JPS59137680A - ステツピングモ−タ駆動形制御弁制御系統の自己診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は，指令信号として与えられるパルス信号のパル
ス数により回転角度が決まるステッピングモータにより
弁本体内にあるスプールあるいはノズル・フラッパー機
構のフラソハー等を移動サせ，流体の流量あるいは圧力
を調節できるステッピングモータ駆動形の流量制御弁や
圧力制御弁等のステッピングモータ駆動形制御弁の制御
系統の自己診断方法に関するものであり，特に，ダイカ
ストマンン，射出成形機等の油圧作動機械の流量制御弁
や圧力制御弁等の制御系統に関する異常を制御装置自身
で自動的に検知するのに有用な方法に関するものである
。

ダイカストマシンや射出成形機においては射出速度が成
形品の良否に与える影響は大きく，射出速度を制御する
流量制御弁とその制御系統に異常が発生すると成形不良
につながる。同様に，充填圧力が成形品の良否に与える
影響は大きく，充填圧力を制御する圧力制御弁とその制
御系統に異常が発生すると成形不良につながる。省力化
，自動化が進むにつれて，機械のそばに常時操作員がい
るということがなくなるだめ，前記制御弁とその．制御
系統に異常が発生した時、，従莱のように異常を検知す
る機能がなければ，そのままに放置され，多数の不良成
形品を生産してしまう危険性がある。

このようなことを防止するだめの対策として，流量や圧
力を制御する制御弁とその制御系統に異常が発生すれば
，速やかにその異常を検知して警報を発し，生産を停止
することが望ましい。

本発明は，以上のような事情に鑑み，ダイカストマシン
や射出成形機等の油圧作動機械において，作動油の流量
や圧力を制御するステッピングモータ駆動形制御弁およ
びステッピングモータ，ドライブユニット，制御装置か
ら成る制御系統が正常か異常かを，制御装置自身が自動
的に検知する自己診断方法を提供するものである。

ステノピングモータにより駆動される制御弁は，一般に
オープンループ制御で構成することにより，装置全体を
簡単化できるという特徴がある。ところが，オープンル
ープ制御においては，機械を稼動させる最初のとき，基
準位置を検出する検出器あるいは機械的ストッパー等を
用いて基準位置にスプールを位置合わせすることにより
，制御装置内にスプールの現在位置がわかるように々つ
ており，その位置を基準にして，目標位置までの相対的
な距離に相当した指令パルス数を出力することによシ目
標位置まで移動させる。次には，その目標位置を現在位
置として，次の目標位置までの移動を前述と同様にして
行う。これからわかるように，制御装置は，流量制御弁
のスプール位置が指令パルス数に対応して移動している
という仮定のもとに動作しているのであるが，オープン
ループ制御においてはスブール位置をフィードバソクす
る検出器を設けていないので，スプールが実際に指令通
り移動しているのかどうか制御装置にはわからない。

そこで，本発明では基準位置を検出するために設けてあ
る検出器の検出位置までスプールを移動させ，実際のス
プール位置が制御装置内の演算上のスプール位置とずれ
ているか否か確認することにより，ステノピングモータ
駆動形制御弁とその制御系統が正常か異常か判定するよ
うにした。

実際のスプール位置と制御装置内の演算上のスプール位
置とのずれを確認する時期は，スプールの位置決め動作
を行うたびに，その後，スプール位置の確認動作を行え
ば，スプールの位置決め動作が行われる毎に異常の有無
を確認す仝ようになるが，制御対象機械の動作状態によ
り，スプール位置決め動作完了後，後続するスプール位
置決め動作まで該スプール位置を保持しておかなければ
ならない場合と，該スプール位置を自由に移動して良い
場合が考えられる。スプールの位置を保持しておかなけ
ればならない場合（は，制御対象機械の動作にともなっ
て後続して行われるスプール位置決め動作中に，基準位
置検出器により検知される基準位置を通過するとき該基
準位置検出器からの検知信号に基づき上記制御弁とその
制御系統の異常の有無を確認するようにする。また，制
御対象機械の状態がスプールを自由に移動しても良い場
合には，弁内流体通路とスプール間の異物のかみ込みお
よび動力伝達機構やしゅう動部分の異常等も検知できる
ように該スプールを移動可能範囲内で移動させ，最終的
に上記基準位置へ戻るように移動させた後，上記基準位
置検出器からの検知信号に基づき上記制御弁とその制御
系統の異常の有無を確認するようにする。

つぎに，図面に示した１実施例によって，本発明を説明
する。

第１図（ａ）は，ダイカストマシンにおける流量制御弁
コントロールシステムの図を示し，第１図（ｂ）Ｂ射出
プランジャ速度制御パターンの概略図を示すものである
。

第１図（ａ）において，１は射出シリンダ，２は射出プ
ランジャ，３は射出スリーブ，４は固定金型，５は可動
金型，，６は固定盤，７は可動盤，８は射出プランジャ
２に取付けたストライカ，９は射出プランジャ２の後退
限で作動するＩＪミットスイッチ，１０は中速射出から
低速射出への切替信号を出すりミソトスイノチ，１１は
低速射出から中高速射出への切替信号を出すリミットス
イッチ，１２１ｄ中高速射出から高速射出への切替信号
を出すリミットスイッチである。なお，これらリミット
スイッチ９〜１２は，磁気スケールのような他の位置検
出器に置．きかえてもよい。１３はバルブ開度設定器，
１４はダイカストマシ４コントローラ（シーケンサ），
１Ｓはステッピングモータコントローラ，１６はドライ
ブユニット，１７はパルスモータとも呼ばれるステッピ
ングモータ，１８は流量制御弁，１９は油圧源，２０は
ステッピングモータ１７用の基準位置検出器であり，こ
れらは，第１図（ａ）に示すように連係させた。

射出プランジャ速度制御システムは，バルブ開度設定器
１３，ダイカストマシン・コントローラ（ンーケンサ）
１４からの指令および射出プランジャ２のストローク中
の所定位置に設定したりミノトスインチ９〜１２からの
信号により，予じめ設定した流量−制御弁１８のバルブ
開度に，ステッピングモータ１７０回転角を制御するよ
うに構成されている。なお，本システムでは，バルプ開
度は任意の開度に設定可能であり，バルブ開き速度も変
更できる。

射出途中におけるバルブ開度およびそれにともなう射出
速度は，例えば，第１図（．ｂ）に示すように制御され
る。第１図（−ｂ）において，射出ストロークを示す横
軸に示した９ａ〜１２ａは，それぞれリミットスイッチ
９〜１２の作動位置に対応した位置であり，Ａは中速，
Ｂは低速，Ｃは中高速，Ｄは高速を示す。

第１図（ａ）に示すバルブ開度設定器１３では，射出時
の各ストローク９ａ〜１２ａにおけるバルブ開度の値を
設定する。

ダイカストマシン・コントローラ１４でｉ，ンーケンサ
によりダイカストマシンの全体の制御を行う。そして，
ダイカストマシンの動作に応じて・射出スタート指令や
，射出後退指令等の制御データをステッピングモータコ
ントローラ１５へ出刀すると同時に，バルプ開度設定器
１３がらの開度ｔ＆定値の読取り，このコントローラ１
５へのバルプ開度ｆ−夕の伝送及び同データのアンサー
バンクチェックを行う。

ドライブユニノト１６では，直流電源と相励磁切換機能
とを有し，フン｝アーラ１５がらの回転方向ｆ−夕とパ
ルス信号とによりステンピングモータ１７を駆動する。

流量制御弁１８では，スズ」ルと連結された弁制御操作
軸にステッピングモータ１７を連結シ，軸回転角度速度
をステッピングモータ・コントローラ１５からの制御信
号により変更し，射出ンリンダ１への供給流量を制御す
る。射出開始前は，流量制御弁１８は全閉で，シーケン
ザ１４からの射出スタート指令により，ステッピングモ
ータ・コントローラ１５内の例えば指数函数的なプログ
ラムに従い，バルプ開度および開き速度が順次変更され
る。

基準位置検出器２０では，第２図に例示した流量制御弁
１８のスプール２４と連結された弁操作軸２６の移動基
準位置を検出する。

流量制御弁１８は，例えば第２図に示すような構造にな
っている。第２図において，２１は作動油流入口２２と
作動油流出口２３を有するバルプボディ．２４はバルプ
ボディ２１中を軸線方向へ移動するスプール，２５はス
プール２４の後部軸である弁操作軸２６に取付けだボー
ルねじ，２７はピニオンギャ装置．１７はステノピング
モータ，２０は基準位置を検出するだめの基準位置検出
器，２８は基準位置に取付けられた発磁体であり，基準
位置検出器２０は，との発磁体２８が近づくと検知信号
を出力する。なお，この流量制御弁１８では，弁が閉じ
て流量が０になっている時，スプール２４の先端はバル
ブボディ２１の奥壁に当接することなく，左右に摺動可
能な位置にある状態になっている。

ステソピングモータ１７を用いたオープンループ制御に
おいては，従来から電源投入時に基準位置検出器２０に
より基準位置の確認を行っているが，本実施例では，そ
の後，スプール移動可能範囲内全域にわたってスプール
２４を移動・させ，再び基準位置へ戻るようにステッピ
ングモータ１７へ指令パルスを出力した後，基準位置検
出器２０からの基準位置検知信号を確認することにより
，ステッピングモータ１駆動形流量制御弁１８，ステッ
ピングモータ１７，ドライブユニソト１６および制御装
置を含む制御系統が正常かどう゛か自己診断している。

したがって，ダイカストマノンを稼動させる前に，不良
品を成形することなく，異常を知ることができる。

まだ，ダイカストマシンが連続運転中には，射出シリン
ダの移動を制御するために，ステッピングモータ駆動形
流量制御弁１８のスプール２４は第３図に示すように移
動する。

第６図に示すスブール２４の移動について，以下に説明
する。

金型へ溶湯を鋳込むだめの型締，スプレー，給湯等の準
備作業が完了し射出スタートの指令が発せられると，ス
プールは位置決め動作■によりスプール位置Ａへ移動さ
れ，射出シリンダ１の射出プランジャ２は中速で９ａ〜
１０ａへ移動する。

射出シリンダ１のストロークの変更にしたがい，同様に
して順番にスプール位置決め動作■，■，■が行われ，
スプール２４はスプール位置Ｂ，Ｃ．Ｄと移動してゆき
，射出プランジャ２は低速・中高速，高速の射出速度で
移動してゆく。金型４，５内に溶湯が充填されると，溶
湯の冷却時間経過後，型締装置の型開動作が行われる。

この型開動作の型開速度に同期して射出プランジャ２を
押出速度で移動させるだめ．スプール２４Ｉ″ｉ位置決
め動作■によりスグール位置Ｅへ移動される。射出プラ
ンジャ２が前進限に到達すると，スプール位置決め動作
■により全閉のスプール位置へスプール２４は移動され
る。次の鋳込みのだめに，射出プランジャ２を後退限ま
で後退させるため，スプール位置決め動作■によりスプ
ール２４はスプール位置Ｆへ移動される。射出プランジ
ャ２が後退限９ａ−１で後退すると，スプール位置決め
動作■によりスプール２４は全閑のスプール位置に移動
される。金型４，５よりダイカスト製品の取出し動作が
行われると，再び最初の鋳込み準備動作が行われ，連続
運転中には以上の動作をサイクリックにくり返してゆく
。

前記のダイカストマシンの作動状態を考慮して，ステン
ピングモータ耶動形流量制御弁制御系統の自己診断機能
を付加した運転動作のフローチャートを第４図に示す。

第４図において，２重枠で囲んだ部分が，本発明による
自己診断を行っているところであり，そｆ の他は通常の射出動作を行っているところである。

なお，射出シリンダの前進限と後退限では，油圧ポンプ
をアンロードしても良いし，油圧ポンプを駆動したまま
でも良い。

電源投入時のステソピ／グモータ駆動形流量制御弁制御
系統の自己診断については前述の通りである。

ダイカストマシンの連続運転中には，溶湯を金型へ鋳込
む射出工程において射出シリンダ速度制御のだめ流量制
御弁１８のスプール２４を設定射出速度パターンにした
がって移動させるが，この時流量制御弁１８のスプール
２４を自由に移動させることはできない。射出工程の最
終段速度（高速）Ｄのスプール位置は大きく，押出し速
度のスプール位置Ｅは小さく，射出シリンダ速度比で５
：１程度なので，スプール位置ＤからＥヘスプール２４
が移動する間に基準位置検出器２０が基準位置を検知す
るように取付けることができるため，射出工程中でのス
テッピングモータ駆動形流量制御弁制御系統の異常を射
出速度高速のスプール位置Ｄから押出し速度のスプール
位置Ｅへの位置決め動作中，基準位置を通過するときに
自己診断するようにしている。更に，型開き動作時の押
出し限および射出シリンダ後退限においては，流量制御
井１８のスプール２４を自由に移動させても射出シリン
ダ１の射出ブランジャ２は動作せず，スグール２４の移
動が機械動作に影響を与えないので，スグール２４の移
動可能範囲内全域にわたってスプール２４を移動させ，
最終的如基準位置へ戻るようにステッピングモータ１７
へ指令パルスを出力した後，基準位置検出器２０からの
基準位置検知信号を確認することにより，ステ、ツビン
グモータ駆動形流量制御弁制御系統の異常の有無を自己
診断するようにしている。

前記ステッピングモータ駆動形流量制御弁制御系統の自
己診断により異常が検知されると，ザイクリックに行わ
れているダイカストマシンの連続運転を，停止させても
良い適当な状態にて停止させ，警報を出すようにすれば
，不良成形品の多量発生を防ぐことができるようになる
。

なお，前記実施例においては，基準位置として定位置に
設定したものを１個設けたが，これは，必ずしもこれに
限定する必要はなく，基準点を複数個設けたり，位置を
変更可能に設けることもできる。

また，基準位置検出器を作用させるのけ，制御弁のスプ
ールが大きく開いた状態から閉じる方向に移動して所定
の開度位置まで移動するその途中であっても良いし．制
御弁のスブールが大きく開いた状態から，いったん閉じ
て，ただちに開き，所定の開度位置まで移動するときで
あっても良い。

また，基準位置をスブールの全閉位置Ｋとることもでき
る。

さら妬，前記実施例においては，流量制御弁を例にとっ
て説明したが，射出成形機等のステノピングモータ駆動
形圧力制御弁についても，まったく同様に通用できる。

このように，本発明においては基準位置検出器を利用す
ることにより，特別な部品，機器を追加することなく，
容易にステッピングモータ駆動形制御弁，ステッピング
モータ，ドライブユノト，ステッピングモータコントロ
ーラからなる制御系統の異常の自己診断ができるように
なり，多量の不身成形品を発生させる以前に速やかに異
常に対処できるだめ，不良成形品の多量発生を未然に防
止でき，生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を説明するもので，第１図（ａ
）はダイカス１・マ／ンにおける流量制御弁コントロー
ルシステムを示す図．第１図（ｂ）は射出プランジャ速
度制御パターンの概略図，第２図は流歌制御弁の概略縦
断面図，第３図はダイカストマシンに使用する流量制御
弁のスプール位置の変化状態を示す線図，第４図は動作
のフローチャートを示す図である。 １・・・射出シリシダ，２・・・射出プランジャ，３・
−・射出スリーブ，９・１２・・・・リミノトスイッチ
，１３・・・バルブ開度設定器，１４・・・ダイカスト
マンン・コントローラ（ンニヶンサ），１５・・・ステ
ッピングモータフントローラ，１７・・・ステッピング
モータ，１８・・・流量制御弁，２０・・・基準位置検
出器，２４・・・スプール，２５・・・ボールねし，２
８・・・発磁体。 −５１４−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステンピングモータ駆動型制御弁内にあり流体の
   流れを調節するスプールが，位置決め動作を完了した後
   ．該スプールが次に続く機械動作のだめの位置決め動作
   中に，基準位置検出器により検知される基準位置を通過
   するとき，該基準位置検出器からの検知信号に基づき前
   肥制御弁の制御系統の異常の有無を確認することを特徴
   とするステッピングモータ駆動形制御弁制御系統の自己
   診断方法。
2. （２）ステンピングモータ駆動型制御弁内にあり流体の
   流れを調節するスプールが，位置決め動作を完了した後
   ，該スプールが次に続く機械動作のだめの位置決め動作
   中に，基準位置検出器により検知される基準位置を通過
   するとき．該基準位置検出器からの検知信号に基づき前
   記制御弁の制御系統の異常の有無を確認し，また，前記
   スプーノレの位置決め動作を完了した直後，該スプーノ
   レの移動が機械動作に影響を与えない場合には，該スプ
   ールを移動可能範囲内で移動させ，最終的に前記基準位
   置へ戻るように移動させたとき，前記基準位置検出器か
   らの検知信号に基づき前記制御弁の制御系統の異常の有
   無を確認することを特徴とするステッピングモータ駆動
   形制御弁制御系統の自己診断方法。