JP2009503403A - バッテリおよびソレノイドの電子モニターを有する電子的にモニターされた空気バルブを備えた往復ポンプ - Google Patents

バッテリおよびソレノイドの電子モニターを有する電子的にモニターされた空気バルブを備えた往復ポンプ Download PDF

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Abstract

空気作動のポンプ（１０）は、バルブ（１６）のスピードおよび位置をモニターするために、空気モータ（１８）のバルブカップ（１６）に取り付けられたマグネット（１４）と、バルブカバー（２２）に取り付けられた二つのリードセンサ（２０）とを使用する。ソレノイド（２４）は、バルブカバー（２２）に取り付けられ、プランジャー（２６）をバルブカップ（１６）へと延ばすように指令することができ、その結果、バルブの動きを停止させ、したがって、ポンプが暴走するのを防ぐ。三つの方法がバッテリの寿命を長持ちさせるとともにソレノイドのプランジャー位置をモニターするために使用され、その内の二つの方法は、ソレノイドの動作をモニターするためにソレノイド（２４）のインダクタンス変化を利用している。

Description

本願は、２００５年７月２９日に出願された米国特許出願番号６０／７０３，５９５の利益を請求している。
空気作動の往復ピストンポンプは、様々な流体の送出用によく知られている。そのようなポンプは一般的に、空気の流れをピストンの両側に対して制御するために、機械的に或いは空気圧で作動される空気バルブを有している。そのようなポンプの制御は、従来、ポンプ自身ではなく、結果として生じる流体の流れをモニターおよび制御することによって成されてきている。グラコ社の「EXTREME−MIX（登録商標）」プロポーショナー（proportioner）のような従来技術のデバイスは、制御する目的のためにピストンの位置をモニターしている。
したがって、本発明の目的は、ピストンの位置と、サイクル速度および流れの速度と、全サイクルと、暴走の制御とをモニターすることを可能にするとともに、空気モータおよびポンプの下位の構成部品の欠陥を診断する能力を可能にするように、往復空気ポンプの高度なモニターおよび制御を可能とするシステムを提供することである。
コントローラは、バルブの速度および位置をモニターするために、空気モータのバルブカップに取り付けられたマグネットと、バルブカバーに取り付けられた二つのリードセンサとを使用する。ソレノイドは、バルブカバー上に搭載され、プランジャーをバルブカップへと延ばすように指令することができ、その結果、バルブの動きを停止させ、したがって、ポンプが暴走するのを防ぐ（通常は、流体の供給が無くなることによって発生する）。ユーザーインターフェースは、LCDと、ポンプを設定および制御するためのボタンとを有している。表示は、サイクル速度、流れの速度（様々な単位で）、全サイクル、および診断エラーを表示するために切り替えられる。設定パラメータは、流体の単位（クオート、リットルなど）および暴走設定点を含むことができる。
リードスイッチおよびマグネットは、空気バルブが、各ストロークの極限位置にあるか、或いは移行中にあるか、或いはその双方にある時を検出するために配置される。コントローラは、モータが、空気バルブの位置を変えることによって作動されるリードスイッチの開閉をカウントすることによって動作している速度を計算する。それから、コントローラは、その速度を予めプログラムされた値と比較し、空気モータが暴走状態にあるか否かを決定する。その状態が存在すると、コントローラは、ソレノイドを作動して切換えを阻止し、モータを停止する。この動作によって、流体の流出および／またはポンプの損傷を防ぐ。
三つの方法が、バッテリの寿命を長持ちさせるとともにソレノイドのプランジャー位置をモニターするために使用され、その内の二つの方法は、ソレノイドの動作をモニターするためにソレノイドのインダクタンス変化を利用している。
第一の方法において、コントローラのソフトウェアは、ソレノイドに電圧を加えたときのソレノイドの電圧曲線をモニターする。ソレノイドのプランジャーがそのストロークの端に達したときは、ソフトウェアは電圧パルスを停止する。
次の実施態様において、コントローラのソフトウェアは、ソレノイドに電圧を加えたときのソレノイドの電圧曲線をモニターする。電圧スパイクがその電圧曲線の端に存在しない場合（一定の時間内において）、コントローラのソフトウェアは、ソレノイドがラッチせず、したがって要求された動作を完了しなかったことを知ることになる。
最後の実施態様において、電圧パルスが印加されたときにソレノイドの両端の電圧が測定され、現在のバッテリ電圧レベルがソレノイドを作動させるのに十分かどうかを決定する。
本発明のこれらのおよび他の目的および利益は、参照文字と同様に様々な図を通じて同一の或いは同様な部分を参照する添付の図と併せて成される次の記述から、より十分に明らかにされるであろう。
空気作動の往復ピストンポンプ１０において、コントローラ１２は、バルブ１６の速度および位置をモニターするために、空気モータ１８のバルブカップ１６に取り付けられたマグネット１４と、バルブカバー２２に取り付けられた二つのリードセンサ２０を使用する。ソレノイド２４は、バルブカバー２２上に搭載され、プランジャー２６をバルブカップ１６へと延ばすように指令することができ、その結果、バルブの動作を停止させ、したがってポンプ１０が暴走するのを防ぐ（通常は、流体の供給が無くなるか、或いは他の供給導管のホースがリーク／破裂することによって発生する）。ユーザーインターフェース２８は、LCDディスプレー３０と、ポンプ１０を設定および制御するためのボタン３２とを有している。ディスプレー３０は、サイクル速度、流れの速度（様々な単位で）、全サイクル、および診断エラーを表示するために切り替えられる。設定パラメータは、流体の単位（クオート、リットルなど）および暴走設定点を含むことができる。
リードスイッチ２０およびマグネット１４は、空気バルブ１６が、各ストロークの極限位置にあるか、或いは移行中にあるか、或いはその双方にある時を検出するために配置される。コントローラ１２は、空気バルブ１６の位置が変わることによって作動されるリードスイッチ２０の開閉をカウントすることによってモータ１８の運転速度を計算する。それから、コントローラ１２は、その速度を予めプログラムされた値と比較し、空気モータ１８が暴走状態にあるか否かを決定する。その状態が存在すると、コントローラ１２は、ソレノイド２４を作動し、切換えが阻止されてモータ１８が停止する。この動作によって、流体の流出および／またはポンプの損傷を防ぐ。
三つの方法が、バッテリの寿命を長持ちさせるとともにソレノイドのプランジャー位置をモニターするために使用され、その内の二つの方法は、ソレノイドの動作をモニターするためにソレノイドのインダクタンス変化を利用している。
第一の方法において、コントローラ１２のソフトウェアは、ソレノイドに電圧を加えたときのソレノイド２４の電圧曲線をモニターする。ソレノイド２４のプランジャーがそのストロークの端に達したときは、ソフトウェアは電圧パルスを停止する。
次の実施態様において、コントローラのソフトウェアは、ソレノイド２４に電圧を加えたときのソレノイド２４の電圧曲線をモニターする。電圧スパイクがその電圧曲線の端に存在しない場合（一定の時間内において）、コントローラのソフトウェアは、ソレノイド２４がラッチせず、したがって要求された動作を完了しなかったことを知ることになる。
最後の実施態様において、電圧パルスが印加されたときにソレノイド２４の両端の電圧が測定され、現在のバッテリ電圧レベルがソレノイド２４を作動させるのに十分かどうかを決定する。
様々な変形および修正が、特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、ポンプ制御に対して成されることが予期される。
本発明の部分としての空気バルブの断面を示しており、マグネットおよびリードスイッチを示している。 本発明の部分としての空気バルブの図１の断面の詳細を示している。 本発明の部分としての空気バルブの断面（図１の断面と反対側）を示しており、ソレノイドを示している。 本発明を搭載しているポンプの図を示している。 本発明のユーザーインターフェースの詳細を示している。 時間に対する典型的な電圧低下を示している。

Claims (3)

  1. バルブカップおよびバルブカバーを備えた空気バルブを有する空気作動のポンプを制御する方法であって、
    前記バルブの速度および位置をモニターするために前記空気モータの前記バルブカップに取り付けられたマグネットならびに前記バルブカバーに取り付けられた第一および第二のリードセンサと、電圧曲線およびプランジャーを有するとともに前記バルブカバー上に取り付けられたソレノイドであって、バルブの動作を停止させるために前記プランジャーを電圧パルスにより前記バルブカップへと延ばすことができるソレノイドとを設け、
    前記ソレノイドに電圧が印加されたときに前記ソレノイドの電圧曲線をモニターし、
    前記ソレノイドのプランジャーがそのストロークの端に達したときに、前記電圧パルスを停止させる方法。
  2. バルブカップおよびバルブカバーを備えた空気バルブを有する空気作動のポンプを制御する方法であって、
    前記バルブの速度および位置をモニターするために前記空気モータの前記バルブカップに取り付けられたマグネットならびに前記バルブカバーに取り付けられた第一および第二のリードセンサと、電圧曲線およびプランジャーを有するとともに前記バルブカバー上に取り付けられたソレノイドであって、バルブの動作を停止させるために前記プランジャーを電圧パルスにより前記バルブカップへと延ばすことができるソレノイドとを設け、
    前記ソレノイドに、電圧スパイクのために一定時間にわたって電圧が印加されたときに前記ソレノイドの電圧曲線をモニターし、
    前記一定時間内に前記スパイクが発生しない場合に警告を与える方法。
  3. バルブカップおよびバルブカバーを備えた空気バルブを有する空気作動のポンプを制御する方法であって、
    前記バルブの速度および位置をモニターするために前記空気モータの前記バルブカップに取り付けられたマグネットならびに前記バルブカバーに取り付けられた第一および第二のリードセンサと、電圧曲線およびプランジャーを有するとともに前記バルブカバー上に取り付けられたソレノイドであって、バルブの動作を停止させるために前記プランジャーを電圧パルスにより前記バルブカップへと延ばすことができるソレノイドとを設け、
    前記ソレノイドに電圧が印加されたときに前記ソレノイドの電圧曲線をモニターして、現在のバッテリ電圧レベルが前記ソレノイドを作動させるのに十分かどうかを決定し、
    前記バッテリ電圧レベルが前記ソレノイドを作動させるのに十分でない場合に警告を与える方法。
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