JPH0342283Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電気パルス信号数に応じて流量調整を
なし得るデジタル制御流量調整弁に関する。

従来、電気的に流量調整を行なうものとして
は、モータによつて歯車、ねじなどを介して弁体
の位置を制御可能としたモータ制御流量調整弁、
ソレノイドに流れる電流を調節することによつて
弁体位置を制御可能とした電流制御流量調整弁が
知られている。ところが、前者は、モータの慣性
が大きいため応答性が悪く、またモータによつて
弁体位置を制御するにはモータの回転角度を直接
規制することが困難であるため、ポテンシヨメー
タなどを使用した弁体位置検出器等が必要とな
り、電気制御系が複雑となると共にコストも高く
なるなどの問題点があつた。

後者の場合には、ソレノイドの吸引力と補償力
とをバランスさせて弁体の開度を調整するように
されたものである。ところが、補償力の変動やソ
レノイドのヒステリシスで弁体の開度が不正確と
なることから、ポテンシヨメータなどを使用した
弁体の位置検出器等が必要となり、前者の場合と
同様に電気制御系が複雑となりコストも高くなる
などの問題点があつた。

さらに、電気パルスモータを使用した絞り弁と
して、流体圧パイロツト操作デジタル絞り弁（実
開昭55−115404）があるが、電気パルスモータ３
６の動きは、歯車２６，３７、ねじ２２，２４等
を介してパイロツトスプール１１に伝えられその
開度を調整可能とされている。従つて、歯車、ね
じ等のがたの影響を受け、パイロツトスプール１
１はパルスモータの動きに対応して適確に移動す
ることが困難で、高精度な流量のデジタル制御は
困難であり、一方、歯車、ねじ等の加工精度を高
くしようとするとコストが高くなり、しかも高精
度の加工にも限度があり、それ故精度よく流量調
整を行なうことが困難であるという問題点があつ
た。なお、前記モータ制御流量調整弁の場合に
も、歯車、ねじ等を使用するという点では上記同
様な問題点があつた。

本考案はこのような事情を背景としてなされた
ものであり、本考案の目的とするところは、電気
パルス信号数に応じて回転する電気パルスモータ
の動きを適確に絞りスプールに伝え流量を調整し
得ると共に、小型化された提供することにある。

このような目的を達成するためになされた本考
案の要旨とするところは、 弁本体に摺動可能に嵌合され自身の軸方向の位
置を変えることにより流体の流れを制御する絞り
スプールと、 絞りスプールの一端部に軸心方向に形成された
嵌合孔に摺動可能に嵌合され、かつ弁本体に対す
る相対位置に対応して、パイロツト流路を流れる
パイロツト流体の流れの経路を制御し絞りスプー
ルの位置を規制するパイロツトスプールと、 電気パルス信号数に応じて回転する電気パルス
モータと、 パルスモータ軸に結合され、自身の回転角に応
じてパイロツトスプールを所定量移動させるカム
部材と、 パイロツトスプールの一端部をカム部材のカム
面に常時当接させる手段と、 カム部材を原位置方向に付勢する原点復帰ばね
とを備え、 しかもパイロツト流路は、弁本体の流入ポート
から絞りスプール内を通り絞りスプールの嵌合孔
に連通する流路と、嵌合孔から絞りスプールを摺
動させる作用室に連通する流路と、嵌合孔から絞
りスプールの軸方向に穿設された貫通孔を介して
ドレンポートに連通する流路との各流路を結合さ
せて構成し、 電気パルス信号数に対応する流量調整を可能と
したことにある。

以下本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。第１図〜第６図は本考案を圧力補償付
流量調整弁に適用した例を示す。

第１図、第２図に示すようにデジタル制御流量
調整弁は、弁本体２、電気パルスモータ４および
結合部材６などから構成されている。

弁本体２には、第２図に示すようにそれぞれ流
入ポート８（以下、INポート８という。）、流出
ポート１０（以下、OUTポート１０という。）に
連通する流路１２，１４，１６が穿設され、流路
１４，１６の交錯する位置に貫通孔１８が形成さ
れている。貫通孔１８には薄肉のスリーブ２０が
嵌入されると共に貫通孔１８の他端側にはばね保
持部材２２が嵌入され固定されている。２３はＯ
リングである。弁本体２には、流路１４に連通す
る環状の凹溝が設けられ、凹溝はスリーブ２０外
周に覆われることによつて環状室２４が形成さ
れ、さらに環状室２４はスリーブ２０に穿設した
孔２６によつてスリーブ２０内部に連通されてい
る。また、環状室２４の側方には一定距離を隔て
て、環状室２４と同様な環状室２８が形成されて
いる。環状室２８は第３図に示すようにスリーブ
２０に設けたオリフイス３０によつて、スリーブ
２０内に連通されると共に流路１６を介して
OUTポート１０に連通されている。

また、スリーブ２０内には絞りスプール３２が
摺動可能に嵌合され、その一端部はばね保持部材
２２により保持された圧縮コイルばね３４によつ
て、他端部側に突出する方向に付勢され、他端部
側は弁本体２に固定された取付部材３６によつ
て、弁本体２外への突出が防止されている。絞り
スプール３２の中間部外周には、一定幅の環状溝
３８が形成され、絞りスプール３２が移動するこ
とによつて、環状室２４と環状室２８とを連通す
るオリフイス３０の開口面積を調整可能とされて
いる。

さらに、絞りスプール３２の一端部側には、軸
心方向に嵌合孔３９が形成され、パイロツトスプ
ール４０が摺動可能とされている。嵌合孔３９
は、貫通孔４２によつて、ドレンポート４４（以
下、DRポート４４という。）に連通されている。
なお、第１図上DRポートの図示は省略されてい
る。パイロツトスプール４０の中間部には、やや
幅広の環状溝が設けられ、これと嵌合孔３９内表
面とによつて、連通室４６が形成されている。連
通室４６は、パイロツトスプール４０を移動させ
ることによつて、絞りスプール３２に設けた小孔
４８、環状の流路５０、スリーブ２０に設けた小
孔５２および環状の流路５４を経て環状室２４に
連通可能とされている。

一方、絞りスプール３２の一端部端面側に形成
された凹部５６から、それぞれ長手方向に設けら
れた小孔５０，６０は、小孔６２，６４に連通さ
れている。この凹部５６、取付部材３６、スリー
ブ２０に囲まれて作用室が形成されている。この
凹部５６、取付部材３６、スリーブ２０に囲まれ
て作用室が形成されてる。小孔６０は小孔６６に
も連通されると共に、小孔６０の入口部は盲栓６
７がされ凹部５６への連通が遮断されている。

パイロツトスプール４０が第２図に示す状態に
あるときには、小孔４８，６６は遮断されてい
る。なお、パイロツト流路は流路５４，５０、小
孔５２，４８，５８，６２，６６，６０，６４、
貫通孔４２、連通室４６が結合されて構成されて
いる。

また、パイロツトスプール４０の他端部には、
第２図に示すように軸６８を支持する１対の支持
部７０が一定間隔を隔てて設けられ、両支持部７
０間でローラ７２が軸６８に回動可能に取付けら
れている。取付部材３６の段付孔には、圧縮コイ
ルばね７４の一端部が挿入されて取付けられ、こ
のばね７４によつてパイロツトスプール４０端部
が、結合部材６内に形成された空間部７５に突出
する方向に付勢されている。

空間部７５は、径の異なる２つの孔が直交して
なり、一方の孔に前記のようにパイロツトスプー
ル４０端部が挿入され、他方には、回転軸７６が
挿入された状態で、電気パルスモータ４が取付部
材７７を介してねじ７８によつて取付けられてい
る。なお、回転軸７６はパルスモータ４の出力軸
に固定されている。回転軸７６には第２図、第４
図に示すようにカム部材８０が取付けられ、その
カム面８２にローラ７２が常に当接するようにさ
れている。なお、前記ばね７４はパイロツトスプ
ール４０の一端部をカム部材８０のカム面８２に
常時当接させる手段としての用をなしている。カ
ム面８２のプロフイルは電気パルス信号数に応じ
て回転する電気パルスモータ４の回転軸７６の回
転角に対応して、パイロツトスプール４０が常に
同一量移動するように決定されている。なお、カ
ム部材８０の一側面は、パイロツトスプール４０
端部に設けられた１対の支持部７０のうち、長い
方の側面に摺接し、スプール４０が回転すること
が防止されている。ばね７４をやめ、これに代え
て支持部７０に打込んだピンをカム部材８０の側
面部に設けた溝カムに係合させるなどして、パイ
ロツトスプール４０の一端部をカム部材８０のカ
ム面８２に常時係合させることも可能である。

また、回転軸７６には原点復帰ばねとしてのね
じりばね８４が装着され、その一端部はカム部材
８０に打込まれたピン８６に固定され、他端部は
パルスモータ４の取付部材７７に打込まれたピン
８８によつて固定されている。これによつて、パ
ルスモータ４の電源が切られたとき、常に原位置
に復帰するようにされている。９０はピン８６が
当接することによつて、回転軸７６の原位置を規
制するストツパである。９２，９４，９６はＯリ
ングであり、パイロツトスプール４０と取付部材
３６との間から漏れた作動油はポート９８からタ
ンクに戻される。

さらに、弁本体２には、第５図に示すように段
付状態の圧力補償スプール１００が、摺動可能と
された段付状態の嵌合孔１０２が流路１４に直交
して設けられている。嵌合孔１０２の大径部側は
プラグ１０４によつて閉塞されると共にＯリング
１０６によつて外方への液もれが防止されてい
る。

圧力補償スプール１００は、その大径部とプラ
グ１０４との間に設けた圧縮コイルばね１０８，
１１０によつて、小径部側に移動する方向に付勢
されている。嵌合孔１０２の小径部が流路１４と
交差する位置には、弁本体２に凹溝が設けられ、
圧力補償スプール１００との間にリング状の環状
室１１２が形成され、さらに環状室１１２から一
定距離を隔てた位置に同様な環状室１１４が形成
されている。なお、環状室１１４はＲポート１１
６に連通されている。圧力補償スプール１００の
小径部には、やや幅広の環状溝が２個所形成さ
れ、環状室１１２の側壁との間に絞り部１２２が
形成され、さらに一方の環状溝底部から小径部軸
端に連通する小孔１２４が穿設されている。ま
た、嵌合孔１０２の大径部側とINポート８寄側
の流路１４との間は、小孔１２６によつて連通さ
れている。嵌合孔１０２の大径部におけるプラグ
１０４と圧力補償スプール１００の大径部との間
に形成された空間部１３０は、小孔１２８を介し
てOUTポート１０に連なる孔１３１に連通され
ている。

第６図は本実施例の流量調整弁を示すJIS記号
である。

以上のように構成された実施例において、圧油
が供給されると、INポート８から流路１４に入
つた圧油は環状室２４、環状溝３８、オリフイス
３０、環状室２８を通り、流路１６を経てOUT
ポート１０に流れる。この圧油の流量は絞りスプ
ール３２の移動によりオリフイス３０の開口面積
を加減することによつて調整される。また、圧油
の一部は絞り部１２２を通つてＲポート１１６に
流れる。このとき、圧油は小孔１２４，１２６を
通つて、それぞれ室１３２，１３４に入り、圧力
補償スプール１００を第５図上左に押すが、小孔
１２８から空間部１３０に入つた圧油は、ばね１
０８，１１０と共にピストン１００を右側に押圧
する。

ここで、孔１３１の圧油の圧力が増加すると、
スプール１００が右に移動し絞り部１２２が絞ら
れるので、絞り部１２２を通つてＲポート１１６
に流れる圧油の流れが制限され、環状室１１２の
圧力が増加する。また、孔１３１の圧力が低下す
ると、スプール１００は左に移動し、絞り部１２
２を開くので環状室１１２の圧力が低下する。こ
のように、スプール１００は環状室１１２、孔１
３１の圧力とばね１０８，１１０の付勢力とがバ
ランスするように動き、環状室１１２の圧力は孔
１３１の圧力よりも常に一定値だけ高く保持され
る。従つて、オリフイス３０前後の圧力差も一定
となり、OUTポート１０から流出する圧油の油
量は、圧油の圧力が変動しても一定に保持され
る。

いま、電気パルスモータ４に入力パルスが与え
られると、パルスモータ４はパルス数に比例した
角度だけ回転し、カム部材８０を回転させ、パイ
ロツトスプール４０を右（第２図上）に押圧し移
動させる。スプール４０が右に移動すると環状室
１１２、流路１４を通つて、環状室２４に入つた
圧油は、さらに流路５４、小孔５２、流路５０、
小孔４８を通つて連通室４６に供給され、さらに
小孔６２，５８を通つて、絞りスプール３２端部
の凹部５６に供給される。凹部５６の圧油は絞り
スプール３２を右に押圧するが、一方、ばね保持
部材２２に形成された室１３６には環状室２８の
圧油が入り、ばね３４と共に絞り弁スプール３２
を左に押圧する。凹部５６内の圧油による押圧力
はばね３４の付勢力と室１３６内の圧油による押
圧力との和より大きいため、右に移動する。絞り
スプール３２の移動により小孔４８は遮断され絞
りスプール３２は停止する。パルスモータ４に逆
パルスを与え逆転させると、カム部材８０も逆転
し、パイロツトスプール４０はこれに追従して左
方に移動する。すると、凹部５６は小孔５８，６
２、連通室４６、小孔６６，６０を経てDRポー
ト４４に連通し、凹部５６の圧力が低下する。圧
力が低下すると室１３６の圧力とばね３４の付勢
力とによつて絞りスプール３２が左に移動し、小
孔６６は遮断され、小孔４８，６６がともに遮断
された位置で絞りスプール３２が停止する。この
ようにして、絞りスプール３２の位置は、パルス
モータ４への入力パルスによつて制御される。絞
りスプール３２の位置が制御されると、オリフイ
ス３０の開口面積が制御されることになり、流量
調整弁を流れる流量が調整される。すなわち、流
量調整弁の通過流量はパルスモータ４のパルス信
号によつてデジタル制御が可能となる。従つて、
流量の精度の高い遠隔操作や、一定のプログラム
に従つて、時間と共に流量を変えることなども可
能である。また、電気制御機器の構造が、従来例
に比し簡単でコストも軽減できる。また、パイロ
ツトスプールの位置はパルスモータに取付けられ
たカム部材によつて直接規制されるので、歯車、
ねじ等を使用する従来例に比し、適確にパイロツ
トスプールを移動させることができ、従つて流量
調整の精度を高めることができる。

パルスモータ４の電源が切られると、モータ４
の保持トルクが零となり、カム部材８０はねじり
ばね８４によつて戻され、ピン８６がストツパ９
０に当接する位置に停止する。また、パイロツト
スプール４０、絞りスプール３２も圧縮コイルば
ね７４，１３６により押戻される。従つて、パル
スモータ４の電源を切ることによつて、自動的に
原点に復帰する。これにより、原点復帰を確認す
る電気装置が不要となり、電気制御系機器を簡単
にでき、コストの軽減を図ることも可能となる。
また、ばねによつて原点に復帰させるので、停電
時でも原点復帰が確実である。

上記実施例において、作動油に代えて他の流体
を使用することも可能である。

以上本考案の一実施例について説明したが、本
考案はこのような実施例に何等限定されるもので
はなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲におい
て、種々なる態様で実施し得ることは勿論であ
る。

以上詳記したように、本考案によれば、流量調
整弁の通過流量を制御する絞りスプールの位置
は、電気パルスモータに加える電気パルス信号数
に応じて移動させることが可能であり、その結果
通過流量をデジタル制御することができる。従つ
て、流量を遠隔操作によつて制御することが容易
となり、また流量を一定のプログラムに従つて時
間と共に変えことも容易となる。また、電気制御
機器の構造が簡単となりコストの軽減を図ること
も可能となる。パイロツトスプールは、電気パル
スモータに取付けられたカム部材によつて直接移
動させるようにされているので、従来例のように
歯車、ねじ等を使用した場合に比し、電気パルス
モータの動きを、スプールを介して適確に絞りス
プールに伝えることができ、流量をパルス数に応
じて適確に制御することが可能となる。そして、
絞りスプールの嵌合孔にパイロツトスプールを嵌
合し、パイロツト流路を、弁本体だけでなく、絞
りスプール内にも形成し、カム面にパイロツトス
プールの一端部が直接接触するようにして、小型
化を図つている。さらに、原点復帰ばねによつ
て、機械的にカム部材の原点復帰をさせているの
で、原点復帰確認用の電気装置等が不要となり、
電気制御系装置の構造が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を含む流量調整弁の
正面図、第２図は第１図における−断面図、
第３図は同実施例の部分拡大断面図、第４図は第
２図における−断面図、第５図は第２図にお
ける−断面図、第６図は同実施例の流量調整
弁を示すJIS記号である。 ２……弁本体、４……電気パルスモータ、３２
……絞りスプール、４０……パイロツトスプー
ル、８０……カム部材、８４……ねじりばね（原
点復帰ばね）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 弁本体に摺動可能に嵌合され自身の軸方向の位
   置を変えることにより流体の流れを制御する絞り
   スプールと、 絞りスプールの一端部に軸心方向に形成された
   嵌合孔に摺動可能に嵌合され、かつ弁本体に対す
   る相対位置に対応して、パイロツト流路を流れる
   パイロツト流体の流れの経路を制御し絞りスプー
   ルの位置を規制するパイロツトスプールと、 電気パルス信号数に応じて回転する電気パルス
   モータと、 パルスモータ軸に結合され、自身の回転角に応
   じてパイロツトスプールを所定量移動させるカム
   部材と、 パイロツトスプールの一端部をカム部材のカム
   面に常時当接させる手段と、 カム部材を原位置方向に付勢する原点復帰ばね
   とを備え、 しかもパイロツト流路は、弁本体の流入ポート
   から絞りスプール内を通り絞りスプールの嵌合孔
   に連通する流路と、嵌合孔から絞りスプールを摺
   動させる作用室に連通する流路と、嵌合孔から絞
   りスプールの軸方向に穿設された貫通孔を介して
   ドレンポートに連通する流路との各流路を結合さ
   せて構成し、 電気パルス信号数に対応する流量調整を可能と
   したことを特徴とするデジタル制御流量調整弁。