JP2002213404A - 液圧サーボ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変位センサ部の筒体内の液が排出できると共
に、組立時筒体の奥に残留した空気を外部に排出するこ
とができ、筒体内部の錆び発生を防止できるフィードバ
ック方式の液圧サーボ弁を提供すること。 【解決手段】 スプール４０の変位を変位センサ部６０
で検出し、該検出信号をフィードバックしてスプール４
０の位置を制御するフィードバック方式の液圧サーボ弁
において、変位センサ部６０は、作動液流入室１１Ｌ内
に連通する筒体６２を有し、該筒体６２内にスプール４
０の端部に連結部材６５を介して連結されたコア６４が
収容され、外側にコア６４の変位を検出するコイル６３
を配置した構成であり、連結部材６５にスプール４０の
外径より僅かに小さい大径部６６を形成し、連結部材６
５とコア６４を中空とし、大径部６６に該中空に連通す
る縦穴６８を設けた。これにより、スリーブ２０とスプ
ール４０の間の間隙を通って作動液流入室１１Ｌに流れ
込む高速の作動液の流れにより、大径部６６の外周部の
圧力が低下し、筒体６２奥の作動液は、コア６４及び連
結部材６５の中空を通り、縦穴６８から排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は作動流体に水道水等
の金属に対して腐食性を有する液体を使用する液圧サー
ボ弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来の作動流体に水を用いる液
圧サーボ弁の断面構成を示す図である。液圧サーボ弁
は、弁本体１０と、弁本体１０内に固定されたスリーブ
２０と、スリーブ２０の穴内に摺動可能に嵌挿されたス
プール４０と、スプール４０の移動を制御するノズルフ
ラッパ機構５０と、スプール４０の変位を検出する変位
センサ部６０と、サーボアンプ７０とを具備して構成さ
れている。また、スプール４０の両端部は静圧軸受Ａ、
Ａで支持されている。

【０００３】図示しないポンプから供給ポートＰｓに供
給された圧液は、スリーブポート２１と通路１３Ｌ、１
３Ｒを通って左右の静圧軸受Ａの絞り孔３１を介してポ
ケット２５に供給されてスプール４０をスリーブ２０内
に非接触で軸支した後、スリーブ２０とスプール４０の
間の間隙を通って作動液流入室１１Ｌ、１１Ｒに排出さ
れる。その後も通路１５Ｌ、１５Ｒを通ってノズル５７
Ｌ、５７Ｒとフラッパ５３の間隙から中央室１９、通路
１７Ｌ、１７Ｒ、スリーブポート２３Ｌ、２３Ｒを通っ
て戻りポートＰｔからタンクＴに戻される。

【０００４】ノズルフラッパ機構５０のトルクモータ５
１を駆動して、フラッパ５３を例えば左方向に移動させ
ると、作動液流入室１１Ｌの圧力が上昇し、作動液流入
室１１Ｒの圧力が下降し、その結果スプール４０は右方
向に移動する。これにより、供給ポートＰｓからの圧液
の一部はスリーブポート２１から左側の制御ポートＰｃ
を介して弁機構８０に供給される。このとき弁機構８０
からの液は右側の制御ポートＰｃ、スリーブポート２３
Ｒ、右側の戻りポートＰｔからタンクＴに戻される。こ
こで弁機構８０は、シリンダやモータなどのアクチュエ
ータを想定したものであり、流量、圧力を制御すること
でアクチュエータの速度、発生力を制御することができ
る。このようにスプール４０の位置を調整することで、
両制御ポートＰｃへの作動流体の流れ方向や流量・圧力
を制御する。

【０００５】スプール４０の移動は変位センサ部６０で
検出されサーボアンプ７０のオシレータ／デモジュレー
タ７１を介してフィードバック信号Ｓ１に変換され、該
フィードバック信号Ｓ１と指令信号Ｓ２との差信号がア
ンプ７２で増幅され、偏差信号Ｓ３としてトルクモータ
５１に加えられ、スプール４０が指令位置になるように
フィードバック制御される。

【０００６】図２は図１の変位センサ部６０の拡大図で
ある。変位センサ部６０はセンサカバー６１を具備し、
該センサカバー６１の内部に内部が作動液流入室１１Ｌ
に連通する筒体６２が配置され、該筒体６２の外周にコ
イル６３が配置され、筒体６２内にスプール４０の端部
に連結部材６５を介して接続されたコア６４が配置され
ている。コイル６３は２個の励磁コイル６３ａ、６３ａ
と出力コイル６３ｂとから構成され、励磁コイル６３
ａ、６３ａには互いに逆相になるように交流電流がオシ
レータ／デモジュレータ７１から通電されている。

【０００７】コア６４が２個の励磁コイル６３ａ、６３
ａの中間に位置するときには、出力コイル６３ｂに発生
する出力電圧はゼロとなり、２個の励磁コイル６３ａ、
６３ａのいずれかの側に移動すれば、移動量に応じてそ
れぞれの位相成分の振幅が増大する。この出力信号をオ
シレータ／デモジュレータ７１で検波し、上記フィード
バック信号Ｓ１を得る。

【０００８】図２において、連結部材６５に径が大きく
なっている大径部６５ａが形成されているのは、スプー
ル４０が左側に最大変化したときこの大径部６５ａが変
位センサ部６０の筒体６２の右側面に当接して止まるよ
うにするためである。即ち、コア６４がセンサの検出範
囲を超えないようにするためのストッパーの役割を果た
している。

【０００９】上記構成の変位センサ部６０でスプール４
０の位置を検出し、指令信号との偏差によりスプールを
位置決めする電気フィードバック方式の液圧サーボ弁に
おいて、変位センサ部６０の筒体６２は細く長いため、
筒体６２内をコアが軸方向に移動しても、該筒体６２の
奥に満たされた作動流体が筒体６２内から排出されにく
い。また、組立時に筒体６２の奥に残留した空気も排出
されにくい。作動流体が水である場合、水と空気が筒体
６２内部に混在すると筒体６２の内壁に錆びを発生する
という問題があった。また、作動流体が水でなくとも空
気と混在することにより、筒体６２の内壁に錆びを発生
する液体である場合は同様な問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、変位センサ部の筒体内の液が排出
できると共に、組立時筒体の奥に残留した空気を外部に
排出することができ、筒体内部の錆び発生を防止できる
フィードバック方式の液圧サーボ弁を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、スリーブ、該スリーブ内を摺
動して弁開度を調整するスプール、該スリーブ両端部に
形成され該スリーブとスプールの間の間隙を通った作動
液が流入する作動液流入室、該スプール変位を検出する
変位センサを具備し、該変位センサで検出した検出信号
をフィードバックして前記スプールの位置を制御するフ
ィードバック方式の液圧サーボ弁において、変位センサ
は、内部がスリーブの端部に形成された作動液流入室内
に連通する筒体を有し、該筒体内にスプールの端部に連
結部材を介して連結された被検出体が収容され、該筒体
の外側に被検出体の変位を検出する検出手段を配置した
構成であり、連結部材のスプール側に該スプール外径よ
り僅かに小さい大径部を形成し、連結部材と被検出体を
中空とし、連結部材の大径部に該中空に連通する縦穴を
設けたことを特徴とする。

【００１２】上記のように連結部材のスプール側に該ス
プール外径より僅かに小さい大径部を形成し、連結部材
と被検出体を中空とし、連結部材の大径部に該中空に連
通する縦穴を設けたので、スリーブとスプールの間の間
隙を通って作動液流入室に流れ込む高速の作動液の流れ
により、連結部材の大径部に設けた縦穴の出口部近傍
（大径部の外周部）の圧力が低下するから、該圧力と筒
体内の作動液液圧との間に差圧を生じ、該差圧により筒
体奥の作動液は、被検出体及び連結部材の中空を通り、
大径部の縦穴から作動液流入室に排出され、筒体内に作
動液が滞留することがない。また、組立時に筒体の奥に
残留した空気も同様に排出される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基いて説明する。図３は本発明に係る液圧サーボ弁
の変位センサ部近傍の拡大断面図である。センサ部以外
の構造は従来の液圧サーボ弁と同様である。なお、本実
施形態では液圧サーボ弁の作動液は水である。

【００１４】変位センサ部６０のコア６４と該コア６４
とスプール４０を連結する連結部材６５の中心部には、
それぞれ互いに連通する中空孔６４ａ、６５ｂが設けら
れている。また、連結部材６５のスプール４０側には該
スプール４０の外径より僅かに小さい外径を有する大径
部６６が形成され、該大径部６６には中空孔６５ｂに連
通する縦穴６８が形成されている。該大径部６６の外径
をスプール４０の外径より僅かに小さくしているのは、
大きくするとスプール４０が図示する右側へ変位したと
きに大径部６６がスリーブ２０に当接し、スプール４０
が止まってしまうためであり、逆に該大径部６６の外径
がスプール４０の外径に比べて小さすぎると、以下に説
明する本発明の作用が得られないからである。

【００１５】静圧軸受Ａからスリーブ２０とスプール４
０の間の間隙を通って作動液流入室１１Ｌへ流れ込む作
動液である水の流れを図３中の矢印Ｂで示す。この流れ
は連結部材６５の大径部６６の外周に形成した縦穴６８
の付近を通過して作動液流入室１１Ｌへ流れ込む。この
静圧軸受Ａから水の流れは高速であるため、大径部６６
の縦穴６８が形成された付近、即ち連結部材６５の大径
部６６の外周部での圧力が低くなる。

【００１６】一方、筒体６２内の奥の空間は静圧であり
作動液流入室１１Ｌ内の圧力と同圧となっている。この
ように、静圧軸受Ａからの高速な流れが作動液流入室１
１Ｌに流れ込むことにより、連結部材６５の外周領域と
筒体６２の奥側の領域に圧力差が生じる。そして、大径
部６６の縦穴６８とコア６４の中空孔６４ａと連結部材
６５の中空穴６５ｂが連通しているため、この圧力差に
より筒体６２内の奥側から縦穴側へ矢印Ｃに示すような
流れが生じる。筒体６２には連結部材６５の小径部の外
周側から水が矢印Ｄに示すように流れ込み、筒体６２内
の奥に滞留する水は縦穴６８の外部へと放出され、コア
６４と連結部材６５の外周と中空孔６４ａ、６５ｂの間
に水の流れが生じ、筒体６２内の水を入れ替えることが
できる。

【００１７】また、筒体６２内の流体が入れ替わること
によって、筒体６２内に錆びが発生することを防止する
ことができる。また、組立時に筒体６２の奥部に残留し
た空気だまりを外部に排出することができる。

【００１８】上記のように連結部材６５のスプール４０
側に該スプール４０の外径より僅かに小さい大径部６６
を形成し、コア６４と連結部材６５の中心部に中空孔６
４ａ、６５ｂを形成し、大径部６６に該中空孔６４ａ、
６５ｂに連通する縦穴６８を設けたことにより、液圧サ
ーボ弁の制御時でも非制御時でも静圧軸受Ａから作動液
流入室１１Ｌに流れ込む水の流れがあれば、この水の流
れが高速であるから縦穴６８の出口部の圧力が低下し、
筒体６２内の水を吸込み排出することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、連結部材のスプール側に該スプール外径よ
り僅かに小さい大径部を形成し、連結部材と被検出体を
中空とし、連結部材の大径部に該中空に連通する縦穴を
設けたので、スリーブとスプールの間の間隙を通って作
動液流入室に流れ込む高速の作動液の流れにより、連結
部材の大径部に設けた縦穴の出口部近傍（大径部の外周
部）の圧力が低下するから、筒体内の作動液液圧との間
に差圧を生じ、該差圧により筒体奥の作動液は、被検出
体及び連結部材の中空を通り、大径部の縦穴から作動液
流入室に排出され、筒体内に作動液が滞留することがな
く、錆びの発生を防止できる。また、組立時に筒体の奥
に残留した空気も同様に排出され、錆びの発生を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の液圧サーボ弁の断面構成を示す図であ
る。

【図２】図１の変位センサ部の拡大図である。

【図３】本発明に係る液圧サーボ弁の変位センサ部の拡
大断面図である。

【符号の説明】

１０ 弁本体 １１Ｌ，Ｒ 作動液流入室 １３Ｌ，Ｒ 通路 １５Ｌ，Ｒ 通路 １７Ｌ，Ｒ 通路 １９ 中央室 ２０ スリーブ ２１ スリーブポート ２３Ｌ，Ｒ スリーブポート ２５ ポケット ３１ 絞り孔 ４０ スプール ５０ ノズルフラッパ機構 ５１ トルクモータ ５３ フラッパ ５７Ｌ，Ｒ ノズル ６０ 変位センサ部 ６１ カバー ６２ 筒体 ６３ コイル ６４ コア ６５ 連結部材 ６６ 大径部 ６８ 縦穴 ７０ サーボアンプ ７１ オシレータ／デモジュレータ ７２ アンプ ８０ 弁機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スリーブ、該スリーブ内を摺動して弁開
   度を調整するスプール、該スリーブ両端部に形成され該
   スリーブとスプールの間の間隙を通った作動液が流入す
   る作動液流入室、該スプール変位を検出する変位センサ
   を具備し、該変位センサで検出した検出信号をフィード
   バックして前記スプールの位置を制御するフィードバッ
   ク方式の液圧サーボ弁において、 前記変位センサは、内部が前記スリーブの端部に形成さ
   れた作動液流入室内に連通する筒体を有し、該筒体内に
   前記スプールの端部に連結部材を介して連結された被検
   出体が収容され、該筒体の外側に前記被検出体の変位を
   検出する検出手段を配置した構成であり、 前記連結部材の前記スプール側に該スプール外径より僅
   かに小さい大径部を形成し、連結部材と被検出体を中空
   とし、前記連結部材の大径部に該中空に連通する縦穴を
   設けたことを特徴とする液圧サーボ弁。