KR920006516B1 - 천공장치의 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

천공장치의 제어장치

제1a-c도는 본 발명의 실시예의 블럭선도.

제2도는 그 동작을 설명하기 위한 타임 챠아트.

제3도는 본 발명을 적용하기 위한 최적한 기구부분의 전체구성을 나타낸 개략 사시도.

제 4도는 그 우측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

ED : 드릴모터 FM : 보냄모터

MG : 전자마그넷 PS : 전원스위치

RSC : 정류평활장치 SSR : 리레이

STB : 정전압장치 TRC : 트라이액.

본 발명은, 천공기 제어장치에 관한 것으로 특히, 전기드릴을 공작물에 정착하는 수단으로서의 전자베이스(전자석장치)를 하부에 가지고, 환상의 드릴기구와같은 드릴기구를 구비한 전기드릴과, 전기드릴의 보냄제어용 모터(이하 보냄모터라 한다)를 구비한, 특히, 운반형 천공기 제어장치에 관한 것이다.

주지하는 바와같이, 찬공작업에 사용되는 전기드릴은 환상의 드릴기구를 사용하는 것과, 트위스트드릴(Twist-Drill)을 사용하는 것의 2가지가 있으나, 환상의 드릴기구를 취부한 전기드릴은 트위스트 드릴을 사용하는 것에 비하여 큰 로크가 얻어져, 절삭성에는 우수하나, 그반면, 상기 환상의 드릴기구에 매우 큰 부하가 걸릴가능성이 있고, 따라서 이 드릴기구를 파손하거나, 혹은 상기 전기드릴을 소손하거나 하는 경우가 있다.

따라서, 환상 드릴기구를 전기드릴에 장착하여 작업할때에는, 그 작업자는, 상기 환상 드릴기구에 큰 부하가 걸리지 않도록 항상 주의할 필요가 있다.

그런데, 상기 부하의 대소를 인식하는것, 바꾸어 말하면, 그 환상 드릴기구의 드릴부에, 적당한 부하가 걸렸는지, 혹은 과대 또는 과소한 부하가 걸렸는지를 식별하는 것은 숙련된 작업자만이 가능하다.

그러므로, 당해 천공기를, 그 취급을 초심자가 조작할 경우에는, 상술한 환상 드릴기구의 파손, 혹은 전기드릴의 소손을 초래하거나, 극단적인 경우에는 전기드릴의 환상의 드릴기구의 원심단부에서 요동이 발생할 위험성이 높다.

또 천공작업이 끝나면, 곧바로 당해 천공기의 전원을 오프하는 것이 소비전력을 절감하고, 또 환상 드릴기구의 절손을 방지하는 면에서 바람직하다. 그러나, 종래의 천공기에서는, 천공작업이 끝난것을 작업자가 인식한 다음, 당해 천공기의 전원 스위치를 오프하지 않으면 안되므로, 작업자에게는 매우 귀찮고 또 이를위해 그 작업성도 좋지않다.

상기 각 결점을 해결하기 위하여 본 발명자등은 여러가지 연구 개발을 하여 이미 특원소 56-186473호,등 57-23741호 및 동 59-256697호 등의 특허출원을 한바 있다.

이것중, 특원소 56-186473호, 동 57-24741호에 의거하여 미국출원을 하였던바, 미국특허 4,604,006호로서 1986년 8윌 5일에 등록되었다.

상기 미국특허 제4,604,006호의 발명은, 전기드릴을 공작물에 대하여 진출하게 하기위한 보냄모터를 구비하여, 상기 전기드릴의 제어회로에, 이 전기드릴의 부하의 대소를 기기에 흐르는 전류치에 의거하여 검출하는 검출부를 형성하여, 이 검출출력이 제1단게의 설정레벨에 도달했을때는, 전기드릴의 보냄을 자동적으로 정지하여 부하의 경감을 도모하고, 이어서, 부하의 경감을 검출했을때는 당해 전기드릴의 보냄을 재개하여, 보냄모터를 간헐구동하고 있다. 또 제2단계의 과부하 레벨을 검출했을때에는, 전기드릴의 회전과 이 전기드릴의 보냄의 양자를 자동적으로 정지시켜, 또 천공이 완료시에도 같이, 전기드릴의 회전과 이 전기드릴의 보냄등을 자동적으로 정지시키도록 한 것이다.

또 특원소 59-252697호의 발명은 드릴모터에 흐르는 부하전류가 제1의 소정치를 넘었을때에 보냄모터의 회전을 정지시키는 제1검지회로 및 상기 부하전류가 제2의 소정치를 넘었을때에는 다시 드릴모터의 회전도 정지시키는 제2의 검지회로를 구비하여, 상기 부하전류가 제1의 소정치 이하일때에, 상기 보냄모터를 간헐적으로 정지시키는 수단을 강구하고, 이것으로 공구에 형성되는 단부의 제거 및 칩(chip)의 배출이 이루어지기 쉽도록 하여, 이 결과, 큰 부하가 전기드릴에 충격적으로 걸리는 것을 방지하도록 한 것이다.

상기 종래기술은 다음의 문제점을 갖고있다.

(1) 보냄모터를 간헐적으로 구동하면 그만큼 천공능률이 저하한다.

(2) 종래는, 보냄모터의 회전속도, 따라서 전기드릴의 보냄속도가 대체로 일정하게 설정되므로, 특히 공작물의 표면에 "흑피(黑皮)"라 불리는 고경도층을 갖는것 일때에는, 천공초기에 있어서 드릴의 자름이 불량하고, 천공위치 결정이 부정확하거나, 벗어나거나, 또 극히 심한 경우에는 천공기 자제가 뒤흔들리는 경우도 있다.

본 발명의 목적은 천공효율을 저하함이 없이, 드릴기구의 손상이나, 드릴의 손상이나, 드릴기구의 선단을 회전중심으로 하는 드릴의 요동을 방지하는 천공장치의 제어장치를 제공하는 것이고, 다른 목적은 공작물의 표면의 고경도층에 드릴이 확실하게 잘라 들어갈수 있고, 천공위치를 정확하게 결정할 수 있는 천공장치의 제어장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 드릴기구의 지름을 광범위하게 자유로히 선택할 수 있는 천공장치의 제어장치를 제공함에 있는 것이며, 또다른 목적은 초심자이어도 용이하게 큰 구경의 천공을 안전하며, 고능률로 할 수있는 천공장치의 제어장치를 제공하는 것이다.

상기 문제점을 해결하기 의한 본 발명은 전기드릴의 시동직후, 즉 가공개시 초기단계에 있어서는 전기드릴이 소정거리만 전진하는 동안, 또는 기동에서 소정시간 동안은 보냄모터를 교류반파에 의하여 구동함으로서 저속보냄상태로 함과 동시에, 상기 초기단계가 경과한 다음은, 교류전파에 의한 보냄모터 구동에 서서히 이행하고, 일방, 드릴모터에 흐르는 부하전류를 검출하고, 검출된 부하신호의 대소에 맞추어 보냄모터의 구동전류를 피드백 제어하고, 부하신호가 증대하여 제2소정치를 넘은때에는, 보냄모터 및 드릴모터의 양자를 긴급정지하고, 최후에 천공이 끝나을때에는 드릴모터가 무부하로되어 부하신호가 급감했음을 검출하여 보냄모터 및 드릴모터의 양자를 정지하도록 구성한 점에 특징이 있다.

본 발명은 드릴모터에 흐르는 부하전류를 검출하고, 검출된 부하신호의 대소에 맞추어 보냄모터의 구동전류를 피드백 제어하고, 부하신호가 제1소정치를 넘었을때는, 보냄모터를 반파구동으로 전환 저속보냄으로하고, 부하신호가 다시 증대하여 제2소정치를 넣었을때는 보냄모터 및 드릴모터의 양자를 긴급정지하며, 최후에 천천이 끝난때는, 드릴 모터가 무부하로 되어 부하신호가 급감한 것임을 검출하여 보냄모터 및 드릴모터의 양자를 긴급정지하며, 최후에 천공이 끝난때는, 드릴모터가 무부하로 되어 부하신호가 급감한 것임을 검출하여 보냄모터 및 드릴모터의 양자를 정지하도록 구성한 점에도 특징이 있다.

이하 도면에 따라 본 발명을 상술하나, 그에앞서 본 발명을 적용하는데 적합한 천공기장치의 개요에 대하여 설명한다. 제3도는 본 발명을 적용하는데 적합한 기구부분의 전체구성을 표시한 개요사시도, 제4도는 그 우측면도이다.

이들 도면에 있어서 (1)은 프레임, (2)는 프레임(1)의 하부에 취부된 전기드릴을 공작물(도시없음)에 정착시키기 위한 전자베이스(전자석 내장), (3)은 프레임(1)의 정면부에 수동, 전동 등으로 승강하도록 설치한 전기드릴, (FM)은 전기드릴(3)을 전동으로 승강하기 위한 보냄모터, (5)는 전기드릴(3)의 아버(Arbor)에 장착된 환상 드릴기구이다. 또(39)는 전기드릴(3)을 수동으로 보내기 위한 수동승강 조작핸들이고, 축(39)을 중심으로 하여 회전함에 따라 전기드릴을 승강시킨다. (36)은 상기 전기드릴(3)에 고착된 스라이드판이다.

스위치 조작판(37)은 경첩나사(38)에 의하여 상기 스라이드판(36)에 고착되어 있다. 상기 스위치 조작판(37)은 상기 전기드릴(3)의 하강에 따라 이동하고, 예정위치(천공 종료시의 위치)까지 하강하면, 리밋트 스위치(S1)(제1도에 관하여는 후술한다)를 조작한다. (40)은 기동스위치(PS)를 조작하기 위한 조작핸들이고, 2단계로 움직이고, 동 스위치의 3개의 접점(0,1,2)(제1도참조)을 소정순서로 투입한다.

본 발명의 주요부를 구성하는 조작제어회로(제1A,1B,1C도)는 상기 프레임(1)에 내장되어 있다. 또, 펀치(41)는 전기드릴 위치 결정후, 상기 조작핸들(40)의 제2단계 조작시에, 미리 에너지를 축적한 스프링(42)의 탄발력으로 순발적으로 강하하여, 공작물의 표면에 대해 작동하여 횡방향에의 이동을 저지하고, 후술하는 전자베이스(2)의 흡착력과 아울러 위치결정을 확실하게 한다.

제1A-1C도는 본 발명의 실시예의 블럭도, 제2도는 그 동작을 설명하기 위한 타이밍 챠아트이다. 다음에 이들 도면을 참조하여 본 발명의 동작을 천공 진행과정의 각 시기마다 설명한다.

(A) 시동직후 보냄모터(FM)의 반파 보냄 제어전원스위치(PS)가 [0]의 위치에 있을때는, 모든 전원은 차단되어 있으며, 제1도의 천공기 제어장치는 정지상태에 있다.

전원 스위치(PS)가 [1] 위치에 움직이면, 전자마그넷(MG)이 여자되고, 전기드릴의 전자베이스(2)가 공작물에 흡착하고, 위치결정이 이루어진다. 이와 동시에, 발광 다이오드(LED 4)가 점등하여, 위치결정 완료를 표시한다.

전원스위치(PS)가 [2]의 위치로 움직이면, 강압트랜스(T)의 l차측 권선에 AC전원전압(제2도의 파형(1))이 인가되므로, 정류기(REF 2 및 REF3)가 동작하여 직류전압을 발생한다. 전류기(REF2)의 직류출력은 정전압장치(STB)에 의하여 일정 전압으로 조정되고, 제어용 전압(Vcc)으로 된다. 상기 제어용 전압(Vcc)은 저항(R63) 및 트랜지스터(Tr11)에 인가된다.

다음에서 상세하게 설명하는 바와같이 이때 트랜지스터(Tr11)의 베이스 전위, 즉 오아회로(OR3)의 출력, 혹은 콘덴서(C13)의 충전전압은 로오 레벨이므로, 트랜지스터(Tr11)는 오프상태이고, 이 콜렉터 전위(제2도의 파형(20))는 대체로 제어용 전압(Vcc)과 같다. 그러므로, 상기 제어용 전압(Vcc)은 리레이(SSR)의 발광 다이오드(LED6)에 인가되어, 발광 다이오드(LED 6)가 발광한다.

상기 발광이 트라이액(TRC)에 조사되어서 리레이(SSR)는 도통한다. 이에 의하여, 드릴모터(HD)가 탄지되고, 회전을 시작한다. 드릴모터(ED)의 회전(환상 드릴기구의 회전)은 일정하다. 강압 트랜스(T)의 2차측 전압은 또 다이오드(D4)에 의하여 반파정류되고, 저항(R36)을 거쳐 트랜지스터(Tr8)의 베이스에 공급된다.

따라서, 트랜지스터(Tr8)는 교류 반파마다의 주기로 도통하고, 그 콜렉터에는, 제2도의 파형(2)으로 표시한 것과 같은, 교류반파(부의 반파)에 동기한 펄스(정펄스)신호가 발생하여 오아회로(OR1)의 일 입력단자에 공급된다.

또 이때, 오퍼앰프(오퍼레이셔널 증폭기)(OP6)(파형 (11))는 후술하는데서 알수 있는 바와같이 출력을 발생하고 있지 않다. 그러므로, 오아회로(OR1)의 출력은 제2도의 파형(10)으로 표시한 바와같은, 교류반파에 동기한 트랜지스터(Tr8)의 콜렉터 신호(파형 2)가 그대로 출력한다.

한편, 강압 트랜스(T)의 2차측 전압은 정류기(REF3)로 전파정류하여, 정류출력은 저항(R34)과 제너다이오드(ZD)의 직렬회로에 입력된다.

따라서, 제너다이오드(ZD)의 양단에는 제2도의 파형(3)으로 표시한 바와같이 전파 정류파형을 소정레벨로 크립한 펄스상 전압이 발생하고, 이것이 저항(R33)을 통하여 트랜지스터(Tr6)의 베이스에 공급된다.

트랜지스터(Tr6)는, 제2도의 교류전파(1)의 영 교차점 부근을 제외한 부분에서 도통하므로, 이 콜렉터 전위는 제2도의 파형(4)과 같이 상기 영 교차점 부근에서 하이레벨, 기타의 부분에서 로오 레벨로 된다. 트랜지스터(Tr7)는 트랜지스터(Tr6)와는 반대로, 제2도의 교류파형(1)의 영 교차점 부근에서 도통하므로,이 콜렉터 전위는 상기 영 교차점 부근을 제외한 부분에서 하이레벨, 기타 부분에서 로오레벨로 된다. 트랜지스터(Tr7)의 콜렉터는 하이레벨로 되는 시간안에, 콘덴서(C8)는 C8, R42의 시정수로 충전되고, 트랜지스터(Tr7)가 도통했을때, 이것을 통하여 극히 짧은 시정수로 방전된다.

그러므로, 콘덴서(C8)의 충전전압, 즉 오퍼앰프(OP7)의 비반전 입력단자의 입력전압은 제2도의 파형(5)의 실선으로 표시한 바와같이 톱니상으로 변화한다.

드릴모터(D)에 흐르는 부하전류는 전류변성기(CT) 및 정류 평활장치(RSC)에 의하여 검출되고, 부하신호(Eed)가 발생된다(파형(6)).

드릴모터(ED)는 기동된 초기에는, 드릴모터(ED)가 무부하이므로, 부하신호(Eed)는 충분히 작다. 그러므로, 파형(7)에 표시한 바와같이 오퍼앰프(OP7)의 비반전입력단자(파형(5)에 표시한 톱니상 파신호)는 반전 입력단자(파형(6)에 표시한 부하신호(Eed)) 보다도 커지며, 파형(8)에 표시한 바와같이 그 하이레벨 출력이 앤드회로(AND1)에 공급된다.

따라서 앤드회로(AND1)는 오아회로(OR1)의 출력, 환언하면, 제2도의 파형(2)의 표시한 트랜지스터(Tr8)의 콜렉터 전위와 같은 출력을 발생하고, 이것이 트라이액(TRC1)의 게이트에 공급된다.

이와같이 하여 보냄모터(FM)는 파형(9)에 표시한 바와같이 교류파형의 반파에 의하여 구동되므로, 전기드릴은 비교적 늦은 속도로 보내진다. 이에따라 전기드릴이 소정거리만 전진하면, 전기드릴의 드릴기구는 공작물의 표면에 도달하여 경도가 큰 이른바, 혹피부분을 미속도로 절삭하므로 천공을 시작한다.

이 천공이 시작되면, 파형(6)에 표시한 바와같이 드릴모터(ED)의 부하전류는 점차 증대하고, 부하신호(Eed)는 상승한다. 그러므로, 오퍼앰프(OP7)는 파형(8)에 표시한 바와같이 그 비반전 입력단자에 공급되는 톱니상파 신호의 레벨이 낮은 시간에는 로오레벨 출력을 발생하고, 톱니상파 신호가 부하신호(Eed)를 초과한때 하이레벨 출력을 발생하게 된다.

명백한 바와같이, 톱니상파의 주기(i,e), 교류 각 반파의 주기에 있어서 하이레벨 출력이 발생되는 타이밍은 부하신호(Eed)가 낮을수록 빠르고, 부하신호(Eed)가 높을 수록 늦어진다. 그러므로, 오퍼앰프(OP7)의 하이레벨 출력에 의하여 앤드회로(AND1)가 열리는 타이밍, 환언하면, 트라이액(TRC1)이 트리거되어 보냄모터(FM)에 교류전압이 인가되는 위상은 부하신호(Eed)가 낮을수록 빠르고, 부하신호(Eed)가 높을수록 늦게된다. 따라서 전기드릴의 보냄속도는 드릴모터(ED)에 가해지는 부하가 낮을수록 빠르고, 반대로 부하가 높을수록 늦어진다.

상기 부하신호(Eed)는 또 오퍼앰프(OP4)의 비반전 입력단자에도 공급되어, 저항(R16,R17)에 의하여 분압된 기준치와 비교된다.

드릴모터(ED)의 기동 초기에 있어서는, 그 부하가 가벼우므로 부하신호(Eed)는 작고, 오퍼앰프(OP4)의 출력은 파형(17)에서와같이 로오레벨로 되고, 트랜지스터(Tr4)는 도통하여 그 콜렉터는 로오레벨로 된다.

그러므로, 콘덴서(C7)에의 충전은 이루어지지 않는다. 즉, 파형(16)에 표시한 바와같이, 콘덴서(C7)의 단자전압은 로오레벨, 인버터회로(IN2)의 출력은 파형(15)에 표시한 바와같이 하이레벨로 된다. 인버터회로(IN2)의 출력은 인버터회로(IN3) 및 앤드회로(AND2)의 제1입력에 공급된다.

인버터회로(IN3)에서 반전된 로오레벨신호가 상기 앤드회로(AND2)에 제2입력으로서 공급되므로, 앤드회로(AND2)의 출력은 로오레벨로 된다. 오아회로(OR2,OR3)의 출력은 로오레벨을 유지하고, 트랜지스터(Tr11)를 도통시키는 일은 없으므로, 리레이(SSR)는 작동을 계속한다. 트랜지스터(Tr11)의 콜렉터출력을 파형(20)으로 표시한다. 이와같이 드릴모터(ED) 및 보냄모터(FM)는 교류파형의 반파에 의하여 구동되어 계속 작동한다.

(B) 보냄모터(FM)의 미속보냄에서 통상의 보냄 제어에의 이행

파형(16)에 표시한 콘덴서(7)의 로오레벨 충전전압은 낸드회로(NAN)의 일단자에도 공급되므로, 파형(12)에 표시한 바와같이 그 출력을 하이레벨로 되고, 트랜지스터(TR5)를 비도통으로 한다. 이때 트랜지스터(Tr5)의 콜렉터의 전위는 하이레벨이고, 콘덴서(C13)는 파형(13)으로 표시한 다이오드(D2)를 통하여 충전된다.

그러므로, 오퍼앰프(OP6)의 출력은 파형(11)으로 표시한 바와같이 로오레벨이고, 오아회로(OR1)의 출력에 영향을 주지않는다. 이 결과, OR회로(OR1)의 출력(파형10)은 파형(2)에 표시한 Tr8의 콜렉터 파형이다.

드릴모터(ED)의 부하가 증대하고, 부하신호(Eed)가 다시 상승하여, Vcc를 R16, R17로 분압한 기준전압(L0)(파형(6)으로 표시함) 이상이 되면, 파형(18)으로 표시한 바와같이 오퍼앰프(OP4)의 출력은 반전하여 하이레벨로 되고, 트랜지스터(Tr4)는 차단된다. 트랜지스터(Tr4)의 콜렉터는 하이레벨로 되고, 콘덴서(C7)는 저항(R20,R22)을 통하여 충전되며, 그 단자전압은 파형(16)에 표시한 바와같이 상승한다. 이 결과, 인버터회로(IN2)의 출력은 파형(15)에 표시한 바와같이 로오레벨로 저하하고, 인버터회로(IN3)의 출력은 하이레벨로 되므로, 콘덴서(C12)는 파형(18)에 표시한 바와같이 저항(R60)을 통하여 충전되기 시작한다. 그러나, 이때는 인버터회로(IN2)의 출력은 로오레벨이므로, 앤드회로(AND2)의 출력은 변화하지 않고, 오아회로(OR2) 이후의 회로의 상태는 변화하지 않는다.

한편, 상술한 바와같이 서서히 상승하는 콘덴서(C7)의 단자 전압은 낸드회로(NAN)의 일 입력단자에 공급된다. 이 단계에서는, 후술하는 바와같이, 오퍼앤프(OP5)의 출력은 변화하지 않고, 하이레벨을 유지하므로, 상기 단자전압이 일정 값(SH1)까지 상승한때에(제2도의 파형(16)참조), 파형(12)으로 표시한 바와같이 낸드회로(NAN)의 출력은 반전하여 로오레벨이 된다. 따라서 트랜지스터(TR5)는 도통하므로, 콘덴서(C13)의 충전전하는 파형(13)으로 표시하는 바와같이 다이오드(D3), 저항(R30), 및 트랜지스터(Tr5)를 거쳐 방전된다. 또 이때의 방전시정수는 상당히 크게 선정된다.

오퍼앰프(OP6)의 비반전 입력단자에는 콘덴서(C8)의 단자에 발생하는 톱니상파 전압(제2도의 파형(5) 및 파형(13)의 정상)이 공급되고, 일방 그 반전 입력단자에는 콘덴서(C13)의 단자전압(제2도의 파형(13)의 실선)이 공급된다. 그러므로, 제2도의 파형(11)으로 표시된 바와같이 콘덴서(C13)의 단자전압은 콘덴서(C8)의 톱니상파 전압보다도 작아지는 시간만, 오퍼앰프(OP6)의 출력이 하이레벨로 된다.

따라서, 오퍼앰프(OP6)의 출력은 톱니상파의 1주기에 있어서 콘덴서(C13)의 단자전압이 강하함에 따라서 입상 타이밍이 진행하는 (빨라짐)펄스 파형이 된다. 이 하이레벨 출력은 오아회로(OR1)에 공급되고, 트랜지스터(Tr8)에서의 반파출력에 중첩되고, OR1의 출력이 하이레벨에 있는 기간이 서서히 연장되어 최종적으로 현격하게 하이레벨을 유지한다(파형(10)참조).

상기 중첩 파형은 앤드회로(AND1)를 통하여 트라이액(TRC1)에 가해져, 이것을 도통시킨다. 그러므로, 보냄도터(FM)는 당초의 반파구동에 의한 미속보냄에서, 서서히 통상의 빨리보냄으로 이행하고, 콘덴서(C13)의 전위가 충분히 낮아졌을때에는, 오퍼앰프(OP6)의 출력은 대체로 상시 하이레벨로 되므로, 완전히 전파구동 상태로 된다.

또 제1도에 있어서, 정류기(REF3), 제너다이오드(ZD), 트랜지스터(Tr6,Tr7), 콘덴서(C8) 및 이들의 관수저항은 톱니상파 전압 발생회로를 구성하고 있으나, 당업자에는 확실한 바와같이 이들은 타의 적당한 회로소자 및 구성으로 대체할 수 있다.

또, 오퍼앰프(OP6)의 비반전 입력단자에는 오퍼앰프(OP7)의 비반전 입력단자에 공급되는 것과 같은 톱니상파 신호가 공급되어 있으나, 이들은 트랜지스터(Tr8)의 콜렉터에서 발생한다. 교류반파에 상당한 펄스파 신호의 로오레벨 시간중만 발생하는 간헐적인 톱니상파 신호이어도 무방하다.

즉,(OP6)은 파형(2)으로 표시한 Tr8의 부의기간에 OR게이트(OR1)를 도통시키는 펄스를 발생시키면 좋기 때문이다.

(C) 통상의 빨리보냄 중의 자동제어

오퍼앰프(OP5)의 비반전 입력단자에는 저항(R24 및 R25)에 의한 분압전압이 제1과부하 기준전압(L1)으로서 공급된다. 이 제1과부하 기준전압(L1)은 후술하는 과부하 전정지용 제2과부하 기준전압(L2) 보다도 일정치 정도 작은 값으로 설정된다.

공작물의 천공작업중에, 어떤 이유로 드릴모터(ED)에 큰부하가 가해져, 부하신호(Eed)가 상기 제1과부하 기준전압(L1)을 넘으면 오퍼앰프(OP5)의 출력은 파형(14)에 표시한 바와같이 로오레벨로 반전하고, 낸드회로(NAN)의 출력은 파형(12)에 표시하는 바와같이 하이레벨로 되고, 트랜지스터(Tr5)가 차단된다.

트랜지스터(Tr5)가 차단되고, 극히 짧은 시정수로, 콘덴서(C13)의 충전이 이루어진다(파형(13)참조). 콘덴서(C13)의 단자전압이 상승함에 따라, 상술한 설명에서 알수 있는 바와같이, 파형(11)에 표시한 오퍼앰프(OP6)는 하이레벨 출력을 발생하는 시간이 감소한다. 환언하면, 오퍼앰프(OP6)에서 발생하는 펄스의 듀티비는 감소하고, 그 입상 잇지 위상은 늦어지며, 긍극적으로 펄스발생이 없어지므로, 보냄모터(FM)의 구동전류는 반파에 가까와 전기드릴의 보냄속도가 저하한다.

이와같이 하여 보냄모터(FM)가 통상의 빨리보냄 구동되어 있는 시간중은 드릴모터(ED)의 부하에 따라, 부하가 클수록 트라이엑(TRC1)의 트리거 위상이 늦어지므로 보냄속도는 적고, 더욱 늦을때는 반파구동에 의한 미속보냄으로되고, 또 반대로 부하가 적을수록 트라이액(TRC1)의 트리거 위상은 진행되므로 보냄 속도는 커지도록 제어된다.

(D) 과부하시의 전 정지제어

오퍼앰프(OP8)의 반전입력 단자에는 저항(R55 및 R56)에 의한 분압전압이 제2과부하 기준전압(L2)으로서 공급된다(파형(6)참조). 드릴모터(ED)의 부하가 일정이상으로 커지고, 부하신호(Eed)가 상기 제2과부하 기준전압(L2)을 넘으면, 파형(29)에 표시한 바와같이 오퍼앰프(OP8)의 출력은 반전하여 하이레벨로된다.

이 하이레벨 신호가 앤드회로(AND3), 오아회로(OR2,OR3)를 통하여 트랜지스터(Tr11)의 베이스에 인가되면, 트랜지스터(Tr11)는 도통하여 파형(20)에 표시한 바와같이 그 콜렉터 전위는 로오레벨로 저하한다. 이로서 리레이(SSR)가 개방되고, 드릴모터(ED) 및 보냄모터(FM)는 같이 정지한다.

또 일반적으로, 모터 기동시에는 큰 랫슈전류가 흘러, 이때의 부하신호(Eed)는 상기 제2과부하 기준전압(L2)을 넘을 염려가 있으므로, 초동시에는 상술한 전정지 제어동작은 금지하지 않으면 안된다. 이로인하여 저항(R58) 및 콘덴서(C11)로 된 시정수(적분)회로와, 앤드회로(AND3) 등이, 오퍼앤프(OP6)의 출력측에 부설되어 있다.

전원스위치(PS)가 [2]의 위치로 설정되어 모터가 기동 하는 것과 동시에, 콘덴서(C11)는 저항(R58)을 통하여 제어용 전압(Vcc)에 의하여 충전된다. 그러나, 기동에서 예정시간의 사이는, 콘덴서(C11)의 단자전압이 예정치 이하이므로 앤드회로(AND3)는 폐성된다. 따라서, 기동시의 부하신호(Eed)는 과대하게 되고, 오퍼앰프(OP8)는 하이레벨의 출력을 발생했다해도, 그 출력은 앤드회로(AND3)나 오아회로(OR2,OR3)를통과하여 트랜지스터(Tr11)의 상태에 영향을 주지는 않게된다.

상기 예정시간이 경과하면, 콘덴서(C11)의 단자전압이 높아지고, 앤드회로(AND3)는 열리게 되므로, 오퍼앰프(OP8)의 출력통과가 저지되는 일은 없게되며, 정상적인 드릴모터(RD)의 과부하 보호를 하게된다.

또, 오퍼앰프(OP8)의 반전 입력단자측의 저항(R56)을 단락하도록 접속된 스위치(S1)는 전기드릴이 한계까지 공작물방향으로 전진했을때에 천공 동작완료, 미완료와는 무관계로 폐성되는 리밋트 스위치이다.

스위치(S1)가 폐성되면, 오퍼앰프(P8)의 출력은 상기 과부하의 경우와 같이 작동하고, 드릴모터(ED) 및 보냄모터(FM)의 전 정지가 달성된다.

(E) 천공완료시의 전 정지제어

공작물의 천공이 완료하면, 드릴모터(ED)는 대체로 무부하상태로 되므로, 부하신호(Eed)는 급감한다.

따라서, 오퍼앰프(OP4)의 출력은 파형(17)에 표시한 바와같이 로오레벨로 되고, 트랜지스터(Tr4)가 도통하고, 파형(16)에 표시한 바와같이 콘덴서(C7)가 다이오드(D1), 저항(R21) 및 트랜지스터(Tr4)를 통하여 방전된다. 이후, 인버터회로(IN2)의 출력은 파형(15)에 표시한 바와같이 하이레벨로 반전하며, 이것이 앤드회로(AND2)의 1입력에 전달된다. 이때, 상술한 바와같이, 파형(18)에 표시한 바와같이 콘덴서(C12)는 충전되어 있으며, 그 단자전압은 하이레벨에 있으므로 앤드회로(AND2)의 출력은 하이레벨로 되며, 이 신호가 오아회로(OR2,OR3)를 거쳐 트랜지스터(Tr11)의 베이스에 인가되어 이것을 도통시킨다.

따라서, 트랜지스터(Tr11)의 콜렉터는 파형(20)에 표시한 바와같이 로오레벨로 저하하고, 발광 다이오드(LED6)는 소등되어서, 리레이(SSR)는 단절되며, 드릴모터(ED) 및 보냄모터(FM)는 모두 정지한다.

오아회로(OR3)의 출력은 그 입력에 귀환되어 있으므로, 오아회로(OR3)는 자체 유지되고, 그 출력은 하이레벨을 유지한다. 또 트랜지스터(Tr13)의 콜렉터, 에밋터 회로에 접속된 발광다이오드(LED5)는 리레이(SSR)의 부동작상태, 즉 드릴모터(ED) 및 보냄모터(FM)의 정지상태를 나타낸 표시등이고, 드릴모터(ED) 및 보냄모터(FM)가 정지하고 있는때에 점등한다.

또, 천공완료는 상기 부하신호(Eed)의 미분치를 감시하고, 이것이 부의 예정치 이상이 된것에 의해서도 검출할 수 있으므로, 이 검출출력을 앤드회로(AND2)의 출력 대신에 사용해도 무방함은 명확하다.

(F) 부하상태의 표시

부하신호(Eed)는 또, 오퍼앰프(OP1-OP3)의 각 비반전단자에도 공급된다. 상기오퍼앰프(OP1-OP3)의 각 반전 입력단자에는 저항(R4-R9)에 의하여 분압된 기준전압(E1-E3)이 인가된다.

지금, 상기 기준전압(E1-E3)사이에, E1(E2＜E3)의 관계가 있다고 가정하면, 드릴모터(ED)의 부하는 더욱 가벼운 단계에서는 오퍼앰프(OP1)의 출력을 발생하며, 대응한 트랜지스터(Tr1)가 도통하여 발광 다이오드(LED1)가 점등한다.

부하가 점점 증가함에 따라서, 오퍼앰프(OP2,OP3)가 순차로 출력을 발생하고, 발광 다이오드(LED2,LED3)가 순차 접등된다.

이와같이 발광 다이오드(LED1-LED3)의 점등상태를 보면, 드릴모터(ED)는 경부하, 통상부하 및 중부하의 어느 한 부하상태에 있는가를 알 수가 있다.

이상에서는 본 발명을 개별 논리소자의 조합에 의한 하이드로직에 의하여 실시한 예에 대하여 설명하였으나, 당업자에게는 명백한 바와같이 본 발명은 콤퓨터를 사용하는 소프트로직(소프트웨어)에 의하여 실시할 수도 있다. 이상의 설명에서 알수 있는 바와같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 달성할 수 있다.

(1) 천공 개시시에는 보냄모터가 반파구동되고, 전기드릴의 보냄속도가 극히 낮아지므로, 공작물 표면의 고경도 부분(혹피)에의 천공이 확실해지고, 고정도의 천공이 이루어지며, 또 과부하에 의한 천공기의 요동의 발생의 염려도 없다.

(2) 고경도부분의 천공이 끝난 단계에서, 보냄모터의 구동이 반파에서 전파로 서서히 절환되어, 보냄속도가 상승하므로, 전기드릴의 성능에 알맞는 최고 능률로 천공을 할 수가 있다.

(3) 드릴모터의 부하에 맞춘 최적한 보냄 속도 제어가 실현되므로, 환상 드릴기구의 크기(지름)를 넓은 범위로 선택할수가 있다.

(4) 천공작업의 전 공정에 있어서, 드릴모터(ED)의 부하에 알맞는 최적, 최고의 보냄속도 제어가 실현되므로, 천공기의 요동등이 발생함이 없이 최고의 작업능률이 실현된다. 그러므로, 비교적 소형의 드릴모터를사용하여 고부하의, 환언하면 대경의 천공을, 안전하며 고능률로 할 수가 있다.

Claims (16)

1. 교류전원(AC)에 접속된 드릴모터(ED)와 보냄모터(FM)를 갖는 전기드릴과, 전기드릴을 피천공물에 고정한 전자베이스(MG)로된 천공장치의 제어장치체 있어서, 상기 보냄모터(FM)에의 교류전력의 급전 타이밍을 제어하는 스위칭수단(TRC1)과, 상기 드릴모터(ED)의 부하전류를 검출하고, 검출한 부하전류에 대응하는 레벨의 부하신호를 발생하는 검출수단(CT,RSC)과, 상기 교류전원의 전력신호에 동기하고, 상기 교류전원의 주파수의 2배의 주파수의 톱니상파 신호를 발생하는 신호 발생수단(REF3,ZD,Tr6,Tr7,C8)과, 상기 교류전원의 전력신호에 동기하고, 상기 교류전원의 주파수와같은 주파수의 제1펄스를 발생하는 수단(Tr8)과, 상기 톱니상파 신호와 동기하고, 상기 부하신호에 맞추어, 부하신호의 레벨이 작을수록 듀티비가 커지는 제2펄스를 발생하는 제2펄스 발생수단(OP7)과, 제1, 제2펄스의 논리적에 맞추어 상기 스위칭 수단(TRC1)의 스위칭 타이밍을 제어하고, 보냄모터(FM)에 급전되는 교류전력을 제어하는 수단(AND1)을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
2. 제1항에 있어서 상기 제2펄스 발생수단(OP7)은 부하신호의 레벨이 작을수록 1에 가깝고, 레벨이 클수록 0에 가까운 듀티비의 제2펄스를 발생하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2펄스 발생수단(OP7)은 부하신호의 레벨이 작을수록 펄스의 전단의 타이밍이 빠르고, 레벨이 클수록 펄스의 전단의 타이밍이 늦은 제2펄스를 발생하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2펄스 발생수단(OP7)은 부하신호와 톱니상파 신호를 비교하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
5. 교류전원(AC)에 접속되는 드릴모터(ED)와 보냄모터(FM)를 갖는 전기드릴과, 전기드릴을 피 천공물에 고정하는 전자베이스(MG)로된 천공장치의 제어장치에 있어서, 상기 보냄모터(FM)에의 교류전력의 급전 타이밍을 제어하는 스위칭수단(TRC1)과, 상기 드릴모터(ED)의 부하전류를 검출하고, 검출한 부하전류에 맞춘 레벨의 부하신호를 발생하는 검출수단(CT,RSC)과, 상기 교류전원의 전력신호에 동기하고, 상기 교류전원의 주파수의 2배의 주파수의 톱니상파 신호를 발생하는 신호발생수단(REF3,ZD, Tr6, Tr7, C8)과, 상기 교류전원의 전력신호의 제1반파에 동기하고, 상기 교류전원의 주파수와같은 주파수의 제1펄스를 발생하는 수단(Tr8)과, 상기 톱니상파 신호와 동기하고, 상기 부하신호에 맞추어, 부하신호의 레벨이 작을수록 듀티비가 커지는 제2펄스를 발생하는 제2펄스 발생수단(OP7)과, 상기 교류전원의 전력신호의 제2반파에 동기하고, 드릴모터의 기동에서 기간경과에 따라서 듀티비가 커지는 제3펄스를 발생하는 제3펄스발생수단(OP6)과, 제1, 제 3펄스의 논리화를 취하는 논리화수단(OR1)과, 상기 논리화수단(OR1)의 출력과 제2펄스의 논리적에 맞추어 상기 스위칭수단(TRC1)의 스위칭 타이밍을 제어하고, 보냄모터(FM)에 급전되는 교류전력을 제어하는 수단(AND1)을 구비해서 됨을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2펄스 발생수단(OP7)은 부하신호 레벨이 작을수록 1에 가깝고, 레벨이 클수록 0에 가까운 듀티비의 제2펄스를 발생하는 수단을 구비하고, 제3펄스 발생수단(OP6)은 드릴모터의 기동시는 0에 가깝고, 시간이 경과함에 따라 1에 가까와지는 듀티비의 제3펄스를 발생하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제2펄스 발생수단(OP7)은 부하신호의 레벨이 작을수록 펄스의 전단 타이밍에 빠르고, 레벨이 클수록 펄스의 전단의 타이밍이 늦은 제2펄스를 발생하는 수단을 구비하고, 상기 제3펄스 발생수단(OP6)은 드릴모터의 기동시에 가까운 시각일수록 펄스의 전단 타이밍이 빠르고, 기동시에서 시간이 경과할수록 펄스의 전단 타이밍이 늦은 제3펄스를 발생하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2펄스 발생수단(OP7)은 부하신호와 톱니상파 신호를 비교하는 수단을 구비하고, 상기 제3펄스 발생수단(OP6)은 드릴모터의 기동시부터 레벨이 서서히 변화하는 신호와 톱니상파 신호를 비교하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
9. 교류전원(AC)에 접속되는 드릴모터(ED)와 보냄모터(FM)를 갖는 전기드릴과, 전기드릴을 피천공물에 고정하는 전자베이스(MG)로된 천공장치의 제어장치에 있어서, 상기 보냄모터(FM)에의 교류전력의 급전 타이밍을 제어하는 스위칭 수단(TRC1)과, 상기 드릴모터(ED)의 부하저류를 검출하고, 검출한 부하전류에 맞춘 레벨의 부하신호를 발생하는 검출수단(CT,RSC)과, 상기 교류전원의 전원신호에 동기하고, 상기 교류전원의 주파수의 2배의 주파수의 톱니상파 신호를 발생하는 신호발생 수단(REF3, ZD, Tr6, Tr7, C8)과, 상기 교류전원의 전력신호의 제1반파에 동기하고, 상기 교류전원의 주파수와같은 주파수의 제1펄스를 발생하는 제1펄스발생수단(Tr8)과, 상기 교류전원의 전력신호의 파형의 제2반파에 동기하고, 드릴모터(ED)의 기동에서의 시간경과에 따라서 듀티비가 커지는 제3펄스를 발생하는 제3펄스 발생수단(OP6)과, 제1, 제3펄스의 논리적에 맞추어 상기 스위칭 수단(TRC1)의 스위칭 타이밍을 제어하고, 보냄모터(FM)에 급전되는 교류전력을 제어하는 수단(AND1)과, 부하신호의 레벨이 제1소정치(L1) 보다 커지면, 제3펄스 발생수단(OP6)을 제어하여, 제3펄스의 듀티비를 작게하는 수단(Tr5)을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1펄스 발생수단(Tr8)은 부하신호의 레벨이 작을수록 1에 가깝고, 레벨이 클수록 0에 가까운 듀티비의 제1펄스를 발생하는 수단을 구비하고, 제3펄스 발생수단(OP6)은 드릴모터의 기동시는 0에 가깝고, 시간이 경과함에 따라서 1에 가까와지는 듀티비의 제3펄스를 발생하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1펄스 발생수단(Tr8)은 부하신호의 레벨이 작을수록 펄스의 전단의 타이밍이 늦은 제1펄스를 발생하는 수단을 구비하고, 상기 제3펄스 발생수단(OP6)은 드릴모터의 기동시에 가까운 시각일수록 펄스의 전단 타이밍이 빠르고, 기동시에서 시간이 경과할수록 펄스의 전단 타이밍이 늦은 제3펄스를 발생하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1펄스 발생수단(Tr8)은 부하신호와 톱니상파 신호를 비교하는 수단을 구비하고, 상기 제3펄스 발생수단(OP6)은 드릴모터의 기동시에서 레벨이 서서히 변화하는 신호와 톱니상파신호를 비교하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
13. 교류전원(AC)에 접속되는 드릴모터(ED)와 보냄모터(FM)를 갖는 전기드릴과, 전기드릴을 피천공물에 고정하는 전자베이스(MG)로 된 천공장치의 제어장치에 있어서, 상기 보냄모터(FM)에의 교류전럭의 급전 타이밍을 제어하는 스위칭 수단(TRC1)과, 상기 드릴모터(ED)의 부하전류를 검출하고, 검출한 부하전류에 맞춘 레벨의 부하신호를 발생하는 검출수단(CT,RSC)과, 상기 교류전원의 전력신호의 파형의 제1,제2의 각 반파에 동기한 톱니상파 신호를 발생하는 신호발생 수단(REF3,ZD,Tr6,Tr7,C8)과, 상기 교류전원의 전력신호의 파형의 제1반파에 동기하고, 부하신호에 맞추어, 부하신호의 레벨이 작을수록 듀티비가 큰 제2펄스를 발생하는 제2펄스 발생수단(OP7)과, 상기 교류전원의 전력신호의 파형의 제2반파에 동기하고, 드릴모터(ED)의 기동에서의 시간경과에 따라서 듀티비가 커지는 제3펄스를 발생하는 제3펄스 발생수단(OP6)과, 제2, 제3펄스의 논리적에 맞추어 상기 스위칭수단(TRC1)의 스위칭 타이밍을 제어하고, 보냄모터(FM)에 급전되는 교류전력을 제어하는 수단(AND1)과, 부하신호의 레벨이 제1소정치(L1) 보다 커지면, 제3펄스의 듀티비를 작게하는 수단(Tr5)과, 부하신호의 레벨이 제1소정치(L1) 보다 큰 제2소정치(L2) 보다 커지면, 드릴모터(ED), 보냄모터(FM)에의 급전을 차단하는 수단(OP8)을 구비해서된 천공장치의 제어장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 제2펄스 발생수단(OP7)부하신호의 레벨이 작을수록 1에 가깝고, 레벨이 클수록 0에 가까운 듀티비의 제2펄스를 발생하는 수단을 구비하고, 제3펄스 발생수단(OP6)은 드릴모터의 기동시는 0에 가깝고 시간경과에 따라서 1에 가까워지는 듀티비의 제3펄스를 발생하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 제2펄스 발생수단(OP7)은 부하신호의 레벨이 작을수록 펄스의 전단의 타이밍이 빠르고, 레벨이 클수록 펄스의 전단의 타이밍이 낮은 제2펄스를 발생하는 수단을 구비하고, 상기 제3펄스 발생수단(OP6)은 드릴모터의 기동시에 가까운 시각일수록 펄스의 전단의 타이밍이 빠르고, 기동시에서 시간이 경과할수록 펄스의 전단의 타이밍이 늦은 제3펄스를 발생하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 제2펄스 발생수단(OP7)은 부하신호와 톱니상파 신호를 비교하는 수단을 구비하고, 상기 제3펄스 발생수단(OP6)은 드릴모터의 기동시에서 레벨이 서서히 변화하는 신호와 톱니상파신호를 비교하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 천공장치의 제어장치.

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