JP2000213501A - 電気油圧サ―ボモ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプール弁の配置を工夫してコンパクトな構
造を有する電気油圧サーボモータを提供する。 【解決手段】 出力軸３４に対し直交配置され、油圧に
よって軸方向に移動するメインスプール弁５４と、出力
軸３４と電動機５０の回転軸５１との相対回転によって
軸方向に変位するよう両軸に係合し、該軸方向への変位
により作動油の供給・排出を制御してメインスプール５
４に作用する油圧を変化させるパイロットスプール弁５
２と、を設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル、ク
レーン、アスファルトフィニッシャおよび工作機械など
（以下、単に外部装置という）に用いられる電気油圧サ
ーボモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気油圧サーボモータに
おいては、図３、４に示すように、出力軸２が軸受３、
４によりケーシング１に回転自在に支持される。ケーシ
ング１の内壁には弁板９が固着され、出力軸２の周部に
はシリンダブロック７が固定される。このシリンダブロ
ック７には、複数の圧力室７ａが形成され、これらの圧
力室７ａにはピストン８がそれぞれ収納されており、ピ
ストン８は圧力室７ａに導入される作動油の油圧により
その軸方向に往復動される。

【０００３】出力軸２の先端側のケーシング１の内壁に
は、弁板９に対向して所定角度に傾斜した固定斜板６が
固着され、ピストン８の先端部が固定斜板６を押圧摺動
するとともに、シリンダブロック７が弁板９に摺動し、
出力軸２およびシリンダブロック７が共に回転するよう
になっている。

【０００４】ケーシング１には、軸方向に移動するスプ
ール弁１１が設けられ、このスプール弁１１の先端部お
よび後端部にはそれぞれねじ部材１２および歯車１３が
固着されている。ケーシング１には、パルスモータ１４
が装着され、このパルスモータ１４のモータ軸１５はケ
ーシング１に回転自在に支持されている。モータ軸１５
の回転力は、歯車１６、歯車１３を介しスプール弁１１
に伝達され、出力軸２の回転力は、ねじ部材１０、ねじ
部材１２を介しスプール弁１１に伝達されるようになっ
ている。スプール弁１１は、その回転により排油路１
ａ、給油路１ｂおよび連通路１ｃ、１ｄを連通するよう
になっている。この電気油圧サーボモータでは、出力軸
２、スプール弁１１およびパルスモータ１４が同一軸線
上に配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電気
油圧サーボモータでは、出力軸２、スプール弁１１およ
びパルスモータ１４が同一軸線上に配置されているた
め、全長が長くなり、他の機械などへの納まりが悪いと
いう問題点がある。また、スプール弁１１は、ねじ部材
１２とともに回転するため、スプール弁１１とケーシン
グ１の摺接面が摩擦抵抗を受けて摩耗するという問題点
がある。

【０００６】本発明は、前記のような問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、コンパ
クトな構造を有するとともに、スプール弁とケーシング
が摩耗しない電気油圧サーボモータを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的達成
のため、入力信号に応じて回転軸を回転させる電動機
と、油圧により出力軸を回転させる油圧駆動手段と、前
記電動機の回転に応動して油圧駆動手段への作動油の供
給・排出を制御するスプール弁と、を備え、前記作動油
の供給・排出に応じて出力軸を回転させる電気油圧サー
ボモータにおいて、前記スプール弁として作動するよう
前記出力軸に対し直交配置され、油圧によって軸方向に
移動するメインスプール弁と、前記出力軸と電動機の回
転軸との相対回転によって軸方向に変位するよう両軸に
係合し、該軸方向への変位により作動油の供給・排出を
制御して前記メインスプールに作用する油圧を変化させ
るパイロットスプール弁と、を設けたことを特徴とする
ものであり、油圧駆動手段は、例えば、作動油圧により
個別に往復動する複数のピストンと、出力軸の周部に固
定され、複数のピストンを収納したシリンダブロック
と、複数のピストンの先端部が押圧摺動する斜板と、作
動油の供給孔および排出孔を有し複数のピストンに作動
油を供給・排出する弁板と、を備えたものであり、比較
的大物部品であるメインスプールを横置きすることによ
って電気油圧サーボモータの軸長を短縮するものであ
る。また、好ましくは、前記メインスプール弁とパイロ
ットスプール弁とは、その軸線が互いに直交するように
配置されるものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明の一実施の形態に係る電気
油圧サーボモータの断面図、図２は、図１のＢ−Ｂ断面
図である。

【００１０】図１、２に示す電気油圧サーボモータは、
カップ状の第１ケーシング３０と、この第１ケーシング
３０にボルト３２により締結固定された第２ケーシング
４９と、を有し、第２ケーシング４９には、給油路４９
ａ、排油路４９ｂおよび連通路４９ｃ、４９ｄ、４９
ｅ、４９ｆ、４９ｇ、４９ｈがそれぞれ形成されてい
る。出力軸３４は、軸受４１、４８により第１ケーシン
グ３０と第２ケーシング４９に回転自在に支持されてい
る。

【００１１】第１ケーシング３０の外側に突出した出力
軸３４の一端部は、外部装置の駆動部（図示していな
い）に連結され、これらの駆動部に回転力が伝達される
ようになっている。なお、図中、３３は第１ケーシング
３０をボルト（図示していない）により外部装置の他の
部材に締結固定する際、ボルトがねじ込められるボルト
孔である。

【００１２】出力軸３４の他端側の第２ケーシング４９
の側壁には弁板４０が固着され、出力軸３４は弁板４０
の中央部に挿通されている。弁板４０は、連通路４９
ｇ、４９ｈにそれぞれ連通する円弧孔４０aが同心状に
形成され、この円弧孔４０aを通して後述するシリンダ
ブロック３６内の圧力室３７ａに対して作動油の供給お
よび排出が行なわれる。

【００１３】シリンダブロック３６は、出力軸３４の周
部にスプライン結合され、このシリンダブロック３６
は、その円周方向に等間隔離れて出力軸３４の軸線と平
行な軸線を有する複数の圧力室３７aと、圧力室３７a内
に摺動自在に収納された複数のピストン３７と、を有
し、圧力室３７a内に導入される作動油の油圧によりピ
ストン３７が出力軸３４の軸線方向に往復動される。ま
た、シリンダブロック３６はスプリング４２によって弁
板４０に押圧されている。

【００１４】ピストン３７の先端部３８はほぼ球形状に
形成され、出力軸３４の一端部よりの第１ケーシング３
０の内壁には、所定角度に傾斜し中央部に出力軸３４が
挿通した固定斜板３５が固定されている。

【００１５】ピストン３７の先端部３８にはシュー部材
３９が回転・摺動可能に取り付けられており、ピストン
３７がシュー部材３９を介して斜板３５を押圧すると
き、シュー部材３９が斜板３５の斜面上で摺動する。そ
して、シュー部材３９が斜板３５に対し摺動するとき、
シリンダブロック３６は弁板４０に摺動しながら出力軸
３４と共に回転するようになっている。これらシリンダ
ブロック３６、ピストン３７、シュー部材３９及び弁板
４０は、油圧によって出力軸３４を回転させる油圧駆動
手段を構成している。なお、スプリング４２によってシ
ュー部材３９は斜板３５側に付勢され、シリンダブロッ
ク３６は弁板４０側に付勢されている。

【００１６】第２ケーシング４９は、パイロットスプー
ル弁５２およびメインスプール弁５４を有し、パイロッ
トスプール弁５２およびメインスプール弁５４はその軸
線が互いに直交するように配置されている。第２ケーシ
ング４９の外側壁には、電動機、たとえばパルスモータ
５０が装着され、パイロットスプール弁５２には、駆動
軸５３が挿通されている。駆動軸５３の一端部は、出力
軸３４に対し軸方向に移動可能でかつ一緒に回転可能で
あるように、出力軸３４にスプライン結合され、他端部
はパルスモータ５０のモータ軸５１にねじ結合されてい
る。また、駆動軸５３の一端部にはスプリング６１が設
けられ、駆動軸５３はスプリング６１によりその一端側
に付勢され、駆動軸５３とモータ軸５１とのバックラッ
シュを取り除くようになっている。

【００１７】駆動軸５３の回転数（すなわち、フィード
バックされた出力軸３４の回転数）とパルスモータ５０
のモータ軸５１の回転数とに差が生じたとき、その軸方
向にねじ運動し、駆動軸５３のどちらか一方に移動でき
るようになっている。

【００１８】駆動軸５３の周部には、１対の当板５６が
固定され、これら当板５６にはそれぞれスラスト軸受５
５が向かい合うように設けられている。パイロットスプ
ール弁５２の両端部は、スラスト軸受５５を介して１対
の当板５６によってそれぞれ支持されることにより、パ
イロットスプール弁５２と駆動軸５３とがその軸方向に
固定され、駆動軸５３が回転してもパイロットスプール
５２は回転しないようになっている。

【００１９】パイロットスプール弁５２の周部にはその
周方向に環状溝５２ａが形成されており、パイロットス
プール弁５２の中立位置（図１の図示位置）からの軸方
向移動により環状溝５２ａが油路４９ｄ又は４９ｅの一
方に連通するとき、他方の油路４９ｅ又は４９ｄに油路
４９ｆ又は４９ｃが連通する。そして、各連通部分の開
度をパイロットスプール弁５２の変位量に応じて制御す
ることで、後述するメインスプール弁５４の制御用の作
動油の供給および排出量を制御するようになっている。

【００２０】メインスプール弁５４の両端部には、作動
油が供給および排出される一対の制御用の圧力室６２が
形成され、これら圧力室６２内にはスプリング６０がそ
れぞれ装着され、これらスプリング６０はメインスプー
ル弁５４をその中立位置方向にそれぞれ付勢している。
メインスプール弁５４は両圧力室６２で受ける油圧力の
差によりスプリング６０に抗して変位する。

【００２１】メインスプール弁５４の周部には、その周
方向に環状溝５４ａ、５４ｂがそれぞれ形成され、メイ
ンスプール弁５４の軸方向の移動により、環状溝５４
ａ、５４ｂは、第２ケーシング４９の給油路４９ａ、排
油路４９ｂおよび連通路４９ｇ、４９ｈに連通し、環状
溝５４ａ、５４ｂの開度が制御されるようになってい
る。 すなわち、図２においてメインスプール弁５４が
右方向に移動したとき、給油路４９aが連通路４９ｈに
連通し、また、連通路４９ｇが排油路４９ｂに連通し
て、作動油が弁板４０の円弧孔４０aに給・排出され
る。また、逆にメインスプール弁５４が左方向に移動し
たとき、給油路４９ａが連通路４９ｇに連通し、また、
連通路４９ｈが排油路４９ｂに連通して、作動油が弁板
４０の円弧孔４０aに給・排される。

【００２２】次に、その動作について説明する。

【００２３】前述した電気油圧サーボモータでは、モー
タ軸５１の指令回転に応じて駆動軸５３が軸方向に変位
するとともに、出力軸３４の回転変動が駆動軸５３に機
械的にフィードバックされ、パイロットスプール弁５２
がこれら入力に応じて軸方向に移動（変位）する。ま
た、このパイロットスプール弁５２の変位に応じた差圧
によって軸方向に付勢されるメインスプール弁５４が軸
方向に移動し、これによってシリンダブロック３６に対
する作動油の供給・排出が制御される。そして、ピスト
ン３７がシュー部材３９を介して斜板３５を押圧すると
き、出力軸３４がシリンダブロック３６とともに回転
し、外部装置を駆動する。このとき、圧力室３７aに対
する作動油の供給・排出の切換えは、回転するシリンダ
ブロック３６と弁板４０の円弧孔４０aにより行なわれ
る。このようにして、出力軸３４の回転数をパルスモー
タ５０の回転数に追従させるような制御がされる。

【００２４】この状態において、たとえば、外部装置に
何らかの理由により負荷が掛かり出力軸３４の回転数が
低下した場合、駆動軸５３の回転数が減少して駆動軸５
３の回転数とパルスモータ５０の回転数とに差が生じ
る。このとき、駆動軸５３がモータ軸５１に対してねじ
運動し、その軸方向に移動する。

【００２５】この駆動軸５３の移動に伴なってパイロッ
トスプール弁５２がその軸方向に移動し、環状溝５２ａ
の開度が大きくなる。このため、給油路４９ａより導入
された作動油がメインスプール弁５４の一方の圧力室６
２に供給されるとともに、メインスプール弁５４の他方
の圧力室６２より排出され、メインスプール弁５４の両
端部に圧力差が生じる。この圧力差によりメインスプー
ル弁５４は、その軸方向のどちらか一方に移動する。

【００２６】このメインスプール弁５４の移動に伴なっ
て、環状溝５４ａ、５４ｂの開度が大きくなる。このた
め、給油路４９ａより導入された作動油がメインスプー
ル弁５４の環状溝５４ａ（または環状溝５４ｂ）および
連通路４９ｈを介して弁板４０の一方の円弧孔４０ａよ
り伸張側のピストン３７の圧力室３７ａに多量に供給さ
れ、ピストン３７が固定斜板３５を強く押圧するととも
に、縮小側のピストン３７の圧力室３７ａの作動油が弁
板４０の他方の円弧孔４０ａより連通路４９ｇおよびメ
インスプール弁５４の環状溝５４ｂ（または環状溝５４
ａ）を介して排油路４９ｂより多量に排出されて、出力
軸３４の回転数が増加する。

【００２７】このように、メインスプール弁５４の移動
により、パルスモータ５０の回転数に追従した出力軸３
４の回転数の制御が高精度に行われる。

【００２８】なお、上述の実施形態は、油圧駆動手段を
液圧ピストンモータとしたものであったが、他方式の油
圧駆動手段であってもよいことはいうまでもない。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、出
力軸の負荷変動により例えば出力軸の回転数が低下する
と、駆動軸と電動機の回転軸との回転数の差に応じて出
力軸の回転数が増加するよう多量の作動油が供給され、
電動機の回転数に追従した出力軸の回転数制御を高精度
に行なうことができる。また、パイロットスプール弁と
メインスプール弁とはそれぞれの軸線が直交するように
配置されているので、全長の短いコンパクトな電気油圧
サーボモータが得られる。よって、本発明に係る電気油
圧サーボモータおいては、他の機械などへの納まりを向
上させることができる。また、メインスプール弁を回転
しなくすることができるので、その摩耗・摩擦を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電気油圧サーボモー
タの断面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図３】従来の電気油圧サーボモータの断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

３０ ケーシング ３２ ボルト ３４ 出力軸 ３５ 固定斜板 ３６ シリンダブロック ３７ ピストン ３７ａ、６２ 圧力室 ３８ 先端部 ３９ シュー部材 ４０ 弁板 ４０ａ 円弧孔 ４１、４８ 軸受 ４２、６０、６１ スプリング ４９ ケーシング ４９ａ 給油路 ４９ｂ 排油路 ４９ｃ、４９ｄ、４９ｅ、４９ｆ、４９ｇ、４９ｈ 連
通路 ５０ パルスモータ ５１ モータ軸 ５２ パイロットスプール弁 ５２ａ 環状溝 ５３ 駆動軸 ５４ メインスプール弁 ５４ａ、５４ｂ 環状溝 ５５ スラスト軸受 ５６ 当板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H001 AA07 AB04 AC01 AE05 3H084 AA08 AA16 AA45 BB09 BB12 BB26 BB27 CC32 CC39 CC48 CC50

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号に応じて回転軸を回転させる電動
   機と、油圧により出力軸を回転させる油圧駆動手段と、
   前記電動機の回転に応動して油圧駆動手段への作動油の
   供給・排出を制御するスプール弁と、を備え、前記作動
   油の供給・排出に応じて出力軸を回転させる電気油圧サ
   ーボモータにおいて、 前記スプール弁として作動するよう前記出力軸に対し直
   交配置され、油圧によって軸方向に移動するメインスプ
   ール弁と、 前記出力軸と電動機の回転軸との相対回転によって軸方
   向に変位するよう両軸に係合し、該軸方向への変位によ
   り作動油の供給・排出を制御して前記メインスプールに
   作用する油圧を変化させるパイロットスプール弁と、を
   設けたことを特徴とする電気油圧サーボモータ。
2. 【請求項２】前記メインスプール弁とパイロットスプー
   ル弁とは、その軸線が互いに直交するように配置された
   ことを特徴とする請求項１記載の電気油圧サーボモー
   タ。