特開 2023-110700 気体圧サーボ弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023110700

(43)【公開日】2023-08-09

(54)【発明の名称】気体圧サーボ弁

(51)【国際特許分類】

   F15B 13/043 20060101AFI20230802BHJP

【ＦＩ】

F15B13/043 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022012300

(22)【出願日】2022-01-28

(71)【出願人】

【識別番号】503094070

【氏名又は名称】ピー・エス・シー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 勝美

【テーマコード（参考）】

3H002

【Ｆターム（参考）】

3H002BA01

3H002BB01

3H002BB03

3H002BB07

3H002BC04

3H002BD04

(57)【要約】

【課題】振動を短時間で制振し易い気体圧サーボ弁を提供すること。
【解決手段】気体圧サーボ弁１が、スプール５の軸方向の両側の外方に設けられる気圧室１２,１３と、スプール５の軸方向の一方側の気圧室１２の気圧とスプール５の軸方向の他方側の気圧室１３の気圧に気圧差を生成する気圧差生成機構４と、気圧差生成機構４とスプール５とを連結するフィードバックばね６と、各気圧室１２,１３に制振流路７,８を介して連通されたタンク１８,１９と、を備える。制振流路７,８の内面が、第１平面部５５と第１平面部５５に略平行な第２平面部５６とを含み、第１平面部５５と第２平面部５６の距離が、１００μｍ以下になっている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つの気体供給ポート、排気ポート、及び２つの出力ポートを有するスリーブと、
前記スリーブ内を摺動可能なスプールと、
前記スプールの軸方向の両側の外方に設けられる気圧室と、
前記スプールの軸方向の一方側の前記気圧室の気圧と前記スプールの軸方向の他方側の前記気圧室の気圧に気圧差を生成する気圧差生成機構と、
前記気圧差生成機構と前記スプールとを連結するフィードバックばねと、
前記各気圧室に制振流路を介して連通されたタンクと、を備え、
前記制振流路の内面が、第１平面部と前記第１平面部に略平行な第２平面部とを含み、
前記第１平面部と前記第２平面部の距離が、１００μｍ以下である、気体圧サーボ弁。

【請求項2】

前記第１平面部が前記気圧室と前記制振流路の両方に連通する連通孔を有する側壁部に含まれると共に、前記第２平面部が平板部材に含まれ、
前記側壁部と前記平板部材とで挟持されると共に互いに間隔をおいて配置される複数の円環状のシムと、
前記各シムの貫通孔を貫通する軸部を有すると共に前記平板部材を前記側壁部に締結する締結手段とを更に備える、請求項１に記載の気体圧サーボ弁。

【請求項3】

前記第１平面部が前記気圧室と前記制振流路の両方に連通する連通孔を有する側壁部に含まれると共に、前記第２平面部が平板部材に含まれ、
前記制振流路が、前記連通孔の略径方向に延在する複数の制振流路部を有する、請求項１に記載の気体圧サーボ弁。

【請求項4】

前記各制振流路部の幅が略一定である、請求項３に記載の気体圧サーボ弁。

【請求項5】

前記各制振流路部の幅が前記径方向の外方側に行くにしたがって大きくなる、請求項３に記載の気体圧サーボ弁。

【請求項6】

前記側壁部の前記平板部材側の面と前記平板部材の前記側壁部側の面のうちの一方が前記径方向に延在する複数の溝を有し、
前記複数の制振流路部が、前記側壁部の前記平板部材側の面と前記平板部材の前記側壁部側の面のうちの他方が前記複数の溝の深さ方向の開口を塞ぐことで画定される、請求項３乃至５のいずれか１つに記載の気体圧サーボ弁。

【請求項7】

前記平板部材が円板形状を有し、
前記平板部材の中心が、前記連通孔の略中心に前記平板部材の厚さ方向に対向する、請求項２乃至６のいずれか１つに記載の気体圧サーボ弁。

【請求項8】

前記タンクが、円環状の開口を有するか又は円筒面に周方向に間隔をおいて配置される複数の開口を有する、請求項７に記載の気体圧サーボ弁。

【請求項9】

前記タンクが、前記スプールの内部に設けられる内部室で構成され、
前記スプールが、前記内部室と前記制振流路とを連通する連通孔を有する、請求項１に記載の気体圧サーボ弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、気体圧サーボ弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、サーボ弁としては、特許文献１に記載されているノズルフラッパ型の油圧サーボ弁が知られている。この油圧サーボ弁は、第１ノズルと、第１ノズルに対向する第２ノズルと、第１ノズルと第２ノズルの間を通過するように配置されるフラッパと、軸方向に移動可能なスプールを備える。この油圧サーボ弁は、スプールの軸方向の一端側に位置する第１油圧室と、スプールの軸方向の他端側に位置する第２油圧室を更に備える。第１ノズルは、第１油圧室に連通し、第１ノズルの背圧は、第１油圧室の油圧と一致する。また、第２ノズルは、第２油圧室に連通し、第２ノズルの背圧は、第２油圧室の油圧と一致する。

【0003】

このサーボ弁は、フラッパの位置を変えることで、第１ノズルの背圧と第２ノズルの背圧を変化させる。そして、その背圧の変化によって、スプールが両端から受ける力を変動させて、スプールを軸方向に移動させることで、弁の開閉を行うようになっている。このサーボ弁は、フィードバックばねが、フラッパとスプールを接続する。フラッパの位置変化によりスプールが中立位置から移動すると、それに起因して、フィードバックばねが撓み、フラッパが中立位置側に力を付与される。スプールの両端における背圧差がなくなると、フィードバックばねの働きにより、フラッパが中立位置で静止し、スプールも中立位置で静止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００－０３２７３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

流体サーボ弁の作動流体として気体を用いると、油圧式の場合と異なって流体漏れで搭載機器が損傷する心配がなく汎用性に優れる。しかし、フラッパとフィードバックばねを一体化した流体サーボ弁に関して、流体として気体を用いると、圧縮性流体である気体と非圧縮性流体である油との相違等によって発振現象が現われることがある。また、特に、流体サーボ弁が小型である場合、微小振動が現れることがあるが、この微小振動を短時間で制振できれば、汎用性に優れ、小型で高性能のサーボ弁を実現できる。そこで、本開示の目的は、振動を短時間で制振し易い気体圧サーボ弁を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本開示に係る気体圧サーボ弁は、２つの気体供給ポート、排気ポート、及び２つの出力ポートを有するスリーブと、前記スリーブ内を摺動可能なスプールと、前記スプールの軸方向の両側の外方に設けられる気圧室と、前記スプールの軸方向の一方側の前記気圧室の気圧と前記スプールの軸方向の他方側の前記気圧室の気圧に気圧差を生成する気圧差生成機構と、前記気圧差生成機構と前記スプールとを連結するフィードバックばねと、前記各気圧室に制振流路を介して連通されたタンクと、を備え、前記制振流路の内面が、第１平面部と前記第１平面部に略平行な第２平面部とを含み、前記第１平面部と前記第２平面部の距離が、１００μｍ以下である。

【0007】

本発明者は、気体が１００μｍ以下の距離に配置されると共に略平行な第１平面部と第２平面部との間を通過する場合、気体が制振効果を有するオリフィスを通過する場合との比較において振動を大幅に減衰させることができることを確認し、１実験例では、１／５以下に大幅に減衰できることを確認した。したがって、本開示によれば、振動を短時間で制振し易い気体圧サーボ弁を実現できる。

【0008】

また、本開示において、前記第１平面部が前記気圧室と前記制振流路の両方に連通する連通孔を有する側壁部に含まれると共に、前記第２平面部が平板部材に含まれ、前記側壁部と前記平板部材とで挟持されると共に互いに間隔をおいて配置される複数の円環状のシムと、前記各シムの貫通孔を貫通する軸部を有すると共に前記平板部材を前記側壁部に締結する締結手段とを更に備えてもよい。

【0009】

本構成によれば、シムの厚さを調整するだけで、第１平面部と第２平面部の距離を容易かつ精密に調整できる。したがって、所望の減衰特定を有する気体圧サーボ弁を簡単安価に作製できる。

【0010】

また、本開示において、前記第１平面部が前記気圧室と前記制振流路の両方に連通する連通孔を有する側壁部に含まれると共に、前記第２平面部が平板部材に含まれ、前記制振流路が、前記連通孔の径方向に延在する複数の制振流路部を有してもよい。

【0011】

なお、本明細書では、径方向を、連通孔の延在方向に略直交すると共に連通孔の延在方向の外方から見た平面視において連通孔に交わる直線方向として定義する。したがって、本開示では、例えば、連通孔が矩形の断面形状等を有する場合でも、径方向を定義できる。

【0012】

本構成によれば、タンクをスリーブの外部に設置できるので、制振通路の長さを長くできると共にタンクの容量を大きくでき、制振効果を高くできる。また、前記制振流路が、複数の制振流路部を有しているので、この理由からも、制振効果を高くできる。よって、それらの相乗効果で、制振性能を優れたものにできる。

【0013】

また、本開示において、前記各制振流路部の幅が略一定でもよい。

【0014】

本構成によれば、気体が気圧室からタンクに流動するときの制振性能と、気体がタンクから気圧室に流動するときの制振性能を略同一にできる。したがって、仕様によって制振性能を高くできる場合がある。

【0015】

また、本開示において、前記各制振流路部の幅が前記径方向の外方側に行くにしたがって大きくなってもよい。

【0016】

本構成によれば、気体が気圧室からタンクに流動する際に気体の流速を低下させることができ、ノイズを低減できる。

【0017】

また、本開示において、前記側壁部の前記平板部材側の面と前記平板部材の前記側壁部側の面のうちの一方が前記径方向に延在する複数の溝を有し、前記複数の制振流路部が、前記側壁部の前記平板部材側の面と前記平板部材の前記側壁部側の面のうちの他方が前記複数の溝の深さ方向の開口を塞ぐことで画定されてもよい。

【0018】

本構成によれば、側壁部の平板部材側の面と平板部材の側壁部側の面のうちの一方にエッチング等で深さが１００μｍ以下の浅い溝を複数形成するだけで、制振性能が高い制振流路を簡単安価に形成できる。

【0019】

また、本開示において、前記平板部材が円板形状を有し、前記平板部材の中心が、前記連通孔の略中心に前記平板部材の厚さ方向に対向してもよい。

【0020】

本構成によれば、長さが略同一の複数の制振流路部を形成し易い。よって、ノイズを低減し易く、制振性能も高くし易い。

【0021】

また、前記タンクが円環状の開口を有するか又は円筒面に周方向に間隔をおいて配置される複数の開口を有してもよい。

【0022】

本構成によれば、放射状に互いに異なる方向に径方向に延びる複数の制振流路部を有する場合にも、複数の制振流路部からの気体を容易にタンク内に流動させることができる。

【0023】

また、本開示において、前記タンクが、前記スプールの内部に設けられる内部室で構成され、前記スプールが、前記内部室と前記制振流路とを連通する連通孔を有してもよい。

【0024】

本構成によれば、コンパクトでしかも制振性能が高い気体圧サーボ弁を実現し易い。

【発明の効果】

【0025】

本開示によれば、振動を短時間で制振し易い気体圧サーボ弁を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本開示の一実施形態の気体圧サーボ弁の模式断面図である

【図2】気圧差生成機構の動作について説明する図である。

【図3】気圧差生成機構の動作について説明する図である。

【図4】気圧差生成機構の動作について説明する図である。

【図5】気体圧サーボ弁の動作について説明する模式断面図である。

【図6】気体圧サーボ弁の動作について説明する模式断面図である。

【図7】図１における第１制振流路及び第１タンク周辺の拡大断面図である。

【図8】第１制振流路の形成方法について説明する図である。

【図9】全ての締結手段が挿通されると共に各締結手段の軸部がシムの貫通孔を通過している状態の平板部材を第１側壁部側から見たときの平面図である。

【図10】参考例の気体圧サーボ弁における図７に対応する模式断面図である。

【図11】変形例の平板部材における第１側壁部側の面を示す平面図である。

【図12】他の変形例の平板部材における図１１に対応する平面図である。

【図13】別の変形例の平板部材における図１１に対応する平面図である。

【図14】他の変形例の気体圧サーボ弁の軸方向の模式断面図である

【図15】別の変形例の気体圧サーボ弁のスプール周辺の模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の実施例では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さ等の寸法比は、必ずしも一致しない。また、以下で説明される構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素であり、必須の構成要素ではない。また、気圧サーボ弁で用いられる気体は、如何なる気体でもよいが、当該気体としては、空気、又は不活性ガスを好適に用いることができ、不活性ガスの例としては、アルゴンや窒素が挙げられる。また、以下の説明及び図面において、Ｘ方向は、スプール５の軸方向であり、Ｙ方向は、以下で説明する中立位置でフラッパ２１が延在する方向である。Ｘ方向は、Ｙ方向に直交する。また、以下では、径方向を、以下に説明する連通孔４３の延在方向に略直交すると共に連通孔４３の延在方向の外方から見た平面視において連通孔４３に交わる直線方向として定義する。したがって、連通孔４３が、如何なる断面形状を有する場合でも、径方向を定義することができる。また、径方向の内方側とは、径方向の連通孔側のことを言い、径方向の外方側とは、径方向における連通孔から離れる側のことを言うものとする。

【0028】

図１は、本開示の一実施形態の気体圧サーボ弁１をＸ方向とＹ方向を含む平面で切断したときの模式断面図である。図１に示すように、気体圧サーボ弁１は、ノズルフラッパ型のサーボ弁である。気体圧サーボ弁１は、カバー２、下側筐体３、気圧差生成機構４、スプール５、フィードバックばね６、第１制振流路７、第２制振流路８、第１ノズル９、第２ノズル１０、スリーブ１１、第１気圧室１２、第２気圧室１３、第１タンク１８、及び第２タンク１９を備える。

【0029】

気圧差生成機構４は、アーマチュア２０、フラッパ２１、第１コイル２２、第２コイル２３、第１背圧路１５、第２背圧路１６、断面コ字状の上部磁極２５、及び断面コ字状の下部磁極２６を有する。アーマチュア２０とフラッパ２１は、一体化され、Ｔ字状のアーマチュア・フラッパを構成する。アーマチュア２０は、中立位置で、Ｙ方向に細長く延びる磁性体アームである。上部磁極２５及び下部磁極２６は、上部磁極２５の凹部２５ａと下部磁極２６の凹部２６ａがＹ方向に対向している状態で、間隔をおいてＹ方向に対向配置される。アーマチュア２０の両端部２０ａ,２０ｂは、上部磁極２５のポール部２５ｂと下部磁極２６のポール部２６ｂによって形成される磁気ギャップの間に配置される。

【0030】

第１コイル２２は、アーマチュア２０の中心よりも一方側に巻回され、第２コイル２３は、アーマチュア２０の中心よりも他方側に巻回される。第１コイル２２及び第２コイル２３から引き出された４本のリード線は、気体圧サーボ弁１の外部に引き出され、図示しない制御装置に含まれる駆動回路２８に電気的に接続される。気圧差生成機構４は、制御装置によって制御された駆動回路２８によって駆動される。

【0031】

フラッパ２１は、カバー２の内部空間と下側筐体３の内部空間に渡って配置され、中立位置でＹ方向に延在する中空管である。フィードバックばね６は、フラッパ２１の中空管の内部に配置される部分を有し、中立位置でＹ方向に延在する弾性軸である。フィードバックばね６の上端部は、中空のフラッパ２１の内周面に固定され、フィードバックばね６の下端部は、スプール５の中央部に接続される。

【0032】

次に、図２～図４を用いて、気圧差生成機構４の動作について説明する。図２に示すように、例えば、上部磁極２５の２つのポール（端部）２５ｂは、Ｎ極に極磁され、下部磁極２６の２つのポール（端部）２６ｂは、反対のＳ極に極磁される。ここで、２つのコイル２２,２３に流れる電流の向きを制御することで、右ねじの法則により、アーマチュア２０の一方側端部２０ａと他方側端部２０ｂに反対の磁極を生成させることができる。２つのコイル２２,２３に流れる電流の向きを制御することで、図３に示すように、上部磁極２５及び下部磁極２６との間に働く引力及び斥力に基づいて、一方側端部２０ａ及び他方側端部２０ｂに、矢印Ａに示す方向か矢印Ｂに示す方向の力を付与することができる。

【0033】

したがって、図４に示すように、アーマチュア２０を、固定中心Ｓを支点として、矢印Ｃに示す時計回りの方向か、又は矢印Ｄに示す反時計回りの方向に回動でき、フラッパ２１を、Ｘ方向に直交しているＹ方向に延在している中立位置から、固定中心Ｓを支点として、矢印Ｃに示す時計回りの方向か、又は矢印Ｄに示す反時計回りの方向に回動させることができる。その結果、フラッパ２１及びフィードバックばね６を中立位置からＸ方向の一方側又は他方側に傾けることができる。なお、２つのコイル２２,２３の両方に電流が流れていない状態では、アーマチュア２０が着磁せず、アーマチュア２０と、上部磁極２５及び下部磁極２６との間に力が働かず、アーマチュア２０がＸ方向に平行に延在する。２つのコイル２２,２３の両方に電流が流れていない状態におけるアーマチュア２０の位置が中立位置である。

【0034】

再度、図１を参照して、第１ノズル９及び第２ノズル１０は、Ｘ方向に延在する。第１ノズル９と、第２ノズル１０は、フラッパ２１を挟んで互いに向い合って配置される。第１ノズル９及び第２ノズル１０は、所定の供給気体圧Ｐｓを有する気体供給源からの気体を先端のノズル口からＸ方向に沿ってフラッパ２１に噴出する。気体供給源と、第１ノズル９の間には、第１固定絞り３０が設けられ、気体供給源と、第２ノズル１０の間には、第２固定絞り３１が設けられる。したがって、第１ノズル９及び第２ノズル１０には、所定の供給気体圧Ｐｓを有する気体供給源から第１固定絞り３０及び第２固定絞り３１によって絞られた後の気体が供給される。第１固定絞り３０と第１ノズル９との間からは第１背圧路１５が分岐し、第２固定絞り３１と第２ノズル１０との間からは第２背圧路１６が分岐する。

【0035】

スリーブ１１は、下側筐体３の内部空間に配置される筒形の部材である。スリーブ１１の筒形の内壁面は、精密に加工されてスプール５を摺動可能に支持するスプール摺動空間を画定する。筒形の内壁面の断面形状は、矩形状等でもよいが、円形状である場合について説明する。したがって、スリーブ１１は、円形断面の貫通穴の内壁面を有し、その円形断面の穴の中をスプール５が摺動する。第１気圧室１２は、下側筐体３におけるスプール５のＸ方向一方側に設けられ、第２気圧室１３は、下側筐体３におけるスプール５のＸ方向他方側に設けられる。第１背圧路１５は、第１気圧室１２に連通し、第２背圧路１６は、第２気圧室１３に連通する。

【0036】

スリーブ１１は、外周面と内周面の間を貫通して気体が流通する４種類のポートを有する。詳しくは、スリーブ１１は、第１気体供給ポートＰｓ１、第２気体供給ポートＰｓ２、第１出力ポートＣＹ１、第２出力ポートＣＹ２、及び排気ポートＥｘを有する。下側筐体３の底面側には、スリーブ１１における、第１気体供給ポートＰｓ１、第２気体供給ポートＰｓ２、第１出力ポートＣＹ１、第２出力ポートＣＹ２、排気ポートＥｘに対応して、４つの外部接続口（図示せず）が設けられる。スリーブ１１の５つのポートが４つの外部接続口に対応するのは、気体供給ポートＰｓ１，Ｐｓ２に連通する２つの通路を下側筐体３内で連結して１つの通路にしたためである。

【0037】

気体供給ポートＰｓ１，Ｐｓ２に対応する外部接続口は、図示しない気体供給源に接続され、所定の供給気体圧Ｐｓの気体が気体圧サーボ弁１に対して供給される。第１出力ポートＣＹ１と第２出力ポートＣＹ２に対応する２つの外部接続口は、図示しない外部負荷の２つの入力ポートに接続される。外部負荷は、例えば、各種機器に装備される気体圧弁である。気体圧サーボ弁１で使用済みの気体は、排気ポートＥｘに対応する外部接続口から排気される。排気された気体は、回収タンクに戻され、あるいはそのまま大気に開放される。

【0038】

スプール５は、スリーブ１１の貫通穴の内壁面を摺動可能な外径を複数の有する複数のランドと、ランドよりも小さな外径を有して隣接するランドの間を接続する複数のステムとを有する軸体である。スプール５は、第１ランド３４、第２ランド３５、第３ランド３６、及び第４ランド３７を有する。第２ランド３５と第３ランド３６との間のステム３９の中心には、フィードバックばね６の下端部が接続されている。各ランド３４～３７の間には、気体圧室が形成される。

【0039】

図１に示す中立位置では、スリーブ１１とスプール５の間に３つの気体圧室が形成される。詳しくは、中立位置では、第２ランド３５はスリーブ１１の第１出力ポートＣＹ１を閉じ、第３ランド３６は、スリーブ１１の第２出力ポートＣＹ２を閉じる。また、中立位置では、第１ランド３４と第２ランド３５との間の気体圧室は、スリーブ１１の第１気体供給ポートＰｓ１に連通し、第３ランド３６と第４ランド３７の間の気体圧室は、スリーブ１１の第２気体供給ポートＰｓ２に連通する。また、中立位置では、第２ランド３５と第３ランド３６の間の気体圧室は、スリーブ１１の排気ポートＥｘに連通するようになっている。

【0040】

以上の構成において、気体圧サーボ弁１は、次のように弁の開閉動作を行うようになっている。先ず、中立位置では、制御装置の駆動回路８４からコイル２２,２３に駆動電流が供給されず、アーマチュア２０は着磁されない。そして、フラッパ２１は、第１ノズル９と第２ノズル１０の中間に位置する。したがって、気体供給源から供給気体圧Ｐｓの気体が第１ノズル９及び第２ノズル１０に供給されても、第１ノズル９の背圧及び第２ノズル１０の背圧は同じで、第１気圧室１２と第２気圧室１３の気圧は、同一になる。よって、スプール５は、フィードバックばね６がＹ方向に平行に延在する中立位置に存在し、その結果、第１出力ポートＣＹ１は、第２ランド３５によって閉じられ、第２出力ポートＣＹ２は、第３ランド３６によって閉じられる。

【0041】

一方、コイル２２,２３にアーマチュア２０が図３に矢印Ａで示す方向に傾く方向の電流を流したとする。すると、図５に示すように、アーマチュア２０が矢印Ａで示す方向に回転し、それに伴って、アーマチュア２０と一体化しているフラッパ２１が回転中心の周りに回転し、フラッパ２１が、中立位置よりも第２ノズル１０側に近接し、中立位置よりも第１ノズル９から遠ざかる。すると、それに伴って、第１ノズル９の背圧及び第２ノズル１０の背圧が変化し、図５の例では、（第２ノズル１０の背圧）＞（第１ノズル９の背圧）となる。第１ノズル９の背圧は、第１背圧路１５によって第１気圧室１２に導かれ、第２ノズル１０の背圧は、第２背圧路１６によって第２気圧室１３に導かれる。

【0042】

これにより、スプール５の軸方向の両端に懸る圧力に差が生じるので、その圧力差に応じてスプール５は軸方向に移動し、図５に示す例では、Ｘ方向における紙面の右側に移動する。この移動によって、第３ランド３６が第２出力ポートＣＹ２を開き、第２気体供給ポートＰＳ２が第２出力ポートＣＹ２と連通する。また、第２ランド３５が第１出力ポートＣＹ１を開き、排気ポートＥｘが第１出力ポートＣＹ１と連通する。

【0043】

スプール５のＸ方向右側への移動に伴い、フィードバックばね６の下端部もＸ方向右側に移動する。これによってフィードバックばね６がＸ方向右側に撓むので、その弾性反力がＸ方向左側に作用する。つまり、フィードバックばね６の弾性反力は、スプール５をＸ方向左側へ戻すように生じる。アーマチュア２０がフィードバックばね６の歪に起因してフラッパ２１から受けるＸ方向右側の力と、アーマチュア２０が上部磁極２５及び下部磁極２６から受けるＸ方向左側の力が一致すると、フィードバックばね６がＹ方向に対してＹ方向下側に行くにしたがってＸ方向右側に傾いている状態で、アーマチュア２０が静止してスプール５が釣合状態となり、スプール５が静止する。

【0044】

図６は、スプール５のＸ方向の移動が停止した釣合状態を示す図である。釣合状態において、第２出力ポートＣＹ２には、釣合状態における第３ランド３６の位置で定まる第２出力ポートＣＹ２の開口度に応じた流量Ｑの気体が第２気体供給ポートＰＳ２側から流れ込む。流量Ｑは、駆動回路からコイル２２,２３に供給される駆動電流に応じた値となる。また、第１出力ポートＣＹ１においては、釣合状態における第２ランド３５の位置で定まる第１出力ポートＣＹ１の開口度に応じ、負荷側から排気ポートＥｘに向けて排気が行われる。

【0045】

なお、アーマチュア２０が図３に矢印Ｂで示す方向に回動した場合は、図５、図６で説明した場合との比較で、スプール５がＸ方向右側でなくて、Ｘ方向左側に移動する点のみが、異なり、動作は、図５、図６で説明した場合と同様である。この場合には、第１出力ポートＣＹ１が第１気体供給ポートＰＳ１と連通し、第２出力ポートＣＹ２が排気ポートＥｘと連通する。

【0046】

次に、第１制振流路７と第１タンク１８の構造について説明する。なお、第２制振流路８と第２タンク１９の構造は、制振流路７と第１タンク１８の構造と同一であるので、その説明は、省略する。図７は、図１における第１制振流路７及び第１タンク１８周辺の拡大断面図である。図７に示すように、第１気圧室１２のＸ方向の内面を画定する側壁４０は、第１側壁部４１と第２側壁部４２を有する。第１側壁部４１は、第１気圧室１２と第１制振流路７の両方に連通すると共にＸ方向に延在する連通孔４３を有する。なお、本実施形態では、連通孔４３が円筒孔であるが、連通孔４３は、如何なる形状でもよく、例えば、断面形状が矩形状等でもよい。

【0047】

気体圧サーボ弁１は、平板部材の一例としての円板形状のディスク４５を備える。第１側壁部４１における第１気圧室１２側とは反対側の外面４１ａは、Ｘ方向に略直交する平面になっている。ディスク４５は、その中心が連通孔４３の中心にＸ方向に対向している状態で、締結手段（例えば、ボルト）４６で第１側壁部４１に固定される。詳しくは、図８に示すように、ディスク４５は、周方向に間隔をおいて配置されると共に略同じ径方向位置に位置する複数の締結手段４６で第１側壁部４１に固定される。この固定は、第１側壁部４１の外面４１ａとディスク４５の間に円環状のシム４８を挟持した状態で行われる。

【0048】

各締結手段４６の軸部４６ａは、シム４８の貫通孔４８ａを通過する。ディスク４５の外面４１ａ側の面は、平面４５ａになっており、Ｘ方向に略直交する。外面４１ａは、平面４５ａに略平行になっている。第１側壁部４１の外面４１ａとディスク４５の平面４５ａの間には、シム４８の厚さに一致するＸ方向の隙間が生じる。このＸ方向の隙間は、１００μｍ以下に設定され、好ましくは、５０μｍ以下に設定され、更に好ましくは、３０μｍ以下に設定され、最も好ましくは２０μｍ以下（例えば、５μｍ以上１５μｍ以下）に設定される。外面４１ａのうちでシム４８でなくて平面４５ａに対向する部分は、第１平面部５５を構成し、平面４５ａにおいてシム４８でなくて外面４１ａに対向する部分は、第２平面部５６を構成する。

【0049】

図９は、全ての締結手段４６が挿通されると共に締結手段４６の軸部４６ａがシム４８の貫通孔４８ａを通過している状態のディスク４５を第１側壁部４１側から見たときの平面図である。なお、図９において円の点線で囲まれた領域８０は、連通孔４３にＸ方向に対向する領域である。図９に示すように、外面４１ａとディスク４５との間における周方向に隣り合うシム４８の間に気体が流動する制振流路７が存在する。

【0050】

図９に示す例では、周方向に等間隔に配置される３つのシム４８が存在するため、制振流路７は、周方向に等間隔に位置する３つの制振流路部７ａを有する。各制振流路部７ａは、略径方向に延在する。図７に示すように、第２側壁部４２は、第１側壁部４１側の平面部に円板状の凹部４２ａを有している。この凹部４２ａの内径は、ディスク４５の外径よりも大きく、凹部４２ａの深さは、ディスク４５の厚さよりも大きくなっている。第２側壁部４２は、凹部４２ａの中心軸がディスク４５の中心軸に略一致している状態で、第２側壁部４２は、第１側壁部４１に密接した状態で固定される。

【0051】

このため、図７に示すように、側壁４０内に断面略コ字状の室が生じる。この室が、第１タンク１８を構成する。第１タンク１８は、円筒外周面１８ａを有する。また、第１タンク１８は、円環状の開口１８ｂを有する。この構成により、第１気圧室１２は、連通孔４３、制振流路７を介して第１タンク１８に連通する。なお、図７に示すように、気体圧サーボ弁１は、第１Ｏリング６１と、第２Ｏリング６２とを備える。第１Ｏリング６１は、気体が下側筐体３（図１参照）と第１側壁部４１との間から漏れるのを防止し、第２Ｏリング６２は、気体が第１側壁部４１と第２側壁部４２との間から漏れるのを防止する。

【0052】

以上、気体圧サーボ弁１は、２つの気体供給ポートＰＳ１,ＰＳ２、排気ポートＥｘ、及び２つの出力ポートＣＹ１,ＣＹ２を有するスリーブ１１と、スリーブ１１内を摺動可能なスプール５と、スプール５の軸方向の両側の外方に設けられる気圧室１２,１３と、スプール５の軸方向の一方側の気圧室１２の気圧とスプール５の軸方向の他方側の気圧室１３の気圧に気圧差を生成する気圧差生成機構４と、気圧差生成機構４とスプール５とを連結するフィードバックばね６と、各気圧室１２,１３に制振流路７,８を介して連通されたタンク１８,１９と、を備える。また、制振流路７,８の内面が、第１平面部５５と第１平面部５５に略平行な第２平面部５６とを含み、第１平面部５５と第２平面部５６の距離が、１００μｍ以下になっている。

【0053】

図１０は、参考例の気体圧サーボ弁６０１における図７に対応する模式断面図である。気体圧サーボ弁６０１は、制振流路の替わりにオリフィス６０７を用いている点が、上記実施形態と異なる。参考例の気体圧サーボ弁６０１も、オリフィス６０７で気体の振動を抑制でき、高性能の気体圧サーボ弁６０１を実現し易い。

【0054】

係る背景において、本発明者は、気体が制振効果を有するオリフィス６０７を通過してタンク６０９に到達する場合との比較において、気体が１００μｍ以下の距離に配置されると共に略平行な第１平面部５５と第２平面部５６との間を通過した場合、振動を大幅に減衰させることができることを確認し、１実験例では、オリフィス６０７を用いた場合との比較で、振動を単位時間当り１／５以下に大幅に減衰できることを確認した。また、１実験例では、振動を制振できるまでの時間も、オリフィス６０７を用いた場合との比較で１／５以下の時間に短縮できることを確認した。したがって、本開示によれば、振動を短時間で制振し易い気体圧サーボ弁１を実現できる。

【0055】

また、第１平面部５５と第２平面部５６の距離が、５０μｍ以下であってもよい。

【0056】

本構成によれば、特に、手の平に乗るような小型の気体圧サーボ弁１において、微小振動を効果的に減衰させることができ、小型で使い勝手が良くしかも高性能の気体圧サーボ弁１を実現できる。

【0057】

また、第１平面部５５が気圧室１２,１３と制振流路７,８の両方に連通する連通孔４３を有する第１側壁部４１に含まれると共に、第２平面部５６がディスク（平板部材）４５に含まれてもよい。また、気体圧サーボ弁１が、第１側壁部４１とディスク４５とで挟持されると共に互いに間隔をおいて配置される複数の円環状のシム４８と、各シム４８の貫通孔４８ａを貫通する軸部４６ａを有すると共にディスク４５を第１側壁部４１に締結する締結手段４６とを更に備えてもよい。

【0058】

本構成によれば、シム４８の厚さを調整するだけで、第１平面部５５と第２平面部５６の距離を容易かつ精密に調整できる。したがって、所望の減衰特定を有する気体圧サーボ弁１を簡単安価に作製できる。

【0059】

また、第１平面部５５が気圧室１２,１３と制振流路７,８の両方に連通する連通孔４３を有する第１側壁部４１に含まれると共に、第２平面部５６がディスク４５に含まれてもよい。また、制振流路７,８が、連通孔４３の略径方向に延在する複数の制振流路部７ａを有してもよい。

【0060】

本構成によれば、タンク１８,１９をスリーブ１１の外部に設置できるので、タンク１８,１９の容量を大きくでき、制振効果を高くできる。また、制振流路７,８が、複数の制振流路部７ａを有しているので、制振効果を高くできる。よって、それらの相乗効果で、制振性能を優れたものにし易い。

【0061】

また、ディスク４５が円板形状を有し、ディスク４５の中心が、連通孔４３の略中心にディスク４５の厚さ方向に対向してもよい。

【0062】

本構成によれば、長さが略同一の複数の制振流路部７ａを形成し易い。よって、ノイズを低減し易く、制振性能も高くし易い。

【0063】

また、タンク１８,１９が円環状の開口１８ｂを有してもよい。

【0064】

本構成によれば、制振流路７,８が放射状に互いに異なる方向に略径方向に延びる複数の制振流路部５１ａを有する場合に、複数の制振流路部５１ａからの気体を容易にタンク１８,１９内に流動させることができる。

【0065】

なお、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。

【0066】

例えば、上記実施形態では、２つの平面部５５,５６の間にシム４８を挟持することで、２つの平面部５５,５６の間に制振流路７,８を設ける場合について説明した。しかし、側壁部の平板部材側の面と平板部材の側壁部側の面のうちの一方が径方向に延在する複数の溝を有し、側壁部の平板部材側の面と平板部材の側壁部側の面のうちの他方が複数の溝の深さ方向の開口を塞ぐことで複数の制振流路部を画定してもよい。

【0067】

詳しくは、例えば、円板状のディスク４５の替わりに、図１１に第１側壁部４１側の面１４５ａを示す略円板状の変形例のディスク１４５を用いてもよい。ディスク１４５の面１４５ａは平面である。ディスク１４５は、面１４５ａにおいて連通孔４３に対向する平面視において円形の中心部に円板状の凹部１４６を有する。また、ディスク１４５は、径方向に延在する複数の溝１４７を有する。複数の溝１４７の深さは、同一である。各溝１４７の底面は、Ｘ方向（図１１には、図示せず）に直交する平面である。各溝１４７は、凹部１４６に連通する。

【0068】

各溝１４７の深さは、１００μｍ以下であり、５０μｍ以下であると好ましく、３０μｍ以下であると更に好ましい。ディスク１４５は、ディスク１４５を第１側壁部４１に固定するための締結手段を挿通する締結手段挿通孔１３５を有する。図示しない締結手段を用いてディスク１４５を第１側壁部４１に固定することで、第１側壁部４１のディスク１４５側の平面で各溝１４７の深さ方向の開口を隙間なく塞ぐ。この固定により、複数の溝１４７の存在位置に複数の制振流路部１０７を形成できる。

【0069】

本構成によれば、第１側壁部４１のディスク１４５側の面とディスク１４５の第１側壁部４１側の面のうちの一方にエッチング等で深さが１００μｍ以下の浅い溝１４７を複数形成するだけで、制振性能が高い制振流路を簡単安価に形成できる。

【0070】

また、図１１に示すように、各制振流路部１０７の幅が略一定でもよい。

【0071】

本構成によれば、気体が気圧室１２,１３からタンク１８,１９に矢印αで示す方向に流動するときの制振性能と、気体がタンク１８,１９から気圧室１２,１３に矢印βで示す方向に流動するときの制振性能を略同一にできる。したがって、仕様によっては、制振性能を高くできる。

【0072】

また、図１２、すなわち、他の変形例のディスク２４５における図１１に対応する図に示すように、各制振流路部２０７の幅が径方向の外方側に行くにしたがって大きくなってもよい。

【0073】

本構成によれば、気体が気圧室１２,１３からタンク１８,１９に矢印γに示す方向に流動する際に気体の流速を低下させることができ、ノイズを低減できる。

【0074】

なお、平板部材として、ディスク１４５,２４５を採用した場合、タンク１８,１９が、円筒面に周方向に間隔をおいて配置される複数の開口を有することになる。しかし、この場合においても、ディスク４５を採用した場合と同様に、放射状に延びる複数の制振流路部１０７,２０７からの気体をタンク１８,１９内に容易に流動させることができる。

【0075】

なお、図１３、すなわち、別の変形例のディスク３４５における図１１に対応する図に示すように、制振流路は、径方向に延在する１つのみの制振流路部３０７で構成されてもよい。また、平板部材は、円板形状でなくてもよく、平板であれば如何なる平面形状を有してもよい。例えば、平板部材は、平面視が略矩形の形状や楕円の形状等を有してもよい。

【0076】

また、気体圧サーボ弁１が、ノズルフラッパ型のサーボ弁であって、気圧差生成機構４が、アーマチュア２０、フラッパ２１、第１コイル２２、第２コイル２３、第１背圧路１５、第２背圧路１６、断面コ字状の上部磁極２５、及び断面コ字状の下部磁極２６を有する場合について説明した。しかし、気体圧サーボ弁は、ノズルフラッパ型のサーボ弁でなくてもよく、気圧差生成機構がフラッパを有さなくてもよい。

【0077】

詳しくは、気体圧サーボ弁は、噴射式のサーボ弁でもよく、気圧差生成機構がジェットパイプを有する構成でもよい。図１４は、他の変形例の気体圧サーボ弁４０１の軸方向の模式断面図である。なお、図１４においては、気体圧サーボ弁４０１が、制振構造４０６,４０７を有する。制振構造４０６,４０７は、図７及び図８を用いて説明した制振構造と同様の制振流路及びタンクを有する制振構造である。また、図１４においては、フィードバックばねの図示を省略している。図１４を参照して、気体圧サーボ弁４０１では、トルクモータ等の駆動装置によりジュットパイプ４３１が、いずれか一方の制御ポート４１３,４１４側に傾くと、噴射口４３１ａから噴射されている気体が、傾いた側の制御ポート４１３,４１４に多く流れ込み、これにより均衡していた気圧室４２１,４２２の圧力バランスが崩れ、スプール４０５が低圧側に変位する。気体圧サーボ弁４０１の気圧差生成機構４０４は、トルクモータ等の駆動装置と、ジュットパイプ４３１を備える。なお、気体圧サーボ弁４０１では、ジュットパイプ４３１とスプール４０５とが、図示しないフィードバックばねで連結されていることは言うまでもない。

【0078】

また、気体圧サーボ弁１が、スリーブ１１の外部にタンク１８,１９を備える場合について説明した。しかし、気体圧サーボ弁は、スプール内にタンクを備えてもよい。図１５は、別の変形例の気体圧サーボ弁５０１のスプール５０５のＸ方向片側端部の周辺の模式断面図である。気体圧サーボ弁５０１は、ノズルフラッパ型のサーボ弁である。なお、気体圧サーボ弁５０１は、スプール５０５のＸ方向両側端部に同一の制振構造を有する。図１５に示すように、スプール５０５は、Ｘ方向の両側の端部内に同一のタンク５１８を有する。タンク５１８は、連通孔５３２を介して制振流路５５０に連通している。

【0079】

気圧室５１２は、円板状の室であり、気圧室５１２の内径は、スリーブ５１１の内径よりも大きくなっている。気圧室５１２は、図示しないノズルに背圧路５１５を介して連通する。気圧室５１２は、スリーブ５１１よりもＸ方向外方に位置している。スプール５０５のＸ方向端部は、気圧室５１２内に位置し、スプール５０５のＸ方向端部は、スリーブ５１１の内径よりも大きな外径を有する大径部５７１となっている。大径部５７１は、スプール５０５においてスリーブ５１１内に位置する小径部５７０よりも大きな外径を有している。

【0080】

制振流路５５０は、大径部５７１に設けられている。連通孔５３２は、大径部５７１の中心軸上をＸ方向に延在している。制振流路５５０は、例えば、複数の制振流路部５５０ａを有し、複数の制振流路部５５０ａは、大径部５７１の径方向に延在する。複数の制振流路部５５０ａは、例えば、図１１を用いて説明した構造により形成される（図１５では、ボルト等の締結手段の図示は省略している）。図１５に示す変形例のように、気圧室５１２の内径を、スリーブ５１１の内径よりも大きくして、スプール５０５のＸ方向端部に大径部５７１を設けるようにすると、制振流路５５０の長さを長くできるので、制振流路５５０の制振性能を高くできる。

【0081】

本構成によれば、タンク５１８が、スプール５０５の内部に設けられる内部室で構成され、スプール５０５が、内部室と制振流路５５０とを連通する連通孔５３２を有する。したがって、コンパクトでしかも制振性能が高い気体圧サーボ弁５０１を実現し易い。

【0082】

より詳しく説明すると、スプールは、スプール本体と、円板状のディスクを備えてもよい。そして、制振流路は、軸部材であるスプール本体のＸ方向端面に、円板状のディスクを固定することで形成してもよい。詳しくは、タンクが、スプール本体の内部に設けられる内部室で構成され、スプール本体が、タンクと制振流路を連通する連通孔を有してもよい。また、連通孔は、如何なる断面形状を有してもよく、例えば、円筒孔でもよい。また、連通孔の中心は、ディスクの中心にＸ方向に対向し、ディスクは、上述の方法と同一の方法で、スプール本体のＸ方向の端面に環状のシムを挟んだ状態で締結手段で固定されてもよい。

【0083】

又は、上述の方法と同一の方法で、スプール本体のＸ方向の端面と、ディスクの端面側の面のうちの一方に径方向に延在する１以上の溝が設けられてもよく、スプール本体のＸ方向の端面とディスクの面が密着している状態でディスクが締結手段でスプール本体のＸ方向の端面に固定されてもよい。

【0084】

本変形例では、第１平面部が、スプール本体の軸方向の端面に固定されたディスクに含まれると共に、第２平面部が、スプール本体の軸方向の端面に含まれる。また、連通孔の開口が、ディスクによって外部から視認不可能になっている。本構成を採用すれば、コンパクトでしかも制振性能が高い気体圧サーボ弁を実現できる。なお、図１５に示す例では、スプール本体のＸ方向端部がスプール本体においてスリーブ５１１内に配置される部分よりも大きな外径を有していた。しかし、スプール本体にタンクを設ける構成において、スプール本体のＸ方向端部の外径が、スリーブの内径と略一致する構成でもよい。

【符号の説明】

【0085】

１,４０１,５０１ 気体圧サーボ弁、 ２ カバー、 ３ 下側筐体、 ４,４０４ 気圧差生成機構、 ５,４０５,５０５ スプール、 ６ フィードバックばね、 ７ 第１制振流路、 ７ａ 制振流路部、 ８ 第２制振流路、 ９ 第１ノズル、 １０ 第２ノズル、 １１,５１１ スリーブ、 １２ 第１気圧室、 １３ 第２気圧室、 １５ 第１背圧路、 １６ 第２背圧路、 １８ 第１タンク、 １９ 第２タンク、 ２０ アーマチュア、 ２１ フラッパ、 ２２ 第１コイル、 ２３ 第２コイル、 ２５ 上部磁極、 ２６ 下部磁極、 ２８ 駆動回路、 ３０ 第１固定絞り、 ３１ 第２固定絞り、 ３４ 第１ランド、 ３５ 第２ランド、 ３６ 第３ランド、 ３７ 第４ランド、 ３９ ステム、 ４０ 側壁、 ４１ 第１側壁部、 第１側壁部の４１ａ 外面、 ４２ 第２側壁部、 ４２ａ 第２側壁部の凹部、 ４３,５３２ 連通孔、 ４５,１４５,２４５,３４５ ディスク、 ４５ａ 平面、 ４６ 締結手段、 ４６ａ 軸部、 ４８ シム、 ４８ａ 貫通孔、 ５１ａ,１０７,２０７,３０７,５５０ａ 制振流路部、 ５５ 第１平面部、 ５６ 第２平面部、 ８４ 駆動回路、 １４５ａ ディスクにおける第１側壁部側の面、 １４７ 溝、 ４０６ 制振構造、 ４１３,４１４ 制御ポート、 ４２１ 気圧室、 ４３１ ジュットパイプ、 ４３１ａ 噴射口、 ５１２ 気圧室、 ５１５ 背圧路、 ５１８ タンク、 ５５０ 制振流路、 ５７０ 小径部、 ５７１ 大径部、 ＣＹ１ 第１出力ポート、 ＣＹ２ 第２出力ポート、 Ｅｘ 排気ポート、 ＰＳ１ 第１気体供給ポート、 ＰＳ２ 第２気体供給ポート。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】