JP2000179738A - シリンダ制御用電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダにその動作限を検出するためのリミ
ットスイッチを設けることができない場合に、シリンダ
を制御する電磁弁の動作状態を検出することで、上述し
たようなシリンダの実際の状態と制御回路上のシリンダ
の状態を示す信号とが一致しなくなるようなことを解消
することができるシリンダ制御用電磁弁を提供する。 【解決手段】 電磁弁のノソレノイドが励磁されること
により、ソレノイドに引き付けられる移動部位の位置を
検出するために、ソレノイドコイル１０のインダクタン
スが変化することにより発振状態が変化する発振回路１
と、その発振状態を検出する発振検出回路２とを設けた
ことを特徴とするシリンダ制御用電磁弁。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダの出し入
れを制御するためのシリンダ制御用電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁弁は、周知の通り、ソレノイドと弁
部よりなり、ソレノイドコイルに電流を流すことにより
コイルがまかれている鉄心を励磁し、これにより、弁部
の可動部位を励磁された鉄心に引き付けることで、エア
ーやオイルなどの流体の通る経路を切り換えるものであ
る。そして、このような電磁弁は、シリンダの出し入れ
を制御するために多用されている。

【０００３】ところで、アクチュエータなどを動作させ
るためのシリンダは、通常、その動作限を検出するため
のリミットスイッチが設けられており、リミットスイッ
チからの信号により、次の動作に移るように制御されて
いる。

【０００４】しかしながら、機械構成によっては、シリ
ンダにリミットスイッチを設けることができない場合が
ある。このような場合、その制御は、シリンダを駆動す
るための信号を発した後、シリンダが動作限に達する程
度の遅延時間を入れて、次の動作に移るようにしてい
る。

【０００５】このような制御のためのラダープログラム
の一例を図５に示す。このプログラムは、シリンダの動
作によりクランプ治具を開閉させるためのもので、クラ
ンプする条件が揃ったか否かを接点Ｒ３００により検出
し、これがＯＮになればクランプ治具によってワークを
クランプするためにコイルＹ１００から信号が出力さ
れ、これによりシリンダの動作が開始される。コイルＹ
１００の出力信号を接点Ｙ１００で受けて、これがＯＮ
となると、０．５秒遅延させるために、タイマーを動作
させるためのコイルＴ１００に信号を出力し、このタイ
マーがタイムアップしたことを接点Ｔ１００で受けて、
これがＯＮとなるとクランプ治具がクランプ限に達した
ものと見なしてコイルＲ１００に信号を出力する。その
後、この例では、クランプされたワークに対し溶接を行
うために溶接ガンの圧接動作の指示が、Ｒ１００がＯＮ
となることにより、コイルＹ２００から出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来構成に
おいては、もし、途中で手動操作を行った場合、シーケ
ンサ上の信号と実際の動作状態が一致しないことがあ
る。例えば上記の例においては、コイルＹ１００による
クランプ指令があった後、０．５秒後には、クランプ限
を示す信号がＲ１００から出力されているが、ここで、
手動操作によりクランプ治具をアンクランプとした場
合、実際のクランプ治具はこの手動操作によってアンク
ランプとなる。しかし、このアンクランプの状態を検出
するリミットスイッチがないために、シーケンサのＲ１
００の信号はそのままクランプしている状態を示したま
まであり、実施の動作状態と信号が一致しないことにな
る。

【０００７】そこで、本発明の目的は、シリンダにその
動作限を検出するためのリミットスイッチを設けること
ができない場合に、シリンダを制御する電磁弁の動作状
態を検出することで、上述したようなシリンダの実際の
状態と制御回路上のシリンダの状態を示す信号とが一致
しなくなるようなことを解消することができるシリンダ
制御用電磁弁を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記す
る手段により達成される。 （１）シリンダを動作させるための電磁弁であって、前
記電磁弁のノソレノイドが励磁されることにより、該ソ
レノイドに引き付けられる移動部位の位置を検出するた
めの位置検出手段を設けたことを特徴とするシリンダ制
御用電磁弁。 （２）前記位置検出手段は、前記ソレノイドを励磁する
ためのコイルのインダクタンスの変化を検出するもので
あることを特徴とするシリンダ制御用電磁弁。 （３）前記位置検出手段は、前記ソレノイドのコイルの
インダクタンスが変化することにより、出力周波数が変
化する発振回路と、該発振回路の出力周波数を検出する
周波数検出手段よりなることを特徴とするシリンダ制御
用電磁弁。 （４）前記発信回路は、前記可動部位がソレノイドから
離間したときに発振し、前記可動部位がソレノイドに近
接したときに発振が停止することを特徴とするシリンダ
制御用電磁弁。

【０００９】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、請求項ご
とに以下のような効果を奏する。

【００１０】請求項１記載の本発明によれば、電磁弁の
ソレノイドが励磁されることにより、これに引き付けら
れる移動部位の位置を、位置検出手段により検出するこ
ととしたので、電磁弁が動作したことを確実に検出する
ことができ、これにより、この電磁弁によって制御され
ているシリンダの実際の動作状態を知ることができる。

【００１１】請求項２記載の本発明によれば、前記位置
検出手段としてソレノイドコイルのインダクタンスの変
化を検出することとしたので、ソレノイドが励磁され
て、実際にソレノイドに対してプランジャなどの可動部
位が近接あるいは離間することによってコイルのインダ
クタンスが変化するのを検知するため、単にコイルに励
磁のための電流が流れかた否かではなく、確実に電磁弁
が動作したことを検出して、これによりシリンダの動作
状態を検出することができる。

【００１２】請求項３記載の本発明によれば、前記位置
検出手段において、ソレノイドコイルのインダクタンス
の変化を知るために、出力周波数が変化する発振回路を
取り付けたので、ソレノイドコイルへの配線に簡単な発
振回路を外付ければよく、したがって、電磁弁の中にス
イッチ類を入れる必要はないので、位置検出手段を設け
る際の電磁弁の製作が容易である。

【００１３】請求項４記載の本発明によれば、発振回路
を前記可動部位がソレノイドから離間したときに発振
し、前記可動部位がソレノイドに近接したときに発振が
停止するようにしたので、容易に電磁弁の動作を検出す
ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明の一実施の形態を説明する。

【００１５】図１は、本発明を適用した電磁弁を説明す
るためのブロック図である。

【００１６】本実施形態は、図１に示すように、電磁弁
を動作させるためのソレノイドコイル１０に、該ソレノ
イドコイル１０のインダクタンスの変化により発振状態
が変化する発振回路１を取り付け、この発振回路１から
の出力を発振検出回路２で検出することにより、電磁弁
の状態を検出するようにしたものである。

【００１７】電磁弁は、周知の通り、弁部分とこの弁を
動かすためのソレノイドよりなり、例えば弁部分がスプ
ール式の場合、ソレノイドの鉄心に巻き付けられている
ソレノイドコイルに電流を流すことで、可動部位である
スプールが、励磁されたソレノイドの鉄心と近接する方
向に移動することで、スプール弁により流体の流路が変
わるものである。なお、電磁弁の動作は、シーケンサ３
０の出力ポート３２からの信号により、ドライバトラン
ジスタ１２がＯＮまたはＯＦＦとなり、これにより駆動
電源１１からソレノイドコイル１０に対する電力の供給
が切り換えられることにより行われる。

【００１８】発振回路１は、単純な抵抗Ｒとコンデンサ
Ｃによって構成されるもので、このＲＣとソレノイドコ
イルのインダクタンスによって発振するようにしたもの
である。このときＲＣの抵抗値および容量を適宜に設定
することで、ソレノイドにスプールが近接、または、離
間した状態に応じて発振回路１での発振状態を任意に変
化させることができる。これは、電磁弁においては、鉄
心に巻き付けられているソレノイドコイルに電流を流す
ことで鉄心が励磁され、励磁された鉄心にスプールが近
接または接触する。そうすると、この鉄心に巻き付けら
れているソレノイドコイルのインダクタンスが変化し、
このため、このソレノイドコイルとＲＣによって決まる
時定数が変わり、発振回路１の発振状態が変わるのであ
る。このため、発振回路１からは、ソレノイドコイル１
０に対して常に微弱な電流を流して、ソレノイドコイル
のインダクタンスの変化を捕らえるようにしている。

【００１９】本実施形態では、図２に示すように、発振
回路１のＲＣの抵抗値および容量値を、ソレノイドの鉄
心とスプールが離間している状態で発振し、逆に、鉄心
とスプールが近接したときに発振が止まるような値とし
ている。このため、手動操作が行われて、ソレノイドと
スプールが離間状態になったときでも、発振することに
なる。なお、ソレノイドコイル１０に、励磁させるため
の電流が流れたときには（図中、ソレノイドＯＮからＯ
ＦＦまでの間）、発振回路１からの信号電圧もそれに応
じて高くなり、このときも発振は停止するが、図示する
ように、その電圧値が鉄心とスプールとが近接すること
により発振が停止したときとは異なるので、電磁弁の状
態を誤って検出することは防止できる。

【００２０】このような発振回路１からの出力電圧を発
振検出回路２により検出して、発振しているときにはス
プールが離間していることを示す信号をシーケンサ３０
の入力ポート３１に対して出力するようにしている。

【００２１】これにより、シリンダの動作限を電磁弁が
実際に動作した状態から知ることができる。

【００２２】図３は、この電磁弁を用いたシリンダの制
御例を示すためのブロック図である。この制御例は、入
力ポート３１、出力ポート３２、Ｉ／ＯメモリおよびＩ
／Ｏポート３３、データ処理ＬＳＩ３４、および上位の
ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などと
信号のやり取りを行うための通信レシーバおよびドライ
バ回路３５などにより構成されたシーケンサ３０に、複
数の電磁弁２０ａ〜２０ｄを設けたもので、シーケンサ
３０の出力ポート３２からは各電磁弁２０ａ〜２０ｄの
ソレノイドコイル１０ａ〜１０ｄと１５ａ〜１５ｄへ信
号が出力されるようになっており、また、入力ポート３
１へは、各電磁弁２０ａ〜２０ｄに設けられている、前
記発振回路１および発振検出回路２からなる位置検出手
段５ａ〜５ｄと６ａ〜６ｄからの信号が入力されてい
る。

【００２３】ここで、各電磁弁２０ａ〜２０ｄのシリン
ダポートＡおよびＢには、クランプ治具を開閉させるた
めのシリンダが接続され、Ｐポートには、エアー供給管
が接続され、Ｒ１およびＲ２には排気管が接続されてい
る（いずれも不図示）。これにより各電磁弁２０ａ〜２
０ｄを動作させることにより、４つのクランプ治具が開
閉して、ワークを把持するものである。

【００２４】また、各電磁弁２０ａ〜２０ｄは、２位置
ダブルソレノイドタイプなどと称されるもので、弁部分
のスプールを、該スプールの両側に各々設けたソレノイ
ドで移動させて、エアー流路を切り換えるものである。
したがって、１つの電磁弁に対して図示左右のそれぞれ
にスプールの位置を検出するための位置検出手段５ａ〜
５ｄと６ａ〜６ｄが設けられている。そして、ここで
は、５ａ〜５ｄが前記クランプ治具のクランプ限を検出
するためのものとなっており、６ａ〜６ｄがアンプラン
プ限を検出するためのものとなっている。

【００２５】図４は、前記シーケンサ３０において、シ
リンダの制御を行うためのラダープログラムの一例であ
る。なお、ここでは、前記した電磁弁２０ａ〜２０ｄの
うち２０ａを動作させる場合についてのみ説明するが、
他の電磁弁についても同様である。

【００２６】このプログラムは、電磁弁の制御によっ
て、クランプ治具によりワークを把持するためのもので
ある。まず、ワークをクランプする条件が揃ったか否か
を接点Ｒ３００により検出する。この接点Ｒ３００はシ
ーケンサ３０に対して上位のＰＬＣなどから送られてく
る信号によりＯＮとなる。そして、接点Ｒ３００がＯＮ
になれば、ワークをクランプするためにコイルＹ１００
から信号が出力され、電磁弁２０ａのソレノイドコイル
１０ａに対して電流が供給される。これにより電磁弁２
０ａが動作して、実際に弁部分のスプールが動くと、電
磁弁２０ａに設けられているスプールの位置を検出する
ための位置検出手段５ａからの信号が変化する。この信
号は、入力ポート３１の接点Ｘ１００に入力されてお
り、ここで接点Ｘ１００がＯＮのときクランプ限に達し
たことが検知される。そして、接点Ｘ１００がＯＮにな
ると、これをコイルＲ１００から出力する。その後、こ
の例では、クランプされたワークに対し溶接を行うため
に溶接ガンの圧接動作の指示が、接点Ｒ１００がＯＮと
なることによりコイルＹ２００から出力される。

【００２７】このような制御において、途中、手動でシ
リンダを操作したときには、当然にシリンダを操作する
ために電磁弁の状態を切り換えるため、その状態変化が
接点Ｘ１００により検出され、これがコイルＲ１００に
よってシーケンサから出力されるので、実際のシリンダ
の動作限の状態と、シーケンサからの信号出力の状態と
が不一致になることはない。

【００２８】具体的には、例えばシーケンサのＲ３００
のＯＮにより、Ｙ１００からの信号により電磁弁２０ａ
が動作すると、接点Ｘ１００がＯＮになる。すると、コ
イルＲ１００からクランプ治具がクランプ限となったこ
とを示す信号が出力される。そして、この状態で、手動
操作により電磁弁２０ａを切り換えてアンクランプの状
態にした場合、接点Ｘ１００はＯＦＦとなるので、コイ
ルＲ１００の信号は消えることなり、実際のクランプ治
具の状態とそれを示すシーケンサ上での信号は一致す
る。

【００２９】なお、ここではクランプ限側の検出につい
て説明したが、図３に示した制御形態にあっては、同様
に、アンプランプ側も位置検出手段６ａ〜６ｄの信号に
より検知することが可能である。

【００３０】以上、本実施形態を説明したが、本発明
は、このような実施形態に限られるものではなく、例え
ば電磁弁の弁部分はスプール式のものに限らず、ポペッ
ト式でもよいし、さらに他の形式のものでもよい。これ
は、電磁弁おいては、通常、ソレノイドが励磁したとき
に、これに弁部分の可動部位を動作させるための金属製
のプランジャが引き付けられて弁の流路切り換えが行わ
れるため、ソレノイドの鉄心に、このプランジャの金属
が近接、あるいは離間することで、ソレノイドコイルの
インダクタンスが変化するため、どの様な形式であって
もこのインダクタンスの変化を検出することで、電磁弁
の動作を検知できるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による実施形態の電磁弁を説明するた
めのブロック図である。

【図２】 前記電磁弁に設けた発振回路の発振状態を説
明するための図面である。

【図３】 前記電磁弁によるシリンダの制御例を説明す
るためのブロック図である。

【図４】 前記制御例におけるラダープログラムの一例
を示す図面である。

【図５】 従来のシリンダを制御するためのラダープロ
グラムの一例を示す図面である。

【符号の説明】

１…発振回路、 ２…発振検出回路、 １０…ソレノイドコイル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダを動作させるための電磁弁であ
   って、 前記電磁弁のノソレノイドが励磁されることにより、該
   ソレノイドに引き付けられる移動部位の位置を検出する
   ための位置検出手段を設けたことを特徴とするシリンダ
   制御用電磁弁。
2. 【請求項２】 前記位置検出手段は、前記ソレノイドを
   励磁するためのコイルのインダクタンスの変化を検出す
   るものであることを特徴とする請求項１記載のシリンダ
   制御用電磁弁。
3. 【請求項３】 前記位置検出手段は、前記ソレノイドの
   コイルのインダクタンスが変化することにより、出力周
   波数が変化する発振回路と、該発振回路の出力周波数を
   検出する周波数検出手段よりなることを特徴とする請求
   項２記載のシリンダ制御用電磁弁。
4. 【請求項４】 前記発信回路は、前記可動部位がソレノ
   イドから離間したときに発振し、前記可動部位がソレノ
   イドに近接したときに発振が停止することを特徴とする
   請求項３記載のシリンダ制御用電磁弁。