JPH0749835B2 - ロータリバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はロータリバルブに係り、特に製作容易にして制
御上も高い精度が得られ、さらに小さい駆動力で高い応
答性が得られる上、小形軽量化することができ、しかも
弁部の再生利用も可能かつ容易で、特に直動形ロータリ
・サーボバルブおよび圧延機の油圧制御装置に適用する
に好適なロータリバルブの構造およびその製作方法に関
する。

〔従来の技術〕

従来、この種のロータリバルブにおいては、例えば特開
昭61−153073号公報（特公平３−20633号公報）に記載
のように、円柱状の弁体の外面およびこの弁体を収納す
るケーシングの内面に軸方向に走る溝を設け、これら内
外の溝の側面の縁で制御オリフィスを形成する弁部を用
い、前記弁体の端部に円板状の回転子を一体的に結合し
て弁体を駆動し、制御オリフィスの開口面積を変化させ
る構造が採られていた。

また、同公報中に合わせて記載されているように、弁体
に回動中心軸と平行にスリーブを設けるとともに、該ス
リーブによって互いに分離されるように構成した流路を
弁体の両面に設ける一方、ケーシングにスリーブの外径
と同等の内径の円筒穴をスリーブと同心に設け、前記弁
体の一部に円板状の回転子を一体的に結合して弁体を駆
動し、スリーブと円筒穴を相対運動させることによって
スリーブの外縁と円筒穴の内縁および流路の内外縁によ
って形成される制御オリフィスの開口面積を変化させる
構造が採られていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術において、特にケーシングの製作が内径部
に複雑な加工を要するため困難であり高い製作精度が得
られず、そのために制御上も高い精度が得られないとい
う問題があり、また長期の使用などによって制御オリフ
ィスのエッヂが摩耗してしまった場合など弁部を再生利
用することが困難であった。

一方、流路を弁体に設けると、良好な流量制御特性を得
るために流路断面積を大きく採ろうとすると弁体が大き
くなってしまうという問題があった。また、スリーブを
弁体に設けているため、スリーブを保持し、高圧部での
弁体の変形を抑えるためには充分な強度を持った隔壁と
外壁が必要であり、また、弁体の構造が複雑であるた
め、特に隔壁と外壁の接続部などで応力集中が生じやす
く、これを防ぐためにも補強しておく必要がある。その
ため弁体が大きくなる結果慣性モーメントが大きくな
り、高い応答性が得られなくなるという問題があった。

そして、上記のように弁体の慣性モーメントが大きくな
ると、所望の応答性を得るために必要な駆動力が大きく
なるので駆動部の出力を増強するために回転子を大きく
する必要が生ずるが、これにともなって回転子自身の慣
性モーメントも増大してしまうため、これによってもま
た高い応答性を得ることがさらに難しくなるという問題
があった。

また、一般的には、スプールを収納しスプールとの間に
制御オリフィスを形成するスリーブが、内径部に複雑か
つ精密な加工を要するものであるため製作が難しく、特
にラップ量を決めるエッヂの位置精度の確保のために高
度な技術と多くの工数を要するという問題があった。ま
た長期の使用などによって制御オリフィスのエッヂが摩
耗してしまった場合など弁部を再び追加工して再生利用
することが困難であるという問題もあった。

従って、従来技術を用いて直動形ロータリ・サーボバル
ブを構成すると、上記問題点のために、製作上、制御上
高い精度が得られない、あるいは高い応答性が得られな
い、または駆動手段が非常に大形となるなどの問題があ
った。また、弁部の再生利用が困難であるという問題も
あった。

本発明の目的は、製作容易にして制御上も高い精度が得
られる上、小さい駆動力で高い応答性が得られ、しかも
小形軽量で弁部の再生利用も容易にできるロータリバル
ブ及びそれを用いた圧延機の油圧制御装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明のロータリバルブは、
ケーシングと、該ケーシング内に回動可能に設けた弁体
とを備え、前記弁体と前記ケーシングの相対運動によっ
て流体の流れを制御するロータリバルブにおいて、前記
弁体は円筒穴を有し、前記ケーシングは前記円筒穴の内
径と同等の外径に成形されたスリーブまたはプラグを前
記円筒穴と同心に設けられている。

本発明の圧延機の油圧制御装置は、圧延機の圧下ジャッ
キと、前記圧下ジャッキの位置制御をするサーボバルブ
と、前記サーボバルブに高圧油を供給する油圧源と、前
記サーボバルブに制御指令を与える制御装置とを備えた
圧延機の油圧制御装置において、前記サーボバルブは円
筒穴を有する弁体と、前記弁体の一部に一体的に結合さ
れた回転子を有する駆動手段と、前記弁体のの円筒穴の
内径と同等の外径に成形されたスリーブまたはプラグを
前記弁体の円筒穴と同心に有し、前記弁体を回転可能に
支持するケーシングとを備えている。

〔作用〕

本発明によれば、まず第一に弁体の構造が簡単となり、
特に厚さを薄くできるので小形軽量化でき、弁体の慣性
モーメントが小さくなるので小さい駆動力で高い応答性
を得ることができるようになる。従って、駆動手段の消
費エネルギーや発熱量も少なくすることができる。

第二に、弁体の円筒穴と、ケーシングのスリーブ又はプ
ラグを装着する穴とを同時に加工した上で、この円筒穴
の内径とスリーブ又はプラグの外径とを所定の寸法差に
調整し、その後でスリーブ又はプラグを弁体に装着する
ことによってラップ量の調整が容易にでき、また弁体と
スペーサの厚み差を管理することによってクリアランス
の調整も容易にできるので、製作容易にして高い精度を
得ることができ、しかも制御上も高い精度が得られる。

第三に、長期の使用などによって制御オリフィスのエッ
ヂが摩耗してしまった場合などには、弁体とケーシング
の端面を再び研削するなどして摩耗した部分を取り除
き、その上で再び弁体とスペーサの厚み差を調整しなお
すことによって弁部は再び新品と同等の性能を回復する
ので、容易に弁部を再生利用することができる。

第四に、駆動手段についても、円板状の回転子を用いれ
ば、厚さを薄くすることができるので、これを上記弁体
の一部に一体的に結合して駆動すれば、小形軽量化でき
る上に回動部全体の慣性モーメントが小さくなり、小さ
い駆動力で高い応答性を得ることができる。

また、回転子を円錐状または円筒状の形状とすれば、例
えば回転子の半径方向の寸法が同等でも軸方向の長さを
増すことによって駆動手段の出力を増すことができるの
で、これらの寸法を最適にすることによって回転子自身
の慣性モーメントを小さくすることが出きるため、回動
部の慣性モーメントをより小さくすることができ、より
小さな駆動力でより高い応答性を得ることができる。

従って、上記の構造のロータリバルブを用いて直動形ロ
ータリ・サーボバルブを構成すれば、製作容易にして制
御上も高い精度が得られるだけでなく、小さい駆動力で
高い応答性が得られるので、サーボ弁はもとより、制御
装置も小形とすることができる。

また、上記構造によるロータリバルブを用いた直動形ロ
ータリ・サーボバルブを圧延機の油圧制御装置に適用す
れば、制御系の制御精度と応答性が向上し、諸々の変動
要因に屈することなく常に良好な圧延状態を保つことが
できるので、常に良質の圧延製品得ることができる。そ
の上、サーボバルブの駆動装置の能力が小さくて済むの
で、駆動装置も小形となり、消費エネルギーや発熱量も
少なくすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないしい第５図を用い
て説明する。本実施例は４方弁の弁部の例を示す。

まず、第１図を用いて本実施例の構造を説明する。

弁体１はケーシング２および３によってスペーサ４とと
もにはさまれるように設けられており、スペーサ４の厚
さは弁体１の軸方向の厚さよりも所定の厚み差だけ厚く
成形されている。また、弁体１の端面からは軸5,6が突
出しており、ケーシング2,3に設けた軸穴7,8との間でラ
ジアル軸受を構成している。従って、弁体１は、ケーシ
ング2,3およびスペーサ４に対して回動中心軸９を中心
として回動可能に設けられている。

さて、弁体１には、回動中心軸９と平行な円筒穴10,11
および貫通部12,13が設けられている。一方、ケーシン
グ２および３には、弁体１の円筒穴10,11の内径と同等
の外形に成径されたスリーブ14,15およびプラグ16,17
と、スリーブ14,15およびプラグ16,17によって互いに分
離されるように構成された流路18,19および20,21がそれ
ぞれ設けられており、ケーシング２において、スリーブ
14,15の内径部には制御ポート22,23が、流路18には供給
ポート24が、また流路19には排出ポート25がそれぞれ接
続されている。また、流路18と20は貫通部12を介して、
流路19と21は貫通部13を介してそれぞれ連通するように
構成されている。

次に、第２図ないし第５図を用いて本実施例のロータリ
バルブの作用を説明する。

第２図および第３図は中立状態、すなわち弁が閉じてお
り流体の流れが停止している状態を示す。この状態で
は、円筒穴10,11の内縁がスリーブ14,15およびプラグ1
6,17の外縁と一致しているため、制御ポート22,23は供
給ポート24、排出ポート25のいずれとも隔てられてお
り、流体の流れは停止している。

いま、弁体１が矢印26の向きに回動したとすれば、第４
図および第５図に示す状態となり、弁体１の両側に、円
筒穴10,11の内縁とスリーブ14,15およびプラグ16,17の
外縁、および流路18,19と20,21の内外縁によって囲まれ
る開口部27,28および29,30が現れ、これらが制御オリフ
ィスとなる。従って、制御ポート22は制御オリフィス2
7,28を介して排出ポート25と、制御ポート23は制御オリ
フィス29,30を介して供給ポート24と接続され、流体は
図中の矢印で示すように供給ポート24から制御ポート23
へ、制御ポート22から排出ポート25へと流れる。また、
弁体１が矢印26と反対の向きに回動したとすれば、制御
ポート22は供給ポート24と、制御ポート23は排出ポート
25と接続され、流体は反対に供給ポート24から制御ポー
ト22へ、制御ポート23から排出ポート25へと流れる。そ
して、制御オリフィスの開口面積は弁体１の角変位量に
比例し、この開口面積に比例して流量が決まるから、正
逆連続可変の４方弁として機能する。

さて、ここで、弁体１の角変位量を大きくしていくにつ
れて、制御オリフィスの開口面積が大きくなり流量が増
していくが、これにともなって流路を流れる流体の流速
が増大し次第に制御オリフィスにおける流速の値に近づ
いていく。このため、流路の部分での圧力損失が増加し
て制御オリフィスの前後の圧力差が減少し、次第に制御
オリフィスによる流量制御効果が充分に得られなくなる
ので弁の流量制御特性が直線的でなくなってしまう。従
って、これを防止するために、流路の流路断面積を制御
オリフィスの開口面積に比して常に充分大きな値にして
おく必要がある。

そこで、この要求を、弁体の大形化とそれに伴う慣性モ
ーメントの増加を招くことなして満たすべく、本実施例
のロータリバルブでは、スリーブとプラグおよび流路を
ケーシング側に設ける構造としており、流路断面積の大
小が弁体の大きさに直接影響しないようにしてある。ま
た、弁体の構造が簡単で応力集中や変形も生じにくいた
め、強度上の理由から弁体の寸法に余裕を持たせる必要
もなくなり、弁体が小形で軽量となる。従って、弁体の
慣性モーメントを小さくすることができるので小さな駆
動力で高い応答性を得ることができる。さらに、供給ポ
ートから制御ポートに至る高圧部が必要最小限に抑えら
れているので弁部全体としても小形で軽量となる。

また、流路をケーシング側に設けていることから、上述
のように弁体の大きさに影響を与えることなく流路の流
路断面積を充分に大きくすることができるので、弁内で
の圧力損失を小さくできるほか、弁体の回動にともなっ
て一緒に動く流体の質量が小さいので、その分さらに駆
動力を低減できるなど、流体力学的な効果も得ることが
できる。

さらに、本実施例によれば、弁部を製作する際に、弁体
１の円筒穴10,11と、ケーシング2,3のスリーブ14,15お
よびプラグ16,17を装着する穴とを同時に加工し、その
後でスリーブおよびプラグを弁体１に装着すればよい。
そして、ラップ量の調整はこの間に円筒穴の内径とスリ
ーブおよびプラグの外径とを所定の寸法差に調整するこ
とによってでき、また、クリアランスの調整は弁体１と
スペーサ４の厚み差を調整することによってできる。従
って、弁部の製作方法が容易であり、製作工数も削減で
きる。しかも、制御上も高い精度を得ることができる。

その上、制御オリフィスのエッヂ、すなわち円筒穴10,1
1の端部内縁とスリーブ14,15およびプラグ16,17の端部
外縁が、長期の使用などで摩耗してしまった場合や、異
物のかみ込み等によって一部損傷してしまった場合など
には、弁体１とケーシング2,3の端面を再び研削するな
どして摩耗や損傷した部分を取り除き、その上で再びス
ペーサ４の厚さを弁体１の軸方向の厚さよりも所定の厚
み差だけ厚くなるように調整し直すことによって弁部は
再び新品と同等の性能を回復するので、弁部の再生利用
が容易にできるようになる。

次に、本発明の他の実施例を第６図ないし第８図を用い
て説明する。本実施例は、第１図ないし第５図に示した
実施例の４方弁に円板状の回転子を有する駆動手段を取
付けた例であり、弁部の構造と作用については前述の実
施例と同じである。

さて、弁体１の軸６には円板状の回転子30が一体的に結
合されており、回転子30は円形状の平面を有する磁石31
およびヨーク32によって所定の間隙を持って回動可能に
狭設され、磁石31およびヨーク32はケーシング３に固定
されている。回転子30上には、角度α毎に円周方向に交
互に巻方向が替わるように構成された複数の巻線33が設
けられており、磁石31の各極の極性も角度α毎に円周方
向に交互に替わるように構成されている。そして、弁部
の中立状態において、巻線33の各極の境目と磁石31の各
極の境目とが互いに角度α/2だけずれるように構成され
ている。

従って、いま、弁部の中立状態において回転子30上の巻
線33に第８図中の矢印の向きに電流を流したとすると、
フレミングの左手の法則によって電磁力が発生するが、
上記の構成としているために、発生するすべての電磁力
は同じ向きのモーメントを生ずるように作用する。従っ
て、回転子30およびこれと一体的に結合された弁体１は
矢印34の向きに回動し、弁部は第４図および第５図に示
した状態となる。また、巻線33に第８図中の矢印と反対
の向きに電流を流せば、矢印34と反対の向きに回動す
る。よって、回転子30上の巻線33に流す電流の向きと大
きさによって弁体の角変位量を調節し、これに比例して
流体の流れの向きと流量を制御することができる。

本実施例によれば、回転子が円板状であるので特に駆動
手段の厚さが薄くでき、また、前述のように弁体の慣性
モーメントが小さいので駆動手段の出力が小さくて済む
ため回転子が小さくできる。従って、弁全体が小形軽量
となる上、小さい駆動力で高い応答性を得ることがで
き、駆動手段での消費エネルギーや発熱量も少なくする
ことができる。

尚、本実施例において、ケーシング３に設けたプラグ1
6,17はスリーブとしても良く、また、磁石31は、各極を
台形状の形状とし全体が多角形状の形状となるようにし
ても、あるいは各極が独立分離した円形や多角形の形状
としても良い。こうすることによってより容易に製作で
きるようになる。

また、第９図に示すように、弁部は、弁体１とケーシン
グ２のみで弁を構成する構造としても良く、この場合、
ケーシング３に設けたプラグ16,17および流路20,21は不
要となる。こうすることによって弁部の製作がより容易
となる。尚、この際、円筒穴10,11は軸方向に貫通した
穴としても良く、こうすれば、さらに製作が容易とな
る。

次に、第10図に、第６図ないし第８図に示した実施例の
変形例を示す。本実施例は、第６図ないし第８図に示し
た実施例におけるプラグ16,17の代わりにスリーブ16a,1
7aを設けており、さらに、弁体１の形状を、排出ポート
25に連通する流路19および21に対向する弁体１の部分を
取り除き、供給ポート24に連通する流路18,20と、制御
ポート22,23に連通するスリーブ14,15およびスリーブ16
a,17aと円筒穴10,11とを覆う形状としている。また、ヨ
ーク32を不要とし、ケーシング３でヨークの機能を兼ね
る構造としている。

本実施例によれば、弁体１がさらに小形軽量となるので
慣性モーメントが一層小さくなること、および、弁体１
とケーシング2,3の間の摺動面の面積が小さくなること
によって、さらに小さい駆動力でより高い応答性を得る
ことができるようになる。また、排出ポート側の貫通部
13が不要となるので、弁体１の製作がより容易となる。
さらに、ヨークも不要としているので、製作面はもとよ
り、組立や保守の面でもより容易となる。

尚、通常、磁気回路のヨークと弁のケーシングとでは、
その使用目的が異なるため、異なる材料を用いるのが一
般的であるが、筆者等は、ケーシングでヨークを兼ねる
構造としても使用上全く問題がないことを実験的に確認
したのでこの構造を採用した。その理由は、ケーシング
は高圧に耐え得るように充分な強度を持たせた設計とな
っているので、磁束が通過するのにも充分な磁路を既に
持っており、しかも、ここで用いる磁界は静止した磁界
だからである。

次に、第11図に本発明の駆動部の他の実施例を示す。

弁体に一体的に結合された回転子35は円錐状の形状であ
り、磁石36およびヨーク37の回転子35側の面も円錐状に
成形されていて、回転子35は磁石36およびヨーク37によ
って所定の間隙を持って回動可能に狭設されている。回
転子35は角度β毎に円周方向に交互に巻方向が替わるよ
うに構成された複数の巻線38を有し、かつ、磁石36も角
度β毎に円周方向に交互に極性が替わるように構成され
ている。そして、弁部の中立状態において、巻線38の各
極の境目と磁石36の各極の境目とが互いに角度β/2だけ
ずれるように構成されている。

従って、本実施例においても、第６図ないし第８図に示
した実施例と同様に、巻線38に流す電流の向きと大きさ
によって弁体の角変位を調節し流体の流量を制御するこ
とができる。

本実施例によれば、例えば回転子35の半径方向の寸法が
同じでも軸方向の長さを増せば駆動力が増すので、半径
方向と軸方向の寸法の組合せを最適にすることによって
駆動力大にして慣性モーメントの小さい回転子を実現す
ることができる。従って、必要な駆動力をより小さくす
ることができ、より少ないエネルギーでより高い応答性
を得ることができる。

また、回転子35が円錐状であるため、機械的強度の点で
も優れており、より大きな駆動力の伝達に耐える上、耐
振性などの点でもより優れた構造となっている。従っ
て、より高い信頼性を得ることができる。

次に、第12図に本発明の駆動部のさらに他の実施例を示
す。

弁体に一体的に結合された回転子39は円筒状の形状であ
り、磁石40およびヨーク41の回転子39側の面も円筒状に
成形されていて、回転子39は磁石40およびヨーク41によ
って所定の間隙を持って回動可能に狭設されている。回
転子39は角度γ毎に円周方向に交互に巻方向が替わるよ
うに構成された複数の巻線42を有し、かつ、磁石40も角
度γ毎に円周方向に交互に極性が替わるように構成され
ている。そして、弁部の中立状態において、巻線42の各
極の境目と磁石40の各極の境目とが互いに角度γ/2だけ
ずれるように構成されている。

従って、本実施例においても、第６図ないし第８図に示
した実施例と同様に、巻線42に流す電流の向きと大きさ
によって弁体の角変位を調整し流体の流量を制御するこ
とができる。

本実施例によれば、例えば回転子39の半径方向の寸法が
同じでも軸方向の長さに比例して駆動力を増すので、半
径方向と軸方向の寸法の組合せを最適にすることによっ
て駆動力大にして慣性モーメントの小さい回転子を実現
することができる。従って、必要な駆動力をさらに小さ
くすることができ、一層少ないエネルギーでさらに高い
応答性を得ることができる。

また、回転子39が円筒状であるため、機械的強度の点で
も優れており、より大きな駆動力の伝達に耐える上、耐
振性などの点でもより優れた構造となっている。従っ
て、より高い信頼性を得ることができる。

次に、本発明の別の実施例を第13図ないし第17図を用い
て説明する。本実施例は、３方弁の弁部の例を示す。

まず、第13図を用いて本実施例の構造を説明する。

弁体43はケーシング44および45によってスペーサ46とと
もにはさまれるように設けられており、スペーサ46の厚
さは弁体43の軸方向の厚さよりも所定の厚み差だけ厚く
成形されている。また、弁体43の端面からは軸47,48が
突出しており、ケーシング44,45に設けた軸穴49,50との
間でラジアル軸受を構成している。従って、弁体43は、
ケーシング44,45およびスペーサ46に対して回動中心軸5
1を中心として回動可能に設けられている。

さて、弁体43には、回動中心軸51と平行な円筒穴52及び
貫通部53,54が設けられている。一方、ケーシング44お
よび45には、弁体43の円筒穴52の内径と同等の外径に成
形されたスリーブ55およびプラグ56と、スリーブ55およ
びプラグ56によって互いに分離されるように構成された
流路57,58および59,60がそれぞれ設けられており、ケー
シング44において、スリーブ55の内径部には制御ポート
61が、流路57には供給ポート62が、また流路58には排出
ポート63がそれぞれ接続されている。また、流路57と59
は貫通部53を介して、流路58と60は貫通部54を介してそ
れぞれ連通するように構成されている。

次に、第14図ないし第17図を用いて本実施例のロータリ
バルブの作用を説明する。

第14図および第15図は中立状態、すなわち弁が閉じてお
り流体の流れが停止している状態を示す。この状態で
は、円筒穴52の内縁がスリーブ55およびプラグ56の外縁
と一致しているため、制御ポート61は供給ポート62、排
出ポート63のいずれとも隔てられており、流体の流れは
停止している。

いま、弁体43が矢印64の向きに回動したとすれば、弁部
は第16図および第17図に示す状態となり、弁体43の両側
に、円筒穴52の内縁とスリーブ55およびプラグ56の外
縁、および流路57と59の内外縁によって囲まれる開口部
65,66が現れ、これらが制御オリフィスとなる。従っ
て、制御ポート61は制御オリフィス65,66を介して供給
ポート62と接続され、流体は図中の矢印で示すように供
給ポート62から制御ポート61へと流れる。また、弁体43
が矢印64と反対の向きに回動したとすれば、制御ポート
61は排出ポート63と接続され、流体は制御ポート61から
排出ポート63へ流れる。そして、制御オリフィスの開口
面積は弁体43の角変位量に比例し、この開口面積に比例
して流量が決まるから、正逆連続可変の３方弁として機
能する。

本実施例においても、前述の４方弁の実施例と同様に、
スリーブとプラグおよび流路をケーシング側に設けてい
るので、流路断面積の大小が弁体の大きさに直接影響し
ない構造となっている。また、弁体の構造が簡単で応力
集中や変形も生じにくいため、強度上の理由から弁体の
寸法に余裕を持たせる必要もなくなり、弁体が小形で軽
量となる。従って、慣性モーメントを小さくすることが
できるので小さな駆動力で高い応答性を得ることができ
る。また、駆動手段での消費エネルギーや発熱量も少な
くすることができる。さらに、供給ポートから制御ポー
トに至る高圧部が必要最小限に抑えられているので弁部
全体も小形で軽量となる。

また、弁部を製作する際には、弁体43の円筒穴52と、ケ
ーシング44,45のスリーブ55およびプラグ56を装着する
穴とを同時に加工し、その後でスリーブおよびプラグを
弁体43に装着すればよい。そして、ラップ量の調整はこ
の間に円筒穴の内径とスリーブおよびプラグの外径とを
所定の寸法差に調整することによってでき、また、クリ
アランスの調整は弁体43とスペーサ46の厚み差を調整す
ることによってできる。従って、弁部の製作方法が容易
であり、製作工数も削減できる。しかも、制御上も高い
精度を得ることができる。

その上、制御オリフィスのエッヂ、すなわち円筒穴52の
端部内縁とスリーブ55およびプラグ56の端部外縁が、長
期の使用などで摩耗してしまった場合や、異物のかみ込
み等によって一部損傷してしまった場合などには、弁体
43とケーシング44,45の端面を再び研削して摩耗や損傷
した部分を取り除き、その上で再びスペーサ46の厚さを
弁体43の軸方向の厚さよりも所定の厚み差だけ厚くなる
ように調整し直すことによって弁部は再び新品と同等の
性能を回復するので、弁部の再生利用が容易にできるよ
うになる。

次に、本発明の他の実施例を第18図および第19図を用い
て説明する。本実施例は、第13図ないし第17図に示した
実施例の３方弁の弁部に円板状の回転子を有する駆動手
段を取付けた例であり、弁部の構造と作用については前
述の実施例と同じである。

さて、弁体43の軸48には円板状の回転子67が一体的に結
合されており、回転子67は円形状の平面を有する磁石68
およびヨーク69によって所定の間隙を持って回動可能に
狭設され、磁石68およびヨーク69はケーシング59に固定
されている。回転子67上には、角度α毎に円周方向に交
互に巻方向が替わるように構成された複数の巻線70が設
けられており、磁石68の各極の極性も角度α毎に円周方
向に交互に替わるように構成されている。そして、回転
子67は、弁部の中立状態において、巻線70の各極の境目
と磁石68の各極の境目とが互いに角度α/2だけずれるよ
うに弁体43と結合されている。

従って、第６図ないし第８図に示した実施例と同様に、
回転子67上の巻線70に流す電流の向きと大きさによって
弁体の角変位量を調整し流体のながれの向きと流量を制
御することができる。

本実施例によれば、回転子が円板状であるので特に駆動
手段の厚さが薄くでき、また、前述のように弁体の慣性
モーメントが小さいので駆動手段の出力が小さくて済む
ため回転子が小さくできる。従って、弁全体が小形軽量
となる上、小さい駆動力で高い応答性を得ることがで
き、駆動手段での消費エネルギーや発熱量も少なくする
ことができる。

尚、本実施例において、ケーシング45に設けたプラグ56
はスリーブとして良く、また、磁石68は、各極を台形状
の形状として全体が多角形状の形状となるようにして
も、あるいは各極が独立分離した円形や多角形の形状と
しても良い。こうすることによってより容易に製作でき
るようになる。

さらに、本実施例のような３方弁の場合でも、第９図に
示した実施例と同様に、弁体43とケーシング44のみで弁
を構成する構造としても良く、こうすることによって、
弁部の製作がより容易となる。

次に、第20図に、第18図および第19図に示した実施例の
変形例を示す。本実施例は、第18図および第19図に示し
た実施例におけるプラグ56の代わりにスリーブ56aを設
けており、さらに、弁体43の形状を、排出ポート63に連
通する流路58および60に対向する弁体43の部分を取り除
き、供給ポート62に連通する流路57,59と、制御ポート6
1に連通するスリーブ55およびスリーブ56aと円筒穴52と
を覆う形状としている。また、ヨーク69を不要とし、ケ
ーシング45でヨークの機能を兼ねる構造としている。

本実施例によれば、弁体43がさらに小形軽量となるので
慣性モーメントが一層小さくなること、および、弁体43
とケーシング44,45の間の摺動面の面積が小さくなるこ
とによって、さらに小さい駆動力でより高い応答性を得
ることができるようになる。また、排出ポート側の貫通
部54が不要となるので、弁体43の製作がより容易とな
る。さらに、ヨークも不要としているので、製作面はも
とより、組立や保守の面でもより容易となる。

次に、第21図に、本発明のロータリバルブを用いた直動
形ロータリ・サーボバルブの一実施例を示す。

本実施例では、弁体43および回転子67の角変位量を検出
する角変位検出器71が設けられており、角変位検出器71
の軸72は、弁体43および回転子67と一体的に結合されて
ともに回動するように構成されている。そして、回転子
67上で発生した電磁力によって弁体43が回動したときに
角変位検出器71が検出した角変位信号73をフィードバッ
クして制御装置74内で目標値75および制御対象76の変位
信号77と比較し、その偏差を増幅して制御指令78として
回転子67上の巻線70に与えるようにして位置サーボ系を
構成している。

本実施例によれば、前記実施例に記した効果が全く同様
に得られる上、特に回動部の慣性モーメントが小さいの
でサーボ弁の固有値を高くすることが容易にでき、しか
も、各ゲインを調節することによって電気的に使用条件
に最も適した特性に調整することが容易にできるので、
より高くかつ安定した周波数特性を得ることができる。
また、消費エネルギーが小さくて済むため、駆動手段か
らの発熱量も少なくなり、さらに、制御装置の動力増幅
能力が小さくて済むため、制御装置も小形とすることが
できる。

また、第22図に、本発明のロータリバルブを用いた直動
形ロータリ・サーボバルブの別の実施例を示す。

本実施例では、弁体43および回転子67の軸上にねじりバ
ネ79が設けられており、ねじりバネ79は、その一端が弁
体43および回転子67に、他端が磁石68にそれぞれ結合さ
れている。

従って、弁体43および回転子67が回動すると、ねじりバ
ネ79にはこれに抵抗するねじりモーメントが発生し、こ
のモーメントと、回転子67上で発生する駆動力のモーメ
ントがつり合う位置で弁体43および回転子67が停止し、
流体の流量が決まる。そして、制御装置74内で目標値75
と制御対象76の変位信号77とを比較し、その偏差を増幅
して回転子67上の巻線70に与えるようにして位置サーボ
系を構成している。

本実施例によっても、前記実施例に記した効果が全く同
様に得られる上、特に回動部の慣性モーメントが小さい
ので弱いバネでもサーボ弁の固有値を高くすることが容
易にできるから、小さい駆動力でより高くかつ安定した
周波数特性を得ることができる。従って、消費エネルギ
ーが小さくて済むため、駆動手段からの発熱量も少なく
なり、さらに、制御装置の動力増幅能力が小さくて済む
ため、制御装置も小形とすることができる。また、ねじ
りバネを用いているため、例えばゴムバネなどを用いた
場合、引張り・圧縮で用いるのとは異なりポアソン比の
影響がないので、ヒステリシスが小さくなり、より高い
制御精度が得られるという効果もある。

さらに、第23図に、本発明によるロータリバルブを用い
た直動形ロータリ・サーボバルブを使用した圧延機の油
圧制御装置の実施例を示す。

圧延機80には圧延材81に圧延荷重を与えるための押圧手
段として圧下ジャッキ82が設けられており、油圧源83か
ら圧下ジャッキ82に高圧油を供給する管路84の途中には
直動形ロータリ・サーボバルブ85が設けられている。ま
た、圧下ジャッキ82には変位検出器86が設けられてお
り、変位検出器86によって検出された変位信号87は制御
装置88にフィードバックされている。そして、制御装置
88は、変位信号87と目標値89とを比較し、その偏差を増
幅して制御指令90を直動形ロータリ・サーボバルブ85の
駆動手段に与えるように構成されている。

従って、本実施例によれば、直動形ロータリ・サーボバ
ルブ85が製作容易にして制御上も高い精度が得られるた
め圧延材81の出側板厚を正確に制御することができ、ま
た、高い精度が得られるため圧延材81の出側板厚を正確
に制御することができ、また、高い応答性が得られるの
で、諸々の変動要因にも屈することなく、常に安定して
良質の圧延製品を得ることができる。また、直動形ロー
タリ・サーボバルブ85が小さい駆動力で高い応答性を得
られるため、制御装置88の動力増幅能力が小さくて済む
から、制御装置88も小形となり、消費エネルギーや発熱
量も低減することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のロータリバルブによれ
ば、まず第一に高圧を受ける部分が必要最小限に抑えら
れている上、特に弁体の構造が簡単で、殊にその厚さを
薄くできるので、弁部が小形軽量となる。しかも、特に
弁部の製作において、同時加工を活用することができ、
ラップ量やクリアランスの調整も容易にできるので、製
作容易にして製作上も制御上も高い精度を得ることがで
きる。従って、製作方法が容易になるとともに製作工数
が低減でき、加えて、製造原価を低減することができ
る。

また、弁体が小形で慣性モーメントが小さいので小さい
駆動力で高い応答性を得ることができるから、駆動手段
も小形のもので済む。従って、駆動手段での消費エネル
ギーや発熱量も少なくすることができる。

その上、長期の使用などによって制御オリフィスのエッ
ヂが摩耗してしまった場合など、弁部を再仕上すること
により再び新品と同様の性能を回復できるので、弁部の
再生利用が可能であり、しかもそれを容易に実現するこ
とができる。

従って、本発明のロータリバルブを用いて直動形ロータ
リ・サーボバルブを構成すれば、小形軽量にして制御精
度が良く、しかも回動部の慣性モーメントが小さいので
サーボ弁の固有値を高くすることが容易にでき、小さい
エネルギーで高い応答性を得ることができるようにな
る。そのため、サーボ弁はもとより、制御装置も小形と
なり、システムの消費エネルギーや発熱量も少なくなる
上、システム全体の価格や稼働コストが低減できるなど
経済上の効果も得ることができる。

よって、本発明のロータリバルブを用いた直動形ロータ
リ・サーボバルブを使用して圧延機の油圧制御装置を構
成すれば、高精度かつ高応答の制御システムを容易に実
現することができ、常に良好な圧延状態を保つことがで
きるので、常に良質かつ安定した圧延製品を得ることが
できる。従って、圧延製品の品質と歩留まりの向上を図
ることができる。

すなわち、本発明によれば、技術上の効果はもとより、
経済上も大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロータリバルブの一実施例を示す４方
弁の斜視図、第２図は第１図の中立状態を示すＡ−Ａ線
矢視図、第３図は第２図のＢ−Ｂ線において展開した断
面展開図、第４図は第１図の開口状態を示すＡ−Ａ線矢
視図、第５図は第４図のＣ−Ｃ線において展開した断面
展開図、第６図は駆動手段を含めた４方弁の一実施例を
示す斜視図、第７図は第６図を組立た状態を示すＤ−Ｄ
線断面図、第８図は第６図の駆動手段の構成を示す平面
図、第９図は弁部の変形例を示す断面展開図、第10図は
第６図に示した実施例の変形例を示す斜視図、第11図は
駆動部の他の実施例を示す斜視図、第12図は駆動部のさ
らに他の実施例を示す斜視図、第13図は本発明の別の実
施例を示す３方弁の斜視図、第14図は第13図の中立状態
を示すＥ−Ｅ線矢視図、第15図は第14図のＦ−Ｆ線にお
いて展開した断面展開図、第16図は第13図の開口状態を
示すＥ−Ｅ線矢視図、第17図は第16図のＧ−Ｇ線におい
て展開した断面展開図、第18図は駆動手段を含めた３方
弁の実施例を示す斜視図、第19図は第18図を組立た状態
を示すＨ−Ｈ線断面図、第20図は第18図に示した実施例
の変形例を示す斜視図、第21図は本発明のロータリバル
ブを用いた直動形ロータリ・サーボバルブの一実施例を
示す断面図、第22図は本発明のロータリバルブを用いた
直動形ロータリ・サーボバルブの別の実施例を示す断面
図、第23図は本発明のロータリバルブを用いた直動形ロ
ータリ・サーボバルブを使用した圧延機の油圧制御装置
の一実施例を示す図である。 〔符号の説明〕 1,43……弁体 2,3,44,45……ケーシング 4,46……スペーサ 10,11,52……円筒穴 12,13,53,54……貫通部 14,15,16a,17a,55,56a……スリーブ 16,17,56……プラグ 18,19,20,21,57,58,59,60……流路 30,35,39,67……回転子 31,36,40,68……磁石 32,37,41,69……ヨーク 33,38,42,70……巻線

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングと、該ケーシング内に回動可能
   に設けた弁体とを備え、前記弁体とケーシングの相対運
   動によって流体の流れを制御するロータリバルブにおい
   て、前記弁体は円筒穴を有し、前記ケーシングは前記弁
   体の円筒穴の内径と同等の外径に成形されたスリーブま
   たはプラグを前記円筒穴と同心に設けられていることを
   特徴とするロータリバルブ。
2. 【請求項２】請求項１記載のロータリバルブにおいて、
   前記弁体は、２つのケーシングによって、前記弁体の軸
   方向の厚さよりも厚く成形されたスペーサとともに狭設
   されていることを特徴とするロータリバルブ。
3. 【請求項３】請求項１記載のロータリバルブにおいて、
   前記ケーシングは前記スリーブまたは前記プラグによっ
   て互いに分離された、供給ポートが接続されている流路
   及び排出ポートが接続されている流路を有することを特
   徴とするロータリバルブ。
4. 【請求項４】請求項３記載のロータリバルブにおいて、
   前記弁体は制御ポートに連通する前記スリーブまたは前
   記プラグと、前記弁体の円筒穴と、前記ケーシングに設
   けた供給ポートとを接続する流路とを覆う形状であるこ
   とを特徴とするロータリバルブ。
5. 【請求項５】請求項２記載のロータリバルブにおいて、
   前記弁体は軸方向に貫通した円筒穴のほかに軸方向に貫
   通した貫通孔を有するとともに、一方のケーシングは前
   記弁体の円筒穴の内径と同等の外径に成形されたスリー
   ブを、他方のケーシングは前記弁体の円筒穴の内径と同
   等の外径に成形されたスリーブまたはプラグを、それぞ
   れ前記弁体の円筒穴と同心に有し、両ケーシングは、前
   記スリーブまたはプラグによって互いに分離されるよう
   に構成された流路を前記スリーブまたはプラグの両側に
   それぞれ有し、これらの流路は前記弁体の貫通孔を介し
   て前記弁体の両側の相対向する部分が互いに連通するこ
   とを特徴とするロータリバルブ。
6. 【請求項６】請求項５記載のロータリバルブにおいて、
   前記弁体は、制御ポートに連通する前記ケーシングのス
   リーブまたはプラグ及び該弁体の円筒穴と、前記ケーシ
   ングに設けた供給ポートに接続する流路とを覆う形状と
   したことを特徴とするロータリバルブ。
7. 【請求項７】請求項１記載のロータリバルブにおいて、
   前記弁体の一部にこれと一体的に結合された回転子を有
   する駆動手段を備えたことを特徴とするロータリバル
   ブ。
8. 【請求項８】請求項７記載のロータリバルブにおいて、
   前記駆動手段は、円周方向に交互に巻方向が替わるよう
   に構成された複数の巻線と、前記弁体の一部に一体的に
   結合された円板状の回転子と、円周方向に交互に極性が
   替わるように構成された円形または多角形状の平面を有
   する磁石と、円形または多角形状の平面を有するヨーク
   とを備えたことを特徴とするロータリバルブ。
9. 【請求項９】請求項７記載のロータリバルブにおいて、
   前記駆動手段は、円周方向に交互に巻方向が替わるよう
   に構成された複数の巻線と、前記弁体の一部に一体的に
   結合された円錐状の回転子と、円周方向に交互に極性が
   替わるように構成された円錐状または多角錐状の面を有
   する磁石と、円錐状または多角錐状の面を有するヨーク
   とを備えたことを特徴とするロータリバルブ。
10. 【請求項１０】請求項７記載のロータリバルブにおい
    て、前記駆動手段は、円周方向に交互に巻方向が替わる
    ように構成された複数の巻線と、かつ前記弁体の一部に
    一体的に結合された円筒状の回転子と、円周方向に交互
    に極性が替わるように構成された円柱状または多角柱状
    の面を有する磁石と、円柱状または多角柱状の面を有す
    るヨークとを備えたことを特徴とするロータリバルブ。
11. 【請求項１１】弁体と、該弁体の一部に一体的に結合さ
    れた回転子を有する駆動手段とを備え、前記弁体を該駆
    動手段によって直接駆動して流体の流れを制御する直動
    形ロータリサーボバルブにおいて、前記弁体は円筒穴を
    有するとともにケーシング内に回動可能に設けられてお
    り、該ケーシングは前記弁体の円筒穴の内径と同等の外
    径に成形されたスリーブまたはプラグを前記弁体の円筒
    穴と同心に有し、前記弁体の円筒穴と前記ケーシングの
    スリーブまたはプラグの相対運動によって制御オリフィ
    スの開口面積を変化させることを特徴とする直動形ロー
    タリサーボバルブ。
12. 【請求項１２】請求項11記載の直動形ロータリ・サーボ
    バルブにおいて、前記弁体およびこれと一体的に結合さ
    れた回転子の角変位を検出する角変位検出器を設け、該
    角変位検出器からの角変位信号を帰還して前記弁体およ
    びこれと一体的に結合された回転子の位置決めを行うこ
    とを特徴とする直動形ロータリ・サーボバルブ。
13. 【請求項１３】請求項11記載の直動形ロータリ・サーボ
    バルブにおいて、前記弁体およびこれと一体的に結合さ
    れた回転子の軸上にねじりバネを設け、前記弁体および
    これと一体的に結合された回転子の位置決めを行うこと
    を特徴とする直動形ロータリ・サーボバルブ。
14. 【請求項１４】請求項１ないし請求項13記載のロータリ
    バルブにおいて、前記弁体に設ける円筒穴と、前記ケー
    シングのスリーブまたはプラグを装着する穴とは、該弁
    体と該ケーシングとを組合せて同時に欠こうし、その後
    該スリーブまたはプラグを該ケーシングに装着すること
    を特徴とするロータリバルブの製作方法。
15. 【請求項１５】圧縮機の圧下ジャッキと、前記圧下ジャ
    ッキの位置制御をするサーボバルブと、前記サーボバル
    ブに高圧油を供給する油圧源と、前記サーボバルブに制
    御指令を与える制御装置とを備えた圧延機の油圧制御装
    置において、前記サーボバルブは円筒穴を有する弁体
    と、前記弁体の一部に一体的に結合された回転子を有す
    る駆動手段と、前記弁体の円筒穴の内径と同等の外形成
    形されたスリーブまたはプラグを前記弁体の円筒穴と同
    心に有し、前記弁体を回動可能に支持するケーシングと
    を備えたことを特徴とする圧延機の油圧制御装置。