JP2995107B2

JP2995107B2 - ソレノイドの可動鉄心位置チェック方法

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Publication number: JP2995107B2
Application number: JP3167720A
Authority: JP
Inventors: 毅安藤; 俊文柿沼; 友一小南; 和幸木原; 浩輔畠中; 昭夫水戸
Original assignee: Tokyo Keiki Inc
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1991-06-12
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH05211105A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電磁弁や電磁プラン
ジャなどのソレノイドの可動鉄心位置チェック方法に関
し、特にソレノイドをＯＦＦにした時の復帰状態をチェ
ックする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図１６に示すような電磁弁は、
ボデイ１に形成した摺動孔２内にスプール３を摺動可能
に設け、その両側のスプリング室４，５内に設けたスプ
リング６，７によって、このスプール３を図示の右行位
置（ポートＰ−Ｂ，Ｔ−Ａ間を連通する位置）に保持し
ており、ボデイ１の一端に固設したソレノイド１０をコ
イル１１に通電して励磁すると、その励磁電流の大きさ
に応じて可動鉄心１２が固定鉄心１４との間の吸引力に
よって左行し、プッシユロッド１３によってスプール３
を左方へ移動させ、ポートＰ−Ａ，Ｔ−Ｂ間を連通する
位置にする。

【０００３】図１７は、この場合のスプリング６の反力
（実線ａ）と、それに流体力を加えた力（一点鎖線ｂ）
と、ソレノイド１０の出力（実線ｃ）との関係を示す。
ところが、スプール３が異物の詰まりなどによる固着現
象を起こしたり、ソレノイド１０の可動鉄心１２が摺動
スリーブ内で密着状態になったりすると、初期（右行
端）位置で実線ｃで示すソレノイド出力を得る励磁電流
をコイル１１に供給しても、可動鉄心１２が左行しなく
なったり、あるいは吸着（左行端）位置でΔＦ（＝スプ
リング力＋流体力）分ソレノイド出力を減らすように励
磁電流を減少しても、可動鉄心１２が吸着位置から離れ
なくなることがある。

【０００４】従来、このようなソレノイドの作動状態を
チェックする方法としては、例えば特開平１−２６５５
０４号公報に見られるように、ソレノイドをＯＮあるい
はＯＦＦした時の可動鉄心の移動状況による電流応答波
形の違いから、その作動状態を検出する方法が知られて
いる。この方法によるソレノイドＯＦＦ時の作動チェッ
クについて、図１８及び図１９によつて簡単に説明す
る。

【０００５】図１８に示すようにソレノイドのコイル１
１に電流検出用抵抗１５を直列に接続して、その直列回
路に電源１６からスイッチ１７をＯＮにして電流を流す
と、コイル１１に流れる励磁電流の大きさが抵抗１５に
よって電圧に変換されて検出されるが、その応答波形が
可動鉄心が移動するかしないかによって相違することを
利用してソレノイドＯＮ時の作動をチェックすることが
できる。

【０００６】また、スイッチ１７をＯＮからＯＦＦにし
た時（図１９の時点ｔ1 ）には、コイル１１に蓄えられ
たエネルギによって、図１９の（イ）に示すように電源
電圧とは逆極性のスパイク電圧が発生する。この電圧を
リミッタ１９を通し、所定電圧以下を除去して増幅器１
８で増幅すると、同図の（ロ）に示すように時点ｔ2ま
で負の一定電圧が出力される。

【０００７】この時点ｔ2 で可動鉄心がリターンし始め
ると、コイル１１のインピーダンスが変化し、それによ
ってスパイク電圧の収束が遅くなる。そして、時点ｔ3
で可動鉄心のリターンが完了すると、インピーダンス変
化がなくなるので、スパイク電圧は急速にゼロに向って
収束する。したがって、図１８の微分回路２０による微
分波形は図１９の（ハ）に示すような正のパルス波形に
なり、これをコンパレータ２１によって基準電圧Ｖref
と比較して、同図の(ニ)に示すパルス信号が得られれば
ソレノイドが正常にＯＦＦ作動したことになる。

【０００８】この信号をインバータ２２からの同図の
（ホ）に示す出力と、ＡＮＤ回路２３によってアンドを
とって、ソレノイドＯＦＦ検知信号として出力する。こ
のように、ソレノイドの可動鉄心が移動するかしないか
を電流あるいは電圧の応答波形の違いから判断するもの
は、他にも多く開示されている。その他のソレノイドの
可動鉄心位置チェック方法としては、ソレノイドに機械
的なリミットスイッチを内蔵させたり、あるいは無接触
式の近接スイッチやポテンショメータなどを内蔵させ
て、検出信号によってチェックする方法が多く提案され
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のソレノイドの可動鉄心位置チェック方法にあ
つては、前者においては、ソレノイドＯＦＦ時の電流放
電波形に注目し、可動鉄心が動いているか拘束されて不
動状態にあるかによる放電波形の違いから、可動鉄心が
リターンしたか否かを判断するため、ソレノイドをＯＦ
Ｆにした瞬間しか判断できない。

【００１０】そのため、ノイズによってそうなったのか
どうかを確認しようとすると、再励磁してまたＯＦＦす
る必要があるが、そうするとスプールやアクチュエータ
を動かしてしまうため、それは不可能であり、チェック
結果に対する信頼性が低かった。また、特に可動鉄心を
油浸で動きにくくした、いわゆるショックレス電磁弁の
場合には、可動鉄心の動きが遅いため応答波形の差が大
きく現われないので、判別の信頼性に問題があった。

【００１１】後者は確実性はあるが、機械的構造が一般
に複雑になり、またそのスイッチ等を収納のために余分
なスペースを必要とするし、機械的なものは耐久性にも
問題があった。

【００１２】この発明はこのような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、ソレノイドをＯＦＦにした後、
随時必要に応じてその可動鉄心位置をチェックすること
ができ、そのチェック結果の信頼性も高く、機械的なス
イッチ等をソレノイドに内蔵させる必要もないようにす
ることを目的とする。

【００１３】

【問題点を解決するための手段】この発明は上記の目的
を達成するため、ソレノイドのコイルに電流検出用抵抗
を直列に接続して設け、可動鉄心が殆ど動かない程度の
短かい時間幅だけ上記コイルに通電して励磁し、上記電
流検出用抵抗によって検出される上記コイルに流れる電
流の応答波形の変化量を検知することによって可動鉄心
の位置を検出するソレノイドの可動鉄心位置チェック方
法を提供する。

【００１４】上記コイルに流れる電流の応答波形の変化
量を、波形変化割合すなわち単位時間当りの変化量の微
分値で検知するとよい。また、上記応答波形の変化量の
検知を励磁による立上り時に、あるいは励磁後の立下り
時に行なうようにすればよい。

【００１５】

【作用】この発明によれば、ソレノイドをＯＦＦにした
後、ソレノイドの可動鉄心が殆んど動かない時間幅だけ
励磁を行い、可動鉄心の位置によるソレノイドのインダ
クタンスの違いによる応答電流波形の違いから、可動鉄
心が所定位置（ＯＮの吸着位置、ＯＦＦの解放位置、あ
るいは何らかのトラブルで中間位置）にあるか否かを判
定することができる。

【００１６】そして、ソレノイドのＯＦＦ作動後(一般
には０.１秒以内に作動を完了している）に、そのチェ
ックを随時何回でも行えるので信頼性が高く、コントロ
ーラ側からの監視も容易である。しかも、機械的なスイ
ッチ等をソレノイドに内蔵させる必要がないので、スペ
ース上の問題や耐久性の問題もない。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図１は、この発明の第１実施例を示す
ソレノイドの可動鉄心位置チェック装置のブロック構成
図であり、図１８と対応する部分には同一の符号を付し
てある。まず、その構成を説明すると、ソレノイドのコ
イル１１に電流検出用抵抗１５を直列に接続し、その直
列回路に並列にダイオード２５を接続して、直流電源１
６からスイッチ２７を介してコイル１１と抵抗１５の直
列回路に通電できるようにしている。

【００１８】この時、ダイオード２５は逆バイアスにな
るので非導通であるが、スイッチ２７がＯＦＦになった
時に、コイル１１に蓄積されたエネルギによる電流がこ
のダイオード２５を通して流れるようにしている。スイ
ツチ２７はリレースイッチや電子スイッチ等の被制御ス
イッチであり、スイッチ制御部２６によってＯＮ指令及
びＯＮ信号の有無に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御される。

【００１９】さらに、ＯＮ指令を反転するインバータ３
３と、その出力によって起動するタイマ２８、そのタイ
マ設定時間後にチェック指令Ｐ4 を受け付けるゲート回
路２９、及びそのゲート回路２９を通過したチェック指
令Ｐ4 によってＯＮ信号Ｐ1を発生するパルス発生器３
０を設けている。

【００２０】また、コイル１１に流れる励磁電流の大き
さに応じて発生する抵抗１５の端子電圧ｅを増幅する増
幅器１８、その出力電圧ｅ₁をＯＮ信号Ｐ1 の立下がり
時にホールドするホールド回路３１とインバータ３４、
ホールド回路３１のホールド出力ｅuを基準値ｅsと比較
して判別信号Ｐ3′を出力する判別部３２と、その判別
信号Ｐ3′を反転するインバータ３５、及びその出力信
号Ｐ3 とチェック指令Ｐ4 とインバータ３４の出力信号
Ｐ2 のアンドをとるＡＮＤ回路３６とを設けている。

【００２１】この実施例は、ソレノイドのオフ作動チェ
ック装置の例で、図１６に示したようなソレノイド１０
の消磁により、可動鉄心１２が固定鉄心１４に吸着され
た吸着位置から最も離れた初期位置に復帰しているか否
かを判定するための装置である。図２のタイムチャート
も参照しながら、この実施例によるソレノイドの可動鉄
心位置チェック方法について説明する。

【００２２】まず、図２の時点ａでソレノイドを作動さ
せるＯＮ指令を（イ）に示すように“Ｌ”にすると、そ
れが入力されるスイッチ制御部２６がスイッチ２７をＯ
ＦＦにし、それによって直流電源１６からコイル１１へ
の通電が遮断されるが、コイル１１に蓄積されたエネル
ギによって、ダイオード２５を通してコイル１１及び抵
抗１５に短時間電流が流れ続けた後、完全に消磁され
る。

【００２３】このコイル１１に流れる電流値に応じた電
圧ｅが抵抗１５の両端に発生され、その電圧ｅを増幅器
１８で増幅した出力電圧ｅ1 は、図２の（ロ）示すよう
に変化する。一方、ＯＮ指令が“Ｌ”になるとインバー
タ３３の出力が“Ｈ”になってタイマ２８を起動するの
で、設定されたタイマ時間ＴＭ１（電圧ｅ1 が０になる
までに要する時間より長めに設定する）後に、同図の
（ハ）に示すようにタイマ２８の出力が“Ｈ”になる。

【００２４】それによって、ゲート回路２９がゲートを
開いて、同図の（ニ）に示す所定時間幅ＴＭ２のチェッ
ク指令Ｐ4 を受け付けて出力し、そのチェック指令Ｐ4
の立上り時点ｂでパルス発生器３０が起動して、同図の
（ホ）に示すようにパルス幅ＴＭ３のＯＮ信号Ｐ1 を発
生する。このＯＮ信号Ｐ1 が“Ｈ”の期間だけ、スイッ
チ制御部２６がスイッチ２７をＯＮにして、直流電源１
６からコイル１１に通電してソレノイドを短時間励磁す
る。

【００２５】そのため、このＯＮ信号Ｐ1 のパルス幅Ｔ
Ｍ３は、コイル１１に通電してソレノイドを励磁しても
可動鉄心が殆んど動かない程度の短かい時間幅に設定す
る。この時コイル１１に流れる電流値を抵抗１５の両端
に発生される電圧ｅによって検出し、その電圧ｅを増幅
器１８で増幅してホールド回路３１に入力させる。ま
た、チェック指令Ｐ4 の立上り時点ｂでホールド回路３
１をセットして、データの取り込みを開始させる。

【００２６】ＯＮ信号Ｐ1 の立下り時点ｃで、図２の
（ヘ）に示すようにインバータ３４の出力が“Ｈ”にな
り、それによってホールド回路３１にその時点の電圧ｅ
1 をホールドさせる。したがって、ホールド回路３１
のホールド出力ｅu は、同図の（ト）に示すようにな
る。このホールド値ｅu が、期間ＴＭ３の励磁によりコ
イル１１に流れる電流の応答波形の立上り時の変化量に
相当し、後述するようにコイル１１のインダクタンスＬ
が小さい程大きくなり、インダクタンスＬは可動鉄心の
位置に応じて変化するので、このホールド値ｅu は可動
鉄心の位置情報を示すことになる。

【００２７】そこで、このホールド値ｅu を判別部３２
によって基準値ｅs と比較してソレノイドの可動鉄心の
位置を判別し、図２の（チ）に示すように、ｅu ＞ｅs
であれば判別出力Ｐ3′を“Ｈ”にする。これは、可動
鉄心が正常に初期位置に復帰していることを示す。ｅu
＞ｅs でなければ判別出力Ｐ3′は“Ｌ”になり、可動
鉄心が復帰していない（吸着位置に留まっている）こと
を示す。

【００２８】この実施例ではさらに、判別出力Ｐ3′を
インバータ３５により反転した図２の（リ）に示す出力
Ｐ3 と、チェック指令Ｐ4 とインバータ３４の出力信号
Ｐ2とをＡＮＤ回路３６によってアンドをとって、同図
の（ヌ）に示す異常検知信号を出力する。したがって、
図２の正常側に示すように可動鉄心が正常に復帰作動し
て初期位置にあれば、同図の（ヌ）の正常側に示すよう
に異常検知信号は出力されず（ローレベル）、同図の非
正常側に示すように可動鉄心が正常に復帰作動せずに吸
着位置に留まっていると、パルス状の異常検知信号（ハ
イレベル）を出力する。

【００２９】その後、時点ｄでチエツク指令がＯＦＦに
なると、ホールド回路３１がリセットされてｅu が０に
なり、異常検知信号も出力しなくなって次のチェック指
令を待つ。その後再びチェック指令が入力されると、再
び上述のようにソレノイドを短時間励磁して、その可動
鉄心位置のチェックが行なわれる。このようにして、ソ
レノイドがＯＦＦのときに、随時何度でもその可動鉄心
位置をチェックすることができる。

【００３０】なお、上記実施例ではＯＮ指令がなくなる
と直ちにタイマ２８を起動して、その設定時間ＴＭ１後
にゲート回路２９を開くようにしたが、ＯＮ指令がなく
なった後コイル１１に流れる電流値の検出電圧ｅ1 を監
視して、それが予め設定した値（ゼロレベルでもよい）
まで低下した時にタイマ２８を起動させるようにしても
よい。コイル１１のインダクタンスＬが大きい場合など
には、通電遮断時からの時間ＴＭ１を設定するより、上
述のように実電流を基準にしてタイマを起動させる方が
確実といえる。その場合、タイマ設定時間ＴＭ１は０で
あってもよい。

【００３１】ところで、図１６及び図１７で説明したよ
うに、ソレノイド１０を励磁するとその可動鉄心１２が
固定鉄心（ポールフェース）１４に吸引され、スプリン
グ６のスプリング力＋流体力に抗してスプール３等を押
しながら移動し、固定鉄心１４に吸着されるが、コイル
１１に極く短期間だけ電流を流して励磁しても、そのソ
レノイド出力がスプリング力＋流体力を超えない範囲で
あれば、可動鉄心は移動しない。

【００３２】あるいは、一瞬吸着方向に微動しても、シ
ステム全体として問題がない範囲であれば差し支えない
ので、この範囲内になるようにＯＮ信号のパルス幅ＴＭ
３を設定することが必要である。図３の(イ)，(ロ)は、
パルス幅ＴＭ３の励磁によりコイル１１に流れる電流応
答すなわち抵抗１５によって検出される電圧応答波形の
可動鉄心位置による相違を示す波形図である。

【００３３】コイル１１のインダクタンスＬは、可動鉄
心が初期位置（固定鉄心から最も離れている位置）にあ
る時が最も小さく、吸着位置（固定鉄心に密着した位
置）にある時が最も大きくなり、同図の(ハ)に示すよう
に可動鉄心の位置によって変化する。このインダクタン
スＬによって励磁の際の電圧波形の変化量（立上り量）
が相違し、可動鉄心が初期位置にある時はインダクタン
スが小さいため、図３の(イ)に示すように大きく立上
り、吸着位置にある時はインダクタンスが大きいので立
上り量が少ない。

【００３４】したがって、この変化量に相当する電圧ｅ
u を検出して基準値ｅs と比較することによって、可動
鉄心がどこにあるかを判別することができるのである。
なお、２値判別の例を説明したが、この値ｅu をレベル
の異なる複数の基準値と比較するようにすれば、可動鉄
心の複数段階の位置を検知することもでき、位置検出の
分解能が上がり、精度が向上し、異常，正常の程度を検
知できる。また、この値ｅu を無段階に検知すれば、可
動鉄心の位置を連続的に測定することもできる。

【００３５】第４図は、この発明の第２実施例を示す第
１図と同様なブロック構成図である。この実施例は第
１図に示したチェック装置に対して、基準値ｅs を補正
するためのホールド回路３７，３８と補正回路３９を追
加して設けたものである。これは、コイルの温度上昇や
電源電圧の変動による１００％電流値の変化に対応して
基準値ｅs を補正し、正しい検出ポイントを得るためで
ある。

【００３６】ホールド回路３７は、ＯＮ指令の立上りで
セットされて、直流電源１６からの供給電圧Ｅ0 を入力
データとして取り込み開始し、ＯＮ指令が“Ｌ”になっ
た時にインバータ３３の出力の立上りによってその値を
ホールドして、そのホールド値すなわちその時の電源電
圧Ｅ0を補正回路３９へ出力する。一方、ホールド回路
３８も、ＯＮ指令の立上りでセットされて、増幅器１８
からの検出電圧ｅ1 を入力データとして取り込み開始
し、ＯＮ指令が“Ｌ”になった時にインバータ３３の出
力の立上りによってその値をホールドして、そのホール
ド値ｅu0（ソレノイド作動時の定常状態でコイル１１に
流れる電流値に応じた電圧）を補正回路３９へ出力す
る。

【００３７】補正回路３９は、これらの電圧Ｅ0 及びｅ
u0の値に応じて基準値ｅs を補正して、判別部３２へ補
正した基準値ｅs′を送る。スイツチ２７をＯＮにした
時にコイル１１に流れる電流応答特性は、次式（数１）
で表わされる。

【００３８】

【数１】

【００３９】Ｒ：コイル１１の内部抵抗＋抵抗１５の抵抗値Ｌ：コイル１１のインダクタンスしたがって、コイル電流を遮断する直前の電源電圧Ｅ0
と、その時の定常電流Ｉに相当する電圧ｅu0をホールド
することにより、Ｒ＝Ｅ0／ＩによりＲの値が既知とな
り、それらの変動に応じて基準値ｅs を補正することが
可能になる。この補正により、判別部３２による可動鉄
心位置の判別精度を高めることができる。

【００４０】なお、上述の各実施例では、ソレノイドの
完全な消磁状態で瞬時的に励磁して可動鉄心の位置をチ
ェックする場合について説明したが、完全消磁でない状
態、例えばコイル１１に５０％程度の電流が流れている
状態から、１００％の電流を流すように励磁することも
勿論可能であり、その５０％から１００％に向かう瞬時
励磁電流波形の変化量から、可動鉄心の位置を計測する
ことも可能である。

【００４１】図５はワンチップマイクロコンピュータ
（以下「マイコン」と略称する）を使用した第３実施例
のブロック構成図であり、図１と対応する部分には同一
の符号を付してあり、それらの説明は省略する。図６は
そのマイコン４０による処理のフローチャートである。

【００４２】このマイコン４０は、ＯＮ指令及びチェッ
ク指令を入力してスイッチ(ＳＷ)２７をＯＮ／ＯＦＦ制
御し、増幅器１８の出力電圧ｅ1（コイル１１に流れる
電流値に応じた電圧）を、内部のＡ／Ｄ変換部によつて
デジタル値に変換してチェックし、ソレノイドの動作異
常を検知すると異常検知信号を出力する。この実施例で
は、外部シーケンサがＯＮ指令，チェック指令のタイミ
ング管理を行うので、両者間のインターロック手段が不
要になる。

【００４３】さらに、この実施例では前述のような基準
値の補正も行なえるように、メインスイッチＭＳを介し
て電源１６に並列に分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を接続して、そ
の分圧点の電圧ｅ0 もマイコン４０に入力している。メ
インスイッチＭＳは、ソレノイド使用中は常時ＯＮして
おく手動のスイッチである。

【００４４】次に、マイコン４０による処理を図６にし
たがって説明する。これは基準値ｅs の補正は行なわな
い場合の処理であり、このルーチンがスタートすると、
ＯＮ指令の有無をチェックして、有れば（“Ｈ”なら
ば）次にスイッチ２７がＯＮか否かをチェックし、ＯＮ
であればそのまま最初に戻るが、ＯＦＦであればスイッ
チ２７をＯＮにして最初に戻る。

【００４５】最初のＯＮ指令の有無チェックでＯＮ指令
がなければ、スイッチ２７をＯＦＦにした後、ソレノイ
ドのオフ作動（可動鉄心の復帰）に要する時間以上の設
定時間（例えば１００μＳ）が経過してから、チェック
指令の入力を待つ。チェック指令の入力がないうちにＯ
Ｎ指令があつた場合には、スイッチ２７を再びＯＮにし
てコイル１１に通電する。１００μＳ経過後にチェック
指令が入力すると、所定の短いパルス幅のＯＮパルスを
発生し、その間だけスイッチ２７をＯＮにする。

【００４６】そして、そのＯＮパルスの立下りで増幅器
１８からの出力電圧ｅ1 のＡ／Ｄ変換値をホールドし
て、そのホールド値ｅu を基準値ｅs と比較する。その
結果、ｅu ＞ｅs であれば、可動鉄心が正常に復帰して
いると判断して何も出力しないが、ｅu ≦ｅs であれ
ば、可動鉄心が復帰していないと判断して異常検知信号
を出力する。その後、チェック指令が無くなるのを待つ
てホールド値ｅu をリセットし、再びＯＮ指令の有無を
チェックして、なければ次のチェック指令を待ち、ＯＮ
指令があるとスイッチ２７をＯＮにして、最初のステッ
プへ戻る。

【００４７】次に、基準値ｅs を補正する場合について
説明する。その場合は、マイコン４０は抵抗Ｒ１とＲ２
による分圧電圧ｅ0を電源電圧Ｅ0の情報として取り込む
とともに、ソレノイド非励磁の時にも可動鉄心が動かな
い程度の低出力レベルの電流をコイル１１に流し、その
時の平均供給電圧（ｅ0から求める）と平均検出電流
（ｅ1から求める）によりコイル抵抗を計算し、それに
応じて基準値ｅs などを補正して検出精度を上げること
ができる。

【００４８】例えば、チェック時のＯＮ信号よりはるか
に高い周波数で、ＰＷＭのＯＮ率を１％程度に固定した
信号でスイッチ２７をＯＮ／ＯＦＦ制御し、それをＯＦ
Ｆ状態とすると、電源電圧が一定とすればコイル抵抗に
よりそのＯＦＦ状態で流れる電流値が変化し、そのとき
の検出電圧ｅ1 が変化する。それによってコイル抵抗値
の変動を検知できる。なお、温度測定素子などを使用す
ることも勿論可能である。また、この実施例のマイコン
４０に代えて、ディジタル素子によるワイヤードロジッ
ク回路で構成することも可能である。

【００４９】図７は、この発明の第４実施例を示す図１
と同様なブロック構成図であり、図１と対応する部分に
は同一の符号を付して、それらの説明は省略する。この
実施例では、ソレノイドのＯＦＦ作動後、自動的に所定
の時間幅で周期的に可動鉄心位置のチェックを行なっ
て、その結果をアナログ量で出力するようにしたもので
ある。

【００５０】図７において、図１の第１実施例と異なる
のは、ゲート回路２９に代えてチェック指令パルス発生
用のパルス発生器（Ｐ．Ｇ）４１を設け、外部からチェ
ック指令を入力することを不要にした点と、判別部３２
に代えて可動鉄心位置演算部４２を設けて、アナログ信
号による可動鉄心位置情報を出力するようにした点のみ
である。

【００５１】この第４実施例によれば、ＯＮ指令が入力
されなくなると、スイッチ制御部２６がスイッチ２７を
ＯＦＦにして、電源１６からソレノイドのコイル１１へ
の通電を遮断すると同時に、インバータ３３の出力によ
ってタイマ２８を起動する。タイマ２８は設定時間ＴＭ
１の経過時にパルス発生器４１を起動させる。パルス発
生器４１は図２の(ニ)に示したようなパルス幅がＴＭ２
で周期がＴＭ20のチエック指令パルスＰ4 を発生する。

【００５２】このチェック指令パルスＰ4 の立上りで、
ホールド回路３１をセットしてデータの取り込みを開始
させると同時に、パルス発生器３０を起動させる。それ
によって、パルス発生器３０はパルス幅がＴＭ３で周期
がＴＭ20のＯＮ信号Ｐ1 を発生し、スイッチ制御部２６
が期間ＴＭ３の間だけスイッチ２７をＯＮにして、ソレ
ノイドを励磁させる。そして、スイッチ２７をＯＦＦに
する直前の検出電圧ｅ₁をホールド回路３１によってホ
ールドし、そのホールド値ｅu を可動鉄心位置演算部４
２に入力し、そこで可動鉄心位置情報ｅa を演算して出
力する。

【００５３】パルス発生器４１からのチェック指令パル
スＰ4 の立下がりで、ホールド回路３１がリセットされ
て１回のチェックが終了するが、パルス発生器４１は周
期ＴＭ20で周期的にチェック指令パルスＰ4 を発生する
ので、すぐにまた次のチェックが行なわれ、可動鉄心位
置情報ｅa が周期的に出力される。

【００５４】図８は、この発明の第５実施例を示す図７
と同様なブロック構成図であり、図１及び図７と対応す
る部分には同一の符号を付して、それらの説明は省略す
る。この実施例では、ソレノイドをＯＮ／ＯＦＦするメ
インスイッチ４３と、チェック用の励磁スイッチ（常開
スイッチ）２７′とを別にして並列に設け、従来の単純
システムに使用できるようにした例である。

【００５５】この第５実施例で図７の第４実施例と異な
るのは、上記の点のほかに、スイッチ制御部２６が不要
になった点と、コイル１１に供給される電源電圧をイン
バータ４４を介してタイマ２８の起動信号とするように
した点と、可動鉄心位置演算部４２に代えて、第１実施
例と同様に判別部３２とインバータ３５及びＡＮＤ回路
３６を設けた点である。

【００５６】この第５実施例によれば、外部からのＯＮ
指令及びチェック指令は不要であり、メインスイッチ４
３をＯＮにすると、コイル１１に通電してソレノイドを
作動させ、ＯＦＦにするとタイマ２８が起動して、所定
時間ＴＭ１後から所定の周期（第４実施例のＴＭ20と同
じ）で周期的に期間ＴＭ３だけスイッチ２７′をＯＮに
して、コイル１１に瞬時通電する。そして、その時の電
流波形の変化量をホールド回路３１によるホールド値に
よって検知し、判別部３２が可動鉄心の位置を判別す
る。その結果、可動鉄心の位置に異常がある場合には、
ＡＮＤ回路３６から異常検知信号を出力する。

【００５７】図９は、この発明の第６実施例を示すブロ
ック構成図であり、図１と対応する部分には同一の符号
を付してそれらの説明は省略する。この第６実施例で図
１の第１実施例と異なるのは、パルス幅ＴＭ４の検出用
パルスを発生するパルス発生器（Ｐ．Ｇ）４５と、その
出力を反転するインバータ４６及びその出力をホールド
信号とするホールド回路４７と、２つのホールド回路３
１と４７のホールド値の差を演算する差動増幅器４８と
を設けた点である。

【００５８】この実施例は、ソレノイドを短時間励磁し
た直後のコイル電流の立下り波形を利用して、可動鉄心
位置をチェックする例である。そのチェック方法を図１
０のタイムチャートを参照して説明すると、ＯＮ指令が
なくなってスイッチ制御部２６がスイッチ２７をＯＦＦ
にした後、タイマ２８の設定時間ＴＭ１が経過してから
チェック指令が入力されると、パルス発生器３０がパル
ス幅ＴＭ３のＯＮ信号を発生し、スイッチ制御回路２６
がその期間だけスイッチ２７をＯＮにしてソレノイドを
励磁する。

【００５９】したがって、コイル１１に流れる電流波形
に相当する増幅器１８の出力電圧ｅ1 の波形は図１０の
（イ）に示すようになる。そして、ＯＮ信号の立下がり
時にホールド回路３１が電圧ｅ1 ピーク値を同図（ロ）
に示すようにホールドしてｅu とする。また、パルス発
生器４５がその時点からパルス幅ＴＭ４の検出用パルス
を発生し、その立下がり時にホールド回路４７が同図の
（ハ）に示すように下降中の電圧ｅ1 をホールドしてｅ
dとする。

【００６０】そして、差動増幅器４８が両ホールド回路
３１，４７のホールド電圧ｅuとｅdの差に応じたレベル
の同図の（ニ）に示す信号ｅc を出力し、判別部３２が
それを基準値ｅs と比較して、ｅc ＞ｅs であれば同図
の（ホ）に示すようにハイレベルの信号を出力する。こ
れは、可動鉄心が正常に復帰していることを示すＯＫ信
号である。

【００６１】もし、ソレノイドの可動鉄心が吸着位置に
留まっているか、復帰途中で止っているような場合に
は、ホールド電圧ｅd があまり下がらず、信号ｅc が小
さくなるためｅc ＞ｅs にならず、判別部３２の出力信
号はローレベルになる。これは、可動鉄心が正常に復帰
していないことを示すＮＧ信号である。この実施例は、
コイル抵抗や電源電圧などの変動が少ない場合に適して
いる。なお、この場合にも図４の第２実施例と同様に基
準値ｅs に補正を加えることにより、精度を上げること
ができる。

【００６２】図１１は、この発明の第７実施例を示すブ
ロック構成図であり、図９と対応する部分には同一の符
号を付してあり、それらの説明は省略する。この実施例
では、チェック指令を常閉スイッチ５１を介してＯＮ信
号とし、図１２の（ロ）に示すようにソレノイドをＯＮ
にした後、増幅器１８の出力電圧ｅ1 が同図の（イ）に
示すように基準値ｅs1まで上昇した時に、コンパレータ
５０の出力によって常閉スイッチ５１をＯＦＦにして、
ソレノイドをＯＦＦにすると同時に、ホールド回路３１
にその時の入力電圧ｅ1＝ｅs1 をホールドさせる。

【００５３】これと同時に、タイマ５２が起動して、設
定時間ＴＭ５の後にパルスを発生してホールド回路４７
に下降途中の電圧ｅ1 をホールドさせてｅdとする。そ
して、差動増幅器４８がこの電圧ｅs1とｅd との差に応
じた信号ｅc を出力し、判別部３２がそれを基準値ｅs2
と比較して、可動鉄心の位置を判定し、その結果ｅc ＞
ｅs2であれば正常であることを示すハイレベルの信号を
出力する。

【００５４】この実施例によれば、図９の第６実施例の
場合よりチェック精度が向上する。基準値ｅs1及びｅs2
に補正を加えれば、さらに精度向上を図ることができ
る。上記各実施例の説明は、全て電流値の単位時間内の
大きさの変化を検知することを基本にしたが、図１３に
示す第８実施例のように、立下り又は立上り波形の傾斜
を測定することによってもよい。

【００５５】この図１３に示す第８実施例によるチェッ
ク方法を、図１４の波形図を参照して説明する。チェッ
ク指令によりスイッチ２７をＯＮにした後、増幅器１８
の出力電圧ｅ1が基準値ｅs1まで上昇すると、コンパレ
ータ５０の出力によって常閉スイッチ５１をＯＦＦにし
て、スイッチ２７を遮断する点は前述の第７実施例（図
１１）と同様である。

【００５６】この第８実施例では、増幅器１８の出力電
圧ｅ1 を反転回路５３によつて反転した信号ｅ1′を微
分回路５４によって常時微分し、その微分波形信号ｅy
のピーク値をピークホールド回路５５によって図１４に
示すようにホールドする。そのホールド値ｅz を判別部
３２によって基準値ｅs2と比較して、ｅz ＞ｅs2であれ
ば、可動鉄心が正常に復帰していることを示すハイレベ
ルのＯＫ信号を出力する。

【００５７】すなわち、ソレノイドの可動鉄心が復帰し
ていると、コイル１１のインダクタンスが小さくなるた
めコイルに短時間通電して遮断した時のコイル電流の立
下りが早く、その波形の傾斜が急になるので信号ｅ1′
の微分波形のピークが高くなる。したがって、そのホー
ルド値ｅz も大きくなるので、ｅz ＞ｅs2 になる。

【００５８】ソレノイドの可動鉄心が復帰していない
と、コイル１１のインダクタンスが大きいため上述の場
合と逆にコイル電流の立下りが遅く、その波形の傾斜が
緩くなるので信号ｅ2′の微分波形のピークが低くな
る。したがって、そのホールド値ｅz も小さくなるの
で、ｅz＞ｅs2 にならない。

【００５９】なお、この実施例はスイッチ２７の再遮断
時にチェックする検知方法であるが、第７実施例までの
ように励磁直後に電流応答波形の立上りの傾斜をチェッ
クするようにしてもよい。図１５は、この発明の第９実
施例のコイル１１への通電部付近のみを示す回路図であ
る。

【００６０】この実施例は、常時はスイッチ２７をＯＮ
からＯＦＦにした時のソレノイドの消磁を早くしたい場
合の例で、切換スイッチ５７が常時は図示のようにバリ
スタ５６側に切り換わっており、ＯＮ指令による通常の
ＯＮ／ＯＦＦ時には、バリスタ５６を介して速やかに消
磁し、チェック指令によってスイッチ２７をＮＯ／ＯＦ
Ｆする時にのみ、切換スイッチ５７をダイオード２５側
へ切り換えるようにしたものである。その他の構成及び
作用は前述の各実施例と同様にすればよいので、説明を
省略する。

【００６１】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば以下に列挙する効果が得られる。 (1) ソレノイドを消磁した後、チェック指令を与えれば
いつでも可動鉄心の位置情報が得られる。 (2) 電子回路で構成でき、新たに弁に取付ける部品は一
切不要である。

【００６２】(3) チェック指令をソレノイドのＯＮ信号
を基に周期的に行うようにすると、常に可動鉄心の位置
情報が得られる。 (4) ソレノイド消磁時の電流波形をチェック対象とすれ
ば、電源から切り離される期間にチェックするので、電
源のリップルの影響を受けない。そのため、全波整流の
簡易電源もそのまま使用可能であり、フィルタなどが不
要になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示すソレノイドの可動
鉄心位置チェック装置のブロック構成図である。

【図２】同じくその作用説明に供するタイムチャートで
ある。

【図３】図３は可動鉄心位置による電流応答波形の相違
を示す波形図及び可動鉄心位置とソレノイドコイルのイ
ンダクタンスとの関係を示す線図である。

【図４】この発明の第２実施例を示す図１と同様なブロ
ツク構成図である。

【図５】この発明の第３実施例を示すマイクロコンピュ
ータを用いた装置の構成図である。

【図６】同じくそのマイクロコンピュータによる処理の
フローチャートである。

【図７】この発明の第４実施例を示す図１と同様なブロ
ック構成図である。

【図８】この発明の第５実施例を示す図７と同様なブロ
ック構成図である。

【図９】この発明の第６実施例を示す図１と同様なブロ
ック構成図である。

【図１０】同じくその作用説明に供するタイムチャート
である。

【図１１】この発明の第７実施例を示す図９と同様なブ
ロック構成図出ある。

【図１２】同じくその作用説明に供する波形図である。

【図１３】この発明の第８実施例を示すブロック構成図
である。

【図１４】同じくその作用説明に供する波形図である。

【図１５】この発明の第９実施例のコイルへの通電部付
近のみを示す回路図である。

【図１６】ソレノイドを使用した電磁弁の一例を示す縦
断面図である。

【図１７】同じくその作用を説明するための線図であ
る。

【図１８】従来のソレノイドの作動をチェックするため
の装置の一例を示すブロック構成図である。

【図１９】同じくその作用を説明するためのタイムチャ
ートである。

【符号の説明】

１０ソレノイド１１コイル１２
可動鉄心１３プッシユロッド１４固定鉄心１５
電流検出用抵抗１６直流電源１８増幅器２５
ダイオード２６スイッチ制御部２７スイッチ２７′
励磁スイッチ２８，５２タイマ２９ゲート回路３０，４１，４５パルス発生器１，３７，３８，４７ホールド回路３２判別部３６ＡＮＤ回路３９
補正回路４０ワンチップマイクロコンピュータ４２
可動鉄心位置演算部４３メインスイッチ４８差動増幅器５０
コンパレータ５１常閉スイッチ５３反転回路５４
微分回路５５ピークホールド回路５６
バリスタ５７切換スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木原和幸東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内 (72)発明者畠中浩輔東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内 (72)発明者水戸昭夫東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01F 7/18 H01F 7/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ソレノイドのコイルに電流検出用抵抗を
直列に接続して設け、可動鉄心が殆ど動かない程度の短
かい時間幅だけ前記コイルに通電して励磁し、前記電流
検出用抵抗によって検出される前記コイルに流れる電流
の応答波形の変化量を検知することによって前記可動鉄
心の位置を判別することを特徴とするソレノイドの可動
鉄心位置チェック方法。
【請求項２】請求項１記載のソレノイドの可動鉄心位
置チエツク方法において、前記コイルに流れる電流の応
答波形の変化量を、波形変化割合すなわち単位時間当り
の変化量の微分値で検知することを特徴とするソレノイ
ドの可動鉄心位置チェック方法。
【請求項３】前記コイルに流れる電流の応答波形の変
化量を励磁による立上り時に行うことを特徴とする請求
項１又は２記載のソレノイドの可動鉄心位置チェック方
法。
【請求項４】前記コイルに流れる電流の応答波形の変
化量を励磁後の立下り時に行うこを特徴とする請求項１
又は２記載のソレノイドの可動鉄心位置チェック方法。