JPH0320604B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーボ弁、特にサーボ制御系において
用いられるサーボ弁の改良に関する。

〔従来の技術〕

サーボ弁は、空圧あるいは油圧を用いて被制御
部の駆動あるいは位置決め制御を行うためのサー
ボループ内において、前記被駆動機構からのフイ
ールバツク信号によつて弁開度を任意に調節する
ために用いられ、各種の工作機械その他の産業用
機械、特に近年においては、各種用途に用いられ
るロボツトの制御弁として広範囲に用いられてい
る。

この種のサーボ弁には各種の構造が存し、種々
の利用目的に応じて使い分けられているが、これ
らのサーボ弁の内代表的な機構として、ピストン
シリンダ機構を有するアクチユエータへの供給圧
力を制御するために一対のノズルを有し、これら
のノズルから前記加圧流体の供給又は排出を制御
する機構が周知である。

一般に、このようなサーボ弁は、トルクモータ
によりノズルフラツパを時計方向又は反時計方向
に揺動制御しこのノズルフラツパを挟んで対向配
置された一対の固定ノズルを択一的に開閉制御し
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した従来のサーボ弁機構は、一対の固定ノ
ズル間にノズルフラツパが揺動自在に設けられ、
ノズルフラツパを一方の固定ノズル側に移動させ
たときに当該接触側の固定ノズルを閉止し、他方
側の固定ノズルを解放するノズル開閉作用を行
い、これによつて、アクチユエータへの加圧流体
の供給あるいは排出を行う。

しかしながら、この従来装置においては、制御
信号が印加されない中立状態においては、ノズル
フラツパは両固定ノズル間の中央位置にて両固定
ノズルとは僅かな間〓をもつて静止し、この状態
では、両固定ノズルはノズルフラツパの揺動スト
ロークを確保するための僅かではあるが解放され
た状態を呈する。

このため、従来のサーボ弁では、このような中
立静止状態において、各固定ノズルから加圧流体
がリークするという問題があり、特に供給油量が
制限される油圧装置で用いられた場合などにその
有効な対策が望まれていた。

発明の目的 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は、中立静静止状態にお
いて固定ノズルからの流体のリークを有効に防止
することの可能なサーボ弁を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のサーボ弁は、トルクモータにより駆動
されるノズルフラツパを用い、フラツパ室内に対
向配置された一対の固定ノズルを開閉制御するも
のである。

そして、その特徴的事項は、前記ノズルフラツ
パに、各ノズルに対向して設けられノズルの開閉
を行い、かつ中立静止状態において所定の付勢力
をもつて両固定ノズルを閉成制御する一対の弾性
リード片を形成したことにある。

また、本発明において特徴的なことは、前記弾
性リード片が形成されたノズルフラツパを可撓曲
管により揺動自在に保持したことにある。

〔作用〕

以上の構成とすることにより、本発明のサーボ
弁は、トルクモータを駆動しない中立静止状態に
おいては、一対の弾性リード片により両固定ノズ
ルを良好に閉成制御することができ、この結果、
この状態において従来問題となつていた固定ノズ
ルからのリークを有効に防止することが可能とな
る。

また、このようなサーボ弁において、固定ノズ
ルを開成制御する場合には、トルクモータにより
ノズルフラツパを、所望側の固定ノズルに向つて
移動させる。これにより、この一方の固定ノズル
と当接していた弾性リード片は該固定ノズルから
離れて所望のノズル開成制御を達成する。そし
て、このとき、他方の固定ノズル側では、中立位
置において既に固定ノズルを閉止していた弾性リ
ード片は前記ノズルフラツパの移動に伴いその撓
み量を変化するが、この状態でも依然として当該
固定ノズルの閉止状態を保ち、ノズルフラツパの
移動は弾性リード片の撓みにより吸収される。

このように、本発明のサーボ弁は、トルクモー
タを駆動しない中立静止状態では、対向配置され
た両固定ノズルをリークが発生しないよう良好に
閉成制御することができ、またトルクモータによ
りノズルフラツパを移動することにより、従来の
サーボ弁と同様両固定ノズルを択一的に開閉制御
することができる。

そして、本発明によれば、前記ノズルフラツパ
は可撓曲管にて揺動自在に支持されており、この
結果、前記ノズルフラツパの移動を正確にかつ安
定した状態で行うことができるという利点があ
る。

〔実施例〕

次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明
する。

第１図には本発明にかかるサーボ弁の好適な実
施例が示されており、本発明のサーボ弁はトルク
モータ１０により移動制御されるノズルフラツパ
１２を含み、このノズルフラツパ１２により、フ
ラツパ室１４内にノズルフラツパ１２を挟んでそ
の移動方向に対向配置された一対の固定ノズル１
６ａ，１６ｂを開閉制御している。

ノズルフラツパ１２は、その上部が可撓曲管１
８に固定され摩擦のない駆動運動可能に支持され
ている。駆動軸線は、この可撓曲管１８のほぼ中
央部Ｐにあり、このＰの位置を中心としてノズル
フラツパ１２は時計方向もしくは反時計方向に揺
動することができる。

そして、可撓曲管１８は、上端部が太く形成さ
れ、更にこの可撓曲管１８は、その下端部が輪状
のフランジ形状に形成され、サーボ弁本体１００
に図示しない取付けねじを用いて取付け固定され
ている。

また、前記トルクモータ１０は、ノズルフラツ
パ１２の上端部に一体的に取付け固定された移動
電機子２０を含み、固定子側に設けられた各励磁
巻線２２を励磁することにより、ノズルフラツパ
１２をＰを中心として時計方向もしくは反時計方
向へ揺動制御する。

本発明の特徴的事項は、このようにして揺動制
御されるノズルフラツパ１２に、各固定ノズル１
６ａ，１６ｂに対向して設けられノズルの開閉を
行い、かつ中立静止状態で所定の付勢力をもつて
両固定ノズル１６ａ，１６ｂを閉成制御する一対
の弾性リード片２４ａ，２４ｂを形成したことに
ある。

実施例において、前記弾性リード片２４ａ及び
２４ｂは、ノズルフラツパ１２の先端部を板状と
し、この板状部を所定幅のスリツト２６により２
枚の板に仕切ることにより形成されている。

そして、この一対の弾性リード片２４ａ及び２
４ｂ部分のノズル軸方向に沿つたフラツパ幅は、
相対向する固定ノズル１６ａ及び１６ｂ間の幅よ
りも幾分大きめに設定されており、従つて実施例
のノズルフラツパ１２は、その弾性リード片２４
ａ及び２４ｂが固定ノズル１２ａ及び１２ｂ間に
所定の付勢力をもつて圧入された状態となる。

また、本実施例において固定ノズル１６ａ及び
１６ｂが対向配置されたフラツパ室１４、アクチ
ユエータ３２へ連通する細長のダクト形状に形成
されており、このフラツパ室１４と可撓曲管１８
との間にはフレキシブルな仕切板３０が設けら
れ、フラツパ室１４からの流体の漏れを防止して
いる。

本実施例は以上の構成からなり、次にその作用
を説明する。

なお、実施例においては、サーボ弁の一方の固
定ノズル１６ａを加圧流体供給用として、他方の
固定ノズル１６ｂを流体排出用として用いる場合
を例にとり説明する。

第２図には、本実施例のサーボ弁の動作状態が
示されており、同図中ａは両固定ノズル１６ａ及
び１６ｂがともに閉成制御されている状態、ｂは
一方の固定ノズル１６ａのみが開成制御されてい
る状態、ｃは他方の固定ノズル１６ｂのみが開成
制御されている状態が表されている。

まず、トルクモータ１０からノズルフラツパ１
２に加えるトルクを０に制御すると、フラツパ１
２は、各弾性リード片２４ａ及び２４ｂの付勢力
により両固定ノズル１６ａ及び１６ｂの中間に位
置する中立静止状態となり、両固定ノズル１６ａ
及び１６ｂの開口部３４ａ及び３４ｂは、弾性リ
ード片２４ａ及び２４ｂの付勢力によりリークの
ない状態で良好に閉成制御される。

このように、両固定ノズル１６ａ及び１６ｂを
閉成制御した状態において、各ノズル１６ａ及び
１６ｂからリークされる流体の状態を次の条件の
もとで実験により確認した。

まず、ノズルフラツパ１２をSUS631ばね鋼を
用いて形成し、弾性リード片２４ａ及び２４ｂの
高さを８mm、フラツパ１２の弾性リード辺部分の
ノズル軸方向に沿つた厚さを1.7mm、スリツト２
６の幅を0.1mmに設定する。また、各固定ノズル
１６ａ及び１６ｂのノズル径、すなわち開口部３
４ａ及び３４ｂの直径を0.2〜0.4mm内に設定す
る。

この条件のもとで、実施例のサーボ弁と従来の
サーボ弁とを比較したところ、本発明によれば、
閉成制御された両固定ノズル１６ａ及び１６ｂか
らリークする流体の量は従来のサーボ弁に比し10
分の１以下にまで低減されたことが確認された。

また、一方の固定ノズル１２ａを開成制御する
場合には、トルクモータ１０により図中反時計方
向へ向けたトルクをフラツパ１２へ与える。これ
により、フラツパ１２は、図中反時計方向へ揺動
する。そして、第２図ｂに示すごとく一方の弾性
リード片２４ａは固定ノズル１６ａから離れて該
ノズル１６ａの開成制御を達成し、このとき、他
方の固定ノズル１６ｂ側では、中立位置おいて既
に固定ノズル１６ｂを閉止していた弾性リード片
２４ｂがフラツパ１２の移動に伴い、その撓み量
分変形するが、この状態でも、引続いて該固定ノ
ズル１６ｂを閉成制御する。

これにより、固定ノズル１６ａからフラツパ室
１４を介してアクチユエータ３２へ向け加圧流体
が良好に供給されることになる。

また他方の固定ノズル１６ｂを開成状態に制御
する場合には、前述とは逆にトルクモータ１０に
より時計方向へ向たトルクをフラツパ１２に与え
る。

これらより、第２図ｃに示すごとく、固定ノズ
ル１６ｂは開成制御され、他の固定ノズル１６ａ
は引続いて閉成制御される。従つて、この場合に
は、アクチユエータ３２へ供給された流体が、フ
ラツパ室１４、固定ノズル１６ｂを介して良好に
排出されることになる。

実施例のサーボ弁においては、このような各固
定ノズル１６ａ及び１６ｂの開成制御は、被制御
部からの機械的なフイードバツク信号によりアナ
ログ的に行うことも可能であるが、アクチユエー
タ３２の出力に脈動流が発生しない程度に開口部
３４をPWM開成制御することも可能であり、こ
のようにすることにより、前記アナログ制御をす
る場合に比し更に精度の良い制御を行うことがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ノズル
フラツパに弾性リード片を形成することにより、
対向配置された両固定ノズルを通常は所定の付勢
力をもつて閉成制御し、ノズルからの流体のリー
クを有効に抑制することが可能となり、またトル
クモータを駆動することにより前記各固定ノズル
を択一的に開成制御することができる。

そして、本発明によれば、ノズルフラツパは可
撓曲管にてサーボ弁本体に揺動可能に支持されて
おり、前述した如く、この可撓曲管はサーボ弁本
体に固定されたフランジ状の下端部とこの下端部
から上方に伸びた薄肉状の可撓部と、更に該可撓
部から上方に伸びた太い上端部とを含み、前記上
端部にはノズルフラツパの上端部及び移動電機子
が固定されている。

従つて、本発明によれば、ノズルフラツパの揺
動中心が可撓曲管のほぼ中央部に設定され、移動
電機子に対してもほぼその中心に揺動中心を設定
することができる。

また、前記可撓曲管による保持は、ノズルフラ
ツパの揺動に対して何らの摩擦を生じさせること
なく、ノズルフラツパの動きを高精度で規制する
ことができ、また従来必要であつたスプリングな
どを組み込む手間がいらないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるサーボ弁の好適な実施
例を示す説明図、第２図は第１に示すサーボ弁の
動作説明図である。 １０…トルクモータ、１２…ノズルフラツパ、
１４…フラツパ室、１６ａ，１６ｂ…固定ノズ
ル、１８…可撓曲管、２４ａ，２４ｂ…弾性リー
ド片、２６…スリツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トルクモータにより駆動されるノズルフラツ
   パを用い、フラツパ室内に対向配置された一対の
   固定ノズルを開閉制御するサーボ弁において、 前記ノズルフラツパに、各固定ノズルに対向し
   て設けられノズルの開閉を行い、かつ中立静止状
   態において所定の付勢力をもつて両固定ノズルを
   閉成制御する一対の弾性リード片を形成し、 前記ノズルフラツパは、可撓曲管により揺動自
   在に保持され、 前記可撓曲管はサーボ弁本体に取付固定される
   フランジ形状の下端部と、該下端部から上方に伸
   びた薄肉状の可撓部と、前記可撓部から更に上端
   に太く形成され前記ノズルフラツパの上端が固定
   された上端部と、を含み、更に前記可撓曲管及び
   ノズルフラツパの上端部は移動電機子に固定さ
   れ、ノズルフラツパは可撓曲管のほぼ中央部を中
   心として揺動することを特徴とするサーボ弁。