JPH0535761B2 - - Google Patents

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

［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。

［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。

［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。

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。

［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。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〓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。

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。

［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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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。