JPH02159401A - アクチュエータ - Google Patents

アクチュエータ

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JPH02159401A
JPH02159401A JP1275137A JP27513789A JPH02159401A JP H02159401 A JPH02159401 A JP H02159401A JP 1275137 A JP1275137 A JP 1275137A JP 27513789 A JP27513789 A JP 27513789A JP H02159401 A JPH02159401 A JP H02159401A
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JP
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spool
electro
actuator
hydraulic
valve body
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JP1275137A
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Sead Veletovac
ゼート　ベレクトバック
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Sulzer AG
Original Assignee
Sulzer AG
Gebrueder Sulzer AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/0075—Electrical details, e.g. drive or control circuits or methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86574—Supply and exhaust
    • Y10T137/86582—Pilot-actuated
    • Y10T137/86614—Electric

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は電気油圧式アクチュエータまたは電気空気式ア
クチュエータであって作動シリンダなどへの圧力媒質の
流入及びそれからの圧力媒質の流出をＩＩＩ　Ｗするス
プール型の蓋を弁体内に有する弁を有し、弁体に対する
スプールの相対位置が変化するようにスプールの２個の
外端面に作用する圧力媒質の圧力を電気信号に従って変
更するパイロット要素を設けられたものに係る。アクチ
ュエータの使用目的に従って、その弁はサーボ弁または
分流弁あるいはブロボーショニングバルブであり得る。
口、従来の技術及び本発明が解決しようとする問題点 前記種類の既知アクチュエータにおいては、サーボ弁は
パイロット要素として互いに対向して位置するノズルか
ら流れ出てスプールの外端面に沿って運動する圧力媒質
の２本の流れの間で枢動する邪魔板を有する。邪魔板は
トルクモータによって電気制御信号に従って枢動される
。邪魔板の枢動から生じる圧力の変動は、スプールが何
れか一方に軸方向にシフトするようにスプールの２１１
！ｉｌの外端面に作用プる。欠点は、作動ドライブがア
ナログ信号によってのみトリガーされ得、そしてアナロ
グ信号のみを処理し得るに過ぎないことである。望まし
い特性である短い動作時間はアナログ信号によっては不
可能である。もう一つの欠点は、邪魔板に衝突する圧力
流体の流れは連続的に漏れ損失を惹起し、それによる不
足量の連続的補充が要求され、従って、それに応じて、
相当エネルギ消費が大きいことである。ざらにまた、広
範囲にわたる点検装備も必要とされる。
ハ０問題を解決するための手段 本発明の目的は、従って、ｌｙｌに説明された種類の７
クチユエータを、短縮された動作時間と減少された漏れ
損失とを以てスプールが動作し得るように改良すること
である。
本発明に従えば、前記問題を解決するために、パイロッ
ト要素は１個のオン／オフ弁をおのおの有する２個の圧
電式または磁歪式サーボモータを有し、サーボモータの
１個とそれによって作動される１個のオン／オフ弁がス
プールの各外端面と組合わされて配置され、そしてスプ
ールがその非作用位置に在るとき、２個のオン／オフ弁
は開鎖位置に在る。そのようなサーボモータとオン／オ
フ弁との使用によって、アクチュエータはディジタルオ
ン／オフ制御信号によってトリガーされ得ζ。従って、
動作時間は極めて相当減少され、急速且つ正確な運動を
生じさせ得る。オン／オフ弁の使用は、それが開いてい
るとき圧力媒質が短い時間排出するに過ぎないから、圧
力媒質の漏れ損失を劇的に減少させる。
以下、添付図面を参照して本発明の二つの実施例をより
詳細に説明する。
二、実施例 第１図を参照すると、本アクチュエータの弁はサーボ弁
であり、それは軸方向に運動するようにスプール１２を
受容する長手方面の孔１１を形成された弁体ユニット１
０を有する。スプール１２は４個のピストン状の部分１
３−１６であって孔１１と同じ直径を有するものを有す
る。スプール１２はその２個の外側の部分１３．１６に
よって孔１１に取付けられている。第１図に示される位
置に在るとき、スプール１−２はその中立位置に在る。
弁体ユニット１０はそれにポンプ（図示せず）によって
送られる油圧媒質を供給するための接続部１７を有する
。ダクト１８が接続部１７から孔１１に延び、スプール
１２の２個の部分１４と１５との間で孔１１と接続する
。ダクト１９及びダクト２０が弁体ユニット１ｏ内にお
いてダクト１８の両側にそれぞれ配置される。ダクト１
９はスプール１２の部分１５を周る環状の溝２１内に延
びており、そしてダクト２ｏはスプール１２の部分１４
を周る環状の溝２２内に延びている。管１９′及び管２
０′が弁体ユニット１ｏから延びるダクト１９及びダク
ト２０の出口にそれぞれ接続されそして往復運動する七
−夕即ち作動シリンダ２３に延びている。管１９’　、
２０’　はそれらのケーシングをピストン２４の両側に
おいて結合させる。
２本のダクト２５．２６がダクト１８から分岐して孔１
１に対して平行に延びて孔１１の各端に位置するそれぞ
れの’！５０．５１に接続する。カバー２７．２８がそ
れぞれ室５０．５１を覆って延び、弁封ユニット１ｏに
着脱自在に結合され、そしてそれぞれ室５０．５１の境
界を形成する。
２本のダクト２５．２６はそれぞれ絞り２５′２６′を
有する。油圧媒質の圧力は、従って、スプール１２の二
つの外端面１３’、１６’　に対して働く。ダクト２９
．３０が弁体ユニット１０内においてそれぞれ室５０．
５１のＦ区域から、弁体ユニット１０内に受容された弁
座部材３１，３２までそれぞれ延びる。ｆ１３３．３４
はオン−オフ弁として両場合において働くようにそれぞ
れ弁座部材３１．３２内において垂直方向に往復運動し
得る。圧電式のモータ３５，３６はそれぞれ蓋３３．３
４を運動させそして弁体ユニット１０にフランジ結合さ
れている。
弁体ユニット１０は第１図において弁座部材３１．３２
の下方にそれぞれの環状の溝３７．３８を形成される。
従って、スプール１２が図示位置に在るとき、溝３７は
ピストン状の部分１５．１６の間に配置されそしてｉｉ
ｌ！３８はピストン状の部分１３．１４の間に位！され
る。２個の溝３７゜３８はダクト３９によって互いに連
通ずる。溝３８は第１図において下方へ延びてダクト４
０と一体化し、ダクト４０は油圧媒質が集まるタンク（
図示しない）と接続されている接続部４１において終端
する。
スプール１２の外端面１６′は位置センサ４２と協働し
、位置センサ４２は誘導コイル４３と協働して位置表示
器を構成する。位置表示器はケーシング４６内に受容さ
れ、ケーシング４６は図面には特に示されない適切な方
式でカバー２７に装脱自在に結合される。ケーシング４
６は、線４４によって略示されそして導線４９によって
前記２個のモータ３５．３６と接続された電子回路装置
を受容する。矢印（Ｕ、）によって表される低圧と、矢
印（ＬＪＬ）によって表される制御信号が、ケーシング
４６と結合されたソケット４５によって本アクチュエー
タに供給される。誘導コイル４３はアナログ動作信号（
ＬＩＸ）を送出し、アナログ動作信号（ＵＸ）は第２図
において見られる信号［１４７とアナログ−ディジタル
・コンバータ４８とによって電子回路装置４４にフィー
ドバックとして供給される。
第２図を参照すると、ケーシング４６内の電子回路装置
４４は、マイクロプロセッサ６１の形式で制御部（△）
を主要部分として有し、マイクロプロセッサ６１は制御
信号を受けそして処理するとともに、それらを電子ドラ
イブまたはトリガリング部（Ｂ）に伝送する。制御部Ａ
はインプット６２を通じて例えばメモリープログラマブ
ル制御システム（ＳＰＳ）から制園信号（Ｕ、）を受は
取る。ざらにυ制御部（Ａ）はＡ／Ｄコンバータ４８か
ら位置信号を受は取る。これら信号をマイクロプロセッ
サ６１は予決定選択可能セットの制御パラメータに従っ
て変換しそしてインプット６０を通じて供給される制御
信号を可変パルス幅またはパルス時間変調のディジタル
パルス信号として電子ドライブまたはトリガリング部（
Ｂ）に伝送する。
制御部（Ａ）から到来する信号は、電子ドライブまたは
トリガリング部（Ｂ）において、低電圧からモータ３５
．３６を動作させるのに要求される電圧に増幅される。
この目的のため、電子ドライブまたはトリガリング部（
Ｂ）は各モータ３５゜３６のためにそれぞれのチョーク
５５．５６を有する。トランジスタ５８．５９が各チョ
ーク５５゜５６と関連モータ３５．３６との間に配置さ
れそして、制御部Ａによって制御されるその動作位置に
応じて、増幅されたディジタル信号を関連チョーク５５
．５６からそれぞれのモータ３５．３６ヘゲートする。
電子ドライブまたはトリガリング部（Ｂ）はコンデンサ
５７を有し、コンデンサ５７はモータ３５．３６のそれ
ぞれについて３４Ｎのトランジスタ５２．５２．５２’
及び５３．５３．５３’　と協働してモータのエネルギ
の蓄積を容易にする。
第１図及び第２図に示されるアクチュエータは次ぎのよ
うに作動する。
スプール１２が図示の中立位置に在るとき、ピストン状
の部分１４．１５の間に配置される孔１１の空間は、蓋
３３．３４が閉鎖位置に在るから、室５０．５１及びダ
クト２９．３０と同様に、圧力媒質によって満たされて
いる。ダクト３９，４０には圧力は存在せず、一方、ダ
クト１９．２０゜管１９’　、２０’及びピストン２４
の両側の室は圧力媒質を満たされている。ピストン２４
は静止している。ピストン２４を第１図において右へ運
動させることが要求されるときは、対応するディジタル
信号が制御部（Ａ）から電子ドライブ部（Ｂ）を経てモ
ータ３６に供給され、それと同時に、モータ３６は短時
間蓋３４を開放位置に運動させる。従って、スプール１
２の外端面１３′に作用する室５１内の圧力は短時間減
少しそして圧力媒質はダクト３ｏ、溝３８及びダクト４
０を通じて接続部４１即ちタンクに流れる。依然として
外端面１６′に対し作用するより高い圧力は、スプール
１２を第１図において左へ一短ステップ運動させ、従っ
て、ピストン状の部分１４の溝２２を開きそして圧力媒
質はダクト１８からダクト２０及び管２０’を通じてピ
ストン２４の左側のシリンダ室内に流入する。ピストン
状の部分１５も溝２１を開き、従ってピストン２４の右
側のシリンダ室の圧力が減る。その結果、圧力媒質は右
側のシリンダ室から排出されて管１９′、ダクト１９及
び溝２１を経て溝３７に達し、そしてそこからダクト３
９．４０を通じて接続部４１即ちタンクに流入し得る。
スプール１２及びピストン２４の運動量は、変調された
信号のパルス幅に依って決まる。スプール１２は他方の
モータ３５が対応信号を受は取るとともにその中立位置
に復する。
第３図の修正実施例においては、サーボモータは、２個
のモータ３５．３６のおのおの一つが、スプール１２の
両側においてそれに平行して弁体ユニット１０内に配列
されるから、極めてコンパクトな構成にされている。モ
ータ３５と組合わされたオン／オフ弁は、該モータと同
軸にされてカバー２７内に受容され、一方、モータ３６
と組合わされたオン／オフ弁は、反対側のカバー２８内
に受容されている。これら２個のオン／オフ弁は、従っ
て、互いに対して対角配置されている。
第１図のサーボ弁とは対照的に、第３図に示すサーボ弁
においては、ポンプからの圧力媒質のための接続部１７
は、２木のダクト１８’、１８“を介して、孔１１内に
構成された環状の溝６２゜６３にそれぞれ延びている。
溝６２は部分１５゜１６の間に配置され、そして溝６３
は部分１３゜１４の間に配置される。しかし、改めて図
示されない様式で、接続部４１［ち出［コは部分１４と
１５との間において孔１１に接続されており、その結果
、ダクト２５．２８はそれぞれの絞り２５゜２６′と一
緒にスプール１２の両端区域に移転され、それにより、
ナーボ弁のコンパクト度をさらに増進し得る。
ダクト２５．２６はそれぞれの溝６２．６３から出発し
そしてそれぞれ外端面１６’　　　１３’　において終
端し、そしてそこからそれぞれダクト５１．５０が延び
てそれぞれ１３３．３４に達する。
それらから接続部４１即ち出口に延びるダクトは、図示
の明瞭性を維持するために、ここでは示されない。
２個のモータ３５．３６は、それぞれ、ねじ６５．６６
によってそれぞれのカバー２８．２７に固定され、一方
、ＦＪｌ達する蓋３３．３４はそれぞれの対向するカバ
ー２７．２８内で、各場合においてそれぞれ皿ばね群６
７．６８によって、モータに対して圧接される。第４図
において見られるように、２個のカバー２７．２８は、
各場合において、４個のねじ６４によって弁体ユニット
１０に釈放自在に結合される。従って、これらねじ６４
が離脱されたとき、モータ３５はカバー２７と一緒に弁
体ユニット１０から取外され得る。同様の手順がモータ
３６とカバー２８とに対しても適用する。
この実施例においては、スプール１２の２個の外側のピ
ストン状の部分１３．１６はおのおのそれらの回りにこ
の場合はディジタル位置センサ４２′である一体化され
た変位変換器を有する。従って、第２図のコンバータ４
８は省除され得る。
第４図から理解されるように、弁体ユニット１０は２個
のカバー２７．２８と共にコンパクトなユニットを形成
する。弁体ユニット１０はその上に電子回路を受容する
第２のユニットを結合される。第２のユニットは分配ス
トリツ・プ７０及び各種電子構成要素例えばマイクロプ
ロセッサ６１、パワーバックなどがその上に配置される
種々の回路ボードまたはチップ７１．７２を有する。第
２のユニットの周囲にはフード７５が延在する。フード
７５はその後壁に電気配線のためのリード通し７６を有
しそして弁体ユニット１０に釈放自在に結合される。
第３図及び第４図に示されたサーボ弁の動作は、第１図
及び第２図を参照して説明されたものと基本的に同じで
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図はサーボモータとして２個の圧電式モータを有す
る電気油圧式アクチエエータの縦断面図、第２図は第１
図のアクチュエータの電子部の回路線図、第３図は一修
正型のサーボ弁であって２個の圧電式モータを有するも
のの縦断面図、第４図は第３図に示されたサーボ弁の斜
視図である。 図面上、１０・・・弁体ユニット、１１・・・孔、１２
・・・スプール、１３−１６・・・ピストン状部分、２
３・・・作動シリンダ、２４・・・ピストン、２７．２
８・・・カバー、３３．３４・・・蓋、３５．３６・・
・圧電式モータ、４２・・・位置センサ、４４・・・電
子回路装置、４６・・・ケーシング。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）電気油圧式または電気空気式アクチュエータであ
    つて作動シリンダなどへの圧力媒質の流入及びそれから
    の圧力媒質の流出を制御するスプール型の蓋を弁体内に
    有する弁を有し、弁体に対するスプールの相対位置が変
    化するようにスプールの２個の外端面に作用する圧力媒
    質の圧力を電気信号に従って変更するパイロット要素を
    設けられたものにおいて、前記パイロット要素が、おの
    おの１個のオン／オフ弁を有する２個の圧電式または磁
    歪式サーボモータを有し、１個の前記サーボモータとそ
    れによつて作動される１個の前記オン／オフ弁がスプー
    ルの各外端面と組合わされて配置され、そしてスプール
    がその非作用位置に在るとき２個のオン／オフ弁は閉鎖
    装置に在ることを特徴とする電気油圧式または電気空気
    式アクチュエータ。
  2. （２）特許請求の範囲１項記載のアクチュエータにおい
    て、位置表示器がスプールと組合わされて配置され、そ
    して位置表示器の信号出力が、サーボモータにディジタ
    ル作動信号を供給する電子制御回路装置に、フィードバ
    ックによつて接続されることを特徴とする電気油圧式ま
    たは電気空気式アクチュエータ。
  3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載のアクチ
    ュエータにおいて、サーボモータがその組合わされたオ
    ン／オフ弁と共にスプールに平行してその各側において
    弁体内に配置されることを特徴とする電気油圧式または
    電気空気式アクチュエータ。
  4. （４）特許請求の範囲第３項記載のアクチュエータにお
    いて、２個のオン／オフ弁が互いに相対して対角配置さ
    れるようにサーボモータが弁体内に配置されることを特
    徴とする電気油圧式または電気空気式アクチュエータ。
  5. （５）特許請求の範囲第２項から第４項の何れか一つの
    項に記載されるアクチュエータにおいて、弁体がスプー
    ル、２個のサーボモータ及び２個のオン／オフ弁ととも
    に１個のユニットを形成し、電子回路装置が他の１個の
    ユニットを形成し、これら２個のユニットがモジュール
    様式で互いに結合されることを特徴とする電気油圧また
    は電気空気式アクチュエータ。
  6. （６）特許請求の範囲第２項から第５項の何れか一つの
    項に記載されるアクチュエータにおいて、位置表示器が
    ディジタル表示器であることを特徴とする電気油圧式ま
    たは電気空気式アクチュエータ。
  7. （７）特許請求の範囲第３項から第６項の何れか一つの
    項に記載されるアクチュエータにおいて、スプールの２
    外端面に圧力媒質を運搬するダクトがスプールの端部分
    内に或る範囲まで延在することを特徴とする電気油圧式
    または電気空気式アクチュエータ。
  8. （８）特許請求の範囲第４項及び第５項に記載されるア
    クチュエータにおいて、弁体ユニットが中心ユニット状
    部分と、該中心ユニット状部分の端面に配置される２個
    の平坦なカバーとに分割され、そして中心ユニット部分
    を貫いて延在する２個のサーボモータがおのおのカバー
    に結合されそしてそれと一緒に取り外され得ることを特
    徴とする電気油圧式または電気空気式アクチュエータ。
  9. （９）特許請求の範囲第１項から第８項の何れか一つの
    項に記載されるアクチュエータにおいて、各サーボモー
    タが互いに接触する圧電円板のスタックを有しそして各
    圧電円板がそれに電圧が働くときその厚さを変えること
    を特徴とする電気油圧式または電気空気式アクチュエー
    タ。
JP1275137A 1988-10-25 1989-10-24 アクチュエータ Pending JPH02159401A (ja)

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