JP6526948B2

JP6526948B2 - 静圧軸受付サーボ弁

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Publication number: JP6526948B2
Application number: JP2014109645A
Authority: JP
Inventors: 勝美佐々木
Original assignee: PNEUMATIC SERVO CONTROLS Ltd
Current assignee: PNEUMATIC SERVO CONTROLS Ltd
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2034-05-28
Also published as: JP2015224708A

Description

本発明は、静圧軸受付サーボ弁に関する。

サーボ弁として、スリーブに対しスプールを移動駆動してスプールのランドとスリーブの気体流通ポートとの間の相対的位置を変化させて負荷へ出力する気体圧や流量を制御することが行われる。ここで、スプールとスリーブとの間の摺動抵抗を低減するために静圧軸受機構を用いることがある。

例えば、特許文献１には、３つのランドとその間の２つのステムを有するスプールと、スプールを摺動支持するスリーブと、スプールを移動駆動する可動線輪型アクチュエータを備えるサーボ弁において、スプールの左右ランドとスリーブ内壁面の間に静圧軸受を設けることが開示されている。

ここでは、中立位置において中央ランドに向かい合って負荷ポート、中央ランドの両側のステムに対応する左右空気室の一方側に供給ポート、他方側に排気ポートが設けられ、供給ポートに向かい合う左空気室に一方側開口部を有し右側ランドに他方側開口部を有する導通路がスプールの内部に設けられる。この左空気室から一方側開口部を介して供給圧を有する気体が導通路を通り右側ランドの開口部からスリーブ内壁面に向かって噴出し、静圧軸受を形成する。

特開２００４−２７０８７０号公報

スプール・スリーブ機構に静圧軸受を設ける場合、スプールはランドとステムの接続体であるので、長手方向に沿って外径寸法が変化する。スリーブ側からスプール側に向かって浮上用の流体を噴出しても、スプールの移動に伴って噴出した流体がランドから外れてしまい、静圧軸受として機能しないことが生じ得る。そこで、特許文献１では、スプールの内部に導通路を設け、スプール側からスリーブ側に向かって浮上用の流体を噴出させている。

特許文献１の構造では、静圧軸受の浮上用の流体は、スリーブの供給ポートからの流体を用いている。この供給圧は、サーボ弁の仕様で定まる流体圧であるので、元圧を減圧弁等で所望の制御圧に減圧したものであり、必ずしも静圧軸受に適した流体圧でないことがある。そこで、静圧軸受に適した流体圧を用いたいという要望がある。

本発明の目的は、サーボ弁の制御用気体圧とは別に静圧軸受に適した軸受用気体圧を用いることを可能とする静圧軸受付サーボ弁を提供することである。

本発明に係る静圧軸受付サーボ弁は、３つのランドと隣接するランドの間に設けられる２つのステムを有するスプールと、スプールを摺動支持するスリーブと、スリーブに対しスプールを移動駆動するアクチュエータと、を備え、スリーブは、スプールの中立位置において３つのランドのうちの中央ランドに向かい合う負荷ポート、中央ランドの両側の２つのステムにそれぞれ対応する２つの気体圧室の一方側の気体圧室に向かい合う制御用気体供給ポート、他方側気体圧室に向かい合う排気ポート、及び一方側の気体圧室を挟んで中央ランドよりも一方側に配置される一方側ランドに向かい合う軸受用気体供給ポートを有し、スプールは、スリーブの一方側ランドに開口する一方側開口部からスプールの内部を通って軸方向に延び、他方側気体圧室を挟んで中央ランドよりも他方側に配置される他方側ランドに開口する他方側開口部に至る導通路を有し、スプールの一方側ランドの外周面には一方側開口部に接続される導入凹部が設けられ、スリーブの内壁面には軸受用気体ポートに接続されスプールの導入凹部に向かい合って開口する所定の内径を有する供給路が設けられ、スプールの軸方向に沿った導入凹部の溝幅は、スリーブの供給路の開口部に対しスプールの移動範囲をカバーする長さに設定されており、スリーブの軸受用気体供給ポートに接続された供給路の開口部から噴出する所定の軸受用気体圧を有する気体によって一方側ランドがスリーブ内壁面より浮上し、他方側ランドの他方側開口部から噴出する所定の軸受用気体圧を有する気体によって他方側ランドがスリーブ内壁面より浮上する静圧軸受を形成することを特徴とする。

また、本発明に係る静圧軸受付サーボ弁において、スリーブは、軸受用気体供給ポートと制御用気体供給ポートとの間を接続状態または遮断状態に切替可能に設けられる切替流路を有することが好ましい。

上記構成によれば、静圧軸受付サーボ弁は、スプール・スリーブ機構を有し、スリーブにサーボ弁の仕様によって定まる制御用気体圧を有する気体を供給する制御用気体供給ポートとは別に、静圧軸受に適した気体圧を有する気体を供給する軸受用気体供給ポートが設けられる。そして、スプールには、スリーブの軸受用気体供給ポートに向かい合って開口する一方側開口部からスプールの内部を通って軸方向に延び、他方側気体圧室を挟んで中央ランドよりも他方側に配置される他方側ランドに開口する他方側開口部に至る導通路を有する。これによって、スリーブの軸受用気体供給ポートから噴出する所定の軸受用気体圧を有する気体によって一方側ランドがスリーブ内壁面より浮上し、他方側ランドの他方側開口部から噴出する所定の軸受用気体圧を有する気体によって他方側ランドがスリーブ内壁面より浮上する静圧軸受を形成する。

また、静圧軸受付サーボ弁において、スリーブは、軸受用気体供給ポートと制御用気体供給ポートとの間を接続状態または遮断状態に切替可能に設けられる切替流路を有するので、ユーザの要望に合わせ、制御用気体圧をそのまま軸受用気体圧とすることが出来る。

本発明に係る実施の形態における静圧軸受付サーボ弁の構造を示す断面図である。図１の拡大図である。本発明に係る実施の形態の静圧軸受付サーボ弁における軸受用気体供給ポートの詳細図である。図３（ａ）は、切替用のアダプタを用いる前の状態の断面図を示し、（ｂ）は、サーボ弁の制御とは独立に静圧軸受用気体の供給を行うときに用いられる切替用のアダプタを示す図であり、（ｃ）は、（ｂ）の切替用のアダプタを用いたときの断面図を示し、（ｄ）は、サーボ弁の制御用気体圧をそのまま軸受用気体圧とするときに用いられる切替用のアダプタを示す図であり、（ｅ）は、（ｄ）の切替用のアダプタを用いたときの断面図を示す。図２において静圧軸受が形成される部分を示す図で、図４（ａ）は一方側ランドの斜視図、（ｂ）は他方側ランドの斜視図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、スプールアクチュエータとして可動線輪型アクチュエータを述べるが、スプールを軸方向に沿って駆動するものであればよく、例えば、他の形式のフォースモータでもよく、場合によってはノズル・フラッパ型のアクチュエータでもよい。また、スプールの軸方向変位を検出するものとしてスプールセンサを述べるが、サーボ弁の仕様等によっては、スプールセンサを省略してもよい。

以下では、サーボ弁に用いられる気体として空気を説明するが、ここでいう空気は広義のものであって、大気以外にも、それに準じる成分構成を有する気体、例えば乾燥空気、窒素ガス等を用いるものとしてもよい。

以下で述べる形状、寸法等は、説明のための例示であって、静圧軸受付サーボ弁の仕様に合わせ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、静圧軸受付サーボ弁１０の断面図である。図２は、図１の拡大図である。以下では、静圧軸受付サーボ弁１０を、特に断らない限り、サーボ弁１０と呼ぶ。サーボ弁１０は、スプール２０とスリーブ４０とスプールアクチュエータ８０と、変位センサ９０を備え、さらに、スプール２０の外周面とスリーブ４０の内壁面との間に静圧軸受１１０，１１２が形成される構造を有する。図１，２には軸方向として±Ｘ方向を示した。−Ｘ方向と＋Ｘ方向を区別して、−Ｘ方向を一方側、＋Ｘ方向を他方側と呼ぶ。図１，２の紙面上で左側が一方側、右側が他方側である。

スプール２０は、大径のランド２２，２４，２６と、隣接するランドの間に設けられる小径のステム２８，３０が軸方向に沿って接続配置された軸部材である。３つのランド２２，２４，２６の外径は互いに同じ寸法で、２つのステム２８，３０の外径も互いに同じ寸法である。ランド２２，２４，２６の外径寸法は、高精度に仕上げられ、外周面には鏡面加工を行うことが好ましい。かかるスプール２０としては、金属材料を所定の形状に成形したものを用いることが出来る。

スリーブ４０は、円筒状の内壁面を有する筒状部材で、その内壁面でスプール２０のランド２２，２４，２６の外周面を摺動自在に支持する。スリーブ４０の内壁面の内径は、軸方向に沿って同じ寸法である。スリーブ４０の内壁面の内径寸法は、高精度に仕上げられ、内壁面には鏡面加工を行うことが好ましい。スリーブ４０の内壁面の内径寸法と、スプール２０のランド２２，２４，２６の外径寸法との差によって、スリーブ４０の内壁面とスプール２０のランド２２，２４，２６の外周面との間に摺動用の隙間が形成される。サーボ弁１０の仕様によってこの隙間寸法は異なるが、一例を挙げると、スプール２０のランド２２，２４，２６の外径を約５０ｍｍとして、隙間は、約５〜１５μｍである。

スリーブ４０は、内径側でスプール２０を摺動自在に支持する精密円筒部分を有するが、外周側は、サーボ弁１０の外形を形作る筐体としての機能を有する。筐体の寸法精度は精密円筒部分に比べれば緩やかでよいので、図１，２に示すように、スリーブ４０を内径側円筒部４２と外周側筐体部４４の２体構造としてもよい。内径側円筒部４２と外周側筐体部４４との間は気密確保のため、シール部材４６（図３参照）が配置される。かかるスリーブ４０としては、金属材料を所定の形状に成形したものを用いることが出来る。

スリーブ４０には、４つの気体ポートが設けられる。負荷ポート４８は、スリーブ４０の内壁面において、３つのランド２２，２４，２６のうちの中央ランド２２に向かい合う位置に開口する。負荷ポート４８は、図示されていない外部負荷に接続され、外部負荷の気体圧をサーボ気体圧Ｐ_Cとするための気体出入口である。

スプール・スリーブ機構は、スプールアクチュエータ８０によってスプール２０がスリーブ４０に対し軸方向に沿って相対的に摺動する。中立状態のときに、スプール２０の中央ランド２２がスリーブ４０の負荷ポート４８の開口をちょうど塞ぐ位置に来るように設定される。図１，２には、この中立状態が示されている。

中立状態では、スプール２０の中央ランド２２の両側の２つのステム２８，３０の外周面とスリーブ４０の内壁面との間に気体圧室３２，３４が形成される。気体圧室３２は、中央ランド２２よりも一方側に形成される一方側気体圧室で、気体圧室３４は、中央ランド２２よりも他方側に形成される他方側気体圧室である。

制御用気体供給ポート５０は、スリーブ４０の内壁面において、一方側気体圧室３２に向かい合う位置に開口する。制御用気体供給ポート５０は、気体源に接続される制御減圧弁の出力に接続される気体供給ポートである。制御減圧弁は、気体源における高圧の気体を、適当な制御用気体圧Ｐ_Sに減圧する装置である。制御用気体圧Ｐ_Sの大きさは、サーボ弁１０の仕様によるが、一例としては、２〜４ａｔｍ程度の気体圧が用いられる。

排気ポート５２は、スリーブ４０の内壁面において、他方側気体圧室３４に向かい合う位置に開口する。排気ポート５２は、サーボ弁１０の外部に連通し、大気圧に開放（Ｅ_X）される気体排気口である。

軸受用気体供給ポート５４は、スリーブ４０の内壁面において、３つのランド２２，２４，２６のうちの一方側ランド２４に向かい合う位置に開口する。一方側ランド２４は、一方側気体圧室３２を挟んで中央ランド２２よりも一方側に配置されるランドである。軸受用気体供給ポート５４は、外部の静圧軸受用気体源に接続される。静圧軸受用気体源は、軸受用気体圧Ｐ_Bの気体圧を有する気体の供給源である。これに代えて、静圧軸受用減圧弁の出力に接続するものとしてもよい。静圧軸受用減圧弁は、気体源における高圧の気体を、軸受用気体圧Ｐ_Bに減圧する装置である。軸受用気体圧Ｐ_Bの大きさは、サーボ弁１０の仕様によるが、一例としては、４〜５ａｔｍ程度の気体圧が用いられる。

４つのポートはそれぞれ、スリーブ４０の内壁面に開口しスプール２０に向かい合う内側開口部と、スリーブ４０の外周面に開口し適当な外部配管に接続される外部開口部とを有する。４つのポートの配列順序は、図１，２に示すように、−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって、軸受用気体供給ポート５４、制御用気体供給ポート５０、負荷ポート４８、排気ポート５２の順である。

切替流路５８は、軸受用気体供給ポート５４と制御用気体供給ポート５０との間に設けられる流路である。切替流路５８はＸ方向に延びる貫通穴で、他方端は制御用気体供給ポート５０の内壁面に開口し、一方端は軸受用気体供給ポート５４の全長のほぼ半分の位置の所の内壁面に開口する。切替流路５８は、静圧軸受１１０，１１２に供給する気体を軸受用気体供給ポート５４からの気体にするか、制御用気体供給ポート５０からの気体にするかの切替を行うことが出来るように設けられる流路である。

図３は、切替流路５８の切替機能を説明する図である。図３（ａ）は、サーボ弁１０が組立てられた状態を示す図で、４つのポートはいずれも接続すべき対象に接続されていない。制御用気体供給ポート５０は制御減圧弁の出力に接続されていない。軸受用気体供給ポート５４は外部の静圧軸受用気体源に接続されていない。また、次に述べる切替用のアダプタ６０，６６のいずれも取り付けられていない。なお、軸受用気体供給ポート５４には、めねじ５６が刻まれている。

図３（ｂ）は、静圧軸受１１０，１１２に供給する気体を軸受用気体供給ポート５４からの気体とするときに用いられる切替用のアダプタ６０を示す図である。アダプタ６０は、気体を流すことが出来る貫通穴６２を有し、根元側の外周部におねじ６４が刻まれている穴付ボルトである。図３（ｂ）ではアダプタ６０を頭部なしのボルトとして示したが、頭部を有する貫通穴付ボルトであってもよい。アダプタ６０の全長は軸受用気体供給ポート５４の全長の半分の長さよりも長く、アダプタ６０のおねじ６４を軸受用気体供給ポート５４のめねじ５６に噛み合わせてアダプタ６０を軸受用気体供給ポート５４にねじ込んだときに、切替流路５８の一方側の開口を塞ぐことが出来る。

図３（ｃ）は、アダプタ６０のおねじ６４を軸受用気体供給ポート５４のめねじ５６に噛み合わせてアダプタ６０を軸受用気体供給ポート５４にねじ込んだときを示す図である。このとき、切替流路５８の一方側の開口がアダプタ６０によって塞がれて、制御用気体供給ポート５０と軸受用気体供給ポート５４との間は遮断される。この状態において、アダプタ６０の貫通穴６２を外部の静圧軸受用気体源に接続することで、静圧軸受１１０，１１２に軸受用気体供給ポート５４からの気体を供給することが出来る。

図３（ｄ）は、静圧軸受１１０，１１２に供給する気体を制御用気体供給ポート５０からの気体とするときに用いられる切替用のアダプタ６６を示す図である。アダプタ６６は、外周部におねじ６８が刻まれているボルトである。図３（ｄ）ではアダプタ６６を頭部なしのボルトとして示したが、頭部を有するボルトであってもよい。アダプタ６６の全長は軸受用気体供給ポート５４の全長の半分の長さよりも短く、アダプタ６６のおねじ６８を軸受用気体供給ポート５４のめねじ５６に噛み合わせてアダプタ６６を軸受用気体供給ポート５４にねじ込んだときに、スリーブ４０の外周面における軸受用気体供給ポート５４の開口部を塞ぎながら、切替流路５８の一方側の開口を開いたままとできる。

図３（ｅ）は、アダプタ６６のおねじ６８を軸受用気体供給ポート５４のめねじ５６に噛み合わせてアダプタ６６を軸受用気体供給ポート５４にねじ込んだときを示す図である。このとき、スリーブ４０の外周面における軸受用気体供給ポート５４の開口部は塞がれ、軸受用気体供給ポート５４を静圧軸受用気体源に接続することが出来なくなる。一方で、切替流路５８の一方側の開口は開いたままであるので、アダプタ６６がねじ込まれていない軸受用気体供給ポート５４の部分を通って制御用気体供給ポート５０からの気体を静圧軸受１１０，１１２に供給することが出来る。

このように、切替流路５８に対してアダプタ６０とアダプタ６６を使い分けることで、静圧軸受１１０，１１２に供給する気体を軸受用気体供給ポート５４からの気体にするか、制御用気体供給ポート５０からの気体にするかの切替を行うことが出来る。なお、図１ではアダプタ６０，６６のいずれも用いられていない状態のサーボ弁１０を示し、図２ではアダプタ６０を用い、軸受用気体供給ポート５４からの気体を静圧軸受１１０，１１２に供給するものとした。

再び図１に戻り、スプールアクチュエータ８０は、制御電気信号に基づいて、スリーブ４０に対しスプール２０を軸方向に沿って移動駆動させる駆動装置である。スプールアクチュエータ８０は、スリーブ４０に設けられた磁石８２と、スプール２０の一方側端部に設けられ磁石８２と所定の移動可能隙間を空けて配置されるコイル８４とで構成される可動線輪型アクチュエータである。

磁石８２は、スリーブ４０の一方側端部に設けられるヨーク部７０において軸方向に平行に延びる円環状の溝７２の溝壁面に設けられる永久磁石である。コイル８４は、スプール２０の一方側に取り付けられた籠型あるいはカップ型の支持部に巻回された巻線で、図示されていないアクチュエータ制御回路によって制御された駆動電流が供給される。コイル８４に流れる駆動電流と磁石８２との協働によって、コイル８４は磁石８２に対しＸ方向に移動駆動される。移動駆動の方向は、コイル８４に流れる駆動電流の向きで定まる。これによって、スプール２０はスリーブ４０に対し±Ｘ方向に移動駆動される。

変位センサ９０は、スプール２０の他方側に取り付けられ軸方向に延びる磁性体センサ棒９２と、磁性体センサ棒９２と所定の移動可能隙間を空けて配置される差動トランス９４とで構成され、スリーブ４０に対するスプール２０の軸方向変位量を検出するセンサである。変位センサ９０の出力は、図示されていないアクチュエータ制御回路に伝送され、目標変位量と比較され、その偏差をなくすようにスプールアクチュエータ８０に対する駆動電流の設定が行われる。

スプール２０の内部に設けられる導通路１００は、スプール２０の一方側ランド２４の側と他方側ランド２６の側との間に、スプール２０の中心軸に沿って軸方向に延びる内部流路である。導通路１００の一方端は、スリーブ４０の一方側ランド２４において軸受用気体供給ポート５４に向かい合って開口する一方側開口部１０２に接続される。導通路１００の他方端は、スリーブ４０の他方側ランド２６においてスリーブ４０の内壁面に向かい合って開口する他方側開口部１０６に接続される。導通路１００には、軸受用気体圧Ｐ_Bを有する気体が流れ、これによって一方側ランド２４の外周面とスリーブ４０の内壁面との間に静圧軸受１１０が形成され、他方側ランド２６の外周面とスリーブ４０の内壁面との間に静圧軸受１１２が形成される。図４は、静圧軸受１１０，１１２が形成される部分を抜き出して示す図で、図４（ａ）は一方側ランド２４の斜視図、（ｂ）は他方側ランド２６の斜視図である。

一方側開口部１０２は、スプール２０の内部においてスプール２０の径方向に沿ってスプール２０の外周側に向かって延びる内部流路で、スプール２０の外周面に設けられる導入凹部１０４に接続される。導入凹部１０４は、スプール２０の一方側ランド２４の外周面に沿って周方向に一周する窪み溝である。導入凹部１０４の窪み溝の深さは数ｍｍである。スプール２０の軸方向に沿った導入凹部１０４の溝幅は、スリーブ４０に対しスプール２０の移動範囲をカバーできる長さに設定される。例えば、スプール２０の移動ストローク長さを約１０ｍｍとすると、導入凹部１０４の溝幅は、約１２ｍｍに設定される。

他方側開口部１０６は、一方側開口部１０２と同様に、スプール２０の内部においてスプール２０の径方向に沿ってスプール２０の外周側に向かって延びる内部流路で、スプール２０の外周面に設けられる流出凹部１０７に接続される。流出凹部１０７は、スプール２０の他方側ランド２６の外周面に沿って周方向に一周する窪み溝である。流出凹部１０７の窪み溝の深さは数ｍｍである。スリーブ４０の内壁面の径方向の寸法は軸方向に沿って一定であるので、スリーブ４０に対しスプール２０が移動しても、他方側開口部１０６の先端側がスリーブ４０の内壁面から外れることがない。したがって、スプール２０の軸方向に沿った流出凹部１０７の溝幅は、適当に設定できる。例えば、他方側開口部１０６の直径とほぼ同じ寸法に流出凹部１０７の溝幅を設定してもよい。他方側開口部１０６の直径が約１ｍｍであれば、流出凹部１０７の溝幅も約１ｍｍに設定することができる。

スリーブ４０の軸受用気体供給ポート５４は、スリーブ４０の外周側筐体部４４に設けられ、外部の静圧軸受用気体源からの適当な供給パイプに接続できるように適当な内径を有する。スリーブ４０の外周側筐体部４４と内径側円筒部４２との合わせ面のところには軸受用気体供給ポート５４の内径よりもやや大きめの幅形状を有する適当な気体溜めが設けられる。この気体溜めから内径側円筒部４２において細い供給路５５が延び、内径側円筒部４２の内壁面において、スプール２０の導入凹部１０４に向かい合うようにして開口する。供給路５５内径を小さくして細い流路としたのは、導入凹部１０４の溝幅があまり大きくならないようにするためである。例えば、供給路５５の内径を約１ｍｍとすることができる。

表面絞り１０８は、一方側ランド２４の外表面に設けられる浅溝である。表面絞り１０８は、一方側ランド２４の外表面において、導入凹部１０４の−Ｘ方向の端部から所定の幅寸法を有し、一方側に所定の長さで延びて終端部を有する浅溝である。表面絞り１０９は、他方側ランド２６の外表面に設けられる浅溝である。表面絞り１０９は、他方側ランド２６の外表面において、流出凹部１０７の＋Ｘ方向の端部から所定の幅寸法を有し、他方側に所定の長さで延びて終端部を有する浅溝である。表面絞り１０８を流れる気体によって、静圧軸受１１０が形成され、表面絞り１０９を流れる気体によって、静圧軸受１１２が形成される。

表面絞り１０８，１０９の溝深さは、数μｍである。表面絞り１０８のＸ方向に延びる長さは、表面絞り１０９のＸ方向に延びる長さよりも長めにすることが好ましい。これは、変位センサ９０の質量よりもスプールアクチュエータ８０の質量が大きいので、表面絞り１０９によって形成される静圧軸受１１２の負荷よりも表面絞り１０８によって形成される静圧軸受１１０の負荷が重いからである。これは一例であって、表面絞り１０８のＸ方向に延びる長さを表面絞り１０９のＸ方向に延びる長さと同じにしてもよい。

図４では、表面絞り１０８，１０９を周方向に沿って所定の幅寸法を有するものとし、一方側ランド２４、他方側ランド２６のそれぞれの周方向に沿って複数本の表面絞り１０８，１０９を設けるものとした。これに代えて、一方側ランド２４、他方側ランド２６の周方向の全周に沿って外径を数μｍ小さくするレイレイステップ型の表面絞りを設けてもよい。

上記構造によれば、所定の軸受用気体圧Ｐ_Bを有する気体が軸受用気体供給ポート５４に供給され、細い供給路５５を通り、供給路５５がスリーブ４０の内壁面で開口する開口部から噴出し、スプール２０の一方側ランド２４の導入凹部１０４に導入され、導入凹部１０４の−Ｘ方向の端部からスプール２０の一方側ランド２４の外周面の表面絞り１０８を流れることで流れが絞られ、表面絞り１０８の端部で溢れて、スプール２０の一方側ランド２４の外周面とスリーブ４０の内壁面の隙間に沿ってさらに−Ｘ方向に流れる。このスプール２０の一方側ランド２４の外周面とスリーブ４０の内壁面の隙間に沿って流れる流れによって、スプール２０の一方側ランド２４がスリーブ４０の内壁面より浮上して、静圧軸受１１０が形成される。

スリーブ４０の軸受用気体供給ポート５４から供給される所定の軸受用気体圧Ｐ_Bを有する気体は、細い供給路５５、導入凹部１０４、一方側開口部１０２を経由してスプール２０の内部の導通路１００を＋Ｘ方向に流れる。そして、導通路１００の他方側端から他方側開口部１０６を通り、流出凹部１０７より噴出する。噴出した気体はスリーブ４０の内壁面で受け止められ、流出凹部１０７の＋Ｘ方向の端部からスプール２０の他方側ランド２６の外周面の表面絞り１０９を流れることで流れが絞られ、表面絞り１０９の端部で溢れて、スプール２０の他方側ランド２６の外周面とスリーブ４０の内壁面の隙間に沿ってさらに＋Ｘ方向に流れる。このスプール２０の他方側ランド２６の外周面とスリーブ４０の内壁面の隙間に沿って流れる流れによって、スプール２０の他方側ランド２６がスリーブ４０の内壁面より浮上して、静圧軸受１１２が形成される。

このようにして、サーボ弁１０のサーボ制御に用いる制御用気体圧Ｐ_Sとは独立の軸受用気体圧Ｐ_Bを有する気体を用いて、静圧軸受１１０，１１２を形成することが出来る。

１０（静圧軸受付）サーボ弁、２０スプール、２２中央ランド、２４一方側ランド、２６他方側ランド、２８，３０ステム、３２，３４気体圧室、４０スリーブ、４２内径側円筒部、４４外周側筐体部、４６シール部材、４８負荷ポート、５０制御用気体供給ポート、５２排気ポート、５４軸受用気体供給ポート、５５供給路、５６めねじ、５８切替流路、６０，６６アダプタ、６２貫通穴、６４，６８おねじ、７０ヨーク部、７２円環状の溝、８０スプールアクチュエータ、８２磁石、８４コイル、９０変位センサ、９２磁性体センサ棒、９４差動トランス、１００導通路、１０２一方側開口部、１０４導入凹部、１０６他方側開口部、１０７流出凹部、１０８，１０９表面絞り、１１０，１１２静圧軸受。

Claims

３つのランドと隣接するランドの間に設けられる２つのステムを有するスプールと、
スプールを摺動支持するスリーブと、
スリーブに対しスプールを移動駆動するアクチュエータと、
を備え、
スリーブは、
スプールの中立位置において３つのランドのうちの中央ランドに向かい合う負荷ポート、中央ランドの両側の２つのステムにそれぞれ対応する２つの気体圧室の一方側の気体圧室に向かい合う制御用気体供給ポート、他方側気体圧室に向かい合う排気ポート、及び一方側の気体圧室を挟んで中央ランドよりも一方側に配置される一方側ランドに向かい合う軸受用気体供給ポートを有し、
スプールは、
スリーブの一方側ランドに開口する一方側開口部からスプールの内部を通って軸方向に延び、他方側気体圧室を挟んで中央ランドよりも他方側に配置される他方側ランドに開口する他方側開口部に至る導通路を有し、
スプールの一方側ランドの外周面には一方側開口部に接続される導入凹部が設けられ、
スリーブの内壁面には軸受用気体ポートに接続されスプールの導入凹部に向かい合って開口する所定の内径を有する供給路が設けられ、
スプールの軸方向に沿った導入凹部の溝幅は、スリーブの供給路の開口部に対しスプールの移動範囲をカバーする長さに設定されており、
スリーブの軸受用気体供給ポートに接続された供給路の開口部から噴出する所定の軸受用気体圧を有する気体によって一方側ランドがスリーブ内壁面より浮上し、他方側ランドの他方側開口部から噴出する所定の軸受用気体圧を有する気体によって他方側ランドがスリーブ内壁面より浮上する静圧軸受を形成することを特徴とする静圧軸受付サーボ弁。
請求項１に記載の静圧軸受付サーボ弁において、
スリーブは、
軸受用気体供給ポートと制御用気体供給ポートとの間を接続状態または遮断状態に切替可能に設けられる切替流路を有することを特徴とする静圧軸受付サーボ弁。