JPH03213780A - Direction control valve using piezoelectric element and driving thereof - Google Patents

Direction control valve using piezoelectric element and driving thereof

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JPH03213780A
JPH03213780A JP665890A JP665890A JPH03213780A JP H03213780 A JPH03213780 A JP H03213780A JP 665890 A JP665890 A JP 665890A JP 665890 A JP665890 A JP 665890A JP H03213780 A JPH03213780 A JP H03213780A
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JP
Japan
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piezoelectric element
fluid pressure
pilot
fluid
control valve
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JP665890A
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Saburo Ito
三郎 伊藤
Toshio Yamada
敏夫 山田
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Koganei Corp
Original Assignee
Koganei Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce the load applied on a piezoelectric element, prevent the leak of fluid pressure, secure the stability of operation, and prolong the service life, by installing the piezoelectric element which is one-side-shifted by the application of the pulse voltage. CONSTITUTION:A direction control valve is equipped with an operating member which is shifted by each fluid pressure of the working fluid chambers 12a and 12b and a main shaft 9 on which valve bodies 10a - 10d for restricting the flow passage through the displacement of the operating members are formed. This control valve is equipped with piezoelectric elements 16a and 16b which are one-side-shifted, by the application of the pulse voltage, in the pilot fluid chambers 14a and 14b which communicating to the working fluid chambers 12a and 12b, while the valve is also equipped with and pilot valve bodies 17a and 17b fixed on each main plane at the shifting edge. An under-pressure fluid flow-in passage 18 and a fluid pressure bleed holes 15a and 15b communicate to the pilot fluid chambers 14a and 14b, and the under-pressure fluid flow-in passage 18 is opened to one side of the pilot valve bodies 17a and 17b, when the piezoelectric elements 16a and 16b shift, and fluid bleed holes 15a and 15b are put into closed state by the other side of the pilot valve bodies 17a and 17b.

Description

【発明の詳細な説明】 :産業上の利用分野〕 本発明は、圧電素子を用いた方向制御弁に関し、特に圧
電素子に係る負荷を小さくすることができ、作動の安定
性および長寿命化が可能にされると同時に、確実な作動
による切換が可能とされる方向制御弁およびその駆動方
法に適用して有効な技術に関する。
[Detailed Description of the Invention] : Industrial Application Field] The present invention relates to a directional control valve using a piezoelectric element, and in particular, the load on the piezoelectric element can be reduced, and operation stability and longevity can be improved. The present invention relates to a technique that is effective when applied to a directional control valve and a method for driving the same, which enable switching by reliable operation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

流体圧の流れを制御する方向制御弁としては、圧電素子
の変位を利用する構造のものがあり、たとえば流体圧が
流入する作動用流体室と、この作動用流体室の流入路に
接離することにより開閉する圧電素子と、作動用流体室
の流体圧の上昇により作動部材を介して作動させて流路
を切り換える弁体とを備えた構造となっている。
Some directional control valves that control the flow of fluid pressure have a structure that utilizes the displacement of a piezoelectric element. It has a structure that includes a piezoelectric element that opens and closes by opening and closing, and a valve body that is actuated via an actuating member to switch the flow path when the fluid pressure in the actuating fluid chamber increases.

また、圧電素子の駆動方法には、連続電圧の印加により
片側変位させる方法、交番電圧の印加により交番変位さ
せる方法などが考えられる。
Further, as methods for driving the piezoelectric element, there are a method in which one side is displaced by applying a continuous voltage, a method in which the piezoelectric element is alternately displaced by application of an alternating voltage, and the like.

たとえば、圧電素子を連続電圧の印加で片側変位させる
駆動方法とした場合、バイモルフ構造である片側は常に
分極方向と逆方向に電圧が印加され、−刃側に変位する
ことにより作動用流体室の流入路の開閉が行われる。
For example, when a piezoelectric element is driven by applying a continuous voltage to displace it on one side, voltage is always applied to one side of the bimorph structure in the opposite direction to the polarization direction, and when the piezoelectric element is displaced toward the -blade side, the operating fluid chamber opens. The inlet channel is opened and closed.

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、前記のような圧電素子の駆動方法による方向制
御弁では、圧電素子を構成するバイモルフ構造の片側は
、常に分極方向と逆方向に電圧が印加されるために、連
続電圧の印加が長時間行われるとバイモルフ構造の圧電
素子に分極現象による分極劣化が発生する。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the directional control valve using the piezoelectric element driving method as described above, voltage is always applied to one side of the bimorph structure that constitutes the piezoelectric element in the opposite direction to the polarization direction. Furthermore, if a continuous voltage is applied for a long time, polarization deterioration occurs in the piezoelectric element having a bimorph structure due to a polarization phenomenon.

さらに、圧電素子の変位方向が一方側に限られるために
、同様に連続電圧の印加が長時間行われると圧電素子が
クリープ現象による変形を生じてくる。特に、圧電素子
は機械的強度が比較的小さいためにこのような問題点を
生じ易い。
Furthermore, since the direction of displacement of the piezoelectric element is limited to one side, similarly, if a continuous voltage is applied for a long time, the piezoelectric element will be deformed due to the creep phenomenon. In particular, piezoelectric elements are prone to such problems because their mechanical strength is relatively low.

また、作動部材が流体圧の上昇により逆方向に変位また
は復帰する場合に、流体圧のブリード孔の位置によって
作動部材の切換速度が大きく左右され、たとえば流体圧
の上昇時に流体圧が流出される場所にブリード孔が開設
された場合には、流体圧の流れの切換が敏速にできない
という問題がある。
In addition, when the actuating member is displaced or returned in the opposite direction due to an increase in fluid pressure, the switching speed of the actuating member is greatly influenced by the position of the fluid pressure bleed hole, for example, when the fluid pressure increases, the fluid pressure flows out. If a bleed hole is opened at a certain location, there is a problem in that the flow of fluid pressure cannot be quickly switched.

そこで、本発明の目的は、パルス電圧の印加による駆動
により圧電素子に係る負荷を小さくすることができ、流
体圧の漏れ防止と、作動の安定性および長寿命化が可能
とされる圧電素子を用いた方向制御弁およびその駆動方
法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a piezoelectric element that can reduce the load on the piezoelectric element by driving by applying a pulse voltage, and that can prevent fluid pressure leakage, provide stable operation, and extend the life of the piezoelectric element. An object of the present invention is to provide a directional control valve and a method for driving the same.

また、本発明の他の目的は、流体圧ブリード孔の位置お
よび各圧電素子に対応するスイッチにより確、実な作動
による切換が可能とされる圧電素子を用いた方向制御弁
およびその駆動方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a directional control valve using a piezoelectric element and a method for driving the same, which enable reliable and actual switching by adjusting the position of a fluid pressure bleed hole and a switch corresponding to each piezoelectric element. It is about providing.

5課題を解決するための手段〕 本発明の圧電素子を用いた方向制御弁は、作動用流体室
の流体圧により変位する作動部材と、該作動部材の変位
により流路を制御する弁体が形成される主軸とを備えた
方向制御弁であって、前記作動用流体室に連通されるパ
イロット流体室内でパルス電圧の印加により片側変位す
る圧電素子と、該圧電素子の変位端の各主面に固定され
るパイロット用弁体とを備え、前記パイロット流体室に
流体圧流入路および流体圧ブリード孔が連通され、前記
圧電素子の変位時に前記流体圧流入路が前記パイロット
用弁体の一方側により開状態とされ、かつ前記流体圧ブ
リード孔が前記パイロット用弁体の他方側により閉状態
とされるようにしたものである。
5 Means for Solving Problems] A directional control valve using a piezoelectric element of the present invention includes an actuation member that is displaced by fluid pressure in an actuation fluid chamber, and a valve body that controls a flow path by the displacement of the actuation member. A directional control valve having a main shaft formed therein, a piezoelectric element that is displaced on one side by application of a pulse voltage in a pilot fluid chamber that communicates with the actuation fluid chamber, and each main surface of a displacement end of the piezoelectric element. a pilot valve body fixed to the pilot valve body, a fluid pressure inflow path and a fluid pressure bleed hole communicate with the pilot fluid chamber, and when the piezoelectric element is displaced, the fluid pressure inflow path is connected to one side of the pilot valve body. The hydraulic bleed hole is brought into the open state by the other side of the pilot valve body, and the fluid pressure bleed hole is brought into the closed state by the other side of the pilot valve body.

また、本発明の圧電素子を用いた方向制御弁の駆動方法
は、第1および第2の作動用流体室の流体圧により変位
する第1の作動部材および第2の作動部材と、該第1お
よび第2の作動部材の変位に↓り流路を制御する弁体が
形成される主軸とを備えたダブルパイロット形の方向制
御弁であって、前記第1および第2の作動用流体室に連
通される第1および第2のパイロット流体室内でパルス
電圧の印加により片側変位する第1の圧電素子および第
2の圧電素子と、該第1および第2の圧電素子にパルス
電圧を印加する第1のスイッチおよび第2のスイッチと
を備え、前記第1つスイッチにより前記第1の圧電素子
を変位させ、かつ前記第2のスイッチにより前記第2の
圧電素子を変位させ、前記第1および第2のパイロット
流体室に連通ずる第1の流体圧流入路および第2の流体
圧流入路を独立に開閉させるようにしたものである。
Further, a method for driving a directional control valve using a piezoelectric element of the present invention includes a first actuating member and a second actuating member that are displaced by fluid pressure in first and second actuating fluid chambers; and a main shaft in which a valve body is formed to control the flow path in response to the displacement of the second actuating member, the double pilot type directional control valve comprising: A first piezoelectric element and a second piezoelectric element that are displaced on one side by application of a pulse voltage in the first and second pilot fluid chambers that communicate with each other; and a second piezoelectric element that applies a pulse voltage to the first and second piezoelectric elements. 1 switch and a second switch, the first switch displaces the first piezoelectric element, the second switch displaces the second piezoelectric element, and the first and second piezoelectric elements are displaced. The first fluid pressure inflow path and the second fluid pressure inflow path communicating with the second pilot fluid chamber can be opened and closed independently.

〔作用〕[Effect]

前記した圧電素子を用いた方向制御弁によれば、作動用
流体室に連通されるパイロ−/ )流体室内でパルス電
圧の印加により片側変位する圧電素子と、この圧電素子
の変位端の各主面に固定されるノくイロ7)用弁体とを
備え、パイロット流体室に流体圧流入路および流体圧ブ
リード孔が連通され、圧電素子の変位時に流体圧流入路
がパイロット用弁体の一方側により開状態とされ、かつ
流体圧ブリード孔がパイロット用弁体の他方側によって
閉状態とされることにより、パルス電圧の印加された圧
電素子は、パルス幅の時間だけ片側変位し、1<ルス幅
の時間以外の時に通常状態に復帰するので、バイモルフ
構造の圧電素子への電圧の印加が長時間連続で行われる
ことがない。これにより、流体圧の漏れを防止し、また
安定した作動と長い寿命を持つ圧電素子を用いた方向制
御弁を得ることができる。
According to the above-mentioned directional control valve using a piezoelectric element, there is a piezoelectric element that is displaced on one side by the application of a pulse voltage in the pyro-fluid chamber, which communicates with the actuating fluid chamber, and each main body at the displacement end of the piezoelectric element. A fluid pressure inflow path and a fluid pressure bleed hole communicate with the pilot fluid chamber, and when the piezoelectric element is displaced, the fluid pressure inflow path connects to one side of the pilot valve body. The piezoelectric element to which the pulse voltage is applied is displaced on one side by a time equal to the pulse width, and the fluid pressure bleed hole is closed by the other side of the pilot valve body. Since the normal state is restored at a time other than the pulse width, voltage is not continuously applied to the bimorph piezoelectric element for a long time. Thereby, it is possible to obtain a directional control valve using a piezoelectric element that prevents leakage of fluid pressure, has stable operation, and has a long life.

また、この場合にパイロット流体室に連通される流体圧
流入路が圧電素子の変位時に開状態とされ、かつ流体圧
ブリード孔が閉状態とされることにより、流1本圧の流
入時に流体圧ブリード孔を閉じることができるので、流
体圧の上昇におけるノ(イロット流体室内の流体圧の漏
れを防止することができる。
In addition, in this case, the fluid pressure inflow path communicating with the pilot fluid chamber is opened when the piezoelectric element is displaced, and the fluid pressure bleed hole is closed, so that the fluid pressure is Since the bleed hole can be closed, it is possible to prevent fluid pressure from leaking in the fluid chamber due to an increase in fluid pressure.

さらに、前記した圧電素子を用いた方向制御弁の駆動方
法によれば、第1および第2の作動用流体室に連通され
る第1および第2の)くイロット流体室内でパルス電圧
の印加により片側変位する第1の圧電素子および第2の
圧電素子と、この第1および第2の圧電素子にパルス電
圧を印加する第1のスイッチおよび第2のスイッチとを
備えたダブルパイロット形の方向制御弁において、第1
のスイッチにより第1の圧電素子を変位させ、かつ第2
のスイッチにより第2の圧電素子を変位させ、第1およ
び第2のパイロット流体室に連通ずる第1の流体圧流入
路および第2の流体圧流入路を独立に開閉させることに
より、第1および第2の作動部材を介して変位される主
軸の動作を確認した上で切換を行うことができる。これ
により、主軸が確実に作動され、流体圧の制御を確実に
行うことができる方向制御弁の駆動方法を得ることがで
きる。
Furthermore, according to the method for driving a directional control valve using the piezoelectric element described above, by applying a pulse voltage in the first and second pilot fluid chambers that communicate with the first and second actuating fluid chambers, A double pilot type directional control comprising a first piezoelectric element and a second piezoelectric element that are displaced on one side, and a first switch and a second switch that apply a pulse voltage to the first and second piezoelectric elements. In the valve, the first
The switch displaces the first piezoelectric element and displaces the second piezoelectric element.
The switch displaces the second piezoelectric element and independently opens and closes the first fluid pressure inflow path and the second fluid pressure inflow path that communicate with the first and second pilot fluid chambers. Switching can be performed after confirming the operation of the main shaft that is displaced via the second actuating member. Thereby, it is possible to obtain a method of driving a directional control valve in which the main shaft is reliably operated and fluid pressure can be reliably controlled.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例である圧電素子を用いた方向
制御弁の断面図、第2図は本実施例の供給電圧電源とし
てDC電源の昇圧回路を用いた場合のタイミング線図、
第3図は本実施例の供給電圧電源として、へ〇電源の全
波整流回路を用いた場合のタイミング線図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a directional control valve using a piezoelectric element, which is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a timing diagram when a booster circuit of a DC power source is used as the supply voltage power source of this embodiment.
FIG. 3 is a timing diagram when a full-wave rectifier circuit of the 〇 power source is used as the supply voltage power source of this embodiment.

本実施例の圧電素子を用いた方向制御弁は、たとえば空
気作動形のダブルパイロット形方向制御弁とされ、弁本
体部1とこの弁本体部1を挟んだ駆動部2a、2bとが
同軸状に結合され、駆動部2a、2bの電圧源として電
源部3が接続された構成となっている。
The directional control valve using the piezoelectric element of this embodiment is, for example, an air-operated double pilot type directional control valve, in which the valve body 1 and the driving parts 2a and 2b sandwiching the valve body 1 are coaxial. The power supply section 3 is connected as a voltage source for the drive sections 2a and 2b.

前記弁本体部1の下側面には、図示しな M体圧源に接
続されている入力ポート4と排出ポート5a、5bとが
開設され、また弁本体部1の上側面に出力ポートロa、
6bが開設されている。
An input port 4 and discharge ports 5a, 5b connected to an M body pressure source (not shown) are provided on the lower side of the valve body 1, and output ports a, 5b are provided on the upper side of the valve body 1.
6b has been opened.

弁本体部1の内部には、その軸方向に沿って流路7が形
成され、この流路7の内周面にその軸方向に沿って所定
の間隔をおいて弁座8a〜8dが周設されている。
A flow path 7 is formed inside the valve body 1 along its axial direction, and valve seats 8a to 8d are disposed on the inner peripheral surface of the flow path 7 at predetermined intervals along the axial direction. It is set up.

前記流路7には、主軸9がその軸方向に沿って変位自在
に設けられ、この主軸9に弁座8a〜8dにそれぞれ接
離される主軸弁体10a〜10dが軸方向に所定の間隔
をおいて形成されている。
A main shaft 9 is disposed in the flow path 7 so as to be freely displaceable along its axial direction, and main shaft valve bodies 10a to 10d, which are brought into contact with and separated from the valve seats 8a to 8d, respectively, are spaced from the main shaft 9 at predetermined intervals in the axial direction. It is formed by

主軸9の両端面には、主軸9の作動部材としてのピスト
ン11a、11bがこの主軸9の端面に対して固定また
は非固定で設けられ、このピストンlla、llbは2
つの作動用流体室12a。
Pistons 11a and 11b as actuating members of the main shaft 9 are provided on both end faces of the main shaft 9, fixed or non-fixed to the end face of the main shaft 9.
one working fluid chamber 12a.

12bに仕切り、これらの作動用流体室12a。12b, and a fluid chamber 12a for these operations.

12b内で軸方向に沿って変位自在に収容されている。It is accommodated within 12b so as to be freely displaceable along the axial direction.

これろの作動用流体室12a、12bのうち、第1図に
おいて左側の作動用流体室12 a i!貫通孔13a
を通じてパイロット流体室14aに連通されている。
Of these working fluid chambers 12a, 12b, the left working fluid chamber 12 a i! in FIG. Through hole 13a
The pilot fluid chamber 14a is communicated with the pilot fluid chamber 14a through the pilot fluid chamber 14a.

また、パイロット流体室14aはブリード孔15aを通
じて外部に連通され、このブリード孔15aが流体圧の
流入時に閉じられる位置に開孔されている。
Further, the pilot fluid chamber 14a is communicated with the outside through a bleed hole 15a, and the bleed hole 15a is opened at a position where it is closed when fluid pressure flows into the pilot fluid chamber 14a.

さらに、パイロット流体室14a内に圧電素子16aが
設けられ、この圧電素子16aはパルス電圧の印加によ
り片側変位するバイモルフ構造とされ、一端(第1図で
は下端)側において固定され、他端が非固定の片持ち式
の構造となっている。
Furthermore, a piezoelectric element 16a is provided in the pilot fluid chamber 14a, and this piezoelectric element 16a has a bimorph structure that is displaced on one side by the application of a pulse voltage, and is fixed at one end (the lower end in FIG. 1) and the other end is non-contact. It has a fixed cantilever structure.

そして、圧電素子16aの非固定側端部の両側面にはパ
イロット用弁体17aが固定され、また−左側(同図の
左側)にパイロット用弁体17aを第1図の右方向に付
勢するスプリング20aが設けられている。
A pilot valve body 17a is fixed to both sides of the non-fixed end of the piezoelectric element 16a, and the pilot valve body 17a is biased to the right in FIG. A spring 20a is provided.

また、圧電素子16aの一側面(第1図の右側面)のパ
イロット用弁体17aはスプリング20aで付勢され、
通常時は人力ポート4に連通ずる流入路18のノズル1
9aが閉塞される。
Further, the pilot valve body 17a on one side of the piezoelectric element 16a (the right side in FIG. 1) is biased by a spring 20a.
Nozzle 1 of inflow path 18 that communicates with manual port 4 under normal conditions
9a is occluded.

一方、電源部3で圧電素子16aを駆動させ、この圧電
素子16aをスプリング20aの付勢力に抗して第1図
の左側に湾曲変位させることによって、圧電素子16a
の一側面(同図の右側面)のパイロット用弁体17aが
ノズル19aを開き、他側面(同図の左側面)のパイロ
ット用弁体17aがブリード孔15aを閉じるようにな
っている。
On the other hand, the piezoelectric element 16a is driven by the power supply section 3, and the piezoelectric element 16a is bent to the left in FIG. 1 against the biasing force of the spring 20a.
The pilot valve body 17a on one side (the right side in the figure) opens the nozzle 19a, and the pilot valve body 17a on the other side (the left side in the figure) closes the bleed hole 15a.

ピストンllaおよび圧電素子16a、パイロット用弁
体17aなどについて上記した構造は、第1図で見て主
軸9の右端側に同様に設けられたピストンllbおよび
圧電素子16b1パイロツト用弁体17bなどについて
も同様であるので、後者の説明は前者と同一数字に接尾
記号すを付して省略する。
The structure described above for the piston lla, the piezoelectric element 16a, the pilot valve body 17a, etc. also applies to the piston llb, the piezoelectric element 16b1, the pilot valve body 17b, etc., which are similarly provided on the right end side of the main shaft 9 as seen in FIG. Since they are similar, the explanation of the latter will be omitted by adding a suffix to the same numbers as the former.

また、前記電源部3は、回路駆動用のスイッチ21a、
21bを備えたワンショットパルス回路22かち構成さ
れ、このフンショットパルス回路22に供給電圧Eが印
加されている。
Further, the power supply section 3 includes a switch 21a for driving a circuit,
The one-shot pulse circuit 22 includes a one-shot pulse circuit 21b, and a supply voltage E is applied to this one-shot pulse circuit 22.

そして、このワンショットパルス回路22のスイッチ2
1aがONの状態にされると、パルス電圧としての駆動
電圧がこのワンショットパルス回路22から圧電素子1
6aに印加され、またスイッチ21bがONの状態にさ
れると、パルス電圧としての駆動電圧がこのワンショッ
トパルス回路22から圧電素子16bに印加される。
Then, switch 2 of this one-shot pulse circuit 22
1a is turned on, a driving voltage as a pulse voltage is applied to the piezoelectric element 1 from this one-shot pulse circuit 22.
6a and when the switch 21b is turned on, a driving voltage as a pulse voltage is applied from the one-shot pulse circuit 22 to the piezoelectric element 16b.

次に、本実施例の作用を、ワンショットパルス回路22
への供給電圧Eの電源電圧として、DC電源の昇圧回路
を用いた場合について第2図を参照しながら説明する。
Next, the operation of this embodiment will be explained by the one-shot pulse circuit 22.
A case will be described with reference to FIG. 2 in which a booster circuit of a DC power supply is used as the power supply voltage of the supply voltage E to the circuit.

始めに、ワンショットパルス回路22に接続されている
スイッチ21aの状態を第2図(a)のようにONにす
ると、DC電源の昇圧回路によって、同図Q))のよう
な1パルスの駆動電圧が電源部3のワンショットパルス
回路22から、たとえば一方(第1図の左側〉の圧電素
子16aに印加される。
First, when the state of the switch 21a connected to the one-shot pulse circuit 22 is turned on as shown in FIG. A voltage is applied from the one-shot pulse circuit 22 of the power supply section 3 to, for example, one piezoelectric element 16a (on the left side in FIG. 1).

この時、圧電素子16aの自由端は、スプリング20a
の付勢力に抗して1パルスの幅の時間だけ第1図の左側
に湾曲変位する。
At this time, the free end of the piezoelectric element 16a is connected to the spring 20a.
resists the urging force of , and is curved to the left in FIG. 1 for a period of one pulse width.

それにより、圧電素子16aの右側面のパイロット用弁
体17aは、第1図の状態のように1パルスの幅に相当
する時間だけノズル19aを開放する。第1図左側の圧
電素子16aは、パルス電圧が印加されている状態図で
ある。
Thereby, the pilot valve body 17a on the right side of the piezoelectric element 16a opens the nozzle 19a for a time corresponding to the width of one pulse, as in the state shown in FIG. The piezoelectric element 16a on the left side of FIG. 1 is shown in a state in which a pulse voltage is applied.

さらに、ノズル19aは、1パルスの時間だけ開放され
た後にすぐに閉塞される。
Further, the nozzle 19a is opened for one pulse and then immediately closed.

従って、入力ポート4から流入された流体圧は、流入路
18、ノズル19a、さらにパイロット流体室14a1
貫通孔13aを経て作動用流体室12aに1パルス分だ
け流入される。
Therefore, the fluid pressure flowing from the input port 4 flows through the inflow path 18, the nozzle 19a, and further the pilot fluid chamber 14a1.
One pulse of fluid flows into the working fluid chamber 12a through the through hole 13a.

その結果、圧電素子16aの変位による若干の遅れ時間
をもって作動用流体室12aの流体圧は第2図(C)の
ように増加し、ピストンllaを作動用流体室12aの
右方向に押動するので主軸9は第1図の右方向に移動す
る。
As a result, the fluid pressure in the working fluid chamber 12a increases as shown in FIG. 2(C) after a slight delay due to the displacement of the piezoelectric element 16a, pushing the piston lla to the right of the working fluid chamber 12a. Therefore, the main shaft 9 moves to the right in FIG.

この場合に、ブリード孔15aが閉じられて流体圧の漏
れを防止することができるので、流体圧の上昇を迅速に
行うことができる。
In this case, the bleed hole 15a is closed and leakage of fluid pressure can be prevented, so that the fluid pressure can be quickly increased.

さらに、作動用流体室12aの流体圧は、圧電素子16
aへの駆動電圧の印加が終わると同時に、ブリード孔1
5aから1パルス分の流体圧が外部へ放出されるので第
2図(C)のように徐々に低下する。
Furthermore, the fluid pressure in the working fluid chamber 12a is controlled by the piezoelectric element 16.
At the same time as the application of the drive voltage to a ends, the bleed hole 1
Since fluid pressure corresponding to one pulse is released from 5a to the outside, it gradually decreases as shown in FIG. 2(C).

また、作動用流体室12aの流体圧の増加によるピスト
ンllaと主軸9の変位の僅かな遅れ時間をもって、入
力ポート4から出力ポートロaに流体圧が流入して、こ
の出力ポートロaの流体圧は第2図(d)のように増加
し、人力ポート4の供給流体圧で飽和状態となる。
Furthermore, with a slight delay in the displacement of the piston lla and the main shaft 9 due to an increase in the fluid pressure in the working fluid chamber 12a, fluid pressure flows from the input port 4 to the output port a, and the fluid pressure in the output port a is The pressure increases as shown in FIG. 2(d), and reaches a saturated state at the supply fluid pressure of the manual port 4.

この時、出カポ−)6bから流体圧が排出ポート5bを
経て排出されるので、この出力ポートロbの流体圧は第
2図屯のように低下する。
At this time, the fluid pressure from the output port 6b is discharged through the discharge port 5b, so the fluid pressure at the output port b decreases as shown in Figure 2.

さらに、主軸9の変位が確認されて確実に切り換わった
状態、たとえばスイッチ21aをOFFにしてからの時
間差Tをおいて、スイッチ21bの状態を第2図(e)
のようにONにすると、上記と同様に圧電素子16bi
、:DC電源の昇圧回路によって、ワンショットパルス
回路22から第2図(f)のような1パルスの駆動電圧
が印加される。
Furthermore, after the displacement of the main shaft 9 has been confirmed and the switch has been reliably switched, for example, after a time difference T has elapsed since the switch 21a was turned off, the state of the switch 21b is changed to the state shown in FIG. 2(e).
When turned on as shown above, the piezoelectric element 16bi
, : A one-pulse driving voltage as shown in FIG. 2(f) is applied from the one-shot pulse circuit 22 by the step-up circuit of the DC power supply.

この時、圧電素子16bの自由端は、スプリング20b
の付勢力に抗してlパルスの幅に相当する時間だけ第1
図の右側に変位し、圧電素子16bの左側面のパイロッ
ト用弁体17bはノズル19bを開放する。
At this time, the free end of the piezoelectric element 16b is connected to the spring 20b.
resisting the urging force of the first pulse for a time corresponding to the width of l pulse.
Displaced to the right side in the figure, the pilot valve body 17b on the left side of the piezoelectric element 16b opens the nozzle 19b.

さらに、ノズル19bは、1パルスの時間だけ開放され
た後にすぐに閉塞される。
Further, the nozzle 19b is opened for one pulse and then immediately closed.

従って、入力ポート4からの流体圧が、流入路18、ノ
ズル19b1パイロット流体室14b。
Therefore, the fluid pressure from the input port 4 flows through the inflow path 18, the nozzle 19b1, and the pilot fluid chamber 14b.

貫通孔13bを経て作動用流体室12bに1パルス分だ
け流入される。
One pulse of fluid flows into the working fluid chamber 12b through the through hole 13b.

その結果、圧電素子16bの変位による若干の遅れ時間
をもって作動用流体室12bの流体圧は第2図(g)の
ように増加し、ピストンllbを作動用流体室12b内
で第1図の左方向に押動するので主軸9も第1図の左方
向に移動する。
As a result, after a slight delay due to the displacement of the piezoelectric element 16b, the fluid pressure in the working fluid chamber 12b increases as shown in FIG. 1, the main shaft 9 also moves to the left in FIG.

この場合に、ブリード孔15bが閉じられて流体圧の漏
れを防止することができるので、流体圧の上昇を迅速に
行うことができる。
In this case, the bleed hole 15b is closed and leakage of fluid pressure can be prevented, so that the fluid pressure can be quickly increased.

さらに、作動用流体室12bの流体圧は、圧電素子16
bへの駆動電圧の印加が終わると同時に、ブリード孔1
5bから1パルス分の流体圧が外部へ放出されるので第
2図((イ)のように徐々に低下する。
Furthermore, the fluid pressure in the working fluid chamber 12b is controlled by the piezoelectric element 16.
At the same time as the application of the drive voltage to b ends, the bleed hole 1
Since the fluid pressure corresponding to one pulse is released from 5b to the outside, it gradually decreases as shown in FIG. 2 ((a)).

また、入力ポート4は出力ポートロbと連通されるので
、作動用流体室12bの流体圧によるピストンllbお
よび主軸9の変位の僅かな遅れ時間をもって、出力ポー
トロbの流体圧は第2図おのように増加し、入力ポート
4の供給流体圧で飽和状態となる。
Furthermore, since the input port 4 is communicated with the output port b, the fluid pressure of the output port b is adjusted to the same level as shown in FIG. The supply fluid pressure of the input port 4 reaches a saturated state.

この時、出力ポートロaは排出ポート5aと連通される
ので、この出カポ−)6aの流体圧は第2図(d)のよ
うに低下する。
At this time, since the output port a is communicated with the discharge port 5a, the fluid pressure of the output port 6a decreases as shown in FIG. 2(d).

以上のように、本実施例の方向制御弁によれば、流体圧
の流入時にブリード孔15a、15bが、圧電素子16
aの左側面に固定されるパイロット用弁体17aおよび
圧電素子16bの右側面に固定されるパイロット用弁体
17bによって閉じろれる位置に開孔されていることに
より、流体圧の上昇時に流体圧の漏れを防止することが
できるので、主軸9の変位を迅速に行わせることができ
る。
As described above, according to the directional control valve of this embodiment, the bleed holes 15a and 15b are connected to the piezoelectric element 16 when fluid pressure flows in.
The hole is opened in a position where it can be closed by the pilot valve element 17a fixed to the left side of the piezoelectric element 17a and the pilot valve element 17b fixed to the right side of the piezoelectric element 16b, so that when the fluid pressure increases, the fluid pressure is increased. Since leakage can be prevented, the main shaft 9 can be displaced quickly.

また、ワンショットパルス回路22のスイッチ21aに
よって圧電素子16aを変位させ、またスイッチ21b
によって圧電素子16bを変位させることにより、主軸
9の動作を確認した上でスイッチ21aおよび21bを
切り換えることができるので、流体圧の流れの制御を確
実に行うことができる。
Further, the piezoelectric element 16a is displaced by the switch 21a of the one-shot pulse circuit 22, and the switch 21b
By displacing the piezoelectric element 16b, the switches 21a and 21b can be switched after confirming the operation of the main shaft 9, so that the flow of fluid pressure can be reliably controlled.

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。− たとえば、本実施例の方向制御弁においては、ワンショ
ットパルス回路22への供給電圧Eの電源電圧として、
DCIE源の昇圧回路を用いた場合について説明したが
、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、たと
えば第3図のようにAC電源の全波整流回路を用いた場
合についても適用可能である。
As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. - For example, in the directional control valve of this embodiment, as the power supply voltage of the supply voltage E to the one-shot pulse circuit 22,
Although the case where a booster circuit of a DCIE source is used has been described, the present invention is not limited to the above embodiment, and can also be applied to a case where a full-wave rectifier circuit of an AC power source is used, as shown in FIG. 3, for example. It is.

この場合には、第3図ら)、(f)のように、圧電素子
16a、16bの駆動電圧は、第2図(b)、げ)のよ
うな方形波ではなく、交流波の全波整流波形になること
の他、第3図(C)、(印のように作動用流体室12’
a、12bの流体圧の増加時の立上がり波形なども第2
図(C)、(g)の場合とは異なるものの、基本的には
第3図(a)〜(社)のタイミング線図は、第2図(a
)〜(社)のものと対応している。また、第3図(a)
〜(社)の各タイミングにおける11図の実施例の主軸
9およびピストンlla、llbや圧電素子16a、1
6bおよびパイロット用弁体17a。
In this case, the driving voltage of the piezoelectric elements 16a, 16b is not a square wave as shown in FIG. 2(b), but is a full-wave rectified AC wave as shown in FIGS. In addition to the waveform, the working fluid chamber 12' as shown in Fig. 3 (C).
The rising waveforms of a and 12b when the fluid pressure increases are also the second waveforms.
Although different from the cases in Figures (C) and (g), the timing diagrams in Figures 3(a) to 3(a) are basically the same as those in Figure 2(a).
) to (company). Also, Figure 3(a)
The main shaft 9, pistons lla, llb, and piezoelectric elements 16a, 1 of the embodiment shown in FIG.
6b and a pilot valve body 17a.

17bなどの動作は、第2図(a)〜(社)の場合と同
様である。
The operations of 17b and the like are the same as those shown in FIGS.

また、本実施例の方向制御弁においては、圧電素子16
a、16bによる主軸9の変位のための作動部材として
ピストンlla、llbを使用したが、このピストンl
la、llbの代わりにダイヤフラムを使用することも
できる。
Furthermore, in the directional control valve of this embodiment, the piezoelectric element 16
Pistons lla and llb were used as actuating members for the displacement of the main shaft 9 by a and 16b;
A diaphragm can also be used instead of la, llb.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものについ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
A brief explanation of the effects obtained from typical inventions disclosed in this application is as follows.

〔1〕1作動用流体室の流体圧により変位する作動部材
と、この作動部材の変位により流路を制御する弁体が形
成される主軸とを備えた方向制御弁において、作動用流
体室に連通されるパイロット流体室内でパルス電圧の印
加により片側変位する圧電素子を備えることにより、圧
電素子をパルス電圧の印加によって駆動し、この圧電素
子に対する電圧の印加が長時間連続で行われることがな
いので、分極現象による分極劣化の防止が可能とされ、
また圧電素子はパルス電圧の印加によってパルス幅の時
間だけ片側変位するのみであるためにクリープ現象によ
る変形の防止が可能である。
[1] In a directional control valve equipped with an actuating member that is displaced by the fluid pressure in the actuating fluid chamber, and a main shaft in which a valve body that controls a flow path is formed by the displacement of the actuating member, the actuating fluid chamber is By providing a piezoelectric element that is displaced on one side by the application of a pulse voltage in the pilot fluid chamber that is communicated, the piezoelectric element is driven by the application of the pulse voltage, and voltage is not continuously applied to the piezoelectric element for a long time. Therefore, it is possible to prevent polarization deterioration due to polarization phenomenon,
Furthermore, since the piezoelectric element is only displaced on one side by the pulse width when a pulse voltage is applied, deformation due to creep phenomenon can be prevented.

(2)、前記(1)により、分極劣化および変形の防止
によって流体圧の漏れが防止され、作動の安定性および
長寿命化が可能にされると同時に、圧電素子は作動用流
体室の流体圧を制御できるだけの有効断面積があればよ
いので、圧電素子にかかる負荷を小さくすることが可能
である。
(2) According to (1) above, leakage of fluid pressure is prevented by preventing deterioration of polarization and deformation, and operation stability and longevity are made possible.At the same time, the piezoelectric element Since it is sufficient to have an effective cross-sectional area sufficient to control the pressure, it is possible to reduce the load applied to the piezoelectric element.

(3)9作動用流体室に連通されるパイロット流体室内
でパルス電圧の印加により片側変位する圧電素子と、こ
の圧電素子の変位端の各主面に固定されるパイロット用
弁体とを備え、パイロット流体室に流体圧流入路および
流体圧ブリード孔が連通され、圧電素子の変位時に流体
圧流入路がパイロット用弁体の一方側により開状態とさ
れ、かつ流体圧ブリード孔がパイロット用弁体の他方側
により閉状態とされることにより、流体圧の流入時に流
体圧ブリード孔が閉じられ、流体圧の上昇におけるパイ
ロット流体室内の流体圧の漏れを防止することができる
ので、主軸の変位が速やかに行われ、流体圧の流れを迅
速に制御することが可能である。
(3) A piezoelectric element that is displaced on one side by application of a pulse voltage in a pilot fluid chamber that communicates with the operating fluid chamber 9, and a pilot valve body that is fixed to each main surface of the displacement end of this piezoelectric element, A fluid pressure inflow path and a fluid pressure bleed hole communicate with the pilot fluid chamber, and when the piezoelectric element is displaced, the fluid pressure inflow path is opened by one side of the pilot valve body, and the fluid pressure bleed hole communicates with the pilot valve body. By being closed by the other side of the pilot fluid chamber, the fluid pressure bleed hole is closed when fluid pressure flows in, and it is possible to prevent fluid pressure from leaking in the pilot fluid chamber when the fluid pressure increases, so that the displacement of the main shaft is reduced. It is possible to quickly control the flow of fluid pressure.

(4)、ダブルパイロット形の方向制御弁において、第
1および第2の作動用流体室に連通される第1および第
2のパイロット流体室内でパルス電圧の印加により片側
変位する第1の圧電素子および第2の圧電素子と、これ
らの第1および第2の圧電素子にパルス電圧を印加する
第1のスイッチおよび第2のスイッチとを備え、第1の
スイッチにより第1の圧電素子を変位させ、かつ第2の
スイッチにより第2の圧電素子を変位させ、第1および
第2のパイロット流体室に連通ずる第1の流体圧流入路
および第2の流体圧流入路を独立に開閉させることによ
り、第1および第2の作動部材を介して変位される主軸
の動作を確認した上で第1および第2のスイッチの切換
を行うことができるので、主軸が確実に作動され、流体
圧の流れを確実に制御することが可能である。
(4) In a double pilot type directional control valve, a first piezoelectric element that is displaced on one side by application of a pulse voltage within the first and second pilot fluid chambers that communicate with the first and second operating fluid chambers. and a second piezoelectric element, and a first switch and a second switch that apply a pulse voltage to the first and second piezoelectric elements, the first switch displacing the first piezoelectric element. , and by displacing the second piezoelectric element using the second switch and independently opening and closing the first fluid pressure inflow path and the second fluid pressure inflow path communicating with the first and second pilot fluid chambers. , the first and second switches can be switched after confirming the operation of the main shaft displaced via the first and second actuating members, so that the main shaft is reliably operated and the flow of fluid pressure is controlled. can be reliably controlled.

(5)、前記(1)〜(4)により、圧電素子にかかる
負荷の軽減により小形化が可能にされると同時に、流体
圧の切換を迅速および確実に行うことが可能とされる方
向制御弁およびその駆動方法を得ることができる。
(5) Due to (1) to (4) above, the piezoelectric element is reduced in size by reducing the load on it, and at the same time, the directional control allows for quick and reliable switching of fluid pressure. A valve and a method for driving the same can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例である圧電素子を用いた方向
制御弁の断面図、第2図は本実施例の供給電圧電源とし
てDC電源の昇圧回路を用し)だ場合のタイミング線図
、第3図は本実施例の供給電圧電源としてAC電源の全
波整流回路を用いた場合のタイミング線図である。 l・・・・・・・弁本体部、 2a、2b・・・駆動部、 3・・・・・・・電源部、 4・・・・・・・入力ボート、 5a、5b・・・排出ポート、 5a、5b・・・出力ポート、 7・・・・・・・流路、 8a〜8d・・・弁座、 9・・・・・・・主軸、 103〜10d・・主軸弁体、 11a、llb・・ピストン(作動部材)、12a、1
2b・・作動用流体室、 13a、13b・・貫通孔 14a、14b・・パイロット流体室、15a、  1
5b ・ ・ブリード孔、16a、16b・・圧電素子
、 17a、17b・・パイロット用弁体、18・・・・・
・・流入路、 19a、19b・・ノズル、 20a、20b・・スプl) ング、 21a、21b・・スイッチ、 22・・・・・・・ワンショットパルス回路、E・・・
・・・・供給電圧、 T・・・・・・・時間差。
Fig. 1 is a cross-sectional view of a directional control valve using a piezoelectric element, which is an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a timing line when a step-up circuit of a DC power supply is used as the supply voltage power source of this embodiment. 3 are timing diagrams when a full-wave rectifier circuit of an AC power source is used as the supply voltage power source of this embodiment. l... Valve body, 2a, 2b... Drive section, 3... Power supply section, 4... Input boat, 5a, 5b... Discharge Port, 5a, 5b...Output port, 7...Flow path, 8a-8d...Valve seat, 9...Main shaft, 103-10d...Main shaft valve body, 11a, llb...Piston (operating member), 12a, 1
2b...operating fluid chamber, 13a, 13b...through hole 14a, 14b...pilot fluid chamber, 15a, 1
5b...Bleed hole, 16a, 16b...Piezoelectric element, 17a, 17b...Pilot valve body, 18...
...Inflow path, 19a, 19b...Nozzle, 20a, 20b...Spring, 21a, 21b...Switch, 22...One-shot pulse circuit, E...
...Supply voltage, T...Time difference.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、作動用流体室の流体圧により変位する作動部材と、
該作動部材の変位により流路を制御する弁体が形成され
る主軸とを備えた方向制御弁であって、前記作動用流体
室に連通されるパイロット流体室内でパルス電圧の印加
により片側変位する圧電素子と、該圧電素子の変位端の
各主面に固定されるパイロット用弁体とを備え、前記パ
イロット流体室に流体圧流入路および流体圧ブリード孔
が連通され、前記圧電素子の変位時に前記流体圧流入路
が前記パイロット用弁体の一方側により開状態とされ、
かつ前記流体圧ブリード孔が前記パイロット用弁体の他
方側により閉状態とされることを特徴とする圧電素子を
用いた方向制御弁。 2、第1および第2の作動用流体室の流体圧により変位
する第1の作動部材および第2の作動部材と、該第1お
よび第2の作動部材の変位により流路を制御する弁体が
形成される主軸とを備えたダブルパイロット形の方向制
御弁であって、前記第1および第2の作動用流体室に連
通される第1および第2のパイロット流体室内でパルス
電圧の印加により片側変位する第1の圧電素子および第
2の圧電素子と、該第1および第2の圧電素子にパルス
電圧を印加する第1のスイッチおよび第2のスイッチと
を備え、前記第1のスイッチにより前記第1の圧電素子
を変位させ、かつ前記第2のスイッチにより前記第2の
圧電素子を変位させ、前記第1および第2のパイロット
流体室に連通する第1の流体圧流入路および第2の流体
圧流入路を独立に開閉させることを特徴とする圧電素子
を用いた方向制御弁の駆動方法。
[Claims] 1. An operating member that is displaced by fluid pressure in an operating fluid chamber;
A directional control valve comprising a main shaft in which a valve body for controlling a flow path is formed by displacement of the actuating member, the directional control valve having one side displaced by application of a pulse voltage in a pilot fluid chamber communicating with the actuating fluid chamber. It includes a piezoelectric element and a pilot valve body fixed to each main surface of the displacement end of the piezoelectric element, and a fluid pressure inflow path and a fluid pressure bleed hole are communicated with the pilot fluid chamber, and when the piezoelectric element is displaced, the fluid pressure inflow path is opened by one side of the pilot valve body;
A directional control valve using a piezoelectric element, wherein the fluid pressure bleed hole is closed by the other side of the pilot valve body. 2. A first actuating member and a second actuating member that are displaced by fluid pressure in the first and second actuating fluid chambers, and a valve body that controls a flow path by displacement of the first and second actuating members. A double pilot type directional control valve having a main shaft formed with A first piezoelectric element and a second piezoelectric element that are displaced on one side; a first switch and a second switch that apply a pulse voltage to the first and second piezoelectric elements; displacing the first piezoelectric element and displacing the second piezoelectric element by the second switch; and a first fluid pressure inflow path and a second 1. A method for driving a directional control valve using a piezoelectric element, characterized by independently opening and closing a fluid pressure inflow path.
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