JPH064405U

JPH064405U - 流体圧式スプール型サーボ弁

Info

Publication number: JPH064405U
Application number: JP4988892U
Authority: JP
Inventors: 武生大道; 昭夫田中
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1994-01-21
Anticipated expiration: 2007-06-23
Also published as: JP2606645Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】作動流体が低粘性流体の場合でも内部リーク
量が少なく、かつ取扱流量を大きくすることができる、
したがって経済性及び実用性に優れた流体圧式スプール
型サーボ弁を図る。【構成】弁体とスプールで形成された流路を有する流
体圧式スプール型サーボ弁において、上記流路の央部に
配設された供給ポート２５と、供給ポート２５の外端側
にそれぞれ配設された負荷ポート２６，２７と、上記各
負荷ポート２６，２７の外端側にそれぞれ配設された戻
りポート２８と、各戻りポート２８の外端側にそれぞれ
配設されたドレンポート３０，３１と、スプール１５の
一端に鉛直状連動部材８及び直線運動化機構を介して接
続されたスプール１５の変位用モーター１と、スプール
１５の他端に付設されたスプール変位計２２とを具えた
こと。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、流体圧式スプール型サーボ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

流体圧式スプール型サーボ弁としては、従来、例えば、図２縦断面図に示すように、トルクモーター０１，ノズル０２，ノズル０３，フラッパー０４等から構成されたパイロット部０５と、ボディ０６，スリーブ０７，スプール０８等から構成されたメインスプール部０９とから形成されたフラッパー型のものが知られている。このようなフラッパー型装置においては、アマチュア０１０の傾動→フラッパー０４の左右方向変位→フラッパー０４のノズル０２，ノズル０３とのすき間変化→圧力制御室０１１と圧力制御室０１２との間の圧力アンバランス→スプール０８の変位→フィードバックスプリング０１３を介してのフラッパー０４の中立移動といった一連の動作によって入力電流に比例したスプール０８の変位が得られ、これによってスプール０８とボディ０６のポート間を流れる流体の流れ方向と流量とが制御されている。ここで、０１４は通常のサーボ弁の場合、インレットオリフィス０１５，ノズル０２及びノズル０３の開口部がそれぞれ孔径０．１〜０．２ｍｍであって非常に小さいので、これらへの微小ごみの目詰まり防止用に挿入されたインレットフィルターである。

【０００３】ところで、この種のサーボ弁装置ではスプール０８を左右方向に変位させるのに、常時パイロット流量ＯＱ_L1が必要である。また、スプール０８のスプール変位Ｏｘは１〜１．５ｍｍであり、制御性やスプール変位量に対する不感帶領域の割合を極力小さくし、出力流量制御範囲を大きくするために、図３部分拡大横断面図に示すように、スリーブ０７とスプール０８とのすき間ＯＣは数ミクロンから十数ミクロンに設定されているが、弁閉止時においてもこの弁の構造上、供給ポート０１６はスプール０８の両端部に、戻りポート０１７はスプール０８の中央部にそれぞれ配設される。その結果、内部リークの個所は供給ポート０１６→負荷ポート０１８，０１９→戻りポート０１７の内部リーク量ＯＱ_L3と、供給ポート０１６→圧力制御室０１１，０１２の内部リーク量ＯＱ_L2と、供給ポート０１６→インレットフィルター０１４→圧力制御室０１１，０１２→ノズルフラッパー０４のパイロット流量ＯＱ_L1との３種が生じ、これらの量は供給圧力ＯＰ_Sが高圧になるほど、また流体の粘性が低下するほど、増加して装置のエネルギ効率を著しく低下させている。なお、ここで供給圧力ＯＰ_S＞＞圧力制御室圧力である。

【０００４】すなわち、これらの内部リーク量ＯＱ_Lと供給圧力ＯＰ_Sとの定性的関係は、図４線図に示すように、供給圧力ＯＰ_Sの上昇とともに内部リーク量ＯＱ_Lが増加する特性がある。また、内部リーク量ＯＱ_L3とスプール０８とスリーブ０７とのすき間ＯＣ及びスプール０８とスリーブ０７とのラップ量ＯΔｘとの関係は、図５線図に示すように、すき間ＯＣが大きくなるとともに内部リーク量ＯＱ_L3は増加し、ラップ量ＯΔｘが大きくなるほど低下する特性を有し、いずれも、破線で示すように、流体の粘性が低下するほど、内部リーク量ＯＱ_L3は増加する傾向がある。さらに、スプール０８を左右方向に変位させた際の負荷ポート０１８，０１９からの出力流量ＯＱ_A，ＯＱ_Bは、図６線図に示すような特性を有し、一般には実線で示すように、制御性の面から不感帶Ｚを小さくするためラップ量ＯΔｘはほぼゼロにしている。ラップ量ＯΔｘを大きくすると、内部リーク量は低減できるが、鎖線で示すように、油等の高粘性流体ではスプール変位量Ｏｘがゼロ付近で流量がゼロになる不感帶領域が大きくなり、制御性が悪くなる。

【０００５】したがって、このような装置では、下記のような欠点がある。（１）構造的に主として３個所で内部リークが発生するので、作動流体が低粘性流体の場合、内部リーク量ＯＱ_L1，ＯＱ_L2，ＯＱ_L3が増加してエネルギ効率が低下し、したがって経済性が悪化する。（２）機構的にスプール０８の移動量が小さいので、スプールランドと弁体との間のラップ量が制限され、したがってポートを閉じた場合の内部リーク量ＯＱ _L が増加して経済性が悪化する。（３）また、機構的にスプールの移動量が小さいので、ポートの寸法が制限され、したがってポートを開いた場合の流量が制約され、装置の大容量化が難しい。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、このような事情に鑑みて提案されたもので、作動流体が低粘性流体の場合でも内部リーク量が少なく、かつ取扱流量を大きくすることができる、したがって経済性及び実用性に優れた流体圧式スプール型サーボ弁を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

そのために、本考案は弁体とスプールで形成された流路を有する流体圧式スプール型サーボ弁において、上記流路の央部に配設された供給ポートと、上記供給ポートの外端側にそれぞれ配設された負荷ポートと、上記各負荷ポートの外端側にそれぞれ配設された戻りポートと、上記各戻りポートの外端側にそれぞれ配設されたドレンポートと、上記スプールの一端に連動部材及び直線運動化機構を介して接続された上記スプールの変位用モーターと、上記スプールの他端に付設されたスプール変位計とを具えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

このような構成によれば、スプールの一端に連動部材及び直線運動化機構を介して接続されたスプール変位用モーターを設けているので、下記の作用が行われる。（１）流路ポートの配列で央部に供給ポートを配設でき、リーク発生箇所を従来の３箇所から１箇所に少なくすることが可能となり、内部リーク量が大幅に低減する。（２）上記変位用モーターの高速回転を直線運動化することにより、上記スプールの大ストローク化が可能となり、スプールランドと弁体との間のラップ量を大きくすることができるようになり、特に低粘性流体を扱う際の内部リーク量が大巾に低減する。（３）上記スプールの大ストローク化が可能となり、サーボ弁の大流量化も容易に実現できる。

【０００９】

【実施例】

本考案の一実施例を図面について説明すると、図１縦断面図において、１は水平厚肉筒状の弁体２の上面央部にモーター取付台３を介して弁体２の軸線に平行に固定された変位用モーター、４はモーター取付台３の一部を形成する水平円筒状の軸受支持筒、５は軸受支持筒４の右端部に内嵌的に支持された軸受である。６は水平円柱部材の右端部におねじが刻設されたボールスクリュー、７は軸受５に支持されたボールスクリュー６の左端部と変位用モーター１の出力軸とを連結するカップリング、８は上端部にボールスクリュー６の右端部と螺合するナットハウジング１０が付設され、央部左面にボールスクリュー６と平行的に適宜長さ延びるガイド軸１１が突設され、下端部に水平ねじ孔１２が刻設された鉛直状連動部材である。

【００１０】１３は弁体２の軸線部に貫設されたスプール孔、１４はスプール孔１３に挿入されたスプール１５に適宜間隔で外嵌された複数のスプールランド、１６は弁体２の上面右端部に突設された水平方向のガイド軸支持孔である。１７はスプール１５の左端部に同一軸線上に螺合され適宜長さ左方へ延びる支持棒、１８は支持棒１７の左端部に同軸的に外嵌されたコア、１９はコア１８を同軸的に包囲するとともに外周面に同軸的にコイル２０が外嵌されたコアチューブ、２１はコア１８〜コイル２０で形成された変位計２２を弁体２の左端面に支持する変位計ハウジングである。２３は鉛直状連動部材８にスプール１５の右端を固定する止めねじ、２４はスプール１５の弁体２の右端貫通部に内嵌されたシール、２５は弁体２の下面央部に配設された供給ポート、２６，２７はそれぞれ弁体２の供給ポート２５の左，右に配設された負荷ポート、２８はそれぞれ弁体２の負荷ポート２６，２７の左，右に配設された戻りポート、３０，３１はそれぞれ弁体２の戻りポート２８の左，右に配設されたドレンポートである。

【００１１】このような装置において、変位用モーター１を回転すると、ボールスクリュー６，ナット７等の作用により鉛直状連動部材８が左右方向に水平移動するのに伴い、スプール１５はスプール変位ｘを行い、その際の弁体２内の流路ポート間の流体の流れ方向及び流量は、変位用モーター１の回転方向及び回転速度により制御され、さらに、スプール１５の変位量は変位計２２により検出される。そこで、同図において、流体の流れは、スプール１５を左方へ変位させると、供給ポート２５→負荷ポート２６→シリンダー（図示省略）→負荷ポート２７ →戻りポート２８となり、スプール１５を右方へ変位させると、供給ポート２５→負荷ポート２７→負荷ポート２６→戻りポート２８となる。また、同図に示すように、弁閉止状態においては、供給ポート２５に作用する圧力流体は、リーク量Ｑ_L3で示すように、弁体２とスプールランド１４とのすき間から、負荷ポート２６及び負荷ポート２７へリークしたのち、戻りポート２８へとリークしていく。

【００１２】一方、戻りポート２８から弁体２とスプールランド１４とのすき間を通ってドレンポート３０，３１にリークするリーク量Ｑ_L2は戻りポート２８が大気圧に近い一般的な使用状態では、ほとんどなく、無視できる。更に、本装置では、スプール１５はモーター１，ボールスクリュー６等による直動方式なので、スプール変位ｘ＝３〜４ｍｍを容易に得ることができる。したがってラップ量Δｘ₁，Δｘ₂も従来より大きくすることが可能で、低粘性流体使用時でも内部リーク量Ｑ_L3をより低く抑えることができる。その際、スプール変位ｘと負荷ポート２６，２７の出力流量Ｑ_A，Ｑ_Bは低粘性流体であるので、弁体２とスプール１５とのすき間Ｃを通って負荷ポート２６，２７へ流出するから、出力流量Ｑ_A，Ｑ_Bがゼロになる領域の不感帶は、図６に破線で示すように、小さくなり、制御性が大きく損なわれることがない。

【００１３】このような、実施例の装置によれば、スプールの一端に連動部材及び直線運動化機構を介して接続されたスプール変位用モーターを設けているので、下記効果が奏せられる。（１）流路ポートの配列で央部に供給ポートを配設でき、リーク発生箇所を従来の３箇所から１箇所に少なくすることが可能となり、内部リーク量が大幅に低減し、したがってエネルギ損失が少なくなり、経済性が向上する。（２）上記変位用モーターの高速回転を直線運動化することにより、上記スプールの大ストローク化が可能となり、スプールランドと弁体との間のラップ量を大きくすることができるようになり、特に低粘性流体を扱う際の内部リーク量が大巾に低減し、したがって経済性が向上する。（３）上記スプールの大ストローク化が可能となったことにより、サーボ弁の大流量化も容易に実現でき、したがって実用性が向上する。

【００１４】

【考案の効果】

要するに本考案によれば、弁体とスプールで形成された流路を有する流体圧式スプール型サーボ弁において、上記流路の央部に配設された供給ポートと、上記供給ポートの外端側にそれぞれ配設された負荷ポートと、上記各負荷ポートの外端側にそれぞれ配設された戻りポートと、上記各戻りポートの外端側にそれぞれ配設されたドレンポートと、上記スプールの一端に連動部材及び直線運動化機構を介して接続された上記スプールの変位用モーターと、上記スプールの他端に付設されたスプール変位計とを具えたことにより、作動流体が低粘性流体の場合でも内部リーク量が少なく、かつ取扱流量を大きくすることができる、したがって経済性及び実用性に優れた流体圧式スプール型サーボ弁を得るから、本考案は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す縦断面図である。

【図２】公知の流体圧式スプール型サーボ弁を示す縦断
面図である。

【図３】図２のスプール０８を示す部分拡大図である。

【図４】図２のサーボ弁の供給圧力と内部リーク量との
関係を示す線図である。

【図５】図２のサーボ弁のスプールラップ量，スプール
とスリーブとのすき間と内部リーク量との関係を示す線
図である。

【図６】図２のサーボ弁のスプール変位と出力流量との
関係を示す線図である。

【符号の説明】

１変位用モーター２弁体３モーター取付台４軸受支持筒５軸受６ボールスクリュー７カップリング８鉛直状連動部材９ナット１０ナットハウジング１１ガイド軸１２ねじ孔１３スプール孔１４スプールランド１５スプール１６ガイド軸支持孔１７支持棒１８コア１９コアチューブ２０コイル２１変位計ハウジング２２変位計２３止めねじ２４シール２５供給ポート２６負荷ポート２７負荷ポート２８戻りポート３０ドレンポート３１ドレンポートＣすき間Ｑ_A 出力流量Ｑ_B 出力流量Ｑ_L2 リーク量Ｑ_L3 リーク量 Δｘ₁ ラップ量 Δｘ₂ ラップ量

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】弁体とスプールで形成された流路を有す
る流体圧式スプール型サーボ弁において、上記流路の央
部に配設された供給ポートと、上記供給ポートの外端側
にそれぞれ配設された負荷ポートと、上記各負荷ポート
の外端側にそれぞれ配設された戻りポートと、上記各戻
りポートの外端側にそれぞれ配設されたドレンポート
と、上記スプールの一端に連動部材及び直線運動化機構
を介して接続された上記スプールの変位用モーターと、
上記スプールの他端に付設されたスプール変位計とを具
えたことを特徴とする流体圧式スプール型サーボ弁。