JPS62106107A - 多チヤンネルサ−ボ弁 - 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、流体機器を目的通り動かすため使用されるサ
ーボ弁、特に複数のアクチュエータに適用される加圧流
体の流椿または圧力を連続的に同時に、しかも個別に変
化させることのできる多チャンネルサーボ弁に関するも
のである。

（従来の技術） 加圧流体を導入することにより半径方向に膨張しつつ長
手方向に収縮するエアーバッグ・タイプのアクチュエー
タは、電動モータや液圧シリンダを用いる装置に比べ、
極めて小量が軽く、囲動抵抗が小さいので運動が滑らか
でコントロールが容易であって、しかも加圧流体の有す
る丁ネルギを有効に利用できるなど他のアクチュエータ
にない数多くの優れた特徴を有している。このようなア
クチュエータとしては、たとえば第６図に示ずものが特
公昭５２−４０３７８号公報により知られており、ゴム
又はゴム状弾性材料よりなる管状体１の外周を、たとえ
ば芳香族ポリアミド繊維などの高張力繊維の編組み補強
構造２により補強し、それらの両端開口を閉鎖部材３に
て封止合着したものである。

閉鎖部材３の少なくとも一方には、ニップル５の良さ方
向に形成した孔６を介し管状体１の内部空洞７に連通づ
る接続孔８をあけ、ここにフィッティング９を取付ける
。フィッティング９には、図示しないが操作圧力源、た
とえばエアーコンプレッサを流椿制御弁を含む管路によ
り接続し、管状体１の内部空洞７内に制御圧力を適用す
ることにより編組み補強構造２の編組み角の拡大、つま
り初期編組み角からいわゆる静止角（５４°４４′）に
至るような纒組み補強構造のパンタグラフ運動に」：っ
て管状体１の膨径とそれに由来した軸線方向の収縮、す
なわち閉鎖部材３間の連結ビン孔間の距離の縮少がもた
らされる。

それゆえ、エアーバッグ・タイプのニュー７チツク・ア
クチュエータでは、その内部空洞内への加圧流体の適用
にＪ：り生起された軸線方向への収縮力に塁づぎ外部に
対して仕事を行なうので、このアクチュエータを用いた
駆動装置では通常、アクチュエータを２本で１組として
用い、被駆動部材を直接又は間接に駆動する構成とした
ものが一般的である。このため、１本のニューマチック
・アクチュエータを２個の電磁式流量制御弁を介して操
作圧力源に接続し、これら２個の制御弁のそれぞれのか
開度を制御することによりアクチュエータに適用される
加圧流体の供給量及び排出量を制御し、その圧力を必要
に応じて変化させ、外部に対して所望の仕事を行なって
いｔこ。

〈発明が解決しようとする問題点） このように１本のニューマチック・アクチュエータに対
して２個の電磁式流足利御弁を適用することにより、高
価な電空比例弁を用いなくとも比較的安価でしかも応答
性に優れた駆動装置を１することができるものの、各ア
クチュエータに対し２個の電磁式流量制御弁をそれぞれ
個別に適用しなければならず、このため加圧流体の供給
管路が複雑になりやすく、したがって駆動装置の組立て
及び整備が行ないにくいと言う問題があった。また管路
における接続部分が必然的に増加するため、加圧流体の
漏洩に対する信頼性が低下する他、駆動装置全体に対す
る電磁式流串制御弁のハウジングを含む占有空間の割合
が大きくなると言う問題があった。この問題は、使用す
るアクチュエータの数が増加すると一層顕著となる。

（発明の目的） 本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり
、複数のアクチュエータに同時に加圧流体を適用するこ
とかでき、しかも個別的に加圧流体の流量を制御するこ
とができる占有空間の小さなサーボ弁を（２供すること
をその目的とする。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するため本発明の多チャンネルサーボ弁
は、加圧流体導入口並びにこの導入口に連通ずる少なく
とも２４１１の１対の供給口及び排出口を有するハウジ
ングと、導入口及び各組のそれぞれの供給１コ間に配置
され加圧流体の導入量を制御する第１の弁手段と、各相
の供給口及び排出口間に配置され１１０圧流体の排出量
を制（財）する第２の弁手段とを具え、これら第１及び
第２の弁手段は、それぞれ、弁手段の軸線方向に延在し
貫流する加圧流体の流出側端部にほぼ円錐状内面をした
弁座を有する実質的に中空の弁座部材と、その弁座に線
接触可能な球状の弁体と、弁体を介して弁座に対向して
配設され弁座部材の軸線方向に偏移可能な磁性材料より
なる絞り調整板と、絞り調整板を偏移可能に収容しハウ
ジング固着された蓋部材と、絞り調整板を弁座に向けて
偏移させる電磁石を有しハウジングに固着された駆動手
段とを具えてなる。

（作　用） このサーボ弁によれば、単一の導入口より導入された加
圧流体は、チャンネル数に合わせて分岐された通路に沿
って各組のそれぞれの第１の弁手段に達づる。第１の弁
手段はその開度を電気信号に応じ調整可能であり、たと
えば第１の弁手段が完全に閉止されていれば、加圧流体
は導入口より導入されることがないが、弁が開口してい
ると加圧流体は第１の弁手段の弁座部側内を貴流し、第
２の弁手段方向に流れる。第２の弁手段も第１の弁手段
同様に、その開度を電気信号に応じて調整できるもので
あるので第２の弁手段が完全に閉止されていれば、導入
された加圧流体は排出口への流れが制限され、一方第１
及び第２の弁手段は、その構造上一方向における流れの
み許容するものであるから、第１の弁手段を通過した加
圧流体は、第１及び第２の弁手段間に位置する供給口よ
り各７クチユエータに供給されることになる。また、第
２の弁手段を適宜開くことにより、第１の弁手段を通過
した加圧流体は、その一部が供給口を経て各アクチュエ
ータに、残りは排出口を経て外方に排出されるから、第
１及び第２の弁手段の各弁開度を適宜調整することによ
り、各アクチュエータに供給する加圧流体の圧力又は流
出を自在に制御することができる。

上）ホしたところは、他のチャンネルにおいても同様で
ある。なお、ここで注意することは、予め同様な特性を
有するよう調整された第１及び第２の弁手段よりなる各
組を、ハウジング内の所定僚ｊαに単に装着するだけで
、各チャンネルにおける特性の差異の少ないサーボ弁を
１ｑることができるので、複数のアクチュエータを同時
に、かつ個別的に制御する場合に特に有用である。

（実施例） 以下図面を参照して本発明サーボ弁について詳述する。

第１図は、本発明の好適な実施例の外観を示す斜視図で
あり、符号１２はハウジングを、１４は加圧流体の導入
口を、１６は加圧流体の供給口を、１８は加圧流体のｊ
ＪＦ出口を、２０は第１の弁手段の第１収容孔を、２２
は第２の弁手段の第２収容孔をそれぞれ示している。

第１図の線Ａ−△に沿う断面図を表わす第２図から明ら
かなように、導入口１４は、その延在方向に交差して延
在する第１流路２４に連通し、この第１流路２４は、第
１の弁手段を収容する第１収容孔２０に連通し、第１収
容孔２０は第２流路２６を介して、第２の弁手段を収容
する第２収容孔２２及び加圧流体の供給口１６にそれぞ
れ連通し、第２収容孔２２は加圧流体の排出口１８に連
通している（第３図参照）それゆえ、導入口１４から導
入された加圧流体は、第１流路２４に分岐して流入し、
分岐した流れは、それぞれ関連する収容孔及び流路を経
て、各組の対をなす供給口及び排出口に連通づ°ること
かわかる。なＪ５５ｑ２８ａ及び２８ｂは、ハウジング
側２を形成するため、ハウジング・ブランクに第１流路
２４並びに第１収容孔と第２流路との間の連通路をそれ
ぞれ穿設した際に形成された両端部の間口を密封する栓
である。このように、中実のハウジング・ブランクを穿
設し、それぞれ流路及び流通路を形成することの利点は
、それぞれの流路及び流通路の接続部分にＪＨブるシー
ルの問題が全くなく、しかもそれらの間口端部における
シールが極めて容易とることである。しかしながら、こ
れに限定されるものではなく、適当な形状寸法及び材料
の管状＋Ａ　Ｉ＋を接続することによりこれら流路を形
成しても良く、また一体鋳造にて形成しても良い。

第３図は、第１図にＪゴいてＩ！１３−８に沿う断面を
示す図である。本図に示すように、第２流路２６と供給
口１６とを連通する流路を形成するため穿孔した供給路
３０のハウジング側の端部に収容凹部３２を設【ノ、供
給口１６を介して、操作すべき各アクチュエータに供給
される加圧流体の圧力を検知するための圧力検知手段３
４、たとえば半導体圧カレンサを、この収容凹部３２内
に収容する。なお、符号３４ａは圧力検知手段３４のリ
ード線である。

次に加圧流体の流量を制御する弁手段について第４図を
参照して説明するが、第１及び第２の弁手段は実質的に
同一の構成をしているので、簡略のため第１の弁手段に
ついてのみ説明する。

なお、第１の弁手段４０は、第１収容口２０の軸線方向
に延在する中空の弁座部材４２、球状の弁体４４、磁性
材料よりなる絞り調整板４６、蓋部材４８、駆動手段５
０とを具える。

弁座部材４２は、収容間口２０のその近１ηに設けたね
じ部分に掛合ザる螺合部分４２ａと、この螺合部分に隣
１？　Ｌその軸線方向に延在する本体４２ｂとを貝える
。本体４２ｂは、螺合部分４２２１に対抗する自由端部
に、球状の弁体４４に線接触するよう形成された実質的
に円３１Ｆ状内面をした弁座４２ｃを１′ｊする。

弁座４２ｃは、弁体４４と頻繁に当接することを考慮し
たならば、耐摩耗性に優れた、アルミナ質または炭化ケ
イ素のセラミックスで形成するのが良く、一方弁体とし
ては通常の鋼球であっても良いが、プラスチック、好適
にはアセタール樹脂よりなる弁体を用いて弁体を軽くす
るとともに、弁座や絞り調整板に衝突する際の騒音を低
減させるのが良い。本体４２１）の第１の流路２４（第
２図参照）に関連する部位を、この部位に関連する第１
収容口２０より小径とし、この小径部４２ｄに１又は２
以上の間口４２ｅ（本実施例では、その周方向に約９０
°間隔で４個）を形成して本体４２ｂの中空部分４２ｆ
に連通させる。それゆえ、第１流路２４に流入した加圧
流体は、間口４２ｅを経て中空部分４２ｆを通り、弁座
４２ｃの方向に流れることになる。なお、弁座部材４２
と第１収容口２０との間における加圧流体の漏洩を阻止
するため、小径部４２ｄを介して軸線方向に互いに離間
する環状突起を弁座部材４２の外周にＩ役け、これら環
状突起に周設した満４２ｇ　、　４２ｈ内にシールＷｌ
ｆ材、たとえばＯ−リングを装着Δる。

絞り調整板４６は、弁体４４を介して弁座４２ｃに対抗
させて配設し、この絞り調整板４６を、収容四部４８ａ
〈第２図参照）を設けた蓋部材４８と、ハウジング１２
との間に弁座部材の軸線方向に偏移可能に収容する。な
お図示はしないが、蓋部材４８とハウジング１２との間
にもシール部材を介在甘さ、加圧流体の漏洩を阻止づる
ことは勿論であり、好適には、収容凹部４８ａに低弾性
のシー］へ、たとえばポリウレタンフォームのシートを
配設し、絞り調整板に作用する慣性力を吸収するのが良
い。

駆動手段５０は、絞り調整板４６に対向する部分が聞１
コする遮蔽部材５０ａ内に′ｉｆｉ磁石５０ｂを収容し
たちのであり、この電磁石５０ｂに作用する電気信号の
大きさに応じて、磁性材料よりなる絞り調整板４６を加
圧流体の有するエネルギに抗して弁座方向に押圧するこ
とにより、弁体４４と弁座４２ｃとの間の距離を変化さ
せて弁開度を調整するものである。

電磁石５０ｂへの電気信号の伝達は、第１図に示したよ
うに、ハウジング１２に設けた孔を介して外方に引き出
した電磁石５０ｂのリード線５０ｃを介して行なう。

このように尚成した明−ボ弁の作動を第５図を参照して
説明する。なａ５、簡略のためｍ−のチャンネルに関し
て説明づる。

サーボ弁の導入口１４の間口部近傍に設けたねじ部に適
当なエネクタを装着し、操作圧力源、たとえばエアーコ
ンプレッサ（図示せず）から加圧流体を導入する。導入
された加圧流体は、第１流路にて分流され、弁座部材４
２の小径部４２ｄに設けた間口４２ｅを経て中空部分４
２ｆを通り、弁座４２ｃに達する。ここで第１の弁手段
に適当な信号を作用さけてその弁開度を調整すると、導
入された加圧流体は、弁Ｐ４４４２ｃと弁体４４との間
の間口部を央けて第２流路２Ｇ内に流入する。

一方、第５図に示すエアーバッグ・タイプのアクチュエ
ータ１０は、そのフィッティング９を介してサーボ弁１
２の加圧流体の供給口１６に接続されていて、いま外部
に対しである仕事を行なう必要があるものとする。

このため、第２の弁手段５２の駆動手段にそのリード＄
９５０ｃを介して電気信号を送りその弁開度を調整する
ことにより、第２収容孔に連通する排出口１８に向けて
流出する加圧流体をυ［限すると、ｔＪｉ圧流体は第２
流路２６を通り供給口１６を経て、関連するアクチュエ
ータ１０の内部空洞７内に流入する。

ところで第２流路２６と供給口１８との間には、圧力検
知手段３４が配設されているので、アクチュエータ１０
に供給される加圧流体の圧力は、この検知手段により正
確に知ることができる。このことは、圧力検知手段３４
からの信号、つまり出力値と、アクチュエータ１０に適
用ざぜたい圧力値、つまり入力値とを比較して、これら
入力値と出力値との差がある許容値内に収まるよう第１
及び第２の弁手段のそれぞれの弁開度を調整覆ることに
より、アクチュエータ１０に作用する加圧流体の圧力を
所望の（１αに設定することができることを意味してい
る。

このような操作は、入力信号と出力信号との差がある訂
容範囲内に収Ｊ：るよう予め定められた手順に従って、
第１及び第２の弁手段に対する信号を発生する適当な演
０手段により容易に行なうことができる。

上述したこのような作動は、第１流路２６に関連した他
のチャンネルについても同様である。上述したことは、
エアーバッグ・タイプのアクチュエータのように、少な
くとも２本−組で用いられる。

いわゆるプループシュ動作を行なうもの、言い換えれば
一方のアクチュエータを収縮させた時に、他方のアクチ
ュエータは伸張させ場合に、各アクチュエータに個別に
加圧流体を供給又は排出できるので特に有用である。

なお、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、
たとえば、第１及び第２の弁手段の軸線方向が平行にな
るよう弁の配置位置を変更することにより、それら軸線
方向に直交する方向におけるサーボ弁の寸法を減少され
ることができ、特許請求の範囲内で種々の変更が可能で
ある。

（発明の効果） 以上詳述したように本梵明多チャンネルサーボ弁では、
ハウジングの１の導入口から導入された加圧流体を、予
め設定された各チャンネルに分流させ、それぞれのヂレ
ンネルを構成するハウジング内に配設した第１及び第２
の弁手段の弁開度を調整し、各チャンネルにＪ３ける加
圧流体の供給退を個別に調整できるよう構成したので、
駆動装置に占めるサーボ弁の占有空間の比率を大幅に低
減させることができる他、サーボ弁とアクチュエータと
の間の加圧流体の接続管路の数をアクチュＴ−夕の数と
同数とげることができるので駆動装置の組立て及び整備
が非常に容易になる。

しかも加圧流体の供給管路における接続部分の数が減少
するので、これら接続部における加圧流体の漏洩につい
て考慮する必要がなく、したがってサーボ弁を含め駆動
装置全体の漏洩に対する信頼性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適な実施例の外観を示す斜視図、 第２図は、第１図の線Ａ−Ａに沿う横断面図、第３図は
、第１図の線Ｂ−８に沿う縦断面図、第４図は、本発明
の弁手段の一部を断面にして示す図、 第５図は、本発明サーボ弁における加圧流体の流れを模
式的に示す説明図、 第６図は、本発明サーボ弁を使用して好適なエアーバッ
グ・タイプのアクチュエータを示す一断面図である。 １・・・管状体　　　　　２・・・鴇組み補強Ｍ４造３
・・・閉鎖部材　　　　５・・・ニップル６・・・孔　
　　　　　　７・・・内部空洞８・・・接続孔　　　　
　９・・・フィッティング１０・・・アクチュエータ　
１２・・・ハウジング１４・・・導入口　　　　　１６
・・・供給口１８・・・排出口　　　　　２０・・・第
１収容孔２２・・・第２収容孔　　　２４・・・第１流
路２６・・・第２流路　　　　２８ａ　、　２８ｂ・・
・栓３０・・・供給路　　　　　３３・・・収容四部３
４・・・圧力検知手段　　４０・・・第１の弁手段４２
・・・弁座部材　　　　４４・・・弁体４６・・・絞り
調整板　　　４８・・・蓋部材５０・・・駆動手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、加圧流体の導入口並びにこの導入口に連通する少な
   くとも２組の１対の供給口及び排出口を有するハウジン
   グと、導入口及び各組のそれぞれの供給口間に配置され
   加圧流体の導入量を制御する第１の弁手段と、各組の供
   給口及び排出口間に配置され加圧流体の排出量を制御す
   る第２の弁手段とを具え、これら第１及び第２の弁手段
   は、それぞれ、弁手段の軸線方向に延在し貫流する加圧
   流体の流出側端部にほぼ円錐状内面をした弁座を有する
   実質的に中空の弁座部材と、その弁座に線接触可能な球
   状の弁体と、弁体を介して弁座に対向して配設され弁座
   部材の軸線方向に偏移可能な磁性材料よりなる絞り調整
   板と、絞り調整板を偏移可能に収容しハウジングに固着
   された蓋部材と、絞り調整板を弁座に向けて偏移させる
   電磁石を有しハウジングに固着された駆動手段とを具え
   てなることを特徴とする多チャンネルサーボ弁。