TW304220B - - Google Patents

Description

經濟部中央標準為員工消费合作社印装 $04220 A7 _ B7 _ 五、發明説明（I ) 發明領域 本發明是與直接驅動伺服閥有關；特別是有關它的製 造方法，其中，完整組裝之一·有限角度驅動馬達與另一個 液壓裝置組裝後，在經過適當的調整後就會被牢固地互相 結合在一起。 發明背景 由力矩馬達所推動之直接驅動伺服閥是爲專業人士所 熟知的。其應用領域包含將旋轉力矩馬達轉子上所延伸之 驅動部分與液壓閥接觸；當電氣信號輸入驅動馬達時，驅 動馬達可透過轉子上延伸驅動部分直接驅動伺服閥的動 作，以控制源頭至負載間流體的量》如此之直接驅動伺服 閥，需要對其中之定子、轉子、位置信號回授元件、轉子 制動裝置（stops)、以及閥中的流量控制元件作精準的 定位，甚至相關元件間也需要仔細精密地定位，以達成最 佳之性能表現，因此製造起來相當地費時而且複雜。若直 接驅動伺服閥中閥裝置的部份，有某一個特別的液壓元件 在特殊的應用中需要換掉時，就會額外地增加相當多的成 本。因爲如此的動作，通常需要將所有馬達的元件全部拆 卸下來後再組合上去。 有關此種典型的直接驅動伺服閥的專利，有美國專利 號碼爲4,793,377，其說明書亦屬於本案的參考資料。至 於其他與上述直接驅動伺服閥相關之專利，就申請者所知 有美國專利號碼4,197,474，2,769,943，2,699,0 1 6， 4,452,423，4,339,43 7，4,702,1 23以及I9 60年7月 16 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) λ. 五、發明説明（工） A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 日核准之加拿大專利號碼60 1, 808，1 978年8月16日核准 之大英國協專利號碼1 ,521，668。 雖然上述的專利中所說明之直接驅動伺服閥，都能相 當圓滿地達成所期望的目標；但是卻受限於前面所提到之 缺點。因此，其組合或維修就相當複雜與昂貴。除了這些 困難外，必須特別注意的是其所需要之線性間隔（linear spacing)以及旋轉裝置和軸承必須同一中心的問題，以 確保直接驅動伺服閥平滑順暢與最佳的工作表現。 本發明的簡介 本發明中提供一個製造直接驅動伺服閥的方法；包含提 供一個含有所有必須元件，如定子、轉子、支撐軸承、流體 隔離、馬達位置感測器、轉子制動裝置、和馬達的結構外 殼所完整組裝之馬達。並且也提供了一個液壓裝置，其包 含一殻體以及，回應馬達之輸入電氣信號，控制源頭至負 載間流體量的一閥裝置。此完整組裝之馬達是放在液壓裝 置殼體之上，並且利用在馬達轉子與液壓裝置的控制閥間 之適當的機械結構來連接。當電氣信號輸入馬達時，來自 源頭之受壓流體會送入液壓裝置。此時馬達就會被一直調 整移動，使液壓裝置的輸出能達到與輸入電氣信號成正比 的預設期望値。經過這樣的調整後，馬達就會被固定在液 壓裝置上。 除了提供製造方法外，本發明也提供具殻體的液壓裝 置及驅動馬達之直接驅動伺服閥。驅動馬達包含一個外罩 以及偏心配置之驅動元件，此偏心配置之驅動元件與液壓 裝置中的閥銜接。其延伸外罩中含有容許馬達相對應於殻 請 先 閲 讀 背 1¾ 之 注 意 事 項 再 f一 $ 本 頁 裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） A7 B7 S04220 五、發明説明（3>) 體作旋轉運動之裝置以及一結合裝置。當結合裝置旋緊時 此外罩是無法移動的，但當結合裝置沒旋緊時外罩是可移 動的。 圖示說明 圖1是依照本發明之方法所建構直接驅動伺服閥的一個 槪略之部份截面圖示； 圖2是依照本發明之原則所建構直接驅動伺服閥的一個 具體實施例的透視圖； 圖3是圖2中之直接驅動伺服閥的另一個具體實施例； 圖4是依照本發明之原則所建構直接驅動馬達的截面 圖； 圖5顯示一部分的截面圖形，其代表另一種驅動馬達與 液壓裝置結合封裝的另一種方法。 本發明具體實施例的描述 參考圖1依照本發明所建構直接驅動伺服閥的一個槪略 圖。其中，圖1只是一個簡略的圖式而已，它代表一種可被 利用的一種結構；因此，專業人士們會知道，其他種型式 的直接驅動伺服閥也是可以被利用的，例如在前面所提到 專利中所包含的那些都可以利用。 依照本發明提供方法所製造出來的直接驅動伺服閥， 它們有一個重要的特色是在最後的組合階段或者任何翻修 階段都會相當簡單而容易。在本發明中所預期的是，依照 本發明方法所建造之伺服閥，其在最開始的組合建造階段 或者翻修階段中所需要之工作時間與複雜的操作都能被減 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) Α4規格（210 X W7公釐） I— I II 裝 I 訂！ I I I I 線 一 ( (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印褽 五、發明説明（4 ) 少。這是由於我們能夠有效地提供二個各別的模組或裝 置，以結合成最後所需要之直接驅動伺服閥。 其中的第一個模組是完整組裝成一體之有限角度力矩驅 動馬達。舉例而言，在以下將要詳細描述的細節圖，圖4 中，所有在有限角度驅動馬達的元件都被整合成一體可操 作之驅動馬達。如此之驅動馬達可以庫存起來，並提供詳 細目錄，以待將來建造直接驅動伺服閥之所需。 第二個模組是一個液壓模組或裝置。依照一個特定之 短管閥（spool valve)具體實施例，本模組包含一個殼體 及閥本身。在液壓模組中之各項不同的元件也可以庫存起 來，直到需要製作一個特定的直接驅動伺服閥時再取出來 使用。取出來之不同的元件就可以組合成一個完整的液壓 模組，以提供給需要的客戶》 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 當液壓模組組合好了以後，另一個驅動馬達模組，就 只要放在液壓模組外殻之上，適當地調整其位置以使得其 輸出之流量能達到輸入信號所要求的後，就可以將這兩個 模組固定在一起，以保持這調整後想要的相對位置。可以 想見的是，如此的方法對於建造或者翻修一個直接驅動伺 服閥都提供了一個非常簡單、直接並且便宜的工作方式。 舉例來說，在翻修的過程中，假使伺服閥中之驅動馬達工 作不正常時，就只要用一個新的驅動馬達取代舊的那一個 後，經過上述之調整後再直接箝夾或者固定上去就可以 了。 如同圖1所顯示之直接驅動伺服閥中’包含一個架 設在液壓模組16的殻體14上之完整組裝完成之驅動馬達 本紙浪尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） A7 B7 304220 五、發明f ( _ς ) 4在殻體14之內孔徑18中，放置了一個具有一對平臺22 和^的短管閥20。而偏心固定在驅動馬達12轉子軸心28上 的是一個驅動裝置26 »如同專業人士們所熟知的，此偏心 驅動裝匱26在與短管閥20銜接後，當轉子軸心28轉動時， 短管閥20就會在孔徑18中作直線式之往復運動。短管閥如 此之移動就會使得受壓之流體由源頭30，經由殻體內之通 道，從埠口32或34流出至負載（未表示出來）；然後再徑 由埠口34或32回流主系統回收處36。 如同圖中所顯示的，通道38和40將受壓的流體送至終 端室42和44去，再與短管閥20兩端之平臺22和24接觸。 假使輸入驅動馬達12的信號使得轉子的軸心28帶動其上之 偏心驅動裝歡26轉動，並因此而推動短管閥20在圖1中往 右移動時，其二端的平臺22與24就會開啓對應之計量埠口 46和48。計贽埠口46允許流體由源頭30經過終端室42、 埠口46本身後，再由埠口32送至負載》同時，流體也會由 負載經由埠口34，以及打開的計量埠口48後，再送回系統 回收處36。很明顯的，要是軸心28朝另一個方向旋轉時， 整個動作將反過來進行。 經濟部中央棣準局員工消費合作社印製 輸入之命令信號是送入輸入接點50後再連接至控制器 52。控制器在收到輸入命令並經過處理後，就經由接點54 驅動馬達12，以使得轉子28能旋轉至所需要之位置。轉子 的位置再由感測器56取得後，由接點58，回送出適當的信 號給控制器52 »利用這些信號配合控制器52的輸入命令信 號，提供給驅動馬達12產生所需要之動作，並進而推動伺 服閥20以送出所需要之力量給負載。 本紙張尺度糾巾咖家料（CNS ) ( 210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消费合作社印家 A7 B7 五、發明説明（t) 在組裝圖1之架構，完整組裝完成之驅動馬達12，是 安裝在殻體14上，並使得驅動裝置26結合短管閥20 »受壓 之流體是由圖上之30所提供，輸入的命令信號是由端點50 輸入》如眾所週知，因應輸入之命令信號’其在埠口32和 34之輸出是預設之壓力或流量値。驅動馬達12在殼體14上 是可轉動的。驅動馬達可經由這樣的轉動及其本身之調 整，使埠口32和34上的輸出達到輸入端點50輸入命令所想 要達成之預設値。當這樣情況發生時，表示已調整完成， 驅動馬達12就可以經由圖上60和62之固定器或箝夾裝置固 定在殻體14上。此箝夾裝置60和62可以是驅動馬達12外殻 的一部分，如耳狀之突出物，而且當整個驅動馬達12轉動 時，它們也會跟著移動。在下一段落中，有對它們更爲詳 細的描述。在這些耳狀的突出物上提供適當的槽溝，以使 驅動馬達12在調整時能夠整個地轉動。一旦調整好了，就 可以利用固定器將驅動馬達12牢固地固定在殼體14上之調 整後的位置。 現在請參考圖2，依照本發明前述原則所建造之直接驅 動伺服閥的一個具體實施例。如同圖中所顯示的•在液壓 模組70上安裝了一個完整組裝完成之驅動馬達模組72。驅 動馬達的外殻73上，有一對延伸出之箝夾用耳狀突出物74 和76。此耳狀突出物可以是利用銅鋅合金焊接上去，或者 是利用其他的辦法，將它們固定在外殼73上。每一個耳狀 突出物內都分別有一個槽溝78和80。透過這二個耳狀突出 物內的槽溝78和80，分別有一個適當的固定器82和84穿過 後，銜接在液壓模組70殻體75上具螺紋的之適當開口（沒 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐） (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) %·"* 經濟部中央標準局負工消费合作社印$» A7 ____B7 五、發明说明（1 ) 有表示在圖上）。如同前面所提到的，驅動馬達在液壓模 組上的轉動調整，只要達到驅動馬達的輸入信號與液壓模 組所預定輸出壓力或流量値成正比即可。然後，固定器82 與84再將驅動馬達模組72與液壓模組7G緊緊地結合在一 起。 請參考圖3中所表示的另一種安排方式。其中除了驅動 馬達72上鄰近基座88的部分有一凹槽86外，其他的部分都 與圖2中的相同。經由適當之固定器，一對繫栓或箝夾器 90和92就會被固定在液壓模組70上。如同圖中所顯示的， 箝夾器9 0和9 2上分別包含有一個延伸入凹槽8 6的凸緣9 4和 96 »在建構直接驅動伺服閥，以及輸入信號進入驅動馬達 72以調整液壓模組所想要之輸出流量或壓力値時，固定器 一直都是保持鬆動的狀況，因此在凸緣94和96仍保持在凹 槽86內時，驅動馬達可以自由地轉動以達成調整的目的。 當驅動馬達的位置使液壓模組的輸出達到所預期的大小値 時，鎖緊固定器就可以使得下壓之箝夾器或繫栓90和92接 觸到凹槽86的下層表面，並因此而使得驅動馬達外殼的下 層部分88箝夾在液壓模組70上。在驅動馬達的底部或者在 液壓模組的殼體上，提供一個適當的0型環或其他之密封 結構，以使得驅動馬達與液壓模組間能密封起來以免流體 之渗漏。 如同圖3中之虛線所表示的，在圖1中的控制器52可以 組裝在控制器外殻100內，然後再利用適當之固定器104固 定在驅動馬達的殻體102上。固定器1G4穿過一個由控制器 殻體106延伸的杯狀結構1〇5。而驅動馬達72的上層部分是 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) V在 訂 經濟部中央標準Λ員工消费合作社印製 304220 五、發明説明（？:） 容納在杯狀結構的裏面。配備有圖1中之導線接點54和58 的電線束管104則延伸於控制器之殻體丨“與驅動馬達72之 間。在控制器之殻體100上提供了一個利用適當固定器108 固定的蓋子106 ;當需要對放在殻體1()()內例如控制器52之 積體電路模組進行檢測或維修時，蓋子就可以被打開。 本發明之完整組裝完成之驅動馬達模組，可能包含一 個具各種不同組態之驅動馬達。典型中所使用之驅動馬達 是一個在直接驅動伺服閥中普遍使用並爲專業人士們所熟 知之有限角度力矩馬達。以下所將要說明並在圖4中所表示 的，就是這樣的一種驅動馬達。如同圖中所表示的，轉子 128以及其上之軸心140是配置在隔離管146中。隔離管中 包含一個內部配備有軸承裝置136之凸緣144。在隔離管的 另一端提供一個凹室150以裝載另一個軸承裝置152。在軸 心140上的其中一延伸端154是容納在軸承裝置152中，而 另一軸心14G上的延伸端156則容納在另一軸承裝置136 中。而隔離管146上的基座144則容納於支撐環176之中。 驅動馬達中的定子126是靠在支撐環176的肩部174上。並 且利用一個固定在隔離管14 6密封的上層部分14 8上之防鬆 動裝置166箝夾住。圖中之防鬆動裝置166包含一個由環狀 元件162以及一似裙擺之下垂部分164所組成的防鬆動器 160。並且扣環170利用螺紋固定在隔離管146密封上層部 分148之外表面上。在防鬆動裝置中之似裙擺的下垂部分 164會對定子126上之磁極172部分施加一往下之箝夾力 量。並且爲了安全起見，經由扣環170上所提供之開口’ 穿過一條閉鎖鐵絲184以避免無意間鬆開了防鬆動裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210X297公嫠） (請先閱婧背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央揉準局負工消费合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（q) 166。爲了容納此一閉鎖鐵絲，在扣環Π0上的一邊提供了 一個開口 186，並且在隔離管146密封的上層部分148也提 供了另一個開口。驅動馬達的外殻194是裝設在元件部分 176上，以保護驅動馬達118的內部，免得受到外界環境的 影響。從圖中亦可看出，由轉子軸心1 40下端延伸出一根 偏心配置的驅動元件142，其上並裝設有一個球狀體143。 如同前面所提及的，此一球狀體將會與液壓模組內所包含 之閥裝置結合。 爲了避免流體的滲漏，適當之〇型環或者類似之密封 元件可以容納於凹槽151中，使得驅動馬達在與液壓模組 結合時，壓在其上層表面上，以密封其間存在的空隙。在 圖中也同時可看出在元件部分176上也提供了一個連續之 環形凹槽153，用來容納在圖3中下壓箝夾器90和92的凸 緣。此一環形的凹槽153可以使得驅動馬達118在組裝伺服 閥時，能夠在液壓模組的殻體上做360°的轉動。 如同在圖5中所表示的，本發明之完整組裝之驅動馬達 與液壓模組之間可以利用一個徑向之靜態密封器來加以密 封。在基座200中，包含一個延伸的部分202，轉子204並 '從其內延伸出來。202的延伸部分上有一個可以容納〇型 環208的凹槽206 »此一 〇型環密封驅動馬達與液壓模組殻 體210間的結合間隙。 由此方法所建造如圖4中之完整組裝之驅動馬達是放在 液壓模組的上方，並且如同前面所描述的，在固定前，必 須調整位置至液壓模組的輸出流量及/或壓力是輸入信號 所欲得到的大小。調整好了後，下壓的繫栓就可以將驅動 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 B7 五、發明説明（丨〇) 馬達固定在所想耍的位置上》並且提供一個相當簡單並且 經濟的製造直接驅動伺服閥之方法。如有需要的話，也可 以再鬆開固定器，根據任何一個特定的使用狀況來調整驅 動馬達的位置。 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 3〇422〇 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 1 ·一個製造直接驅動伺服閥的方法，其中包括： A·提供一個完整組裝完成之有限角度力矩馬達； B·提供一個液壓模組； C·將完整組裝完成之驅動馬達定位在液壓模組上； D ·對驅動馬達輸入一電氣信號，此電氣信號指示液壓模組 輸出一預設輸出値： E·量測液壓模組的輸出値； F·決定液壓模組的輸出何時到達上述預設的輸出値； G ·在保持上述預設輸出値情形下，將驅動馬達固定於液壓 模組上。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之直接驅動伺服閥的製造方 法，更包括：上述驅動馬達延伸出來的一驅動元件結合於 上述液壓模組內之一閥結構的步驟。 3 ·如申請專利範圍第1項中所述之直接驅動伺服閥的製造 方法，所提及之定位步驟包含：將上述驅動馬達整體轉 動，並在此過程中，持續不斷地量測上述液壓模組的輸出 値，直到達到上述之預設輸出値。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之直接驅動伺服閥的製造方 法，其中驅動馬達上有下壓裝置，而且上述之固定步驟包 含：將下壓裝置中之固定器鎖緊。 m 5 ·如申請專利範圍第4項所述直接驅動伺服閥的 法，其中的驅動馬達一外殼上，具有向外突出且之 下壓耳狀突出物，並且上述的固定器穿過前述具 狀突出物。 1L (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央梂率局負工消费合作社印製 <A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 6 ·如申請專利範圍第4項所述直接驅動伺服閥的製造方 法，其中驅動馬達一外殻的一端提供有一條槽溝，以及與 前述槽溝銜接之一箝夾器，此箝夾器是利用鎖緊上述之固 定器來固定。 7 · —有限角度直接驅動伺服閥，包含： 一液壓模組，其具有一外殻體，並且外殼體內部配備 一閥裝置以控制由一源頭流過上述閥裝置流體的流動； 一完整組裝完成之驅動馬達，其具有一殼體，並且其 殻體是裝設在上述液壓模組的外殻體上； 下壓固定裝置，其包含固定器供將上述驅動馬達固定 在上述液壓模組之外殻體上，並且在固定器鬆動時前述驅 動馬達是可以整個地轉動，而當固定器鎖緊時，就無法轉 動。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之有限角度直接驅動伺服 閥，其中下壓固定裝置包含幾個由驅動馬達殻體突出之耳 狀突出物，此耳狀突出物與上述液壓模組結合，前述耳狀 突出物中有弧形之槽溝，並且上述固定器是由此槽溝穿 過。 9 ·如申請專利範圍第7項所述之有限角度直接驅動伺服 閥，其中提到的下壓固定裝置包含驅動馬達殼體上之一槽 溝以及多個箝夾器，此多個箝夾器與所述槽溝及液壓模組 外殻體結合，上述之固定器穿過此箝夾器。 1 0 ·如申請專利範圍第9項所述之有限角度直接驅動伺服 閥，其中槽溝是連續的。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 ABCD 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 六、申請專利範圍 1 1 .如申請專利範圍第9項所述之有限角度直接驅動伺服 閥，其中箝夾器上，每個都有一個向內徑向之凸緣，延伸 進入上述之槽溝。 1 2 .如申請專利範圍第7項所述之有限角度直接驅動伺服 閥，進一步包含一個安置於上述之驅動馬達以及液壓模組 外殻體間之靜態密封裝置。 1 3 .如申請珥利範圍第丨2項所述之有限角度直接驅動伺 服閥，其中之密封裝置包含一個容納在上述驅動馬達上一 凹槽的〇型環。 1 4 .如申請專利範圍第13項所述在之有限角度直接驅動 伺服閥，其中驅動馬達上有一突起部分’上述之凹槽即是 製作在此突起部分中° 1 5 ·如申請專利範圍第7項所述之有限角度直接驅動伺服 閥，進一步包含一個電子控制器以及一將前述控制器結合 在上述驅動馬達上的裝置。 1 6 .如申請專利範圍第15項所述之有限角度直接驅動伺 服閥，進一步包含一個將控制器包覆起來的控制器外殻， 以及將前述控制器外殼固定在上述驅動馬達上的一固定裝 rv·置》 1 1 7 ·如申請專利範圍第16項所述之有限角度直接驅動伺 服閥，其中，將控制器外殻固定在驅動馬達上的該固定裝 置，包含一個杯狀裝置，其由上述控制器外殻延伸出來， 並將上述驅動馬達容納在杯狀裝置。 13 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210Χ 297公釐) .......................{................訂................4, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)