JPS61283802A - ダイカストマシンにおける絶対位置検出装置 - 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】 （発明の技術分野） この発明はダイカストマシンの射出シリンダ用プランジ
ャロッドの位置検出システム等に用いられるロッドの絶
対位置検出装置に関し、このロッドに近接して設けられ
た磁気検出ヘッドにより絶対位置を検出する絶対位置検
出装置に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 第５図（Ａ）はダイカストマシンの外観図を示し、移動
台１０３と固定台１０４の間に固定された金ｆｉ１０２
にラドル１０５から溶湯を注入し、射出シリンダ１０１
のプランジャロッド１００で圧入して成形するダイカス
トマシンの射出シリンダ用プランジャロッドの位置検出
部には、いろいろな手段が考えられている。この巾で従
来より広く用いられている手段として、第５図（Ｂ）の
射出シリンダ部の拡大図、同図（Ｃ）のプランジャ部Ａ
の拡大図に示すように、射出シリンダ部１０１の磁性体
からなるプランジャロッド又はガイドロッド１０Ｇに等
間隔のピッチで溝を加工しく同図（Ｃ）　）　、この溝
をたとえばハードクロムメッキまたは非磁性のチューブ
１０３で保護したものを磁気パルス発生器として使用し
、このロッドに近接して設けた磁気ヘッド５０などによ
りこのロッドの移動に伴い発生する磁気のパルス信号（
オン争オフ信号）でこのロッドの位置を検出するものが
ある。この装置の欠点としては、インクリメンタルな位
置しか検出できず。

絶対位置が検出できない、又、１つの磁気ヘッドでは上
記溝の１ピツチで１パルスしか検出できず、たとえば射
出時の充填ストロークなど微少変位の充填量を検出する
ためには分解能を上げなければならないが、溝の間隔で
この検出装置の分解能が決ってしまうにも拘らず、溝の
幅には加工上制限がある。又、あまり溝を深くすること
ができないため磁気ヘッドとロッド表面とのギャップ管
理等が容易でなく、オペレータが上記パルスの発生状態
をオシロスコープで確認しながらそのデユーティが等間
隔となるように位置関係を調整しなければならない、さ
らに又、ダイカストマシンにおいては１周知の如く高温
の溶湯を注入して２〜５　ｓ／ｌｅａという高速度で鋳
込むため、磁気ヘッドの応答性が問題となり、その上、
磁気ヘッドの環境は高温多湿となるため、磁気ヘッドの
耐環境性が問題となるなど多くの問題点がある。

そこで、最近これに変わる手段として、工作機械などの
位置決めシステムにおいて、シリンダロッドの円周上に
磁性体部と非磁性体部とを設け、このロッドに近接され
た磁気検出ヘッドによりこのロッドの移動量を磁気抵抗
の変化として読むといった原理を用いたものがある。

第８１ｆｆｌはこのような磁気抵抗の変化によりシリン
ダロッドの移動量を検出する原理構造を示すもので、移
動可１１１なシリンダロッド１０の中に、同心状の磁性
体部８Ａが非磁性体部８Ｂと交互に等ピッチＰで組込ま
れ、このロッド’１Ｇを包み込むように配設された円筒
形の固定された検出へロッド部５には、１次励磁コイル
５１Ａ及び５１Ｂと２次誘起コイル５２＾及び５２Ｂと
が磁気シールドコア５轟及び５Ｂの中に同心状に配置さ
れている。このとき、１次コイル５１Ａ及び５１Ｂをそ
れぞれｒａｉｎωを及び１ｅａｓωＥで交流励磁すると
。

ロッドｌＯの中の磁性体８Ａ及び非磁性体８Ｂの組合せ
により、ロッドｌＯの移動量Ｘに従って磁気抵抗が１ピ
ツチ毎に変化を繰り返す、この磁気抵抗の変化は、２次
コイル５２轟及び５２Ｂへの誘起電圧変化となって現わ
れ、２次コイル誘起電圧Ｅは次の（１）式で表わされる
。

ＰｓｍＫ　５ｆｆｉｒｚ　（ωｔ−２ｗ→　　　−−−
−−−−−−（１）但し　　Ｋ：　変換定数 Ｘ；　ロッド移動距離 Ｐ：　ピッチ この位相（２π−）に着目すると、１次励磁のｌ５ｉｎ
ωｔに比ベロラドｌの移動量Ｘだけ移相されていること
が分る。従って、この位相差を検出することにより、こ
れを電圧信号ＥＯとして取出せばロッド１の移動距離Ｘ
を知ることができる。

しかしながら、上述のような検出装置で絶対位置を測定
できるのは！ピッチ（Ｐ）の範囲内だけであり、ロッド
ｌの全移動範囲にわたって絶対位置検出することはでき
ず、インクリメンタルな位置としてしか検出できない欠
点がある。

また、このようにインクリメンタルな位置として検出す
る場合でも、磁性体部３と非磁性体部４を同芯状で等１
１１隔に配置するように製作する必要があり、装置とし
て高価になってしまう。

そして絶対値を検出するためには、磁性体と非磁性体の
ピッチ間隔が興なる複数個のロッドとその磁気検出ヘッ
ドを、このロッドが一対として連動して勤〈ようにして
それぞれ複数組必要であり、装置全体の寸法が大型とな
り、且つ装置としては高価になってしまうという問題点
があり、ダイカストマシンには応用で＃ない。

（発明の目的） この発明は上述のような車清からなされたものであり、
この発明の目的はダイカストマシンの射出シリンダのプ
ランジャロッドにピッチ間隔が漸増するつる巻線条をつ
けるだけで広範囲にわたって絶対位置を検出できる。小
型で安価な絶対位置検出装置を提供することにある。

（発明の概要） この発明はダイカストマシンにおける絶対位置検出装置
に関するものでリード角が所定量づつ漸増するようにつ
る巻線条を多条ねじ状に加工し、このつる巻線条間に非
磁性体を配置した磁性体からなるプランジャロッドと、
このロッドの軸方向に配設された複数個の磁気検出ヘッ
ドと、これら磁気検出ヘッドからの出力電圧を位相検出
する位相検出部と、この位相検出部の出力電圧に基づい
て所定の演算を行なう演算処理部とを具え、上記ロッド
と上記検出ヘッドとの間の絶対位置関係を検出できるよ
うにしたものである。

（発明の実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示すもので。

ロッド１にはたとえば２条のつる巻線条２Ａ及び２８（
以下リード条と略す）が、各リード角が各々一定増分づ
つ増えるように加工されており。

この各リード条２轟及び２Ｂの間の溝部３は非磁性体の
メッキ又は非磁性体のチューブで保護されるように加工
されている。ここで、リード角が漸増しているというこ
とはピッチＰが同じ割合で漸増していることを意味して
いる。モして。

ロッドｌの同一円周上には所定の間隔をもってここでは
２つの検出ヘッド部４】と４２が配置されている。この
検出ヘッド部４２のＢ−８断面をコイル部分を強調して
拡大して第２図に示す。

同図において、１次コイルＭｌとｗ３が接続された状態
で１ａｉｎωｔにより励磁され、同じく１次コイル曽２
と曽４が接続された状態でＩｃａｇωｔにより交流励磁
される。そして、２次コイルＷＯ。

１１２、ｗ１３及び１１１４はそれぞれ電気的に接続さ
れた状態で形成されており、上記交流励磁により出力電
圧ＥＯが誘起される。

第３ｗＩは、上述したようなロッドｌと２つの検出ヘッ
ド部４１及び４２によって絶対位置が得られるまでの経
過を説明するためのブロック構成図である。先ず、交流
励磁電源８０から出力される正弦波出力１５１ｍωｔと
余弦波出力Ｉｃｅｓωｔが２つの検出ヘッド部４１と４
２のそれぞれの１次コイル７１轟、７１Ｂと７２Ａ、７
２Ｂに供給されると、検出ヘッド！１４１の２次コイル
８１轟及び８１Ｂからは誘起電圧ＩＥＯＩが、また検出
ヘッド部４２の２次コイル８２Ａ及び１１２Ｂからは誘
起電圧［０２がそれぞれ出力される。この誘起電圧ＥＯ
１及びＩＥＯ２はそれぞれ位相検出１１１ｆｌｌム及び
８２轟に入力され、正弦波出力１ａｉｎωｔを基準電圧
として位相検出される。そして、この位相検出部９１Ａ
及び８２ムの位相検出信号Ｈ１及びＨ２＃＊Ａ／［）コ
ンバータ９１Ｂ及び１１２Ｂによりそれぞれディジタル
量に変換され。

ディジタル信号ＤＳＩ及びｌｌ５２を出力する。このよ
うにして得られたディジタル信号０９１及びＤＳ２は、
それぞれコンピュータ等で成る演算処理部８３に入力さ
れて所定の演算処理が行なわれる。

このような構成において、第４図（Ａ）〜（Ｃ）に示す
動作解析図を用いて以下にこの発明による絶対位置検出
方法の動作を説明する。

第４図（Ａ）において、ロッドｌには２条のリード条の
磁性体２０＆、２１Ａ、２２轟、・・・及び°２０Ｂ、
２１Ｂ。

２２Ｂ、−・・とこのリード条の間の溝部を保護する非
磁性体部３０，３１，３２．−・・が交互に配置され、
このロッドの長芋軸方向のある断面において、これら磁
性体２０Ａ、２０Ｂ、２１轟、２１　Ｂ　、−・・と非
磁性体３０，３１゜３２、・・・とを一対とするピッチ
間隔が皇、ｌ＋Δ旦、ｌ＋２Δ見、・・・、ｌ＋ｎ・Δ
皇の如く微少増分Δ２だけ順次変化するようにこのロッ
ド周に沿ってリード角が連続的に増加している。ここに
おいて、ロッドｌはたとえば鉄系の磁性体材料でできて
おり、このロッド１のリード条２０Ａ。

２０８．２１Ａ、２１Ｂ、・・・は磁性体であり、各リ
ード条の間の％ＩＪ部を保護するメッキ又はチューブ３
は非磁性体であるので、前述第６図において説明したよ
うに、所定の間隔で配設された検出ヘッド部によりこの
ロッドｌの移動量を検出することができる。つまり第４
図（Ｂ）に示すように検出ヘッド部４１の２次誘起電圧
から得られるディジタル信号Ｏ９Ｓはスタート位置では
零で、１ピッチ分だけローノドｌがＸ方向に移動したと
′Ｓ最大値（１１１１９）をとるように、移動距離Ｘに
ほぼ比例した出力が得られる。同様に、同図（Ｃ）に示
すように１ピッチ分ずれて配設された検出ヘッド部４２
の２次誘起電圧から得られるディジタル信号ｌｌ５２は
、ディジタル信号［）５１とはｌピッチ分ずれて出力さ
れる。なお、ここで求められるディジタル信号ＤＳＩ及
び［１９２は各々単独では前述の如くあくまでも１ピッ
チ分の範囲内の移動距離Ｘの絶対値を示すだけであるか
ら、以下これらディジタル信号ＤＳＩ及びＤＳ２の２つ
の信号による全移動範囲にわたる移動距離の絶対値を求
める手順について説明する。

移動距離ｐＳｌは、このとき検出されるディジタル信号
口Ｓ！の値が５１であったとすると、ＰＳｌ　＝皇◆（
皇◆Δ交）◆（皇＋２ΔＭ）＝３　ｘ（１◆ΔＭ） となるから、配設式としてピッチ数をｎとすれば移動距
離Ｐａｌは次のようになる。

・・・・・・・・・（３） 同様にして、ディジタル信号０５２の値が５２であった
とすると、このときの配設式として移動量ｆｌｌＩ　Ｐ
　ｎ　Ｉ　は次のようになる。

ここで、（３）式及び（４）式におけるＰｎｌは、本来
等しいものであるから、 ・・・・・・・・・（５） となる、ところで、（５）式はｒｆＳ４図の移動距離が
ＰＳｌである時の配設式から求めたものであるが、実際
にはＰＳ２のような位置関係の状態もあり得る。このと
きのディジタル信号ＤＳＩ及びＯ９２の値がそれぞれＳ
３及びＳ４であるとすると、（３）式が（８）式に、（
０式が（７）式に、（５）式が（８）式にそれぞれ対応
して１次式が得られる。

・・・・・・・・・（８） Ｐｎ２　”　（ｎ−１）（ｊＬ＋　　　　＋Δｌ）文◆
ｎ・Δ見 ＋□・Ｓ４ ・・・・・・・・・（７） ここにおいて、（５）式または（８）式においては５Ｉ
ＮＳ４．１及びΔ交が既知量であるから、ピッチ数ｎが
求まり、このピッチ数ｎが求まることにより、ロッドｌ
の移動量Ｘが絶対値として検出できる。すなわち、（５
）式または（８）式によリピッチｆｉｎを求め、このピ
ッチ数ｎを（３）式又は（０式或いは（６）式又は（７
）式に代入することにより、ロッドｌの移動距離Ｘが絶
対値で求められる。なお、これらの演算は演算処理部９
０において行なわれる。

なお１．この発明の理解を容易にするため、第１図の例
ではロッドｌと検出ヘッド部４１及び４２のスタート位
置として、ロッドｌのリード条と合致させるように配置
したが、どのような位置からスタートしても以上の解析
結果は適用できるものである。

（発明の変形例） 上述の実施例では、ディジタル信号ＤＳＩ及びＯ５２を
ここでは最大値を８８８として解析したが、これはｌサ
イクル（ｌピッチ）の分割ａ（１０００分割）であり、
任意に選択することができ、また磁気検出ヘッドを複数
個配置することにより更に精度を向上させることも可能
である。この場合、この複数配置する磁気検出へラドを
円周上に配置すれば精度を向上させると同時に心出し調
整を不要とし、温度、衝撃などによる変形をなくし、耐
環境性を向上させることも可能となる。また、ここでは
ロッドｌにリード条を加工した場合について説明したが
、非磁性体のロッドの表面に磁性材質のテープなどを巻
くことにより同様な磁気抵抗の変化を得ることもできる
。そして、また溝部を保護するためにプラスチックまた
はモードル材等の非磁性材で埋め表面が平坦なロッドに
することも可能である。　ざらに又、上記絶対位置とし
て検出されたロッドの変移量を、この変移量移動するの
に要した時間で除せば上記ロッドの移動速度を求めるこ
とができる。

（発明の効果） 以上のようにこの発明によれば、プランジャロッドに多
条のリード条と溝部をつけるだけで、全測長範囲内にお
いて絶対位置が検出できるので、小型化、分解能の向上
及びコストの低減を図ることができ、極めて簡易で性能
のよいダイカストマシンにおける絶対位置検出装置を実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の一実施例を示す図、第３
図はこの実施例を説明するためのブロック構成図、第４
図（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明の動作解析図、第５図（＾
）〜（Ｃ）はダイカストマシンにおける従来の絶対位置
検出装置を示す図、第６図は工作機械に従来用いられて
いる絶対位置検出装置の例を示す図である。 １．１０，１００・・・プランジャロッド、　２Ａ、２
Ｂ・・・つる巻線条部、３・・・溝部、５，４１，４２
．５０・・・検出ヘッド部、６轟・・・磁性体部、　Ｉ
ＩＢ・・・非磁性体部、８０・・・交流励磁電源、＋１
１Ａ、９２Ａ・・・位相検出部、９１Ｂ、９２Ｂ・・・
Ａ／Ｄコンバータ、８３・・・演算処理部。 出願人代理人　　安　形　雄　三 毛　５　ｇ 手続補正書（方式） 昭和８０年８月３０日 １、事件の表示 昭和８０年特許願第１２４３１４号 ２、発明の名称 ダイカストマシンにおける絶対位置 検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 東京都中央区銀座４丁目２番１１号 （３４５）東芝機械株式会社 ４、代理人 昭和８０年８月７日 （発送日　昭和６０年８月２７日） 願書に最初に添付した図面の浄書争別紙のとおり（内容
に変更なし）補正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）リード角が所定量づつ漸増するようにつる巻線条
   を多条ねじ状に加工し、前記各つる巻線条間に非磁性体
   を設置した磁性体からなるロッドと、このロッドの軸方
   向に配設された複数個の磁気検出ヘッドと、これら磁気
   検出ヘッドからの出力電圧を位相検出する位相検出部と
   、この位相検出部の出力電圧に基づいて所定の演算を行
   なう演算処理部とを具え、前記ロッドと前記検出ヘッド
   との間の絶対位置関係を検出できるようにしたことを特
   徴とするダイカストマシンにおける絶対位置検出装置。
2. （２）前記ロッドにリード角が所定量づつ漸増するよう
   に磁性体からなるつる巻線状の帯体を多条ねじ状に巻着
   し、前記各つる巻線条間に非磁性体を配置した特許請求
   の範囲第１項に記載のダイカストマシンにおける絶対位
   置検出装置。
3. （３）前記磁気検出ヘッドを前記ロッドの円周方向に複
   数個配設した特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   ダイカストマシンにおける絶対位置検出装置。