는, 천공기.
제 11 항에 있어서,
상기 모터 제어부는, 상기 모터로의 상기 펄스 전류의 상기 듀티비를 상기 소정 시간 내에 0 에서 1 로까지 서서히 증가시키도록 된, 천공기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
외부 전원 입력부를 추가로 구비하고, 상기 외부 전원 입력부에 외부 전원이 접속되었을 때에는, 상기 모터 및 상기 전자석을 구동 제어하기 위한 전원으로서, 상기 배터리 수용부에 수용된 상기 배터리와 상기 외부 전원 입력부에 접속된 상기 외부 전원을 선택적으로 사용하도록 된, 천공기.
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