KR20180075765A - 과진동에 의해 자동 정지되는 전동 공구 - Google Patents

Abstract

내장 설치되는 모터의 축 회전에 의해 전동 작업을 수행하는 전동 공구에 있어서, 상기 전동 공구 내에 설치되며 진동을 감지하여 측정진동값를 제공하는 진동감지부; 상기 측정진동값이 미리 설정되는 기준진동값을 초과하면, 초과하는 시간을 누적하여 누적시간값을 제공하는 과진동검출부; 및 상기 누적시간값이 미리 설정되는 기준누적시간값을 초과하면, 상기 전동 공구의 구동을 차단시키는 긴급정지부;를 포함하는 과진동이 검출되면 자동 정지되는 전동 공구를 제공한다.

Description

과진동에 의해 자동 정지되는 전동 공구{ELECTRIC TOOL AUTOMATICALLY STOPPED BY OVER-OSCILLATION}

본 발명은 내장되는 전동 모터 등의 축 회전을 이용하여 전동 작업을 수행하는 전동 공구에 관한 것이다.

일반적으로 해머 드릴 기능을 갖는 전동 공구는 타격 등을 이용한 드릴링 작업으로 인해 다른 기능에 의한 작업들과 비교하면 상대적으로 작업 중 발생하는 진동의 크기가 크고 그 진동량이 많다. 이는 작업자의 손목 등 신체에 손상을 가할 위험이 높아 작업 중 일정 크기 이상의 진동이 일정 시간 이상 발생하면, 해당 작업자는 법규에 의한 제한에 따라 더 이상 전동 작업을 수행할 수 없도록 규정되어 있다.

그러나, 종래 전동 공구에는 진동값을 측정할 수 있는 기능이나 수단 등이 마련되지 않아 이런 규제를 준수하기 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 전동 공구에서 자체적으로 진동값을 측정하는 경우에도 일정 크기를 넘어서는 진동의 발생에 대해 그 발생 시간을 카운팅하고 이를 누적하여 이를 작업자에게 알려주는 기능이 없어 작업자는 이를 인식할 방법이 없었다. 그로 인해, 작업자를 관리하는 관리자 역시 작업자의 작업 안정성을 확보하거나 전술한 법규 등을 준수하기 어렵다는 문제점을 갖고 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0045366 (공개일자 2016년 10월11일) 대한민국 등록특허 제20-0477687 (등록일자 2015년 7월02일)

본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 작업자에게 가해지는 과진동으로 인한 신체적 손상 등의 발생을 방지하여 작업자에 대한 작업 안정성을 제공할 수 있는 전동 공구를 제공하고자 한다. 또한, 실제 작업자에게 가해지는 전동을 보다 정확하게 측정하고자 한다. 또한, 작업 중인 작업자에게 진동에 관한 정보를 쉽게 인식할 수 있도록 한다. 또한, 어떤 기준값을 초과하는 크기의 진동이 작업자에게 총 가해지는 누적시간을 측정하여 전동 작업을 진행하는 작업자를 보호하고자 한다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 내장 설치되는 모터의 축 회전에 의해 전동 작업을 수행하는 전동 공구에 있어서, 상기 전동 공구 내에 설치되며 진동을 감지하여 측정진동값를 제공하는 진동감지부; 상기 측정진동값이 미리 설정되는 기준진동값을 초과하면, 초과하는 시간을 누적하여 누적시간값을 제공하는 과진동검출부; 및 상기 누적시간값이 미리 설정되는 기준누적시간값을 초과하면, 상기 전동 공구의 구동을 차단시키는 긴급정지부;를 포함하는 과진동이 검출되면 자동 정지되는 전동 공구를 제공한다.

상기 진동감지부는 서로 직교되는 3축 중 적어도 어느 일 축 이상에 대해 가속도를 측정하는 가속도센서인 것이 바람직하다.

상기 가속도센서는 작업자의 손바닥이 맞닿는 그립부에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 측정진동값이 상기 기준진동값을 초과하면, 일정 간격으로 제1경보음을 발생시키는 경보음발생부; 및 과진동 발생을 외부로 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 누적시간값이 상기 기준누적시간값을 초과하면, 상기 경보음발생부는 상기 제1경보음과 구별되는 제2경보음을 발생시키고 상기 디스플레이부는 과시간 발생을 외부로 표시하는 것이 바람직하다.

상기 누적시간값은 하루 간격으로 자동 초기화되거나, 작업자의 변경에 따라 인위적으로 강제 초기화되는 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

일 실시예에 따른 전동 공구는 작업자에게 가해지는 과진동으로 인한 신체적 손상 등의 발생을 방지하여 작업 안정성을 제공할 수 있다. 또한, 진동감지부의 위치를 그립부에 한정하여 작업자에게 실제 전달되는 진동을 보다 정확하게 측정할 수 있다. 작업자는 전동 공구에서 발생하는 진동의 크기, 지속 시간이 미리 설정된 기준값을 초과하면 이를 시각이나 청각을 통해 용이하게 확인할 수 있다. 또한, 전동 공구는 긴급정지부를 통해 전동 공구의 작동을 자동 차단 되도록 하여 작업자에 대한 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 공구의 구성도.
도 2는 일 실시예에 따른 진동감지부가 설치된 것을 도시한 사시도.
도 3은 도 1의 작동 흐름도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 공구의 구성도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 진동감지부가 설치된 것을 도시한 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 과진동이 검출되면 자동 정지되는 전동 공구는 진동감지부(20), 과진동검출부(30), 긴급정지부(40), 경보음발생부(50), 디스플레이부(60) 등을 포함한다.

전동 공구는 내장 설치되는 모터(10) 등의 축 회전을 이용하여 드릴링, 해머링 등의 각 종 전동 작업을 수행한다. 특히 해머 드릴 기능을 갖는 전동 공구는 타격을 통해 작업물을 일부 파쇄하면서 천공하기 때문에 다른 전동 공구에 비해 더 큰 진동이 발생하기 쉽다.

진동감지부(20)는 전동 공구 내에 고정 설치되며 진동을 감지하여 측정진동값을 제공한다. 예를 들면, 진동감지부(20)는 공간상에서 서로 직교되는 3축 중 적어도 어느 일 축 이상에 대해 가속도를 측정하는 가속도센서인 것이 바람직하다. 즉, 진동감지부(20)는 작업 중에 발생하는 진동에 의해 전동 공구가 X축, Y축 및 Z축으로 이루어지는 어느 일 축 이상 방향으로 가속되는 것을 측정한다.

가속도센서는 X축, Y축 및 Z축에 대한 각 측정 전압값을 출력 신호로 하여 가속도센서가 부착된 전동 공구의 진동이나 충격 등의 동적 힘을 측정한다. 이런 가속도센서는 속도의 변화를 통해 전동 공구의 운동 상태를 감지할 수 있다. 구체적으로 가속도센서는 적당한 질량을 가진 가동 부분의 움직이는 양을 자석과 코일의 기전력에 의해 측정하여 가속도를 추출한다. 가속도센서는 3축의 각 가속도를 미리 설정되는 미리 설정되는 알고리즘에 의해 3축의 각 진동값으로 환산할 수 있다. 이 때, 측정진동값은 각 축에 대한 진동값을 모두 합산하여 산출된다.

도 2를 참조하면, 가속도센서는 작업자의 손바닥이 맞닿는 그립부(70)에 배치되는 것이 바람직하다. 가속도센서는 전동 공구 내에 배치되는 인쇄회로기판(80)과 전기적 신호 등을 주고받는 이유로 전동 공구의 본체 하우징 중 그립부(70) 내의 인쇄회로기판(80)에 전기적으로 연결되도록 설치된다. 그 결과, 작업자에게 실제 가해지는 진동의 크기를 보다 정확하게 측정할 수 있다.

과진동검출부(30)는 측정진동값이 미리 설정되는 기준진동값을 초과하면 초과하는 시간을 누적하여 누적시간값을 제공한다. 기준진동값은 상수이다. 다만, 전동 공구의 설정을 변경하여 그 값을 달리할 수 있다. 그 결과, 과진동검출부(30)는 예를 들어 100ms로 샘플링되어 측정되는 측정진동값과 기준진동값을 서로 비교하여 측정진동값이 기준진동값을 초과하면 그 초과하는 시간을 누적하여 누적시간값을 산출한다.

이와 달리, 누적시간값은 측정진동값이 기준진동값을 초과하는 시간이 미리 설정된 카운팅허용시간값 이상인 경우에 한해 그 초과하는 시간을 누적하는 방법에 의해 산출될 수도 있다. 예를 들어, 카운팅허용시간값이 500ms인데, 초과하는 시간이 300ms이면 이는 누적시킬 수 없으나, 초과하는 시간이 700ms이면 누적시간값에 이를 누적시킬 수 있다.

또한, 전동 공구는 측정진동값이 기준진동값을 초과하면 일정 간격으로 제1경보음을 발생시키는 경보음발생부(50)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제1경보음이 발생하는 이벤트의 발생 횟수는 단속적이거나 연속적일 수 있다. 이 때, 경보음발생부(50)는 누적시간값이 미리 설정되는 기준누적시간값을 초과하면, 제1경보음과 구별되는 제2경보음을 발생시킨다. 제1경보음은 위험을 알리는 경고음인 반면, 제2경보음은 전동 공구의 구동이 차단되어 정지되는 것을 알리는 효과음이다.

긴급정지부(40)는 누적시간값이 미리 설정되는 기준누적시간값을 초과하면 전동 공구의 구동을 차단시킨다. 즉, 작업자에게 가해지는 진동의 양이 허용 가능한 양을 초과하면 전동 공구는 강제적으로 정지되면서 잠금된다. 잠금은 모터(10)로 공급되는 전원을 차단하는 등의 방법으로 구현될 수 있다. 즉, 전동 공구는 작업자 보호를 위해 잠금 상태로 자동적으로 전환된다. 다만, 이런 잠금은 작업자의 교대에 따라 전동 공구를 리셋하거나 관리자의 임의적 판단에 따른 강제적인 잠금 해제 등의 방법으로 해제될 수 있다.

누적시간값은 하루 간격으로 자동 초기화되거나 작업자의 변경에 따라 인위적으로 강제 초기화될 수 있다. 즉, 전동 공구는 24시간 주기로 누적시간값을 제로값으로 조정할 수 있다. 또는 전동 공구가 교대 근무에 사용되는 경우 즉, 작업자 당 일일 근로 시간을 초과하여 사용되면 바로 이전 작업자의 작업에 따른 누적시간값은 인위적으로 강제 초기화되는 것이 바람직하다. 이는 전술한 것처럼 누적시간값을 전자적으로 리셋하는 방법으로 구현될 수 있다.

디스플레이부(60)는 과진동 발생을 외부로 표시하는 기능을 포함한다. 구체적으로, 디스플레이부(60)는 제1경보음의 발생과 동시에 과진동에 따른 위험을 작업자에게 시각적으로 알리는 역할을 한다. 이는 텍스트 뿐만 아니라, 발광 등의 형태도 가능하다. 또한, 디스플레이부(60)는 과시간 발생을 외부로 표시할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이부(60)는 제2경보음의 발생과 동시에 작업자에게 과진동이 과시간 누적되면서 발생하는 위험을 시각적으로 알린다. 또한, 디스플레이부(60)는 긴급정지부(40)에 의해 전동 공구의 구동이 차단되면 작업자에게 과진동이 과시간 발생함에 따라 자동 정지되었음을 알리는 역할을 한다.

도 3은 도 1의 작동 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 과진동의 발생에 따른 전동 공구의 자동 정지에 대한 개략적 흐름을 다음과 같다. 작업자는 전동 공구의 그립부(70)를 그립한 상태에서 해머 드릴링 등의 작업을 수행한다. 그 과정에서 전동 공구에는 진동이 발생한다. 전동 공구는 가속도센서 등의 진동감지부(20)를 사용하여 측정진동값을 미리 설정되는 샘플링 타임으로 측정한다. 여기서, 측정진동값의 크기가 미리 설정되는 기준진동값의 크기를 초과하면 전동 공구는 경보음발생부(50)를 통해 제1경보음을 발생시키면서 디스플레이부(60)를 통해 과진동 발생에 따른 위험을 표시한다.

한편, 과진동검출부(30)를 통해 제공되는 누적시간값이 미리 설정되는 기준누적시간값을 초과하면 전동 공구는 경보음발생부(50)를 통해 제2경보음을 발생시키면서 디스플레이부(60)를 통해 과시간 상태를 외부로 표시한다. 동시에 전동 공구는 긴급정지부(40)를 통해 전동 공구의 구동을 차단한다. 이 때, 전동 공구는 디스플레이부(60)를 통해 과진동이 과시간 발생하여 전동 공구의 작동이 정지됨을 외부로 표시할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

10: 모터 20: 진동감지부
30: 과진동검출부 40: 긴급정지부
50: 경보음발생부 60: 디스플레이부
70: 그립부 80: 인쇄회로기판

Claims (6)

1. 내장 설치되는 모터의 축 회전에 의해 전동 작업을 수행하는 전동 공구에 있어서,
   상기 전동 공구 내에 설치되며 진동을 감지하여 측정진동값를 제공하는 진동감지부;
   상기 측정진동값이 미리 설정되는 기준진동값을 초과하면, 초과하는 시간을 누적하여 누적시간값을 제공하는 과진동검출부; 및
   상기 누적시간값이 미리 설정되는 기준누적시간값을 초과하면, 상기 전동 공구의 구동을 차단시키는 긴급정지부;를 포함하는 과진동이 검출되면 자동 정지되는 전동 공구.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 진동감지부는 서로 직교되는 3축 중 적어도 어느 일 축 이상에 대해 가속도를 측정하는 가속도센서인 과진동이 검출되면 자동 정지되는 전동 공구.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 가속도센서는 작업자의 손바닥이 맞닿는 그립부에 배치되는 과진동이 검출되면 자동 정지되는 전동 공구.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 측정진동값이 상기 기준진동값을 초과하면, 일정 간격으로 제1경보음을 발생시키는 경보음발생부; 및 과진동 발생을 외부로 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하는 과진동이 검출되면 자동 정지되는 전동 공구.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 누적시간값이 상기 기준누적시간값을 초과하면, 상기 경보음발생부는 상기 제1경보음과 구별되는 제2경보음을 발생시키고 상기 디스플레이부는 과시간 발생을 외부로 표시하는 과진동이 검출되면 자동 정지되는 전동 공구.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 누적시간값은 하루 간격으로 자동 초기화되거나, 작업자의 변경에 따라 인위적으로 강제 초기화되는 과진동이 검출되면 자동 정지되는 전동 공구.

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