JPH0510802U - サーボ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源遮断時にはスプールが自動的に中立位置
に復帰し、また、通常使用時には従来と同様に電気式位
置検出器によりスプールの位置を検出して制御できるサ
ーボ弁を提供することを目的としている。 【構成】 弁本体１のスプール孔２内に移動可能に装填
されたスプール３の一端に差動変圧器４を連結し、スプ
ール３の位置を検出してその位置を制御する方式のサー
ボ弁である。前記スプール孔２の一端にスプリング支持
具６をゼロ点調整ネジ９ａを介して位置調整可能に装填
し、このスプリング支持具６とスプール３端との間に、
このスプール３を中立位置へ復帰させるためのスプリン
グ７・８を介装している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、電気的な入力信号に応じて油圧流量を制御するための電気・油圧 サーボ弁（以下、サーボ弁という）に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種のサーボ弁は、例えば工作機械における圧力制御や位置制御のほか、航 空機の自動操縦装置などに使用される。

【０００３】 従来のサーボ弁、例えば２段形サーボ弁は、図５に示す構造のものが一般的で あった。すなわち、同図に示すように、弁本体５１のスプール孔５２内に、スプ ール５３が移動自在に装填されており、このスプール５３の一端に差動変圧器５ ４が連結されている。弁本体５１上に、ノズルフラッパ型の増幅部５５が、また この増幅部５５上に、トルクモータ型の電気−機械変換部５６が一体に組合わさ れている。

【０００４】 そして、差動変圧器５４により、スプール５３の位置が電気的に検出され、こ の位置信号が入力信号と比較され、その偏差が増幅器５７で増幅されてトルクモ ータ５６のコイルに入力電流として加えられる。これにより、その入力電流の極 性と大きさに比例したトルクによりフラッパ５５が変位し、左右のノズル５５ａ ・５５ｂの背圧を変化させるが、この背圧はスプール孔５２内のスプール５３の 両端に導かれているので、スプール５３を特定方向に所定距離移動させる。スプ ール５３が移動すると、入力信号との偏差が０になるので、フラッパ５５は中立 位置に戻り、スプール５３は定位置に停止する。こうして、サーボ弁のスプール ５３は入力電流の極性と大きさに比例した案内弁開度を保つことになる。なお、 図５のサーボ弁は、「新版 油空圧便覧」(1989年2月25日発行 オーム社）の330 頁に記載されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した従来のサーボ弁には、次のような点で改善の余地があ る。

【０００６】 スプールの位置を差動変圧器で検出してフィードバックすることにより、電 気的に中立位置を保持しているので、電源が遮断されると、スプールの位置が検 出できなくなるので、スプールの位置を制御できなくなり、油圧流量の制御が不 能になる。

【０００７】 スプールが垂直方向になる姿勢でサーボ弁が使用されることがあるが、この ような場合に、電源が遮断されると、スプールが自重で最下位置まで下降し、不 適合な油路が形成される。

【０００８】 この考案は上述の点に鑑みなされたもので、電源遮断時にはスプールが自動的 に中立位置に復帰し、また、通常使用時には従来と同様に電気式位置検出器によ りスプールの位置を検出して制御できるサーボ弁を提供することを目的としてい る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するためにこの考案のサーボ弁は、ａ）弁本体のスプール孔 内に移動可能に装填されたスプールの一端に差動変圧器などの電気式位置検出器 を連結し、前記スプールの位置を検出してスプールの変位を制御する方式のサー ボ弁において、ｂ）前記スプール孔内又はこれに隣接する空間内にスプリング支 持具をゼロ点調整ネジを介して位置調整可能に装填し、ｃ）スプリング支持具と 前記スプール端との間に、該スプールを中立位置へ復帰させるためのスプリング を介装している。

【００１０】

【作用】

上記の構成を有する本考案のサーボ弁によれば、電源が遮断されたときには、 従来のサーボ弁と同様に、位置検出器によるスプールの位置検出ができなくなり 、同時に入力電流が断たれるので、スプールの両端への背圧も途切れてスプール の均衡がくずれるが、この状態で、スプールは前記スプリングに付勢されて中立 位置へ移動し、保持される。したがって、油圧アクチュエータなどへの圧油が断 たれることになるので、望ましくない油路になるのが避けられる。

【００１１】 とくに、本考案のサーボ弁では、ゼロ点調整ネジによりスプリング支持具の位 置を調整することにより、スプリングで復帰させるスプールの中立位置を正確に 調整できる。

【００１２】

【実施例】

以下、この考案のサーボ弁の実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の実施例にかかるサーボ弁を示す中央断面図である。同図に示す ように、弁本体１に長手方向に貫通してスプール孔２が穿設されており、このス プール孔２内に四方案内弁形スプール３が摺動自在に装填されている。スプール ３の一端（図の左端）には、先端にコア４ｂを備えた測定子４ａが連結され、こ の測定子４ａのコア４ｂの直線移動による電磁誘導を利用して位置（変位）を測 定する差動変圧器４が、測定子４ａのコア４ｂを取り囲むように、前記弁本体１ の左端に配設されている。なお、差動変圧器４の周囲は、蓋部材５で覆われてい る。

【００１３】 弁本体１の右端には、スプリング支持具６がスプリング７・８とともに取り付 けられる。スプリング支持具６は一端を開放した円筒体からなり、別体のリング 状座金６ａとこの座金６ａを貫通する断面Ｔ形の軸芯部材６ｂとを備えており、 スプリング支持具６は、蓋部材９内に半径方向のゼロ点調整ネジ９ａとナット９ ｂにより位置調整可能に固定されている。スプリング７・８は、内側に配置され る引張コイルスプリング７と、その外側に同心状に配置される押圧コイルスプリ ング８とからなる。そして、引張コイルスプリング７の一端はスプール３の一端 （右端）に止着され、また他端はスプリング支持具６の座金６ａに止着されてい る。押圧コイルスプリング８は、スプール孔２の端部でその内周壁を削って形成 した大径部２ａの端壁に、一端が係止され、他端がスプリング支持具６の座金６ ａに係止される。蓋部材９は、これに固定されるスプール支持具６の位置を調整 した後、弁本体１にボルト等（図示せず）により取り付けられる。

【００１４】 弁本体１の一壁面に、左から順に、Ｄ（ドレン）ポート１０、Ｂポート１１、 Ｐポート１２、Ａポート１３およびＴポート１４が開設され、各ポート１０〜１ ４はスプール孔２にそれぞれ通路で連通している。すなわち、スプール３の中立 位置において、Ｄポート１０からのドレン通路１５は後述する電気−機械変換部 ２０に、Ｂポート１１からの通路１６はスプール３の左から２番目のランド部３ ｂに、Ｐポート１２からの通路１７はスプール３の左から２番目のランド部３ｂ と３番目のランド部３ｃの中間位置に、Ａポート１３からの通路１８はスプール ３の３番目のランド部３ｃに、Ｔポート１４からの通路１９は途中から分岐して スプール３の左端のランド部３ａと２番目のランド部３ｂの中間位置および３番 目のランド部３ｃと右端のランド部３ｄの中間位置に、それぞれ至っている。な おＡポート１３とＢポート１１は油圧アクチュエータ（図示せず）に接続され、 Ｐポート１２は供給圧油源（ポンプ）に、またＤポート１０およびＴポート１４ は油タンクにそれぞれ接続される。

【００１５】 弁本体１の前記ポート１０〜１４と反対側の壁面には、フォースモーター方式 の電気−機械変換部（以下、変換部という）２０が一体に組合わされている。こ の変換部２０の本体２１には、小口径のスプール孔２２が長手方向に穿設され、 このスプール孔２２に四方案内弁形パイロットスプール２３が摺動自在に装填さ れている。変換部本体２１の一端（図の左端）には、フォースモーター２４が配 設され、パイロットスプール２３の一端にコア２４ａが連結されている。またフ ォースモーター２４と反対側のスプール２３端には、引張スプリング２５が蓋部 材２５ａとの間に介装され、フォースモータ２４の駆動力に抗する方向にスプー ル２３を付勢している。

【００１６】 前記弁本体１には、スプール孔２に連通する複数の通路が前記各ポート１０〜 １４と反対側の壁面に向けて穿設され、変換部本体２１に穿設された各通路に連 通している。すなわち、スプール孔２の両端からパイロット圧通路２６・２７が 穿設され、その一端（図の左）からの通路２６は、変換部本体２１に穿設された 通路２６ａに変換部のＡポート２６ｃを介して、他端からの通路２７は通路２７ ａに変換部のＢポート２７ｃを介してそれぞれ連通している。またパイロットス プール２３の中立位置において、通路２６ａはスプール２３の左から２番目のラ ンド部２３ｂに、通路２７ａは３番目のランド部２３ｃに至っている。

【００１７】 さらに、スプール孔２の中間位置（スプール３の２番目のランド部３ｂと３番 目のランド部３ｃの中間）からの通路２８が、変換部本体２１の通路２８ａに変 換部のＰポート２８ｃを介して連通し、この通路２８ａがスプール孔２２の中間 位置（パイロットスプール２３の２番目のランド部２３ｂと３番目のランド部２ ３ｃの中間）に至っている。またスプール孔２の、スプール３の３番目のランド 部３ｃと右端のランド部３ｄの中間位置からの通路２９が、変換部本体２１の通 路２９ａに変換部のＴポート２９ｃを介して連通し、この通路２９ａは、スプー ル孔２２の、スプール２３の３番目のランド部２３ｃと右端のランド部２３ｄの 中間位置に至っている。そして、ポート１０が、変換部本体２１のドレン通路３ ０ａに変換部のＤポート３０ｃを介して連通し、このドレン通路３０ａはスプー ル孔２２の左端を経由してドレン通路３０ｂを通ってスプール孔２２の右端に至 っている。

【００１８】 前記フォースモータ２４には、増幅器３１を介して電流（制御信号）が入力さ れるようになっている。前記差動変圧器４から出力された電流（位置信号）が比 較器３２を介して外部入力信号と比較され、その偏差と前記差動変圧器２４ａと の比較信号がフォースモータ２４に入力されるようになっている。

【００１９】 次に、上記のように構成されたサーボ弁の動作について説明する。 図１において、通常使用時には、差動変圧器４により、スプール３の位置が電 気的に検出され、この位置信号が比較器３２で入力信号と比較され、その偏差が 増幅器３１で増幅されてフォースモータ２４に入力電流として加えられる。これ により、その入力電流の極性と大きさに比例したフォースモータ２４の駆動力（ 直線力）によりパイロットスプール２３が一方向に変位する。この変位に基づい てＡポート２６ｃ又はＢポート２７ｃが開放され、Ｐポート２８ｃからスプール 孔２２を経て圧油がＡポート２６ｃ又はＢポート２７ｃを介しパイロット通路２ ６又は２７を通って、スプール孔２内のスプール３の一端に送られる。

【００２０】 この結果、スプール３が一方向に移動し、弁本体１のＡポート１３又はＢポー ト１１が開放される。このため、Ｐポート１２から弁本体１のスプール孔２に供 給される圧油が、油圧アクチュエータ（図示せず）に送られる。一方、スプール ３が移動したことにより、差動変圧器４により検出されるスプール３の位置信号 と入力信号との偏差が０になり、フォースモータ２４に入力される電流も０にな るため、パイロットスプール２３は中立位置に戻り、Ａポート２６ｃおよびＢポ ート２７ｃが閉鎖される。したがって、スプール３の一端への圧油の供給は中止 されて、スプール３はその移動位置で停止し、弁本体１のＡポート１３又はＢポ ート１１から油圧アクチュエータへの圧油の供給が継続される。

【００２１】 ところで、上記の状態において、いま仮に電源が遮断されたとすると、変換部 本体２１のスプール孔２２内のパイロットスプール２３は、引張スプリング２５ により中立位置に戻るため、弁本体１のスプール３の一端に送られる圧油の量は わずかとなる。

【００２２】 したがって、スプール３は引張コイルスプリング７の付勢力により、中立位置 へ戻され、油圧アクチュエータ（図示せず）への圧油の供給が中止される。こう した動作は、スプール３が垂直方向になる姿勢で弁本体１を使用する場合も、ス プール３は、引張コイルスプリング７の付勢力によりその自重に関係なく中立位 置へ戻されるので、同じである。なお、当然のことであるが、電源遮断時には差 動変圧器４によるスプール３の位置検出も行われない。

【００２３】 図２は本考案のサーボ弁の他の実施例を示す弁本体の中央断面図、図３は図２ のIII−III線矢視図である。本実施例のサーボ弁が上記実施例と異なる点は、弁 本体１’における以下の構成である。

【００２４】 すなわち、図２のように、スプール孔２の内周面に沿って油圧流量調整用のス リーブ４０を配装したことと、スプール３の中立位置調整用のスプリング支持具 ６の構造およびゼロ点調整ネジ９ａの位置が相違することである。まず、スリー ブ４０は、スプール孔２に連通する各通路に対応する位置に、それぞれ開口４０ ａ〜４０ｅが開設されており、それらの開口４０ａ〜４０ｅの大きさを変えるこ とにより油圧流量を調整できるようにしている。そして、大口径部４１ａを有す る二段ナット４１で、スリーブ４０を固定している。なお、スリーブ４０の左か ら２番目の開口４０ｂと４番目の開口４０ｄは、スプール３の２番目のランド部 ３ｂと３番目のランド部３ｃの幅に一致させている。

【００２５】 スプリング支持具６は、中心部に軸芯部材６ｂをナット６ｃで止着した円筒状 の座金６ａを備え、前記引張スプリング７の両端がスプール３一端と座金６ａの 中心部寄りにそれぞれ止着され、また押圧スプリング８が前記二段ナット４１の 大口径部４１ａと座金６ａの外周部との間に張設されている。スプリング支持具 ６は、略円筒状の蓋部材９内にＯリング４４を介して摺動自在に装填され、図３ のように蓋部材９の中心部に螺合するゼロ点調整ネジ９ａとネジ９ａに螺合する ナット９ｂにより、位置調整可能に構成されている。また蓋部材９は、ボルト４ ７により弁本体１の一端面にＯリング４８を介して取り付けられている。なお、 その他の構成およびサーボ弁としての機能（動作）は、上記実施例と基本的の共 通するので、共通する構成部材については、上記実施例と同一の符号（図１）に より図示し、説明を省略する。図４は本実施例の弁本体１’を油圧記号で示した 油圧回路図である。

【００２６】

【考案の効果】 以上説明したように、この考案のサーボ弁は上記した構成からなるから、次の ような効果を奏する。

【００２７】 １）電源遮断時にはスプールが自動的に中立位置に復帰するので、油圧アクチ ュエータへの圧油の供給が中止され、不測の事態が生じるおそれがなく、安全性 が高い。したがって、電源遮断時のサーボ弁制御不能時の不測の事態を避けるた めの、例えば他の油圧機器によるバックアップ回路が不要になる。

【００２８】 ２）スプールをスプリングにより中立位置に復帰させる際の、ゼロ点調整ネジ を備えているので、電源遮断時にはスプールを確実に中立位置に復帰させること ができる。

【００２９】 ３）スプールの自重をスプリング力でバランスさせることができるので、スプ ールが垂直方向になる姿勢で、サーボ弁を安全にかつ安定して使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例にかかるサーボ弁を示す中央
断面図である。

【図２】この考案のサーボ弁の他の実施例を示す弁本体
の中央断面図である。

【図３】図３は図２のIII−III線矢視図である。

【図４】図２の弁本体を示す油圧回路図である。

【図５】従来の２段形サーボ弁を示す模式図である。

【符号の説明】

１・１’ 弁本体 ２ スプール孔 ３ スプール ４ 差動変圧器 ６ スプリング支持具 ７・８ スプリング ９ 蓋部材 ９ａ ゼロ点調整ネジ

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 弁本体のスプール孔内に移動可能に装填
   されたスプールの一端に差動変圧器などの電気式位置検
   出器を連結し、前記スプールの位置を検出してスプール
   の変位を制御する方式のサーボ弁において、 前記スプール孔内又はこれに隣接する空間内にスプリン
   グ支持具をゼロ点調整ネジを介して位置調整可能に装填
   し、 該スプリング支持具と前記スプール端との間に、該スプ
   ールを中立位置へ復帰させるためのスプリングを介装し
   たことを特徴とするサーボ弁。