JPH01283483A - ロータリバルブ - 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〕 本発明はロータリバルブに係り、特に製作容易にして制
御上も高い精度が得られ、さらに小さい暉動力で高い応
答性が得られる上、小形軽量化することができ、しかも
弁部の再生利用も可能かつ容易で、特に直動形ロータリ
・サーボバルブおよび圧延機の油圧制御装置に適用する
に好適なロータリバルブの構造およびその製作方法に関
する。

〔従来の技術〕

従来、この種のロータリバルブにおいては、例えば特開
昭６１−１５３０７３号公報に記載のように、円柱状の
弁体の外面およびこの弁体を収納するケーシングの内面
に軸方向に走る溝を設け。

これら内外の溝の側面の縁で制御オリフィスを形成する
弁部を用い、前記弁体の端部に円板状の回転子を一体的
に結合して弁体を駆動し、制御オリフィスの開口面積を
変化させる構造が採られていた。

また、同公報中に合わせて記載されているように、弁体
に回動中心軸と平行にスリーブを設けるとともに、該ス
リーブによって互いに分難されるように構成した流路を
弁体の両面に設ける一方、ケーシングにスリーブの外径
と同等の内径の円筒穴をスリーブと同心に設け、前記弁
体の一部に円板状の回転子を一体的に結合して弁体を開
動し。

スリーブと円筒穴を相対運動させることによってスリー
ブの外縁と円筒穴の内縁および流路の内外縁によって形
成される制御オリフィスの開口面積を変化させる構造が
採られていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術において、特にケーシングの製作が内径部
に複雑な加工を要するため困難であり高い製作精度が得
られず、そのために制御上も高い精度が得られないとい
う問題があり、また長期の使用などによって制御オリフ
ィスのエッチが摩耗してしまった場合など弁部を再生利
用することが困難であった。

一方、流路を弁体に設けると、良好な流量制御特性を得
るために流路断面積を大きく採ろうとすると弁体が大き
くなってしまうという問題があった。また、スリーブを
弁体に設けているため、スリーブを保持し、高圧部での
弁体の変形を抑えるためには充分な強度を持った隔壁と
外壁が必要であり、また、弁体の構造が複雑であるため
、特に隔壁と外壁の接続部などで応力県中が生じやすく
、これを防ぐためにも補強しておく必要がある。そのた
め弁体が大きくなる結果慣性モーメントが大きくなり、
高い応答性が得られなくなるという問題があった。

そして、上記のように弁体の慣性モーメントが大きくな
ると、所望の応答性を得るために必要な北動力が大きく
なるので腫動部の出力を増強するために回転子を大きく
する必要が生ずるが、これにともなって回転子自身の慣
性モーメン１へも増大してしまうため、これによっても
また高い応答性を得ることがさらに難しくなるという問
題があった。

また、一般的には、スプールを収納しスプールとの間に
制御オリフィスを形成するスリーブが、内径部に複雑か
つ精密な加工を要するものであるため製作が難しく、特
にラップ量を決めるエッチの位置精度の確保のために高
度な技術と多くの工数を要するという問題があった。ま
た長期の使用などによって制御オリフィスのエッチが摩
耗してしまった場合など弁部を再び追加工して再生利用
することが困難であるという問題もあった。

従って、従来技術を用いて直動形ロータリ・サーボバル
ブを構成すると、上記問題点のために、製作上、制御上
高い精度が得られない、あるいは高い応答性が得られな
い、または吐動手段が非常に大形となるなどの問題があ
った。また、弁部の再生利用が困難であるという問題も
あった。

本発明の目的は、製作容易にして制御上も高い精度が得
られる上、小さい駆動力で高い応答性が得られ、しかも
小形軽量で弁部の再生利用も容易にできるロータリバル
ブ及びそれを用いた圧延機の油圧制御装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明のロータリバルブは、
ケーシングと、該ケーシング内に回動可能に設けた弁体
とを備え、前記弁体と前記ケーシングの相対運動によっ
て流体の流れを制御するロータリバルブにおいて、前記
弁体は円筒穴を有し、前記ケーシングは前記円筒穴の内
径と同等の外径に成形されたスリーブまたはプラグを前
記円筒穴と同心に設けられている。

本発明の圧延機の油圧制御装置は、圧延機の圧下ジヤツ
キと、前記圧下ジヤツキの位置制御をするサーボバルブ
と、前記サーボバルブに高圧油を供給する油圧源と、前
記サーボバルブに制御指令を与える制御装置とを備えた
圧延機の油圧制御装置において、前記サーボバルブは円
筒穴を有する弁体と、前記弁体の一部に一体的に結合さ
れた回転子を有する原動手段と、前記弁体のの円筒穴の
内径とｆ７’ｉＪ笠の外径に成形されたスリーブまたは
プラグを前記弁体の円筒穴と同心に有し、ＩＹＩ記弁体
を回転ｉｉＪ能に支持するケーシングとを侵えている。

〔作用〕

本発明によれば、まず第一に弁体の構造が簡単となり、
特に厚さを薄くできるので小形軽量化でき、弁体の慣性
モーメントが小さくなるので小さい駆動力で高い応答性
を得ろことができるようになる。従って、開動手段の消
費エネルギーや発熱量も少なくすることができる。

第二に、弁体の円筒穴と、ケーシングのスリーブ又はプ
ラグを装着する穴とを同時に加工した上で、この円筒穴
の内径とスリーブ又はプラグの外径とを所定の寸法差に
調整し、その後でスリーブ又はプラグを弁体に装着する
ことによってラップ量の調整が容易にでき、また弁体と
スペーサの厚み差を管理することによってクリアランス
の調整も容易にできるので、製作容易にして高い精度を
得ることができ、しかも制御上も高い精度が得られる。

第三に、長期の使用などによって制御オリフィスのエッ
チが摩耗してしまった場合などには、弁体とケーシング
の端面を再び研削するなどして摩耗した部分を取り除き
、その」二で再び弁体とスペーサの厚み差を調整しなお
すことによって弁部は再び新品と同等の性能を回復する
ので、容易に弁部を再生利用することができる。

第四に、原動手段についても、円板状の回転子を用いれ
ば、　Ｊつさを薄くする二とができるので５これを」二
記弁体の一部に一体的に結合して原動すれば、小形軽量
化できる上に回転部全体の慣性モーメントが小さくなり
、小さい駆動力で高い応答性を得ることができる。

また、回転子を円錐状または円筒状の形状とすれば、例
えば回転子の半径方向の寸法が同等でも軸方向の長さを
増すことによって原動手段の出力を増すことができるの
で、これらの寸法を最適にすることによって回転子自身
の慣性モーメントを小さくすることが出きるため、回動
部の慣性モーメントをより小さくすることができ、より
小さな駆動力でより高い応答性を得ることができる。

従って、上記の構造のロータリバルブを用いて直動形ロ
ータリ・サーボバルブを構成すれば、製作容易にして制
御上も高い精度が得られるだけでなく、ｔ’ｓさい駆動
力で高い応答性が得られるので、サーボ弁はもとより、
制御装置も小形とすることができろ。

また、上記４が造によるロータリバルブを用いた直動形
ロータリ・サーボバルブを圧延機の油圧制御装置に適用
すれば、制御系の制御精度と応答性が向上し、諸々の変
動要因に屈することなく常に良好な圧延状態を保つこと
ができるので、常に良質の圧延製品得ることができる。

その上、サーボバルブの原動装置の能力が小さくて済む
ので、迅区動装置も小形となり、消費エネルギーや発熱
量も少なくすることができる。

（Ｌズ″Ｔ−布目） 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図を用いて
説明する。本実施例は４方弁の弁部の例を示す。

まず、第１図を用いて本実施例の構造を説明する。

弁体１はケーシング２および３によってスペーサ４とと
もにはさまれるように設けられており、スペーサ４の厚
さは弁体１の軸方向の厚さよりも所定の厚み差だけ厚く
成形されている。また、弁体１の端面からは軸５，６が
突出しており、ケーシング２，３に設けた軸穴７，８と
の間でラジアル軸受を構成している。従って、弁体１は
、ケーシング２，３およびスペーサ４に対して回動中心
軸９を中心として回動可能に設けられている。

さて、弁体１には、回動中心軸９と平行な円筒穴１０．
１１および貫通部１２．１３が設けられている。一方、
ケーシング２および３には、弁体１の円筒穴１０，１１
の内径と同等の外形に成径されたスリーブ１４．１５お
よびプラグ１６．１７と、スリーブ１４．１５およびプ
ラグ１６，３７によって互いに分離されるように構成さ
れた流路１８．１９および２０．２１がそれぞれ設けら
れており、ケーシング２において、スリーブ１４゜１５
の内径部には制御ポート２２．２３が、流路１８には供
給ポート２４が、また流路１９には排出ポート２５がそ
れぞれ接続されている。また、流路１８と２０は貫通部
１２を介して、流路１９と２１は貫通部１３を介してそ
れぞれ連通ずるように構成されている。

次に、第２図ないし第５図を用いて本実施例のロークリ
バルブの作用を説明する。

第２図および第３図は中立状態、すなわち弁が閉じてお
り流体の流れが停止している状態を示す。

この状態では、円筒穴１０．１１の内縁がスリーブ１４
．１５およびプラグ１６．１７の外縁と一致しているた
め、制御ポート２２．２３は供給ポート２４、排出ポー
ト２５のいずれとも隔てられており、流体の流れは停止
している。

いま、弁体１が矢印２６の向きに回動したとすれば、第
４図および第５図に示す状態となり、弁体１の両側に、
円筒穴１０．１１の内縁とスリーブ１４．１５およびプ
ラグ１６．１７の外縁、および流路１８，１９と２０．
２１の内外縁によって囲まれる開口部２７．２８および
２９．３０が現れ、これらが制御オリフィスとなる。従
って、制御ポート２２は制御オリフィス２７．２８を介
して排出ポート２５と、制御ポート２３は制御オリフィ
ス２９．３０を介して供給ポート２４と接続され、流体
は図中の矢印で示すように供給ポート２４から制御ポー
ト２３へ、制御ポート２２から排出ポート２５へと流れ
る。また、弁体１が矢印２６と反対の向きに回動したと
すれば、制御ボー　Ｉ−２２は供給ポート２４と、制御
ポート２３は排出ポート２５と接続され、流体は反対に
供給ポート２４から制御ポート２２へ、制御ポート２３
から排出ポート２５へと流れる。そして、制御オリフィ
スの開口面積は弁体１の角変位量に比例し、この開口面
積に比例して流量が決まるから、正逆連続可変の４方弁
として機能する。

さて、ここで、弁体１の角変位量を大きくしていくにつ
れて、制御オリフィスの開口面積が大きくなり流量が増
していくが、これにともなって流路を流れる流体の流速
が増大し次第に制御オリフィスにおける流速の値に近づ
いていく。このため、流路の部分での圧力損失が増加し
て制御オリフィスの前後の圧力差が減少し、次第に制御
オリフィスによる流量制御効果が充分に得られなくなる
ので弁の流量制御特性が直線的でなくなってしまう。

従って、これを防止するために、流路の流路断面積を制
御オリフィスの開口面積に比して常に充分大きな値にし
ておく必要がある。

そこで、この要求を、弁体の大形化とそれに伴う慣性モ
ーメントの増加を招くことなくして満たすべく、本実施
例のロータリバルブでは、スリーブとプラグおよび流路
をケーシング側に設ける構造としており、流路断面積の
大小が弁体の大きさに直接影響しないようにしである。

また、弁体の構造が簡単で応力集中や変形も生じにくい
ため、強度上の理由から弁体の寸法に余裕を持たせる必
要もなくなり、弁体が小形で軽量となる。従って、弁体
の慣性モーメントを小さくすることができるので小さな
能動力で高い応答性を得ることができる。さらに、供給
ポートから制御ポートに至る高圧部が必要最小限に抑え
られているので弁部全体としても小形で軽量となる。

また、流路をケーシング側に設けていることから、上述
のように弁体の大きさに影響を与えることなく流路の流
路断面積を充分に大きくすることができるので、弁内で
の圧力損失をＩＪＸさくできるほか、弁体の回動にとも
なって一緒に動く流体の質量が小さいので、その分さら
に原動力を低減できるなど、流体力学的な効果も得るこ
とができる。

さらに、本実施例によれば、弁部を製作する際に、弁体
１の円筒穴ｔｏ、１１と、ケーシング２゜３のスリーブ
１４．１５およびプラグ１６．１７を装着する穴とを同
時に加工し、その後でスリーブおよびプラグを弁体１に
装着すればよい。そして、ラップ量の調整はこの間に円
筒穴の内径とスリーブおよびプラグの外径とを所定の寸
法差に調整することによってでき、また、クリアランス
の調整は弁体１とスペーサ４の厚み差を調整することに
よってできる。従って、弁部の製作方法が容易であり、
製作工数も削減できる。しかも、制御上も高い精度を得
ることができる。

その上、制御オリフィスのエッチ、すなわち円筒穴１０
．１１の端部内縁とスリーブ１４．１５およびプラグ１
６．１７の端部外縁が、長期の使用などで摩耗してしま
った場合や、異物のかみ込み等によって一部損（Ｋして
しまった場合などには、弁体１とケーシング２，３の端
部を再び研削するなどして摩耗や損傷した部分を取り除
き、その上で再びスペーサ４の厚さを弁体１の軸方向の
厚さよりも所定のＰＪみ差だけ厚くなるように調整し直
すことによって弁部は再び新品と同等の性能を回復する
ので、弁部の再生利用が容易にできるようになる。

次に、本発明の他の実施例を第６図ないし第８図を用い
て説明する。本実施例は、第１図ないし第５図に示した
実施例の４方弁に円板状の回転子を有する原動手段を取
付けた例であり、弁部の構造と作用については前述の実
施例と同じである。

さて、弁体１の軸６には円板状の回転子３ｏが一体的に
結合されており、回転子３０は円形状の平面を有する磁
石３１およびヨーク３２によって所定の間隙を持って回
動可能に狭設され、磁石３１およびヨーク３２はケーシ
ング３に固定されている。回転子３０上には、角度α毎
に円周方向に交互に巻方向が替わるように構成された複
数の巻線３３が設けられており、磁石３１の各様の極性
も角度α毎に円周方向に交互に替わるように構成されて
いる。そして、弁部の中立状態において、巻線３３の各
様の境目と磁石３１の各様の境目とが互いに角度α／２
だけずれるように構成されている。

従って、いま、弁部の中立状態において回転子３０上の
巻線３３に第８図中の矢印の向きに電流を流したとする
と、フレミングの左手の法則によって電磁力が発生する
が、上記の構成としているために、発生するすべての電
磁力は同じ向きのモーメントを生ずるように作用する。

従って、回転子３０およびこれと一体的に結合された弁
体１は矢印３４の向きに回動し、弁部は第４図および第
５図に示した状態となる。また、巻線３３に第８図中の
矢印と反対の向きに電流を流せば、矢印３４と反対の向
きに回動する。よって、回転子３０上の巻線３３に流す
電流の向きと大きさによって弁体の角変位量を調節し、
これに比例して流体の流れの向きと流量を制御すること
ができる。

本実施例によれば、回転子が円板状であるので特に駆動
手段の厚さが薄くでき、また、前述のように弁体の慣性
モーメントが小さいので駆動手段の出力が小さくて済む
ため回転子が小さくできる。

従って、弁全体が小形軽量となる上、小さい馴動力で高
い応答性を得ることができ、駆動手段での消費エネルギ
ーや発熱量も少なくすることができる。

尚、本実施例において、ケーシング３に設けたプラグ１
６．１７はスリーブとしても良く、また。

磁石３１は、各様を台形状の形状とし全体が多角形状の
形状となるようにしても、あるいは各様が独立分離した
円形や多角形の形状としても良い。

こうすることによってより容易に製作できるようになる
。

また、第９図に示すように、弁部は、弁体１とケーシン
グ２のみで弁を構成する構造としても良く、この場合、
ケーシング３に設けたプラグ１６゜１７および流路２０
，２１は不要となる。こうすることによって弁部の製作
がより容易となる。尚。

この際、円筒穴１０．１１は軸方向に貫通した穴として
も良く、こうすれば、さらに製作が容易となる。

次に、第１０図に、第６図ないし第８図に示した実施例
の変形例を示す。本実施例は、第６図ないし第８図に示
した実施例におけるプラグ１６゜１７の代わりにスリー
ブ１６ａ、１７ａを設けており、さらに、弁体１の形状
を、排出ポート２５に連通する流路１９および２１に対
向する弁体１の部分を取り除き、供給ポート２４に連通
する流路１８，２０と、制御ポート２２．２３に連通ず
るスリーブ１４．１５およびスリーブ１６ａ、１７ａと
円筒穴１０．１１とを覆う形状としている。

また、ヨーク３２を不要とし、ケーシング３でヨークの
機能を兼ねる構造としている。

本実施例によれば、弁体１がさらに小形軽量となるので
慣性モーメントが一層小さくなること、および、弁体１
とケーシング２，３の間の摺動面の面積が小さくなるこ
とによって、さらに小さい駆動力でより高い応答性を得
ることができるようになる。また、排出ポート側の貫通
部１３が不要となるので、弁体１の製作がより容易とな
る。さらに、ヨークも不要としているので、製作面はも
とより、組立や保守の面でもより容易となる。

尚、通常、磁気回路のヨークと弁のケーシングとでは、
その使用目的が異なるため、異なる材料を用いるのが一
般的であるが、筆者等は、ケーシングでヨークを兼ねる
構造としても使用上全く問題がないことを実験的に確認
したのでこの構造を採用した。その理由は、ケーシング
は高圧に耐え得るように充分な強度を持たせた設計とな
っているので、磁束が通過するのにも充分な磁路を既に
持っており、しかも、ここで用いろ磁界は静止した磁界
だからである。

次に、第１１図に本発明の駆動部の他の実施例を示す。

弁体に一体的に結合された回転子３５は円錐状の形状で
あり、磁石３６およびヨーク３７の回転子３５側の而も
円錐状に成形されていて、回転子３５は磁石３６および
ヨーク３７によって所定の間隙を持って回動可能に狭設
されている。回転子３５は角度β毎に円周方向に交互に
巻方向が替わるように構成された複数の巻線３８を有し
、かつ、磁石３６も角度β毎に円周方向に交互に極性が
替わるように構成されている。そして、弁部の中立状態
において、巻線３８の各様の境目と磁石３Ｇの各様の境
目とが互いに角度β／２だけずれるように構成されてい
る。

従って、本実施例においても、第６図ないし第８図に示
した実施例と同様に、巻線３８に流す電流の向きと大き
さによって弁体の角変位を調節し流体の流量を制御する
ことができる。

本実施例によれば、例えば回転子３５の半径方向の寸法
が同しでも軸方向の長さを増せば駆動力が憎すので、半
径方向と軸方向の寸法の組合せを最適にすることによっ
て駆動力大にして慣性モーメン１−の小さい回転子を実
現することができる。

従って、必要な駆動力をより小さくすることができ、よ
り少ないエネルギーでより高い応答性を得ることができ
る。

また、回転子３５が円錐状であるため、機械的強度の点
でも優れており、より大きな駆動力の伝達に耐える上、
耐振性などの点でもより優れた構造となっている。従っ
て、より高い信頼性を得ることができる。

次に、第１２図に本発明の駐動部のさらに他の実施例を
示す。

弁体に一体的に結合された回転子３９は円筒状の形状で
あり、磁石４０およびヨーク４１の回転Ｔ−３９側の面
も円筒状に成形されていて、回転子３９は磁石４０およ
びヨーク４１によって所定の間隙を持って回動可能に狭
設されている。回転子３９は角度γ毎に円周方向に交互
に巻方向が替わるように構成された複数の巻線・１２を
有し、かつ、磁石４０も角度γ毎に円周方向に交互に極
性が替わるように構成されている。そして、弁部の中立
状態において、巻線４２の各様の境目と磁石４０の各様
の境目とが互いに角度γ／２だけずれるように構成され
ている。

従って、本実施例においても、第６図ないし第８図に示
した実施例と同様に、巻線４２に流す電流の向きと大き
さによって弁体の角変位を調節し流体の流量を制御する
ことができる。

本実施例によれば、例えば回転子３９の半径方向の寸法
が同じでも軸方向の長さに比例して駆動力が増すので、
半径方向と軸方向の寸法の組合せを最適にすることによ
って原動六人にして慣性モーメントの／ｈさい回転子を
実現することができる。

従って、必要な駆動力をさらに小さくすることができ、
−ｉ少ないエネルギーでさらに高い応答性を得ることが
できる。

また、回転子３９が円筒状であるため、機械的強度の点
でも優れており、より大きな駆動力の伝達に耐える上、
耐振性などの点でもより優れた構造となっている。従っ
て、より高い信頼性を得ることができる。

次に１本発明の別の実施例を第１３図ないし第１７図を
用いて説明する。本実施例は、３方弁の弁部の例を示す
。

まず、第１３図を用いて本実施例の構造を説明する。

弁体４３はケーシング４４および４５によってスペーサ
４６とともにはさまれるように設けられており、スペー
サ４６の厚さは弁体４３の軸方向の厚さよりも所定の厚
み差だけ厚く成形されている。また、弁体４３の端面か
らは軸４．７，４．８が突出しており、ケーシング４４
，４５に設けた軸穴４９，５０との間でラジアル軸受を
構成している。従って、弁体４３は、ケーシング／１４
．４５およびスペーサ４６に対して回動中心軸５１を中
心として回動可能に設けられている。

さて、弁体４３には、回動中心軸５１と平行な円筒穴５
２よび貫通部５３．５／ｌが設けられている。一方、ケ
ーシング４４および４５には、弁体・１３の円筒穴５２
の内径と同等の外径に成形されたスリーブ５５およびプ
ラグ５６と、スリーブ５５およびプラグ５６によって互
いに分難されるように構成された流路５７．５８および
５９．６０がそれぞれ設けられており、ケーシング４４
において、スリーブ５５の内径部には制御ポート６１が
、流路５７には供給ポート６２が、また流路５８には排
出ポート６３がそれぞれ接続されている。

また、流路５７と５９は貫通部５３を介して、流路５８
と６０は貫通部５４を介してそれぞれ連通ずるように構
成されている。

次に、第１４図ないし第１７図を用いて本実施例のロー
タリバルブの作用を説明する。

第１４図および第１５図は中立状態、すなわち弁が閉じ
ており流体の流れが停止している状態を示す。この状態
では、円筒穴５２の内縁がスリーブ５５およびプラグ５
６の外縁と一致しているため、制御ポート６１は供給ポ
ート６２、排出ボー１へ６３のいずれとも隔てられてお
り、流体の流れは停止している。

いま、弁体４３が矢印６４の向きに回動したとすれば、
弁部は第１６図および第１７図に示す状態となり、弁体
４３の両側に、円筒穴５２の内縁とスリーブ５５および
プラグ５６の外縁、および流路５７と５９の内外縁によ
って囲ま九る開口部６５．６６が現れ、これらが制御オ
リフィスとなる。従って、制御ポート６１は制御オリフ
ィス６５．６６を介して供給ポート６２と接続され、流
体は図中の矢印で示すように供給ポート６２から制御ポ
ート６１へと流れる。また、弁体４３が矢印６４と反対
の向きに回動したとすれば、制御ポート６１は排出ポー
ト６３と接続され、流体は制御ポート６１から排出ポー
ト６３へ流れる。そして、制御オリフィスの開口面積は
弁体４３の角変位量に比例し、この開口面積に比例して
流量が決まるから、正逆連続可変の３方弁として機能す
る６本実施例においても、前述の４方弁の実施例と同様
に、スリーブとプラグおよび流路をケーシング側に設け
ているので、流路断面積の大小が弁体の大きさに直接影
響しない構造となっている。また、弁体の構造が簡単で
応力集中や変形も生じにくいため、強度上の理由から弁
体の寸法に余裕を持たせる必要もなくなり、弁体が小形
で軽量となる。従って、慣性モーメントを小さくするこ
とができるので小さな駆動力で高い応答性を得ることが
できる。また、駆動手段での消費エネルギーや発熱量も
少なくすることができる。さらに、供給ポートから制御
ポートに至る高圧部が必要最小限に抑えられているので
弁部全体も小形で軽量となる。

また、弁部を製作する際には、弁体４３の円筒穴５２と
、ケーシング４４，４５のスリーブ５５およびプラグ５
６を装着する穴とを同時に加工し、その後でスリーブお
よびプラグを弁体４３に装着すればよい。そして、ラッ
プ量の調整はこの間に円筒穴の内径とスリーブおよびプ
ラグの外径とを所定の寸法差に調整することによってで
き、また、クリアランスの調整は弁体４３とスペーサ４
６の厚み差を調整することによってできる。従って。

弁部の製作方法が容易であり、製作工数も削減できる。

しかも、制御上も高い精度を得ることができる。

その上、制御オリフィスのエッチ、すなわち円筒穴５２
の端部内縁とスリーブ５５およびプラグ５６の端部外縁
が、長期の使用などで摩耗してしまった場合や、異物の
かみ込み等によって一部損傷してしまった場合などには
、弁体４３とケーシング４４，４５の端面を再び研削し
て摩耗や損傷した部分を取り除き、その上で再びスペー
サ４６の厚さを弁体４３の軸方向の厚さよりも所定の厚
み差だけ厚くなるように調整し直すことによって弁部は
再び新品と同等の性能を回復するので、弁部の再生利用
が容易にできるようになる。

次に１本発明の他の実施例を第１８図および第１９図を
用いて説明する。本実施例は、第１３図ないし第１７図
に示した実施例の３方弁の弁部に円板状の回転子を有す
る駆動手段を取付けた例であり、弁部の構造と作用につ
いては前述の実施例と同じである。

さて、弁体４３の軸４８には円板状の回転子６７が一体
的に結合されており、回転子６７は円形状の平面を有す
る磁石６８およびヨーク６９によって所定の間隙を持っ
て回動可能に狭設され、磁石６８およびヨーク６９はケ
ーシング５９に固定されている。回転子６７上には、角
度α毎に円周方向に交互に巻方向が替わるように構成さ
れた複数の巻線７０が設けられており、磁石６８の各様
の極性も角度α毎に円周方向に交互に替わるように構成
されている。そして、回転子６７は、弁部の中立状態に
おいて、巻線７０の各様の境目と磁石６８の各様の境目
とが互いに角度α／２だけずれるように弁体４３と結合
されている。

従って、第６図ないし第８図に示した実施例と同様に、
回転子６７上の巻線７０に流す電流の向きと大きさによ
って弁体の角変位量を調節し流体のながれの向きと流量
を制御することができる。

本実施例によれば、回転子が円板状であるので特に駆動
手段の厚さが薄くでき、また、前述のように弁体の慣性
モーメントが小さいので’ＪＰ−動手段の出力が小さく
て済むため回転子が小さくできろ。

従って、弁全体が小形軽量となる上、小さい駆動力で高
い応答性を得ることができ、駆動手段での消費エネルギ
ーや発熱量も少なくすることができる。

尚、本実施例において、ケーシング４５に設けたプラグ
５６はスリーブとしても良く、また、磁石６８は、各様
を台形状の形状とし全体が多角形状の形状となるように
しても、あるいは各様が独立分離した円形や多角形の形
状としても良い。こうすることによってより容易に製作
できるようになる。

さらに、本実施例のような３方弁の場合でも、第９図に
示した実施例と同様に、弁体４３とケーシング４４のみ
で弁を構成する構造としても良く、こうすることによっ
て、弁部の製作がより容易となる。

次に、第２０図に、第１８図および第１９図に示した実
施例の変形例を示す。本実施例は、第１８図および第１
９図に示した実施例におけるプラグ５６の代わりにスリ
ーブ５６ａを設けており、さらに、弁体４３の形状を、
排出ポート６３に連通する流路５８および６０に対向す
る弁体４３の部分を取り除き、供給ポート６２に連通す
る流路５７．５９と、制御ポート６１に連通ずるスリー
ブ５５およびスリーブ５６ａと円筒穴５２とを覆う形状
としている。また、ヨーク６９を不要とし。

ケーシング４５でヨークの機能を兼ねる構造としている
。

本実施例によれば、弁体４３がさらに小形軽量となるの
で慣性モーメントが一層小さくなること、および、弁体
４３とケーシング４４−．４５の間の摺動面の面積が小
さくなることによって、さらに小さい原動力でより高い
応答性を得ることができるようになる。また、利：出ポ
ート側の貫通部５４が不要となるので、弁体４３の製作
がより容易となる。さらに、ヨークも不要としているの
で、環作面はもとより、組立や保守の面でもより容易と
なる。

（シソ１信ｂ　） 次に、第２１図に、本発明のロータリバルブを用いた直
動形ロータリ・サーボバルブの一実施例を示す。

本実施例では、弁体４３および回転′７−６７の角変位
量を検出する角変位検出器７１が設けられており、角変
位検出器７１の軸７２は、弁体４３および回転子６７と
一体的に結合されてともに回動するように構成されてい
る。そして、回転子６７上で発生した電磁力によって、
弁体４３が回動したときに角変位検出器７１が検出した
角変位量ｊ；、　７３をフィードバックして制御装置７
４内で目標値７５および制御対象７６の変位信号フッと
比較し、その偏差を増幅して制御指令７８として回転子
６７上の巻線７０に使えるようにして位置サーボ系を構
成している。

本実施例によれば、前記実施例に記した効果が全く同様
に得られる上、特に回動部の慣性モーメントが小さいの
でサーボ弁の固有値を高くすることが容易にでき、しか
も、各ゲインを調節することによって電気的に使用条件
に最も適した特性に調整することが容易にできるので、
より高くかつ安定した周波数特性を得ることができる。

また。

消費エネルギーが小さくて済むため、駆動手段からの発
熱量も少なくなり、さらに、制御装置の動力増幅能力が
小さくて済むため、制御装置も小形とすることができる
。

また、第２２図に、本発明のロータリバルブを用いた直
動形ロータリ・サーボバルブの別の実施例を示す。

本実施例では、弁体４３および回転子６７の軸上にねじ
りバネ７９が設けられており、ねじりバネ７９は、その
一端が弁体４３および回転Ｐ６７に、他端が磁石６８に
それぞれ結合されている。

従って、弁体４３および回転子６７が回動すると、ねじ
りバネ７９にはこれに抵抗するねじりモーメントが発生
し、このモーメントと、回転子６７上で発生する駆動力
のモーメントがつり合う位置で弁体４３および回転子６
７が停止し、流体の流量が決まる。そして、制御装置７
４内で目標値７５と制御対象７６の変位信号７７とを比
較し、その偏差を増幅して回転子６７上の巻線７０に与
えるようにして位置サーボ系を構成している。

本実施例によっても、前記実施例に記した効果が全く同
様に得られる上、特に回動部の慣性モーメントが小さい
ので弱いバネでもサーボ弁の固有値を品くすることが容
易にできるから、小さい駆動力でより高くかつ安定した
周波数特性を得ることができる。従って、消費エネルギ
ーが小さくて済むため、駆動手段からの発熱量も少なく
なり、さらに、制御装置の動力増幅能力が小さくて済む
ため、制御装置も小形とすることができる。また、ねじ
りバネを用いているため、例えばゴｔ１バネなどを用い
た場合、引張り・圧縮で用いるのとは異なりポアソン比
の影響がないので、ヒステリシスが小さくなり、より高
い制御精度が得られるという効果もある。

さらに、第２３図に、本発明によるロータリバルブを用
いた直動形ロータリ・サーボバルブを使用した圧延機の
油圧制御装置の実施例を示す。

圧延機８０には圧延材８１に圧延荷重を与えるための抑
圧手段として圧下ジヤツキ８２が設けられており、油圧
源８３から圧下ジヤツキ８２に高圧油を供給する管路８
４の途中には直動形ロータリ・サーボバルブ８５が設け
られている。また、圧下ジヤツキ８２には変位検出器８
６が設けられており、変位検出器８６によって検出され
た変位信号８７は制御装置８８にフィードバックされて
いる。そして、制御装置８８は、変位信号８７と目標値
８９とを比較し、その偏差を増幅して制御指令９０を直
動形ロータリ・サーボバルブ８５の駆動手段に与えるよ
うに構成されている。

従って、本実施例によれば、直動形ロータリ・サーボバ
ルブ８５が製作容易にして制御上も高い精度が得られる
ため圧延材８１の出側板厚を正確に制御することができ
、また、高い応答性が得られるので、諸々の変動要因に
も屈することなく、常に安定して良質の圧延製品を得る
ことができる。

また、直動形ロータリ・サーボバルブ８５が小さい駆動
力で高い応答性を得られるため、制御装置８８の動力増
幅能力が小さくて済むから、制御装置８８も小形となり
、消費エネルギーや発熱量も低減することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のロータリバルブによれば
、まず第一に高圧を受ける部分が必要最小限に抑えられ
ている上、特に弁体の構造が簡単で、殊にそのＪすさを
薄くできるので、弁部が小形軽量となる。しかも、特に
弁部の製作において、同時加工を活用することができ、
ラップ量やクリアランスの調整も容易にできるので、製
作容易にして製作上も制御上も高い精度を得ることがで
きる。従って、製作方法が容易になるとともに製作工数
が低減でき、加えて、製造原価も低減することができる
。

また、弁体が小形で慣性モーメントが小さいので小さい
駆動力で高い応答性を得ることができるから、駆動手段
も小形のもので済む。従って、叶動手段での消費エネル
ギーや発熱量も少なくすることができる。

その上、長期の使用などによって制御オリフィスのエッ
チが摩耗してしまった場合など、弁部を再仕上すること
により再び新品と同様の性能を回復できるので、弁部の
再生利用が可能であり、しかもそれを容易に実現するこ
とができる。

従って１本発明のロータリバルブを用いて直動形ロータ
リ・サーボバルブを構成すれば、小形軽量にして制御精
度が良く、しかも回動部の慣性モーメントが小さいので
サーボ弁の固有値を高くすることが容易にでき、小さい
エネルギーで高い応答性を得ることができるようになる
。そのため。

サーボ弁はもとより、制御装置も小形となり、システム
の消費エネルギーや発熱量も少なくなる上、システム全
体の価格や稼働コストが低減できるなど経済上の効果も
得ることができる。

よって、本発明のロータリバルブを用いた直動形ロータ
リ・サーボバルブを使用して圧延機の油圧制御装置を構
成すれば、高精度かつ高応答の制御システｔ１を容易に
実現することができ、常に良好な圧延状態を保つことが
できるので、常に良質かつ安定した圧延製品を得ること
ができる。従って、圧延製品の品質と歩留まりの向上を
図ることができる。

すなわち１本発明によれば、技術上の効果はもとより、
経済上も大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロータリバルブの一実施例を示す４方
弁の斜視図、第２図は第１図の中立状態を示すＡ−Ａｉ
矢視図、第３図は第２図のＢ−Ｂ線において展開した断
面展開図、第４図は第１図の開口状態を示すＡ−Ａ線矢
視図、第５図は第４図のＣ−Ｃ線において展開した断面
展開図、第６図は１原動手段を含めた４方弁の一実施例
を示す斜視図、第７図は第６図を組立だ状態を示すＤ−
Ｄ線断面図、第８図は第６図の陳動手段の構成を示す平
面図、第９図は弁部の変形例を示す断面展開図、第１０
図は第６図に示した実施例の変形例を示す斜視図、第１
１図は睡動部の他の実施例を示す斜視図、第１２図は駆
動部のさらに他の実施例を示す斜視図、第１３図は本発
明の別の実施例を示す３方弁の斜視図、第１４図は第１
３図の中立状態を示すＥ−Ｅ線矢視図、第１５図は第１
４図のＦ−Ｆ線において展開した断面展開図、第１６図
は第１３図の開口状態を示すＥ−Ｅ線矢視図。 第１７図は第１６図のＧ−Ｇ線において展開した断面展
開図、第１８図は叩動手段を含めた３方弁の実施例を示
す斜視図、第１９図は第１８図を組立だ状態を示すＨ−
Ｈ線断面図、第２０図は第１８図に示した実施例の変形
例を示す斜視図、第２１図は本発明のロータリバルブを
用いた直動形ロータリ・サーボバルブの一実施例を示す
断面図、第２２図は本発明のロータリバルブを用いた直
動形ロータリ・サーボバルブの別の実施例を示す断面図
、第２３図は本発明のロータリバルブを用いた直動形ロ
ータリ・サーボバルブを使用した圧延機の油圧制御装置
の一実施例を示す図である。 〔符号の説明〕 ■、４３　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・弁体２．３，４４．４５・・・・・・
・・・・・・・・・・　・・・・ケーシング４．４６　
　・・・・・・・・・・・・　・・・・・・・・・・・
・・・・スペーサ１０．１１．５２　　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・円筒穴１２．１３，５
３．５４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・貫通
部１４．１５．１６ａ、１７ａ、５５．５６ａ　　−−
スリーブ１６．１７．５６　　・・・・・・・・・五・
・・・・・・・・・・・プラグ］、８，１９，２０，２
１，５７，５８．５９．６０・・・流路３０　、３５　
、３９　、６７・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・回転子３１．３６，４０．６８・・・・・・・・
・・・・・・・・・・磁石３２．３７，４１．６９　　
・・・・・・・・・・・・・・・　ヨーク３３．３８，
４２．７０　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・巻線Ｌ　ｚ　図 不　４　図 ＶＪ　５　図 不　７　図 第３図 ■９図 ％　７７図 β 不　１３　　図 寄１４図 第１５図 第　１６　　図 Ｖ）　　１１　　凹 冨！９　　図 第　２１　　［２１ ￥Ｊｚ２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシングと、該ケーシング内に回動可能に設けた
   弁体とを備え、前記弁体とケーシングの相対運動によっ
   て流体の流れを制御するロータリバルブにおいて、前記
   弁体は円筒穴を有し、前記ケーシングは前記弁体の円筒
   穴の内径と同等の外径に成形されたスリーブまたはプラ
   グを前記円筒穴と同心に設けられていることを特徴とす
   るロータリバルブ。 ２、請求項１記載のロータリバルブにおいて、前記弁体
   は、２つのケーシングによって、前記弁体の軸方向の厚
   さよりも厚く成形されたスペーサとともに狭設されてい
   ることを特徴とするロータリバルブ。 ３、請求項１記載のロータリバルブにおいて、前記ケー
   シングは前記スリーブまたは前記プラグによって互いに
   分離された、供給ポートが接続されている流路及び排出
   ポートが接続されている流路を有することを特徴とする
   ロータリバルブ。 ４、請求項３記載のロータリバルブにおいて、前記弁体
   は制御ポートに連通する前記スリーブまたは前記プラグ
   と、前記弁体の円筒穴と、前記ケーシングに設けた供給
   ポートとを接続する流路とを覆う形状であることを特徴
   とするロータリバルブ。 ５、請求項２記載のロータリバルブにおいて、前記弁体
   は軸方向に貫通した円筒穴のほかに軸方向に貫通した貫
   通孔を有するとともに、一方のケーシングは前記弁体の
   円筒穴の内径と同等の外径に成形されたスリーブを、他
   方のケーシングは前記弁体の円筒穴の内径と同等の外径
   に成形されたスリーブまたはプラグを、それぞれ前記弁
   体の円筒穴と同心に有し、両ケーシングは、前記スリー
   ブまたはプラグによって互いに分離されるように構成さ
   れた流路を前記スリーブまたはプラグの両側にそれぞれ
   有し、これらの流路は前記弁体の貫通孔を介して前記弁
   体の両側の相対向する部分が互いに連通することを特徴
   とするロータリバルブ。 ６、請求項５記載のロータリバルブにおいて、前記弁体
   は、制御ポートに連通する前記ケーシングのスリーブま
   たはプラグ及び該弁体の円筒穴と、前記ケーシングに設
   けた供給ポートに接続する流路とを覆う形状としたこと
   を特徴とするロータリバルブ。 ７、請求項１記載のロータリバルブにおいて、前記弁体
   の一部にこれと一体的に結合された回転子を有する駆動
   手段を備えたことを特徴とするロータリバルブ。 ８、請求項７記載のロータリバルブにおいて、前記駆動
   手段は、円周方向に交互に巻方向が替わるように構成さ
   れた複数の巻線と、前記弁体の一部に一体的に結合され
   た円板状の回転子と、円周方向に交互に極性が替わるよ
   うに構成された円形または多角形状の平面を有する磁石
   と、円形または多角形状の平面を有するヨークとを備え
   たことを特徴とするロータリバルブ。 ９、請求項７記載のロータリバルブにおいて、前記駆動
   手段は、円周方向に交互に巻方向が替わるように構成さ
   れた複数の巻線と、前記弁体の一部に一体的に結合され
   た円錐状の回転子と、円周方向に交互に極性が替わるよ
   うに構成された円錐状または多角錐状の面を有する磁石
   と、円錐状または多角錐状の面を有するヨークとを備え
   たことを特徴とするロータリバルブ。 １０、請求項７記載のロータリバルブにおいて、前記駆
   動手段は、円周方向に交互に巻方向が替わるように構成
   された複数の巻線と、かつ前記弁体の一部に一体的に結
   合された円筒状の回転子と、円周方向に交互に極性が替
   わるように構成された円柱状または多角柱状の面を有す
   る磁石と、円柱状または多角柱状の面を有するヨークと
   を備えたことを特徴とするロータリバルブ。 １１、弁体と、該弁体の一部に一体的に結合された回転
   子を有する駆動手段とを備え、前記弁体を該駆動手段に
   よって直接駆動して流体の流れを制御する直動形ロータ
   リサーボバルブにおいて、前記弁体は円筒穴を有すると
   ともにケーシング内に回動可能に設けられており、該ケ
   ーシングは前記弁体の円筒穴の内径と同等の外径に成形
   されたスリーブまたはプラグを前記弁体の円筒穴と同心
   に有し、前記弁体の円筒穴と前記ケーシングのスリーブ
   またはプラグの相対運動によって制御オリフィスの開口
   面積を変化させることを特徴とする直動形ロータリサー
   ボバルブ。 １２、請求、項１１記載の直動形ロータリ・サーボバル
   ブにおいて、前記弁体およびこれと一体的に結合された
   回転子の角変位を検出する角変位検出器を設け、該角変
   位検出器からの角変位信号を帰還して前記弁体およびこ
   れと一体的に結合された回転子の位置決めを行うことを
   特徴とす る直動形ロータリ・サーボバルブ。 １３、請求項１１記載の直動形ロータリ・サーボバルブ
   において、前記弁体およびこれと一体的に結合された回
   転子の軸上にねじりバネを設け、前記弁体およびこれと
   一体的に結合された回転子の位置決めを行うことを特徴
   とする直動形ロータリ・サーボバルブ。 １４、請求項１ないし請求項１３記載のロータリバルブ
   において、前記弁体に設ける円筒穴と、前記ケーシング
   のスリーブまたはプラグを装着する穴とは、該弁体と該
   ケーンシグとを組合せて同時に欠こうし、その後該スリ
   ーブまたはプラグを該ケーシングに装着することを特徴
   とするロータリバルブの製作方法。 １５、圧縮機の圧下ジャッキと、前記圧下ジャッキの位
   置制御をするサーボバルブと、前記サーボバルブに高圧
   油を供給する油圧源と、前記サーボバルブに制御指令を
   与える制御装置とを備えた圧延機の油圧制御装置におい
   て、前記サーボバルブは円筒穴を有する弁体と、前記弁
   体の一部に一体的に結合された回転子を有する駆動手段
   と、前記弁体の円筒穴の内径と同等の外形成形されたス
   リーブまたはプラグを前記弁体の円筒穴と同心に有し、
   前記弁体を回動可能に支持するケーシングとを備えたこ
   とを特徴とする圧延機の油圧制御装置。