JP4897675B2 - 線状の用具の巻き取りを制御するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本開示は、概ね、線状の用具を巻き取るシステムおよび方法に関し、特に、線状の用具の巻き取りを制御するモータ制御装置を有する電動式リールに関する。

給水ホースなどの線状の用具は、持ち運びにくく、扱いにくい場合がある。このような線状の用具をドラム状の装置に巻き取る助けとなるように、機械式リールが設計されてきた。いくつかの通常のリールは、手動式であり、使用者が、物理的にリールまたはドラムを回転させて、線状の用具を巻き取る必要があった。これは、特にホースがかなり長い場合、使用者にとって厄介で時間の浪費になる。他に、モータ制御され、線状の用具を自動的に巻き上げるリールがある。これらの自動リールは、モータが複数回回転するとリールが１回回転するギアアセンブリを具える場合が多い。例えば、いくつかの通常の自動リールは、モータが３０回転するとリールが１回転する３０：１で、ギアにより減速される。

しかしながら、使用者が、線状の用具を自動リールから引っ張り出そうとするとき、モータは、リールが完全に１回転するのに対して３０回回転するので、ギアによる減速によって増大した抵抗に反して引っ張らなければならない。このことは、使用者に過剰な物理的負荷をかけるばかりでなく、線状の用具にも、同様にさらにひずみが生じる。いくつかの自動リールは、ニュートラル位置のクラッチなどのクラッチシステムを含み、当該クラッチシステムは、使用者が自由に線状の用具を引っ張り得るように、モータをニュートラルにする（すなわちクラッチを切る）。このためには、多くの場合、クラッチを作動させるために、使用者が、リールのある場所にいなければならない。その上、クラッチアセンブリは、高価で、実質的に自動リールのコストを上昇させてしまう恐れがある。

通常の自動リールモータはまた、一定の速度でリールを回転させる傾向がある。その結果として、リールが線状の用具の端に達すると、このように回転することによって、線状の用具の端が、制御が及ばずに揺動するかまたはリールユニットに強く打ち付けられることさえある。このように思わぬ動きをすることによって、道具が破損し、または近くにいる人が線状の用具で打ち付けられて重い傷を負う結果になりかねない。多くの場合、使用者はまた、自動リールの回転を停止させるために、ボタンを押すか、または制御部を作動させる必要がある。このような問題に対処するために、いくつかの自動リールには、線状の用具の巻き取り残量を常時監視する高価なエンコーダが、組み込まれている。

したがって、例えば、庭用ホースなどの線状の用具を引っ張り出しまたは巻き戻そうとするときに、使用者を補助する自動リールが必要である。さらに、費用をかけずに、これから後退させられるホース部分の長さを記録する自動リールが必要とされている。ホースの終端部分を後退させるときにモータの巻き取り速度を減速させるモータ制御装置を有する自動リールもまた必要とされている。

いくつかの実施形態では、自動リールは、リールからホースを引きだそうとする使用者を能動的に補助する。例えば、自動リールは、使用者がリールからホースを引っ張ると、モータが逆回転することにより生成される、逆起電力信号を検出し得る。逆起電力信号を検出すると、モータ制御装置は、巻き付けられた庭用ホースがリールから展開されるように、モータを回転させる。

いくつかの実施形態では、モータ制御装置は、リールに巻き付けられたホースの量をモニターする。リールがホースの終端部分を後退させると、モータ制御装置によって、モータが低速で作動し、それにより、後退速度が遅くなる。このように減速することによって、ホースの端が、リールに後退させられている間損傷を与えまたは障害を生じることがない。

一実施形態では、線状の用具の巻き取りを促進するための自動リールを開示する。自動リールは、巻き取り面を有する回転ドラムを含み、当該ドラムは、ドラムが第１の方向に回転すると、線状の用具を巻き取り面の周りに巻き付け、ドラムが第２の方向に回転するとさらに巻き取り面から線状の用具を展開する。リールは、ドラムを選択的に第１の方向または第２の方向に回転させるようにドラムと相互作用するモータと、線状の用具の張力を示す電気モータ信号をモニターし得るセンサとをさらに含み、また、センサと通信する制御回路であって、線状の用具の張力が所定の量を上回ったことを検出すると、線状の用具を展開させるために、モータがドラムを第２の方向に回転させる制御信号を出力し得る制御回路を含む。

本開示の概要を述べるために、本発明のいくつかの態様、利点および新規な特徴を本明細書に説明してきた。本発明の特定のどの実施形態にしたがっても、必ずしも全てのこのような利点を得られるわけではないことが理解されるべきである。よって、本明細書に教示または示唆し得るように他の利点を必ずしも得なくても、本明細書に教示するように１つの利点または複数の利点群を得るまたは最適化するように、本発明を実施または実行し得る。

図１に、本発明の一実施形態に係る自動リール１００を示す。ここに示す自動リール１００は、庭または中庭の領域において用いられるような給水ホースを巻き取るように構成されている。自動リール１００の他の実施形態は、家庭用、業務用または工業用であるいは同様の用途で設置されるエアホース、圧力ホース、または他のタイプの線状の用具を巻き取るように構成され得る。

ここに示す自動リール１００は、本体１０２を備え、当該本体１０２は、複数の脚部１０４（例えば、４本の脚部。そのうち２本の脚部を図１に示す）により形成されるベースにより支持される。本体１０２は、モータ、モータ制御装置、リール機構（回転ドラムを含む）、ドラムに巻き付けられる線状の用具（例えば、ホース）の一部分などのいくつかの構成要素を収めることが好ましい。本体１０２は、硬質なプラスチックなどの耐久性のある材料からなることが好ましい。他の実施形態では、本体１０２は、金属または他の適切な材料製でもよい。いくつかの実施形態では、本体１０２は、長さが約１００フィートの一般的な庭用ホースを保持するリールを収容するのに十分な容積である。他の実施形態では、本体１０２は、長さが１００フィートを超える一般的な庭用ホースを保持するリールを収容し得る。

ここに示した脚部１０４は、地面（例えば、芝生）または床などの面の上方において本体１０２を支持している。脚部１０４はまた、自動リール１００に地面または他の支持面上を移動させ得るように、車輪、ローラー、または他の同様の装置を含み得ることが好ましい。本発明のいくつかの実施形態では、脚部１０４は、自動リール１００の横への移動を妨げるように、ある場所へロックし得るかまたは固定し得る。

いくつかの実施形態では、本体１０２の一部分は、ベースに可動に取り付けられているので、ホースが内側のリールに巻き付けられるとき、自動リール１００が往復運動し得る。往復運動機構の一例が、Ｍｅａｄ，Ｊｒ．への米国特許第６，２７９，８４８号明細書にさらに詳細に説明されており、その説明は、この参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に記載しているが図面には図示していないいくつかの構造および機構が、米国特許第６，２７９，８４８号明細書に示されている。

ここに示す自動リール１００はまた、インターフェースパネル１０６を備え、当該インターフェースパネル１０６は、電源ボタン１０８、選択ボタン１１０およびインジケータランプ１１２を含む。電源ボタン１０８は、モータの動作を制御し、当該モータは、自動リール１００を制御する。例えば、モータがオフまたは非可動状態のときに、電源ボタン１０８を押すと、モータが可動状態になる。いくつかの実施形態では、早すぎるコマンドまたは電気的なグリッチに対処するために、モータの電源を入れる前に、例えば、少なくとも約０．１秒間などの所定の時間または回数、電源ボタン１０８を押す必要が生じる場合がある。その上、電源ボタン１０８を押し約３秒よりも長い間押し続けた場合、自動リール１００は、モータの電源を切り、エラー信号を発生させ得る（例えば、インジケータランプ１１２を作動させる）。

モータが回転している間に電源ボタン１０８を押した場合、モータの電源が切れる。電源ボタン１０８により発せられるコマンドは、遠隔制御装置（後述）から受信するどんなコマンドよりも優先されることが好ましい。いくつかの実施形態では、モータの電源を切るために、約０．１秒よりも長い間、電源ボタン１０８を押す必要が生じる場合がある。

ここに示したインターフェースパネル１０６はまた、選択ボタン１１０を含む。選択ボタン１１０は、自動リール１００の使用者が利用し得る別の選択肢を選択するために使用し得る。例えば、使用者は、自動リール１００とともに使用される線状の用具の大きさのタイプを示すために、選択ボタン１１０を押し得る。他の実施形態では、自動リール１００の巻き付け速度を選択するために選択ボタン１１０を使用し得る。

ここに示したインジケータランプ１１２は、自動リール１００の機能についての情報を使用者に提供する。一実施形態では、インジケータランプ１１２は、半透過性のボタンを含む光ファイバーインジケータを含む。いくつかの実施形態では、インジケータランプ１１２は、異なる事態または状態を示すために、異なる色を放射しまたは異なる色のパターンを放射するように構成されることが好ましい。例えば、インジケータランプ１１２は、エラー状態を示すために、点滅する赤色の信号を光らせ得る。

本発明の他の実施形態では、自動リール１００は、インジケータランプ１１２以外のインジケータのタイプを備え得る。例えば、自動リール１００は、可聴の音声またはトーンを出すインジケータを含み得る。

特定の実施形態を参照してインターフェースパネル１０６を説明するが、インターフェースパネル１０６は、自動リール１００の作動を制御するのに使用し得るボタンをいくつか含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、自動リール１００は、「オン」ボタンおよび「オフ」ボタンを含むことが好ましい。

さらに、インターフェースパネル１０６は、使用者との通信を行い得る他のタイプのディスプレイまたは装置を含み得る。例えば、インターフェースパネル１０６は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、タッチスクリーン、１つまたはそれ以上のノブまたはダイヤル、キーパッド、これらの組み合わせまたは同様のものなどでもよい。インターフェースパネル１０６はまた、遠隔制御装置（後述）から信号を受信するＲＦ受信機を含み得ることが、好ましい。

自動リール１００は、電池源により動力が供給されることが好ましい。例えば、電池源は、再充電し得る電池を含み得る。一実施形態では、インジケータランプ１１２は、使用者に、電池の電圧レベルを表示するように構成される。例えば、インジケータランプ１１２は、電池レベルが高いときには緑色の光を表示し、電池寿命がなくなってきたときには黄色の光を表示し、電池レベルが低いときには赤色の光を表示し得る。いくつかの実施形態では、自動リール１００は、ホースが完全に後退させられた状態で、電池の電圧が一時的にあるレベル、例えば約１１ボルトを下回ったとき、モータの電源を切るように構成されている。これによって、ホースが自動リール１００から繰り出されるときに、電池が完全に放電された状態になっていることが妨げられ得る。

電池の電力を使用することに加えて、またはその代わりに、自動リール１００に動力を供給するために他のエネルギー源を使用してよい。例えば、自動リール１００は、ＡＣコンセントに電気的に接続するコードを含み得る。他の実施形態では、自動リール１００は、太陽電池技術または他のタイプの動力供給技術を含み得る。

図１にさらに図示するように、自動リール１００は、巻き取り口１１４を含む。巻き取り口１１４は、線状の用具を巻き取り得る本体１０２の場所を提供する。一実施形態では、巻き取り口１１４は、一般的な庭用ホースを収容するためなど、直径が約１から２インチの円形を含む。本発明の他の実施形態では、巻き取り口１１４は、巻き取りを促進するために本体１０２の可動な部分に配置され得る。いくつかの実施形態では、巻き取り口１１４は、巻き取り中にホースのみが通過する大きさである。このような実施形態では、巻き取り口１１４の直径は、ホースの端の取り付け部品および／またはノズルの通過を妨げるのに十分小さくし得る。

本明細書における開示から、自動リール１００とともに種々の代替実施形態、構造および／または装置を使用し得ることを、当業者は理解するだろう。例えば、リール１００は、本明細書に記載した本発明の実施形態とともに使用し得るどんな支持構造体、ベース、および／またはコンソールも含み得る。

図２に、線状の用具の巻き取りおよび／または繰り出しを制御するために使用し得る一般的な制御システム２００のブロック図を示す。いくつかの実施形態では、自動リール１００は、制御システム２００をハウジング１０２内に収めることが好ましい。

図２のブロック図に示すように、制御システム２００は、回転部材２２０と、モータ２２２と、モータ制御装置２２４と、インターフェース２２６とを備える。一般に、回転部材２２０は、モータ２２２により動力が供給されて、ホースなどの線状の用具を巻き取りおよび／または繰り出す。いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４は、格納された命令、および／またはインターフェース２２６を介して受信された命令に基づいてモータ２２２の作動を制御する。

いくつかの実施形態では、回転部材２２０は、線状の用具を巻き取るように少なくとも１本の軸線において回転し得る、実質的に円筒形のドラムを備える。他の実施形態では、回転部材２２０は、線状の用具を巻き付けるのに適切な他の装置を備える場合がある。

一実施形態では、自動リール１００のモータ２２２は、ブラシ付きのＤＣモータ（例えば、ブラシと、モータが回転すると電流を複数の電磁極に流すように切り替える整流子とを具える通常のＤＣモータ）を含む。モータ２２２は、自動リール１００内においてドラム２２０を回転させるように電力を供給して、ホースをドラム２２０に巻き取り、それにより、ホースが本体１０２内に後退させられることが好ましい。

本発明の実施形態では、モータ２２２は、ギアアセンブリを介してドラムに結合される。例えば、自動リール１００は、約３０：１のギア減速を行うギアアセンブリを備え得ることが好ましい。モータ２２２が約３０回回転すると、ドラム２２０が約１回回転する。他の実施形態では、ホースの巻き取りを促進するために他のギア減速を用い得ることが好ましい。さらに他の実施形態では、モータは、ブラシレスＤＣモータ２２２、ステッピングモータまたは同様のものを含み得る。

本発明のいくつかの実施形態では、モータ２２２は、約１０ボルトと約１５ボルトとの間の電圧範囲で作動し、約２５０ワットまで消費する。通常の負荷状態では、モータ２２２は、約１２０オンスインチ（即ち約０．８５ニュートンメートル）のトルクをかけ、約２，５００ＲＰＭで作動し得る。モータ２２２はまた、約０℃から約４０℃の範囲の周囲温度で作動し、種々のタイプの天気条件において、広範囲にわたってリール１００を使用し得ることが好ましい。

いくつかの実施形態では、モータ２２２は、ドラム２２０が１００フィートの庭用ホースを約３０秒以内に完全に後退させるように選択された回転速度で作動することが好ましい。しかしながら、当業者が、本明細書における開示から認識するように、後退時間は、使用するモータのタイプと、自動リール１００により巻き取られる線状の用具のタイプおよび長さとにより異なる場合がある。

いくつかの実施形態では、モータ２２２は、例えば、約３フィート／秒と約４フィート／秒との間の最大速度でホースを後退させるように構成されている。いくつかの好ましい実施形態では、モータ２２２は、約３．６フィート／秒の最大速度でホースを後退させるように構成されている。ホースの後退速度を選択された最大速度未満に維持するために、モータ２２２は、ホースが後退させられている全期間において異なる速度で作動し得ることが好ましい。例えば、ホースの後退速度は、ドラム２２０に巻き付けられたホースの層の直径に比例し得る。よって、ホースの後退させ始めには比較的高速にするが、リール１００におけるホースの直径が大きくなると最大速度より遅くしておくために、ホースがリール１００にさらに多く巻き取られると、ドラム２２０の回転速度（例えば、ＲＰＭ）を減速する。

本明細書における開示から、自動リール１００がホースを一定の速度で後退させる必要はないことを、当業者は理解するだろう。例えば、リール用モータ２２２は、後退プロセスを通じて一定のＲＰＭで作動し得る。このような実施形態では、後退速度は、ホースがリール１００により多く巻き取られると、増加し得る。

特に好ましい一実施形態では、モータ２２２の回転速度は、長さが比較的短いホースがドラム２２０に巻き取られずにまだ残っているとき、ホースの後退線速度を低減させるように減速する。モータ速度をこのように低減させることによって、ホースの端を自動リール１００に力任せに後退させ過ぎないようにすることにより、破損が生じず性状が損なわれないように保護し得る。

ホースの端への後退速度を低減させる方法の一例を、図３のフローチャートにより表した後退速度変更プロセス３００によって示す。一実施形態では、モータ制御装置２２４は、モータ２２２の作動を制御するものであって、図３の、後退速度変更プロセス３００を実行して、自動リール１００の後退速度を変更する。例えば、モータ制御装置２２４は、後退速度変更プロセス３００を実行して、後退させるべきホースが１５フィート残っているときなど、ホースが自動リール１００にほとんど完全に後退させられているときに、後退速度を変更し得る。

例示目的で、後退速度変更プロセス３００の実行について、図２に示した制御システムの構成要素に関連して本明細書に説明する。

プロセス３００は、モータ制御装置２２４が、リール１００と関連づけられて、ホースなどの線状の用具を後退させるというコマンドを受信するブロック３３２で開始される。このようなコマンドは、例えばインターフェース２２６を介して、受信され得る。ブロック３３４では、リール１００は、第１の速度即ち通常の速度でホースを後退させる。例えば、リール１００のモータ２２２は、ホースを約３．３３フィート／秒の速度で後退させるように、ドラム２２０を回転させ得る。

いくつかの好ましい実施形態では、モータ２２２の速度は、周知の技術にしたがってパルス幅変調（ＰＷＭ）により制御される。特に、モータ制御装置２２４は、モータ２２２に印加されるＤＣ電流のデューティサイクルを変更することにより、モータ２２２の速度を制御し得る。

ブロック３３６において、モータ制御装置２２４は、モータ２２２の回転が所定の期間、例えば、２秒より長い間など停止していたか否かを判断する。モータ２２２の回転が特定の期間よりも長い間停止していた場合、プロセス３００は、ブロック３３８を実行し、当該ブロック３３８において、モータ制御装置２２４がモータ２２２を電源オフする。

モータ２２２の回転が所定の時間停止していなかった場合、プロセス３００は、ブロック３４０を実行し、当該ブロック３４０において、モータ制御装置２２４は、（例えば、ホースの一部分が巻き取り口１１４からリール１００に入る）ホースの後退位置が「ホーム」ポジションから約１５フィート未満か否かを判断する。例えば、「ホーム」ポジションは、ホースの端と相互に関連し得、ブロック３４０において、モータ制御装置２２４は、後退させられずに残っているホースが約１５フィートあるか否かを判断し得る。いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４は、ホースの実質的に全てを後退させたときなど、以前の巻き付けサイクル中に「ホーム」ポジションを決定する。他の実施形態では、モータ制御装置２２４は、エンコーダを使用してホームポジションを計算し得るか、または使用者が、（例えば、線状の用具の全長を入力することにより）ホームポジションに関するデータを入力し得る。

モータ制御装置２２４は、後退させたホースの長さを追跡すると好都合であることが好ましい。いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４は、例えば、既存の電子機器をモニターすることにより、ホースの長さを、費用をかけずに追跡すると好都合である。いくつかの実施形態では、他の通常の自動リールにはある高価なエンコーダがない場合に、このようにモニターする。

いくつかの実施形態では、自動リール１００は、ブラシ式ＤＣモータなどのモータ２２２に印加される電流をモニターし、測定した電流に基づいてモータ２２２の速度を決定する。モータ２２２の速度を決定し、モータ２２２が特定の速度で作動する時間を追跡することによって、自動リール１００のモータ制御装置２２４は、モータ２２２の回転数を計算し、よって、自動リール１００のドラム２２０の回転数を計算し得る。

ドラム２２０に後退させたホースの長さは、ドラム２２０の回転数と、ドラム２２０上のホースの層の直径とから測定し得る。よって、リール１００がホースを後退させると、モータ制御装置２２４は、ホースが十分な長さ後退させられて、ホースの終端部（例えば、最後の１５フィート）がホースの巻き取り口１１４に入った時がいつかを決定し得る。モータ制御装置２２４がこのように決定すると、モータ制御装置２２４は、ＰＷＭパルスのデューティサイクルを短くして、モータ２２０の回転速度を減速し、よって、ホースの最後の１５フィート（または選択された他の長さ）が後退させられるにつれて、ホースの線速度が低減する。

他の実施形態では、プロセス３００を実行するとき、線状の用具の後退速度を制御するために約１５フィートの長さ以外の長さを用いてもよい。例えば、使用者が、インターフェースパネル１０６により特定の長さを設定および／または調節し得る。

図３のプロセス３００を引き続き参照すると、後退位置が、「ホーム」ポジションから１５フィートまたはそれより長い場合、プロセス３００は、ブロック３３４へ戻り、ブロック３３４において、リール１００は、通常の速度でホースを後退させ続ける。

後退位置が、「ホーム」ポジションから１５フィート未満の場合、プロセス３００は、ブロック３４２を続け、ブロック３４２において、モータ制御装置２２４は、ホースを遅い速度で後退させるためにモータ２２２の速度を低減させる。例えば、モータ制御装置２２４は、後退速度を、第１の即ち通常の速度の１／２、約１．６７フィート／秒に低減させ得る。

ブロック３４４では、モータ制御装置２２４は、モータ２２２の回転が所定の時間、例えば、２秒を超える時間などの間停止していたか否かを判断する。モータ２２２が、特定の時間よりも長い時間停止していた場合、プロセス３００は、ブロック３３８を実行し、このブロック３３８において、モータ制御装置２２４は、モータ２２２を電源オフする。例えば、ホースの端が、巻き取り口１１４と、ホースの端が通過できないような係合をした場合、モータ２２２は、回転を続行できず、次に、モータ制御装置２２４により電源オフされる。

モータ２２２が所定の時間の間回転を停止していなかった場合、プロセス３００は、ブロック３４２に戻り、このブロック３４２において、モータ２２２は、ホースの後退を低速度で続行する。

いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４は、約１０から約１４．５ボルトの電圧範囲で作動し、約４５０ワットまで消費する。一実施形態では、モータ制御装置２２４は、約４２アンペア以下の電流を消費することが好ましい。モータ制御装置２２４および／またはモータ２２２に損傷を与え安全を脅かす恐れがある電流のスパイクから保護するために、モータ制御装置２２４のいくつかの実施形態は、電流検出遮断回路を含むことが好ましい。このような実施形態では、電流の閾値がある時間の間超過すると、モータ制御装置２２４は、モータ２２２を自動的に電源オフする。例えば、モータ制御装置２２４は、単一のＭＯＳＦＥＴまたは別の電流検出デバイスまたは素子を流れる電流を検出し得る。検出された電流が、約２秒より長い間４２アンペアを超えている場合、モータ制御装置２２４は、使用者が障害を取り除いてモータ制御装置２２４を再度動作させるまで、モータ２２２を電源オフすることが好ましい。他の実施形態では、安全とパフォーマンスとの間のバランスがとれるように、電流閾値およびその時間を選択し得る。

例えば、また図３のブロック３３６、３３８および３４４に特に当てはまる場合があるが、自動リール１００がホースを後退させている間に、ホースが障害物に遭遇すると、電流のスパイクが生じる場合がある。例えば、ホースは、石、居間の椅子または他のタイプの障害物に引っかかって、ホースが自動リール１００によりさらに後退させられることが妨げられる可能性がある。その時点で、モータ２２２（およびドラム２２０）は、回転を停止し、それにより、検出された電流にスパイクが生じる場合がある。安全策として、使用者からの別の後退コマンドをモータ制御装置２２４が受信するまで、好ましくは障害物が取り除かれた後に、モータ制御装置２２４がモータ２２２を電源オフすることが好ましい。電流のスパイクが少し生じることによりモータ２２２が電源オフしないように、最大電流制限を設定することがさらに好ましい。例えば、後退中のホースが小さい障害物に遭遇したとき、ホースの後退は完全には妨げられないが、電流が一時的に増すのに比例して、ホースの後退が一時的に遅くなる。

いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４はまた、ホースが自動リール１００に完全に後退させられ、内側のドラム２２０に巻き付けられた時を決定するための電流センサを使用する。特に、ホースの端部の取り付け部品がホース巻き取り口１１４により止められてそれ以上動かなくなると、ホースをそれ以上後退させることはできず、ドラム２２０は、もはや回転できない。モータ２２２によるドラム２２０の回転がうまくいかないと、モータ２２２に印加される電流は増す。モータ制御装置２２４は、電流のスパイクを検出し、モータ２２２を電源オフする。いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４は、後退プロセスが完了することにより電流のスパイクが生じたと推定し、ホースの現在の位置を「ホーム」ポジションとして確立する。新しい「ホーム」ポジションが確認されるまで、自動リール１００から引き出されたホースの長さは、上述のように、逆方向の回転回数により割り出され、ドラム２２０に戻されたホースの長さは、上述のように、前進方向の回転回数により決定される。

他方では、電流のスパイクが外部の障害物により生じた場合、使用者は、ホースを障害物から解放し、遠隔制御部のホームボタンを押すか、または自動リール１００上のインターフェースパネル１０６を用いてホーム機能を作動させ得る。モータ制御装置２２４は、このように作動すると、モータ２２２を前進方向に再作動させて、ホースをさらに後退させる。モータ制御装置２２４が別の電流スパイクを検出すると、新しい「ホーム」ポジションが、確立される。ホームポジションを確立するために電流スパイクの検出を用いることによって、本明細書に記載の自動リール１００の実施形態では、いつホースが完全に後退させられたかを決定するために複雑な機械または電気機構は不要である。本明細書の開示から、線状の用具が後退させられた量および／または線状の用具の後退速度を追跡するための幅広い種々の代替方法および／または装置があることを、当業者は理解するだろう。リール１００は、例えば、光学式エンコーダなどのエンコーダを使用するか、あるいはリードスイッチまたは同様のものなどの磁気デバイスを使用し得る。

本明細書における開示から、最大電流が、制御装置２２４および自動リール１００の設計によっては、４２アンペアを超える電流に定められるか、または４２アンペア未満の電流に設定され得ることを、当業者は理解するだろう。

いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４には、２つのモード、すなわちスリープモードとアクティブモードとがあることが好ましい。モータ制御装置２２４は、作業が行われるときはいつでも、例えば、使用者によりホースが延ばされる、または使用者からのコマンドに応答してホースが後退させられるなどのときに、アクティブモードで作動する。モータ制御装置２２４はまた、インターフェースパネル１０６または遠隔制御部を介して使用者からコマンドを受信している間、アクティブモードで作動する。アクティブモードの間モータ制御盤に必要な電流は、約３０ミリアンペア未満であり得る。

エネルギーを浪費しないために、モータ制御装置２２４は、いくつかの実施形態では、ある時間の間、例えば、６０秒などの間作業が行われていないときはスリープモードになるように構成されることが好ましい。スリープモードの間、モータ制御装置２２４が必要とする電流は減少することが好ましい。例えば、モータ制御装置２２４は、スリープモードでは約３００マイクロアンペア未満を要する。

図４に、遠隔制御部４００を示し、この遠隔制御部４００によって、使用者は、インターフェースパネル１０６を使用しなくても自動リール１００を手動制御し得る。いくつかの実施形態では、遠隔制御部４００は、自動リール１００の流量制御装置を作動させ、モータ２２２を、ドラム２２０にホースを巻き付けまたドラム２２０からホースを繰り出すように作動させる。例えば、遠隔制御部４００は、上述のようにモータ制御装置２２４と通信し得る。

遠隔制御部４００は、一般的なアルカリ電池などのＤＣバッテリーで作動することが好ましい。他の実施形態では、遠隔制御部４００には、リチウム電池、太陽電池技術、または同様のものなどの、他のエネルギー源により電力が供給され得る。

ここに示した遠隔制御部４００は、ホースリールの作動を制御するための１つまたはそれ以上のボタンを含む。ここに示した実施形態では、遠隔制御部４００は、弁制御ボタン４５０、「ホーム」ボタン４５２、「停止」ボタン４５４、および「ジョグ」ボタン４５６を含む。これらのボタンの記号には、テープ、コンパクトディスク、ビデオ再生装置における一般的な記号を模して用いる場合があることに留意する。

弁制御ボタン４５０を押すと、信号が自動リール１００の電子機器に送信されて、内部の流量制御装置が、ホースを通る流体（例えば、水）またはガス（例えば、空気）の流れを制御するために、電気的に作動する弁を開口状態と閉鎖状態とに切り換える。

ホームボタン４５２を押すと、モータ制御装置２２４によって、モータ２２２が、自動リール１００内のドラム２２０にホースを巻き付け得る。いくつかの実施形態では、ホームボタン４５２が押された後、ホースは、速い速度でリール１００に後退させられ巻き付けられる。例えば、１００フィートのホースが、リールドラム２２０に約３０秒で巻き付けられることが好ましい。

停止ボタン４５４を押すと、モータ制御装置２２４は、自動リール１００内のモータ２２２の作動を停止させて、ホースの後退を中止する。いくつかの実施形態では、停止ボタン４５４は、停止ボタンにより生じるコマンドが、ホームボタン４５２により発せられるコマンドを無効にする安全上の特徴を提供する。

ジョグボタン４５６によって、使用者は、ホースリール１００により巻かれるホースの量を制御し得る。例えば、一実施形態では、ジョグボタン４５６を押すと、ホースリール１００は、ジョグボタン４５６が押されている限り、ホースを巻く。使用者がジョグボタン４５６を解除すると、自動リール１００は、ホースの後退を停止する。いくつかの実施形態では、ジョグボタン４５６が押されてリール１００がホースを後退させる速度は、ホームボタン４５２が押された後リール１００がホースを後退させる初期速度を下回る。ホースは、ジョグボタン４５６が押されている間にしか後退させられないので、ジョグボタン４５６が押されることに応答してホースを後退させる際のモータ速度は、実質的に一定であることが好ましい。

他の実施形態では、ジョグボタン４５６を押すと、リール１００がホースを、設定された長さまたは設定された時間の間後退させることが好ましい。例えば、一実施形態では、ジョグボタン４５６を作動させるごとに、リール１００がホースを約１０フィート後退させることが好ましい。このような実施形態では、ジョグボタンのコマンドは、ホームボタン４５２または停止ボタン４５４を押すことにより生じるコマンドにより無効にされ得る。遠隔制御部４００からのコマンドはまた、自動リール１００のインターフェースパネル１０６を使用することによって初期化コマンドにより無効にされ得る。

いくつかの実施形態では、遠隔制御部４００は、無線技術により自動リール１００と通信することが好ましい。例えば、好ましい実施形態では、遠隔制御部４００は、無線周波数（ＲＦ）チャネルを介して通信し、リール１００との見通し内通信チャネルは不要である。さらに、遠隔制御送信機は、ホースの長さを超える範囲に渡って通信し得ることが好ましい。例えば、１００フィートのホース用に構成された自動リール１００について、通信範囲は、少なくとも約１１０フィートになるように設定することが好ましい。他の実施形態では、遠隔制御部４００は、例えば、遠赤外線、超音波、セル方式の技術または同様のものなどの、他の無線または有線技術により通信するように構成される。

いくつかの実施形態では、遠隔制御部４００は、遠隔制御部４００が有効なコマンドを自動リール１００に送信するまで、遠隔制御部４００のボタンを十分な時間（例えば、少なくとも約０．１秒）押す必要があるように構成される。この特徴によって、使用者がボタンに短時間の間不用意に触れた場合の不必要な送信が除外される。

いくつかの実施形態では、遠隔制御部４００は、３秒より長い間（ジョグボタン４５６を除いて）どのボタンが押された場合でも、遠隔制御部４００は、自動リール１００への信号の送信を停止するように構成されることが好ましい。これによって、例えば、遠隔制御部４００上に物を置いたことによって、使用者の知らない間に、ボタンが押されてしまったときなどに、電池の電力が節約され、自動リール１００へ混合信号が送信されることが妨げられる。

遠隔制御部４００の送信機と自動リール１００の受信機とを使用前に同期させることが好ましい。それに加えて、またはその代わりに、いずれかの装置の電池を交換した後には、２つの装置を同期させる。いくつかの実施形態では、それらの装置は、自動リール１００がオン状態の間に３秒よりも長い間遠隔制御部４００のホームボタン４５２および停止ボタン４５４を押すことにより、同期させることが好ましい。いくつかの実施形態では、自動リール１００のＬＥＤの点灯を目にすることにより、または自動リール１００が発する音声信号を耳にすることにより、同期が完了したことを、使用者が確認できることが好ましい。

いくつかの好ましい実施形態では、遠隔制御部４００は、遠隔制御部４００のボタンがある時間の間押されなかったとき、電力供給が減少して「スリープ」モードになるように構成されることが好ましい。例えば、遠隔制御部４００のボタンが押され続けて６０秒が経過した場合、遠隔制御部４００は、「スリープ」モードになり、このモードにおいて、電流は、「アクティブ」状態の間に消費されていた電流から減少する。遠隔制御部４００のボタンのどれかが、０．１秒より長い間押されると、遠隔制御部４００は、「アクティブ」状態になり、送信を開始する。

本発明の一実施形態では、遠隔制御部４００は、延長したホースの端にまたはその近くのホースに取り付け得ることが好ましい。他の実施形態では、遠隔制御部４００をホースに取り付けない。後者の場合、使用者は、水の流れを止め、使用中の領域以外のホースを後退させるように、遠隔制御部４００を作動させ得る。遠隔制御部の実施形態はまた、同じ機能を伴っておよび／または機能を組み合わせてどんな形状にしてもよい。

いくつかの実施形態では、自動リール１００は、自動リール１００内のドラム２２０からホースを引っ張る（または繰り出す）ことに使用者が要する労力を減少させるように後退補助機能を含むことが好ましい。後退機能は、自動リール１００のギアによる減速が大きくならないように、引っ張り効果の少なくとも一部分の効果を打ち消す。例えば、使用者がホースを引っ張ると、内側のドラムが回転し、モータ２２２は、その逆方向に回転する。

図５に、自動リールからホースなどの線状の用具を繰り出すことを促進するのに使用し得る、後退補助プロセス５００のフローチャートを示す。例示目的のために、図２の制御システム２００の構成要素を参照して、プロセス５００を説明する。

後退補助プロセス５００は、ブロック５６０で開始され、このブロック５６０では、モータ２２２は、非可動状態である。ブロック５６２では、使用者が自動リール１００からホースを繰り出そうとしていることなどにより、ホースが引っ張られているのか否かを、モータ制御装置２２４が判断する。例えば、いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４は、例えば、モータ２２２を逆方向に回転させる張力などの、所定の量を上回るホースの張力を検出する。モータ制御装置２２４が、ホースの引っ張りまたは延びを検出しなかった場合、プロセス５００はブロック５６０に戻る。ホースが引っ張られていることを、モータ制御装置２２４が検出した場合、プロセス５００は、ブロック５６４を実行する。

モータ２２２がブラシ付きＤＣモータを含むいくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４は、ホースが引っ張られた時を決定するために逆起電力を検出する。モータ２２２が非可動状態のとき、モータ制御装置２２４は、モータ２２２に電力を供給しない。使用者がホースを引っ張ると、ブラシ付きＤＣモータが回転することにより、検出可能な逆起電力が生じ、この逆起電力は、モータ制御装置２２４により検出される。いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４は、最初にスリープモードであった場合、アクティブモードになる。

一旦、ホースが引っ張られたことを、モータ制御装置２２４が検出すると、モータ制御装置２２４は、モータ２２２を逆方向（すなわち、ホースを巻き取るために用いられた回転方向と反対の方向）に回転させる。モータ２２２がこのように逆回転すると、ドラム２２０が逆回転して、巻き付けられていたホースの一部分が繰り出され、これを、ブロック５６４により示している。

いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４は、モータ２２２に印加される電流の方向を逆にするように、リレーまたは他の適切な切り換え装置を作動させる。電流が逆向きになることによって、モータ２２２は、ホースが繰り出されるように（例えば、ホース巻き取り口１１４を介して自動リール１００から放出されるように）、自動リール１００のドラム２２０を回転させる。いくつかの好ましい実施形態では、モータ２２２は、自動リール１００がホースを後退させているときのドラム２２０の回転速度未満の回転速度でドラム２２０を回転させるように制御される。例えば、これは、好ましい実施形態において、モータ２２２に印加される電流を制御するＰＷＭ信号のデューティサイクルを制御することにより達成され得る。

いくつかの実施形態では、ドラム２２０の回転速度を低速にすることによって、過剰な巻き取りが妨げられるので、自動リール１００内のドラム２２０の周りにホースの不要なたるみが生じることが妨げられる。回転速度が減速されると、使用者はまた、放出されたホースが自動リール１００の近くにおいてねじれないように、ホースがホース巻き取り口１１４から放出されるのと同じ速度でホースを引っ張り得る。

いくつかの実施形態では、モータ制御装置２２４は、モータ２２２とドラム２２０とを所定の時間の間逆回転させる。例えば、モータ制御装置２２４がホースの引っ張りを検出すると、モータ制御装置２２４は、５秒間ホースを繰り出すようにドラム２２０を回転させ得る。他の実施形態では、モータ制御装置２２４は、ドラム２２０がホースを所定の長さ（例えば、約１０フィート）繰り出すようにするか、またはドラム２２０がある回数回転する（例えば、１０回転する）ようにし得る。

さらに、いくつかの実施形態では、後退補助プロセス５００のブロック５６４の間、モータ制御装置２２４は、自動リール１００から引き出されるホースの長さが分かるように、（上述のように）モータ２２２に印加される電流をモニターすることにより、ドラム２２０の逆方向への回転数を決定する。

ブロック５６６において、モータ制御装置２２４は、使用者がホースを引っ張るのを止めたか否か、またはホースが完全に展開されたか否かを判断し、その場合は、モータ制御装置２２４は、モータ２２２の回転を停止させる。使用者がホースを引っ張るのを止めておらず、ホースが完全には展開されていない場合、プロセス５００は、ブロック５６４に戻り、当該ブロックにおいて、ドラム２２０は、ホースを繰り出すように回転し続ける。

特定の実施形態を参照してここに説明したが、本明細書における開示から後退補助プロセス５００の幅広い種々の代替方法を、当業者は理解するだろう。例えば、いくつかの実施形態では、遠隔制御部４００は、「前進」ボタン（図示せず）を含むことが好ましい。この「前進」ボタンは、モータ２２２を逆方向に作動させるように、自動リール１００を作動して、自動リール１００内のドラム２２０からホースを解く。

本明細書における開示から、流量制御装置およびホースリール装置を作動させるように電子機器に多数の変更を加え得ることを、当業者はまた容易に理解するだろう。例えば、上記のプロセス３００および／または５００は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアで、またはそれらを組み合わせて実行し得る。さらに、モータ制御装置２２４などの個々の構成要素の機能は、本発明の他の実施形態において複数の構成要素により果たし得る。

図６〜図９に、上述の機能の少なくともいくつかの機能を果たす、図２のモータ制御装置２２４などのモータ制御装置の例示的な実施形態の概略図を示す。以下の説明および図６〜図１０Ｃへの言及は、例示目的のみのためであって、本開示の範囲を限定するものではない。本明細書における開示から、後述する本発明の実施形態の代わりに用い得る種々の代わりの構造体、装置および／または装置またはそれらの組み合わせを、当業者は理解するだろう。

特に、図６に、１２ボルトの電源からそれぞれ安定した、５ボルトを引き出す第１の電圧レギュレータ、３．３ボルトを引き出す第２の電圧レギュレータ、および１．５ボルトを引き出す第３の電圧レギュレータを示す。レギュレータへの入力は、ＲＥＭＯＴＥ＿ＰＯＷＥＲ入力信号に応答して切り換えられ、それによって、上述のように、モータ制御装置２２４は選択的に、アクティブモードであると可動状態になり、スリープモードであると非可動状態になる。したがって、第１、第２、および第３のレギュレータからの電圧は、モータ制御装置２２４がアクティブモードのときに利用し得る。

モータ制御装置はまた、１２ボルトの電源から安定した３．３ボルトを供給する第４の電圧レギュレータを含む。他の３つのレギュレータへの入力とは異なって、第４のレギュレータへの入力は、切り換えられず、第４のレギュレータにより供給される非切り換え型の３．３ボルトは、１２ボルトの電源が動作状態である（例えば、１２ボルトの電源がモータ制御装置に接続され、十分充電されている）ときはいつでも、一般に、用い得る。

図７Ａおよび図７Ｂに示すように、モータ制御装置は、例えば、Ａｌｔｅｒａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＣｙｃｌｏｎｅ（登録商標）ＦＰＧＡなどのフィールド プログラマブル ゲート アレイ（ＦＰＧＡ）７００を含む。ＦＰＧＡ７００は、本明細書に記載の機能を果たすようにプログラム可能であり、また、例えば、図１０Ａ〜図１０Ｃに示した機能ブロックを含む。例えば、ＦＰＧＡ７００は、図１０ＡのＲＦコマンド機能ブロック１００２を実行し、当該ブロック１００２では、ＲＦ受信機（図示せず）を介して遠隔制御部４００などの遠隔制御部から受信したＲＦデータがデコードされる。ＲＦコマンド機能ブロック１００２は、内部信号（例えば、後退プロセスを引き起こす巻き取り（「ホーム」）信号、ホースを１０フィート後退させ次に停止させる１０フィート巻き取り信号（「ジョグ」）、およびすべての動きを停止する停止信号）を生成する。ＲＦコマンドブロック１００２の出力は、他の機能ブロックに供給される。

図１０Ｂに、インターフェース機能ブロック１００４を示し、このブロック１００４は、ＲＦコマンド機能ブロック１００２から内部信号を受信し、インターフェースパネル１０６から切り換え信号を受信する。インターフェース機能ブロック１００４は、入力信号を処理し、モータ２２２および水調節弁を制御する信号を生成する。

図１０Ｂに示すモータ制御機能ブロック１００６は、インターフェース機能ブロック１００４からの信号に応答し、モータ２２２の作動により生成される信号にも応答する。モータ制御機能ブロック１００６は、ＰＷＭ信号を生成し、方向信号、およびホース位置信号も生成する。

図１０Ｃに示すのは、上述のように、スイッチの操作のタイミングに従ってモータ制御装置２２４に印加される電力を制御する「ｋｅｅｐ ａｌｉｖｅ」機能ブロック１００８と、電池の状態をモニターし、モータ制御装置２２４を作動させるのに十分な電力を用い得るか否かを判断する電池制御機能ブロック１０１０と、上述のように電流を検出することでホースがホームポジションにあるか否かを判断する「ｈｏｓｅ−ｉｎ」（または「ホーム」）機能ブロック１０１２と、使用者がドラム２２０からホースを引っ張っている時に検出される逆起電力に応答し、そして、モータ制御装置２２４が使用者の補助のためにモータ２２２を逆方向に作動させるようにｅｎａｂｌｅ ａｎｔｉ−ｄｒａｇ信号を生成する「ａｎｔｉ−ｄｒａｇ」機能ブロック１０１４と、ＲＦコマンド機能ブロック１００２からのコマンド信号に応答しかつ「ｋｅｅｐ ａｌｉｖｅ」機能ブロック１００８からの信号に応答して、（後述の）電気的に消去し得るメモリーに制御信号を供給する「ｅｅ−ｍｅｍｏｒｙ」機能ブロック１０１６と、である。

図７Ａにさらに図示するように、モータ制御装置は、電気的に消去・書き込み可能なＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）７７０を含み、当該ＥＥＰＲＯＭは、好ましい一実施形態では、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙから入手可能な２４ＬＣ０１Ｂである。ＥＥＰＲＯＭ７７０は、ＦＰＧＡ７００のｅｅ−ｍｅｍｏｒｙ機能ブロック１０１６からシリアルデータ（ＳＤＡ）およびシリアルクロック（ＳＣＬ）を受信し、データを選択的に格納し検索する。例えば、ＥＥＰＲＯＭ７７０は、スリープモードの間モータ制御装置２２４の電源が落とされたときのホースの現在位置を記憶する。したがって、ＦＰＧＡ７００は、モータ制御装置２２４に電源が入りアクティブモードに戻ったときに、それまでに格納されたホース位置を検索し得る。ＥＥＰＲＯＭ７７０はまた、上述のように、自動リール１００および遠隔制御装置４００が同期するときの、ＲＦリンクのアドレスを格納する。

ここに示した実施形態では、ＣｙｃｌｏｎｅＦＰＧＡ７００は、デバイスに電力が加えられるときに設定データが再ロードされるＳＲＡＭベースのデバイスである。図７Ａにさらに図示するように、モータ制御装置は、シリアル設定デバイス７７２を含み、当該デバイス７７２は、ＦＰＧＡ７００に結合されて、モータ制御装置が、スリープモードの後にアクティブモードに戻ってＦＰＧＡ７００に電源が入るごとに、ＦＰＧＡ７００に設定情報を与える。ここに示した実施形態では、シリアル設定デバイス７７２は、Ａｌｔｅｒａ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＥＰＣＳ１フラッシュメモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ）である。設定情報は、図１０Ａ〜図１０Ｃに示した機能ブロックを実行するためにＦＰＧＡ７００へ与えられる。

代替実施形態では、ＦＰＧＡ７００は、ＦＰＧＡ７００により実行される関数を実行するように書き込み得るマイクロコントローラと入れ替え得ることが好ましい。

図８に図示するように、モータ制御装置には、例えば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒから入手可能なＩＲ４４２７デュアルローサイドドライバなどのパワーＭＯＳＦＥＴドライバ８８０が含まれる。ＭＯＳＦＥＴドライバ８８０は、例えば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ社製のＩＲＦ１０１０パワーＭＯＳＦＥＴなどの、ＦＰＧＡ７００とパワーＭＯＳＦＥＴ８８２との間のバッファとして、作動する。特に、ＭＯＳＦＥＴドライバ８８０は、図７においてＦＰＧＡ７００からＰＷＭ＿ＦＥＴ信号を受信し、パワーＭＯＳＦＥＴ８８２にゲートドライバ信号を生成する。ここに示した実施形態では、パワーＭＯＳＦＥＴ８８２は、モータの低位供給ラインをグランドに選択的に接続するように、モータの低位供給ラインとグランドとを接続している。モータの高位供給ラインは、１２ボルト電源に接続されている。パワーＭＯＳＦＥＴ８８２が作動すると、パワーＭＯＳＦＥＴ８８２は、モータの低位供給ラインとグランドとを低インピーダンスで接続して、その結果、電流が、１２ボルト電源からモータを通ってグランドに流れて、モータが回転し得る。

図８にさらに示すように、モータの高位供給ラインとモータの低位供給ラインとは、二極、双投リレー８８４の接点の各対に接続される。リレー８８４は、Ｍｏｔｏｒ＿１端子に接続される第１（上側）の共通の接点と、Ｍｏｔｏｒ＿２端子に接続される第２（下側）の共通の接点とを有する。第１の共通の接点は、第１（上側）の通常閉の接点と、第１（上側）の通常開の接点と関連づけられる。同様に、第２の共通の接点は、第２（下側）の通常閉の接点と、第２（下側）の通常開の接点と関連づけられる。モータの高位供給ラインは、第１の通常閉の接点と第２の通常開の接点と接続されている。モータの低位供給ラインは、第２の通常閉の接点と第１の通常開の接点と接続されている。

接点同士を上記のように接続した結果、リレー８８４が非動作状態にある（例えば、リレーのコイルに電力が加えられていない）とき、モータの高位供給ラインは、第１の通常閉の接点と第１の共通の接点とを介してＭｏｔｏｒ＿１端子に接続され、モータの低位供給ラインは、第２の通常閉の接点と第２の共通の接点とを介してＭｏｔｏｒ＿２端子に接続される。よって、パワーＭＯＳＦＥＴ８８２が動作状態にある（例えば、ＰＷＭパルスがＭＯＳＦＥＴドライバ８８０に加えられている）ときはいつでも、電流が、モータのコイルを通ってＭｏｔｏｒ＿１端子からＭｏｔｏｒ＿２端子へ流れて、モータが、前進方向に（例えば、ホースを自動リール１００内に巻き取るように）回転する。

ＦＰＧＡ７００により生成されるＦＷＤ−ＲＥＶ信号を介して電力をリレーコイルに加えると、リレー８８４の通常閉の接点と各共通の接点との接続が解除され、また、通常開の接点が、各共通の接点と接続する。よって、モータの高位供給ラインは、第２の通常開の端子と第２の共通の接点とを介してＭｏｔｏｒ＿２端子に接続され、また、モータの低位供給ラインは、第１の通常開の接点と第１の共通の接点とを介してＭｏｔｏｒ＿１端子に接続される。よって、リレーコイルが動作状態の間ＭＯＳＦＥＴ８８２が動作すると、電流が、Ｍｏｔｏｒ＿２端子からＭｏｔｏｒ＿１端子に反対方向にモータのコイルを流れて、モータが、（例えば、使用者が自動リール１００からホースを引き出すのを助けるように）逆方向に回転する。

図８にさらに図示するように、モータ制御装置は、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒから入手し得る第１のＬＭ３１１電圧コンパレータを含む電流制限センサを含む。第１のコンパレータは、反転（−）入力、非反転（＋）入力および出力を有する。第１のコンパレータの出力は、非反転入力に印加された電圧の方が反転入力に印加された電圧よりも高いときにハイになる。第１のコンパレータの出力は、反転入力に印加された電圧の方が、非反転入力に印加された電圧よりも高いときにローになる。

第１のコンパレータの非反転入力は、パワーＭＯＳＦＥＴ８８２が電流をモータからグランドへ伝導させているときは必ず、グランドを基準としてパワーＭＯＳＦＥＴ８８２の低インピーダンスによって発生した電圧を検出するように接続される。

第１のコンパレータの反転入力は、ＦＰＧＡ７００により生成されたＰＷＭ＿ＩＮ信号に応じた入力電圧を受ける。ＦＰＧＡ７００からのＰＷＭ＿ＩＮ信号が、３３，０００オーム入力抵抗器、０．１マイクロファラッドコンデンサ、および３３，０００オーム出力抵抗器を備えるローパスフィルターに加えられる。ＰＷＭ＿ＩＮ信号は、ＦＰＧＡ７００により選択されたデューティサイクルを有し、このデューティサイクルは、ＰＷＭ＿ＦＥＴ信号がＭＯＳＦＥＴドライバ８８０に加えられることにより決定される速度でモータを作動させるのに必要な所定の電流に対応する。ローパスフィルターは、ＰＷＭ＿ＩＮ信号のデューティサイクルに応じてフィルター出力電圧を生成するように作動する。フィルター出力電圧が第１の電圧コンパレータの反転入力に加えられて、フィルター出力電圧は、非反転入力においてパワーＭＯＳＦＥＴ８８２の両端の電圧と比較される。

第１のコンパレータの出力は、検出された電圧がフィルター出力電圧よりも高いときはハイのＩ＿ＬＩＭ信号を生成し、検出された電圧がフィルター出力電圧よりも低いときはローのＩ＿ＬＩＭ信号を生成する。ＦＰＧＡ７００は、モータを流れる電流を、ＰＷＭ＿ＩＮ信号のデューティサイクルを調節してＩ＿ＬＩＭ信号のレベルを切り換えることによって、決定し得る。Ｉ＿ＬＩＭ信号のレベルが切り換えられたときのＰＷＭ＿ＩＮ信号のデューティサイクルの数値は、ＦＰＧＡ７００により相互に関連づけられて、測定電流値が生成される。

ＦＰＧＡ７００は、前出の技術により決定された測定電流値と、ＭＯＳＦＥＴドライバ８８０に加えられたＰＷＭ＿ＦＥＴ信号のデューティサイクルにより決定された、所望のモータ速度に対する所定の電流値とを比較する。特に、モータが必要とする電流の量は、モータの逆起電力に対応し、モータのＥＭＦは、モータの速度に対応する。よって、測定電流値は、モータの速度を示す。

測定電流が所望のモータ速度に対する所定の電流に対応していないとＦＰＧＡ７００が判断した場合、ＦＰＧＡ７００は、前出の方法に従って電流の測定を続けながら、ＭＯＳＦＥＴドライバ８８０に加えられるＰＷＭ＿ＦＥＴ信号のデューティサイクルを調節して、モータ速度を選択的に増減させることが好ましい。よって、ＦＰＧＡ７００は、電流測定技術により提供されるフィードバック情報を用いて、モータ速度を所望のモータ速度に調節する。

前出の方法でモータ速度を調節することによって、ＦＰＧＡ７００は、モータ速度と、モータが特定のモータ速度で作動している間の時間量とに基づいて、ホースの位置を計算し得る。

モータ制御装置は、第２のＬＭ３１１電圧コンパレータを含む。第２のコンパレータの非反転入力は、パワーＭＯＳＦＥＴ８８２の両端の電圧を検出するように、よって、モータを流れる電流を検出するように、接続される。第２のコンパレータの反転入力は、バイアスネットワークに接続される。バイアスネットワークは、反転入力に電圧を供給し、この電圧は、約４２アンペアのモータ電流に対応する、検出された、パワーＭＯＳＦＥＴ８８２の両端の電圧に対応するように選択された値に設定される。第２のコンパレータの出力は、Ｉ＿ＭＡＸ信号を生成する。モータの電流が約４２アンペアを超過すると、第２のコンパレータは、Ｉ＿ＭＡＸ信号をアクティブレベルに切り換える。

ＦＰＧＡ７００がアクティブのＩ＿ＭＡＸ信号を検出すると、ＦＰＧＡ７００は、モータに適用されるデューティサイクルを小さくしてモータを流れる電流を減少させるために、選択的にＰＷＭ＿ＦＥＴ信号を調節する。この結果、Ｉ＿ＭＡＸ信号が非アクティブレベルに切り換えられた場合、ＦＰＧＡ７００は、選択的にＰＷＭ＿ＦＥＴ信号を新しいデューティサイクルに維持し、次にデューティサイクルを大きくしてモータをもとの速度に戻し得る。したがって、例えば、ＦＰＧＡ７００は、電流を最大レベルより低く維持して、ホースと、一時的な障害物との係合を解除する機会を提供する。他方で、電流が最大レベルより上のままである場合、ＦＰＧＡ７００は、選択的にさらにＰＷＭ＿ＦＥＴ信号のデューティサイクルを小さくして、電流をさらに減少させる。デューティサイクルが小さくなった結果、電流が最大レベルより減少するまで、またはモータの電源が切られるまで、電流は減少し続ける。

上述の技術によれば、最大の電流レベルを上回る電流レベルを検出したからといって、大きな電流スパイクが生じる恐れがあるモータの急停止にはつながらない。逆に、モータへの電流は、徐々に減少し、よって、大きな電流スパイクは排除される。徐々に電流が減少することによって、モータによる力がホースに加わり続けることにより、障害物を押しのけ得る。

図８にさらに図示するように、モータ制御装置は、任意のＭＡＸ＿ｃｏｍｍａｎｄ入力信号ラインを含み、このラインは、第２のコンパレータの反転入力に接続される。ＭＡＸ＿ｃｏｍｍａｎｄ入力信号ラインに加えられる電圧は、反転入力に印加される電圧を増加させて、最大電流の閾値を高くすることが好ましい。例えば、線状の用具を巻き付けるのに必要とする力が大きくモータの電流を多く必要とする応用において、自動リール１００を使用するためには、電圧をＭＡＸ＿ｃｏｍｍａｎｄ入力ラインに印加して最大電流の閾値を高くし得ることが好ましい。例えば、例えばエアホースなどの曲がりにくいホースを巻き付けるために自動リール１００を使用するとき、さらに大きな力が、よって多くの電流が必要となる場合がある。

図９に図示するように、モータ制御装置は、ＰＮＰトランジスタを備える逆起電力センサ９９０を含み、ＰＮＰトランジスタは、１２ボルト電源に接続されたエミッタと、モータの低位供給ラインからＭＴＲ＿ＳＷ入力信号を受信するように接続されたベースとを有する。ＰＮＰトランジスタのコレクタは、ＬＯＧＩＣ＿ＲＥＶ＿ＳＥＮＳＥ出力信号を供給し、この出力信号は、ＰＮＰトランジスタがオフになると、プルダウン抵抗器によりプルダウンされる。モータが作動していないときなど、電圧がＰＮＰトランジスタのベースに印加されていないとき、ＰＮＰトランジスタは、通常、オフになっている。パワーＭＯＳＦＥＴ８８２を動作させることによりモータが始動するとき、モータの低位供給ラインがプルダウンされ、ＰＮＰトランジスタのベースがプルダウンされて、ＰＮＰトランジスタの電源はオンになる。ＰＮＰトランジスタがオンになると、ＰＮＰトランジスタのコレクタにおける電圧は、１２ボルトの供給電圧へ引き上げられて、その結果、アクティブハイのＬＯＧＩＣ＿ＲＥＶ＿ＳＥＮＳＥ信号が生成される。しかしながら、ＰＷＭ信号が生成されているときは、ＦＰＧＡ７００は、アクティブＬＯＧＩＣ＿ＲＥＶ＿ＳＥＮＳＥ信号を無視する。

ＰＷＭ信号がオフで、よって、パワーＭＯＳＦＥＴ信号がオフの場合、モータの低位供給ラインは、通常ハイである。使用者がホースを引っ張り、ドラムを回転させることにより、モータが逆方向に回転させられた場合、モータは、逆起電力信号を発生させて、モータへの高位供給ラインの電圧に対してモータへの低位供給ラインの電圧を低くする発生器として作動する。低い電圧が、ＰＮＰトランジスタのベースに印加されて、ＰＮＰトランジスタがオン状態になって、ＬＯＧＩＣ＿ＲＥＶ＿ＳＥＮＳＥ信号を動作状態にする。

ＦＰＧＡ７００がこの時間の間にはＰＷＭ信号を生成していないので、ＦＰＧＡ７００は、使用者がホースをドラムから引っ張る動作により、モータが回転させられていると判断する。したがって、ＦＰＧＡ７００は、リレー８８４を動作させ、ＰＷＭ信号を生成して、モータを逆方向に回転させて、使用者を補助する。

上述のように、引き出し補助機能の間に、ＦＰＧＡ７００は、小さいデューティサイクルでＰＷＭ信号を生成して、その結果、高速で自動リール１００からホースを放出するというよりも、モータが、使用者を補助するのにちょうど十分な電力を供給する。引き出し補助機能が有効な間に、ＦＰＧＡ７００は、ＰＷＭ信号が非アクティブ状態のとき（例えば、ＭＯＳＦＥＴがオフ状態のときＰＷＭデューティサイクルの一部分の間に）、使用者がホースを引っ張り続けているか否かを周期的に判断して、使用者を補助するために逆の電力を供給し続けるか否かを判断する。

図９にさらに図示するように、モータ制御装置は、複数のダイオード９９２を含み、ダイオード９９２は、コモン接続されたカソードと、各電力制御信号源に接続されたアノードと、を有する。電力制御信号の１つまたはそれ以上の電力制御信号が、アクティブハイになると、遠隔電力信号が、アクティブハイになって、図６の第１の３つの電圧レギュレータを動作させる。例えば、インターフェースパネル１０６からの電線は、ヘッダＪ３を介してモータ制御装置に接続される。それと共に、ＲＦ受信機の３つの出力は、図９の複数のダイオード９９２の３つに接続される。ＲＦ受信機が、停止コマンド、ホームコマンド、またはジョグコマンドに応答して、遠隔制御器からの各出力をアクティブにすると、遠隔電力信号が、アクティブになる。

ダイオード９９２の１つは、インターフェースパネル１０６のスイッチに接続され、このスイッチは、選択的に使用者により動作させられて、モータ制御装置が動作する。ダイオード９９２の１つは、使用者がホースを引っ張ることに応じてモータが逆回転すると、モータ制御装置を動作させるように、ＬＯＧＩＣ＿ＲＥＶ＿ＳＥＮＳＥ信号に接続される。別のダイオードは、ｌｏｇｉｃ ｅｎａｂｌｅ ｐｏｗｅｒ信号に接続され、この信号は、他の信号の１つの信号によりアクティブモードになった後、ＦＰＧＡ７００により生成される。よって、ＦＰＧＡ７００は、上述のように、機能が果たされ他の制御信号が受信されるまで、モータ制御装置を動作状態に維持し得る。

モータ制御装置２２４はまた、ホール効果センサ９９４を含み、このセンサは、自動リール１００の本体１０２内を往復運動するホース機構が特定の位置になるときを検出する。

上述の自動リール１００の利点によって、費用がかからず生産性が高い、線状の用具を操作する方法を得られる。自動リール１００の主な構成要素に、ドラム２２０、モータ制御装置２２４およびモータ２２２が含まれるので、自動リール１００の信頼性が増す。さらに、モータ２２２と、後退させられるホースの量を記録するためのエンコーダとをニュートラルにするための複雑で高価なクラッチシステムが、提供される。

本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、本明細書の開示から、さらに他の実施形態を、ここに添付の特許請求の範囲内において案出し用い得ることを、当業者は容易に理解するだろう。例えば、自動リールは、給水ホース以外の、エアホースまたは圧力洗浄ホースなどのタイプの線状の用具とともに使用し得る。本開示によりカバーされる本発明の多数の利点を上述の説明において述べてきた。しかしながら、本開示が、多くの点において、例示に過ぎないことが理解されるだろう。本開示の範囲を超えない範囲において細かな変更を行い得る。

自動リールの例示的な実施形態の正面図である。 図１の自動リールに使用し得る例示的な制御システムのブロック図である。 図２の制御システムに用い得る後退速度変更プロセスの例示的な実施形態のフローチャートである。 図１の自動リールとともに用いる遠隔制御部の例示的な実施形態を示す図である。 図２の制御システムに使用し得る後退補助プロセスの例示的な実施形態のフローチャートである。 図１の自動リールのモータ制御装置の例示的な電子回路の概略図である。 図１の自動リールのモータ制御装置の例示的な電子回路の概略図である。 図１の自動リールのモータ制御装置の例示的な電子回路の概略図である。 図１の自動リールのモータ制御装置の例示的な電子回路の概略図である。 図１の自動リールのモータ制御装置の例示的な電子回路の概略図である。 図１の自動リールのモータ制御装置の例示的な電子回路の概略図である。 図１の自動リールのモータ制御装置の、例示的なフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のブロック図である。 図１の自動リールのモータ制御装置の、例示的なフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のブロック図である。 図１の自動リールのモータ制御装置の、例示的なフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のブロック図である。 図１の自動リールのモータ制御装置の、例示的なフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のブロック図である。

Claims (12)

1. 線状の用具の巻き取りを促進するための自動リールであって、
   巻き取り面を有する回転ドラムであって、当該ドラムが第１の方向に回転すると、線状の用具を前記巻き取り面の周りに巻き付け、さらに、前記ドラムが第２の方向に回転すると、前記線状の用具を巻き取り面から展開し得る回転ドラムと、
   前記第１の方向または第２の方向に前記ドラムを選択的に回転させるように、前記ドラムと相互作用し得るモータと、
   前記線状の用具の張力を示す電気モータ信号をモニターし得るセンサと、
   前記センサと通信する制御回路であって、当該制御回路は、前記線状の用具の張力がある量を超えると、前記モータが、前記線状の用具を展開させるように前記ドラムを前記第２の方向に回転させるために、制御信号を出力する制御回路と、
   を備える自動リール。
2. 前記電気モータ信号は、前記モータの回転をさらに示す請求項１に記載の自動リール。
3. 前記電気モータ信号は、前記モータの回転に関連づけられる逆起電力を示す請求項２に記載の自動リール。
4. 前記制御信号によって、前記モータが、前記ドラムを、所定時間の間前記第２の方向に回転させる請求項１に記載の自動リール。
5. 前記制御信号によって、前記モータが、前記ドラムを前記第２の方向に回転させて、前記線状の用具を所定の長さ展開させる請求項１に記載の自動リール。
6. 前記制御回路は、さらに、前記回転ドラムに巻き付けられていない線状の用具の一部分の長さをモニターし得る請求項１に記載の自動リール。
7. 前記制御回路は、前記巻き付けられていない線状の用具の長さが所定の閾値の長さより短いとき、前記第１の方向における前記ドラムの回転速度をさらに減速させ得る請求項６に記載の自動リール。
8. 前記制御回路は、さらに、前記モータに供給される電流の実質的増加を検出したことに応じて、前記ドラムの回転を停止させ得る請求項１に記載の自動リール。
9. 前記回転ドラム、前記モータおよび前記制御回路を実質的に囲むシェルをさらに含む請求項１に記載の自動リール。
10. 前記シェルは、線状の用具が巻き取られる開口部を含む請求項９に記載の自動リール。
11. ユーザーインターフェースをさらに備える請求項１に記載の自動リール。
12. 前記ユーザーインターフェースは、遠隔制御装置から少なくとも１つの信号を受信し得る請求項１１に記載の自動リール。

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