JPH063270B2

JPH063270B2 - 駆動制御装置

Info

Publication number: JPH063270B2
Application number: JP29880285A
Authority: JP
Inventors: 芳輝園田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1994-01-12
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPS62159878A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、流体作動式制御弁等の開閉制御に使用する駆
動制御装置の改良に関するものである。

（従来の技術）一般に、流体作動式制御弁に於いては、作動用流体の供
給源と制御弁の駆動部（例えばダイヤフラム型アクチュ
エータ）の間に駆動制御装置を介設し、当該駆動制御装
置によって制御弁駆動部への作動用流体の供給及び制御
弁駆動部からの作動用流体の排出を夫々制御することに
より、弁の開閉制御が行われている。

ところで、第３図は、本件発明者が先に前記流体作動式
制御弁の開閉制御用に開発した駆動制御装置の一例を示
すものであり、当該駆動制御装置Ａは、本体１と、本体
１内に挿着したシリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在
に挿着したスプール３と、スプリング４と、モータ型ア
クチュエータ５等より形成されている。

又、当該駆動制御装置Ａに於いては、駆動用モータの回
転運動を作動軸５ａの直線運動に変え、スプリング４と
の協働によりスプール３を所定の位置へ摺動させること
により、流体供給口１ａと弁駆動部に連通する流体流出
口１ｂとの連通（スプール３を第３図の位置より左方向
へ移動）、流体流出口１ｂと大気連通口１ｃとの連通
（スプール３を第３図の位置より右方向へ移動）及び流
体流出口１ｂの閉鎖（スオウール３が第３図の位置）等
の切替制御が行われる。

尚、当該第３図の駆動制御装置Ａそのものは未公開であ
るが、特開昭５９−８９８０６号等にその原型が開示さ
れている。

前記第３図の駆動制御装置Ａは、作動用流体の流れ方向
の切替制御を正確に安定して行うことができ、優れた実
用的効用を奏するものである。

しかし、当該駆動制御装置にも解決すべき多くの問題が
残されている。

先ず第１の問題は、モータ型アクチュエータ５を用いて
いるため、モータの回転運動を作動軸５の直線運動に変
換するための交換機構を必要とする。その結果、アクチ
ュエータ５がどうしても大型になり、駆動制御装置の大
幅な小型化が図れないと云う問題がある。

又、第２の問題は、モータの回転運動を作動軸５ａの直
線運動に替え、作動軸５ａの突出又は引き込みによりス
プールを摺動させる構成としているため、モータへの入
力信号の印加からスプールの作動完了までの時間遅れが
比較的大きくなる。その結果、所謂アクチュエータの応
答性が悪くなり、弁の制御性の向上が図れないと云う問
題がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は従前の流体作動式制御弁等の駆動制御装置に於
ける上述の如き問題、即ちモータ型アクチュエータ
が、その構造が複雑なために大型となり、その結果駆動
制御装置の小型化が図れないこと、及びスプールの作
動時間遅れが避けられず、駆動制御装置の応答性に劣る
こと等の問題を解決せんとするものであり、駆動機構が
簡単で駆動制御装置の大幅な小型化が図れ且つ優れた応
答性を備えた駆動制御装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本件発明は、軸心方向にシリンダ挿入孔１ｄが穿設され
且つその壁体に前記シリンダ挿入孔１ｄに連通する流体
供給口１ａと流体排出口１ｂと大気連通孔１ｃを夫々穿
設して成る筒状の本体１と、壁部に前記流体供給口１ａ
に連通する通孔２ａと前記流体排出口１ｂに連通する通
孔２ｂを備え、前記シリンダ挿入孔１ｄ内へ挿着したシ
リンダ２と、前記シリンダ２内に摺動自在に挿着され、
前方部に前記流体流出口１ｂを開閉すると共にシリンダ
２の前方部を閉塞する摺接面３ｂを、また後方部にシリ
ンダ２の後方部を閉塞する摺接面３ａを備えたスプール
３と、前記シリンダ挿入孔１ｄの前方部に配設され、前
記スプール３を入口側へ向けて付勢するスプリング４
と、前記シリンダ挿入孔１ｄの入口側に配設され、入力
信号の印加により伸長してスプール３の後端面を押圧す
る圧電セラミック製の駆動体６とを発明の基本構成とす
るものである。

（作用）入力信号値が規定値若しくはそれ以上になれば、駆動体
６は伸長し、スプール３は第１図に示した位置から、左
方向（前方向）へ押し出される。

これにより、流体流出口１ｂが開放され、流体供給口１
ａと流体流出口１ｂとが連通される。その結果、流体供
給口１ａから流入した作動用流体が制御弁駆動部を形成
するダイヤフラム型アクチュエータの圧力チャンバ等へ
供給される。

又、入力信号値を規定値以下にすると、駆動体６が短縮
し、スプリング４の弾力によりスプール３が第１図の位
置を越えて右側（後方向）へ押し出される。その結果、
流体流通口１ｂと大気連通口１ｃとが連通され、前記圧
力チャンバ等へ供給された作動用流体が、大気連通孔１
ｃを通して排出される。

更に、入力信号値が規定値の場合には、スプール３は第
１図の如く、流体流出口１ｂを閉鎖する位置に保持され
る。

（実施例）以下、本発明の実施例を第１図及び第２図に基づいて説
明する。尚、第１図及び第２図に於いて前記第３図と同
じ部位には、同じ参照番号を使用する。

第１図は、本発明の第１実施例に係る駆動制御装置の縦
断面図であるり、図に於いて１は筒状の本体、２はシリ
ンダ、３はスプール、４はスプリング、６は駆動体、７
は止めねじ、８は蓋体、９はスプリング受けである。

前記筒状本体１はセラミックや金属材料等から製作され
ており、中央部には軸心方向にシリンダ挿入孔１ｄが穿
設されている。また、その壁体には、作動用流体の供給
源へ連通される流体供給口１ａと、流体作動式制御弁の
制御弁駆動部を形成するダイヤフラムチャンバ等へ連通
される流体流出口１ｂと、大気連通孔１ｃが夫々前記シ
リンダ挿入孔１ｄと連通状に穿設されている。更に、前
記シリンダ挿入孔１ｄの前方部（奥部）は、スプリング
４を挿入する。スプリング挿着孔１ｅになっている。

前記シリンダ２はセラミックや金属材等により製作され
ており、中央にはスプール摺動孔２ｃが、また側壁に前
記流体供給口１ａ及び流体流出口１ｂに連通する通孔２
ａ，２ｂが夫々穿設されている。尚、本実施例では、本
体１とは別に形成したシリンダ２を本体１のシリンダ挿
着孔１ｄへ嵌着する構成としているが、シリンダ挿着孔
１ｄそのものをシリンダとして利用し、別部材であるシ
リンダ２を省略することも可能である。

スプール３はセラミックや金属材等から形成されてお
り、シリンダ２のスプール摺動孔２ｃ内へ左右方向へ摺
動自在に挿着されている。

該スプール３には前方部と後方部に摺接面３ｂ，３ａが
夫々設けられており。摺接面３ｂはシリンダ２のスプー
ル摺動孔２ｃの前方部を閉塞すると共に流体流出口１ｂ
を開閉する。また、後者の摺接面３ａは前記摺動孔２ｃ
の後方部を閉塞するものである。

駆動体６は圧電セラミック材より作製されており、シリ
ンダ２の後方側（第１図に於ける右側）に配設されてい
る。該駆動体６は円柱形を呈しており、シリンダ挿着孔
１ｄの後方へ支持ガイド１０を介して軸心方向へ伸縮自
在に挿着されている。又、前記駆動体６の後端面には金
属コーティングが施されおり、ここに入力用のリード線
１１が固着れている。尚、１２は調整ねじ、１３はロッ
クナットである。

駆動体６は所定の入力を印加することにより軸方向へ伸
長し、その伸長量は入力の大きさに略比例する。例え
ば、直径１０mm，間がさ５０mmの場合、１００Ｖ，５０
０mmＡ程度の入力で約２〜３mm伸長し、伸長時の押圧力
は約２００kgとなる。

尚、本実施例に於いては、円柱形の駆動体６の伸縮力を
直接スプール３へ加えるようにしているが、伸縮時の発
生力が大きいため（約２００kg）、伸縮量の拡大機構を
使用してその伸縮量を拡大し、駆動体６自体を小型化す
ることも可能である。

次に、当該駆動制御装置の作動について説明する。

駆動体６への入力値が零若しくは規定値以下の場合に
は、駆動体６は縮小状態にあり、その結果、スプリング
４の弾力により、スプール３は第１図の位置よりも右側
へ押圧され、流体流出口１ｄと大気連通口１ｃとが連通
する。これにより、ダイヤフラム圧力チャンバ等の作動
流体圧が喪失されることになる。

一方、駆動体６へ所定の入力値を加えると、駆動体６は
軸方向に伸長し、スプール３が第１図の位置よりも左方
向へ押し込まれる。これにより、流体供給口１ａと流体
流出口１ｂとが連通し、作動用流体がダイヤフラムチャ
ンバー等へ供給されると共に、スプール摺接面３ｂによ
りスプール摺動孔２ｃの前方開口部が閉鎖され、これに
よって大気連通孔１ｃが閉鎖される。

尚、スプール３とシリンダ２間の気密は、前記スプール
摺接面３ａとスプール摺接面３ｂによって確保されてい
る。

第２図は、本発明の第２実施例を示す縦断面図であり、
第１図におけるスプリング４に替えて、駆動体１４が使
用されている。

当該駆動制御装置においては、二つの駆動体６、１４を
夫々交互に伸縮させることにより、スプール３の左・右
方向へ摺動が行われる。即ち、スプール３を左方向へ摺
動させる場合には、駆動体６へ入力を印加してこれを伸
長させ、且つ駆動体１４の方は同時若しくは前もって縮
小状態とする。

又、スプール３を右方向へ摺動させる場合には、駆動体
１４へ入力を印加してこれを伸長させ、かつ駆動体６は
同時若しくは前もって縮小状態とする。

（発明の効果）本発明は上述の通り、スプール３を圧電セラミック材製
の駆動体６の伸長力により摺動させる構成としているた
め、駆動制御装置のスプール駆動部の構造が簡素化さ
れ、その結果、スプール駆動部の大幅な小型化が可能と
なる。

又、圧電セラミック製の駆動体６は入力値と伸縮量とが
略正比例関係にあり、リニヤ特性を得るための入力値の
補正も比較的少なくてよい。その結果、駆動体６の入力
制御装置が簡素化されると共に、調整等に多くの手数を
必要とすることなしに、長期亘って安定した動作が行な
える。

更に、駆動体６の伸縮が迅速であり、且つ伸縮時の発生
力が極めて大きいため、スプール３の摺動が迅速且つ円
滑に行え、駆動制御装置の応答性が著しく向上する。

そのうえ、二つの駆動体６，１４によりスプール３の往
復動を行わせるようにした場合には、スプリング４によ
る抗力が無いため、前記応答性がより向上すると共に駆
動体の一層の小型化を図り得る。

本発明は上述の通り、優れた実用的効用を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の縦断面図である。第２図は、本発明の第２実施例の縦断面図である。第３図は、本件発明者が先きに開発した駆動制御装置の
縦断面図である。１本体１ａ流体供給口１ｂ流体流出口１ｃ大気連通口２シリンダー３スプール６，１４駆動体８蓋体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸芯方向にシリンダ挿入孔（１ｄ）が穿設
され且つその壁体に前記シリンダ挿入孔（１ｄ）に連通
する流体供給口（１ａ）と流体排出口（１ｂ）と大気連
通孔（１ｃ）を夫々穿設して成る筒状の本体（１）と、
壁部に前記流体供給口（１ａ）に連通する通孔（２ａ）
と前記流体排出口（１ｂ）に連通する通孔（２ｂ）を備
え、前記シリンダ挿入孔（１ｄ）内へ挿着したシリンダ
（２）と、前記シリンダ（２）内に摺動自在に挿着さ
れ、前方部に前記流体流出口（１ｂ）を開閉すると共に
シリンダ（２）の前方部を閉塞する摺接面（３ｂ）を、
また後方部にシリンダ（２）の後方部を閉塞する摺接面
（３ａ）を備えたスプール（３）と、前記シリンダ挿入
孔（１ｄ）の前方部に配設され、前記スプール（３）を
入口側へ向けて付勢するスプリング（４）と、前記シリ
ンダ挿入孔（１ｄ）の入口側に配設され、入力信号の印
加により伸長してスプール（３）の後端面を押圧する圧
電セラミック製の駆動体（６）とから構成して成る駆動
制御装置。