JPH01145405A - 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３９の
例えばコイル４０Ｒが励磁され可動軸４１が右方に移動
してフラッパ３２Ｒが左方へ変位すると、ノズル背圧室
３３Ｒの背圧が上昇してパイロット室３４Ｒが昇圧する
。その結果、スプール３５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３６とタンクボートＲから図
示しないタンクへと戻る。一方、ノズル３７Ｒとフラッ
パ３２Ｒとの間から流出した油は通路３８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１１ｆｆｉＳ（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。また、ノズル
３７Ｌ、３７Ｒとフラッパ３２Ｌ、３２Ｒとの間の間隙
が小さいので、スプール３５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ない
。また隙間Ｓ１からの洩れが依然として存在し、フラッ
パ機構の応答性に問題がある。更にフラッパ機構が左右
に配置されているので調整が困難であった。

［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、且つ摩耗、
さび、洩れ等の問題を解決すると共に、流量を大きくし
、かつフラッパ機構の応答性を改善し、しかも調整が簡
単な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によれば、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’ａｍとを備えたサーボ弁において、フラッパ両側の
弁本体の同一軸線上に一対のスプール、ノズルおよびノ
ズル背圧室を設け、該一対のスプールのそれぞれの両端
に静圧軸受を形成し、そしてポンプポートから該静圧軸
受を介し前記ノズル背圧室に至る作動流体の通路を形成
している。

［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。さらに作動流体として水を用い
れば、作動流体が不燃性であり、その取扱いも容易とな
る。そして作動流体を廃棄しても環境汚染の原因となる
ことはない、また、作動流体の一部を静圧軸受にもＩＷ
極的に利用することによって、洩れの問題も解決するこ
とができる。更にスプールとフラッパ機構を分離、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て、流量を大きくし、且つ
スプールの弁本体貫通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。更に、本発明において従来のサーボ弁におけるスプ
ールを２分割して、且つ従来のサーボ弁においては２つ
あったフラッパを１つにまとめたので、フラッパとノズ
ルとの調整が簡単である。

［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、プラスチック材等の不錆材からなる弁
本体１の同一水平軸線上には、スリーブ２Ｌ、２Ｒとノ
ズル背圧室３Ｌ、３Ｒとノズル４Ｌ、４Ｒとが対向して
形成されており、そしてこのスリーブ２Ｌ、２Ｒにはプ
ラスチック材等の不錆材からなるスプール１５Ｌ、１５
Ｒ，が収められている。ノズル４Ｌ、４Ｒは弁本体１に
形成された中央室５内に突出しており、そのノズル４Ｌ
、４Ｒの間の隙間にはトルクモータ２７のフラッパ２８
が挿通されており、そのトルクモータ２７は弁本体１に
固設されている。スリーブ２Ｌ、２Ｒにはスリーブボー
ト６Ｌ、６Ｒおよびスリーブポート７Ｌ、７Ｒが形成さ
れており、スリーブボー）６Ｌ、６Ｒは通路８を介して
ポンプポートＰに接続され、スリーブボート７Ｌ、７Ｒ
は図示しない水タンクに連通しているタンクポートＲ１
、Ｒ２に接続されている。

スリーブ２Ｌ、２Ｒのノズル４Ｌ、４Ｒと反対側の端部
において、弁本体１のケーシングとスプール１５Ｌ、１
５Ｒとの間には、ばね２９Ｌ、２９Ｒを介装したばね室
１０Ｌ、１０Ｒが形成されている。これらのばね室１０
Ｌ、ＩＯＲは、それぞれオリフィス３０Ｌ、３０Ｒを介
装した通路１１Ｌ、１１Ｒにより、タンクポートＲ１、
Ｒ２および中央室５に接続されている。

スプール１５Ｌ、１５Ｒとスリーブ２Ｌ、２Ｒとの間に
は隙間Ｃが形成され、スプール１５Ｌ、１５Ｒのスリー
ブボート６Ｌ、７Ｌとの間の間隔およびスリーブボート
６Ｒ１７Ｒとの間の間隔よりも長手方向寸法が若干狭い
小径部１６Ｌ、１６Ｒが形成されている。そしてされら
小径部１６Ｌ、１６Ｒとスリーブ２Ｌ、２Ｒとの間に形
成される室１２Ｌ、１２Ｒは、それぞれ図示しない液（
水）圧シリンダへのシリンダポートＣ１、Ｃ２に接続さ
れている。また、スプール１５Ｌ、１５Ｈの両端部には
公知の静圧軸受１８Ｌ、１８Ｒと静圧軸受２１Ｌ、２１
Ｒとが形成されている。なお、第１図においてはスプー
ル１５Ｒの静圧軸受１８Ｒ５２１Ｒのみが示されている
。スプール１５Ｒ側を例に説明すると、静圧軸受１８Ｒ
はポケット１９、オリフィス２０を備え、静圧軸受２１
Ｒはポケット２２、オリフィス２３を備えており、それ
ぞれ室２４．２５および通路２６を介してスリーブボー
ト６Ｒに接続されている。即ち、ポンプポートＰは通路
８、スリーブボート６Ｒ１通８２６、室２４、静圧軸受
１８Ｒ１隙間Ｃおよびパイロット室９Ｒを介してノズル
背圧室３Ｒに連通され、また、通路２６、室２５、静圧
軸受２１″Ｒおよび隙間Ｃを介してばね室１０Ｒに連通
されている。

次に作用について説明する。

右側のスプール１５Ｒを例に説明すると、圧液はポンプ
ポートＰから通路８、スリーブボート６Ｒを通り通路２
６で左右に分岐される。左方向へ流れた圧液は室２４を
介してオリフィス２０、ポケット１９、隙間Ｃ、パイロ
ット室９Ｒ、ノズル背圧室３Ｒ、ノズル４Ｒを通り、ノ
ズル４Ｒとフラッパ２８との間から中央室５、通路１１
Ｒを通ってタンクポートＲ２に流れ、図示しないタンク
に戻る。室２５からの液はオリフィス２３、ポケット２
２、隙間Ｃを通り、ばね室１０Ｒからオリフィス３０Ｒ
１通路１１Ｒを通りタンクポートＲ２へ流れ、タンクに
戻る。ここで、オリフィス３０Ｒを経て直接タンクに戻
る圧液の液量は損失となるが、通Ｂ２６における圧液の
左右の分配の比率を静圧軸受１８Ｒ１２１Ｒのオリフィ
ス２０．２３の絞り効果、ポケット１９．２２の面積、
隙間Ｃの大きさにより調整することができる。

このように、静圧軸受１８Ｒ１２１Ｒによりスプール１
５Ｒをスリーブ２Ｒに対し非接触に支持して両者の摩耗
をなくし、摩耗に基づく各種弊害の発生を防止すること
ができる。更にプラスチック材でできたスプール１５Ｒ
、スリーブ２Ｒの加工精度を高くする必要がなくなり、
しかもプラスチック材でサーボ弁を製造しているので水
さびを防止することができる。

作動に際し、トルクモータ２７への電気入力信号により
フラッパ２８が例えば左方に移動すると、ノズル背圧室
３Ｌが昇圧し、一方ノズル背圧室３Ｒの圧力は降下し、
これによりパイロット室９Ｌの圧力は増加してパイロッ
ト室９Ｒの圧力は低減する。すると、スプール１５Ｌは
ばね２９Ｌに抗して左方に変位し、スプール１５Ｒはば
ね２９Ｒにより左方に変位する。従ってポンプポートＰ
からの圧液は通Ｒ８、スリーブポート６Ｒ１室１２Ｒ、
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、液圧シリンダからの戻り液はシリンダボートＣ
１、室１２Ｌ、スリーブボート７Ｌ、タンクポートＲ１
を介して図示しないタンクに戻される。フラッパ２８が
右方に移動した場合は、前述と逆に作動する。そして、
これ等の作動は単一のフラッパ２８を左方あるいは右方
に移動するだけでよいので、液圧シリンダの調整がきわ
°Ｃめ簡単に行われる。

［まとめコ 以上説明したように本発明の水圧サーボ弁によれば、作
動流体やもれ流量の一部を積極的に利用して静圧軸受を
形成し、スプールを非接触に支持してスリーブとスプー
ルの型耗を防止し、また、加工精度を低くすることがで
きる。そのなめスプールとスリーブをプラスチック材等
の不鋳材を用いて製造することができ、作動流体に水を
用いても水さびを防止することができる。又、スプール
とフラッパ機構を分離し、スプールの変位範囲を拡げて
流量を大きくし、かつスプールと弁本体の貫通隙間をな
くして洩れをなくし、その分、フラッパ機構の応答性を
向上することができる。更にフラッパを１個にしたその
分、水圧サーボ弁を備えた液圧機構の調整を簡単にする
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側断面図、第２図は従
来の油圧サーボ弁を示す側断面図、第３図は第２図の要
部の拡大図である。 １・・・弁本体　　２Ｌ、２Ｒ・・・スリーブ３Ｌ、３
Ｒ・・・ノズル背圧室　　４Ｌ、４Ｒ・・・ノズル　　
８．２６・°・・通路　　９Ｌ、９Ｒ・・・パイロット
室　　１５Ｌ、１５Ｒ・・・スプール　　１８Ｌ、１８
Ｒ１２１Ｌ、２１Ｒ・・・静圧軸受　　２７・・・トル
クモータ２８・・・フラッパ 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、フラッパ両側の弁本体の同一軸線上に一対のスプ
   ール、ノズルおよびノズル背圧室を設け、該一対のスプ
   ールのそれぞれ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前記ノズル背圧室に至る
   作動流体の通路を形成したことを特徴とする水圧サーボ
   弁。