JPH01112005A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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、圧油はポンプポート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、圧油はポンプポート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ト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ずましく、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
新素材で形成するの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。また、ノズ
ル３４Ｌ、３４Ｒとフラッパ２ＯＬ、２０Ｒとの間の間
隙が小さいので、スプール３２のストロークを大きくと
ることができず、従って、流量を大きくすることができ
ず、また隙間Ｓ１からの洩れが存在するので、フラッパ
機構の応答性に問題もあった。

［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、しかも型
耗、さび、洩れ等の問題を解決すると共に、流量を大き
くし、且つフラッパＩａ格の応答性を改善した水圧サー
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、そして前記ノズル背圧室およびノズル
を前記弁本体に形成し、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形成し
、そしてフラッパ機構のノズルをスプールとは別体に設
けている。

［発明の作用効果］ 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、作動流体の洩れを静圧軸
受の静圧に作動流体の洩れを積極的に利用して洩れの問
題を解決することができる。更に、スプールとフラッパ
ａｍを分離、即ちフラッパ機構のノズルをスプールとは
別体に形成し、スプールの変位の範囲を拡大し、流量を
大きくし、且つスプールの弁本体貫流部からの洩れをな
くしているので、その分、フラッパ機構の応答性を改善
することができる。

また、本発明において作動流体として水を用いていれば
、作動流体が不燃性であり、その取扱いも容易である。

そして作動流体を廃棄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の両側にスリーブボート４Ｌ、４Ｒが形
成されている。そのスリーブボート３はポンプポート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）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とスリーブボート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。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７
Ｌ、７Ｒは室９（弁本体１の上部にはカバー１ａにより
画成されている）に連通されている。また室７Ｌ、７Ｒ
は弁本体１のスリーブ２の軸線上に形成されたノズル１
９Ｌ、１９Ｒとノズル背圧室１８Ｌ、１８Ｒとを介して
スリーブ２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、
スリーブ２とスプール１０の端面とによりパイロット室
１３Ｌ、１３Ｒが形成されている。そして、スプール１
゜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１４Ｒを説明すると、静圧軸受はポケ
ット１５Ｒ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１６Ｒとからなり、こ
のオリフィス１６Ｒは通路１７を介してスリーブボート
３に連通されている。従ってポンプポートＰは通路１７
、静圧軸受１４Ｌ、１４Ｒ１隙間Ｃおよびパイロット室
１３Ｌ、１３Ｒを介してノズル背圧室１８Ｌ、１８Ｒに
連通されている。

前記ノズル１９Ｌ、１９Ｒとの間に隙間りを形成してフ
ラッパ２ＯＲ１２０Ｌの下端部２０Ｒａ、２０Ｌａが対
向して配置されており、そしてフラッパ２０Ｒ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２ＯＬ、２ＯＲの
上端部に連結されている。そして、フラッパ２ＯＬ、２
ＯＲ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）はポンプポート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１６Ｒ、ポ
ケット１５Ｒ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
さと長さ及びポケッ）１５Ｒの大きさによって決めこと
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１０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１８Ｒ、ノズル１９Ｒを通り隙間り
から流出する。その流出した圧液（水）は室７Ｌ１通路
６、スリーブボート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２ＯＲの端部２゜Ｒａが左方に変位し、
ノズル背圧室１８Ｒ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、圧液はポンプポート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）シリンダからの戻り圧液は
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２２Ｌ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、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ても何ら不都
合が生じない、更に、スプールとフラッパ機構を分離し
てスプールの移動範囲を大きくし、また流量を大きくす
ることができる。

そして、スプールの弁本体との貫通部をなくして洩れを
なくし、その分、フラッパ機構の応答性を改善すること
ができる。

【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　　
１６Ｌ、１６Ｒ・・・オリフィス　　１８Ｌ、１８Ｒ・
・・ノズル背圧室１９Ｌ、１９Ｒ・・・ノズル　　２Ｏ
Ｌ、２０Ｒ・・・フラッパ　　２１・・・トルクモータ
特許出願人　　　　浦　１）暎　三

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、そして前
   記ノズル背圧室およびノズルを前記弁本体に形成し、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形成し、そしてフラッパ機構のノ
   ズルをスプールとは別体に設けたことを特徴とする水圧
   サーボ弁。