JPS603424Y2 - servo valve - Google Patents

servo valve

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JPS603424Y2
JPS603424Y2 JP15380678U JP15380678U JPS603424Y2 JP S603424 Y2 JPS603424 Y2 JP S603424Y2 JP 15380678 U JP15380678 U JP 15380678U JP 15380678 U JP15380678 U JP 15380678U JP S603424 Y2 JPS603424 Y2 JP S603424Y2
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JP
Japan
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valve seat
valve
valve body
output
groove
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JP15380678U
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JPS5570602U (en
Inventor
仁 猪又
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株式会社横河電機製作所
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案はサーボ弁に関するものである。[Detailed explanation of the idea] The present invention relates to a servo valve.

更に詳述すれば、電気信号を流体圧に変換するサーボ弁
であって、サーボモータによる回転入力を弁体の直線変
位に変換し、弁座との開口面積を変化させて、入力に対
応する流体圧出力を得るようにしたサーボ弁に関するも
のである。
More specifically, it is a servo valve that converts electrical signals into fluid pressure, converts rotational input from a servo motor into linear displacement of the valve body, and changes the opening area with the valve seat to respond to the input. This invention relates to a servo valve that obtains a fluid pressure output.

変位を流体圧に変換する弁として、ノズル−フラッパー
機構を用いたものが知られている。
A valve that uses a nozzle-flapper mechanism is known as a valve that converts displacement into fluid pressure.

これは、ノズルとフラッパーとを対向配置して、フラッ
パの微小変位を入力として、ノズルの背圧変化を出力と
して取り出すものであって、空気式計器等に広く使用さ
れている。
This is a device in which a nozzle and a flapper are disposed facing each other, a minute displacement of the flapper is used as an input, and a change in back pressure of the nozzle is outputted, and is widely used in pneumatic instruments and the like.

しかし、一般に、この種のノズル・フラッパー機構を用
いたものでは、第1図に点線Aで示す如く、出力は圧力
O以下にはなり得す、圧力0附近では非直線誤差が大き
い。
However, in general, in a device using this type of nozzle flapper mechanism, the output can be less than the pressure O, as shown by the dotted line A in FIG. 1, and the non-linear error is large near the pressure 0.

また、ノズルとフラッパーとの間隙の変化に対する出力
圧の変化率即ちゲインは一般に大きく、たとえば、間隙
の変化が0.02m+y+に対して出力空気圧は0.2
kg/CFI!から1.Oko/−まで変化する。
Additionally, the rate of change in output pressure, that is, the gain, with respect to a change in the gap between the nozzle and the flapper is generally large; for example, when the change in gap is 0.02m+y+, the output air pressure is 0.2m+y+.
kg/CFI! From 1. It changes to Oko/-.

ゲインの小さいものを作ると第1図B、Cに示す如く出
力空気圧がOにならず飽和する。
If one with a small gain is made, the output air pressure will not reach O and will be saturated, as shown in Fig. 1B and C.

したがって、出力空気圧が0から、たとえば1.Oko
/Clftの変化に対して、変位量が大きく取れ、而も
、圧力0附近での非直線誤差が小さく、出力圧Oが集現
できるものは得られない。
Therefore, the output air pressure ranges from 0 to, for example, 1. Oko
It is not possible to obtain a system in which a large amount of displacement can be obtained with respect to a change in /Clft, a non-linear error is small near the pressure 0, and the output pressure O can be concentrated.

また、弁座に対する弁体の変位変化(この場合は、ノズ
ルに対するフラッパの変位変化)の直線性誤差は小さい
ことが望ましい。
Further, it is desirable that the linearity error in the displacement change of the valve body with respect to the valve seat (in this case, the displacement change of the flapper with respect to the nozzle) is small.

本考案の目的は、入力電気信号に対する出力流体圧の非
直線性誤差の小さく、ゲインを容易に変えることができ
、安定性があり、かつ、簡単な構成により、弁体が弁座
の軸方向に確実に直線変位をなし得るサーボ弁を提供す
るにある。
The purpose of this invention is to reduce the non-linearity error of the output fluid pressure with respect to the input electric signal, to be able to easily change the gain, to be stable, and to have a simple structure, so that the valve body can be moved in the axial direction of the valve seat. The purpose of the present invention is to provide a servo valve that can reliably achieve linear displacement.

この目的を遠戚するために、本願は、その内径面に軸方
向に溝の設けられたガイド部分と先細部分と直管部分と
拡大端側か閉じられた末広部分よりなる弁座と、前記末
広部分の拡大端側の弁座に設けられ供給流体圧が入力さ
れる入力管と、前記直管部分あるいは末広部分の弁座の
軸線にほぼ直交方向に設けられ流体圧出力が取り出され
る出力管と、前記先細部分側より弁座に接離自由に挿入
されその周面に軸と直角方向に穴が設けられたほぼ錐状
の弁体と、前記弁座の溝と弁体の穴に係止されるボール
と該ボールを前記溝に押圧するスプリングとよりなる係
止機構と、その出力軸が前記弁体に回転自由に螺合され
たサーボモータ部とを具備してなるサーボ弁を構成し、
入力管よる供給流体圧を供給し、サーボ信号によりサー
ボモータ部を駆動し、係止機構に基づいて弁体を弁座に
接離自由に挿入し、出力管よりサーボ信号に対応した流
体圧出力を取り出すようにしたものである。
In order to distantly relate to this object, the present application provides a valve seat comprising a guide portion having an axial groove on its inner diameter surface, a tapered portion, a straight pipe portion, and a diverging portion whose enlarged end side is closed; An input pipe provided on the valve seat on the enlarged end side of the diverging portion and into which supply fluid pressure is input; and an output pipe provided in a direction substantially perpendicular to the axis of the valve seat of the straight pipe portion or the diverging portion from which fluid pressure output is taken out. and a substantially conical valve body which is inserted into the valve seat from the tapered portion side and has a hole in a direction perpendicular to the axis on its circumferential surface, and a groove in the valve seat and a hole in the valve body are connected to each other. A servo valve comprising a locking mechanism consisting of a ball to be stopped and a spring that presses the ball into the groove, and a servo motor part whose output shaft is rotatably screwed into the valve body. death,
Supply fluid pressure from the input pipe, drive the servo motor part using the servo signal, insert the valve body freely toward and away from the valve seat based on the locking mechanism, and output fluid pressure from the output pipe in accordance with the servo signal. It is designed to take out the .

第2図は本考案の一実施例の構成説明図で、Aは縦断面
図、BはAのA−A’断面図である。
FIG. 2 is an explanatory view of the configuration of an embodiment of the present invention, in which A is a longitudinal cross-sectional view and B is a cross-sectional view taken along line A-A' of A.

図において、1は円筒状の弁座。In the figure, 1 is a cylindrical valve seat.

10はガイド部分で、B図に示すごとく軸方向に断面三
角形状の溝101が設けられている。
Reference numeral 10 denotes a guide portion, in which a groove 101 having a triangular cross section is provided in the axial direction, as shown in Figure B.

11は図の左方向に先細りとなる円錐状の先細部分、1
2は直管部分、13は図の左方向に進むに従って円錐状
に拡大した形をした末広部分である。
11 is a conical tapered portion that tapers toward the left in the figure;
2 is a straight pipe portion, and 13 is a diverging portion that expands into a conical shape as it progresses toward the left in the figure.

2は末広部分の開放端側に設けられた蓋、3は蓋2に設
けられ、弁座1の軸上に配置された入力管である。
Reference numeral 2 designates a lid provided on the open end side of the diverging portion, and 3 designates an input pipe provided on the lid 2 and arranged on the axis of the valve seat 1.

4は同じく蓋2に設けられ、弁座1の軸に直角に配置さ
れた出力管である。
Reference numeral 4 designates an output pipe which is also provided on the lid 2 and arranged perpendicular to the axis of the valve seat 1.

5は弁座1に、先細部分11側より挿入された弁体で、
円錐状をなし、先端部分はこの場合、流体の流れを乱さ
ないように6〜10°の角度に作られている。
5 is a valve body inserted into the valve seat 1 from the tapered portion 11 side;
It has a conical shape, and the tip part is made at an angle of 6 to 10 degrees in this case so as not to disturb the fluid flow.

51は弁体5の周囲に半径方向に設けられた穴である。51 is a hole provided around the valve body 5 in the radial direction.

6はボール61とスプリング62よりなる係止機構であ
る。
6 is a locking mechanism consisting of a ball 61 and a spring 62.

ボール61は溝101と穴51とを互に係止するように
配置され、スプリング62により溝101に押圧されて
いる。
The ball 61 is arranged so as to lock the groove 101 and the hole 51 together, and is pressed against the groove 101 by a spring 62.

7はガイド部10側に取付けられたギヤ機構で、その出
力軸71は弁体5に回転自由に螺合され、弁体5は矢印
X方向に移動できるように構成されている。
Reference numeral 7 denotes a gear mechanism attached to the guide portion 10 side, and its output shaft 71 is rotatably screwed into the valve body 5, and the valve body 5 is configured to be movable in the direction of arrow X.

8はギヤ機構7に連結されたサーボモータ部である。8 is a servo motor section connected to the gear mechanism 7.

以上の構成において、入力管3より導入された供給空気
圧Psは出力管4より出力空気圧Poとして取り出され
る。
In the above configuration, the supply air pressure Ps introduced from the input pipe 3 is taken out from the output pipe 4 as an output air pressure Po.

出力空気圧Poは第1図に示すように弁5を弁座1との
密着状態から、図の右方向に移動して、弁座1との開口
面積を増すに従って、供給空気圧Psより徐々に下り、
遂には大気圧以下まで下り、大気圧下でしだいにその勾
配がゆるやかになる。
As shown in Fig. 1, the output air pressure Po gradually decreases from the supply air pressure Ps as the valve 5 is moved from the close contact state with the valve seat 1 to the right in the figure and the opening area with the valve seat 1 is increased. ,
Eventually, the pressure drops to below atmospheric pressure, and the slope gradually becomes gentler under atmospheric pressure.

したがって、第1図に点線で示す、従来一般に使用され
ているノズルフラッパー機構の特性曲線に比して、出力
圧力Poの圧力Psから圧力0間の直線変化部分の幅が
広くなり、非直線誤差が少くなる。
Therefore, compared to the characteristic curve of the nozzle flapper mechanism commonly used in the past, which is shown by the dotted line in FIG. becomes less.

次に、今、1:本考案の弁の有効長さ、 X:ストローク α:弁5の頂角の172 d:弁座1の内径 とすると、本装置は原理的に第3図の如く表わせる。Next, now, 1: Effective length of the valve of the present invention, X: Stroke α: 172 of the apex angle of valve 5 d: Inner diameter of valve seat 1 Then, in principle, this device can be expressed as shown in FIG.

而して、1−4@sinα 平均周長さCavは =w (d−xsinα*cosα) 流量面積Aは A= l @Cav=?rxsinα(d−xsina
α) ストロークXに対する面積の変化率 ・C03 Xが小さいとすれば A= (ydsina) x 即ち、弁5の頂角2αを変えることにより、弁5の変位
に対する出力圧の変化率を任意に変えることができる。
Therefore, 1-4@sinα The average circumference Cav is = w (d-x sin α * cos α) The flow area A is A = l @Cav =? rxsinα (d-xsina
α) Rate of change in area with respect to stroke X・C03 If X is small, A = (ydsina) be able to.

また、弁5と先細部分11は互になめらかなテーパーを
なしているので、空気の流れを乱すことがなく、したが
って、出力圧Poに空気の乱れに起因するノイズが加わ
らず安定な出力圧Poが得られる。
In addition, since the valve 5 and the tapered portion 11 are mutually smoothly tapered, the air flow is not disturbed. Therefore, the output pressure Po is stable without noise caused by air turbulence being added to the output pressure Po. is obtained.

この場合、弁体5は出力軸71よりの回転入力をを受け
るが、弁体5の穴51に係止されているボール61は同
時に溝101に係止されるように、スプリング62によ
り押圧されているので、この押圧力に抗してボール61
を溝101の係止からはずすような大きな回転力が加わ
らないかぎり、弁体5は、回転することなく弁座の軸方
向に確実に直線運動をなす。
In this case, the valve body 5 receives rotational input from the output shaft 71, but the ball 61, which is engaged in the hole 51 of the valve body 5, is simultaneously pressed by the spring 62 so that it is engaged in the groove 101. Therefore, the ball 61 resists this pressing force.
The valve body 5 reliably moves linearly in the axial direction of the valve seat without rotating unless a large rotational force is applied to disengage it from the groove 101.

即ち、出力軸71の回転によって弁体5は矢印X方向に
移動することになる。
That is, the rotation of the output shaft 71 causes the valve body 5 to move in the direction of the arrow X.

この場合、溝101とボール61は点接触であるので摩
擦が少い。
In this case, since the groove 101 and the ball 61 are in point contact, there is little friction.

ボール61はスプリング62により溝101に押圧され
るようにしたので、たとえば、キー溝の場合の如く溝の
寸法精度を高くする必要はなく、製作が容易で安価にで
きる。
Since the ball 61 is pressed against the groove 101 by the spring 62, there is no need to increase the dimensional accuracy of the groove as in the case of a key groove, and manufacturing is easy and inexpensive.

なお、溝101は断面三角形状でなく、第4図A、 B
に示す如く、断面U状、あるいは、断面四角形状でもよ
く、要するに、ボール61をガイドできるような溝であ
ればよい。
Note that the groove 101 does not have a triangular cross section, but as shown in FIGS. 4A and 4B.
As shown in FIG. 2, the groove may have a U-shaped cross section or a rectangular cross-sectional shape, and in short, any groove that can guide the ball 61 may be used.

第5図は本考案の他の実施例の構成説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the configuration of another embodiment of the present invention.

本実施例においては、先細部分11と弁体5との間にス
プリング9を設けたもので、弁体5を出力軸71に押圧
して、回転方向の摩擦を増し、回転防止効果をあげると
共に、出力軸71と弁体5とのバックラッシュを除くよ
うにしたものである。
In this embodiment, a spring 9 is provided between the tapered portion 11 and the valve body 5, which presses the valve body 5 against the output shaft 71 to increase friction in the rotational direction and improve the rotation prevention effect. , the backlash between the output shaft 71 and the valve body 5 is eliminated.

なお、前述の実施例においては、出力管4は蓋2に設け
られていると説明したが、直管部分12あるいは末広部
分13に設けられてもよいことは勿論である。
In the above-mentioned embodiment, the output pipe 4 was described as being provided in the lid 2, but it goes without saying that it may be provided in the straight pipe portion 12 or the widening portion 13.

以上説明したように、本考案によれば供給流体圧から負
圧まで得られ、入力変位に対する出力流体圧の非直線性
誤差の小さく、ゲインを容易に変えることができ、安定
性があり、かつ、簡単な構成により、弁体が弁座の軸方
向に確実に直線変位をなし得るサーボ弁を実現すること
ができる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to obtain from supply fluid pressure to negative pressure, the nonlinear error of output fluid pressure with respect to input displacement is small, the gain can be easily changed, and it is stable. With a simple configuration, it is possible to realize a servo valve in which the valve body can reliably perform linear displacement in the axial direction of the valve seat.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案装置及びノズルフラッパ機構が用いられ
たものの特性説明図、第2図は本考案の一実施例の構成
説明図で、Aは縦断面図、BはAのA−A’断面図、第
3図は第2図の原理説明図、第4図A、 Bは本考案の
他の実施例の要部構成説明図、第5図は本考案の別の実
施例の構成説明図である。 1・・・・・・弁座、10・・・・・・ガイド部分、1
01・・・・・・溝、11・・・・・・先細部分、12
・・・・・・直管部分、13・・・・・・末広部分、2
・・・・・・蓋、3・・・・・・入力管、4・・・・・
・出力管、5・・・・・・弁体、51・・・・・・穴、
6・・・・・・係止機構、61・・・・・・ボール、6
2.9・・・・・・スプリング、7・・・・・・ギヤ機
構、71・・・・・・出力軸、8・・・・・・サーボモ
ータ部。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the characteristics of a device using the device of the present invention and a nozzle flapper mechanism, and Fig. 2 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention, where A is a longitudinal cross-sectional view and B is a cross-section taken along line A-A' of A. Figures 3 and 3 are diagrams explaining the principle of Figure 2, Figures 4A and B are diagrams illustrating the configuration of main parts of another embodiment of the present invention, and Figure 5 is a diagram illustrating the configuration of another embodiment of the present invention. It is. 1... Valve seat, 10... Guide part, 1
01...Groove, 11...Tapered portion, 12
・・・・・・Straight pipe part, 13 ・・・ Wide end part, 2
...Lid, 3...Input tube, 4...
・Output pipe, 5... Valve body, 51... Hole,
6...Locking mechanism, 61...Ball, 6
2.9... Spring, 7... Gear mechanism, 71... Output shaft, 8... Servo motor section.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] その内径面に軸方向に溝の設けられたガイド部分と先細
部分と直管部分を拡大端側か閉じられた末広部分よりな
る弁座と、前記末広部分の拡大端側の弁座に設けられ供
給流体圧が入力される入力管と、前記直管部分あるいは
末広部分の弁座の軸線にほぼ直交方向に設けられ流体圧
出力が取り出される出力管と、前記先細部分側より弁座
に接離自由に挿入されその局面に軸と直角方向に穴が設
けられたほぼ錐状の弁体と、前記弁座の溝と弁体の穴に
係止されるボールと該ボールを前記溝に押圧するスプリ
ングとよりなる係止機構と、その出力軸が前記弁体に回
転自由に螺合されたサーボモータ部とを具備してなるサ
ーボ弁。
A guide portion having an axial groove on its inner diameter surface, a valve seat consisting of a widened portion with a tapered portion and a straight tube portion closed on the enlarged end side, and a valve seat on the enlarged end side of the widened portion. an input pipe into which supply fluid pressure is input; an output pipe which is provided in a direction substantially perpendicular to the axis of the valve seat of the straight pipe portion or the diverging portion and from which fluid pressure output is taken out; and an output pipe that approaches and separates from the valve seat from the tapered portion side. A substantially conical valve body that is freely inserted and has a hole perpendicular to the axis on its face, a ball that is engaged with the groove of the valve seat and the hole of the valve body, and the ball is pressed into the groove. A servo valve comprising a locking mechanism including a spring, and a servo motor portion whose output shaft is rotatably screwed into the valve body.
JP15380678U 1978-11-08 1978-11-08 servo valve Expired JPS603424Y2 (en)

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JPS5570602U JPS5570602U (en) 1980-05-15
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6628968B2 (en) 2015-02-10 2020-01-15 特許機器株式会社 Fluid servo valve and fluid servo device

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