JPS60168218A

JPS60168218A - 流量制御方法

Info

Publication number: JPS60168218A
Application number: JP2197284A
Authority: JP
Inventors: Takashi Mihara; 三原　毅史
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1985-08-31
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPH0777662B2

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】〔技術分野〕本発明は、流量制御弁の制御流量を補償制御する流量制
御方法に関するものであり、主として射出成形機やダイ
カスト機の射出シリンダの射出速度を補償制御するため
の流量制御方法に関するものである。

〔従来技術〕

第１〜３図に従って説明する。第１図は従来のダイカス
ト機の射出シリンダの射出速度制御機構を表わしており
、第２図は第１図に示した機構で射出速度を制御した例
で、横軸は射出シリンダのストローク、縦軸は射出速度
である。

第１図において、射出シリンダｌのロッド２にはカップ
リング３を介して射出プランジャ４が連結され、固定型
２１と可動型２２で形成されるキャビティ２３に射出ス
リーブ２０内の溶融金属（以下、溶湯という）を鋳込み
成形する。カップリング３にはストライカ５が一体的に
取付けられ、その表面には磁化部と非磁化部を等間隔に
交互に形成して目盛とした所謂る磁気スケール６が設置
されている。この磁気の有無を磁気検出器７で検知し、
パルス状の信号として出力し、それを位置検出器８で計
数する。制御器９は位置検出器８で、計測した位置信号
が、位置設定器ｌＯにあらかしめ設定しである位置に一
致した時、速度制御信号を四方弁１６ないしは１７に送
る様になっている。これを第２図に示した射出速度制御
に照して説明すると、まず、射出開始指令がダイカスト
機本体の図示していないシーケンサ等から制御器９に入
力されると、制御器９は四方弁１６を励磁し開閉弁１２
のパイロット圧を絞り弁１８を通してタンクへ開放する
。よって、蓄圧器等の圧力源１１の作動液は開閉弁１２
を通り、絞り弁１４を介して射出シリンダｌに流入する
。この時、絞り弁１４の弁開度で第一段の射出速度ｖ１
が決る。また、開閉弁１２のパイロット圧の抜き加減を
決める絞り弁１８を調整することによって、速度の立上
り勾配θ１を変化させることが出来る。

次に、射出シリンダ１のロッド２が前進（第１図中有か
ら左方向へ移動）し、位置設定器１０に設定しであるス
トロークＳ２に達すると、制御器９は四方弁１７を励磁
し、開閉弁１３のパイロット圧を絞り弁１９を通してタ
ンクへ開放する。すると、圧力源１１の作動液は絞り弁
１５を通って射出シリンダ１へ入り、第２段の射出速度
ｖ２に制御する。また、絞り弁１９の加減により、速度
ｖ１からＶ２への立ち上り勾配θ２が変化する。

また、Ｓ３は、溶湯２４をキャビティ２３に充填完了す
る位置を示している。

ここで示した絞り弁１４，１５．１８．１９は、各々が
独自に、例えば、第３図（ａ）　、　（ｂ）に示した様
に、各弁の開度に対する射出速度や加速度（勾配）の特
性が一意位的に決っている軌跡を持ち、１台のダイカス
ト機に対し、射出速度の変更段数に比例して使用絞り弁
数が増加する。ところが、近年の高精度、高品質な成形
品の要求につれ、−射出行程で変更される速度の段数も
倍増する傾向にあり、従来の様な絞り弁では、作業者が
調整するのに繁雑であった。特に、生産形態が多品種少
量生産で、鋳造条件の設定変更の機会が多く、また−人
の作業者が複数台の機械を操作する場合等、その機械の
個体差が表面化し、作業の標準化の面で大きな障害とな
っていた。

〔目的及び概要〕

本発明は、作業者が楽に流量制御弁の調整ができるよう
に、弁開度に対する流量即ち射出速度の関係を、所定の
、例えば線形関数に補正して、機械が変ろうとも、その
関係を不変とすることで作業者の便を計りうるようにし
たことを目的としており、尚かつ、前記の設定条件が射
出行程内で複。

数段変更されても、従来の様にその各々で特性が異るた
め個別に情報を持っておかずとも、一意的な特性情報だ
けで対応可能な様にしている点に特徴がある。

これを達成するためには、本発明では、パルスモータ直
接駆動型の流量制御弁を用いている。水流量制御弁は、
単体で、極少流量から大流量まで正確に制御可能である
ため、従来の絞り弁の様に射出速度の大きさに従って個
別のものを用意せずとも、対応出来る。従って、射出行
程内で複数段、射出速度が変更されても、特性の均一化
が可能である。

〔実施例〕

つぎに、図面に示したｌ実施例によって、本発明を詳細
に説明する。

第４図は１本発明で適用したパルスモータで直接スプー
ル弁を駆動する機構を有するデジタル直動型の流量制御
弁５１の構造を表わしたものである。

第４図に示す流量制御弁５１において、５２は軸線方向
からの作動油流入口５３と軸線と直角方向への作動油流
出口５４とを有するバルブボディ、５５はバルブボディ
５２中を軸線方向へ移動するスプール、５６はスプール
５５の後部に一体に設けられたナツト軸、５７はナツト
軸５６の内部軸心部にボールねじ５８によって螺合され
ているねじ軸、５９はねじ軸５７とパルスモータ５０の
軸とを連結するジヨイント、６０はナツト軸５６の回転
を阻止し軸方向への移動をガイドするキーである。

パルスモータ５０の回転に応じてスプール５５が軸線方
向に前後進して、バルブの開閉と開度の調整を瞬時に行
い、流量制御を行う。この流量制御弁５１は、前記した
ように、軸線方向端面部に作動油流入口５３を備え、側
面に作動油流出口５４を備えたシリンダ状のバルブボデ
ィ５２内で、スプール５５をパルスモータ５０の作用に
よって軸線方向に駆動して流量制御を行うもので、作動
油によるスプール５５の軸線方向推力をスプール５５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
とにより流量の高速切換えに必要な駆動力を軽減させ、
流量制御弁５１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行えるようにしたものである。

この流量制御弁５１では、本図に図示されていない制御
パルス発生器からの制御パルス列により、パルスモータ
５０の回転量すなわち回転角度によりスプール５５の開
き量が決まって、射出シリンダｌへの流量が制御される
し、また、パルスモータ５０の前記回転の際の回転速度
の大小によって流量の変化率すなわち速度の立上り状態
が決まる。

なお、このような構造と作用とをもたした流量制御弁５
１では、速度変更の指令を受けて実際にスプール５５が
開き始めるまでの時間を最大１ミリ秒以下に押えること
ができるようになり、従来の通常の流量制御バルブに比
べて、応答性が極めて良く、また、弁開閉などの作動性
や操作精度も極めて良くなった・なお、ナツト軸５６の表面の一部には永久磁石６１を固
定し、この永久磁石６１と対向ケーシング６２の一部に
は、例えばゼロクロスセンサと呼ばれる磁気作用による
位置検出器６３を取付けている。位置検出器６３は永久
磁石６１の移動に感応する近接スイッチで構成し、ナツ
ト軸５６やスプール５５の軸線方向の移動距離をここで
正確に検知して、制御装置にフィードバックすることが
できる。また、スプール５５の零位置を永久磁石６１と
位置検出器６３の作用によって電気的に検知して、本図
に図示されていない制御パルス発生器を介して、パルス
モータ５０をその位置に正確に止めておくことができる
ようにすることもできる。なお、位置検出器６３として
は、精度０．０１ミリのものを用いることができる。

本実施例では、このようなパルスモータ５０によって駆
動される流量制御弁５１を用いているので、イナーシャ
が小さくなって応答性が良くなり、制御が確実、かつ容
易に行える。また、スプールスラスト力の増大も抑える
ことができる。

第５図は第４図に示したパルスモータ直接駆動型流量制
御弁５１をダイカスト機の射出機構に使用した一実施例
であり、第１図と構造機能が同一のものは番号を同じく
シ、説明を略す。また、第６図のバルブ開度（パルス数
）−射出速度線図における（ｂ）は、第５図に示した射
出機構内での流量制御弁５１のバルブ開度に対する射出
速度を示す線図である。

第５図において、３０は開度設定器で、任意の射出速度
に対応する流量制御弁５１のバルブ開度が設定しである
。３１は加速度設定器であり、射出速度の立ち上り勾配
が設定しである。ここで設定値の構造に付いて説明する
と、流−量制御弁５１はパルスモータ５０で直接駆動さ
れていることから、射出速度の増減を行うには、弁開度
を増減、即ち、パルスモータ５０に送るパルス数を設定
する。また、射出速度の立ち上り勾配の増減を行うには
、パルスモータ５０に送るパルスの時間間隔、即ち、パ
ルスの出力周波数を変化すればよいことになる。これを
行うのが制御器２８で、位置設定器ｌＯに設定されてい
る射出速度変更点に達した時、開度設定器３０で設定さ
れているパルス数まで、加速度設定器３１で設定されて
いる周波数でパルスモータ５０を駆動する。但し、この
時、前述のパルス数と周波数は、共に、補正器２９によ
り、圧力供給源１１の圧力に従って補正された値となっ
ている。２６は逆止弁型の開閉弁、２７は四方弁、Ｓは
シーケンサである。

次に、一連の射出行程に従って各々の機能について詳述
する。−例として第２図に示した２段射出速度変化を行
う場合について述べる。

第６図において（＆）で示す様に、例えば線形の関係を
有する様に流量制御弁５１を含む液圧回路の特性を与え
ていたとすると、第１段の速度としてｖ　１ｍ１ｓｅｃ
　、第２段の速度としてｙ２−／ｓｅａが必要ならば、
作業者はパルス数として各々ｎｌ＋ｎｚを読み取り、こ
れを開度設定器３０に設定しておく、また、第１段の速
度ｙ　１ｍ１ｓｅｃへの立ち上り勾配としてｍｌ　、第
２段の速度Ｖ２Ｌｍ／ｓｅａへの立ち上り勾配としてｍ
ｌという値を、加速度設定器３１に設定したとする。そ
うすると、制御器２８内の基準クロックパルスを計数し
て、設定個分を計数後、パルスモータ５０に対し、駆動
パルスを１パルス分だけ出力することになる。そして、
例えば、基準クロックパルスの周期がｔｓｅｃ／１パル
ス（ｆ　Ｈｚ）であるならば、第１段ではｍ１回、第２
段ではｍ２回計数した後に、パルスモータ５０駆動用の
パルスを出力することになるので、第１段はｔＸｍ１＝
ｔ１ｓｅｃ（ｆ＋Ｈｚ）、第２段はｔ　Ｘｍ２　＝　ｔ
　２５ｅｃ（ｆ　２Ｈｚ）の周波数でパルスを出力する
ことになる。このタイムチャートを第８図に示す、さて
、実際には、以上の様に設定完了された射出速度関係の
情報ｎｌ　、ｎ２．ｍｌ　、ｍｌはそのままではなく、
補正器２９により後述のごとく変換されて、各々第６図
における（ｂ）の値でｎｌ’＋　ｎ２Ｚ　ｍｌ’。

ｍ２’となり制御器２８に入力されていることになる。

この状態で、シー久ンサＳ等から射出指令が入ると、四
方弁２７は切替り、逆止弁型の開閉弁２６を開いて、圧
力供給源１１と流量制御弁５１を導通させる。また、同
時に射出指令は制御器２８にも入力され、第１段のパル
ス数ｎ１′まで、ｔ　Ｘ　ｍ　＋’＝　ｔ　Ｉ’５ｅｃ
（ｆ　１’Ｈｚ）　ｃｒ）周波数でパルスモータ５０は
駆動されるため、射出速度はｆｌ’の周波数に応じて上
昇して行き、パルス数　、Ｆのバルブ開度に相当する射
出速度ｖ１に達する０位置設定器１０の速度変更点まで
来た時は、同様の過程をたどり、パルス数ｎ２′まで、
ｔ　Ｘｍ２’＝　ｔ　２’５ｅｃ（ｆ　２’Ｈｚ）の周
波数でパルスモータ５０は駆動されて、射出速度はｖ２
になり、その状態で射出を完了する。

次に、補正器２９の機能とその補正方法について説明す
る。

第６図において（ｂ）で示した様なバルブ開度に対する
流量特性を持つ流量制御弁にて、第６図において（ａ）
で示す様な特性を達成する為には、次の様に行う。

まず、実測により第６ｖ！Ｊにおける（ｂ）の特性をめ
、与えたい特性（ａ）との偏差バルブ開度量を第７図に
おける（Ｃ）の様に得る。具体的に言うと、バルブ開度
ｎ１にて射出速度ｖ１が得られる様にするためには、実
際に流！制御弁は第６図の（ｂ）の様な特性を有するた
め、ｎ１′の開度でないと射出速度ｖ１は達成出来ない
、そこで、その偏差バルブ開度量Δｎ１＝ｎｌ’−ｎｌ
を設定したバルブ開度ｎ１の５ｇ数として表わすと、第
６図の（ｅ）の様になり、これに従ってバルブ開度を補
正すれば、第６図の（ａ）の特性が得られることになる
。つまり、一般的に射出速度Ｖを得るための設定のバル
ブ開度をｎ、偏差バルブ開度をΔｎとすれば、補正され
た即ち補正器２９の出力となるバルブ開度ｎ′は、ｎ’＝ｎ＋Δｎ＝ｎ＋ｆｕｎｃ　（ｎ）□　■ となる。

また、パルプ開度の変更特性、即ち、パルス周波数に関
する補正は、前述の例のごとく、第６図に示した開度ｎ
１からｎｌへ勾配ｍ２での変更ならば、上記の■式の補
正式の結果により生じたｌ＜ルブ開度差、即ち、補正を
受けた後のパルス数差６月２′の設定したパルス数差Δ
ｎ１２の比分だけ、周波数を比例変換すればよい。

つまり、設定したバルブ開度ｎ１ｌｎ２に対して、■式
よりｎｌ’　＝ｎ１＋ｆｕｎｃ　（ｎｌ）ｎｌ’　＝ｎ２＋ｆｕｎｃ　（ｎｌ）となる入力設定例では、開度ｎ１からｎｌへ基準クロッ
クパルスｔ　ｓｅｃ　（ｆ　Ｈｚ）をｍ２回計数するご
とに、ｌパルス出力することになっているので・ｔＸｍ２Ｘ（ｎｌ−ｎｌ）　ｓｅａの変更時間になる。しかし、実際は前述の様に補正され
ており、パルス周波数の設定値ｍ２を変えなければ、ｔＸｍ２Ｘ（ｎ２’−ｒｚ’）　ｓｅｃの時間を要する
。よって、この両者を同一時間にしようとすれば、ｍ２
に対して補正された基準クロックパルスのカウント数ｍ
２’を以下の様に定めればよい。

ｔ　Ｘｍ２　Ｘ　（ｎｌ−ｎｌ　）＝　ｔ　Ｘｍ２’Ｘ　（ｎ２’　−ｎ　１’）故に、ｍ２ｔ＝　ｎ０２式・ｍ２・・・・・・■ｎ　２’　−
１１従って、第８図で示した基準クロッパルスをｍ２計数す
る代りに、ｍ２’計数すればよい、これに他ならず、パ
ルス周波数の補正として０式を補正器２９に設定してお
けばよい。

また、第６図に示す（ｂ）の様な特性では、バルブの開
度差に対する射出速度差、即ち流量差はバルブの開閉を
開始する開度によって一定とはならない、ところが、本
発明の第６図の（ａ）に示したごとく、いったん線型の
形に近似させ、これを基本形とすることによって、パル
プ開度差と制御流量差の関係は一定となる、従って、第
９図（＆）に示すごとく、一定の周波数で開閉すれば、
流量差如何にかかわらず、その勾配θは一定となるし、
さらに、所望の流量差に対し０式と同様な周波数変換を
行えば、第９図（ｂ）に示すごとく、射出速度ないしは
流量を変化させるに要する時間ΔｔまたはストロークΔ
ｓｔを一定にすることも容易である。

つまり、具体的に前述の第６図の（ａ）、（ｂ）の記号
で表わすと、射出速度ｖＩ　（開度ｎ＋）からｖｌ　（
開度ｎｚ）に基準クロックのカウント数ｍ２で行うとす
れば、その開度変更に要する時間は、ｔＸｍ２Ｘ　（ｎｌ−ｎｌ）　ｓｅｃこれと同時間で、ｖｌ　（開度ｎ＋）からｖ３　（開度
ｎ３）に変更するには、基準クロックのカウント数ｍ３
は、ｔＸｍ２Ｘ（ｎｌ−ｎｌ）＝ｔＸｍ３Ｘ　（ｎ３−ｎｌ）とすればよい、ただし、補正器２９では、さらに第６図
における（ａ）から（ｂ）への補正が入るので、それを
考慮した基準クロックのカウント数ｍ３′は、ｔ　Ｘｍ２　Ｘ　（ｎｌ−ｎｌ　）＝　ｔ　Ｘｍ３’Ｘ　（ｎ３’　−ｎ　＋’）とすれば
よい。

本実施例では流量制御弁５１で射出速度を補償制御する
例を示したが、何も射出速度に限らず共１例えば、特願
昭５８−２０３７０４号に示すごとく、キャビティへ成
形材料を充填加圧する時の弁開度設定等、流量制御する
ものについては同等に適用出来ることは言うまでもない
。

また、バルブ開度の変更特性、即ち、パルス出力の周波
数も、本実施例では一定の場合のみ示したが、例えば、
特願昭５７−１７９１５１号に示すごとく、周波数に対
しても、一定のパターンを設けてバルブ開度を変更する
場合においても、同様に対応出来る。

さらに、本実施例ではパルス出力の周波数を補正する際
に、基準クロックパルスの計数量を変化させたが、基準
クロックパルス自体の発信周波数を変化させても対応出
来ることは言うまでもない。

さらに、本実施例では、付加パルスを算出する補正式を
、バルブ開度の関数としたが、バルブ開度とそれを液圧
回路系に組み込んだ時の状態量、例えば、本実施例のよ
うな射出速度とは１対１の対応を示すことから、バルブ
開度に置き換えて直接射出速度を設定しても可能となる
。

さらに、本実施例では、目的となる弁開度に対する流量
特性として、線形関数を例示したが、これにこだわるこ
となく、例えば二次関数、指数関数といった形にしても
よい。

さらに、本実施例では、−射出行程を２段に速度制御し
たが、これは以上の説明から明らかな様に、焼殺に変更
しようとも、一つの流量制御弁で全く同一に対応出来る
。

〔発明の効果〕

本発明は以上の様にしたので、次のような効果がある。

（１）流量制御弁の開度に対する制御流量の関係に、所
定の関数性をもたせて制御することができる。

（２）　（１）の所定の関数近似に起因して、弁開度の
補正がなされても、流量制御弁に設定入力した開度の変
更差量が一定であれば、どの弁開度から開閉しても、そ
の変更に要する時間を不変とすることができる。

（３）　（１）の所定の関数近似として、線形関数を採
用することにより、開度の変更差に対する流量の変化量
を不変とすることができる。そして、それにより第６図
において説明した様な流量制御をより確実容易に行える
効果を得ることができる。

（４）　（１）〜（３）をいずれも１個の流量制御弁で
行っているため、−射出行程で表設変更しようとも、た
だ一つの特性を用いるだけで充分制御できる。

以上のことから、作業者の操作が容易になり、複数台の
機械を一人の作業者が担当しても１機械間の固体差を除
去出来て、標準化に大幅に寄与することができる。

勿論、常に最適な射出条件で確実容易に流量制御しうる
ので、これをダイカストマシン等の射出成形装置に用い
れば、常に同一条件で射出成形することが容易に行なえ
、常に良質の射出製品が得やすくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置に類した装
置の１例を示す油圧回路図、第２図はダイカストマシン
の射出速度の変化状態例を示す線図、第３図（ａ）は絞
り弁開度と射出速度の関係を示す線図、第３図（ｂ）は
絞り弁開度と加速度（勾配）との関係を示す線図、第４
図は本発明の方法の実施に用いる流量制御弁の一実施例
を示す縦断面図、第５図は本発明の方法を実施する装置
の一実施例を示す油圧回路図、第６図はバルブ開度（パ
ルス数）と射出速度の関係を示す線図、第７図はバルブ
開度（パルス数）と偏差バルブ開度（パルス数）の関係
を示す線図、第８図はパルスの出力状態を示すタイムチ
ャート、第９図（ａ）、（ｂ）は時間もしくはストロー
クと射出速度（流量）の関係のそれぞれ異なる例を示す
線図である。１・・・射出シリンダ、４・・・射出プランジャ、８・
・・位置検出器、９・・・制御器、１０・・・位置設定
器、１１・・・圧力源、２０・・・射出スリー７．２１
・・・固定型、２２・・・可動型、２６・・・逆止弁型
の開閉弁、２７・・・四方弁、２８・・・制御器、２９
・・・補正器、３０・・・開度設定器、３１・・・加速
設定器、５０・・・パルスモータ、５１・・・流量制御
弁特許出願人　宇部興産株式会社第４図６１第６図第９図（ａ）第９図（ｂ）＾ｔｌＡｓｔｌ＝ｃＯｒ＋ｓｌ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）パルスモータで直接スプール弁を駆動する機構を
有する流量制御弁を含む液圧回路系において、該パルス
モータを駆動するパルス数を補正して該流量制御弁の開
度に対する流量特性が所定の関係を有するように補償し
、そのための補正がなされても、設定入力した開度の変
更差量が一定であれば、との弁開度から開閉しても、弁
開度の変更に要する時間が不変となる様に、該パルスモ
ータを駆動するパルスの周波数を補正して、該流量制御
弁の流量増減特性を補償することを特徴とする流量制御
方法。
（２）弁開度と流量が所定の関係を有するようにするた
めに行うパルス数の補正量を、弁開度（パルス数）の関
数として表現することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の流量制御方法。
（３）弁開度と流量の所定の関係として１両者を線形と
し、弁開度の変更差に対する流量の増減率を一定とした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流量制御
方法。
（４）パルス周波数の補正を、補正された変更弁開度（
パルス数）差の弁開度と流量の所定の関係下での変更弁
開度（パルス数）差に対する比分。基準となるクロックパルスの計数量を変化せしめて行う
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流量制御
方法。
（５）この流量制御方法を、主として射出成形機やダイ
カスト機の射出ピストンの射出速度の補償制御に適用し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第
３項、または、第４項記載の流量制御方法。