(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブ、該スリーブ内を摺動して弁開度を調整するスプール、該スリーブ両端部に形成され該スリーブとスプールの間の間隙を通った作動液が流入する作動液流入室、該スプール変位を検出する変位センサを具備し、該変位センサで検出した検出信号をフィードバックして前記スプールの位置を制御するフィードバック方式の液圧サーボ弁において、
前記変位センサは、内部が前記スリーブ両端部に形成された作動液流入室内に連通する筒体を有し、該筒体内に前記スプールの端部に連結部材を介して連結された被検出体が収容され、該筒体の外側に前記被検出体の変位を検出する検出手段を配置した構成であり、
前記連結部材には作動液を前記変位センサ側に導き且つ前記筒体内に連通する流路を形成し、前記スプールが非制御時で最大変位した時に、前記連結部材が接続された前記スプール端部に高圧作動液を導入する流路を形成し、該流路に導入された作動液を該連結部材の流路を通して変位センサ側に流すように構成したことを特徴とする液圧サーボ弁。
【請求項２】
請求項１に記載の液圧サーボ弁において、
前記連結部材を前記スプールより小径の中空部材とし、非制御時に該中空部材の前記スリーブ内に入り込む部分に外径が前記スリーブ内径より僅かに小さい大径部を形成し、該大径部と前記スプール間の該中空部材にその中空に連通する縦穴を設け、該縦穴と中空で前記筒体内に連通する流路とすると共に、該大径部とスプールの間を前記高圧作動液を導入する流路としたことを特徴とする液圧サーボ弁。
【請求項３】
請求項１に記載の液圧サーボ弁において、
前記連結部材を前記スプールより小径の中空部材とし、該中空部材に非制御時に前記スリーブ側面に側面が当接する外径が前記スリーブ内径より大きな大径部を形成し、該大径部と前記スプール間の前記中空部材にその中空に連通する縦穴を設け、該縦穴と中空で前記筒体内に連通する流路とすると共に、該大径部とスプールの間を前記高圧作動液を導入する流路としたことを特徴とする液圧サーボ弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は作動流体に水道水等の金属に対して腐食性を有する液体を使用する液圧サーボ弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の作動流体に水を用いる液圧サーボ弁の断面構成を示す図である。液圧サーボ弁は、弁本体１０と、弁本体１０内に固定されたスリーブ２０と、スリーブ２０の穴内に摺動可能に嵌挿されたスプール４０と、スプール４０の移動を制御するノズルフラッパ機構５０と、スプール４０の変位を検出する変位センサ部６０と、サーボアンプ７０とを具備して構成されている。また、スプール４０の両端部は静圧軸受Ａ、Ａで支持されている。
【０００３】
図示しないポンプから供給ポートＰｓに供給された圧液は、スリーブポート２１と通路１３Ｌ、１３Ｒを通って左右の静圧軸受Ａの絞り孔３１を介してポケット２５に供給されてスプール４０をスリーブ２０内に非接触で軸支した後、スリーブ２０とスプール４０の間の間隙を通って作動液流入室１１Ｌ、１１Ｒに排出される。その後、通路１５Ｌ、通路１５Ｒを通ってノズル５７Ｌ、５７Ｒとフラッパ５３の間隙から中央室１９、通路１７Ｌ、１７Ｒ、スリーブポート２３Ｌ、２３Ｒを通って戻りポートＰｔからタンクＴに戻される。
【０００４】
ノズルフラッパ機構５０のトルクモータ５１を駆動して、フラッパ５３を例えば左方向に移動させると、室１１Ｌの圧力が上昇し、室１１Ｒの圧力が下降し、その結果スプール４０は右方向に移動する。これにより、供給ポートＰｓからの圧液の一部はスリーブポート２１から左側の制御ポートＰｃを介して弁機構８０に供給される。このとき弁機構８０からの液は右側の制御ポートＰｃ、スリーブポート２３Ｒ、右側の戻りポートＰｔからタンクＴに戻される。ここで弁機構８０は、シリンダやモータなどのアクチュエータを想定したものであり、流量、圧力を制御することでアクチュエータの速度、発生力を制御することができる。このようにスプール４０の位置を調整することで、両制御ポートＰｃへの作動流体の流れ方向や流量・圧力を制御する。
【０００５】
スプール４０の移動は変位センサ部６０で検出されサーボアンプ７０のオシレータ／デモジュレータ７１を介してフィードバック信号Ｓ１に変換され、該フィードバック信号Ｓ１と指令信号Ｓ２との差信号がアンプ７２で増幅され、偏差信号Ｓ３としてトルクモータ５１に加えられ、スプール４０が指令位置になるようにフィードバック制御される。
【０００６】
図２は図１の変位センサ部６０の拡大図である。変位センサ部６０はセンサカバー６１を具備し、該センサカバー６１の内部に内部が作動液流入室１１Ｌに連通する筒体６２が配置され、該筒体６２の外周にコイル６３が配置され、筒体６２内にスプール４０の端部に連結部材６５を介して接続されたコア６４が配置されている。コイル６３は２個の励磁コイル６３ａ、６３ａと出力コイル６３ｂとから構成され、励磁コイル６３ａ、６３ａには互いに逆相になるように交流電流がオシレータ／デモジュレータ７１から通電されている。
【０００７】
コア６４が２個の励磁コイル６３ａ、６３ａの中間に位置するときには、出力コイル６３ｂに発生する出力電圧はゼロとなり、２個の励磁コイル６３ａ、６３ａのいずれかの側に移動すれば、移動量に応じてそれぞれの位相成分の振幅が増大する。この出力信号をオシレータ／デモジュレータ７１で検波し、上記フィードバック信号Ｓ１を得る。
【０００８】
図２において、連結部材６５に径が大きくなっている大径部６５ａが形成されているのは、スプール４０が左側に最大変位したときこの大径部６５ａが変位センサ部６０の筒体６２の右側面に当接して止るようにするためである。即ち、コア６４がセンサの検出範囲を超えないようにするためのストッパーの役割を果たしている。
【０００９】
上記構成の変位センサ部６０でスプール４０の位置を検出し、指令信号との偏差によりスプールを位置決めする電気フィードバック方式の液圧サーボ弁において、変位センサ部６０の筒体６２は細く長いため、筒体６２内をコアが軸方向に移動しても、該筒体６２の奥に満たされた作動流体が筒体６２内から排出されにくい。また、組立時に筒体６２の奥に残留した空気も排出されにくい。作動流体が水である場合、水と空気が筒体６２内部に混在すると筒体６２の内壁に錆びを発生するという問題があった。また、作動流体が水でなくとも空気と混在することにより、筒体６２の内壁に錆びを発生する流体である場合は同様な問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、変位センサ部の筒体内の液を排出できると共に、組立時筒体の奥に残留した空気を外部に排出することができ、筒体内部の錆び発生を防止できるフィードバック方式の液圧サーボ弁を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、スリーブ、該スリーブ内を摺動して弁開度を調整するスプール、該スリーブ両端部に形成され該スリーブとスプールの間の間隙を通った作動液が流入する作動液流入室、該スプール変位を検出する変位センサを具備し、該変位センサで検出した検出信号をフィードバックしてスプールの位置を制御するフィードバック方式の液圧サーボ弁において、変位センサは、内部がスリーブ両端部に形成された作動液流入室内に連通する筒体を有し、該筒体内にスプールの端部に連結部材を介して連結された被検出体が収容され、該筒体の外側に被検出体の変位を検出する検出手段を配置した構成であり、連結部材には作動液を変位センサ側に導き且つ筒体内に連通する流路を形成し、スプールが非制御時で最大変位した時に、連結部材が接続されたスプール端部に高圧作動液を導入する流路を形成し、該流路に導入された作動液を該連結部材の流路を通して変位センサ側に流すように構成したことを特徴とする。
【００１２】
上記のように、スプールが非制御時で最大変位した時に、連結部材に形成した流路を通してスプール端部に形成される流路に導入された作動液を変位センサ側に流すように構成したので、このスプールが非制御時で最大変位した時に筒体内の作動液や残留している空気は排出され、筒体内部の錆び発生を防止できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液圧サーボ弁において、連結部材をスプールより小径の中空部材とし、非制御時に該中空部材のスリーブ内に入り込む部分に外径がスリーブ内径より僅かに小さい大径部を形成し、該大径部とスプール間の該中空部材にその中空に連通する縦穴を設け、該縦穴と中空で筒体内に連通する流路とすると共に、該大径部とスプールの間を高圧作動液を導入する流路としたことを特徴とする。
【００１４】
上記のように、非制御時に中空部材のスリーブ内に入り込む部分に外径がスリーブ内径より僅かに小さい大径部を形成し、該大径部とスプール間の中空部材にその中空に連通する縦穴を設けることにより、非制御時でスプールが最大変位したとき大径部とスプール間にスリーブとスプールの間の間隙を通って流れ込んだ高圧作動液は該縦穴及び中空を通って変位センサ側に流れ、変位センサ筒体内の作動液や残留している空気は排出され、筒体内部の錆び発生を防止できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液圧サーボ弁において、連結部材をスプールより小径の中空部材とし、該中空部材に非制御時にスリーブ側面に側面が当接する外径がスリーブ内径より大きな大径部を形成し、該大径部とスプール間の前記中空部材にその中空に連通する縦穴を設け、該縦穴と中空で筒体内に連通する流路とすると共に、該大径部とスプールの間を高圧作動液を導入する流路としたことを特徴とする。
【００１６】
上記のように、中空部材に非制御時にスリーブ側面に側面が当接する外径がスリーブ内径より大きな大径部を形成し、該大径部とスプール間の中空部材にその中空に連通する縦穴を設けることにより、非制御時でスプールが最大変位したとき大径部とスプール間にスリーブとスプールの間の間隙を通って流れ込んだ高圧作動液は該縦穴及び中空を通って変位センサ側に流れ、変位センサ筒体内の作動液や残留している空気は排出され、筒体内部の錆び発生を防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図３は本発明に係る液圧サーボ弁の変位センサ部近傍の拡大断面図で、図４はサーボアンプ７０（図１参照）の電源を切り、即ち、非制御時でスプールが最大変位している状態を示す図である。変位センサ部以外の構造は図１に示した従来の液圧サーボ弁と同様であるので、その説明は省略する。なお、本実施形態では液圧サーボ弁の作動液は水である。
【００１８】
図示するように、スプール４０より小径の中空部材を連結部材６５とし、図４に示すように非制御時に該連結部材６５のスリーブ２０内に入り込む部分に外径がスリーブ内径より僅かに小さい大径部６６を形成し、該大径部６６とスプール４０間の連結部材６５に中空孔６５ｂに連通する縦穴６８を設けている。
【００１９】
図３に示す制御時において、スプール４０は中立位置から軸方向に所定距離の間を任意の位置に制御される。図示するスプール４０とスリーブ２０の側面が一致している位置（矢印Ｂ位置）を中立位置とすると、破線Ｃで示した位置までの範囲Ｄでスプール４０は任意の位置に制御される。弁開度を連続的に調整することで、流体（作動液）の流量や圧力を制御している。この制御範囲は一般的には左右数ミリメートルである。スプール４０が制御状態の時、静圧軸受Ａからの水は大径部６６とスリーブ２０の間の間隙に流入する。
【００２０】
変位センサ部６０で検出した位置信号（図１のフィードバック信号Ｓ１）と指令信号Ｓ２の偏差によりスプール４０の変位を制御するサーボアンプ７０の電源を切ると、スプール４０は左右いずれかの方向に最大に変位する。左右のいずれかを決定するのはトルクモータ５１に電流を流さない状態での左右のノズル５７Ｌ、５７Ｒとフラッパ５３の抵抗によって決まる。従って、調整時に電源を切った時にいずれかに移動するかを決定することができ、ここではスプール４０を図４に示すように右側に移動するように調整されているものとする。
【００２１】
図４に示すように、サーボアンプ７０の電源を切り、スプール４０が右側へ最大変位すると、連結部材６５に設けた大径部６６がスリーブ２０の中に入り込む。これによりスリーブ２０と大径部６６の隙間が抵抗になり、静圧軸受Ａからの水が抵抗の小さい縦穴６８に流れるようになる。水は縦穴６８に連通した中空孔６５ｂを通って筒体６２の奥に流れ、該筒体６２内の水は奥側から筒体６２内を通って、作動液流入室１１Ｌ内に流れ込む。これにより筒体６２内の水は排出される（入れ換る）。
【００２２】
図５は本発明に係る液圧サーボ弁の変位センサ部近傍の他の構成例を示す図で、サーボアンプ７０（図１参照）の電源を切りスプールが最大変位している状態を示す図である。連結部材６５を中空部材とし、大径部６９とスプール４０の間の連結部材６５に中空孔６５ｂに連通する縦穴６８を設けている点は図３及び図４と同一である。ここで連結部材６５に設けた大径部６９の外径はスリーブ２０の内径よりも大きくなっており、非制御時でスプール４０が右側に最大変位した状態（最大弁開度）になると、大径部６９の右側面とスリーブ２０の左側面が当接し、静圧軸受Ａから流れる水の流路を塞ぐ。このため、静圧軸受Ａから大径部６９とスプール４０の間に流入した水は縦穴６８及び連結部材６５の中空孔６５ｂを通って、筒体６２の奥へと流れ込み、筒体６２の水を室１１Ｌ内へ流し込む。
【００２３】
なお、上記例では連結部材に接続された被検出体であるコア６４も中空として、該コア６４の中空孔６４ａと連結部材６５の中空孔６５ｂを連通させているが、図６のようにコア６４を中空とせず、コア６４の近傍の連結部材６５に中空孔６５ｂと筒体６２内を連通する穴６７を形成している。このようにしてもスプール４０が右側へ最大変位すると、静圧軸受Ａからの水が縦穴６８、中空孔６５ｂ及び穴６７を通って筒体６２内に流れ、該筒体６２内の水が室１１Ｌ内に流れ込む。これにより筒体６２内の水は排出される（入れ換る）。
【００２４】
なお、図６は図３の大径部６６の外径がスリーブ２０の内径よりも若干小さい場合のコア６４を中空としてない場合を示したが、図５に示すように大径部６９の外径がスリーブ２０の内径より大きい場合でも、コア６４を中空とせずコア６４の近傍の連結部材６５に中空孔６５ｂと筒体６２内を連通する穴６７を形成することにより、同様の作用効果が得られる。
【００２５】
また、上記変位センサ部６０は、スプール４０に連結部材６５を介して連結された被検出体であるコア６４を筒体６２の外周に配置されたコイル６３で検出する差動トランス型の変位センサであるが、被検出体を検出する手段はこれに限定されるものではなく、例えば筒体６２の外側に配置した光学的検出器で被検出体の変位を検出するような構成でもよい。要は筒体６２内をスプール４０の変位に連動して変位する被検出体を筒体６２の外側から検出できる構成であればよい。
【００２６】
なお、上記例では作動液に水を用いた液圧サーボ弁について説明したが、作動液としては水に限定されるものではなく、他の液、特に水のように金属に対して腐食性を有する液体を作動流体とする液圧サーボ弁に好適である。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明は下記のような優れた効果が得られる。
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、スプールが非制御時で最大変位した時に、連結部材に形成した流路を通してスプール端部に形成される流路に導入された作動液を変位センサ側に流すように構成したので、このスプールが非制御時で最大変位したときに筒体内の作動液や残留している空気は排出され、筒体内部の錆び発生を防止できる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、非制御時に中空部材のスリーブ内に入り込む部分に外径がスリーブ内径より僅かに小さい大径部を形成し、該大径部とスプール間の中空部材にその中空に連通する縦穴を設けることにより、非制御時でスプールが最大変位したとき大径部とスプール間にスリーブとスプールの間の間隙を通って流れ込んだ高圧作動液は該縦穴及び中空を通って変位センサ側に流れ、変位センサ筒体内の作動液や残留している空気は排出され、筒体内部の錆び発生を防止できる。
【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、中空部材に非制御時にスリーブ側面に側面が当接する外径がスリーブ内径より大きな大径部を形成し、該大径部とスプール間の中空部材にその中空に連通する縦穴を設けることにより、非制御時でスプールが最大変位したとき大径部とスプール間にスリーブとスプールの間の間隙を通って流れ込んだ高圧作動液は該縦穴及び中空を通って変位センサ側に流れ、変位センサ筒体内の作動液や残留している空気は排出され、筒体内部の錆び発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の液圧サーボ弁の断面構成例を示す図である。
【図２】図１に示す液圧サーボ弁の変位センサ部の断面構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る液圧サーボ弁の変位センサ部近傍の拡大断面図である。
【図４】図３に示す液圧サーボ弁の非制御時スプールが最大変位している状態を示す図である。
【図５】本発明に係る液圧サーボ弁の変位センサ部近傍の断面構成例を示す図で、非制御時スプールが最大変位している状態を示す図である。
【図６】本発明に係る液圧サーボ弁の変位センサ部近傍の断面構成例を示す図で、非制御時スプールが最大変位している状態を示す図である。
【符号の説明】
１０            弁本体
１１Ｌ，Ｒ      作動液流入室
１３Ｌ，Ｒ      通路
１５Ｌ，Ｒ      ノズル
１７Ｌ，Ｒ      通路
１９            中央室
２０            スリーブ
２１            スリーブポート
２３Ｌ，Ｒ      スリーブポート
２５            ポケット
３１            絞り孔
４０            スプール
５０            ノズルフラッパ機構
５１            トルクモータ
５３            フラッパ
５７Ｌ，Ｒ      ノズル
６０            変位センサ部
６１            カバー
６２            筒体
６３            コイル
６４            コア
６５            連結部材
６６            大径部
６７            穴
６８            縦穴
６９            大径部
７０            サーボアンプ
７１            オシレータ／デモジュレータ
７２            アンプ
８０            弁機構
【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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