(57)【要約】【課題】スプール弁装置の小型化を図ると共に、当該スプール弁の切替制御の応答速度及び信頼性の向上を図る。【解決手段】スプール弁装置は、略円柱形状のスプール穴が形成された筒状体であり、当該筒状体の側面に上記スプール穴に連通する複数の流路口が形成されたスプール弁筺体と、上記スプール穴に挿入され周囲に弁体が設けられた軸体であり、当該スプール穴に沿って軸方向に移動することで上記弁体にて上記各流路口の開閉制御を行うスプールと、上記スプールの少なくとも一端にパイロット圧を付与するパイロット圧室と、上記パイロット圧室に流体を供給して、上記スプールを移動制御するパイロット圧付与手段と、を備えた。【選択図】図１
2010031890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円柱形状のスプール穴が形成された筒状体であり、当該筒状体の側面に前記スプール穴に連通する複数の流路口が形成されたスプール弁筺体と、
前記スプール穴に挿入され周囲に弁体が設けられた軸体であり、当該スプール穴に沿って軸方向に移動することで前記弁体にて前記各流路口の開閉制御を行うスプールと、
前記スプールの少なくとも一端にパイロット圧を付与するパイロット圧室と、
前記パイロット圧室に流体を供給して、前記スプールを移動制御するパイロット圧付与手段と、
を備えたスプール弁装置であって、
前記パイロット圧付与手段は、流体を供給する供給ポートと、流体を出力する少なくとも２つの出力ポートと、前記供給ポートと前記出力ポートとの間に設けられ流体を光にて加熱することによって前記出力ポートからの流体の出力状態を制御する制御ポートと、を備えた光流体変換器であり、少なくとも１つの前記出力ポートから前記パイロット圧室に流体を出力するよう構成した、
ことを特徴とするスプール弁装置。
【請求項２】
前記スプールの両端に、それぞれ前記パイロット圧室を備え、
前記光流体変換器の前記各出力ポートから、それぞれ前記各パイロット圧室に流体を出力するよう構成した、
ことを特徴とする請求項１記載のスプール弁装置。
【請求項３】
前記光流体変換器は、流体を供給する増幅供給ポートと、流体を出力する少なくとも２つの増幅出力ポートと、前記増幅供給ポートと前記増幅出力ポートとの間に設けられ前記各出力ポートから出力された流体をそれぞれ入力することによって前記増幅出力ポートからの流体の出力状態を制御する増幅制御ポートと、を備えた増幅部を備え、前記各増幅出力ポートからそれぞれ前記各パイロット圧室に流体を出力するよう構成した、
ことを特徴とする請求項２記載のスプール弁装置。
【請求項４】
前記光流体変換器は、前記増幅部を複数備え、当該増幅部相互間を、上流側に位置する前記増幅部の前記増幅出力ポートから出力される流体を下流側に位置する前記増幅部の前記増幅制御ポートに入力するよう接続すると共に、最下流に位置する前記増幅部の前記各増幅出力ポートからそれぞれ前記各パイロット圧室に流体を出力するよう構成した、
ことを特徴とする請求項３記載のスプール弁装置。
【請求項５】
前記光流体変換器の前記供給ポートと前記制御ポートと前記出力ポートとを備えた変換部と、前記増幅部とを、それぞれ所定の厚みを有する略板状部材にて形成すると共に、
前記変換部と前記増幅部とを積層構造とした、
ことを特徴とする請求項３又は４記載のスプール弁装置。
【請求項６】
前記光流体変換器を前記スプール弁筺体に内蔵して設けた、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載のスプール弁装置。
【請求項７】
前記制御ポートに、流体を加熱するための光を導入する光ファイバの端面を配置し、
前記光ファイバの端面に、均一の厚みの光吸収体を設けた、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６記載のスプール弁装置。
【請求項８】
前記光ファイバの端面に、前記光吸収体をその表面が平坦となるよう設けた、
ことを特徴とする請求項７記載のスプール弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプール弁装置にかかり、特に、流体圧力にてスプール弁の開閉制御を行うスプール弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スプール弁装置は、略円柱形状の穴に対して外部から貫通する複数の流路が形成されたシリンダと、当該円筒形の穴内部を往復移動することによって上記流路の開閉を行うスプールと、当該スプールの往復移動動作を制御する制御手段と、を備えている。そして、上記スプールの制御手段としては、電磁石による電磁力、機械的な力によるもののほか、特許文献１に示すように、スプールの両端に圧力媒体を供給して、当該両端に形成された空間にかかるパイロット圧によって制御するものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６９８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような流体圧力による制御方式では、制御手段が大型化し、スプール弁装置自体の小型化を図ることができない、という問題がある。また、特許文献１のようにポンプを用いる場合には、制御手段として機械的な構成が必要となり、応答速度が遅い、という問題がある。さらには、制御手段の駆動電力が必要となるため、電磁ノイズの影響を受けやすく、信頼性に問題がある。
【０００５】
このため、本発明の目的は、上述した課題である、スプール弁装置の小型化を図ると共に、当該スプール弁の切替制御の応答速度及び信頼性の向上を図る、ことをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するため本発明の一形態であるスプール弁装置は、
略円柱形状のスプール穴が形成された筒状体であり、当該筒状体の側面に上記スプール穴に連通する複数の流路口が形成されたスプール弁筺体と、
上記スプール穴に挿入され周囲に弁体が設けられた軸体であり、当該スプール穴に沿って軸方向に移動することで上記弁体にて上記各流路口の開閉制御を行うスプールと、
上記スプールの少なくとも一端にパイロット圧を付与するパイロット圧室と、
上記パイロット圧室に流体を供給して、上記スプールを移動制御するパイロット圧付与手段と、
を備えた装置である。
【０００７】
更に、
上記パイロット圧付与手段は、流体を供給する供給ポートと、流体を出力する少なくとも２つの出力ポートと、上記供給ポートと上記出力ポートとの間に設けられ流体を光にて加熱することによって上記出力ポートからの流体の出力状態を制御する制御ポートと、を備えた光流体変換器であり、少なくとも１つの上記出力ポートから上記パイロット圧室に流体を出力するよう構成した、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上のように構成されることにより、スプール弁装置の小型化を図ると共に、当該スプール弁の切替制御の応答速度及び信頼性の向上を図る、ことができる、という優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の一形態であるスプール弁装置は、
略円柱形状のスプール穴が形成された筒状体であり、当該筒状体の側面に上記スプール穴に連通する複数の流路口が形成されたスプール弁筺体と、
上記スプール穴に挿入され周囲に弁体が設けられた軸体であり、当該スプール穴に沿って軸方向に移動することで上記弁体にて上記各流路口の開閉制御を行うスプールと、
上記スプールの少なくとも一端にパイロット圧を付与するパイロット圧室と、
上記パイロット圧室に流体を供給して、上記スプールを移動制御するパイロット圧付与手段と、
を備えた装置である。
【００１０】
更に、
上記パイロット圧付与手段は、流体を供給する供給ポートと、流体を出力する少なくとも２つの出力ポートと、上記供給ポートと上記出力ポートとの間に設けられ流体を光にて加熱することによって上記出力ポートからの流体の出力状態を制御する制御ポートと、を備えた光流体変換器であり、少なくとも１つの上記出力ポートから上記パイロット圧室に流体を出力するよう構成した、
ことを特徴とする。
【００１１】
また、上記スプール弁装置では、
上記スプールの両端に、それぞれ上記パイロット圧室を備え、
上記光流体変換器の上記各出力ポートから、それぞれ上記各パイロット圧室に流体を出力するよう構成した、
ことを特徴とする。
【００１２】
上記発明によると、光流体変換器から流体をパイロット圧室に出力することによって、かかる流体によるパイロット圧にてスプールを移動させることができ、各流路口の開閉制御を行うことができる。そして、特に、光信号によって流体の出力状態を制御してこれによりパイロット圧を制御しているため、スプールの制御装置として機械的な構造が不要であり、小型化及び応答速度の向上を図ることができる。また、スプールの制御装置に電気回路も不要であるため、電磁ノイズの影響も受けることがなく、信頼性の向上を図ることができる。さらに、流体を出力する２つの出力ポートを、スプールの両端にそれぞれ形成された各パイロット圧室に連結することで、１つの光流体変換器にてスプールの両端のパイロット圧を適切に制御することができる。従って、さらなる制御装置の小型化、及び、制御精度の向上を図ることができる。
【００１３】
また、上記スプール弁装置では、
上記光流体変換器は、流体を供給する増幅供給ポートと、流体を出力する少なくとも２つの増幅出力ポートと、上記増幅供給ポートと上記増幅出力ポートとの間に設けられ上記各出力ポートから出力された流体をそれぞれ入力することによって上記増幅出力ポートからの流体の出力状態を制御する増幅制御ポートと、を備えた増幅部を備え、上記各増幅出力ポートからそれぞれ上記各パイロット圧室に流体を出力するよう構成した、
ことを特徴とする。
【００１４】
また、上記スプール弁装置では、
上記光流体変換器は、上記増幅部を複数備え、当該増幅部相互間を、上流側に位置する上記増幅部の上記増幅出力ポートから出力される流体を下流側に位置する上記増幅部の上記増幅制御ポートに入力するよう接続すると共に、最下流に位置する上記増幅部の上記各増幅出力ポートからそれぞれ上記各パイロット圧室に流体を出力するよう構成した、
ことを特徴とする。
【００１５】
また、上記スプール弁装置では、
上記光流体変換器の上記供給ポートと上記制御ポートと上記出力ポートとを備えた変換部と、上記増幅部とを、それぞれ所定の厚みを有する略板状部材にて形成すると共に、
上記変換部と上記増幅部とを積層構造とした、
ことを特徴とする。
【００１６】
また、上記スプール弁装置では、
上記光流体変換器を上記スプール弁筺体に内蔵して設けた、
ことを特徴とする。
【００１７】
これにより、光流体変換器からの流体の出力を増幅器にて増幅することで、パイロット圧を高くすることができ、より高精度にスプールの移動を制御することができる。また、変換部と増幅部とを積層構造とすることで、高出力な制御装置を小型化することができる。特に、光流体変換器をスプール弁筺体に内蔵することで、スプール弁装置全体としての小型化を図ることができる。
【００１８】
また、上記スプール弁装置では、
上記制御ポートに、流体を加熱するための光を導入する光ファイバの端面を配置し、
上記光ファイバの端面に、均一の厚みの光吸収体を設けた、
ことを特徴とする。
【００１９】
また、上記スプール弁装置では、
上記光ファイバの端面に、上記光吸収体をその表面が平坦となるよう設けた、
ことを特徴とする。
【００２０】
これにより、光ファイバの出力端において光吸収体による光吸収効率が高まり、当該出力端の温度を高温に設定することができる。従って、流体の出力をさらに高精度に制御することができ、より高精度にスプールを制御することができる。
【００２１】
以下、本発明に係る、スプール弁装置の各実施形態について、図１乃至図８を参照しながら説明する。
【００２２】
＜実施形態１＞
本発明の第１の実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、スプール弁装置の構成の概略を示す図である。図２は、スプール弁装置に使用される光ファイバの端面の様子を示す図である。図３は、スプール弁装置の動作を説明するための図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態におけるスプール弁装置は、流体の出力制御を行うスプール弁１と、このスプール弁１にて用いられるスプール２０をパイロット圧にて移動制御する光流体変換器３と、を備えて構成されている。以下、具体的に説明する。
【００２４】
まず、スプール弁１は、内部に略円柱形状のスプール穴１１が形成された略筒状体の筺体１０（スプール弁筺体）を備えている。そして、この筒状体である筺体の側面には、内部のスプール穴１０に連通する複数の流路口（ポート）Ｐ，Ａ，Ｂ，Ｒ１，Ｒ２が形成されている。なお、複数の流路口のうち、流路口Ｐには空気（流体）が流入し、後述するようにスプール２０の移動によって、当該流路口Ｐと流路口Ａ又はＢが連通された状態となる。これによって、流路口Ａ又はＢから空気（流体）が出力されるが、かかる出力空気（流体）の圧力を、ロボットアームなどの駆動に用いる。
【００２５】
また、上記スプール穴１１の内部には、軸体であるスプール２０が挿入されている。このスプール２０の外径は、上記スプール穴１１の内径より小さく形成され、ところどころの外径が、上記スプール穴１１の内径とほぼ同一となるよう大きく形成されており、かかる大径部分が上記流路口Ｐ等の開閉制御を行う弁体２１を形成している。なお、本実施形態では、弁体２１は、スプール２０の両端と中央に設けられており、各ポート間の連通状態を制御している。
【００２６】
また、上記スプール２０は、上述したスプール穴１１の穴長さよりも短く形成されているため、スプール２０の両端には、当該スプール２０の端部２０ａ，２０ｂとスプール穴１１による空間１１ａ，１１ｂが形成される。さらに、スプール穴１１の両端部分には、当該スプール穴１１の内径よりも小さい外部に通ずる穴１２ａ，１２ｂが形成されており、後述する光流体変換器３からの出力ポート３５ａ，３５ｂがそれぞれ接続され、流体である空気が流入されるよう構成されている。これにより、上記スプールの端部２０ａ，２０ｂとスプール穴１１とによる空間は、光流体変換器３からの空気によるパイロット圧が付与されるパイロット圧室１１ａ，１１ｂを形成している。
【００２７】
これにより、パイロット圧が高い方のパイロット圧室（例えば、１１ａ）を形成しているスプール２０の端部（例えば、２０ａ）が押圧され、スプール２０を軸方向に移動させることができ、スプール弁筺体１０に形成された各流路口Ｐ等を、スプール２０の弁体２１にて開閉することができる。具体的に、本実施形態においては、流路口Ｐと流路口Ａ、又は、流路口Ｐと流路口Ｂ、を選択的に連通させ、流路口Ａあるいは流路口Ｂから空気を出力するよう制御することができる。
【００２８】
また、光流体変換器３（パイロット圧付与手段）は、上記パイロット圧室１１ａ，１１ｂに流体を供給して、当該パイロット圧室１１ａ，１１ｂのパイロット圧を変化させることで、スプール２０を移動制御するものである。具体的に、光流体変換器３は、図１に示すような形状の流路によって構成されている。なお、この流路は、例えば、アクリル板や金属板などの板を切り抜くなどすると共に、その両面を板にて挟むことによって形成することができる。
【００２９】
そして、光流体変換器３は、まず、図１に示すように、その長手方向が、ほぼ中央で紙面の上下方向に沿って形成され、上端部分で開口する噴流口が形成された供給ポート３１を有する。この供給ポート３１には、図示しないポンプやボンベなど空気供給手段が連結され、当該空気供給手段から空気が供給されるが、この空気である流体を、上方の噴流口から出力する。
【００３０】
また、上記供給ポート３１の噴流口よりもさらに上方には、二股に分かれた２つの出力ポート３５ａ，３５ｂが形成されている。そして、出力ポート３５ａ，３５ｂは、上記スプール弁１のスプール２０の両端に形成された各パイロット圧室１１ａ，１１ｂに連結されている。これにより、上記供給ポート３１から噴流された空気（流体）が、出力ポート３５ａ，３５ｂを介して、各パイロット圧室１１ａ，１１ｂに供給される。なお、符号３３ａ，３３ｂ，３４ｂ，３４ｂにそれぞれ示すポート（ベント）は、それぞれ大気に開放されており、供給ポート３１から噴流した空気や、出力ポート３５ａ，３５ｂから逆流した空気を外部に排出し、出力ポート３５ａ，３５ｂからの出力特性の悪化を抑制するためのものである。
【００３１】
ここで、本発明では、供給ポート３１から出力ポート３５ａ，３５ｂへの空気（流体）の出力制御は、光信号によって行われる。具体的に、上記供給ポート３１の噴流口には、その左右から挿通するほぼ直線状の２本の制御ポート３２ａ，３２ｂが形成されている。この制御ポート３２ａ，３２ｂには、それぞれ光ファイバ４０ａ，４０ｂが挿通されており、上記供給ポート３１の噴流口部分を左右から挟むよう、各光ファイバ４０ａ，４０ｂの端面が位置する。さらに、各光ファイバ４０ａ，４０ｂの端面は、図２（ａ）に示すように、黒色塗料４１が塗布されている。この黒色塗料４１を塗布することによって、光ファイバ４０ａ，４０ｂ内を伝達してきた光が黒色塗料４１に吸収され、光ファイバ４０ａ，４０ｂの端面の温度が上昇する。これにより、供給ポート３１の噴流口から出力される空気を光にて加熱することができる。
【００３２】
このとき、左右の光ファイバ４０ａ，４０ｂから導入する光強度を変化させることで、供給ポート３１の噴流口部分を通過する空気（流体）に印加される熱量も左右で異なることとなり、当該空気の粘度が左右で非対称となる。すると、供給ポート３１から噴流した空気は、左右のいずれかに偏向する。これによって、上記２つの出力ポート３５ａ，３５ｂのうち、いずれかのポートへの流量を多くすることができ、逆に言うと、光ファイバ４０の光強度を制御することで、多くの流量の空気（流体）を出力させる出力ポート３５ａ，３５ｂを選択することができる。
【００３３】
例えば、図３において、右側の光ファイバ４０ｂからの光強度を強く設定した場合には、噴流口を通過する空気（流体）の右側の粘度が局所的に増加して摩擦が増加し速度が遅くなる。すると、噴流口の下流側では、空気（流体）は左側に偏向して、左側の出力ポート３５ａへの空気（流体）の流量が増加する（矢印参照）。一方で、右側の出力ポート３５ｂへの空気の流量は減少する。その結果、２つの出力ポート３５ａ，３５ｂで差圧が生じ、その先に接続された各パイロット圧室１１ａ，１１ｂのパイロット圧も差が生じる。つまり、この場合には、スプール２０の左側端面２０ａへのパイロット圧が右側よりも高くなるため、当該スプール２０は右方向に移動することとなる。
【００３４】
なお、上記では、光流体変換器３内を流れる流体は空気（気体）である場合を例示して説明しているが、かかる流体は水や油などの液体であってもよい。その場合には、光ファイバ４０ａ，４０ｂから導入する光によって、供給ポート３１から噴流した液体の偏向方向が、上述した気体の場合とは逆となる。例えば、右側の光ファイバ４０ｂからの光強度を強く設定した場合には、噴流口を通過する液体の右側の温度が高くなり、粘性が減少する。すると、噴流口の下流側では、液体（流体）は右側に偏向して、右側の出力ポート３５ｂへの空気（流体）の流量が増加する。
【００３５】
ここで、上記光ファイバ４０ａ，４０ｂの端面に塗布する黒色塗料４１は、図２（ａ）に示すように、均一の厚みに、また、その表面が平坦となるよう塗布すると望ましい。かかる場合には、光量に対する温度上昇度が高く、また、耐久性も高い、ことが実験により明らかになっている。このような望ましい塗布は、例えば、エアブラシを用いず、手塗りで塗布するとよい。なお、図２（ｂ）には、黒色塗料１４１の厚みにムラが生じ、その表面が平坦とはなっていない場合を例示している。例えば、エアブラシを用いて黒色塗料１４１を塗布すると、エア圧を受けて、この図に示すように、厚みにムラが生じうる。あるいは、塗料の中に空気が入り込むことで、厚みにムラが生じうる。
【００３６】
以上のように、本実施形態によると、光信号によって流体の出力状態を制御してこれによりパイロット圧を制御しているため、スプールを制御する制御装置として機械的な構造が不要であり、スプール弁装置の小型化及び応答速度の向上を図ることができる。また、スプールの制御装置に電気回路も不要であるため、電磁ノイズの影響も受けることがなく、スプール弁装置の信頼性の向上を図ることができる。さらに、流体を出力する２つの出力ポートを、スプールの両端にそれぞれ形成された各パイロット圧室に連結することで、１つの光流体変換器にてスプールの両端のパイロット圧を適切に制御することができる。従って、さらなる制御装置の小型化、及び、制御精度の向上を図ることができる。
【００３７】
なお、上記では、図１に示すように、光流体変換器３の２つ出力ポート３５ａ，３５ｂをそれぞれ各パイロット圧室１１ａ，１１ｂに接続し、スプール２０の両端２０ａ，２０ｂにパイロット圧を付与する構成としているが、本発明は、かかる構成に限定されない。例えば、光流体変換器３の１つの出力ポートのみが、スプール２０の一端側に形成されたパイロット圧室に流体を出力するよう構成されていてもよい。このようにしても、スプール２０の少なくとも一端にパイロット圧が付与されるため、光流体変換器３にてスプール２０を軸方向に移動制御することができる。これにより、各流路口（ポート）Ｐ，Ａ，Ｂ，Ｒ１，Ｒ２の幅とそれらの間の距離、各弁体２１の幅とそれら間の距離を適宜調整することにより、スプール弁制御を実現することができる。
【００３８】
また、上記では、スプール２０を移動制御する光流体変換器３を、スプール弁筺体１の外部に設けている構成を説明したが、かかる構成に限定されない。例えば、光流体変換器３は非常に薄く小型に形成できるため、スプール弁筺体１０内部に形成してもよい。具体的には、スプール弁筺体１０内部に、図１に示すような光流体変換器３を構成する各ポート形状の溝を形成して、供給ポートには外部からポンプやボンベなど空気供給手段を連結し、また、制御ポートには、外部から光ファイバを挿入する。そして、出力ポートは、パイロット圧室に連結し、ベントは外部に開放する。これにより、スプール弁１自体に制御手段を組み込んで一体的に構成でき、スプール弁装置１の小型化を図ることができる。
【００３９】
＜実施形態２＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図４乃至図６を参照して説明する。図４及び図６は、光流体変換器の構成を示す図であり、図５は、光流体変換器の動作の一例を示す図である。
【００４０】
本実施形態における光流体変換器１００は、上記実施形態１にて開示した供給ポート３１と光ファイバ４０ａ，４０ｂが挿入される制御ポート３２ａ，３２ｂと、出力ポート３５ａ，３５ｂと、を備えた光流体変換器３からなる変換部３に、さらに、増幅部１０３，２０３を２つ備えている。つまり、スプール２０の制御媒体である空気（流体）の上流側に変換部３が位置し、この変換部３から出力された空気を増幅する２つの増幅部１０３，２０３が下流側に設けられている。
【００４１】
具体的に、増幅部１０３は、上記変換部３とほぼ同一の形状の流路によって形成されている。つまり、ほぼ中央に形成され、紙面上方に向かって開口する噴流口を有する供給ポート１３１（増幅供給ポート）と、当該供給ポート１３１の噴流口よりもさらに上方（下流側）に、流体を出力する二股に分かれた出力ポート１３５ａ，１３５ｂ（増幅供給ポート）と、を有している。また、上記供給ポート１３１の噴流口には、その左右から連通する２つの制御ポート１３２ａ，１３２ｂ（増幅制御ポート）が形成されている。
【００４２】
なお、各制御ポート１３２ａ，１３２ｂは、上述した変換部３に形成された光ファイバが挿通される直線上の制御ポートとは形状が異なり、上記供給ポート１３１の噴流口の斜め下方（上流側）から連通する形状となっている。そして、各制御ポート１３２ａ，１３２ｂは、上記変換部３の出力ポート３５ａ，３５ｂが連結されており、当該変換部３からの出力空気（流体）が、増幅部１０３の供給ポート１３１の噴流口に出力されることとなる。
【００４３】
すると、例えば、増幅部１０３の供給ポート１３１の噴流口には上記変換器３の一方の出力ポート３５ａ，３５ｂから空気（流体）が多く出力されることとなるが、これが供給ポート１３１の噴流口からの噴流を増幅し、また、その偏向を制御する圧力となる。従って、例えば、図５に示すように、増幅部１０３の左側の制御ポート１３２ａから高い圧力の空気が供給ポート１３１の噴流口に流入されると、当該供給ポート１３１から噴流される空気は増幅され、かつ、右側に偏向される。従って、増幅された空気（流体）が、増幅部１０３の右側の出力ポート１３５ｂから出力される。
【００４４】
同様に、上記増幅部１０３のさらに下流に設けられている第２の増幅部２０３は、上記増幅部１０３とほぼ同一の形状の流路によって形成されている。つまり、ほぼ中央に形成され、上方に向かって開口する噴流口を有する供給ポート２３１（増幅供給ポート）と、当該供給ポートの噴流口よりもさらに上方に、流体を出力する二股に分かれた出力ポート２３５ａ，２３５ｂ（増幅供給ポート）と、を有している。また、上記供給ポート２３１の噴流口には、その下方側の左右から連通する２つの制御ポート２３２ａ，２３２ｂ（増幅制御ポート）が形成されている。なお、第２の増幅部２０３の寸法は、上記増幅部１０３に対して約２倍となっている。
【００４５】
そして、上記第２の増幅部２０３の各制御ポート２３２ａ，２３２ｂは、上述した上流側に位置する増幅部１０３の各出力ポート１３５ａ，１３５ｂが連結されており、当該増幅部１０３からの出力空気（流体）が、第２の増幅部２０３の供給ポート２３１の噴流口に出力されることとなる。
【００４６】
すると、第２の増幅部２０３の供給ポート２３１の噴流口には、上記増幅部１０３の一方の出力ポート１３５ａ，１３５ｂから空気（流体）が多く出力されることとなるが、これが供給ポート２３１の噴流口からの噴流を増幅し、また、その偏向を制御する圧力となる。従って、例えば、図５に示すように、第２の増幅部２０３の右側の制御ポート２３２ｂから高い圧力の空気が供給ポート２３１の噴流口に流入されると、当該供給ポート２３１から噴流される空気は増幅され、かつ、左側に偏向される。従って、増幅された空気（流体）が、第２の増幅部２０３の左側の出力ポート２３５ａから出力される。
【００４７】
なお、このとき、第２の増幅部２０３の各出力ポート２３５ａ，２３５ｂは、それぞれ上記スプール弁１のスプール２０の両端に形成された各パイロット圧室１１ａ，１１ｂ（図１参照）に連結されている。従って、上述したように変換部１０３から出力され、増幅部１０３及び第２の増幅部２０３にて増幅され出力された空気（流体）が、当該第２の増幅部２０３の各出力ポート２３５ａ，２３５ｂを通じて、各パイロット圧室１１ａ，１１ｂに供給される。
【００４８】
以上のように、光流体変換器１００にて流体の出力を増幅器１０３，２０３で増幅することで、２つの出力ポート２３５ａ，２３５ｂで大きな差圧が生じるため、より高精度にスプールの移動を制御することができる。
【００４９】
なお、本実施形態における上記光流体変換器１００は、例えば、図６の符号Ｐ１に示すように、アクリル板や金属板などの板部材に各ポートを含む空気の流路を切り抜きで形成し、その両面を符号Ｐ２，Ｐ３に示す板にて挟むことによって形成することができる。このとき、例えば、一方の板Ｐ２に、各供給ポート３１，１３１，２３１にそれぞれ連通する各供給穴３１ａ，１３１ａ，２３１ａをそれぞれ形成して、当該供給穴３１ａ，１３１ａ，２３１ａから空気を供給する。また、一方の板Ｐ２に、第２の増幅器の出力ポート２３５ａ，２３５ｂに連通する出力穴２３５ａａ，２３５ｂａを形成して、当該出力穴２３５ａａ，２３５ｂａをスプール弁筺体１０の各パイロット圧室１１ａ，１１ｂ（図１参照）に連結する。これにより、上述したように増幅した空気（流体）を各パイロット圧室１１ａ，１１ｂに供給して、スプール２０を移動させることができる。
【００５０】
ここで、上記では、第２の増幅部は、その寸法が、下流側の増幅部よりも約２倍に形成されている場合を例示したが、増幅部の寸法は、いかなる寸法であってもよく、増幅した空気が通過可能であればよい。
【００５１】
また、上記では、変換部３に増幅部１０３，２０３を２つ連結した場合を例示したが、さらに多くの増幅部を連結してもよい。この場合には、上流側に位置する増幅部の出力ポートから出力される空気（流体）を、下流側に位置する増幅部の制御ポートに入力するよう接続する。そしてさらに、最下流に位置する増幅部の各出力ポートからそれぞれ各パイロット圧室に流体を出力するよう構成する。
【００５２】
なお、本実施形態における増幅部を含む光流体変換器１００も、実施形態１で説明したように、スプール弁筺体１０内部に形成してもよい。これにより、スプール弁１自体に制御手段を組み込んで一体的に構成でき、スプール弁装置１の小型化を図ることができる。
【００５３】
＜実施形態３＞
次に、本発明の第３の実施形態を、図７乃至図８を参照して説明する。図７は、光流体変換器の構成の一部を示す図であり、図８は、光流体変換器の動作の一例を示す図である。
【００５４】
本実施形態における光流体変換器は、上記実施形態２にて示した変換部３と、増幅部１０３と、第２の増幅部２０３とが、上述したように一体的ではなく、それぞれ異なる部材にて構成されている。例えば、増幅部１０３は、図７の符号Ｐ１１に示すように、アクリル板や金属板といった板状部材に各ポートを含む空気の流路を切り抜きで形成し、その両面を符号Ｐ１２，Ｐ１３に示す板状部材にて挟むことによって形成されている。
【００５５】
このとき、例えば、一方の板Ｐ１２に、供給ポート３１に連通する供給穴１３１ａを形成して、当該供給穴１３１ａから空気を供給する。また、一方の板Ｐ１２には、制御ポート１３２ａ，１３２ｂに連通する連結穴１３２ａａ，１３２ｂａが形成されている。そして、この連結穴１３２ａａ，１３２ｂａは、後述するように、変換部３の出力ポート３５ａ，３５ｂと連結される。つまり、変換部３の出力ポート３５ａ，３５ｂからの出力が、増幅部１０３の制御ポート１３２ａ，１３２ｂに入力されることとなる。さらに、他方の板Ｐ１３には、出力ポート１３５ａ，１３５ｂに連通する出力穴１３５ａａ，１３５ｂａが形成されている。そして、この出力穴１３５ａａ，１３５ｂａは、第２の増幅部２０３の増幅制御ポート２３２ａ，２３２ｂに連結される。つまり、増幅部１０３の出力ポート１３５ａ，１３５ｂからの出力が、第２の増幅部２０３の制御ポート２３２ａ，２３２ｂに入力されることとなる。
【００５６】
同様に、変換部３と第２の増幅部２０３も、流路が切り抜きにて形成された板部材にて形成され、当該板部材を他の板部材にて挟むことによって形成されている。これにより、変換部３と、増幅部１０３と、第２の増幅部２０３とは、所定の厚みの略板状に形成されている。
【００５７】
さらに、本実施形態では、板状である変換部３と、増幅部１０３と、第２の増幅部２０３とを積層して一体的に構成している。このとき、各板部材には、供給ポート３１，１３１，２３１に連通する供給穴（例えば、符号１３１ａ）を形成して、各供給ポート３１，１３１，２３１に空気を供給する。
【００５８】
また、図８に示すように、変換部３と、増幅部１０３と、第２の増幅部２０３とを、上下方向が交互に逆になるよう配置して、積層する。つまり、この図においては、変換部３と第２の増幅部２０３とは、紙面下側に供給ポート３１，２３１が位置して向きが一致しているが、その間に位置する増幅部１０３は、紙面上側に供給ポート１３１が位置して向きが逆である。
【００５９】
そして、変換部３と、増幅部１０３と、第２の増幅部２０３とを積層する際には、具体的に、まず、変換部３の出力ポート３５ａ，３５ｂと増幅部１０３の制御ポート１３２ａ，１３２ｂとの位置を一致させて配置し、これらの間に配置された板に形成された連結穴（例えば、図７の符号１３２ａａ，１３２ｂａ）を介して、これら各ポートが連通した状態とする。また、増幅部１０３の出力ポート１３５ａ，１３５ｂと第２の増幅部２０３の制御ポート２３２ａ，２３２ｂとの位置を一致させて配置し、これらの間に配置された板に形成された連結穴（例えば、図７の符号１３５ａａ，１３５ｂａ）を介して、これら各ポートが連通した状態とする。そして、さらに、第２の増幅部２０３の出力ポート２３５ａ，２３５ｂを、スプール弁筺体１０の各パイロット圧室１１ａ，１１ｂ（図１参照）に連結する。
【００６０】
以上により、本実施形態における光流体変換器では、図８に示すように、まず、変換器３の供給ポート３１に供給された空気は（矢印Ｙ１１）、当該供給ポート３１の噴流口から噴流する。そして、この噴流口に対して出力される光ファイバ４０ａ，４０ｂからの光（矢印Ｙ２１，Ｙ２２）によって、空気が左右のいずれかに偏向する。これによって、上記出力ポート３５ａ，３５ｂのうち、いずれかのポートへの流量が多くなる。
【００６１】
その後、変換器３の出力ポート３５ａ，３５ｂからの出力は、上述した連結穴１３２ａａ，１３２ｂａなどを介して、増幅部１０３の制御ポート１３２ａ，１３２ｂに流入する（矢印Ｙ３１，Ｙ３２）。すると、この増幅制御ポート１３２ａ，１３２ｂへの流入は、上述したように、増幅部１０３の供給ポート１３１に供給されている空気（矢印Ｙ１２）の噴流口からの噴流に対する制御圧力となる。これにより、増幅部１０３の供給ポートから噴流される空気は増幅され、かつ、左右のいずれかに偏向され、いずれかの出力ポート１３５ａ，１３５ｂから増幅された空気が出力される。
【００６２】
さらに、増幅器１０３の出力ポート１３５ａ，１３５ｂからの出力は、上述した出力穴１３５ａａ，１３５ｂａなどを介して、第２の増幅部２０３の増幅制御ポート２３２ａ，２３２ｂに流入する（矢印Ｙ４１，Ｙ４２）。すると、この増幅制御ポート２３２ａ，２３２ｂへの流入は、上述したように、第２の増幅部２０３の増幅供給ポート２３１に供給されている空気（矢印Ｙ１３）の噴流口からの噴流に対する制御圧力となる。これにより、第２の増幅部２０３の増幅供給ポートから噴流される空気は増幅され、かつ、左右のいずれかに偏向され、いずれかの増幅出力ポート２３５ａ，２３５ｂから増幅された空気が出力される。
【００６３】
そして、上記第２の増幅部２０３の各増幅出力ポート２３５ａ，２３５ｂは、それぞれ上記スプール弁１のスプール２０の両端に形成された各パイロット圧室１１ａ，１１ｂ（図１参照）に連結されている。従って、上述したように変換部１０３から出力され、増幅部１０３及び第２の増幅部２０３にて増幅され出力された空気（流体）が、当該第２の増幅部２０３の各出力ポート３５ａ，３５ｂを介して、各パイロット圧室１１ａ，１１ｂに供給される。
【００６４】
以上のように、光流体変換器からの流体の出力を増幅器１０３，２０３にて増幅することで、２つの出力ポート２３５ａ，２３５ｂで大きな差圧が生じるため、より高精度にスプールの移動を制御することができる。
【００６５】
そして、特に本実施形態では、光流体変換器を、板状部材の積層体にて形成しているため、かかる変換器全体の面積が小さくなり、小型化を図ることができる。
【００６６】
なお、本実施形態における増幅部を含む光流体変換器も、実施形態１で説明したように、スプール弁筺体１０内部に形成してもよい。これにより、スプール弁１自体に制御手段を組み込んで一体的に構成でき、スプール弁装置１の小型化を図ることができる。
【００６７】
また、上記では、増幅部を２つ連結した場合を例示したが、さらに多くの増幅部を連結してもよい。この場合には、上流側に位置する増幅部の増幅出力ポートから出力される流体を下流側に位置する増幅部の増幅制御ポートに入力するよう接続すると共に、最下流に位置する増幅部の各増幅出力ポートからそれぞれ各パイロット圧室に流体を出力するよう構成すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のスプール弁装置は、制御したスプール弁の開閉によって出力する空気圧などを制御し、かかる空気圧でロボットアームを駆動するなど、アクチュエータとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施形態１におけるスプール弁装置の構成の概略を示す図である。
【図２】図１に開示したスプール弁装置に使用される光ファイバの端面の様子を示す図である。
【図３】図１に開示したスプール弁装置の動作を説明するための図である。
【図４】実施形態２における光流体変換器の構成の概略を示す図である。
【図５】図４に開示した光流体変換器の動作を説明するための図である。
【図６】実施形態２における光流体変換器の構成を示す図である。
【図７】実施形態３における光流体変換器の構成の概略を示す図である。
【図８】図７に開示した光流体変換器の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  スプール弁
１０  スプール弁筺体
１１  スプール穴
１１ａ，１１ｂ  パイロット圧室
２０  スプール
２１  弁体
３  光流体変換器（変換部）
３１  供給ポート
３２ａ，３２ｂ  制御ポート
３５ａ，３５ｂ  出力ポート
４０ａ，４０ｂ  光ファイバ
１０３  増幅部
２０３  第２の増幅部
１３１，２３１  増幅供給ポート
１３２ａ，１３２ｂ，２３２ａ，２３２ｂ  増幅制御ポート
１３５ａ，１３５ｂ，２３５ａ，２３５ｂ  増幅出力ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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