JPH01501240A - ハイドロリツク追従制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ハイドロリック追従制御弁。

本発明はハイドロシリンダで駆動される機械要素の運動経過を制御するためのハ イドロリンク追従制御弁に関するものである。該ハイドロリック追従制御弁は機 械的に作動可能な少なくとも２つの流過弁を有し、該流過弁は１つのケーシング 内に配置され、作動部材の往復運動により、運動方向で見て選択的に流過位置と 遮断位置とに制御可能であり、両方の流過弁が遮断される中立位置を有している 。さらに前記／＼イドロリック追従制御弁は請求の範囲第１項の上位概念として 記載された特徴を有している。

この種の追従制御弁はＤＥ−ＰＳ２０６２１３４号及びＤＥ−０５２９１０５３ ０号により公知である。

この追従制御弁は駆動ハイドロシリンダのピストンの瞬間位置の目標値及び実際 値の投入もしくは監視を行う電気機械式の目標値投入装置と機械的な実際値フィ ードバック装置とを備えている。目標値投入装置は弁のケーシング内に回転可能 にかつ長手方向に往復運動可能に配置された中空軸を有し、該中空軸は目標値制 御のために設けられた電気モータによりそのつどの目標値と相関関係にある回転 数に変換可能である。実際値フィードバック装置はおねじで中空軸のめねじと噛 合うフィードバックスピンドルを有している。このフィードバックスピンドルは 駆動ハイドロシリンダのピストンと形状接続的に運動結合され、ピストンと剛性 的に結合されている場合にはピストンの運動を一緒に行うか又はピストンと回転 結合されている場合にはピストン運動と相関関係にある回転数で回転するように なっている。この場合には弁作動部材は軸方向で、ケーシング内に回動しないよ うに確保されている弁作動部材内に支承されている目標値投入軸と同じ運動を行 う。内部に個々の流過弁に通じるＰ−及びＴ供給接続通路及び弁から制御された ハイドロシリンダに通じる消費後接続通路が組込まれているケーシングは、従来 はアルミダイカスト鋳造品として製造されていた。このアルミダイカスト鋳造品 には弁挿入体及び目標値投入中空軸と実際値フィードバックスピンドルを受容す る孔並びに同様に弁挿入体の間に配置されかつ弁挿入体を半径方向に突出する作 動部材により作動する弁作動部材の受容室が設けられている。

このように構成された追従制御弁の欠点は、ケーシングの構造が複雑でかつ多く のスペースを必要とし、製造するために複雑な構造を有する高価な鋳造中子を必 要とすることである。しかもアルミニュウムから成るケーシングは、２００バー ルまでの作業圧がかけられる作業媒体−圧力油−の高い圧力に対して必要なシー ル性を達成するためにはきわめて肉厚に構成しなければならない、したがって鋳 造ケーシングの品質に対しては高い要求が課され、製造済みの追従制御弁におけ る最終検査時にケーシングが多孔性になり、捨てられなければならないことがし ばしばある。この結果、もちろんコストは高くなる。

本発明の課題は冒頭に述べた形式の追従制御弁を改良し、調整精度と機能に悪影 響を及ぼすことなしにきわめて小さな外寸で製造できかつ鋼で簡単にかつ経済的 に製造できるようにすることである。

この課題は請求の範囲第１項の特徴部分に記載した構成により解決された。

本発明の構成によっては以下の利点が得られる。つまり、弁作動部材のストッパ 部材を弁孔の外に配置することにより、半径方向の所要スペースが小さくなり、 これにより追従調整弁のための所要スペースが全体として著しく減少させられる 。弁ケーシングのコア及びその外壁が円筒形に構成されていることにより、これ らを鋼から成る旋削部品として製造することができるようになる。これらの旋削 部品は現在の工作機械で高い精度でかつ簡単な作業工程で製作することができる 。

追従制御弁はケーシング外周面の直径に相当する直径を有する機械部分の孔に挿 入することができ、供給及び消費様接続部は機械ケーシング部分に設けることが できる。

本発明による追従制御弁は直線駆動を制御するｔ；めにも、所定の回転方向で見 て多数回の回転を行う回転駆動を制御するｔ；めにも、限られた旋回ストローク を有する旋回駆動を制御するためにも適している。この場合には回転駆動を制御 するためにはフィードバック装置が回転可能又は旋回可能に駆動された部分と回 転不能に結合されたフィードバックスピンドルを有している制御弁の構成が特に 適している。前述の構成においては本発明による追従制御弁は多数のヒンジを有 する工業ロボットのハイドロリック旋回駆動装置を制御するために適している。

この工業ロボットの駆動ヒンジ軸には追従制御弁は簡単に取付けることができる 。

本発明の詳細と他の特許請求の範囲２項以下と図面を用いた実施例の説明とによ り開示されている。

第１図は円筒形のケーシングコアの孔に配置された全部で４つの流過弁を複動式 のハイドロリツクリニアモー夕の往き及び戻り運動を制御するｔ；めに有してい る本発明による追従制御弁を、ケーシング孔の中心軸を通る平面に沿って断面し て示した図。

第２図は第１図の追従制御弁を第１図の■−■線に沿って断面した図。

第３図は第１図の配置を回路ブロックで示した図。

第４ａ図は弁ケーシングのコアを第１図の矢印■の方向から見た図。

第４ｂ図は前記コアを第１図の図平面に対して垂直な方向で見た図。

第５図はハイドロリック旋回駆動装置又は回転駆動装置を制御するための本発明 による追従制御弁を旋回駆動装置の制御を例として示した第１図に相当する雌面 図。

第６図は第５図の旋回駆動装置の１部を第５図の矢印■の方向から見た簡易化さ れた略示図。

第１図と第２図に詳細に示した全体として符号１０で示された本発明の追従制御 弁の特別な実施例は、第３図のブロック図に示されているように、４／３方向制 御弁として構成されている。この４／３方向制御弁によって、複動式のハイドロ シリンダ１４のピストン１３もしくはこれによって駆動される図示していない機 械要素の、矢印１１と１２で示された方向に択一的に行われる往き及び戻り運動 が、そのつどの行程（往き及び戻し行程）の大きさに関しても、この行程の速度 に関しても制御可能である。駆動される機械要素は例えば工作物に所定の深さの 孔を設けるためのドリルヘッドであっても、打抜きもしくはプレス工具であって もよい。つまり前記機械要素は作業サイクルにおいて前進方向の作業ストローク と出発位置への戻りストロークを行う機械要素である。さらに追従制御弁ｌＯは ＣＮＣ制御されｔ；工作機械にも適している。この工作機械に８いては作業サイ クル時の工作物と工具との運動の重畳から精密な加工路に沿った加工が行われる 。この場合にはこのような作業サイクルの経過中に工に再び戻る前に、工作物が 種々の偏位を伴う複数の往き運動と戻り運動を行う。

追従制御弁ｌＯはそのつど１つの消費様接続部１６（Ａ接続部）もしくは１７（ Ｂ接続部）を両方の供給接続部の１つ、つまり高圧接続部（Ｐ接続部）１８もし くはタンク接続部（Ｔ接続部）と連通させるか又は前記接続部に対して遮断する 弁部材を有している。

これらの弁部材は図示されＩ；実施例ではすべり弁２１．２２，２３．２４とし て構成され、このすべり弁のピストン２６〜２９は全体として符号３３で示され た弁ケーシングの２つの平行な縦孔３１と３２内に、中央の孔軸線３４もしくは ３６の方向で見て、往復運動可能に配置されかつこれらの孔３１もしくは３２に 対してシールされている。

種々の作用位置で消費様接続部１６をＰ供給接続部１８に対して遮断するか又は これを消費様接続部１６と連通するすべり弁２１のピストン２６と、種々の作用 位置で消費様接続部１７をＰ供給接続部１８に対して遮断するか又はこれを消費 様接続部１７と連通するすべり弁２２のピストン２７は、弁ケーシングの一方の 縦孔、第１図では上方の縦孔３１内に互いに向き合って配置されている。

可能な種々の作用位置で消費様接続部１６をタンクの接続部１９に遮断するか又 はこれを供給接続部１６と接続するすべり弁２３のピストン２８と、両方の種々 異なる作用位置で消費様接続部１７をタンク接続部１９に対して遮断するか又は 同様にこれを消費様接続部１７と接続するすべり弁２４のピストン２９は、追従 制御弁１０のケーシング３３の第２の縦孔、図面で見て下方の縦孔３２内に配置 されている。弁ピストン２６から２９はストッパリング３７と３８との間に締込 まれて保持されている。この場合にはピストン２６と２７との間及びピストン２ ８と２９との間にはそれぞれ１つのバイアスをかけｌ；押しばね３９もしくは４ １が配置されている。この押しばね３９もしくは４１はピストン２６と２７もし くは２８と２９をストッパリング３７と３８のストッパ球４２と接触させる。こ れらのストッパ球は調節ねじ４３と４４もしくは４６と４７の凹球面状の凹部に 配置されている。調節ねじ４３と４４もしくは４６と４７によってはピストン２ ６と２７もしくは２８と２９の位置が調節可能である、この調節は弁２１から２ ４までに対し個別に行うことができる。

弁ケーシング３３の、両方の弁ピストン２６と２７を受容する孔３１と両方の弁 ピストン２８と２９とを受容する孔３２は弁ケーシングの円筒形のコア４８に設 けられている。この弁ケーシングは別のケーシング部分として管状の外套４９を 有している。この外套４９はコア４８と固定的にかつ圧密に結合するためにコア ４８の上に熱的に収縮ばめされている。

有利には同じ鋼から成っている円筒形のコア４８と管状の外套４９は、管状の外 套４９の内径が円筒形のコア４８の外径よりも、両方の部分が同じ温度、例えば 室内温度、つまりほぼ３００°にの温度のもとにあると、はぼ２／１１００ａ小 さくなるように製作されている。

両方の部分４８と４９を接合する前に管状の外套４９はほぼ２００°にの温度に 、つまり５００°にの温度に加熱され、円筒形のコア４８はほぼ１７５°にの液 体空気の温度に、つまりほぼ１００’にの温度に冷却される。これによって管状 の外套の直径が例えば室内温度で３０１の値と比較して約１／１００■拡大され 、円筒形のコア４８の直径がほぼ２／ｌｏｏ＋ｉｍ減少させられる。著しく異な る温度で、ケーシング外套４９の内径がケーシングコア４８の外径よりも約３／ １００＋＊＋ｉ大きい状態で両方のケーシング部分４８と４９が結合されると、 コア４８を軽く外套４９内の目標位置にもたらし、例えば適当なストッパ部材で 保持することができる。両方の部分が再び同じ室内温度になると、ケーシング外 套４９及び（又は）ケーシングコア４８を破壊せずには解かれない緊密でかつ負 荷に強い結合が両方のケーシング部分４８と４９との間に達成される。

弁ケーシング３３が前述の如く構成されていることにより、ケーシング内に延在 する、Ｐ供給接続部１８もしくはタンク接続部１９と接続された通路５１と５２ はケーシングコア４８の外溝５１’と５２′及び管状の外套４９の、前記外溝５ １’と５２′を覆う範囲により簡巣な形式で構成できるようになる。管状の外套 ４９自体は接続孔１８．１９を備えている。これは第１図の左側の下方の弁２３ の出口５４をＡ−消費様接続部１６と接続し、第４ｂ図に示された２字形の溝５ ３′とこの溝５３′を覆うケーシング外套４９の範囲とにより形成された第１の ケーシング通路５３と、第１図の右側の下方の弁２４をＢ−消費様接続部１７と 接続し、同様にケーシングコア４８の２字形の溝５６′とこの溝５６′を覆う外 溝４９の範囲とによって形成されているケーシング通路５６にもあてはまる。

弁２１と２２もしくは弁２３と２４の供給入口５８と５９及び６１と６２を形成 する開口は、コア４８のラジアル孔として構成され、これらのラジアル孔はＰ通 路５１とＴ通路５２を制限する溝５１’もしくは５２内にコア４８の横中心千面 ６３に対して対称的に配置されかつ縦孔３１もしくは３２に開口している。

弁２１と２２もしくは２３と２４の消費機側の出口６４と６６もしくは５４と５ ７も、第１図に示されているように、ケーシングコア４８のラジアル孔として構 成することができる。この場合、第１図の右上の弁２１もしくは左下の弁２３の 出口６４と５４は２字形のケーシング通路５３に開口し、両方の他の弁２２もし くは２４の出口６６と５７は他の２字形のケーシング通路５６に開口している。

弁出口６４．６６．５４．５７の前述の構成はまず説明を目的としてとりあげた が第２図、第４ａ図、第４ｂ図にもとづいてこれらの弁出口の別の構成について はあとから説明する。

すベリ弁２１から２４までのピストン２６から２９は同じ構成を有している。こ れらのピストン２６から２９は第１図の配置形式で、多孔３１もしくは３２から 突出する第１の外側のピストンフランジ６７と第２のピストンフランジ６８とを 有している。これらのピストンフランジ６７と６８は直径の小さいピストン棒６ ９により互いに結合されている。ピストンフランジ６７と６８の内側の円形リン グ状の端面７１と７２によっては、弁２１と２２もしくは２３と２４のリング室 ７３と７４及び７６と７７を軸方向で制限している。これらのリング室７３と７ ４もしくは７６と７７は・ピストン２６かも２９までの与えることのできる多数 の位置で常にＰ供給接続部１８もしくはＴ接続部１９と接続されている。

ピストン２６から２９までの位置が弁ｌＯのケーシング３３の横中央乎面６３に 対して対称であると、弁は基準位置０にあり、この基準位置０においてリング室 ７３と７４もしくは７６と７７が消費様接続部１６．１７に対して遮断される。

つまり外側のピストンフランジ６７の内側のリング端面７２の外側の縁の外側の 周面範囲によって形成された制御縁７８と７９もし〈は８１と８２がケーシング 側の制御縁８３と８４もしくは８６と８７と正のオーバラップを有している。

前記制御縁８３と８４もしくは８６と８７は、ケーシングの横中心平面６３から 見て弁２１と２２もしくは２３と２４の弁出口６４と６６もしくは５４と５７の 一番内側の縁を成している。正のオーバラップとは弁ピストンの１つが図示の基 準位置から、リング室がそれぞれの弁出口と接続されるまでに移動させられなけ ればならない短い区間である。したがって２つの制御縁の負のオーバラップは、 各弁リング室が各弁出口と接続されているときの、両方の制御縁の軸方向の内径 り間隔となる。

弁１０のケーシング３３のコア４８は中央の縦孔８８を有し、この縦孔８８は弁 ケーシング３３の中央の縦軸線８９に沿って延びている。

この中央の縦孔８８内には中空軸９１が回転可能にかつ軸方向に往復運動可能に 支承されている。この中空軸９１はケーシング３３のコア４８を完全に貫通して おり、コア４８から突出する一方の端部、第１図の左側の端部に半径方向のフラ ンジ９２を備え、このフランジ９２に一方のリング状のストッパフランジ３７、 第１図の左側のストッパフランジがアキシャル球軸受９３を介して軸方向に支え られており、中空軸９１が僅かな摩擦でストッパリング３７に対して回転できる ようになっている。ラジアルフランジ９２に向き合った側から中空軸９１の上に はフランジリング９４が差嵌められ、スナップリング９６で軸方向に動がないよ うに、つまり第１図で見て右へ動かないように確保されている。中空軸９Ｉはこ のフランジリング９４と右側のストッパリング３８との間に配置された、アキシ ャル軸受９３に機能的に相当する球軸受９７によって軸方向でストッパリング３ ８に支えられかつ回転可能に支承されている。

中空軸９１のラジアルフランジ９２とフランジリング９４との間に軸方向の間隔 はストッパリング３７と３８の調節ねじ４３．４４及び４６．４７が中央位置に あるときに、ピストンの制御縁７８と７９もしくは８１と８２がこの制御縁と協 働するケーシング３３のコア４８の制御縁８３と８４もしくは８６と８７と同じ 軸方向の間隔をストッパリングの間に締込まれたピストン２１と２２もしくは２ ３と２４が相互間に有するよう選ばれている。この場合にはピストン２１と２２ もしくは２３と２４は調節ねじ４３と４４もしくは４６と４７によって、ピスト ンが縦孔３！と３２の間を延びる縦中央平面に対して対称に配置されるように調 節される。ピストン２１から２４の前記調節によって中空軸９１がピストン２１ ，２２．２３．２４の横中心平面６３′とケーシング３３のコア４８の横中心平 面６３とが合致する位置に移動させられると、すべての弁２１から２４は遮断位 置にもたらされる。この遮断位置は符号０で示された追従制御弁ｌＯの基準位置 に相当している。中空軸９１と、弁２１から２４のピストン２６から２９が矢印 ９９の方向で、第１図で見て右へ移動させられると、追従制御弁が第３図におい て符号！で示された第１の流過位置に達する。この流過位置では右側の弁２１と ２４のピストン２６と２９の制御縁７８と８２と弁ケーシング３３のコア４８の 協働する制御縁８３と８７とのオーバラップが負であり、追従制御弁１０の左側 の弁２２と２３のピストン２７と２８の制御縁７９と８１と協働する制御縁８４ と８６とのオーバラップが正である。追従制御弁１０がこの位置ｌにあると、駆 動ハイドロシリンダ１４の第１図で見て上方の作業室１０１はＰ供給接続部１８ と接続され、駆動ハイドロシリンダ１４のｇ１図で見て下方の作業室１０２は追 従制御弁ｌＯのタンク接続部１９と接続される。つまり、大きい横断面Ｆ、を有 する作業室１０１が供給圧力源の高い出発圧力で負荷され、ハイドロシリンダ１ ４の小さいリング円板状の横断面Ｆ２を存する作業室１０２が放圧され、ハイド ロシリンダ１４のピストン１３が矢印１１の方向に、第１図で見て下方へ動かさ れる。この場合にハイドロシリンダ１４は加工しようとする工作物に対して送り 運動を行う。中空軸９１が追従制御弁１０の基準位置Ｏから矢印１０３の方向に 、第１図で見て左へ移動すると、追従制御弁は第３図において符号■で示された 第２の流過位置へもたらされる。この流過位置では、前に述べた意味で、追従制 御弁１０の左側の弁２２と２３のピストン２７と２８の制御縁７９と８１とケー シング３３のコア４８の協働する制御縁８４と８６とのオーバラップは負であり 、右側の弁２１と２４のピストン２６と２９の制御縁と協働する制御縁８３と８ ７とのオーバラップは正である。

追従制御弁ｌＯがこの位置■にあると、ハイドロシリンダ】４の下方の作業室１ ０２は供給圧力源の高い出発圧力で負荷され、上方の作業室１０１は放圧される 。つまりハイドロシリンダ１４のピストン１３は矢印１２の方向に、第１図で見 て上方へ動かされる。この場合にハイドロシリンダ１４は戻り運動を行う。

駆動ハイドロシリンダ１４の目的に適った制御のために必要な弁ピストン２１か ら２４の偏位は、インパルスで制御された電気的なステップモータ１０４で、矢 印１２９と１３４で示された選択的な回転方向に駆動可能である中空軸９１が、 中空軸に片側から、第１図では左側から侵入するねじスピンドル１０８と協働す ることで与えられる。ねじスピンドル１０８はおねじ１０９を有し、このおねじ １０９のねじ山は球１１１を介して中空軸９１のめねじ１１２と形状接続により 係合している。

ねじスピンドル１０ｇはケーシング側ではほぼコツプ形のケーシング閉鎖部１１ ３内に、軸方向に移動しないように支承されている。ケーシング閉鎖部１１３の 端面から突出するビニオン１１４は連結片１１６を介して回動不能にねじスピン ドル１０８と結合されかつ駆動シリンダＩ４のピストン１３のピストン棒１１８ と結合されかつこれと同じ運動を行うラック＋１７と噛合っている。

反対側ではケーシング３３は同様にほぼコツプ形のケーシング閉鎖部１１９によ って閉鎖されており、このケーシング閉鎖部１１９の中央の底開口１２１を通っ て中空軸９１が突出している。この場合、中空軸９１はこの底開口１２＋に対し リップシール１２２によりシールされている。中空軸９１はリップシール１２２ 内で軽く回転可能である。

第１図で見て右側の、ケーシング閉鎖部１１９から突出する中空軸９１の自由端 部１２３は外歯１２４を備え、この外歯１２４は中空軸９１七ステツプモータ１ ０４との間に形状接続による駆動連結を生ぜしめるベルト駆動装置１２７の歯付 きベルト１２６と噛合うインパルス制御されたステップモータ１０４と、このス テップモータ１０４を中空軸９１に連結するベルト駆動装置１２７と、中空軸９ １と一緒に移動可能な追従制御弁の部材は、目標値投入装置の機能的に重要な部 材である。目標値投入装置によっては駆動ハイドロシリンダ１４のピストン１３ の運動が行程及び速度に関連して制御可能である。ねじスピンドル＋０８のビニ オン１１４とピストン１３に結合されｔ；ラック１１７とを含む、矢印１１もし くは１２の方向に行われるピストン運動をこれと相関関係にあるねじスピンドル １０８の回転数に変換するラック駆動装置は、形状接続による機械的なフィード バック装置の機能的に重要な部材である。このフィードバック装置と目標値投入 装置との協働については既に説明した通りである。

この場合には一般性を制限することなしに、つまり単に説明だけを目的として追 従制御弁はまず基準位ＩｔＯにあるものと仮定する。

ステップモータ１０４の制御入力部１２８に供給される制御インパルスにより、 中空軸９１は例えばそれぞれ４″の規定された角度値だけ矢印１２９の方向ヘー 右側から見て逆時計口りに一回転させられる。この結果、はじめに不動であると 仮定したねじスピンドル１０８に対して中空軸９１が矢印＋３１の方向に軸方向 に移動させられることにより、ねじスピンドル１０８もしくは中空軸９１のねじ １０９と１１２が図示のように配置されていると、追従制御弁ｌＯが流過位置Ｉ にもたらされる。この流過位［１においてＰ供給接続部１８から流過弁２１を介 してＡ消費後接続部１６にかつここからハイドロシリンダ１４の上方の作業室１ ０１に通じる流路と、ハイドロシリンダ１４の下方の作業室１０２からケーシン グ通路５６と流過弁２４とを介してタンク接続部１９に通じる流路とが開かれる のに対し、両方の他の弁２２．２３を介して通じる流路は遮断される。したがっ てハイドロシリンダ１４のピストン１３は大きい方の面Ｆ、において高い圧力で 負荷され、小さい方の面Ｆ２においてかけられていた圧力が除かれる。

したがってピストン１３は第１図の矢印１１の方向に移動する。これによってね じスピンドル１０８は第１図の矢印１３２によって示した方向、つまり中空軸９ １の回転方向１２９とは反対の方向へ回転駆動させられる。この結果、ねじで係 合しているために、スピンドル１０８には中空軸９１により矢印１３３の方向の 引張力が生ぜしめられる。この引張力は中空軸９１とこの中空軸と一緒に移動可 能な弁ピストン２６から２９を再び基準位ＲＯに押し戻そうとする。この基準位 置−追従制御弁ｌＯの遮断位置−は、ピストン１３が一ラック駆動装置１１７， １１４と歯付きベルト装置１２７との伝達比を考慮して−ステップモータ１０４ により一義的に制御可能である中空軸９１の回転数と連結された行程を移動する と即座に達成され、ひいてはハイドロシリンダ１４のピストン１３の運動が終了 させられる。このようにして追従制御弁ｌＯが再び基準位置Ｏに達するとハイド ロシリンダ１４が正確に制御された目標値に相当する行程を移動することが保証 される。

他面において中空軸９１が目標値投入ステップモータ１０４により矢印１３４の 方向に、つまり時計回りに駆動されると、中空軸９１とこれと一緒に移動する部 材は矢印１３６の方向の移動を行う。この場合には追従制御弁ｌＯは基準位置０ から流過位置■に達する。この流過位置■は第１図においては矢印１２の方向の ピストン１３の上昇運動と結合されている。いまやねじスピンドル１０８は矢印 １３７の方向の回転を行い、中空軸９１の上には第１図の矢印１３８の方向に作 用する押し力が生ぜしめられる。この押し力はピストン２６から２９を再び基準 位置に押し戻す。

矢印１１と１２の方向でのピストン１３の定常な運動状態は矢印１３９もしくは １４１の方向でのコンスタントな偏位ε１とε２が相当する。コンスタントな偏 位ε１とε２は−同じ回転方向１３４と１３２もしくは１２９と１３７で一中空 軸９１とねじスピンドル１０８との同じ角速度に相当する。電気的な目標値投入 と機械式の実際値フィードバックとの前述の原理は従来の追従制御弁においても 使用されており、本発明の追従制御弁を判りやすくするために念のためもう一度 要約して説明したにすぎない。

本発明による追従制御弁は、ねじスピンドル１０８がハイドロシリンダ１４のピ ストン１３のピストン棒１１８と剛性的に結合されることによっても実施できる 。この場合には中空軸はめねじが十分に長く、中空軸９１とねじスピンドル１０ ８との間でピストン１３の行程に相当する相対運動が可能であるように構成され なければならない。実際値フィードバック装置のこの原理は従来の追従制御弁に より公知でありかつ本発明の追従制御弁ｌＯに転用可能である。

図示の実施例では中空軸内にポンチ１４２が軸方向で移動可能に配置されており 、このポンチ１４２はねじスピンドル１０８の内方端部１４３に面しＩ；側に球 軸受保持器＋４４を有し、この球軸受保持器内には回転可能に軸受球１４６が配 置されている。この軸受球１４６にはそれぞれ点状にねじスピンドル１０ｇの球 状の対応支承片１４７が支えられている。バイアスのかけられた押しばね１４８ は可動なポンチ１４２と中空軸９１を外部に向かって気密に閉鎖する対抗支承片 １４９との間に配置され、この押しばね１４８によりポンチ１４２、ひいては軸 受球１４６が常時ねじスピンドル１０８の対応支承片１４７に押され、これによ ってねじスピンドルに最小トルクが生ぜしめられ、この結果、追従制御弁ｌＯの 目標値投入と実際値フィードバックを行う機能部材の遊びのない保合と制御の申 し分のない感受性とが達成される。中空軸９１とケーシング３３のコア４８の中 心孔の壁との間の摩擦及びをできるだけ僅かに保つためには、これらの部分は球 １５０を介して互いに支えられている。これらの球１５０は円筒形の保持器１５ １と１５２もしくは１５３と１５４内に自由回転可能に支承されている。

ケーシング閉鎖部１１３により外部に対して制限されているケーシング室＋５６ は中空軸９１の内室と接続され、外部に対して右側のケーシング閉鎖部１１９に よって制限されたケーシング室１５７は弁ピストン２６の横孔１５８と縦孔１５ ９を介して前記ケーシング室１５６と接続されているので漏れ油を導出するため にはケーシング３３に１つの流出通路１６１Ｌか必要でなくなる。

追従制御弁ＩＯは単に第１図に概略的に示したように追従制御弁ｌＯのケーシン グ３３のＰ−及びＴ供給接続通路１８と１９の配置もしくは消費後接続通路１６ と１７の配置及び漏れ油流出通路１６１の配置に相当する供給接続部と消費後接 続部の配置を備えた機械　゛ケーシング１６３の孔１６２内に配置するのに適し ている。供給接続部と消費後接続部は追従制御弁の所期の組込み位置で弁の対応 する供給及び消費後通路１８．１９もしくは１６と１７と接続される。機械ケー シング部分１６３と弁ケーシング３３の互いに対応する供給及び消費後接続部も しくは通路を相互にシールするためには弁ケーシング３３の管状の外套４９は外 側のリング溝１６４から１６９を備え、このリング溝内にはケーシング３３を孔 １６２に対してシールする０リング１７１が配置されている。このＯリングは対 を成して、機械ケーシング１６３の互いに対応する供給及び消費後接続通路と対 応する接続部が孔１６２に開口するそれぞれ１つのリング状の外套範囲をシール している。

第４ａ図と第４ｂ図に示された弁ケーシング３３のコア４８の特別な構成におい ては、追従制御弁１０の基準位置０で遮断された、その他では選択的に關かれ、 ６弁２１と２２もしくは２３と２４が開かれた状態で選択的にリング室７３と７ ４もしくは７６と７７を両方の消費後接続部１６と１７の１つもしくはタンク接 続部１９と接続するケーシング通路６４′と６６′もしくは５４′と５７′は第 １図の図示とは異って半径方向の孔としてではなく、水平なスリット６４′と６ ６′もしくは５４′と５７′として構成することもできる。これらのスリットは 、弁２１から２４のピストン２６と２７もしくは２８と２９の移動方向で見て一 定の内径り幡を有していることができるので、ピストン２６と２７もしくは２８ と２９との偏位に比例して弁２１と２２もしくは２３と２４の流過横断面が変化 させられる。

第５図には本発明の追従制御弁の別の実施例が示されている。この追従制御弁は 全体として符号１７２で示された追従制御もしくは追従調整された／％イドロリ フク旋回駆動装置に配置されている。この追従制御弁１０’の機能は旋回駆動装 置の制御に関連し、ハイドロソックリニアモータ１４の制御のために構成された 第１図の追従制御弁１０の機能と完全に同じである。

第５図に示された追従制御弁１０’の構造も第１図から第４ａ図までに示した追 従制御弁１０の構造とほぼ同じである。したがって追従制御弁１０の構成的にか つ機能的に同じであるが類似した部材には同じ符号が付けられ、繰返しを避ける 限り、第１図から第４ｂ図の説明を参考にされたい。

追従制御弁１０’は円筒状のコア４８と管状の外套４９を有し、このコア４８と 外套４９の構成と機能は第１図の追従制御弁ｌＯと同じである。これはベルト駆 動装置１２７を介してステップモータ１０４と駆動連結された中空軸９１にもあ てはまる。中空軸９１はこの場合には全体として符号１７３で示された旋回駆動 装置１７２のアームの目標値投入のために利用される。さらに中空軸９１のめね じ１１２と位置の実際値をフィードバックするためのねじスピンドル１０８のお ねじ１０９とが球を介して相互に係合している形式も第１図の追従制御弁ｌの場 合と同じである。

第１図の場合とは第５図の追従制御弁１０’はただ、位置実際値のフィードバッ クの形式が異っている。

これは追従制御弁１０’においてはフィードバックスピンドル１０８が旋回アー ム１７３の旋回軸を成す追従制御弁１０’の中央の縦軸線８９を中心として、こ の旋回アームと同じ回転運動を行ない、このために回転ピストンハイドロシリン ダとして構成された旋回駆動装置の軸１７４と回動不能に結合されている。

次に旋回駆動装置１７２の構造について第５図を用いて簡単に説明する。

ハイドロリック旋回駆動装置１７２の、説明のために不動であると仮定したケー シング１７６内で、横断面で見てほぼ扁形の回転羽根１７７と同様に横断面で見 て扁形の半径方向の仕切壁１７８とにより、２つの作業室１７９と１８１とが相 互に仕切られ、これらの作業室を選択的に供給圧力源の高圧供給接続部１８′（ Ｐ接続部）もしくはタンク接続部１９’（Ｔ接続部）に接続されることにより、 回転羽根１７７が両方の矢印１８２もしくは１８３で示されに方向に駆動可能で ある。この場合、回転羽根１７７と回動不能に結合された旋回運動は前記運動を 一緒に行なう。回転羽根１７７は軸１７４で内室の端面板１８６と１８７に縦軸 線８９を中心として回転可能に支承されている。これらの端面板１８６と１８７ の間を延びる円筒形の外套状のケーシング部分には半径方向の仕切壁１７８が固 定的に結合されている。回転羽根１７７の軸１７４はケーシング端！ｉ！１８６ と１８７の互いに整合する支承孔１８９と１９１に圧密に回転可能に支承されて いる。旋回アーム１７３は回転羽根１７７のケーシング１７６から両側に突出す る軸１７４の自由端部１７４′と１７４″が回転不動に取付けられている。旋回 駆動装置１７２の軸１７４は中空軸として構成され、その中心孔１６２に追従制 御弁１０’が配置されている。

制御弁１０’は管状のケーシング部分３３で中空軸１７４内に不動に差込まれ、 ケーシング部分３３、ひいては追従制御弁１０’が中空軸１７４もしくは旋回駆 動装置１７２の旋回アーム１７３と一緒に旋回するようになっている。

軸１７４が第５図で見て左側の端壁１８６の孔１８９に支承されている細区分１ ７４′は２つの外側のリング溝１９２と１９３を備え、このリング溝は孔１９１ の壁により半径方向外方へ閉鎖されたリング室１９４もしくは１９６を制限して おり、このリング室にはケーシング側に配置された供給接続部１９７と１９８が 開口している。この供給接続部１９７と１９８は供給圧力源のＰ高圧出口もしく はそのタンクＴから発している。

リング室１９４と１９６は第５図に示された形式で旋回駆動装置１７２の軸１７ ４を通して導かれた接続通路１９７′と１９８′を介して、追従制御弁１０’の 供給接続部１８．１９に接続されている。この追従制御弁の消費機出口１６と１ ７は回転羽根１７７の両側で旋回駆動装置１７２の作業室１７９もしくは１８１ に開口している。この接続通路は軸１７４の左側の端部区分１７４′の端面側の リング溝９９と接続され、このリング溝９９には旋回アーム１７３の供給通路１ ９７′と１９８′とが接続されている。この供給通路は第５図に示されていない 、旋回アーム１７３の遠方の端部に配置された別の旋回駆動装置への供給に利用 される。この旋回駆動装置は複数の旋回駆動装置１７２で第５図に示された形式 で簡単に構成できるロボットの旋回アームの別のヒンジを形成する。

第５図に示された形式の実際値フィードバックを有する追従制御弁１０′はもち ろん所定の回転方向で見て複数の３６０＠回転を連続して行なうハイドロリック 回転駆動装置を制御するためにも適している。

ＦｉｏＪ、　Ｇ 国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．ハイドロシリンダによって駆動可能な機械要素の運動経過を制御するための ハイドロリック追従制御弁であって、少なくとも２つの、機械的に作動可能な、 ケーシング内に配置された流過弁を有し、これらの流過弁が作動部材の往復連動 により、両方の方向で見て択一的に、流過位置と遮断位置とに制御可能であって 、両方の弁が遮断される中央の中立位置を有しており、電気機械式の目標値投入 装置と機械式の実際値フィードバック装置を駆動ハイドロシリンダのピストンの 瞬間位置を投入しかつ監祝するために有しており、目標値投入装置が追従制御弁 のケーシング内に回転可能にかつ該ケーシングの長手方向に往復連動可能に配置 された中空軸を有し、この中空軸が目標値制御を目的として設けられた電気モー タによりそのつどの目標値と相関関係にある回転数で駆動可能であり、さらに実 際値フイードバック装置がおねじを介して中空軸のめねじと噛合うフイードバッ クスピンドルを有し、このフィードバックスピンドルが駆動ハイドロシリンダの ピストンと形状接続的に運動連結されており、前記ピストンと剛性的に結合され ている場合にはピストンと一緒に移動し、ピストンと回転可能に運動連結されて いる場合にはピストン連動と相関関係にある回転数で回転するようになっており 、弁作動部材が目標値投入軸と同じ運動を軸方向に行ない、目標値投入軸が弁作 動部材に回転可能に支承されており、弁作動部材自体がケーシング内で回転防止 されている形式のものにおいて、ケーシングが円筒形のコア４８を有し、該コア ４８が少なくとも１つの縦孔３１及び（又は）３２を有し、この縦孔において弁 対のピストン２６と２７もしくは２８と２９がケーシングの長手方向に移動可能 に、ケーシングに対して回転不能ではあるが移動可能に配置されたストッパ部材 ３７と３８との間に配置されており、さらにコア４８が別の孔８８を有し、この 孔８８内に目標値投入装置の、電気モータ１０４により駆動される中空軸９１が 回転可能にかつ長手方向に移動可能に配置されており、ストッパ部材３７と３８ が軸方向にも半径方向にも回転軸受を介して目標値投入軸９１に支えられており 、ケーシングがさらに円筒形のケーシング外套４９を有し、このケーシング外套 ４９内にコア４８が固定的に差込まれており、弁ピストン２６から２９までの位 置に応じて互いに接続されるか又は相互に遮断される圧力源側と消費機側の接続 室が円筒形のコア４８の外溝とこのコア４８と固定的に結合された外套４９の内 側の面部分とにより制限されており、この弁室と接続された流入及び流出通路が コア４８と外套４９の半径方向の孔によって形成されていることを特徴とする、 ハイドロリック追従制御弁。
2. ２．コア４８とケーシング外套４９との間の固定的な結合が、外套の熱的な収縮 ばめ及び（又は）前もってコアを冷却したあとでコアを膨張させることで行なわ れている、請求の範囲第１項記載のハイドロリック追従制御弁。
3. ３．外套４９がコア４８の上に収縮ばめする前に４００°Ｋの温度に加熱され、 コアが約１５０°Ｋの温皮に、有利には液体空気又は液体酸素内で８０°Ｋの温 度だけ冷却されている、請求の範囲第２項記載のハイドロリック追従制御弁。
4. ４．目標値投入軸９１とフィードバックスピンドル１０８を受容する孔８８が追 従制御弁の中央の縦軸線８９に沿って延びており、それぞれ１つの弁対のピスト ンを受容する少なくとも２つの孔３１と３２が設けられ、これらの孔が中央の縦 軸線８９に対して対称的に配置されている、請求の範囲第１項から第３項までの いずれか１項記載のハイドロリック追従制御弁。
5. ５．外套４９が外側のリング溝１６４から１６９を備えており、これらのリング 溝が外套範囲を相互に区切っており、これらのリング溝にそれぞれ半径方向の供 給もしくは消費機接続部の１つが開口しており、コア４８と外套４９を有する弁 ケーシング３３が外側のケーシングブロックの孔１６２内に差込可能であり、前 記孔１６２に孔区分を相互にシールするシールリング１７１が配置され、孔区分 に外側のケーシングブロック１６３の、供給及び消費機接続部に相応する通路が 開口している、請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載のハイドロ リック追従制御弁。
6. ６．コア４８のそれぞれ１つの縦孔３１と３２に配置され流過弁対のピストンが 、バイアスのかけられたばねで相互に支えられており、ストッパ部材３７，３８ が調節部材を有し、この調節部材で弁ピストンの位置がストッパ部材３７と３８ との間で調節可能である、請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記載 のハイドロリック追従制御弁。
7. ７．旋回駆動装置のための追従制御弁であって、フィードバックスピンドル１０ ８が旋回駆動装置の回転可能に駆動された部分と相対回動不能に結合されている 、請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項記載の追従制御弁。
8. ８．複数のヒンジを有するロボットアームのヒンジ駆動装置に使用される、請求 の範囲第７項記載のハィドロリック追従制御弁。