JPH0320185A - 電磁弁 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体の流路の開閉又は切り替えなどの制御を
行うための電磁弁に関する． 〔従来の技術及びその課題〕 従来より、電磁弁は、制御回路からの電気信号により直
接に制御可能であり、遠隔制御も容易に行うことができ
るので、油圧や空気圧などの流体圧を利用する流体圧回
路（以下「設備」という）において、方向制御弁などと
して広く用いられている． 電磁弁は、ソレノイドに交流又は直流の電源電圧を印加
して通電したときに、可動部材が一方向へ移動し、これ
によって、可動部材に連動する弁体の位置が変わり、流
路が切り替わるように構成されており、弁体をソレノイ
ドにより直接移動させる直接駆動型電磁弁と、弁体の移
動に補助的に流体圧を利用するパイロット型電磁弁とが
ある．このような電磁弁には、通電時に点灯する表示灯
が一般に設けられている．これにより、作業者は、電磁
弁の取り付け時、又は設備の稼働中において、電磁弁へ
の通電の有無を確認することができる。

ところで、一般に、電磁弁に限らず設備に組み入れる各
種の装置では、完全にその機能を失う故障状態に陥る場
合の他に、シール部材の摩耗や塵埃による目詰りなどに
よって、機能が低下した動作不良状態となる場合がある
．動作不良状態では、設備全体の動作に対する支障が軽
微であり、設備の稼働状態を維持可能な場合が多いが、
動作不良状態のまま装置の使用を続けると、機能の悪化
が進行して故障状態になり、そのために設備の動作が突
発的に停止する可能性がある． したがって、設備の突発的な停止を防止する目的で、装
置の動作不良状態を早期に発見するための点検を適時実
施し、動作不良状態であれば、部品交換や清掃などを行
い、装置の動作状態を良好なものとする必要がある． しかしながら、従来の電磁弁では、作業者が、電磁弁の
作動状態が良好であるか否かを容易に知ることができな
いという間゜題があった．すなわち、点検時において、
電磁弁を設備から取り外して分解する必要があり、メン
テナンス作業が甚だ面倒なものであった．特に設備に多
数の電磁弁が組み入れられている場合には、点検のため
に多くの時間と労力を要していた． また、電磁弁の動作不良に起因して設備に誤動作が生じ
た場合であっても、誤動作の原因が電磁弁にあることを
速やかに確認することができなかった． 本発明は、上述の問題に鑑み、動作状態の良否を容易に
知ることができ、故障発生の防止の容易化を図ることの
できる電磁弁を提供することを目的としている． 〔課題を解決するための手段〕 上述の課題を解決するため、請求項１の発明は、通電に
よって作動するソレノイドを用いて流体の波路を制御す
るように構成された電磁弁であって、当該電磁弁の動作
の良否を検知し、動作が不良のときに動作不良検知信号
を発生する動作不良検知手段を内蔵してなることを特徴
として構成される．請求項２の発明は、請求項ｌの発明
の動作不良検知手段が、圧力センサーと、当該圧力セン
サーの出力信号に基づいて流路の制御の応答時間が所定
時間以上となったときに応答不良信号を発生する応答不
良検知手段とを備えてなることを特徴として構成される
． 請求項３の発明は、請求項ｌの発明の動作不良検知手段
が、ソレノイドの通電電流の大きさが一定範囲外の値と
なったときに通電不良信号を発生する通電不良検知手段
を備えてなることを特徴として構成される． 〔作　用〕 ソレノイドは、通電によって作動し、流体の流路を制御
する． 動作不良検知手段は、当該電磁弁の動作の良否を検知し
、動作が不良のときに動作不良検知信号を発生する． 圧力センサーは、圧力に応じた出力信号を出力する． 応答不良検知手段は、圧力センサーの出力信号に基づい
て、流路の制御の応答時間が所定時間以上となったとき
に応答不良信号を発生する．通電不良検知手段は、ソレ
ノイドの通電電流の大きさが一定範囲外の値となったと
きに通電不良信号を発生する． 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する． 第１図は本発明に係る電磁弁ｌの断面正面図である． 電磁弁ｌは、バルブ本体ｌＯと、ソレノイドユニット２
０とから構成されている． バルブ本体ｌＯは、中央部を軸方向に貫通するバルブ室
１１ａを設けたバルブボディｌ１、バルブボディｌ１の
一端を塞ぐエンドカバー１２、及びバルプボディ１１の
他端に連結したパイロットベースｌ３からなる． バルプボディｌ１には、バルブ室１１ａにそれぞれ達通
するボート（通気口）　Ｐ，　Ａ，　Ｂ，　Ｒ．．Ｒ８
が適当位置に設けられている．ボートＰは、図外の空気
圧源に配管接続され、ボートＡ，Ｂは、外部装置である
空気圧シリンダ９０に接続される．ポートＲ．，　　Ｒ
ｍは排気口である．バルブ室１１ａには、両端にそれぞ
れ径小のピストンｌ７及び径大のピストン１８を配した
スプール１４が挿入されており、スプールｌ４の軸方向
に所定間隔をもって設けた径大部及び環状シール部材と
、バルブ室１１ａの内壁の適所に形威した突起部とが密
接することによって、バルブ室１１ａが仕切られ、各ポ
ートＰ，Ａ，Ｂ，Ｒ．，Ｒｌ間の連通状態が切り替わる
ようになっている． また、バルプボディ１１には、ポートＡ内に電磁弁ｌの
動作不良を検知するための圧力センサー３０が組み込ま
れている．圧力センサー３０には、圧力の高低に応じた
信号をオンオフ信号に変換する波形整形回路が内蔵され
ている． エンドカバー１２には、ピストンｌ７が摺動するピスト
ン室１７ａが設けられ、ピストン室ｌ７ａは、エンドカ
バー１２内部の通気路１５ａとバルブボディ１１に穿孔
された通気路１５とを介して常にポートＰと連通してい
る． パイロットベースｌ３には、ピストン１８が摺動するピ
ストン室１１８ａと、後述するブランジャー２４の移動
によって開閉するパイロット弁ｌ９とが設けられている
．ポートＰＲは、ピストン室１８ａからパイロット空気
を排気するための排気口である． 一方、ソレノイドユニット２０には、モールドコイル２
２、鉄心２３、及びプランジャー２４からなる交流駆動
型のソレノイド２５とともに、電磁弁ｌの動作不良を検
知する動作不良検知部４０が備えられている．圧力セン
サー３０の出力信号は、図外のリード線を介して動作不
良検知部４０に入力される． また、ソレノイドユニット２０の上面には、外部からの
目視が容易な位置に、電磁弁１の動作状態を表示するた
めの表示ＬＥＤ３１，３２が設けられている．表示ＬＥ
Ｄ３　１は点灯時に緑色に発光し、表示ＬＥＤ３２は赤
色に発光する．電磁弁ｌと図外の制御装置との電気的な
接続は、ソレノイドユニット２０の固定ソケット２６ａ
に着脱自在のプラグ２６ｂによってワンタッチ配線され
たリード線群２７を介して行われる．なお、図において
、１５ｂはパイロット圧をパイロット弁ｌ９へ導くため
の通気路、１９ａはプランジャー２４と連動して移動す
るポベット、２９はパイロット弁ｌ９を手動で開閉する
ための手動操作部材である． 以上のように構成された電磁弁１は、周知の５ポート２
位直のパイロット型方向制御弁として動作する． 次に、電磁弁ｌの基本的な動作を簡単に説明する． ソレノイド２５に交流電圧を印加しないとき、つまり、
非通電時には、圧縮バネ２８によってプランジャー２４
がパイロットベースｌ３に押し付けられ、パイロット弁
１９は閉じた状態（第１図の状態）となる．この状熊で
は、ボートＰから供給される空気圧によってピストンｌ
７が押され、スプール１４は第１図のように右端側へ移
動し、ポートＡとボートＰとが連通し、ボートＢとポー
｝Ｒｇとが連通した波路が形成されている．ソレノイド
２５に通電すると、磁力作用により、圧縮バネ２８の付
勢力に抗してプランジャー２４が鉄心２３に引き寄せら
れ、パイロット弁ｌ９が開く．これにより、通気路１５
．１５ｂなどを介して、ピストンｌ８にもポートＰから
のパイロット圧が加わる．ピストン１８はピストンｌ７
よりも径大であるので、スプールｌ４は左端側へ移動し
、ポートＡがボートＲ．と連通し、ボートＢがポートＰ
に連通するようにバルブ室１１ａが仕切られ流路が切り
替わる． このように、電磁弁１の動作状態が良好の場合には、ソ
レノイド２５に対する通電のオンオフによって圧縮空気
の流路の切り替え制御が行われ、ポートＡ及びボートＢ
における圧力が所定の応答時間をもって速やかに変化す
る． しかしながら、例えば、適所に設けられたシール部材の
摩耗による気密漏れや塵埃の噛み込みなどにより、スプ
ールｌ４の移動が遅くなることがある．スブール１４の
移動が遅くなると、通電のオンオフに対するポートＡ及
びポートＢにおける圧力変化の応答時間が長くなる．つ
まり、電磁弁ｌの動作状態が応答不良状態になる。

また、プランジャー２４と鉄心２３との間に微小な塵埃
が混入するなどして、通電時において、プランジャー２
４と鉄心２３との吸着が不完全になった場合には、プラ
ンジャー２４が軸方向に振動し、電磁弁１の動作状態が
通電不良状態になる．第５図はソレノイド２５の通電電
流の変化を示す図である． 電磁弁ｌの動作状態が良好の場合には、図中の曲線ｊの
ように、電流の大きさは、起動からプランジャー２４の
移動に伴って徐々に小さくなり、ブランジャー２４と鉄
心２３とが吸着した後には、一定の保持電流値ｈになる
．これに対し、通電不良状態では、曲線ｋのように、保
持電流値ｈまで小さくならず且つプランジャー２４の振
動にともなって変動する．通電不良状態のまま放置する
と、モールドコイル２２が断線するなどして電磁弁ｌが
故障する可能性がある． 本実施例の電磁弁ｌに内蔵された動作不良検知部４０は
、電磁弁ｌの動作状態が、上述の応答不良状態又は通電
不良状態のような不良状態となったときに動作不良検知
信号ＳＯを出力する．第２図は動作不良検知部４０の構
戒を示すブロック図、第３図及び第４図は動作不良検知
部４０の動作を示すタイ１ングチャートである．動作不
良検知部４０は、通電不良検知部４ｌ、応答不良検知部
４２、及び信号出力部４３から構成されている． 通電不良検知部４１は、ソレノイド２５の通電電流の値
を電圧僅に変換する電流電圧変換部５ｌ、通電電流の所
定の値Ｘａ　　（第５図参照）に対応した基準電圧を発
生する基準電圧発生部５２、電流電圧変換部５１の出力
が基準電圧発生部５２の出力より大きいときにｒｌ｛Ｊ
となる信号Ｓ５３を出力する比較部５３、及び信号Ｓ５
３がｒＨ，となったときに通電不良信号Ｓｌ（アクティ
ブハイ）を出力する信号保持部５４からなる．電流電圧
変換部５１には、起動時のピーク電流に対する追従を避
けるための時定数回路を有している．応答不良検知部４
２は、ソレノイド２５に対する通電のオンオフのタイミ
ングを検出するエッジ検出部６Ｌ圧カセンサー３０の出
力信号Ｓ３０の立上がり及び立下がりのタイミングを検
出するエッジ検出部６２、エッジ検出部６１の出力信号
Ｓ６１によって計時を開始し、時間ｔｌを計時したとき
にタイムアップ信号としての応答不良信号３２（アクテ
ィブハイ）を出力するタイマ一部６３、及び応答不良信
号Ｓ２を保持する信号保持部６４からなる．タイマ一部
６３はエッジ検出部６２の出力信号Ｓ６２によってリセ
ットされる．また、信号出力部４３は、通電不良信号Ｓ
１及び応答不良信号Ｓ２の少なくとも一方が「Ｈ」のと
きに動作不良検知信号ＳＯを出力する論理和回路７１、
及び通電不良信号Ｓ１及び応答不良信号Ｓ２の双方がと
もに「Ｌ』のときのみ動作良好信号Ｓ７２を出力する論
理積回路７２を有している．動作不良検知信号ＳＯは、
図外の制御装置へ送られるとともに表示ＬＥＤ３２に加
えられ、動作良好信号３７２は、表示ＬＥＤ３　１に加
えられる．第３図において、電磁弁１の動作が良好の場
合には、通電不良信号Ｓ１はｒｌ，Ｊであるが、通電電
流が値■．を越え、通電不良状態になると、比較部５３
の出力信号Ｓ５３が最初にｒＨＪとなった時点で通電不
良信号Ｓｌが「Ｈ」となる．したがって、動作不良検知
信号ＳＯも「Ｈ」となり、表示ＬＥＤ３２が点灯する． 通電不良信号Ｓ１のｒｌ｛Ｊ状態は、電磁弁１の動作状
態が不良となったことを作業者が確認し、図外のリセッ
トスイッチを操作することによって信号保持部５４をリ
セットするまで持続される．なお、制御装置は、動作不
良検知信号ＳＯに基づいて、集中管理パネルなどにおい
て不良状態の発生の表示を行う． 第４図において、電磁弁１の動作が良好の場合であって
も、通電のオンオフのタイξングから所定の応答時間ｔ
ｏをもって、圧力センサー３０の出力信号Ｓ３０が立下
がり又は立上がる．このとき、タイマ一部６３は、オン
オフのタイミングで計時動作を開始するが、圧力センサ
ー３０の出力信号Ｓ３０の立下がり又は立上がりのタイ
ミングで、タイムアップ以前にリセットされるので、応
答不良信号Ｓ２はｒｌ，Ｊである． 電磁弁ｌの応答時間、つまり、通電のタイくングと出力
信号Ｓ３０の変化のタイミングとの時間差が、所定の時
間ｔｌ　（ｔｌ＞ｔｏ）より長い応答不良状態では、タ
イマ一部６３がタイムアップし、応答不良信号Ｓ２がｒ
Ｈ，になる．したがって、動作不良検知信号ＳＯはｒｌ
｛Ｊになり、表示ＬＥＤ３２が点灯する． 応答不良信号Ｓ２の「Ｈ』状態は、信号保持部６４をリ
セットするまで持続される． つまり、電磁弁１では、動作状態が良好のときにば、緑
色に発光する表示ＬＥＤ３　１が点灯し、一旦動作状態
が不良になると、リセット操作を行うまで赤色に発光す
る表示ＬＥＤ３２が点灯する．但し、電磁弁ｌは、不良
状態が検知され表示ＬＥＤ３２が点灯した状態であって
も、空気圧シリンダ９０の動作における支障は軽微であ
り、電磁弁ｌの動作を継続させることができる． 上述の実施例によると、表示ＬＥＤ３２を設け動作状態
が不良状態になったことを表示するようにしたので、点
検時において、電磁弁ｌの動作の良否を外部からの目視
によりｌ認することができる．また、動作不良検知信号
ＳＯを中央の制御装置に出力することによって、電磁弁
Ｉの動作状態を集中的の管理し、故障発生を予知して未
然に防止することができる． 上述の実施例において、動作不良検知部４０に、電磁弁
ｌの使用延べ時間又は使用回数が設定値になったときに
不良検知信号を出力する寿命検知手段を設けることがで
きる． 上述の実施例において、圧力センサー３０をボ−｝Ｂに
設けてもよい．また、ポートＡ及びＢに圧力センサー３
０を設け、少なくとも一方のポートにおける圧力変化の
応答時間が設定した時間よりも長くなったときに応答不
良信号Ｓ２を発生させるようにしてもよい． 上述の実施例において、通電不良検知部４ｌ及び応答不
良検知部４２の構成、バルブ本体ｌＯ及びソレノイドユ
ニット２０の形状、材質などは、種々変更可能である．
例えば、タイマ一部６３としては、エッジ検出部６１の
出力信号５６１により充電が開始され、エッジ検出部６
２の出力により急速放電されるコンデンサと、コンデン
サの充電電圧が所定電圧より大きくなったときに応答不
良信号Ｓ２を出力する比較回路、又は基準クロックパル
スの数を計数するカウンタなと、公知の計時手段を用い
ることができる． 〔発明の効果〕 本発明によると、動作状態の良否を容易に知ることがで
き、故障発生の防止の容易化を図ることができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁弁ｌの断面正面図、第２図は
動作不良検知部の構成を示すブロック図、第３図及び第
４図は動作不良検知部の動作を示すタイミングチャート
、第５図はソレノイドの通電電流の変化を示す図である ｌ・・・電磁弁、２５・・・ソレノイド、３０・・・圧
力センサー、４０・・・動作不良検知部（動作不良検知
手段）、４ｌ・・・通電不良検知部（通電不良検知手段
）、４２・・・応答不良検知部（応答不良検知手段）、
ＳＯ・・・動作不良検知信号、Ｓ１・・・通電不良信号
、Ｓ２・・・応答不良信号．

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）通電によって作動するソレノイドを用いて流体の
   流路を制御するように構成された電磁弁であって、 当該電磁弁の動作の良否を検知し、動作が不良のときに
   動作不良検知信号を発生する動作不良検知手段を内蔵し
   てなる ことを特徴とする電磁弁。
2. （２）前記動作不良検知手段が、 圧力センサーと、 当該圧力センサーの出力信号に基づいて流路の制御の応
   答時間が所定時間以上となったときに応答不良信号を発
   生する応答不良検知手段と を備えてなる ことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. （３）前記動作不良検知手段が、 前記ソレノイドの通電電流の大きさが一定範囲外の値と
   なったときに通電不良信号を発生する通電不良検知手段
   を備えてなる ことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。