JPS63251601A - 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】 技術分野 本発明は、サーボ弁などとして使用することができる制
御弁に関する。

背景技術 共型的な先行技術は、第６図に示されているサーボ弁で
ある。このサーボ弁は、へウノング１内に第６図の左右
に変位可能なスプール２が収納されており、このスプー
ル２は一対のばね３，４によって第６図に示される中立
位置に付勢される。

圧油の入口ボート５はポンプ６に接続され、出口ボート
７はタンク８に接続される。接続ボート９゜１０は、シ
リンダ１１の部Ｍ１２．１３にそれぞれ接続される。ノ
ズル１４．１５間には、７フツパ１Ｇが配ａされ、この
７ラツパ１６は、トルクモータ１７によって駆動される
。紋り１８ｔ１９は、供給される高圧力の圧油と７ラツ
パ１Ｇとの間の紋り抵抗となっている。トルクモータ１
７の差電流によって変化するノズル１４．１５の背圧は
、スプール２の両端面に導かれてばね３，４のばね力と
つり合う、７ラツパ１Ｇが中央にあるとき、ノＸ’ル１
４，１５の背圧は等しく、シたがってスプール２は第６
図に示される中立位置となっている。

７ラツパ１６が右に寄れば、右側の／グル１５の背圧が
高くなり、左側のノズル１４の背圧は低くなって、スプ
ール２は左に移動する。これによって入口ポート５から
の圧油は、部屋２０から接続ボート９を経て、シリング
１１の部屋１２に供給され、ピストン２１は左方に移動
する。部屋１３からの圧油は、接続ボー）１０から部ｆ
ｆ１２２を経て出口ボート７からタンク８に戻る。

同様にして７２ツバ１Ｇが左に寄れば、スプール２は右
に移動し、これによって入口ポート５からの圧油は部ｍ
２２から接続ボート１０を経てシリンダ１１の部屋１３
に供給され、ピストン２１は右に変位する０部屋１２が
らの圧油は、接続ボート９から部屋２０を経てさらにｎ
屋２３を経て出口ボート７に導かれ、タンク８に戻る。

こうしてトルクモータ１７に加えられる入力電流によっ
て、スプール２を変位させ、弁を流れる゛油量を変化し
て、大きな負荷を動がす。

発明が解決すべき問題点 このような従来からのサーボ弁では、小流量を制御する
ためにはスプール２のランドとボート５゜７．９．１０
の機械加工寸法精度を向上しなければならず、さもなけ
れば負荷を正確に動かすことができず、また圧油の漏洩
が生じる。

この先行技術の他の問題は、作動油の流量が温度などに
依存して変動し、これによって負荷を正確に動かすこと
ができないことである。

本発明の目的は、小流量の制御を機械加工寸法精度を比
較的要求されない弁形式を用いることにより生産性を向
上し、しかも温度などに依存することなしに流量を制御
することができるようにした制御弁を提供することであ
る。

問題点を解決するための手段 本発明は、複数の個別弁であって、各個別弁は、カート
リックケーシングと、 そのカートリッジケーシングの内部に設けられた弁座と
、 弁座に当接することができる弁体と、 弁体をｍ弁方向に付勢するぱねと、 弁体をばね力に抗して開弁させる圧電素子とを有する、
そのような個別弁と、 複数の個別弁を共通に収納し、それらの個別弁を接続す
る流路を有するケーシングと、前記圧電素子を個別的に
駆動する回路とを含むことを特徴とするｉ制御弁である
。

好ましい実施態様では、前記駆動回路は、圧電素子をパ
ルス幅変調された信号によって駆動することを特徴とす
る。　　− 作　　用 本発明に従えば、複数の個別弁を共通のケーシングに収
納し、それらの個別弁を、ケーシングに形成した流路で
接続し、各個別弁はカートリッジケーシングに設けられ
た弁座に、ばねによって弁体が着座する方向に付勢され
ており、弁体を圧電素子によって前記ばねのばね力に抗
して変位して開弁し、この圧電素子は駆動回路によって
個別的に駆動される。したがって個゛別弁は、むやみに
高精度とすることなしに、閉弁お上り開弁の各動作を正
確に行なうことができ、そのため生産性が向上されるこ
とになる。

また圧電素子を駆動する回路からの駆動信号を、たとえ
ばパルス幅変調された信号などとし、これによって圧油
の温度などに依存することなしに作動油の流量を制御す
ることが可能になる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の制御弁の展開した断面図で
あり、＄２図はその平面図である。大略的に直方体状の
ケーシング２５には、成敗（この実施例では４）の個別
弁２６〜２９が共通に収納されている。ケーシング２５
には、圧油の入口ポート３０と、出口ポート３１と、接
続ボート３２゜３４が形成される。入口ボート３０には
ポンプ３５から圧油が供給され、その圧油はケーシング
２５に形成された流路３Ｇ、３７を経て個別弁２６゜２
８の凹溝３Ｂ、３９に導かれる。出口ボート３１は、個
別弁２７．２９に対応する凹溝４０，４１に流路４２，
４３を介して接続される。接続ボ−ト３２は、個別弁２
６．２７に対応する凹溝４４゜４５に流路４Ｇ、４７を
介して接続される。もう１つの接続ボート３４は、個別
弁２８．２９に対応する凹溝４８，４９に流路５０，５
１を介して接続される。接続ボー）３２．３４は、シリ
ング５２内のピストン５３によって化切られた部屋５４
゜５５にそれぞれ連通される。前述の出口ボート３１は
、タンク５Ｇに接続される。

第３図は、個別弁２６の断面図である０個別弁２６のカ
ートリッジケーシング５７には、前述のケーシング２５
に形成された凹溝３８．４４にそれぞれ対応する接続孔
５８．５９が形成されている。カートリッジケーシング
５７内には、これらの接続孔５８．５９間において弁座
部材６０が固定される。弁座部材６０の接続孔５８側に
は弁座６１が形成され、その弁座部材６０の中央には弁
孔６２が形Ｊ＆される。弁座６１には、弁体６３が当接
して着座することができる。ばね６４は、弁体６３をそ
の弁体６３が弁座６１に着座して開弁する方向に付勢す
る。弁体６３と一体的である弁棒６５は、圧電素子６６
に連結される。カートリツジケーシング５７１こ螺着さ
れたプラグ６７は、ばね６４を支持する。圧１！素子６
Ｇにはリード線６８が接続され、カートリッジ２５から
外部に取出される。カートリッジケーシング５７には、
取付部材６９が蝶着され、この取付部材６９はケーシン
グ２５に形成された収納孔７０に収納され、０りング７
１〜７３によって気密とされる。取付部材６９は、ケー
シング２５の端面に固定される。

圧電素子６６を駆動することによって弁体６３はばね６
４のばね力に抗して弁座６１から離間し、接続孔５８．
５９に電通して開弁状態となる。残余の弁２７，２８．
２９もまた、個別弁２６と同様な構成を有する。

第４図は第１図〜第３図に示された実施例の電気的構成
を示すブロック図である０個別弁２６の圧電素子６６と
同様にして、残余の個別弁２７゜２８．２９にもよ、た
、圧電素子７４，７５．７６が設けられる。圧電素子６
６．７６を駆動することによって個別弁２６．２９が開
弁状態となり、凹溝３８．４４が連通し、また凹溝４９
，４１が連通する。このとき、個別弁２７．２８の圧電
素子７４．７５は駆動されない、ポンプ３５からの圧油
は、入口ボート３０から流路３Ｇを経て凹溝３８゜４４
に流れ、流路４Ｇがら接続ボート３２を経てシリング５
２の部屋５４に供給される。これによってシリング５３
は第１図の右方に変位する０部屋５５の圧油は接続ボー
ト３４から流路５１を経て凹溝４９，４１を経て、さら
に流路４３を経で出口ボート３１からタンク５６に戻る
。

個別弁２７．２８の圧電素子７４．７５を駆動すると、
ポンプ３５からの圧油は、入口ボート３０から流路３７
を経て凹溝３９から開弁状態にある個別弁２８を経て凹
＠４８および流路５０を通り、接続ボート３４からシリ
ング５２の部屋５５に供給される。これによってピスト
ン５３は、第１図の左方に変位する０部屋５４の圧油は
、接続ボート３２から流路４７を経て凹溝４５に導かれ
、開弁状態にある個別弁２７を通り凹溝４０から流路４
２を経て出口ボート３１から′タンク５６に戻る。

このような負荷であるシリンダ５２を制御するために、
第４図に示される入力回路７７からの信号は、マイクロ
コンビエータなどによって実現される処理回路７８に与
えられる。温度検出器７９は、ポンプ３５によって供給
される作動油の温度を検出し、その温度検出信号を処理
回路７８に与える。処理回路７８は、制御信号をパルス
幅変調回路８０〜８３に個別的に与える。このパルス幅
変調回路８０〜８３は、個別弁２６〜２９に個別的に対
応しており、それらの個別弁２６〜２９の圧電素子Ｇ　
６，７４，７５．７６　　に駆動信号をそれぞれ与える
。

たとえばシリング５２のピストン５３を第１図の右方に
変位するには、処理回路７８は入力回路７７からの信号
に基づき、温度検出器７９からの作動油の温度に基づい
て補正演算を行ない、油量に対応した電圧を有する制御
信号をパルス幅変調回路８０．８３に与える。入力回路
７７から処理回路７８に与えられる信号は、第５図（１
）で示される波形を有する。パルスＩｌａ変調回路８０
は、第５図（２）に示す駆動信号を導出して圧電素子６
６に与え、同様にしてパルス幅変調回路８１．８２は第
５図（３）および第５図（４）に示される零の駆動信号
を圧電素子７４．７５に与え、＊たパルス幅変調回路８
３は第５図（５）に示される波形を有する駆動信号を圧
電素子７Ｇに与える。

パルス幅変調回路８０は、処理回路７８から与えられる
制御信号の電圧に対応したパルス幅Ｔ１を有する駆動信
号を発生する。この駆動信号の周期Ｗ１は一定である。

もう１つのパルス幅変調回路８３は、処理回路７８から
与えられる制御信号の電圧に対応したパルス幅Ｔ３を有
し、周期Ｗ３は一定であって、この実施例ではｗｉ＝ｗ
３である。パルス幅を調回路８１．８２に処理回路７８
から与えられる制御信号の電圧は、零であり、したがっ
て圧電素子７４．７５は駆動されない、圧電素子６６．
７６に与えられる駆動信号のパルス幅ＴＩ、Ｔ４は、温
度検出器７９によって検出された圧油の温度に基づいて
入力回路７７から与えられる信号を補正した値に対応し
ており、これによって圧油の温度に依存することなしに
、シリング５２の部屋５４に供給され、また部屋５５か
ら戻る圧油の流量がその圧油の温度に依存しない値に定
められることになる。圧電素子７４．７５に与えられる
駆動信号は、零であり、したがって個別弁２７．２８は
遮断している。

ピストン５３を第１図の左方に駆動するにあたっては、
処理回路７８はパルス幅変調回路８１゜８２に制御信号
を与え、圧電素子７４．７５を駆動する。このときパル
ス幅変調回路８０．３３から圧電素子＋３６．７６に与
えられる駆動信号は、零であり、個別弁２６．２９は遮
断したままである。

上述の実施例では、個別弁２６〜２９の圧電素子６　（
３，７４，７５，７Ｇ　　に与えられる駆動信号がパル
ス幅変調され、そのパルス幅が圧油の温度に対応して補
正されることになる。したがってそれらの個別弁２６〜
２９を流れる圧油の流量は、温度・に非線形で変化する
粘度および密度などによって変化されることなく、各式
する流量に設定することが可能である。

効　　果 以上のように本発明によれば、複数の個別弁をそれらの
個別弁に共通のケーシングに収納し、各個別弁は、カー
トリッジケーシングの内部に設けた弁座に、ばねによっ
て弁体を開弁方向に付勢し、圧電素子によって弁体をば
ね力に抗して開弁させるようにしたので、製作の精度を
むやみに向上することなしに、小流量の制御が可能とな
り、生産性が向上される。しかもこの上うなＩ威は比較
的小形で実現する二とができる。しかもまた、圧電素子
を駆動する信号を、たとえば作動油の温度に依存して補
正することによって、温度などに悪影響されることなし
に、流量を希望する値に設定することが可能である。上
記の如き特徴を有することから、小流量の制御が要求さ
れる用途、例えば小型有索無人潜水器等に有効に使用さ
れうる。

【図面の簡単な説明】

＃＆１図は本発明の一実施例の展開した断面図、第２図
は第１図に示された実施例の平面図、第３図は個別弁２
Ｇの断面図、第４図は第１図〜第３図に示された実施例
の電気的構成を示すブロック図、第５図は第４図に示さ
れた構成の動作を説明するための波形図、第６図は先行
技術の断面図である。 ２５・・・ケーシング、２　Ｇ、２７，２８．２９　　
・・・個別弁、３０・・・入口ボート、３１・・・出口
ボート、３２．３４・・・接続ボート、３５・・・ポン
プ、５２・・−シリンダ、５３・・・ピストン、５７・
・・カートリッジケーシング、６１・・・弁座、６２・
・・弁孔、６３・・・弁体、６４・・・ばね、６５・・
・弁棒、６　Ｇ、７４，７５．７　Ｇ・・・圧電素子、
７７・・・入力回路、７８・・−処理回路、７９・・・
温度検出器、８０，８１．８２，８３　　・・・パルス
幅変調回路 代理人　　弁理士　画数　圭一部 第　３図 纂　４　図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の個別弁であつて、各個別弁は、カートリツ
   ジケーシングと、 そのカートリツジケーシングの内部に設けられた弁座と
   、 弁座に当接することができる弁体と、 弁体を閉弁方向に付勢するぱねと、 弁体をばね力に抗して開弁させる圧電素子とを有する、
   そのような個別弁と、 複数の個別弁を共通に収納し、それらの個別弁を接続す
   る流路を有するケーシングと、 前記圧電素子を個別的に駆動する回路とを含むことを特
   徴とする制御弁。
2. （２）前記駆動回路は、圧電素子を、パルス幅変調され
   た信号によつて駆動することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の制御弁。