TWI618880B - 伺服閥 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種伺服閥，其包含本體、閥心軸、驅動馬達組以及第一導引輪；本體包含一腔室、一第一開口及一第二開口，第一開口與腔室連通，第二開口與第一開口位置相對且與腔室連通；閥心軸設置於腔室，閥心軸包含第一端及第二端，第一端可移動地外露於第一開口且包含被驅動部，第二端相對於第一端且可移動地外露於第二開口；驅動馬達組鄰近第一開口且用以帶動被驅動部以使閥心軸於腔室內移動；第一導引輪抵頂第一端或第二端；其中驅動馬達組驅動閥心軸時，第一導引輪平衡第一端的受力以導引第一端線性位移。藉此可以避免閥心軸偏移損耗。

Description

伺服閥

本發明是有關於一種伺服閥，且尤其是有關一種利用馬達驅動的伺服閥。

利用液壓缸來提供工件的位移動力是現在工業領域中常見的技術手段，而液壓缸的驅動通常是透過伺服閥來達成。

習知的伺服閥包含一閥心，透過閥心於伺服閥的腔室內位移可改變流體的流出及流入方向，進而帶動液壓缸的作動，而閥心是透過一轉矩馬達(torque motor)來帶動。然而，此種轉矩馬達驅動閥心的方式十分複雜，需包含回饋彈簧、液壓放大器等結構，容易導致成本增加及維修的不便。

有鑑於此，如何有效的改善伺服閥的驅動方式，使其達到結構結簡單的目的，遂成相關業者努力的目標。

本發明提供一種伺服馬達，其結構簡單，而且透過結構的配置，可以更達到穩定位移減少磨耗的目的。

依據本發明之一態樣提供一種伺服閥，其包含一本體、一閥心軸、一驅動馬達組以及一第一導引輪；本體包含一腔室、一第一開口及一第二開口，第一開口與腔室連通，第二開口與第一開口位置相對且與腔室連通；閥心軸設置於腔室，閥心軸包含一第一端及一第二端，第一端可移動地外露於第一開口且包含一被驅動部，第二端相對於第一端且可移動地外露於第二開口；驅動馬達組鄰近第一開口且用以帶動被驅動部以使閥心軸於腔室內移動；第一導引輪抵頂第一端或第二端；其中驅動馬達組驅動閥心軸時，第一導引輪平衡第一端的受力以導引第一端線性位移。

藉此，伺服閥的結構簡單，而且透過第一導引輪的配置，可以更達到穩定位移減少磨耗的目的。

依據前述之伺服閥，其中被驅動部可包含複數凸齒，驅動馬達組可包含一馬達以及一齒輪，齒輪用以齧合凸齒，且齒輪受馬達驅動旋轉以帶動閥心軸位移。複數凸齒可位於第一端的一側，第一導引輪可導抵靠第一端的另一側。本體更可包含一第一塞蓋以及一第二塞蓋，第一塞蓋設置於第一開口並供第一端液密進出，第二塞蓋設置於第二開口並供第二端液密進出。而前述伺服閥更可包含一第二導引輪及一第三導引輪，第二導引輪抵頂第二端的一側，第三導引輪抵頂第二端的另一側。

依據本發明之另一態樣提供一種伺服閥，其包含一本體、一閥心軸、一驅動馬達組及一第一導引輪，本體包含一腔室、一入流孔、一第一出流孔及一第二出流孔，且入 流孔、第一出流孔及第二出流孔與腔室連通；閥心軸設置於腔室且包含一第一端、一第二端及二止擋環，第一端可移動地外露於本體且包含一被驅動部，第二端相對於第一端且可移動地外露於本體，止擋環選擇性的阻止一流體自入流孔流入第一出流孔或第二出流孔；驅動馬達組鄰近第一端且用以帶動被驅動部，以使閥心軸於腔室內移動以啟閉第一出流孔或第二出流孔；第一導引輪抵頂第一端或第二端；其中驅動馬達組驅動閥心軸時，第一導引輪平衡第一端的受力以導引第一端線性位移。

依據前述之伺服閥，其中被驅動部可包含複數凸齒，驅動馬達組可包含一馬達以及一齒輪，齒輪用以齧合凸齒，且齒輪受馬達驅動旋轉以帶動閥心軸位移。複數凸齒可位於第一端的一側，第一導引輪可導抵靠第一端的另一側。而馬達可以是一步進馬達或一伺服馬達。前述伺服閥更可包含一第二導引輪及一第三導引輪，第二導引輪抵頂第二端的一側，第三導引輪抵頂第二端的另一側。

100、100a‧‧‧伺服閥

200、200a‧‧‧本體

210‧‧‧第一開口

220‧‧‧第二開口

230、230a‧‧‧腔室

240、240a、250a、260a、270a‧‧‧內油管路

250‧‧‧第一塞蓋

260‧‧‧第二塞蓋

300、300a‧‧‧閥心軸

310‧‧‧第一端

311‧‧‧被驅動部

320‧‧‧第二端

330、340、330a、340a、350a‧‧‧止擋環

410、410a‧‧‧第一導引輪

420、420a‧‧‧第二導引輪

430、430a‧‧‧第三導引輪

500、500a‧‧‧驅動馬達組

510‧‧‧齒輪

520‧‧‧馬達

A1、A2‧‧‧第一出流孔

B1、B2‧‧‧第二出流孔

P1、P2‧‧‧回流孔

T1、T2‧‧‧入流孔

第1圖繪示依照本發明一實施方式之一種伺服閥的一剖視示意圖；第2圖繪示第1圖之伺服閥的爆炸示意圖；第3圖繪示第1圖之伺服閥的另一剖視示意圖；第4圖繪示第1圖之伺服閥的又一剖視示意圖； 第5圖繪示依照本發明另一實施方式之一種伺服閥的一剖視示意圖；第6圖繪示第5圖之伺服閥的另一剖視示意圖；以及第7圖繪示第5圖之伺服閥的又一剖視示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之實施方式。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，閱讀者應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示。

請參閱第1圖及第2圖，其中第1圖繪示依照本發明一實施方式之一種伺服閥100的一剖視示意圖，第2圖繪示第1圖之伺服閥100的爆炸示意圖。伺服閥100包含一本體200、一閥心軸300、一驅動馬達組500以及一第一導引輪410。

本體200包含一腔室230、一第一開口210及一第二開口220，第一開口210與腔室230連通，第二開口220與第一開口210位置相對且與腔室230連通；閥心軸300設置於腔室230，閥心軸300包含一第一端310及一第二端320,第一端310外露於第一開口210且包含一被驅動部311，第二端320相對於第一端310且外露於第二開口220；驅動馬達組 500鄰近第一開口210且用以帶動被驅動部311以使閥心軸300於腔室230內移動；第一導引輪410抵頂第一端310或第二端320；其中驅動馬達組500驅動閥心軸300時，第一導引輪410平衡第一端310的受力以導引第一端310線性位移。

藉此，伺服閥100的結構簡單，而且透過第一導引輪410的配置，可以更達到穩定位移減少磨耗的目的。後面將更詳細的說明伺服閥100的細部結構與作動方式。

本體200是一缸體結構而包含腔室230，本體200更包含一入流孔T1、一第一出流孔A1、一第二出流孔B1、一回流孔P1、一內油管路240、一第一塞蓋250以及一第二塞蓋260，入流孔T1、第一出流孔A1、第二出流孔B1、回流孔P1與內油管路240皆與腔室230連通，而第一塞蓋250設置於第一開口210並供第一端310液密進出，第二塞蓋260設置於第二開口220並供第二端320液密進出。第一塞蓋250及第二塞蓋260各可包含一平面油封及一內孔油封，但不以此為限。另外，本體200的兩端還包含二設置部(未標示)以供第一導引輪410及驅動馬達組500設置。

閥心軸300可包含至少一止擋環330、340選擇性的阻止一流體(未繪示)自入流孔T1流入第一出流孔A1或第二出流孔B1。更仔細的說，在本實施例中，止擋環330、340的數量示例性的為二，且止擋環330、340間隔設置於閥心軸300的一軸體(未標示)上，當閥心軸300被驅動而在腔室230內移動時，止擋環330、340會一併移動而改變其在腔室230內的位置，從而阻止流體自第一出流孔A1或第二出流孔 B1流出。

被驅動部311包含複數凸齒(未標示)，驅動馬達組500可包含一馬達520以及一齒輪510，齒輪510用以齧合凸齒，且齒輪510受馬達520驅動旋轉以帶動閥心軸300位移。齒輪510是設置於馬達520的一輸出軸(未標示)上，當馬達520轉動時，齒輪510會被帶動旋轉，而由於齒輪510與凸齒齧合，因此齒輪510轉動時會連動閥心軸300位移。

本實施例中，凸齒位於第一端310的一側，而第一導引輪410位於第一端310的另一側，因此，當驅動馬達組500施力於第一端310時，第一導引輪410會提供反作用力給第一端310而平衡第一端310的受力，使得閥心軸300在被驅動時可以線性位移而減少偏心位移的狀況。

而伺服閥100更可包含一第二導引輪420及一第三導引輪430，第二導引輪420抵頂第二端320的一側，第三導引輪430抵頂第二端320的另一側，而可以使閥心軸300移動的更平順，偏心位移的狀況更少。

在此要特別說明的是，當伺服閥100只包含第一導引輪410時，第一導引輪410亦可以配置成抵靠第二端320一側的態樣，也就是說，第一導引輪410與凸齒位於閥心軸300的同一側，是以當驅動馬達組500驅動施力於閥心軸300時，第一導引輪410亦可於第二端320施以相同的力予閥心軸300，使得第一端310與第二端320受力平衡，而同樣可以達到導引閥心軸300線性位移的功能。

請參閱第3圖及第4圖，其中第3圖繪示第1圖之 伺服閥100的另一剖視示意圖，第4圖繪示第1圖之伺服閥100的又一剖視示意圖。由於閥心軸300可被驅動馬達組500驅動而於腔室230內位移，因此閥心軸300可具於一第一位置及一第二位置間移動。

如第3圖所示，閥心軸300位於第一位置，此時流體自入流孔T1進入腔室230內，而由於二止擋環330、340的位置關係，因此流體在進入腔室230後只能透過內油管路240流入第二出流孔B1，並由第二出流孔B1讓流體流出。

在此要特別說明的是，伺服閥100可用於驅動一液壓缸(未繪示)，液壓缸內包含一活塞，且液壓缸的一端與第一出流孔A1連通，液壓缸的一另端與第二出流孔B1連通。是以，流體自第二出流孔B1流出伺服閥100可進入液壓缸的另端推抵活塞，使得液壓缸內鄰近第一出流孔A1處的空間受壓縮而將流體擠入第一出流孔A1，因此，流體可自第一出流孔A1流入腔室230內，再由回流孔P1流出。

如第4圖所示，閥心軸300位於第二位置，此時流體自入流孔T1進入腔室230內，而由於二止擋環330、340的位置關係，因此流體在進入腔室230後只可流入第二出流孔B1，並由第二出流孔B1讓流體流出。

是以，流體自第一出流孔A1流出伺服閥100可進入液壓缸的一端推抵活塞，使得液壓缸內的鄰近第二出流孔B1處的空間受壓縮而將流體擠入第二出流孔B1；因此，流體可自第二出流孔B1流入腔室230內，再由回流孔P1流出。

藉由上述伺服閥100的作動關係，可帶動液壓缸作動，而當液壓缸的活塞位置到達預設位置時，閥心軸300可移動至如第1圖所示之位置，此時二止擋環330、340分別封閉第一出流孔A1及第二出流孔B2，而使得液壓缸內流體的體積固定，活塞可固定於預設位置。

請參閱第5圖、第6圖及第7圖，其中第5圖繪示依照本發明另一實施方式之一種伺服閥100a的一剖視示意圖，第6圖繪示第5圖之伺服閥100a的另一剖視示意圖，第7圖繪示第5圖之伺服閥100a的又一剖視示意圖。

伺服閥100a包含一本體200a、一閥心軸300a、一驅動馬達組500a、一第一導引輪410a、一第二導引輪420a及一第三導引輪430a，而本體200a、閥心軸300a、驅動馬達組500a、第一導引輪410a、第二導引輪420a及第三導引輪430a的結構關係和第1圖所述之本體200、閥心軸300、驅動馬達組500、第一導引輪410、第二導引輪420及第三導引輪430類似。

差別在於，入流孔T2、第一出流孔A2、第二出流孔B2及回流孔P2的排列方式略有不同，且本體200更包含四個內油管路240a、250a、260a、270a，閥心軸300a包含三個止擋環330a、340a、350a。其中連接入流孔T2的管路(未繪示)可直接與內油管路250a的一端相通且內油管路250a的另一端與腔室230a連通，連接第一出流孔A2的管路(未繪示)可直接與內油管路240a的一端相通且內油管路240a的另一端與腔室230a連通，連接回流孔P2的管路(未繪 示)可直接與內油管路260a的一端相通且內油管路260a的另一端與腔室230a連通。

如第6圖所示，由於止擋環330a、340a、350a的位置關係，因此流體自入流孔T2的管路經由內油管路250a流入腔室230a，再由內油管路240a由第一出流孔A2的管路流出，另一方面，流體可自第二出流孔B2流入腔室230a後，再經過內油管路260a由回流孔P2的管路流出。

而如第7圖所示，當閥心軸300a受驅動馬達組500a驅動位移後，可改變止擋環330a、340a、350a的位置關係，因此流體自入流孔T2進入腔室230a後，可經由內油管路270a流入第二出流孔B2，另一方面，流體可自第一出流孔A2流入腔室230a後再經由回流孔P2流出。

由上述的實施方式可知，本發明具有下列優點。

一、透過第一導引輪的設置，可以平衡閥心軸上的受力，使得閥心軸不會因為驅動馬達組的施力而產生偏斜，是以可以減少閥心軸移動時的磨損，增加使用壽命。

二、當伺服閥更包含第二導引輪及第三導引輪時，閥心軸上的受力可以更加平均，更有助於增加閥心軸的線性位移平滑度。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (8)

1. 一種伺服閥，包含：一本體，包含：一腔室；一第一開口，與該腔室連通；及一第二開口，與該第一開口位置相對且與該腔室連通；一閥心軸，設置於該腔室，該閥心軸包含：一第一端，可移動地外露於該第一開口且包含一被驅動部，該被驅動部包含複數凸齒；及一第二端，相對於該第一端且可移動地外露於該第二開口；一驅動馬達組，鄰近該第一開口且用以帶動該被驅動部以使該閥心軸於該腔室內移動，該驅動馬達組包含：一馬達；及一齒輪，用以齧合該些凸齒，且該齒輪受該馬達驅動旋轉以帶動該閥心軸位移；以及一第一導引輪，抵頂該第一端或該第二端；其中該驅動馬達組驅動該閥心軸時，該第一導引輪平衡該第一端的受力以導引該第一端線性位移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之伺服閥，其中該些凸齒位於該第一端的一側，該第一導引輪導抵靠該第一端的另一側。
3. 如申請專利範圍第2項所述之伺服閥，更包含：一第二導引輪，抵頂該第二端的一側；以及一第三導引輪，抵頂該第二端的另一側。
4. 如申請專利範圍第1項所述之伺服閥，其中該本體更包含：一第一塞蓋，設置於該第一開口並供該第一端液密進出；以及一第二塞蓋，設置於該第二開口並供該第二端液密進出。
5. 一種伺服閥，包含：一本體，包含一腔室、一入流孔、一第一出流孔及一第二出流孔，且該入流孔、該第一出流孔及該第二出流孔與該腔室連通；一閥心軸，設置於該腔室，該閥心軸包含：一第一端，可移動地外露於該本體且包含一被驅動部，該被驅動部包含複數凸齒；一第二端，相對於該第一端且可移動地外露於該本體；及一止擋環，選擇性的阻止一流體自該入流孔流入該第一出流孔或該第二出流孔；一驅動馬達組，鄰近該第一端且用以帶動該被驅動部，以使該閥心軸於該腔室內移動以啟閉該第一出流孔或 該第二出流孔，該驅動馬達組包含：一馬達；及一齒輪，用以齧合該些凸齒，且該齒輪受該馬達驅動旋轉以帶動該閥心軸位移；以及一第一導引輪，抵頂該第一端或該第二端；其中該驅動馬達組驅動該閥心軸時，該第一導引輪平衡該第一端的受力以導引該第一端線性位移。
6. 如申請專利範圍第5項所述之伺服閥，其中該些凸齒位於該第一端的一側，該第一導引輪導抵靠該第一端的另一側。
7. 如申請專利範圍第6項所述之伺服閥，更包含：一第二導引輪，抵頂該第二端的一側；以及一第三導引輪，抵頂該第二端的另一側。
8. 如申請專利範圍第7項所述之伺服閥，其中該馬達是一步進馬達或一伺服馬達。