JP2000213502A - 電気油圧サ―ボモ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプール弁を採用しながらも軸長を短縮した
コンパクトな信頼性の高い電気油圧サーボモータを提供
する。 【解決手段】 出力軸３４に連結された第１はすば歯車
４４と、第１はすば歯車４４に係合された第２はすば歯
車４５と、第２はすば歯車４５に回転可能に連結され、
第２はすば歯車４５によってその軸方向に移動すること
ができ、作動油の排油路３１ａおよび給油路３１ｂと弁
板４０の円弧孔４０ａとの連通状態を制御するスプール
弁５４と、第２はすば歯車４５にねじ結合された回転軸
５１を有する電動機５０とを有してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル、ク
レーン、アスファルトフィニッシャおよび工作機械など
（以下、単に外部装置という）に用いられる電気油圧サ
ーボモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気油圧サーボモータに
おいては、図３、４に示すように、出力軸２が軸受３，
４によりケーシング１に回転自在に支持される。ケーシ
ング１の内壁には弁板９が固着され、出力軸２の周部に
はシリンダブロック７が固定される。このシリンダブロ
ック７には、複数の圧力室７ａが形成され、これらの圧
力室７ａにはピストン８がそれぞれ収納されており、ピ
ストン８は圧力室７ａに導入される作動油の油圧により
その軸方向に往復動される。

【０００３】出力軸２の先端側のケーシング１の内壁に
は、弁板９に対向して所定角度に傾斜した斜板６が固着
され、ピストン８の先端部が斜板６を押圧摺動するとと
もに、シリンダブロック７が弁板９に摺動し、出力軸２
およびシリンダブロック７が共に回転するようになって
いる。

【０００４】ケーシング１には、軸方向に移動するスプ
ール弁１１が設けられ、このスプール弁１１の先端部お
よび後端部にはそれぞれねじ部材１２および歯車１３が
固着されている。また、ケーシング１には、パルスモー
タ１４が装着され、このパルスモータ１４のモータ軸１
５はケーシング１に回転自在に支持されている。モータ
軸１５の回転力は、歯車１６、歯車１３を介しスプール
弁１１に伝達され、出力軸２の回転力は、ねじ部材１
０、ねじ部材１２を介しスプール弁１１に伝達されるよ
うになっている。スプール弁１１は、その回転により排
油路１ａ、給油路１ｂおよび連通路１ｃ，１ｄを連通す
るようになっている。この電気油圧サーボモータでは、
出力軸２、スプール弁１１およびパルスモータ１４が同
一軸線上に配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電気
油圧サーボモータでは、出力軸２、スプール弁１１およ
びパルスモータ１４が同一軸線上に配置されているた
め、全長が長くなり、他の機械などへの納まりが悪いと
いう問題点がある。また、ねじ部材１０とねじ部材１２
との回転比が１：１であるため、出力軸２を高速化する
ためには、パルスモータ１４の容量を大きくし、高速駆
動しなければならないという問題点がある。また、スプ
ール弁１１は、ねじ部材１２とともに回転するため、ス
プール弁１１とケーシング１の摺接面が摩擦抵抗を受け
て摩耗するという問題点がある。

【０００６】本発明は、前記のような問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、コンパ
クトな構造を有するとともに、パルスモータの容量を小
さくでき、スプール弁とケーシングが摩耗しない電気油
圧サーボモータを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、入力信号に応じて回転軸を回転させる電動
機と、該電動機の回転軸の回転に応動して作動油の給排
状態を制御するスプール弁と、該スプール弁からの作動
油の油圧により出力軸を回転させる油圧駆動手段と、を
備え、前記作動油の給排状態に応じて出力軸を回転させ
る電気油圧サーボモータにおいて、前記出力軸に回転方
向一体に連結された第１歯付軸と、前記電動機の回転軸
にねじ結合されるとともに前記第1歯付軸に噛合し前記
第1歯付軸により回転駆動される第２歯付軸と、を設
け、前記回転軸および出力軸の回転数の変化に応じて第
２歯付軸と共に前記スプール弁を軸方向に移動させ、油
圧駆動手段に対する作動油の供給・排出量を制御するこ
とを特徴とする。

【０００８】油圧により出力軸を回転させる油圧駆動手
段は、例えば、作動油圧により個別に往復動する複数の
ピストンと、出力軸の周部に固定され、複数のピストン
を収納したシリンダブロックと、複数のピストンの先端
部が押圧摺動する斜板と、作動油の供給孔および排出孔
を有し複数のピストンに作動油を供給・排出する弁板
と、を備えたものである。

【０００９】前記第１歯付軸と第２歯付軸は、交差した
軸間の回転を伝動するための伝動部材であり、外周部に
歯を設けたはすば歯車等の歯車、あるいはウォーム及び
ウォームホイール等で構成することができる。

【００１０】また、前記第１歯付軸と第２歯付軸は同軸
でない平行配置をしてもよいが、互いに交差する配置、
より好ましくは直交配置とする。これによって、モータ
の軸長を大幅に短縮することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施形態に係る電気油
圧サーボモータの断面図、図２は、図１のＢ−Ｂ断面図
である。

【００１３】図１、２に示す電気油圧サーボモータは、
カップ状の第１ケーシング３０と、この第１ケーシング
３０にボルト３２により締結固定された第２ケーシング
３１と、を有している。第２ケーシング３１には、排油
路３１ａ、給油路３１ｂおよび連通路３１ｃ，３１ｄが
形成されている。出力軸３４は、軸受４１，４８により
第１ケーシング３０と第２ケーシング３１に回転自在に
支持され、スプリング４２により出力軸３４の一端側に
付勢されている。

【００１４】第１ケーシング３０の外側に突出した出力
軸３４の一端部は、外部装置の駆動部（図示していな
い）に連結され、これらの駆動部に回転力が伝達される
ようになっている。なお、図中、３３は第１ケーシング
３０をボルト（図示していない）により外部装置の他の
部材に締結固定する際、ボルトがねじ込められるボルト
孔である。

【００１５】出力軸３４の他端側の第２ケーシング３１
の側壁には弁板４０が固着され、出力軸３４は弁板４０
の中央部に挿通されている。弁板４０は、連通路３１
ｃ，３１ｄにそれぞれ連通する円弧孔４０aが同心状に
形成され、この円弧孔４０aを通して後述するシリンダ
ブロック３６内の圧力室３７ａに対して作動油の供給お
よび排出が行なわれる。

【００１６】シリンダブロック３６は出力軸３４の周部
に固定され、このシリンダブロック３６は、その円周方
向に等間隔離れて出力軸３４の軸線と平行な軸線を有す
る複数の圧力室３７aと、を有し、圧力室３７a内に導入
される作動油の油圧により圧力室３７a内に摺動自在に
収納された複数のピストン３７が出力軸３４の軸線方向
に往復動する。

【００１７】ピストン３７の先端部３８は例えばほぼ球
形状に形成され、出力軸３４の一端部よりの第１ケーシ
ング３０の内壁には、中央部に挿通した出力軸３４に対
し所定角度で傾斜した斜面３５ａを形成する斜板３５が
装着されている。

【００１８】ピストン３７の先端部３８はシュー部材３
９に転動可能に係合され、ピストン３７の先端部３８
は、シュー部材３９を介して斜板３５を押圧するととも
に、先端部３８がシュー部材３９に転動しながら、シュ
ー部材３９が斜板３５の斜面３５ａ上で摺動する。そし
て、シュー部材３９が斜板３５に対し摺動するとき、シ
リンダブロック３６は弁板４０と摺動しながら出力軸３
４と共に回転するようになっている。これらシリンダブ
ロック３６、ピストン３７、シュー部材３９及び弁板４
０は、油圧によって出力軸３４を回転させる油圧駆動手
段を構成している。

【００１９】４４は、第１歯付軸としての第１はすば歯
車であり、その一端部で出力軸３４の後端部に連結部材
４３を介して固定され、他端部で第２ケーシング３１に
装着されたキャップカバー４６に回転可能に支持されて
第２ケーシング３１内に設けられている。

【００２０】この第１はすば歯車４４は、第２歯付軸と
しての第２はすば歯車４５の回転軸線に対し直交するよ
うに、第２はすば歯車４５に係合しており、第２はすば
歯車４５の両端部には軸受５５を介して１対のスプール
弁５４がそれぞれ回転可能に連結されている。１対のス
プール弁５４は、1対のスプリング５３により互いに軸
方向に接近するように付勢されている。ここで、図2中
の左右のスプリング５３のばね荷重に差を持たせれば、
駆動軸５２による第２はすば歯車４５のねじ駆動部のバ
ックラッシュを取除くことができる。

【００２１】スプール弁５４の外周部には、その周方向
に環状溝５４ａがそれぞれ形成され、スプール弁５４の
軸方向の移動により、環状溝５４ａは、第２ケーシング
３１の排油路３１ａ、給油路３１ｂおよび連通路３１
ｃ，３１ｄに連通し、環状溝５４ａの開度が制御される
ようになっている。すなわち、図２において、第２はす
ば歯車４５が右方向に移動したとき、給油路３１aが連
通路３１ｄに連通し、また、連通路３１ｃが給油路３１
ｂが連通して、作動油が弁板４０の円弧孔４０aに給・
排出される。また、逆に第２はすば歯車４５が左方向に
移動したとき、給油路３１ｂが連通路３１ｄに連通し、
また、連通路３１ｃが排油路３１aに連通して、作動油
が弁板４０の円弧孔４０aに給・排される。図中、４９
は、キャップカバーであり、第２ケーシング３１の開口
部を塞いでいる。

【００２２】第２ケーシング３１の外側壁には、電動
機、たとえばパルスモータ５０が装着され、このパルス
モータ５０のモータ軸５１には、駆動軸５２が連結され
ている。駆動軸５２は、第２はすば歯車４５内に挿入さ
れるとともに、第２はすば歯車４５にねじ結合されてお
り、第２はすば歯車４５は、パルスモータ５０のモータ
軸５１の回転によって軸方向のどちらか一方に移動でき
るようになっている。

【００２３】次に、本発明の作用について以下に説明す
る。

【００２４】前述した電気油圧サーボモータでは、駆動
軸５２の回転により第２はすば歯車４５が軸方向のどち
らか一方に移動し、パルスモータ５０の回転数に追従さ
せて出力軸３４の回転数を制御するものであり、作動油
が圧力室３７ａに供給され、ピストン３７の先端部３８
が斜板３５を押圧するときの反力により、出力軸３４が
シリンダブロック３６とともに回転し、外部装置を駆動
する。このとき、圧力室３７aに対する作動油の供給・
排出の切換えは、回転するシリンダブロック３６とを弁
板４０の円弧孔４０aにより行なわれる。

【００２５】ここで、たとえば、外部装置に何らかの理
由により負荷が掛かり出力軸３４の回転数が低下した場
合、第１はすば歯車４４の回転数が減少して第１はすば
歯車４４の回転数と駆動軸５２の回転数とに差が生じ
る。このとき、第２はすば歯車４５が駆動軸５２に対し
てねじ運動し、その軸方向に移動する。

【００２６】この第２はすば歯車４５の移動に伴なって
１対のスプール弁５４がその軸方向に移動し、環状溝５
４ａの開度が大きくなる。このため、給油路３１ｂより
導入された作動油が一方のスプール弁５４の環状溝５４
ａおよび連通路３１ｄを介して弁板４０の一方の円弧孔
４０ａより伸張側のピストン３７の圧力室３７ａに多量
に供給され、ピストン３７が斜板３５を強く押圧すると
ともに、縮小側のピストン３７の圧力室３７ａの作動油
が弁板４０の他方の円弧孔４０ａより連通路３１ｃおよ
び他方のスプール弁５４の環状溝５４ａを介して排油路
３１ａより多量に排出されて、出力軸３４の回転数が増
加する。

【００２７】このようにして、スプール弁５４の移動に
より、出力軸３４の回転数は所定の回転数まで増加し、
パルスモータ５０の回転数に追従した出力軸３４の回転
数の制御が高精度に行われる。

【００２８】なお、本実施形態においては、第１歯付軸
と第２歯付軸とをはすば歯車としたが、これに限定され
るものではない。例えば、他の伝動歯車やウォームねじ
及びウォームホイール等を用いて両歯付軸間に所定の速
度比を設定することもでき、そのようにすると、出力軸
の回転数が第１歯付軸および第２歯付軸により減速され
るので、第２歯付軸の回転数は出力軸の回転数より小さ
くでき、電動機を低容量化することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、出力軸の負荷変動によ
り出力軸の回転数が変化すると、第２歯付軸と電動機の
回転軸との回転数の差によりその変化を縮小するよう作
動油の供給量が制御されてスプール弁が移動し、電動機
の回転数に追従した出力軸の回転数制御を高精度に行な
うことができる。また、第１歯付軸と第２歯付軸を互い
に交差させ、特に直交させるようにすれば、従来の装置
のように出力軸とスプール弁およびパルスモータとが同
軸上に配置されず、全長の短いコンパクトな電気油圧サ
ーボモータが得られる。本発明にかかる電気油圧サーボ
モータおいては、他の機械などへの納まりを向上させる
ことができる。また、スプール弁を回転しないようにす
れば、その摩耗摩擦を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる電気油圧サーボモ
ータの断面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図３】従来の電気油圧サーボモータの断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

３０ 第１ケーシング ３１ 第２ケーシング ３１ａ 給油路 ３１ｂ 排油路 ３１ｃ，３１ｄ 連通路 ３２ ボルト ３４ 出力軸 ３５ 斜板 ３６ シリンダブロック（油圧駆動手段） ３７ ピストン（油圧駆動手段） ３７ａ 圧力室 ３８ 先端部 ３９ シュー部材（油圧駆動手段） ４０ 弁板（油圧駆動手段） ４０ａ 円弧孔 ４１，４８ 軸受 ４２，５３ スプリング ４３ 連結部材 ４４ 第１歯付軸 ４５ 第２歯付軸 ４６ キャップカバー ５０ パルスモータ ５１ モータ軸 ５２ 駆動軸 ５４ スプール弁 ５４ａ 環状溝 ５５ 軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H001 AA07 AB04 AC01 AE05 3H084 AA08 AA16 AA45 BB09 BB12 BB26 BB27 BB30 CC32 CC39 CC47 CC48 CC50

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号に応じて回転軸を回転させる電動
   機と、該電動機の回転軸の回転に応動して作動油の給排
   状態を制御するスプール弁と、該スプール弁からの作動
   油の油圧により出力軸を回転させる油圧駆動手段と、を
   備え、前記作動油の給排状態に応じて出力軸を回転させ
   る電気油圧サーボモータにおいて、 前記出力軸に回転方向一体に連結された第１歯付軸と、 前記電動機の回転軸にねじ結合されるとともに前記第1
   歯付軸に噛合し前記第1歯付軸により回転駆動される第
   ２歯付軸と、を設け、 前記回転軸および出力軸の回転数の変化に応じて第２歯
   付軸と共に前記スプール弁を軸方向に移動させ、油圧駆
   動手段に対する作動油の供給・排出量を制御することを
   特徴とする電気油圧サーボモータ。
2. 【請求項２】第１歯付軸と第２歯付軸は、これらの軸線
   が互いに直交するように係合されたことを特徴とする請
   求項１記載の電気油圧サーボモータ。