JP6587121B2 - 流量制御弁の異常検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を介して、弁本体内に配置されたスプールをサーボモータにより任意の位置に移動、あるいは位置保持させて、弁本体内を流動させる作動油の流量を制御させる流量制御弁の異常検出方法に関する。さらに詳しくは、アルミニウム製品を鋳造するダイカストマシンの射出装置において、射出装置により金型キャビティ内に溶融状態のアルミニウム溶湯を射出充填させる際に、射出速度あるいは射出圧力を制御させる流量制御弁の異常検出方法に関する。

まず、作動油の流量を制御させる流量制御弁が使用される、一般的な横型のダイカストマシン及び同ダイカストマシンを使用するアルミニウム製品の鋳造方法を、図５を用いて説明する。

ダイカストマシン１００は、金型装置１０１と、射出装置１０２とから構成されている。金型装置１０１には、対向する一対の固定プラテン１と可動プラテン２との間に、固定金型３と可動金型４とがそれぞれ取付けられている。固定金型３及び可動金型４は、それぞれが取り付けられた固定プラテン１及び可動プラテン２が、図示しない型開閉手段によって型閉じされることにより、その間に製品形状を含む金型キャビティ（空洞）５が形成される。また、固定プラテン１には、アルミニウム（ＡＬ）等の溶湯（高温で溶融状態）が供給（注湯）されるスリーブ６が、固定プラテン１の固定金型３側から、固定プラテン１を貫通させて突出されるように配置されている。そして、スリーブ６内は、固定金型３を貫通させて金型キャビティ５内に連通されている。

次に、射出装置１０２には、本体１３と往復運動するピストン１２とを具備する油圧駆動の射出シリンダ１０が設けられている。ピストン１２は、図５において左端にピストンヘッドを具備し、その右端は、射出カップリング９によってプランジャロッド８と連結され、プランジャロッド８の右端にプランジャチップ７が取付けられている。プランジャチップ７は、スリーブ６の突出端側からスリーブ６内に嵌合されており、射出シリンダ１０のピストン１２を前進（図５の右側）させることにより、スリーブ６内に注湯された溶湯を金型キャビティ５内に射出充填させることができる。

図５においては、射出シリンダ１０が油圧駆動であるので、図示せぬ油圧供給装置により、作動油を射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに供給させて、ピストン１２を前進させる。金型キャビティ５内に射出充填させた溶湯を凝固させた後、図示せぬ型開閉手段によって可動金型４を固定金型３から型開きさせて、図示しない製品取出手段等で、いずれかの金型（一般的には可動金型４側）に保持させたアルミニウム製品を金型装置１０１外へ搬送させることにより、アルミニウム製品が鋳造成形される。

ここで、溶湯を金型キャビティ５内に射出充填させる際の射出速度や、金型キャビティ５内に射出充填させた溶湯の圧力（射出圧力）を、それぞれ、射出充填工程や昇圧・保持工程において適切に設定し制御させることが、良品を鋳造するためには極めて重要である。一般的な鋳造の射出充填工程における射出速度パターン等を、図６を用いて説明する。射出充填工程が開始される前の注湯工程において、図示せぬ注湯装置により溶湯がスリーブ６上面の開口部からスリーブ６内に注湯され射出開始状態となる。この時のプランジャチップ７の先端位置はＡである。（図６の上の図を参照）

この状態から、まず低速射出工程が行われる。この工程では、プランジャチップ７の前進によりスリーブ６の内部において溶湯を波立たせて、溶湯内に空気を巻き込ませないようにするために、プランジャチップ７を安定した低速（ＶＬ）で前進させる制御が要求される。プランジャチップ７の前進により溶湯がスリーブ６内を満たし、さらに、溶湯の湯面がゲート（金型キャビティ５内への溶湯流入口）近傍まで上昇されるＢ位置まで、プランジャチップ７を前進させると、図示しない射出ストロークセンサ等によりこれを検出させて、低速射出工程から高速射出工程に切り替えさせる。（図６の上から２番目の図を参照）

高速射出工程では、プランジャチップ７の前進速度を一気に加速させ、高速（Ｖｈ）で金型キャビティ５内に溶湯を射出充填させる。これは、溶湯に対して温度が低い金型キャビティ５の表面に溶湯が接触すると瞬時に溶湯の凝固が進行するためであり、良品の鋳造のためには、できるだけ短時間で金型キャビティ５内への溶湯の射出充填を完了させることが望ましい。特に、アルミニウム製品が大型の場合、あるいは複雑な形状の場合、高速射出工程においてより高速での射出充填が求められる。

そして、金型キャビティ５内が溶湯で完全に満たされる直前になると、金型キャビティ５内の溶湯圧力が急激に上昇するため、これに対応するように射出圧力（射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈの圧力）も急激に上昇し、射出速度が急速に低下する。プランジャチップ７がＣ位置に達し、金型キャビティ５内が溶湯で完全に満たされると、次の昇圧・保持工程に切り替えさせる。（図６の上から３番目の図を参照）この切り替えは、射出圧力が急激に上昇する際の所定の射出圧力（設定切替圧力）を予め設定させ、射出圧力を圧力センサ等で検出させて、設定切替圧力への到達を持って切り替える形態や、金型キャビティ５内が溶湯で満たされるピストン１２の位置（設定切替位置）を予め設定させ、ピストン１２の位置を図示しない射出ストロークセンサ等により検出させて、設定切替位置への到達を持って切り替える形態や、その両方の形態を適宜組み合わせた形態等がある。

昇圧・保持工程では、金型キャビティ５内の溶湯圧力の昇圧（速度）が早すぎると、金型の合わせ面からバリ吹きが発生し、また遅すぎると、金型キャビティ５内の溶湯の凝固が進行してしまい、溶湯が凝固により収縮する分、金型キャビティ５内に溶湯を補充填させるためのプランジャチップ７の前進が困難になり、アルミニウム製品に引け巣が発生する。そのため、適切な昇圧時間（速度）で射出圧力を上昇させる必要がある。そして、射出圧力が設定された保持圧力（Ｐ）に到達すると、一定の時間、射出圧力を保持させる制御を行わせる。この間、射出圧力を付与させた状態で、溶湯が凝固により収縮する分、金型キャビティ５内に溶湯を補充填させるためのプランジャチップ７の前進が継続される。（図６の下の図を参照）

このように射出充填工程においては、設定された低速・高速での、射出シリンダ１０のピストン１２の前進速度の制御が必要であるため、射出シリンダ１０に流入させる作動油の流量を高応答高精度に制御（メータイン制御）できる、あるいは射出シリンダ１０から流出させる作動油の流量を高応答高精度に制御（メータアウト制御）できる流量制御弁が要求される。そのため、これまでに様々な流量制御弁が開発されてきた。

例えば、特許文献１においては、回転運動を直線運動に変換する機構を介して、サーボモータによって弁内のスプール（弁体）をスプールの軸方向に直接移動させ、弁開度の高精度制御が可能な流量制御弁が開示されている。この流量制御弁では、サーボモータの回転運動を直線運動に変換するためにボールねじ機構が使用されており、サーボモータの回転軸とボールねじ軸とがカップリングによって連結されている。そして、ボールねじ軸に螺号するボールねじナットとスプールとが連結されているため、サーボモータの回転制御によってスプールの軸方向位置を直接調節できる。さらにサーボモータの回転軸と直結したエンコーダにより、サーボモータの回転角度や回転数からスプールの位置を直接検出できるので、高精度のフィードバック制御が可能となっている。そして、射出シリンダに流入あるいは流出させる作動油の流量を高応答高精度に制御して、高応答高精度の射出速度（プランジャ前進速度）制御、及び射出圧力制御を実現している。

また、特許文献１のような流量制御弁内のスプール（弁体）は、弁内を流動させる作動油によって軸方向に強い流体力を受ける。通常、この流体力は、弁を開く（開度を維持させる）ためのスプールの移動（位置保持）方向とは逆向きに作用するため、流量制御中のスプールは、弁の開放や開度を維持させる際にこのような流体力に抗して移動（位置保持）される。その結果、流体力がサーボモータの回転軸とボールねじ軸とを連結するカップリングにも作用してカップリングが緩み、弁開度の制御精度に影響を及ぼす可能性がある。特許文献２においては、このような流量制御弁において、スプールをメカ的（機械的）な移動限（原点）位置まで移動（後退）させて、そのスプールの位置を予め設定された原点位置と比較して、そのズレ量が許容範囲を超えた場合に流体制御弁の異常と判定する異常検出方法が開示されている。

特開平１０−０５８１１４号公報 特開２０１２−２４００６９号公報

ここで、特許文献１のような流体制御弁においては、弁本体及びスプールは機械加工により製造され、機械加工された弁本体の内周面とスプールの外周面とを、作動油により形成される油膜のみを介して対向させた状態で摺動させる部品である。そのため、弁本体の内周面の内径精度や内周面の仕上げ精度、及び、スプールの外周面の外径精度や仕上げ精度、あるいは、弁仕様による、異なる複数の内径・外径加工部の幾何公差（同軸度や同心度等）等が非常に高い精度で要求される。一般的には、これらの精度については、非常に厳しい寸法・幾何公差等に基づいて加工管理が行われている。しかしながら、許容される公差内の寸法や同軸度や同心度等のバラつきや、複数個加工させる場合のこれら公差の機差や個体差を完全に無くすことは不可能である。

よって、弁本体及びスプールの加工後の寸法検査だけでなく、流量制御弁の組み立て時における、サーボモータを取り付ける前のカップリングの手回し確認や、流量制御弁をダイカストマシンの射出装置の油圧配管（回路）に実際に組み込ませた状態で試運転を行わせ、その中の射出装置（射出シリンダ）の制御確認により、流体制御弁のスプールの動作確認を行うことが一般的である。

しかしながら、弁本体及びスプールそれぞれの加工後の各種公差が許容範囲内であって、それぞれを組み合わせた状態で、カップリングの手回し確認や、試運転において流体制御弁のスプールの動作確認を行って、問題が生じないことが確認された後であっても、スプールの弁内の移動動作時に想定しない摺動抵抗が生じる場合がある。例えば、ダイカストマシンによる鋳造サイクルの繰り返しによる、作動油の油温上昇に伴う弁本体及びスプールの熱膨張、あるいは、作動油へ混入した不純物（コンタミ）の弁本体内でのかみ込み等により、スプールの動作に動作不良が発生する場合である。具体的には、スプールの直線動作がスムーズに行われず、ガタツキやギクシャク感がある段付き動作になったり、スプールの移動動作自体に問題がなくても、その摺動抵抗が増加し、スプールの移動に必要なサーボモータの回転トルクが想定よりも増加したりするものである。

このようなスプールの動作不良が作動油の流量制御中に発生した場合、意図する作動油流量と異なる流量で制御されたり、意図する制御タイミングと異なるタイミングで制御されたりするという問題がある。さらには、長期間の稼動による弁本体の内周面とスプールの外周面との磨耗（偏磨耗も含む）等の経年変化により、使用開始当初の流量制御に問題が発生しなくても、徐々に上記のようなスプールの動作不良が発生する場合もある。

特許文献２の流体制御弁の異常検出方法は、特許文献１のような流体制御弁において、スプールをメカ的（機械的）な移動限（原点）位置まで移動（後退）させて、そのスプールの位置を予め設定された原点位置と比較して、そのズレ量が許容範囲を超えた場合に流体制御弁の異常と判定させて、流量制御弁のカップリングの緩みや、スプールの位置を検出するエンコーダ等のパルス検出ミスを異常として検出させることができる。しかしながら、作動油の油温上昇に伴う弁本体及びスプールの熱膨張、あるいは、作動油へ混入した不純物（コンタミ）の弁本体内でのかみ込み等に起因する前者のようなスプールの動作不良や、経年変化により徐々に発生する後者のような動作不良等、何らかの動作不良がスプールに発生していたとしても、スプールがメカ的（機械的）な移動限（原点）位置まで移動されてしまえば、そのようなスプールの動作異常を、異常として検出させることが困難であるという問題がある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を介して、弁本体内に配置されたスプールをサーボモータにより任意の位置に移動、あるいは位置保持させて、弁本体内を流動させる作動油の流量を制御させる流量制御弁において、作動油の油温上昇に伴う弁本体及びスプールの熱膨張、あるいは、作動油へ混入した不純物（コンタミ）の弁本体内でのかみ込み等に起因するスプールの動作不良や、経年変化により発生する動作不良であっても異常として検出できる、流量制御弁の異常検出方法を提供することを目的としている。

本発明の上記目的は、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を介して、弁本体内に配置されたスプールをサーボモータにより任意の位置に移動、あるいは位置保持させて、前記弁本体内を流動させる作動油の流量を制御させる流量制御弁において、
スプールの移動動作の間に、サーボモータの回転トルクを監視させ、予め設定される上限値を越えた場合に、流量制御弁の異常と判断させる、流量制御弁の異常検出方法によって達成される。

また、サーボモータ及び運動変換機構の少なくとも一方の回転軸の回転量からスプールの位置を検出させ、上限値を超えた場合のスプールの位置を異常の発生位置として特定させることが好ましい。

一方、本発明に係る、流量制御弁の異常検出方法においては、スプールを、スプールの略全閉位置及び、スプールの移動方向の、少なくとも一方の側に設けられた機械的移動限位置間で移動させるスプール原点確認工程を含み、
そのスプール原点確認工程において、スプールの移動動作の間に、サーボモータの回転トルクを監視させ、予め設定される上限値を越えた場合に、流量制御弁の異常と判断させても良い。

また、スプール原点確認工程におけるスプールの移動動作が、スプールの略全閉位置及び一方の側の機械的移動限位置間と、スプールの略全閉位置及び他方の側の機械的移動限位置間とで行われることが好ましい。

さらに、スプール原点確認工程が、スプールの略全閉位置及び機械的移動限位置間のスプールの移動動作の間に、流量制御を目的としてスプールを途中停止させる必要がない工程であることが好ましい。

一方、本発明に係る、流量制御弁の異常検出方法においては、スプール原点確認工程において、スプールが機械的移動限位置に到達した状態の位置情報を、予め設定される機械的移動限位置情報と比較させて、スプールの位置情報の差異が予め設定される許容値を越えた場合に、流量制御弁の異常と判断させても良い。

そして、本発明に係る、流量制御弁の異常検出方法は、このような流量制御弁が、ダイカストマシンの射出シリンダに流入させる、あるいは射出シリンダから流出させる作動油の流量を制御させて、射出シリンダのピストンの作動速度あるいは作動圧力を制御させる流量制御弁に採用される場合に好適である。

また、スプール原点確認工程におけるスプールの略全閉位置及び機械的移動限位置間のスプールの移動動作が、昇圧・保持工程及び射出充填準備工程の少なくとも１つの工程で行われる場合にさらに好適である。

本発明に係る、流量制御弁の異常検出方法は、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を介して、弁本体内に配置されたスプールをサーボモータにより任意の位置に移動、あるいは位置保持させて、弁本体内を流動させる作動油の流量を制御させる流量制御弁において、
スプールの移動動作の間に、サーボモータの回転トルクを監視させ、予め設定される上限値を越えた場合に、流量制御弁の異常と判断させるため、作動油の油温上昇に伴う弁本体及びスプールの熱膨張、あるいは、作動油へ混入した不純物（コンタミ）の弁本体内でのかみ込み等に起因するスプールの動作不良や、経年変化により発生する動作不良であっても異常として検出できる。

本願発明の一実施例であり、射出装置の油圧回路図である。 本願発明に係る、流量制御弁の構造、サーボモータ、コントローラ等を示す図である。 本願発明に係る流量制御弁の、スプール、運動変換機構、カップリング装置等の構造を示す図である。 本願発明における、射出速度及び射出力等の時間変化及びその際のピストン位置、各弁やバルブ等の状態を示すグラフである。 一般的な横型ダイカストマシンにおける、油圧駆動の射出装置及び金型装置を示す概略断面図（側面）である。 一般的な横型ダイカストマシンの射出充填工程におけるプランジャチップの位置、溶湯の状態、射出速度、射出圧力の関係を示す図及びグラフである。

以下、図面にもとづき、本発明に係る、流量制御弁の異常検出方法について、実施例を詳細に説明する。

本実施の形態においても、図５を用いて説明した、一般的な横型ダイカストマシン及び同ダイカストマシンを使用するアルミニウム製品の鋳造方法に基づいて、本発明に係る、流量制御弁の異常検出方法について説明する。金型装置及び射出装置は、図５に示す一般的なダイカストマシンと同様であるが、射出装置の射出シリンダに流入させる、あるいは同射出シリンダから流出させる作動油の油量を制御させる流量制御弁の異常検出方法に特徴を有する。

図１は、本願発明に係る、流量制御弁の異常検出方法について説明するための、射出装置の油圧回路を示している。射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈは、射出切替バルブ１８を介して、射出用アキュムレータ１４に流路接続している。射出用アキュムレータ１４の内部は、ピストンによって油室とガス室に仕切られており、ガス室はガスボトル１７と流路接続されている。ガスボトル１７には圧縮された窒素ガスが封入されており、圧縮された窒素ガスが膨張するときのエネルギーを利用することにより、射出用アキュムレータ１４の油室内の作動油を、一気に射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに供給させて、高速射出が可能となる。

また、ヘッド室１０Ｈへの流路（配管）は、途中で分岐されて、絞り弁２１と増圧切替バルブ１９とを介して増圧用アキュムレータ１５とも流路接続されている。増圧アキュムレータ１５も、内部はピストンによって油室とガス室に仕切られており、増圧用アキュムレータ１５の油室内の作動油を、絞り弁２１を介して射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに供給させて、昇圧・保持工程における高い射出圧力（増圧力）の維持が可能となる。

さらに、ヘッド室１０Ｈへの流路（配管）は、途中で分岐されて、低速前後進切替バルブ２０とも流路接続されている。低速前後進切替バルブ２０は、作動油タンク２４及びチェックバルブ２３を介して油圧供給装置２２とも流路接続されている。よって、ソレノイドａを励磁させる（図１において同バルブの流路接続が同バルブ記号右側に図示された状態になる）と、射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈ内の作動油を作動油タンク２４に戻す（射出シリンダ１０のピストン１２の後退時）ことができ、またソレノイドｂを励磁させる（図１において同バルブの流路接続が同バルブ記号左側に図示された状態になる）と、油圧供給装置２２からの作動油をヘッド室１０Ｈに供給させる（低速射出工程時）ことができる。

尚、射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈへ供給させる作動油の供給源を、射出用アキュムレータ１４（射出充填工程）から増圧用アキュムレータ１５（昇圧・保持工程）へと切り替えさせるタイミングが非常に重要なため、流路（管路）における上・下流の圧力差や、外部からの電気信号等で、これを適宜切り替えることが可能な射出・増圧切替弁（方向切替弁）を、それぞれのアキュムレータの切替バルブ（及び絞り弁）以降のヘッド室１０Ｈまでの流路に配置させて、作動油の供給源を切り替えさせることが一般的である。しかしながら、このような射出・増圧切替弁は、本願発明には直接関係はない。また、説明を簡単にするために、このような射出・増圧切替弁の詳細な説明及び図１への図示は割愛している。

射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒは、サーボモータ３３でスプール（弁体）３５を移動させる流量制御弁（サーボバルブ）１６と流路接続されている。流量制御弁１６は作動油タンク２４及びチェック弁２３を介して油圧供給装置２２と流路接続されている。射出シリンダ１０のピストン１２の前進中は、流量制御弁１６によりロッド室１０Ｒと作動油タンク２４とが連通される（図１において同弁の流路接続が同弁記号左側に図示された状態になる）ようにスプール３５を移動させ、メータアウト制御で、弁内流路の開度を高精度に制御させることにより、高速射出速度を制御させることができる。また、流量制御弁１６によりロッド室１０Ｒと油圧供給装置２２が連通される（図１において同弁の流路接続が同弁記号右側に図示された状態になる）ようにスプール３５を移動させると、油圧供給装置２２からの作動油の供給により射出シリンダ１０のピストン１２を後退させることができる。

油圧供給装置２２は、ポンプ、可変圧力制御弁、可変流量制御弁、電気モータ等から構成されており、所望の圧力及び流量で作動油を供給可能で、低速射出工程における射出シリンダ１０のピストン１２の後退動作や、後述する射出準備工程における同シリンダのピストン１２の後退動作や、射出用アキュムレータ１４及び増圧用アキュムレータ１５の油室への、所定の圧力での作動油の供給（蓄圧／チャージ）を行なわせることができる。また、ピストン１２には射出ストロークセンサ２６の可動部が取付けられており、ピストン１２の位置及び速度を測定可能で、測定信号を図示しない制御装置に送りフィードバック制御に利用される。射出圧力の測定は、射出カップリング９（図５）の中に配置させたロードセルや、射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈ及びロッド室１０Ｒ内の作動油の圧力を測定可能な圧力センサによって行なうことができる。いずれも図示は省略している。

次に、図２を用いて流量制御弁１６の構造等について説明する。流量制御弁本体３０の中には、段付き円柱形状のスプール（弁体）３５が軸方向（図２の左右方向）に移動可能に配置されている。流量制御弁本体３０の右側には、運動変換機構３１とカップリング装置３２が取付けられており、さらにサーボモータ３３が装着されている。サーボモータ３３の回転軸の回転運動は、カップリング装置３２によって運動変換機構３１に伝達され、そこで連結ロッド５１の直進運動に変換されて、連結ロッド５１に連結されたスプール３５を軸方向に移動させる。サーボモータ３３の回転軸にはエンコーダ３４が取付けられており、サーボモータ３３の回転軸の回転量（回転角度）を検出できる。

サーボモータ３３とエンコーダ３４とは、図示しない制御装置と電気的に接続されており、同制御装置の指令によってサーボモータ３３を回転させてスプール３５を移動させ、また、エンコーダ３４の検出信号からスプール３５の位置を検出させて、スプール３５の位置制御や移動速度制御のフィードバック制御に利用される。さらに、同制御装置は、ダイカストマシンの図示しない表示装置とも電気的に接続され、流量制御弁１６の異常が検出された場合は、同表示装置に異常を表示して、あるいはブザーや動作表示灯等でオペレータに警告する。

流量制御弁本体３０の内部には、スプール３５が配置されるとともに、外部と流路接続される空間部が設けられている。空間部には、シリンダ接続ポート４２を介して射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒと連通するシリンダ側大径部４６、油圧供給装置接続ポート４３を介して油圧供給装置２２と連通する油圧供給側大径部４５、及びタンク接続ポート４１を介して作動油タンク２４と連通するタンク側大径部４７が形成されている。シリンダ側大径部４６と油圧供給側大径部４５との間に形成された油圧供給側小径部３０ｃには、油圧供給側スプール太径部３５ｂが僅かな隙間をもって摺動可能な状態で嵌合されており、シリンダ側大径部４６と油圧供給側大径部４５との間の作動油の連通を阻止している。また、シリンダ側大径部４６とタンク側大径部４７との間に形成されたタンク側小径部３０ｂにも同様に、タンク側スプール太径部３５ａが僅かな隙間をもって摺動可能な状態で嵌合されており、シリンダ側大径部４６とタンク側大径部４７との間の作動油の連通を阻止している。

スプール３５の両端には太径部が形成されており、流量制御弁本体３０の内径部と僅かな隙間で嵌合することによって、作動油の外部流出を阻止している。一方、スプール３５において、両端の太径部、タンク側スプール太径部３５ａ、油圧供給側スプール太径部３５ｃの間は細径になっており、作動油が流れる空間となっている。また、スプール３５の両端の太径部のさらに両端には、スプール３５を軸方向に移動させるための、空間部に連通するスペースが確保されている。万一、流量制御弁本体３０の内径部とスプール３５の両端の太径部との間の僅かな隙間から、このスペースに作動油が漏れたとしても、その量は微少であり、同スペースに形成された作動油タンク２４に連通される流路から作動油タンク２４に戻されるため、スプール３５の移動に問題はない。

図２におけるスプール３５の位置は、タンク接続ポート４１とシリンダ接続ポート４２と油圧供給装置接続ポート４３とが、それぞれタンク側スプール太径部３５ａと油圧供給側スプール太径部３５ｂにより遮断されている全閉位置であり、スプール３５の０点位置（全閉状態）である。この状態からサーボモータ３３により、スプール３５を右側に動かすとタンク側スプール太径部３５ａがシリンダ側大径部４６の内側に移動され、タンク接続ポート４１とシリンダ接続ポート４２とを連通させる流路が形成されて、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒの作動油が作動油タンク２４に戻される。また、スプール３５を左側に動かすと油圧供給側スプール太径部３５ｂがシリンダ側大径部４６の内側に移動され、油圧供給装置接続ポート４３とシリンダ接続ポート４２とが連通される流路が形成されて、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒに油圧供給装置２２から作動油を供給させることができる。

また、スプール３５を左右に移動させて、油圧供給側スプール太径部３５ｂ及びタンク側スプール太径部３５ａを、それぞれシリンダ側大径部４６の内側へどのくらい移動させるか（移動量/移動距離）によって、連通されるそれぞれの流路に流動される作動油の流動断面積（弁の開度）が決定され、流量制御弁１６内を流動させる作動油の流量制御を自在に行なうことができる。

図３は、流量制御弁１６の運動変換機構３１とカップリング装置３２の内部構造を示す。

運動変換機構３１の変換装置ケース５４は、流量制御弁本体３０の右側に固定されており、その内部にはボールねじ軸５７が、軸受け５８と押さえナット５９によって、軸方向に拘束された状態で回転自在に支持されている。ボールねじ軸５７と螺合するボールねじナット５６は、連結ロッド５１を介してスプール３５と連結されている。連結ロッド５１は、流量制御弁本体３０の右側に固定されたガイドブッシュ固定板５２に組み込まれているガイドブッシュ５３に、摺動可能な状態で嵌合されている。そのため、ボールねじナット５６は、回転が拘束された状態で軸方向に移動可能に支持されている。尚、ガイドブッシュ固定板５２のスプール３５側の端面は、図２の右側における、スプール３５の機械的移動限位置である、前進側端面３０ｄとなるように構成されている。

また、運動変換機構３１の変換装置ケース５４の右側には、カップリング装置３２のカップリングケース６０が固定されており、さらにその右側にはサーボモータ３３が固定されている。サーボモータ３３の回転軸は、カップリング６２によってボールねじ軸５７と連結されており、サーボモータ３３を回転させるとボールねじ軸５７が回転される。

よって、図示しない制御装置からサーボモータ３３に所定の回転量（回転角度）の回転指令信号を与えることにより、サーボモータ３３の回転軸とカップリング６２とボールねじ軸５７とが所定の回転量だけ回転され、その回転量に準じた距離だけ、ボールねじナット５６と連結ロッド５１とスプール３５とを一体で左右に移動させることができる。
このように、サーボモータ３３に適切な回転指令信号を与えて、スプール３５を適切な位置に移動、あるいは移動位置を保持させることにより、流量制御弁１６の開閉動作や開度調整を自由に行なうことができる。

尚、サーボモータは、一般的に回転軸の回転量を検出するエンコーダや同等の機能を有する検出機構がサーボモータ自体に内蔵されたものが多く、上記のようなエンコーダ３４をサーボモータ３３の回転軸に取り付ける必要がない場合がある。そのような場合、図示はしていないが、変換装置ケース５４、あるいはカップリングケース６０内において、プーリー及びベルト等の回転伝達機構でボールねじ軸５７の回転を別に設けた回転軸に同期させ、その別に設けた回転軸にエンコーダを配置させて、ボールねじ軸の回転量を検出させても良い。このように、サーボモータ及びボールねじ軸（運動変換機構）のそれぞれの回転軸の回転量が個別に検出可能な形態の場合、双方の回転量を比較することにより、例えば、カップリング装置３２のカップリング６２に生じた緩みや、ボールねじ軸５７及びボールねじナット５６間の摺動部の磨耗の進行により、サーボモータ及びボールねじ軸のそれぞれの回転軸の回転量の不一致を流量制御弁の運動変換機構の異常として検出させてもよい。

次に、このような構成された横型ダイカストマシンの射出装置の油圧回路に採用される流量制御弁を前提にして、図４他を用いて、本発明に係る、流量制御弁の異常検出方法を説明する。

図４は、本実施の射出充填工程における、射出シリンダ１０のピストン１２の位置、射出速度及び射出圧力等時間変化、並びにその際のピストン１２の動作、各弁やバルブの作動状態を表わすグラフである。Ｐｍは設定保持圧力、Ｐｍ’は設定切替圧力を示す。低速射出工程は、時間ｔ０〜ｔ１間であり、高速射出工程は、時間ｔ１〜ｔ２間、昇圧保持工程の昇圧工程は、時間ｔ２〜ｔ３間、保持工程は、時間ｔ３〜ｔ４間である。尚、図４に示す流量制御弁１６の作動状態は、流量制御でない（開度制御を行っていない）場合、実際には、スプール３５の移動時間を含み、弁の開放・閉止を示す線が、斜め（あるいは曲線）に表示される場合であっても、流量制御である場合と区別するために、他の切替バルブと同様に垂直に表記している。

まず、射出充填工程に入る前に、射出用アキュムレータ１４と増圧用アキュムレータ１５の蓄圧、及び型締め動作を完了しておく。そして、溶解炉で溶融状態となったアルミニウムの溶湯を図示しない給湯装置等でスリーブ６内へ注湯する。その後、溶湯の温度が下がらないよう、速やかに射出充填工程を開始する。

射出充填工程の開始時（低速射出工程）において、全ての弁やバルブを閉止させた状態から、低速前後進切替バルブ２０のソレノイドｂをＯＮ（励磁）する（図１において同バルブの流路接続が同バルブ記号左側に図示された状態になる）とともに、流量制御弁１６をロッド室１０Ｒと作動油タンク２４とが連通する（図１において同弁の流路接続が同弁記号左側に図示された状態／図２においてスプール３５が右側に移動された状態になる）ように一定開度で開く。この状態において、油圧供給装置２２からの作動油を、低速前後進切替バルブ２０を経由させて射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに供給させると、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒの作動油が作動油タンク２４に戻され、ピストン１２を低速で前進させることができる。低速射出工程では、所望の射出速度（０．２〜０．５ｍ／ｓｅｃ程度）になるように、流量制御弁１６の油圧供給装置２２側への一定開度を前提にして、作動油の供給量（必要されば圧力も）が、油圧供給装置２２側において調整される。

本実施例における低速射出工程は、油圧供給装置２２からの作動油の供給量によって、射出シリンダ１０のピストン１２の前進速度を制御させている。一方、油圧供給装置２２からの作動油の供給ではなく、射出切替バルブ１８を開放させて、射出用アキュムレータ１４からの作動油を射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに供給させると共に、流量制御弁１６により、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒから流出させる作動油の流量を制御するメータアウト制御にて、ピストン１２の前進速度を制御させることも可能である。

そして、射出ストロークセンサ２６により、射出シリンダ１０のピストン１２が高速射出切り替え位置に達したことを検出すると（ｔ１）高速射出工程へ移行させる。具体的には、射出切替バルブ１８を開き、射出用アキュムレータ１４に所定の圧力で蓄圧された作動油を、射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに一気に供給させる。この時、流量制御弁１６により、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒから流出させる作動油の流量を制御するメータアウト制御にて、ピストン１２の前進速度を制御させて、低速（０．２〜０．５ｍ／ｓｅｃ程度）から高速（４〜５ｍ／ｓｅｃ）まで瞬時に加速させた後、その前進速度を安定して維持させる。高速射出工程では、プランジャチップ７を高速で前進させ、金型キャビティ５内で溶湯が凝固を始める前に短時間で充填させる。尚、上記で示した低速及び高速の実数値は、それぞれの速度の程度や差異を示すために例示したものであり、ダイカストマシンのサイズや、ダイカストマシンメーカーにより、これら低速や高速の定義は異なる。

本実施例においては、金型キャビティ５内が溶湯で満たされて溶湯圧力が上昇し、対応するように上昇する射出圧力の測定値が、設定切替力（Ｐｍ´）に達したことが検出されると、昇圧・保持工程に切り替えさせる（ｔ２）。先に説明したように、この切り替えを、射出シリンダ１０のピストン１２が設定切替位置に達した時点で行なわせても良い。図４は射出圧力によって切り替えられる様子を示し、圧力センサまたはロードセルで射出圧力の測定値を監視させながら、設定切替圧力（Ｐｍ’）に達した瞬間に昇圧・保持工程への切り替えが行われている。

昇圧・保持工程の昇圧工程（増圧工程）への切り替え時において、射出切替バルブ１８を閉じるとともに増圧切替バルブ１９を開く。すると増圧用アキュムレータ１５に蓄圧された高圧の作動油が、絞り弁２１を介して射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに供給される。この時、金型キャビティ５内の溶湯圧力の昇圧（速度）が早すぎると、金型の合わせ面からバリ吹きが発生し、また遅すぎると、アルミニウム製品に鋳巣（引け巣）が発生する。そのため、射出条件を決定する試験鋳造等の際、適度な昇圧時間（ｔ２からｔ３間）で射出圧力を上昇させるように絞り弁２１の絞り量を予め調節させておく。また、ｔ３以降、射出圧力が設定された保持圧力（Ｐｍ）でサチュレートするように、増圧用アキュムレータ１５の図示しないガスボトルへ封入させるガスの封入圧力も予め調整させておく。

昇圧・保持工程においては、金型キャビティ５内が溶湯で満たされているため、射出シリンダ１０のピストン１２の前進（前進量及び前進速度）は、金型キャビティ５内の溶湯の凝固収縮（凝固収縮する容積の単位時間当たりの減少量）に制約される。そのため、流量制御弁１６の開度を制御させて、射出シリンダ１０のピストン１２の前進速度を制御させず、射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに供給される作動油の圧力（増圧力）に任せて、ピストン１２の前進動作を金型キャビティ５内の溶湯の凝固収縮に追従させる。すなわち、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒ側に背圧を発生させず、ヘッド室１０Ｈの作動油の圧力が、金型キャビティ５内の溶湯に直接付与される（メタル圧）ように、流量制御弁１６の作動油タンク２４側への開度を略全開状態にさせる。このようにして、溶湯の凝固収縮に対して、射出シリンダ１０のピストン１２が前進する分だけ作動油をヘッド室１０Ｈに供給させてピストン１２を前進させて、保持圧力（Ｐｍ）を維持させる。

ここで、流量制御弁１６の作動油タンク２４側への開度を略全開状態にさせるために、流量制御弁１６のスプール３５は、図２に示される０点位置より右側の、射出充填工程の高速射出工程完了時におけるスプール３５の位置からさらに右側に移動される。本実施例においては、図２の状態（０点位置）からスプール３５を右側にＸｍｍ移動させると、スプール右側端面３５ｄと、流体制御弁本体３０の空間部の前進側端面３０ｄとが当接し、機械的移動限（位置）となるよう構成されている。この機械的移動限位置は、流量制御弁１６の、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒと作動油タンク２４とを連通させた状態における最大開度であって、スプール３５をこの位置まで移動させても、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒ及び油圧供給装置２２間が連通される虞はない。この機械的移動限位置（前進側端面３０ｄ）へのスプール３５の到達は、サーボモータ３３のエンコーダ３４によって検出されるよう構成されている。本実施例においては、図３に示すように、ガイドブッシュ固定板５２のスプール３５側の端面が前進側端面３０ｄとなるように構成されているが、図２右側へのスプール３５の機械的移動限の形態はこれに限定されるものではない。

また、本実施例においては、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒ側に配置された流量制御弁１６による、ロッド室１０Ｒ側から流動される作動油の流量を制御することにより、高速射出工程におけるピストン１２の前進速度をメータアウト制御させている。そのため、流量制御弁１６は、高速射出工程等において、ピストン１２の前進速度の制御の際、作動油タンク２４側への開度を全開状態にする必要がないように構成されており、流量制御弁１６のスプール３５の移動の一方の側の、前進側端面３０ｄへの当接を、通常の流量制御において当接させることがない機械的移動限（位置）とすることができる。

昇圧・保持工程の説明に戻る。昇圧・保持工程に切り替え後、流量制御弁１６の作動油タンク２４側への開度を略全開状態にさせるタイミングは、増圧切替バルブ１９を開くタイミングと略同時で良い。流量制御弁１６の開度を略全開状態にさせるタイミングと増圧切替バルブ１９を開くタイミングとが多少前後したとしても、射出シリンダ１０のピストン１２の前進が制約されているため、ロッド室１０Ｒから流量制御弁１６に流入される作動油の量は少量であり、流量制御弁１６の開度を略全開状態にさせるために、スプール３５を、高速射出工程完了時におけるスプール３５の位置から図２における右側への機械的移動限位置（前進側端面３０ｄ）まで移動させる間、スプール３５に大きな流体力が作用する虞はない。

このような、昇圧・保持工程における、流量制御弁１６の、射出充填工程の高速射出工程完了時におけるスプール３５の位置から右側への機械的移動限位置（前進側端面３０ｄ）までの移動動作をスプール原点確認工程Ｒ２とする。このスプール原点確認工程Ｒ２は、後述するスプール原点確認工程Ｌ１のために、流量制御弁１６が作動油タンク２４側へ全開状態となるスプール３５の移動の一方の側の、機械的移動限位置（前進側端面３０ｄ）まで、スプール３５を移動させるための工程でもある。この機械的移動限位置（前進側端面３０ｄ）への到達後、その位置を予め設定された機械的移動限位置（前進側端面３０ｄ）の位置情報と比較させることが好ましい。また、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒ側に背圧をできるだけ発生させないために、射出充填工程の高速射出工程完了時におけるスプール３５の位置から右側への前進側端面３０ｄまでできるだけ早く移動させることが好ましい。

しかしながら、先に説明したように、このスプール３５の移動動作の間、スプール３５に大きな流体力が作用する虞がないため、射出充填工程の高速射出工程完了時におけるスプール３５の位置から、右側の前進側端面３０ｄまでの移動ストロークが、０点位置から右側への前進側端面３０ｄまでの移動ストロークに対して、例えば、５０％以上を占める割合のような比較的長い移動ストロークである場合、後述するスプール原点確認工程Ｌ２のように、スプール３５を移動させるサーボモータ３３の回転トルクを監視させても良い。

昇圧・保持時間が完了すると（ｔ４）、流量制御弁１６を全閉状態にさせるために、流量制御弁１６のスプール３５を前進側端面３０ｄ（図２の右側）から左側へ０点位置まで移動させる。また、それとともに、増圧切替バルブ１９及び低速前後進切替バルブ２０も閉止させ、次の冷却工程へと移行させる。

このような、昇圧・保持工程における、流量制御弁１６の、スプール３５の前進側端面３０ｄ（図２の右側）から０点位置までの移動動作をスプール原点確認工程Ｌ１とする。そして、このスプール原点確認工程Ｌ１の間、スプール３５を移動させるサーボモータ３３の回転トルクを監視させる。

このスプール原点確認工程Ｌ１は、流量制御弁１６における流量制御とは関係なく、流量制御弁１６を全閉状態にするためのスプール３５の移動動作である。そのため、スプール原点確認工程Ｒ２と同様に、スプール３５に大きな流体力が作用する虞はない。また、冷却工程においては、流量制御弁１６をはじめ、作動油の流量やＯＮ−ＯＦＦのような制御は一切行われず、その間、スプール３５の移動動作に供することができる時間的余裕がある。これらの状況により、スプール原点確認工程Ｌ１においては、鋳造サイクル上許容される範囲内で、低速で且つ低トルクでサーボモータ３３を回転させ、スプール３５を低速で機械的移動限位置（前進側端面３０ｄ）から０点位置まで移動させることが可能であり、且つ、好ましい。

何故なら、このサーボモータ３３の低トルク回転時の回転トルクを基準にして、スプール３５の動作不良の有無を判断させるサーボモータ３３の回転トルクの上限値を予め低く設定させることができるからである。低く設定されるこの上限値により、ダイカストマシンによる鋳造サイクルの繰り返しによる、作動油の油温上昇に伴う弁本体及びスプールの熱膨張、あるいは、作動油へ混入した不純物（コンタミ）の弁本体内でのかみ込みや、経年変化等により発生する、スプール３５の移動動作時の僅かな摺動（移動）抵抗の増加であっても、サーボモータ３３の回転トルクの増加として、適切な上限値の設定により、スプール３５の動作不良、すなわち、流量制御弁１６の異常と判断させることができる。

具体的には、スプール３５の移動動作において、スプール３５を一定速度（低速）で移動させる速度制御を行わせる。そして、何らかの要因によって、スプール３５の移動速度が遅くなった場合に、移動速度を維持させようとしてサーボモータ３３の回転トルクを増加させる制御が行われるため、その回転トルクの増加を検出させ、設定させた上限値を超えるか否かでスプール３５の動作不良、ひいては、流量制御弁の異常と判断させるものである。また、スプール３５の動作不良を検出させるこの上限値とは別に、機械的移動限位置（前述した前進側端面３０ｄや後述する後退側端面３０ａ）へのスプール３５の当接を、機械的構成が破損しない、且つ、正確に検出させるための、回転トルクの当接検出設定値が重要であることは言うまでもない。

実際には、スプール原点確認工程Ｒ２や後述するスプール原点確認工程Ｌ２において、スプール３５をそれぞれの機械的移動限位置（前進側端面３０ｄや後退側端面３０ａ）まで移動させる場合、スプール３５がこれら機械的移動限位置に到達する直前の位置に設定されるソフトリミット位置までスプール３５を移動させた後、必要に応じて、さらに、スプール３５の移動速度や、スプール３５を移動させるサーボモータ３３の回転トルクを低下させて、これら機械的移動限位置へのスプール３５の当接を検出させる。

一方、流量制御中の流量制御弁１６のスプール３５には、弁内を流動させる作動油の流量や圧力に比例する大きな流体力が作用する上、限られた時間内に、所定のタイミングと移動量でスプール３５を移動・位置保持させるために、サーボモータ３３において大きな回転トルクを発生させ、また、変動させなければならない。そのような状況下で、サーボモータ３３の回転トルクを監視させ、予め設定される上限値超えでスプール３５の動作不良の有無を判断させることは困難である。また、例え、何らかの基準に基づいて、サーボモータ３３の回転トルクの上限値を設定させたとしても、上述したようなスプール３５の移動動作時の僅かな摺動（移動）抵抗の増加を検出させることもが困難であることは言うまでもない。

鋳造サイクル中の、このようなスプール原点確認工程Ｌ１において行われる、サーボモータ３３の低速で且つ低トルクでの回転によるスプール３５の移動動作は、鋳造サイクル毎に、鋳造サイクルに影響を与えることなく、サーボモータ３３の回転トルクの上限値越えとその位置の検出により、スプール３５の動作不良の発生の判断とその発生位置を特定させる、本願発明に係る、流量制御弁の異常検出方法に好適である。

その後冷却時間が経過して、冷却工程が完了すると、金型装置１０１の型開き動作と連動させて、ピストン１２及びプランジャチップ７を前進させて、アルミニウム製品を固定金型３から突き出させる。一般的に、金型は、金型キャビティ５内のアルミニウム製品が、型開き時に可動金型４側に保持されるよう設計される。しかしながら、金型キャビティ５の内面への離型剤塗布の不良や金型の温調不良による鋳造不良、あるいは、スリーブ６の内周面への離型剤塗布の不良等で、まれに、型開きの際、アルミニウム製品が固定金型３側からきちんと離型されなかったり、プランジャチップ７により直接押圧されるビスケット（分流子）部のみが固定金型３側から離型されなかったりして、型開き動作の進行により、アルミニウム製品が破損したり、金型を傷めたり、金型への製品残りが発生したりする。上述したピストン１２の前進動作は、アルミニウム製品が、型開き時に可動金型４側に保持されてスムーズに固定金型３側から離型できるように、アルミニウム製品を、固定金型３からの離型を促す方向へ、ビスケット（分流子）部を介して押圧させる動作である。

この射出シリンダ１０のピストン１２を前進させる動作は、製品突き出し動作（製品突き出し工程）等と呼称され、アルミニウム製品を固定金型３からの離型を促す所定の離型力を確保するために、射出用アキュムレータ１４を圧力源として行われる。一般的には、射出充填工程において、射出用アキュムレータ１４の油室の作動油の多くが、射出シリンダ１０のピストン１２の前進のために消費されている（ヘッド室１０Ｈ内へ供給されている）ため、射出充填工程完了後の冷却時間内に、油圧供給装置２２から射出用アキュムレータ１４の油室に作動油をチャージさせて、少なくとも、製品突き出し工程に必要な容量の作動油を必要な圧力で蓄圧させておく。その上で、具体的には、射出切替バルブ１８を開放させて、射出用アキュムレータ１４からの作動油を射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに供給させる。

そして、全閉状態の流量制御弁１６を開き（図１において同弁の流路接続が同弁記号左側に図示された状態になる）、且つ、流量制御弁１６の開度を制御させて、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒから流出される作動油の流量を制御させ、ピストン１２の前進速度を、型開き動作と連動させるように制御される。そして、可動盤２の型開き動作とは関係なく、射出シリンダ１０のピストン１２が、製品突き出し工程における前進限位置に到達した後、射出切替バルブ１８及び流量制御弁１６を閉止させる。

尚、製品突き出し工程におけるピストン１２の前進速度は、可動盤２の型開き速度に制約されるため、流量制御弁１６の開度を一定の開度で固定させる場合が多く、ピストン１２の前進速度が特に制御されない形態もある。そのため、製品突き出し工程における流量制御弁１６によるピストン１２の前進速度の制御は、実質的な流量制御ではないとみなせるため、図４においては、製品突き出し工程における、流量制御弁１６の弁の開放・閉止を示す線を、他の切替バルブと同様に垂直に表記している。

続いて、ピストン１２を射出開始位置まで後退させるため、流量制御弁１６を油圧供給装置２２側（図２においてスプール３５が左側に移動された状態になる）に開くとともに、低速前後進切替バルブ２０のソレノイドａを励磁させる。この状態で、油圧供給装置２２から流量制御弁１６を経由させて射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒに作動油を供給させると、ピストン１２を後退させることができる。そして、ピストン１２が射出開始位置に到達すると、全てのバルブを閉止させる。

その後、射出用アキュムレータ１４と増圧用アキュムレータ１５への蓄圧を行なわせ、次の鋳造サイクルのための注湯工程及び射出充填工程への準備を完了させる。

ここで、上述した射出シリンダ１０のピストン１２を射出開始位置まで後退させる工程（射出充填準備工程）において、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒと油圧供給装置２２とを連通させるために、流量制御弁１６のスプール３５は、図２に示す０点位置から左側に移動される。このときのピストン１２の位置は、製品突き出し工程の完了時の位置（射出シリンダ１０の製品突き出し工程における前進限位置）にある。そして、この射出充填準備工程においては、射出シリンダ１０の射出開始位置まで、何ら外部負荷が付与されていない状態のピストン１２を後退させれば良い。

また、ダイカストマシンでの鋳造サイクルにおいては、製品突き出し工程完了に引き続き、射出装置１０２の制御とは関係なく、その金型装置１０１外に配置された、図示しない製品取り出し装置等による可動金型４からのアルミニウム製品の製品取出工程や、型開き状態の金型間に図示しない離型剤塗布装置等を進入させての離型剤塗布工程等が行われる。これら、次の鋳造サイクルのための準備が行われるため、射出充填準備工程の完了後の、油圧供給装置２２による射出用アキュムレータ１４と増圧用アキュムレータ１５への作動油の蓄圧（チャージ）を鑑みても、製品突き出し工程後の、射出準備工程における射出装置の制御に関しては、鋳造サイクル上、若干の時間的余裕がある。

そのため、射出充填準備工程におけるピストン１２の後退動作の制御には、時間的な制約も少なく、高速射出工程における前進速度の制御精度は不要であり、また、高い圧力の作動油供給も不要である。従って、射出用アキュムレータ１４や増圧用アキュムレータ１５を圧力限として使用せず、油圧供給装置２２側で、適切に流量及び圧力が設定された作動油を、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒに供給させて行われる。

すなわち、射出充填準備工程における、射出シリンダ１０のピストン１２の後退動作時に、流量制御弁１６を油圧供給装置２２側へ全開状態にさせることができる。具体的には、スプール３５を０点位置から左側へ機械的移動限位置まで移動させる。この機械的移動限位置は、流量制御面１６の、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒと油圧供給装置２２とを連通させた状態における最大開度であって、スプール３５を左側へこの位置まで移動させても、射出シリンダ１０のロッド室１０Ｒ及び作動油タンク２４間が連通される虞はない。

本実施例においては、この機械的移動限位置が、流体制御弁本体３０の空間部の後退側端面３０ａとして形成されている。図２の状態（全閉状態）からスプール３５を左側にＸｍｍ移動させると、スプール左側端面３５ｃと、流体制御弁本体３０の空間部の後退側端面３０ａとが当接し、機械的移動限（位置）となるよう構成されている。

このような、射出充填準備工程における、流量制御弁１６の、スプール３５の０点位置から左側への機械的移動限位置（後退側端面３０ａ）までの移動動作をスプール原点確認工程Ｌ２とする。そして、このスプール原点確認工程Ｌ２の間、スプール３５を移動させるサーボモータ３３の回転トルクを監視させる。また、この機械的移動限位置（後退側端面３０ａ）到達後、その位置を予め設定された機械的移動限位置（後退側端面３０ａ）と比較されることが好ましい。

このスプール原点確認工程Ｌ２は、何ら外部負荷が付与されていない状態のピストン１２を後退させるためのスプール３５の移動動作であり、スプール原点確認工程Ｒ２と同様に、スプール３５に大きな流体力が作用する虞はなく時間的余裕もある。そこで、スプール原点確認工程Ｌ１と同様に、鋳造サイクル上許容される範囲内で、低速で且つ低トルクでサーボモータ３３を回転させ、スプール３５を低速で０点位置から機械的移動限位置（後退側端面３０ａ／図２の左側）まで移動させることが好ましい。

そして、射出充填準備工程を完了させるために、流量制御弁１６のスプール３５を機械的移動限位置（後退側端面３０ａ／図２の左側）から右側へ０点位置まで移動させ、流量制御弁１６を全閉状態とする。このスプール３５の移動動作をスプール原点確認工程Ｒ１とする。そして、このスプール原点確認工程Ｒ１の間、スプール３５を移動させるサーボモータ３３の回転トルクを監視させる。

このスプール原点確認工程Ｒ１も、スプール原点確認工程Ｌ１と同様に、流量制御弁１６における流量制御とは関係なく、流量制御弁１６を全閉状態にするためのスプール３５の移動動作である。そのため、スプール原点確認工程Ｒ１においても、鋳造サイクル上許容される範囲内で、低速で且つ低トルクでサーボモータ３３を回転させ、スプール３５を低速で機械的移動限位置（後退側端面３０ａ／図２の左側）から０点位置まで移動させることが好ましい。

これまで説明したように、流量制御弁本体３０内のスプール３５の移動動作において、説明上、一方の側に設けられた機械的移動限位置を後退側端面３０ａ（図２の左側）とすると、スプール３５を、スプール３５の全閉止位置（図２に示す０点位置）及び、一方の側に設けられた機械的移動限位置間で移動させるスプール原点確認工程が、スプール原点確認工程Ｒ１（右行）及びＬ２（左行）であり、他方の側に設けられた機械的移動限位置を前進側端面３０ｄ（図２の右側）とすると、スプール３５を、スプール３５の全閉止位置及び、他方の側に設けられた機械的移動限位置間で移動させるスプール原点確認工程がスプール原点確認工程Ｒ２（右行）及びＬ１（左行）となる。

また、スプール原点確認工程Ｒ１及びＲ２を組み合わせると、スプール３５の移動動作の右行の略全ストロークとなり、スプール原点確認工程Ｌ１及びＬ２を組み合わせると、スプール３５の移動動作の左行の略全ストロークとなる。右行の略全ストローク中、図２に図示したスプール原点確認工程Ｒ２には、スプール３５の移動ストロークに関して、低速射出工程における油圧供給装置２２側への一定開度、及び、高速射出工程におけるピストン１２の前進速度の制御中の開度分の移動ストロークを含んでいるものの、これらスプール原点確認工程Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１において、スプール３５を移動させるサーボモータ３３の回転トルクを監視させることにより、スプール３５の移動動作中における動作不良を、左行の略全移動ストロークにおいて、且つ、一部（スプール原点確認工程Ｌ２及びＲ１）を往復で監視させることができる。

また、これらスプール原点確認工程Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１及びＲ２において、スプール３５の移動動作は、高速射出工程における前進速度の制御精度は不要であり、流量制御弁１６における流量制御とは関係ない。また、スプール原点確認工程Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１におけるスプール３５の移動動作は、流量制御弁１６の全閉状態と、いずれかの機械的移動限位置に到達させた全開状態とを、高圧の作動油の流動による大きな流体力がスプール３５の移動に作用することもない状態で切り替えるだけの移動動作である。

そのため、これらのスプール原点確認工程においては、鋳造サイクル上許容される範囲内で、低速で且つ低トルクでサーボモータ３３を回転させ、スプール３５を低速で略全閉位置及び機械的移動限位置間を移動させることが可能であり、且つ、前述する理由において好ましい。また、先に説明したように、条件が許せば、移動速度が制約されるだけで、スプール３５に大きな流体力が作用しないスプール原点確認工程Ｒ２においても、鋳造サイクル上許容される範囲内の速度で、且つ低トルクでサーボモータ３３を回転させ、スプール３５を、高速射出工程におけるピストン１２の前進速度の制御中における位置から機械的移動限位置（前進側端面３０ｄ）間を移動させることが可能であり、その間、スプール３５を移動させるサーボモータ３３の回転トルクを他のスプール原点確認工程と同様に監視させてもよい。

鋳造サイクル中の、このようなスプール原点確認工程において行われる、サーボモータ３３の低速で且つ低トルクでの回転によるスプール３５の移動動作は、鋳造サイクル毎に、鋳造サイクルに影響を与えることなく、サーボモータ３３の回転トルクの上限値越えとその位置の検出により、スプール３５の動作不良の発生の判断とその発生位置を特定させる、本願発明に係る、流量制御弁の異常検出方法に好適であることはいうまでもなく、低く設定されるこの上限値（サーボモータ３３の回転トルク）により、作動油の油温上昇に伴う流体制御弁本体３０及びスプール３５の熱膨張、あるいは、作動油へ混入した不純物（コンタミ）の弁本体内でのかみ込みや、経年変化等により発生する、スプール３５の移動動作時の僅かな摺動（移動）抵抗の増加であっても、サーボモータ３３の回転トルクの増加として、適切な上限値の設定によりスプール３５の動作不良、すなわち、流量制御弁１６の異常と判断させ、且つ、その異常発生位置の特定が可能である。

また、スプール３５を、スプール３５の略全移動ストロークの一方向だけでなく、一部は往復させて、その移動動作の間の、サーボモータ３３の回転トルクの上限値越えとその位置の検出を行なわせるため、一方向の移動の際にのみ発生する、スプール３５の僅かな摺動（移動）抵抗であっても検出させることができる。

本実施例においては、スプール３５を、スプール３５の略全移動ストロークの一方向だけでなく、一部は往復させて、その移動動作の間の、サーボモータ３３の回転トルクの上限値越えとその位置の検出を行なわせる形態としたが、必ずしも、一部であっても往復させる必要はなく、略全移動ストロークを一方向に移動させるだけでも良い。また、流量制御弁が使用される装置の運転サイクルに影響を及ぼすことなく、略全移動ストロークを一方向に移動させることができない場合は、運転サイクルへの影響が少ない、スプール３５の略全閉位置（略０点位置）及び、少なくとも一方の側に設けられた機械的移動限位置（後退側端面３０ａや前進側端面３０ｄ）間で移動させるだけでも良い。その場合は、所定の運転サイクル毎に、通常の運転サイクル中には移動させることができない、スプールの略全閉位置及び、他方の側に設けられた機械的移動限位置間で、スプールに大きな流体力が作用しない状態においてスプールを移動させて、本願発明に係る、流量制御弁の異常検出方法を実施させことが好ましい。

さらに、上記のようなサーボモータ３３の回転トルク及び位置の監視に加えて、スプール３５の移動動作の少なくとも一方の側（前進側端面３０ｄ及び後退側端面３０ａ）において、エンコーダ３４等から、運転サイクル毎にリアルタイムで得られるそれぞれのスプール３５の位置情報と、予め設定されるスプール３５の機械的移動限位置情報とを比較させ、その差異が予め設定される許容値を超えた場合に、流量制御弁１６のカップリング６２の緩みや、運動変換機構３１のボールねじナット５６及びボールねじ軸５７のボールの磨耗等によるガタツキや、スプールの位置を検出するエンコーダ等のパルス検出ミス等が疑われる、流量制御弁の異常と判断させてもよい。

この時、比較の基準となる”予め設定される機械的移動限位置情報”は、流量制御弁１６を使用する装置の運転を開始させる前に、スプール３５に作動油の流体力が作用しない状態で、スプール３５を、一方の側の機械的移動限位置から他方の側の機械的移動限位置までの間を移動させた際の、一方の側の機械的移動限位置及び他方の側の機械的移動限位置の位置情報とすることが好ましい。この位置情報を得るための工程を、先に説明したスプール原点確認工程と区別するために、スプールの原点及びストローク確認工程と呼称する。この、スプールの原点及びストローク確認工程で得られた両端の機械的移動限位置の位置情報自体の精度は、同確認工程で確認された、両端の機械的移動限位置間の距離情報と、設計上の流量制御弁１６の、両端の機械的移動限位置間の距離とを比較させたその差異が予め設定される許容値内であるか、等の方法により、同確認工程実施時に確認されることが好ましい。

運転サイクル毎に行われるスプール原点確認工程においては、検出される機械的移動限位置の位置情報と、スプールの原点及びストローク確認工程において最初に確認される機械的移動限位置の位置情報とからその差異を算出させ、予め設定される許容値と比較させる。運転サイクルの継続に伴う、スプール３５の移動動作の状態変化を、運転サイクル毎のスプール原点確認工程において検出される、機械的移動限位置の位置情報の変化で確認するため、運転サイクル毎のスプール原点確認工程においては、機械的移動限位置のリセットは行わない方が好ましい。また、スプール３５の略中間位置となる図２に示す全閉状態（０点位置）の位置情報は、スプールの原点及びストローク確認工程において確認されたスプール３５の両端の機械的移動限位置情報から設定され、この位置情報に基づき、流量制御弁１６の全閉状態を制御させることが好ましい。

さらに、鋳造サイクル毎に行わせた、サーボモータ３３の回転トルク及び異常発生位置の監視データや、スプール３５の移動動作の両端の機械的移動限位置の位置情報データを、蓄積させることが好ましい。蓄積させたデータを予め設定されるタイミングや頻度で比較させることにより、運転開始から作動油温度が上昇してサチュレートする間の操業一日間の各種データの差異、あるいは、運転開始時から数ヶ月、数年経過した後の各種データの差異を比較検討することにより、経年変化により発生するスプール３５の動作不良の発生の判断や、動作不良が発生する時期や位置の予測も可能となる。

これまで説明した流量制御弁１６の異常発生や異常発生箇所は、図示しない表示装置等に警告メッセージを表示して、オペレータにアナウンスされる。オペレータへの警告は、ブザー等により音で行なっても良い。異常を確認したオペレータは、鋳造を停止させて、異常と判断された鋳造サイクルで鋳造されたアルミニウム製品の品質を確認すると共に、異常の種類、すなわち、回転トルク及び位置情報の差異のいずれの異常か、さらには、異常の発生位置の確認も行う。異常が流量制御弁１６のカップリング６２の緩み等、流量制御弁１６を射出装置から取り外さずに修復可能な要因であった場合、すぐに修復を行うことができる。また、異常の要因の特定や、その修復がすぐにできない場合、流量制御弁１６を交換するとともに、射出装置の動作確認を行い、鋳造を再開させる。そして、取り外した流量制御弁１６の異常の要因の特定やその修復を行う。

尚、本発明に係る、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を介して、弁本体内に配置されたスプールをサーボモータにより任意の位置に移動、あるいは位置保持させて、前記弁本体内を流動させる作動油の流量を制御させる流量制御弁の異常検出方法を説明するために、このような流量制御弁が使用される、一般的な横型ダイカストマシンの射出装置を実施例に採用したが、同様の流量制御弁を採用する他の装置においても、本発明に係る、流量制御弁の異常検出方法を実施できることは言うまでもない。

また、他の装置においても、使用される流量制御弁において、本実施例のスプール原点確認工程に相当するような、流量制御とは関係ないか、関係があっても高い制御精度を要しない、スプールの移動動作時に大きな流体力が作用しない工程を、その流体制御弁が使用される他の装置の運転工程に組み込ませ、その工程において、サーボモータの回転トルクを監視させることにより、本発明に係る、流量制御弁の異常検出方法が、他の装置においても容易に実施できる。

他の装置としては、ダイカストマシンと同様に射出装置を備える射出成形機や押出プレス装置、さらには、油圧プレス装置が挙げられるが、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を介して、弁本体内に配置されたスプールをサーボモータにより任意の位置に移動、あるいは位置保持させて、前記弁本体内を流動させる作動油の流量を制御させる流量制御弁は、油圧シリンダのピストンの移動速度や押圧力の制御に一般的に使用されるため、これ以上の装置の記載は割愛する。

上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、これら実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。

１０ 射出シリンダ
１０Ｈ ヘッド室
１０Ｒ ロッド室
１２ ピストン
１３ 本体
１６ 流量制御弁（サーボバルブ）
３０ 流量制御弁本体
３０ａ 後退側端面
３０ｂ タンク側小径部
３０ｃ 油圧供給側小径部
３０ｄ 前進側端面
３１ 運動変換機構
３２ カップリング装置
３３ サーボモータ
３４ エンコーダ
３５ スプール（弁体）
３５ａ タンク側スプール太径部
３５ｂ 油圧供給側スプール太径部
３５ｃ スプール左側端面
３５ｄ スプール右側端面
４１ タンク接続ポート
４２ シリンダ接続ポート
４３ 油圧供給装置接続ポート
４５ 油圧供給側大径部
４６ シリンダ側大径部
４７ タンク側大径部
５１ 連結ロッド
５２ ガイドブッシュ固定板
５３ ガイドブッシュ
５４ 変換装置ケース
５６ ボールねじナット
５７ ボールねじ軸
５８ 軸受け
５９ 押さえナット
６０ カップリングケース
６２ カップリング
１００ ダイカストマシン
１０２ 射出装置

Claims (7)

1. 回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を介して、弁本体内に配置されたスプールをサーボモータにより任意の位置に移動、あるいは位置保持させて、前記弁本体内を流動させる作動油の流量を制御させる流量制御弁において、
   前記弁本体内の空間部に、移動する前記スプールの端面が当接して移動が制限される当接部を設けて、移動する前記スプールの前記端面が前記当接部と当接して移動限となる位置を機械的移動限位置とし、
   前記スプールを、前記スプールの略全閉位置及び、前記スプールの移動方向の、少なくとも一方の側に設けられた前記機械的移動限位置間で移動させるスプール原点確認工程を含み、前記スプール原点確認工程で、
   前記スプールの移動動作の間に、前記サーボモータの回転トルクを監視させ、予め設定される上限値を越えた場合に、前記流量制御弁の異常と判断させる、流量制御弁の異常検出方法。
2. 前記サーボモータ及び前記運動変換機構の少なくとも一方の回転軸の回転量から前記スプールの位置を検出させ、前記上限値を超えた場合の前記スプールの位置を前記異常の発生位置として特定させる、請求項１に記載の流量制御弁の異常検出方法。
3. 前記スプール原点確認工程における前記スプールの移動動作が、前記スプールの略全閉位置及び一方の側の前記機械的移動限位置間と、前記スプールの略全閉位置及び他方の側の前記機械的移動限位置間とで行われる、請求項１又は請求項２に記載の流量制御弁の異常検出方法。
4. 前記スプール原点確認工程が、前記スプールの略全閉位置及び前記機械的移動限位置間の前記スプールの移動動作の間に、流量制御を目的として前記スプールを途中停止させる必要がない工程である、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の流量制御弁の異常検出方法。
5. 前記スプール原点確認工程において、前記スプールが前記機械的移動限位置に到達した状態の位置情報を、予め設定される前記機械的移動限位置情報と比較させて、前記スプールの位置情報の差異が予め設定される許容値を越えた場合に、前記流量制御弁の異常と判断させる、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の流量制御弁の異常検出方法。
6. 前記流量制御弁が、ダイカストマシンの射出シリンダに流入させる、あるいは前記射出シリンダから流出させる作動油の流量を制御させて、前記射出シリンダのピストンの作動速度あるいは作動圧力を制御させる流量制御弁である、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の流量制御弁の異常検出方法。
7. 前記スプール原点確認工程における前記スプールの略全閉位置及び前記機械的移動限位置間の前記スプールの移動動作が、昇圧・保持工程及び射出充填準備工程の少なくとも１つの工程で行われる、請求項６に記載の流量制御弁の異常検出方法。

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