專利名稱：電動(dòng)·液壓線性伺服閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)·液壓伺服閥，尤其涉及線性伺服閥。
背景技術(shù)：
電動(dòng)·液壓伺服閥用于對(duì)各種省力化機(jī)械、試驗(yàn)裝置等高速·高精度地進(jìn)行控制的閉環(huán)系統(tǒng)，被用于定位控制、力控制等各種用途。作為這樣的電動(dòng)·液壓伺服閥，一般的是噴嘴擋板型伺服閥，但是，通過專利文獻(xiàn) 1(日本特開2003-167604號(hào)公報(bào))或非專利文獻(xiàn)1 (伊藤博、大阪一人(油研工業(yè)株式會(huì)社)著、《高速線性伺服閥》、油空壓技術(shù)、日刊工業(yè)出版株式會(huì)社、2003年8月1日、VOL. 42、 No. 8,47-50頁)已知替代它實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)速度的線性伺服閥。通過這些以往技術(shù)獲知的線性伺服閥由主體部、線性馬達(dá)部、位置傳感器部構(gòu)成， 由比較小型且強(qiáng)力的線性馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)閥柱塞。而且，通過與專用的控制放大器的組合對(duì)閥柱塞位置進(jìn)行反饋控制，據(jù)此，實(shí)現(xiàn)比噴嘴擋板型伺服閥高的響應(yīng)速度。因?yàn)檫@樣的線性伺服閥與噴嘴擋板型伺服閥相比，不僅閥柱塞驅(qū)動(dòng)部的構(gòu)造簡單，而且還能夠增大閥柱塞的直徑間隙，所以，就工作油的污染而言，也具有高的耐性，作為工作油的污染度，能夠使用到NASlO級(jí)的水平。這樣，在以往的線性伺服閥中，將對(duì)于閥柱塞的驅(qū)動(dòng)在軸向產(chǎn)生雙方向的推力的單體的音圈型線性馬達(dá)裝備在閥柱塞的一端側(cè)。一般的線性伺服閥中的線性馬達(dá)例如如圖 3所示，由縱剖面E形軛鐵31、配設(shè)在該軛鐵31的圓筒狀外側(cè)軛鐵部32的內(nèi)周面的圓筒狀的永久磁鐵磁場34、可軸向移動(dòng)地配置在該永久磁鐵磁場34和軛鐵31的圓柱狀中央軛鐵部33之間的間隙的圓筒狀的可動(dòng)線圈35構(gòu)成，構(gòu)成可動(dòng)線圈35通過由永久磁鐵磁場34 形成于外側(cè)軛鐵部32和中央軛鐵部33的間隙的磁場和向可動(dòng)線圈35流動(dòng)的勵(lì)磁電流的相互作用而在軸向雙方向直線移動(dòng)的音圈型線性馬達(dá)。在這樣的音圈型線性馬達(dá)中，通過使正反的勵(lì)磁電流流向可動(dòng)線圈，可動(dòng)線圈與其電流方向相應(yīng)地沿中央軛鐵部在軸向前進(jìn)·后退。因此，伴隨著該可動(dòng)線圈的前進(jìn)·后退移動(dòng)，在閥體內(nèi)閥柱塞被直接驅(qū)動(dòng)并往復(fù)移動(dòng)。在音圈型線性馬達(dá)中，通過組合由位置傳感器進(jìn)行的柱塞位置的反饋，控制勵(lì)磁電流的值，能夠電子地決定與可動(dòng)線圈直接連結(jié)的閥柱塞的位置。據(jù)此，不需要進(jìn)行閥柱塞的中立點(diǎn)的調(diào)整，能夠以與噴嘴擋板型伺服閥相比為高速的步驟響應(yīng)和頻率響應(yīng)實(shí)現(xiàn)高精度的定位控制。將通過以往技術(shù)獲知的單體的音圈型線性馬達(dá)裝備在閥柱塞的一端側(cè)的電動(dòng) 液壓線性伺服閥作為小流量型的高速線性伺服閥發(fā)揮上述那樣的優(yōu)異的特性，但是，對(duì)做成大流量的線性伺服閥而言，線性馬達(dá)本身的推力不足。為了提高單體的線性馬達(dá)本身的推力，必須改變?nèi)鐖D3所示的一般的音圈型線性馬達(dá)的構(gòu)造，像圖4所示那樣增加線性馬達(dá)的永久磁鐵磁場34和可動(dòng)線圈35的軸向尺寸或增大直徑。但是，若增加裝備在閥柱塞的一端側(cè)的單體的音圈型線性馬達(dá)本身的軸向尺寸， 則可動(dòng)線圈的全長變長，永久磁鐵磁場和可動(dòng)線圈的間隙對(duì)維持閥柱塞以及可動(dòng)線圈的移動(dòng)范圍中的同軸度以及平行度造成大的影響。因此，為了維持良好的移動(dòng)性，需要高度的加工精度，加工·組裝上的負(fù)擔(dān)增大，產(chǎn)生若不提高加工精度，則犧牲高響應(yīng)這樣的問題。另外，若增大音圈型線性馬達(dá)的直徑，則線性馬達(dá)的安裝面積變大，沒有避免由于伴隨著線性馬達(dá)可動(dòng)部的大型化而來的移動(dòng)質(zhì)量的增加，犧牲線性馬達(dá)本身的高響應(yīng)性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是能夠不使音圈型線性馬達(dá)本身大型化，一面維持高響應(yīng)性，一面使推力增大，實(shí)現(xiàn)大流量型的高速線性伺服閥。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電動(dòng)·液壓線性伺服閥的特征在于，包括閥體1，其具有以預(yù)定的數(shù)量和配置形成的端口 ；閥套3，其被配置在閥體1內(nèi)并設(shè)有多個(gè)端口 ；閥柱塞2，其通過在閥套3內(nèi)沿軸向向預(yù)定的位置移動(dòng)，對(duì)上述多個(gè)端口的開閉以及端口彼此的聯(lián)絡(luò)進(jìn)行切換；和使閥柱塞2在閥套3內(nèi)軸向移動(dòng)的電磁線性馬達(dá)裝置，上述電磁線性馬達(dá)裝置具備被配置在閥柱塞2的一端側(cè)的第一音圈型線性馬達(dá)10A、和被配置在閥柱塞2的另一端側(cè)的第二音圈型線性馬達(dá)10B，第一和第二音圈型線性馬達(dá)10AU0B分別包括具有外側(cè)軛鐵部12A、12B和中央軛鐵部13A、13B的縱剖面E形軛鐵IlAUlB ；被配置在外側(cè)軛鐵部12A、12B的內(nèi)周面的永久磁鐵磁場14A、14B ；和筒型的可動(dòng)線圈15A、15B，其以被上述永久磁鐵磁場14A、14B包圍的方式被配置在外側(cè)軛鐵部12A、12B和中央軛鐵部13A、i;3B之間的間隙，就軸向移動(dòng)的往復(fù)而言與上述閥柱塞2 —體移動(dòng)，在第一和第二音圈型線性馬達(dá)10AU0B上連接著控制放大器20，所述控制放大器 20使兩可動(dòng)線圈15A、15B相互同步地勵(lì)磁，以便因各個(gè)可動(dòng)線圈15A、15B的勵(lì)磁而產(chǎn)生的軸向推力相對(duì)于上述閥柱塞2相加性地在同一方向發(fā)揮作用。另外，基于本發(fā)明的另一有利的一個(gè)方式的電動(dòng)·液壓線性伺服閥的特征在于，電子地檢測上述閥柱塞2的軸向位移位置的位置傳感器被配置在第一或第二音圈型線性馬達(dá)10AU0B的任意一方的中央軛鐵部13A、13B的內(nèi)部，上述控制放大器20根據(jù)來自該位置傳感器的檢測信號(hào)對(duì)流向上述兩可動(dòng)線圈 15AU5B的勵(lì)磁電流進(jìn)行位置伺服控制。在基于本發(fā)明的其它的好的方式的電動(dòng)·液壓線性伺服閥中，在上述閥柱塞2的兩端部分別配置對(duì)工作油從上述閥體1側(cè)向第一以及第二音圈型線性馬達(dá)10AU0B側(cè)的流入進(jìn)行隔斷的隔膜5A、5B。在基于本發(fā)明的又一有利的一個(gè)方式的電動(dòng)·液壓線性伺服閥中，在上述閥體1內(nèi)，上述閥套3具有對(duì)稱的端口配置，該對(duì)稱的端口配置包括相對(duì)于軸向在中央部的壓力油入口端口 P ；以該壓力油入口端口 P為中心，位于其兩側(cè)的一對(duì)控制端口 A、B ；比這一對(duì)控制端口 A、B更靠兩外側(cè)的一對(duì)箱端口 Τ、T ；和
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比這一對(duì)箱端口 Τ、T更靠兩外側(cè)的一對(duì)排放端口 DR，并且，上述閥柱塞2與上述對(duì)稱的端口配置對(duì)應(yīng)，具有相對(duì)于軸向?qū)ΨQ的臺(tái)肩(，> K ) ·槽配置，閥柱塞2兩端部的由隔膜5A、5B分隔的閥體側(cè)空間相互與上述排放端口 DR連通。在本發(fā)明的電動(dòng)·液壓線性伺服閥中，由于第一和第二音圈型線性馬達(dá)的各可動(dòng)線圈被直接連結(jié)在閥柱塞的兩端部，通過由控制放大器進(jìn)行的勵(lì)磁控制，兩可動(dòng)線圈同步地在同一方向移動(dòng)，所以，沒有必要為了維持作為閥柱塞驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體的高響應(yīng)性而使各個(gè)音圈型線性馬達(dá)大型化，通過使第一和第二音圈型線性馬達(dá)的推力相互在同一方向作用于閥柱塞，能夠使閥柱塞驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體的推力倍增，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)大流量型高速線性伺服閥。另外，也可以將有關(guān)本發(fā)明的線性伺服閥用于先導(dǎo)閥，進(jìn)一步構(gòu)成大流量式的伺服閥。


圖1是用于說明有關(guān)本發(fā)明的電動(dòng)·液壓線性伺服閥的基本理念的示意剖視圖。圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施例的干式型的電動(dòng) 液壓線性伺服閥的結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。圖3是表示基于以往技術(shù)的音圈型線性馬達(dá)的概略結(jié)構(gòu)的示意剖視圖。圖4是表示將基于以往技術(shù)的音圈型線性馬達(dá)加長了的一例的示意剖視圖。符號(hào)說明1 閥體；2 閥柱塞；3 閥套；4A、4B 柱塞端部固定螺釘；5A、5B 隔膜；7A、7B 閥體端板；8A、8B 按壓環(huán)；9A、9B 止轉(zhuǎn)銷；10AU0B 音圈型線性馬達(dá)；11A、11B、31 =E形軛鐵；12A、12B、32 外側(cè)軛鐵部；13AU3B.33 中央軛鐵部；14A、14B、34 永久磁鐵磁場；15A、 15B、35 可動(dòng)線圈；16a、16B 可動(dòng)線圈線軸；17 位置傳感器貫通孔；18 位置傳感器線圈； 19 位置傳感器芯；20 控制放大器。
具體實(shí)施例方式基于本發(fā)明的電動(dòng)·液壓線性伺服閥是包括具有以預(yù)定的數(shù)量和配置形成的端口的閥體、通過在該閥體內(nèi)的閥套內(nèi)沿軸向向預(yù)定的位置移動(dòng)，來對(duì)設(shè)置在閥套的多個(gè)端口的開閉以及端口彼此的聯(lián)絡(luò)進(jìn)行切換的閥柱塞、和使該閥柱塞在閥套內(nèi)軸向移動(dòng)的電磁線性馬達(dá)裝置的電動(dòng)·液壓線性伺服閥，其特殊的特征要件在于，作為上述電磁線性馬達(dá)裝置，具備被配置在閥柱塞的一端側(cè)的第一音圈型線性馬達(dá)、和被配置在該閥柱塞的另一端側(cè)的第二音圈型線性馬達(dá)，第一和第二音圈型線性馬達(dá)分別包括具有外側(cè)軛鐵部和中央軛鐵部的縱剖面E形軛鐵、被配置在外側(cè)軛鐵部的內(nèi)周面的永久磁鐵磁場、以被上述永久磁鐵磁場包圍的方式被配置在外側(cè)軛鐵部和中央軛鐵部之間的間隙，就軸向移動(dòng)的往復(fù)而言，與上述閥柱塞一體移動(dòng)的筒型的可動(dòng)線圈，在第一和第二音圈型線性馬達(dá)上連接著控制放大器，所述控制放大器使兩可動(dòng)線圈相互同步地勵(lì)磁，以便因各個(gè)可動(dòng)線圈的勵(lì)磁而產(chǎn)生的軸向推力相對(duì)于上述閥柱塞相加性地在同一方向發(fā)揮作用。在這種情況下，優(yōu)選將電子地檢測上述閥柱塞的軸向位移位置的位置傳感器配置在第一或第二音圈型線性馬達(dá)的任意一方的中央軛鐵部的內(nèi)部，上述控制放大器根據(jù)來自該位置傳感器的檢測信號(hào)對(duì)流向上述兩可動(dòng)線圈的勵(lì)磁電流進(jìn)行位置伺服控制。
有關(guān)本發(fā)明的電動(dòng) 液壓線性伺服閥也可以做成第一和第二音圈型線性馬達(dá)的內(nèi)部被來自閥體側(cè)的工作油充滿的油浸(濕式)型，但是，為了維持更進(jìn)一步的高響應(yīng)性，優(yōu)選在閥柱塞的兩端部分別配置對(duì)工作油從上述閥體側(cè)向第一以及第二音圈型線性馬達(dá)側(cè)的流入進(jìn)行隔斷的隔膜，據(jù)此，做成音圈型線性馬達(dá)的內(nèi)部未被工作油充滿的非油浸(干式)型。在這樣的干式型的情況下，尤其優(yōu)選閥體內(nèi)的閥套具有對(duì)稱的端口配置，該的對(duì)稱的端口配置包括相對(duì)于軸向以中央部的壓力油入口端口(P)為中心在其兩側(cè)的一對(duì)控制端口(A、B)、比這一對(duì)控制端口更靠兩外側(cè)的一對(duì)箱端口(T、T)、和比這一對(duì)箱端口更靠兩外側(cè)的一對(duì)排放端口，并且閥柱塞也與該對(duì)稱的端口配置對(duì)應(yīng)地具有相對(duì)于軸向?qū)ΨQ的臺(tái)肩 槽配置，閥柱塞兩端部的由隔膜分隔的閥體側(cè)空間相互與上述排放端口連通。若采用這樣的對(duì)稱配置結(jié)構(gòu)，則在兩側(cè)的可動(dòng)線圈成為了非勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，能夠通過兩側(cè)的隔膜的彈性恢復(fù)力，使閥柱塞向中立位置恢復(fù)。另外，即使例如由于外部液壓回路側(cè)的原因，在箱端口側(cè)產(chǎn)生了某種壓力，也由于分別被隔膜分隔的閥柱塞兩端部的閥體側(cè)空間相互與排放端口連通，所以，對(duì)于閥柱塞而言，相對(duì)于軸向的壓力平衡的偏差相互抵消。因此，在開始可動(dòng)線圈的勵(lì)磁時(shí)，不需要用于抵抗偏差了的壓力平衡使閥柱塞返回中立位置的給予初期推力的偏壓電流，能夠在與勵(lì)磁開始的同時(shí)，無延遲地開始控制，維持高響應(yīng)。通過有關(guān)圖1以及圖2所示的合適的實(shí)施方式的下述說明，能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述以及除此之外的特征和優(yōu)點(diǎn)。圖1中，電動(dòng)·液壓線性伺服閥包括閥體1，其具有以預(yù)定的數(shù)量和配置形成的端口 ；閥柱塞2，其通過在該閥體1內(nèi)的閥套3內(nèi)沿軸向向預(yù)定的位置移動(dòng)，對(duì)設(shè)置在閥套3 上的多個(gè)端口的開閉以及端口彼此的聯(lián)絡(luò)進(jìn)行切換；作為使該閥柱塞2在閥套3內(nèi)軸向移動(dòng)的電磁線性馬達(dá)裝置的第一音圈型線性馬達(dá)IOA和第二音圈型線性馬達(dá)10Β，該第一音圈型線性馬達(dá)IOA被配置在閥柱塞2的一端側(cè)，該第二音圈型線性馬達(dá)IOB被配置在閥柱塞2的另一端側(cè)。第一音圈型線性馬達(dá)IOA包括縱剖面E形軛鐵11Α，其具有圓筒狀的外側(cè)軛鐵部 12Α和圓柱狀的中央軛鐵部13Α ；被配置在外側(cè)軛鐵部12Α的內(nèi)周面的圓筒狀的永久磁鐵磁場14Α ；和圓筒狀的可動(dòng)線圈15Α，其以被上述永久磁鐵磁場14Α包圍的方式被配置在外側(cè)軛鐵部12Α和中央軛鐵部13Α之間的間隙，就軸向移動(dòng)的往復(fù)而言與上述閥柱塞2—體移動(dòng)。同樣，第二音圈型線性馬達(dá)IOB也包括縱剖面E形軛鐵11Β，其具有圓筒狀的外側(cè)軛鐵部12Β和圓柱狀的中央軛鐵部13Β ；被配置在外側(cè)軛鐵部12Β的內(nèi)周面的永久磁鐵磁場14Β ；和圓筒狀的可動(dòng)線圈15Β，其以被上述永久磁鐵磁場14Β包圍的方式被配置在外側(cè)軛鐵部12Β和中央軛鐵部1 之間的間隙，就軸向移動(dòng)的往復(fù)而言與上述閥柱塞2—體移動(dòng)。在第一和第二音圈型線性馬達(dá)10A、IOB上連接著控制放大器20 (圖幻，所述控制放大器20使兩可動(dòng)線圈相互同步地勵(lì)磁，以便因各個(gè)可動(dòng)線圈15A、15B的勵(lì)磁而產(chǎn)生的軸向推力相對(duì)于上述閥柱塞2相加性地在同一方向發(fā)揮作用。該控制放大器例如也可以設(shè)置在有別于閥體1以及線性馬達(dá)10AU0B設(shè)置的控制盤內(nèi)，但也可以做成閥體1、線性馬達(dá) 10AU0B都為一體的單元構(gòu)造的搭載型的結(jié)構(gòu)。
作為第一和第二音圈型線性馬達(dá)，即使原樣采用以往的小流量型高速線性伺服閥中所使用的音圈型線性馬達(dá)，也能夠在原樣維持同等以上的高響應(yīng)性的狀態(tài)下，使作用于閥柱塞的推力倍增。在像這樣將一對(duì)音圈型線性馬達(dá)10AU0B裝備在了閥柱塞2的兩端的電動(dòng) 液壓線性伺服閥中，伴隨著兩線性馬達(dá)的因可動(dòng)線圈15A、15B的同步勵(lì)磁而產(chǎn)生的向同一方向的推力的作用，直接連結(jié)在兩可動(dòng)線圈之間的閥柱塞2以倍增的推力進(jìn)行軸向移動(dòng)。艮口， 通過兩可動(dòng)線圈15A、15B的同步的勵(lì)磁，與其勵(lì)磁電流的極性相應(yīng)地，閥套3內(nèi)的閥柱塞 2在被一方的可動(dòng)線圈15A(或15B)從一端側(cè)向一方向推出的同時(shí)，被另一方的可動(dòng)線圈 15B(或15A)從另一端側(cè)向同一方向牽引，若勵(lì)磁電流的方向反轉(zhuǎn)，則閥柱塞2在被一方的可動(dòng)線圈15A(或15B)從一端側(cè)向反方向牽引的同時(shí)，被另一方的可動(dòng)線圈15B(或15A) 從另一端側(cè)向相同的反方向推出。因此，根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的電動(dòng) 液壓線性伺服閥，對(duì)于閥柱塞的驅(qū)動(dòng)能夠同時(shí)得到由配置在該柱塞兩端的兩個(gè)音圈型線性馬達(dá)所產(chǎn)生的推力，所以，不使音圈型線性馬達(dá)本身大型化，維持高響應(yīng)性，且使閥柱塞驅(qū)動(dòng)推力增大，據(jù)此，能夠?qū)崿F(xiàn)大流量形的高速線性伺服閥。在該電動(dòng)·液壓線性伺服閥上能夠附設(shè)電子檢測閥柱塞的軸向位移位置的位置傳感器。作為位置傳感器，能夠使用各種位移傳感器，但對(duì)于檢測電動(dòng) 液壓伺服閥的閥柱塞的軸向位移位置，合適的是例如零件結(jié)構(gòu)簡單，且響應(yīng)性以及直線性優(yōu)異的作為非接觸型位移傳感器的差動(dòng)變壓器式位移傳感器。差動(dòng)變壓器式位移傳感器能夠做成將在閥柱塞的延長線上沿軸向排列的三個(gè)同軸環(huán)狀線圈中配置在中央位置的一個(gè)線圈作為一次線圈，將其前后的兩個(gè)線圈作為二次線圈，將由在這些線圈的軸心孔內(nèi)通過并對(duì)線圈之間施加電磁感應(yīng)作用的可動(dòng)鐵心構(gòu)成的位置傳感器芯連結(jié)在閥柱塞的一端的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，一次線圈根據(jù)從外部供給的交流信號(hào)激振，在軸向?qū)⒁淮尉€圈的中心和傳感器芯的中心一致的點(diǎn)作為零點(diǎn)，傳感器芯的位移成為兩個(gè)二次線圈的電壓差并被輸出。因此，若將該傳感器芯和閥柱塞端部機(jī)械性地連結(jié)，則閥柱塞的移動(dòng)量作為與傳感器芯的直線位移量相應(yīng)的輸出電壓從二次線圈被檢測。但是，由于存在差動(dòng)變壓器式位移傳感器受外部磁場的變化的影響的情況，所以， 在與音圈型線性馬達(dá)一起被裝備在伺服閥上的情況下，需要考慮配置，以便在線性馬達(dá)的強(qiáng)磁場中也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的檢測。若考慮這點(diǎn)，則最希望作為音圈型線性馬達(dá)內(nèi)的泄漏磁通較小的區(qū)域，配置在設(shè)置于軛鐵內(nèi)的軸心部的空間內(nèi)。具體地說，在第一或第二音圈型線性馬達(dá)的任意一方的中央軛鐵部的內(nèi)部打穿與閥柱塞2同軸的貫通孔，在該貫通孔內(nèi)配置與閥柱塞端部直接連結(jié)的位置傳感器芯，在貫通孔的內(nèi)周面配置檢測位置傳感器芯的位置的位置傳感器線圈，構(gòu)成差動(dòng)變壓器式位移傳感器，做成位置傳感器。在這種情況下，控制放大器能夠根據(jù)來自位置傳感器的檢測信號(hào)對(duì)流向兩可動(dòng)線圈的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，對(duì)閥柱塞的位置穩(wěn)定且高精度地進(jìn)行伺服控制。另外，裝備在有關(guān)本發(fā)明的電動(dòng)·液壓線性伺服閥上的位置傳感器并不限定于上述那樣的差動(dòng)變壓器式位移傳感器，只要是能夠無過大測定滯后以及摩擦負(fù)荷地檢測直線位移的傳感器，也可以采用例如線性編碼器、線性電位計(jì)等各種形式的傳感器。有關(guān)本發(fā)明的電動(dòng)·液壓線性伺服閥可以做成第一和第二音圈型線性馬達(dá)10A、IOB的內(nèi)部被來自閥體1側(cè)的工作油充滿的濕式型，但是，通過做成在閥柱塞2的兩端部分別配置對(duì)工作油從上述閥體1側(cè)向第一以及第二音圈型線性馬達(dá)10AU0B側(cè)的流入進(jìn)行隔斷的隔膜5A、5B(圖2)，兩側(cè)的音圈型線性馬達(dá)的內(nèi)部未被工作油充滿的干式型，能夠在沒有因工作油而產(chǎn)生的流體阻力的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)可動(dòng)線圈15A、15B的軸向位移，能夠維持進(jìn)一步的高響應(yīng)性。這樣，在將隔膜配置在閥柱塞2的兩端部的情況下，若還做成使閥套3的端口配置和閥柱塞2的臺(tái)肩·槽配置相對(duì)于軸向?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)，使閥柱塞兩端部的由隔膜分隔的閥體側(cè)空間相互與排放端口連通，則在兩側(cè)的可動(dòng)線圈成為了非勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，能夠通過兩側(cè)的隔膜的彈性恢復(fù)力，使閥柱塞2向中立位置恢復(fù)。而且，即使例如由于外部液壓回路側(cè)的原因，在箱端口側(cè)產(chǎn)生了某種壓力，也由于分別被隔膜分隔的閥柱塞兩端部的閥體側(cè)空間相互與排放端口連通，所以，對(duì)于閥柱塞而言，相對(duì)于軸向壓力平衡的偏差相互抵消。因此，在開始可動(dòng)線圈的勵(lì)磁時(shí)，不需要用于抵抗偏差了的壓力平衡使閥柱塞返回中立位置的給予初期推力的偏壓電流，能夠在勵(lì)磁開始的同時(shí)無延遲地開始控制，維持高響應(yīng)。圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施例的干式型的電動(dòng) 液壓線性伺服閥的結(jié)構(gòu)。基本結(jié)構(gòu)與圖1所示的電動(dòng) 液壓線性伺服閥相同。即，基于本實(shí)施例的線性伺服閥包括閥體1 ；被固定配置在閥體內(nèi)并設(shè)置有多個(gè)端口(P、A、B、T)的閥套3;閥柱塞2，其通過在閥套 3內(nèi)沿軸向向預(yù)定的位置移動(dòng)來對(duì)上述端口(P、A、B、T)的開閉以及端口彼此的聯(lián)絡(luò)進(jìn)行切換；和作為使該閥柱塞2在閥套內(nèi)軸向移動(dòng)的電磁線性馬達(dá)裝置的被配置在閥柱塞2的一端側(cè)的第一音圈型線性馬達(dá)10A、被配置在該閥柱塞2的另一端側(cè)的第二音圈型線性馬達(dá) 10B。被固定配置在閥體1內(nèi)的閥套3具有對(duì)稱的端口配置，該對(duì)稱的端口配置包括相對(duì)于軸向在中央部的壓力油入口端口 P、以該端口 P為中心在其兩側(cè)的一對(duì)控制端口 A、B、 比這一對(duì)控制端口更靠兩外側(cè)的一對(duì)箱端口 T、T、比這一對(duì)箱端口更靠兩外側(cè)的一對(duì)排放端口 DR，并且閥柱塞2也與該對(duì)稱的端口配置對(duì)應(yīng)，具有相對(duì)于軸向?qū)ΨQ的臺(tái)肩 槽配置， 閥柱塞兩端部的由隔膜5A、5B分隔的閥體側(cè)空間相互經(jīng)在閥體1內(nèi)打穿的通路與上述排放端口 DR連通。這樣的閥構(gòu)造的伺服閥由于能夠通過閥柱塞2的軸向移動(dòng)控制各端口的開閉開度和端口間的聯(lián)絡(luò)方向，所以，能夠用于對(duì)各種省力化機(jī)械、試驗(yàn)裝置等與外部連接的液壓回路的控制對(duì)象液壓設(shè)備以高速·高精度進(jìn)行定位控制、速度控制或力控制。第一音圈型線性馬達(dá)IOA包括具有圓筒狀的外側(cè)軛鐵部12A和圓柱狀的中央軛鐵部13A的縱剖面E形軛鐵IlA ；被配置在外側(cè)軛鐵部12A的內(nèi)周面的圓筒狀的永久磁鐵磁場14A ；和圓筒狀的可動(dòng)線圈15A，其以被上述永久磁鐵磁場14A包圍的方式被配置在外側(cè)軛鐵部12A和中央軛鐵部13A之間的間隙，就軸向移動(dòng)的往復(fù)而言與上述閥柱塞2—體移動(dòng)；可動(dòng)線圈15A被一體固定承載在由固定螺釘4A直接連結(jié)于閥柱塞2的一端部的非磁性金屬材料制的有底筒狀線軸16A的外周面。隔膜5A由實(shí)質(zhì)上無阻力地允許由兩可動(dòng)線圈15A、15B進(jìn)行的閥柱塞2的軸向移動(dòng)的帶環(huán)狀折痕的彈性材料構(gòu)成。而且，通過固定螺釘4A對(duì)可動(dòng)線圈線軸16A的固定，環(huán)狀的隔膜5A通過其內(nèi)周緣被夾持固定在閥柱塞2的一端部，隔膜5A的外周緣相對(duì)于被固定在閥體1上的端板7A由按壓環(huán)8A以封閉狀態(tài)固定。 據(jù)此，包圍閥柱塞端部外周的空間被隔膜5A在閥體1內(nèi)從線性馬達(dá)IOA側(cè)液密性地分隔。 在閥體1的端板7A上設(shè)置向線性馬達(dá)IOA與軸心方向平行地突出的銷9A，該銷9A的前端
8部被插入設(shè)置在可動(dòng)線圈線軸16A的底部的貫通孔，發(fā)揮線軸16A，即，可動(dòng)線圈15A的止轉(zhuǎn)效果。因?yàn)橥ㄟ^實(shí)施該銷9A對(duì)可動(dòng)線圈的止轉(zhuǎn)處置，阻止因流體力的作用而產(chǎn)生的柱塞的圍繞軸心的自轉(zhuǎn)，所以，不存在隔膜5A受到因柱塞2的自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的情況。因此，即使為了維持高速響應(yīng)性，而將被固定在柱塞2和閥體1之間的隔膜5A做成薄壁，也不會(huì)損害隔膜5A的耐久性。第二音圈型線性馬達(dá)IOB包括實(shí)質(zhì)的縱剖面E形軛鐵11B，其具有圓筒狀的外側(cè)軛鐵部12B和打穿有同軸貫通孔17的圓筒狀的中央軛鐵部13B ；被配置在外側(cè)軛鐵部12B 的內(nèi)周面的圓筒狀的永久磁鐵磁場14B ；和圓筒狀的可動(dòng)線圈15B，其以被上述永久磁鐵磁場14B包圍的方式被配置在外側(cè)軛鐵部12B和中央軛鐵部1 之間的間隙，就軸向移動(dòng)的往復(fù)而言與上述閥柱塞2 —體移動(dòng)。該可動(dòng)線圈15B也被一體固定承載在由固定螺釘4B 直接連結(jié)于閥柱塞2的另一端部的非磁性金屬材料制的有底筒狀線軸16B的外周面。隔膜 5B也由實(shí)質(zhì)上無阻力地允許由兩可動(dòng)線圈15A、15B進(jìn)行的閥柱塞2的軸向移動(dòng)的帶環(huán)狀折痕的彈性材料構(gòu)成，通過固定螺釘4B對(duì)可動(dòng)線圈線軸16B的固定，環(huán)狀的隔膜5B通過其內(nèi)周緣被夾持固定在閥柱塞2的另一端部，隔膜5B的外周緣相對(duì)于被固定在閥體1上的端板 7B由按壓環(huán)8B以封閉狀態(tài)固定，據(jù)此，包圍閥柱塞端部外周的空間被隔膜5B在閥體1內(nèi)從線性馬達(dá)IOB側(cè)液密性地分隔。在閥體1的端板7B上也設(shè)置向線性馬達(dá)IOB與軸心方向平行地突出的銷9B，該銷9B的前端部被插入設(shè)置在可動(dòng)線圈線軸16B的底部的貫通孔， 發(fā)揮線軸16B，即，可動(dòng)線圈15B的止轉(zhuǎn)效果，與上述同樣，能夠?yàn)榱司S持高速響應(yīng)性，而將隔膜5B做成薄壁。另外，在本實(shí)施例中，如圖2所示，表示了在閥體1的兩端板7A、7B上植設(shè)銷9A、9B，并插入兩可動(dòng)線圈線軸16A、16B的貫通孔的情況，但是，因?yàn)閮蓚?cè)可動(dòng)線圈線軸16A、16B與閥柱塞2的左右結(jié)合，所以，就可動(dòng)線圈的止動(dòng)而言，僅一方的銷當(dāng)然也能夠發(fā)揮功能。第一和第二音圈型線性馬達(dá)10AU0B與控制放大器20連接，該控制放大器20使兩可動(dòng)線圈相互同步地勵(lì)磁，以便因各個(gè)可動(dòng)線圈15A、15B的勵(lì)磁而產(chǎn)生的軸向推力相對(duì)于閥柱塞2相加性地在同一方向發(fā)揮作用。該控制放大器被搭載在一方的線性馬達(dá)IOB的上部，與外部控制器的連接是通過向閥體1側(cè)的連接器實(shí)現(xiàn)的。在本實(shí)施例中，作為檢測閥柱塞2的位置的位置傳感器，在與閥柱塞2同軸打穿于第二音圈型線性馬達(dá)IOB的中央軛鐵部13B的內(nèi)部的貫通孔17內(nèi)，插入配置與閥柱塞2的端部固定螺釘4B直接連結(jié)的位置傳感器芯19，且在貫通孔17的內(nèi)周面配置檢測位置傳感器芯19的位置的由三連環(huán)狀的線圈構(gòu)成的位置傳感器線圈18，構(gòu)成差動(dòng)變壓器式位移傳感器。該傳感器與控制放大器20結(jié)線，控制放大器20能夠根據(jù)來自位置傳感器線圈18的檢測信號(hào)對(duì)流向兩可動(dòng)線圈15A、15B的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，對(duì)閥柱塞2的位置進(jìn)行伺服控制。在基于本實(shí)施例的電動(dòng)·液壓線性伺服閥中，因?yàn)閷⒁粚?duì)音圈型線性馬達(dá)10A、 IOB裝備在閥柱塞2的兩端，所以通過使兩線性馬達(dá)的可動(dòng)線圈15A、15B同步勵(lì)磁，各個(gè)可動(dòng)線圈同時(shí)向同一方向產(chǎn)生推力，因此，直接連結(jié)在兩可動(dòng)線圈之間的閥柱塞2以倍增到2 基本量的線性馬達(dá)的推力進(jìn)行軸向移動(dòng)。即，通過使兩可動(dòng)線圈15A、15B同步勵(lì)磁，閥套3 內(nèi)的閥柱塞2在與勵(lì)磁電流的極性相應(yīng)地被一方的可動(dòng)線圈15A(或15B)從一端側(cè)向一方向推出的同時(shí)，被另一方的可動(dòng)線圈15B(或15A)從另一端側(cè)向同一方向牽引，若勵(lì)磁電流的極性反轉(zhuǎn)，則閥柱塞2在被一方的可動(dòng)線圈15A(或15B)從一端側(cè)向反方向牽引的同時(shí)， 被另一方的可動(dòng)線圈15B(或15A)從另一端側(cè)向相同的反方向推出。因此，根據(jù)有關(guān)本實(shí)施例的電動(dòng)·液壓線性伺服閥，由于在閥柱塞2的驅(qū)動(dòng)中，能夠使由配置在該閥柱塞兩端的兩個(gè)音圈型線性馬達(dá)10AU0B產(chǎn)生的倍增的推力同時(shí)作用于閥柱塞2，所以，不使音圈型線性馬達(dá)本身大型化，能夠維持高響應(yīng)性，且增大閥柱塞驅(qū)動(dòng)推力，據(jù)此，能夠使之作為大流量型的高速線性伺服閥發(fā)揮功能。在有關(guān)本實(shí)施例的電動(dòng)·液壓線性伺服閥中，在閥柱塞2的兩端部分別配置用于對(duì)工作油從閥體1側(cè)向第一以及第二音圈型線性馬達(dá)10AU0B側(cè)的流入進(jìn)行隔斷，在無因工作油而產(chǎn)生的流體阻力的環(huán)境下用于實(shí)現(xiàn)可動(dòng)線圈15A、15B的軸向位移的隔膜5A、5B， 兩側(cè)的音圈型線性馬達(dá)10AU0B成為高響應(yīng)性的干式型。另外，做成不僅在閥柱塞2的兩端部配置隔膜，還使閥套3的端口配置和閥柱塞2 的臺(tái)肩·槽配置就閥柱塞軸向而言，相對(duì)于中央部的壓力油入口端口 P對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，將閥柱塞兩端部的由隔膜5A、5B分隔的閥體側(cè)空間相互與排放端口連通。因此，在兩側(cè)的可動(dòng)線圈15A、15B成為了非勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，能夠通過兩側(cè)的隔膜5A、5B的彈性恢復(fù)力，使閥柱塞2 向中立位置恢復(fù)。另外，即使例如由于外部液壓回路側(cè)的原因，在箱端口 T側(cè)產(chǎn)生了某種壓力，由于被隔膜5A、5B分別分隔的閥柱塞兩端部的閥體側(cè)空間相互與排放端口 DR連通，所以，對(duì)于閥柱塞2而言，相對(duì)于軸向壓力平衡的偏差相互抵消。因此，在開始可動(dòng)線圈15A、 15B的勵(lì)磁時(shí)，不需要施加給予初期推力的偏壓電流，該初期推力用于抵抗偏差了的壓力平衡，使閥柱塞2返回中立位置，能夠在勵(lì)磁開始的同時(shí)無延遲地開始控制，維持高響應(yīng)。在這種情況下，由兩側(cè)的隔膜5A、5B確保的閥柱塞的機(jī)械的中立位置能夠與構(gòu)成差動(dòng)變壓器式位移傳感器的位置傳感器芯19的零點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)，據(jù)此，還能夠高速·高響應(yīng)地實(shí)現(xiàn)控制放大器20對(duì)柱塞位置的伺服控制。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)·液壓線性伺服閥，所述電動(dòng)·液壓線性伺服閥包括 閥體(1)，其具有以預(yù)定的數(shù)量和配置形成的端口 ；閥套(3)，其被配置在閥體(1)內(nèi)并設(shè)有多個(gè)端口 ；閥柱塞O)，其通過在閥套(3)內(nèi)沿軸向向預(yù)定的位置移動(dòng)，對(duì)上述多個(gè)端口的開閉以及端口彼此的聯(lián)絡(luò)進(jìn)行切換；和使閥柱塞⑵在閥套⑶內(nèi)軸向移動(dòng)的電磁線性馬達(dá)裝置，其特征在于， 上述電磁線性馬達(dá)裝置具備被配置在閥柱塞O)的一端側(cè)的第一音圈型線性馬達(dá)(IOA)、和被配置在閥柱塞O)的另一端側(cè)的第二音圈型線性馬達(dá)(IOB)， 第一和第二音圈型線性馬達(dá)(10AU0B)分別包括具有外側(cè)軛鐵部(12A、12B)和中央軛鐵部(13A、13B)的縱剖面E形軛鐵(IlAUlB)； 被配置在外側(cè)軛鐵部(12A、12B)的內(nèi)周面的永久磁鐵磁場(14A、14B)；和筒型的可動(dòng)線圈(15A、15B)，其以被上述永久磁鐵磁場(14A、14B)包圍的方式被配置在外側(cè)軛鐵部(12A、12B)和中央軛鐵部(13A、13B)之間的間隙，就軸向移動(dòng)的往復(fù)而言與上述閥柱塞( 一體移動(dòng)，在第一和第二音圈型線性馬達(dá)(10AU0B)上連接著控制放大器(20)，所述控制放大器 (20)使兩可動(dòng)線圈(15A、15B)相互同步地勵(lì)磁，以便因各個(gè)可動(dòng)線圈(15A、15B)的勵(lì)磁而產(chǎn)生的軸向推力相對(duì)于上述閥柱塞( 相加性地在同一方向發(fā)揮作用。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)·液壓線性伺服閥，其特征在于，電子地檢測上述閥柱塞 (2)的軸向位移位置的位置傳感器被配置在第一或第二音圈型線性馬達(dá)(10AU0B)的任意一方的中央軛鐵部(13A、13B)的內(nèi)部，上述控制放大器00)根據(jù)來自該位置傳感器的檢測信號(hào)對(duì)流向上述兩可動(dòng)線圈 (15AU5B)的勵(lì)磁電流進(jìn)行位置伺服控制。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng) 液壓線性伺服閥，其特征在于，在上述閥柱塞(2)的兩端部分別配置對(duì)工作油從上述閥體(1)側(cè)向第一以及第二音圈型線性馬達(dá)(10AU0B)側(cè)的流入進(jìn)行隔斷的隔膜(5A、5B)。
4.如權(quán)利要求3所述的電動(dòng) 液壓線性伺服閥，其特征在于，在上述閥體(1)內(nèi)，上述閥套03)具有對(duì)稱的端口配置，該對(duì)稱的端口配置包括相對(duì)于軸向在中央部的壓力油入口端口(P)；以該壓力油入口端口⑵為中心，位于其兩側(cè)的一對(duì)控制端口(A、B)； 比這一對(duì)控制端口(A、B)更靠兩外側(cè)的一對(duì)箱端口(T、T)；和比這一對(duì)箱端口(Τ、Τ)更靠兩外側(cè)的一對(duì)排放端口(DR)，并且， 上述閥柱塞( 與上述對(duì)稱的端口配置對(duì)應(yīng)，具有相對(duì)于軸向?qū)ΨQ的臺(tái)肩 槽配置， 閥柱塞(2)兩端部的由隔膜(5A、5B)分隔的閥體側(cè)空間相互與上述排放端口(DR)連ο
全文摘要
一種電動(dòng)·液壓線性伺服閥，作為驅(qū)動(dòng)閥柱塞(2)的電磁線性馬達(dá)裝置，在閥柱塞的兩端部分別裝備音圈型線性馬達(dá)(10A、10B)，各個(gè)線性馬達(dá)的可動(dòng)線圈(15A、15B)與閥柱塞的兩端部直接連結(jié)，在第一和第二音圈型線性馬達(dá)(10A、10B)上連接著控制放大器(20)，所述控制放大器(20)使兩可動(dòng)線圈(15A、15B)相互同步地勵(lì)磁，以便因就軸向移動(dòng)的往復(fù)而言與閥柱塞一體移動(dòng)的可動(dòng)線圈(15A、15B)的勵(lì)磁而產(chǎn)生的軸向推力相對(duì)于閥柱塞(2)相加性地在同一方向發(fā)揮作用。
文檔編號(hào)F15B9/09GK102400971SQ201110234370
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者大坂一人, 服部至, 永野卓, 辻本義規(guī) 申請(qǐng)人:油研工業(yè)株式會(huì)社