JPS59137681A - 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／ズル・フラッパー機
構の７ラツパー等を移動させ、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
ストマシン、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１機械のそばに常時操作員がい
るということがなくなるため、前記制御弁とその制御系
統に異常が発生した時、従来のように異常を検知する機
能がなければ、そのまま忙装置され。

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ための対策として、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１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。

ステッ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ょシ。

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９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、制御装置内圧スプールの現在位置がわかる
ようになってお沙、その位置を基準にして、目標位置ま
での相対的な距離に和尚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９次の目標位置までの移動を前述と
同様にして行う。これかられかるように、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ｂるのであるが
、オープンループ制御においてはスプール位置をフィー
ドバッ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１本発明では基準位置を検出するために設けであ
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ｈるか否か確認することＫよシ、ステッピングモータ
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
を確認するようになるが、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
ればならない場合には、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
置検出器によシ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ゆ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１図面に示した１実施例によって１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）社射出
プランジャ速匿制御パターンの概略図を示すものである
。

第１図（、）において、１は射出シリンダ、２は射出プ
ランジャ、Ｓは射出スリーブ、４は固定金型、５は可動
金型、６は固定盤９，７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リミットスイッチ、１
０は中速射出から低速射出への切替信号を出すリミット
スイッチ、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ツチ、１２は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９〜１２Ｌ、磁気ス勾−ルのよ
うな他の位置検出器に置きかえてもよい。ＩＳはパルプ
開度設定器、１４はダイカストマシンコントローラ（シ
ーケンサ）、ＩＳ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、１７Ｌ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社ステッピング
モータ１７用の基準位置検出器であり、これらは、帛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社、パルプ開度設定器
１３．ダイカストマシン・コントローラ（シーケンサ）
１４からの指令および射出プランジャ２０ストローク中
の所定位置に設定したリミットスイッチ９〜１２からの
信号により、予じめ設定した流量制御弁１８のパルプ開
度に、ステッピングモータ１７の回転角を制御するよう
に＃ｌｌ成されている。なお１本システムで社、パルプ
開度は任意の開度に設定可能であり、パルプ開き速度も
変更できる。

射出途中におけるパルプ開度およびそれＫともなう射出
速度は０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（ｅＬ）に示すパルプ開度設定器１３では。

射出時の各ストローク９ａ〜１２ａＫおけるパルプ開度
の値を設定する。

ダイカストマシン・コントローラ１４では、シーケンサ
によシ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へ出力すると同時に
、パルプ開度設定器１３からの開度設定値の読取シ、こ
のコントローラ１５へのパルプ開度データの伝送及び同
データのアンサーバックチェックを行う。

ドライブユニット１６では、直流電源と相励磁切換機能
とを有し、コントローラ１５からの回転方向データとパ
ルス信号とによりステッピングモータ１７を駆動する。

流量制御弁１８では、スプールと連結された弁制御操作
軸にステッピングモータ１７を連結し。

軸回転角度速度をステッピングモータ・コントローラ１
５からの制御信号により変更し、射出シリンダ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・シーケンサ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、パルプ
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９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を有するバルブボディ、２４はパルプ
ボディ２１中を軸線方向へ移動スるスプール、２５はス
プール２４の後部軸である弁操作軸２６に取付けたポー
ルねじ、２７はピニオンギヤ装置、１７はステッピング
モータ。

２０は基準位置を検出するための基準位置検出器。

２８は基準位置に取付けられ九発磁体であり、基準位置
検出器２０は、この発磁体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の先端はパルプボ
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。

ステッピングモータ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
よシ基準位置の確認を行っているが１本実施例では、そ
の後、スプール移動可能範凹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．ドライブユニット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、ダイカストマシンを稼動させる前屹不良品を成形
することなく、異常を知ることができる。

また、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３図に示すスプール２４の移動について、以下に説明
する。

金型へ溶湯を鋳込むための型締、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■によシスプール位置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〜
１（１ａへ移動する。

射出シリンダ１０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、　　Ｏ。

Ｄと移動してゆき、射出プランジャ２ａ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ため、スプール
２４は位置決め動作■によりスプール位置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■によシ全閉のスプール位置へスプール２
４け移動される。次の鋳込みのために、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まで後退すると、スプー
ル位置決め動作■によυスプール２４は全閉のスプール
位置に移動される。金型４，５よシ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〈シ
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。

ステッピングモータ駆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ＷＸ４図
に示す。

第４図において、２重枠で囲んだ部分が１本発明による
自己診断を行っているところであり、その他は通常の射
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ため流量制
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、スプール位置りから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りから押出
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・流量制御弁１８のスプール２４を自由に移動さ
せても射出シリンダ１の射出プランジャ２は動作せず、
スプール２４の移動が機械動作に影響を与えなし−１の
で、スプール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、最終的に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２ｏ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、サイクリックに行わ
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、ｆ報を出すようＫ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側設けだが、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１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は、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
御弁のスプ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、基準位置をスプールの全閉位置罠とることもでき
る。

さらＫ・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ッピングモータ駆動
形圧力制御弁についても、まったく同様に適用できる。

このように１本発明においては基準位置検出器を利用す
るととＫより・特別な部品１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、ドライブニット。

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Ｋなり、多量の不良成形品を
発生させる以前に速やかに異常に対処できるため、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（、
）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図は流量制御弁の概略縦断
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
７０−チャートを示す図である。 １・・・射出シリンダ、２・・・射出プランジャ。 ３・・・射出スリーブ、９〜１２・・・１ノミットスイ
ッチ、１３・・・パルプ開度設定器、１４・・・夕°イ
カストマシン・コントローラ（シーケンサ）、　　　。 １５・・・ステッピングモータコントローラ、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・・・ボールねじ、２Ｂ・・・発磁体。 特許出願人　　宇部興産株式会社 第１図 −ｌ　２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステッピングモータ駆動型制御弁内にあシ流体の流れを
   調節するスプールが１位置決め動作を完了した直後、該
   スプール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。