JPH01112004A - 水圧サーボ弁 - 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、作動流体として水を用いるのに適した水圧サ
ーボ弁に関する。

［従来技術］ 電気−油圧サーボ弁（以下油圧サーボ弁という）は、微
弱な電気入力信号を油圧に変換し、作動流体の方向を切
換え且つその流量を変えるもので、工作機械の数値制御
、遠隔操作等に広く用いられている。そのような油圧サ
ーボ弁の従来技術の一例を第２図および第３図について
説明する。

第２図および第３図において、圧油はポンプボートＰか
ら供給される。電気入力信号によりトルクモータ２１の
例えばコイル２２Ｒが励磁され可動軸２４が右方に移動
してフラッパ２ＯＲの下端部２０Ｒａが左方へ変位する
と、ノズル背圧室３０Ｒの背圧が上昇してパイロット室
３１Ｒの圧力が昇圧する。その結果、スプール３２は左
方へ変位し、圧油はポンプボートＰからシリンダボート
Ｃ１を介して図示しない油圧シリンダに導かれ、油圧シ
リンダからの戻り油はシリンダボー）Ｃ２から通路３３
とタンクボートＲを介して図示しないタンクへと戻る。

一方、ノズル３４Ｒとフラッパ２０Ｒとの間から流出し
た油は通路３５を介してタンクボートＲからタンクに戻
るようになっている。

ここで、作動流体の油は非常に燃え易いので取扱いに注
意が必要である。また、排油による環境汚染の問題があ
る。

ところで、液圧駆動やその制御はかつては水圧機械であ
り、作動流体として水を用いていた。しかし、作動流体
が水である場合には、作動流体の粘性が小さいので摺動
部の隙間Ｓ（第３図）からの洩れが多くて効率が悪く、
また摺動部における摩耗が多く、更に金属材料（特に鉄
）製の機械であれば放置しておくとさびてしまう等の問
題があった。

近時、プラスチック等新素材の進歩は目ざましく、水を
作動流体とした場合の問題点の１つである上記のさびの
問題は、機械中の少なくとも作動流体と接触する部分を
新素材で形成することによって解決可能である。しかし
、作動流体の粘性が小さいことによる摩耗の問題が依然
として存在し、また洩れを抑えるために摺動部を高精度
に加工することが新素材では困難である。

［発明の目的］ 本発明は上記した従来技術の問題点に鑑みて提案された
もので、作動流体に水を用いることができ、且つ摩耗、
さび、洩れ等の問題を解決した水圧サーボ弁を提供する
ことを目的としている。

［発明の構成］ 本発明の水圧サーボ弁は、弁本体内を変位して作動流体
の方向を切換え且つ流量を変化せしめるスプールと、該
スプールを変位させるパイロット圧が印加されるノズル
背圧室と、ノズルおよびフラッパからなるフラッパ機構
とを備えたサーボ弁において、前記スプールの両端に静
圧軸受を形成し、そしてポンプボートから該静圧軸受を
介して前記ノズル背圧室に至る作動流体の通路を設けて
いる。

［発明の作用効果コ 本発明の水圧サーボ弁によれば、スプールの両端に形成
した静圧軸受により、スプールと弁本体とを非接触状態
に保ち両者の摩耗をなくすことができると共に、スプー
ルと弁本体との摺動部における加工精度を低くすること
ができる。これにより、精密加工が困難な新素材（例え
ばプラスチック等）を材料として弁体を製造することが
でき、その結果、作動流体が水であってもさびの発生を
防止することができる。また、従来技術では、ノズル背
圧の制御に用いるためにメイン流路からノズル背圧室に
導かれその後にタンクへ戻される流体はノズル背圧の制
御以外の目的に用いられることはないが、本発明では、
そのような作動流体はノズル背圧技術に用いられる以前
に静圧軸受の作動流体として用いられる。こうすること
によって、作動流体のもれの一部を有効に使うことがで
きるのである。

さらに本発明において作動流体として水を用いていれば
、作動流体が可燃性となるので、その取扱いも容易にな
る。そして作動流体を排気しても環境破壊の原因となる
ことはない。

［好ましい実施の態様］ 本発明の実施に際し、作動流体に接触する部分にプラス
チック等の不錆材料を用いることが好ましい、このよう
にすると、前述の通り水によるさびを防止することがで
きる。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図において、弁本体１にはスリーブ２が形成され、
そのスリーブ２にはスプール１０が内蔵され、それらは
ともにプラスチック材等の不錆材で作られている。

スリーブ２にはスリーブボート３が形成され、そしてス
リーブボート３の両側にはスリーブポー）４Ｌ、４Ｒが
形成されている。そのスリーブボート３はポンプボート
Ｐに連通され、スリーブボート４Ｌは図示しない水タン
クのタンクボートＲに連通され、スリーブボート４Ｒは
通路５を介してタンクボートＲに連通されている。そし
てスリーブ２のスリーブボート３とスリープポー）４Ｌ
の中間の箇所は、シリンダボートＣ１に連通され、スリ
ーブボート３とスリーブボート４Ｒの中間の箇所はシリ
ンダボートＣ２に連通されている０、また、スリーブボ
ート４Ｌ、４Ｒは、通路６を介して、スリーブ２の両側
に形成された室７Ｌ、７Ｒに連通されている。それらの
室７Ｌ、７Ｒは室８に連通されている。ここでその室８
は弁本体１の上部においてカバー１ａにより画成されて
いる。

また室７Ｌ、７Ｒは二重管状すき間９Ｌ、９Ｒを介して
すき間Ｃに連通されている。

スプール１０とスリーブ２との間には隙間Ｃが形成され
、スプール１０の中程には図示の位置において、スリー
ブ２のスリーブボート３と４Ｌ、スリーブボート３と４
Ｒとの間の間隔より若干短い長手方向寸法を有する小径
部１１Ｌ、ＩＩＲが形成され、スリーブ２の両端には二
重管状のすき間９Ｌ、９Ｒに遊合する小径部１２Ｌ、１
２Ｒが形成されている。そしてスプール１０の両端部に
おいて、スリーブ２とスプール１０の端面と、小径部１
２Ｌ、１２Ｒとによりパイロット室１３Ｌ、１３Ｒが形
成されている。更に、スプール１０の両端には公知の静
圧軸受１４Ｌ、１４Ｒが形成されている。静圧軸受１４
Ｒを説明すると、静圧軸受はポケット１５と、円周方向
へ等間隔に配置された複数個（図示の例では４個）のオ
リフィス１６とからなり、このオリフィス１６は通路１
７を介してスリーブボート３に連通されている。また、
小径部１２Ｒを説明すると、小径部１２Ｒには、スプー
ル１０の軸線に対して直角な透孔１８ａと、透孔１８ａ
に連通されたノズル背圧室１８と、ノズル背圧室１８に
連通されたノズル１９とが設けられている。したがって
ポンプボートＰは、通路１７、静圧軸受１４Ｒ１隙間Ｃ
および透孔１８ａを介してノズル背圧室１８に連通され
ており、更にノズル１９を介して室８まで連通している
。

このノズル１９との間に隙間りを形成してフラッパ２０
Ｒ（第１図中右側の部材：左側の部材はフラッパ２０Ｌ
）の下端部２０Ｒａが対向して配置されており、そして
フラッパ２ＯＲは弁本体１に枢支されている。

前記した室８の中央には、全体を符号２１で示すトルク
モータが設けられている。そのトルクモータ２１はコイ
ル２２Ｌ、２２Ｒ、アマチュア２３および可動軸２４か
らなり、可動軸２４の両端はフラッパ２０Ｌ、２ＯＲの
上端部に連結されている。そして、フラッパ２ＯＬ、２
０Ｒの上端部と弁本体１との間にはリターンスプリング
２５．２５が張設されている。

次に第１図の実施例の作用について説明する。

圧液（水）はポンプボートＰから通路１７を通り、そし
て例えば右方の静圧軸受１４Ｒのオリフィス１６、ポケ
ット１５から隙間Ｃに洩れ出して、スプール１０を非接
触的に支持する。圧液はポケット１５から長手方向両側
に分配されるが、その圧液の分配は、隙間Ｃの大きさと
長さ、そしてポケット１５の大きさによって決めること
ができる。

この隙間Ｃから洩れ出る圧液によりスプール１０はスリ
ーブ２に対して非接触に支持されるので、両者の摩耗が
なくなる。従って、プラスチック材でできたスプール１
０およびスリーブ２の加工精度を低くすることができ、
またプラスチック材で製造されているので、さびを防止
することができる。

隙間Ｃを軸方向右方に流れた圧液は、パイロット室１３
Ｒからノズル背圧室１８、ノズル１９を通り隙間りから
流出する。その流出した水は室７Ｌ１通路６、スリーブ
ポート４Ｒ１通路５およびタンクボートＲを介してタン
クに戻される。

作動に際し、電気入力信号によりトルクモータ２１の例
えばコイル２２Ｒが励磁されると可動軸２４が右方に移
動してフラッパ２０Ｒの端部２゜Ｒａが左方に変位し、
ノズル背圧室１８の背圧が上昇する。これによりパイロ
ット室１３Ｒが昇圧してスプール１０が左方に変位する
。従って、圧液はポンプボートＰからスリーブボート３
、シリンダボートＣ２を介して図示しない液圧シリンダ
に導かれる。液圧（水圧）シリンダがらの戻り圧液はシ
リンダボートＣ１がらスリーブボート４Ｌ。

タンクボートＲを介してタンクに戻される。コイル２２
Ｌが励磁された場合は、前述とは逆に作動する。

［まとめコ 以上説明したように本発明によれば、もれ流量を積極的
に利用して静圧軸受を形成し、スプールとスリーブを非
接触状態に維持して両者の摩耗を防止し、また、軸受特
性を適切に設計することによって、スリーブの大きさの
設定が任意であることから加工精度を低くすることがで
きる。そのためスプールとスリーブをプラスチック材等
の不錆材を用いて製造することができ、さびを防止する
ことができる。従って作動流体として水を用いることが
できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図であり、第
２図、第３図はそれぞれ従来技術を示す構成図である。 １・・・弁本体　　２・・・スリーブ　　６．１７・・
・通路　　１０・・・スプール　　１３Ｌ、１３Ｒ・・
・パイロット室　　１４Ｌ、１４Ｒ・・・静圧軸受　　
１６・・・オリフィス１８・・・ノズル背圧室　　１９
・・・ノズル２０Ｌ、２０Ｒ・・・フラッパ゛　２１・
・・トルクモータ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弁本体内を変位して作動流体の方向を切換え且つ流量を
   変化せしめるスプールと、該スプールを変位させるパイ
   ロット圧が印加されるノズル背圧室と、ノズルおよびフ
   ラッパからなるフラッパ機構とを備えたサーボ弁におい
   て、前記スプールの両端に静圧軸受を形成し、そしてポ
   ンプポートから該静圧軸受を介して前記ノズル背圧室に
   至る作動流体の通路を設けたことを特徴とする水圧サー
   ボ弁。