JPH01188704A - Hydraulic servo cylinder - Google Patents

Hydraulic servo cylinder

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JPH01188704A
JPH01188704A JP1096888A JP1096888A JPH01188704A JP H01188704 A JPH01188704 A JP H01188704A JP 1096888 A JP1096888 A JP 1096888A JP 1096888 A JP1096888 A JP 1096888A JP H01188704 A JPH01188704 A JP H01188704A
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JP
Japan
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piston
poppet
pressure chamber
valve
variable pressure
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Application number
JP1096888A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Itagaki
板垣 敏宏
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication of JPH01188704A publication Critical patent/JPH01188704A/en
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Abstract

PURPOSE:To construct the whole servo cylinder in a small size by feedbacking the moving volume of a piston to the valve body of a valve device via a screw shaft for feedback. CONSTITUTION:A nut 8 for feedback is provided at a piston 3, a screw shaft 9 is screw-engaged with the nut 8 and one end of the screw shaft 9 is connected to the shaft portion 39 of the driving poppet 16 of a valve device 6. Accordingly, the moving volume of the piston 3 is mechanically feedbacked to the valve body of the valve device so that the valve body of the valve device 6 is displaced temporarily and later it is usually returned to an original position. Accordingly, it is unnecessary to project the valve body long to cover the maximum moving area of the piston so that the whole servo cylinder 1 can be constructed is a small size.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、任意に位置決めを行えるようにした流体圧サ
ーボシリンダに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fluid pressure servo cylinder that can be positioned arbitrarily.

[従来の技術] 従来、この種の位置制御可能な流体圧シリンダとしては
、第3図に示す油圧サーボシリンダが知られている(実
公昭81−38801号公報)。
[Prior Art] Conventionally, a hydraulic servo cylinder shown in FIG. 3 has been known as this type of position controllable fluid pressure cylinder (Japanese Utility Model Publication No. 81-38801).

この油圧サーボシリンダは、シリンダ61から突出して
出力軸となるピストンロッド62の一端に一体的に連設
した筒状の作動ピストン63と、この作動ピストン63
の内部に設けたスプール64と、そのスプール64を軸
方向へ移動させる入力伝達手段としての送りネジ65と
を備えており、送りネジ65を電気パルスモータ或いは
DCサーボモータ等の入力手段により回転させ、スプー
ル64を移動させることで1作動ピストン63とスプー
ル64との相対位置により、定圧室67から変圧室68
へ圧油を流通させる流路69と変圧室68から外部へ戻
り油を流通させる流路70とを開閉操作し、変圧室68
の圧力を変化させて、作動ピストン63をスプール64
の移動に追従して移動させるように構成されている。尚
、71は定圧室67を常時所定圧に維持すべく、供給圧
油源からの圧油を定圧室67へ供給するための供給口、
72は作動ピストン63の外周壁にそのストローク寸法
以上の範囲で形成した流体排出溝である。
This hydraulic servo cylinder includes a cylindrical actuating piston 63 integrally connected to one end of a piston rod 62 that protrudes from a cylinder 61 and serves as an output shaft, and this actuating piston 63.
It is equipped with a spool 64 provided inside the spool 64 and a feed screw 65 as an input transmission means for moving the spool 64 in the axial direction.The feed screw 65 is rotated by an input means such as an electric pulse motor or a DC servo motor. , by moving the spool 64, the relative position between the 1-actuating piston 63 and the spool 64 changes from the constant pressure chamber 67 to the variable pressure chamber 68.
The channel 69 for circulating pressure oil to the variable pressure chamber 68 and the channel 70 for circulating return oil from the variable pressure chamber 68 to the outside are opened and closed.
By changing the pressure of
It is configured to move following the movement of. In addition, 71 is a supply port for supplying pressure oil from a supply pressure oil source to the constant pressure chamber 67 in order to maintain the constant pressure chamber 67 at a predetermined pressure at all times;
Reference numeral 72 denotes a fluid discharge groove formed in the outer circumferential wall of the actuating piston 63 in a range larger than its stroke size.

この油圧サーボシリンダによれば、変圧室68側を低圧
にすべくスプール64を移動させた際には、変圧室68
からの戻り油がスプール64を介して作動ピストン63
内の流路70を通り作動ピストン63外周の流体排出溝
72に導かれ、これによりシリンダ61側壁の排出ロア
4を通って外部に直接排出されるため、ピストンロッド
62内に戻り油を流通させる流路を形成する必要がなく
、その流路要分だけ作動ピストン63の応答速度が向上
できる利点を有する。
According to this hydraulic servo cylinder, when the spool 64 is moved to make the pressure on the variable pressure chamber 68 side low, the pressure on the variable pressure chamber 68 side is lowered.
Return oil from the working piston 63 via the spool 64
The oil is guided to the fluid discharge groove 72 on the outer periphery of the working piston 63 through a flow path 70 inside, and is directly discharged to the outside through the discharge lower 4 on the side wall of the cylinder 61, so that the oil returns to the piston rod 62 and circulates. There is no need to form a flow path, and there is an advantage that the response speed of the actuating piston 63 can be improved by the amount of the flow path.

[発明が解決しようとする課題] しかし、上記サーボシリンダは、定圧室67と変圧室6
8との圧力がそれぞれから圧力を受ける作動ピストン6
3の各増動受圧面積の逆比で平行し、例えばスプール6
4が左へ移動すると、流路69が開放され定圧室67か
ら変圧室68へ圧油が流入し、変圧室68の圧力が上昇
して、作動ピストン63がその定圧室67側より有効面
積の大きい変圧室68側に大きな圧力を受けて左に移動
し、流路69を閉塞したところで、変圧室68への圧油
の流入を止めて停止するものである。つまり、上記サー
ボシリンダの作動原理は、作動ピストン63の一側を常
に定圧室67とし、他側のみを変圧室68として使用し
て、その差圧に基づいて動作するものである。従って、
そのサーボシリンダの作動には、圧力源の圧力が一部し
か利用されておらず、結果的に比較的高圧の圧力源を必
要とし、応答性の点でも不利となる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above servo cylinder has a constant pressure chamber 67 and a variable pressure chamber 6.
8 and the actuating piston 6 which receives pressure from each
For example, spool 6
4 moves to the left, the flow path 69 is opened, pressure oil flows from the constant pressure chamber 67 to the variable pressure chamber 68, the pressure in the variable pressure chamber 68 increases, and the actuating piston 63 expands from the constant pressure chamber 67 side to the effective area. When the large variable pressure chamber 68 receives a large pressure and moves to the left, blocking the flow path 69, the flow of pressure oil into the variable pressure chamber 68 is stopped. In other words, the operating principle of the servo cylinder is such that one side of the actuating piston 63 is always used as a constant pressure chamber 67, and only the other side is used as a variable pressure chamber 68, and the servo cylinder operates based on the differential pressure therebetween. Therefore,
Only a portion of the pressure of the pressure source is used for operating the servo cylinder, and as a result, a relatively high pressure source is required, which is disadvantageous in terms of responsiveness.

また、ピストン62と送りネジ65は、ピストン62の
最大移動範囲に相当する長さだけ相対的に突出入する必
要があり、ピストン62内に対応する長さの弁室を形成
して送りネジ65に対し出入させるか、送りネジ65を
長く形成してピストン62に対し出入させる必要がある
Further, the piston 62 and the feed screw 65 need to relatively protrude and move in and out by a length corresponding to the maximum movement range of the piston 62, and a valve chamber of a corresponding length is formed inside the piston 62, and the feed screw 65 It is necessary to make the feed screw 65 long so that it can be moved in and out of the piston 62.

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので。The present invention has been made in view of the above problems.

作動ピストンの両側の空室を共に変圧室として使用する
ことにより、空気圧のように比較的圧力の小さい流体圧
力源であっても、その圧力源の圧力を最大限に利用して
効率よく動作な行うことができ、しかも小型に構成する
ことが可能な流体圧サーボシリンダを提供することにあ
る。
By using both the empty chambers on both sides of the operating piston as variable pressure chambers, even if the fluid pressure source has a relatively low pressure, such as air pressure, the pressure of the pressure source can be used to the maximum to operate efficiently. It is an object of the present invention to provide a fluid pressure servo cylinder that can be used in a compact manner.

[課題を解決 するための手段] 本発明は、シリンダ内に設けられ一端部に出力軸となる
ピストンロッドを有するピストンと、該ピストンにより
仕切られシリンダ内に形成された第1変圧室と第2変圧
室と、電気モータにより回転されるパイロット用ネジ軸
と、該パイロット用ネジ軸の回転により軸方向に送られ
る弁体を有し該弁体の軸方向変位により第1変圧室及び
第2変圧室の一方を流体圧排出口に他方を流体圧供給口
に接続する弁装置と、該弁装置の弁体に対し相対的に軸
方向変位可能に連結されると共に上記ピストンとネジ係
合されており、前記弁装置の弁作用による第1変圧室及
び第2変圧室の圧力差に起因してピストンが移動した際
、そのピストンの移動量に応じて回転され弁装置の弁体
を原位置に戻すフィードバック用ネジ軸とを設けて流体
圧サーボシリンダを構成するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a piston having a piston rod provided in a cylinder and serving as an output shaft at one end, a first variable pressure chamber partitioned by the piston, and a second variable pressure chamber formed in the cylinder. It has a variable pressure chamber, a pilot screw shaft rotated by an electric motor, and a valve body that is sent in the axial direction by the rotation of the pilot screw shaft, and the axial displacement of the valve body creates the first and second variable pressure chambers. a valve device that connects one of the chambers to a fluid pressure outlet and the other to a fluid pressure supply port; the valve device is coupled to be movable in an axial direction with respect to a valve body of the valve device, and is threadedly engaged with the piston; When the piston moves due to a pressure difference between the first variable pressure chamber and the second variable pressure chamber due to the valve action of the valve device, the valve body of the valve device is rotated according to the amount of movement of the piston and returns to its original position. A feedback screw shaft is provided to constitute a fluid pressure servo cylinder.

[作用1 電気モータによりパイロット用ネジ軸が回転されると、
弁装置の弁体が軸方向の左又は右に送られる。この弁体
の軸方向変位により、第1変圧室及び第2変圧室の一方
が流体圧排出口に、他方が流体圧供給口に接続されて、
第1変圧室及び第2変圧室に圧力差が生じ、シリンダ内
のピストンが左又は右に移動し、出力軸たるピストンロ
ッドが出入する。
[Action 1: When the pilot screw shaft is rotated by the electric motor,
The valve body of the valve device is moved axially to the left or right. Due to this axial displacement of the valve body, one of the first variable pressure chamber and the second variable pressure chamber is connected to the fluid pressure outlet, and the other is connected to the fluid pressure supply port.
A pressure difference occurs between the first variable pressure chamber and the second variable pressure chamber, the piston within the cylinder moves to the left or right, and the piston rod, which is the output shaft, moves in and out.

ピストンの移動により、ピストンとネジ係合されている
フィードバック用ネジ軸が、ピストンの移動量に応じて
回転される。このフィードバック用ネジ軸の回転は、フ
ィードバック用ネジ軸と相対的に軸方向変位可能に連結
された弁装置の弁体に伝達され、弁装置の弁体を最初に
パイロット用ネジ軸が回転した方向に回転させる。従っ
て、パイロット用ネジ軸とフィードバック用ネジ軸の相
対回転角度の差がなくなり、弁装置の弁体が原位置に戻
って第1変圧室及び第2変圧室への流路を閉じたところ
でピストンが停止する。
As the piston moves, a feedback screw shaft that is threadedly engaged with the piston is rotated in accordance with the amount of movement of the piston. This rotation of the feedback screw shaft is transmitted to the valve body of the valve device, which is connected to the feedback screw shaft so that it can be displaced in the axial direction, and the valve body of the valve device is first rotated in the direction in which the pilot screw shaft rotates. Rotate it. Therefore, when the difference in the relative rotation angle between the pilot screw shaft and the feedback screw shaft disappears and the valve body of the valve device returns to its original position and closes the flow path to the first variable pressure chamber and the second variable pressure chamber, the piston is turned off. Stop.

従って、入力伝達手段としてパルスモータ等の電気モー
タを使用して弁体を移動させれば、その回転角に応じて
出力軸たるピストンロッドを位置決め制御できる。しか
も、フィードバック用ネジ軸により、弁装置の弁体は常
に原位置に戻されるから、弁装置の弁体はその弁作用に
必要最小限の軸方向長さ有すれば足り、ピストンの最大
移動範囲をカバーするように長く突出させる必要がない
、よって、小型のサーボシリンダが構成できる。
Therefore, if an electric motor such as a pulse motor is used as the input transmission means to move the valve body, the position of the piston rod, which is the output shaft, can be controlled in accordance with the rotation angle of the valve body. Moreover, since the valve body of the valve device is always returned to its original position by the feedback screw shaft, the valve body of the valve device only needs to have the minimum axial length necessary for its valve action, and the maximum movement range of the piston. There is no need for a long protrusion to cover the servo cylinder, so a small servo cylinder can be constructed.

[実施例] 以下、図示の実施例に基づいて本発明を説明する。[Example] The present invention will be described below based on illustrated embodiments.

第1図において、1はシリンダ、2は出力軸としてのピ
ストンロッド、3はシリンダ1内に摺動自在に位置され
てシリンダ1内を左右の変圧室4.5に仕切るピストン
である。ピストンロッド2はピストン3の一方の側端部
に一体に形成されてシリンダ1の一方の端より突出して
いる。6は電気モータ7の回転量に応じて機械的変位を
行ない、変圧室4.5の一方を減圧し他方を増圧するよ
う制御する弁装置である。ピストン3は、この弁装置6
の弁作用による変圧室4.5の圧力制御により、軸方向
左右いずれかの方向に、電気モータ7の回転量に応じて
移動し静止する。8はこの軸方向に変位するピストン3
に連行されるフィードバック用のナツト、9はこのナツ
ト8とネジ係合されたネジ軸であり、シリンダ1の後端
に設けた支承板10内のベアリング11により回転可能
に支承されている。このネジ軸9は、ナツト8の移動に
伴ないピストン3の移動量分だけ回転され、これを弁装
置6の機械的変位にフィードバックする働きをする。
In FIG. 1, 1 is a cylinder, 2 is a piston rod as an output shaft, and 3 is a piston that is slidably positioned within the cylinder 1 and partitions the inside of the cylinder 1 into left and right variable pressure chambers 4.5. The piston rod 2 is integrally formed with one side end of the piston 3 and protrudes from one end of the cylinder 1. Reference numeral 6 denotes a valve device that performs mechanical displacement according to the amount of rotation of the electric motor 7, and controls the variable pressure chambers 4.5 to reduce the pressure in one side and increase the pressure in the other. The piston 3 is connected to this valve device 6
By controlling the pressure in the variable pressure chamber 4.5 by the valve action, the electric motor 7 moves in either the left or right direction in the axial direction according to the amount of rotation of the electric motor 7 and comes to rest. 8 is a piston 3 that is displaced in this axial direction.
A feedback nut 9 carried by the cylinder 1 is a threaded shaft that is threadedly engaged with the nut 8, and is rotatably supported by a bearing 11 in a support plate 10 provided at the rear end of the cylinder 1. This screw shaft 9 is rotated by the amount of movement of the piston 3 as the nut 8 moves, and functions to feed back this to the mechanical displacement of the valve device 6.

第2図において、12は弁装置6を構成するための筒体
であり、その一端は端板14により接続室13を残して
閉鎖され、他端は端板15により閉鎖されていて、シリ
ンダlとはネジ軸9の支承板lOを介して同軸的に連結
されている。弁装置6は、この筒体12と、筒体12内
に軸方向に摺動可能に嵌挿した駆動ポペット16と、駆
動ポぺy)16の両側に配置したドーナツ状の被動ポペ
ット17.18とを有する。筒体12の内壁には軸方向
に離れた位置にストッパ19.20としての段差が形成
されており、駆動ポペット16はこのストッパ19.2
0間に配置され、また被動ポペット17.18はこのス
トッパ19.20に当接する範囲で摺動可能に配置され
ている。
In FIG. 2, 12 is a cylindrical body for configuring the valve device 6, one end of which is closed by an end plate 14 leaving a connection chamber 13, and the other end is closed by an end plate 15, and the cylinder l are coaxially connected to the screw shaft 9 via the support plate lO. The valve device 6 includes this cylindrical body 12, a driving poppet 16 fitted into the cylindrical body 12 so as to be slidable in the axial direction, and donut-shaped driven poppets 17 and 18 disposed on both sides of the driving poppet 16. and has. A step as a stopper 19.20 is formed on the inner wall of the cylinder 12 at a position apart in the axial direction, and the drive poppet 16 is moved to the stopper 19.2.
0, and the driven poppet 17.18 is arranged so as to be slidable in the range in which it abuts against this stop 19.20.

駆動ポペッ)16の両端外周は、筒体12の内周との間
に通路21.22を形成すべく小径部として形成され、
被動ポペッ)17.18の駆動ポペット16側の外周囲
も、筒体12の内周との間に通路23.24を形成すべ
く小径部として形成されている。上記ストッパ19.2
0は、被動ポペッ)17.18に対する弁座として位置
し1通路23.24を閉塞し得る関係にある。被動ポペ
ット17は筒体12の端板14との間に配置した圧縮バ
ネ25により、また被動ポペット18は筒体12の端板
15との間に配置した圧縮バネ26により、それぞれ互
いに接近する方向に付勢されている。被動ポペッ)17
.18は、通常は。
The outer periphery of both ends of the drive poppet 16 is formed as a small diameter portion to form a passage 21, 22 between it and the inner periphery of the cylindrical body 12,
The outer periphery of the driven poppet 17, 18 on the drive poppet 16 side is also formed as a small diameter portion to form a passage 23, 24 between it and the inner periphery of the cylindrical body 12. Stopper 19.2 above
0 is positioned as a valve seat for the driven poppet 17, 18, and is in a relationship capable of closing the 1 passage 23, 24. The driven poppet 17 is moved toward each other by a compression spring 25 disposed between the end plate 14 of the cylinder body 12, and the driven poppet 18 by a compression spring 26 disposed between the end plate 15 of the cylinder body 12. is energized by driven poppet) 17
.. 18 is usually.

弾性体である圧縮バネ25.28の働きにより、それぞ
れ駆動ポペット16及びストッパ19.20に対接して
静止している。
Due to the action of elastic compression springs 25, 28, they remain stationary against the drive poppet 16 and the stopper 19, 20, respectively.

かくして、被動ポペッ)17.18とストッパ19.2
0との間には、駆動ポペット16に連行されて被動ポペ
ット17.18が変位することにより開かれる第1ポペ
ツト弁51及び第2ポペツト弁52が構成され、また、
被動ポペッ)17゜18と駆動ポペット16との間には
、駆動ポペット16が移動変位して被動ポペット17.
18より離れることにより開かれる第3ポペツト弁53
及び第4ポペツト弁54が構成される。
Thus, driven poppet) 17.18 and stopper 19.2
0, a first poppet valve 51 and a second poppet valve 52 are configured, which are opened by displacement of the driven poppet 17, 18 accompanied by the driving poppet 16, and
Between the driven poppet 17.18 and the drive poppet 16, the drive poppet 16 is displaced and the driven poppet 17.
The third poppet valve 53 is opened by moving away from 18.
and a fourth poppet valve 54.

筒体12の内部及び外部には、第1ポペツト弁51及び
第2ポペツト弁52の一方を介して変圧室4及び変圧室
5の一方を流体排出口30に連通させる排出流路と、第
3ポペツト弁53及び第4ポペツト弁54の一方を介し
て変圧室4及び変圧室5の他方を流体供給口34に連通
させる供給流路が形成されている。
Inside and outside of the cylindrical body 12, there is provided a discharge flow path that communicates one of the variable pressure chamber 4 and the variable pressure chamber 5 with the fluid outlet 30 via one of the first poppet valve 51 and the second poppet valve 52; A supply passage is formed that communicates the other of the variable pressure chambers 4 and 5 with the fluid supply port 34 via one of the poppet valves 53 and the fourth poppet valve 54.

詳述するに、シリンダ3後端の支承板lO・には、シリ
ンダ1の変圧室5を筒体12の接続室13と連通させる
通路27が、端板14及び筒体12の内部には、この接
続室13を駆動ポペット16の外周通路21に連通させ
る軸方向流路28と、駆動ポペット16の外周通路22
をシリンダ1の変圧室4に連通ずるための半径方向流路
31とが設けてあり、更にこの半径方向流路31をシリ
ンダ1の変圧室4に接続するための外部配管32が設け
である。これらは排出流路及び供給流路の一部として共
用される。
To be more specific, a passage 27 that communicates the variable pressure chamber 5 of the cylinder 1 with the connection chamber 13 of the cylindrical body 12 is provided in the support plate IO at the rear end of the cylinder 3, and a passage 27 is provided inside the end plate 14 and the cylindrical body 12. An axial passage 28 that communicates this connection chamber 13 with an outer circumferential passage 21 of the drive poppet 16 and an outer circumferential passage 22 of the drive poppet 16.
A radial flow path 31 is provided for communicating the radial flow path 31 with the variable pressure chamber 4 of the cylinder 1, and an external pipe 32 is further provided for connecting the radial flow path 31 to the variable pressure chamber 4 of the cylinder 1. These are shared as part of the discharge flow path and the supply flow path.

排出流路は、この共用流路、即ち通路27及び軸方向流
路28又は半径方向流路31及び配管32と、筒体12
内に半径方向に設けられ被動ポペッ)17.18の外周
囲通路23.24を外部に常時連通している半径方向流
路33.34とから成る。
The discharge flow path is connected to the common flow path, that is, the passage 27 and the axial flow path 28 or the radial flow path 31 and the pipe 32, and the cylinder body 12.
A radial passage 33.34 is provided radially within the driven poppet 17.18 and constantly communicates the outer circumferential passage 23.24 of the driven poppet 17.18 with the outside.

一方、供給流路は、駆動ポペッ)16の中央周面に設け
た溝36と、筒体12の内部に設けられ上記駆動ポペッ
ト16の溝36と流体供給口34を連通ずる半径方向流
路35と、一端が駆動ポペッ)16の溝36と接続され
て駆動ポペット16の内部に軸方向に設けられ他端が被
動ポペット17.18により開閉されるように開口して
いる軸方向流路37.38とからなる。駆動ポペット1
6の溝36は、ストッパ19.20で制限される駆動ポ
ペット16の最大ストローク長より大きな軸方向長さ及
び巾に形成してあり、駆動ポペット16が筒体12内で
移動しても、駆動ポペット16の溝36と半径方向流路
35とが常に連通されるように構成されている。
On the other hand, the supply flow path includes a groove 36 provided on the central peripheral surface of the drive poppet 16 and a radial flow path 35 provided inside the cylinder 12 that communicates the groove 36 of the drive poppet 16 with the fluid supply port 34. and an axial passage 37., which is connected at one end to the groove 36 of the drive poppet 16 and provided axially inside the drive poppet 16, and whose other end is open to be opened and closed by the driven poppet 17.18. It consists of 38. Drive poppet 1
The groove 36 of 6 is formed to have an axial length and width larger than the maximum stroke length of the drive poppet 16 limited by the stopper 19.20, so that even if the drive poppet 16 moves within the cylinder body 12, the drive The groove 36 of the poppet 16 and the radial flow path 35 are configured to always communicate with each other.

第1.第2のポペット弁51.52は、ここでは、それ
ぞれ変圧室4.5を流体排出口30と接続する排出制御
弁として機能し、第3.第4のポペット弁53,54は
、それぞれ変圧室4.5を流体供給口34に接続する供
給制御弁として機能する。即ち、駆動ポペッ)16に押
されて被動ポペッ)17.18がストッパ19.20か
ら離れると、第1.第2のポペット弁51.52が開き
、変圧室4.5−流路27.28又は配管32及び半径
方向流路31−通路21.22−ポペット弁51.52
−通路23.24−流路29.33−流体排出口30か
ら成る排出流路が形成され、変圧室4,5が流体排出口
30に接続される。また、駆動ポペット16が被動ポペ
ット17.18から離れると、第3.第4のポペー2ト
弁53.54が開き、流体供給口34−半径方向流路3
5−溝36−軸方向流路37.38−ポペット弁53.
54−通路21.22−流路28.27又は半径方向流
路31及び配管32−変圧室4.5から成る供給流路が
形略され、変圧室4゜5が流体供給口34に接続される
1st. The second poppet valves 51,52 each function here as a discharge control valve connecting the variable pressure chamber 4.5 with the fluid outlet 30, and the third. The fourth poppet valves 53, 54 each function as a supply control valve connecting the variable pressure chamber 4.5 to the fluid supply port 34. That is, when the driven poppet (17.18) is pushed away from the stopper (19.20) by the driving poppet (16), the first poppet (17.18) is pushed away from the stopper (19.20). The second poppet valve 51.52 opens, variable pressure chamber 4.5 - channel 27.28 or pipe 32 and radial channel 31 - channel 21.22 - poppet valve 51.52
A discharge flow path consisting of - passage 23.24 - flow path 29.33 - fluid outlet 30 is formed, and the variable pressure chambers 4, 5 are connected to the fluid outlet 30. Also, when the drive poppet 16 separates from the driven poppet 17.18, the third. The fourth poppet valve 53,54 opens, fluid supply port 34 - radial flow path 3
5-Groove 36-Axial flow path 37.38-Poppet valve 53.
54 - channel 21.22 - channel 28.27 or the supply channel consisting of radial channel 31 and pipe 32 - variable pressure chamber 4.5 is omitted, and variable pressure chamber 4.5 is connected to fluid supply port 34. Ru.

駆動ポペット16にはその両側に軸部39,41が一体
に形成され、その一方の軸部39は、フィードバック用
のネジ軸9の後端に、継手40により、相対回転不能且
つ軸方向移動可能に連結されている。また他方の軸部4
1にはナツト42が形成されて、筒体12の端板15内
のベアリング44により回転可能且つ軸方向移動不能に
支持されたパイロット用ネジ軸43とネジ係合されてい
る。このパイロット用ネジ軸43は、カップリング18
を介して、電気モータ7の出力軸45と連結されている
。従って、電気モータ7によりパイロット用ネジ軸43
が回転されることにより。
Shaft portions 39 and 41 are integrally formed on both sides of the drive poppet 16, and one of the shaft portions 39 is attached to the rear end of the threaded shaft 9 for feedback by means of a joint 40, so that the shaft portion 39 cannot be relatively rotated and is movable in the axial direction. is connected to. Also, the other shaft portion 4
1 is formed with a nut 42, which is threadedly engaged with a pilot threaded shaft 43 which is supported rotatably but immovably in the axial direction by a bearing 44 in the end plate 15 of the cylinder body 12. This pilot screw shaft 43 is connected to the coupling 18
It is connected to the output shaft 45 of the electric motor 7 via. Therefore, the electric motor 7 causes the pilot screw shaft 43 to
by being rotated.

これとネジ係合しているパイロットナツト42の働きに
より、駆動ポペッ)16が左右いずれかに移動される。
The drive poppet 16 is moved to either the left or right by the action of the pilot nut 42 which is threadedly engaged with this.

即ち、電気モータ7の回転角度が駆動ポペット16の軸
方向移動量に変換され、これに伴なう弁装置6の弁作用
により、ピストン3及びピストンロッド2が流体圧の作
用で軸方向に移動する。
That is, the rotation angle of the electric motor 7 is converted into the axial movement amount of the drive poppet 16, and the accompanying valve action of the valve device 6 causes the piston 3 and the piston rod 2 to move in the axial direction due to the action of fluid pressure. do.

次に、上記構成によるサーボシリンダの動作を説明する
。尚、流体供給口34はここでは空圧源(図示せず)に
接続されているものとする。
Next, the operation of the servo cylinder with the above configuration will be explained. It is assumed here that the fluid supply port 34 is connected to an air pressure source (not shown).

先ず、ピストンロッド2が図の右方向に後退勤作する場
合について説明する。
First, a case in which the piston rod 2 moves backward in the right direction in the figure will be described.

電気モータ7によってパイロット用ネジ軸43が、駆動
ポペット16のパイロットナツト42に対して反時計方
向(矢印a方向)に回転すると、駆動ポペッ)16がパ
イロット用ネジ軸43から離れる方向である左方(矢印
す方向)へ移動する。被動ポペット17が圧縮バネ25
に抗して左方へ押され、被動ポペット17がストッパ1
3から離れて第1のポペット弁51が開く、これにより
、変圧室5−流路27.28−通路21−ポペット弁5
1−通路23−流路29−流体排出口30から成る排出
流路が形成され、変圧室5が流体排出口30に接続され
て減圧される。一方、変圧室4に関しては、被動ポペッ
ト18がストッパ20によって左方への動きを規制され
ているので、駆動ポペット16が被動ポペット18から
離れて、第4のポペット弁54が開き、流体供給口34
−半径方向流路35−溝36−軸方向流路38−ポペッ
ト弁54−通路22−半径方向流路31−外部配管32
−変圧室4から成る供給流路が形成され、変圧室4が流
体供給口34に接続されて増圧される。
When the electric motor 7 rotates the pilot screw shaft 43 counterclockwise (in the direction of arrow a) with respect to the pilot nut 42 of the drive poppet 16, the drive poppet 16 moves to the left, which is the direction away from the pilot screw shaft 43. Move in the direction of the arrow. The driven poppet 17 is a compression spring 25
The driven poppet 17 is pushed to the left against the stopper 1.
3, the first poppet valve 51 opens, whereby the variable pressure chamber 5 - passage 27.28 - passage 21 - poppet valve 5
A discharge passage consisting of 1-passage 23-flow passage 29-fluid outlet 30 is formed, and the variable pressure chamber 5 is connected to the fluid outlet 30 to be depressurized. On the other hand, regarding the variable pressure chamber 4, since the driven poppet 18 is restricted from moving to the left by the stopper 20, the driving poppet 16 moves away from the driven poppet 18, the fourth poppet valve 54 opens, and the fluid supply port 34
- radial passage 35 - groove 36 - axial passage 38 - poppet valve 54 - passage 22 - radial passage 31 - external piping 32
- A supply channel consisting of a variable pressure chamber 4 is formed, and the variable pressure chamber 4 is connected to the fluid supply port 34 to increase the pressure.

従って、変圧室4と変圧室5との圧力差、即ち変圧室4
に加わる圧力にほぼ等しい大きな圧力差に基づき、ピス
トン3が電気モータ7の回転量に比例した位置まで右方
(矢印C方向)に移動する。
Therefore, the pressure difference between the pressure change chamber 4 and the pressure change chamber 5, that is, the pressure difference between the pressure change chamber 4 and the pressure change chamber 5,
Based on a large pressure difference approximately equal to the pressure applied to the piston 3, the piston 3 moves to the right (in the direction of arrow C) to a position proportional to the amount of rotation of the electric motor 7.

一方、上記ピストン3の後退動作に伴ない、フィードバ
ック用ナツト8も右方向(矢印C方向)に移動し、これ
とネジ係合しているネジ軸9が駆動ポペッ)16に対し
時計方向(矢印d方向)に回転させられる。この回転は
継手40を介して駆動ポペット16に伝達され、駆動ポ
ペット16が同じくパイロット用ネジ軸43に対して時
計方向(矢印e方向)に回転する。この駆動ポペッ)1
6の回転方向は、最初にパイロット用ネジ軸43が回転
した方向と同一方向であるから、ネジ作用により駆動ポ
ペット16はパイロット用ネジ軸43が右方向(矢印f
方向)に引き寄せられる。
On the other hand, as the piston 3 moves backward, the feedback nut 8 also moves to the right (in the direction of arrow C), and the threaded shaft 9 that is threadedly engaged with the feedback nut 8 moves clockwise (in the direction of the arrow C) with respect to the drive poppet 16. d direction). This rotation is transmitted to the drive poppet 16 via the joint 40, and the drive poppet 16 similarly rotates clockwise (in the direction of arrow e) with respect to the pilot screw shaft 43. This driving poppet) 1
6 is the same direction as the direction in which the pilot screw shaft 43 first rotates, so the drive poppet 16 is rotated by the screw action so that the pilot screw shaft 43 is in the right direction (arrow f
direction).

このようにして、最初にパイロット用ネジ軸43から離
れる方向に移動した駆動ポペット16は、再びパイロッ
ト用ネジ軸43に近づく方向に移動され、Iq位置に戻
る。従って、上記第1ポペツト弁51と第4のポペット
弁54とが閉塞し、その時点で変圧室5の排気及び空圧
室4への空圧の流入が止り、ピストン3が移動後の位置
で停止する。
In this way, the drive poppet 16, which initially moved away from the pilot screw shaft 43, is again moved toward the pilot screw shaft 43 and returns to the Iq position. Therefore, the first poppet valve 51 and the fourth poppet valve 54 are closed, and at that point, the exhaust of the variable pressure chamber 5 and the inflow of air pressure into the pneumatic chamber 4 are stopped, and the piston 3 is at the position after the movement. Stop.

次に、ピストンロッド2が左方へ突出する場合について
説明する。
Next, a case where the piston rod 2 protrudes to the left will be described.

電気モータ7によりパイロット用ネジ軸43が逆転して
駆動ポペット16が図中右方(矢印f方向)へ移動する
と、被動ポペット18が圧縮バネ26に抗して右方へ押
され、被動ポペット18がストッパ20から離れて第2
ポペツト弁52が開き、変圧室4−外部配管32−半径
方向流路3!−通路22−第2ポペット弁52−通路2
4−半径方向流路33−流体排出口30から成る排出流
路が形成され、変圧室4が流体排出口30に連通され減
圧される。一方、変圧室5に間しては、被動ポペット1
7がストッパ13によって右方への動きを規制されてい
るので、駆動ポペッ)16が被動ポペット17から離れ
て、第3ポペツト弁53が開き、流体供給口34−半径
方向流路35−溝36−軸方向流路37−第3ポペット
弁53−通路23−流路28.27−変圧室5から成る
供給流路が形成され、変圧室5が流体供給口34に連通
されて増圧される。
When the pilot screw shaft 43 is reversed by the electric motor 7 and the drive poppet 16 is moved to the right in the figure (in the direction of arrow f), the driven poppet 18 is pushed to the right against the compression spring 26, and the driven poppet 18 is pushed to the right against the compression spring 26. is the second one away from the stopper 20.
The poppet valve 52 opens, and the variable pressure chamber 4 - external piping 32 - radial flow path 3! - Passage 22 - Second poppet valve 52 - Passage 2
A discharge passage consisting of 4-radial flow passage 33-fluid discharge port 30 is formed, and the variable pressure chamber 4 is communicated with the fluid discharge port 30 to be depressurized. On the other hand, between the voltage transformation chamber 5 and the driven poppet 1,
7 is restricted from moving to the right by the stopper 13, the driving poppet 16 moves away from the driven poppet 17, and the third poppet valve 53 opens, opening the fluid supply port 34-radial flow path 35-groove 36. A supply flow path consisting of - axial flow path 37 - third poppet valve 53 - passage 23 - flow path 28.27 - variable pressure chamber 5 is formed, and variable pressure chamber 5 is communicated with fluid supply port 34 to increase pressure. .

従って、変圧室4と変圧室5との圧力差に基づきピスト
ン3が左方に移動し、フィードバック用ネジ軸9が回転
され、駆動ポペッ)16がパイロット用ネジ軸43に対
し相対回転差をなくす方向に回転され、駆動ポペッ)1
6が左方向(矢印す方向)に移動し、原位置に戻る。こ
のため第2のポペット弁52と第3のポペット弁53と
が閉塞し、変圧室4の排気及び空圧室5への空圧の流入
が止り、ピストン3が移動後の位置で停止する。
Therefore, the piston 3 moves to the left based on the pressure difference between the variable pressure chamber 4 and the variable pressure chamber 5, the feedback screw shaft 9 is rotated, and the drive poppet 16 eliminates the relative rotation difference with respect to the pilot screw shaft 43. direction (rotated and driven poppet) 1
6 moves to the left (in the direction of the arrow) and returns to its original position. As a result, the second poppet valve 52 and the third poppet valve 53 are closed, the exhaust of the variable pressure chamber 4 and the inflow of air pressure into the pneumatic chamber 5 are stopped, and the piston 3 is stopped at the position after the movement.

上記のように、シリンダ1内のピストン3により区画さ
れる左右の室を、共に変圧室として使用することにより
、電気モータ7が圧縮バネ25゜26の力に抗して駆動
ポペット16を移動させるだけで、流体供給口34から
供給される流体圧が全て有効に利用され、電気モータ7
の回転量に応じたピストンロッド2の任意の位置決めが
、効率良く行なわれる。
As described above, by using both the left and right chambers partitioned by the piston 3 in the cylinder 1 as variable pressure chambers, the electric motor 7 moves the drive poppet 16 against the force of the compression springs 25 and 26. With this, all the fluid pressure supplied from the fluid supply port 34 is effectively used, and the electric motor 7
Arbitrary positioning of the piston rod 2 according to the amount of rotation can be efficiently performed.

また、駆動ポペット16の移動変位量は、出力軸たるピ
ストンロッド2の移動に基づくフィードバック作用より
ゼロ状態に戻されるから、駆動ポペット16の位置はピ
ストンロッド2の移動位置とは無関係に常に同一位置に
ある。従って、駆動ホヘット16は、その軸部41をピ
ストンロッド2の最大移動長さ分だけ長く突出させる必
要がないため、全体として小型のサーボシリンダを構成
することができる。
Furthermore, since the amount of displacement of the drive poppet 16 is returned to zero by the feedback action based on the movement of the piston rod 2, which is the output shaft, the position of the drive poppet 16 is always the same regardless of the movement position of the piston rod 2. It is in. Therefore, since the drive head 16 does not need to have its shaft portion 41 protrude as long as the maximum movement length of the piston rod 2, a small servo cylinder can be constructed as a whole.

尚、上記実施例では、本サーボシリンダの作動媒体が空
気である場合を例にして説明したが、空気以外の流体、
例えば窒素ガスのような気体や。
In the above embodiment, the working medium of this servo cylinder is air. However, fluids other than air,
For example, a gas such as nitrogen gas.

油等の液体であってもよいことは言うまでもない、しか
し、作動媒体が特に空気である場合には、その圧縮駆動
源として、通常工場に設備されている空圧ラインを使用
できるので、油圧シリンダのように油圧源や配管を特別
に設ける必要がなくなる。又、油を嫌う食品機械、薬品
機械等にあっても、作動媒体の漏洩を心配する必要がな
くなる等の利点がある。
It goes without saying that a liquid such as oil may be used, but if the working medium is air, a pneumatic line normally installed in a factory can be used as the compression drive source, so a hydraulic cylinder There is no need to provide a special hydraulic power source or piping. Further, even in food machines, pharmaceutical machines, etc. that dislike oil, there is an advantage that there is no need to worry about leakage of the working medium.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明は弁装置によりシリンダ内の
ピストン両側の室を共に変圧室として切換え、一方の変
圧室を増圧し他方の変圧室を減圧して、増圧側から減圧
側へとピストンを移動させるものであるから、作動媒体
に空気圧のように比較的圧力の小さい圧縮性流体を用い
ても、迅速且つ安定に任意の位置に位置決めすることが
できる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention uses a valve device to switch the chambers on both sides of the piston in the cylinder as variable pressure chambers, increases the pressure in one variable pressure chamber and reduces the pressure in the other variable pressure chamber, and transfers the pressure from the pressure increasing side. Since the piston is moved toward the reduced pressure side, it can be quickly and stably positioned at any desired position even if a compressible fluid with relatively low pressure, such as air pressure, is used as the working medium.

またピストンの移動量がフィードバック用ネジ軸により
弁装置の弁体にフィードバックされ、弁装置の弁体が原
位置に戻ったところで第1変圧室及び第2変圧室への流
路が閉じて、ピストンが停止する。従って、弁装置の弁
体は一旦変位した後で常に原位置に戻されるから、従来
のようにピストンの最大移動範囲をカバーするように長
く突出させる必要がない、よって、サーボシリンダ全体
を小型に構成することができる。
In addition, the amount of movement of the piston is fed back to the valve body of the valve device by the feedback screw shaft, and when the valve body of the valve device returns to its original position, the flow path to the first variable pressure chamber and the second variable pressure chamber is closed, and the piston stops. Therefore, since the valve body of the valve device is always returned to its original position after being displaced, there is no need for it to protrude for a long time to cover the maximum movement range of the piston, as in the case of the conventional method.Therefore, the entire servo cylinder can be made smaller. Can be configured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の流体圧サーボシリンダの1実施例を示
す概略断面図、第2図はその詳細断面図、第3図は従来
の油圧サーボシリンダの概略断面図である。 図中、1はシリンダ、2はピストンロッド、3はピスト
ン、4.5は変圧室、6は弁装置、7は電気モータ、8
はフィードバック用ナツト、9はフィードバック用ネジ
軸、12は筒体、16は駆動ポペット、17.18は被
動ポペット、19゜20はストッパ、21.22は通路
、23.24は通路、25.26は圧縮バネ、27.2
8は流路、29は半径方向流路、30は流体排出口、3
1は半径方向流路、32は配管、33は半径方向流路、
34は流体供給口、35は半径方向流路。 36は溝、37.38は軸方向流路、40は継手、42
はパイロット用ナツト、43はパイロット用ネジ軸、4
4はベアリング、46はカップリングを示す。 特許出願人  石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
 絹  谷  信  雄 7;シリ〉り′。 2: と°ストンロ・・、ド。 3 ; ビヌトン 4.5:吏床皇 6:4f裂1L 7: を気モータ 8 : フ4−t”tSニー=7N;4のすへ・ノド9
:ネジ軸 10:支承板 11;ヘアリ>7°。 第3図
FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of a hydraulic servo cylinder of the present invention, FIG. 2 is a detailed sectional view thereof, and FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional hydraulic servo cylinder. In the figure, 1 is a cylinder, 2 is a piston rod, 3 is a piston, 4.5 is a variable pressure chamber, 6 is a valve device, 7 is an electric motor, 8
is a feedback nut, 9 is a feedback screw shaft, 12 is a cylinder, 16 is a driving poppet, 17.18 is a driven poppet, 19°20 is a stopper, 21.22 is a passage, 23.24 is a passage, 25.26 is a compression spring, 27.2
8 is a flow path, 29 is a radial flow path, 30 is a fluid outlet, 3
1 is a radial flow path, 32 is a pipe, 33 is a radial flow path,
34 is a fluid supply port, and 35 is a radial flow path. 36 is a groove, 37.38 is an axial flow path, 40 is a joint, 42
is the pilot nut, 43 is the pilot screw shaft, 4
4 represents a bearing, and 46 represents a coupling. Patent Applicant: Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Representative Patent Attorney: Nobuo Kinuya 7; 2: and °stonro..., de. 3; Binuton 4.5: Kitoko 6: 4f split 1L 7: Ki motor 8: Fu 4-t”tS knee = 7N; 4 no Suhe・Nodo 9
: Screw shaft 10: Support plate 11; Hair angle >7°. Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、シリンダ内に設けられ一端部に出力軸となるピスト
ンロッドを有するピストンと、該ピストンにより仕切ら
れシリンダ内に形成された第1変圧室と第2変圧室と、
電気モータにより回転されるパイロット用ネジ軸と、該
パイロット用ネジ軸の回転により軸方向に送られる弁体
を有し該弁体の軸方向変位により第1変圧室及び第2変
圧室の一方を流体圧排出口に他方を流体圧供給口に接続
する弁装置と、該弁装置の弁体に対し相対的に軸方向変
位可能に連結されると共に上記ピストンとネジ係合され
ており、前記弁装置の弁作用による第1変圧室及び第2
変圧室の圧力差に起因してピストンが移動した際、その
ピストンの移動量に応じて回転され弁装置の弁体を原位
置に戻すフィードバック用ネジ軸とを設けたことを特徴
とする流体圧サーボシリンダ。
1. A piston provided in a cylinder and having a piston rod serving as an output shaft at one end; a first variable pressure chamber and a second variable pressure chamber partitioned by the piston and formed in the cylinder;
It has a pilot screw shaft rotated by an electric motor, and a valve body that is sent in the axial direction by the rotation of the pilot screw shaft, and the axial displacement of the valve body causes one of the first pressure change chamber and the second pressure change chamber to be controlled. a valve device connecting the fluid pressure outlet and the other to the fluid pressure supply port, the valve device being coupled to be movable in an axial direction relative to the valve body of the valve device and being threadedly engaged with the piston; The first variable pressure chamber and the second
A fluid pressure system characterized by being provided with a feedback screw shaft that is rotated according to the amount of movement of the piston and returns the valve body of the valve device to its original position when the piston moves due to a pressure difference in the variable pressure chamber. servo cylinder.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104930014A (en) * 2015-06-05 2015-09-23 上海美西为机电设备有限公司 Digital servo hydraulic cylinder
CN110195729A (en) * 2019-05-27 2019-09-03 辽宁工程技术大学 A kind of built-in digital fluid cylinder of spool

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