JPH0535761B2 - - Google Patents

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JPH0535761B2
JPH0535761B2 JP26823087A JP26823087A JPH0535761B2 JP H0535761 B2 JPH0535761 B2 JP H0535761B2 JP 26823087 A JP26823087 A JP 26823087A JP 26823087 A JP26823087 A JP 26823087A JP H0535761 B2 JPH0535761 B2 JP H0535761B2
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JP
Japan
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sleeve
spool
port
working fluid
nozzle
Prior art date
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JP26823087A
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Japanese (ja)
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Eizo Urata
Shinpei Myagawa
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Ebara Research Co Ltd
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Ebara Research Co Ltd
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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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a hydraulic servo valve suitable for using water as a working fluid.

[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換えるもの
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図において説明する。
[Prior art] Electro-hydraulic servo valves (hereinafter referred to as hydraulic servo valves) convert weak electrical input signals into hydraulic pressure, change the direction of working fluid, and change its flow rate, and are used for numerical control of machine tools, remote control, etc. Widely used for operations, etc. An example of the prior art of such a hydraulic servo valve is illustrated in FIGS. 2 and 3.

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21の例えばコイル22Rが励磁され可
動軸24が右方に移動してフラツパ20Rの下端
部20Raが左方へ変位すると、ノズル背圧室3
0Rの背圧が上昇してパイロツト室31Rの圧力
が昇圧する。その結果、スプール32は左方へ変
位し、圧油はポンプポートPからシリンダポート
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ポートC2
から通路33とタンクポートRを介して図示しな
いタンクへと戻る。一方、ノズル34Rとフラツ
パ20Rとの間から流出した油は通路35を介し
てタンクポートRからタンクに戻るようになつて
いる。
In FIGS. 2 and 3, pressure oil is supplied from pump port P. When, for example, the coil 22R of the torque motor 21 is excited by an electric input signal and the movable shaft 24 moves to the right, and the lower end 20Ra of the flapper 20R is displaced to the left, the nozzle back pressure chamber 3
The back pressure of 0R increases and the pressure of the pilot chamber 31R increases. As a result, the spool 32 is displaced to the left, and the pressure oil is guided from the pump port P to the hydraulic cylinder (not shown) via the cylinder port C1.
Return oil from the hydraulic cylinder is at cylinder port C2
From there, it returns to a tank (not shown) via passage 33 and tank port R. On the other hand, oil flowing out from between the nozzle 34R and the flapper 20R returns to the tank from the tank port R via the passage 35.

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。
Here, the oil used as the working fluid is highly flammable, so care must be taken when handling it. There is also the problem of environmental pollution due to waste oil.

ところで、液圧駆動やその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〓間S(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つ
た。
By the way, hydraulic drive and its control used to be hydraulic machines, which used water as the working fluid. However, when the working fluid is water, the viscosity of the working fluid is low, so there is a lot of leakage from the gap S (Fig. 3) of the sliding part, resulting in poor efficiency, and there is a lot of wear in the sliding part. Furthermore, machines made of metal materials (particularly iron) have the problem of rusting if left unattended.

近時、プラスチツ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
つて解決可能である。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。
Recently, advances in new materials such as plastics have been remarkable, and the problem of rust mentioned above, which is one of the problems when using water as a working fluid, can be solved by forming at least the parts of machines that come into contact with the working fluid with new materials. This can be solved by However, the problem of wear due to the low viscosity of the working fluid still exists, and it is difficult with new materials to machine the sliding parts with high precision to suppress leakage.

[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した水
圧サーボ弁を提供することを目的としている。
[Object of the Invention] The present invention was proposed in view of the problems of the prior art described above, and provides a hydraulic servo valve that can use water as a working fluid and solves problems such as wear, rust, and leakage. is intended to provide.

[発明の構成] 本発明の水圧サーボ弁は、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ツト
圧が印加されるノズル背圧室と、ノズルおよびフ
ラツパからなるフラツパ機構とを備えたサーボ弁
において、前記スプール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て
前記ノズル背圧室に至る作動流体の通路を設けて
いる。
[Structure of the Invention] The hydraulic servo valve of the present invention includes a spool that is displaced within the valve body to switch the direction of working fluid and change the flow rate, and a nozzle back pressure chamber to which pilot pressure is applied to displace the spool. , a servo valve equipped with a nozzle and a flapper mechanism consisting of a flapper, wherein static pressure bearings are formed at both ends of the spool, and a passage for working fluid from a pump port to the nozzle back pressure chamber via the static pressure bearings. has been established.

[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(例えばプラスチツ
ク等)を材料として弁体を製造することができ、
その結果、作動流体が水であつてもさびの発生を
防止することができる。また、従来技術では、ノ
ズル背圧の制御に用いるためにメイン流路からノ
ズル背圧室に導かれその後にタンクへ戻される流
体はノズル背圧の制御以外の目的に用いられるこ
とはないが、本発明では、そのような作動流体は
ノズル背圧技術に用いられる以前に静圧軸受の作
動流体として用いられる。こうすることによつ
て、作動流体のもれの一部を有効に使うことがで
きるのである。
[Operations and Effects of the Invention] According to the hydraulic servo valve of the present invention, the static pressure bearings formed at both ends of the spool can keep the spool and the valve body in a non-contact state and eliminate wear between them. Machining accuracy at the sliding portion with the valve body can be lowered. This makes it possible to manufacture valve bodies using new materials that are difficult to precisely process (such as plastic).
As a result, even if the working fluid is water, it is possible to prevent rust from forming. Furthermore, in the prior art, the fluid that is led from the main flow path to the nozzle back pressure chamber and then returned to the tank for use in controlling the nozzle back pressure is not used for purposes other than controlling the nozzle back pressure. In the present invention, such a working fluid is used as a working fluid for a hydrostatic bearing before being used for nozzle backpressure technology. By doing so, part of the leakage of the working fluid can be used effectively.

さらに本発明において作動流体として水を用い
ていれば、作動流体が可燃性となるなで、その取
扱いも容易になる。そして作動流体を排気しても
環境破壊の原因となることはない。
Furthermore, if water is used as the working fluid in the present invention, the working fluid will not be flammable and will be easier to handle. And even if the working fluid is exhausted, it will not cause environmental damage.

[好ましい実施の態様] 本発明の実施に際し、作動流体に接触する部分
にプラスチツク等の不錆材料を用いることが好ま
しい。このようにすると、前述の通り水によるさ
びを防止することができる。
[Preferred Embodiment] When carrying out the present invention, it is preferable to use a rust-proof material such as plastic for the portion that comes into contact with the working fluid. In this way, rust caused by water can be prevented as described above.

[実施例] 以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
[Examples] Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、弁本体1にはスリーブ2が形
成され、そのスリーブ2にはスプール10が内蔵
され、それらはともにプラスチツク材等の不錆材
で作られている。
In FIG. 1, a valve body 1 is formed with a sleeve 2, and a spool 10 is built into the sleeve 2, both of which are made of rust-resistant material such as plastic material.

スリーブ2にはスリーブポート3が形成され、
そしてスリーブポート3の両側にはスリーブポー
ト4L,4Rが形成されている。そのスリーブポ
ート3はポンプポートPに連通され、スリーブポ
ート4Lは図示しない水タンクのタンクポートR
に連通され、スリーブポート4Rは通路5を介し
てタンクポートRに連通されている。そしてスリ
ーブ2のスリーブポート3とスリーブポート4L
の中間の箇所は、シリンダポートC1に連通さ
れ、スリーブポート3とスリーブポート4Rの中
間の箇所はシリンダポートC2に連通されてい
る。また、スリーブポート4L,4Rは、通路6
を介して、スリーブ2の両側に形成された室7
L,7Rに連通されている。それらの室7L,7
Rは室8に連通されている。ここでその室8は弁
本体1の上部においてカバー1aにより画成され
ている。また室7L,7Rは二重管状すき間9
L,9Rを介してすき間Cに連通されている。
A sleeve port 3 is formed in the sleeve 2,
Sleeve ports 4L and 4R are formed on both sides of the sleeve port 3. The sleeve port 3 is connected to a pump port P, and the sleeve port 4L is a tank port R of a water tank (not shown).
The sleeve port 4R is communicated with the tank port R via the passage 5. And sleeve port 3 and sleeve port 4L of sleeve 2
An intermediate location between the sleeve port 3 and the sleeve port 4R communicates with the cylinder port C1, and an intermediate location between the sleeve port 3 and the sleeve port 4R communicates with the cylinder port C2. In addition, the sleeve ports 4L and 4R are connected to the passage 6.
Through the chamber 7 formed on both sides of the sleeve 2
It is connected to L and 7R. Those rooms 7L, 7
R is connected to chamber 8. Here, the chamber 8 is defined in the upper part of the valve body 1 by a cover 1a. In addition, the chambers 7L and 7R have a double tubular gap 9.
It is communicated with gap C via L and 9R.

スプール10とスリーブ2との間には〓間Cが
形成され、スプール10の中程には図示の位置に
おいて、スリーブ2のスリーブポート3と4L、
スリーブポート3と4Lとの間の間隔より若干短
い長手方向寸法を有する小径部11L,11Rが
形成され、スリーブ2の両端には二重管状のすき
間9L,9Rに遊合する小径部12L,12Rが
形成されている。そしてスプール10の両端部に
おいて、スリーブ2とスプール10の端面と、小
径部12L,12Rとによりパイロツト室13
L,13Rが形成されている。更に、スプール1
0の両端には公知の静圧軸受14L,14Rが形
成されている。静圧軸受14Rを説明すると、静
圧軸受はポケツト15と、円周方向へ等間隔に配
置された複数個(図示の例では4個)のオリフイ
ス16とからなり、このオリフイス16は通路1
7を介してスリーブポート3に連通されている。
また、小径部12Rを説明すると、小径部12R
には、スプール10の軸線に対して直角な透孔1
8aと、透孔18aに連通されたノズル背圧室1
8と、ノズル背圧室18に連通されたノズル19
とが設けられている。したがつてポンプポートP
は、通路17、静圧軸受14R、〓間Cおよび透
孔18aを介してノズル背圧室18に連通されて
おり、更にノズル19を介して室8まで連通して
いる。
A gap C is formed between the spool 10 and the sleeve 2, and the sleeve ports 3 and 4L of the sleeve 2 are located in the middle of the spool 10 at the illustrated position.
Small diameter portions 11L, 11R having a longitudinal dimension slightly shorter than the distance between the sleeve ports 3 and 4L are formed, and small diameter portions 12L, 12R are formed at both ends of the sleeve 2 to fit into the double tubular gaps 9L, 9R. is formed. At both ends of the spool 10, the pilot chamber 13 is formed by the sleeve 2, the end surface of the spool 10, and the small diameter portions 12L, 12R.
L, 13R are formed. Furthermore, spool 1
Known hydrostatic bearings 14L and 14R are formed at both ends of the bearing 0. To explain the hydrostatic bearing 14R, the hydrostatic bearing consists of a pocket 15 and a plurality of (four in the illustrated example) orifices 16 arranged at equal intervals in the circumferential direction.
It communicates with the sleeve port 3 via 7.
Also, to explain the small diameter portion 12R, the small diameter portion 12R
has a through hole 1 perpendicular to the axis of the spool 10.
8a and a nozzle back pressure chamber 1 communicating with the through hole 18a.
8 and a nozzle 19 communicating with the nozzle back pressure chamber 18
and is provided. Therefore, pump port P
is in communication with the nozzle back pressure chamber 18 via the passage 17, the hydrostatic bearing 14R, the gap C and the through hole 18a, and further communicates with the chamber 8 via the nozzle 19.

このノズル19との間に〓間Dを形成してフラ
ツパ20R(第1図中右側の部材:左側の部材は
フラツパ20L)の下端部20Raが対向して配
置されており、そしてフラツパ20Rは弁本体1
に枢支されている。
The lower end portion 20Ra of the flapper 20R (the member on the right side in FIG. 1: the member on the left side is the flapper 20L) is arranged to face the nozzle 19 with a gap D formed between the flapper 20R and the flapper 20R. Main body 1
is supported by.

前記した室8の中央には、全体を符号21で示
すトルクモータが設けられている。そのトルクモ
ータ21はコイル22L,22R、アマチユア2
3および可動軸24からなり、可動軸24の両端
はフラツパ20L,20Rの上端部に連結されて
いる。そして、フラツパ20L,20Rの上端部
と弁本体1との間にはリターンスプリング25,
25が張設されている。
At the center of the chamber 8 described above, a torque motor, generally designated by the reference numeral 21, is provided. The torque motor 21 has coils 22L, 22R, amateur 2
3 and a movable shaft 24, both ends of the movable shaft 24 are connected to the upper ends of the flappers 20L, 20R. A return spring 25,
25 is installed.

次に第1図の実施例の作用について説明する。
圧液(水)はポンプポートPから通路17を通
り、そして例えば右方の静圧軸受14Rのオリフ
イス16、ポケツト15から〓間Cに洩れ出し
て、スプール10を非接触的に支持する。圧液は
ポケツト15から長手方向両側に分配されるが、
その圧液の分配は、〓間Cの大きさと長さ、そし
てポケツト15の大きさによつて決めることがで
きる。この〓間Cから洩れ出る圧液によりスプー
ル10はスリーブ2に対して非接触に支持される
ので、両者の摩耗がなくなる。従つて、プラスチ
ツク材でできたスプール10およびスルーブ2の
加工精度を低くすることができ、またプラスチツ
ク材で製造されているので、さびを防止すること
ができる。
Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be explained.
Pressure liquid (water) passes through the passage 17 from the pump port P, and leaks out from the orifice 16 and pocket 15 of the right hydrostatic bearing 14R into the gap C, supporting the spool 10 in a non-contact manner. The pressure liquid is distributed from the pocket 15 to both sides in the longitudinal direction,
The distribution of the pressure fluid can be determined by the size and length of the gap C and the size of the pocket 15. The spool 10 is supported without contacting the sleeve 2 by the pressure fluid leaking from the gap C, thereby eliminating wear on both. Therefore, the machining accuracy of the spool 10 and slube 2 made of plastic material can be lowered, and since they are made of plastic material, rust can be prevented.

〓間Cを軸方向右方に流れた圧液は、パイロツ
ト室13Rからノズル背圧室18、ノズル19を
通り〓間Dから流出する。その流出した水は室7
R、通路6、スリーブポート4R、通路5および
タンクポートRに介してタンクに戻される。
The pressure liquid that has flowed to the right in the axial direction through the space C passes through the nozzle back pressure chamber 18 and the nozzle 19 from the pilot chamber 13R, and flows out from the space D. The water that flowed out was in room 7.
R, passage 6, sleeve port 4R, passage 5 and tank port R to be returned to the tank.

作動に際し、電気入力信号によりトルクモータ
21の例えばコイル22Rが励磁されると可動軸
24が右方に移動してフラツパ20Rの端部20
Raが左方に変位し、ノズル背圧室18の背圧が
上昇する。これによりパイロツト室13Rが昇圧
してスプール10が左方に変位する。従つて、圧
液ポンプポートPからスリーブポート3、シリン
ダポートC2を介して図示しない液圧シリンダに
導かれる。液圧(水圧)シリンダからの戻り圧液
はシリンダポートC1からスリーブポート4L、
タンクポートRを介してタンクに戻される。コイ
ル22Lが例示された場合は、前述とは逆に作動
する。
During operation, when, for example, the coil 22R of the torque motor 21 is excited by an electric input signal, the movable shaft 24 moves to the right and the end 20 of the flapper 20R is energized.
Ra is displaced to the left, and the back pressure in the nozzle back pressure chamber 18 increases. As a result, the pressure in the pilot chamber 13R increases and the spool 10 is displaced to the left. Therefore, the hydraulic fluid is guided from the hydraulic pump port P to a hydraulic cylinder (not shown) via the sleeve port 3 and the cylinder port C2. The return pressure liquid from the hydraulic (hydraulic) cylinder is from the cylinder port C1 to the sleeve port 4L,
It is returned to the tank via tank port R. In the case where coil 22L is illustrated, it operates in the opposite manner to that described above.

[まとめ] 以上説明したように本発明によれば、もれ流量
を積極的に利用して静圧軸受を形成し、スプール
とスリーブを非接触状態に維持して両者の摩耗を
防止し、また、軸受特性を適切に設計することに
よつて、スリーブの大きさの設定が任意であるこ
とから加工精度を低くすることができる。そのた
めスプールとスリーブをプラスチツク材等の不錆
材を用いて製造することができ、さびを防止する
ことができる。従つて作動流体として水を用いる
ことができるのである。
[Summary] As explained above, according to the present invention, a hydrostatic bearing is formed by actively utilizing the leakage flow rate, and the spool and sleeve are maintained in a non-contact state to prevent wear between them. By appropriately designing the bearing characteristics, the size of the sleeve can be set arbitrarily, so that machining accuracy can be lowered. Therefore, the spool and sleeve can be manufactured using a rust-resistant material such as plastic, and rust can be prevented. Therefore, water can be used as the working fluid.

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

第1図は本発明の一実施例を示す全体構成図で
あり、第2図、第3図はそれぞれ従来技術を示す
構成図である。 1……弁本体、2……スリーブ、6,17……
通路、10……スプール、13L,13R……パ
イロツト室、14L,14R……静圧軸受、16
……オリフイス、18……ノズル背圧室、19…
…ノズル、20L,20R……フラツパ、21…
…トルクモータ。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are configuration diagrams each showing a prior art. 1... Valve body, 2... Sleeve, 6, 17...
Passage, 10...Spool, 13L, 13R...Pilot chamber, 14L, 14R...Static pressure bearing, 16
... Orifice, 18 ... Nozzle back pressure chamber, 19 ...
...Nozzle, 20L, 20R...Flappa, 21...
...Torque motor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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ツト圧が印加されるノズル背
圧室と、ノズルおよびフラツパからなるフラツパ
機構とを備えたサーボ弁において、前記スプール
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て前記ノズル背圧室に至る
作動流体の通路を設けたことを特徴とする水圧サ
ーボ弁。
1 Equipped with a spool that is displaced within the valve body to switch the direction of working fluid and change the flow rate, a nozzle back pressure chamber to which pilot pressure is applied to displace the spool, and a flapper mechanism consisting of a nozzle and a flapper. A hydraulic servo valve, characterized in that static pressure bearings are formed at both ends of the spool, and a working fluid passage is provided from the pump port to the nozzle back pressure chamber via the static pressure bearings.
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