JP2526912Y2 - サーボ弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、電気的な入力信号に
応じて油圧流量を制御するための電気・油圧サーボ弁
（以下、サーボ弁という）に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のサーボ弁は、例えば工作機械に
おける圧力制御や位置制御のほか、航空機の自動操縦装
置などに使用される。

【０００３】従来のサーボ弁、例えば２段形サーボ弁
は、図５に示す構造のものが一般的であった。すなわ
ち、同図に示すように、弁本体５１のスプール孔５２内
に、スプール５３が移動自在に装填されており、このス
プール５３の一端に差動変圧器５４が連結されている。
弁本体５１上に、ノズルフラッパ型の増幅部５５が、ま
たこの増幅部５５上に、トルクモータ型の電気−機械変
換部５６が一体に組合わされている。

【０００４】そして、差動変圧器５４により、スプール
５３の位置が電気的に検出され、この位置信号が入力信
号と比較され、その偏差が増幅器５７で増幅されてトル
クモータ５６のコイルに入力電流として加えられる。こ
れにより、その入力電流の極性と大きさに比例したトル
クによりフラッパ５５が変位し、左右のノズル５５ａ・
５５ｂの背圧を変化させるが、この背圧はスプール孔５
２内のスプール５３の両端に導かれているので、スプー
ル５３を特定方向に所定距離移動させる。スプール５３
が移動すると、入力信号との偏差が０になるので、フラ
ッパ５５は中立位置に戻り、スプール５３は定位置に停
止する。こうして、サーボ弁のスプール５３は入力電流
の極性と大きさに比例した案内弁開度を保つことにな
る。なお、図５のサーボ弁は、「新版 油空圧便覧」(1
989年2月25日発行 オーム社）の330頁に記載されてい
る。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のサーボ弁には、次のような点で改善の余地があ
る。

【０００６】スプールの位置を差動変圧器で検出して
フィードバックすることにより、電気的に中立位置を保
持しているので、電源が遮断されると、スプールの位置
が検出できなくなるので、スプールの位置を制御できな
くなり、油圧流量の制御が不能になる。

【０００７】スプールが垂直方向になる姿勢でサーボ
弁が使用されることがあるが、このような場合に、電源
が遮断されると、スプールが自重で最下位置まで下降
し、不適合な油路が形成される。

【０００８】この考案は上述の点に鑑みなされたもの
で、電源遮断時にはスプールが自動的に中立位置に復帰
し、また、通常使用時には従来と同様に電気式位置検出
器によりスプールの位置を検出して制御できるサーボ弁
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの考案のサーボ弁は、ａ）弁本体のスプール孔内
に移動可能に装填されたスプールの一端に差動変圧器な
どの電気式位置検出器を連結し、前記スプールの位置を
検出してスプールの変位を制御する方式のサーボ弁にお
いて、ｂ）前記スプール孔内のスプールの他端又はこれ
に隣接する空間内に、リング状座金とこの座金を貫通す
る軸芯部材とを備えかつ一端を開放した筒状のスプリン
グ支持具を、ゼロ点調整ネジを介して位置調整可能に装
填し、ｃ）該スプリング支持具と前記スプール端との間
に、該スプールを中立位置へ復帰させるための内側に配
置される引張コイルスプリングとその外側に同心状に配
置される押圧コイルスプリングとを介装するとともに、
該引張コイルスプリングの一端は前記スプールの一端に
止着し、他端は前記スプリング支持具の座金に止着し、
前記押圧コイルスプリングの一端は、前記スプール孔の
端部でその内周壁により形成した大径部の端壁に係止
し、他端は前記スプリング支持具の座金に係止してい
る。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本考案のサーボ弁によれ
ば、電源が遮断されたときには、従来のサーボ弁と同様
に、位置検出器によるスプールの位置検出ができなくな
り、同時に入力電流が断たれるので、スプールの両端へ
の背圧も途切れてスプールの均衡がくずれるが、この状
態で、スプールは前記の引張スプリング又は押圧スプリ
ングのスプリング力により付勢されて中立位置へ移動
し、保持される。したがって、油圧アクチュエータなど
への圧油が断たれることになるので、望ましくない油路
になるのが避けられる。

【００１１】 とくに、本考案のサーボ弁では、ゼロ点
調整ネジによりスプリング支持具の位置を調整すること
により、引張スプリング又は押圧スプリングの一方のス
プリングで復帰させるスプールの中立位置を正確に調整
できる。

【００１２】

【実施例】以下、この考案のサーボ弁の実施例を図面に
基づいて説明する。図１は本考案の実施例にかかるサー
ボ弁を示す中央断面図である。同図に示すように、弁本
体１に長手方向に貫通してスプール孔２が穿設されてお
り、このスプール孔２内に四方案内弁形スプール３が摺
動自在に装填されている。スプール３の一端（図の左
端）には、先端にコア４ｂを備えた測定子４ａが連結さ
れ、この測定子４ａのコア４ｂの直線移動による電磁誘
導を利用して位置（変位）を測定する差動変圧器４が、
測定子４ａのコア４ｂを取り囲むように、前記弁本体１
の左端に配設されている。なお、差動変圧器４の周囲
は、蓋部材５で覆われている。

【００１３】弁本体１の右端には、スプリング支持具６
がスプリング７・８とともに取り付けられる。スプリン
グ支持具６は一端を開放した円筒体からなり、別体のリ
ング状座金６ａとこの座金６ａを貫通する断面Ｔ形の軸
芯部材６ｂとを備えており、スプリング支持具６は、蓋
部材９内に半径方向のゼロ点調整ネジ９ａとナット９ｂ
により位置調整可能に固定されている。スプリング７・
８は、内側に配置される引張コイルスプリング７と、そ
の外側に同心状に配置される押圧コイルスプリング８と
からなる。そして、引張コイルスプリング７の一端はス
プール３の一端（右端）に止着され、また他端はスプリ
ング支持具６の座金６ａに止着されている。押圧コイル
スプリング８は、スプール孔２の端部でその内周壁を削
って形成した大径部２ａの端壁に、一端が係止され、他
端がスプリング支持具６の座金６ａに係止される。蓋部
材９は、これに固定されるスプール支持具６の位置を調
整した後、弁本体１にボルト等（図示せず）により取り
付けられる。

【００１４】弁本体１の一壁面に、左から順に、Ｄ（ド
レン）ポート１０、Ｂポート１１、Ｐポート１２、Ａポ
ート１３およびＴポート１４が開設され、各ポート１０
〜１４はスプール孔２にそれぞれ通路で連通している。
すなわち、スプール３の中立位置において、Ｄポート１
０からのドレン通路１５は後述する電気−機械変換部２
０に、Ｂポート１１からの通路１６はスプール３の左か
ら２番目のランド部３ｂに、Ｐポート１２からの通路１
７はスプール３の左から２番目のランド部３ｂと３番目
のランド部３ｃの中間位置に、Ａポート１３からの通路
１８はスプール３の３番目のランド部３ｃに、Ｔポート
１４からの通路１９は途中から分岐してスプール３の左
端のランド部３ａと２番目のランド部３ｂの中間位置お
よび３番目のランド部３ｃと右端のランド部３ｄの中間
位置に、それぞれ至っている。なおＡポート１３とＢポ
ート１１は油圧アクチュエータ（図示せず）に接続さ
れ、Ｐポート１２は供給圧油源（ポンプ）に、またＤポ
ート１０およびＴポート１４は油タンクにそれぞれ接続
される。

【００１５】弁本体１の前記ポート１０〜１４と反対側
の壁面には、フォースモーター方式の電気−機械変換部
（以下、変換部という）２０が一体に組合わされてい
る。この変換部２０の本体２１には、小口径のスプール
孔２２が長手方向に穿設され、このスプール孔２２に四
方案内弁形パイロットスプール２３が摺動自在に装填さ
れている。変換部本体２１の一端（図の左端）には、フ
ォースモーター２４が配設され、パイロットスプール２
３の一端にコア２４ａが連結されている。またフォース
モーター２４と反対側のスプール２３端には、引張スプ
リング２５が蓋部材２５ａとの間に介装され、フォース
モータ２４の駆動力に抗する方向にスプール２３を付勢
している。

【００１６】前記弁本体１には、スプール孔２に連通す
る複数の通路が前記各ポート１０〜１４と反対側の壁面
に向けて穿設され、変換部本体２１に穿設された各通路
に連通している。すなわち、スプール孔２の両端からパ
イロット圧通路２６・２７が穿設され、その一端（図の
左）からの通路２６は、変換部本体２１に穿設された通
路２６ａに変換部のＡポート２６ｃを介して、他端から
の通路２７は通路２７ａに変換部のＢポート２７ｃを介
してそれぞれ連通している。またパイロットスプール２
３の中立位置において、通路２６ａはスプール２３の左
から２番目のランド部２３ｂに、通路２７ａは３番目の
ランド部２３ｃに至っている。

【００１７】さらに、スプール孔２の中間位置（スプー
ル３の２番目のランド部３ｂと３番目のランド部３ｃの
中間）からの通路２８が、変換部本体２１の通路２８ａ
に変換部のＰポート２８ｃを介して連通し、この通路２
８ａがスプール孔２２の中間位置（パイロットスプール
２３の２番目のランド部２３ｂと３番目のランド部２３
ｃの中間）に至っている。またスプール孔２の、スプー
ル３の３番目のランド部３ｃと右端のランド部３ｄの中
間位置からの通路２９が、変換部本体２１の通路２９ａ
に変換部のＴポート２９ｃを介して連通し、この通路２
９ａは、スプール孔２２の、スプール２３の３番目のラ
ンド部２３ｃと右端のランド部２３ｄの中間位置に至っ
ている。そして、ポート１０が、変換部本体２１のドレ
ン通路３０ａに変換部のＤポート３０ｃを介して連通
し、このドレン通路３０ａはスプール孔２２の左端を経
由してドレン通路３０ｂを通ってスプール孔２２の右端
に至っている。

【００１８】前記フォースモータ２４には、増幅器３１
を介して電流（制御信号）が入力されるようになってい
る。前記差動変圧器４から出力された電流（位置信号）
が比較器３２を介して外部入力信号と比較され、その偏
差と前記差動変圧器２４ａとの比較信号がフォースモー
タ２４に入力されるようになっている。

【００１９】次に、上記のように構成されたサーボ弁の
動作について説明する。図１において、通常使用時に
は、差動変圧器４により、スプール３の位置が電気的に
検出され、この位置信号が比較器３２で入力信号と比較
され、その偏差が増幅器３１で増幅されてフォースモー
タ２４に入力電流として加えられる。これにより、その
入力電流の極性と大きさに比例したフォースモータ２４
の駆動力（直線力）によりパイロットスプール２３が一
方向に変位する。この変位に基づいてＡポート２６ｃ又
はＢポート２７ｃが開放され、Ｐポート２８ｃからスプ
ール孔２２を経て圧油がＡポート２６ｃ又はＢポート２
７ｃを介しパイロット通路２６又は２７を通って、スプ
ール孔２内のスプール３の一端に送られる。

【００２０】この結果、スプール３が一方向に移動し、
弁本体１のＡポート１３又はＢポート１１が開放され
る。このため、Ｐポート１２から弁本体１のスプール孔
２に供給される圧油が、油圧アクチュエータ（図示せ
ず）に送られる。一方、スプール３が移動したことによ
り、差動変圧器４により検出されるスプール３の位置信
号と入力信号との偏差が０になり、フォースモータ２４
に入力される電流も０になるため、パイロットスプール
２３は中立位置に戻り、Ａポート２６ｃおよびＢポート
２７ｃが閉鎖される。したがって、スプール３の一端へ
の圧油の供給は中止されて、スプール３はその移動位置
で停止し、弁本体１のＡポート１３又はＢポート１１か
ら油圧アクチュエータへの圧油の供給が継続される。

【００２１】ところで、上記の状態において、いま仮に
電源が遮断されたとすると、変換部本体２１のスプール
孔２２内のパイロットスプール２３は、引張スプリング
２５により中立位置に戻るため、弁本体１のスプール３
の一端に送られる圧油の量はわずかとなる。

【００２２】したがって、スプール３は引張コイルスプ
リング７の付勢力により、中立位置へ戻され、油圧アク
チュエータ（図示せず）への圧油の供給が中止される。
こうした動作は、スプール３が垂直方向になる姿勢で弁
本体１を使用する場合も、スプール３は、引張コイルス
プリング７の付勢力によりその自重に関係なく中立位置
へ戻されるので、同じである。なお、当然のことである
が、電源遮断時には差動変圧器４によるスプール３の位
置検出も行われない。

【００２３】図２は本考案のサーボ弁の他の実施例を示
す弁本体の中央断面図、図３は図２のIII−III線矢視図
である。本実施例のサーボ弁が上記実施例と異なる点
は、弁本体１’における以下の構成である。

【００２４】すなわち、図２のように、スプール孔２の
内周面に沿って油圧流量調整用のスリーブ４０を配装し
たことと、スプール３の中立位置調整用のスプリング支
持具６の構造およびゼロ点調整ネジ９ａの位置が相違す
ることである。まず、スリーブ４０は、スプール孔２に
連通する各通路に対応する位置に、それぞれ開口４０ａ
〜４０ｅが開設されており、それらの開口４０ａ〜４０
ｅの大きさを変えることにより油圧流量を調整できるよ
うにしている。そして、大口径部４１ａを有する二段ナ
ット４１で、スリーブ４０を固定している。なお、スリ
ーブ４０の左から２番目の開口４０ｂと４番目の開口４
０ｄは、スプール３の２番目のランド部３ｂと３番目の
ランド部３ｃの幅に一致させている。

【００２５】 スプリング支持具６は、中心部に軸芯部
材６ｂをナット６ｃで止着した円筒状の座金６ａを備
え、前記引張スプリング７の両端がスプール３の一端と
座金６ａの中心部寄りにそれぞれ止着され、また押圧ス
プリング８が前記二段ナット４１の大口径部４１ａと座
金６ａの外周部との間に張設されている。スプリング支
持具６は、略円筒状の蓋部材９内にＯリング４４を介し
て摺動自在に装填され、図３のように蓋部材９の中心部
に螺合するゼロ点調整ネジ９ａとネジ９ａに螺合するナ
ット９ｂにより、位置調整可能に構成されている。また
蓋部材９は、ボルト４７により弁本体１の一端面にＯリ
ング４８を介して取り付けられている。なお、その他の
構成およびサーボ弁としての機能（動作）は、上記実施
例と基本的に共通するので、共通する構成部材について
は、上記実施例と同一の符号（図１）により図示し、説
明を省略する。図４は本実施例の弁本体１’を油圧記号
で示した油圧回路図である。

【００２６】

【考案の効果】以上説明したように、この考案のサーボ
弁は上記した構成からなるから、次のような効果を奏す
る。

【００２７】１）電源遮断時にはスプールが自動的に中
立位置に復帰するので、油圧アクチュエータへの圧油の
供給が中止され、不測の事態が生じるおそれがなく、安
全性が高い。したがって、電源遮断時のサーボ弁制御不
能時の不測の事態を避けるための、例えば他の油圧機器
によるバックアップ回路が不要になる。

【００２８】 ２）スプールを押圧スプリングと引張ス
プリングとにより中立位置に復帰させる際の、直接的に
位置調整可能なゼロ点調整ネジを備えているので、電源
遮断時にはスプールを確実に中立位置に復帰させること
ができる。

【００２９】３）スプールの自重をスプリング力でバラ
ンスさせることができるので、スプールが垂直方向にな
る姿勢で、サーボ弁を安全にかつ安定して使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例にかかるサーボ弁を示す中央
断面図である。

【図２】この考案のサーボ弁の他の実施例を示す弁本体
の中央断面図である。

【図３】図３は図２のIII−III線矢視図である。

【図４】図２の弁本体を示す油圧回路図である。

【図５】従来の２段形サーボ弁を示す模式図である。

【符号の説明】

１・１’ 弁本体 ２ スプール孔 ３ スプール ４ 差動変圧器 ６ スプリング支持具 ７・８ スプリング ９ 蓋部材 ９ａ ゼロ点調整ネジ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−236903（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−33305（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭42−20519（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−28833（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭63−25203（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体のスプール孔内に移動可能に装填
   されたスプールの一端に差動変圧器などの電気式位置検
   出器を連結し、前記スプールの位置を検出してスプール
   の変位を制御する方式のサーボ弁において、 前記スプール孔内のスプールの他端又はこれに隣接する
   空間内に、リング状座金とこの座金を貫通する軸芯部材
   とを備えかつ一端を開放した筒状のスプリング支持具
   を、ゼロ点調整ネジを介して位置調整可能に装填し、 該スプリング支持具と前記スプール端との間に、該スプ
   ールを中立位置へ復帰させるための内側に配置される引
   張コイルスプリングとその外側に同心状に配置される押
   圧コイルスプリングとを介装するとともに、該引張コイ
   ルスプリングの一端は前記スプールの一端に止着し、他
   端は前記スプリング支持具の座金に止着し、前記押圧コ
   イルスプリングの一端は、前記スプール孔の端部でその
   内周壁により形成した大径部の端壁に係止し、他端は前
   記スプリング支持具の座金に係止したことを特徴とする
   サーボ弁。