KR20180091111A - 전동 공구를 위한 진동 감소 시스템 및 그 방법 - Google Patents

전동 공구를 위한 진동 감소 시스템 및 그 방법 Download PDF

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존 에스 데이
제이콥 피. 슈나이더
매튜 제이. 메르게너
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밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션
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Abstract

전동 공구에서의 진동을 감소시키는 시스템 및 방법을 제공한다. 하나의 시스템은 하우징 및 모터를 포함한 전동 공구를 포함한다. 전동 공구는 하우징 내에 위치한 자기적 민감 유체를 더 포함한다. 전동 공구는 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하도록 구성된 인덕터를 더 포함한다. 전동 공구는 전동 공구가 겪는 진동의 크기를 나타내도록 구성된 센서를 더 포함한다. 전동 공구는 센서 및 인덕터에 결합된 전자 프로세서를 더 포함한다. 전자 프로세서는 진동의 크기를 나타내는 센서로부터의 입력 신호를 수신하고, 이 입력 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 이 제어 신호를 인덕터에 제공하여 자기장을 제어하도록 구성된다.

Description

전동 공구를 위한 진동 감소 시스템 및 그 방법
관련 출원
본 출원은 2016년 1월 5일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 제62/275,107호를 우선권 주장하며, 그 전체 내용을 참조로 본 명세서에 원용한다.
기술분야
본 발명은 작동 중에 전동 공구의 진동을 감소시키는 것에 관한 것이다.
하나의 실시예에서, 전동 공구를 제공하며, 이 전동 공구는 하우징 및 이 하우징 내에 배치된 모터를 포함한다. 모터는 로터와 스테이터를 포함하며, 로터는 출력을 생성하도록 구동 기구에 결합된다. 전동 공구는 또한 하우징 내에 위치하는 자기적 민감 유체(magnetically susceptible fluid)를 포함한다. 전동 공구는 또한 하우징 내에 배치되고 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하도록 구성된 인덕터를 포함한다. 전동 공구는 또한 전동 공구가 겪는 진동의 크기를 나타내도록 구성된 센서를 포함한다. 전동 공구는 또한 센서 및 인덕터에 결합된 전자 프로세서를 포함한다. 전자 프로세서는 진동의 크기를 나타내는 센서로부터의 입력 신호를 수신하고, 이 입력 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 이 제어 신호를 인덕터에 제공하여 자기장을 제어하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 전동 공구가 겪는 진동을 감소시키는 방법을 제공한다. 이 방법은, 전동 공구가 겪는 진동의 크기를 나타내는 입력 신호를 센서에 의해 생성하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한, 그 입력 신호를 전자 프로세서에 의해 센서로부터 수신하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한, 전자 프로세서에 의해 입력 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한, 제어 신호를 전자 프로세서에서 인덕터로 전송하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한, 제어 신호에 기초하여 인덕터에 의해 전동 공구의 하우징 내에 위치한 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하는 단계를 포함한다. 전동 공구는 로터와 스테이터를 포함한 모터를 포함한다. 로터는 출력을 생성하도록 구동 기구에 결합된다.
하나의 실시예에서, 통신 시스템을 제공하며, 이 통신 시스템은, 외부 장치 및 전동 공구를 포함한다. 외부 장치는 제1 무선 통신 제어기 및 디스플레이를 포함한다. 디스플레이는 적어도 하나의 파라미터의 선택(selection)을 수신하도록 구성된다. 전동 공구는 제1 무선 통신 제어기로부터 적어도 하나의 파라미터를 수신하도록 구성된 제2 무선 통신 제어기를 포함한다. 전동 공구는 또한 하우징 및 이 하우징 내에 배치된 모터를 포함한다. 모터는 로터와 스테이터를 포함하며, 로터는 출력을 생성하도록 구동 기구에 결합된다. 전동 공구는 또한 하우징 내에 위치하는 자기적 민감 유체를 포함한다. 전동 공구는 또한 하우징 내에 배치되고 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하도록 구성된 인덕터를 포함한다. 전동 공구는 또한 전동 공구가 겪는 진동의 크기를 결정하도록 구성된 센서를 포함한다. 전동 공구는 또한 센서 및 인덕터에 결합된 전자 프로세서를 포함한다. 전자 프로세서는 진동의 크기를 나타내는 센서로부터의 입력 신호를 수신하고, 이 입력 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 이 제어 신호를 인덕터에 제공하여 자기장을 제어하도록 구성된다.
도 1은 본 발명의 하나의 시예에 따른 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 통신 시스템의 전동 공구를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 전동 공구의 개략도를 도시한다.
도 4a는 통신 시스템의 외부 장치의 개략도를 도시한다.
도 4b는 통신 시스템의 외부 장치의 사용자 인터페이스의 예시적인 스크린 샷을 도시한다.
도 5a 내지 도 5d는 몇몇 실시예에 따른 전동 공구 내의 자기적 민감 유체의 예시적인 위치를 도시한다.
도 6은 전동 공구에 대한 진동 감소 방법의 예시적인 구현의 흐름도를 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 하나의 예시적인 실시예에 따라 튜브 내에 위치한 자기적 민감 유체를 도시한다.
본 발명의 임의의 실시예들을 상세하게 설명하기에 앞서서, 본 발명이 그 용례에 있어서 이하의 설명에 기재되거나 첨부 도면들에 도시된 구성 요소들의 구조 및 구성의 세부 사항에 제한되지 않는다는 점을 이해해야 할 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현될 수 있고 다양한 방식으로 실현되거나 실행될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 이용되는 어법 및 용어들은 설명을 위한 것이지 제한적인 것으로 간주되어서는 안 될 것이라는 점을 이해해야 할 것이다. 본 명세서에 있어서 "구비하는", "포함하는" 또는 "가지는"이라는 용어 및 그 어미변화 표현들의 사용은 그 후에 나열된 항목 및 그 균등물은 물론 추가적인 항목들도 포함하는 것을 의미한다. "장착된", "연결된" 및 "결합된"이란 용어는 광의로 사용되는 것으로 직접 및 간접적인 장착, 연결 및 결합 모두를 포괄한다. 게다가, "연결된" 및 "결합된"이란 용어는 물리적 또는 기계적 연결 또는 결합에 한정되는 것이 아니라, 직접 또는 간접적인지의 여부에 관계없이 전기적 연결 또는 결합을 포함할 수 있다.
복수의 하드웨어 및 소프트웨어 기반 장치는 물론 복수의 상이한 구조적 구성 요소들이 본 발명을 실시하는 데에 이용될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 게다가, 그리고 후속 문단에서 설명하는 바와 같이, 도면에 도시한 특정 구성들은 본 발명의 실시예들을 예시하고자 한 것으로, 다른 대안적인 실시예들도 가능하다는 점을 의도한다. "프로세서", "중앙 처리 장치" 및 "CPU"와 같은 용어는 달리 언급하지 않는다면 바꾸어 사용될 수 있다. "프로세서", "중앙 처리 장치" 또는 "CPU"와 같은 용어가 특정 기능을 수행하는 유닛을 나타내는 것으로서 이용되는 경우, 달리 언급하지 않는다면, 그 기능들은 단일 프로세서에 의해 수행될 수 있거나, 병렬 프로세서들, 직렬 프로세서들, 텐덤 프로세서들 또는 클라우드 프로세싱/클라우드 컴퓨팅 구성을 비롯한 임의의 형태로 배치된 다중 프로세서에 의해 수행될 수 있다는 점을 이해해야 할 것이다.
도 1은 통신 시스템(100)을 도시한다. 그 통신 시스템(100)은 전동 공구(104)(예를 들면, 왕복동 톱) 및 외부 장치(108)를 포함한다. 전동 공구(104)와 외부 장치(108)는 이들이 각각의 통신 범위 내에 있는 동안 무선으로 통신할 수 있다. 전동 공구(104)는 전동 공구 상태, 전동 공구 작동 통계, 전동 공구 식별, 저장된 전동 공구 사용 정보, 전동 공구 유지보수 데이터 등을 외부 장치(108)에 전송할 수 있다. 따라서, 외부 장치(108)를 이용하여 사용자는 저장된 전동 공구 사용 데이터 또는 전동 공구 유지보수 데이터에 접근할 수 있다. 이러한 공구 데이터에 의해, 사용자는 전동 공구(104)가 얼마나 사용되었는지, 유지보수가 권장되는지 혹은 이전에 수행되었는지를 결정할 수 있고, 특정 성능 문제에 대해 오작동하는 구성 요소 또는 기타 이유를 확인할 수 있다. 외부 장치(108)는 전동 공구 구성을 위해, 펌웨어 업데이트를 위해 또는 명령(예를 들면, 작업등을 온시키도록)을 송신하기 위해 전동 공구(104)에 데이터를 전송할 수 있다. 외부 장치(108)는 또한 사용자가 전동 공구(104)를 위해 작동 파라미터, 안전 파라미터를 설정하거나 공구 모드를 선택하는 등을 행하게 할 수 있다.
외부 장치(108)는 예를 들면, 스마트폰(도시 참조), 랩탑 컴퓨터, 테블릿 컴퓨터, 개인용 휴대 정보 단말기(PDA) 또는 전동 공구(104)와 무선 통신할 수 있고 사용자 인터페이스를 제공할 수 있는 다른 전자 장치일 수 있다. 외부 장치(108)는 사용자 인터페이스를 제공하고 사용자가 공구 정보에 접근하여 상호 작용할 수 있게 한다. 예를 들면, 외부 장치(108)는 작동 파라미터, 인에이블 또는 디스에이블 피처 등을 결정하도록 사용자 입력을 수신할 수 있다. 외부 장치(108)의 사용자 인터페이스는 전동 공구의 작동을 제어하고 커스터마이징하도록 사용자에게 사용이 편리한 인터페이스를 제공한다(예를 들면, 도 4b 참조).
외부 장치(108)는 전동 공구(104)의 무선 통신 인터페이스 또는 모듈에 적합한 통신 인터페이스를 포함한다. 외부 장치(108)의 통신 인터페이스는 무선 통신 제어기(예를 들면, Bluetooth® 모듈) 또는 도 4a에 도시한 바와 같은 유사한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 외부 장치(108)와 전동 공구(104)는 직렬 데이터 버스 등의 유선 연결을 통해 통신한다.
게다가, 도 1을 참조하면, 외부 장치(108)는 또한 전동 공구(104)로부터 얻어진 정보를 네트워크(114)에 의해 연결된 원격 서버(112)와 공유할 수 있다. 원격 서버(112)는 외부 장치(108)로부터 얻어진 데이터를 저장하거나, 추가적 기능 및 서비스를 사용자에게 제공하거나, 이들의 조합을 행하도록 이용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 원격 서버(112)에 정보를 저장하는 것은 사용자가 복수의 상이한 위치로부터 그 정보에 접근할 수 있게 한다. 다른 실시예에서, 원격 서버(112)는 전동 공구 장치와 관련하여 다양한 사용자로부터 정보를 수집하고, 상이한 전동 공구로부터 얻어진 정보에 기초하여 사용자에게 통계 또는 통계적 조치를 제공할 수 있다. 예를 들면, 원격 서버(112)는 전동 공구(104)에 대해 경험한 효율, 전동 공구(104)의 전형적인 사용법, 및 전동 공구(104)의 기타 관련 특성 및/또는 조치에 관한 통계를 제공할 수 있다. 네트워크(112)는 예를 들면 인터넷, 셀룰라 데이터 네트워크, 또는 로컬 네트워크 또는 이들의 조합에 연결하도록 다양한 네트워킹 요소(라우터, 허브, 스위치, 셀룰라 타워, 유선 연결, 무선 연결 등)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전동 공구(104)는 전동 공구(104)가 외부 장치(108)와 통신하는 데에 이용하는 것에 대해 추가적 무선 인터페이스를 통해 또는 동일 무선 인터페이스를 통해 서버(112)와 직접 통신하도록 구성될 수 있다.
도 2는 왕복동 톱으로서의 전동 공구(104)를 도시하고 있다. 도 1 및 도 2는 전동 공구(104)를 왕복동 사브레 톱(reciprocating sabre saw)으로서 도시하고 있지만, 본 명세서에서 설명하는 다양한 실시예들은 지그소오, 스크롤 소오 및 로터리식 왕복동 톱을 비롯하여 이들에 한정되지 않는 기타 형태의 왕복동 톱에 실시될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 게다가, 본 명세서에서 설명하는 다양한 실시예들은 드릴/드라이버, 충격식 드라이버, 충격식 렌치, 및 로터리 해머를 비롯하여 이들에 한정되지 않는 작동시에 진동하는 기타 전동 공구에 실시될 수도 있다는 점을 이해할 것이다.
전동 공구(104)는 종방향 축선(A)을 획정한다. 전동 공구(104)는 전반적으로 슈우(shoe) 조립체(12), 및 전기 코드(AC용), 배터리팩(DC용) 또는 압축 공기 소스(공압식)를 통해 동력이 제공되는 모터(214)를 갖는 본체(14)를 포함한다. 구동 기구(44)가 모터(214)의 회전 운동을 왕복 스핀들(18)의 왕복 운동으로 전환하여, 전동 공구(104)의 종방향 축선(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 소오 블레이드(20)를 왕복동시킨다. 전동 공구(104)는 본체(14)에 있어서의 슈우 조립체(12)와는 반대측의 말단부에 위치한 핸들 조립체(22)를 포함한다. 핸들 조립체(22)는 그립부(24), 및 모터(214)를 조작하도록 그립부(24)에 인접한 트리거(212)를 포함한다. 트리거(212)는 사용자가 그립부(24)를 쥐고 있는 손과 동일 손을 이용하여 예를 들면 집게손가락으로 트리거(212)를 조작할 수 있도록 배치된다. 전동 공구(104)는 또한 모드 패드(208)를 포함한다. 모드 패드(208)는 사용자가 전동 공구(104)의 모드를 선택할 수 있게 하고 전동 공구(104)의 현재의 선택된 모드를 사용자에게 표시하며, 이들에 대해서는 아래에서 보다 상세하게 설명한다.
슈우 조립체(12)는 슈우 포스트(28) 및 슈우(30)를 포함한다. 슈우(30)는 슈우 포스트(28)에 있어서의 본체(14)와는 반대측의 말단부에 피벗 가능하게 장착된다. 다른 구조에서, 슈우(30)는 슈우 포스트(28)에 고정되게 장착되거나, 가타 적절한 방식으로 장착될 수도 있다. 다른 구조에서, 다른 형태의 슈우 조립체가 이용될 수도 있다. 슈우 조립체(12)는 전동 공구(104)의 본체(14)에 대해 고정되어, 절단 작업 중에 전동 공구(104)를 공작물(도시 생략)에 기대어 지게 하도록 가이드면(46)을 제공한다. 슈우 조립체(12)는 전동 공구(104)의 종방향 축선(A)에 대해 실질적으로 평행하게 연장하는 종방향 연장 슈우 포스트(28)를 포함하며, 이 슈우 포스트(28)는 적어도 부분적으로 전동 공구(104)의 본체(14)의 오리피스 내에 배치된다. 슈우 포스트(28)는 축선(A)에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 전동 공구(104)의 본체(14)에 대해 축방향으로 이동 가능하며, 본체(14)에 대한 복수의 축방향 위치 중 하나에 슈우 조립체(12)를 안정시키기 위해 로킹 기구(32)를 포함한다. 예를 들면, 로킹 기구(32)는 볼 멈춤쇠 시스템(ball detent system)을 포함할 수 있다. 다른 구조에서, 자석, 캠, 기타 형태의 멈춤쇠 기구 등의 기타 적절한 형태의 로킹 기구가 이용될 수도 있다.
도 3a는 모터(214)를 포함한 전동 공구(104)의 개략도를 도시한다. 모터(214)는 본 명세서에서 앞서 설명한 바와 같은 구동 기구(44)를 작동시킨다. 주 전원(예를 들면, 배터리 팩)(205)이 전동 공구(104)에 결합되어, 모터(214)를 구동하도록 전력을 제공한다. 모터(214)는 트리거의 위치에 기초하여 구동된다. 트리거(212)가 눌려질 때, 모터(214)에 동력이 제공되고, 트리거(212)가 해제될 때에 모터(214)에 동력이 제공되지 않는다. 도시한 실시예에서, 트리거(212)는 부분적으로 핸들 조립체(22)의 길이 아래로 연장하지만, 다른 실시예에서는 트리거(212)가 핸들 조립체(22)의 전체 길이 아래로 연장하거나, 왕복동 톱(204) 상의 다른 위치에 배치될 수도 있다. 트리거(212)는 트리거(212)가 공구 하우징에 대해 이동하도록 핸들 조립체(22)에 이동 가능하게 결합된다. 트리거(212)는 트리거 스위치(213)(도 3a 참조)와 맞물릴 수 있는 푸시로드에 결합된다. 트리거(212)는 트리거(212)가 사용자에 의해 눌려질 때 핸들 조립체(22)를 향한 제1 방향으로 이동한다. 트리거(212)는 트리거(212)가 사용자에 의해 해제될 때에 핸들 조립체(22)로부터 멀어지는 제2 방향으로 이동하도록 압박된다(예를 들면, 스프링에 의해).
트리거(212)가 사용자에 의해 눌려질 경우에는 푸시로드가 트리거 스위치(213)를 활성화시키고, 트리거(212)가 사용자에 의해 해제되는 경우에는 트리거 스위치(213)를 비활성화시킨다. 다른 실시예에서, 트리거(212)는 전기식 트리거 스위치(213)에 연결된다. 이러한 실시예에서, 트리거 스위치(213)는 예를 들면 트랜지스터를 포함할 수 있다. 추가로, 이러한 전자적 구성의 경우, 트리거(212)는 기계식 스위치를 활성화시키기 위해 푸시로드를 포함하지 않을 수도 있다. 오히려, 전기식 트리거 스위치(213)는 예를 들면, 공구 하우징 또는 전기식 트리거 스위치(213)에 대한 트리거(212)의 상대적 위치에 관한 정보를 전하는 위치 센서(예를 들면, 홀 효과 센서)에 의해 활성화될 수 있다. 트리거 스위치(213)는 트리거(212)의 위치를 나타내는 신호를 출력한다. 몇몇 경우, 그 신호는 이진 신호이며, 트리거(212)가 눌려졌는지 또는 해제되었는지를 나타낸다. 다른 경우에, 그 신호는 보다 큰 정밀도로 트리거(212)의 위치를 나타낸다. 예를 들면, 트리거 스위치(213)는 트리거(212)가 눌려진 정도에 따라 0 내지 5V에서 변화하는 아날로그 신호를 출력할 수 있다. 예를 들면, 0V의 출력은 트리거(212)가 해제되었음을 나타내며, 1V의 출력은 트리거(212)가 20% 눌려졌음을 나타내며, 2V의 출력은 트리거(212)가 40% 눌려졌음을 나타내며, 3V의 출력은 트리거(212)가 60% 눌려졌음을 나타내며, 4V의 출력은 트리거(212)가 80% 눌려졌음을 나타내며, 5V의 출력은 트리거(212)가 100% 눌려졌음을 나타낸다. 트리거 스위치(213)에 의해 출력된 신호는 아날로그 또는 디지털일 수 있다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 전동 공구(104)는 또한 전원(205), 스위칭 네트워크(216), 센서(218), 인디케이터(220), 전력 입력 유닛(224), 제어기(226), 무선 통신 제어기(250) 및 백업 전원(252)을 포함한다. 전원(205)은 전력 입력 유닛(224)에 전력을 제공한다. 전력 입력 유닛(224)은 전원(205)으로부터 수신된 전력을 무선 통신 제어기(250) 및 제어기(226)에 의해 조절 또는 제어하도록 능동 및/또는 수동 컴포넌트(예를 들면, 전압 스텝 다운 제어기, 전압 컨버터, 정류기, 필터 등)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 전동 공구(104)는 배터리 팩 인터페이스(도시 생략)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 배터리 팩 인터페이스는 제어기(226)에 결합되고 배터리 팩에 결합된다. 배터리 팩 인터페이스는 전동 공구(104)를 배터리 팩과 인터페이싱시키도록(예를 들면, 기계적, 전기적 및 통신적 연결) 구성 및 작동 가능한 기계식 및 전기식 컴포넌트의 조합을 포함한다. 배터리 팩 인터페이스는 전력 입력 유닛(224)에 결합된다. 배터리 팩 인터페이스는 배터리 팩으로부터 수신한 전력을 전력 입력 유닛(224)에 전달한다.
스위칭 네트워크(216)는 제어기(226)가 모터(214)의 작동을 제어할 수 있게 한다. 일반적으로 트리거(212)가 트리거 스위치(213)의 출력에 의해 나타나는 바와 같이 눌려진 경우, 전류가 스위칭 네트워크(216)를 통해 배터리 팩 인터페이스(222)로부터 모터(214)에 공급된다. 트리거(212)가 눌려지지 않은 경우, 전류는 배터리 팩 인터페이스(222)에서 모터(214)로 공급되지 않는다.
제어기(226)가 트리거 스위치(213)로부터 활성화 신호를 수신하는 것에 응답하여, 제어기(226)는 스위칭 네트워크(216)를 활성화시켜 전력에 모터(214)에 제공되도록 한다. 스위칭 네트워크(216)는 모터(214)에서 이용 가능한 전류의 양을 제어하고, 이에 의해 모터(214)의 속도 및 토크 출력을 제어한다. 스위칭 네트워크(216)는 FET, 바이폴라 트랜지스터, 또는 기타 형태의 전기 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 네트워크(216)는 모터(214)를 구동하기 위해 제어기(226)로부터 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 수신하는 6-FET 브리지를 포함할 수 있다.
센서(218)는 제어기(226)에 결합되어, 전동 공구(104) 또는 모터(214)의 상이한 파라미터들을 나타내는 다양한 신호를 제어기(226)에 전송할 수 있다. 센서(218)는 홀 센서(218a), 전류 센서(218b), 진동 센서(218c), 거리 센서(218d), 슈우 접촉 센서(218e)는 물론, 예를 들면, 하나 이상의 전압 센서, 하나 이상의 온도 센서 및 하나 이상의 토크 센서 등의 기타 센서를 포함할 수 있다. 제어기(226)는 전류 센서(218b)를 이용하여 모터(214)에 의해 인출되는 전류를 모니터링할 수 있다. 진동 센서(218c)는 전동 공구(104)가 겪는 진동을 결정할 수 있는 가속도계일 수 있다. 거리 센서(218d)는 절단될 재료와 슈우(30) 간의 거리를 결정하는 유도 센서일 수 있다. 추가로, 슈우 접촉 센서(218e)는 재료가 슈우(30)와 접촉하는 지를 결정하는 유도 센서일 수 있다.
각 홀 센서(218a)는 모터의 로터의 자석이 홀 센서의 면을 가로질러 회전할 때의 표시(예를 들면, 펄스) 등의 모터 피드백 정보를 제어기(226)에 출력한다. 홀 센서(218a)로부터의 모터 피드백 정보에 기초하여, 제어기(226)는 로터의 위치, 속도 및 가속도를 결정할 수 있다. 모터 피드백 정보 및 트리거 스위치(213)로부터의 신호에 기초하여, 제어기(226)는 모터(214)를 구동하도록 스위칭 네트워크(216)를 제어하기 위해 제어 신호를 전송한다. 예를 들면, 스위칭 네트워크(216)의 FET들을 선택적으로 인에이블 또는 디스에이블하게 함으로써, 전원(205)을 통해 수신된 전력이 선택적으로 모터(214)의 스테이터 코일에 인가되어 그 로터를 회전시킨다. 모터 피드백 정보는 제어기(226)에 의해 스위칭 네트워크(216)에 대한 제어 신호의 적정 타이밍을 보장하는 데에 이용되며, 몇몇 경우에는 모터(214)의 속도를 원하는 수준으로 제어하기 위해 폐루프 피드백을 제공하는 데에 이용될 수 있다.
인디케이터(220)도 제어기(226)에 결합되어, 그 제어기(226)로부터 제어 신호를 수신함으로써 전동 공구(104)의 다양한 상태에 기초하여 온 오프되거나, 기타 정보를 전달할 수 있다. 인디케이터(220)는, 예를 들면 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 또는 디스플레이 스크린을 포함한다. 인디케이터(220)는 전동 공구(104)의 상태 또는 그와 관련된 정보를 표시하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 인디케이터(220)는 전동 공구(104)의 측정된 전기적 특성, 전동 공구(104)의 상태, 전동 공구(104)의 모드(후술함) 등을 표시하도록 구성될 수 있다. 인디케이터(220)는 또한 청각적 또는 촉각적 출력을 통해 사용자에게 정보를 전달하는 요소를 포함할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 제어기(226)는 전기적으로 및/또는 통신적으로 전동 공구(104)의 각종 모듈 또는 구성 요소에 연결된다. 몇몇 실시예에서, 제어기(226)는, 제어기(226) 및/또는 전동 공구(104) 내의 구성 요소 및 모듈에 대한 전력, 작동 제어 및 보호를 제공하는 복수의 전기 및 전자 컴포넌트를 포함한다. 예를 들면, 제어기(226)는 무엇보다도 프로세싱 유닛(230)(예를 들면, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 다른 적절한 프로그램 가능 디바이스), 메모리(232), 입력 유닛(234) 및 출력 유닛(236)을 포함한다. 프로세싱 유닛(230)(본 명세서에서는 전자 프로세서(230))은 무엇보다도 제어 유닛(240), 산술 논리 유닛(arithmetic logic unit: ALU)(242) 및 복수의 레지스터(244)(도 3a에서는 레지스터의 그룹으로서 도시)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제어기(226)는 부분적으로 또는 전적으로 레지스터 트랜지스터 레벨(RTL) 다자인 프로세스를 통해 개발된 칩 등의 반도체(예를 들면, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 반도체) 칩에 구현된다.
메모리(232)는, 예를 들면 프로그램 저장 영역과 데이터 저장 영역을 포함한다. 프로그램 저장 영역과 데이터 저장 영역은 ROM(read-only memory), RAM(random access memory)(예를 들면, 동적 RAM(DRAM), 동기 DRAM(SDRAM) 등), 전기적 EPROM(EEPROM), 플래시 메모리, 하드 디스크, SD 카드, 또는 기타 적절한 자기, 광학, 물리 또는 전자 메모리 디바이스 등의 다양한 형태의 메모리의 조합을 포함할 수 있다. 전자 프로세서(230)는 메모리(232)에 연결되어, 메모리(232)의 RAM(예를 들면, 실행 중에), 메모리(232)의 ROM(예를 들면, 대체로 영구적 기반(permanent basis) 상에) 또는 다른 메모리 또는 디스크 등의 기타 비일시성 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있는 소프트웨어 명령을 실행시킨다. 전동 공구(104)의 구현에 포함되는 소프트웨어는 제어기(226)의 메모리(232)에 저장될 수 있다. 소프트웨어는, 예를 들면 펌웨어, 하나 이상의 애플리케이션, 프로그램 데이터, 필터, 규칙, 하나 이상의 프로그램 모듈, 및 다른 실행 가능한 명령을 포함한다. 전자 프로세서(230)는 무엇보다도 본 명세서에서 설명하는 제어 프로세스 및 방법과 관련한 명령을 메모리로부터 읽어 들여 실행하도록 구성된다. 전자 프로세서(230)는 또한 작동 데이터, 공구 형태 식별 정보, 특정 공구에 대한 고유 식별자, 및 전동 공구(104)의 작동 또는 유지와 관련한 기타 정보를 비롯한 전동 공구 정보를 메모리(232)에 저장하도록 구성된다. 전류 레벨, 모터 속도, 모터 가속도, 모터 방향 등의 공구 사용 정보가 센서(218)에 의해 출력된 데이터로부터 캡쳐 또는 추론될 수 있다. 그러한 전동 공구 정보는 외부 장치(108)에 의해 사용자가 접근할 수 있다. 다른 구조에서, 제어기(226)는 추가적, 보다 적은 수의 또는 다른 구성 요소들을 포함한다
무선 통신 제어기(250)는 제어기(226)에 결합된다. 도시한 실시예에서, 무선 통신 제어기(250)는 공간을 절약하고 모터(214)의 자기 활성도가 전동 공구(104)와 외부 장치(108) 간의 통신에 영향을 미치지 않는 것을 보장하도록 전동 공구(104)의 핸들 조립체(22) 근처에 위치한다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 무선 통신 제어기(250)는 라디오 트랜시버 및 안테나(254), 메모리(256), 전자 프로세서(258), 및 실시간 클럭(real-time clock: RTC)(260)을 포함한다. 라디오 트랜시버 및 안테나(254)는 함께 작동하여, 외부 장치(108) 및 전자 프로세서(258)에 대해 무선 메시지를 송수신한다. 메모리(256)는 전자 프로세서(256)에 의해 실시될 명령을 저장하거나 및/또는 전동 공구(104)와 외부 장치(108) 간의 통신과 관련된 데이터를 저장할 수 있다. 무선 통신 제어기(250)를 위한 전자 프로세서(258)는 전동 공구(104)와 외부 장치(108) 간의 무선 통신을 제어한다. 예를 들면, 무선 통신 제어기(250)와 관련된 전자 프로세서(258)는 입력 및/또는 출력 데이터를 버퍼링하고, 제어기(226)와 통신하고, 및/또는 무선 통신에 사용될 통신 프로토콜 및/또는 세팅을 결정한다.
도시한 실시예에서, 무선 통신 제어기(250)은 Bluetooth® 제어기이다. Bluetooth® 제어기는 Bluetooth® 프로토콜을 채용한 외부 장치(108)와 통신한다. 따라서, 도시한 실시예에서, 외부 장치(108)와 전동 공구(104)는 데이터를 교환하면서 서로의 통신 범위 내에 (즉, 근접하여) 위치한다. 다른 실시예에서, 무선 통신 제어기(250)는 다른 프로토콜(예를 들면 Wi-Fi, 셀룰라 프로토콜, 전매 프로토콜(proprietary protocol) 등)을 이용하여 다양한 형태의 무선 네트워크를 통해 통신한다. 예를 들면, 무선 통신 제어기(250)는 인터넷 또는 근거리 통신 등의 광역 네트워크를 통해 Wi-Fi를 매개로 통신하도록 구성되거나, 피코네트(예를 들면, 적외선 또는 NFC 통신을 이용하여)를 통해 통신하도록 구성될 수 있다. 무선 통신 제어기(250)를 통한 통신은 전동 공구(104)와 외부 장치(108)와 서버(112) 간에 교환되는 데이터를 제3 자로부터 보호하도록 암호화될 수 있다.
무선 통신 제어기(250)는 전동 공구 제어기(226)로부터 데이터를 수신하여 그 정보를 트랜시버 및 안테나(254)를 통해 외부 장치(108)에 전달하도록 구성된다. 유사한 방식으로, 무선 통신 제어기(250)는 트랜시버 및 안테나(254)를 통해 외부 장치(108)로부터 정보(예를 들면, 구성 및 프로그래밍 정보)를 수신하여 그 정보를 전동 공구 제어기(226)에 전달하도록 구성된다.
RTC(260)는 다른 전동 공구 구성 요소와 독립적으로 시간을 증가시키고 유지한다. RTC(260)는 전원(205)이 전동 공구(104)에 연결될 때에 전원(205)으로부터 전력을 수신하고, 전원(205)이 전동 공구(104)에 연결되어 있지 않을 대에 백업 전원(252)으로부터 전력을 수신한다. 독립적으로 전력에 제공되는 클록으로서 RTC(260)을 구비함으로써, 작동 데이터(후속한 익스포트를 위해 메모리(232)에 저장)의 시간 스탬핑을 가능하게 하고 또한, 락아웃(lockout) 시간을 사용자에 의해 설정하고 RTC(260)의 시간이 설정된 락아웃 시간을 초과하는 경우에 공구를 락아웃시키는 보안 피처(security feature)를 가능하게 한다.
전동 공구(104)는 다양한 모드로 작동한다. 각각의 모드는 상이한 피처들이 전동 공구(104)에 의해 실행될 수 있게 하고, 사용자에 대한 소정 적용을 용이하게 한다. 전동 공구(104)의 현재 작동 모드는 예를 들면 모드 패드(208)를 이용하여 사용자에 의해 선택된다. 예를 들면, 도 3a와 관련하여, 모드 패드(208)는 모드 선택기 푸시 버튼(290) 및 모드 인디케이터(296a 내지 296e)를 포함한다. 모드 선택기 푸시 버튼(290)을 누름으로써, 전자 프로세서(230)는 전동 공구(104)의 모드들 간에 순환한다. 전자 프로세서(230)는 또한 모드 인디케이터(296a 내지 296e)를 제어하여, 현재 모드를 표시하도록 소정 방식으로 발광한다.
도 4a는 하나의 실시예에 따른 예시적인 외부 장치(108)의 개략도를 도시한다. 외부 장치(108)는 전자 프로세서(405) 및 메모리(410)를 포함한 제어기(402)를 포함한다. 외부 장치(108)는 또한 무선 통신 제어기(250) 및 디스플레이(420)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제어기(402), 전자 프로세서(405), 메모리(410) 및 무선 통신 제어기(415)는 도 3a 및 도 3b와 관련하여 전술한 전동 공구(104)의 상응하는 구성 요소들과 유사하고 유사한 기능을 수행한다. 몇몇 실시예에서, 외부 장치(108)는 도 4a에 도시한 것과는 상이한 구성으로 보다 적은 수의 또는 추가적적인 구성 요소들을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 외부 장치(108)는 또한 카메라, 위치 소자(예를 들면, 위성 항법 시스템 소자), 마이크로폰, 및 스피커를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 디스플레이(420)는 디스플레이 장치(예를 들면, 액정 디스플레이(LCD) 스크린 패널)와 사용자 입력 장치(예를 들면, 스타일러스 또는 손가락에 의한 접촉을 검출하는 터치 감응 소자)를 포함한 터치 감응 디스플레이이다.
전술한 바와 같이, 전동 공구(104)는 외부 장치(108)와 통신할 수 있다. 외부 장치(108)는 사용자로부터 다양한 제어 파라미터를 수신하는 그래픽 사용자 인터페이스를 디스플레이(420) 상에 생성한다. 그래픽 사용자 인터페이스는 사용자게 모드 프로파일을 제시한다. 모드 프로파일은 조작 가능 선택기(예를 들면, 토글, 슬라이더 또는 텍스트 박스)에 의해 파라미터의 선택 세트를 포함한다. 예를 들면, 제1 모드 프로파일은 모터 속도 파라미터 및 작업등 파라미터를 포함할 수 있다. 제1 모드 프로파일은 모터 속도에 대한 특정 파라미터 값 및 작업등에 대한 밝기를 정의한다. 디스플레이(420) 상의 그래픽 사용자 인터페이스는 모드 프로파일의 파라미터를 위한 파라미터 값을 규정하는 사용자로부터의 선택을 수신한다. 그 파라미터는 이진값(예를 들면, 온 또는 오프), 절대값(예를 들면, 1500RPM 또는 15 회전), 백분율(예를 들면, 최대 RPM의 75%)로서 규정될 수 있거나, 전자 프로세서(230)가 전동 공구(104)의 작동을 제어하도록 절대값으로 전환할 수 있는 다른 스케일(예를 들면, 감도 수준)을 이용하여 규정될 수도 있다. 그래픽 사용자 인터페이스 상에 사용자에 의해 설정된 파라미터는 외부 장치(108)에 의해 전동 공구(104)에 전송될 수 있다.
도 4b는 전동 공구(104)와 통신하는 외부 장치(108)의 전자 프로세서(405)에 의해 디스플레이(420) 상에 생성된 그래픽 사용자 인터페이스의 예시적인 스크린 샷을 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 외부 장치(108)는 전동 공구(104)의 작동을 프로그래밍하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들면, 도 4b에 도시한 바와 같이, 외부 장치(108)는, 파라미터 값을 규정하기 위해 사용자 선택을 수신하도록 구성된 복수의 선택기(예를 들면, 슬라이더(430) 및 토글(435))를 포함한 그래픽 사용자 인터페이스(425)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 진동 제어 피처의 원하는 감도 수준 및 진동 제어 피처를 실시할 지의 여부를 선택할 수 있다. 그래픽 사용자 인터페이스(425)는 단지 예시일 뿐이며, 보다 많거나 적은 조절 가능 파라미터가 그 그래픽 사용자 인터페이스(425) 상에 제공될 수도 있다. 사용자가 파라미터를 설정한 후, 외부 장치(108)는 작동 중에 수행하도록 전동 공구(104)에 그 파라미터를 전송한다.
도 3a를 다시 참조하면, 전동 공구(104)는 또한 소정 체적의 자기적 민감 유체(288)에 의해 둘러싸이거나 그에 인접한 적어도 하나의 인덕터(285)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 자기적 민감 유체는, 캐리어 유체(710) 내의 미크론 사이즈의 자화 가능 입자(705)를 포함한 자기 유변(MR: magneto-rheological) 유체(702)이다(예를 들면, 도 7a 내지 도 7c에 도시). 도 7a 내지 도 7c에서, MR 유체(702)는 튜브(예를 들면, 도 5d와 관련하여 아래에서 보다 상세하게 설명하는 사행(meandering) 튜브 시스템(535)) 내에 위치한다. 몇몇 실시예에서, MR 유체(702)는 자유 유동 액체에서부터, 인덕터(285)에 의해 그 MR 유체(702)에 인가되는 소정 강도의 자기장에 기초하여 제어 가능한 항복 강도를 갖는 반고체로 변한다. 예를 들면, 도 7a에서, 인덕터(285)가 MR 유체(702)에 자기장을 인가하지 않는 경우, MR 유체(702)는 그 입자(705)의 이동이 자기장에 의해 억제되지 않기 때문에 자유 유동 액체이다. 도 7b에서 인덕터(285)는 자기장(715)을 MR 유체(702)에 인가하여, 그 입자(705)를 적어도 부분적으로 자기장(715)의 방향과 정렬시킨다. 따라서, MR 유체(702)의 이동은 자기장(715)의 강도에 비례하여 억제된다. 도 7c에서, 인덕터(285)는 자기장(715)보다 강한 자기장(720)을 인가한다. 따라서, 도 7c에 도시한 바와 같이, 입자(705)는 또한 자기장(720)의 방향과 정렬되어, 그 자기장(720)의 강도에 비례하여 이동이 제한된다. 몇몇 실시예에서, MR 유체(702)의 항복 강도(다시 말해, 재료가 변형되기 시작할 때의 응력)는 MR 유체(702)에 인가되는 자기장의 강도가 증가함에 따라 그에 비례하여 증가한다.
몇몇 실시예에서, 자기적 민감 유체(288)는 핸들 조립체(22), 기어 케이스(도시 생략) 및/또는 전동 공구(104)의 하우징의 다른 위치에 위치할 수 있다. 도 5a 내지 도 5d는 전동 공구(104) 내의 자기적 민감 유체(288)의 예시적인 위치를 도시한다. 일반적으로, 자기적 민감 유체(288)의 각 위치는 자기적 민감 유체(288)에 근접하게 위치한 인덕터(285)를 포함한다. 도 5a는 전동 공구(104) 내에서 자기적 민감 유체(288)가 위치할 수 있는 제1 위치(505), 제2 위치(510) 및 제3 위치(515)를 도시하고 있다. 전동 공구(104)는 제1 위치(505), 제2 위치(510) 및 제3 위치(515)의 임의의 조합에 자기적 민감 유체를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 전동 공구(104)는 전동 공구(104) 내의 다른 위치에 자기적 민감 유체(288)를 포함할 수 있다.
도 5b는 전동 공구(104)의 일부분을 절개하여 제1 위치(505)에서의 자기적 민감 유체(288)를 보다 상세하게 도시하고 있다. 제1 피스톤(517)이 전동 공구(104)의 부분(예를 들면, 핸들 조립체(22)와 본체(14))들 사이의 자기적 민감 유체(288)의 제1 저장조(520)에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 피스톤(517)은 전동 공구(104)의 핸들 조립체(22)와 본체(14) 간의 유일한 연결부이다. 예를 들면, 도 5b에서, 제1 피스톤(517)은 본체(14)에 연결된 제1 단부와 제1 저장조(520) 내의 제2 단부를 갖는다. 그러면, 제1 저장조(520)는 핸들(27)에 연결된다. 예를 들면, 제1 피스톤(517)과 제1 저장조(520)는 체결구 및 플랜지를 이용하여 전동 공구(104)의 하우징의 내부에 결합될 수 있다. 다른 예로서, 공구 하우징의 내부는 제1 피스톤(517) 및 제1 저장조(520)를 유지하는 절결부 또는 구획을 포함할 수 있다. 따라서, 핸들 조립체(22)는 자기적 민감 유체(288)의 제1 저장조(520)를 통해 전동 공구(104)의 본체(14)로부터 격리될 수 있다. 도 5b에 화살표로 도시한 바와 같이, 제1 피스톤(517)은 전동 공구(104)의 종방향 축선(A)을 따라 제1 저장조(520) 내에서 이동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 피스톤(517)은 추가적 또는 대안적 방향들로 이동할 수도 있다. 예를 들면, 제1 피스톤(517)은 종방향 축선(A)에 수직한 축선 상에서 수직으로 및/또는 종방향 축선(A)에 수직한 축선 상에서 수평으로 이동할 수 있다(즉, 지면의 내외로). 도 5b에서는 제1 피스톤(517)이 본체(14)에 결합되고 제1 저장조(520)가 핸들 조립체(22)에 결합된 것으로 도시하고 있지만, 몇몇 실시예에서는 제1 피스톤(517) 및 제1 저장조(520)는 전동 공구(104)의 반대측 부분들에 결합될 수도 잇다. 다시 말해, 몇몇 실시예에서, 제1 피스톤(517)이 핸들 조립체(22)에 결합되고 제1 저장조(520)가 본체(14)에 결합될 수도 있다. 도 5b에서는 도시 생략하였지만, 자기적 민감 유체(288)의 유사한 피스톤 및 저장조가 핸들 조립체(22)와 본체(14) 사이의 전동 공구(104)의 제3 위치(515)에 배치될 수도 있다.
도 5c는 전동 공구(104)의 일부분을 절개하여 제2 위치(510)에서의 자기적 민감 유체(288)를 보다 상세하게 도시하고 있다. 제2 피스톤(525)이 전동 공구(104)의 슈우(30)와 본체(104) 사이의 자기적 민감 유체(288)의 제2 저장조(530)에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 피스톤(525)은 전동 공구(104)의 슈우(30)와 본체(14) 간의 유일한 연결부이다. 예를 들면, 도 5c에서, 제2 피스톤(525)은 슈우(30)에 연결된 제1 단부와 제2 저장조(530) 내의 제2 단부를 갖는다. 그러면, 제2 저장조(530)는 본체(14)에 연결된다. 예를 들면, 제2 피스톤(525)과 제2 저장조(530)는 체결구 및 플랜지를 이용하여 전동 공구(104)의 하우징의 내부 또는 슈우(30)에 결합될 수 있다. 다른 예로서, 공구 하우징의 내부는 제2 피스톤(525) 및 제2 저장조(530)를 유지하는 절결부 또는 구획을 포함할 수 있다. 따라서, 슈우(30)는 자기적 민감 유체(288)의 제2 저장조(530)를 통해 전동 공구(104)의 본체(14)로부터 격리될 수 있다. 도 5c에 화살표로 도시한 바와 같이, 제2 피스톤(525)은 전동 공구(104)의 종방향 축선(A)을 따라 제2 저장조(530) 내에서 이동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 피스톤(525)은 추가적 또는 대안적 방향들로 이동할 수도 있다. 예를 들면, 제2 피스톤(525)은 종방향 축선(A)에 수직한 축선 상에서 수직으로 및/또는 종방향 축선(A)에 수직한 축선 상에서 수평으로 이동할 수 있다(즉, 지면의 내외로). 도 5c에서는 제2 피스톤(525)이 슈우(30)에 결합되고 제2 저장조(530)가 본체(14)에 결합된 것으로 도시하고 있지만, 몇몇 실시예에서는 제2 피스톤(525) 및 제2 저장조(530)는 전동 공구(104)의 반대측 부분들에 결합될 수도 잇다. 다시 말해, 몇몇 실시예에서, 제2 피스톤(525)이 본체(14)에 결합되고 제2 저장조(530)가 슈우(30)에 결합될 수도 있다.
도 5d는 전동 공구(104) 내의 자기적 민감 유체(288)의 제4 위치를 도시한다. 도 5d에 도시한 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 핸들 조립체(22) 또는 기어 케이스(도시 생략) 내에 위치한 사행형 튜브 시스템(535)이 자기적 민감 유체(288)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 사행형 튜브 시스템(535)은 자기적 민감 유체(288)를 수용하는 도시한 바와 같은 튜브를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 사행형 튜브 시스템(535)은 사행형 튜브의 종방향 축선이 방향을 바꾸게 되는 적어도 2개의 굴곡부를 포함한다. 예를 들면, 도 5d에 도시한 바와 같이, 사행형 튜브 시스템(535)은 다수의 굴곡부(537)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 사행형 튜브 시스템(535)은 적어도 5개의 굴곡부, 적어도 10개의 굴곡부, 적어도 15개의 굴곡부, 2개 내지 20개의 굴곡부 사이의 임의의 범위, 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 사행형 튜브 시스템(535)은 반지름보다 길이가 긴(예를 들면, 반지름보다 적어도 5배, 10배, 15배, 25배, 50배 또는 그 이상의 배수만큼 길이가 긴) 튜브를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 사행형 튜브 시스템(535)은 사람이 사행형 튜브 시스템(535)을 구부려 도 5d에 도시한 바와 같이 전동 공구(104)의 하우징 내의 구획 내에 배치할 수 있도록 가요성을 갖는다.
도 5d에 도시한 사행형 튜브 시스템(535)은 단지 예시이다. 몇몇 실시예에서, 전동 공구(104) 내의 사행형 튜브 시스템(535)의 위치 및 배향은 다를 수도 있다. 게다가, 몇몇 실시예에서, 복수의 사행형 튜브 시스템(535)이 전동 공구(104) 내의 하나 이상의 위치에 이용될 수도 있다. 사행형 튜브 시스템(535)은 전술한 자기적 민감 유체의 피스톤 및 저장조들의 임의의 조합과 함께 이용될 수도 있다. 다시 말해, 전동 공구(104)는 사행형 튜브 시스템(535)뿐만 아니라, 피스톤 및 저장조의 실시예들 중 하나를 포함할 수 있고, 이들은 각각 전자 프로세서(230)에 의해 개별적으로 제어 가능한 별개의 인덕터(185)와 연계되어 있을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 사행형 튜브 시스템(535)은 체결구 및 플랜지를 이용하여 전동 공구(104)의 하우징의 내부에 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 공구 하우징의 내부는 사행형 튜브 시스템(535)을 유지하는 절결부 또는 구획을 포함할 수 있다.
자기적 민감 유체(288)는 상이한 자기장(즉, 상이한 크기 및/또는 상이한 각도의 자기장)에 도입되는 경우에 점도가 변한다. 인덕터(285)는, 센서(218)로부터 수신된 입력 신호에 기초하여 자기적 민감 유체(288)에 미리 정해진 크기의 자기장을 도입하도록 제어기(226)의 전자 프로세서(230)에 의해 제어될 수 있다. 그러한 자기장은 진동을 야기하였을 에너지를 상쇄 및 소산시키도록 자기적 민감 유체(288)의 점도를 변화시킨다. 따라서, 작동 중에 왕복동 톱(204)이 겪는 진동은 감소 또는 감쇠된다.
몇몇 실시예에서, 센서(218) 중 하나 이상으로부터의 출력 신호가 바로 인덕터(285)로 전송되어, 그 인덕터(285)에 의해 생성되는 자기장의 크기를 제어할 수 있다.
인덕터(285)에 의해 제공되는 자기장은 전동 공구의 진동 제어가 전동 공구가 겪는 진동과 관련된 피드백 신호에 기초하여 동적으로 제어될 수 있게 한다. 따라서, 사용자는 전동 공구의 특정 용례 또는 특정 용도에 기초하여 진동 제어의 양을 설정 및 조절할 수 있다. 예를 들면, 외부 장치(108) 상의 그래픽 사용자 인터페이스(425)를 이용하여, 사용자는 진동 제어 피처를 수행할 지의 여부는 물론 진동 제어 피처의 감도를 선택할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 사행형 튜브 시스템(535) 및 저장조(520, 530)는, 자기적 민감 유체(288)가 그 작동 중에 튜브 또는 저장조로 들어가거나 그로부터 나오지 않도록 폐회로 시스템이다.
도 6은 하나의 실시예에 따른 전동 공구(104)의 진동 제어를 동적으로 조절하는 방법(600)을 도시한다. 블록(605)에서, 무선 통신 제어기(250)가 외부 장치(108)로부터 진동 제어 피처의 파라미터를 수신한다. 몇몇 실시예에서, 그 파라미터는 현장에서 외부 장치(108)를 통해 수신되기 보다는 제조 시에 제어기(266)에 수신 및 저장된다. 블록(610)에서, 제어기(226)의 전자 프로세서(230)가 트리거(212)가 눌려졌음을 결정하여 모터(214)를 시동한다. 블록(615)에서, 전자 프로세서(230)는 적어도 하나의 센서(218)에 의해 수신된 신호를 이용하여 전동 공구(104)가 겪는 진동을 결정한다. 예를 들면, 진동 센서(218c)가 전동 공구(104)가 소정 량의 진동을 겪고 있음을 나타내는 신호를 제어기(226)에 송신한다. 블록(620)에서, 전자 프로세서(230)는 블록(615)의 결정에 의해 검출된 진동에 기초하여 자기적 민감 유체(288)의 점도를 변화시키기 위해 자기장을 변화시키도록 인덕터(285)에 신호를 송신한다.
예를 들면, 도 5b 및 도 5c에 도시한 실시예(즉, 저장조 내의 피스톤)에서, 검출된 진동 레벨이 증가함에 따라, 인덕터(285)에 의해 생성되는 자기장은, 자기적 민감 유체(288)가 전동 공구(104)가 겪는 진동을 보다 잘 흡수 할 수 있도록 자기적 민감 유체(288)의 점도가 다소 점성을 갖게 할 수 있다. 도 5d에 도시한 실시예(즉, 사행형 튜브 시스템) 등의 기타 실시예에서, 검출된 진동 레벨이 증가함에 따라, 인덕터(285)에 의해 생성되는 자기장은, 전동 공구(104)의 해당 부분이 보다 강성을 가져 굴곡하기 더 어렵도록 자기적 민감 유체(288)의 점도가 보다 점성을 갖게 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 프로세서(230)는 디폴트(예를 들면, 진동이 검출되지 않거나 진동이 하한계 아래에 있는 경우)로 자기적 민감 유체에 자기장을 제공하도록 인덕터(285)를 제어할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 프로세서(230)는 디폴트로, 자기장을 생성하지 않도록(예를 들면, 도 7a에 도시한 바와 같이), 약간의 자기장을 생성하도록(예를 들면, 도 7b에 도시한 바와 같이), 또는 강력한 자기장을 생성하도록(예를 들면, 도 7c에 도시한 바와 같이) 인덕터(285)를 제어한다. 디폴트로 도 7b에 도시한 바와 같이 자기장을 인가하면, 자기장의 강도를 증가 또는 감소시킴으로써, 자기적 민감 유체의 점도가 보다 점성을 갖도록(예를 들면, 도 7c에 도시한 바와 같이) 조절될 수 있게 하거나, 또는 덜 점성을 갖도록(예를 들면, 도 7a에 도시한 바와 같이) 조절될 수 있게 한다.
몇몇 실시예에서, 전자 프로세서(230)는 진동 센서(218c)로부터 수신된 신호에 비례하는 신호를 인덕터(285)에 송신한다. 그러한 실시예에서, 전동 공구(104)가 겪는 진동이 증가함에 따라, 자기적 민감 유체(288)의 점도는, 자기적 민감 유체(288)가 피스톤을 수용하는 저장조 내에 위치하는 경우에는 그에 비례한 양만큼 증가 또는 감소하고, 자기적 민감 유체(288)이 사행형 튜브 시스템 내에 위치하는 경우에는 비례한 양만큼 증가한다.
규정된 감도(예를 들면, 그래픽 사용자 인터페이스(425)를 통해 설정)는 인덕터(285)가 진동을 감쇠시키도록 제어되기 전에 전동 공구(104)가 겪게 될 진동 레벨을 나타내는 진동 한계를 조절할 수 있다. 추가로, 규정된 감도는 감쇠 제어의 공격성(aggressiveness)(즉, 전동 공구(104)가 겪는 진동과 전자 프로세서(230)로부터 인덕터(285)로 전송되는 제어 신호 간의 관계)을 조절할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 규정된 감도는 진동 한계와 감쇠 제어의 공격성 모두를 조절할 수 있다. 게다가, 몇몇 실시예에서, 그래픽 사용자 인터페이스(425)는 진동 한계와 감쇠 제어의 공격성 각각을 위한 별개의 감도 파라미터를 구비할 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 전자 프로세스(230)가 인덕터(285)에 신호를 송신한 후에, 방법(600)은 블록(615)으로 되돌아가 전동 공구(104)가 겪는 진동을 결정하는 것을 계속한다. 따라서, 인덕터(285)에 의해 생성되는 자기장 및 이에 따른 자기적 민감 유체(288)의 점도는 전동 공구(104)가 겪는 진동의 양에 따라 달라진다.
따라서, 본 발명은 무엇보다도 전동 공구가 겪는 진동에 기초하여 달라지는 동적 진동 감소 피처를 갖는 전동 공구를 제공한다.

Claims (20)

  1. 전동 공구로서:
    하우징;
    상기 하우징 내의 모터로서, 상기 모터는 로터와 스테이터를 포함하며, 상기 로터는 출력을 생성하도록 구동 기구에 결합되는 것인 모터;
    상기 하우징 내에 위치하는 자기적 민감 유체(magnetically susceptible fluid);
    상기 하우징 내에 배치되고 상기 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하도록 구성된 인덕터;
    상기 전동 공구가 겪는 진동의 크기를 나타내도록 구성된 센서;
    상기 센서 및 인덕터에 결합된 전자 프로세서
    를 포함하며, 상기 전자 프로세서는 진동의 크기를 나타내는 상기 센서로부터의 입력 신호를 수신하고, 이 입력 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 이 제어 신호를 상기 인덕터에 제공하여 자기장을 제어하도록 구성되는 것인 전동 공구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기적 민감 유체는 저장조 내에 위치하며, 상기 전동 공구는,
    상기 저장조 내에 위치한 제1 단부를 포함한 피스톤을 더 포함하며 상기 저장조와 상기 피스톤의 제2 단부는 전동 공구의 핸들 조립체와 전동 공구의 본체 사이에 결합되는 것인 전동 공구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자기적 민감 유체는 저장조 내에 위치하며, 상기 전동 공구는,
    상기 저장조 내에 위치한 제1 단부를 포함한 피스톤을 더 포함하며 상기 저장조와 상기 피스톤의 제2 단부는 전동 공구의 슈우(shoe)와 전동 공구의 본체 사이에 결합되는 것인 전동 공구.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자기적 민감 유체는 전동 공구의 핸들 조립체 및 전동 공구의 기어 케이스로 이루어진 군 중 적어도 하나의 내에 위치한 사행형 튜브 시스템(meandering tube system) 내에 위치하는 것인 전동 공구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자기적 민감 유체는 상기 인덕터가 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하는 경우에 더 점성을 갖도록 되는 것인 전동 공구.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전동 공구는 왕복동 톱(reciprocating saw), 충격식 드라이버, 충격식 렌치 및 로터리 해머로 이루어진 군 중 하나인 것인 전동 공구.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전자 프로세서는 외부 장치로부터 수신된 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 상기 인덕터에 제어 신호를 제공하도록 구성되는 것인 전동 공구.
  8. 제7항에 있어서, 상기 외부 장치는 상기 외부 장치 상의 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 상기 적어도 하나의 파라미터의 선택(selection)을 수신하는 것인 전동 공구.
  9. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 진동 제어 피처를 수행할 지의 여부의 표시 및 진동 제어 피처의 감도 레벨로 이루어진 군 중 적어도 하나를 포함하는 것인 전동 공구.
  10. 전동 공구가 겪는 진동을 감소시키는 방법으로서:
    상기 전동 공구가 겪는 진동의 크기를 나타내는 입력 신호를 센서에 의해 생성하는 단계;
    상기 입력 신호를 전자 프로세서에 의해 상기 센서로부터 수신하는 단계;
    상기 전자 프로세서에 의해 상기 입력 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 제어 신호를 상기 전자 프로세서에서 인덕터로 전송하는 단계; 및
    상기 제어 신호에 기초하여 상기 인덕터에 의해 전동 공구의 하우징 내에 위치한 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하는 단계
    를 포함하며, 상기 전동 공구는 로터와 스테이터를 포함한 모터를 포함하며, 상기 로터는 출력을 생성하도록 구동 기구에 결합되는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 인덕터에 의해 상기 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하는 단계는 상기 자기적 민감 유체를 수용하는 저장조에 자기장을 도입하는 것을 포함하며, 상기 저장조는 저장조 내에 위치한 피스톤의 제1 단부를 포함하며, 상기 저장조와 상기 피스톤의 제2 단부는 전동 공구의 핸들 조립체와 전동 공구의 본체 사이에 결합되는 것인 방법
  12. 제10항에 있어서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 인덕터에 의해 상기 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하는 단계는 상기 자기적 민감 유체를 수용하는 저장조에 자기장을 도입하는 것을 포함하며, 상기 저장조는 저장조 내에 위치한 피스톤의 제1 단부를 포함하며, 상기 저장조와 상기 피스톤의 제2 단부는 전동 공구의 슈우와 전동 공구의 본체 사이에 결합되는 것인 방법
  13. 제10항에 있어서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 인덕터에 의해 상기 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하는 단계는 상기 자기적 민감 유체를 수용하는 사행형 튜브 시스템에 자기장을 도입하는 것을 포함하며, 상기 사행형 튜브 시스템은 전동 공구의 핸들 조립체 및 전동 공구의 기어 케이스로 이루어진 군 중 적어도 하나의 내에 위치하는 것인 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 인덕터에 의해 상기 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하는 단계는 상기 자기적 민감 유체가 더 점성을 갖게 되도록 자기장을 도입하는 것을 포함하는 것인 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 전동 공구는 왕복동 톱, 충격식 드라이버, 충격식 렌치 및 로터리 해머로 이루어진 군 중 하나인 것인 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 전자 프로세서에 의해 상기 입력 신호에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계는 외부 장치로부터 수신된 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 것을 포함하는 것인 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 외부 장치 상의 그래픽 사용자 인터페이스에 의해 상기 적어도 하나의 파라미터의 선택을 수신하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 진동 제어 피처를 수행할 지의 여부의 표시 및 진동 제어 피처의 감도 레벨로 이루어진 군 중 적어도 하나인 것인 방법.
  19. 통신 시스템으로서:
    외부 장치 및 전동 공구
    를 포함하며, 상기 외부 장치는, 제1 무선 통신 제어기 및 디스플레이를 포함하며, 상기 디스플레이는 적어도 하나의 파라미터의 선택을 수신하도록 구성되며,
    상기 전동 공구는,
    상기 제1 무선 통신 제어기로부터 적어도 하나의 파라미터를 수신하도록 구성된 제2 무선 통신 제어기;
    하우징;
    상기 하우징 내의 모터로서, 상기 모터는 로터와 스테이터를 포함하며, 상기 로터는 출력을 생성하도록 구동 기구에 결합되는 것인 모터;
    상기 하우징 내에 위치하는 자기적 민감 유체;
    상기 하우징 내에 배치되고 상기 자기적 민감 유체에 자기장을 도입하도록 구성된 인덕터;
    상기 전동 공구가 겪는 진동의 크기를 결정하도록 구성된 센서;
    상기 센서 및 인덕터에 결합된 전자 프로세서
    를 포함하며, 상기 전자 프로세서는 진동의 크기를 나타내는 상기 센서로부터의 입력 신호를 수신하고, 이 입력 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 이 제어 신호를 인덕터에 제공하여 자기장을 제어하도록 구성되는 것인 통신 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 자기적 민감 유체를 수용하는 제1 저장조 내에 위치한 제1 단부를 포함한 제1 피스톤으로서, 상기 제1 저장조와 상기 제1 피스톤의 제2 단부는 전동 공구의 핸들 조립체와 전동 공구의 본체 사이에 결합되는 것인 제1 피스톤;
    상기 자기적 민감 유체를 수용하는 제2 저장조 내에 위치한 제1 단부를 포함한 제2 피스톤으로서, 상기 제2 저장조와 상기 제2 피스톤의 제2 단부는 전동 공구의 슈우와 전동 공구의 본체 사이에 결합되는 것인 제2 피스톤; 및
    상기 자기적 민감 유체를 수용하는 사행형 튜브 시스템으로서, 상기 사행형 튜브 시스템은 전동 공구의 핸들 조립체 및 전동 공구의 기어 케이스로 이루어진 군 중 적어도 하나의 내에 위치하는 것인 사행형 튜브 시스템
    으로 이루어진 군 중 적어도 하나를 더 포함하는 것인 통신 시스템.
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