JP3524553B2 - 直接駆動サーボバルブの製作方法及び該方法により得られる直接駆動サーボバルブ - Google Patents

直接駆動サーボバルブの製作方法及び該方法により得られる直接駆動サーボバルブ

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JP3524553B2
JP3524553B2 JP52002695A JP52002695A JP3524553B2 JP 3524553 B2 JP3524553 B2 JP 3524553B2 JP 52002695 A JP52002695 A JP 52002695A JP 52002695 A JP52002695 A JP 52002695A JP 3524553 B2 JP3524553 B2 JP 3524553B2
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rotor
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、所謂直接駆動サーボバルブに関するものであ
り、より詳細には、完全に組み立てられた角度制限駆動
モーターと、別体の流体圧ステージとを組み合わせ、適
当な調節を行った後に、この組立体を位置固定すること
から成る直接駆動サーボバルブの製作方法及び該方法に
より得られる直接駆動サーボバルブに関する。
発明の背景 トルクモータにより駆動する直接駆動サーボバルブは周
知であり、これには、ロータリートルクモーターを利用
して作動するものがある。
このロータリートルクモーターは、そのローター（回
転子）から延びて流体圧バルブに接続する駆動部材を有
し、該部材によってバルブを直接動かし、モーターに加
えられた電気信号に応じて流体源からロード（負荷）側
への流体の流れを制御する。
このような直接駆動サーボバルブは、その組み立てに
非常に時間がかかり、また組み立て作業が非常に複雑で
ある。
即ち、このバルブが最適に作動するためには、ステー
ター（固定子）、ローター（回転子）、位置決めフィー
ドバック装置、回転子（ローター）ストッパー及びバル
ブ流量制御装置部品の相対位置を正確に設定しなければ
ならないからである。
又、特定の用途のために、直接駆動サーボバルブのバ
ルブ部分の流体圧部品を交換する場合には、更に高いコ
ストがかかる。
通常は、モーター構成部品の全てを完全に分解し、更
に再び組み立てることが必要となるからである。
このような従来の直接駆動サーボバルブの代表的なも
のは、米国特許第4,793,377号に示されており、本明細
書では、この特許を参考例として引用する。
上述した直接駆動サーボバルブの他の例として本出願
人が知るものとしては、米国特許第4,197,474号、同2,7
69,943号、同2,697,016号、同4,452,423号、同4,339,73
7号、同4,850,322号、同4,702,123号、並びに、1960年
７月19日付で発行されたカナダ特許第601808号、1978年
８月16日付で発行された英国特許第1521668号がある。
これらの特許に開示されている従来の直接駆動サーボ
バルブは、何れも目的に応じて全く同様に機能するもの
の、上述した問題を抱えている。
即ち、組み立てや修復作業が複雑で、非常にコストが
かかる。
このような直接駆動サーボバルブを円滑且つ最適に作
動させるためには、上述した問題に加えて、回転部材及
び及びベアリングを一直線で同心円状に配置することが
必要である。
発明の要約 本発明によれば、固定子、回転子、支持ベアリング、
流体絶縁体、モーター位置決めセンサー、回転子ストッ
パーモーターケースを含む必要部品の全てを備えた完全
なパッケージモーターを用いて直接駆動サーボバルブを
製作する方法が提供される。
この方法に於いては、更に流体流を制御するバルブ手
段を備えたハウジングを有する流体圧ステージを用い
る。
このバルブ手段は、モーターに印加された電気信号に
対応して、流体源からロード（負荷）側への流体流の制
御を行うためのものである。
適当な機械的連結手段を用い、完全なモーター組立体
を流体圧ステージに位置させて、モーターの回転子と流
体圧ステージ内の制御弁（コントロールバルブ）とを接
続する。
電気信号をモーターに印加し、加圧流体源を流体ステ
ージ上に接続し、流体ステージの出力計測値が印加した
電気信号に対応する所望の出力を示すようになるまで、
モーターを移動させる。
次いで、このモーターを流体ステージに固定する。
本発明によれば更に、ハウジングを有する流体ステー
ジと駆動モーターとを備えた直接駆動サーボバルブが提
供される。
駆動モーターは、偏心状に配備され且つ流体圧ステー
ジ内のバルブと係合する駆動部材と、外側ケーシングと
を備えている。
外側ケーシングは、ハウジングに対してモーターの回
転運動を許容させる手段と、締結手段とを有しており、
該締結手段がしっかりと締め付けられている時には該ケ
ーシングは位置固定され、該締結手段が緩められている
時には該ケーシングは移動可能である。
図面の説明 図１は、本発明の方法によって組み立てられた直接駆動
サーボバルブの一部断面を示す概略図であり、 図２は、本発明の原理によって構成されている直接駆動
サーボバルブの一例を示す斜視図であり、 図３は、図２に示されているものとは異なる態様の直接
駆動サーボバルブを示す図であり、 図４は、本発明の原理によって構成されている直接駆動
モーターの断面図であり、 図５は、流体圧ステージに対する駆動モーターのシーリ
ングを示す一部断面の部分図である。
図面の詳細な説明 図１を特に詳細に参照して、この図には、本発明に従
って構成されている直接駆動サーボバルブの概略が示さ
れている。
図１は、概略のみであり、使用し得る構造体の一つの
例を示したものであり、当業者であれば、他のタイプの
直接駆動サーボバルブ、例えば先行特許に開示されてい
る直接駆動サーボバルブにも適用し得ることが理解され
よう。
本発明の重要な特徴は、本発明の方法を実施すること
により得られる直接駆動サーボバルブが、その最終組立
構造が比較的シンプルであり、そのサーボバルブの有効
使用期間中に行うであろうあらゆるオーバーホールを簡
単に行うことができる点にある。
即ち、初めにサーボバルブを組み立てる時も、有効期
間中にオーバーホールを行う時にも、従来では非常にコ
ストがかかり且つその作業が複雑であったが、本発明方
法に従って組み立てられたサーボバルブを使用する場合
には、これらの問題は解消しているのである。
これは、最終の直接駆動サーボバルブに組み込み得る
２つのモジュール乃至ステージを設けることにより達成
される。
これらのモジュールの一つは、完全に組み立てられた
パッケージドライブモーター、例えば角度制限トルクモ
ーターである。
この角度制限トルクモーターの全ての構成部品は、例
えば図４に詳細に示され、以下に詳細に説明されている
ように、完全にパッケージ化された作動可能などライブ
モーターに組み込まれている。
このようなドライブモーターの組み立て品は、直接駆
動サーボバルブの組立を行う時まで保管しておくことが
できる。
第二のモジュールは、流体圧モジュール乃至ステージ
である。
このステージは、ハウジング及びバルブを含み、この
バルブは、スプールバルブである。
流体圧ステージの種々の構成部品も又、目的とする直
接駆動サーボバルブの組み立てを行う時まで保管してお
くことができる。
バルブの組み立てを行う時点で、流体圧ステージの構
成部品を組み立てて流体圧ステージとすることができ
る。
流体圧ステージを完成させた後に、流体圧ステージの
ハウジング上に前記モーターを単に置き、入力信号に対
応する所望の出力流が得られるように適当な調節を行
い、次いで、このような適正位置を保ちながら該モータ
ーと流体圧ステージとを位置固定する。
従って、この直接駆動サーボバルブの組み立てやオー
バーホールを、非常に簡単且つ容易に、然も安価に行う
ことが可能となることが理解されよう。
例えば、バルブ内のモーターが適正に作動しない場合
に於けるオーバーホール作業では、このモーターを単に
取り外し、新しいモーターと交換し、新しいモーター
を、前述したように適当な調節を行った後に、締結、即
ち固定すればよいのである。
図１に示されているように、直接駆動サーボバルブ10
は、流体圧ステージ（hyraulic stage）16のハウジング
14上に載置されている完全に組み立てられたモーター12
を有している。
ハウジング14内部のボア18には、一対のランド（lan
d）22,24を有するスプールバルブ20が配置されている。
モーター12のローター（回転子）のシャフト（軸）28
には、偏心駆動部材26が取り付けられている。
当業者には公知のように、偏心駆動部材26は、更にス
プールバルブ20に連結されており、ローターシャフト
（回転子軸）28の回転につれてスプールバルブ20がボア
18内を往復運動するようになっている。
このスプールバルブ20の運動により、圧力下にある流
体源30から、ハウジング内に形成された通路を通り、ポ
ート32又は34を介してロード側（図示せず）に流体が流
れ、又ロード側からポート32又は34を通ってシステムリ
ターン36に流体が流れる。
図示されているように、圧力流体は、通路38,40か
ら、スプールバルブのランド22,24によって塞がれてい
る末端チャンバー42,44に流れる。
モーター12に印加された信号に対応してローターシャ
フト28が動き、偏心駆動部材26の動作により、図１に示
されている如く、図中右側にスプールバルブ20が移動す
ると、ランド22は計測ポート46を開放し、ランド24は計
測ポート48を開放する。
従って、流体源30からチャンバー42、ポート46を通
り、ポート32からロード側に流体が排出される。
同時にロード側からポート34を通り、開放されている
計測ポート48を通ってリターン36に流体が流れる。
又シャフト28が反対方向に回転すれば、逆の動作が行
われることは明らかであろう。
コマンド信号は、コントローラ52に連結されている入
力端子50に印加される。
コマンド信号が印加された後、コントローラは、リー
ド線54を介してモーター12に入力信号を伝達し、ロータ
ーシャフト28の回転位置決めを行う。
センサ56によってローター位置の検知が行われ、検知
信号がリード線58を通してコントローラ52にフィードバ
ックされる。
これらの信号は、コマンド信号と協働してモーター12
の所望の動作及びスプールバルブ20の動作を与えるため
に使用される。
図１に示す構造体を組み立てる場合、完全に組み立て
られたパッケージモーター12をスプールバルブ20と係合
している駆動部材26と共にハウジング14上に置く。
30で示されているように圧力流体が流され、適当なコ
マンド信号が入力端子50に入力される。
良く知られているように、入力された信号に対応して
ポート32及び34に現れる出力は、所定圧及び／又は流れ
とならねばならない。
モーター12はハウジング14上で回転しながら移動可能
となっている。
このモーターを回転させつつ及び何かの方法により、
端子50に入力された信号によって、所望の出力がポート
32及び34で得られるまで調節が行われる。
このような出力が得られた時点で、60、62で示されて
いる適当な締結手段乃至クランプ手段によって、モータ
ー12をハウジング14に固定する。
以下に更に詳述するように、クランプ手段クランプ6
0、62は、モーター12のケーシングの一部として形成さ
れているラグ乃至耳（lug or ear）でよく、モーター12
の回転時でも動く。
これらのラグには、適当な調節のために、モーター12
の回転を許容するための適当なスロットを設けることが
できる。
調節が行われると、締結手段が固定され、モーター12
がハウジング14上の調節された位置にしっかりと保持さ
れる。
図２を詳細に参照して、この図には、本発明の原理に
従って構成された直接駆動サーボバルブの一例が示され
ている。
この図に示されているように、完全に組み立てられて
いるパッケージモーターステージ72が流体圧ステージ70
上に載置されている。
モーターケーシング73からは一対の把持用ラグ74,76
が延びている。
これらのラグは、溶接、ハンダ付などの固定手段でケ
ーシング73に設けてよい。
各々のラグには、スロット78、80が夫々形成されてい
る。
適当な締結具82、84がスロット78、80を通してラグ内
に挿入されており、流体圧ステージ70のハウジング75に
形成されている適当なネジ孔（図示せず）内でネジ止め
されている。
前述したように、適当な信号がモーター12に入力さ
れ、入力された電気信号に対応して、流体圧ステージか
らの適当な出力圧及び／又は出力流が得られるまで、流
体圧ステージ頂部でのモーターの回転調整が行われる。
この調整が行われた後に、締付具82、84がしっかりと
締められ、モーターステージ72が流体圧ステージ70に固
定される。
図３を詳細に参照して、この図には、他の態様が示さ
れている。
図３に示されている全ての部品は、モーター72が、そ
のベース88の近傍に形成されている溝86を有しているこ
とを除けば、図２に示されいるものと同じである。
流体圧ステージ70の頂部には、一対の押え用クリート
乃至クランプ90,92が適当な締付具で固定されている。
図示されているようにクランプ90,92は夫々フランジ9
4,96を備えている。
このフランジ94,96は径方向内側に延びており、溝86
内に入り込んでいる。
直接駆動サーボバルブを組み立てる際には、適当な信
号をモーター72に入力しながら流体圧ステージ70から目
的とする出力流乃至出力圧が得られるまで調整が行われ
るが、その間、締付具は緩く保持され、フランジ94,96
が溝86内に入り込んでいる状態でモーターは自由回転す
る。
流体圧ステージからの所望の出力が得られる位置にモ
ーターが到達すると、締付具がしっかりと締め付けら
れ、押さえクランプ乃至クリート90,92が溝86の底部に
係合し、このようにしてモーターハウジングの下方面88
が流体圧ステージ70に把持される。
Ｏリング等の適当なシール材を、モーターハウジング
の底部或いは流体圧ステージハウジング内に設けるのが
よく、これにより、モーターと流体圧ステージとがシー
ルされ、流体の漏洩を防止することができる。
図３に於いて破線で示されているように、図１に示さ
れているコントローラ52は、コントローラハウジング10
0内に収容されている。
このハウジング100は、適当な締結具104によってモー
ターハウジング102に取り付けられている。
締結具104は、コントローラハウジング106から下方に
延びているカップ状部材105を貫通している。
モーター72の上部は、カップ状部材内に入り込んでい
る。
図１の54,58で示されているようなリード線を有する
電線管107がハウジング100からモーター72に延びてい
る。
ハウジング100の頂部には、適当な締結具108によって
カバー106が固定されている。
この締結具108は、ハウジング100内に収容され、コン
トローラ52を形成している電気モジュールの点検のため
に取り外すことができる。
本発明に於いて、完全に組み立てられたパッケージと
して使用されるモーターとしては、直接駆動バルブに通
常利用されており、当業者にも周知の角度制限トルクモ
ーターを挙げることができる。
このようなモーターの一例を図４に示す。
この図４を参照して、この図に示されているように、
シャフト140を有するローター（回転子）128が絶縁チュ
ーブ146内に配置されている。
この絶縁チューブは、内部にベアリング136が設けら
れているフランジ144を備えている。
絶縁チューブの反対側端部には、第２ベアリング152
を支持している凹部150が設けられている。
シャフト140の延長部154は、ベアリング152内に支持
されている。
又、該延長部の反対側端部、即ちシャフト140の端部1
56は、ベアリング136内に支持されている。
絶縁チューブ146のベース144は、サポートリング176
内に支持されている。
サポートリング176の肩部174上には、ステータ−（固
定子）126が載せられており、この固定子126はリテイナ
ーアセンブリー（ベアリング保持器）166によって把持
されている。
リテイナーアセンブリー166は、絶縁チューブ146の閉
塞上端部148に固定されている。
図示されているように、リテイナーアセンブリー166
は、環状部材162と下方に垂下しているスカート164とを
有するリテイナー160を備えている。
絶縁チューブ146の閉塞上端部148の外側面には、リテ
イナーリング170がネジ固定されている。
スカート164は、固体子126の柱部172を下方に賦勢す
る把持圧を与える。
安全手段として、ロックワイヤー184がリテイナーリ
ング170に設けられている適当な開口を通されており、
これにより、予定外の時にリテイナーアッセンブリ166
がバラバラになるのが防止される。
ロックワイヤーを利用するためにリング170には開口1
86が形成されており、更に絶縁チューブ146の上端部148
にも開口が形成されている。
モーターケーシング194が部材176に支持されており、
モーター118の内部を周囲から保護している。
図示されているように、ボール143が取り付けられて
いる偏心駆動部材142がローターシャフト140の下部から
延びている。
既に述べたように、このボール143は、流体圧ステー
ジ内に配置されているバルブ部材と係合している。
Ｏリング等のシーリング部材が溝151内に保持されて
おり、流体圧ステージハウジングの上面との係合により
液漏れが防止される。
更に図示されているように、部材176には連続してい
る環状溝153が形成されており、これにより、図３の90
及び92で示されている押さえ用クリートのフランジが保
持される。
溝153が連続しているため、サーボバルブの組立て時
に於いて、モーター118が流体圧ステージのハウジング
上を360゜回転可能となっている。
図５を参照して、完全なパッケージモーターは、径方
向静的シール（radial staticseal）により流体圧ステ
ージハウジングとシールされていてよい。
ベース200には下方に延びている延長部202が形成され
ており、この延長部を通ってローター（回転子）204が
延びている。
又延長部202には溝206が設けられており、この溝内に
Ｏリング208が保持されている。
このＯリング208は、流体圧ステージのハウジング210
をシールする。
このようにして、図４に示されている完全に組み立て
られているモーターは流体圧ステージ上に載置され、コ
ントローラへの入力信号に対応して、流体圧ステージか
ら所定の出力流及び／又は出力圧が得られるように位置
決めされる。
この状態に於いて、押さえ用クリートを固定し、かく
してかなり簡単で且つコストをかけずに直接駆動サーボ
バルブを得ることができる。
必要であれば、締結具を緩めて特定の用途のためにモ
ーターを再調整することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−139518（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−313489（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−86672（ＪＰ，Ａ) 米国特許4850322（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16K 31/06 305 F16K 31/06 325 F16K 27/00 F16K 31/04

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（Ａ）固定子（126）、駆動部材（26、14
    2）を備えた回転子（128）、前記回転子を取り囲み、シ
    ステム流体から前記固定子を絶縁する絶縁チューブ（14
    6）、前記回転子を支持する支持ベアリング（136,15
    2）、回転子の位置検知手段（56）、回転子ストッパー
    を含む角度制限トルクモーターの全てのモーター部品と
    該全てのモーター部品を取り囲むハウジングとを有する
    角度制限トルクモーターの完全なパッケージ（12、72）
    と、 （Ｂ）内部にボア（18）を有する本体（14、75）と、該
    ボア内に配置されたスプールバルブ（20）とを含み、該
    スプールバルブの往復直線運動によって前記角度制限ト
    ルクモーターの回転子制限角に対応して圧力流体の流れ
    をコントロールする流体圧ステージ（16、70）とを用意
    し、 （Ｃ）前記角度制限トルクモーターのパッケージを前記
    流体圧ステージの本体上に配置し、 （Ｄ）前記モーターの回転子駆動部材と、前記流体圧ス
    テージのスプールバルブとを相互に機械的に連結し、 （Ｅ）前記流体圧ステージからの出力として予め望まし
    いとして設定された出力を示す電気信号を前記モーター
    に印加し、 （Ｆ）前記流体圧ステージからの出力を計測し、 （Ｇ）前記トルクモーターを前記流体圧ステージの本体
    に対して相対的に移動させ、 （Ｈ）流体圧ステージの出力が前記設定出力に到達した
    時を確定し、 （Ｉ）前記出力を維持しながら、前記モーターを流体圧
    ステージに固定すること、 からなる直接駆動回転・直線動型サーボバルブの製作方
    法。
  2. 【請求項２】前記設定出力が得られるまで、モーターを
    回転させながら流体圧ステージの出力を連続的に計測す
    る請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】前記モーターは押さえ手段（74,76）を有
    しており、前記固定段階で、該押さえ手段に保持されて
    いる締結具（82,84）をしっかりと締め付ける請求項１
    記載の方法。
  4. 【請求項４】前記モーターハウジングは、流体圧ステー
    ジの本体と係合する側の端部近傍に溝（86）を有してお
    り、前記押さえ手段は該溝と係合するクリート（90,9
    2）を含んでおり、該クリートが前記締結具の締め付け
    により所定位置に保持される請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】内部にボア（18）を有する本体（14）と、
    前記ボア内に配置され、往復直線運動によって圧力流体
    源（Ps）からの流れをコントロールするバルブ部材（2
    0）を備えた流体圧ステージ（16,70）と、角度制限トル
    クモーター（12）と、該モーターを流体圧ステージに固
    定するための押さえ手段（60,62）からなる直接駆動回
    転・直線動型サーボバルブに於いて、 （Ａ）前記モーターが、固定子（126）、駆動部材（2
    6、142）を備えた回転子（128）、前記回転子を取り囲
    み、システム流体から前記固定子を絶縁する絶縁チュー
    ブ（146）、前記回転子を支持する支持ベアリング（13
    6,152）、回転子の位置検知手段（56）、回転子ストッ
    パーを含む角度制限トルクモーターの全てのモーター部
    品と該全てのモーター部品を取り囲むハウジングとを有
    する完全な角度制限トルクモーターパッケージ（12、7
    2）からなり、 （Ｂ）前記押さえ手段は、締結手段（82,84）を含み、 （Ｃ）前記モーターパッケージが、前記締結手段が緩く
    締め付けられている場合には、前記流体圧ステージの本
    体上を移動可能であり、前記締結手段がきつく締め付け
    られている場合には、移動不能となっていることを特徴
    とするサーボバルブ。
  6. 【請求項６】前記押さえ手段は、流体圧ステージ本体に
    隣接する位置でモーターハウジングに形成された連続溝
    （86）と、該溝と前記本体とに係合する複数のクリート
    （90,92）を有しており、前記押さえ手段の締結具が、
    該クリートを貫通して前記本体内に延びている請求項５
    記載のバルブ。
  7. 【請求項７】前記クリートは、それぞれ径方向内側を指
    向して前記溝内に延びているフランジ（94,96）を備え
    ている請求項６記載のバルブ。
  8. 【請求項８】更にコントローラ（52）と、該コントロー
    ラと前記モーターとを結合させる手段（104）とを有し
    ている請求項５記載のバルブ。
  9. 【請求項９】更にコントローラハウジング（106）を有
    しており、前記コントローラは前記コントローラハウジ
    ング内に配置され、該コントローラハウジングを前記モ
    ーターハウジングに連結する手段を有している請求項８
    記載のバルブ。
  10. 【請求項１０】コントローラハウジングをモーターに連
    結する前記手段は、該コントローラハウジングから延び
    ているカップ状部材（105）を含み、該カップ状部材内
    に前記モーターが保持されている請求項９記載のバル
    ブ。
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