CN112460089B - 伺服阀 - Google Patents

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Abstract

一种伺服阀，套筒(22)的多个开口部(24a‑24e)中的一个和滑柱的多个槽部(32a‑32c)中的一个相互重叠的位置处的第一流路面积与套筒的多个开口部中的另一个和滑柱的多个槽部中的另一个相互重叠的位置处的第二流路面积的大小不同，套筒的多个开口部中的一个和滑柱的多个槽部中的一个通过滑柱(28)的位移而构成将一方的压力室(36a)或另一方的压力室(36b)与流体供给源连接的流路，套筒的多个开口部中的另一个和滑柱的多个槽部中的另一个通过滑柱的该位移而构成将另一方的压力室或一方的压力室与流体排出口连接的流路。

Description

伺服阀
技术领域
本发明涉及一种控制对流体压力缸的两个压力室进行供排的流体的流量的伺服阀。
背景技术
以往，已知例如将磁铁可动型的电磁促动器作为驱动源控制滑柱的工作位置，控制向气缸供给的空气的流量的伺服阀(例如，日本特开2003-206908号公报)。
另一方面，已知如下技术：在气缸或与气缸连接的配管设置速度控制器(可变节流阀)，进行对从气缸的压力室排出的空气的流量进行节流的出口节流式控制，或进行对向气缸的压力室供给的空气的流量进行节流的入口节流式控制。出口节流式控制用于希望相对于干扰而使工作稳定的情况，或希望使到达行程末端后的推力的上升加快的情况。入口节流式控制用于希望对缸的势头猛烈的运动“飞出现象”加以抑制的情况，或希望到达行程末端后的推力的上升减缓的情况。
但是，在由伺服阀控制的气缸中，在进行出口节流式控制或入口节流式控制的情况下，需要另行在气缸、配管设置速度控制器。
发明内容
本发明是以这样的情况为背景做出的，目的是提供一种伺服阀，具备实现出口节流式控制或入口节流式控制的独特的结构。
本发明涉及的伺服阀控制对流体压力缸的一方的压力室及另一方的压力室进行供排的流体的流量，其中，具备套筒及滑柱，该套筒具有多个开口部，该滑柱配置在套筒的内侧，在滑柱设有多个脊部和多个槽部。并且，多个开口部中的一个和多个槽部中的一个相互重叠的位置处的第一流路面积与多个开口部中的另一个和多个槽部中的另一个相互重叠的位置处的第二流路面积的大小不同，多个开口部中的一个和多个槽部中的一个通过滑柱的位移而构成将一方的压力室或另一方的压力室与流体供给源连接的流路，多个开口部中的另一个和多个槽部中的另一个通过滑柱的该位移而构成将另一方的压力室或一方的压力室与流体排出口连接的流路。
根据上述伺服阀，无需在流体压力缸设置速度控制器，通过伺服阀自身的结构就可以实现出口节流式控制或入口节流式控制。
本发明涉及的伺服阀，在滑柱位移时，套筒的规定的开口部和滑柱的规定的槽部相互重叠的部位处的第一流路面积与套筒的另外的规定的开口部和滑柱的另外的规定的槽部相互重叠的部位处的第二流路面积的大小不同，因此通过伺服阀自身的结构就可以实现出口节流式控制或入口节流式控制。
对于上述目的、特征及优点，根据参照附图进行说明的以下的实施方式的说明应该容易了解。
附图说明
图1是包括本发明的伺服阀的系统的整体图。
图2是本发明的第一实施方式涉及的伺服阀的剖视图。
图3是表示图2的伺服阀的滑柱处于中立位置时的套筒与滑柱的关系的概念图。
图4是图2的滑柱沿X1方向位移规定量时的与图3对应的图。
图5是图2的滑柱沿X1方向较之图4的情况进一步位移规定量时的与图3对应的图。
图6是图2的滑柱沿X2方向位移规定量时的与图3对应的图。
图7是图2的滑柱沿X2方向较之图6的情况进一步位移规定量时的与图3对应的图。
图8是表示进行出口节流式控制的情况下的图2的伺服阀的滑柱的位置与流路的有效面积的关系的图。
图9是表示进行入口节流式控制的情况下的图2的伺服阀的滑柱的位置与流路的有效面积的关系的图。
图10是表示本发明的第二实施方式涉及的伺服阀的滑柱处于中立位置时的套筒与滑柱的关系的概念图。
图11是表示本发明的第三实施方式涉及的伺服阀的滑柱处于中立位置时的套筒与滑柱的关系的概念图。
图12是表示图11的滑柱沿X1方向位移时的形成于套筒的开口部的状态的图。
图13表示是图11的滑柱沿X2方向位移时的形成于套筒的开口部的状态的图。
图14是表示本发明的第四实施方式涉及的伺服阀的滑柱处于中立位置时的套筒与滑柱的关系的概念图。
图15是表示图14的滑柱沿X1方向位移时的形成于套筒的开口部的状态的图。
图16是表示图14的滑柱沿X2方向位移时的形成于套筒的开口部的状态的图。
图17是表示本发明的第五实施方式涉及的伺服阀的滑柱处于中立位置时的套筒与滑柱的关系的概念图。
图18是表示图17的滑柱沿X1方向位移时的形成于套筒的开口部的状态的图。
图19是表示图17的滑柱沿X2方向位移时的形成于套筒的开口部的状态的图。
具体实施方式
以下，对于本发明涉及的伺服阀，列举多个适合的实施方式，参照附图进行说明。
(第一实施方式)
参照图1～图9对本发明的第一实施方式涉及的伺服阀10进行说明。
图1是表示通过伺服阀10对流体压力缸36进行控制的系统的整体的概念图。伺服阀10是控制向流体压力缸36的一方的压力室36a及另一方的压力室36b进行供排的流体的流量的阀，伺服阀10的工作通过阀控制器68进行控制。在此，“流体”是指包括空气的压缩性流体。另外，在图1中，为了方便，伺服阀10用一般的回路符号表示。
如图2所示，伺服阀10具有流路切换机构部12和促动器部14。流路切换机构部12包括筒状的阀体16和配置在阀体16的内部的滑柱28。促动器部14包括配置在阀体16的端部的定子部38和经由连结轴54与滑柱28的端部连结的磁体部52。在以下的说明中，将与滑柱28的轴线方向平行的方向，即滑柱28所移动的方向称作X方向。并且，将滑柱28沿X方向从促动器部14离开的方向称作X1方向、将滑柱28沿X方向与促动器部14接近的方向称作X2方向。
阀体16具有贯通其长边方向的孔部。该孔部由形成于阀体16的X1方向端部的第一大径孔部18a、形成于阀体16的X2方向端部的第二大径孔部18b、形成于这些第一大径孔部18a与第二大径孔部18b之间的小径孔部18c构成。
在阀体16沿X方向排列地设有与小径孔部18c连通并在阀体16的外周面开口的第一端口20a～第五端口20e。第一端口20a及第五端口20e与未图示的流体供给源连接，第三端口20c与未图示的流体排出口连接。并且，第二端口20b及第四端口20d分别与流体压力缸36的一方的压力室36a及另一方的压力室36b连接(参照图1)。
圆筒状的套筒22嵌插在阀体16的小径孔部18c。套筒22通过固定于阀体16的第一大径孔部18a的筒状的套筒压紧件25和固定于阀体16的第二大径孔部18b的X1方向端部的挡圈26，在阀体16的内部沿轴向定位固定。
如图3所示，套筒22具有分别由在直径方向的两侧贯通套筒22的壁面的一对开口构成的第一开口部24a～第五开口部24e。第一开口部24a～第五开口部24e分别与阀体16的第一端口20a～第五端口20e连通。第一开口部24a～第五开口部24e从径向观察时的形状都是相同的矩形状，其宽度(与X方向正交的长度)沿X方向恒定。在本实施方式中，第一开口部24a～第五开口部24e的形状为矩形状，但也可以是包括椭圆形状在内的圆形状。
圆柱状的滑柱28以能沿X方向移动的方式嵌插在套筒22的内侧。在滑柱28沿X方向排列地设有与套筒22的内周面紧贴的第一脊部30a～第四脊部30d。在第一脊部30a与第二脊部30b之间形成有环绕外周面的第一槽部32a。同样，在第二脊部30b与第三脊部30c之间形成有环绕外周面的第二槽部32b，在第三脊部30c与第四脊部30d之间形成有环绕外周面的第三槽部32c。
如图3所示，当未向促动器部14通电而滑柱28处于中立位置时，套筒22的第二开口部24b由滑柱28的第二脊部30b封闭，套筒22的第四开口部24d由滑柱28的第三脊部30c封闭。由此，与流体压力缸36的一方的压力室36a连接的第二开口部24b和与流体供给源连接的第一开口部24a被隔断，且也和与流体排出口连接的第三开口部24c被隔断。并且，与流体压力缸36的另一方的压力室36b连接的第四开口部24d和与流体供给源连接的第五开口部24e被隔断，且也和与流体排出口连接的第三开口部24c被隔断。
在上述滑柱28的中立位置，第二脊部30b与第一开口部24a和第二开口部24b之间的套筒22的内壁面接触的X方向长度(重叠长度)a1小于第三脊部30c与第三开口部24c和第四开口部24d之间的套筒22的内壁面接触的X方向长度(重叠长度)b1。并且，在滑柱28的中立位置，第三脊部30c与第四开口部24d和第五开口部24e之间的套筒22的内壁面接触的X方向长度(重叠长度)a2小于第二脊部30b与第二开口部24b和第三开口部24c之间的套筒22的内壁面接触的X方向长度(重叠长度)b2。在本实施方式中，a2的大小与a1相同，b2的大小与b1相同。
定子部38收容在定子外壳40的内侧，该定子外壳40固定于阀体16的X2方向端部。定子部38具有由强磁性体构成的固定磁轭42和配置在固定磁轭42的内侧的励磁线圈50。固定磁轭42由配置在X1方向侧的厚壁筒状的第一端磁轭44、配置在X2方向侧的厚壁筒状的第二端磁轭46、在第一端磁轭44与第二端磁轭46之间与它们的外周面为同一平面地配置的薄壁筒状的外磁轭48构成。
在第一端磁轭44的内周侧突出地形成朝第二端磁轭46延伸的第一极歯44a，在第二端磁轭46的内周侧突出地形成朝第一端磁轭44延伸的第二极歯46a。当在励磁线圈50中流过规定方向的电流时，第一极歯44a成为N极、第二极歯46a成为S极。当在励磁线圈50中流过其相反方向的电流时，第一极歯44a成为S极、第二极歯46a成为N极。
磁体部52包括：由筒状的永久磁铁构成的第一磁体52a、同样由筒状的永久磁铁构成的第二磁体52b、配置在这些第一磁体52a与第二磁体52b之间的由强磁性体构成的筒状的内磁轭52c。第一磁体52a的外周面与第一端磁轭44的第一极歯44a的内周面相对，第二磁体52b的外周面与第二端磁轭46的第二极歯46a的内周面相对。第一磁体52a被磁化成X1方向成为N极、X2方向成为S极。第二磁体52b被磁化成X1方向成为S极、X2方向成为N极。
连结轴54的一端固定于滑柱28，磁体部52固定于连结轴54的另一端侧。具体而言，在连结轴54的另一端侧经台阶部形成有小径轴部54a，磁体部52由该小径轴部54a插通，进而插通磁体压紧件55之后，在小径轴部54a的端部螺合螺母56而进行固定。由此，滑柱28能够与磁体部52成为一体地在X方向上位移。
在连结轴54的外周侧，且阀体16的第二大径孔部18b配置有第一螺旋弹簧58及第二螺旋弹簧60。第一螺旋弹簧58配设在共用弹簧座62与第一弹簧座64之间，共用弹簧座62与滑柱28的X2方向端部抵接而能与滑柱28一起移动，第一弹簧座64与第一端磁轭44的X1方向端部抵接。第二螺旋弹簧60配置在第一螺旋弹簧58的内侧，并被配设在共用弹簧座62与第二弹簧座66之间，第二弹簧座66固定在连结轴54的外周。
当滑柱28从中立位置向X2方向位移时，第一螺旋弹簧58向X方向压缩，对滑柱28施加X1方向的作用力。当滑柱28从中立位置向X1方向位移时，第二螺旋弹簧60向X方向压缩，对滑柱28施加X2方向的作用力。即，第一螺旋弹簧58及第二螺旋弹簧60起到了如下的作用：当停止向励磁线圈50通电时，使滑柱28回到中立位置，而且，当处于未向励磁线圈50通电的状态时，将滑柱28稳定地保持在中立位置。
在定子外壳40设有磁传感器53，该磁传感器53能够检测随着磁体部52沿X方向位移而变化的磁通。可以通过该磁传感器53检测与磁体部52一体地位移的滑柱28的位置。
本实施方式涉及的伺服阀10基本如上述那样构成，以下对其作用进行说明。另外，如图3所示，将滑柱28处于中立位置时作为初始状态。
在初始状态中，套筒22的第二开口部24b由滑柱28的第二脊部30b封闭，套筒22的第四开口部24d由滑柱28的第三脊部30c封闭。因此，不对流体压力缸36的一方的压力室36a及另一方的压力室36b进行流体的供排。
当从该初始状态开始，向励磁线圈50通电而在励磁线圈50中流过规定方向的电流时，第一端磁轭44的第一极歯44a成为N极、第二端磁轭46的第二极歯46a成为S极。于是，通过在第一端磁轭44产生的磁通与第一磁体52a的磁通的相互作用、以及在第二端磁轭46产生的磁通与第二磁体52b的磁通的相互作用，与磁体部52一体的滑柱28向X1方向位移。
当滑柱28沿X1方向位移时，首先，当滑柱28的位移量为a2时，滑柱28的第三脊部30c对套筒22的第四开口部24d的封闭状态被解除，套筒22的第四开口部24d开始与滑柱28的第三槽部32c重叠。接着，当滑柱28的位移量为b2时，滑柱28的第二脊部30b对套筒22的第二开口部24b的封闭状态被解除，套筒22的第二开口部24b开始与滑柱28的第二槽部32b重叠。
通过套筒22的第四开口部24d与滑柱28的第三槽部32c重叠，与流体压力缸36的另一方的压力室36b连接的第四端口20d和与流体供给源连接的第五端口20e相连。并且，通过套筒22的第二开口部24b与滑柱28的第二槽部32b重叠，与流体压力缸36的一方的压力室36a连接的第二端口20b和与流体排出口连接的第三端口20c相连。
如图4所示，当滑柱28沿X1方向位移规定量时，第四开口部24d沿X方向与第三槽部32c重叠长度L1的量，第二开口部24b沿X方向与第二槽部32b重叠长度L2的量。
在中立位置，第三脊部30c与第四开口部24d和第五开口部24e之间的套筒22的内壁面接触的重叠长度a2小于第二脊部30b与第二开口部24b和第三开口部24c之间的套筒22的内壁面接触的重叠长度b2，因此，上述长度L2比上述长度L1小(b2-a2)的量。因此，从一方的压力室36a向流体排出口流动的流路的有效面积小于从流体供给源向另一方的压力室36b流动的流路的有效面积。因此，当向另一方的压力室36b供给流体并从一方的压力室36a排出流体时，进行对排出的流体的流量进行节流的出口节流式控制。另外，“流路的有效面积”是指流路中的最狭窄部位处的截面面积。
如图5所示，当滑柱28向X1方向进一步位移规定量时，第四开口部24d沿X方向与第三槽部32c重叠比上述长度L1大的长度L3的量，第二开口部24b沿X方向与第二槽部32b重叠比上述长度L2大的长度L4的量。由于上述长度L4小于上述长度L3，因此进行出口节流式控制。
由于上述长度L3大于上述长度L1，因此与图4的情况相比，向另一方的压力室36b供给的流体的流量变大。并且，由于上述长度L4大于上述长度L2，因此与图4的情况相比，从一方的压力室36a排出的流体的流量也变大。因此，流体压力缸36的工作速度变大。
接着，对励磁线圈50的通电停止，使滑柱28回到中立位置后，当再次向励磁线圈50通电而在励磁线圈50流过与所述规定方向相反方向的电流时，第一端磁轭44的第一极歯44a成为S极、第二端磁轭46的第二极歯46a成为N极。于是，通过在第一端磁轭44产生的磁通与第一磁体52a的磁通的相互作用、以及在第二端磁轭46产生的磁通与第二磁体52b的磁通的相互作用，与磁体部52一体的滑柱28向X2方向位移。
当滑柱28沿X2方向位移时，首先，当滑柱28的位移量为a1时，滑柱28的第二脊部30b对套筒22的第二开口部24b的封闭状态被解除，套筒22的第二开口部24b开始与滑柱28的第一槽部32a重叠。接着，当滑柱28的位移量为b1时，滑柱28的第三脊部30c对套筒22的第四开口部24d的封闭状态被解除，套筒22的第四开口部24d开始与滑柱28的第二槽部32b重叠。
通过套筒22的第二开口部24b与滑柱28的第一槽部32a重叠，与流体压力缸36的一方的压力室36a连接的第二端口20b和与流体供给源连接的第一端口20a相连。并且，通过套筒22的第四开口部24d与滑柱28的第二槽部32b重叠，与流体压力缸36的另一方的压力室36b连接的第四端口20d和与流体排出口连接的第三端口20c相连。
如图6所示，当滑柱28沿X2方向位移规定量时，第二开口部24b沿X方向与第一槽部32a重叠长度L5的量，第四开口部24d沿X方向与第二槽部32b重叠长度L6的量。
在中立位置，第二脊部30b与第一开口部24a和第二开口部24b之间的套筒22的内壁面接触的重叠长度a1小于第三脊部30c与第三开口部24c和第四开口部24d之间的套筒22的内壁面接触的重叠长度b1，因此上述长度L6比上述长度L5小(b1-a1)的量。因此，从另一方的压力室36b向流体排出口流动的流路的有效面积小于从流体供给源向一方的压力室36a流动的流路的有效面积。因此，当向一方的压力室36a供给流体并从另一方的压力室36b排出流体时，进行对排出的流体的流量进行节流的出口节流式控制。
如图7所示，当滑柱28向X2方向进一步位移规定量时，第二开口部24b沿X方向与第一槽部32a重叠比上述长度L5大的长度L7的量，第四开口部24d沿X方向与第二槽部32b重叠比上述长度L6大的长度L8的量。由于上述长度L8小于上述长度L7，因此进行出口节流式控制。
由于上述长度L7大于上述长度L5，因此与图6的情况相比，向一方的压力室36a供给的流体的流量变大。并且，由于上述长度L8大于上述长度L6，因此与图6的情况相比，从另一方的压力室36b排出的流体的流量也变大。因此，流体压力缸36的工作速度变大。
图8是表示在如上述那样进行出口节流式控制的情况下滑柱28的位置与包括第二端口20b的流路的有效面积的关系、以及滑柱28的位置与包括第四端口20d的流路的有效面积的关系的图。横轴表示滑柱28的位置，将滑柱28处于中立位置时作为原点，用负值表示滑柱28沿X1方向位移的量，用正值表示滑柱28沿X2方向位移的量。并且，纵轴表示流路的有效面积，用正值表示对一方的压力室36a或另一方的压力室36b供给流体时的流路的有效面积，用负值表示从另一方的压力室36b或一方的压力室36a排出流体时的流路的有效面积。
用实线表示滑柱28的位置与包括第二端口20b的流路的有效面积的关系，用点划线表示滑柱28的位置与包括第四端口20d的流路的有效面积的关系。从图8可以理解，当滑柱28从中立位置向X1方向位移规定以上时，另一方的压力室36b的流体经第四端口20d排出的流路的有效面积小于经第二端口20b向一方的压力室36a供给流体的流路的有效面积。并且，当滑柱28从中立位置向X2方向位移规定以上时，一方的压力室36a的流体经第二端口20b排出的流路的有效面积小于经第四端口20d向另一方的压力室36b供给流体的流路的有效面积。
在此，滑柱28的X1方向的最大位移量例如被设定在第四开口部24d与第三槽部32c重叠的部位处的流路面积不会大于第五开口部24e与第三槽部32c重叠的部位处的流路面积的范围。同样，滑柱28的X2方向的最大位移量例如被设定在第二开口部24b与第一槽部32a重叠的部位处的流路面积不会大于第一开口部24a与第一槽部32a重叠的部位处的流路面积的范围。
在本实施方式中，设定为，在滑柱28的中立位置，重叠长度a1小于重叠长度b1，且重叠长度a2小于重叠长度b2，而在进行入口节流式控制的情况下，只要将该大小关系相反地设定即可。即，只要设定为，在滑柱28的中立位置，重叠长度a1大于重叠长度b1，且重叠长度a2大于重叠长度b2，就可以进行入口节流式控制。
并且，在本实施方式中，将流体供给源与第一端口20a及第五端口20e连接并将流体排出口与第三端口20c连接，但只要变更为将流体供给源与第三端口20c连接并将流体排出口与第一端口20a及第五端口20e连接，就可以进行入口节流式控制。
图9是表示在进行入口节流式控制的情况下滑柱28的位置与包括第二端口20b的流路的有效面积的关系、以及滑柱28的位置与包括第四端口20d的流路的有效面积的关系的图。前者用实线表示，后者用点划线表示。
从图9可以理解，当滑柱28从中立位置向X1方向位移规定以上时，经第四端口20d向另一方的压力室36b供给流体的流路的有效面积小于一方的压力室36a的流体经第二端口20b排出的流路的有效面积。并且，当滑柱28从中立位置向X2方向位移规定以上时，经第二端口20b向一方的压力室36a供给流体的流路的有效面积小于另一方的压力室36b的流体经第四端口20d排出的流路的有效面积。
滑柱28的位置通过阀控制器68进行控制。除了从未图示的上级的控制器(PLC等)向阀控制器68输入与滑柱28的目标位置相关的指令信号，还从磁传感器53向阀控制器68输入与滑柱28的当前位置相关的检测信号。阀控制器68根据这些信号对励磁线圈50输出所需的电力供给信号，以使滑柱28向目标位置位移。
滑柱28的目标位置除了能够(无阶段地)设定为任意的位置之外，也能设定为除中立位置以外的所限定的多个位置。作为所限定的多个位置的例子，可考虑X1方向及X2方向的规定的两个位置、X1方向的规定的两个位置和X2方向的规定的两个位置的合计四个位置等。在设定X1方向的多个位置和X2方向的多个位置的情况下，能够对流体压力缸36的往运动和复运动分别阶段性地调整工作速度。可在阀控制器68预先设定这些多个目标位置。目标位置的设定数越少，越能够使来自上级的控制器的指令信号为简单的二进制信号(ON/OFF信号)的组合。
根据本实施方式涉及的伺服阀10，在滑柱28的中立位置处的脊部与相互邻接的两个开口部间的套筒22的内壁面的重叠长度的设定上下了功夫，因而能由伺服阀10单独地进行出口节流式控制或入口节流式控制。
(第二实施方式)
接着，参照图10对本发明的第二实施方式涉及的伺服阀进行说明。在第二实施方式中，滑柱的形状与第一实施方式不同。另外，适当使用第一实施方式涉及的伺服阀10的结构要素及其参照符号，对除了套筒和滑柱之外的结构要素进行说明。
在圆柱状的滑柱74沿X方向排列设置有与套筒70的内侧紧贴的第一脊部76a～第三脊部76c。在第一脊部76a与第二脊部76b之间形成有环绕外周面的第一槽部78a，在第二脊部76b与第三脊部76c之间形成有环绕外周面的第二槽部78b。
套筒70的第一开口部72a～第五开口部72e分别与阀体16的第一端口20a～第五端口20e连通。第一开口部72a～第五开口部72e从径向观察时的形状都是相同的矩形状，其宽度沿X方向恒定。
如图10所示，当未向促动器部14通电而滑柱74处于中立位置时，套筒70的第一开口部72a由滑柱74的第一脊部76a封闭。同样，套筒70的第三开口部72c由滑柱74的第二脊部76b封闭，套筒70的第五开口部72e由滑柱74的第三脊部76c封闭。由此，与流体压力缸36的一方的压力室36a连接的第二开口部72b和与流体供给源连接的第一开口部72a被隔断，而且，也和与流体排出口连接的第三开口部72c被隔断。并且，与流体压力缸36的另一方的压力室36b连接的第四开口部72d和与流体供给源连接的第五开口部72e被隔断，而且，也和与流体排出口连接的第三开口部72c被隔断。
在上述滑柱74的中立位置，第二脊部76b与第三开口部72c和第四开口部72d之间的套筒70的内壁面接触的重叠长度d1小于第一脊部76a与第一开口部72a和第二开口部72b之间的套筒70的内壁面接触的重叠长度c1。并且，在滑柱74的中立位置，第二脊部76b与第二开口部72b和第三开口部72c之间的套筒70的内壁面接触的重叠长度d2小于第三脊部76c与第四开口部72d和第五开口部72e之间的套筒70的内壁面接触的重叠长度c2。在本实施方式中，c2的大小与c1相同，d2的大小与d1相同。
当滑柱74从中立位置向X1方向位移时，首先，当滑柱74的位移量为d1时，滑柱74的第二脊部76b对套筒70的第三开口部72c的封闭状态被解除，套筒70的第三开口部72c开始与滑柱74的第二槽部78b重叠。接着，当滑柱74的位移量为c1时，滑柱74的第一脊部76a对套筒70的第一开口部72a的封闭状态被解除，套筒70的第一开口部72a开始与滑柱74的第一槽部78a重叠。
通过套筒70的第三开口部72c与滑柱74的第二槽部78b重叠，与流体压力缸36的另一方的压力室36b连接的第四端口20d和与流体排出口连接的第三端口20c相连。并且，通过套筒70的第一开口部72a与滑柱74的第一槽部78a重叠，与流体压力缸36的一方的压力室36a连接的第二端口20b和与流体供给源连接的第一端口20a相连。
在该情况下，由于第一开口部72a与第一槽部78a重叠的X方向的长度小于第三开口部72c与第二槽部78b重叠的X方向的长度(图示省略)，因此从流体供给源向一方的压力室36a流动的流路的有效面积小于从另一方的压力室36b向流体排出口流动的流路的有效面积。因此，当向一方的压力室36a供给流体并从另一方的压力室36b排出流体时，进行对供给的流体的流量进行节流的入口节流式控制。
并且，当滑柱74从中立位置向X2方向位移时，首先，当滑柱74的位移量为d2时，滑柱74的第二脊部76b对套筒70的第三开口部72c的封闭状态被解除，套筒70的第三开口部72c开始与滑柱74的第一槽部78a重叠。接着，当滑柱74的位移量为c2时，滑柱74的第三脊部76c对套筒70的第五开口部72e的封闭状态被解除，套筒70的第五开口部72e开始与滑柱74的第二槽部78b重叠。
通过套筒70的第三开口部72c与滑柱74的第一槽部78a重叠，与流体压力缸36的一方的压力室36a连接的第二端口20b和与流体排出口连接的第三端口20c相连。并且，通过套筒70的第五开口部72e与滑柱74的第二槽部78b重叠，与流体压力缸36的另一方的压力室36b连接的第四端口20d和与流体供给源连接的第五端口20e相连。
在该情况下，由于第五开口部72e与第二槽部78b重叠的X方向的长度小于第三开口部72c与第一槽部78a重叠的X方向的长度(图示省略)，因此从流体供给源向另一方的压力室36b流动的流路的有效面积小于从一方的压力室36a向流体排出口流动的流路的有效面积。因此，当向另一方的压力室36b供给流体并从一方的压力室36a排出流体时，进行对供给的流体的流量进行节流的入口节流式控制。
在本实施方式中，设定为，在滑柱74的中立位置，重叠长度d1小于重叠长度c1，且重叠长度d2小于重叠长度c2，而在进行出口节流式控制的情况下，只要将该大小关系相反地设定即可。并且，在本实施方式中，将流体供给源与第一端口20a及第五端口20e连接并将流体排出口与第三端口20c连接，但只要变更为将流体供给源与第三端口20c连接并将流体排出口与第一端口20a及第五端口20e连接，就能够进行出口节流式控制。
根据本实施方式涉及的伺服阀，由于在滑柱74的中立位置处的脊部与相互邻接的两个开口部间的套筒70的内壁面的重叠长度的设定上下了功夫，因此能由伺服阀单独地进行出口节流式控制或入口节流式控制。
(第三实施方式)
接着，参照图11～图13对本发明的第三实施方式涉及的伺服阀进行说明。在第三实施方式，除了在中立位置处重叠长度的关系与第一实施方式不同之外，套筒的开口部的形状与第一实施方式也不同。另外，适当使用第一实施方式涉及的伺服阀10的结构要素及其参照符号对除了套筒和滑柱之外的结构要素进行说明。
如图11所示，当滑柱84处于中立位置时，套筒80的第二开口部82b由滑柱84的第二脊部86b封闭，套筒80的第四开口部82d由滑柱84的第三脊部86c封闭。
在滑柱84的中立位置，第二脊部86b与第一开口部82a和第二开口部82b之间的套筒80的内壁面接触的重叠长度等于第三脊部86c与第三开口部82c和第四开口部82d之间的套筒80的内壁面接触的重叠长度。并且，在滑柱84的中立位置，第三脊部86c与第四开口部82d和第五开口部82e之间的套筒80的内壁面接触的重叠长度等于第二脊部86b与第二开口部82b和第三开口部82c之间的套筒80的内壁面接触的重叠长度。
第二开口部82b从径向观察时的形状是底边位于X1方向端部且与其相对的顶点位于X2方向端部的三角形状，第四开口部82d从径向观察时的形状是底边位于X2方向端部且与其相对的顶点位于X1方向端部的三角形状。第四开口部82d的形状是将第二开口部82b的形状在X方向翻转了的形状。
另一方面，第一开口部82a、第三开口部82c及第五开口部82e从径向观察时的形状都是相同的矩形状，其宽度沿X方向恒定，与作为第二开口部82b及第四开口部82d的最大宽度的上述三角形的底边的长度大致相同。在本实施方式中，第二开口部82b及第四开口部82d为三角形状，但是第二开口部82b及第四开口部82d的形状只要是将在X1方向和X2方向非对称的形状在X方向相互翻转了的形状即可，优选为，在X1方向上宽度渐增的形状与在X2方向上宽度渐增的形状的组合。
第一开口部82a与流体供给源连接、第二开口部82b与流体压力缸36的一方的压力室36a连接、第三开口部82c与流体排出口连接、第四开口部82d与流体压力缸36的另一方的压力室36b连接、第五开口部82e与流体供给源连接，以下，对第三实施方式涉及的伺服阀的作用进行说明。
如图12所示，当滑柱84向X1方向位移规定以上时，套筒80的第二开口部82b与滑柱84的第二槽部88b重叠的X方向长度e1等于套筒80的第四开口部82d与滑柱84的第三槽部88c重叠的X方向长度e2。但是，第二开口部82b在其三角形的顶点侧与第二槽部88b重叠的面积S1小于第四开口部82d在其三角形的底边侧与第三槽部88c重叠的面积S2。因此，从一方的压力室36a向流体排出口流动的流路的有效面积小于从流体供给源向另一方的压力室36b流动的流路的有效面积，进行出口节流式控制。
如图13所示，当滑柱84向X2方向位移规定以上时，套筒80的第四开口部82d与滑柱84的第二槽部88b重叠的X方向长度e3等于套筒80的第二开口部82b与滑柱84的第一槽部88a重叠的X方向长度e4。但是，第四开口部82d在其三角形的顶点侧与第二槽部88b重叠的面积S3小于第二开口部82b在其三角形的底边侧与第一槽部88a重叠的面积S4。因此，从另一方的压力室36b向流体排出口流动的流路的有效面积小于从流体供给源向一方的压力室36a流动的流路的有效面积，进行出口节流式控制。另外，在图12及图13中，在第二开口部82b及第四开口部82d的规定的区域带有斜线，这表示这些区域处于被滑柱84堵塞的状态。
在此，滑柱84的X1方向的最大位移量被设定在不会成为第二开口部82b的整体与第二槽部88b重叠并且第四开口部82d的整体与第三槽部88c重叠的情况的范围。这是由于，在这样重叠的情况下，从一方的压力室36a向流体排出口流动的流路的有效面积的大小会与从流体供给源向另一方的压力室36b流动的流路的有效面积相同。同样，滑柱84的X2方向的最大位移量被设定在不会成为第二开口部82b的整体与第一槽部88a重叠并且第四开口部82d的整体与第二槽部88b重叠的情况的范围。
在本实施方式中，使第二开口部82b为底边位于X1方向端部的三角形状，使第四开口部82d为底边位于X2方向端部的三角形状，但只要使第二开口部82b为底边位于X2方向端部的三角形状，使第四开口部82d为底边位于X1方向端部的三角形状，就可以进行入口节流式控制。
并且，在本实施方式中，将流体供给源与第一端口20a及第五端口20e连接并将流体排出口与第三端口20c连接，但只要变更为将流体供给源与第三端口20c连接并将流体排出口与第一端口20a及第五端口20e连接，就可以进行入口节流式控制。
根据本实施方式涉及的伺服阀，由于在套筒80的开口部的形状上下了功夫，因此可以由伺服阀单独地进行出口节流式控制或入口节流式控制。
(第四实施方式)
接着，参照图14～图16对本发明的第四实施方式涉及的伺服阀进行说明。在第四实施方式中，除了在中立位置处重叠长度的关系与第二实施方式不同之外，套筒的开口部的形状与第二实施方式也不同。另外，适当使用第一实施方式涉及的伺服阀10的结构要素及其参照符号对除了套筒和滑柱之外的结构要素进行说明。
如图14所示，当滑柱94处于中立位置时，套筒90的第一开口部92a、第三开口部92c及第五开口部92e分别由滑柱94的第一脊部96a、第二脊部96b及第三脊部96c封闭。
在滑柱94的中立位置，第二脊部96b与第三开口部92c和第四开口部92d之间的套筒90的内壁面接触的重叠长度等于第一脊部96a与第一开口部92a和第二开口部92b之间的套筒90的内壁面接触的重叠长度。并且，在滑柱94的中立位置，第二脊部96b与第二开口部92b和第三开口部92c之间的套筒90的内壁面接触的重叠长度等于第三脊部96c与第四开口部92d和第五开口部92e之间的套筒90的内壁面接触的重叠长度。
第一开口部92a从径向观察时的形状是底边位于X1方向端部且与其相对的顶点位于X2方向端部三角形状，第五开口部92e从径向观察时的形状是底边位于X2方向端部且与其相对的顶点位于X1方向端部的三角形状。第五开口部92e的形状是将第一开口部92a的形状在X方向翻转了的形状。
另一方面，第二开口部92b、第三开口部92c及第四开口部92d从径向观察时的形状都是相同的矩形状，其宽度沿X方向恒定，与作为第一开口部92a及第五开口部92e的最大宽度的上述三角形的底边的长度大致相同。在本实施方式中，使第一开口部92a及第五开口部92e为三角形状，但是第一开口部92a及第五开口部92e的形状只要是将在X1方向和X2方向非对称的形状在X方向相互翻转了的形状，或在X1方向和X2方向对称的相同的形状即可。但是，第一开口部92a及第五开口部92e的宽度必须收敛在第三开口部92c的宽度范围。
第一开口部92a与流体排出口连接、第二开口部92b与流体压力缸36的一方的压力室36a连接、第三开口部92c与流体供给源连接、第四开口部92d与流体压力缸36的另一方的压力室36b连接、第五开口部92e与流体排出口连接，以下，对第四实施方式涉及的伺服阀的作用进行说明。
如图15所示，当滑柱94向X1方向位移规定以上时，套筒90的第一开口部92a与滑柱94的第一槽部98a重叠的X方向长度e5等于套筒90的第三开口部92c与滑柱94的第二槽部98b重叠的X方向长度e6。但是，第一开口部92a在其三角形的顶点侧与第一槽部98a重叠的面积S5小于恒定宽度的第三开口部92c与第二槽部98b重叠的面积S6。因此，从一方的压力室36a向流体排出口流动的流路的有效面积小于从流体供给源向另一方的压力室36b流动的流路的有效面积，进行出口节流式控制。
如图16所示，当滑柱94向X2方向位移规定以上时，套筒90的第五开口部92e与滑柱94的第二槽部98b重叠的X方向长度e7等于套筒90的第三开口部92c与滑柱94的第一槽部98a重叠的X方向长度e8。但是，第五开口部92e在其三角形的顶点侧与第二槽部98b重叠的面积S7小于恒定宽度的第三开口部92c与第一槽部98a重叠的面积S8。因此，从另一方的压力室36b向流体排出口流动的流路的有效面积小于从流体供给源向一方的压力室36a流动的流路的有效面积，进行出口节流式控制。另外，在图15及图16中，在第一开口部92a、第三开口部92c及第五开口部92e的规定的区域带有斜线，这表示这些区域处于被滑柱94堵塞的状态。
在本实施方式中，使第一开口部92a为底边位于X1方向端部的三角形状，使第五开口部92e为底边位于X2方向端部的三角形状，但只要使第一开口部92a为底边位于X2方向端部的三角形状，使第五开口部92e为底边位于X1方向端部的三角形状，就可以进行入口节流式控制。
并且，在本实施方式中，将流体供给源与第三端口20c连接并将流体排出口与第一端口20a及第五端口20e连接，但只要变更为将流体供给源与第一端口20a及第五端口20e连接并将流体排出口与第三端口20c连接，就可以进行入口节流式控制。
根据本实施方式涉及的伺服阀，由于在套筒90的开口部的形状上下了功夫，因而可以由伺服阀单独地进行出口节流式控制或入口节流式控制。
(第五实施方式)
接着，参照图17～图19对本发明的第五实施方式涉及的伺服阀进行说明。在第五实施方式中，除了中立位置处的重叠长度的关系与第二实施方式不同之外，套筒的开口部的形状与第二实施方式也不同。另外，适当使用第一实施方式涉及的伺服阀10的结构要素及其参照符号对除了套筒和滑柱之外的结构要素进行说明。
如图17所示，当滑柱104处于中立位置时，套筒100的第一开口部102a、第三开口部102c及第五开口部102e分别由滑柱104的第一脊部106a、第二脊部106b及第三脊部106c封闭。
在滑柱104的中立位置，第二脊部106b与第三开口部102c和第四开口部102d之间的套筒100的内壁面接触的重叠长度等于第一脊部106a与第一开口部102a和第二开口部102b之间的套筒100的内壁面接触的重叠长度。并且，在滑柱104的中立位置，第二脊部106b与第二开口部102b和第三开口部102c之间的套筒100的内壁面接触的重叠长度等于第三脊部106c与第四开口部102d和第五开口部102e之间的套筒100的内壁面接触的重叠长度。
第三开口部102c从径向观察时的形状是在X1方向和X2方向对称的菱形，换言之，是对角线的一方沿X方向配置的菱形。另一方面，第一开口部102a、第二开口部102b、第四开口部102d及第五开口部102e从径向观察时的形状都是相同的矩形状，其宽度沿X方向恒定，与作为第三开口部102c的最大宽度的上述菱形的对角线的另一方的长度大致相同。在本实施方式中，使第三开口部102c的形状为菱形，但只要是在X1方向和X2方向对称的形状，且为其宽度收敛在矩形状的第一开口部102a及第五开口部102e的宽度范围即可，哪种形状都可以。
第一开口部102a与流体供给源连接、第二开口部102b与流体压力缸36的一方的压力室36a连接、第三开口部102c与流体排出口连接、第四开口部102d与流体压力缸36的另一方的压力室36b连接、第五开口部102e与流体供给源连接，以下，对第五实施方式涉及的伺服阀的作用进行说明。
如图18所示，当滑柱104向X1方向位移规定以上时，套筒100的第三开口部102c与滑柱104的第二槽部108b重叠的X方向长度e9等于套筒100的第一开口部102a与滑柱104的第一槽部108a重叠的X方向长度e10。但是，第三开口部102c在其菱形的X2方向的顶点侧与第二槽部108b重叠的面积S9小于恒定宽度的第一开口部102a与第一槽部108a重叠的面积S10。因此，从另一方的压力室36b向流体排出口流动的流路的有效面积小于从流体供给源向一方的压力室36a流动的流路的有效面积，进行出口节流式控制。
如图19所示，当滑柱104向X2方向位移规定以上时，套筒100的第三开口部102c与滑柱104的第一槽部108a重叠的X方向长度e11等于套筒100的第五开口部102e与滑柱104的第二槽部108b重叠的X方向长度e12。但是，第三开口部102c在其菱形的X1方向的顶点侧与第一槽部108a重叠的面积S11小于恒定宽度的第五开口部102e与第二槽部108b重叠的面积S12。因此，从一方的压力室36a向流体排出口流动的流路的有效面积小于从流体供给源向另一方的压力室36b流动的流路的有效面积，进行出口节流式控制。另外，在图18及图19中，在第一开口部102a、第三开口部102c及第五开口部102e的规定的区域带有斜线，这表示这些区域处于被滑柱104堵塞的状态。
在本实施方式中，将流体供给源与第一端口20a及第五端口20e连接并将流体排出口与第三端口20c连接，但只要变更为将流体供给源与第三端口20c连接并将流体排出口与第一端口20a及第五端口20e连接，就可以进行入口节流式控制。
根据本实施方式涉及的伺服阀，由于在套筒100的开口部的形状上下了功夫，因而可以由伺服阀单独地进行出口节流式控制或入口节流式控制。
本发明涉及的伺服阀不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内当然可以采取各种各样的结构。

Claims (12)

1.一种伺服阀(10)，控制对流体压力缸(36)的一方的压力室(36a)及另一方的压力室(36b)进行供排的流体的流量，该伺服阀的特征在于：
具备套筒(22、70、80、90、100)及滑柱(28、74、84、94、104)，该套筒具有多个开口部(24a-24e、72a-72e、82a-82e、92a-92e、102a-102e)，该滑柱配置在所述套筒的内侧，在所述滑柱设有多个脊部(30a-30d、76a-76c、86a-86d、96a-96c、106a-106c)和多个槽部(32a-32c、78a-78b、88a-88c、98a-98b、108a-108b)，所述多个开口部中的一个和所述多个槽部中的一个相互重叠的部位处的第一流路面积与所述多个开口部中的另一个和所述多个槽部中的另一个相互重叠的部位处的第二流路面积的大小不同，所述多个开口部中的所述一个和所述多个槽部中的所述一个通过所述滑柱的位移而构成将所述一方的压力室或所述另一方的压力室与流体供给源连接的流路，且所述多个开口部中的一个和所述多个槽部中的一个相互重叠的所述部位为该流路中的最狭窄部位，所述多个开口部中的所述另一个和所述多个槽部中的所述另一个通过所述滑柱的该位移而构成将所述另一方的压力室或所述一方的压力室与流体排出口连接的流路，且所述多个开口部中的另一个和所述多个槽部中的另一个相互重叠的所述部位为该流路中的最狭窄部位。
2.如权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，
所述第二流路面积小于所述第一流路面积。
3.如权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，
所述第一流路面积小于所述第二流路面积。
4.如权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，
所述第一流路面积与所述第二流路面积之差基于在所述滑柱(28、74)的中立位置所述脊部(30b-30c、76a-76c)与相互邻接的两个所述开口部(24a-24e、72a-72e)间的所述套筒(22、70)的内壁面接触的多个重叠长度中的规定的两个重叠长度之差。
5.如权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，
所述第一流路面积与所述第二流路面积之差基于所述多个开口部(82a-82e)中的规定的开口部(82b、82d)的形状是在所述滑柱(84)移动的方向的两侧非对称的形状。
6.如权利要求5所述的伺服阀，其特征在于，
所述规定的开口部的形状为三角形状。
7.如权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，
所述第一流路面积与所述第二流路面积之差基于所述多个开口部(92a-92e、102a-102e)中的规定的开口部(92a、92e、102c)是收敛于其他的规定的开口部(92c、102a、102e)的宽度的范围的形状。
8.如权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，
在所述套筒设有第一开口部、第二开口部、第三开口部、第四开口部及第五开口部，所述第一开口部及所述第五开口部与所述流体供给源连接，所述第二开口部与所述流体压力缸的所述一方的压力室连接，所述第三开口部与所述流体排出口连接，所述第四开口部与所述流体压力缸的所述另一方的压力室连接。
9.如权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，
在所述套筒设有第一开口部、第二开口部、第三开口部、第四开口部及第五开口部，所述第一开口部及所述第五开口部与所述流体排出口连接，所述第二开口部与所述流体压力缸的所述一方的压力室连接，所述第三开口部与所述流体供给源连接，所述第四开口部与所述流体压力缸的所述另一方的压力室连接。
10.如权利要求8或9所述的伺服阀，其特征在于，
在所述滑柱设有第一脊部、第二脊部、第三脊部及第四脊部，在所述滑柱的中立位置，所述套筒的所述第二开口部由所述滑柱的所述第二脊部封闭，所述套筒的所述第四开口部由所述滑柱的所述第三脊部封闭。
11.如权利要求8或9所述的伺服阀，其特征在于，
在所述滑柱设有第一脊部、第二脊部、第三脊部及第三脊部，在所述滑柱的中立位置，所述套筒的所述第一开口部由所述滑柱的所述第一脊部封闭，所述套筒的所述第三开口部由所述滑柱的所述第二脊部封闭，所述套筒的所述第五开口部由所述滑柱的所述第三脊部封闭。
12.如权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，
所述滑柱的目标位置设定为被限定的多个位置。
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