JPS61294274A - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スプールの直線移動によって流量または方向
流量を制御する流体制御弁に関する。

（従来技術） 従来、この種の流体制御弁としては、例えば第４図に示
すものが知られている。

第４図は方向流量を制御する流体制御弁のスプール切換
部を取出したもので、１がスプール、２がボディであり
、スプール１を左右に移動させることで、各方向に流れ
る流量を制御することができる。即ち、図示の中立位置
からスプール１を左に移動するとポンプポートＰがＡポ
ートに連通ずると共にタンクポートＴがＢポートに連通
し、またスプール１を右に移動すると、逆にポンプポー
トＰがＢポートに連通ずると共にタンクポートＴがＡポ
ートに連通するようになる。

このようなスプール１の左右の移動は、両側に設けたス
プール駆動装置３，４によりスプール１を右または左方
向に押すことで行なわれ、その駆動源には減速装置を備
えたパルスモータが使用されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このような従来の流量制御弁にあっては、ス
プール１とスプール駆動装置３，４とを直接剛体で連結
すると、ボディ２ヤ連結剛体等の部品のバラ付きにより
スプール１とボディ２の間、連結剛体とその案内部材と
の間の摩擦力が大きく、動力伝達効率が悪くなると共に
スプール位置精度の悪化や摩耗による特性の劣化が起き
る。そこで、第４図に示したように、スプール１とスプ
ール駆動装置３，４とを連結せずに両側から押す構造と
するか、あるいは、軸に直交する方向に剛性の低いピア
ノ線等で連結する構造としている。そのためスプールを
両側からおす構造にあっては、減速装置を備えたパルス
モータが２台必要となって装置の大型化とコストの上昇
を招いている。またピアノ線などでスプールと駆動装置
を連結する構造におっては、方向切換時の流体力による
ショックや異常流体圧力発生時などにピアノ線が座屈し
てしまうという問題があった。

更に減速機構を備えたパルスモータにあっては、スプー
ル１を図示の中立位置に戻すときに、スプール側から力
を加えても減速機構が間に入るためにパルスモータを遊
び回転することができず、切換時と同様にパルスモータ
の逆駆動でスプールを中立位置に戻さなければならず、
停止状態への復旧応答性が低く、また中立位置に正確に
戻すための位置決め制御も必要であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、単一のスプール駆動源により軸心ずれがあっても
スプールへの動力伝達効率を下げず、摩擦も小さく且つ
高いスプール位置決め精度を達成することのでき、また
パルスモータの励磁を切ったときに機械的にスプールを
中心位置（制御開始位置）にすばやく戻せるようにした
流体制御弁を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては、減速機構を
必要としない５相パルスモータを駆動源とし変換機構に
より回転運動をスプール軸心線方向の直線運動に変換し
、この変換機構とスプールとの間の動力伝達手段として
、まず変換機構に一端を固定すると共にスプールに他端
を固定せずに当接したスプールに変換機構の直線運動の
うちの押す力のみを伝達する圧縮力伝達部材を設け、更
に、スプールに一端を固定し変換機構側で引張り力のみ
に対し他端を後止めしてスプールに引張り力のみを伝達
し、移動方向に直交する方向に剛性の低い引張力伝達部
材を設けるようにしたものである。

更に、減速機構をもたない５相パルスモータを使用して
いることから、スプールの両側にスプリングを設け、５
相パルスモータの励磁を切ったときには、このスプリン
グの力で自動的にスプールを中心位置く制御開始位置）
に戻せるようにしたものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した断面説明図である。

まず構成を説明すると、１は流量または方向流量を制御
するために、左右方向に直線移動されるスプールであり
、ボディ２の内部に摺動自在に設けている。尚、ボディ
２側の流路は省略している。

ボディ２の右側にはハウジング６が装着され、このハウ
ジング６の上部にスプール１の駆動源となる５相パルス
モータ５を装着している。この５相パルスモータ５はモ
ータ駆動用の入力信号となる１パルス当りのモータ回転
量を０．３６°とすることができ、この０．３６°の分
解能を持つことで後の説明で明らかにする変換機構を介
してスプール１に直線運動を与えた時の左右の移動量を
それぞれ２００分割程度まで制御することができ、その
結果、従来のパルスモータで使用していた減速機構なし
にスプール１を直接駆動することができる。

５相パルスモータ５のシャフト５ａには偏心ボス７が固
着され、偏心ボス７はベアリング８を介してカムプレー
ト９に回動自在に嵌め込まれている。この偏心ボス７と
カムプレート９は５相パルスモータ５によるシャフト５
ａの回転をスプール軸心線方向の直線運動に変換する変
換装置としての機能を有する。

カムプレート９の左側には一対のベアリング１１ａ、１
１ｂをもって圧縮動力伝達部材としてのロッド１０がハ
ウジング６のガイド穴１２に装着され、ロッド１０の先
端はスプール１の右端面に当接している。このため、ロ
ッド１０はカムプレート９の左右の直線運動に対し、ス
プール１を左方向に押す力のみを伝達するようになる。

一方、ロッド１０の中空穴の中には引張力伝達部材とし
てのピアノ線１３が配置され、ピアノ線１３は一端をス
プール１に固着すると共に他端をロッド１０の中空穴か
ら取り出し、ナツト等の扱止め部材１４により抜止めさ
れている。このためピアノ線１３でカムプレート９の右
方向の動き、即ち、スプール１を引張る力のみを伝達す
るようになる。更に、ピアノ線１３はスプール１の引張
り方向に直交する方向に対しては剛性が低く、もしスプ
ール１側の軸心線とハウジング６側の軸心線がズしてい
てピアノ線１３が撓んでも、軸心線方向に直交する方向
の力は剛性が低いことがら極く僅かである。尚・、ピア
ノ線の代りにワイヤを使用してもよい。

このように、圧縮力伝達部材としてのロッド１０及び引
張力伝達部材としてのピアノ線１３によりカムプレート
９の直線運動による動力伝達を受けたスプール１の両側
には、リターンスプリング１５ａ、１５ｂが組込まれて
おり、５相パルスモータ５の励磁を切ると、リターンス
プリング１５ａ、１５ｂの力によりスプール１をボディ
２内の中心位置、即ち中立位置若しくは制御開始位置に
機械的に戻すようにしている。このスプール１のリター
ンスプリング１５ａ、１５ｂによる戻しは、５相パルス
モータ５が減速機構を持たずに直接回転運動を直線運動
に変換する偏心ボス７及びカムプレート９に連結されて
いることに起因し、スプール１側にリターンスプリング
１５ａ、１５ｂによる機械的な力を加えれば、５相パル
スモータ５を遊び回転できることによって実現している
。

一方、カムプレート９の右側には点線で示すようにスト
ッパ片９ｂが一体に延在され、ハウジング６側に設けた
円筒状のストッパ１６に対する当接でスプール１を左右
方向に移動した時の移動量を規制している。このカムプ
レート９に設けたストツパ片９ｂとハウジング６側に設
けたストッパ１６との関係はカムプレート９の部分を下
側から見て示した第２図によって更に明ら、かにされる
。

尚、第２図においてはベアリング８，１１８，１１ｂは
省略している。

第２図はスプール１の中心位置におけるカムプレート９
を実線で示し、スプール１を右方向に移動した時のカム
プレート９の位置を９′として想像線で示している。

即ち、カムプレート９に対するスプール１がらの軸心線
１７に対し、シャフト５ａを回転中心とした偏心ボス７
は偏心量Δｍだけずらしてカムプレート９に回動自在に
嵌め込まれている。

ここで偏心ボス７を矢印で示すように、５相パルスモー
タ５により反時計回りに回転したとすると、カムプレー
ト９は同じく反時計方向回りに陽動し、カムプレート９
に一体に設けたストッパ片９ｂが例えば偏心ボス７が９
０°回転した位置でストッパ１６に当接し、カムプレー
ト９のスプール軸心線１７方向の移動量を１１に規制す
る。

一方、第２図（Ｂ）に示すように、偏心ボス７を矢印で
示すように時計回りに回動させると、カムプレート９も
同じく時計回りに陽動し、例えば偏心ボス７を９０’回
転した位置でストッパ片９ｂがストッパ１６に当接し、
カムプレート９のスプール軸心線１７方向の移動量をｆ
Ｌ２に規制する。

ここで偏心ボス７の回転に対するカムプレート９の時計
回り及び反時計回りの動きに対し、ストッパ１６は同じ
位置にあることから、第３図（Ａ）のスプール移動量ｆ
Ｌ１と第２図（Ｂ）のスプール移動量１２は等しく、こ
の結果、単一のストッパ機構でスプール１を左右に移動
させた時の位置規制を実現することができる。

勿論、ストッパ１６の位置は偏心ボス７を時計回り、ま
たは反時計回りに９０’回転させた時の移動量ＩＱ、１
．１１，２の範囲内で適宜の規定位置となるように位置
決め設定することができる。

次に第１図の実施例におけるロッド１０とピアノ線１３
で成る動力伝達機構の作用を中心に第１図の実施例の動
作を説明する。

５相パルスモータ５をシャフト５ａ側から見て反時計回
りに回転駆動したとすると、第２図（Ａ＞に示す偏心ボ
ス７の回転でカムプレート９は右方向に移動し、ロッド
１０に対し扱止め部材１４により俵止めしたピアノ線１
３を介してスプール１に引張り力が伝達され、カムプレ
ート９の動きに連動してスプール１は右方向に移動する
。

一方、５相パルスモータ５をシャフト５ａ側から見て時
計回りに回動したすると、第２図（Ｂ）に示す偏心ボス
７の回転でカムプレート９は左方向に移動し、ロッド１
０を介してスプール１にカムプレート９の押す力を加え
、スプール１を左方向に移動する。

このようにカムプレート９の左右の直線運動に対し、ス
プール１を押す方向の力はロッド１０によって伝達され
、一方、スプール１を引張る力はピアノ線１３によって
伝達される。

第３図はボディ２に嵌め合わせたハウジング６の軸心線
がずれた場合、若しくはスプール１とロッド１０の軸心
線がずれた場合の連結状態を取出して示したもので、ス
プール１側と変換装置側の位置ずれに対し、ロッド１０
の先端が単にスプール１の端面に当接しているに過ぎな
いことから、当接位置が軸心線のずれ量だけ移動するう
ようになる。このようなスプール１に対するロッド１０
の位置ずれに対し、ピアノ線１３はスプール１側に一端
が固定され、他端は俵止め部材１４により扱止めされて
いるだけで、ロッド１０に対し固定関係がないことから
、図示のようにロッド１０とピアノ線１３との相対的な
位置ずれが起きるに過ぎない。このようにスプール１側
と変換装置側の軸心線のずれが起きても、ロッド１０は
勿論のことピアノ線１３自体にも変形は起きず、軸心線
に直交する方向の力の発生はない。従って、位置ずれに
よりハウジング６のガイド穴１２とロッド１０との間の
摩擦抵抗は増加せず、軸心線が一致していた場合と全く
同様に変換装置の圧縮力及び引張り力をスプール１に伝
達することができる。

更に、第３図に示した軸心線のずれ以外にスプール１側
の軸心線と変換装置側の軸心線が平行でなかった場合、
軸心の傾きを吸収するためピアノ線１３に変形を生ずる
が、ピアノ線１３は軸心線に直交する方向の剛性が低い
ことから、軸に直交する方向に発生する力は小ざく、摩
擦抵抗の増大がほとんどないことから高い動力伝達効率
が得られる。また５相パルスモータ５から直接変換機構
における偏心ボス７に回転軸を伝達していることから、
動力伝達効率が高く、減速機構を持たない分だけ駆動面
が小型化され、またコストの低減が計られている。

更に、スプール１を左右方向に制御した状態で５相パル
スモータ５の励磁を切れば、スプール１の両側に設けた
リターンスプリング１５ａ、１５ｂのいずれか一方によ
り、スプール１が中心位置に押し戻される力を受け、こ
の力はロッド１０またはピアノ線１３を介してカムプレ
ート９に伝達され、カムプレート９を右または左に引く
力で偏心ボス７が回転され、減速機構を持たない５相パ
ルスモータ５の遊び回転にてスプール１が中心位置に押
し戻される。このため制御を停止する時の初期位置への
復旧が自動的且つ迅速に行なわれ、従来パルスモータに
よりスプール１を中心位置に戻していた制御に比べ、制
御自体が簡単になる。

更に第２図に示したように、回転運動を直線運動に変換
するために用いるカムプレート９の左右の動きに対し、
単一のストッパ機構を設けるだけでスプール移動量を左
右方向について規制できるため、ストッパ機構そのもの
を極めて簡単にすることができる。

（発明の効果） 以上、説明してきたように本発明によれば、スプールを
用いて流量または方向流量を制御する流体制御弁におい
て、減速機構を必要としない１パルス当りの回転角が充
分に小さい５相パルスモータを駆動源とし、変換機構に
より回転運動をスプール軸心線方向の直線運動に変換し
、この変換機構とスプールとの間の動力伝達手段として
、スプールに押す力のみを伝達する圧縮力伝達部材とス
プールに引く力のみを伝達する引張力伝達部材を設ける
ようにしたため、スプール側と駆動源を含む変換機構側
の軸心線のずれや軸心線が平行とならない傾きがあって
も軸心線に直交する方向の摩擦力の増大を招く力の発生
がほとんどなく、軸心線を一致させる加工精度や組立て
が要求されないことから、加工組立て工数及びコストを
大幅に低減でき、また摩耗によるスプール位置決め精度
の低下や動力伝達損失の発生も最小限に押えられる。

また駆動源として、５相パルスモータを使用することに
よって減速機構を不要としているため、減速機構を設け
ない分だけ駆動源の小型化とコストの近域が計られ、ま
たパルスモータから直接変換機構に回転力を伝達できる
ので動力伝達効率も高い。

一方、減速機構をパルスモータが持たないことから、ス
プール側に加えた力によってパルスモータを遊び回転さ
せることができ、この結果、スプール１の両側にスプリ
ングを組込んでパルスモータの励磁を切ることにより、
自動的にスプールを中心位置に押し戻すことが可能とな
り、制御を停止した時の復帰応答性を高めることができ
る。

更に、スプールを左右方向に移動させるための変換機構
におけるカムプレートの動きを単一のストッパ機構で規
制することができ、スプールの左右方向のそれぞれに付
きストッパ機構を設ける必要がないことから、装置の小
型化及び簡略化を大幅に計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した断面説明図、第２図
は第１図のカムプレートの部分を下側から見て示した説
明図、第３図は軸心がずれた状態での第１図の動力伝達
機構を取出して示した断面図、第４図は従来例を示した
断面説明図である。 １ニスプール ２：ボディ ５：５相パルスモータ ６：ハウジング ７：偏心ボス ８．１１ａ、１１ｂ　：ベアリング ９：カムプレート ９ｂ：ストッパ片 １０：ロッド（圧縮力伝達部材） １２ニガイド穴 １３：ピアノ線（引張力伝達部材） １４：汲止め部材 １５ａ　、　１５ｂ　：　’）ターン：ｌＪ”）ン’ｊ
１６：ストツパ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スプールを用いて流量または方向流量を制御する
   流体制御弁に於いて、 前記スプールの駆動源となる５相パルスモータと、 該５相パルスモータに直結され、回転運動を直線運動に
   変換する変換機構と、 該駆動源に一端を固定し他端を前記スプールに固定せず
   に当接して前記スプールに前記変換機構からの押す力を
   伝達する圧縮力伝達部材と、前記スプールに一端を固定
   すると共に前記変換機構で他端を引張り力に対してのみ
   抜け止めして駆動源の引張り力をスプールに伝達し、軸
   に直交する方向に低い剛性をもった引張り力伝達部材と
   を設けたことを特徴とする流体制御弁。
2. （２）前記スプールの両側にスプリングを設け、前記５
   相パルスモータの励磁を切ったときにスプールを前記ス
   プリングの力で中心位置に戻すことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の流量制御弁。
3. （３）前記変換機構として、前記５相パルスモータによ
   り回動される偏心ボスと、該偏心ボスの回転中心をスプ
   ール軸心線を外れる位置となるように回動自在に嵌め合
   わせて回転運動をスプール軸方向の直線運動に変換する
   カムプレートと、該カムプレートのスプール軸心線方向
   に延在されたストッパ片と、前記偏心ボスの左右方向の
   回転による前記ストッパ片のスプール軸心線に直交する
   方向の動きを規定位置で係止してスプールの左右方向の
   移動量を規定するストッパ部材とを設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の流量制御弁。