JP2009216164A - Rotary control valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は油圧等の液圧や空圧等の流体圧制御に用いるロータリ制御弁に関する。 The present invention relates to a rotary control valve used for controlling fluid pressure such as hydraulic pressure or fluid pressure such as pneumatic pressure.
従来のロータリ制御弁は、例えば特許文献１に示すように、インナーロータを所定角度回転させると、アウターロータの油路口と隔壁ピンがずれ、圧油は圧油ポート、圧油用油路口、切換用環状溝、連結溝、制御用環状溝、連結用油路口、圧油送出ポート用環状溝を経て圧油送出ポートから油圧アクチュエータの駆動に供され、戻りの圧油は、圧油戻りポート、圧油戻りポート用環状溝、連結用油路口、制御用環状溝、連結溝、切換用環状溝、タンク用油路口を経てタンクポートから排出され、アウターロータが油圧アクチュエータの作動量に応じたフィードバックが係るようにしておけば、インナーロータの回転駆動制御によりアクチュエータが高精度に駆動制御できるというものが広く知られている。 In a conventional rotary control valve, for example, as shown in Patent Document 1, when the inner rotor is rotated by a predetermined angle, the oil passage port of the outer rotor and the partition pin are displaced, and the pressure oil is a pressure oil port, a pressure oil oil passage port, a switch It is used to drive the hydraulic actuator from the pressure oil delivery port through the annular groove for connecting, the connecting groove, the annular groove for control, the connecting oil passage port, the annular groove for the pressure oil sending port, and the return pressure oil is the pressure oil return port, It is discharged from the tank port through the pressure oil return port annular groove, connection oil passage port, control annular groove, connection groove, switching annular groove, tank oil passage port, and the outer rotor is fed back according to the operating amount of the hydraulic actuator. Therefore, it is widely known that the actuator can be driven and controlled with high accuracy by the rotational drive control of the inner rotor.
図１は、特許文献１に開示されている油圧制御用のロータリ制御弁の一例の組立断面図、図２はアウターロータとインナーロータを示す分解斜視図、図３は図１中のＳ−Ｓ線に沿うアウターロータとインナーロータの組立断面図である。 FIG. 1 is an assembly cross-sectional view of an example of a hydraulic control rotary control valve disclosed in Patent Document 1, FIG. 2 is an exploded perspective view showing an outer rotor and an inner rotor, and FIG. 3 is SS in FIG. It is assembly sectional drawing of the outer rotor and inner rotor which follow a line.
このロータリ制御弁はケーシング１０内にアウターロータ１１を回転自在にして嵌合し、さらにアウターロータ１１内にインナーロータ１２を回転自在に嵌合して構成したものである。アウターロータ１１とインナーロータ１２は、それぞれ支持軸１３、１４を備えており、ケーシング１０にボルト止めするカバー１５、１５から外側へ突出させてあり、またカバー１５の内側に設けたベアリング１６、１６により支持してある。 This rotary control valve is configured by fitting an outer rotor 11 in a casing 10 so as to be rotatable, and further fitting an inner rotor 12 in the outer rotor 11 so as to be rotatable. The outer rotor 11 and the inner rotor 12 are respectively provided with support shafts 13 and 14, projecting outward from covers 15 and 15 that are bolted to the casing 10, and bearings 16 and 16 provided inside the cover 15. It is supported by.
ケーシング１０は、その内部に中空円筒部１７を有し、圧油ポートＰ、タンクポートＴ、圧油戻りポートＡ及び圧油送出ポートＢを形成してある。圧油ポートＰとタンクポートＴは軸線方向の中央側に位置し、圧油戻りポートＡと圧油送出ポートＢは圧油ポートＰとタンクポートＴをはさむようにして軸方向端部側に位置させてある。 The casing 10 has a hollow cylindrical portion 17 therein, and a pressure oil port P, a tank port T, a pressure oil return port A, and a pressure oil delivery port B are formed. The pressure oil port P and the tank port T are located on the center side in the axial direction, and the pressure oil return port A and the pressure oil delivery port B are located on the axial end side so as to sandwich the pressure oil port P and the tank port T. It is.
アウターロータ１１は、胴部１８と蓋部１９とを組み合わせて有底の中空円筒形状としたものであり、ケーシング１０の中空円筒部１７の内周面に外周面を摺接させて嵌合している。図４で展開図として詳細に示すように、アウターロータ１１の胴部１８にはケーシング１０の各ポートＰ、Ｔ、Ａ、Ｂと対応する位置に四本の環状溝２０〜２３が設けてある。また圧油ポート用環状溝２０とタンクポート用環状溝２１の間で同一円周上に位置させて、それぞれ一対の圧油用油路口２４、２４及びタンク用油路口２５、２５が設けてある。これら油路口２４、２５は内周面へ貫通し、また連結溝２６・・・により圧油用油路口２４を圧油ポート用環状溝２０へ、タンク用油路口２５をタンクポート用環状溝２１へ連通させている。さらに圧油戻りポート用環状溝２２と圧油送出ポート用環状溝２３には内周面へ貫通する複数の連結用油路口２７が形成してある。 The outer rotor 11 has a hollow cylindrical shape with a bottom by combining the body portion 18 and the lid portion 19, and the outer rotor surface 11 is slidably fitted to the inner peripheral surface of the hollow cylindrical portion 17 of the casing 10. ing. As shown in detail as a development view in FIG. 4, four annular grooves 20 to 23 are provided in the body portion 18 of the outer rotor 11 at positions corresponding to the ports P, T, A, and B of the casing 10. . A pair of pressure oil ports 24 and 24 and tank oil ports 25 and 25 are provided on the same circumference between the annular groove 20 for pressure oil ports and the annular groove 21 for tank ports. . These oil passage openings 24 and 25 penetrate to the inner peripheral surface, and the connecting oil 26... Connect the pressure oil passage 24 to the pressure oil port annular groove 20 and the tank oil passage 25 to the tank port annular groove 21. Communicating with Further, the pressure oil return port annular groove 22 and the pressure oil delivery port annular groove 23 are formed with a plurality of connecting oil passage ports 27 penetrating to the inner peripheral surface.
図５で展開図として詳細に示すように、インナーロータ１２は圧油用油路口２４及びタンク用油路口２５に対応する位置に設けた切換用環状溝２８と、圧油戻りポート用環状溝２２と圧油送出ポート用環状溝２３に対応する位置に設けた制御用環状溝２９、３０とを有し、切換用環状溝２８は、表面がランド部を形成する四つの隔壁ピン３１・・・により四分割してある。そして切換用環状溝２８の分割された部分である制御溝部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄとは、連結溝３２により交互に制御用環状溝２９、３０に連結される。また図６に示すように、隔壁ピン３１の直径Ｗ１は切換用環状溝２８の幅Ｗ２よりも大きく、かつ図１と図３に示すようにアウターロータ１１の圧油用油路口２４及びタンク用油路口２５の開口径と等しくしてあり、アウターロータ１１とインナーロータ１２との相対回転角度差によって図７に示すように角度差に比例する面積の開口部分Ｘが生じるようになっている。隔壁ピン３１は、例えば丸棒材を切換用環状溝２８に打ち込み、頂部表面をインナーロータ１２の表面に沿うように円筒研磨して形成してある。 As shown in detail in FIG. 5 as an exploded view, the inner rotor 12 has a switching annular groove 28 provided at a position corresponding to the pressure oil passage opening 24 and the tank oil passage opening 25, and a pressure oil return port annular groove 22. And control annular grooves 29, 30 provided at positions corresponding to the pressure oil delivery port annular groove 23. The switching annular groove 28 has four partition pins 31 whose surfaces form land portions. It is divided into four parts. The control groove portions 28a, 28b, 28c, and 28d, which are divided portions of the switching annular groove 28, are alternately connected to the control annular grooves 29 and 30 by the connection groove 32. Further, as shown in FIG. 6, the diameter W1 of the partition pin 31 is larger than the width W2 of the switching annular groove 28, and as shown in FIGS. 1 and 3, the oil passage port 24 for pressure oil and the tank for the outer rotor 11 are used. The opening diameter X of the oil passage port 25 is equal to the opening diameter X of the area proportional to the angle difference as shown in FIG. 7 due to the relative rotation angle difference between the outer rotor 11 and the inner rotor 12. The partition pin 31 is formed by, for example, driving a round bar into the switching annular groove 28 and cylindrically polishing the top surface along the surface of the inner rotor 12.
次にこの従来のロータリ制御弁の動作を説明する。なお以下ではケーシング１０の圧油戻りポートＡと圧油送出ポートＢを、油圧シリンダや油圧モータなどの油圧アクチュエータに連結し、インナーロータ１２の支持軸１４を例えばパルスモータや油圧モータなどの駆動源に連結し、さらにアウターロータ１１の支持軸１３を油圧アクチュエータの作動量に応じて回転させるように、即ちフィードバックが掛かるようにした状態として説明する。 Next, the operation of this conventional rotary control valve will be described. In the following description, the pressure oil return port A and the pressure oil delivery port B of the casing 10 are connected to a hydraulic actuator such as a hydraulic cylinder or a hydraulic motor, and the support shaft 14 of the inner rotor 12 is connected to a drive source such as a pulse motor or a hydraulic motor. In the following description, it is assumed that the support shaft 13 of the outer rotor 11 is rotated according to the operation amount of the hydraulic actuator, that is, feedback is applied.
まずアウターロータ１１の圧油用油路口２４及びタンク用油路口２５の内周面側をインナーロータ１２の隔壁ピン３１により塞いだ状態を初期状態とし、駆動源を回転駆動してインナーロータ１２を所定角度回転させる。すると圧油用油路口２４及びタンク用油路口２５と隔壁ピン３１との位置がずれて、アウターロータ１１の圧油用油路口２４及びタンク用油路口２５がインナーロータ１２の制御溝部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄに対して開口する。するとケーシング１０の圧油ポートＰを介して供給されている圧油は、アウターロータ１１の圧油ポート用環状溝２０、連結溝２６、圧油用油路口２４を通り、インナーロータ１２の切換用環状溝２８内、具体的には制御溝部２８ａ〜２８ｄのうちの圧油用油路口２４が開口している２つの制御溝部に入り、連結溝３２を通って制御用環状溝３０に入り、さらに連結用油路口２７を介してアウターロータ１１の圧油送出ポート用環状溝２３へ入り、圧油送出ポートＢから油圧アクチュエータに供給され、油圧アクチュエータを駆動する。 First, a state in which the inner peripheral surfaces of the pressure oil passage opening 24 and the tank oil passage opening 25 of the outer rotor 11 are closed by the partition pin 31 of the inner rotor 12 is set as an initial state, and the drive source is rotated to drive the inner rotor 12. Rotate by a predetermined angle. Then, the positions of the pressure oil passage 24 and the tank oil passage 25 and the partition pin 31 are shifted, and the pressure oil passage 24 and the tank oil passage 25 of the outer rotor 11 are controlled by the control grooves 28 a and 28 b of the inner rotor 12. , 28c, 28d. Then, the pressure oil supplied through the pressure oil port P of the casing 10 passes through the pressure oil port annular groove 20, the connection groove 26, and the pressure oil oil passage port 24 of the outer rotor 11, and is used for switching the inner rotor 12. In the annular groove 28, specifically, in the control groove portions 28a to 28d, the pressure oil passage opening 24 enters the two control groove portions, and enters the control annular groove 30 through the connecting groove 32. The oil enters the annular groove 23 for the pressure oil delivery port of the outer rotor 11 through the connecting oil passage port 27 and is supplied from the pressure oil delivery port B to the hydraulic actuator to drive the hydraulic actuator.
同時に、油圧アクチュエータからの戻りの圧油は圧油戻りポートＡから圧油戻りポート用環状溝２２、連結用油路口２７、制御用環状溝２９、連結溝３２を介して切換用環状溝２８内、具体的には制御溝部２８ａ〜２８ｄの内、タンク用油路口２５が開口している２つの制御溝部に入り、タンク用油路口２５を通り、タンクポートＴを介して図示せぬタンクへ排出される。 At the same time, the return pressure oil from the hydraulic actuator is transferred from the pressure oil return port A to the pressure oil return port annular groove 22, the connecting oil passage port 27, the control annular groove 29, and the connecting groove 32 in the switching annular groove 28. Specifically, of the control groove portions 28a to 28d, the tank oil passage port 25 enters two control groove portions that are open, passes through the tank oil passage port 25, and is discharged to a tank (not shown) via the tank port T. Is done.
このとき、駆動源によるインナーロータ１２の駆動量と油圧アクチュエータの作動量とをほぼリニアの関係にすることができる。例えば駆動源としてパルスモータを１パルス分だけ回転させると、インナーロータ１２がその１パルス対応分の角度だけ回転し、圧油用油路口２４、タンク用油路口２５が切換用環状溝２８に対してインナーロータ１２の回転角に比例して開口する。上述のように開口部分Ｘの面積はインナーロータ１２の回動量に応じて近似的にリニアに変化するものであり、またアウターロータ１１がインナーロータ１２の回転に追従し、隔壁ピン３１が所定の遅れをもって開口部分Ｘを塞いで圧油の供給、排出を停止させる方向に動くため、油圧アクチュエータはパルスモータにより１パルス対応分だけ回転駆動されることになる。 At this time, the drive amount of the inner rotor 12 by the drive source and the operation amount of the hydraulic actuator can be in a substantially linear relationship. For example, when the pulse motor is rotated by one pulse as a drive source, the inner rotor 12 is rotated by an angle corresponding to the one pulse, and the pressure oil passage 24 and the tank oil passage 25 are connected to the switching annular groove 28. Open in proportion to the rotation angle of the inner rotor 12. As described above, the area of the opening portion X changes approximately linearly in accordance with the amount of rotation of the inner rotor 12, the outer rotor 11 follows the rotation of the inner rotor 12, and the partition pin 31 has a predetermined value. Since the opening portion X is closed with a delay and moves in a direction in which the supply and discharge of the pressure oil are stopped, the hydraulic actuator is driven to rotate by one pulse corresponding to the pulse motor.
しかしながら上述した従来のロータリ制御弁にあっては、圧油用油路口２４、タンク用油路口２５の位置が近接してしまい、そのためにスプール弁に比べて許容圧力が低くなり、圧油のリークが生じ、圧油用油路口２４、タンク用油路口２５間の開度に比例させて制御することが難しく、流体圧や空圧の制御性が低くなるため実用化が難しかった。 However, in the conventional rotary control valve described above, the positions of the oil passage opening 24 for pressure oil and the oil passage opening 25 for tank are close to each other, so that the permissible pressure is lower than that of the spool valve, and pressure oil leaks. Therefore, it is difficult to control in proportion to the opening degree between the pressure oil passage port 24 and the tank oil passage port 25, and the controllability of the fluid pressure and the air pressure is lowered, so that practical application is difficult.
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなしたもので、高圧流体の制御に使用できるロータリ制御弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a rotary control valve that can be used to control a high-pressure fluid.
本発明に係るロータリ制御弁は上記目的を達成するために、内部に中空円筒部を有するケーシングと、該ケーシング内に摺接嵌合する中空円筒形のアウターロータと、該アウターロータ内に摺接嵌合する円筒形のインナーロータとからなり、上記ケーシングは、圧油ポートと、上記圧油ポートを挟んで位置する圧油送出、圧油戻り用の一対の圧油出入ポートと、これらポートを挟んで位置する一対のタンクポートとを備え、上記アウターロータは、それぞれ円筒内周を一周するように、円筒軸方向で上記圧油ポートと対応する位置に設けた圧油ポート用環状溝、円筒軸方向で上記一対のタンクポートと対応する位置に設けたタンクポート用環状溝、及び円筒軸方向で上記一対の圧油出入ポートと対応する位置に設けた圧油出入ポート用環状溝を備えるとともに、上記各環状溝は、外周面へ貫通して上記ケーシングの対応するポートに連結するための複数の連結用油路口を有し、上記インナーロータは、それぞれ円筒外周を一周するように、円筒軸方向で上記圧油ポート用環状溝と対応する位置に設けた圧油ポート制御用環状溝、上記一対のタンクポート用環状溝と対応する位置に設けたタンクポート制御用環状溝、上記圧油出入用環状溝と対応する位置に設けた圧油出入制御用環状溝、上記圧油ポート制御用環状溝と一の上記圧油出入制御用環状溝、上記圧油ポート制御用環状溝と他の上記圧油出入制御用環状溝の間をそれぞれ連結する一対の内側連結溝、及び一の上記圧油出入制御用環状溝と上記タンクポート制御用環状溝の間及び他の上記圧油出入制御用環状溝と上記タンクポート制御用環状溝の間をそれぞれ連結する一対の外側連結溝を備え、上記圧油出入制御用環状溝のそれぞれに、上記各制御用環状溝内で上記圧油出入用環状溝と対応させて上記圧油出入用環状溝の上記連結用油路口の開口形状と同一形状の複数のランド部を外周方向で対応する位置に複数個ずつ配して上記圧油出入制御用環状溝をそれぞれ複数に分断してなり、上記内、外側連結溝は、上記圧油出入制御用環状溝の上記ランド部により分断された箇所に一つずつ対応させて交互に設け、
上記アウターロータと上記インナーロータとの相対回転による上記ランド部の位置の移動によって、上記アウターロータの上記連結用油路口が、上記アウターロータと上記インナーロータの相対回転角度差に比例して開口可能としてなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a rotary control valve according to the present invention includes a casing having a hollow cylindrical portion therein, a hollow cylindrical outer rotor that is slidably fitted into the casing, and a slidable contact within the outer rotor. The casing has a cylindrical inner rotor to be fitted, and the casing includes a pressure oil port, a pair of pressure oil inlet / outlet ports for pressure oil delivery and pressure oil return located between the pressure oil ports, and these ports. A pair of tank ports located between each other, and the outer rotor has an annular groove for a pressure oil port provided in a position corresponding to the pressure oil port in the cylinder axial direction so as to make one round of the inner circumference of the cylinder, a cylinder An annular groove for a tank port provided at a position corresponding to the pair of tank ports in the axial direction and an annular groove for a pressure oil inlet / outlet port provided at a position corresponding to the pair of pressure oil inlet / outlet ports in the axial direction of the cylinder Each of the annular grooves has a plurality of connecting oil passage ports for penetrating to the outer peripheral surface and connected to the corresponding ports of the casing, and the inner rotor is configured to make one round of the outer periphery of the cylinder, respectively. A pressure oil port control annular groove provided at a position corresponding to the pressure oil port annular groove in the cylindrical axis direction, a tank port control annular groove provided at a position corresponding to the pair of tank port annular grooves, the pressure Pressure oil in / out control annular groove provided at a position corresponding to the oil in / out annular groove, the pressure oil port control annular groove, the pressure oil in / out control annular groove, the pressure oil port control annular groove and others A pair of inner connecting grooves that respectively connect the pressure oil inlet / outlet control annular grooves, one pressure oil inlet / outlet control annular groove and the tank port control annular groove, and the other pressure oil inlet / outlet control. Annular groove and tank tank A pair of outer connecting grooves that connect between the control annular grooves, and each of the pressure oil in / out control annular grooves is associated with the pressure oil in / out annular groove in each of the control annular grooves. A plurality of land portions having the same shape as the opening shape of the connecting oil passage opening of the pressure oil in / out annular groove are arranged at positions corresponding to each other in the outer circumferential direction, and the pressure oil in / out control annular grooves are respectively plural. The inner and outer connecting grooves are alternately provided in correspondence with the portions divided by the land portions of the pressure oil in / out control annular groove,
By movement of the land portion due to relative rotation between the outer rotor and the inner rotor, the connecting oil passage port of the outer rotor can be opened in proportion to the relative rotation angle difference between the outer rotor and the inner rotor. It is characterized by becoming.
請求項２に係るものは、請求項１のロータリ制御弁において、上記複数のランド部に４個ずつ配して上記圧油出入制御用環状溝をそれぞれ四半周ずつに分断し、上記内、外側連結溝は、上記圧油出入制御用環状溝の上記ランド部により四半周ずつ分断してなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the rotary control valve according to the first aspect, four each of the plurality of land portions are arranged to divide the pressure oil in / out control annular grooves into quarters, respectively, The connecting groove is characterized by being divided into quarters by the land portion of the annular groove for controlling pressure oil in / out.
請求項３に係るものは、請求項１または２のロータリ制御弁において、上記交互に設けた上記内、外側連結溝のうち上記環状溝と上記制御用環状溝のうち同一の上記環状溝と上記制御用環状溝に連ならないものの位置を円筒軸方向で一致させてなることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the rotary control valve according to the first or second aspect, the annular groove and the control annular groove of the inner and outer connection grooves provided alternately are the same annular groove and the control groove. It is characterized in that the positions of those not connected to the control annular groove are made to coincide in the cylindrical axis direction.
本発明に係るロータリ制御弁は以上説明してきたように、内部に中空円筒部を有するケーシングと、該ケーシング内に摺接嵌合する中空円筒形のアウターロータと、該アウターロータ内に摺接嵌合する円筒形のインナーロータとからなるものとしたので、ロータリ制御弁であってもスプール弁と同等に許容圧力を高めることができ、また切換用環状溝内で圧油用油路口及びタンク用油路口と対応させて配した同面積の隔壁部により両油路口の開口面積変化を制御するようにしたので、高精度制御が実現できるという効果がある。 As described above, the rotary control valve according to the present invention has a casing having a hollow cylindrical portion therein, a hollow cylindrical outer rotor that is slidably fitted into the casing, and a slidable fit within the outer rotor. Since it is composed of a cylindrical inner rotor to be combined, even a rotary control valve can increase the permissible pressure in the same way as a spool valve. Since the change in the opening area of both oil passage openings is controlled by the partition portion having the same area arranged corresponding to the oil passage openings, there is an effect that high-precision control can be realized.
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the embodiments shown in the drawings.
図８は本発明の一実施例に係るロータリ制御弁の組立断面図、図９はアウターロータとインナーロータを示す分解斜視図、図１０（Ａ１、Ｃ２）はそれぞれ図８中のＴ−Ｔ線に沿うアウターロータとインナーロータの組立状態及び動作状態の断面図、図１０（Ａ２、Ｃ１）は同Ｐ−Ｐ線に沿う同断面図、図１０（Ｂ１）は同Ｂ−Ｂ線、図１０（Ｂ２）は同Ａ−Ａ線に沿う同断面図である。 8 is an assembled cross-sectional view of a rotary control valve according to an embodiment of the present invention, FIG. 9 is an exploded perspective view showing an outer rotor and an inner rotor, and FIGS. 10 (A1, C2) are line TT in FIG. FIG. 10 (A2, C1) is the same sectional view along the PP line, FIG. 10 (B1) is the same BB line, FIG. (B2) is the same sectional view along the AA line.
本実施例のロータリ制御弁は、図１に示す従来のロータリ制御弁と同じく、ケーシング６０内にアウターロータ６１を回転自在にして嵌合し、さらにアウターロータ６１内にインナーロータ６２を回転自在に嵌合して構成したものである。アウターロータ６１とインナーロータ６２は、それぞれ支持軸６３、６４を備えており、ケーシング６０にボルト止めするカバー６５、６５から外側へ突出させてあり、またカバー６５の内側に設けたベアリング６６、６６により支持してある。 As in the conventional rotary control valve shown in FIG. 1, the rotary control valve of the present embodiment fits the outer rotor 61 in the casing 60 so as to be rotatable, and further allows the inner rotor 62 to be rotated in the outer rotor 61. It is configured by fitting. The outer rotor 61 and the inner rotor 62 are respectively provided with support shafts 63, 64, projecting outward from covers 65, 65 bolted to the casing 60, and bearings 66, 66 provided inside the cover 65. It is supported by.
ケーシング６０は、その内部に中空円筒部６７を有し、圧油ポートＰ、一対のタンクポートＴ、圧油出入ポートＡ、Ｂを形成してある。圧油ポートＰは軸線方向の略中央に位置し、圧油出入ポートＡ、Ｂは圧油ポートＰをはさむように位置させてあり、これらを外側からはさむように一対のタンクポートＴ、Ｔが設けてある。なお、ケーシング６０の外形状は円筒形状でなくともよい。 The casing 60 has a hollow cylindrical portion 67 therein, and a pressure oil port P, a pair of tank ports T, and pressure oil inlet / outlet ports A and B are formed. The pressure oil port P is located substantially in the center in the axial direction, the pressure oil inlet / outlet ports A and B are positioned so as to sandwich the pressure oil port P, and a pair of tank ports T and T are provided so as to sandwich them from the outside. It is provided. The outer shape of the casing 60 may not be a cylindrical shape.
アウターロータ６１は、胴部６８と一対の蓋部６９とを組み合わせて中空円筒形状としたものであり、ケーシング６０の中空円筒部６７の内周面に外周面を摺接させて嵌合している。 The outer rotor 61 is formed by combining a body portion 68 and a pair of lid portions 69 to form a hollow cylinder. The outer rotor 61 is fitted by sliding the outer peripheral surface on the inner peripheral surface of the hollow cylindrical portion 67 of the casing 60. Yes.
図１１（Ａ）で詳細に示すように、アウターロータ６１の胴部６８にはケーシング６０の各ポートＰ、Ａ、Ｂ、Ｔ、Ｔと対応する位置に五本の環状溝７０、７１ａ、７１ｂ、及び７２、７２が設けてある。また各環状溝には内周面の軸線に沿って位置させて、それぞれ一対または二対の油路口７４、７５ａ、７５ｂ、７６が設けてある。これら油路口７４、７５ａ、７５ｂ、７６は、それぞれアウターロータ６１の周壁内面を貫通している。 As shown in detail in FIG. 11 (A), the body portion 68 of the outer rotor 61 has five annular grooves 70, 71a, 71b at positions corresponding to the ports P, A, B, T, T of the casing 60. , And 72, 72 are provided. Each annular groove is provided with a pair or two pairs of oil passage ports 74, 75a, 75b and 76, respectively, along the axis of the inner peripheral surface. These oil passage openings 74, 75 a, 75 b, 76 penetrate the inner peripheral wall inner surface of the outer rotor 61, respectively.
図１１（Ｂ）で詳細に示すように、インナーロータ６２はアウターロータ６１の環状溝７０〜７２と対応する位置に設けた制御用環状溝８０、８１ａ、８１ｂ、８２、８２を有し、圧油出入ポートＡ、Ｂに対応するアウターロータ６１の環状溝７１ａ、７１ｂに対応する制御用環状溝８１ａ、８１ｂを例えば四つの隔壁ピン８３・・・により四分割してある。そして切換用環状溝８１ａ、８１ｂの分割された部分である制御溝部８１ａ１〜８１ａ４、８１ｂ１〜８１ｂ４は、それぞれ連結溝８４により交互に制御用環状溝２９、３０に連結させてある。なお、隔壁ピン８３の直径Ｗ１と環状溝７１ａ、７１ｂの幅Ｗ２の関係は、図３に示した従来例のアウターロータ１１の圧油用油路口２４及びタンク用油路口２５の開口径の関係と同様としてあり、アウターロータ６１とインナーロータ６２との相対回転角度差によって、やはり図７と同様に角度差に比例して変化する面積の開口部分Ｘが生じるようになっている。隔壁ピン８３は、従来の例と同様に、例えば丸棒材を環状溝に打ち込み、それぞれ頂部表面をインナーロータ６２の表面に沿うように円筒研磨してランド部を複数形成するが、その他の手段によってもよいことはもちろんである。なお内、外側連結溝８４のうち同一の制御用環状溝８０、８１ａ、８１ｂ、８２、８２に連ならないものの位置は、アウターロータ６１やインナーロータ６２の円筒軸方向で一致させてある。 As shown in detail in FIG. 11B, the inner rotor 62 has control annular grooves 80, 81 a, 81 b, 82, 82 provided at positions corresponding to the annular grooves 70 to 72 of the outer rotor 61. The control annular grooves 81a and 81b corresponding to the annular grooves 71a and 71b of the outer rotor 61 corresponding to the oil inlet / outlet ports A and B are, for example, divided into four by four partition pins 83. The control groove portions 81a1 to 81a4 and 81b1 to 81b4, which are divided portions of the switching annular grooves 81a and 81b, are alternately connected to the control annular grooves 29 and 30 by connection grooves 84, respectively. The relationship between the diameter W1 of the partition pin 83 and the width W2 of the annular grooves 71a and 71b is the relationship between the opening diameters of the pressure oil passage port 24 and the tank oil passage port 25 of the outer rotor 11 of the conventional example shown in FIG. As shown in FIG. 7, the relative rotation angle difference between the outer rotor 61 and the inner rotor 62 results in an opening X having an area that changes in proportion to the angle difference, as in FIG. As in the conventional example, the partition pin 83 is formed by, for example, driving a round bar into an annular groove and cylindrically polishing the top surface along the surface of the inner rotor 62 to form a plurality of land portions. Of course, it may be good. The positions of the inner and outer connecting grooves 84 that are not connected to the same control annular grooves 80, 81 a, 81 b, 82, 82 are matched in the cylindrical axis direction of the outer rotor 61 and the inner rotor 62.
次に本実施例に係るロータリ制御弁の動作を説明する。なお以下では図１２に示すケーシング６０の圧油出入ポートＡ、Ｂを、油圧シリンダや油圧モータなどの油圧アクチュエータ１００に連結し、インナーロータ６２の支持軸６４を例えばパルスモータや油圧モータなどの駆動源となる制御入力モータ１１０に連結し、さらにアウターロータ６１の支持軸６３をフィードバック用のタイミングプーリ１２０に連結し、油圧アクチュエータ１００に取り付けたタイミングプーリ１３０に例えばタイミングベルト１４０を掛け回し、油圧アクチュエータ１００の作動量に応じて回転させるように、即ちフィードバックが掛かるように構成した状態として説明する。 Next, the operation of the rotary control valve according to this embodiment will be described. In the following, the pressure oil inlet / outlet ports A and B of the casing 60 shown in FIG. 12 are connected to a hydraulic actuator 100 such as a hydraulic cylinder or a hydraulic motor, and the support shaft 64 of the inner rotor 62 is driven by, for example, a pulse motor or a hydraulic motor. It is connected to a control input motor 110 as a source, and further, a support shaft 63 of the outer rotor 61 is connected to a timing pulley 120 for feedback, and a timing belt 140 is wound around a timing pulley 130 attached to the hydraulic actuator 100, for example. A description will be given of a state in which rotation is performed according to the operation amount of 100, that is, feedback is applied.
全体的な動作を説明すると、
（１）制御入力モータ１１０により入力ロータとなるインナーロータ６２の支持軸６４を回転駆動し、図１２に示す矢印Ｉｎの方向に制御角度を与える。
（２）すると、ロータリ制御弁の圧油出入ポートＢが開き、圧油がロータリアクチュエータ１００に導かれる。
（３）同時に、ロータリ制御弁の圧油出入ポートＡも開き、ロータリアクチュエータ１００内の圧油が排出される。
（４）このとき、ロータリアクチュエータ１００の出力軸１００ａが回転し（回転方向を矢印Ｏｕｔで示す）、回転トルクを発生する。
（５）ロータリアクチュエータ１００の出力回転はタイミングプーリ１３０を介して、ロータリ制御弁のアウターロータ６１に伝わる。
（６）そして入力ロータ６２の回転角度と、アウターロータ６１の回転角度が一致した時、ロータリアクチュエータ１００の出力軸１００ａは停止する。
すなわち、常に、入力ロータ６２の回転方向にアウターロータ６１が追従するように構成することで、ロータリアクチュエータ１００を任意の角度で制御することができる。ベルト伝導ではなく歯車伝導の場合は、回転方向が逆になるので、ロータリアクチュエータ１００とロータリ制御弁のポート接続は、逆になる。すなわち、アウターロータ６１を駆動側、インナーロータ６２を被駆動側としてもよい。
To explain the overall behavior,
(1) The control input motor 110 rotates the support shaft 64 of the inner rotor 62 serving as an input rotor, and gives a control angle in the direction of the arrow In shown in FIG.
(2) Then, the pressure oil inlet / outlet port B of the rotary control valve is opened, and the pressure oil is guided to the rotary actuator 100.
(3) At the same time, the pressure oil inlet / outlet port A of the rotary control valve is opened, and the pressure oil in the rotary actuator 100 is discharged.
(4) At this time, the output shaft 100a of the rotary actuator 100 rotates (the direction of rotation is indicated by an arrow Out), and rotational torque is generated.
(5) The output rotation of the rotary actuator 100 is transmitted to the outer rotor 61 of the rotary control valve via the timing pulley 130.
(6) When the rotation angle of the input rotor 62 matches the rotation angle of the outer rotor 61, the output shaft 100a of the rotary actuator 100 stops.
That is, by configuring the outer rotor 61 to always follow the rotation direction of the input rotor 62, the rotary actuator 100 can be controlled at an arbitrary angle. In the case of gear transmission instead of belt conduction, the rotation direction is reversed, so the port connection between the rotary actuator 100 and the rotary control valve is reversed. That is, the outer rotor 61 may be the driving side and the inner rotor 62 may be the driven side.
次に、ロータリ制御弁内の詳細な動作を説明する。
（１）アウターロータ６１の油路口７５ａ、７５ｂの内周面側をインナーロータ６２の隔壁ピン８３により塞いだ状態（図１０（Ｂ１）、（Ｂ２））を初期状態とする。このとき、圧油ポートＰからの圧油は、アウターロータ６１の油路口７４から内部に入り、アウターロータ６１の環状溝７０とインナーロータ６２の制御用環状溝８０で形成される環状溝内にロック状態でとどまっている。
（２）この状態から制御入力モータ１１０を回転駆動してインナーロータ６２を所定角度、例えば５度だけ図中反時計方向へ回転させると、油路口７５ａ、７５ｂと隔壁ピン８３との位置がずれ、図１０（Ａ１、Ａ２）に示すように、圧油出入ポートＢの油路口７５ｂがインナーロータ６２の制御溝部８１ｂ１、８１ｂ３に対して開口する。
（３）すると、圧油ポートＰからの圧油が油路口７５ｂと隔壁ピン８３との位置ずれによる開口から供給され、連結溝８４から制御溝部８１ｂ１、８１ｂ２に供給され、油路口７５ｂからロータリアクチュエータ１００のＡポートへと供給され、ロータリアクチュエータ１００は所定の方向へ回転する。するとタイミングベルト１４０によるフィードバックによりアウターロータ６１も入力ロータ６２の回転方向に向かって追従するように回転し、入力ロータ６２の回転角度と、アウターロータ６１の回転角度が一致した時、油路口７５ｂがインナーロータ６２の隔壁ピン８３により塞がれ、ロータリアクチュエータ１００の出力軸１００ａが停止し、ロータリアクチュエータ１００への圧油の供給も停止する。
（４）一方、前記（２）の状態では同時に圧油出入ポートＡの油路口７５ａがインナーロータ６２の制御溝部８１ａ１、８１ａ３に対して開口し、圧油出入ポートＡの油路口７５ａがインナーロータ６２の制御溝部８１ａ１、８１ａ３に対して開口する。すると、ロータリアクチュエータ１００で仕事をし、排出された圧油が圧油出入ポートＡの油路口７５ａから油路１ａ内にはいり、連結溝８４を介して制御用環状溝７２、８２に入り、制御用環状溝７２の油路口７６からタンクポートＴを介して図示せぬタンクへ排出され、タンクへと戻る。
（５）制御入力モータ１１０を回転駆動してインナーロータ６２を所定角度、例えば５度だけ図中時計方向へ回転させた場合には、上述した圧油の入り、出は逆になるが同様の作用によりアウターロータ６１が入力ロータ６２の回転方向に向かって追従するように回転し、入力ロータ６２の回転角度と、アウターロータ６１の回転角度が一致した時、油路口７５ｂがインナーロータ６２の隔壁ピン８３により塞がれ、アウターロータ６１ロータリアクチュエータ１００の出力軸１００ａが停止し、ロータリアクチュエータ１００への圧油の供給も停止する。
Next, detailed operation in the rotary control valve will be described.
(1) The state (FIG. 10 (B1), (B2)) which closed the inner peripheral surface side of the oil passage port 75a, 75b of the outer rotor 61 with the partition pin 83 of the inner rotor 62 is made into an initial state. At this time, the pressure oil from the pressure oil port P enters from the oil passage port 74 of the outer rotor 61 into the annular groove formed by the annular groove 70 of the outer rotor 61 and the control annular groove 80 of the inner rotor 62. Remains locked.
(2) When the control input motor 110 is rotationally driven from this state and the inner rotor 62 is rotated counterclockwise by a predetermined angle, for example, 5 degrees, the positions of the oil passage openings 75a and 75b and the partition pin 83 are displaced. 10 (A1, A2), the oil passage port 75b of the pressure oil inlet / outlet port B opens to the control groove portions 81b1, 81b3 of the inner rotor 62.
(3) Then, the pressure oil from the pressure oil port P is supplied from the opening due to the misalignment between the oil passage port 75b and the partition pin 83, and is supplied from the connecting groove 84 to the control groove portions 81b1 and 81b2, and from the oil passage port 75b to the rotary actuator. The rotary actuator 100 rotates in a predetermined direction. Then, the outer rotor 61 also rotates so as to follow the rotation direction of the input rotor 62 by feedback from the timing belt 140. When the rotation angle of the input rotor 62 matches the rotation angle of the outer rotor 61, the oil passage port 75b It is blocked by the partition pin 83 of the inner rotor 62, the output shaft 100a of the rotary actuator 100 is stopped, and the supply of pressure oil to the rotary actuator 100 is also stopped.
(4) On the other hand, in the state of (2), the oil passage port 75a of the pressure oil inlet / outlet port A opens to the control groove portions 81a1, 81a3 of the inner rotor 62 at the same time, and the oil passage port 75a of the pressure oil inlet / outlet port A is the inner rotor. It opens to 62 control groove portions 81a1, 81a3. Then, the rotary actuator 100 performs work, and the discharged pressure oil enters the oil passage 1a from the oil passage port 75a of the pressure oil inlet / outlet port A, enters the control annular grooves 72 and 82 via the connection groove 84, and is controlled. The oil is discharged from the oil passage port 76 of the annular groove 72 to the tank (not shown) via the tank port T and returns to the tank.
(5) When the control input motor 110 is rotationally driven and the inner rotor 62 is rotated by a predetermined angle, for example, 5 degrees clockwise in the figure, the above-mentioned pressure oil enters and exits, but the same When the outer rotor 61 rotates so as to follow the rotation direction of the input rotor 62 by the action, and the rotation angle of the input rotor 62 and the rotation angle of the outer rotor 61 coincide with each other, the oil passage port 75b becomes the partition wall of the inner rotor 62. The output shaft 100a of the outer rotor 61 rotary actuator 100 is stopped by the pin 83, and the supply of pressure oil to the rotary actuator 100 is also stopped.
このとき、駆動源によるインナーロータ６２の駆動量と油圧アクチュエータの作動量とをほぼリニアの関係にすることができる。例えば駆動源としてパルスモータを１パルス分だけ回転させると、インナーロータ６２がその１パルス対応分の角度だけ回転し、油路口７５ａ、７５ｂが切換用環状溝８１ａ、８１ｂに対してインナーロータ６２の回転角に比例して開口する。すなわち開口部分Ｘの面積がインナーロータ６２の回動量に応じて近似的にリニアに変化するものであれば、アウターロータ６１がインナーロータ６２の回転に追従し、隔壁ピン８３が所定の遅れをもって開口部分Ｘを塞いで圧油の供給、排出を停止させる方向に動くため、油圧アクチュエータはパルスモータにより１パルス対応分だけ回転駆動されることになる。 At this time, the drive amount of the inner rotor 62 by the drive source and the operation amount of the hydraulic actuator can be in a substantially linear relationship. For example, when the pulse motor is rotated by one pulse as a drive source, the inner rotor 62 is rotated by an angle corresponding to the one pulse, and the oil passage openings 75a and 75b are connected to the switching annular grooves 81a and 81b. Open in proportion to the rotation angle. That is, if the area of the opening X changes approximately linearly according to the amount of rotation of the inner rotor 62, the outer rotor 61 follows the rotation of the inner rotor 62, and the partition pin 83 opens with a predetermined delay. Since the portion X is closed to move in a direction to stop the supply and discharge of the pressure oil, the hydraulic actuator is driven to rotate by one pulse corresponding to the pulse motor.
また圧油用油路口、タンク用油路口の位置が近接していない配置にすることが容易にできるため、従来のロータリ弁に比べて軸方向での全長は若干長くはなるが、許容圧力が非常に高くなり、圧油のリークがほとんど生じなくなり、油路口の開度に比例させた制御が大変にやり易くなり、流体圧や空圧の制御性が高まり、したがって実用化が高まる。本願発明者が行った実験では、２１０Ｋｇ／ｃｍ３という産業機械で要求される圧力でのリーク量も微少なものとなった。 In addition, since the position of the oil passage opening for pressure oil and the position of the oil passage opening for tanks can be easily arranged, the overall length in the axial direction is slightly longer than the conventional rotary valve, but the allowable pressure is It becomes very high, almost no leak of pressure oil occurs, and control in proportion to the opening of the oil passage opening becomes very easy, controllability of fluid pressure and air pressure is enhanced, and thus practical application is enhanced. In the experiment conducted by the present inventor, the amount of leakage at a pressure required for an industrial machine of 210 kg / cm 3 was also very small.
６０：ケーシング
６１：アウターロータ
６２：インナーロータ
６３、６４：支持軸
６５：カバー
６６：ベアリング
６７：ケーシングの中空円筒部
６８：アウターロータの胴部
６９：アウターロータの蓋部
７０、７１ａ、７１ｂ、７２：環状溝
２１：タンクポート用環状溝
７４、７５ａ、７５ｂ、７６：油路口
８０、８１ａ、８１ｂ、８２、８２：制御用環状溝
８１ａ１〜８１ａ４、８１ｂ１〜８１ｂ４：制御溝部
８３：隔壁ピン
８４：連結溝
１００：油圧アクチュエータ
１１０：制御入力モータ
１２０、１３０：タイミングプーリ
１４０：タイミングベルト
Ｐ：圧油ポート
Ｔ：タンクポート
Ａ、Ｂ：圧油出入ポート
Ｗ１：隔壁ピンの直径
Ｗ２：環状溝の幅
60: casing 61: outer rotor 62: inner rotor 63, 64: support shaft 65: cover 66: bearing 67: hollow cylindrical portion of casing 68: barrel portion of outer rotor 69: lid portions 70, 71a, 71b of outer rotor 72: annular groove 21: tank port annular grooves 74, 75a, 75b, 76: oil passage openings 80, 81a, 81b, 82, 82: control annular grooves 81a1 to 81a4, 81b1 to 81b4: control groove 83: partition pin 84 : Connection groove 100: Hydraulic actuator 110: Control input motor 120, 130: Timing pulley 140: Timing belt P: Pressure oil port T: Tank port A, B: Pressure oil inlet / outlet port W1: Partition pin diameter W2: Annular groove width
Claims (3)
上記ケーシングは、
圧油ポートと、
上記圧油ポートを挟んで位置する圧油送出、圧油戻り用の一対の圧油出入ポートと、
これらポートを挟んで位置する一対のタンクポートとを備え、
上記アウターロータは、それぞれ円筒内周を一周するように、
円筒軸方向で上記圧油ポートと対応する位置に設けた圧油ポート用環状溝、
円筒軸方向で上記一対のタンクポートと対応する位置に設けたタンクポート用環状溝、及び
円筒軸方向で上記一対の圧油出入ポートと対応する位置に設けた圧油出入ポート用環状溝を備えるとともに、
上記各環状溝は、外周面へ貫通して上記ケーシングの対応するポートに連結するための複数の連結用油路口を有し、
上記インナーロータは、それぞれ円筒外周を一周するように、
円筒軸方向で上記圧油ポート用環状溝と対応する位置に設けた圧油ポート制御用環状溝、
上記一対のタンクポート用環状溝と対応する位置に設けたタンクポート制御用環状溝、
上記圧油出入用環状溝と対応する位置に設けた圧油出入制御用環状溝、
上記圧油ポート制御用環状溝と一の上記圧油出入制御用環状溝、上記圧油ポート制御用環状溝と他の上記圧油出入制御用環状溝の間をそれぞれ連結する一対の内側連結溝、及び
一の上記圧油出入制御用環状溝と上記タンクポート制御用環状溝の間及び他の上記圧油出入制御用環状溝と上記タンクポート制御用環状溝の間をそれぞれ連結する一対の外側連結溝を備え、
上記圧油出入制御用環状溝のそれぞれに、上記各制御用環状溝内で上記圧油出入用環状溝と対応させて上記圧油出入用環状溝の上記連結用油路口の開口形状と同一形状の複数のランド部を外周方向で対応する位置に複数個ずつ配して上記圧油出入制御用環状溝をそれぞれ複数に分断してなり、
上記内、外側連結溝は、上記圧油出入制御用環状溝の上記ランド部により分断された箇所に一つずつ対応させて交互に設け、
上記アウターロータと上記インナーロータとの相対回転による上記ランド部の位置の移動によって、上記アウターロータの上記連結用油路口が、上記アウターロータと上記インナーロータの相対回転角度差に比例して開口可能としてなることを特徴とするロータリ制御弁。 A casing having a hollow cylindrical portion inside, a hollow cylindrical outer rotor that is slidably fitted in the casing, and a cylindrical inner rotor that is slidably fitted in the outer rotor,
The casing is
A pressure oil port;
A pair of pressure oil inlet / outlet ports for pressure oil delivery and pressure oil return located across the pressure oil port;
With a pair of tank ports located between these ports,
Each of the outer rotors goes around the inner circumference of the cylinder,
An annular groove for a pressure oil port provided at a position corresponding to the pressure oil port in the cylindrical axis direction;
An annular groove for a tank port provided at a position corresponding to the pair of tank ports in the cylindrical axis direction, and an annular groove for a pressure oil inlet / outlet port provided at a position corresponding to the pair of pressure oil inlet / outlet ports in the cylindrical axis direction With
Each of the annular grooves has a plurality of connecting oil passage openings for penetrating to the outer peripheral surface and connecting to corresponding ports of the casing,
Each of the inner rotors goes around the outer circumference of the cylinder,
A pressure oil port control annular groove provided at a position corresponding to the pressure oil port annular groove in the cylindrical axis direction;
A tank port control annular groove provided at a position corresponding to the pair of tank port annular grooves;
Pressure oil in / out control annular groove provided at a position corresponding to the pressure oil in / out annular groove,
A pair of inner connecting grooves for connecting the pressure oil port control annular groove and the one pressure oil inlet / outlet control annular groove, and between the pressure oil port control annular groove and the other pressure oil inlet / outlet control annular groove, respectively. And a pair of outer sides that connect between the pressure oil inlet / outlet control annular groove and the tank port control annular groove and between the other pressure oil inlet / outlet control annular groove and the tank port control annular groove, respectively. With a connecting groove,
Each of the pressure oil inlet / outlet control annular grooves has the same shape as the opening shape of the connecting oil passage opening of the pressure oil inlet / outlet groove corresponding to the pressure oil inlet / outlet groove in each control annular groove. A plurality of land portions are arranged at corresponding positions in the outer peripheral direction, and the pressure oil in / out control annular groove is divided into a plurality of each,
The inner and outer connecting grooves are alternately provided in correspondence with the portions divided by the land portions of the pressure oil in / out control annular groove,
By movement of the land portion due to relative rotation between the outer rotor and the inner rotor, the connecting oil passage port of the outer rotor can be opened in proportion to the relative rotation angle difference between the outer rotor and the inner rotor. A rotary control valve characterized by comprising:
上記複数のランド部に４個ずつ配して上記圧油出入制御用環状溝をそれぞれ四半周ずつに分断し、
上記内、外側連結溝は、上記圧油出入制御用環状溝の上記ランド部により四半周ずつ分断してなることを特徴とするロータリ制御弁。 The rotary control valve of claim 1,
4 pieces are arranged on each of the plurality of land portions, and the annular grooves for controlling the pressure oil in / out are divided into quarters, respectively.
The rotary control valve according to claim 1, wherein the inner and outer connecting grooves are divided by a quarter circumference by the land portion of the annular groove for controlling pressure oil in / out.
上記交互に設けた上記内、外側連結溝のうち上記環状溝と上記制御用環状溝のうち同一の上記環状溝と上記制御用環状溝に連ならないものの位置を円筒軸方向で一致させてなることを特徴とするロータリ制御弁。
The rotary control valve according to claim 1 or 2,
Of the inner and outer connecting grooves provided alternately, the positions of the annular grooves and the control annular grooves that are not connected to the same annular groove and the control annular groove are aligned in the cylindrical axis direction. A rotary control valve characterized by.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20110303 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A072 | Dismissal of procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A073 Effective date: 20120510 |