JPH04277305A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気粘性流体のもつ粘
性変化を利用したサーボ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】スプールの位置制御により流入口と流出
口の接続断面積を変化させる図２に示すようなサーボ弁
が知られている。

【０００３】このサーボ弁は、スプール１が外周に形成
した溝１Ａと１Ｂを介して流入口であるポートＰの流体
を流出口であるポートＡとＢのいずれかに供給するよう
に構成され、さらにスプール１の摺動位置に応じてこれ
らの流通断面積が変化するようになっている。

【０００４】スプール１は両端面に臨んでポディ２に形
成したパイロット室５と６の圧力差に応じて摺動する。 パイロット室５と６はオリフィス９と１０を備えたパイ
ロット通路７と８を介してポートＰに連通し、さらにノ
ズル３０と３１を途中に備えたドレーン１１と１２に連
通する。

【０００５】ノズル３０と３１は対向的に配置され、こ
れらの間にフラッパ３２が支持される。フラッパ３２は
入力信号に応じて作動するトルクモータ３３により先端
を図の左右方向に揺動し、ノズル３０と３１に対する距
離を変化させることでノズル３０と３１からの流出抵抗
を変化させる。

【０００６】また、トルクモータ３３には増幅器２０が
接続する。増幅器２０には指示信号入力器２１とスプー
ル１の摺動位置を検出する位置検出器１９が接続され、
増幅器２０が指示信号入力器２１の出力信号と位置検出
器１９の出力するスプール１の位置信号との偏差を増幅
してトルクモータ３３へ出力することにより、指示信号
に対応したスプール１の摺動位置すなわち弁開度が得ら
れるようになっている。

【０００７】

【発明の課題】しかしながら、このサーボ弁においては
電気信号に応じてスプール１を変位させる電気−機械変
換器として可動部材であるフラッパ３２をトルクモータ
３３が駆動する構造となっているために信号変化から流
通抵抗の変化までに若干の時間がかかり、応答性を高め
ることが難しいという問題があった。

【０００８】また、ノズル３０、３１の径やノズル３０
、３１とフラッパ３２の間の流通断面積が小さいために
流体のコンタミネーションによってパイロット圧力の制
御に誤差が生じやすく、この誤差がスプール１の位置制
御の精度維持に好ましくない影響を及ぼすという問題も
あった。

【０００９】ところで、例えば砿油に澱粉やシリカゲル
の微粒子を分散させた流体に電場をかけると粘性が瞬時
に変化することが知られている（日経メカニカル１９８
８．４．４）。このような流体は電気粘性流体と呼ばれ
、その特性を応用したバルブとして実開昭６２−１６３
６０３号が既に提案されている。

【００１０】そこで本発明は、こうした電気粘性流体の
性質を利用して上記のサーボ弁の問題点を解決すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を達成するための手段】本発明は、軸方向変位に
応じて電気粘性流体の流入口と流出口との接続断面積を
変化させるスプールと、流入口の流体圧力をオリフィス
を介してスプールの両端面に各々作用させるパイロット
通路と、これらのパイロット通路のオリフィスとスプー
ル端面の間から流体の一部をタンクに還流するドレーン
とを備え、入力信号に応じて電極対が形成する電場を介
して流体を流通させるバルブを各ドレーンに設けるとと
もに、スプールの目標制御位置に基づく流通抵抗の指示
信号をこれらのバルブに入力する手段と、スプールの変
位位置を検出する手段と、検出手段の検出したスプール
の変位位置に基づき前記指示信号を修正する手段とを備
えている。

【００１２】

【作用】電極対の間隙を流通する電気粘性流体は電極に
印加された電圧に応じて瞬時に粘性を変化させ、粘性の
変化に伴ってバルブの流通抵抗が変化するため、印加電
圧に応じてパイロット通路の圧力が応答良く変化し、ス
プールを短時間で目標位置に移動させる。

【００１３】また、流通抵抗を流体の粘性変化により調
整するので、コンタミネーションの影響を受けにくく、
安定した制御特性が得られる。

【００１４】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。

【００１５】１はボディ２内に摺動自由に収装されたス
プールであり、ボディ２にはスプール１の側面に臨んで
ポートＡとＢ、電気粘性流体を吐出するポンプ３に連通
するポートＰ、タンク４に連通するポートＴが形成され
、スプール１の摺動位置に応じてポートＰの電気粘性流
体をポートＡとＢのいずれかに供給すべく、スプール１
の外周に環状溝１Ａと１Ｂが形成される。

【００１６】また、ボディ２にはスプール１の両端面に
臨んでパイロット室５と６が形成され、パイロット室５
と６とポートＰとがボディ２内に形成したパイロット通
路７と８を介して連通する。

【００１７】パイロット通路７と８の途中にはオリフィ
ス９と１０がそれぞれ介装される。さらに、これらのオ
リフィス９と１０とパイロット室５と６の間でパイロッ
ト通路７と８から分岐してタンク４に至るドレーン１１
と１２がボディ２に形成され、その途中に流通抵抗の調
整手段としてバルブ１３と１４が介装される。

【００１８】バルブ１３は筒型の電極１５Ａとその中心
に挿入された棒状の電極１５Ｂからなる電極対１５と、
電極１５Ａと１５Ｂの環状隙間に構成される通路１６と
で構成される。バルブ１４も同様の電極対１７と通路１
８とで構成される。

【００１９】これらの電極対１５と１７は増幅器２０に
接続され、増幅器２０から出力される信号電圧の極性に
応じて電極１５Ａと１５Ｂの間、または電極１７Ａと１
７Ｂの間に電圧に対応した電場を形成する。

【００２０】増幅器２０にはスプール１の駆動目標位置
を指示する指示信号入力器２１とスプール１の変位位置
を検出する位置検出器１９とが並列に接続される。

【００２１】増幅器２０は指示信号入力器２１からの入
力信号と位置検出器１９の出力する位置信号との偏差を
増幅し、増幅した電圧信号をその極性に応じて電極対１
５と１７の一方に印加することで指示信号の補正手段を
構成する。

【００２２】次に作用を説明する。

【００２３】サーボ弁の稼働中は指示信号入力器２１と
位置検出器１９から増幅器２０に常時信号が出力され、
増幅器２０はこれらの偏差を増幅した電圧信号を電極対
１５または１７に印加する。

【００２４】この結果、例えば電極対１５に電場が形成
されると通路１６の電気粘性流体の粘性が増加し、ドレ
ーン１１の流通抵抗が増すことにより、ドレーン１１か
らの流体の流出量が減少し、パイロット室５の圧力がパ
イロット室６より相対的に高圧化する。この圧力差でス
プール１は図の右方向へと摺動し、ポートＡを環状溝１
Ａを介してポートＰに接続する一方、ポートＢを環状溝
１Ｂを介してポートＴに接続する。

【００２５】このスプール１の変位により位置検出器１
９から増幅器２０に出力される位置信号が変化し、増幅
器２０は再びこの位置信号と指示信号入力器２１からの
入力信号との偏差を増幅した電圧信号を電極対１５また
は電極対１７に出力する。

【００２６】したがって、スプール１の変位位置が指示
信号の指示する位置に達しない場合は、引き続き電極対
１５に電圧が印加され、パイロット室５を高圧に保って
スプール１をさらに変位させる。

【００２７】また、変位位置が指示信号に一致すると指
示信号と位置信号との偏差がゼロになり増幅器２０は電
極対１５への電圧の印加を停止する。これにより通路１
６の電気粘性流体の粘性はもとに戻り、ドレーン１１の
流通抵抗が低下してパイロット室５はパイロット室６と
同圧になり、スプール１の変位は停止する。

【００２８】なお、バルブ１３と１４はともに機械的作
動部材を持たず、また電気粘性流体は電場の変化に敏感
に反応して粘性を変化させるので上記のフィードバック
制御は応答良く行われる。

【００２９】同様にして、スプール１を図の左方向に駆
動したい場合は指示手段が対応した指示信号を出力する
ことにより、増幅器２０の出力する電圧信号で電極対１
７が印加され、ドレーン１２の流出抵抗の増加によりパ
イロット室６の圧力が上昇してスプール１を図の左側へ
と変位させる。この場合も増幅器２０は位置検出器１９
の出力する位置信号と指示信号との偏差がゼロになるま
で偏差を増幅した電圧信号を出力し、スプール１は指示
信号に指示された位置へと正確かつ速やかに変位する。

【００３０】なお、上記の制御においてバルブ１３と１
４は通路１６と１８の断面積を絞らずに流通抵抗を変化
させるので通路１６と１８は目詰まりなどを起こしにく
く、したがって流体のコンタミネーションによりスプー
ル１の位置制御の精度が低下する恐れも少ない。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明のサーボ弁は、電圧
信号に応じた電場を形成する電極対の間隙に電気粘性流
体を流通させ、スプールに作用するパイロット圧を電場
に応じて変化させるようにしたので、電圧信号に応じて
パイロット圧が速やかに変化し、スプール位置制御の応
答性が向上する。

【００３２】また、流路断面積を絞らずに流通抵抗を変
化させるので流体のコンタミネーションに対して機能低
下を起こしにくい環境を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すサーボ弁の概略縦断面図
である。

【図２】従来例を示すサーボ弁の概略縦断面図である。

【符号の説明】

１　　　　スプール ７，８　　　　パイロット通路 ９，１０　　　　オリフィス １１，１２　　　　ドレーン １３，１４　　　　バルブ １５，１７　　　　電極対 １６，１８　　　　通路 １９　　　　位置検出器 ２０　　　　増幅器 ２１　　　　指示信号入力器 Ａ，Ｂ，Ｐ，Ｔ　　　　ポート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　軸方向変位に応じて電気粘性流体の流
   入口と流出口との接続断面積を変化させるスプールと、
   流入口の流体圧力をオリフィスを介してスプールの両端
   面に各々作用させるパイロット通路と、これらのパイロ
   ット通路のオリフィスとスプール端面の間から流体の一
   部をタンクに還流するドレーンとを備え、入力信号に応
   じて電極対が形成する電場を介して流体を流通させるバ
   ルブを各ドレーンに設けるとともに、スプールの目標制
   御位置に基づく流通抵抗の指示信号をこれらのバルブに
   入力する手段と、スプールの変位位置を検出する手段と
   、検出手段の検出したスプールの変位位置に基づき前記
   指示信号を修正する手段とを備えたことを特徴とするサ
   ーボ弁。