(57)【要約】  管端部をねじ切り、切断、およびリーマ加工するための装置（１０１）および関連付けられたシステムが説明される。装置（１１０）およびシステムは、ブラシレスＤＣ電気モータ（２８）を利用する。装置（１１０）はまた、オンボード電子装置およびオペレータインターフェース（複数可）も含み、さまざまな作動に関する高度な制御および情報を与える。また、装置を作動させる方法およびさまざまな作業を実施するためのいくつかの異なるモードも説明される。
2013534190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム組立体と、
被加工物を保持し被加工物の中心軸を中心に回転させるように適合された選択的に解放可能なチャック組立体と、
ねじを被加工物内に形成するための選択的に配置可能なダイス組立体と、
フレーム組立体によって支持されたブラシレスＤＣ電気モータであって、チャック組立体と選択可能に係合して動力回転出力をもたらし、それによって被加工物を選択的に回転させる、モータとを備える、動力式ねじ切り装置。
【請求項２】
ブラシレスＤＣ電気モータが、セグメント化された歯付きステータを含む、請求項１に記載のねじ切り装置。
【請求項３】
ブラシレスＤＣ電気モータが、永久磁石ブラシレス電気モータである、請求項１に記載のねじ切り装置。
【請求項４】
ブラシレスＤＣ電気モータが、スイッチドリラクタンス式ブラシレス電気モータである、請求項１に記載のねじ切り装置。
【請求項５】
リーマ加工具組立体をさらに備える、請求項１に記載のねじ切り装置。
【請求項６】
カッタ組立体をさらに備える、請求項１に記載のねじ切り装置。
【請求項７】
フレーム組立体と、
フレーム組立体上で支持されたブラシレスＤＣ電気モータであって、動力回転出力をもたらす、モータと、
フレーム組立体上で支持され、被加工物を保持し被加工物の中心軸を中心に回転させるように適合された選択的に解放可能なチャック組立体と、
ブラシレス電気モータの回転出力からの回転動作をチャック組立体に伝達するための駆動列と、
ねじを被加工物内に形成するための、フレーム組立体上で支持された選択式に配置可能なダイス組立体と、
ねじを被加工物内に形成する間、被加工物の回転およびダイス組立体の位置を制御するための制御装置とを備える、動力式ねじ切り装置。
【請求項８】
ブラシレスＤＣ電気モータが、セグメント化された歯付きステータを含む、請求項７に記載のねじ切り装置。
【請求項９】
ブラシレスＤＣ電気モータが、永久磁石ブラシレス電気モータである、請求項７に記載のねじ切り装置。
【請求項１０】
ブラシレスＤＣ電気モータが、スイッチドリラクタンス式ブラシレス電気モータである、請求項７に記載のねじ切り装置。
【請求項１１】
リーマ加工具組立体をさらに備える、請求項７に記載のねじ切り装置。
【請求項１２】
カッタ組立体をさらに備える、請求項７に記載のねじ切り装置。
【請求項１３】
ねじを被加工物内に形成する方法であって、
被加工物を保持し被加工物の中心軸を中心に回転させるように適合されたチャック組立体内に、被加工物を解放可能に固定することと、
選択的に配置可能なねじ形成ダイスを被加工物と接触させることと、
被加工物をブラシレスＤＣ電気モータを用いて回転させることであって、それにより、被加工物を被加工物の中心軸を中心に回転させた際、ねじ形成ダイスが、被加工物に接触させられ、それによってねじを被加工物内に形成する、回転させることとを含む、方法。
【請求項１４】
動力式ねじ切り装置の作動を監視する方法であって、
ねじ切り装置を、電源にこの装置が電気連通されるように作動させることと、
入来電流を閾値と比較することであって、それにより、入来電流が閾値より小さい場合、方法は保留状態にされ、入来電流が閾値より大きい場合、方法は積分作動に進む、比較することと、
ねじ切り装置によって消費された電流を、ねじ切り装置の作動の少なくとも一部分中の時間の関数として積分し、それによって積分値を生み出すことと、
積分値を、ねじ切り装置の電子記憶装置ユニット内に保存された少なくとも１つのベンチマークまたは保存値と比較することであって、ベンチマークまたは保存値は、切断作業を表す値、リーマ加工作業を表す値、およびねじ切り作業を表す値からなる群から選択される、比較することと、
どのベンチマークまたは保存値が積分値に最も厳密に対応するかを決定することによって、ねじ切り装置によって実施された作業のタイプを特定することとを含む、方法。
【請求項１５】
動力式ねじ切り装置が、特定された作業を実施するためのブラシレスＤＣ電気モータを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
動力式ねじ切り装置の作動を監視するための方法であって、
ねじ切り装置を、電源にこの装置が電気連通されるように作動させることと、
入来電流を第１の閾値と比較することであって、それにより、入来電流が第１の閾値より小さい場合、方法は保留状態にされ、入来電流が第１の閾値より大きい場合、方法はセンサ監視作動に進む、比較することと、
ねじ切り装置の少なくとも１つのセンサ出力を監視することであって、センサは、カッタセンサ、リーマ加工具センサ、およびねじまたはダイスセンサからなる群から選択される、監視することと、
消費された瞬間電流の大きさを第２の閾値と比較することであって、それにより、瞬間電流の大きさが第２の閾値より大きい場合、方法は別の比較作動に進む、比較することと、
少なくとも１つのセンサの出力および瞬間電流を、切断作業を表す値、リーマ加工作業を表す値、およびねじ切り作業を表す値からなる群から選択されたベンチマークまたは保存値の少なくとも１つの組と比較することと、
どのベンチマークまたは保存値が少なくとも１つのセンサの出力および瞬間電流に最も厳密に対応するかを決定することによって、ねじ切り装置によって実施された作業のタイプを特定することとを含む、方法。
【請求項１７】
動力式ねじ切り装置が、特定された作業を実施するためのブラシレスＤＣ電気モータを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
動力式ねじ切り装置を用いて被加工物上にねじ切り作業を実施するための方法であって、
被加工物をねじ切り装置内に固定することと、
所望のねじ切り作業のためのパラメータを取得することと、
目標ねじ長さを決定すること、
ねじ切り作業を可能にする適切な状態であることを確認することと、
被加工物をねじ切り装置内に固定しながら回転させることと、
ねじ切りダイスまたは工具を被加工物に接触させ係合させることと、
ねじ切りダイスまたは工具を被加工物に沿って線形に変位させ、それによってらせん形のねじを形成することと、
ねじ切りダイスまたは工具の線形変位の距離を監視することと、
ねじ切りダイスまたは工具の線形変位の距離を目標ねじ長さと比較することと、
ねじ切りダイスまたは工具の線形変位の距離が目標ねじ長さと等しいまたはこれより大きくなった際に、ねじ切り作業を終了することとを含む、方法。
【請求項１９】
ねじ切り装置が、被加工物を回転させるためにブラシレスＤＣ電気モータを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ブラシレスＤＣ電気モータを含む動力式ねじ切り装置を用いて被加工物上にねじ切り作業を実施するための方法であって、
被加工物をねじ切り装置内に固定することと、
所望のねじ切り作業のためのパラメータを取得することと、
目標ねじ回転を決定することと、
ねじ切り作業を可能にする適切な状態であることを確認することと、
ブラシレスＤＣ電気モータを動かすことにより、被加工物をねじ切り装置内に固定しながら回転させることと、
ねじ切りダイスまたは工具を被加工物に接触させ係合させることと、
ねじ切りダイスまたは工具を被加工物に沿って線形に変位させ、それによってらせん形のねじを形成することと、
ブラシレスＤＣ電気モータの角度変位を監視することと、
ブラシレスＤＣ電気モータの角度変位を目標ねじ回転と比較することと、
ブラシレスＤＣ電気モータの角度変位が、目標ねじ回転と等しいまたはこれより大きくなった際に、ねじ切り作業を終了することとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０１０年８月１６日出願の米国特許仮出願第６１／３７４，０３８号明細書および２０１１年８月１１日出願の米国特許非仮出願第１３／２０７，６１０号明細書からの優先権を主張するものであり、いずれの文献も具体的に参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、被加工物上にさまざまな作業を実施するための動力式装置、特に管端部を切断し、リーマ加工し、ねじ切りするための装置に関する。本発明はまた、被加工物材料を切断し、除去し、および／または形成するための動力式装置にも関する。
【背景技術】
【０００３】
ねじは、多彩な機械的構成要素、配管、および導管上で、構成要素を一緒に係合するために、および／または構成要素間のシール接続をもたらすために使用される。テーパねじおよび非テーパねじまたは「真っすぐな」ねじなどの数多くのねじサイズおよびねじ形状が知られている。各クラスでは、さまざまな異なるねじ形態が開発されており、用途、被加工物のタイプ、現場慣行、およびユーザの好みに応じて使用される。
【０００４】
ねじを管端部上に形成するための装置が、当技術分野でよく知られている。そのような装置は、１つまたは複数のダイスを使用し、ダイスは、管の１つの領域から別の領域に延びるらせん形のねじを形成する。ダイスは、管の軸を中心に周回され、および／またはダイスが管の選択領域と係合されている間に管が回転され、ねじを形成する。
【０００５】
配管システムを組み立てるとき、または特注の配管レイアウトを形成するとき、管の断面は通常、工事または組立て現場において切断されねじ切りされる。その結果、ねじ切りされた管端部を準備するために仕事現場で使用され得る可搬式または準可搬式のねじ切り装置が、開発された。これらの装置の多くは、電気モータによって動力供給され、ねじ切りに一般的に関連付けられる他の作業、たとえば切断およびリーマ加工作業などを実施するための１つまたは複数の補助装置を含む。知られている限り、これらの従来のねじ切り装置は、電力消費量の点で相対的に非効率であり、制御機能の範囲が限定されていた。その結果、従来の知られている装置には、相対的に低い生産性レベルが関連付けられていた。加えて、従来の知られているねじ切り装置は、摩耗しやすい構成要素、すなわちブラシの使用の結果、相対的に低い耐久性を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第２７６８５５０号明細書
【特許文献２】米国特許第２９１６７４９号明細書
【特許文献３】米国特許第１９４７８７４号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｒ．Ｗｅｌｃｈによる、２００９年８月、「Ｔｈｉｎｋ  Ｔｈｅｒｍａｌ  ｔｏ  Ｉｎｃｒｅａｓｅ  Ｍｏｔｏｒ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ｍｏｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｅｓｉｇｎ、３２〜３３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
現在入手可能なねじ切り装置のほとんどは満足のいくものであるが、改良された装置を提供することが望ましい。詳細には、現在知られている装置よりも優れた効率性で作動するねじ切り装置を提供することが有益である。また、生産性の増大を可能にするねじ切り装置を提供することも望ましい。そして、高いレベルの耐久性を有する装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来の知られているシステムに関連付けられた問題および欠点が、管または導管などの被加工物上で１つまたは複数の作業を実施するための本発明の装置、システム、および方法によって対処される。
【００１０】
１つの態様では、本発明は、フレーム組立体と、被加工物を保持し被加工物の中心軸を中心に回転させるように適合された選択的に解放可能なチャック組立体と、ねじを被加工物内に形成するための選択的に配置可能なダイス組立体と、フレーム組立体によって支持されたブラシレスＤＣ電気モータとを備える、動力式ねじ切り装置を提供する。ブラシレスモータは、チャック組立体と選択可能に係合して動力回転出力をもたらし、それによって被加工物を選択的に回転させる。
【００１１】
別の態様では、本発明は、フレーム組立体と、フレーム組立体上で支持され、動力回転出力をもたらすブラシレスＤＣ電気モータと、フレーム組立体上で支持され、被加工物を保持し被加工物の中心軸を中心に回転させるように適合された選択式に解放可能なチャック組立体と、回転動作をブラシレスモータの回転出力からチャック組立体に伝達するための駆動列と、ねじを被加工物内に形成するための、フレーム組立体上で支持された選択的に配置可能なダイス組立体と、被加工物の回転およびダイス組立体の位置を制御するための制御装置とを備える、動力式ねじ切り装置を提供する。
【００１２】
さらに別の態様では、本発明は、ねじを被加工物内に形成する方法を提供する。方法は、被加工物を保持し被加工物の中心軸を中心に回転させるように適合されたチャック組立体内に、被加工物を解放可能に固定することを含む。方法はまた、選択的に配置可能なねじ形成ダイスを被加工物と接触させることも含む。そして、方法は、付加的に、被加工物をブラシレスＤＣ電気モータを用いて回転させることを含む。被加工物が被加工物の中心軸を中心に回転した際、ねじ形成ダイスは、被加工物に接触させられ、それによってねじを被加工物内に形成する。
【００１３】
さらに別の態様では、本発明は、動力式ねじ切り装置の作動を監視するための方法を提供する。方法は、ねじ切り装置を、電源にこの装置が電気連通されるように作動させることを含む。方法はまた、入来電流を閾値と比較することも含み、それにより、入来電流が閾値より小さい場合、方法は保留状態にされ、入来電流が閾値より大きい場合、方法は積分作動に進む。方法は、付加的に、ねじ切り装置によって消費された電流を、ねじ切り装置の作動の少なくとも一部分中の時間の関数として積分し、それによって積分値を生み出すことを含む。方法は、さらに、積分値を、ねじ切り装置の電子記憶装置ユニット内に保存された少なくとも１つのベンチマークまたは保存値と比較することを含み、ベンチマークまたは保存値は、切断作業を表す値、リーマ加工作業を表す値、およびねじ切り作業を表す値からなる群から選択される。そして、方法はまた、どのベンチマークまたは保存値が積分値に最も厳密に対応するかを決定することによって、ねじ切り装置によって実施された作業のタイプを特定することも含む。
【００１４】
さらに別の態様では、本発明は、動力式ねじ切り装置の作動を監視するための方法を提供する。方法は、ねじ切り装置を、電源にこの装置が電気連通されるように作動させることを含む。方法は、付加的に、入来電流を第１の閾値と比較することを含み、それにより、入来電流が第１の閾値より小さい場合、方法は保留状態にされ、入来電流が第１の閾値より大きい場合、方法はセンサ監視作動に進む。方法はまた、ねじ切り装置の少なくとも１つのセンサ出力を監視することも含み、センサは、カッタセンサ、リーマ加工具センサ、およびねじまたはダイスセンサからなる群から選択される。方法は、付加的に、消費された瞬間電流の大きさを第２の閾値と比較するステップを含み、それにより、瞬間電流の大きさが第２の閾値より大きい場合、方法は別の比較作動に進む。方法はまた、少なくとも１つのセンサの出力および瞬間電流を、切断作業を表す値、リーマ加工作業を表す値、およびねじ切り作業を表す値からなる群から選択されたベンチマークまたは保存値の少なくとも１つの組と比較することも含む。そして、方法は、さらに、どのベンチマークまたは保存値が少なくとも１つのセンサの出力および瞬間電流値に最も厳密に対応するかを決定することによって、ねじ切り装置によって実施された作業のタイプを特定することを含む。
【００１５】
別の態様では、本発明は、動力式ねじ切り装置を用いて被加工物上にねじ切り作業を実施するための方法を提供する。方法は、被加工物をねじ切り装置内に固定することと、所望のねじ切り作業のためのパラメータを取得することと、目標ねじ長さを決定すること、ねじ切り作業を可能にする適切な状態であることを確認することとを含む。方法はまた、被加工物をねじ切り装置内に固定しながら回転させることも含む。方法は、付加的に、ねじ切りダイスまたは工具を被加工物に接触させ係合させることを含む。方法はまた、ねじ切りダイスまたは工具を被加工物に沿って線形に変位させ、それによってらせん形のねじを形成することも含む。方法は、さらに、ねじ切りダイスまたは工具の線形変位の距離を監視することを含む。そして、方法は、ねじ切りダイスまたは工具の線形変位の距離を目標ねじ長さと比較することを含む。方法は、さらに、ねじ切りダイスまたは工具の線形変位の距離が目標ねじ長さと等しいまたはこれより大きくなった際にねじ切り作業を終了することを含む。
【００１６】
さらに別の態様では、本発明は、ブラシレスＤＣ電気モータを含む動力式ねじ切り装置を用いて被加工物上にねじ切り作業を実施するための方法を提供する。方法は、被加工物をねじ切り装置内に固定することを含む。方法はまた、所望のねじ切り作業のためのパラメータを取得することも含む。方法は、付加的に、目標ねじ回転を決定することを含む。方法はまた、ねじ切り作業を可能にする適切な状態であることを確認することも含む。方法は、次いで、ブラシレスＤＣ電気モータを作動させることにより、被加工物をねじ切り装置内に固定しながら回転させることを伴う。方法は、ねじ切りダイスまたは工具を被加工物に接触させ係合させることを含む。方法は、ねじ切りダイスまたは工具を被加工物に沿って線形に変位させ、それによってらせん形のねじを形成することを含む。方法はまた、ブラシレスＤＣ電気モータの角度変位を監視することも含む。方法は、付加的に、ブラシレスＤＣ電気モータの角度変位を目標ねじ回転と比較することを含む。そして、方法は、さらに、ブラシレスＤＣ電気モータの角度変位が、目標ねじ回転と等しい、またはこれより大きくなった際にねじ切り作業を終了することを含む。
【００１７】
認識されるように、本発明は他の異なる実施形態を可能にし、そのいくつかの詳細はさまざまな点において改変を行うことができ、そのすべては本発明から逸脱するものではない。したがって、その図面および説明は、例示的であり、制限的ではないとみなされるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による、好ましい実施形態のねじ形成装置の斜視図である。
【図２】図１に表された好ましい実施形態のねじ形成装置の詳細な部分切断図である。
【図３】図１に表された好ましい実施形態のねじ形成装置の別の詳細図である。
【図４】図１に示された好ましい実施形態のねじ形成装置の前部領域の別の詳細図である。
【図５】図１の好ましい実施形態のねじ形成装置の全断面の側面図である。
【図６】好ましい駆動およびギア組立体を示す、図１に表された好ましい実施形態のねじ形成装置の部分断面図である。
【図７】本発明による、好ましい実施形態のねじ形成装置の機能的構成の概略図である。
【図８】本発明による、好ましい実施形態のねじ形成装置の好ましい作動シーケンスを示す流れ図である。
【図９】好ましい実施形態のねじ形成装置の同時の好ましい作動の別の態様を示す流れ図である。
【図１０】好ましい実施形態のねじ形成装置の同時の好ましい作動の別の態様を示す流れ図である。
【図１１】好ましい実施形態のねじ形成装置の同時の好ましい作動のさらに別の態様を示す流れ図である。
【図１２】好ましい実施形態のねじ形成装置の同時の好ましい作動のさらに別の態様を示す流れ図である。
【図１３】好ましい実施形態のねじ形成装置を用いる３つの作業の電流引き込みのさまざまなプロファイルを示す、時間経過による電流のグラフである。
【図１４】好ましい実施形態のねじ形成装置の公称ねじデータ保存に関連する作動態様を示す流れ図である。
【図１５】好ましい実施形態のねじ形成装置の機械診断に関連する別の作動態様を示す流れ図である。
【図１６】時間の関数としての電流またはトルク、ならびに（ｉ）公称状態および（ｉｉ）摩耗した構成要素状態の代表的なプロファイルを示すグラフである。
【図１７】好ましい実施形態のねじ形成装置に関するメニュー作動を示す流れ図である。
【図１８】トルク負荷のある範囲にわたる、汎用モータと比較したブラシレスモータの全体効率を示すグラフである。
【図１９】ねじ切り作業を実施する間の、汎用モータを用いるねじ形成装置と比較した、ブラシレスモータを用いる好ましい実施形態のねじ形成装置によって消費された電力を示すグラフである。
【図２０】整流器を備えたブラシレスモータ、力率補正機能ユニットを有する制御装置を備えたブラシレスモータ、および汎用モータのさまざまな回転速度におけるトルク出力を示すグラフである。
【図２１】内部ファンを備えた開放式モータおよび外部ファンを備えた密閉式モータに関する温度上昇のグラフである。
【図２２】整流器を用いるブラシレスモータの時間経過によるライン電圧および電流のグラフである。
【図２３】力率補正機能を備えた制御装置を用いるブラシレスモータに関するライン電圧のグラフである。
【図２４】ブラシレスモータおよび汎用モータの、トルク電流制限のＲＰＭへの効果を示すグラフである。
【図２５】トルクレベルが増大しながらねじ切り機械構成要素にかけられたときの典型的な応力および偏位を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、さまざまな作業を実施するためのさまざまな装置、システム、および方法を提供する。本発明を理解する目的で、本発明は、ねじ形成装置に関して説明される。しかし、本発明はこれらの特定の実施形態に限定されるものではないことが理解されよう。
【００２０】
本発明のねじ切り装置は、従来の装置に比べて、作動効率および生産性の増大のレベルに大幅な向上をもたらす。本明細書においてより詳細に説明されるように、関連付けられたセンサによって得られた情報を用いてねじ切り、切断、およびリーマ加工の作業の制御を可能にすることにより、ねじ切り装置は、生産性に大幅な改善をもたらす。本発明のねじ切り装置はまた、従来の装置と比較してより優れた耐久性も有する。
【００２１】
本明細書で説明されるように、本発明のねじ切り装置の特定のバージョンは、装置およびその構成要素に対するオペレータの制御の改善を可能にするさまざまな特徴を含む。たとえば、作動の複数のモードが提供され、それにより、電流消費量、サイクル計数、およびセンサフィードバックに関連する１つまたは複数のパラメータが利用されて装置の作動を制御するねじ切り作業が、実施され得る。さらには、装置は、少なくとも部分的には特定のモータの使用による作動上の利益およびユーザ選択された制御により、相対的に高い効率レベルで作動され得る。
【００２２】
ブラシレスモータ
本発明によれば、本明細書において説明されるさまざまな装置およびシステムは、好ましくはブラシレスＤＣ電気モータを利用する。好ましくは、電気モータは、時に当該分野ではＢＬＤＣモータと称されることがあるブラシレス直流（ＤＣ）電気モータである。ブラシレスＤＣ（ＢＬＤＣ）モータは、機械的整流子およびブラシではなく電子整流システムを用いて、直流（ＤＣ）電気によって動力供給される同期電気モータである。
【００２３】
２つのタイプのＢＬＤＣモータが存在する。ステッピングまたはサーボモータのタイプは、ロータ上に複数の極を有することができ、ロータは通常、固定された永久磁石の形態のものである。このタイプは、本明細書では、永久磁石ブラシレスＤＣ電気モータと称される。第２のタイプのＢＬＤＣモータは、リラクタンスモータである。この第２のタイプは、永久磁石を有さなくてもよいが、その代わりに、時間調節された駆動装置によって位置合わせするように引っ張られる突出極を使用する。このタイプは、本明細書では、スイッチドリラクタンス式ブラシレスＤＣ電気モータと称される。
【００２４】
ＢＬＤＣモータでは、電磁石は移動しない。その代わり、ロータまたは永久磁石が回転し、ステータは固定したままである。これにより、いかにして電流を移動する電磁石に伝えるかの問題が取り除かれる。ロータを回転させるために、従来のモータのブラシシステム／整流子組立体は、電子制御装置によって置き換えられる。制御装置は、ブラシ付きＤＣモータで見出されるものに類似する時間調節された配電を実施するが、整流子／ブラシシステムではなくソリッドステート回路を使用する。
【００２５】
ＢＬＤＣモータは、より高い効率性および信頼性、ノイズの低減、より長い耐用年数（ブラシおよび整流子の摩耗がない）、整流子からの電離スパークの排除、より大きな動力、および電磁波妨害（ＥＭＩ）の全体的な低減など、従来のブラシ付きＤＣモータを上回るいくつかの利点を提供する。ロータ上に巻線が存在しないことにより、ＢＬＤＣは小さい求心力にしかさらされず、巻線がハウジングによって支持されているため、これらは誘導によって冷却され得、モータの内側に冷却用の空気流は必要でない。さらにこれは、モータの内部構成要素が、全体的に密閉され、ごみまたは他の異物から保護され得ることを意味する。加えて、ＢＬＤＣモータは、等価のブラシ付きモータと比較してサイズおよび重量が低減される。これは、等価のブラシ付きモータを上回るより高い重量比出力に結び付く。さらには、ＢＬＤＣモータはまた、通常、等価のブラシ付きモータと同じ馬力においてより低速である。したがって、ＢＬＤＣモータは、ブラシ付きモータと比較してより高いＲＰＭ比出力を有する。ＢＬＤＣモータの形状および実装に応じて、別の形では駆動出力の動力回転の特定の速さを達するのに必要である１つまたは複数の駆動ギアを排除することが可能になり得る。
【００２６】
ＢＬＤＣモータに印加され得る最大電力は、特に高く、ほぼ熱によってのみ制限される。理解されるように、熱は磁石を弱体化し得る。特定の磁石は、通常、１００℃より高い温度で消磁する。
【００２７】
加えて、ＢＬＤＣモータは、電気を機械的動力に変換する上で、ブラシ付きＤＣモータよりも効率的であることが多い。この改善は、主として、ブラシによる電気および摩擦の損失がないことによるものである。効率性の向上は、モータの性能曲線の無負荷および低負荷領域において最も大きくなる。高い機械的負荷の下では、ＢＬＤＣモータおよび高品質のブラシ付きモータは、効率性において同等のものである。ＢＬＤＣモータの効率性の向上はまた、少なくとも部分的には、極数の増大によるものでもある。通常、極の数を増大させることにより、ステップ角度が低減され、それによって磁石間の距離が低減される結果となる。したがって、ＢＬＤＣモータを類似のサイズのブラシ付きモータと比較するとき、ＢＬＤＣモータはより優れた効率性を伴って作動する。
【００２８】
ＢＬＤＣモータに使用されるステータ形状の特に好ましいタイプは、セグメント化された積層技術を利用するものである。この技術を使用するモータは、従来のブラシレスモータと比較してエンドターンを大幅に低減することを特徴付け、熱効率を向上させる結果となる。セグメント化された積層ステータ技術に関する詳細は、Ｒ．Ｗｅｌｃｈによる、２００９年８月、「Ｔｈｉｎｋ  Ｔｈｅｒｍａｌ  ｔｏ  Ｉｎｃｒｅａｓｅ  Ｍｏｔｏｒ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ｍｏｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｅｓｉｇｎ、３２〜３３頁の記事に記載されている。この形状を有するステータは、本明細書では「セグメント化された歯付きステータ」と称される。
【００２９】
本明細書で説明される好ましい実施形態は、ブラシレスモータを利用するが、本発明の特定のバージョンでは、従来の電気モータおよびブラシを用いるものが使用されてよいことが理解されよう。すなわち、本発明は、言及されるセンサおよび制御装置がブラシ付き電気モータと併用されるねじ切り装置を含む。
【００３０】
ねじ形成装置
本発明は、被加工物を変更し、特にねじを管端部上に形成し、管を切断し、管端部をリーマ加工するためのシステム、装置、およびさまざまな方法に関する。本明細書で説明されるさまざまな作業を変更および／または実施するためのシステムおよび装置は、好ましくは、ブラシレスモータを使用し、このシステムおよび装置のすべては本明細書でより詳細に説明される。本発明は、管端部のねじ切り、切断、およびのリーマ加工に関して説明されるが、本発明はそのような作業に限定されるものではないことが理解されよう。そうではなく、本発明は、数多くの被加工物上およびさまざまな用途において多彩な作業を実施するのに適用可能であるように企図される。本明細書で説明される好ましい実施形態のねじ切り装置は、単に本発明の実施形態の１つの例にすぎない。
【００３１】
全般的に、本発明は、フレーム組立体と、動力回転出力もたらす電気モータと、被加工物を保持し被加工物の中心軸を中心に回転させるためのチャック組立体と、回転出力からの回転動作をチャック組立体に伝達するための駆動列と、ねじを被加工物内に形成するための選択式に配置可能なダイス組立体とを備える、動力式ねじ切り装置を提供する。動力式ねじ切り装置はまた、好ましくは、ねじを被加工物内に形成する間、被加工物の回転およびダイス組立体の位置を制御し監視するための電子制御装置を備える。
【００３２】
本発明の動力式ねじ切り装置はまた、好ましくは、追加の作業を実施するための１つまたは複数の構成要素または組立体を備える。たとえば、１つまたは複数のねじを形成することに加えて、通常、配管を切断および／またはリーマ加工することもまた、必要になるまたは望ましくなる。したがって、動力式ねじ切り器はまた、切断装置およびリーマ加工装置も備える。
【００３３】
ねじ形成装置の全般的な組立ておよび作動に関する詳細は、たとえば米国特許第２，７６８，５５０号明細書、米国特許第２，９１６，７４９号明細書、米国特許第１，９４７，８７４号明細書で記載されている。
【００３４】
図１は、本発明による好まし実施形態のシステム１００の斜視図である。好ましいシステム１００は、管ねじ切り装置１１０と、フットスイッチコード５８を介して装置１１０と連通するフットスイッチ１０とを備える。フットスイッチ１０は、装置１１０の作動を少なくとも部分的に制御し、主に装置のオン／オフ制御のためのものである。装置１１０は、管または他の被加工物を切断し、リーマ加工し、ねじ切りするためのさまざまな設備を含む。装置１１０は、本明細書でより詳細に説明される数多くの特徴を含み、これもまた本明細書でより詳細に説明されるブラシレスＤＣモータを使用する。
【００３５】
図２は、好ましい実施形態の管ねじ切り装置１１０の内部の詳細図であり、そのさまざまな構成要素および構成を示している。装置１１０は、後部スピンドル軸受３３および前部スピンドル軸受４５によって回転可能に支持された長手方向に延びるスピンドルチューブ３７を備える。後部チャック３１は、好ましくは、装置１１０の後方領域に沿って配設される。後部チャック３１および前方に配設されたチャック顎部５５は、スピンドルチューブ３７内に配設された管または他の被加工物を保持しこれと係合する働きをする。スピンドルチューブ３７は、ねじ切り、切断、および／またはリーマ加工などの１つまたは複数の作業に続いてかけられる管または他の被加工物を受け入れる。
【００３６】
装置１１０はまた、好ましくはブラシレスＤＣモータであるモータ２８も備える。モータ２８は、ギアボックス２６を介して主要駆動ピニオン５０と作動可能に係合される。モータ２８の回転時、動力回転が、主要駆動ピニオン５０においてもたらされる。モータ２８の外部に沿って好ましく配置されるのは、１つまたは複数のヒートシンク（複数可）５９である。理解されるように、ヒートシンク５９は、熱をモータから１つまたは複数の熱放射ファンに伝達することによってモータ２８の冷却を促進する。
【００３７】
さらに図２を参照すると、主要駆動ピニオン５０は、リングギア５３と係合される。リングギア５３は、ハンドホイール５４の近くに位置し、このハンドホイールは好ましくはリングギア５３に隣接してすぐ前方に配設される。リングギア５３はスピンドルチューブ３７と係合される。チャック本体５６は、チャック顎部５５と係合される。ハンドホイール５４は、図５に示されるスピンドルチューブ３７およびチャック本体５６の周りを回転し、それにより、顎部は、スクロール５７を用いて所定位置に径方向に移動され得るようになる（図５を参照）。チャック顎部５５は、スピンドルチューブ３７内に配設された管と係合するように調整される。チャック顎部５５を管の周りに締め付けた際、管は、その長手方向軸を中心におよびスピンドルチューブ３７内で、モータ２８がリングギア５３、したがってチャック本体５６、ハンドホイール５４およびチャック顎部５５を回転させることによって回転される。
【００３８】
図２をさらに参照すると、装置１１０はまた、好ましくは、１つまたは複数のキャリッジレール６６上に全体的に支持された線形に変位可能なキャリッジ６３も備える。キャリッジ６３は、リーマ加工具センサ１１、ダイスセンサ１２、およびカッタセンサ１３を支持するための装着設備を含む。ダイスセンサ１２のほぼ上方に、かつこれと同一平面上に配設されるのは、ダイスヘッド６４である。カッタセンサ１３は、カッタ６７と同一平面である（図３を参照）。リーマ加工具センサ１１は、「下方」位置にあるときのリーマ加工具６５と同一平面上にある。ダイスヘッド６４は、キャリッジ６３上にまたはこれによって支持される。キャリッジ６３が線形移動した際、ダイスヘッド６４もまた線形に変位される。理解されるように、ダイスヘッド６４は、ねじ形成作業中、管または他の被加工物の所望の領域に沿って選択式に配置される。ねじ形成作業中のダイスヘッド６４の主な移動方向は、被加工物の回転軸に平行または少なくともほぼ平行である。したがって、被加工物が回転されるとき、被加工物に沿ったダイスヘッド６４の線形移動により、らせん形のねじの形成が可能になる。
【００３９】
図２を引き続き参照すれば、装置１１０はまた、装置の１つまたは複数の構成要素に対する油圧システムおよび／または潤滑システムも備える。たとえば、油量センサ２２がシステム内に設けられ、油溜め内に配置されてその中の油量を検出する。１つまたは複数の油吸引スクリーン６２が、油ライン６１と連通して設けられる。また、１つまたは複数の油流れライン６１と連通して設けられるのは、装置１１０の構成要素への油流れを選択的に管理する電磁弁６である。たとえば、電磁弁６は、容積式圧送ユニットまたはゲロータ５２への油の流れを管理する。１つまたは複数の温度センサが、油温度に関する情報を与えるために設けられる。
【００４０】
装置１１０は、フレームおよび／または基部４１と、後部カバー３２と、モータ２８を支持し保持するための１つまたは複数のモータ装着ブラケット６０などの関連付けられた支持および密閉部材とを備える。
【００４１】
装置１１０はまた、好ましくは、制御装置と、記憶装置と、多くのセンサと、電子構成要素と、モータ２８の後方領域に沿って通常位置するエンコーダ２５などの関連品とを含む。エンコーダ２５は、ロータの位置および速度フィードバックに関する情報を与える。制御筺体２９は、好ましくは、装置１１０および／またはモータ２８の作動を管理する電子装置および記憶設備を収容する。チャック位置センサ２１が、チャック顎部５５の位置および／または被加工物の存在に関する表示を与えるためにチャック顎部５５に関連付けて設けられ得る。同様に、後部チャックセンサ２０が、後部チャック３１の位置および／または被加工物の存在に関する表示を与えるために後部チャック３１に関連付けて設けられ得る。キャリッジ位置センサ１９が、キャリッジ６３の位置および／または場所に関する情報を与えるために設けられる。
【００４２】
装置１１０はまた、好ましくは装置１１０の前方領域に沿って位置する選択的に配置可能および調整可能なリーマ加工具組立体６５を含むこともできる。理解されるように、キャリッジ６３上に配設されたリーマ加工具組立体６５は、管または導管の開放端部に押し入れられ、キャリッジを移動させることにより、内部から、詳細には開放端部の管面の内縁に沿ってバリ、やすり屑、または他の破片を除去する。詳細には、キャリッジ６３は、キャリッジハンドホイール６９（図３）を回すことによって手動で選択的に配置される。図２を参照することによって理解されるように、リーマ加工具アームは、スピンドルチューブ３７内に配設されたときに管の中心部とリーマ加工具６５を位置合わせするために選択的に上昇または下降され得る。
【００４３】
図３は、装置１１０の別の斜視図であり、装置１１０の外部に沿って見ることができる、または別の形でアクセス可能であるさまざまな構成要素をさらに示している。ダイス解放装置７および関連付けられたダイス解放レバー６８が、ダイスの係合を解放するために設けられる。ダイスヘッド６４（図２を参照）は、下方位置にあり、管の周りに留まり、ダイスが解放された時点で管上を通過することができる。キャリッジホイール６９が設けられ、キャリッジ６３を、１つまたは複数のキャリッジレール６６に沿ってなどに、選択的および手動的に配置する。
【００４４】
装置１１０はまた、管の１つまたは複数の切断作業を実施するための選択的に配置可能および調整可能なカッタ組立体６７を備えることもできる。理解されるように、カッタ組立体６７は、管、導管、または他の被加工物上に１つまたは複数の切断作業を実施するために使用される。通常、切断は、被加工物の回転軸に対して横方向にまたはほぼ横方向に延びる平面内で行われる。
【００４５】
さらに図３を参照すると、装置１１０の外部領域に沿って好ましく位置するのは、回転の順方向または逆方向を制御するための電源スイッチ２である。電源スイッチ２は、装置１１０の作動をインターロックするための機械的および／または電子式の設備を有する鍵の形態になり得る。同様に、１つまたは複数のトグルスイッチ１４が設けられ、このスイッチは、装置１１０の１つまたは複数の構成要素の作動を制御するように構成され得る。
【００４６】
また、装置１１０の外部領域に沿って設けられるのは、キーパッドおよび／または表示モニタ５である。理解されるように、キーパッドおよび表示モニタは、オペレータインターフェースとして働き、１つまたは複数の命令、入力、または作動選択を受け入れる。指示および／またはデータは、キーを介してまたはタッチスクリーンによって入力され得る。表示モニタは、装置１１０、その作動、および／または管端部または他の被加工物を変更することを伴う作動に関連付けられたほぼすべてのパラメータの視覚的指示または情報表示を提供する働きをする。
【００４７】
図４は、さまざまな作業が管または他の被加工物上で実施される装置１１０の領域のさらに別の詳細な斜視図を示している。図４は、いずれも選択的に配置可能なキャリッジ６３上で支持される、（下方位置で示される）好ましいリーマ加工具６５および好ましいダイスヘッド６４のさらなる詳細を明らかにしている。図４で明らかなように、リーマ加工具６５は、全体的に、チャック顎部５５間にクランプ留めされた（図示されない）被加工物の回転の軸と位置合わせされ、またはこの軸と平行になるように向けられる。
【００４８】
図５は、好ましい実施形態の装置１１０の別の図であり、動力をモータ２８からリングギア５３に伝達するための駆動列のさらなる詳細および装置１１０に関連付けられた他の構成要素のさらなる詳細を明らかにしている。モータ２８は、好ましくは、ロータ３６と、中央に配設されたロータ３６の周りを全体的に延びる関連付けられたステータ３５とを有するブラシレスＤＣモータの形態である。モータ温度センサ２７が、好ましくは、温度測定値をオンボード制御装置または監視システムに与えるために設けられる。内部ファンまたは冷却組立体が、モータ２８に関連付けて含まれ得る。任意選択で、また好ましくは、外部モータファン８５が、空気をさまざまなモータ構成要素を通り超すように向け、それらのさらなる冷却をもたらすために設けられて使用される。通常、任意選択の補助ファン８５は、機械の起動または高温状態によって作動または始動される。
【００４９】
図５および図６を参照すると、ロータ３６およびロータシャフト４８は、ロータ段軸受３９および３９ａによって回転可能に支持される。ロータシャフト４８は、回転動力をモータ２８から容積式圧送ポンプまたはゲロータ５２およびロータピニオン４７に伝達する。ロータピニオン４７およびゲロータ５２は同じシャフト上にある。第１の段のヘリカルギア４３は、ロータピニオン４７と噛み合うことによってロータシャフト４８と動作可能に係合される。第１の段のヘリカルギア４３は、第１のギア段の軸受３８によって回転可能に支持される。ギア４３および第２のギア５１は同じシャフト上にある。第２のギア５１は、主要駆動スパーギア４６と噛み合う。主要駆動スパーギア４６は、主要駆動ピニオン５０を介して回転動力をリングギア５３に伝達する。スパーギア４６および主要駆動ピニオン５０は同じシャフト上にある。スパーギア４６および主要駆動ピニオン５０は、主要駆動段軸受４０および４９によって回転可能に支持される。そして、主要駆動ピニオン５０は、リングギア５３と噛み合う。ギアの組立体全体は、好ましくは、ギアケース４４によって密閉される。
【００５０】
さまざまな構成要素が、好ましくは、装置１１０の前方領域に沿って配置される。たとえば、チャック位置センサ２１、チャック顎部５５、チャック本体５６、およびスクロール板５７は、図５に示される通りである。
【００５１】
好ましい実施形態の装置１１０は、相対的に高度なセンサ配置、オペレータ入力、および決定された状態または条件を使用して、幅広い情報を装置のマイクロプロセッサベースの制御システムに与える。以下に記載された表１は、好ましい装置１１０の作動においてすべてまたは少なくとも部分的に使用されるさまざまな好ましい入力のリストである。
【００５２】
【表１】
2013534190.tif 000003
2013534190.tif 000004
図７は、本発明による好ましい実施形態の装置１１０のための好ましい作動上または機能上の構成を概略的に示している。装置１１０は、通常、制御筺体２９内のまたはこれに関連付けられた機能の群、先進制御機能と一般的に称される機能の別の群、および先進通信機能と称される機能の組を含む。ユニットの基本的作動には、先進制御機能および先進通信機能のいずれも必要でないことに留意されよう。本発明は、これらの設備の効率性および耐久性の増大から利益を得る。これらの各々は、以下でより詳細に説明される。
【００５３】
当該分野で知られているような電気ソケットまたはプラグ１および電源スイッチ２は、装置１１０への電力供給を確立する。入来電流が、整流器または力率補正装置に向けられる。制御されたＤＣ電力が、次いで、さまざまなオンボード電気回路、構成要素などに供給される。制御回路は、１つまたは複数の電磁弁６、ダイス解放装置７、および他の構成要素の作動を管理する。適切な電子制御信号が、制御回路によって収集、監視、および／または使用されることが可能であり、これらの信号は、フットスイッチ１０、モータ２８および／またはモータ温度センサ２７、エンコーダ２５、電流センサ２４、ならびに他の構成要素、たとえばキーパッドおよびモニタ５、データ保存用の記憶設備４などからの信号、通信インターフェース８からのオペレータまたは外部信号、１つまたは複数の信号プロセッサからの出力、トグルスイッチ１４からの出力、およびＰＷＭドライバ印刷回路基板構成要素１６からの出力などである。図示されるように、回路基板温度センサ１５が、印刷回路基板ドライバ１６に関連付けて設けられてよい。ＰＷＭドライバ回路基板からの出力は、モータの三相線である（Ａ、Ｂ、およびＣ）。スイッチ１８は、フットスイッチ１０と接続され、制御装置との電気的フットスイッチ信号接続および動力側との追加の接続が存在することを示す。したがって、制御装置がフットスイッチに応答しない場合、相線は開いてモータ回転を停止させる。三相全線は、開かれまたは閉じられる。電流センサ２４は、三相すべてにおける電流を検知する。
【００５４】
通常、センサおよび情報提供または情報生成構成要素に関連する多彩な先進制御機能が、信号処理設備と通信する。たとえば、カッタセンサ１３、ダイスセンサ１２、リーマ加工具センサ１１、キャリッジ位置センサ１９、後部チャックセンサ２０、チャック位置センサ２１、油量センサ２２および加速度計２３のすべては、好ましくは、１つまたは複数の出力を信号処理設備１７に与える。加速度計２３は、装置の転倒の状態、または装置が過剰な傾きで向けられているかを評価するために利用され得る。
【００５５】
多彩な先進通信センサおよび構成要素はまた、好ましくは、通信インターフェース８に情報を与えるために使用される。たとえば、コンピュータ３または他のマイクロプロセッサベースの構成要素が、好ましくは、通信インターフェース８と双方向通信する。同様に、ＧＰＳ（衛星測位システム）受信機７０および送信機７１が、通信インターフェース８との双方向通信のために設けられ構成され得る。インターフェース８は、好ましくは、データ保存設備４からデータを受信し、制御回路９と双方向通信する。
【００５６】
図８は、装置１１０の作動２００の好ましい方法を示している。開始信号を受信した際、初期化確認がなされて、電力が主スイッチ２を介して装置１１０に接続されていることを確認する。この作動は、２０４として表される。次に、作動２０６において、機械は、キーパッド制御装置５または１つまたは複数のトグルスイッチ１４から使用可能にされる。作動２０６は、キーパッド制御装置５、トグルスイッチ１４、および主スイッチ２から適切な信号を受信した際に完了される。１つまたは複数の油センサ２２信号（図２および図７を参照）が監視され、十分な油量が油圧および／または潤滑システム内に存在するかどうか、また好ましくは、油の温度が許容範囲内にあるかを評価する。この評価は２０８として表される。低油量信号が、作動２１０などによって検出された場合、低油量指示器が２１２によって示されるように動かされる。有害な油状態が検出されなかった場合、装置１１０は、オペレータに任意のユーザ設定または他の情報を入力することをプロンプトする。これは、作動２１４として表される。方法２００は、好ましくは、管または被加工物に付与される回転の方向を監視する、またはオペレータから要求する。これは、作動２１６として記される。作動２１６の場合、方向が主スイッチ２によって設定される（図３および図７を参照）。逆方向回転に関しては、装置構成要素は、２１８に示されるように、弁をその逆方向位置に移動させるなどによって適切に構成される。同様に、順方向回転に関しては、弁は、２２０に示されるように、順方向位置に移動される。弁位置の変更は、加圧された油圧流体を装置１１０の他の構成要素に向け、また、これらの装置を選択的に配置し直すこともできる。ポンプの主要機能は、切断液を循環させることであり、動力用の油圧流体を与えることではない。油は、ダイスヘッドを介して圧送されることに留意されよう。
【００５７】
装置１１０のさらなる作動が、作動２２２によって示されるように、フットスイッチ１０を用いて開始される。１つまたは複数のパラメータが、オンボード記憶装置４（図７）から呼び出され、たとえばこれは作動２２４で示される。１つまたは複数の機械構成要素信号が、取得されおよび／または監視され、たとえばこれは作動２２６で表される。これらの信号は、通常、カッタセンサ１３、リーマ加工具センサ１１、ダイスセンサ１２、加速度計２３などからのものである（図２および図７を参照）。２２８によって留意されるように、装置１１０が水平であることを確かめるための確認がなされる。装置が水平でない場合、表示エラーがオペレータインターフェース５、８（図３および図７を参照）に表示され、これは作動２３０によって示される。加えて、２３２に示されるようにダイナミックブレーキがかけられ、２３４に表されるようにさらなる回転または他の作動を停止させる。適正な水平信号が検出された場合、モード選択が２３６でなされる。モード選択は、システム内に保存されたユーザ設定およびユーザ入力された設定２１４、２２４から完了される。これらのモードは、このときユーザによって選択されない。この時点では、１つまたは複数の作動モードは、装置１１０のその後の作動または作動の制御に使用される。たとえば、装置１１０の作動のモード２３８が、全体的な効率性を最適化することを目標にして選択され得る。あるいは、モード２４０によってサイクル時間を最適化する目標が、選択され得る。さらに別のモードは、一定速度を利用することに関することであり、これは２４２として表される。次いでこれらのモードの１つまたは複数が、目標ＲＰＭ設定点に到達するために、電気信号および温度信号に関連付けた信号と併用され、これは作動２４４および２４６に記される。項目２４８および２５０によって全般的に示された１つまたは複数の制御アルゴリズムは、モータ２８の回転速度を管理するために使用される出力相電圧２５２を生み出す。たとえば、知られているＰＩＤ制御ループが、モータ速度を制御するために使用され得る。
【００５８】
モータ２８の作動中、１つまたは複数の作動パラメータまたはセンサが、好ましくは監視され、これは、たとえば項目２５４、２５６、２５８、２６０、および２６２によって示される。詳細には、信号２５４は、モータ２８の電流が、臨界または他の不満足な状態にあるかどうかに関する情報を伝える。信号２５６は、装置１１０内の１つまたは複数の場所の温度が過度に高いかどうかに関する情報を伝える。信号２５８は、フットスイッチ１０および／または装置１１０にオペレータが存在するかを確かめるためにフットスイッチ１０が押されまたは別の形で動かされたかどうかに関する情報を伝える。信号２６０は、装置１１０がさらなる作動を続けるのに十分に使用可能かどうかに関する情報を伝える。作動２６０は、スイッチ２および１４またはキーパッド５から決定される。そして、信号２６２は、装置１１０の水平の傾きまたは向きに関する情報を伝える。１つまたは複数の不具合またはエラー信号が検出された場合、エラーメッセージまたは表示が２６４でなされ、ダイナミックブレーキ２６６がモータ２８にかけられて停止２６８をもたらす。
【００５９】
図８の基本的な作動流れ図に加えて、好ましい実施形態では、１つまたは複数の同時作動または制御シーケンスもまた、装置作動中に実施される。これらの作動は、通常、全体の装置作動と並行して実施される。図９〜図１２、図１３、図１５、および図１６は、これらの好ましい同時作動の各々を詳述している。本明細書により詳細に説明されるように、ねじ切り装置はまた、これもまたねじ切り装置に関連付けて設けられた切断および／またはリーマ加工構成要素のためのさまざまな制御装置および監視設備も提供する。
【００６０】
図９は、サイクル計数または電流消費量を利用した監視のための好ましい方法３００を示す流れ図である。方法は、開始で始められ、フットスイッチ動作信号を受け取り、これは３０４として全体的に示される。好ましくは、これは、ねじ切り装置を、電源にこの装置が電気連通されるように作動させる。方法３００は、入来電流が閾値よりも小さい場合に保留状態に留まり、この状態は作動が開始されない限り起こるものである。この評価は、項目３０６として記される。時間の関数としての電流消費の数値積分が、３０８によって示されるように実施される。瞬間電流が閾値より大きい限り、積分計算は継続する。しかし、瞬間電流値が閾値より小さい場合は積分は停止される。これらの作動は、３１０および３１２として表される。最終の積分電流値が取得された時点で、この値は、３１４によって表されるように出力または表示され得る。さらなる作動または分析が、最終積分値を用いて実施され得る。たとえば、積分値をシステム記憶装置内に保存されたベンチマークまたは保存値と比較することにより、３１６によって示されるように、作業のタイプが決定され得る。この一例は、図１３を併用して本明細書において後半で説明される。好ましくは、入来電流は閾値と比較される。入来電流が閾値より小さい場合、方法は保留状態にされる。入来電流が閾値より大きい場合、方法は積分作動に進む。積分作動は、ねじ切り装置によって消費された電流を、ねじ切り装置の作動の少なくとも一部分中の時間の関数として積分し、それによって積分値を生み出すことを伴う。積分値は、ねじ切り装置の電子記憶装置内に保存された少なくとも１つのベンチマークまたは保存値と比較される。ベンチマークまたは保存値は、好ましくは、切断作業を表す値、リーマ加工作業を表す値、およびねじ切り作業を表す値の１つまたは複数である。ねじ切り装置が実施した、または特定の場合、現在実施している作業のタイプが、どのベンチマークまたは保存値が積分値に最も厳密に対応するかを評価することによって決定され得る。積分値は、好ましくは、３１８で示されるように、１つまたは複数の記憶装置内に保存され、または別の形で保存される。最終積分値に到達したおよび／または停止信号を受け取った際、方法３００はモータのダイナミックブレーキ３２０を開始して停止３２２をもたらす。
【００６１】
図１０は、１つまたは複数のセンサを用いたサイクル計数または監視のための別の好ましい方法４００を示す流れ図である。シーケンスを開始し、たとえば４０４でフットスイッチの動作を表示する信号を受け取った際、電流消費量が監視され、４０６によって示されるように閾値に対して比較される。電流値が閾値より大きくなった時点で、１つまたは複数の特定の工具が使用中であるかどうかの決定がなされる。工具使用の確認が、たとえば４０８によって適切なセンサ（複数可）によってなされた時点で、電流の大きさが４１０で評価される。瞬間電流の引き込みが、たとえば４１２で閾値と比較される。瞬間電流値が閾値より大きい限り、工具使用および最大の電流引き込み４１４に関する情報が出力される。この情報は、４１６で記憶装置内に保存されたベンチマークおよび／または保存値と比較されて、作業の特定のタイプを決定する。好ましくは、入来電流が閾値と比較される。入来電流が閾値より小さい場合、方法は保留状態にされる。入来電流が閾値より大きい場合、方法は比較作動に進む。比較作動は、入来電流を第１の閾値と比較することを伴い、それにより、入来電流が第１の閾値より小さい場合、方法は保留状態にされる。入来電流が閾値より大きい場合、方法はセンサ監視作動に進む。この作動では、ねじ切り装置の少なくとも１つのセンサ出力が監視される。センサは、カッタセンサ、リーマ加工具センサ、および／またはねじまたはダイスセンサになり得る。消費された瞬間電流の大きさが、第２の閾値と比較される。瞬間電流の大きさが第２の閾値より大きい場合、方法は別の比較作動に進む。次に、少なくとも１つのセンサの出力（複数可）およびねじ切り器によって消費された瞬間電流が、切断作業を表す値、リーマ加工作業を表す値、およびねじ切り作業を表す値でよいベンチマークまたは保存値の少なくとも１組と比較される。ねじ切り装置によって実施された作業のタイプは、どのベンチマークまたは保存値が、少なくとも１つのセンサの出力および瞬間電流値に最も厳密に対応するかを決定することによって特定される。ここでも、この一例が、図１３を併用して本明細書で説明される。サイクルデータおよび他のパラメータが、好ましくは４１８でオンボード記憶装置内に保存される。作動が完了した際、モータのダイナミックブレーキが４２０で開始されて、停止４２２をもたらす。
【００６２】
通常、電流積分および電流の大きさは、瞬間電流が、たとえば図１３に表されるように閾値を超えている限り、図９および図１０で表された作動において監視され、それによって何らかのタイプの作業が実施されていることが示される。電流が閾値以下に下がると、積分値または最大電流は、ベンチマークと比較される。
【００６３】
図１１は、本発明による好ましい装置１１０を用いて管端部上にねじ切り作業を実施するための好ましい実施形態の方法５００の流れ図である。管を装置内に固定し、開始信号を受けて方法５００を開始した際、方法は、使用されるねじ形態などのねじ切り作業のためのパラメータ５０４を取得する。そのような情報は、好ましくはオンボード記憶装置４内に保存される（図７）。この情報はまた、オペレータによってまたは別の供給源から入力されてもよい。方法５００は、１つまたは複数信号をフットスイッチ１０から検出した際に使用可能になりまたは別の形で進められ、これは作動５０６として示される。次に、作動５０８を介してチャック直径を検知した際、次いで目標ねじ長さが５１０で決定される。ダイスヘッドが適切に配置されていることを作動５１２によって、また、電流レベルが所定の閾値を超えていることを作動５１４において確かめる確認がなされる。適切な状態が確かめられると、ねじ切り作業が行われていることが知られる。これらの条件５１２および５１４のいずれも満たされない場合、方法５００は、オペレータの介入が行われるまで停止される、および／または一時停止モードにされる。条件５１２および５１４が満足された場合、ねじ切り作業が進行中であるときに、キャリッジ位置の測定５１６が行われる。理解されるように、ねじ切りダイスまたは工具は、管が回転されるときに管または被加工物に接触され、これと係合される。好ましくはキャリッジ上で支持されるねじ切りダイスまたは工具は、回転する管に沿って線形に変位され、それによってらせん形のねじを形成する。ねじ切り作業中、キャリッジの進行は、初期測定値に対して定期的に確認され比較される。これらの動作は、５１８および５２０として示される。ねじ切りは、キャリッジの進行が、作動５１０から事前に決定された目標ねじ長さと等しくなるまで続く。そのような状態に到達した際、ねじ切り作業は終了し、作動５２２で示されるように、ダイスは管から解放される（図３に示されるダイス開放装置７によって解放される）。関連するパラメータ、データ、およびねじ切り作業に関連付けられた他の情報が、作動５２４によって示されるように、装置上のオンボード記憶装置４（図７）内に保存される。ダイナミックブレーク手順５２６が、モータ上で開始され、それによって停止５２８をもたらすことができる。
【００６４】
図１２は、本発明による好ましい実施形態の装置１１０を用いて管または他の被加工物上でねじ切り作業を実施するための別の好ましい実施形態の方法６００を示している。好ましい方法６００は、キャリッジ６３の線形変位に対するモータ２８の角度変位を分析することによってねじ切り作業の進行を監視すること以外は、先に説明された方法５００と同様である。作動６０４、６０６、６０８、６１２、６１４、６２２、６２４、６２６、および６２８は、通常、図１１に関連付けて記された先に説明された作動５０４、５０６、５０８、５１２、５１４、５２２、５２４、５２６、および５２８に対応する。詳細には、モータシャフト（またはこれと係合状態にある任意の対応する回転構成要素）上の１つまたは複数のエンコーダ２５（図５および図７）の位置が監視され、累積回転を決定する。この合計が、６１０でねじパラメータによって決定された目標の合計回転数と比較される。回転の現在の合計が、ねじ切り作業を完了するのに必要な目標合計より少ない限り、装置によるねじ形成が続く。監視された回転数が、ねじ切りの目標にされる回転数と等しくなった（または超えた）時点で、方法６００は終了に向けて進む。この決定は、作動６１６、６１８、および６２０において全般的に示される。
【００６５】
図１３は、装置を用いる３つの異なる作業の電流消費量特性を示すグラフである。詳細には、切断、リーマ加工、およびねじ切り作業の電流引き込みが、表される。図１３で明らかなように、各作業は、グラフ上に記された特定の形状またはプロファイルによって特徴付けられ得る。これらの形状またはプロファイルは、それぞれの作業の「特徴的性質」の役割を果たす。したがって、ソフトウエアアルゴリズムが、電流引き込みプロファイルを分析することによって特定の作業を特定するために容易に使用され得ることが理解されよう。さらには、１つまたは複数の「理想的な」電流引き込みプロファイルが、保存されることが可能であり、次いでこのプロファイルに対して、現在の電流引き込みプロファイルが比較されて、作業の進行および状態に関するリアルタイムの表示を提供する。
【００６６】
図１４は、公称ねじデータの保存のための好ましい作動７００を示す流れ図である。通常、開始信号または装置１１０の作動を示す他の信号を受信した後、装置１１０、新しいダイス、カッタ、油、および好ましい設定に関係するパラメータなどの、一揃えのオペレータのプロンプトまたは情報が、オペレータによって要求されおよび／または入力される。これらは、作動（複数可）７０４として集合的に表される。次に、オペレータは管サイズ、ねじ形態、材料などのパラメータに関する情報をプロンプトされおよび／または入力する。これらは、集合的に作動７０６と称される。次に、図９の方法３００または図１０の方法４００を併用して先に説明されたものなどのサイクル計数方法が実施され、これは、７０８によって全般的に参照される。次に、作動７１０において、１つまたは複数の出力、すなわち３１４または４１４（図９または図１０を参照）が、対応する設定と共にシステム記憶装置内に保存される。作動の停止が７１２として示されている。方法７００の結果は、先に留意されたベンチマークを生み出すことである。
【００６７】
図１５は、装置診断を提供するための好ましい作動８００を示す流れ図である。開始信号を受け取った際、ユーザは、管サイズ、ねじ形態、材料などのパラメータを入力する。これらは、集合的に作動８０２と称される。次に、サイクル計数選択８０４および図９の方法３００を併用して先に説明されたものなどの方法または図１０の方法４００が実施され、これは、８０６によって全体的に参照される。作動８０８、８１０、（方法３００または４００のどれが使用されるかに応じて）３１４または４１４では、オンボード記憶装置からの公称出力が、８０６の出力と比較され、差異値を決定する。これは、８１０として全体的に示される。８１２で示されるように、この差異値が閾値より小さい場合、作動は、８１６によって示されるように停止される。また、差異値が閾値より大きい場合、ユーザまたは他の装置に対して診断情報が表示され、または別の形で伝えられ、これは８１４で全体的に示される。そのような診断情報の例は、それだけに限定されないが、ユーザにダイス、カッタおよび／またはリーマ加工具の摩耗に関して警告することを含む。診断はまた、特定のサイクルの節目に到達したときにユーザ警告を持っていることだけで達成されてもよい。たとえば、方法３００または４００が２、０００サイクルを数えたとき、ユーザ警告が発せられてよい。
【００６８】
図１６は、時間経過による電流またはトルクレベルをグラフで示している。公称電流またはトルクのプロファイルが、装置の記憶装置内に保存される。作動中、電流またはトルクが、そのような公称プロファイル（複数可）と比較され得る。図１６は、装置が摩耗した構成要素を利用するときの電流またはトルクの例を示している。理解されるように、摩耗した構成要素は、通常、電流消費量または所要のトルクを増大させる。
【００６９】
図１７は、制御スキーム９００を可能にする好ましい作動および装置を示す流れ図である。開始または他の起動信号を受け取り、集合的に９０４として称された、主スイッチによる電力接続を確認した際、ユーザはパスワードの入力に対してプロンプトされる。カウンタもまた９０６において初期化される。作動９０８において、ユーザは自身のパスワードを入力する。次いで、入力されたパスワードの確認が、９１０でなされる。入力されたパスワードが正しいパスワードと合致しない場合、エラーが９１２で表示され、サイクルカウンタが、増分的に増大され、装置がロックされるまたは別の形で使用不能になる前に許容される最大数の試みを表す数と比較される。最大数３の試みが、方法９００において項目９１４および９１６によって示されているが、ほぼあらゆる数の試みが選択され得ることが理解されよう。最大数の不成功のパスワードの試みが行われた場合、装置は９１８でロックされ、１つまたは複数の停止信号９２０が発せられる。
【００７０】
正しいまたは認証されたパスワードがユーザによって入力された場合、選択メニューが、９２２でユーザに提供される。そのようなメニューからの１つの可能な選択は、装置の電源をオフにすることであり、これは９２４として示される。この場合、停止または他の中断シーケンスが、９２８によって全体的に表されるように開始される。たとえば、図８に表される方法２００が実施される正常または通常の作動が、ユーザによって選択された場合、そのような作動の完了後、停止９２８が９２６によって発せられる。ユーザが９３０で仕事データを選択した場合、ユーザは、管直径、壁厚、管材料、ダイス、油などのさまざまなデータを表示させるまたは入力することができる。これらは、９３２および９３４によって全体的に参照される。特定の仕事データが、好ましくは、非揮発性システム記憶装置４（図７を参照）内に作動９３６において保存される。ユーザが９３８で仕事現場データを選択した場合、ユーザは、仕事現場に関係する９４２で集合的に示された、名称、場所、工事情報などのさまざまなデータを作動９４０において表示させるまたは入力することができる。この情報は、好ましくは、非揮発性システム記憶装置４（図７を参照）内に、作動９３６において保存される。履歴または診断が、９４４などによって選択された場合、ユーザは、さまざまなパラメータを９４６で選択し、これらのパラメータは次いで、９４８で表示される。表示させることが可能にされ、仕事データ、仕事現場データ、および履歴／診断情報の任意のもの間で選択的に表示させることが可能にされる。パラメータの選択時、ユーザは続いて、９４６によって他のまたは追加のパラメータを選択してよく、または決定９５０に示されるように方法９００を終了してもよい。次いで、方法９００は、９２２の選択メニューに戻され、先に表示されまたは入力されたデータは、９３６によりシステム記憶装置内に保存される。
【００７１】
本発明が、先に説明された方法、作動、シーケンス、または制御構成のいずれにも限定されないことが理解されよう。その代わり、本発明は、多彩な変形形態、および代替の方法、作動などを含む。たとえば、本発明は、切断、リーマ加工、およびねじ切り作業用の動力式装置に関連して説明されてきたが、本発明はまた、ロール溝切り、切断溝切り、面取り、管および導管の曲げおよび他の作業を実施するための動力式装置も対象とされる。全般的に、本発明は、被加工物の端部の切断、リーマ加工、ねじ切りなどの被加工物上で通常実施される多彩な作業に有用であるように企図される。加えて、本発明は、ロール溝切り、切断溝切り、および面取りなどの他の被加工物作業で有用になることが予想される。たとえば、本発明は、さまざまな装置に実装され、好ましい実施形態の装置と併用して本明細書において説明されたように送りねじカッタを用いた切断などのさまざまな切断作業を実施することができる。本発明はまた、単一点サランカッタまたはプラスチックまたはプラスチックライニングの管を切断するように適合された他のカッタを用いて切断を実施する実施形態においても使用され得る。本発明はまた、円形の管用鋸を用いて切断を実施する実施形態においても使用され得る。これらの切断用途では、動力式回転駆動装置は、管または被加工物のみを回転させる。動力式回転駆動装置は、切断動力の供給源ではない。留意されるように、本発明は、多彩なねじ切り作業を実施する装置に実装され得る。たとえば、本発明は、本明細書において説明された好ましい実施形態の装置のように汎用ダイスヘッドを備えたねじ切り装置に実装され得る。本発明はまた、ラチェット式ダイスヘッドを用い、名称ＲＩＤＧＩＤ（Ｒ）手動式ラチェットねじ切り器としてＲｉｄｇｅ  Ｔｏｏｌから入手可能なモデル１１Ｒおよび１２Ｒによって例示されるものなどの固定式ねじ切り工具を用いるねじ切り用途においても使用され得る。本発明はまた、機械の能力を超えた直径を有する被加工物にねじ切りするためにねじ切り機械をギア式ねじ切り器に接続するための駆動シャフトなどの関連する補助装置を含む、名称ＲＩＤＧＩＤ（Ｒ）手動式後退ねじ切りとしてＲｉｄｇｅ  Ｔｏｏｌから入手可能なモデル６５Ｒ、１４１、および１６１によって例示されるような後退ダイスヘッドを有するねじ切り器と共にも使用され得る。これらの補助装置は、名称ＲＩＤＧＩＤ（Ｒ）ギア式ねじ切り補助装置としてＲｉｄｇｅ  Ｔｏｏｌから入手可能なそのような構成要素によって例示される。留意されるように、本発明はまた、名称ＲＩＤＧＩＤ（Ｒ）ロール溝切り器としてＲｉｄｇｅ  Ｔｏｏｌから入手可能なモデル９１６、９１８、および９２０によって例示されるような専用のねじ切り機械のロール溝切り器を用いた溝切りなどの溝切り用途にも使用され得る。加えて、本発明はまた、名称ＲＩＤＧＩＤ（Ｒ）コンビロール溝切り器としてＲｉｄｇｅ  Ｔｏｏｌから入手可能なモデル９７５によって例示されるものなどの、設置されたまたは固定された管に使用され得る組み合わせ溝切り器を用いる溝切りにも使用され得る。そして、本発明は、名称ＲＩＤＧＩＤ（Ｒ）切断溝ダイスヘッドとしてＲｉｄｇｅ  Ｔｏｏｌから入手可能なモデル７２５などの切断溝切り器を用いるねじ切り機械によって例示されるものなどの溝切り作業において使用され得る。さらには、留意されるように、本発明はまた、先に言及された７２５ダイスヘッドに関して説明されたと同様に、面取りダイスを用いることなどによる面取り作業においても使用され得る。本発明はまた、研磨ホイールまたはベルトを備えた研磨機または他の工具を併用する面取り作業にも使用され得る。これらの企図された用途の多くの場合、ねじ切り機械は、管を回転させる手段としてのみ使用される。
【００７２】
本発明は、動力式ねじ切り作業を実施するためのさまざまなシステム、装置、および関連する方法を提供する。いくつかの特に好ましいシステムおよび装置は、以下の１つまたは複数に関連する特徴を含む：改善されたエネルギー効率、改善された生産性、改善された耐久性、作動中のノイズの低減、制御されたブレーキ作用の改善、システムおよび／または装置の突入電流スパイクの低減、過負荷保護の改善、さまざまな低電力および低電圧制御の使用、入力電圧の範囲の増大、重量の低減、ねじ切り工具の摩耗評価の改善、油特性の評価に関連する改善、ねじ長さおよび／またはサイズの制御の改善、機械摩耗の評価に関連する改善、ならびに他のシステムおよび／または装置とのインターフェースの改善。
【００７３】
特定の実施形態では、これらの特徴の特定の組み合わせを有するシステムおよび／または装置を提供することが好ましくなり得る。したがって、３つのさらなる好ましい実施形態のねじ切りシステムおよび／または装置が説明され、その各々は特定の特徴および特徴の組み合わせを有する。これらの３つの好ましい実施形態が説明されるが、本発明は、これらの実施形態のいずれにも限定されないことが理解されよう。そうではなく、本発明は、１つまたは複数の特徴および／または特徴の異なる組み合わせを有する他の実施形態の幅広い取り合わせを含む。
【００７４】
好ましいバージョン
好ましい実施形態のねじ切り装置は、以下の特徴の１つまたは複数を含む。
【００７５】
Ａ．エネルギー効率
知られている限り、従来のねじ切り装置は、電力消費量に関して相対的に非効率であった。本発明のねじ切り装置は、従来の装置と比較して作動効率および生産性の増大のレベルに大幅な向上をもたらす。さらには、好ましい実施形態のシステムおよび／または装置は、少なくとも部分的には、特定のモータの使用からの作動上の利益およびユーザ選択された制御により、相対的に高い効率レベルで作動され得る。ＢＬＤＣモータは、より高い効率性など、従来のブラシ付きＤＣモータを上回るいくつかの利点を提供する。加えて、ＢＬＤＣモータは、電気を機械的動力に変換する上で、ブラシ付きＤＣモータよりも効率的であることが多い。この改善は、主として、ブラシによる電気および摩擦の損失がないことによるものである。効率性の向上は、モータの性能曲線の無負荷および低負荷領域において最も大きくなる。高い機械的負荷の下では、ＢＬＤＣモータおよび高品質のブラシ付きモータは、効率性において同等のものである。ＢＬＤＣモータの効率性の向上はまた、少なくとも部分的には、極数の増大によるものでもある。通常、極の数を増大させることにより、ステップ角度が低減され、それによって磁石間の距離が低減される結果となる。したがって、ＢＬＤＣモータを類似のサイズのブラシ付きモータと比較するとき、ＢＬＤＣモータはより優れた効率性を伴って作動する。
【００７６】
ＢＬＤＣモータに使用されるステータ形状の特に好ましいタイプは、セグメント化された積層技術を利用するものである。この技術を使用するモータは、従来のブラシレスモータと比較してエンドターンを大幅に低減することを特徴付け、熱効率を向上させる結果となる。セグメント化された積層ステータ技術に関する詳細は、Ｒ．Ｗｅｌｃｈによる、２００９年８月、「Ｔｈｉｎｋ  Ｔｈｅｒｍａｌ  ｔｏ  Ｉｎｃｒｅａｓｅ  Ｍｏｔｏｒ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ｍｏｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｅｓｉｇｎ、３２〜３３頁の記事に記載されている。この形状を有するステータは、本明細書では「セグメント化された歯付きステータ」と称される。
【００７７】
本発明の特定の実施形態では、ＢＬＤＣモータの使用により、装置内のギア段の合計数を低減させることが可能になる。各々のギアメッシュは、駆動列または動力列内に摩擦を付与し、それによって装置の効率性に有害な効果を与える。装置内のギア段の合計数を低減することにより、効率性の増大が達成される。
【００７８】
Ｂ．生産性
従来の知られているねじ切り装置は、そのような装置に設けられた制御機能の範囲に限定されていた。その結果、従来の知られている装置には、相対的に低い生産性レベルが関連付けられていた。
【００７９】
本明細書で説明されるように、関連付けられたセンサによって得られた情報を用いたねじ切り、切断、およびリーマ加工作業の特異的な制御を実現することにより、好ましい実施形態のねじ切り装置は、生産性において改善をもたらす。
【００８０】
本明細書で説明されるように、好ましい実施形態のねじ切り装置は、装置およびその構成要素に対するオペレータの制御の改善を可能にするさまざまな特徴を含む。たとえば、複数のモードの作動が提供され、それにより、電流消費量、サイクル計数、およびセンサフィートバックに関連する１つまたは複数のパラメータが利用されて装置の作動を制御するねじ切り作業が、実施され得る。
【００８１】
たとえば、図８を参照すれば、装置１１０の作動のモード２３８は、全体効率を最適化することを目標にして選択され得る。あるいは、モード２４０によってサイクル時間を最適化する目標が、選択され得る。さらに別のモードは、２４２として表される、一定速度を利用することに関係し得る。次いでこれらのモードの１つまたは複数は、目標ＲＰＭ設定点に到達するために、電気および温度の信号に関連付けられた信号と併用され、これは作動２４４および２４６に記される。
【００８２】
さらには、本明細書で説明されるように、好ましい実施形態のねじ切り装置は、ＢＬＤＣモータを備える。ＢＬＤＣモータは、たとえばより大きい動力レベルなど、従来のブラシ付きＤＣモータを上回るいくつかの利点を提供する。ＢＬＤＣモータに印加され得る最大電力は、特に高く、ほぼ熱によってのみ制限される。
【００８３】
いくつかの要因に基づき、当該好ましいバージョンにおけるＢＬＤＣモータに関連付けられた生産性の増大は、主として、本明細書で説明される他の好ましい実施形態のようにセンサおよび制御装置に関連しない。
【００８４】
特定のモータ構成の場合、最も効率的なモードの作動は、ＢＬＤＣモータを最大出力で作動させることである。
【００８５】
好ましい実施形態のシステムおよび／または装置は、ＢＬＤＣモータの作動を管理する制御システムを備える。１つの特に好ましい態様では、制御システムは、力率補正（ＰＦＣ）機能またはユニットを含む。制御システムの力率補正（ＰＦＣ）機能は、能動的に、ＰＷＭドライバＰＣＢまで電圧を上げる。トルクが増大するとき、モータへの電圧は、整流器構成と比較してより高いレベルに維持される。電圧が高くなるほど、モータＲＰＭは大きくなる結果となる。したがって、等価の作動のサイクル時間が短縮される。
【００８６】
Ｃ．耐久性
理解されるように、高いレベルの耐久性を有するねじ形成装置を提供することが望ましい。好ましい実施形態のシステムおよび／またはねじ切り装置はまた、従来の装置と比較してより優れた耐久性も有する。
【００８７】
改善された耐久性は、以下の特徴の１つまたは複数に起因すると考えられる：ロータ上の巻線がないことにより、ＢＬＤＣモータは小さい救心力にしかさらされない。改善された耐久性はまた、モータ内のブラシの使用を回避することにも起因する。
【００８８】
加えて、従来の知られているねじ装置は、たとえばモータ内のブラシを摩耗させやすい構成要素を使用した結果、相対的に低い耐久性を有していた。
【００８９】
ＢＬＤＣモータは、より高い効率性および信頼性、ならびにブラシおよび整流子の摩耗がないことによる長い耐用年数などの、従来のブラシ付きＤＣモータを上回るいくつかの利点を提供する。
【００９０】
改善された耐久性はまた、ＢＬＤＣモータを利用することによる低減された作動速度（ＲＰＭ）および／またはギア段にも起因し得る。
【００９１】
さらには、ＢＬＤＣモータはまた、通常、等価のブラシ付きモータと同じ馬力においてより低速で作動する。したがって、ＢＬＤＣモータは、ブラシ付きモータと比較してより高いＲＰＭ比出力を有する。ＢＬＤＣモータの構成および実装に応じて、別の形では駆動出力の動力回転の特定の速さを達するのに必要である１つまたは複数の駆動ギアを排除することが可能になり得る。
【００９２】
改善された耐久性はまた、モータを密閉することにも起因する。詳細には、好ましい実施形態のシステムおよび／または装置に関連付けられたさらに別の利点は、外部物質がモータ環境内に入り込むことを排除することによる耐久性の改善に関する。たとえば、ＢＬＤＣモータ内の巻線がハウジングによって支持されているため、これらは誘導によって冷却され得、それによってモータの内側に冷却用の空気流は必要でない。さらにこれは、モータの内部構成要素が、全体的に密閉され、ごみまたは他の異物から保護され得ることを意味する。これは特に、金属チップが装置の作動から生成されるため、ねじ切り機械にとっては懸念事項となる。
【００９３】
しかし、内部ファンまたは冷却組立体は、好ましい実施形態のねじ形成装置において使用されるときにＢＬＤＣモータに関連付けて含まれ得ることが理解されよう。任意選択でおよび好ましくは、たとえば図５のファン８５などの外部モータファンが、空気をさまざまなモータ構成要素を通り越すように向け、それらのさらなる冷却をもたらすために設けられて使用され得る。
【００９４】
改善された耐久性はまた、モータがブラシレスモータであるために、炭粉がブラシによって生成されないことにも起因する。炭素粒子は、機械内に分散され、ねじ切り装置の他の領域および表面を汚染する恐れがある。
【００９５】
改善された耐久性はまた、オゾン発生の大幅な低減にも起因する。ＢＬＤＣモータは、整流子からの電離スパークの排除など、従来のブラシ付きＤＣモータを上回るいくつかの利点を提供する。
【００９６】
改善された耐久性はまた、電気ノイズの低減にも起因する。ＢＬＤＣモータは、電磁波妨害（ＥＭＩ）の低減など、従来のブラシ付きＤＣモータを上回るいくつかの利点を提供する。電気ノイズの低減はまた、入来電流を整流器および力率補正装置に向けることにも起因し得る。
【００９７】
Ｄ．ノイズの低減
ＢＬＤＣモータは、音響ノイズの低減など、従来のブラシ付きＤＣモータを上回るいくつかの利点を提供する。理解されるように、長期の期間高いレベルの音響ノイズにさらされることは有害になり得る。ＢＬＤＣモータは通常、作動中、匹敵するブラシ付きモータよりも低い音響レベルを有する。
【００９８】
Ｅ．制御されたブレーキ
加えて、好ましい実施形態のシステムおよび／または装置はまた、制御されたブレーキ作用のための設備も含む。たとえば、図８を参照すると、ダイナミックブレーキが、２３２で示されるところでかけられ、２３４で示されるようにさらなる回転または他の作動を停止させる。１つまたは複数の不具合またはエラー信号が検出された場合、エラーメッセージまたは表示が２６４でなされ、ダイナミックブレーキ２６６がモータ２８にかけられて停止２６８をもたらす。
【００９９】
Ｆ．ソフト起動
好ましい実施形態のねじ切りシステムおよび／または装置はまた、ソフト起動設備も含む。ソフト起動設備は、駆動パルス幅変調（ＰＷＭ）能力を用いてＢＬＤＣモータへの電源を徐々に増大させる。好ましくは、ソフト起動はモータを動かすために使用される。加えて、ＰＷＭ能力はまた、好ましいシステムおよび／または装置を停止させるためにも使用され得る。最も好ましくは、ＰＷＭ能力はダイナミックブレーキを開始する。
【０１００】
Ｇ．過負荷の保護
好ましい実施形態のシステムおよび／または装置はまた、過負荷の保護特徴も含む。過負荷の保護は、電流過負荷の保護および熱的過負荷の保護を提供することができる。これらの代表的な例は以下の通りである。
【０１０１】
１．電流過負荷の保護
好ましい電流過負荷設備が図８に示されている。詳細には、信号２５４が、モータ２８の電流（図２を参照）が臨界または他の不満足な状態にあるかどうかに関する情報を伝える。電流過負荷は、そのような装置が、高いトルク状態、モータの基本データまたは公称データに基づいたモータ故障、および他の状態を診断するために利用され得るため、望ましくなり得る。
【０１０２】
２．熱過負荷の保護
モータ温度センサ２７（図７）を使用することによる好ましい熱過負荷設備が、図８に２５６として表される。モータ温度センサ２７が、好ましくは、オンボード制御装置または監視システムに対する温度測定のために設けられる。内部ファンまたは冷却組立体が、モータ２８に関連付けて含まれ得る。任意選択でおよび好ましくは、たとえば図５のファン８５などの外部モータファンが、空気をさまざまなモータ構成要素を通り越すように向け、それらのさらなる冷却をもたらすために使用され得る。通常、任意選択の補助ファン８５が、機械の起動または高温状態によって作動または始動される。図８の信号２５６は、装置１１０内の１つまたは複数の場所における温度が過度に高いかどうかに関する情報を伝える。図示されるように、図７の回路基板温度センサ１５が、印刷回路基板ドライバ１６に関連付けて設けられてよい。
【０１０３】
Ｈ．汎用電源
好ましい実施形態のシステムおよび／または装置はまた、世界中のあらゆる共通源からの電力に対応する設備も含む。通常、電源は、約２５Ｈｚから約６０Ｈｚの周波数で、約１００ボルトから約２４０Ｖの電圧範囲を有する。入来電力は、力率補正のために電源（整流器）によって使用される。特定のバージョンでは、入来電圧または他の電源特性を、好ましくは好ましい実施形態のねじ切り装置上に搭載される非揮発性記憶装置に記録することが望ましくなり得る。
【０１０４】
Ｉ．重量の低減
好ましい実施形態のねじ切りシステムおよび／または装置の別の特徴は、機器の相対的な低重量である。これは、部分的には、ＢＬＤＣモータが、等価のブラシ付きモータと比較して低減されたサイズおよび重量を有するということによるものである。これは、等価のブラシ付きモータを上回るより高い重量比出力に結び付く。
【０１０５】
さらなる好ましいバージョン
別の好ましい実施形態のねじ切り装置は、以下の特徴の１つまたは複数を含む。特定の特徴は、先に説明された好ましいバージョンの特徴に類似し得るが、通常、この好ましいバージョンの特徴は、異なる構成要素および／または技術を用いてもたらされるまたは実施される。
【０１０６】
Ａ．エネルギー効率
留意されるように、ＢＬＤＣモータは、さまざまな民間供給者から入手可能である。セグメント化された積層または「セグメント化された歯付きステータ」を備えた１０極ブラシレスモータ試作品を用いて、ＢＬＤＣモータのエネルギー効率に関する評価が行われた。Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓから入手可能な三相ＳＰ２２０１サーボモータドライブを備えた、名称ＲＩＤＧＩＤ（Ｒ）としてＲｉｄｇｅ  Ｔｏｏｌから入手可能な３００  Ｃｏｍｐａｃｔ管およびボルトねじ切り機械内に取り付けられたモータを用いてデータが収集された。これは、トルクに対するエネルギー効率を決定するためのダイナモメータデータおよびねじ切りサイクルに基づいてエネルギー節約を測定するためのねじ切りデータを含んでいた。
【０１０７】
１つの試験において、ダイナモメータデータは、ピーク効率における約２５％の上昇が、試作品のＢＬＤＣモータを使用することに起因することを実証した。三相制御装置が予備試験のために使用されたが、単一相制御装置が、ユニットの商業的バージョンには好ましい。ピーク効率における５％の低減が、その変更に起因することが推測される。したがって、収集されたデータは、ピーク効率における約２０％の増大が生じることを示している。この点に関して図１８を参照されたい。ＢＬＤＣモータは、すべてのトルク値において、対応する汎用モータと比較して大幅に高い効率を有した。
【０１０８】
ねじ切りデータは、ねじ切り作業のエネルギー節約が、ピーク効率における差異より大きかったことを実証した。これは、切断、リーマ加工、およびねじ切り作業の曲線下の領域を考えることによって最適に図示されている。１つの試験では、サイクル当たりに使用されるエネルギーの低減が４３．２％であったことが見出された。ここでも、この値は、３相制御装置が使用されたものと考えた場合の近似値であった。図１９を参照されたい。汎用モータと比較して大幅に少ない電力が、ＢＬＤＣモータによって必要とされた。
【０１０９】
ねじ切り機器は、可変の負荷用途であるため、モータおよび変速装置を単一の一定の負荷またはトルクに合わせて設計することは不可能である。その結果、機械は全時間においてピーク効率で作動することはできない。ピーク効率を下回る作動において、ＢＬＤＣ技術は、エネルギー節約をもたらすことに特に適している。
【０１１０】
Ｂ．生産性
初期評価からのデータを利用して、単一相の試作品制御装置が開発された。モータの性能が、機械の外で、整流器および力率補正（ＰＦＣ）ＤＣバス（各々の違いは以下で説明される）を用いて試験された。データに基づき、ピークの機械効率における約２０％の増大の向上が予想される。向上された効率は、図２０を参照することによって理解され得る。
【０１１１】
詳細には、１つの試験が、ＰＦＣで駆動されたＢＬＤＣモータが、汎用モータおよび整流器で駆動されたＢＬＤＣモータより、生産性の点において性能が優れていることを示した。先に述べられたように、制御システムの力率補正（ＰＦＣ）機能は、電圧を能動的にモータまで上げ、トルクが増大するときに速度を維持することを可能にする。図２０に示される単一相試作品からのデータは、その差異を示している。
【０１１２】
改善された生産性に関連付けられた先に説明された利点のすべては、当該好ましい実施形態によって示される。
【０１１３】
Ｃ．耐久性
先に留意されたように、改善された耐久性は、ＲＰＭの低減およびギア段がより低いことに起因する。
【０１１４】
当該好ましい実施形態のねじ切り機器の場合、１０極モータの自由回転速度は、これと取り換えた汎用モータと比較して３．７５倍低減された。これは、従来の３００ねじ切り装置の第１の中間段のギア比にほぼ等しい。したがって、特定のＢＬＤＣモータを好ましい実施形態のねじ切り装置で利用する際、別の形では必要とされる１つまたは複数のギアまたは段が排除され得ることが可能であり、特定の用途ではそのように適する。そのような構成要素（複数可）の排除により、その結果となる装置の耐久性が促進され、重量の低減、コスト低下、および作動効率の改善などのさらなる利点がもたらされ得る。
【０１１５】
改善された耐久性はまた、モータを破片から密閉することにも起因し得る。これは、外部ヒートシンクおよびファン構成を用いた熱上昇試験によって確認された。この構成は、優良な結果を生み出しており、好ましい実施形態での使用に好ましい。図２１を参照すると、ヒートシンクおよび外部ファンを備えた密閉モータは、内部ファンを備えた開放型モータと比較して、作動中の温度上昇が小さかった。
【０１１６】
改善された耐久性はまた、炭粉の低減にも起因し得る。汎用モータのブラシからの炭粉は、モータ内の絶縁システム（絶縁耐力）の故障の要因となるものである。その結果、炭粉の蓄積は、電気モータの寿命を有害的に短縮する恐れがある。
【０１１７】
Ｄ．ノイズの低減
試作品機械を使用して、汎用およびＢＬＤＣモータを備えたねじ形成装置のノイズレベルが比較された。１つの試験では、ノイズレベルは、平均８５  ｄＢＡから７０  ｄＢＡに低減された。これは、ＢＬＤＣモータを用いる好ましい実施形態のねじ切り器による音響ノイズの大幅な低減を実証するものである。
【０１１８】
Ｅ．制御されたブレーキ
１０極ＢＬＤＣモータを用いる好ましい実施形態のねじ形成装置の試験中、装置を停止させるのに必要とされる時間が、モータのコギングトルクだけで大きく低減されたことが観察された。永久ロータ磁石と静止ステータとの相互作用により、装置をほぼ直ちに停止させるのに十分な抵抗が生み出された。汎用および誘導モータは、永久磁石を使用しないため、この特性を有さない。
【０１１９】
好ましい実施形態のねじ形成システムおよび／または装置では、停止時間のさらなる大幅な短縮が、ダイナミックブレーキによってなされることは不可能であると考えられる。しかし、好ましい実施形態の構成要素およびその慣性、ならびに停止を受けた機械の慣性が、電力を生み出すために、すなわちモータを発電機として利用するために利用され得ることが企図される。
【０１２０】
Ｆ．ソフト起動
本明細書で説明されたソフト起動特徴により、好ましい実施形態のねじ切り装置が、突入電流スパイクを引き起こすことなく自由速度まで加速することが可能になる。モータ巻線のピーク負荷を低減することに加えて、ソフト起動特徴は、電流スパイクの起因となる電圧降下を低減する。汎用または誘導モータの電流スパイクは、局所的な電力供給を中断させる電圧変動を引き起こし得る。したがって、これは、ＢＬＤＣモータを利用する上での別のさらなる利点である。
【０１２１】
ソフト起動特徴は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて汎用モータに付加され得る。しかし、本明細書で説明されるように、正常使用中、ＢＬＤＣモータはＰＷＭを使用して作動する。したがって、ソフト起動特徴を好ましい実施形態のねじ切り装置に適用することは、ソフトウエア設計上の問題であり、追加のハードウエアの能力を必要とはしない。
【０１２２】
Ｇ．過負荷の保護
図７および図８を参照すると、過負荷の保護に関連するさまざまな機能が、ドライバ印刷回路基板（ＰＣＢ）によって提供される。
【０１２３】
Ｈ．低電圧制御装置
好ましい実施形態のシステムおよび／または装置はまた、好ましくは、１つまたは複数の低電圧制御装置を含む。たとえば、図７を参照すると、スイッチ１８が、フットスイッチ１０と関連付けて使用される。スイッチ１８は、フットスイッチ１０に接続され、制御装置との電気的フットスイッチ信号の接続および動力側との追加の接続が存在することを示す。したがって、制御装置がフットスイッチに応答しない場合、相線が開いてモータ回転を停止させる。三相全線は、開かれまたは閉じられる。
【０１２４】
当該実施形態では、ＢＬＤＣモータは、ＰＷＭによってモータ駆動印刷回路基板（ＰＣＢ）から制御される。ＢＬＤＣねじ切り機械のシステム構成では、制御装置がモータ自体の電気負荷を担持する必要はない。その代わり、制御装置は、制御回路上のデジタル入力および出力と通信するために、たとえば０〜５ＶＤＣを担持する。このため、スイッチおよび制御装置はより小さくより軽量の構造を有する結果となる。
【０１２５】
図７は、フットスイッチのための電気的および信号の接続を示している。電気接続は冗長的であり、このさらなる好ましい構成では排除され得る。
【０１２６】
Ｉ．汎用電源
あらゆる共通周波数が、好ましい実施形態のねじ切り装置に動力供給するために使用され得るが、これは、力率補正（ＰＦＣ）装置がライン入力をＤＣバスに変換するためである。ＰＦＣは、バス電圧（４００Ｖ）を９０ＶＡＣラインに下げて維持することができる。約４００Ｖのバス電圧は、一般的に、高い効率性を維持するために使用される。
【０１２７】
好ましい実施形態のユニットのための好ましいライン電圧の範囲は、市場で入手可能なＰＦＣおよび電源の作動に基づき、約９０〜約２４０ＶＡＣ、１相、５０〜６０Ｈｚである。ＢＬＤＣドライバは、ＤＣバスのみを必要とするため、異なる相、周波数、および電圧のさまざまな供給源が使用され得る。
【０１２８】
変換されたＡＣライン源の代わりに電池などのＤＣ源を使用するＢＬＤＣモータの幅広い用途が存在する。通常、これらの構成は、より低い電圧定格、たとえば４８Ｖを備えたモータを使用する。このような構成では、整流器またはＰＦＣは必要とされない。その代わりに、電源は、ドライバＰＣＢに直接接続される。好ましい実施形態のねじ切り機械は、ＤＣ電圧用に設計されたモータを用いてＤＣ電源を使用して作動するように構成され得る。ブラシ付きモータと比較されたＢＬＤＣ技術の利点（効率性、耐久性、および生産性）は、依然として示される。誘導モータは、駆動電子装置がＡＣ波形を生み出すために使用されない限り、ＤＣ源と共に使用され得ない。
【０１２９】
Ｊ．重量の低減
先に言及された１０極モータに基づき、ＢＬＤＣモータのサイズおよび重量が、ねじ切り用途のための特定の誘導および汎用モータと比較された。これらの測定値の比較が、表２として以下に記載される。
【０１３０】
【表２】
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Ｋ．制限されたトルク設計
ＢＬＤＣモータでは、通常Ａｍｐｓ−ｒｍｓで表示されるモータへの相電流は、トルク出力（ｉｎ−ｌｂ）に正比例する。その結果、モータの最大トルクは、制御ソフトウエアにおいて電流を制限することによって設定され得る。このシステムでは、電流フィードバックが、電流センサを通じて制御装置に与えられる。好ましい実施形態のねじ形成装置に電流過負荷の保護が設けられる場合、このハードウエアはすでに所定位置にある。この特徴をブラシ付きモータを備えた装置に実装するには、電流検知能力を備えた制御装置が、システムに加えられる必要がある。これは、コストおよびその結果となるシステムの複雑性を増大させる。
【０１３１】
電流制限されたモータを備えた機械の作動の予測が、図２４に示される。従来の３００  Ｃｏｍｐａｃｔ装置において使用されるような汎用モータと比較すると、ストールトルクが大きく低減される。しかし、トルク能力は、たとえばねじ切り、リーマ加工、切断、および溝切りなどの機械に通常関連付けられる作業の要求事項をはるかに上回る。
【０１３２】
ねじ切り機械の設計は、構成要素の負荷に関して最悪の場合を考慮しなければならない。したがって、ねじ切り作業の負荷ではなくストール状態が考慮されなければならない。有限要素解析（ＦＥＡ）は、機械構成要素をそれにかけられる最大負荷に耐えるように設計するために使用される技術の一例である。図２５は、システムにかかるトルク負荷と機械構成要素内の機械的応力および偏位との間の代表的な関係を示している。トルクを制限することにより、機械構成要素のサイズおよび重量は、その結果生じるより低いレベルの機械的応力および偏位によって低減され得る。
【０１３３】
Ｌ．電気ノイズ
システムからのブラシスパーク作用を除去することにより、モータによって生み出される電磁波妨害（ＥＭＩ）が低減され得る。しかし、変化の効果は、整流器または力率補正（ＰＦＣ）装置の作動によって決まる。
【０１３４】
整流器およびＰＦＣは、制御装置およびドライバのためのＤＣ源を生み出す２つの明らかに異なる方法であることに留意されたい。ＰＦＣを備えたシステムは、好ましい実施形態のねじ切り装置での使用に好ましいものである。
【０１３５】
整流器は、それほどＥＭＩを生み出さない。しかし、整流器は、ライン入力上に害のある高調波を生み出す。これは図２２に示される。加えて、モータは、通常、整流器内での電圧降下により、低電圧および高トルクにおいて速度を維持することは不可能である。
【０１３６】
ＰＦＣ設備は、図２３に示されるようにシステムの高調波を補正し、電圧を上げるが、そのような設備はまたＥＭＩも生み出す。ブラシ付きモータと同様に、フィルタリングが必要とされる。したがって、ＰＦＣを備えたユニットは好ましい構成であるけれども、ＰＦＣを備えたユニットに関してＥＭＩにおける大きな利益は存在しない。
【０１３７】
さらなる好ましいバージョン
本発明はまた、さらなる好ましい実施形態のねじ切りシステムおよび装置も提供し、これらのシステムおよび装置は、ねじ切り工具の摩耗、油特性、キャビテーションの発生、ねじの長さおよびサイズ、機械の摩耗ならびにさまざまなインターフェースを検出し評価するための設備などのさらなる機能特徴を含む。
【０１３８】
Ａ．ねじ切り工具の摩耗
電流引き込みを監視しおよび／または分析することは、進行中の作業、たとえばねじ切り、切断、またはリーマ加工を決定するために使用され得る。この特徴では、揮発性記憶装置が、時間経過による電流を追跡し、作業の「特徴的性質」を認識するために使用される。その結果、すなわち作業のタイプが非揮発性記憶装置内に記録される。作業はまた、カッタ、リーマ加工具、およびダイスヘッドセンサからの追加の情報に基づいても決定され得るが、これは必要とされない。これらの設備は、ユーザがすべての設定を所定位置に有した時点で、基本となるねじの現在情報を記録するために使用され得る。これらの設備はまた、高いトルク状態（ねじ切り工具の摩耗）またはモータの基本データまたは公称データに基づいたモータの故障を診断するためにも利用され得る。
【０１３９】
先に説明された図１４は、公称ねじデータを保存する一例を示す流れ図である。
【０１４０】
先に説明された図１５は、装置診断を実現する一例を示す流れ図である。
【０１４１】
先に説明された図１６は、時間経過による電流またはトルクレベルを監視することをグラフで示している。公称電流またはトルクのプロファイルは、装置の記憶装置内に保存される。
【０１４２】
Ｂ．油センサ
１．低油量遮断（油制御）
図７に表された油センサ２２としての１つまたは複数の油センサは、十分な油量が油圧および／または潤滑システム内に存在するかどうかを評価するために監視される信号を与える。低油量の信号が、図８の作動２１０などによって検出された場合、低油量指示器が、この図において２１２によって示されたように動かされる。
【０１４３】
油量センサの状態または状況に応じて、油を付加または変更する警告が発せられ得る。装置１１０はまた、装置の１つまたは複数の構成要素に対する油圧システムおよび／または潤滑システムも備える。たとえば、油量センサ２２はシステム内に設けられ、油溜め内に配置されてその中の油量を検出する。
【０１４４】
２．油温度
たとえば、図２を参照すると、装置１１０はまた、装置の１つまたは複数の構成要素に設けるための油圧システムおよび／または潤滑システムも備える。１つまたは複数の温度センサが、油温度に関する情報を与えるために設けられる。
【０１４５】
３．キャビテーション／方向
好ましい実施形態のねじ切り器の逆回転に関しては、装置の構成要素は、図８の２１８で示されるような逆方向位置に１つまたは複数の弁を移動させるなどによって適切に構成される。同様に、順方向の回転に関しては、１つまたは複数の弁が、図８の２２０に示されるようにその順方向位置に移動される。弁位置の変更は、加圧された油圧流体を装置の他の構成要素に向け、また、これらの構成要素を選択的に配置し直すこともできる。ポンプの主要機能は、切断液を循環させることであり、動力用の油圧流体を与えることではない。油は、ダイスヘッドを介して圧送されることに留意されよう。
【０１４６】
好ましい実施形態の装置はまた、装置の１つまたは複数の構成要素に対する油圧システムおよび／または潤滑システムも備える。また、１つまたは複数の油流れラインと連通して設けられるのは、装置の構成要素への油流れを選択的に管理する図７の弁６などの電磁弁である。たとえば、電磁弁６は、図５に表されるように容積式圧送ユニットまたはゲロータ５２への油の流れを管理する。
【０１４７】
制御回路は、１つまたは複数の電磁弁、ダイス解放装置、および他の構成要素の作動を管理する。
【０１４８】
４．油の寿命
油の残りの耐用年数に関して、油の全体的状態を検出するために使用され得るセンサは存在しない。
【０１４９】
しかし、油の状態を決定するための入力値およびハードウエアは、好ましい実施形態のねじ形成システムおよび装置内の所定位置にすでにある。油温度、サイクル計数、電流消費、および／または時間経過による油量の変化に基づき、油溜め内の油の状態を決定するためにアルゴリズムが使用され得ることが企図される。
【０１５０】
Ｃ．ねじの長さおよびサイズ
キャリッジ位置は、レールに対するキャリッジの移動を追跡することによって監視され得る。キャリッジ位置は次いで、ねじ長さを決定し、たとえばＢＳＰＴ、ＮＰＴ、ＵＮＣなどの、送りに基づいたねじのタイプを特定するために利用され得る。キャリッジ位置はまた、ダイス解放機構を始動させ、適正なねじ長さが切断されることを確実にするために使用され得る。ダイス解放装置および関連付けられたダイス解放レバーは、ダイスの係合を解除するために設けられる。
【０１５１】
モータ速度は、ねじ長さの決定に使用される、知られているギア比からスピンドル速度を算出することによって決定され得る。
【０１５２】
先に説明された図１１は、キャリッジ位置が監視される本発明による好ましい装置１１０を用いて、管端部上にねじ切り作業を実施するための好ましい実施形態の方法５００の流れ図である。
【０１５３】
先に説明された図１２は、モータ回転およびねじ長さが監視される本発明による好ましい実施形態の装置１１０を用いて、管または他の被加工物上にねじ切り作業を実施するための別の好ましい実施形態の方法６００を示している。
【０１５４】
Ｄ．機械の摩耗（サイクル計数ソフトウエアロジック）
この特徴では、複数の作動モードが提供され、それにより、サイクル計数に関連する１つまたは複数のパラメータが監視されるねじ切り作業が、実施され得る。
【０１５５】
電流は、ユーザに対して、たとえば１０００回のねじ切りサイクルなどの予防保全の節目を警告するために使用され得る。
【０１５６】
先に説明された図９は、電流消費量を利用するサイクル計数のための好ましい方法３００を示す流れ図である。
【０１５７】
先に説明された図１０は、１つまたは複数のセンサを使用するサイクル計数のための別の好ましい実施形態４００を示す流れ図である。
【０１５８】
先に説明された図１３は、装置を用いた３つの異なる作業のための電流消費量の特性を示すグラフである。詳細には、切断、リーマ加工、およびねじ切り作業のための電流引き込みが、表される。図１３で明らかなように、各作業は、グラフ上に記された特定の形状またはプロファイルによって特徴付けられ得る。これらの形状またはプロファイルは、それぞれの作業の「特徴的性質」の役割を果たす。したがって、ソフトウエアアルゴリズムは、電流引き込みプロファイルを分析することによって特定の作業を特定するために容易に使用され得ることが理解されよう。さらには、１つまたは複数の「理想的な」電流引き込みプロファイルが、保存されることが可能であり、次いでこのプロファイルに対して、現在の電流引き込みプロファイルが比較されて、作業の進行および状態に関するリアルタイムの表示を提供する。
【０１５９】
Ｅ．インターフェース
好ましい実施形態のねじ形成システムおよび／または装置は、キーパッドおよび表示モニタなどの１つまたは複数のインターフェース構成要素を備える。理解されるように、キーパッドおよび表示モニタは、オペレータインターフェースとして働き、１つまたは複数の命令、入力、または作動選択を受け入れる。指示および／またはデータは、キーを介してまたはタッチスクリーンによって入力され得る。表示モニタは、装置、その作動、および／または管端部または他の被加工物を変更することを伴う作動に関連付けられたほぼすべてのパラメータの視覚的指示または情報表示を提供する働きをする。
【０１６０】
代替のインターフェースが、さまざまな試作品用に開発されており、これは、通常、実施形態のいくつかではキーパッドよりも好ましい。代替のインターフェースは、先に説明されたようなキーパッドではなく、プッシュボタンおよびスイッチを含む。しかしいずれの構成も使用され得る。
【０１６１】
インターフェースは、「順方向／オフ／逆方向」スイッチ２が、図３で説明され示されたところに位置する。「順方向／オフ／逆方向」スイッチは、好ましくは、インターフェース組立体内に組み込まれる。
【０１６２】
その他
本発明の装置、システム、および方法は、非常に幅広く多様な範囲の用途に適用可能であることが理解されよう。たとえば、本発明はまた、任意の数の油圧または空気圧式工具および装置に使用され得る油圧または空気式動力パックに動力供給することに使用または用途を見出すことが予想される。加えて、本発明はまた、圧縮および／またはクリンプ継手または他の機械構成要素またはハードウエア用のユニットに動力供給することに使用を見出すことも予想される。さらには、本発明はまた、管のねじ立てまたは内部ねじ切り用途において使用を見出すことも予想される。
【０１６３】
本発明はまた、アルゴリズム用のおよび／または操作情報を装置に与える通信設備をさらに備えるさまざまな装置も含む。数多くのインターロックが、作動アルゴリズムを更新し、および／またはデータ、指示、またはシステム文書を与えるための装置へのソフトウエアダウンロードを可能にするために設けられ得る。たとえば、指示テキスト、写真、および／または音声による説明を助けるビデオが、装置によって提供され得る。スピーカおよび／またはヘッドホンジャックが、可聴情報を伝達するために装置に設けられ得る。操作説明書が、複数の言語で電子形式で装置上に保存され得る。そのような情報は、装置上の１つまたは複数の表示出力上で表示され得る。不具合状態が検出された場合に管理者または他の個人に警告する設備が、実装されてよい。
【０１６４】
追加のセンサが、装置内およびフットスイッチまたは他のユーザ操作式制御装置などの関連する構成要素上に含まれ得る。また、動作センサまたは他のオペレータ検知システムが、本発明のさまざまな装置と併用され得ることも企図される。装置の不完全な作動を防止し、または装置の作動を電源に適するように改変するために、投入電力の評価がなされ得る。キーカードまたは他の特定手段が使用され得る。
【０１６５】
多くの他の利点が、疑いなく、この技術の将来的な用途および開発から明らかになる。
【０１６６】
本明細書で言及されたすべての特許、公開された出願、および記事は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【０１６７】
本明細書において説明された１つの実施形態の１つまたは複数の特徴または構成要素が、別の実施形態の１つまたは複数の他の特徴または構成要素と組み合わされ得ることが理解されよう。したがって、本発明は、本明細書において説明された実施形態の構成要素または特徴のあらゆるすべての組み合わせを含む。
【０１６８】
本明細書の上記で説明されたように、本発明は、従来タイプの装置に関連付けられた多くの問題を解決する。しかし、本発明の性質を説明するために本明細書において説明され図示された構成要素の詳細、材料、および構成におけるさまざまな変更が、付属の特許請求の範囲に表されるような本発明の原理および範囲から逸脱することなく、当業者によって加えられてよいことが理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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2013534190.tif 000032
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