JPS6127605B2 - - Google Patents

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JPS6127605B2
JPS6127605B2 JP5539476A JP5539476A JPS6127605B2 JP S6127605 B2 JPS6127605 B2 JP S6127605B2 JP 5539476 A JP5539476 A JP 5539476A JP 5539476 A JP5539476 A JP 5539476A JP S6127605 B2 JPS6127605 B2 JP S6127605B2
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JP
Japan
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spool
sleeve
servo valve
oil
ceramic
Prior art date
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Expired
Application number
JP5539476A
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Japanese (ja)
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JPS52139878A (en
Inventor
Takeshi Ichanagi
Yoji Inada
Haruo Watanabe
Tomoaki Kimura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧サーボ弁に係り、とくに水を主体
としてこれに油をまぜた水中油型作動油を使用す
るサーボ弁に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a hydraulic servo valve, and more particularly to a servo valve that uses an oil-in-water type hydraulic fluid consisting mainly of water and mixed with oil.

油圧サーボ弁はきわめて高精度の加工が要求さ
れ、それ自体ミクロン・オーダの精度を保持しな
くてはその機能を十分に発揮できない。そのため
従来、作動油としては潤滑性が良く減磨性の少な
い通常鉱油が使用されてきた。しかし一方火災の
危険性のある環境下においても油圧サーボ弁の使
用が必要となる場合が増加し、この様な場合に
は、従来はきわめて高価な合成作動油を使用して
きた。この種の耐火性のある合成作動油は、潤滑
性、耐減磨性は良好ではあるが、きわめて高価で
あることと同時に、人体に対して生理的な悪作用
があり、保守管理がきわめて面倒であるという大
きな欠点を有していた。
Hydraulic servo valves require extremely high precision machining, and cannot fully demonstrate their functions unless they maintain precision on the micron order. Therefore, conventionally, mineral oil, which has good lubricity and low anti-wear properties, has been used as the hydraulic oil. However, the use of hydraulic servo valves is increasingly becoming necessary in environments where there is a risk of fire, and in such cases conventionally very expensive synthetic hydraulic fluids have been used. Although this type of fire-resistant synthetic hydraulic oil has good lubricity and wear resistance, it is extremely expensive, has an adverse physiological effect on the human body, and is extremely troublesome to maintain. It had a major drawback.

このため同じく耐火性のある水中油(ソルブル
油、水に5〜10%の油を入れたもの)の使用が検
討されたが、主体が水であるため潤滑不良である
とともに、激しいキヤビテーシヨン、および水滴
のためのエロージヨンのために、サーボ弁の生命
である直角ランドの部分が丸くなつてしまい、圧
力ゲインが低下して、ごく短時間に使用できなく
なるという問題が生じていた。
For this reason, the use of oil-in-water (soluble oil, 5-10% oil in water), which is also fire-resistant, was considered, but since it is mainly water, it suffers from poor lubrication, severe cavitation, and Due to erosion caused by water droplets, the right angle land, which is the lifeblood of the servo valve, becomes rounded, resulting in a problem in which the pressure gain decreases and the valve becomes unusable in a very short period of time.

本発明の目的は、作動油として安価な水中油を
使用する場合にも、長時間安定して、サーボ弁と
しての機能を十分に発揮できる油圧サーボ弁を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a hydraulic servo valve that can stably perform its function as a servo valve for a long period of time even when inexpensive submerged oil is used as the hydraulic oil.

本発明者らは、従来のサーボ弁が水中油の使用
に耐えなかつた原因を究明をすべく種々実験を行
つた。その結果、スプール、スリーブに使用され
る材料の材質に問題があることが判明した。すな
わち、従来のスプール、スリーブの材質としては
高硬度の金属、例えばゲージ鋼や軸受鋼が使用さ
れていたが、これらでは、エロージヨンによつて
スプール、スリーブの直角ランド部分のメータリ
ングエツヂ(流体の流れを制御する部分)が丸く
なり、急速に使用に耐えられなくなるということ
が判明した。特にこれは、スプールのように容易
に外周研磨で成形することや、容易に交換するこ
と等が、できないスリーブにおいて重要なことで
ある。
The present inventors conducted various experiments in order to investigate the reason why conventional servo valves could not withstand use in oil-in-water. As a result, it was discovered that there was a problem with the materials used for the spool and sleeve. In other words, conventional spools and sleeves have been made of high-hardness metals, such as gauge steel and bearing steel. It was discovered that the part that controls the flow of water (the part that controls the flow of water) becomes rounded and quickly becomes unusable. This is particularly important for sleeves that cannot be easily shaped by polishing the outer periphery or easily replaced like spools.

また、実験等により、TiCまたはWC等のセラ
ミツクがエロージヨンに対して強いということが
判明した。
Additionally, experiments have revealed that ceramics such as TiC or WC are resistant to erosion.

本発明は上記のような検討に基づいてなされた
ものであり、スリーブをスプールのの軸線と直交
する方向に複数個に分割し、メータリングエツジ
をその端部に有する分割部分は、カーバイドを含
むセラミツクにより形成し、該メータリングエツ
ジを有する前記分割部分に隣接した隣接分割部分
は、該セラミツク以外の高硬度材により形成する
とともに、前記スプールをカーバイドを含むセラ
ミツクにより形成して前記目的を達成するもので
ある。
The present invention was made based on the above considerations, and the sleeve is divided into a plurality of parts in a direction perpendicular to the axis of the spool, and the divided part having a metering edge at the end contains carbide. The adjoining divided portion adjacent to the divided portion formed of ceramic and having the metering edge is formed of a high hardness material other than the ceramic, and the spool is formed of ceramic containing carbide to achieve the above object. It is something.

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。
Hereinafter, the present invention will be explained based on embodiments shown in the drawings.

第1図は3方向サーボ弁の例を示し、特にフオ
ースモータで直接スプールを駆動する形成を示し
たが、本発明は必ずしもこれに限定されるもので
なく、いかなる駆動方法を用いたサーボ弁でも良
い。
Although FIG. 1 shows an example of a three-way servo valve, in particular a configuration in which the spool is directly driven by a force motor, the present invention is not necessarily limited to this, and a servo valve using any driving method may be used. .

第1図において、スプール1はその外周におい
てスリーブ2により軸線方向に摺動自在に保持さ
れ、スリーブ2はその外周をボデイ3によつて包
囲されている。スプール1の一端にはフオースモ
ータ4が連結され、このフオースモータ4により
スプール1は直接駆動されるようにされている。
符号5は、フオースモータ4のコイルである。フ
オースモータ4の軸は延在され、その端部には該
スプール1にダンピングを与えるための速度計6
が設けられている。また、符号7はマグネツトを
示し、このマグネツト7は磁路を形成するための
ヨーク8によつて駆動部のフランジ9との間に挾
持されている。ヨーク8の中心位置にはスプール
1の中立点を調節するためのアジヤスタ10が設
けられ、このアジヤスタ10の端部は弾性体11
を介して前記フオースモータ4に押し付けられて
いる。
In FIG. 1, a spool 1 is held at its outer periphery by a sleeve 2 so as to be slidable in the axial direction, and the sleeve 2 is surrounded by a body 3 at its outer periphery. A force motor 4 is connected to one end of the spool 1, and the spool 1 is directly driven by the force motor 4.
Reference numeral 5 indicates a coil of the force motor 4. The axis of the force motor 4 is extended, and a speedometer 6 is provided at the end thereof for damping the spool 1.
is provided. Further, reference numeral 7 indicates a magnet, and this magnet 7 is held between a flange 9 of the drive section and a yoke 8 for forming a magnetic path. An adjuster 10 for adjusting the neutral point of the spool 1 is provided at the center of the yoke 8, and an end of the adjuster 10 is connected to an elastic body 11.
is pressed against the force motor 4 via.

前記スプール1の他端には該スプール1の動き
をモニタリング等するための変位計コア12が設
けられ、このコア12の外周にはその検出巻線1
3が配設されている。
A displacement meter core 12 for monitoring the movement of the spool 1 is provided at the other end of the spool 1, and a detection winding 1 is provided on the outer periphery of the core 12.
3 are arranged.

なお、図中の符号14はポンプポート、15は
負荷ポート、16はタンクポートをそれぞれ示
す。
In addition, the code|symbol 14 in a figure shows a pump port, 15 is a load port, and 16 is a tank port, respectively.

第2図は上記実施例に関するスプール1、スリ
ーブ2のランドを説明するものである。
FIG. 2 illustrates the lands of the spool 1 and sleeve 2 in the above embodiment.

第2図にてlが2つのメータリングエツヂ1
A,1B間のスプール1のランド長であり、Lが
2つのメータリングエツヂ2A,2B間のスリー
ブ2のランド長である。lとLの距離は各々きわ
めて高精度に保持することが要求されるととも
に、そのメータリングエツヂ1A,1B,2A,
2Bは常に丸くなることなく、直角を保つことが
要求される。
Metering edge 1 with two l in Figure 2
It is the land length of the spool 1 between A and 1B, and L is the land length of the sleeve 2 between the two metering edges 2A and 2B. The distances between l and L are required to be maintained with extremely high accuracy, and the metering edges 1A, 1B, 2A,
2B is required to always maintain a right angle without being rounded.

従つて、第3図に示すように、スリーブ2は、
前記メータリングエツヂ2A,2Bを両端とする
スリーブ中央部20と、その外側でポート21,
22を有するスリーブ中間部23,23と、スリ
ーブ2の両外端を形成するスリーブ外端部24,
24とに分割されるとともに、前記スリーブ中央
部20はTiC又はWC等のセラミツクで構成され
ている。ここで、スリーブ中央部20は円筒状で
あり、油孔25が穿設されるのみであるため形状
が簡単であり、その成形も容易である。
Therefore, as shown in FIG.
A sleeve central portion 20 having both ends of the metering edges 2A and 2B, and a port 21 on the outside thereof.
22, and a sleeve outer end 24, forming both outer ends of the sleeve 2.
The central part 20 of the sleeve is made of ceramic such as TiC or WC. Here, the sleeve central portion 20 is cylindrical and only has an oil hole 25 formed therein, so that it has a simple shape and is easy to mold.

スリーブ中間部23,23およびスリーブ外端
部24,24はバケツト構造であり、構造が複雑
であるが、通常の高硬度の金属で形成すれば、そ
の成形も困難ではない。
The sleeve intermediate portions 23, 23 and the sleeve outer end portions 24, 24 have a bucket structure and are complicated in structure, but it is not difficult to mold them if they are made of ordinary high hardness metal.

スプール1はスリーブ2より形状が簡単であ
り、外面切削、研磨が可能であるので全部セラミ
ツク化することはできる。
The spool 1 has a simpler shape than the sleeve 2, and its outer surface can be cut and polished, so it can be entirely made of ceramic.

本実施例によれば、圧延機用油圧サーボ弁のよ
うに、保守が困難で、厳しい使用条件が要求され
る場合でも、ほとんど保守が不要となり、耐環境
性に優れ、該圧延機用油圧サーボ弁に適する。
According to this embodiment, even in cases where maintenance is difficult and severe usage conditions are required, such as a hydraulic servo valve for a rolling mill, almost no maintenance is required, and the hydraulic servo valve for the rolling mill has excellent environmental resistance. Suitable for valves.

また、上記直動型の油圧サーボ弁は、スプール
1が軽量であることが望ましいが、その場合には
該スプール1をTiC系のセラミツクにすればよ
い。
Further, it is desirable that the spool 1 of the above-mentioned direct acting type hydraulic servo valve is lightweight, but in that case, the spool 1 may be made of TiC ceramic.

なお、上記実施例では、スリーブ中間部23,
23と、スリーブ外端部24,24を別体とした
が、これに限る必要はなく、これらを一体に構成
してもよい。
In addition, in the above embodiment, the sleeve intermediate portion 23,
23 and the sleeve outer end portions 24, 24 are made separate bodies, but there is no need to limit it to this, and these may be constructed integrally.

第4,5図には本発明の他の実施例が示され、
本実施例は4方向サーボ弁の場合を示す。4方向
サーボ弁の場合は第4図に示すごとき構造をして
いる。
4 and 5 show other embodiments of the invention,
This embodiment shows the case of a four-way servo valve. A four-way servo valve has a structure as shown in FIG.

元圧ポートPsからの圧油をC1,C2の制御ポー
トに圧油を送り、Tポートへ返油する。
Pressure oil from the source pressure port Ps is sent to the control ports C 1 and C 2 and returned to the T port.

ここで、スプール1を図の右へ動かせるとPs
→C2へ圧油が流れ、C1からTポートへ返油され
る。スプール1を左へ動かせると、Ps→C1へ圧
油が流れ、C2からTポートへ返油される。
Here, if you can move spool 1 to the right in the diagram, Ps
→ Pressure oil flows to C 2 and is returned from C 1 to T port. When spool 1 is moved to the left, pressure oil flows from Ps to C 1 and is returned from C 2 to T port.

この4方向サーボ弁において高精度が要求され
る寸法は、スリーブ2ではL1,L2,L3の長さ、
スプール1ではl1,l2,l3の長さであり、これを
正確に仕上げることが重要である。
The dimensions that require high precision in this 4-way servo valve are the lengths of L 1 , L 2 , and L 3 in sleeve 2;
Spool 1 has lengths l 1 , l 2 , and l 3 , and it is important to finish these accurately.

従つて、スルーブ2において、高精度の直角度
が要求される部分は、2A,2B,2C,2Dの
メータリングエツヂであり、この部分を摩耗から
守り、直角度を保つことが厳しく要求される。
Therefore, in slube 2, the parts that require highly accurate squareness are the metering edges 2A, 2B, 2C, and 2D, and it is strictly required to protect these parts from wear and maintain the squareness. Ru.

よつて第5図に示すようにスリーブ2は前記メ
ータリングエツジ2B,2Cを両端部に有する中
央部30と、メータリングエツジ2A,2Dを有
する側部31,31と、前記中央部30と側部3
1,31間にあり、ポートC1,C2を有する中間
部32,32と、外端部33,33とに分割さ
れ、前記中央部30および側部31,31は全て
TiC又はWC系のセラミツクで形成されている。
他の中間部32,32と外端部33,33は構造
が複雑であるため通常の金属材料で構成されてい
る。
Therefore, as shown in FIG. 5, the sleeve 2 has a central portion 30 having the metering edges 2B, 2C at both ends, side portions 31, 31 having the metering edges 2A, 2D, and the central portion 30 and the sides. Part 3
1 and 31, and is divided into an intermediate part 32, 32 having ports C 1 and C 2 , and an outer end part 33, 33, and the central part 30 and the side parts 31, 31 are all
It is made of TiC or WC ceramic.
The other intermediate portions 32, 32 and outer end portions 33, 33 have complicated structures and are therefore made of ordinary metal materials.

以上のように本発明によればメータリングエツ
ヂ部分を有する部分がカーバイドを含むセラミツ
クであるので、ソルブル油のようにエロージヨン
の大なる流れに対して使用してもほとんどエツヂ
が丸くなることはなく、長期間の安定した使用が
可能であるという優れた効果がある。
As described above, according to the present invention, since the part having the metering edge part is made of ceramic containing carbide, the edge hardly becomes round even when used against a large flow of erosion like soluble oil. It has the excellent effect of being able to be used stably for a long period of time.

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

第1図は本発明に係わる油圧サーボ弁の実施例
の全体を示す断面図、第2図は、同スプールとス
リーブの嵌合状態を示す拡大断面図、第3図は同
スリーブの構造を示す断面図、第4図は本発明の
他の実施例のスプールとスリーブの嵌合状態を示
す拡大断面図、第5図は同スリーブの構造を示す
断面図である。 符号の説明、1……スプール、2……スリー
ブ、2A,2B,2C,2D……スリーブのメー
タリングエツヂ。
Fig. 1 is a sectional view showing the entire embodiment of the hydraulic servo valve according to the present invention, Fig. 2 is an enlarged sectional view showing the fitted state of the spool and sleeve, and Fig. 3 shows the structure of the sleeve. 4 is an enlarged sectional view showing a fitted state of a spool and a sleeve according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view showing the structure of the sleeve. Explanation of symbols: 1...Spool, 2...Sleeve, 2A, 2B, 2C, 2D...Sleeve metering edge.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 スプールと、該スプールを軸線方向に移動自
在に支持するスリーブとを備え、作動油として水
中油を使用する油圧サーボ弁において、前記スリ
ーブをスプールの軸線と直交する方向に複数個に
分割し、メータリングエツジをその端部に有する
分割部分は、カーバイドを含むセラミツクにより
形成し、該メータリングエツジを有する前記分割
部分に隣接した側部隣接分割部分は、該セラミツ
ク以外の高硬度材により形成するとともに、前記
スプールをカーバイドを含むセラミツクにより形
成したことを特徴とする油圧サーボ弁。
1. A hydraulic servo valve comprising a spool and a sleeve movably supporting the spool in the axial direction, and using underwater oil as hydraulic fluid, the sleeve being divided into a plurality of pieces in a direction perpendicular to the axis of the spool, The divided portion having the metering edge at its end is formed of ceramic containing carbide, and the side adjacent divided portion adjacent to the divided portion having the metering edge is formed of a high hardness material other than the ceramic. Also, a hydraulic servo valve characterized in that the spool is formed of ceramic containing carbide.
JP5539476A 1976-05-17 1976-05-17 Oil pressure servo-valve Granted JPS52139878A (en)

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JPS52139878A JPS52139878A (en) 1977-11-22
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JPS56147970A (en) * 1980-04-18 1981-11-17 Hitachi Ltd Pressure control valve
JPH04191508A (en) * 1990-11-22 1992-07-09 Res Dev Corp Of Japan Servo valve
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