JP2004001178A - バッテリー駆動型液圧工具 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーの寿命を最適化し、より迅速な工具ストロークを提供するバッテリー駆動型液圧工具を提供したい。
【解決手段】バッテリー駆動型液圧工具は、フレーム１２と；フレームに結合されたバッテリー２０と；フレームに結合されバッテリーによって駆動されるのに適したモータ１８と；および、歯車減少変速機によってモータに結合された液圧ポンプ１６と；を備えている。モータと歯車減少変速機とは、約１０：１から約１５：１の歯車減少を提供するのに適した歯車減少変速機と、少なくとも約６０００ｐｓｉ以上の圧力を出力するのに適した液圧ポンプとを有し、少なくとも約１６０ｏｚ−ｉｎのトルクを出力するのに適している。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリー駆動型（ｂａｔｔｅｒｙ　ｐｏｗｅｒｅｄ）液圧工具に関し、特に、バッテリーの寿命を最適化し、より迅速な工具ストロークを提供する工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気的コネクタをクリンプ（ｃｒｉｍｐ）するためのバッテリー駆動型液圧工具を開示しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。従来の工業標準バッテリー駆動型液圧クリンプ工具は、代表的には、公称電圧（ｎｏｍｉｎａｌ　ｖｏｌｔａｇｅ）１２ボルトのＤＣまたは１４．４ボルトのＤＣで操作する。
【特許文献１】
米国特許第５、６５７、４１７号明細書
【特許文献２】
米国特許第５、９７９、２１５号明細書
【特許文献３】
米国特許第６、０７５、３４１号明細書
【特許文献４】
米国特許第６、２７６、６２７号明細書
【特許文献５】
米国特許第６、３０４、０５８号明細書
【特許文献６】
米国特許第６、２３７、６９８号明細書
【特許文献７】
米国特許第５、１３０、７００号明細書
【特許文献８】
米国特許第５、３０９、７５１号明細書
【特許文献９】
米国特許第５、７１１、０７８号明細書
【特許文献１０】
米国特許第６、１３８、３４６号明細書
【特許文献１１】
米国特許第６、３０９、１５１号明細書。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の工具よりも短い時間でクリンプを達成できるバッテリー駆動型液圧クリンプ工具に対する要望がある。従来の工具よりも１回のバッテリー充電当たりにつきより多くのクリンプを達成できるバッテリー駆動型液圧クリンプ工具に対する要望もまたある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様によれば、バッテリー駆動型液圧工具は、フレームと；フレームに結合されたバッテリーと；フレームに結合されバッテリーによって駆動されるのに適したモータと；および歯車減少変速機によってモータに結合された液圧ポンプとを備えて提供される。モータと歯車減少変速機とは、約１０：１から約１５：１の間の歯車減少を提供するのに適した歯車減少変速機と、少なくとも約６０００ｐｓｉ（１平方インチ当たりのポンド）の圧力を出力するのに適した液圧ポンプとを有し、少なくとも約１６０ｏｚ−ｉｎ（オンス−インチ）のトルクを出力するのに適している。
【０００５】
本発明の他の態様によれば、バッテリー駆動型液圧工具は、液圧流体導管を有するフレームと；フレームに結合されたバッテリーと；フレームに結合されバッテリーによって駆動されるのに適したモータと；および歯車減少変速機によってモータに結合され、また、液圧流体導管に結合された液圧ポンプとを備えて提供される。液圧ポンプは少なくとも約０．２９インチよりも小さい直径を有するポンプピストンを備えている。液圧ポンプは液圧流体導管において少なくとも６０００ｐｓｉを発生でき、モータと歯車減少変速機とは少なくとも１６０ｏｚ−ｉｎのトルクを発生するのに適している。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、バッテリー駆動型液圧工具は、フレームと；フレームに移動可能に結合されたラム（ｒａｍ）と；フレームに結合されたバッテリーと；フレームに結合され、バッテリーによって駆動されるのに適したモータと；歯車減少変速機によってモータに連結された液圧駆動システムとを備えて提供される。液圧駆動システムは、ラムをフレーム上で移動するのに適している。バッテリーは、少なくとも１６ボルトの電圧を有している。モータと歯車減少変速機とは、２５秒以下においてフレーム上でラムを１．３インチ（ｉｎ）以上移動し、液圧駆動システムにおいて少なくとも約６０００ｐｓｉの圧力を生成することができる。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、バッテリー駆動型液圧工具は、フレームと；フレームに結合されたバッテリーと；フレームに結合され、バッテリーによって駆動されるのに適したモータと；モータによって駆動されるようにモータに結合された液圧ポンプと；および、所定のアンペア数（ａｍｐｅｒａｇｅ）以上の電流ドロー（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｒａｗ）からモータを保護するためのシステムと；を備えて提供される。バッテリーは少なくとも１６ボルトの電圧を有する。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、バッテリー駆動型液圧工具は、液圧流体導管システムを形成するフレームと；フレームに結合されたバッテリーと；フレームに結合され、モータと液圧流体導管システムに結合された液圧ポンプとを備えた駆動システムと；液圧流体導管システムに結合された液圧ポペットバルブと；および、ポペットバルブが開成した場合モータへの電気の電流低下を感知するのに適していて、また、モータを所定期間再作動するのに適した制御装置と；を備えて提供される。
【０００９】
本発明の１つの方法によれば、電気的コネクタをクリンプするための移動可能なラムを有するハンドヘルド型（ｈａｎｄ　ｈｅｌｄ）のバッテリー駆動型液圧工具を操作する方法は、少なくとも１６ボルトの電圧を有するバッテリーによって駆動されるモータの駆動軸を少なくとも１５，０００ｒｐｍ（１分間当たりの回転数）で回転するステップと；少なくとも０．００５ｆｔ／秒の速度で工具のラムを前進するためにモータによって工具の液圧ポンプを駆動するステップと；および液圧ポンプから少なくとも６０００ｐｓｉの工具の液圧を生成するステップと；を備えて提供される。
【００１０】
本発明の他の方法によれば、電気的コネクタをクリンプするための移動可能なラムを有するハンドヘルド型のバッテリー駆動型液圧工具を構成する方法は、モータを選択するステップと；モータと操作可能な所定の電圧を有するバッテリーを選択するステップと；所望の最大液圧システム操作圧力を選択するステップと；工具のモータと液圧ポンプとの間の歯車減少変速機用の歯車減少比を決定するステップとを備えていて、歯車減少比は、液圧ポンプの所望のトルクに基づいて決定され、選択された所望の最大液圧システム操作圧力は、選択されたモータ用のピーク効率で利用可能なトルクによって割られる（ｄｉｖｉｄｅｄ）。
本発明の上述した態様と他の態様とは、図面と関連して行なわれる以下の記述において説明される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明の態様を具現化した工具１０の立面側面図が示されている。本発明は、図面に示された例示的な実施例を参照して述べられるけれども、本発明は他の形状の実施例にも具現化できることを理解しなければならない。さらに、部材または材料の種々の寸法、形状またはタイプが使用できる。本発明の態様はまた、バッテリー駆動型液圧切断工具、またはバッテリーで操作される液圧工具の種々のタイプのような他のタイプの工具にも使用できる。
【００１２】
工具１０は、全体的に、フレーム１２と、作業ヘッド１４と、ポンプ１６と、モータ１８と、バッテリー２０と、流体リザーバ２２と、制御装置２４とを備えている。これに替わる実施例において、工具は、付加的な、またはこれに替わる構成要素を備えることができる。図２もまた参照すると、フレーム１２は、ラム（ｒａｍ）液圧駆動導管システム２６を形成する。作業ヘッド１４は、フレーム部２８とラム３０とを備えている。フレーム部２８は、フレーム１２の前端部に固定的に結合されているが、回転可能である。ラム３０は部分２８に移動可能に結合されている。例示された実施例において、部分２８とラム３０とは、導電体受容領域３２で導電体クリンプダイス（ｃｒｉｍｐｉｎｇ　ｄｉｅ）（図示せず）を移動可能に収容するのに適している。
【００１３】
ラム３０は、矢印３４によって示されたように、前方と後方へ移動するのに適している。ラム液圧駆動導管システム２６は、ポンプ１６とラム３０の後端部との間に接続されている。ラム３０の後端部に対してポンプ１６によって汲み上げられた液圧流体は、ラム３０を前方へ移動する。工具１０は好ましくは、液圧流体の圧力が解放された場合に、この分野で知られているようにラム３０をそのホームポジションに戻すのに適したスプリング（図示せず）を備えている。例示された実施例において、ラム３０は、約２インチ（ｉｎ）の直径の後端部を有している。しかしながら、これに替わる実施例において、ラムの後端部は、液圧流体接触面として機能するためのどのように適切な寸法または形状をも有することができる。開示された実施例において、ラム３０は、その後部位置とその前部位置との間で、約１．７インチの距離３１を移動するのに適している。しかしながら、これに替わる実施例において、距離３１は、例えば１．３〜２インチのようなどのように適切な距離にでもできる。
【００１４】
フレーム１２は、ハンドル３６を形成する。バッテリー２０は、ハンドル３６の底部に取り外し可能に接続されている。しかしながら、これに替わる実施例において、フレーム１２は、種々の適切なタイプの形状を備えることができる。さらに、バッテリー２０は、フレームの種々の適切な位置に取り外し可能に設けることができる。バッテリー２０はまた、工具に固定的に、取り外しできないように設けられ得る。バッテリー２０は、好ましくは少なくとも１６ボルトの出力ができる再充電可能なバッテリーである。好ましい１つのタイプの実施例において、バッテリー２０は、約１８ボルトの電圧を出力できる。他の好ましい実施例において、バッテリー２０は、約２４ボルトの電圧を出力できる。ハンドル３６は、使用者が作動可能な２つの制御トリガー３８、３９を備えている。しかしながら、これに替わる実施例において、使用者が作動可能な種々の適切なタイプの制御装置を備えることができる。制御トリガー３８、３９は、制御装置２４に操作可能に結合されている。
【００１５】
モータ１８は、制御装置２４とバッテリー２０とに結合されている。制御装置２４は、好ましくは印刷回路基板を備えている。しかしながら、これに替わる実施例において、種々の適切なタイプの制御装置を備えることができる。モータ１８は、制御装置２４によって制御される。モータ１８は、バッテリー２０の電圧に対応する公称電圧（ｎｏｍｉｎａｌ　ｖｏｌｔａｇｅ）で制御するのに適している。例えば、バッテリー２０が約１８ボルトの電圧を出力するのに適している場合、モータ１８は、約１８ボルトの公称電圧で操作するのに適している。開示された例示的実施例において、バッテリー２０は１８ＶのＤＣバッテリーである。モータ１８は、好ましくは、日本の千葉県のマブチモータ株式会社によって製造されたＲＳ−７７５ＷＣ−８５１４のモータである。しかしながら、これに替わる実施例において、１６Ｖの公称電圧以上で操作するのに適した種々の適切なタイプのモータが使用できる。例えば、これに替わる１つの実施例において、モータは、同様にマブチモータ株式会社によって製造された約１６．８ボルトの公称操作電圧を有するＲＳ−７７５ＶＣ−８０１５のモータを備えていても良い。他の実施例として、モータは、２４Ｖの公称電圧で操作するのに適したモータを備えていても良い。モータ１８の出力軸は、歯車減少装置すなわち歯車ボックス４０によってポンプ１６に結合されている。種々の適切なタイプの歯車減少装置を備えることができる。
【００１６】
モータ１８は、６〜２０ボルトの間の操作電圧で機能するのに適している。無負荷状態の下で、そのようなモータ１８は、約２．７アンペア（ａｍｐ）の電流をもって１９，５００ｒｐｍ（１分間当たりの回転数）で操作できる。最大効率で、モータ１８は、約１８．７アンペアの電流と、約１５３ｍＮ−ｍ（１５６０ｇ−ｃｍ）のトルクと、約２７３Ｗの出力とを有して、１７，０４０ｒｐｍで操作できる。
【００１７】
図３もまた参照すると、開示された例示的実施例において、ポンプ１６は、偏心輪４２とポンプピストン４４とを備えている。偏心輪４２は歯車減少装置４０からの出力に結合されている。偏心輪４２は、中心４６と回転の中心軸４８とを備えている。中心４６は、オフセット（ｏｆｆｓｅｔ）５０によって回転の中心軸４８から偏倚している。このようにして、偏心輪４２が矢印５２のように回転すると、偏心輪は、図３に示された実線と、図３に示された点線との間で移動する。
【００１８】
ポンプピストン４４は、偏心輪４２の外面に対して配置された後端部５４を備えている。偏心輪４２は、回転カムのように機能する。開示された例示的実施例において、ポンプ１６は、例えばスプリングまたは流体圧力のような、ピストン４４を偏心輪４２に対して変位する手段（図示せず）を備えている。ピストン４４はフレーム１２の孔５８に摺動可能に配置されている。ピストン４４は、矢印６０で示されたように孔５８内で前後に摺動するのに適している。孔５８は、ラム液圧駆動導管システム２６に結合されている。開示された例示的実施例において、ピストン４４は、約０．３１２インチの直径を有している。しかしながら、これに替わる実施例において、ピストン４４は、種々の適切なタイプの寸法および形状を有している。例えば、ピストン４４は、約０．２〜０．５インチの間、または多分それよりも大きい直径を有することができる。１つのタイプの好ましい実施例において、直径は約０．３２９〜０．３３０インチである。他のタイプの好ましい実施例において、直径は約０．２９インチである。
【００１９】
ピストン４４が孔５８内で外側の方向へ移動すると、液圧流体は、流体リザーバ２２から孔５８内に吸引される。ピストン４４が孔５８内で内側の方向へ移動すると、孔５８内の液圧流体は、ラム液圧駆動導管システム２６内に押圧される。この液圧流体は、ラム３０を前方へ移動するためにラム３０の後端部に対して連続的に押圧する。ピストン４４の一番内側の位置と一番外側の位置との間の移動は、オフセット５０の２倍に等しい。これに替わる実施例において、種々の適切なタイプの液圧ポンプ１６が提供できる。たとえば、ポンプは、ピストン４４の後端部５４に対して偏心輪よりはむしろカムを備えることができる。
【００２０】
工具１０は好ましくは、約８，０００〜１０，０００ｐｓｉ（１平方インチ当たりのポンド）の最大液圧で操作するのに適している。しかしながら、これに替わる実施例において、工具は、６，０００ｐｓｉまたは１１，０００ｐｓｉのような種々の適切なタイプの最大液圧で操作するのに適している。上述したシステムを有して、ラム３０は、約０．００７２０２ｆｔ（フィート）／秒（０．０８６４３インチ／秒）の速度で進むのに適している。液圧クリンプ工具で操作される従来の１２Ｖのバッテリーは、一方において、約０．００４３９ｆｔ／秒（０．０５２７３インチ／秒）のラム前進速度に制限される。このように、ラム３０の速度は、従来の技術の１２Ｖのバッテリーで操作される液圧クリンプ工具のラムの速度よりも早い。ラム３０の速度はまた、従来の技術の１４．４Ｖのバッテリーで操作される液圧クリンプ工具のラムの速度よりも早い。
【００２１】
図４を参照すると、従来の１２ボルトのモータの種々の操作パラメータのチャートが示されている。このこのチャート用のパラメータは、従来のバッテリーで操作される液圧クリンプ工具に使用されたＲＳ−７７５ＶＦ−７５１３の１２ボルトのモータに相当する。モータは、１８アンペア（ａｍｐ）でドロー（ｄｒａｗ）した場合、ピーク効率（約７５％）で操作する。
【００２２】
本発明は、産業標準よりも大きい電圧で操作できるバッテリー駆動型液圧クリンプ工具を提供するために企図されている。上記で注記したように、従来の産業標準のバッテリー駆動型液圧クリンプ工具は、代表的には１２ボルトのＤＣかまたは１４．４ボルトのＤＣの公称電圧で操作する。特に比較的高い電圧を使用したバッテリー駆動型液圧クリンプ工具に採用された場合、潜在的実行利点を提供するバッテリーとＤＣモータ技術における最近の技術的進歩がある。例えば、公称１８ボルトのＤＣバッテリーおよび１８ボルトのＤＣ操作とみなされるＤＣモータの採用は、顕著な利点、すなわちクリンプサイクル時間の減少を提供する。図５もまた参照すると、新しい１８ボルトのＲＳ−７７５ＷＣ−８５１４のモータ用の種々の操作パラメータのチャートが示されている。
【００２３】
モータ技術における最近の開発（より高い操作電圧）は、与えられた電流でより高いトルクとより高い効率を提供する。液圧クリンプ工具は、モータのピーク効率につりあう電流ドロー（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｒａｗ）で操作するために構成される。これは、バッテリーの充電当たりのクリンプを最適化できる。例示として、図４に示されたＲＳ−７７５ＶＦのモータ用の１２ボルトのＤＣモータ曲線を考えてみる。ピーク効率で、電流ドローは、モータ速度が約１３，０００ｒｐｍでほぼ１８アンペアであり、約１７ｏｚ−ｉｎ（オンス−インチ）のトルクを作り出す。このトルク値は、図３に示されたポンプのような往復型液圧ポンプピストンを駆動するためには比較的小さい。これを図５に示されたＲＳ−７７５ＷＣ−８５１４のモータと比較すると、ピーク効率で、電流ドローは、モータ速度が約１７，０００ｒｐｍでほぼ１８アンペアであり、約２１ｏｚ−ｉｎのトルクを作り出す。
【００２４】
明瞭に分かるように、１８ボルトのモータは、所定の電流ドロー用に１２ボルトのモータよりもトルクをより作り出す。換言すれば、１８ボルトＤＣで操作するバッテリー駆動型クリンプ工具は、従来の１２ボルトまたは１４．４ボルトのクリンプ工具よりも多い利用可能な出力を有している。上述の例は、比較的大きい断面直径のポンプピストンを使用でき、それ故、より短いクリンプサイクル時間を有し、または、１２ボルトの古い工具よりも小さい減少装置を有する歯車ボックスを使用することもまた特筆される。さらに、１８ボルトの操作電圧に加えてバッテリー駆動型液圧クリンプ工具に使用するために、２４ボルトＤＣまでの産業標準が１４．４ボルトＤＣより大きい他の電圧にもまた関心がある。すべてのこれらの利点を有しているにもかかわらず、比較的高い操作電圧が採用されてきていないけれども、バッテリーで操作される他の工具には比較的高い操作電圧が採用されてきた。
【００２５】
液圧工具分野において比較的高い操作電圧が以前採用されてこなかったかという１つの理由は、ＲＳ−７７５ＷＣ−８５１４のモータまたはＲＳ−７７５ＶＣ−８０１５のモータのような、ハンドヘルド型液圧工具用の適切な電気的モータが以前は利用可能ではなかったからである。比較的高い操作電圧が液圧工具分野において以前採用されてこなかったかという他の理由は、比較的高い公称操作電圧でモータを使用しようと試みた場合に、バッテリー操作型液圧工具において遭遇されるトルクの問題である。特に、増加された公称操作電圧を有するモータが使用されるように試みられた場合、液圧の迅速な増加（ラムの比較的早い速度による）とモータへのその影響のために、モータを損傷する電流スパイクの潜在的問題がある。さらに、バッテリーの充電当たりのバッテリークリンプ回数を引き延ばすために、バッテリー消費（ｄｒａｉｎ）効率用の全体の「駆動」明細を再設計しなければならない問題もまたある。
【００２６】
次に示すのは、１２ボルトのバッテリー操作型液圧クリンプ工具（ＲＳ−７７５ＶＦのモータを使用した）と、１８ボルトのバッテリー操作型液圧クリンプ工具（ＲＳ−７７５ＷＣ−８５１４のモータを使用した）との間の差の比較である。類似する比較は、１６ボルトまたはそれ以上で操作するのに適した種々のバッテリー操作型液圧クリンプ工具ですることができる。以下に示された比較は、８０００ｐｓｉ（１平方当たりのポンド）の最大操作圧力と、ポンプピストン用に１７０ｏｚ−ｉｎ（オンス−インチ）のトルク要求と、全クリンプサイクル中での１８アンペア電流プロフィル（ｐｒｏｆｉｌｅ）と、２．２Ａｈ（アンペア−時）のエネルギー密度（２．２Ａｈは、標準的なバッテリー産業のエネルギー密度である）と、バッテリーのタイプまたは寸法を考慮しないエネルギー密度の最大または最適な使用と、１．７インチのラム走行距離とを想定している。
【００２７】
【表１】

【００２８】
１２ボルト用の実施例：
クリンプ時間＝３２．２４秒
エネルギー密度：バッテリー充電当たり２．２Ａｈ、＊３６００秒／時＝７，９２０アンペア−秒／充電
電流ドロー＝１８アンペア
クリンプ当たり使用されたエネルギー密度：
３２．２４＊１８＝５８０．３２アンペア−秒／クリンプ
バッテリー充電当たりのクリンプ数：
７，９２０÷５８０．３２＝１３．６４クリンプ／バッテリー充電。
【００２９】
１８ボルト用の実施例：
クリンプ時間＝１９．６７秒
エネルギー密度：バッテリー充電当たり２．２Ａｈ、＊３６００秒／時＝７，９２０アンペア−秒／充電
電流ドロー＝１８アンペア
クリンプ当たり使用されたエネルギー密度：
１９．６７＊１８＝３５４．０６アンペア−秒／クリンプ
バッテリー充電当たりのクリンプ数：
７，９２０÷３５４．０６＝２２．３７クリンプ／バッテリー充電
バッテリー電圧の５０％増加は、バッテリー充電当たり６４％のクリンプの増加を提供する。
【００３０】
１８ボルトのクリンプ工具は、その比較的大きいトルクとモータ速度の結果、比較的短い時間で多くのクリンプを達成できることが上述の例から明らかである。さらに、１８ボルトシステム用のクリンプサイクル時間が比較的短いので、操作者は、バッテリー充電当たりより多いクリンプを得ることができる。
【００３１】
これに替わる実施例において、ポンプ用に必要な最大トルクは、約２６０〜２９０ｏｚ−ｉｎの間であり、好ましくは、２７９のような約２７０〜２８０ｏｚ−ｉｎの間である。しかしながら、ポンプ用に必要な種々の適切な最大トルクが要求される。要求された歯車減少装置は、明らかにポンプのピストンの直径に依存して変わる。上記で注記した例のような約０．３１２の直径のピストン用に、また、２７９ｏｚ−ｉｎの要求されたトルクと１８Ｖモータ用に、歯車減少装置は、約１３：１（２７９÷２１≒１３．２９）の必要がある。歯車減少装置は、０．３３インチの直径のピストンポンプを有する工具用として１２：１のような、好ましくは１０：１〜１５：１の範囲の間である。例示的実施例における単一段階（ｓｉｎｇｌｅ　ｓｔａｇｅ）ポンプに対して、米国特許第５、９７９、２１５号に開示されたものに類似する液圧工具に使用された他の公知のポンプは、ラムの迅速な移動用に２つの離間したポンプ面を有する２段階（ｔｗｏ−ｓｔａｇｅ）ポンプを使用する。２つの面は約０．９インチ（０．３０７インチと５／８インチ）の組み合わされた効率的なピストン直径を有していなければならない。しかしながら、複数段階ポンプの使用は、単一段階ポンプよりも付加的なチェックバルブと液圧導管を必要とする。このように、複数段階（ｍｕｌｔｉ−ｓｔａｇｅ）ポンプを有する工具は、単一段階ポンプを有するよりも製造するのにより高価になる。しかしながら、本発明は、複数段階ポンプとともに使用できる。
【００３２】
上述の計算とサイクル時間は、一定の流れ圧力（８０００ｐｓｉ）のサイクルを実行する場合、１．７０インチの移動可能なラム走行に基づいている。そのような条件は、実際の操作においてまれに存在する。この条件は、比較の目的のためのみに確立された。クリンプの現実の世界において、圧力はクリンププロセス中に手はずを整える（ｒａｍｐ　ｕｐ）であろう。圧力は、導電体が破壊されるので一定ではないであろう。バッテリー充電当たりのクリンプは、出力消費が少ないので増加するであろう。
【００３３】
バッテリー充電当たりのクリンプ数は操作者にとって重要である。典型的には、バッテリー工具は、２つのバッテリーとバッテリー充電器を有して供給される。操作者がクリンプし一方のバッテリーを放電している間、第２のバッテリーは充電できる。他の重要な注記は、クリンプ速度を変える他の方法があることである。例えば、設計者は、ポンプピストンのストロークを増加するために偏心輪（ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ）を増加できる。同様に、この要求はより大きいトルクとより高い電流ドローである。電流ドローは、充電当たりのクリンプを最大にするためにモータの効率と共に考慮しなければならない。歯車減少装置を変更すると電流ドローを制御できるが、クリンプ速度にもまた影響する。クリンプ速度を変更する他の可能な技法は、ポンプのピストンの直径を大きくすることである。しかしながら、ピストンポンプの負荷は増加し、より多いトルクを必要とする。さらに他のバージョン（ｖｅｒｓｉｏｎ）は、移動可能なラム直径を減少し、また、より高い圧力で操作することである。これらはまたさらにより多いトルクを必要とする。さらに他の方法は、米国特許第５、９７９、２１５号に記載されたような装置を使用することである。しかしながら、最良の解決方法は、１８ボルトまたはそれ以上で操作するような比較的高い電圧のシステムを使用することが信じられている。
【００３４】
図２に示されたように、工具は、ポペット（ｐｏｐｐｅｔ）バルブ６２を備えている。ポペットバルブ６２は、ラム液圧駆動導管システム２６に結合されている。ポペットバルブ６２は、導管システムが８０００〜１１，０００ｐｓｉのような所定の圧力に到達した場合に開成するのに適している。ポペットバルブが開成した場合、ポンプによって汲み上げられた液圧流体は、導管システム２６から出て流体リザーバ２２に戻る。ポペットバルブ６２は、それが開成した場合可聴音を発生するのに適することができる。この可聴音は、工具１０がその最大の所定の液圧に到達し、次に、電気的コネクタのクリンプか完成されたという信号を使用者に出すことができる。
【００３５】
開成した場合に比較的大きい可聴音を備えていないポペットバルブを使用することが望まれる。比較的大きい可聴音を有するポペットバルブであっても、騒々しい環境において、使用者はポペットバルブの開成を聞くことができないであろう。したがって、クリンプが完成したとしても、使用者は、モータとポンプとを操作し続けるであろう。これは、バッテリー充電当たりのバッテリー２０の作業寿命を減少する。本発明は、ポペットバルブ６２が開成した場合を感知するシステムを備えていて、それによって、工具が所定の液圧システム圧力に到達した場合に感知する。
【００３６】
開示された例示的実施例において、制御装置２４は、モータ１８への電気の電流低下（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｒｏｐ）を感知するのに適している。ポペットバルブ６２が開成した場合、モータ１８の回転に対する抵抗は減少される。このように、モータ１８は、ポペットバルブが開成するけれども、操作するための少ない電流を要求する。ポペットバルブが開成した場合、モータ１８は、少ない電流をドロー（ｄｒａｗ）する。制御装置２４は、この電流低下を感知する。この電流低下が起きた場合、制御装置２４は、自動的にモータ１８を所定の期間再付勢するのに適している。これに替わる実施例において、種々の適切なタイプの所定の期間を備えることができる。これに替わる実施例において、制御装置２４は、操作者によってリセットボタンまたは手順が達成されるまで、モータ１８を再作動するのに適している。このタイプのシステムを有して、使用者は、モータ１８とポンプ１６が停止し、また、聞こえている可聴信号または工具の後端部のＬＥＤからの可視信号に頼る必要がないことを感知できる。使用者は、モータ１８とポンプ１６とが停止した場合に触知できる（ｔａｃｔｉｌｅ）信号を受ける。このタイプのシステムは、バッテリーエネルギーを節約するのに役立つ。
【００３７】
バッテリー操作型液圧工具に生ずる他の問題は、２３アンペア以上の電流スパイクのような電流スパイクによる電気モータへの損傷である。電流スパイクは、より早く動くラムを有する工具においてさらに問題となる。クリンプされるべき電気的コネクタからの抵抗にラムが遭遇する場合、液圧システムの液圧は増加し、モータへの負荷が増加する。より早く動くラムを有してこれが突然起きた場合、電流スパイクによる電気モータへの損傷は、特にハンドヘルド型のバッテリー操作型液圧クリンプ工具のような比較的小さいモータにおいて、よりさらに大きな問題となる。
【００３８】
本発明は、所定のアンペア数（ａｍｐｅｒａｇｅ）以上の電流ドローから、モータを保護するための２つのシステムを使用している。好ましい実施例において、所定のアンペア数は約２３アンペアである。しかしながら、これに替わる実施例において、種々の適切なタイプの所定のアンペア数を選択することができる。モータを保護するための第１のシステムは、モータによる電流ドローを感知するのに適し、また、電流ドローが所定のアンペア数を越えた場合に、モータへの電気の急激な供給に適した制御装置２４を備えている。図６もまた参照すると、制御装置２４は、ブロック６４によって示されたようにモータによって電流ドローを検知し、ブロック６６によって示されたようにモータへの電気の供給を中断する。これに替わる実施例において、この第１のタイプのシステムは備えられなくとも良い。これに替えて、所定のアンペア数以上の電流ドローからモータを保護するために種々の適切なタイプのシステムを備えることができる。
【００３９】
所定のアンペア数以上の電流ドローからモータを保護するための第２のタイプのシステムは、その回転の軸４８と相対的な偏心輪４２のカムオフセット５０と、所定のアンペア数電流ドローを超えることからモータを阻止するために選択されたポンプピストン４４の直径とを備えている。しかしながら、第１のタイプのシステムが備えられたような場合、この第２のタイプのシステムは備えられなくとも良い。
【００４０】
電流スパイクとその結果としてのモータへの損傷に関する他の問題は、使用者が、クリンプが開始した後であるけれどもクリンプが完成する前に工具を停止した場合におきる。この工具の筋書き（ｓｃｅｎａｒｉｏ）は、モータへの電流スパイクとモータの損傷の原因となる。制御装置２４は、好ましくは、モータの所定のアンペア数（例えば２３アンペアのような）以上の電流ドローを阻止するのに適している。このように、制御装置は、このタイプのスタート−ストップ−スタート型工具使用における電流スパイクからモータを保護する。
【００４１】
上述の記述は本発明の例示のみであることを理解しなければならない。種々の変更および修正が、本発明から逸脱することなくこの分野の当業者によって具現化できる。したがって、本発明は、請求の範囲の目的内に入るそのようなすべての変更、修正および改変を包含するように企図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の態様を取り込んだバッテリー操作型液圧電気コネクタクリンプ工具の立面側面図。
【図２】図１に示された工具の構成要素のブロック図。
【図３】図１に示された工具のポンプの部分的概略断面図。
【図４】従来のバッテリーで操作される液圧圧縮工具に使用された従来の１２ボルトＤＣモータ用の操作パラメータのチャート。
【図５】図１に示された工具に使用された新規な１８ボルトＤＣモータ用の操作パラメータのチャート。
【図６】本発明の１つの方法に使用されたステップのブロック図。
【符号の説明】
１０……工具；　１２……フレーム；　１４……作業ヘッド；　１６……ポンプ（液圧ポンプ）；　１８……モータ；　２０……バッテリー；　２２……流体リザーバ；　２４……制御装置；　２６……ラム液圧駆動導管システム；　２８……フレーム部（部分）；　３０……ラム；　３８、３９……作動可能なトリガー（制御トリガー）；　３６……ハンドル；　４０……歯車減少装置（歯車ボックス）；　４２……偏心輪；　４４……ポンプピストン（ピストン）；　５０……オフセット；　５４……後端部；　６２……ポペットバルブ

Claims (40)

1. バッテリー駆動型液圧工具であって：
   フレームと；
   フレームに結合されたバッテリーと；
   フレームに結合されバッテリーによって駆動されるのに適したモータと；および
   歯車減少変速機によってモータに結合された液圧ポンプと；
   を備えていて、
   モータと歯車減少変速機とは、約１０：１から約１５：１の歯車減少を提供するのに適した歯車減少変速機と、少なくとも約６０００ｐｓｉの圧力を出力するのに適した液圧ポンプとを有し、少なくとも約１６０ｏｚ−ｉｎのトルクを出力するのに適しているバッテリー駆動型液圧工具。
2. バッテリーは、少なくとも１６ボルトの電圧を有する請求項１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
3. バッテリーは、約１８ボルトの電圧を有する請求項２記載のバッテリー駆動型液圧工具。
4. バッテリーは、約２４ボルトの電圧を有する請求項２記載のバッテリー駆動型液圧工具。
5. モータと歯車減少変速機とのトルク出力は少なくとも約２６０ｏｚ−ｉｎのトルクである請求項１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
6. 歯車減少変速機は、少なくとも約１２：１の歯車減少を提供するのに適している請求項１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
7. 液圧ポンプは、少なくとも約８０００ｐｓｉの圧力を出力するのに適している請求項１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
8. 液圧ポンプは、約８０００〜１０，０００ｐｓｉの圧力を出力するのに適している請求項１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
9. フレームに移動可能に結合されたラムをさらに備えていて、このラムは、液圧ポンプからの液圧によって移動されるようになっていて、フレームが液圧導管システムを備えていて、液圧導管システムと、液圧ポンプと、モータと、歯車減少変速機とは、少なくとも約０．００７ｆｔ／秒の速度でラムを移動するのに適している請求項１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
10. 液圧ポンプは、約０．３５インチより小さい直径を有するポンプピストンを備えている請求項１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
11. バッテリー駆動型液圧工具であって：
    液圧流体導管を有するフレームと；
    フレームに結合されたバッテリーと；
    フレームに結合されバッテリーによって駆動されるのに適したモータと；および
    歯車減少変速機によってモータに結合され、また、液圧流体導管に結合された液圧ポンプと；
    を備えていて、液圧ポンプは約０．４インチよりも小さい直径を有するポンプピストンを備えていて、液圧ポンプは液圧流体導管において少なくとも６０００ｐｓｉを発生でき、モータと歯車減少変速機とは少なくとも１６０ｏｚ−ｉｎのトルクを発生するのに適しているバッテリー駆動型液圧工具。
12. バッテリーは、少なくとも１６ボルトの電圧を有する請求項１１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
13. バッテリーは、約１８ボルトの電圧を有する請求項１２記載のバッテリー駆動型液圧工具。
14. バッテリーは、約２４ボルトの電圧を有する請求項１２記載のバッテリー駆動型液圧工具。
15. モータと歯車減少変速機とのトルク出力は少なくとも約２７０〜２８０ｏｚ−ｉｎのトルクである請求項１１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
16. 歯車減少変速機は、少なくとも約１２：１〜１５：１の間の歯車減少を提供するのに適している請求項１１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
17. 液圧ポンプは、少なくとも約８０００ｐｓｉの圧力を出力するのに適している請求項１１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
18. 液圧ポンプは、約８０００〜１０，０００ｐｓｉの圧力を出力するのに適している請求項１１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
19. フレームに移動可能に結合されたラムをさらに備えていて、このラムは、液圧ポンプからの液圧によって移動されるようになっていて、液圧流体導管と、液圧ポンプと、モータと、歯車減少変速機とは、少なくとも約０．００７ｆｔ／秒の速度でラムを移動するのに適している請求項１１記載のバッテリー駆動型液圧工具。
20. バッテリー駆動型液圧電気コネクタであって：
    フレームと；
    フレームに移動可能に結合されたラムと；
    フレームに結合され、少なくとも１６ボルトの電圧を有するバッテリーと；
    フレームに結合され、バッテリーによって駆動されるのに適したモータと；および
    歯車減少変速機によってモータに連結されていてラムをフレーム上で移動するのに適した液圧駆動システムと；
    を備えていて、モータと歯車減少変速機とは、液圧駆動システムの圧力が少なくとも約６０００ｐｓｉで、２５秒以下においてフレーム上でラムを１．３インチ以上移動する液圧駆動システムを駆動するのに適しているバッテリー駆動型液圧電気コネクタ。
21. バッテリーは、少なくとも１８ボルトの電圧を有する請求項２０記載のバッテリー駆動型液圧電気コネクタ。
22. バッテリーは、約２４ボルトの電圧を有する請求項２１記載のバッテリー駆動型液圧電気コネクタ。
23. モータと歯車減少変速機とのトルク出力は少なくとも約１７０ｏｚ−ｉｎのトルクである請求項２０記載のバッテリー駆動型液圧電気コネクタ。
24. 歯車減少変速機は、約８：１またはそれ以下の歯車減少を提供するのに適している請求項２０記載のバッテリー駆動型液圧工具。
25. 液圧ポンプは、少なくとも約８０００ｐｓｉの圧力を液圧駆動システムに生成するのに適している請求項２０記載のバッテリー駆動型液圧電気コネクタ。
26. 液圧ポンプは、約８０００〜１１，０００ｐｓｉの圧力を液圧駆動システムに生成するのに適している請求項２０記載のバッテリー駆動型液圧電気コネクタ。
27. 液圧駆動システムと、モータと、歯車減少変速機とは、ラムを少なくとも０．００６ｆｔ／秒の速度で移動するのに適している請求項２０記載のバッテリー駆動型液圧電気コネクタ。
28. 液圧ポンプは、０．４インチより小さい直径を有するポンプピストンを備えている請求項２０記載のバッテリー駆動型液圧電気コネクタ。
29. バッテリー駆動型液圧工具であって：
    フレームと；
    フレームに結合され、少なくとも１６ボルトの電圧を有するバッテリーと；
    フレームに結合され、バッテリーによって駆動されるのに適したモータと；
    変速機によってモータに結合された液圧ポンプと；および
    所定のアンペア数以上の電流ドローからモータを保護するためのシステムと；を備えたバッテリー駆動型液圧工具。
30. 所定のアンペア数は、約２３アンペアである請求項２９記載のバッテリー駆動型液圧工具。
31. モータを保護するためのシステムは、モータによる電流ドローを感知するのに適していて、また、電流ドローが所定のアンペア数を越えた場合にモータへの電気の供給を遮断するのに適している制御装置を備えている請求項２９記載のバッテリー駆動型液圧工具。
32. 液圧ポンプは、回転カムによって駆動される往復動式ポンプピストンを有していて、モータを保護するためのシステムは、その回転軸に関して回転カムのカムオフセットを備えていて、ポンプピストンの直径は、モータが所定のアンペア数の電流ドローを越えることから阻止するために選択される請求項２９記載のバッテリー駆動型液圧工具。
33. バッテリー駆動型液圧工具であって：
    液圧流体導管システムを形成するフレームと；
    フレームに結合されたバッテリーと；
    フレームに結合され、モータと液圧流体導管システムに結合された液圧ポンプとを備えた駆動システムと；
    液圧流体導管システムに結合された液圧ポペットバルブと；および
    ポペットバルブが開成した場合モータへの電気の電流低下を感知するのに適していて、また、モータを所定期間再作動するのに適した制御装置と；
    を備えたバッテリー駆動型液圧工具。
34. 所定期間は、約２〜３秒である請求項３３記載のバッテリー駆動型液圧工具。
35. 電気的コネクタをクリンプするための移動可能なラムを有するハンドヘルド型のバッテリー駆動型液圧工具を操作する方法であって：
    少なくとも１６ボルトの電圧を有するバッテリーによって駆動されるモータの駆動軸を少なくとも１５，０００ｒｐｍで回転するステップと；
    少なくとも０．００５ｆｔ／秒の速度で工具のラムを前進するためにモータによって工具の液圧ポンプを駆動するステップと；および
    液圧ポンプから少なくとも６０００ｐｓｉの工具の液圧を生成するステップと；
    を備えた方法。
36. 駆動するステップは、少なくとも０．００６ｆｔ／秒の速度でラムを前進する請求項３５記載の方法。
37. 駆動するステップは、少なくとも０．００７ｆｔ／秒の速度でラムを前進する請求項３５記載の方法。
38. 駆動軸を回転するステップは、少なくとも１７，０００ｒｐｍの速度で駆動軸を回転する請求項３５記載の方法。
39. 液圧を生成するステップは、少なくとも８０００ｐｓｉの圧力を生成する請求項３５記載の方法。
40. 液圧を生成するステップは、８０００〜１１，０００ｐｓｉの間の圧力を生成できる請求項３８記載の方法。

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