| 【発明の名称】 |
流量制御サーボ弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】小島 昌一
【氏名】森 正彦
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| 【要約】 |
【課題】駆動力を小さくし、構成部材数を少なくして全体を小形化する。
【解決手段】複数の固定ポート１１ａ1 、１１ａ2 、１１ｂ1 、１１ｂ2を有するブロック体１１に対し、開口部１２ａ1 、１２ａ2 、１２ａ2 、１２ｂ1 、１２ｂ2 を有するスリーブ１２を介し、回転ポート２１ａ、２１ｂを有する円柱状の回転体２１を回転自在に組み込む。回転体２１は、モータ３１によって回転駆動し、回転ポート２１ａ、２１ｂを介して固定ポート１１ａ1 、１１ｂ1 、１１ａ2 、１１ｂ2 間の開口面積を連続的に可変することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の固定ポートを有するブロック体と、回転ポートを有し、スリーブを介して前記ブロック体に回転自在に組み込む円柱状の回転体と、該回転体を回転駆動するモータとを備えてなり、前記スリーブには、前記固定ポートに対応する開口部を形成し、前記回転体は、前記回転ポートを介し、回転角に応じて前記固定ポート間の開口面積を可変することを特徴とする流量制御サーボ弁。
【請求項２】 前記回転体は、前記回転ポートを径方向に形成することを特徴とする請求項１記載の流量制御サーボ弁。
【請求項３】 前記回転体は、前記回転ポートを前後にオフセットさせて形成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の流量制御サーボ弁。
【請求項４】 前記スリーブは、前記固定ポートのすべてを遮断可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の流量制御サーボ弁。
【請求項５】 前記ブロック体は、ポンプに接続する前記固定ポートに逆止弁を組み込むことを特徴とする請求項４記載の流量制御サーボ弁。
【請求項６】 前記ブロック体、回転体の間には、オイルシールを介在させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか記載の流量制御サーボ弁。
【請求項７】 前記オイルシールは、前面にチャンバを有し、該チャンバは、前記スリーブの通路を介してタンクに接続する前記固定ポートに連通することを特徴とする請求項６記載の流量制御サーボ弁。
【請求項８】 前記ブロック体は、前記モータのハウジングと一体に形成することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか記載の流量制御サーボ弁。
【請求項９】 前記回転体は、前記モータの軸と一体に形成することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか記載の流量制御サーボ弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、流体の流量を安定に制御し、構成部材数を少なくして小形化することができる流量制御サーボ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】流体圧回路において、流体の流量を制御するとき、流量制御サーボ弁を使用する。
【０００３】従来の流量制御サーボ弁は、ブロック体と、ブロック体に移動自在に組み込むスプールとを組み合わせて構成されており、ブロック体には、被制御機器の他、ポンプやタンクに接続する固定ポートが形成されている。スプールは、ノズルフラッパ機構からのノズル背圧を介して軸方向に移動させることにより、固定ポート間の開口面積を可変し、被制御機器に対する流体の流量を連続的に制御することができる。なお、ノズルフラッパ機構に代えて、電気的なリニアフォースモータをスプールの駆動源とする形式も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術によるときは、スプールは、ブロック体内において軸方向に移動するから、流体の圧力を軸方向に受け、流量制御に要する駆動力が大きい上、外部からの衝撃や振動の影響を受け易く、また、スプールの移動量に相当するだけブロック体を大形に形成しなければならないという問題があった。さらに、スプールを駆動するノズルフラッパ機構やリニアフォースモータは、構造が複雑であり、構成部材数が多いため、製造コストが高くなりがちであるという問題もあった。
【０００５】そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、スリーブを介し、回転ポート付きの円柱状の回転体をブロック体に組み込むことによって、必要な駆動力を小さく抑えるとともに、外部からの衝撃、振動にも強く、構造を簡単にして全体を小形化し、製造コストを低く抑えることができる流量制御サーボ弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、複数の固定ポートを有するブロック体と、回転ポートを有し、スリーブを介してブロック体に回転自在に組み込む円柱状の回転体と、回転体を回転駆動するモータとを備えてなり、スリーブには、固定ポートに対応する開口部を形成し、回転体は、回転ポートを介し、回転角に応じて固定ポート間の開口面積を可変することをその要旨とする。
【０００７】なお、回転体は、回転ポートを径方向に形成してもよく、このときの回転ポートを前後にオフセットさせて形成してもよい。
【０００８】また、スリーブは、固定ポートのすべてを遮断可能であってもよい。
【０００９】さらに、ブロック体は、ポンプに接続する固定ポートに逆止弁を組み込むことができる。
【００１０】また、ブロック体、回転体の間には、オイルシールを介在させることができ、オイルシールは、前面にチャンバを有し、チャンバは、スリーブの通路を介してタンクに接続する固定ポートに連通させることができる。
【００１１】なお、ブロック体は、モータのハウジングと一体に形成してもよく、回転体は、モータの軸と一体に形成してもよい。
【００１２】
【作用】かかる発明の構成によるときは、円柱状の回転体は、スリーブを介してブロック体に回転自在に組み込むことによって、回転角に応じ、それ自体の回転ポートを介して固定ポート間の開口面積を可変することができ、固定ポート間を流れる流体の流量を連続的に制御することができる。そこで、回転体は、固定ポートからの流体の圧力の影響を受けることが殆どなく、小さな駆動力により円滑に回転駆動することができる。すなわち、回転体を回転駆動するモータは、容易に小形化することができる上、減速機構等を使用することなく、回転体に直結することも可能である。なお、スリーブは、回転体を相対回転自在に支持する軸受を兼ねることができる。
【００１３】回転ポートを径方向に形成すれば、回転ポートは、流体の通路を直線状に形成することができ、大流量用に大口径に形成しても、回転体の径を過大にする必要がなく、駆動トルクが必要以上に増大するおそれもない。
【００１４】前後にオフセットさせて回転ポートを形成する回転体は、径を大きくしなくても、２以上の回転ポートを容易に形成することができ、４ポート以上の固定ポートに容易に対応することができる。
【００１５】スリーブは、固定ポートのすべてを遮断可能とすることにより、回転体の回転角に拘らず、停電等の際にすべての固定ポートを自動的に遮断し、被制御機器を速やかにロックすることができる。ただし、このときのスリーブは、回転体の周りに相対回転してもよく、回転体に沿って軸方向に移動させてもよい。
【００１６】ポンプに接続する固定ポートに逆止弁を組み込むときは、逆止弁は、スリーブによって固定ポートが遮断されるまでの間に流体がポンプ側へ逆流することを防ぎ、負荷からの力によって被制御機器が不用意に動くことを有効に阻止することができる。
【００１７】ブロック体、回転体の間にオイルシールを介在させれば、オイルシールは、流体が不用意にモータ側に流出することを防止することができる。
【００１８】オイルシールの前面にチャンバを形成するときは、チャンバは、オイルシール側に流出した流体を収容し、スリーブの通路を介してタンク側に排出させることができ、高圧の流体がオイルシールの前面に直接負荷されることを防止する。
【００１９】ブロック体は、モータのハウジングと一体に形成することにより、また、回転体は、モータの軸と一体に形成することにより、全体構造を一層コンパクトにし、機械的に頑丈に構成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００２１】流量制御サーボ弁は、ブロック体１１と、スリーブ１２を介してブロック体１１に回転自在に組み込む円柱状の回転体２１と、モータ３１とを主要部材としてなる（図１、図２）。
【００２２】ブロック体１１には、各一対の固定ポート１１ａ1 、１１ｂ1 、１１ａ2 、１１ｂ2 が前面のフランジ面に開口されている。また、ブロック体１１には、後部を大径に開放する段付きの収納部１１ｃ1 、１１ｃ2 、１１ｃ3 が内部に形成されている。
【００２３】固定ポート１１ａ2 は、前方の収納部１１ｃ3 から上方に引き出され、屈曲してブロック体１１の前面に導かれている。なお、固定ポート１１ａ2 は、加工用の孔を閉鎖する栓１１ｄが屈曲部の外側に付設されている。固定ポート１１ａ1は、固定ポート１１ａ2 の後方において収納部１１ｃ3 から横方向に引き出され、屈曲してブロック体１１の前面に導かれている（図１、図４）。また、固定ポート１１ｂ1 、１１ｂ2 は、固定ポート１１ａ1 と同一位置において収納部１１ｃ3 から上下斜め方向に引き出され、屈曲してブロック体１１の前面に導かれている。なお、固定ポート１１ａ1 、１１ｂ1 、１１ｂ2 は、それぞれ加工用の孔を閉鎖する栓１１ｄが屈曲部の外側に付設されている。固定ポート１１ａ1 は、図示しないポンプに接続し、固定ポート１１ａ2 は、図示しないタンクに接続するものとする。また、固定ポート１１ｂ1 、１１ｂ2 は、それぞれ図示しない被制御機器の正方向、逆方向の駆動ポートに接続するものとする。
【００２４】スリーブ１２は、リング状のスぺーサ１２ｄを介して収納部１１ｃ3 の前部に圧入されている（図１、図２）。スリーブ１２は、前方開放の開口部１２ａ2 、１２ａ2 が固定ポート１１ａ2 に対応して先端部の上下に形成されており、開口部１２ａ2 、１２ａ2 の後方には、周方向に長い開口部１２ａ1 が固定ポート１１ａ1 に対応して形成されている（図１、図４）。また、スリーブ１２には、固定ポート１１ｂ1 、１１ｂ2 に対応して、軸方向に長い開口部１２ｂ1 、１２ｂ2 が形成されている（図１、図５）。ただし、開口部１２ｂ1 、１２ｂ2 は、先端部が開口部１２ａ2 、１２ａ2 と重なるように形成されている（図１、図４）。なお、スリーブ１２には、開口部１２ａ2 、１２ａ2 に一端が開口する小径の通路１２ｅ、１２ｅが軸方向に形成されている（図１、図２）。
【００２５】回転体２１は、スリーブ１２、オイルシール２２を介し、ブロック体１１の収納部１１ｃ3 、１１ｃ2 、１１ｃ1 に回転自在に収納されている。
【００２６】回転体２１は、中間に位置決め用のフランジ２１ｆを形成するとともに、後部を大径にし、前部を中間径、小径の段付きに形成する円柱状の部材である。回転体２１の先端部には、固定ポート１１ａ2 、１１ａ1 に対応する回転ポート２１ｂ、２１ａが径方向に形成されている。回転ポート２１ｂ、２１ａは、回転体２１の軸方向に前後にオフセットし、しかも互いに９０°の相対角度に形成されている。なお、回転ポート２１ａ、２１ｂは、スリーブ１２に対して回転体２１を相対回転させることにより、スリーブ１２の開口部１２ｂ1 、１２ｂ2 を介し、それぞれを固定ポート１１ｂ1 、１１ｂ2 の双方に対応させることができる。回転体２１の先端は、隙間ａを介して収納部１１ｃ3 の前端に対向している。したがって、スリーブ１２の上下の開口部１２ａ2 、１２ａ2 は、隙間ａを介して常時連通している。
【００２７】オイルシール２２は、回転内面用であり、収納部１１ｃ2 に収納され、ブロック体１１、回転体２１の間に介在されている。オイルシール２２の前面には、チャンバ１５が形成されており、チャンバ１５は、スリーブ１２の軸方向の通路１２ｅ、１２ｅを介して開口部１２ａ2 、１２ａ2 に連通している。
【００２８】回転体２１の後部には、周面に形成するキー溝２１ｃ、止めねじ２３ａを介してドグ２３が装着されている。なお、ドグ２３は、ブロック体１１の後部に内向きに組み込む係合ピン１３に係合することができる（図２、図６）。ただし、係合ピン１３には、抜取り用の雌ねじ１３ａが形成されている。回転体２１には、押しねじ２１ｄを介し、モータ３１の軸３１ａが連結されている。ブロック体１１には、押しねじ２１ｄ用の取付孔１１ｅが形成されており、モータ３１は、ハウジング３１ｂがブロック体１１の後面にねじ止めされている。
【００２９】回転体２１は、ドグ２３が係合ピン１３に当接する位置を原点とし（図６の二点鎖線）、原点から所定角度だけ回転させた位置を中立点Ｃとする（同図の実線）。ただし、回転体２１は、中立点Ｃにおいて、回転ポート２１ａの一端がスリーブ１２の開口部１２ａ1 に対向するとともに他端が開口部１２ｂ1 、１２ｂ2の中間に位置し（図５）、回転ポート２１ｂの両端が上下の開口部１２ａ2 、１２ａ2 に対向するものとする（図３）。すなわち、中立点Ｃにおいて、固定ポート１１ａ1 、１１ａ2 、１１ｂ1 、１１ｂ2 は、いずれも回転体２１によって閉じられている。
【００３０】モータ３１は、図示しない励磁コイルを介し、回転体２１を回転駆動することができる。すなわち、モータ３１は、ブロック体１１内において回転体２１を中立点Ｃから所定の回転角θだけ正逆に回転駆動することができる（図７（Ａ）、（Ｂ））。ただし、回転角θは、図７（Ａ）、（Ｂ）において、回転体２１が中立点Ｃから左回転するときを正方向とし、中立点Ｃから右回転するときを負方向とする。
【００３１】回転体２１は、回転角θに従い、回転ポート２１ａ、開口部１２ｂ1 、および回転ポート２１ｂ、開口部１２ｂ2 を介し、固定ポート１１ａ1 、１１ｂ1 間、固定ポート１１ａ2 、１１ｂ2 間の開口面積を可変することができる。また、回転体２１は、中立点Ｃから正逆に回転することにより、回転ポート２１ａ、２１ｂを介し、各固定ポート１１ａ1 、１１ａ2 が連通する固定ポート１１ｂ1 、１１ｂ2 を切り換えることができる。すなわち、回転体２１は、正方向、負方向に回転することにより、固定ポート１１ａ1 を固定ポート１１ｂ1 、１１ｂ2 に選択的に連通させるとともに、固定ポート１１ａ2 を固定ポート１１ｂ2 、１１ｂ1 に選択的に連通させ、連通する固定ポート１１ａ1 、１１ｂ1 間、固定ポート１１ａ2 、１１ｂ2 間、または固定ポート１１ａ1 、１１ｂ2 間、固定ポート１１ａ2 、１１ｂ1 間の開口面積を回転角θに応じて連続的に可変し、連通する固定ポート１１ａ1 、１１ｂ1 、１１ａ2 、１１ｂ2 間に流れる流体の流量Ｆを連続的に調節制御することができる（図７（Ｃ））。
【００３２】回転体２１は、コントローラ４０、モータ３１を介して回転駆動する（図８）。
【００３３】コントローラ４０の流量設定手段４１には、目標流量値Ｆa を示す外部からの指令信号Ｓc が入力されている。流量設定手段４１の出力は、回転角設定手段４２、加合せ点４３を介して駆動制御手段４４に接続されており、駆動制御手段４４の出力は、モータ３１に接続されている。また、モータ３１には、回転体２１の回転角θを検出する回転角センサ３２が連結されており、回転角センサ３２の出力は、加合せ点４３の減算端子に接続されている。なお、ブロック体１１の固定ポート１１ａ1 、１１ａ2 は、それぞれポンプＰ、タンクＴに接続されており、固定ポート１１ｂ1 、１１ｂ2 は、それぞれ被制御機器であるシリンダＣＹの正方向、逆方向の駆動ポートＡ、Ｂに接続されている。
【００３４】なお、外部からの指令信号Ｓc には、目標流量値Ｆa の他、停止中のシリンダＣＹを移動させ、または移動中のシリンダＣＹを停止させるコントロール開始指令が含まれており、シリンダＣＹの動作方向、すなわちモータ３１による回転体２１の回転方向は、目標流量値Ｆa の正負の符号によって判別するものとする。
【００３５】流量設定手段４１は、指令信号Ｓc を介して与えられる目標流量値｜Ｆa ｜が変化すると、時間Ｔの経過とともに目標流量値｜Ｆa ｜を変化量ΔＦだけ滑らかに変化させて出力する（図９（Ａ）、（Ｂ））。たとえば、流量設定手段４１は、変化量ΔＦ＞０であって目標流量値｜Ｆa ｜＝｜Ｆa ｜〜｜Ｆa ｜＋ΔＦに変化するとき、増速パターンＰa に従う目標流量値Ｆa （Ｔ）を出力することができ（同図（Ａ））、変化量ΔＦ＜０であって、目標流量値｜Ｆa ｜＝｜Ｆa ｜〜｜Ｆa ｜−ΔＦに変化するとき、減速パターンＰd に従う目標流量値Ｆa （Ｔ）を出力することができる（同図（Ｂ））。ただし、増速パターンＰa 、減速パターンＰd は、それぞれ所定の増速時間Ｔa 、減速時間Ｔd 内に、与えられた変化量ΔＦを時間的に滑らかに変化させるように、変化量ΔＦと、増速時間Ｔa 、減速時間Ｔd とを複数の点（ΔＦi 、Ｔi ）（ｉ＝０、１、２…ｎ）に区分して折線近似するものとする。
【００３６】なお、増速時間Ｔa 、減速時間Ｔd は、それぞれ変化量ΔＦの大きさによって最適に可変設定するものとし、また、点（ΔＦi 、Ｔi ）の数（ｎ＋１）は、増速時間Ｔa 、減速時間Ｔd の関数として設定することが好ましい。すなわち、増速パターンＰa 、減速パターンＰd は、与えられる変化量ΔＦにより、最適のパターンに自動設定することができる。
【００３７】一方、回転角設定手段４２は、このようにして流量設定手段４１から目標流量値Ｆa （Ｔ）が与えられると、図７（Ｃ）の回転角流量特性を利用して目標流量値Ｆa （Ｔ）を目標回転角θa （Ｔ）に変換して出力することができる（図９（Ｃ））。ただし、同図には、増速パターンＰa に従う目標回転角θa （Ｔ）が図示されている。そこで、加合せ点４３、駆動制御手段４４は、モータ３１を介し、回転角θ＝θa （Ｔ）となるように回転体２１を回転させ、シリンダＣＹに供給される流体の流量Ｆ＝Ｆa （Ｔ）を実現することができる。
【００３８】たとえば、回転体２１が中立点Ｃにあるとき、固定ポート１１ａ1 、１１ａ2、１１ｂ1 、１１ｂ2 が閉じており、したがって、シリンダＣＹは、停止して待機している。そこで、このとき、指令信号Ｓc を介し、コントロール開始指令とともに目標流量値Ｆa ＝Ｆamが与えられると（図９（Ｄ）の時刻ｔ＝０、以下、単に（ｔ＝０）のように記す）、流量設定手段４１は、目標流量値Ｆa の変化量ΔＦ＝Ｆam−０＞０であることにより、増速パターンＰa に従う目標流量値Ｆa（Ｔ）を出力する（ｔ＝０〜Ｔam）。ただし、このときの増速時間Ｔamは、与えられた変化量ΔＦ＝Ｆamに応じ、流量設定手段４１により自動的に設定されたものである。そこで、回転角設定手段４２は、目標流量値Ｆa （Ｔ）に対応する目標回転角θa （Ｔ）を出力し、シリンダＣＹに供給される流体の流量ＦをＦ＝Ｆamにまで滑らかに増加させることができる。
【００３９】すなわち、シリンダＣＹは、目標流量値Ｆa の符号によって指示される方向（図８の矢印方向、またはその逆方向）に移動を開始し（ｔ＝０）、流量Ｆ＝Ｆamに対応する動作速度にまで滑らかに加速することができる（ｔ＝Ｔam）。なお、流量設定手段４１は、時間Ｔ＝Ｔamの経過後に目標流量値Ｆa （Ｔ）＝Ｆamが達成されると、目標流量値Ｆa （Ｔ）をそのまま維持する。よって、モータ３１、回転体２１の回転角θは、目標流量値Ｆa （Ｔ）に対応する回転角θ＝θa （Ｔ）に保持され、シリンダＣＹは、流量Ｆ＝Ｆa ＝Ｆamに対応する動作速度を維持して作動を継続する（ｔ＝Ｔam〜ｔs ）。
【００４０】シリンダＣＹが所定方向に所定量だけ移動すると、時刻ｔ＝ｔs において、コントロール開始指令とともに目標流量値Ｆa ＝０が与えられる。そこで、流量設定手段４１は、変化量ΔＦ＝０−Ｆam＜０であることにより、減速パターンＰdに従う目標流量値Ｆa （Ｔ）を出力し、シリンダＣＹに対する流量Ｆを滑らかに減少させ（ｔ＝ｔs 〜ｔs ＋Ｔdm）、シリンダＣＹを滑らかに停止させることができる。
【００４１】以上の説明において、目標流量値Ｆa は、回転体２１の回転によって実現し得る各固定ポート１１ａ1 、１１ａ2 、１１ｂ1 、１１ｂ2 間の最大流量に対する相対流量として規定するのが便利である。また、被制御機器としてのシリンダＣＹは、他の任意の流体圧機器に代えることができる。
【００４２】なお、コントローラ４０は、モータ３１をステップモータとすることにより、加合せ点４３、回転角センサ３２を省略することができる。すなわち、このときのコントローラ４０は、モータ３１を介して回転体２１の回転角θをオープンループ制御することができる。
【００４３】
【他の実施の形態】スリーブ１２は、ブロック体１１、回転体２１に対し、相対回転自在に組み込んでよい（図１０、図１１）。ただし、図１０（Ｂ）は、同図（Ａ）のＡ1 矢視相当の説明図であり、同図（Ｃ）は、同図（Ａ）のＡ2 −Ａ2 線矢視相当の要部断面説明図である。また、図１１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１０（Ａ）のＡ3 −Ａ3 、Ａ4 −Ａ4 線矢視相当の要部断面図であり、図１１（Ｃ）、（Ｄ）は、同図（Ａ）、（Ｂ）の動作説明図である。
【００４４】ブロック体１１の前端には、サブハウジング１６を介して駆動軸１６ａが回転自在に付設されており、スリーブ１２の先端は、駆動軸１６ａに対し、係合突部１２ｆ、１２ｆ、１６ａ2 を介して連結されている。駆動軸１６ａの大径の後部に突設する突片１６ａ1 は、サブハウジング１６の内面に形成する油圧チャンバ１６ｂに挿入されており（図１０（Ｃ））、油圧チャンバ１６ｂの一端は、通路１６ｂ1 を介してポンプＰに分岐接続されている。サブハウジング１６の前面に突出する駆動軸１６の先端には、キー１６ｄ1 を介してボス１６ｄが固定されており、ボス１６ｄの外周には、ねじりばね１６ｅが装着されている。ねじりばね１６ｅの一端は、ボス１６ｄに突設するフック１６ｄ2 に係止され、他端は、サブハウジング１６に突設するフック１６ｃ1 に係止されている。なお、サブハウジング１６には、駆動軸１６ａの回転限界を規定するために、フック１６ｄ2 に対応する突部１６ｃ2 が併せて突設されている。
【００４５】サブハウジング１６には、ポンプＰに接続する固定ポート１１ａ1 の延長上に逆止弁１１ａ3 が組み込まれている。ただし、逆止弁１１ａ3 は、ブロック体１１内において、固定ポート１１ａ1 に組み込んでもよい。また、通路１６ｂ1 は、サブハウジング１６内、またはブロック体１１内において、ポンプＰに接続する固定ポート１１ａ1 に連通させてもよい。すなわち、サブハウジング１６は、逆止弁１１ａ3 、通路１６ｂ1 に関する限り、ブロック体１１と同義である。
【００４６】スリーブ１２は、ポンプＰを作動させ、通路１６ｂ1 を介して油圧チャンバ１６ｂの一端側に流体を導入し、ねじりばね１６ｅに抗して駆動軸１６ａを回転させることにより（図１０（Ｂ）、（Ｃ）の実線）、開口部１２ａ2 、１２ａ2 が固定ポート１１ａ2 に対応し、開口部１２ａ1 、１２ｂ1 、１２ｂ2 が固定ポート１１ａ1 、１１ｂ1 、１１ｂ2 に対応する正規の作動位置に回転させることができる（図１１（Ａ）、（Ｂ））。そこで、このときの回転体２１は、回転ポート２１ａ、２１ｂを介し、回転角θに従って固定ポート１１ａ1 、１１ｂ1 、１１ｂ2 、１１ａ2 の開口面積を可変することができる。なお、駆動軸１６ａは、突片１６ａ1 が油圧チャンバ１６ｂの他端に当接することにより位置決めされ、スリーブ１２を作動位置に保持することができる。
【００４７】停電等によってポンプＰからの流体の圧力が喪失すると、スリーブ１２は、ねじりばね１６ｅによって駆動軸１６ａが逆方向に回転し（図１０（Ｂ）、（Ｃ）の矢印Ｋ2 方向、二点鎖線）、固定ポート１１ａ1 、１１ｂ1 、１１ａ2 、１１ｂ2 のすべてを速やかに遮断することができる（図１１（Ｃ）、（Ｄ））。なお、このときの逆止弁１１ａ3 は、スリーブ１２が固定ポート１１ａ1 、１１ａ2、１１ｂ1 、１１ｂ2 のすべてを遮断するまでの間に、流体がポンプＰ側に逆流することを阻止し、固定ポート１１ｂ1 、１１ｂ2 に接続する被制御機器が不用意に動くことを防ぐことができる。
【００４８】スリーブ１２は、圧縮ばね１７を介してブロック体１１、回転体２１の軸方向に摺動可能に組み込んでもよい（図１２）。
【００４９】スリーブ１２は、ブロック体１１、回転体２１に対し、押しねじ形式のストッパ１１ｆ、キー溝１２ｇを介して相対回転不能となっており、ブロック体１１の前部には、ストッパ１１ｇを介して圧縮ばね１７が組み込まれている。スリーブ１２の前部には、回転体２１の先端面との間に油圧チャンバ１２ｈが形成されており、油圧チャンバ１２ｈは、スリーブ１２の周面に形成する長孔１２ｈ1 を介し、図示しないポンプＰに接続する通路１２ｈ2 に連通している。なお、通路１２ｈ2 は、ストッパ１１ｆ用の取付孔１１ｆ1 とともに、ブロック体１１に形成されている。
【００５０】スリーブ１２の先端には、係合突部１２ｋが形成されており、圧縮ばね１７は、係合突部１２ｋと、ブロック体１１側のストッパ１１ｇとを介して装着され、スリーブ１２を閉鎖方向に付勢している（図１２（Ａ）の矢印Ｋ1 方向）。また、スリーブ１２は、ストッパ２１ｇを有する回転体２１の先端部が中間部を軸方向に貫通しており、リング溝１２ａ4 を介して上下の開口部１２ａ2 、１２ａ2を連通させている。
【００５１】スリーブ１２は、ポンプＰを介して油圧チャンバ１２ｈに流体を導入すると、圧縮ばね１７を圧縮しながら前方に移動し（図１２（Ａ））、係合突部１２ｋがストッパ１１ｇに当接することにより、開口部１２ａ2 、１２ａ2 が固定ポート１１ａ2 に対応し、開口部１２ａ1 、１２ｂ1 、１２ｂ2 が固定ポート１１ａ1、１１ｂ1 、１１ｂ2 に対応する正規の作動位置をとることができる。停電等によってポンプＰによる流体の圧力が喪失すると、スリーブ１２は、圧縮ばね１７を介して後方に移動し（同図（Ｂ））、回転体２１の先端のストッパ２１ｇに当接して位置決めされることにより、固定ポート１１ａ1 、１１ａ2 、１１ｂ1 、１１ｂ2 のすべてを遮断することができる。
【００５２】ブロック体１１には、シャッタ１８を組み込んでもよい（図１３、図１４）。ただし、図１４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１３のＢ1 −Ｂ1 、Ｂ2 −Ｂ2 線矢視相当の拡大断面図である。
【００５３】シャッタ１８は、後部の小径部がスリーブ１２の内周面、回転体２１の外周面の双方に適合する円筒状に形成されており、スリーブ１２の開口部１２ａ1 、１２ａ2 、１２ａ2 、１２ｂ1 、１２ｂ2 のそれぞれに対応する貫通孔１８ａ1 、１８ａ2 、１８ａ2 、１８ｂ1 、１８ｂ2 が形成されている。ただし、スリーブ１２は、ブロック体１１の収納部１１ｃ3 に対し、ブロック体１１の前方側から圧入されており、固定ポート１１ａ2 は、開口部１２ａ2 、１２ａ2 に対応するように、収納部１１ｃ3 の上下に形成されている。また、シャッタ１８の前部の大径部には、ブロック体１１に形成する油圧チャンバ１１ｈに挿入する突片１８ｃが形成されており、油圧チャンバ１１ｈは、通路１１ｈ1 を介して図示しないポンプＰに接続されている。
【００５４】シャッタ１８は、押えリング１８ｄを介し、ブロック体１１に回転自在に組み付けられている。ブロック体１１の前部には、シールパッキン１１ｍ1 を介して前部材１１ｍがねじ止めされており、前部材１１ｍの裏面には、ねじりばね１１ｋが装着されている。なお、ねじりばね１１ｋの一端は、前部材１１ｍの裏面に突設するフック１１ｍ3 に係止されており、他端は、シャッタ１８の前面に突設するフック１８ｅに係止されている。すなわち、シャッタ１８は、図１０、図１１の駆動軸１６ａ、スリーブ１２と全く同様にして、スリーブ１２、回転体２１の双方に対し、ねじりばね１１ｋを介して相対回転可能である。
【００５５】そこで、シャッタ１８は、ポンプＰからの流体が油圧チャンバ１１ｈに導入されると、ねじりばね１１ｋに抗し、貫通孔１８ａ1 、１８ａ2 、１８ａ2 、１８ｂ1 、１８ｂ2 が開口部１２ａ1 、１２ａ2 、１２ａ2 、１２ｂ1 、１２ｂ2 に対応する正規の作動位置に回転することができ（図１４）、停電等によって流体の圧力が喪失すると、ねじりばね１１ｋを介して作動位置から回転し、開口部１２ａ1 、１２ａ2 、１２ａ2 、１２ｂ1 、１２ｂ2 のすべてを閉じ、固定ポート１１ａ1 、１１ａ2 、１１ｂ1 、１１ｂ2 のすべてを遮断することができる。なお、シャッタ１８は、図１２のスリーブ１２と同様にして、スリーブ１２、回転体２１の双方に対し、図示しない圧縮ばねを介して軸方向に相対移動可能にしてもよい（図示せず）。
【００５６】また、ブロック体１１は、モータ３１のハウジング３１ｂと一体に形成してもよく（図１３、図１５）、回転体２１は、モータ３１の軸３１ａと一体に形成してもよい。ただし、図１５は、シャッタ１８を省略した例である。このときのスリーブ１２、オイルシール２２は、前部材１１ｍを介し、ブロック体１１の前方側から収納部１１ｃ3 、１１ｃ2 に組み込まれており、軸３１ａの後端は、ベアリング３１ｂ1 を介してハウジング３１ｂに回転自在に保持されている。なお、図１５において、前部材１１ｍは、スリーブ１２の開口部１２ａ2 、１２ａ2 を連通させる凹部１１ｍ2 が裏面に形成されている。
【００５７】以上の説明において、ブロック体１１、回転体２１は、固定ポート１１ａ2 、１１ｂ2 、回転ポート２１ｂを省略して２ポート形式の流量制御サーボ弁としてもよい。
【００５８】また、以上の各実施の形態は、中立点Ｃにおいてすべての固定ポート１１ａ1、１１ａ2 、１１ｂ1 、１１ｂ2 が閉じられるクローズドセンタ形式として説明したが（図１６（Ａ））、この発明は、ＡＢＰ接続形式（同図（Ｂ））、ＰＴ接続形式（同図（Ｃ））、オープンセンタ形式（同図（Ｄ））等であっても、容易に実現可能である。スリーブ１２を設けることにより、回転体２１に形成する回転ポート２１ａ、２１ｂ、スリーブ１２に形成する開口部１２ａ1 、１２ａ2 、１２ａ2 、１２ｂ1 、１２ｂ2 の形状や相対位置関係を適切に変更するのみで済み、ブロック体１１を全く変更しないでも対応し得る場合が少なくないからである。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、固定ポートを有するブロック体に対し、スリーブを介して回転ポート付きの円柱状の回転体を回転自在に組み込むことによって、回転体は、固定ポートからの流体の圧力に影響されることが殆どなく、回転角に従い、回転ポートを介して固定ポート間の開口面積を可変することができるから、回転体の駆動力を小さく抑えるとともに、外部からの衝撃、振動にも強くすることができ、しかも、複雑な駆動源を必要としないから、構造を簡単にして全体を小形化し、製造コストを低くすることができるという優れた効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９５０１７８３０
【氏名又は名称】株式会社ダイアディックシステムズ
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月３０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 忠秋
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３７０９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１７４６８６ |
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