JPH0423126B2 - - Google Patents

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JPH0423126B2
JPH0423126B2 JP11127185A JP11127185A JPH0423126B2 JP H0423126 B2 JPH0423126 B2 JP H0423126B2 JP 11127185 A JP11127185 A JP 11127185A JP 11127185 A JP11127185 A JP 11127185A JP H0423126 B2 JPH0423126 B2 JP H0423126B2
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JP
Japan
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chamber
valve
detent
hole
tank
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JP11127185A
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JPS6162686A (ja
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Daburyu Buranku Reon
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KOMAASHARU INTAATETSUKU CORP
Original Assignee
KOMAASHARU INTAATETSUKU CORP
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Publication date
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Publication of JPS6162686A publication Critical patent/JPS6162686A/ja
Publication of JPH0423126B2 publication Critical patent/JPH0423126B2/ja
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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
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B13/0402—Valve members; Fluid interconnections therefor for linearly sliding valves, e.g. spool valves
    • 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
    • Y10T137/86622—Motor-operated
    • Y10T137/8663—Fluid motor

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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Servomotors (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は遠隔バルブ操作装置に関し、特にバル
ブスプールの如きハイドローリツク（hydrauric）
エレメントを電気的に遠隔操作乃至位置決めする
装置に関する。
従来の技術 バルブスプールのようなハイドローリツクエレ
メントを電気的に遠隔操作することが知られてい
るが、従来の遠隔操作は、各種の電磁力モータ乃
至ソレノイドを用いてハイドローリツクエレメン
トに軸方向力を付与するものである。ハイドロー
リツクエレメントに軸方向力を付与する方法は
種々あり、米国特許第3665962号及び同第3789876
号の明細書に各々開示されているように直接付与
する方法、又は米国特許第2902885号に開示され
ているようにリンク機構や歯車列等のてこの原理
を利用した機械的装置を介して付与する方法、或
いは前記エレメント端又はバルブエレメントに連
結された位置決め用シリンダへパイロツト圧を適
宜与えて間接的に付与する方法がある。パイロツ
ト圧を利用する場合、パイロツト圧は、通常、別
個のリリーフ弁又はアンローダを有する別個のポ
ンプ装置から得るか、或いは減圧弁又は圧力起動
形アンローデイング弁を介して主圧力源から得て
いる。
流体力学の分野において、「遠隔操作乃至位置
決め（remote positioning）」という語は一般に、
与えられた電気信号の電圧（又は電流）に比例す
るハイドローリツクエレメントの操作乃至位置決
めを指す。従つて、前記エレメントは、定格電圧
（又は電流）の50％が与えられるとその定格スト
ロークの50％、定格電圧の100％が与えられると
定格ストロークの100％が各々移動される。
前記エレメントのこのような比例的な位置決め
は、目標値電圧（又は電流入力）と比較調整する
ため、前記エレメントの位置を電気的なコントロ
ーラへ“フイードバツク”することにより得られ
る。
位置のフイードバツクは、通常、ポテンシヨン
メータ、DCDT′s、LVDT′s、キヤパシタンス、
インダクシヨンデバイス、ソニツクデバイス、又
は電磁デバイスの如き各種の電気的な位置トラン
スデユーサを用いて電気的に行なわれる。電気的
な位置トランスデユーサによる位置のフイードバ
ツク信号は、アナログ又はデジタル式の電気ブラ
ツクボツクス（black、box）へ送られ、入力さ
れた目標値信号と一致するまで比較が行なわれ
る。
ハイドローリツクエレメントの位置は、また、
入力信号の圧力目標値（pressure command）に
より該エレメントに付与された力と、該エレメン
トを中央位置に戻そうとするスプリング力とを比
較することによつて流体圧によりフイードバツク
され得る。
また、該エレメントの位置は、フオース
（force）モータ（又は比例動作のソレノイド）に
よつて指示された入力にバランスするスプリング
力により、電気的に制御されるパイロツトポジシ
ヨナへ機械的にフイードバツクされ得る。
更に、機械的操作と流体圧又は流れとを組合わ
せ、ハイドローリツクエレメントを位置決めする
フイードバツク装置もある。
これらの装置は、広い分野において“追随
（follow up）”サーボと総称されている。
ハイドローリツクエレメントの電気的遠隔操作
の特別の分野では、“バン−バン（bang−bang）”
スイツチング、又はON／OFFデバイスと呼ばれ
る非比例方法により行なわれている。この種の方
法において、ハイドローリツクエレメントは、中
央位置（OFF）又は定格位置（100％）のいずれ
かに位置決めされる。これは電気的遠隔操作の特
別の場合であつて、フイードバツク装置の必要が
なく、前記エレメントがばね力又は流体圧により
中央位置（OFF）又はON位置に駆動される。
この種の位置決め装置の幾つかは、米国特許第
3058038号、第3408035号、第3410308号、第
3500380号、第3590873号、及び第3839662号の明
細書に開示されている。
本発明の目的は、オペレータの所望どおり、比
例モード又はON／OFFモードのいずれによつて
もハイドローリツクエレメントを電気的に操作で
きる遠隔バルブ操作装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、歯車列及び／又はリンク
機構の如き従来の直接作動式機械装置に生じてい
た摩擦及びバツクラツシユによる操作精度の問題
を無くす又は回避することができる遠隔バルブ操
作装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、ノズルフラツパ装
置、ジエツトパイプ装置、ジエツトデイフレクタ
（deflectOr）装置等、従来のサーボバルブトラン
スデユーサに必要なスタンバイ（stand−by）フ
ローを除き、摺動又は回動するアーマチヤーソレ
ノイド装置の摩擦及び直接感触を避けることにあ
る。
本発明の更に他の目的は、従来装置において比
較的よく生じていた問題、すなわち、ゴミ詰まり
によりハイドローリツクエレメントがその全開位
置へ制御不能な状態で移動するという問題の原因
の一つである小さい固定オリフイスの使用を避け
ることにある。
問題を解決するための手段 本発明は、前述の問題を解決するため、内部に
長手方向の孔を有するバルブハンジングと、前記
孔の両端間で該孔に交わる圧力チヤンバと、前記
圧力チヤンバの外側で前記孔に交わる少なくとも
１つのタンクチヤンバと、前記圧力チヤンバ及び
タンクチヤンバ間で前記孔に交わるワークチヤン
バと、前記孔中を可動のバルブスプールと、前記
孔の両端各々に設けられたデイテントチヤンバ
と、前記スプールを前記孔の長手方向中央位置へ
動かすため前記デイテントチヤンバ内に各々配置
されたばね装置と、前記デイテントチヤンバ間を
接続する流体ラインと、前記流体ラインにおける
ポンプ装置と、前記ポンプ装置に連結された駆動
装置と、前記駆動装置の回転を制御して前記デイ
テントチヤンバ間の流体流れを制御するように前
記駆動装置に対し作用する制御装置と、バルブ装
置内の可変オリフイス装置であつて、該可変オリ
フイス装置とは反対側にある前記孔の端部におけ
る前記デイテントチヤンバへ向け前記スプールが
前記孔中を動かされた場合に少なくとも１つの前
記タンクチヤンバと該チヤンバに隣接するデイテ
ントチヤンバとの間を連通する該可変オリフイス
装置と、少なくとも１つの前記タンクチヤンバと
前記孔端部のデイテントチヤンバとの間を連通さ
せるバルブ装置とを備えていることを特徴とする
遠隔バルブ操作装置を提供するものである。
発明の作用効果 前記遠隔バルブ操作装置によれば、バルブハウ
ジング内の長手方向の孔に沿つて移動可能のスプ
ールの位置決めが、スプール端部の可変オリフイ
ス装置を通過する流れの圧力降下と、スプール両
端を支持し中央位置寄せをなすばね装置により付
勢される力にスプール両端のエツジに対する流体
圧を加えた力とが均衡するように行なわれる。同
時に、前記圧力降下による流体の流れの作用をフ
イードバツクとして利用している。これにより、
スプールはより正確な位置決め精度を備えること
ができる。
実施例 以下、本発明の実施例につき添付図面を参照し
つつ説明する。
第１図に示す本発明の１実施例に係る遠隔バル
ブ操作装置は、長手方向の孔１１を有するハウジ
ング１０を備え、該孔にはスプール１２が収容さ
れている。スプール１２の両端部にはデイテント
（detent）乃至戻り止め用のセンタリングスプリ
ング１３が配置され、該スプリングは、孔１１両
端部の拡大された径を有する円筒状のキヤビテイ
１５に収容され、デイテントリング１４を介して
スプール両端部を各々支持している。孔１１は、
該孔長手方向の略中間位置において圧力チヤンバ
１６と交差し、圧力チヤンバ１６から離れた該チ
ヤンバ両側においてタンクチヤンバ１７と交差し
ている。
圧力チヤンバ１６とタンクチヤンバ１７との間
にはワークチヤンバ２５が各々設けられている。
スプール１２の各端部には、望ましくはテーパ付
スロツトとされる可変開口オリフイス１８が設け
られており、該オリフイスの各端は、スプール１
２が図の左右いずれかの方向へ移動するとタンク
チヤンバ１７の１つと孔１１端部のキヤビテイ１
５との間が連通するように形成されている。駆動
用のモータ２０を有するポンプ３０の一方のポー
トは、スプール１２中をその軸線方向に延びるラ
イン１９と該ライン中へ挿入されたポンプ３０の
長いノズル１８ａとを介して左側のキヤビテイ１
５に連通しており、該ポンプの他方のポートは右
側のキヤビテイ１５に直接接続されている。ノズ
ル１８ａはシール１９ａによりシールされてい
る。
各タンクチヤンバ１７と該チヤンバに隣接する
キヤビテイ１５とを連通する通路２２には逆止弁
２１が各々設けられている。モータ２０の制御は
電気的なコントローラ２３により行なわれ、該コ
ントローラの設定はハンドル２４をオペレータが
手動操作することにより行なわれる。
ハンドル２４が中央オフ位置に設定されている
場合、モータ２０へは通電されず、デイテントリ
ング１４に当接しているセンタリングスプリング
１３によつてスプール１２は孔１１長手方向中央
の閉位置に位置決めされている。
オペレータがハンドル２４を中央オフ位置から
いずれかの方向に動かすと、該ハンドルの位置に
比例した電圧がコントローラ２３を介してモータ
２０に印加される。モータ２０は、その端子に印
加された電圧に比例する速度で回転する。
前記モータの回転によりポンプ３０の一方のポ
ートを介して第１図の右側のキヤビテイ１５から
ライン１９へ流体が圧送されると、流体は右側の
キヤビテイ１５から左側のキヤビテイ１５へ送ら
れ、スプール１２が孔１１中を右方向に動かされ
る。スプール１２が右方向に移動すると、スプー
ル１２の左域に送られていた流体はテーパー付ス
ロツトとして形成された可変オリフイス１８及び
孔１１を通つてタンクチヤンバへ漏れ始める。
ハンドル２４の設定位置に応じてコントローラ
２３に制御されたモータ２０回転速度において、
ポンプ３０から送られ可変オリフイス１８を通過
する流れにより、左側のキヤビテイ１５から左側
のタンクチヤンバ１７を介してのタンクへの圧力
降下が引き起こされる。スプールに加わる力（圧
力降下×スプール面積）と、これと逆に右側から
加わるセンタリングスプリング１３の力にスプー
ル両端に作用する流れの圧力を加えた力とが正確
に等しくなる位置まで、スプール１２は、孔１１
中を右方向に移動し続ける。キヤビテーシヨン及
びオーバヒーテイングを避けるためにポンプ３０
に必要な流体が、右側逆止弁２１を介して図外の
タンクから右側のキヤビテイ１５に引き込まれ
る。スプール１２は、ハンドル２４の設定位置が
変えられ、モータ回転速度、換言すればポンプか
らの流体の流れが変更されるまで、この新しい位
置にとどまつている。
ハンドル２４が中央オフ位置に動かされると、
モータ２０の回転が停止され、前記センタリング
スプリングによりスプール１２が孔１１の長手方
向中央の閉位置に戻される。左側のキヤビテイ１
５からの流れは可変オリフイス１８を介してタン
クへ戻り、右側のチヤンバ１５への流れは右側の
タンクチヤンバ１７、通路２２及び逆止弁２１を
介してタンクから引かれる。
ハンドル２４を前述と反対方向へ動かし、反対
極性電圧をポンプ３０の駆動用モータ２０に印加
すると、該モータが前述と逆方向に回転しスプー
ル１２を左方向に動かすことができる。
第２図に示す遠隔バルブ操作装置の他の実施例
は、第１図実施例と同じ主要構造を有する（図
中、同じ部分には右肩に「′」を付した同じ参照
番号が符されている）。
第２図の実施例においては、第１図実施例と異
なり、孔１１′両端部のキヤビテイ１５′間が外部
ライン１９′により接続されており、更に、第１
図実施例ではポンプ３０及びモータ２０が一体化
されているのに対し、モータ２０′及びポンプ３
０′が分離されている。
第３図に示す更に他の実施例は、第１図実施例
と略同じ構造を有し、特にON／OFFモードの遠
隔操作に使用される（図中、同じ部分には右肩に
「″」を付した同じ参照番号が符されている）。こ
の実施例は、第１図及び第２図の実施例と異な
り、スプールのスロツトが大小２つの開口をなす
ように段付スロツト４０とされている。該スロツ
ト領域からタンクへの流体の流れは、最初に小さ
い一定開口によつて制御されるので、スロツト形
状が第１図の可変オリフイス１８より大きい開口
へと急激に変化するフルフロー（fullflow）ポジ
シヨンへのスプール１２″の移動が素早く行なえ
る。
また、ON／OFFモードとして使用するため、
第１図のコントローラ２３に代え、ON位置でモ
ータに全電圧を印加しOFF位置でモータに電圧
印加しない簡単なON／OFFスイツチ４１とされ
ている。
第４図に示す実施例は、第１図及び第２図の実
施例と類似構造を有している（図中、同じ部分に
は右肩に「」を付した同じ参照番号が符されて
いる）。この実施例は、第１図実施例と異なり、
逆止弁２１及び通路２２がスプール１２の各端
においてポジテイブ・バルヴイング（valving）・
スロツト５０に置換されている。スロツト５０の
サイズ及び形状は、バルブの異なる動作特性が得
られるように変更可能である。
図示された幾つかの実施例では、クローズドセ
ンター形スプールが用いられているが、オープン
センター形スプール、ポジシヨニング
（positioning）アクチユエータ（シリンダ）又は
他の起動エレメントを用いてもよいことは当業者
にとつて明らかである。
同様に、前述の幾つかの実施例において用いら
れている永久磁石モータに代え、AC又はDCモー
タ、第３図に示すようにON／OFF操作のための
定速モータ又は可変速モータ、前記ポンプに変速
継手により連結された定速モータ、又は第１図、
第２図及び第４図に示すように比例制御用の可変
速ポンプに連結された定速モータを用いることが
できる。ポンプは、定容量形ギヤポンプ、定容量
形内歯ギヤポンプ、ジヤロータポンプ（gerotor
pump）、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプ、
遠心ポンプ、ダイアストリツク（diastolic）ポン
プ、又は他の適当なポンプのいずれでもよい。
フイードバツクとして流れを利用する可変オリ
フイスを備えた定容量形ポンプの変形例に代え、
バルブスプールの遠隔操作による位置決めを行な
うための調節自在な圧力補償装置及び非可変容量
オリフイスを備えた可変容量圧力補償形ポンプを
使用できる。
前記コントローラは、既述の可変電圧源の他、
デジタル又はアナログ式のコントローラ、スプー
ル位置以外のループ又はスプール位置に付加した
ループからのフイードバツク信号を受ける電子コ
ントローラとしてもよく、また、分圧器或いは
AC、DC又は交直両用モータを用いたパルス幅変
調コントロールのような電気的装置としてもよ
い。
本発明装置と従来装置との基本的な差異は、本
発明装置は目標値信号とフイードバツク信号との
フロー和に基づいている点である。
すなわち、本発明装置においてはコントローラ
の指示によりポンプ装置から一定の流れが送られ
るが、この際、ポンプ装置により２つの流れ、正
確には流れによる２つの信号としての目標値信号
及びフイードバツク信号が生じる。目標値信号は
スプールを高圧側から低圧側へ移動するように作
用し、フイードバツク信号は可変オリフイス装置
を通過する流れにより生じスプールの移動量に比
例した流れをなす。本発明装置はこれら２つの流
れによる信号の圧力が互いに均衡するように構成
されており、該均衡状態において目標値信号とフ
イードバツク信号とのフロー和、すなわち圧力差
がゼロとなつてスプールを所定位置に保持する。
目標値信号がフイードバツク信号より大きい場合
はスプールがバルブ開方向へ移動し、目標値信号
がフイードバツク信号より小さい場合はスプール
がバルブ閉方向へ移動する。このように、信号の
フロー和、換言すると流体の移動により生じる圧
力差により、スプールは該スプールの移動する孔
の両端部に設けられた各キヤビテイのより低圧側
のキヤビテイへ向かつて移動する。
すなわち、コントローラは、ポンプ装置に一定
の流れを発生させる。スプールのフイードバツク
制御は、可変オリフイス装置を通過する前記一定
流れにより生じスプールの移動ストロークに比例
した圧力降下を検知することにより行なわれる。
本発明の遠隔バルブ操作装置において使用され
るポンプ装置は、通常一般にパイロツト圧と呼ば
れるような圧力を発生しない。すなわち、該ポン
プ装置は、典型的な圧力装置におけるタンクから
の圧力源を生じるものでなく、前述のように単
に、スプールの移動する孔の両端部に設けられた
各キヤビテイの一方から他方へ向かつて流体を移
動させるために使用されるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例に係る遠隔バルブ操
作装置の縦断面図、第２図は他の実施例に係る装
置の縦断面図、第３図は更に他の実施例に係る装
置の縦断面図、第４図は更に他の実施例に係る装
置の縦断面図、第５図は本発明装置による流量制
御状態の説明図である。 １０，１０′……バルブハウジング、１１，１
１′……孔、１２，１２′，１２″，１２……ス
プール、１３，１３′，１３″，１３……スプリ
ング、１５，１５′，１５″，１５……キヤビテ
イ、１６，１６′，１６″，１６……圧力チヤン
バ、１７，１７′，１７″，１７……タンクチヤ
ンバ、１８，１８′，１８″，１８……オリフイ
ス、１９，１９′，１９″，１９……ライン、２
０，２０′，２０″，２０……モータ、２１，２
１′……逆止弁、２２，２２′……通路、３０，３
０′，３０″，３０……ポンプ、４０，５０……
スロツト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に長手方向の孔を有するバルブハウジン
    グと前記孔の両端間で該孔に交わる圧力チヤンバ
    と、前記圧力チヤンバの外側で前記孔に交わる少
    なくとも１つのタンクチヤンバと、前記圧力チヤ
    ンバ及びタンクチヤンバ間で前記孔に交わるワー
    クチヤンバと、前記孔中を可動のバルブスプール
    と、前記孔の両端各々に設けられたデイテントチ
    ヤンバと、前記スプールを前記孔の長手方向中央
    位置へ動かすため前記デイテントチヤンバ内に
    各々配置されたばね装置と、前記デイテントチヤ
    ンバ間を接続する流体ラインと、前記流体ライン
    におけるポンプ装置と、前記ポンプ装置に連結さ
    れた駆動装置と、前記駆動装置の回転を制御して
    前記デイテントチヤンバ間の流体流れを制御する
    ように前記駆動装置に対し作用する制御装置と、
    バルブ装置内の可変オリフイス装置であつて、該
    可変オリフイス装置とは反対側にある前記孔の端
    部における前記デイテントチヤンバへ向け前記ス
    プールが前記孔中を動かされた場合に少なくとも
    １つの前記タンクチヤンバと該チヤンバに隣接す
    るデイテントチヤンバとの間を連通する該可変オ
    リフイス装置と、少なくとも１つの前記タンクチ
    ヤンバと前記孔端部のデイテントチヤンバとの間
    を連通させるバルブ装置とを備えていることを特
    徴とする遠隔バルブ操作装置。 ２ 前記タンクチヤンバが、前記圧力チヤンバの
    両外側において前記孔に交わるように各々配置さ
    れ、該各タンクチヤンバと隣接する前記デイテン
    トチヤンバとを連通するバルブ装置を備えている
    特許請求の範囲第１項に記載の遠隔バルブ操作装
    置。 ３ 前記可変オリフイス装置がテーパー付スロツ
    トである特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
    の遠隔バルブ操作装置。 ４ 前記タンクチヤンバと前記デイテントチヤン
    バとの間の前記バルブ装置が逆止弁である特許請
    求の範囲第３項に記載の遠隔バルブ操作装置。 ５ 前記可変オリフイス装置が段付スロツトであ
    る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の遠隔
    バルブ操作装置。 ６ 前記タンクチヤンバと前記デイテントチヤン
    バとの間のバルブ装置が逆止弁である特許請求の
    範囲第５項に記載の遠隔バルブ操作装置。 ７ 前記駆動装置が可変速電動モータである特許
    請求の範囲第１項又は第２項に記載の遠隔バルブ
    操作装置。 ８ 前記駆動装置が可変速電動モータである特許
    請求の範囲第３項に記載の遠隔バルブ操作装置。 ９ 前記駆動装置が電動モータであり、前記制御
    装置がON／OFF装置である特許請求の範囲第５
    項に記載の遠隔バルブ操作装置。
JP60111271A 1984-08-28 1985-05-23 遠隔バルブ操作装置 Granted JPS6162686A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/644,989 US4569372A (en) 1984-08-28 1984-08-28 Remote valve operators
US644989 1984-08-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6162686A JPS6162686A (ja) 1986-03-31
JPH0423126B2 true JPH0423126B2 (ja) 1992-04-21

Family

ID=24587189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60111271A Granted JPS6162686A (ja) 1984-08-28 1985-05-23 遠隔バルブ操作装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4569372A (ja)
JP (1) JPS6162686A (ja)
AU (1) AU569937B2 (ja)
CA (1) CA1240237A (ja)
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