JPS5989869A - 流量調整弁の制御方法 - 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】 本発明は流量調整弁の制御方法に関し、特に、ダイカス
トマシンなどの油圧回路の流量を調整す−るのに適した
流量調整弁の制御方法に関する。

ダイカストマシンは、一般的には、射出シリンダによる
溶湯射出゛Ｑ初期においては低速で射出を行ガい、鹸出
途中で高速射出に４ＪＪｈ替えて金型キャビティ内に溶
湯を供給する。このようなダイカストマシンの溶湯射出
動作は、一般に１油圧による射出シリンダの駆動制御に
よシ行なわれているが、成形品の品質向上のためには、
低速射出から高速射出への切替えをできるだけ速やかに
行ない、且つ、低速射出時及び高速射出時における射出
速度をできるだけ安定させることが必要でおる。しかし
ながら、従来の射出シリンダ駆動用の油圧回路は小流量
用及び大流量用の流ｌｖ４整弁を別々に備えており、切
替弁によりて流量の切シ替えを行なっていたため、低速
射出から高速射出への切替えの迅速性に欠け、また、切
替え時の射出速度の安定性に欠けていた。しかも、２つ
の流量調整弁と切替弁とが必要であるため油圧回路の複
雑化を招いていた。

一方、近来においては、成形品質の一層の向上を図るた
めに、金型に合せて射出速度の変化ノ（ターンを任意に
設定できることが要求されつつあるが、従来の流量調整
弁はねじ軸を手で操作して流量設定を行なうものが主流
とな９ていたため、とうしだパターンの任意設定は不可
能であった。

射出速度の変化パターンを任意に設定できるようにする
ために、近来、電磁式流量ｉ整弁が用いられつつある。

しかしながら、この種の電磁式流ｊｌｐｌ整弁は磁力を
利用して弁スプールを移動させるようになりているため
、１つの流量調整弁自体によって小流量から例えば最大
１５０００Ａ／ｍｉｎ程度の大流量への切シ替えを高精
度に且つ迅速に行なうととは極めて困難である。このた
め、この種の電磁式流量調整弁を射出シリンダ駆動用油
圧回路に適用する場合には、小流量用及び大流量用の電
磁式流量ｆ、ｌ整弁が切替弁とともに準備されるため、
射出速度切替えの迅速性、切替え時における射出速度の
安定性、及び油圧回路の簡略化等の要求を満すことはで
きない。

射出速度切替えの迅速性、低速・高速射出時における射
出速度の安定性、油圧回路構成の簡略化等を図り、且つ
、射出速度の変化）くターンを任意に設定できるように
するために、本出願の発明者は、電気アクチーエータの
駆動力を機械的増力機構を介して弁スプールに伝達させ
る流量制御弁を開発した（実願昭５７−２２号参照）。

この流量制御弁は、更に詳しくは、モータの回転出力を
ボールねじ機構を介して弁スプールの軸方向駆動力に変
換する。ボールねじ機構を利用しているため、小流量か
ら大流量への切換えを任意に行なうことができる。しか
も、回転駆動系の回転ロックは一般に簡単に且つ確実に
行なうことができるので、低速及び高速射出時における
射出速度の安定性を図るととができる。

本発明は、本出願の発明者による上記形式の流量制御弁
に適用できる流量制御弁の制御方法を提供するものであ
シ、流量の高速切換えに必要な駆動力を軽減させること
によって流量の高速切換え性能を一層向上させることを
目的とするものでおる。

上記目的を達成するため、本発明は、側面に被制御流体
の流出路を備えたシリンダ室内で弁スプールを軸方向に
駆動することによシ、シリンダ室内な紗て流出路に導か
れる被制御流体の流量制御を行なう流量調整弁の制御方
法であって、被制御流体による弁スプールの軸方向推力
を弁スプールの開き量の増加に応じて急激に低下さする
ことによシ流量の高速切換えに必要な駆動力を軽減させ
ることを特徴とする流量調整弁の制御方法を提供する。

また、上記目的を達成するため、本発明は、側面に被制
御流体の流出路を備えたシリンダ室内で弁スプールを軸
方向に駆動するととにより、シリンダ室内を経て流出路
に導かれる被制御流体の流量制御を行なう流量調整弁の
制御方法であって、被制御流体による弁スプールの軸方
向推力を弁スプールの開き量及び移動速度の増加に応じ
て急激に低下させることＫより流量の高速切換えに必要
な駆動力を軽減させることを特徴とする流量調整弁の制
御方法を提供する。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は第１の発明方法を実施するための流量調整弁の
ｉ部構成を概略的に示すものである。第１図において、
弁本体１０はシリンダ室１１を有しており、シリンダ室
ｔｉの一端は被制御流体の流入口１２を形成しておシ、
シリンダ室１１の側面には被制御流体の流出路１３が周
方向に形成されている。シリンダ室１１内には弁スプー
ル１４が摺動可能に嵌合しておシ、シリンダ室１】は弁
スプール１４によって流入口１２側の室ＪＩＡと他側の
室ＪＩＢとに区画されておシ、弁スプール１４には両室
１１Ａ、１１８間を連通させるための連通穴１５が形成
されている。

弁スプール１４に一体化された駆動ロクド１６は図示し
ない駆動装置に連結されている。駆動装置は、特に限定
されないが、モータの回転出力を減速機構によりて減速
し更にボールねじ機構によって駆動ロッド１６及び弁ス
プール１４の軸方向駆動力に変換する形式のものが好ま
しい４、この場合、モータはパルスモータが好ましいが
、ＤＣモータでありでもよいし、また、インダクション
モータとブレーキを組み合せたものでありてもよい。

弁スプール１４は駆動装置の駆動によって高速で軸方向
に移動でき、且つ、任意の位置に保持されることができ
る。弁スプール１４の開き量すなわちシリンダ室１１に
対する流出路１３の開口量：の調整によシ被制御流体の
流：！ｔｉｌｌ整が行なわれる。

ここでは、弁スプール１４によりてシリンダ室゛１１に
対する流出路１３の開口量を零にすることができ、これ
によシ、流量調整弁は開閉弁としての機能も果すが、閉
弁機能を有しないものであってもよい。

上記構成の流量調整弁においては、小流量から例えば最
大１５，０００ノ／ｍｉｎ程度の大流量に至る広範囲の
流量調整を行永うことができる。この流量調整弁を溶湯
射出装置の油圧式射出シリンダ駆動回路に適用するとき
は、流量調整弁の流入口１２をアキュムレータ等の油圧
源１７に連通せしめ、流出路１３を図示し表い射出シリ
ンダに連通せしめる。

次に、第１図ないし第６図を参照して上記流量調整弁の
制御方法を説明する。

第２図を参照すると、一般に、ダイカストマシンの射出
速度とプランジャストロークとの関係は第２図の曲線ｘ
、ｙ、ｚで代表されるようなパターンとなっている。こ
れらのパターンの中では曲線Ｘのパターンの場合に流量
調整弁にとってもっとも厳しい条件が要求される。なぜ
なら、速度変化量Ｕ、け大きいがその変化に要するプラ
ンジャ・ストロークＳ１は最も小さいからである。即ち
、”ｌ／ｌ！、　＞　ｕｔ／ｓ、　＞　ｕｓ／ｓ、　　
”Ｃｈるため、流量調整弁に要求される高速切換能力は
Ｘ＞Ｙ＞ｚとなる。　　　　　　　　　　　　　　　″
上述した如く、流量調整弁に切換えの高速性能が要求さ
れる場合には、小流量域から急激に大流杯域まで開弁さ
せる状態となる。このときの、弁スプールの移動速度と
開き量との関係は例えば第３図のパターンＡに示すよう
に変化せしめられる。

このようなパターンＡを得るためには、一般に、加速域
及び減速域においては大きな力が必要となシ、その力の
方向は加速時と減速時とでは逆になる。本発明（第１発
明）Ｖｉ、被制御流体によって生じる弁スプールの軸方
向推力を弁スプールの開き量の増加に応じて急激に低下
させることにより流量の高速切換えに必要な駆動力を軽
減させることを特徴とする。

すなわち、本発明（第１発明）は、流速ｖｌｊ圧力ｐ１
の被制御流体を弁スプール１４の一端面に作用せしめる
ことによって弁、スプール■４に開方向の力Ｆ　ｓ　（
Ｆ１ｏｅＶ＋　、ｐｓ−）　ヲ生セシｋｂ、弁スプール
１４の一端面外周付近・の流路絞シ作用によって流れ特
性を流速Ｖｙ　（ｖｚ＞ｖｔ　）　、圧力ｐｔ（ｐｔ＜
ｐｔ）に変化せしめ、室１１Ｂ内の圧力ｐ。との相対関
係によシ、弁スプーＡ−１４に閉方向のカＦ。

を生せしめる。一方、弁スプール１４の両端部の受圧面
積の差によυ、弁スプール１４に開方向の力Ｆｏ　　（
近似的にＦｏ　＝ｐ１　’　Ｆ’ｌ　ｔ　なお、ａ、は
駆動ロッド１６の断面積とする。）を生せしめる。

第４図において、実線で示す曲線１．Ｉｔ、ｌはそれぞ
れ弁スプール１４の開き量の変化に対する６力ＦＯ＊　
Ｆｌ　ｔ　ｐｇの変化特性を示しておシ、曲線■はこれ
ら６力の合力である弁スプール１４の軸方向推ｊ’Ｊ　
（Ｆｏ　十Ｆ　ｔ　＋　Ｆ２　）の変化特性を示してい
る。力Ｆ、の変化特性を破線で示す曲線■′に示す如く
変化させると軸方向推力は破線の曲線Ｉｖに示す如く変
化する。この軸方向推力特性ＩＶ’の一部は弁スプール
１４の開き量が一定以上になると逆方向の推力に変わる
が、本発明でいう軸方向推力の低下とはこのような態様
も含む意味である。

第５図は第３図に示す弁スプール１４の移動速度変化パ
ターンＡと第４図に示す軸方向推力特性ＩＶ　、　ＩＶ
’とを重ね合せた関係を示すものである。第５図におい
て、弁スプール１４の移動速度変化パターンＡのｊ、に
区間は加速域、ノ、ｍ区間は弁スグール１４を停止させ
るだめの減速梃となる。

このパターンＡに軸方推力特性１■を対応させてみると
、加刈、域ｊ〜ｋにおいてｉｔ　ｂ〜Ｃ〜ｄという開方
向の軸方向推力が働く。この推力が駆動源による弁スプ
ール１４の駆動力に加勢するため、弁スプール１４の高
速加速性能が向上する。定速域に−，１においては、弁
スプール】４の移動速度が一定であるため、駆動力は非
常に小さくてもよい。

したがって、加勢推力がｄ〜ｅ〜ｆの如く減少しても弁
スプールＪ４の作動には影響が少ない。減速域−（ｌ　
ｔ−ｍにおいては、ｋ〜１の速度で駆動していた弁スプ
ール１４を停止させるため、弁スグール１４に減速推力
を作用させる必要がある。この減速推力は駆動源によっ
て発生されるが、この減速域１〜ｍ［おいては、被制御
流体による開方向推力は邪魔になるので、これをできる
だけ取シ除く必要がある。本実施例においては、減速域
ｅ〜ｍにおける軸方向推力特性■がｆ−ｇとされ、その
値はｂ−ｃ−ｄに比し１／４〜１／３とされている。こ
のような値とした理由は、減速域においてＮ擦抵抗が減
速力に加勢するため、この程度の値の軸方向推力を残存
させても十分な制動能力が得られるため、及び、制動能
力があれば、駆動系におけるボールねじ機構のねじ部の
ガタを見かけ上零にできるためである。もつとも、条件
によっては破線で示す軸方向推力特性１ｖ′のｆ′〜ｌ
のようにマイナスの推力特性をもたせることもできる。

また、弁スプール１４の移動特性は第３図に示すパター
ンに限られず、駆動源の出力特性や軸方向推力特性に合
わせて例えば第６図中曲線ＢないしＥで示すような各種
パターンを選定することができる。

第４図及び第５図に示す軸方向推力特性ＩＶ　、　ＩＶ
’す力わち、弁スプール開き量の増加に伴って急激に低
下し且つ下向きに凸状をなした軸方向推力特性を得るに
は、次の（イ）ないしくホ）に示す要素の６値を選定す
ればよい。

（イ）流量調整弁への被制御流体の流入速度ｖ、：ｖ１
　　が大になると、Ｆｌ及びＦ、が大となる。Ｆｏは勲
関係である。

（ロン　弁スプールの断面ｆ％、　８２　：　ａ　２が
大になると、Ｆｌ及びＦ２が大となる３　Ｆｏり蕪関係
。

（ハ）駆動ロッドの断面積ａ、：ａ、が大に々るとＦｏ
が大になる。

に）連通穴１５の開口面積の総和す、　：　ｂ、が大に
なると、Ｆ、が大になり、Ｆｌが小に力る。

（ホ）連通穴１５の弁スプール軸心からの距離す、：ｂ
、が大になるとＦ、が小になる。

以上述べた制御方法によれば、被制御流体によって生じ
る弁スプールの軸方向推力を弁スプールの開き量の増加
に応じて急激に低下させるので、弁スプールの高速移動
に必要な駆動力を大幅に軽減させることができる。

第７図は第２の発明方法を実施するだめの流量。

調整弁の要部構成を概略的に示すものである。同図にお
いて第７図中の符号と同一の符号は同一の要素を示す。

とこでは、流入口１２と反対側の室１１Ｂにアキュムレ
ータ１７が連通せしめられており、且つ、室ＪＩＢと室
ＪＩＡとを連通させる連通穴１５及び連通穴１８には絞
シ１９がそれぞれ形成されている。絞り１９ｋｌ’固定
絞りであってもよいが少なくとも一方を可変絞りとして
もよい。

また、絞ｆｉ１９は連通穴１５．＋８のいずれか一方の
みに設けるようにしてもよい。図示するアキエムレータ
１７は気体・液体型アキュムレータであるが、他の例え
ば機械的ばねを利用したアキュムレータであってもよい
。

第７図を参照すると、弁スプール１４が小流ぢ：域から
大流量域に向って図中右方向に移動する場合に、室１１
ｃ内の被制御流体は絞シ１９を通って室１１Ａに移動す
るが、絞、９１９の絞り効果によシ室１１Ａへの移動量
゛は制限される。したがって、室１１Ｂ内の被制御流体
は絞り１９により制限された分だけアキ瓢ムレータ１７
内に流入し、アキュムレータ１７内の気体を圧縮せしめ
る。仁の圧縮量に応じて室１１Ｂの圧力ｐ。は変化し、
Ｆｓ　（Ｆｓ　＝（ａｔ　−ａｌ　）　Ｘ　（１）ｏ　
　ｉ）を目なる力がＦ、と同方向に発生し、弁スプール
１４に対する制動作用を増大せしめる。との力Ｆ３は弁
スプ−Ａ−１４の移動速度及び移動量が大きくなる程大
となる。この制動力Ｆ、の特性は弁スプール１４の制動
に必要な特性と非常によく適合し、弁スプール】４の制
動能力を大幅に向上せしめるっ弁スプール１４の動きが
停止すれば、力Ｆ、け時間経過の後に零となる。他の力
Ｆ。ｔ　ＦＩ　Ｉ　Ｆ２の特性１、ＩＩ、Ｉけ前述した
第１の発明の場合と同様になるので、第２の発明におけ
る軸方向推力特性Ｖｌ　（Ｖｌ＝ｌ＋Ｉｌ＋Ｉ＋Ｖ）　
、　Ｖｌ’（’Ｖｌ’＝Ｉ＋ｎ＋ｌ＋Ｖ’）Ｕ第８図の
ようになる。ここで、特性Ｖは弁スプール１４の開き原
皮が小さい場合の力Ｆ、の変化を示し、特性Ｖ’＆：ｊ
弁スプール１４の開き速度が大きい場合の力Ｆ３の変化
を示す。なお、第８図において、各特性の二点ｇＪ＆！
部分は、弁スプール１４が所定開度まで開いた後の各特
性の時間変化を示す。

この制御方法によれば、被制御流体による弁スプールの
軸方向推力特性が弁スプール１４の開き侶、の増加に伴
って急激に低下するのみならず、その軸方向推力特性が
弁スプール１４の移動速度の増大に応じて低下するので
、流量調整弁による流量の高速切換え性能の一層の向上
及び駆動力の軽減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明方法を実施するための流量調整弁の
一例を示す要部概１略断面閉１１第２図ｄ、ダイカスト
マシンの溶湯射出速度と射ｔ［Ｘフランシャのストロー
クとの関係の１１１＋々のパターンを示す線図、ｗＪ３
図は射出プランジャの油用駆動回碍１に設けられるがｉ
量制御弁の高速流邦切１努えＩｔ−７ｉにおける弁スプ
ール移動速度と弁スプール開き−（１ｊとの関係の一例
を示す線図、第４図は第１の発明方法の一実施例に係る
被制御流体による弁イフールの軸方向推力特性と弁スプ
ールの開き匂との関係を示すＩｉ！図、第５図は第４図
に示す軸方向推力特性と第３図に示す弁スプールの移動
速度線図とを重ね合せた線図、第６図は弁スプール移動
速Ｉケ変化の各種パターンを示す線図、第７図は第２の
発明を実施するための流量制御弁の一例を示す要部概略
断面図、第８図は第２の発明の一実施例に係る被制御流
体流れによる弁スプールの軸方向推力特性と弁スプール
の開き量及び時間変化との関係を示す線図である。 １０・・・流量訓１整弁、　　ｌｌ・・・シリンダ宰、
１２・・・流入口、　　　１３・・・流出路、１４・・
・弁スプール、　　１７・・・アキュムレータ。 特許出願人 宇部興産株式会社 特許出願代理人 弁理士青水　朗 弁理士西舘和之 弁理士西岡邦昭 弁理士　山　口　昭　之 第１１”Ｄ 第２回 一→−封（出ノフンノヤ・ストローク 第３図 第４図 一一参　弁スプール開き量り 第５図 第６図 →弁スプール開き量Ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、側面に被制御流体の流出路を備えたシリンダ室内で
   弁スプールを軸方向に駆動することによシ、シリンダ室
   内を経て流出路に導かれる被制御流体の流量制御を行な
   う流量ｐｌ整弁の制御方法であって、被制御流体による
   弁スプールの軸方向推力を弁スプールの開き量の増加に
   応じて急激に低下させることによシ流量の高速切換えに
   必要な駆動力を軽減させることを特徴とする流量調整弁
   の制御方法。 ２、側面に被制御流体の流出路を備えたシリンダ室内で
   弁スプールを軸方向に駆動することにょシ、シリンダ室
   内を経て流出路に導かれる被制御流体の流量制御を行な
   う流量調整弁の制御方法であって、被制御流体による弁
   スプールの軸方向推力を弁スプールの開き量及び移動速
   度の増加に応じて急激に低下させることにょシ流量の高
   速切換えに必要な駆動力を軽減させることを特徴とする
   流ｇｒ調整弁の制御方法。