(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の弁体と第２の弁体を有するスプールと、該スプールを軸方向に移動可能に収容し、前記第１の弁体と前記第２の弁体との間にエアーを供給する供給ポートを有するスリーブを備えたサーボ弁であって、
前記第１の弁体及び前記第２の弁体は、前記供給ポートから供給された前記エアーによるエアー圧力を受圧する受圧面を各々有し、
前記第１の弁体の前記受圧面の面積は、前記第２の弁体の前記受圧面の面積よりも大きく形成され、
前記第１の弁体と前記第２の弁体との受圧面の面積差と、前記エアー圧力とにより発生する前記第１の弁体方向に移動する力は、前記スプールに作用する重力よりも大きく、
前記スプールは、静圧軸受けにより径方向に非接触で支持され、前記エアーの供給により前記第１の弁体の方向に移動することを特徴とするサーボ弁。
【請求項２】
前記スリーブは、負荷が接続される負荷ポートを備え、
前記第１の弁体又は前記第２の弁体のいずれか一方は、前記負荷ポートを開閉する位置に配置され、位置を制御することにより前記負荷ポートへのエアーの流入出量を制御することを特徴とする請求項１に記載のサーボ弁。
【請求項３】
請求項２に記載のサーボ弁と、
前記負荷ポートに接続されたピストンロッドを支持するシリンダとを有し、
前記ピストンロッドは、前記負荷ポートへのエアーの流入出量により、所定の定位置に移動されることを特徴とするエアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボ弁及びこれを用いたエアアクチュエータに関し、特に、エアーを供給することにより、スプールが軸方向に移動するサーボ弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スリーブ内に弁体を有するスプールを備え、ボイスコイルモータをアクチュエータに用い、その電流値を制御することによりスプールを軸方向に移動させ、その弁体の位置によりピストン等を備えたエアアクチュエータに供給する空気の流量制御を行い、エアアクチュエータのピストン等を制御するサーボ弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、従来のサーボ弁２００を含むエアアクチュエータ２５０を示した図である。図７において、サーボ弁２００は、スリーブ２２０内にスプール２１０を軸方向に移動可能に収容している。スプール２１０は、軸方向に配列された弁体２１１、２１２、２１３を備えている。スリーブ２２０は、供給ポート２３０、負荷ポート２３１、排気ポート２３２を備えている。また、エアアクチュエータ２５０のアクチュエータ部９０は、シリンダ６０内にピストン５０を収容し、ピストン５０はピストンヘッド５１とピストンロッド５２とを有する。そして、シリンダ６０とピストンヘッド５１で圧力室６１を形成し、ピストンロッド５２とシリンダで圧力室６２を形成している。サーボ弁２００の供給ポート２３０と圧力室６２には、空気圧源（図示せず）から同じ圧力のエアーが供給され、負荷ポート２３１と圧力室６１は連通している。
【０００４】
通常の運転時には、サーボ弁２００に備えられたアクチュエータ（図示せず）が、電磁力によりスプール２１０を軸方向に移動させ、弁体２１２の位置により負荷ポート２３１を開閉し、負荷ポート２３１へのエアーの流入出量を調整することにより、圧力室６１の圧力調整を行い、アクチュエータ部９０のピストン５０を駆動させている。
【特許文献１】特開２００２−２９７２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、停電時には、アクチュエータから電流が供給されなくなるため、スプールが重力かエアー圧力に応じて移動し、これによりエアアクチュエータのピストンの位置が望まない位置に移動するおそれがあり、対策が求められていた。
【０００６】
図７の例で説明すると、弁体２１１、２１２の受圧面積、つまり径方向の断面積は同じであるため、エアー供給によるエアー圧力は、釣り合っている状態にあるため、停電により、スプール２１０を支持する電磁力が消滅した場合には、スプール２１０の移動は重力により左右されていた。従って、サーボ弁２００の設置方向により、エアアクチュエータ２５０のアクチュエータ部９０のピストン５０の位置が定められ、例えばピストン５０が突出した状態で停止してしまう。よって、停電時にサーボ弁を望ましい所定の位置に移動させるためには、重力の向きを考慮してエアアクチュエータ２５０のサーボ弁２００及びアクチュエータ部９０を設置する必要があった。
【０００７】
そこで、本発明は、停電時においても、重力の向きに関わらずエアー圧力によりスプールを所定の位置に移動させ、エアアクチュエータの動作を安全側に動作させて定位させることができるサーボ弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、第１の発明に係るサーボ弁は、第１の弁体と第２の弁体を有するスプールと、該スプールを軸方向に移動可能に収容し、前記第１の弁体と前記第２の弁体との間にエアーを供給する給気ポートを有するスリーブを備えたサーボ弁であって、
前記第１の弁体及び前記第２の弁体は、前記供給ポートから供給された前記エアーによるエアー圧力を受圧する受圧面を各々有し、
前記第１の弁体の前記受圧面の面積は、前記第２の弁体の前記受圧面の面積よりも大きく形成され、
前記第１の弁体と前記第２の弁体との受圧面の面積差と、前記エアー圧力とにより発生する前記第１の弁体方向に移動する力は、前記スプールに作用する重力よりも大きく、
前記スプールは、静圧軸受けにより径方向に非接触で支持され、前記エアーの供給により前記第１の弁体の方向に移動することを特徴とする。
【０００９】
これにより、停電等によりサーボ弁のアクチュエータに制御電流が通電されなくなったときでも、エアーの供給により、サーボ弁のスプールを所定位置に移動させることができ、特に、重力がかかる方向に関わらず、常にスプールを所定位置に移動固定することができる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明に係るサーボ弁において、
前記スリーブは、負荷が接続される負荷ポートを備え、
前記第１の弁体又は前記第２の弁体のいずれか一方は、前記負荷ポートを開閉する位置に配置され、位置を制御することにより前記負荷ポートへのエアーの流入出量を制御することを特徴とする。
【００１３】
これにより、負荷ポートのエアー流入出量を制御し、負荷の動作制御を行うことができる。
【００１４】
第３の発明に係るエアアクチュエータは、第２の発明に係るサーボ弁と、
前記負荷ポートに接続されたピストンロッドを支持するシリンダとを有し、
前記ピストンロッドは、前記負荷ポートへのエアーの流入出量により、所定の定位置に移動されることを特徴とする。
【００１５】
これにより、停電時に、ピストンロッドが安全側に動作して停止するように設定されたエアアクチュエータとすることができ、停電時の安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、停電時でも所定位置にスプールが移動させることができ、サーボ弁及びエアアクチュエータの安全性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１８】
図１は、本実施例に係るサーボ弁１００の断面構成図である。図１において、本実施例に係るサーボ弁１００は、三方向弁を構成し、円筒状のスリーブ２０の端部には、マグネットケース２１が固定されている。スリーブ２０には、三方向弁を形成する供給ポート３０、負荷ポート３１及び排気ポート３２が設けられている。供給ポート３０は、図示しないコンプレッサ等の空圧源に接続され、負荷ポート３１は、図示していないエアアクチュエータの圧力室に接続される。また、排気ポート３２は、大気に開口される。
【００１９】
スリーブ２０内には、スプール１０が収容され、軸方向に移動可能に軸支されている。スプール１０は、３つの弁体１１、１２、１３を有し、スプール１０が軸方向に移動するときに、弁体１２が各ポート３０、３１、３２を開閉し、供給ポート３０及び排気ポート３２に接続されたエアー供給圧と排気圧とをスプール１０の位置に応じた割合で負荷ポート３１へ出力することができる。
【００２０】
スプール１０は、スリーブ２０内で、径方向には、静圧軸受けにより非接触で支持されている。図示しない空圧源からのエアーの供給により、スプール１０は非接触状態でスリーブ２０内に支持される。また、弁体１１の表面には、溝１１ｂが形成され、弁体１３の表面には、溝１３ｂが形成されている。これらは、エアー供給圧を導き、非接触静圧軸受けを安定したものにする役割を果たしている。
【００２１】
スプール１０の一端には、コイルボビン１４が形成されており、コイルボビン１４にコイル１５が巻回されている。また、マグネットケース２１のコイル１５の対向した面には、円筒状の永久磁石２２が配置されている。マグネットケース２１は、磁性体から構成されるので、コイル１５は、永久磁石２２の磁界内に配置されることになる。コイル１５には、端子１６から所定の電流が供給され、この電流に応じた駆動力でスプール１０を軸方向に直進駆動させることができる。
【００２２】
かかる軸方向の駆動力は、スプール１０の軸方向の位置に応じて、制御されてよい。図１に示すように、スプール１０のコイルボビン１４と反対側の端部には、磁性体からなる変位軸１７を設け、スリーブ２０には変位軸１７の周囲に対向して検出コイル２３を設けるようにしてよい。このような構成により、変位軸１７及び検出コイル２３によりスプール位置検出器を構成できる。例えば、変位軸１７が磁性体から構成されれば、検出コイル２３は、変位軸１７の位置に応じた検出信号を端子２４から出力することができる。よって、端子２４の出力値を監視することにより、スプール１０の位置を検出し、エアアクチュエータに所望のエアー圧力を供給することができる。
【００２３】
しかしながら、このような電磁力による軸方向の移動制御によるのみでは、例えば停電が起きてコイルボビン１４のコイル１５への電流供給が停止した場合には、スプール１０の位置は、重力が作用して移動した位置で固定することになってしまう。
【００２４】
そこで、本実施例に係るサーボ弁１００においては、供給ポートの両端に配置された弁体１１、１２は、供給ポート３０から供給されるエアーによるエアー圧力を受圧する受圧面１１ａ、１２ａを有し、この受圧面１１ａ、１２ａの面積が、異なるように形成されている。これにより、停電によりスプール１０の電磁力による支持力が消滅しても、エアーを供給ポート３０から供給し続けることにより、スプール１０は受圧面１１ａ、１２ａの面積が大きい方により大きな力を与えることができ、面積の大きな弁体１１、１２の方向にスプール１０を移動させることができる。受圧面１１ａ、１２ａは、供給ポート３０から供給されるエアー圧力を受圧するため、供給ポート３０を挟むように、各々が対向して配置されている。なお、この受圧面１１ａ、１２ａを形成する円の半径の大きさの差は、５０μｍ程度に過ぎない。よって、目視しただけでは、図１に示すように、弁体１１、１２の受圧面の面積の相違は区別できない。従って、詳細は模式図を用いて後述することとする。
【００２５】
図２は、本実施例に係るサーボ弁１００を適用した実施例に係るエアアクチュエータ１５０の断面構成を示した図である。
【００２６】
図２において、本実施例に係るエアアクチュエータは、シリンダ６０、ピストン５０、シリンダ６０に対して圧縮空気の給気、排気を行うサーボ弁１００を含む。シリンダ６０は、ピストン５０のピストンヘッド５１を収容する空間、つまりピストンヘッド５１の両側に圧力室６１、６２を形成するためのシリンダ本体６３と、圧力室６１、６２に圧縮空気を導入するための空気通路を形成している通路部１２０と、ピストン５０のロッド５２側においてシリンダ本体６３との間で圧力室６２を形成するためのガイドフランジ１３０とを含む。なお、ここでは、通路部１２０がシリンダ６０の一部を形成している。
【００２７】
通路部１２０は、圧縮空気を導入するための通路を持つ空気導入部１２０−１と、この空気導入部１２０−１の空気通路、サーボ弁１００への供給ポート３０、負荷ポート３１、シリンダ本体６３の２つの圧力室６１、６２にそれぞれ連通する通路を持つ通路本体部１２０−２とから成る。通路部１２０には、サーボ弁１００が設置固定されている。通路本体部１２０−２は、空気導入部１２０−１の通路と連通して導入した一定圧の空気を、シリンダ本体６３における圧力室６２に直接導入するとともに、サーボ弁１００の供給ポート３０に導入するための通路１２０−２ａと、サーボ弁１００の負荷ポート３１から調整された圧力又は流量のエアーを受けて、シリンダ本体６３における圧力室６１に導入するための通路１２０−２ｂとを有する。
【００２８】
シリンダ本体６３のシリンダヘッド５１側には、中心軸方向に孔１１０ａが形成され、この孔１１０ａには、ピストンヘッド５１の中心軸方向に延びる位置センサ用ロッド４１０−１が挿入されているとともに、位置センサ用ロッド４１０−１とともにピストン５０の位置検出を行うセンサ部４１０−２が固定されている。
【００２９】
また、シリンダ本体６３には、孔１１０ａと連通した孔１１０ｂを通して圧力室６２の圧力を検出するための圧力センサ１５５が設けられている。シリンダ本体６３には更に、図中下部側に補助壁部材１８０が設けられ、この補助壁部材１８０には圧力室６１に連通する通路１８０ａ（一部のみ図示）が形成されているとともに、出口側には、圧力室６１の圧力を検出する圧力センサ１６０が設けられている。
【００３０】
ピストン５０の制御系として、位置センサロッド４１０−１とセンサ部４１０−２からなる位置センサ４１０による位置フィードバック系、圧力センサ１５５、１６０による圧力フィードバック系が形成される。これらの制御系により、位置指令値、荷重指令値を受け、上述のセンサ４１０、１５５、１６０からの検出信号を受けてサーボ弁１００により圧力室６２への流量制御を行うことにより、ピストン５０を高精度の位置決め、荷重制御を行うことができるエアアクチュエータ１５０とすることができる。
【００３１】
このように、停電等が発生しておらず、電源が供給されて通常運転しているときには、エアアクチュエータ１５０の動作に基づいてサーボ弁１００により空気の流量制御を行うことにより、エアアクチュエータ１５０のピストン５０の位置を高精度に制御することができる。例えば、このようなエアアクチュエータ１５０に、本実施例に係るサーボ弁は適用されてよく、停電時の安全性を高めることができる。
【００３２】
次に、通常時に上述のような動作を行う本実施例に係るサーボ弁１００及びエアアクチュエータ１５０の、停電時の動作について説明する。停電中であるので、電気による駆動源は動作せず、エアーの供給のみがなされている状態であるので、エアーの動きについてのみ説明する。なお、停電中であっても、通常空圧源であるコンプレッサ等は動作しており、エアーの供給は継続してなされるのが一般的であり、本実施例においては、そのような状態を想定している。なお、これ以後は、理解の容易のため、簡略化された模式図を用いて説明する。
【００３３】
図３は、本実施例に係るサーボ弁１００及びこれを適用したエアアクチュエータ１５０の断面構造図である。図３において、本実施例に係るサーボ弁１００は、スリーブ２０と、スプール１０とから構成される。また、エアアクチュエータ１５０のアクチュエータ部９０は、シリンダ６０と、ピストン５０から構成される。スプール１０には、３つの弁体１１、１２、１３が、軸方向に所定間隔を開けて配置されている。また、スプール１０の片側の端部には、コイルボビン１４が形成されている。
【００３４】
スリーブ２０は、スプール１０を軸方向に移動可能に収容しており、ケーシングの役割を果たしている。スリーブ２０には、供給ポート３０、負荷ポート３１及び排気ポート３２が設けられている。供給ポート３０は、空圧源７０に接続され、サーボ弁１００に所定の空気圧を有するエアーを供給する。負荷ポート３１は、負荷であるアクチュエータ部９０のシリンダ６０とシリンダヘッド５１で作る圧力室６１に接続されている。また、排気ポート３２は、大気に接続されている。
【００３５】
アクチュエータ部９０は、シリンダ６０内にピストン５０を収容し、シリンダ６０とピストンヘッド５１で圧力室６１を形成し、シリンダ６０とピストンロッド６２で圧力室６２を形成している。圧力室６２は、サーボ弁１００の供給ポートと同様に空圧源７０に接続されており、所定の空気圧を有するエアーが供給される。また、圧力室６１には、上述のようにサーボ弁１００の負荷ポート３１が接続され、負荷ポートから圧力室６１に出力する空気圧により、圧力室６１の圧力が調整され、圧力室６１と圧力室６２との圧力バランスで、ピストン５０が移動して位置決めされるようになっている。
【００３６】
サーボ弁１００の供給ポート３０は、弁体１１、１２の間に位置するように設けられている。弁体１１、１２は、供給ポート３０から供給されるエアーの空気圧を、受圧面１１ａ、１２ａで受圧する。受圧面１１ａ、１２ａの面積は、図３においては、弁体１１の受圧面１１ａの方が、弁体１２の受圧面１２ａよりも大きく構成されている。つまり、弁体１１の受圧面１１ａの面積をＳ１、弁体１２の受圧面１２ａの面積をＳ２とすると、Ｓ１>Ｓ２となるように構成されている。図３においては、弁体１１、１２はともに円柱形に形成されており、受圧面１１ａ、１２ａはともに円となるため、受圧面１１ａの径が、受圧面１２ａの径よりも大きく構成されることになる。
【００３７】
ここで、エアー圧力をＰとすると、パスカルの法則より、密閉した液体や気体の一部に圧力を加えると、その圧力が液体や気体のいたるところに同じ大きさで伝わるので、エアー圧力から弁体１１が受ける力をＦｐ１、弁体１２が受ける力をＦｐ２とすると、Ｆｐ１＝ＰＳ１、Ｆｐ２＝ＰＳ２となる。ここで、上述のようにＳ１>Ｓ２であるから、Ｆｐ１>Ｆｐ２となる。よって、弁体１１の方向に力が働き、スプール１０は、弁体１１の方に移動し、下死点で固定する。すると、負荷ポート３１から出力される空気圧は、スプール１０が下死点に達したときの出力となる。よって、スプール１０が下死点に達したときのアクチュエータ部９０の状態を安全性の高い状態となるように予め設定しておけば、停電時においても、アクチュエータ９０が安全な状態となるようにサーボ弁１００を制御することができる。
【００３８】
なお、スリーブ２０の形状は、弁体１１を大きくしたことに伴い、弁体１１に対向する部分の静圧軸受部２５の内径を大きくし、弁体１１とスリーブ２０の隙間を保つようにしている。
【００３９】
逆に、弁体１２の受圧面１２ａの面積を、弁体１１の受圧面１１ａの面積よりも大きく構成しておけば、弁体１１が受ける力Ｆｐ１と弁体１２が受ける力Ｆｐ２の関係は、Ｆｐ１<Ｆｐ２となり、スプール１０は、停電時には、弁体１２の方に移動することになる。この場合には、スプール１０は、上死点で固定する。この場合には、スプール１０が上死点となったときに、アクチュエータ部９０が安全な状態となるように設定しておけば、停電時の安全を確保できる。この場合にも、弁体１２に対向するスリーブ２０の内径を大きく構成し、やはり弁体１２とスリーブ２０の内径の隙間を保つようにしてよい。
【００４０】
このように、弁体１１、１２の受圧面１１ａ、１２ａの面積を異ならせ、エアーによる空気圧により弁体１１、１２に作用する力が弁体１１、１２に異なるようにすることにより、停電時にスプール１０の位置が所定の位置に移動するように設定することができる。サーボ弁１００が、横向きに近い状態に設置されたり、エアーによる圧力が十分に大きく、スプール１０に作用する重力を考慮する必要性がない状況であれば、わずかな面積差でも所定の位置にスプール１０を移動させることができる。
【００４１】
次に、本実施例に係るサーボ弁１０の弁体１１、１２の受圧面１１ａ、１２ａの面積差の設定において、スプール１０に作用する重力を考慮した場合について、図４を用いて説明する。図４は、本実施例に係るサーボ弁１００の簡略化された断面構造図である。図４において、弁体１１、１２及び空圧源７０に接続された供給ポート３０から供給されるエアーの空気圧との関係が示されている。
【００４２】
弁体１１の受圧面１１ａの面積をＳ１、弁体１２の受圧面１２ａの面積をＳ２とし、供給されるエアー圧力をＰとする。上述のように、弁体１１の受圧面１１ａがエアー圧力Ｐから受ける力Ｆｐ１は、Ｆｐ１＝ＰＳ１、同様に弁体１２ａの受圧面１２ａがエアー圧力Ｐから受ける力Ｆｐ２は、Ｆｐ２＝ＰＳ２となり、その面積に力は比例することとなる。ここで、スプール１０の質量をｍとし、スプール１０に作用する上向きの合力をＦとする。
【００４３】
もし、サーボ弁１０の向きによらず、停電時にスプール１０を弁体１１の方向に移動させ、下死点に固定させたい場合には、重力が上向きに働く、つまりサーボ弁が図４の上下方向と反対向きに設置され、重力が上向きに作用している場合を想定して、式（１）が成立するように設定すればよい。
【００４４】
【数１】
0004963446.tif 000002
式（１）を解くと、式（２）のようになり、これを整理すると式（３）のようになる。
【００４５】
【数２】
0004963446.tif 000003
式（３）より、弁体１１の受圧面１１ａと弁体１２の受圧面１２ａの面積差（Ｓ１−Ｓ２）が、ｍｇ／Ｐを超えるように設定すれば良いことが分かる。これはすなわち、エアー圧Ｐにより弁体１１、１２に発生する圧力差（Ｆｐ１−Ｆｐ２）＝Ｐ（Ｓ１−Ｓ２）がスプール１０に作用する重力ｍｇより大きいことを意味している。
【００４６】
同様に、停電時に弁体１２の方向にスプール１０を移動固定させたい場合には、図４に示された上下関係通りにサーボ弁１００が配置された場合を想定し、スプール１０に作用する重力は下向きの場合を想定し、式（４）が成立するようにすればよい。
【００４７】
【数３】
0004963446.tif 000004
これを解くと、式（５）のようになり、整理すると式（６）のようになる。
【００４８】
【数４】
0004963446.tif 000005
式（６）からも、やはり弁体１１の受圧面１１ａと弁体１２の受圧面１２ａの面積差（Ｓ２−Ｓ１）が、ｍｇ／Ｐを超えるように設定すれば良いことが分かる。これはすなわち、エアー圧Ｐにより弁体１１、１２に発生する圧力差（Ｆｐ２−Ｆｐ１）＝Ｐ（Ｓ２−Ｓ１）がスプール１０に作用する重力ｍｇより大きいことを意味している。
【００４９】
このように、停電時に移動固定させたい方の弁体１１、１２の受圧面１１ａ、１２ａの面積を他方の弁体１１、１２の受圧面１１ａ、１２ａよりも大きくし、その面積差とエアー圧力Ｐで発生させる弁体１１、１２に作用する力が、スプール１０に作用する重力よりも大きくなるように設定すれば、サーボ弁１００の重力の向きに関わらず、常に所望の定位置に移動させ、固定することができる。これにより、停電時には、アクチュエータ部９０のピストン５０等の制御対象物を所定の定位置に移動固定させることができ、停電時でも安全性が確保されたエアアクチュエータ１５０とすることができる。
【００５０】
但し、実際的には、スプール１０の質量は１００ｇ程度であり、弁体１１、１２の受圧面１１ａ、１２ａの径の差も５０μｍ程度であるので、厳密にスプール１０に作用する重力を考慮しなくても、自然とこの条件を満たしている場合が多く、Ｓ１>Ｓ２又はＳ１<Ｓ２となるように構成すれば、自然と（１）式又は（４）式の条件を満たしている場合も多い。
【００５１】
次に、図５及び図６を用いて、エアアクチュエータ１５０のアクチュエータ部９０の動作との関係を考慮した、本実施例に係るサーボ弁１００及びエアアクチュエータ１５０の停電時の動作について説明する。
【００５２】
図５は、本実施例に係るサーボ弁１００を含むエアアクチュエータ１５０の、弁体１１の受圧面１１ａの面積が弁体１２の受圧面１２ａの面積よりも大きい場合の断面構成図である。図５において、個々の構成要素は、今までの説明と同様であるので、その説明を省略する。また、図４で説明したように、スプール１０に作用する重力は考慮されて設定されているものとする。
【００５３】
図５において、弁体１１の受圧面１１ａの面積Ｓ１が弁体１２の受圧面１２ａの面積Ｓ２よりも大きいので、スプール１０は、停電時には、弁体１１の方向（図中下方向）に移動する。このとき、弁体１２は、負荷ポート３１の上側（弁体１３側）を開き、負荷ポート３１と排気ポート３２を連通する通路を作る。従って、シリンダ６０とピストンヘッド５１とで作る圧力室６１と連通する負荷ポート３１は、圧力室６１から負荷ポート３１を介して排気ポート３２に連通する空気通路を作り、圧力室６１の空気は負荷ポート３１から流出して排気ポート３２に流れ、排気ポート３２から大気に排出されることになる。よって、圧縮室６１の圧力は減少する。一方、ピストンヘッド５１を介して圧力バランスを保っている圧力室６２には、空圧源７０から一定のエアーが供給されているので、その圧力は一定である。よって、ピストン５０は、圧力室６２から圧力室６１に作用する力により、上昇する。このような動作により、ピストンロッド５２は上昇し、縮む方向へと移動し、上死点にて定位する。すなわち、この場合は、ピストンロッド５２が移動する定位置は上死点の位置であり、ピストンロッド５２が戻る方向に移動するようにエアアクチュエータ１５０は構成されている。
【００５４】
例えば、停電時には、ピストンロッド５２が縮んだ状態にしたい場合には、ピストンヘッド５１側の圧力室６１が減圧するように構成すればよい。
【００５５】
次に、図６を用いて、停電時に、弁体１２の方向（図中上方向）にスプール１０を移動させる場合の本実施例に係るサーボ弁１００を含むエアアクチュエータ１５０について説明する。図６は、弁体１２の受圧面１２ａの面積が、弁体１１の受圧面１１ａの面積よりも大きく構成された場合の本実施例に係るサーボ弁１００を含むエアアクチュエータ１５０の断面構成図である。
【００５６】
図６において、弁体１２の方の径が、弁体１１の径よりも大きくなるので、弁体１２に対向するスリーブ２０の内径が大きくなっている点で、今までの実施例とは異なっている。他の構成要素については、今までの説明と同様である。
【００５７】
図６において、停電時には、弁体１２の受圧面１２ａの面積の方が弁体１１の受圧面１１ａの面積よりも大きいので、弁体１２の方向にスプール１０は移動する。すると、負荷ポート３１の下側（弁体１１側）が開き、供給ポート３０から供給されているエアーが、負荷ポート３１を介してアクチュエータ部９０のシリンダ６０とピストンヘッド５１で作る圧力室６１に流入する通路が形成される。よって、圧力室６１には負荷ポート３１を介してエアーが流入し、圧力が上昇することになる。一方、ピストンヘッド５１を介して圧力室６１と圧力バランスを保っている圧力室６２には、空圧源７０から、一定圧力のエアーが供給されており、その圧力は一定である。よって、圧力室６１の圧力は圧力室６２の圧力よりも高くなり、ピストンロッド５２は、突出する方向に移動することになる。そして、ピストン５０の下死点に達したときに、ピストンロッド５２は固定される。このように、停電時に、ピストン５０が下死点に固定されるように定位置を設定したい場合には、弁体１２の径を弁体１１の径よりも大きく形成するようにすればよい。
【００５８】
これにより、停電時に、ピストンロッド５２が下がった状態で定位するエアアクチュエータ１５０とすることができる。
【００５９】
本実施例においては、エアアクチュエータ１５０のアクチュエータ部９０は、シリンダ６０とピストン５０からなるアクチュエータを例に挙げ、ピストンヘッド５１側の圧力室６１を負荷ポート３１に接続する構成とした例で説明したが、アクチュエータ部９０の種類や形式、サーボ弁１００との負荷ポート３１との接続方法は、種々の態様を適用することができる。
【００６０】
また、今までの説明で分かるように、特許請求の範囲中の第１の弁体と第２の弁体は、その設定方法により、弁体１１、１２の双方をそれぞれ第１の弁体と第２の弁体として適用することができる。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施例に係るサーボ弁１００の断面構成図である。
【図２】本実施例に係るエアアクチュエータ１５０の断面構成図である。
【図３】本実施例に係るサーボ弁１００及びこれを適用したエアアクチュエータ１５０の断面構造図である。
【図４】本実施例に係るサーボ弁１００の簡略化された断面構造図である。
【図５】本実施例に係るサーボ弁１００を含むエアアクチュエータ１５０の、弁体１１の径が弁体１２の径よりも大きい場合の断面構成図である。
【図６】本実施例に係るサーボ弁１００を含むエアアクチュエータ１５０の、弁体１１の径が弁体１２の径よりも大きい場合の断面構成図である。
【図７】従来のサーボ弁２００を含むエアアクチュエータ２５０を示した図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    スプール
１１、１２、１３    弁体
１１ａ、１２ａ    受圧面
１４    コイルボビン
１５、２３    コイル
１６、２４    端子
１７    変位軸
２０    スリーブ
２１    マグネットケース
２２    永久磁石
２５    静圧軸受部
３０    供給ポート
３１    負荷ポート
３２    排気ポート
５０    ピストン
５１    ピストンヘッド
５２    ピストンロッド
６０    シリンダ
６１、６２    圧力室
７０    空圧源
９０    アクチュエータ部
１００    サーボ弁
１１０ａ、１１０ｂ    孔
１２０    通路部
１２０−１    空気導入部
１２０−２    通路本体部
１２０−２ａ、１２０−２ｂ、１８０ａ    通路
１３０    ガイドフランジ
１５０    エアアクチュエータ
１５５、１６０    圧力センサ
１８０    補助壁部材
４１０    位置センサ
４１０−１    位置センサ用ロッド
４１０−２    センサ部
【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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