JPH0535764B2 - - 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。

［従来の技術］ 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変えるもの
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図について説明する。

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いた。し
かし、作動流体が水である場合には、作動流体の
粘生が小さいので、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のことに
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。また、ノズ
ル３４Ｌ，３４Ｒとフラツパ２０Ｌ，２０Ｒとの
間の間〓が小さいので、スプール３２のストロー
クを大きくとることができず、従つて、流量を大
きくすることができず、また〓間Ｓ１からの洩れ
が存在するので、フラツパ機構の応答性に問題も
あつた。

［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、しかも摩耗、さび、洩れ等の問題を解決する
と共に、流量を大きくし、且つフラツパ機構の応
答性を改善した水圧サーボ弁を提供すること目的
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、前記スプールの両側に静圧軸受を形成
し、そして前記ノズル背圧室およびノズルを前記
弁本体に形成し、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
形成し、そしてフラツパ機構のノズルをスプール
とは別体に設けている。

［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、作動流体の洩れを
静圧軸受の静圧に作動流体の洩れを積極的に利用
して洩れの問題を解決することができる。更に、
スプールとフラツパ機構を分離、即ちフラツパ機
構のノズルをスプールとは別体に形成し、スプー
ルの変位の範囲を拡大し、流量を大きくし、且つ
スプールの弁本体貫流部からの洩れをなくしてい
るので、その分、フラツパ機構の応答性を改善す
ることができる。

また、本発明において作動流体として水を用い
ていれば、作動流体が不燃性であり、その取扱い
も容易である。そして作動流体を廃棄しても環境
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７Ｌ，７Ｒ
に連通されている。それらの室７Ｌ，７Ｒは室９
（弁本体１の上部にはカバー１ａにより画成され
ている）に連通されている。また室７Ｌ，７Ｒは
弁本体１のスリーブ２の軸線上に形成されたノズ
ル１９Ｌ，１９Ｒとノズル背圧室１８Ｌ，１８Ｒ
とを介してスリーブ２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４Ｒ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、スリーブ２と
スプール１０の端面とによりパイロツト室１３
Ｌ，１３Ｒが形成されている。そして、スプール
１０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１５Ｒ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１６Ｒとからなり、このオリフイス１６Ｒ
は通路１７介してスリーブポート３に連通されて
いる。従つてポンプポートＰは通路１７、静圧軸
受１４Ｌ，１４Ｒ、〓間Ｃおよびパイロツト室１
３Ｌ，１３Ｒを介してノズル背圧室１８Ｌ，１８
Ｒに連通されている。

前記ノズル１９Ｌ，１９Ｒとの間に〓間Ｄを形
成してフラツパ２０Ｒ、２０Ｌの下端部２０Ra、
２０La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１６Ｒ、ポケツト１５Ｒ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の大きさと長さ及
びポケツト１５Ｒ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およびスリーブ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。

隙間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１８Ｒ、ノズル１９
Ｒを通り〓間Ｄから流出する。その流出した圧液
（水）は室７Ｒ、通路６、スリーブポート４Ｒ、
通路５およびタンクポートＲを介してタンクに戻
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１８Ｒ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、
圧液はポンプポート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４
Ｌ，タンクポートＲを介してタンクに戻される。
コイル２２Ｌが励磁された場合は、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、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
て水を用いても何ら不都合が生じない。更に、ス
プールとフラツパ機構を分離してスプールの移動
範囲を大きくし、また流量を大きくすることがで
きる。そして、スプールの弁本体との貫通部をな
くして洩れをなくし、その分、フラツパ機構の応
答性を改善することができる。

【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
Ｌ，１６Ｒ……オリフイス、１８Ｌ，１８Ｒ……
ノズル背圧室、１９Ｌ，１９Ｒ……ノズル、２０
Ｌ，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、そして前記ノズル背
   圧室およびノズルを前記弁本体に形成し、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形成し、そしてフラツパ
   機構のノズルをスプールとは別体に設けたことを
   特徴とする水圧サーボ弁。