JPH06341409A - パイロット作動型サーボ弁 - Google Patents

パイロット作動型サーボ弁

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JPH06341409A
JPH06341409A JP6115051A JP11505194A JPH06341409A JP H06341409 A JPH06341409 A JP H06341409A JP 6115051 A JP6115051 A JP 6115051A JP 11505194 A JP11505194 A JP 11505194A JP H06341409 A JPH06341409 A JP H06341409A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スペースを節約した状態で制御ブロックに取
り付けることができるパイロット作動型サーボ弁を提供
する。 【構成】 パイロット作動型サーボ弁は、少なくとも3
つの主ストリームポート50、51、52、53を有す
る。制御スリーブ5に入るための第1の主ストリームポ
ート50用の開口50’が、主制御ピストン6のピスト
ン端面12に対向して形成される。主制御ピストン6
は、圧力均衡チャンバ25の中に圧力均衡表面13を有
する。圧力均衡チャンバ25は、主制御ピストン6の圧
力解放ダクト18、20によって、第1の主ストリーム
ポート50に油圧的に接続される。戻しバネ24が、軸
方向の第1の終端位置の方向のバネ力を主制御ピストン
に与え、安全な終端位置を明確に確定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも3つの主ス
トリームポートを有し、制御ブロックに取り付けられる
パイロット作動型サーボ弁に関する。
【0002】
【従来の技術】3以上の主ストリームポートを有するツ
インステージ及びマルチステージ形の電気油圧式のパイ
ロット作動型サーボ弁を例えば四方弁として用い、直線
運動用のシリンダに関しては位置、速度、力を制御し、
また、回転運動用の油圧モータに関しては位置、回転速
度及びトルクを制御することが知られており、そのよう
なパイロット作動型サーボ弁はそれぞれ2つの排出チャ
ンバを有している。
【0003】上述の四方サーボ弁は、プレート・スタッ
ク弁として伝統的な構造の形態として設計されている。
メインステージの主制御弁は、弁ハウジングの中に直接
装着されるか、あるいは、弁ハウジングの中に挿入され
た制御スリーブの中に装着される。主ストリームポート
の開口は、同様に対称な主制御ピストンに関して対称に
形成される。主制御ピストンの油圧作動は、制御チャン
バの中の当該主制御ピストンの2つの端面を加圧するこ
とにより行われ、上記制御チャンバは、弁ハウジングの
両側でフランジ取り付けされた端部キャップの中に設け
られている。上述の制御チャンバは、制御孔を介してパ
イロットサーボ弁に接続されている。主制御ピストンを
中央にセンタリングするための戻しバネが設けられてい
る。
【0004】ブロックマウンティング(ブロック取り付
け)用の弁としては種々の設計のものが知られている。
例えば、高流量を有するブロックマウンティング用のサ
ーボ弁があるが、そのような弁は2つの主ストリームポ
ートしかもたず、シート弁として設計されている。自動
車用として、4つの主ストリームポートを有するねじ込
み式のブロックマウンティング弁が知られているが、そ
のような弁は、直接的に磁気作動される方向制御弁を切
り替えるように設計されている。
【0005】サーボ弁の実際の使用にあたって特に重要
なことは、電気駆動装置又はパイロットサーボ弁が損傷
又は故障した場合の安全性である。そのような故障によ
り主制御ピストンの位置が不確定なものとなり、従っ
て、接続されているシリンダの運動、例えば、プレス機
械の閉止運動が制御不能となってはならない。
【0006】プレートスタック形のマルチステージサー
ボ弁に関する周知の解決策は、パイロットサーボ弁と主
制御ピストンの油圧制御チャンバとの間に電気作動型の
方向制御弁を追加して設けることである。故障が生じた
場合には、上記方向制御弁がその基本位置へバネで中央
に戻され、パイロットサーボ弁との接続を阻止して主制
御ピストンの各制御チャンバを接続し、これにより、主
制御ピストンは、ハウジングに当接する2つのバネ板の
間の2つの圧縮バネによって中央に位置決めされる。主
制御ピストンが中央に位置決めされた時のシリンダの運
動を明確に確定させるために、弁は少なくとも圧力源の
方向の制御エッジを確実に覆う必要がある。このように
制御エッジを確実に覆うことは、圧力源、作動ポート及
びタンク返送回路の間の4つの制御エッジを全く覆わな
い場合に比較して、弁を圧力制御に使用した場合の位置
制御回路におけるシリンダの運動の位置の精度に関して
大きな欠点をもたらす。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、サー
ボ弁の良好な動的特性を損なわせることなく、スペース
を節約する形態で制御ブロックの中に一体化することが
できると共に明確な安全位置を確保する上述の如きパイ
ロット作動型サーボ弁を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は特にパイロット
作動型サーボ弁を提供し、該パイロット作動型サーボ弁
は、第1及び第2の端部を有する主制御ピストンと、上
記主制御ピストンを軸方向に移動可能なように収容する
制御スリーブと、少なくとも3つの主ストリームポート
のために上記制御スリーブに形成され且つ軸方向に隔置
された開口と、上記制御スリーブの中に設けられ、上記
第1の主ストリームポート用の開口と上記第2の主スト
リームポート用の開口との間で軸方向に伸びる第1の油
圧接続部と、上記制御スリーブの中に設けられ、上記第
2の主ストリームポート用の開口と上記第3の主ストリ
ームポート用の開口との間で軸方向に伸びる第2の油圧
接続部と、流量を調節するために軸方向に伸びる上記第
1の油圧接続部に割り当てられた上記主制御ピストンの
第1の制御エッジと、流量を調節するために軸方向に伸
びる上記第2の油圧接続部に割り当てられた上記主制御
ピストンの第2の制御エッジと、その内部で上記主制御
ピストンが第1の作動面を形成する第1の制御チャンバ
と、その内部で上記主制御ピストンが上記第1の作動面
と軸方向に対向する第2の作動面を形成する第2の制御
チャンバと、上記2つの制御チャンバの少なくとも一方
に油圧的に接続されたパイロット弁と、上記主制御ピス
トンと上記パイロット弁との間に設けられ、その中に上
記主制御ピストンの位置トランスジューサが一体化され
ているフィードバックとを備えており、上記制御スリー
ブに入るための上記第1の主ストリームポート用の上記
開口は、上記主制御ピストンの第1の端部にあるピスト
ン端面に対向して形成され、一方、上記制御スリーブに
入るための上記第2、第3並びにそれ以上の主ストリー
ムポート用の上記開口は、上記主制御ピストンの側方に
形成されており、上記主制御ピストンは、上記ピストン
端面に対して油圧的に対抗するピストン圧力均衡表面を
圧力均衡チャンバの中に形成し、該圧力均衡チャンバ
は、上記主制御ピストンの圧力解放ダクトによって、上
記第1の主ストリームポートに油圧的に接続されてお
り、上記主制御ピストンは停止面を形成し、該停止面
は、対応する対向停止面と相互作用することにより、上
記主制御ピストンの軸方向の第1の終端位置を機械的に
画定し、上記主制御ピストンに上記軸方向の第1の終端
位置の方向へのバネ力を与える戻しバネが上記主制御ピ
ストンに対して相対的に設けられることを特徴とする。
【0009】本発明のパイロット作動型サーボ弁は、そ
の制御スリーブによって、制御ブロックの段付き孔の中
へ直接挿入される。この場合に制御ブロックは、第2、
第3及びそれ以上の各主ストリームポート用の側方のブ
ロック孔を形成する。しかしながら、第1の主ストリー
ムポート用のブロック孔の構成により、極めて大きな自
由度がもたらされる。第1の主ストリームポート用の上
記ブロック孔は、例えば、制御スリーブの段付き孔の軸
方向の延長部に直接形成することができ、このようにす
ることは、3以上の主ポートを有する従来のパイロット
作動型サーボ弁の場合には可能ではなかった。制御スリ
ーブの中への個々の開口の間を制御ブロックの中で連通
することも必要ではなくなる。従って、本発明のサーボ
弁を用いることにより、従来のサーボ弁の場合に比較し
て極めてコンパクトな制御ブロックの構造が得られる。
より複雑な油圧制御装置の場合であっても、本発明のサ
ーボ弁は、例えば組み込み型の二方弁の如き種々の追加
の弁と共に、スペースを節約する状態で制御ブロックの
中に一体化することができる。より大きなシリンダのシ
リンダカバーの中に直接取り付けることも可能である。
【0010】本発明の弁の場合には、主制御ピストンの
非対称な静圧負荷は、主制御ピストンの圧力均衡表面を
対応する寸法にすることにより補償される。この静圧補
償により、主制御ピストンを作動させるために必要な力
が減少し、これにより、制御チャンバの作動面をより小
さく設計することが可能となる。従って、制御オイルの
容積が減少し、このことは、同一の寸法のパイロット弁
を用いて、より短い補正時間が得られることを意味す
る。
【0011】主制御ピストンがハウジング(すなわちス
リーブ)に直接当接することにより機械的に画定される
主制御ピストンの軸方向の第1の終端位置、並びに、主
制御ピストンに直接作用する戻しバネによって、サーボ
弁の安全位置が明確に形成される。制御エッジがゼロカ
バレッジ(zero−coverage)であっても、
主制御ピストンが第1の終端位置にある場合の本発明の
弁の挙動は明確に確定され、このようなことは従来の中
央に位置決めされるサーボ弁の場合には可能ではない。
【0012】本発明の弁は四方弁として設計するのが好
ましい。この弁は更に、制御スリーブに入るための第4
の主ストリームポート用の追加の側方開口と、主制御ピ
ストンの横断孔を介して主制御ピストンの圧力均衡ダク
トに接続される補助的な接続チャンバと、制御スリーブ
の中で第3の主ストリームポート用の開口と第4の主ス
トリームポート用の開口との間で軸方向に伸びる第3の
油圧接続部と、制御スリーブの中で第4の主ストリーム
ポート用の開口と補助的な接続チャンバとの間で軸方向
に伸びる第4の油圧接続部と、軸方向に伸びる上記第3
の油圧接続部に割り当てられた主制御ピストンの第3の
制御エッジと、軸方向に伸びる上記第4の油圧接続部に
割り当てられた主制御ピストンの第4の制御エッジとを
備える。
【0013】四方の設計においては、制御ブロックにお
いて制御スリーブの接続部を連通する必要がないことは
理解されよう。
【0014】好ましい実施例においては、主制御ピスト
ンの第2の端部は、軸方向においてシールされた状態で
圧力均衡チャンバの中へ導入され、これにより、該圧力
均衡チャンバの中に第2のピストン端面としての圧力均
衡表面を形成する。この実施例は、環状の圧力均衡表面
の場合よりも、弁の構造をよりコンパクトにすることを
可能とする。しかしながら、そのような実施例は排除さ
れるものではない。
【0015】圧力均衡表面の軸方向に作用する圧力面
が、第1のピストンの端部の軸方向に作用する圧力面よ
りも大きい場合に、サーボ弁の静圧的な過剰補償が得ら
れる。従って、第1の主ストリームポートが加圧されて
いる時にはいつでも、上記第1の主ストリームポートの
方向に補正力が作用し、戻しバネの戻し力を効果的に補
足する。
【0016】サーボ弁の各ポートは以下の状態を取るの
が好ましい。すなわち、 − 第1の主ストリームポートは、ポンプに油圧的に接
続され、従って、ポンプポート(P)を形成し、 − 第2の主ストリームポートは、エネルギ消費ユニッ
トの第1の排出チャンバに油圧的に接続され、従って、
第1の作動ポート(A)を形成し、 第3の主ストリームポートは、タンクに油圧的に接続さ
れ、従って、タンクポート(T)を形成し、第4の主ス
トリームポートが設けられる場合には、該第4の主スト
リームポートは、エネルギ消費ユニットの第2の排出チ
ャンバに油圧的に接続され、従って、第2の作動ポート
(B)を形成する。
【0017】上記設計においては、ポンプポート(P)
を制御スリーブの中へ軸方向に導入し、タンクポート
(T)を第1及び第2の作動ポートの間に設けることが
できる。しかしながら、本発明のサーボ弁の極めて重要
な利点を損なうことなく、主ストリームポートを他の状
態にすることも可能である。
【0018】一般に、上で使用した「ポンプ」とは油圧
源又は油圧ラインを意味し、「タンク」とは問題となる
程の対抗圧力をもたない容器又はラインを意味し、ま
た、「エネルギ消費ユニット」は、例えば回転型又は直
線型の油圧駆動装置である。
【0019】主制御ピストンの4つの制御エッジはゼロ
カバレッジであるのが好ましい。従って、本弁を油圧シ
リンダの位置制御回路に使用した場合には、優れた位置
決め精度が得られ、また、本弁を圧力調節の目的で使用
した場合には、優れた動的な挙動が得られる。本弁は、
その安全位置において中央に位置決めされるのではな
く、軸方向の終端位置を取るので、制御エッジのゼロカ
バレッジが、安全位置にある弁の挙動に悪影響を与える
ことはない。
【0020】サーボ弁の第1の実施例においては、制御
エッジは、主制御ピストンの軸方向の第1の終端位置に
おいて以下の状態を取る。すなわち、軸方向に伸びる第
1の油圧接続部は、第1及び/又は第2の制御エッジに
よって閉止され、軸方向に伸びる第2の油圧接続部は開
放され、軸方向に伸びる第3の油圧接続部は、第3及び
/又は第4の制御エッジによって閉止され、軸方向に伸
びる第4の油圧接続部は開放される。
【0021】従って、主制御ピストンの第1の終端位置
においては、作動ポート(A)はタンクポート(T)に
接続され、一方、作動ポート(B)は圧力チャンバを介
してポンプポート(P)に接続される。
【0022】サーボ弁の効果的な実施例においては、第
2の作動ポート(B)は、主制御ピストンの第1の終端
位置において、ポンプポート(P)に対して閉止され
る。この実施例においては、主制御ピストンは、第3及
び第4の制御エッジに割り当てられた第1の補助的な制
御エッジを形成し、該補助的な制御エッジは、主制御ピ
ストンの軸方向の第1の終端位置においては、軸方向に
伸びる第4の油圧接続部を軸方向において閉止する。次
に、第3及び第4の制御エッジが、主制御ピストンの軸
方向の第1の終端位置において、タンクポート(T)と
第2の作動ポート(B)との間で軸方向に伸びる第3の
油圧接続部を閉止するように配列される。
【0023】サーボ弁の更に効果的な実施例において
は、第1の作動ポート(A)及び第2の作動ポート
(B)は、主制御ピストンの第1の終端位置において、
ポンプポート(P)及びタンクポート(T)に対して閉
止される。この実施例においては、主制御ピストンは、
第1及び第2の補助的な制御エッジを形成する。第1の
補助的な制御エッジは、第3及び第4の制御エッジに割
り当てられ、主制御ピストンの軸方向の第1の終端位置
におい、軸方向に伸びる第4の油圧接続部を閉止する。
第2の補助的な制御エッジは、第1及び第2の制御エッ
ジに割り当てられ、主制御ピストンの軸方向の第1の終
端位置において、軸方向に伸びる第2の油圧接続部を閉
止する。第1及び第2の制御エッジは、主制御ピストン
の軸方向の第1の終端位置において、ポンプポート
(P)と第1の作動ポート(A)との間で軸方向に伸び
る第1の油圧接続部が閉止するように配列される。ま
た、第3及び第4の制御エッジは、主制御ピストンの軸
方向の第1の終端位置において、タンクポート(T)と
第2の作動ポート(B)との間で軸方向に伸びる第3の
油圧接続部が閉止するように配列される。
【0024】他の実施例においては、クリア弁がパイロ
ット弁と主ステージとの間に接続される。例えば、非常
停止信号又は故障信号が生じてクリア弁がバネで中心決
めされる基本位置へ解放された場合には、主制御ピスト
ンはその戻しバネ、並びに、大部分の場合に作用する追
加の油圧力によって作動され、その軸方向の第1の終端
位置に移動する。ピストンの幾何学的な形態を上述のよ
うにすることにより、油圧シリンダを、例えば、遮断さ
れた作動ポートによって停止させるか、あるいは、タン
クに接続された作動ポートによって排圧することができ
る。従って、電子制御回路、又は機械制御装置の故障が
検知された場合、あるいはパイロット弁自身の故障が検
知された場合には常に、シリンダが制御不能となって終
端位置へ移動する状態を防止することができる。
【0025】上述の弁を簡単な三方パイロット弁でパイ
ロット制御できるようにするために、第1の終端位置の
方向へ作動する第2の作動面をその中に有する第2の制
御チャンバが、常時加圧されていないタンクライン
(Y)に油圧的に直接接続される。また、上記第1の終
端位置とは反対の方向に作用する第1の作動面をその中
に有する第1の制御チャンバが、三方パイロット弁の作
動ポートに油圧的に接続される。
【0026】第1の実施例においては、主制御ピストン
の位置トランスジューサは、電気出力を有する通路測定
装置として構成され、パイロット弁と共に閉回路制御ル
ープに一体化される。
【0027】しかしながら、サーボ弁には機械的なフィ
ードバックを設けることもできる。この場合には、三方
パイロットスライド弁が、主制御ピストンの第2の端部
の軸方向の延長部に設けられる。三方パイロットスライ
ド弁は、パイロット圧力ポート(P’)と、パイロット
タンクポート(T’)と、パイロット作動ポート
(A’)と、スライドピストンとを備える。測定バネ
が、スライドピストンを軸方向において主制御ピストン
に接続し、また、電気信号に比例して作動する作動磁石
が、スライドピストンに機械的に接続される。従って、
主制御ピストンの位置決めが、磁力と測定バネの力との
間の力の均衡が得られるまで、位置制御閉回路で実行さ
れる。
【0028】追加のクリア弁をパイロット制御装置に接
続した場合には、三方パイロット弁の場合の追加の中断
安全性を得ることができる。この場合には、パイロット
圧力ポート(P’)は、クリア弁を介してパイロットタ
ンクポート(T’)に油圧的に直接接続され、パイロッ
ト弁は、パイロット作動ポート(A’)がパイロットピ
ストン弁の位置に応じてパイロットタンクポート
(T’)又はパイロットポンプポート(P’)に油圧的
に直接接続されるように設計される。クリア弁が解放さ
れると、主制御ピストンは上述のように、その軸方向の
第1の終端位置ヘ移動する。
【0029】
【実施例】図面を参照して本発明の実施例を以下に詳細
に説明する。
【0030】図1は、サーボ弁3の第1の実施例を示す
長手方向の断面図である。制御スリーブ5が、制御ブロ
ック1の段付き孔2の中に挿入されている。制御スリー
ブ5の中には、主制御ピストン6が軸方向に移動可能に
装着されている。図示のサーボ弁3は四方サーボ弁であ
り、ポンプポートPと、タンクポートTと、第1の作動
ポートAと、第2の作動ポートBとを備えている。
【0031】ポンプポートPは、圧力ライン(図示せ
ず)に対して油圧的に接続されている。タンクポートT
は、非加圧ライン(図示せず)に油圧的に接続されてい
る。作動ポートA、Bは、直線型又は回転型の油圧駆動
装置(図示せず)の第1の排出チャンバ又は第2の排出
チャンバに油圧的に接続されている。
【0032】ポンプポートP用の第1の制御ブロック孔
50が、段付き孔2と同軸状に伸びて制御スリーブ5に
開口している。タンクポートT用のブロック孔51、第
1の作動ポートA用のブロック孔52、及び、第2の作
動ポートB用のブロック孔53から成る3つのブロック
孔51、52、53が、段付き孔2を横断する方向に配
列され、横方向において制御スリーブ5に開口してい
る。上記3つのブロック孔は、軸方向に隔置された環状
の開口51’、52’、53’を制御スリーブ5に形成
している。
【0033】制御スリーブ5の中では、軸方向に伸びる
第1の油圧接続部28が、ポンプポートP用の開口5
0’を作動ポートA用の開口52’に接続し、軸方向に
伸びる第2の油圧接続部29が、タンクポートT用の開
口51’を作動ポートA用の開口52’に接続し、軸方
向に伸びる第3の油圧接続部30が、タンクポートT用
の開口51’を作動ポートB用の開口53’に接続し、
軸方向に伸びる第4の油圧接続部31が、作動ポートB
用の開口53’を制御スリーブ5の中に同軸状に設けら
れた補助的な接続チャンバ22に接続している。環状の
開口51’、52’、53’の条件に応じて、軸方向に
伸びる第2及び第3の油圧接続部29、30の間の軸方
向の距離を、軸方向に伸びる第1及び第2の油圧接続部
28、29の間の軸方向の距離、又は、軸方向に伸びる
第3及び第4の油圧接続部30、31の間の軸方向の距
離よりも更に大きくする。
【0034】主制御ピストン6は、同軸状の第1のピス
トンカラー8と、同じく同軸状の第2のピストンカラー
9とを備えており、上記第1のピストンカラーは、作動
ポートAに割り当てられていて、軸方向に伸びる第1及
び第2の油圧接続部28、29の中で軸方向に移動可能
であり、また、上記第2のピストンカラーは、作動ポー
トBに割り当てられていて、軸方向に伸びる第3及び第
4の油圧接続部30、31の中で軸方向に移動可能であ
る。第1のピストンカラー8は、第1の油圧接続部28
に割り当てられた第1の制御エッジ28’と、第2の油
圧接続部29に割り当てられた第2の制御エッジ29’
とを形成している。制御エッジ28’及び29’は共に
ゼロカバレッジ(zero−coverage)であ
る。第2のピストンカラー9は、第3の油圧接続部30
に割り当てられた第3の制御エッジ30’と、第4の油
圧接続部31に割り当てられた第4の制御エッジ31’
とを形成している。制御エッジ30’及び31’も共に
ゼロカバレッジである。
【0035】補助的な接続チャンバ22は、主制御ピス
トン6の軸方向に伸びるピストン孔18及びピストン横
断孔を介して、ポンプポートPに接続されている。従っ
て、主制御ピストンは、ポンプポートP又はタンクポー
トTへ往復運動する際に、同軸状のピストンカラー8に
よって第1の作動ポートAに接続し、また、同軸状の第
2のピストンカラー9によって第2の作動ポートBに接
続し、それぞれの油圧液体の流量は4つの制御エッジ2
8’、29’、30’、31’によって調節される。
【0036】主制御ピストン6は、その加圧されたピス
トン端面12を介して静圧により非対称的な負荷を受け
る。主制御ピストンの静圧的な圧力均衡は、同軸状のピ
ストン孔18を主制御ピストン6の第2の端部まで伸ば
し、その位置において当該ピストン孔を、ピストン横断
孔20を介して、弁キャップ40の中に設けられる圧力
均衡チャンバ25に開口させることにより行われる。主
制御ピストンの第2の端部は、シールインサート7によ
って軸方向においてシールされながら上記圧力均衡チャ
ンバ25の中に導入され、該圧力均衡チャンバの中で圧
力均衡突起部21を形成する。これにより、圧力均衡チ
ャンバ25の中には、第1のピストン端面12に対して
油圧的に対抗する圧力均衡表面13が形成される。圧力
均衡表面13をピストン端面12に等しくなるように選
択すると、静圧的に完全な圧力均衡が得られる。圧力均
衡表面13をピストン端面12よりも大きくなるように
選択すると、静圧的に過剰な補償が得られる。
【0037】主制御ピストン6は、該主制御ピストンに
同軸状に取り付けられた作動ピストンカラー11の第1
又は第2の環状の作動面14、15に適宜な圧力を加え
ることにより作動される。上記第1及び第2の作動面
は、弁キャップ40の中の第1及び第2の接続チャンバ
26、27の中に位置し、パイロットポートを介してフ
ランジ取り付けされた四方パイロットサーボ弁60の作
動ポートA’、B’にそれぞれ接続されている。電気的
な通路測定装置63を用いて測定される主制御ピストン
6の位置がフィードバックされ、所望値/実際値の比較
が電子制御増幅器64で行われる結果、電気油圧的な閉
ループが確立される。
【0038】環状の作動面14、15は、制御エッジ2
8’、30’又は29’、31’がそれぞれ過剰の流れ
を示した場合に発生する流れの力を信頼性をもって克服
するように、厳密な寸法で設計される。従って、所定の
パイロットサーボ弁60に対して、主制御ピストン6の
位置を極めて短時間で補正することができる。
【0039】主制御ピストン6の軸方向において対向す
る終端位置は、制御チャンバ26の中に位置する主制御
ピストンの環状の停止面16、並びに、主制御ピストン
の第2の端部に位置する端部停止面17によって機械的
に決定される。第1の制御チャンバが加圧されていない
場合には、制御チャンバ主制御ピストン6は、例えば圧
力均衡チャンバ25の中に設けられる戻しバネ24によ
って、第1の終端位置へ押圧される。この第1の終端位
置においては、環状の停止面16が制御スリーブ5の対
向面16’に当接するが、この状態を図1を参照して説
明すると、 − 第1の制御エッジ28’が、ポンプポートPと作動
ポートAとの間の第1の油圧接続部28を閉止し、 − 第2の制御エッジ29’が、タンクポートTと作動
ポートAとの間の第2の油圧接続部29を開放し、 − 第4の制御エッジ31’が、ポンプポートPと作動
ポートBとの間の第4の油圧接続部を開放すると共に、
タンクポートTと作動ポートBとの間の第3の油圧接続
部30を閉止する。
【0040】従って、上記位置においては、作動ポート
Aはタンクに圧力を排出し、一方、作動ポートBは、補
助的な接続チャンバ22を介してポンプポートPに接続
されている。
【0041】多くの技術的な用途、例えば、プレス機械
並びに射出成形機械において、安全性のための中断、又
は、駆動電気回路の停止あるいは故障が生じた場合に
は、サーボ弁によって制御されるシリンダが動くことが
あってはならない。この目的のために、作動ポートA及
びBを共にタンクの方へ排圧するかあるいは遮断する必
要があるが、そのような排圧又は遮断は、ゼロカバレッ
ジを有するサーボ弁の場合には従来不可能であった。
【0042】図2、3の弁の設計によれば、主制御ピス
トン6に追加して取り付けられた同軸状の第1の補助的
なピストンカラー32が、その第1の補助的な制御エッ
ジ32’によって、補助的な接続チャンバ22から第2
の作動ポートBへの第4の油圧接続部31を閉止し、こ
れと同時に、同軸状の第2のピストンカラー9の第3及
び第4の制御エッジ30’、31’が、タンクポートT
と作動ポートBとの間の第3の油圧接続部30を開放す
る。第1の作動ポートAは同軸状の第1のピストンカラ
ー8の第2の制御エッジ29’によってタンクの方へ排
圧され、これにより、接続されたシリンダの両方のポー
トが排圧される。
【0043】外部負荷が存在する場合でもシリンダを適
所にロックするために作動ポートA及びBを遮断する安
全終端位置が図4、5の実施例によって達成される。制
御エッジ又は補助的な制御エッジ32’、33’は、主
制御ピストンが軸方向の第1の終端位置にある場合に、
以下の位置すなわち状態を取るように配列される。すな
わち、 − 図2、3と同様に、第1の補助的な制御エッジ3
2’が、補助的な接続チャンバ22と作動ポートBとの
間の第4の接続部31を閉止し、 − 第4の制御エッジ31’が、タンクポートTと作動
ポートBとの間の第3の油圧接続部30を閉止し、 − 第1の制御エッジ28’が、ポンプポートPと作動
ポートAとの間の第1の油圧接続部28を閉止し、 − 主制御ピストン6に取り付けられた第2の補助的な
ピストンカラー33の第2の補助的な制御エッジ33’
が、タンクポートTと作動ポートAとの間の第2の油圧
接続部29を閉止するようにする。
【0044】従って、2つの作動ポートA及びBはタン
ク側及び圧力側に対して共に遮断される。
【0045】図6の実施例によれば、圧力均衡表面13
がピストン端面12よりも大きくなるように圧力均衡突
起部21が拡大されており、これにより、追加の静圧力
によって主制御ピストン6を第1の終端位置へ戻す過剰
の補償がもたらされている。
【0046】四方パイロットサーボ弁60の制御ポート
A’と制御チャンバ26との間にクリア弁62が追加し
て接続されている。上記クリア弁がバネで中心決めされ
る基本位置にある場合(すなわち、磁石が励起されてい
ない場合)には、その内部に作動面14を収容している
制御チャンバ26が、タンクの方へ排圧される。四方パ
イロットサーボ弁の位置に関係なく、主制御ピストン6
は第1の終端位置ヘ移動する。四方パイロットサーボ弁
60は、クリア弁62が励起された場合にのみ主制御ピ
ストン6を位置決めすることができる。
【0047】図7においては、コストを低減する目的
で、主制御ピストン6の位置決めは簡略化された三方パ
イロット弁61を用いて行われる。この三方パイロット
弁61は、パイロットポンプポートP’と、パイロット
タンクポートT’と、制御ポートA’とを備えている。
パイロットポンプポートP’は、制御圧力ラインXを介
して加圧される。パイロットタンクポートT’は、加圧
されていない制御ラインYに接続されている。制御ポー
トA’は、クリア弁62を介して第1の制御チャンバ2
6に接続されている。制御チャンバ27の中の作動面1
5は、圧力均衡表面13を上述のように拡大している結
果、制御チャンバ26の中の作動面14よりも小さい。
制御チャンバ27は、加圧されていない制御ラインYを
介してタンクの方へ常時排圧される。三方パイロット弁
61が励起すなわちトリガされていない場合には、主制
御ピストン6は休止位置にあるが、三方パイロット弁6
1が電気的に励起されると、より大きな作動面14が加
圧されることにより油圧制御力が発生し、該油圧制御力
により、主制御ピストン6は上述の態様で電気油圧的な
位置制御ループに位置する。しかしながら、この位置決
めを行うためにはクリア弁62を作動させる必要があ
る。例えば故障が発生した結果クリア弁62をその基本
位置へ解放した場合には、制御チャンバ26はタンクの
方へ排圧され、従って、静圧的な過剰補償並びに戻しバ
ネ24の作用により、主制御ピストン6は三方パイロッ
ト弁61に関係なくその第1の終端位置へ移動する。
【0048】クリア弁62による追加の安全性を必要と
しない場合には、クリア弁62を省略することができ
る。その場合には、制御チャンバ26は三方パイロット
弁61の制御ポートA’に直接接続される。
【0049】図1乃至図7に示す通路測定装置63によ
る電気的なフィードバックの代わりに、図8に示す如き
機械的なフィードバックを用いることができる。三方形
のピストンスライド弁67が、主制御ピストン6の軸方
向の延長部に設けられている。ピストンスライド弁は、
パイロットポンプポートP’(58)と、パイロットタ
ンクポートT’(59)と、制御ポートA’(56)
と、スライドピストン68とを備えている。上記スライ
ドピストンは、圧力均衡チャンバ25の中のバネ板69
の上で支持されており、その第2の端部は比例的な磁石
66に接続されている。測定バネ65が、バネ板69と
主制御ピストン6との間で圧力均衡チャンバ25の中に
設けられている。静圧的な圧力均衡を行わせるために、
スライドピストン68には軸方向の孔が形成されてい
る。制御ポートは、スライドピストン68の位置に関係
なく、パイロットポンプポートP’又はパイロットタン
クポートT’に常時接続されている。主制御ピストン6
は図6及び図7と同様に設計されており、従って同一の
性質を有している。
【0050】比例磁石66の発生する力は、制御電流す
なわち所望値に比例する。測定バネ65のバネ力は、主
制御ピストン6の位置すなわち実際値に比例する。作動
面14に作用するパイロットスライド弁67の出力制御
圧は、所望値と実際値との間に偏差がある場合には、位
置制御ループで電気的に予め決定された位置が得られる
まで補正される。
【0051】パイロットポンプポートP’(58’)に
はクリア弁62が追加して設けられている。上記クリア
弁が電気的に解放されて基本位置にある時には、パイロ
ットポンプポートP’(58)はタンクに接続される。
従って、作動面14は、パイロットスライド弁67の位
置に関係なく、常にタンクの方へ排圧され、これによ
り、主制御ピストン6は、静圧的な過剰補償並びに戻し
バネ24によって再度第1の終端位置へ作動される。
【0052】安全性の要求が低い場合には、信頼性のあ
る基本的な機能を何等損なうことなく、クリア弁62を
省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】四方パイロット弁を有するサーボ弁の第1の実
施例を示す長手方向の断面図である。
【図2】四方パイロット弁を有するサーボ弁の第2の実
施例の主要部を示す長手方向の断面図である。
【図3】四方パイロット弁を有するサーボ弁の第2の実
施例を示す長手方向の断面図である。
【図4】四方パイロット弁を有するサーボ弁の第3の実
施例の主要部を示す長手方向の断面図である。
【図5】四方パイロット弁を有するサーボ弁の第3の実
施例を示す長手方向の断面図である。
【図6】四方パイロット弁及びクリア弁を有する図1と
同様のサーボ弁の実施例を示す長手方向の断面図であ
る。
【図7】三方パイロット弁及びクリア弁を有する図1と
同様のサーボ弁の実施例を示す長手方向の断面図であ
る。
【図8】機械的なフィードバック及びクリア弁を有する
一体型の三方パイロット弁を備える図1と同様のサーボ
弁の別の実施例を示す長手方向の断面図である。
【符号の説明】
5 制御スリーブ 6 主制御ピストン 12 ピストンの端面 13 ピストンの圧力均衡表面 14 第1の作動面 15 第2の作動面 16 停止面 16’ 対向する停止面 18、20 圧力解放ダクト 19 ピストン横断孔 22 接続チャンバ 25 圧力均衡チャンバ 26 第1の制御チャンバ 27 第2の制御チャンバ 28 第1の油圧接続部 28’、29’、30’、31’ 制御エッジ 29 第2の油圧接続部 30 第3の油圧接続部 31 第4の油圧接続部 50’、51’、52’、53’ 軸方向に隔置された
開口 50、51、52、53 主ストリームポート 60、67 パイロット弁 65、66 位置トランスジューサ A 第1の作動ポート B 第2の作動ポート P ポンプポート T タンクポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カルル・トラトベルガー ドイツ連邦共和国デー−47229 ドゥイス ブルク 14,マルティーニシュトラーセ 2 (72)発明者 カー・ハー・ポスト ドイツ連邦共和国デー−41564 カールス ト,ローゼンシュトラーセ 15

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パイロット作動型サーボ弁において、 第1及び第2の端部を有する主制御ピストン(6)と、 前記主制御ピストン(6)を軸方向に移動可能なように
    収容する制御スリーブ(5)と、 少なくとも3つの主ストリームポート(50、51、5
    2、53)のために前記制御スリーブ(5)に形成され
    且つ軸方向に隔置された開口(50’、51’、5
    2’、53’)と、 前記制御スリーブ(5)の中に設けられ、前記第1の主
    ストリームポート(50)用の開口(50’)と前記第
    2の主ストリームポート(52)用の開口(52’)と
    の間で軸方向に伸びる第1の油圧接続部(28)と、 前記制御スリーブ(5)の中に設けられ、前記第2の主
    ストリームポート(52)用の開口(52’)と前記第
    3の主ストリームポート(51)用の開口(51’)と
    の間で軸方向に伸びる第2の油圧接続部(29)と、 軸方向に伸びる前記第1の油圧接続部(28)に割り当
    てられた前記主制御ピストン(6)の第1の制御エッジ
    (28’)と、 軸方向に伸びる前記第2の油圧接続部(29)に割り当
    てられた前記主制御ピストン(6)の第2の制御エッジ
    (29’)と、 その内部で前記主制御ピストン(6)が第1の作動面
    (14)を形成する第1の制御チャンバ(26)と、 その内部で前記主制御ピストン(6)が前記第1の作動
    面(14)と軸方向に対向する第2の作動面(15)を
    形成する第2の制御チャンバ(27)と、 前記2つの制御チャンバ(26、27)の少なくとも一
    方に油圧的に接続されたパイロット弁(60、67)
    と、 前記主制御ピストン(6)と前記パイロット弁(60、
    67)との間に設けられ、その中に前記主制御ピストン
    (6)の位置トランスジューサ(65、66)が一体化
    されているフィードバックとを備え、 前記制御スリーブ(5)に入るための前記第1の主スト
    リームポート(50)用の前記開口(50’)は、前記
    主制御ピストン(6)の第1の端部にあるピストン端面
    (12)に対向して形成され、一方、前記制御スリーブ
    (5)に入るための前記第2、第3並びにそれ以上の主
    ストリームポート(51、52、53)用の前記開口
    (51’、52’、53’)は、前記主制御ピストン
    (6)の側方に形成されており、 前記主制御ピストンは、前記ピストン端面(12)に対
    して油圧的に対抗するピストン圧力均衡表面(13)を
    圧力均衡チャンバ(25)の中に形成し、該圧力均衡チ
    ャンバ(25)は、前記主制御ピストン(6)の圧力解
    放ダクト(18、20)によって、前記第1の主ストリ
    ームポート(50)に油圧的に接続されており、 前記主制御ピストン(6)は停止面(16)を形成し、
    該停止面は、対応する対向停止面(16’)と相互作用
    することにより、前記主制御ピストン(6)の軸方向の
    第1の終端位置を機械的に画定し、前記主制御ピストン
    (6)に前記軸方向の第1の終端位置の方向へのバネ力
    を与える戻しバネ(24)が前記主制御ピストンに対し
    て相対的に設けられることを特徴とするパイロット作動
    型サーボ弁。
  2. 【請求項2】 請求項1のパイロット作動型サーボ弁に
    おいて、 制御スリーブ(5)に入るための第4の主ストリームポ
    ート(53)用の側方開口(53’)と、 前記主制御ピストン(6)の横断孔(19)を介して前
    記主制御ピストン(6)の前記圧力均衡ダクト(18)
    に接続される補助的な接続チャンバ(22)と、 前記制御スリーブ(5)の中に設けられ、前記第3の主
    ストリームポート(51)用の開口(51’)と前記第
    4の主ストリームポート(53)用の開口(53’)と
    の間で軸方向に伸びる第3の油圧接続部(30)と、 前記制御スリーブ(5)の中に設けられ、前記第4の主
    ストリームポート(53)用の開口と前記補助的な接続
    チャンバ(22)との間で軸方向に伸びる第4の油圧接
    続部(31)と、 軸方向に伸びる前記第3の油圧接続部(30)に割り当
    てられた前記主制御ピストン(6)の第3の制御エッジ
    (30’)と、 軸方向に伸びる前記第4の油圧接続部(31)に割り当
    てられた前記主制御ピストン(6)の第4の制御エッジ
    (31’)とを更に備えることを特徴とするパイロット
    作動型サーボ弁。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2のパイロット作動型サー
    ボ弁において、前記主制御ピストン(6)の第2の端部
    は、軸方向においてシールされた状態で前記圧力均衡チ
    ャンバ(25)の中へ導入され、該圧力均衡チャンバの
    中で第2のピストン端面としての圧力均衡表面(13)
    を形成することを特徴とするパイロット作動型サーボ
    弁。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかのパイロット
    作動型サーボ弁において、前記圧力均衡表面(13)の
    軸方向に作用する圧力面が、前記第1のピストン端部
    (12)の軸方向に作用する圧力面よりも大きいことを
    特徴とするパイロット作動型サーボ弁。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかのパイロット
    作動型サーボ弁において、 前記第1の主ストリームポート(50)は、ポンプに油
    圧的に接続され、従って、ポンプポートを形成し、 前記第2の主ストリームポート(52)は、エネルギ消
    費ユニットの第1の排出チャンバに油圧的に接続され、
    従って、第1の作動ポート(A)を形成し、 前記第3の主ストリームポート(51)は、加圧されて
    いないタンクに油圧的に接続され、従って、タンクポー
    ト(T)を形成することを特徴とするパイロット作動型
    サーボ弁。
  6. 【請求項6】 請求項2又は5のパイロット作動型サー
    ボ弁において、前記第4の主ストリームポート(53)
    は、エネルギ消費ユニットの第2の排出チャンバに油圧
    的に接続され、従って、第2の作動ポート(B)を形成
    することを特徴とするパイロット作動型サーボ弁。
  7. 【請求項7】 請求項2、3、4又は6のパイロット作
    動型サーボ弁において、 前記主制御ピストン(6)の4つの制御エッジはゼロカ
    バレッジを示し、 前記主制御ピストンの前記軸方向の第1の終端位置にお
    いて、軸方向に伸びる前記第1の油圧接続部(28)は
    前記第1及び/又は第2の制御エッジ(28’、2
    9’)によって閉止され、軸方向に伸びる前記第2の油
    圧接続部(29)は開放され、軸方向に伸びる前記第3
    の油圧接続部(30)は第3及び/又は第4の制御エッ
    ジ(30’、31’)によって閉止され、軸方向に伸び
    る前記第4の油圧接続部(31)が開放されることを特
    徴とするパイロット作動型サーボ弁。
  8. 【請求項8】 請求項2乃至7のいずれかのパイロット
    作動型サーボ弁において、 前記第1及び第2の制御エッジ(28’、29’)は、
    前記主制御ピストン(6)の前記軸方向の第1の終端位
    置において、前記制御エッジの少なくとも一方が軸方向
    に伸びる前記第1の油圧接続部(28)を閉止するよう
    に配列され、 前記第3及び第4の制御エッジ(30’、31’)は、
    前記主制御ピストン(6)の前記軸方向の第1の終端位
    置において、前記制御エッジの少なくとも一方が軸方向
    に伸びる前記第3の油圧接続部(30)を閉止するよう
    に配列され、 第1の補助的な制御エッジ(32’)が、前記主制御ピ
    ストン(6)の前記軸方向の第1の終端位置において、
    軸方向に伸びる前記第4の油圧接続部(31)を閉止す
    るように配列され、 第2の補助的な制御エッジ(33’)が、前記主制御ピ
    ストン(6)の前記軸方向の第1の終端位置において、
    軸方向に伸びる前記第2の油圧接続部(29)を閉止す
    るように配列されていることを特徴とするパイロット作
    動型サーボ弁。
  9. 【請求項9】 請求項2乃至7のいずれかのパイロット
    作動型サーボ弁において、 前記第1及び第2の制御エッジ(28’、29’)は、
    前記主制御ピストン(6)の前記軸方向の第1の終端位
    置において、前記制御エッジの少なくとも一方が軸方向
    に伸びる前記第1の油圧接続部(28)を閉止するよう
    に配列され、 前記第3及び第4の制御エッジ(30’、31’)は、
    前記主制御ピストン(6)の前記軸方向の第1の終端位
    置において、軸方向に伸びる前記第3の油圧接続部(3
    0)が開放されるように配列され、 補助的な制御エッジ(32’)が、前記主制御ピストン
    (6)の前記軸方向の第1の終端位置において、軸方向
    に伸びる前記第4の油圧接続部(31)を閉止するよう
    に配列されていることを特徴とするパイロット作動型サ
    ーボ弁。
  10. 【請求項10】 請求項6乃至9のいずれかのパイロッ
    ト作動型サーボ弁において、 前記軸方向の第1の終端位置とは反対の方向に作用する
    第1の作動面(14)を有する第1の制御チャンバ(2
    6)と前記パイロット弁(60)との間にクリア弁(6
    2)が設けられ、 前記クリア弁(62)は、前記第1の制御チャンバ(2
    6)を加圧されていない制御ライン(Y;54)に油圧
    的に接続する位置である基本位置を有することを特徴と
    するパイロット作動型サーボ弁。
  11. 【請求項11】 請求項6乃至9のいずれかのパイロッ
    ト作動型サーボ弁において、 前記第1の終端位置の方向に作用する第2の作動面(1
    5)を有する第2の制御チャンバ(27)が、加圧され
    ていない制御ライン(Y:54)に油圧的に接続され、 前記第1の終端位置とは反対の方向に作用する第1の作
    動面(14)を有する第1の制御チャンバ(26)が、
    前記パイロット弁の制御ポート(A’)に油圧的に接続
    され、 前記パイロット弁が三方パイロット弁(61)であるこ
    とを特徴とするパイロット作動型サーボ弁。
  12. 【請求項12】 請求項11のパイロット作動型サーボ
    弁において、 前記主制御ピストン(6)の前記位置トランスジューサ
    は、電気的な出力を有する通路測定装置(63)を備
    え、該通路測定装置が、前記三方パイロット弁(61)
    と共に閉回路制御ループを形成することを特徴とするパ
    イロット作動型サーボ弁。
  13. 【請求項13】 請求項11のパイロット作動型サーボ
    弁において、 前記パイロット弁は、前記主制御ピストン(6)の第2
    の端部の軸方向の延長部にある三方パイロットスライド
    弁であり、該パイロット弁が、パイロット圧力ポート
    (P’;58)と、パイロットタンクポート(T’;5
    9)と、パイロット作動ポート(A’;56)と、スラ
    イドピストン(68)とを備え、 測定バネ(65)が、前記スライドピストン(68)を
    軸方向において前記主制御ピストン(6)に接続し、 電気信号に比例して作動する作動磁石(66)が、前記
    スライドピストン(68)に機械的に接続されているこ
    とを特徴とするパイロット作動型サーボ弁。
  14. 【請求項14】 請求項13のパイロット作動型サーボ
    弁において、 前記パイロット圧力ポート(P’;58)は、クリア弁
    (62)が基本位置にある時に、該クリア弁を介して前
    記パイロットタンクポート(T’;59)に油圧的に接
    続され、 前記パイロットスライド弁(67)は、前記スライドピ
    ストン(68)の位置に応じて前記制御ポート(A’;
    56)が前記パイロットタンクポート(T’;59)又
    はパイロットポンプポート(P;58)に油圧的に接続
    されるようになされていることを特徴とするパイロット
    作動型サーボ弁。
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