JPH0762502B2 - Control valve - Google Patents
Control valveInfo
- Publication number
- JPH0762502B2 JPH0762502B2 JP61133244A JP13324486A JPH0762502B2 JP H0762502 B2 JPH0762502 B2 JP H0762502B2 JP 61133244 A JP61133244 A JP 61133244A JP 13324486 A JP13324486 A JP 13324486A JP H0762502 B2 JPH0762502 B2 JP H0762502B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- element group
- ceramic element
- piezoelectric element
- ceramic
- needle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は制御弁に関するもので、特にセラミック素子を
利用した応答性に優れる高精度な制御弁に関するもので
ある。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control valve, and more particularly to a highly accurate control valve using a ceramic element and excellent in responsiveness.
従来より、PZT等のセラミック素子を多数枚積層すると
ともに高電圧電力を供給して伸縮させ、この伸縮を利用
して機械的な力を発生させて各種機械的な制御を行なう
ことは知られている。It has been conventionally known that a large number of ceramic elements such as PZT are stacked and supplied with high voltage power to expand and contract, and the expansion and contraction generate mechanical force to perform various mechanical controls. There is.
このようなセラミック素子を利用した機械的装置は、電
気的な信号によって効果的に応答性良好に制御されるも
のであり、かつ大きな機械的作動力が得られるものであ
るため種々の応用が考えられる。A mechanical device using such a ceramic element is effectively controlled by an electric signal with good responsiveness and a large mechanical operating force can be obtained, so various mechanical applications are considered. To be
その一例として、電圧を印加することにより流量調整方
向に変位もしくは変形可能な複数枚の圧電板の積層体を
備え、電圧の印加に応じて積層体が伸縮し弁体を変位さ
せて流体の流量を制御する高速応答で微量調整用の制御
弁が特開昭60−175881号公報に開示となっている。As an example, a laminate of multiple piezoelectric plates that can be displaced or deformed in the flow rate adjustment direction by applying a voltage is provided, and the laminate expands and contracts in response to the application of voltage to displace the valve element Japanese Patent Laid-Open No. 60-175881 discloses a control valve for controlling a small amount with a high-speed response.
しかしながら、このようなセラミック素子を利用した制
御弁にあっては、印加する電圧とセラミック素子の変位
置との間にはヒステリシスが発生し、また、温度等の使
用条件によってセラミック素子の印加電圧に対する変位
量が異なり、さらには経時変化も発生してしまうため、
高精度に流量制御あるいは圧力制御ができないという問
題点があった。However, in a control valve using such a ceramic element, hysteresis is generated between the applied voltage and the displacement of the ceramic element, and the applied voltage of the ceramic element with respect to the applied voltage depends on the operating conditions such as temperature. Since the displacement amount is different and further changes over time,
There is a problem that the flow rate control or the pressure control cannot be performed with high accuracy.
本発明は、以上の様な問題点に鑑みてなされたものであ
り、電圧の印加に応じて伸縮するセラミック素子群の変
位量に対応して発生する機械的作動力を検出して、この
機械的作動力に基づいて印加電圧を増減することによ
り、高精度な圧力制御あるいは流量制御を行う制御弁を
提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and detects a mechanical actuating force generated corresponding to a displacement amount of a ceramic element group that expands and contracts in response to application of a voltage, It is an object of the present invention to provide a control valve that performs highly accurate pressure control or flow rate control by increasing or decreasing the applied voltage based on the dynamic operating force.
前記問題点を解決するために本発明は次のような技術的
手段を講じた。In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の制御弁は、複数の板状のセラミック素子を相互
間に電極板を介して積層して形成されるとともに電圧の
印加に応じて伸縮するセラミック素子群と、このセラミ
ック素子群のセラミック素子と一体に積層されるととも
にセラミック素子群の伸縮に対応して発生する機械的作
動力を検出する検出用セラミック素子と、セラミック素
子群の伸縮を受けて往復動するとともに流体が流通する
流体通路を変動せしめる往復動部材と、セラミック素子
群に印加する印加電圧に対応して決定される機械的作動
力の目標値が予め設定されている制御回路とを備え、セ
ラミック素子群の伸縮に対応して実際に発生する機械的
作動力を検出用セラミック素子により検出し、制御回路
において、この検出値と目標値との比較を行ない、セラ
ミック素子群に印加する印加電圧を増減する。The control valve of the present invention is formed by laminating a plurality of plate-shaped ceramic elements with electrode plates interposed therebetween, and a ceramic element group that expands and contracts according to the application of a voltage, and a ceramic element of this ceramic element group. A detection ceramic element that is integrally laminated with the ceramic element group and detects a mechanical actuating force generated in response to expansion and contraction of the ceramic element group; It is equipped with a reciprocating member that can be changed and a control circuit in which a target value of the mechanical actuating force determined in accordance with the applied voltage applied to the ceramic element group is preset, and it corresponds to expansion and contraction of the ceramic element group. The mechanical actuating force that is actually generated is detected by the ceramic element for detection, and in the control circuit, this detected value is compared with the target value to print the ceramic element group. Increasing or decreasing the applied voltage.
前記構成による本発明は次のように作用する。すなわ
ち、セラミック素子群の各セラミック素子に電圧を印加
すると、各セラミック素子には印加される電圧の状態に
応じた歪みが発生し、セラミック素子群は伸縮する。The present invention having the above structure operates as follows. That is, when a voltage is applied to each ceramic element of the ceramic element group, distortion is generated in each ceramic element according to the state of the applied voltage, and the ceramic element group expands and contracts.
往復動部材は、このセラミック素子群の伸縮を受けて往
復動し、流体が流通する流体通路の通路面積を変動さ
せ、流量制御あるいは圧力制御を行なう。The reciprocating member reciprocates in response to expansion and contraction of the ceramic element group, changes the passage area of the fluid passage through which the fluid flows, and controls the flow rate or the pressure.
ここで、往復動部材がセラミック素子群の伸縮を受けて
往復動すると、この往復動部材の位置により決定される
機械的作動力が発生する。つまり、セラミック素子群の
変位量に起因して機械的作動力が発生する。この機械的
作動力は、セラミック素子と一体に積層されている検出
用セラミック素子により検出され、制御回路では、この
検出値と目標値との比較を行ない、セラミック素子群に
印加されている印加電圧を増減し、検出値とを目標値と
を一致させる。Here, when the reciprocating member reciprocates due to expansion and contraction of the ceramic element group, a mechanical actuating force determined by the position of the reciprocating member is generated. That is, a mechanical actuating force is generated due to the amount of displacement of the ceramic element group. This mechanical actuation force is detected by the detecting ceramic element that is integrally laminated with the ceramic element, and the control circuit compares this detected value with the target value to determine the applied voltage applied to the ceramic element group. Is increased or decreased to match the detected value with the target value.
従って、印加する電圧とセラミック素子群の変位量との
間にヒステリシスが発生したり、あるいは温度等の使用
条件によって、セラミック素子群の変位量が変化した
り、さらには経時変化が発生したとしても、上記のよう
にセラミック素子群に印加する印加電圧を増減させて調
整することにより、セラミック素子群の変位量に対応し
て発生する機械的作動力を常に安定した精度で制御する
ことができ、高精度に圧力制御あるいは流量制御を行う
ことができる。Therefore, even if a hysteresis occurs between the applied voltage and the displacement amount of the ceramic element group, or the displacement amount of the ceramic element group changes depending on the usage conditions such as temperature, or even if it changes over time. , By increasing or decreasing the applied voltage applied to the ceramic element group as described above, the mechanical operating force generated corresponding to the displacement amount of the ceramic element group can always be controlled with stable accuracy, It is possible to perform pressure control or flow rate control with high accuracy.
次に、第1図を用いて本発明の第1実施例を説明する。
第1図は本実施例の構成を示す縦断面図である。Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a vertical sectional view showing the structure of this embodiment.
第1図において、本実施例の制御弁の外形を形成するケ
ーシング1は、第1ケーシング1aと第2ケーシング1bと
固定部材1cとから構成される。In FIG. 1, a casing 1 forming the outer shape of the control valve of this embodiment is composed of a first casing 1a, a second casing 1b, and a fixing member 1c.
第1ケーシング1aは円筒形状であり、第1ケーシング1a
内にはピストン32が摺動自在に嵌挿されている。ピスト
ン32は底面部32aを有する底付き円筒形状で、後述する
圧電素子群20の伸縮の力を受けて第1ケーシング1a内を
摺動する。The first casing 1a has a cylindrical shape, and the first casing 1a
A piston 32 is slidably inserted therein. The piston 32 has a cylindrical shape with a bottom having a bottom surface portion 32a, and slides in the first casing 1a under the force of expansion and contraction of a piezoelectric element group 20 described later.
ピストン32の底面部32aと第1ケーシング1aに固定され
た円板状の固定部材1cとの間には、圧電素子群20及び検
出用圧電素子30が配設されている。The piezoelectric element group 20 and the detection piezoelectric element 30 are arranged between the bottom surface portion 32a of the piston 32 and the disc-shaped fixing member 1c fixed to the first casing 1a.
圧電素子群20は、本実施例のセラミック素子群で円板状
の圧電素子を相互間に電極板21を介挿して多数枚積層し
たものであり、制御回路37からリード線25を介して高電
圧信号が印加される。この印加される高電圧信号の状態
に応じて各圧電素子板には歪みが発生し、圧電素子群20
の積層方向の長さが伸縮制御される。The piezoelectric element group 20 is a ceramic element group of the present embodiment in which a large number of disc-shaped piezoelectric elements are stacked with the electrode plate 21 interposed therebetween, and the piezoelectric element group 20 is connected to the control circuit 37 via the lead wire 25 to form a high voltage. A voltage signal is applied. Distortion occurs in each piezoelectric element plate according to the state of the applied high voltage signal, and the piezoelectric element group 20
The length in the stacking direction is controlled to expand and contract.
圧電素子群20のピストン32側の面には圧電素子群20の変
位量に起因する機械的作動力を検出する本実施例の検出
用セラミック素子である検出用圧電素子30がセラミック
等の絶縁板31を介して一体に積層されている。そして、
この検出用圧電素子30からの検出信号はリード線35を介
して制御回路37に供給される。On the surface of the piezoelectric element group 20 on the piston 32 side, the detecting piezoelectric element 30 which is the detecting ceramic element of this embodiment for detecting the mechanical actuating force due to the displacement amount of the piezoelectric element group 20 is an insulating plate such as a ceramic. It is laminated integrally through 31. And
The detection signal from the detection piezoelectric element 30 is supplied to the control circuit 37 via the lead wire 35.
ここで、圧電素子群20、絶縁板31及び検出用圧電素子30
は一体に固定して積層されており、この一体構造体の一
側面は固定部材1cに対して固定設定されている。Here, the piezoelectric element group 20, the insulating plate 31, and the detection piezoelectric element 30.
Are integrally fixed and laminated, and one side surface of this integrated structure is fixedly set to the fixing member 1c.
圧力室10は、ピストン32の底面部32aと第1ケーシング1
aの内周面と、後述するニードル端部2cの端面とにより
形成され、この圧力室10内には作動流体が貯えられてい
る。この圧力室10の容積は、ピストン32が第1ケーシン
グ1a内を摺動することにより変動する。また、圧力室10
内にはスプリング36が配設されており、ピストン32を固
定部材1c側に付勢している。なお、第1ケーシング1aと
ピストン32との摺動面である1ケーシング1の内周面に
は圧力室10内の作動流体の洩れを防止するためにOリン
グ12が設けられている。The pressure chamber 10 includes a bottom surface portion 32a of the piston 32 and the first casing 1
It is formed by the inner peripheral surface of a and the end surface of the needle end 2c described later, and the working fluid is stored in this pressure chamber 10. The volume of the pressure chamber 10 changes as the piston 32 slides in the first casing 1a. Also, the pressure chamber 10
A spring 36 is arranged inside and urges the piston 32 toward the fixed member 1c. An O-ring 12 is provided on the inner peripheral surface of the one casing 1, which is the sliding surface between the first casing 1a and the piston 32, in order to prevent leakage of the working fluid in the pressure chamber 10.
第2ケーシング1bは第1ケーシング1aに固定連結されて
おり、第2ケーシング1b内には摺動室4が形成されてい
て、この摺動室4は第1ケーシング1aに穿設された連通
穴5を介して圧力室10と連通している。また、摺動室4
は導入穴8を介して導入通路6と連通し、導出穴9を介
して導出通路7と連通している。この導入通路6は油圧
ポンプ等の油圧発生源と連通しており、摺動室4内には
導入通路6を介して流体が導入される。The second casing 1b is fixedly connected to the first casing 1a, and a sliding chamber 4 is formed in the second casing 1b. The sliding chamber 4 is a communication hole formed in the first casing 1a. It communicates with the pressure chamber 10 via 5. Also, the sliding chamber 4
Communicates with the introduction passage 6 through the introduction hole 8 and communicates with the extraction passage 7 through the extraction hole 9. The introduction passage 6 communicates with a hydraulic pressure generation source such as a hydraulic pump, and the fluid is introduced into the sliding chamber 4 through the introduction passage 6.
摺動室4内には、本実施例の往復動部材であるニードル
2が摺動自在に嵌合されており、このニードル2は弁部
2aと円板部2bと端部2cとから構成される。A needle 2, which is a reciprocating member of this embodiment, is slidably fitted in the sliding chamber 4, and the needle 2 has a valve portion.
2a, a disk portion 2b, and an end portion 2c.
ニードル2の端部2cは第1ケーシング1aの連通穴5に摺
動自在に嵌挿されており、圧力室10内の作動液体の液圧
を受けて摺動する。ここで、ニードル2の端部2cが受け
る受圧面積はピストン32が圧力室10において受ける受圧
面積より小さくなっているので、ニードル2の変位量は
ピストン32の変位量よりも大きくなる。また、ニードル
2の端部2cが摺動する連通穴の内周面には圧力室10内の
作動流体の洩れを防止するためにOリング11が設けられ
ている。The end 2c of the needle 2 is slidably fitted in the communication hole 5 of the first casing 1a, and slides by receiving the hydraulic pressure of the working liquid in the pressure chamber 10. Here, since the pressure receiving area received by the end portion 2c of the needle 2 is smaller than the pressure receiving area received by the piston 32 in the pressure chamber 10, the displacement amount of the needle 2 is larger than the displacement amount of the piston 32. An O-ring 11 is provided on the inner peripheral surface of the communication hole in which the end 2c of the needle 2 slides to prevent the working fluid in the pressure chamber 10 from leaking.
ニードル2の円板部2bは摺動室4に摺動自在になってお
り、この円板部2bは摺動室4内に配設されたスプリング
3により圧力室10側に付勢されている。The disk portion 2b of the needle 2 is slidable in the sliding chamber 4, and the disk portion 2b is biased toward the pressure chamber 10 by the spring 3 arranged in the sliding chamber 4. .
ニードル2の弁部2aは円柱形状であって、先端部は円錐
形状になっている。弁部2aの径は導入穴6の内径よりも
大きくなっており、ニードルが摺動室4内を図中左方へ
摺動すると弁部2aは導入穴8の通路面積を減少させ、導
入通路6側の液圧は上昇する。すなわち、ニードル2の
往復動運動により上流側の液圧が制御される。The valve portion 2a of the needle 2 has a cylindrical shape, and the tip portion has a conical shape. The diameter of the valve portion 2a is larger than the inner diameter of the introduction hole 6, and when the needle slides in the sliding chamber 4 to the left in the figure, the valve portion 2a reduces the passage area of the introduction hole 8 and the introduction passage. The hydraulic pressure on the 6 side increases. That is, the reciprocating motion of the needle 2 controls the hydraulic pressure on the upstream side.
ここで、導入通路6及び導入穴8を介して流入する流体
からニードル2が受ける液圧をF、ニードル2の端部2c
の断面積をA1、ピストン32の断面積をA2とすると、圧力
室10内の流体圧力はF/A1となり、ピストン32及び検出用
圧電素子30はF・A2/A1なる荷重を受ける。つまり、検
出用圧電素子30が受ける荷重はニードル2が受ける液圧
Fにより一義的に決定される。従って、圧電素子群20の
伸縮によりニードル2が摺動すると、検出用圧電素子30
が受ける圧電素子群20の伸縮による機械的作動力はニー
ドル2が液体から受ける液圧により一義的に決定され
る。また、圧電素子群20の伸縮は基本的には圧電素子群
20に印加される印加電圧の状態によって決定されるの
で、印加電圧に対応して発生する機械的作動力の目標値
を設定することができる。Here, the hydraulic pressure received by the needle 2 from the fluid flowing in through the introduction passage 6 and the introduction hole 8 is F, and the end portion 2c of the needle 2 is
Let A 1 be the cross-sectional area of the piston and A 2 be the cross-sectional area of the piston 32, the fluid pressure in the pressure chamber 10 is F / A 1 , and the piston 32 and the piezoelectric element 30 for detection are the load F · A 2 / A 1. Receive. That is, the load applied to the detection piezoelectric element 30 is uniquely determined by the hydraulic pressure F applied to the needle 2. Therefore, when the needle 2 slides due to the expansion and contraction of the piezoelectric element group 20, the detection piezoelectric element 30
The mechanical actuating force applied to the piezoelectric element group 20 by the expansion and contraction of the piezoelectric element group 20 is uniquely determined by the hydraulic pressure received by the needle 2 from the liquid. Also, expansion and contraction of the piezoelectric element group 20 is basically
Since it is determined by the state of the applied voltage applied to 20, the target value of the mechanical actuating force generated corresponding to the applied voltage can be set.
制御回路37には、上記論理に基づき圧電素子20に印加す
る印加電圧に対応して決定される目標値が予め設定され
ている。The control circuit 37 is preset with a target value determined in accordance with the applied voltage applied to the piezoelectric element 20 based on the above logic.
以上の構成からなる本実施例は次のように作動する。The present embodiment having the above configuration operates as follows.
圧電素子群20に電圧が印加されていない状態にあって
は、ニードル2は第1図に示されるように、圧力室10側
にスプリング3により付勢されており、導入通路6及び
通入穴8を介して摺動室4内に導入された流体は導出穴
9を介して導出通路7に導出される。When no voltage is applied to the piezoelectric element group 20, the needle 2 is urged by the spring 3 toward the pressure chamber 10 as shown in FIG. 1, and the introduction passage 6 and the passage hole are formed. The fluid introduced into the sliding chamber 4 via 8 is led out to the outlet passage 7 via the outlet hole 9.
次に、流量制御を行なうため制御回路37を介して圧電素
子群20に所定の電圧を印加すると、この圧電素子群20は
印加電圧に対応して伸長する、このため、ピストン32は
スプリング36に抗して図中左側に摺動し、圧力室10の容
積は減少する。従って、圧力室10内の作動流体は連通穴
5内に流入し、ニードル2の端部2cはこの液圧を受ける
ことにより連通穴5内を図中左方へ摺動する。この摺動
に伴ないニードル2は摺動室4内を図中左方へ摺動す
る。これにより、ニードル2の弁部2aは導入穴8の通路
面積を減少させ、導入通路6側の液圧は通路面積に関連
して上昇する。通路面積はニードルの変位量により決ま
るため、導入通路6側の液圧はニードル2の変位量によ
り制御されることになる。Next, when a predetermined voltage is applied to the piezoelectric element group 20 via the control circuit 37 to perform the flow rate control, the piezoelectric element group 20 expands in response to the applied voltage. By sliding against the left side in the figure, the volume of the pressure chamber 10 decreases. Therefore, the working fluid in the pressure chamber 10 flows into the communication hole 5, and the end portion 2c of the needle 2 slides in the communication hole 5 leftward in the drawing by receiving this hydraulic pressure. Along with this sliding, the needle 2 slides in the sliding chamber 4 to the left in the drawing. As a result, the valve portion 2a of the needle 2 reduces the passage area of the introduction hole 8, and the hydraulic pressure on the introduction passage 6 side rises in association with the passage area. Since the passage area is determined by the displacement amount of the needle, the hydraulic pressure on the introduction passage 6 side is controlled by the displacement amount of the needle 2.
ここで、圧電素子群20の伸長に対応して、ニードル2が
導入通路6及び導入穴8を介して流入する液体から受け
る液圧は増加し、この機械的作動力はニードル2、圧力
室10内の作動流体及びピストン32を順次介して検出用圧
電素子30に作用する。機械的作動力は、この検出用圧電
素子30により検出され、電気信号として制御回路37に送
られる。制御回路37では、この検出値と予め設定された
目標値との比較を行ない、検出値が目標値より大きい場
合には圧電素子群20に印加している印加電圧を減少さ
せ、検出値が目標値より小さい場合には圧電素子群20に
印加している印加電圧を増加させる。Here, as the piezoelectric element group 20 expands, the hydraulic pressure that the needle 2 receives from the liquid flowing in through the introduction passage 6 and the introduction hole 8 increases, and the mechanical actuation force is the needle 2 and the pressure chamber 10. It acts on the piezoelectric element 30 for detection through the working fluid and the piston 32 in that order. The mechanical actuation force is detected by the detecting piezoelectric element 30 and sent to the control circuit 37 as an electric signal. In the control circuit 37, the detected value is compared with a preset target value, and when the detected value is larger than the target value, the applied voltage applied to the piezoelectric element group 20 is decreased so that the detected value is the target value. When it is smaller than the value, the applied voltage applied to the piezoelectric element group 20 is increased.
従って、印加する電圧と圧電素子群20の変位量との間に
ヒステリシスが発生したり、あるいは温度等の使用条件
によって、圧電素子群20の変位量が変化したり、さらに
は経時変化が発生したとしても、印加する印加電圧を増
減させて調整することにより圧電素子群20の変位量に対
応して発生する機械的作動力、すなわちニードル2が受
ける液圧により一義的に決定される荷重を常に安定した
精度で制御することができ、よって高精度に流量制御あ
るいは圧力制御ができる。Therefore, a hysteresis is generated between the applied voltage and the displacement amount of the piezoelectric element group 20, or the displacement amount of the piezoelectric element group 20 is changed depending on the usage conditions such as temperature, and further, a change over time occurs. Also, the mechanical actuating force generated corresponding to the displacement amount of the piezoelectric element group 20 by increasing or decreasing the applied voltage to be applied, that is, the load uniquely determined by the hydraulic pressure received by the needle 2 is always It is possible to control with stable accuracy, and thus it is possible to control flow rate or pressure with high accuracy.
ここで、上述したように、ニードル2が受ける液圧はニ
ードル2の変位量により決定されるとともに、このニー
ドル2の変位量は圧電素子群20の変位量により決定され
るものであり、機械的作動力をなす荷重を常に安定した
精度で制御できるということは、圧電素子群20の変位量
を常に安定した精度で制御できることになり、高精度に
流量制御あるいは圧力制御を行うことができることにな
る。Here, as described above, the hydraulic pressure received by the needle 2 is determined by the displacement amount of the needle 2, and the displacement amount of the needle 2 is determined by the displacement amount of the piezoelectric element group 20. The fact that the load forming the operating force can always be controlled with stable accuracy means that the displacement amount of the piezoelectric element group 20 can be controlled with stable accuracy at all times, which enables highly accurate flow rate control or pressure control. .
次に、第2図を用いて本発明の第2実施例を説明する。
第2図は本実施例の構成を示す縦断面図である。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a vertical sectional view showing the structure of this embodiment.
第2図において、ケーシング101内には前記第1実施例
と同様に、ピストン32、圧電素子群20、絶縁板31及び検
出用圧電素子30が配設されており、圧電素子群20、絶縁
板31及び検出用圧電素子30は一体に固定して積層されて
固定部材102に固定設定されている。また、圧電素子群2
0及び検出用圧電素子30は制御回路37に連結されてい
る。In FIG. 2, as in the first embodiment, a piston 32, a piezoelectric element group 20, an insulating plate 31, and a detecting piezoelectric element 30 are arranged in a casing 101. The piezoelectric element group 20, the insulating plate 31 and the detection piezoelectric element 30 are fixed and laminated integrally and fixedly set on the fixing member 102. In addition, the piezoelectric element group 2
The zero and the detecting piezoelectric element 30 are connected to a control circuit 37.
圧力室10は、ピストン32の底面部32aとケーシング101の
内周面とにより形成され、この圧力室10内には作動流体
が貯えられている。また、ピストン32がケーシング1a内
を摺動することにより圧力室10の容積は変動する。さら
に、圧力室10内にはスプリング36が配設されており、ピ
ストン32を固定部材102側に付勢している。The pressure chamber 10 is formed by the bottom surface portion 32a of the piston 32 and the inner peripheral surface of the casing 101, and the working fluid is stored in the pressure chamber 10. Further, the volume of the pressure chamber 10 changes as the piston 32 slides in the casing 1a. Further, a spring 36 is arranged in the pressure chamber 10 and urges the piston 32 toward the fixed member 102 side.
ケーシング101内には、一端が圧力室10に連通するスプ
ール室103が形成されており、スプール室103の内周側に
は洩れを防止するためのリング104が設けられている。
このスプール室103には、スプール室103内に流体を導入
する導入通路60と、スプール室103内の流体を導出する
第1導出通路61及び第2導出通路62とが連通している。A spool chamber 103 having one end communicating with the pressure chamber 10 is formed in the casing 101, and a ring 104 for preventing leakage is provided on the inner peripheral side of the spool chamber 103.
The spool chamber 103 is in communication with an introduction passage 60 for introducing a fluid into the spool chamber 103, and a first outlet passage 61 and a second outlet passage 62 for leading out the fluid in the spool chamber 103.
スプール室103内には、往復動部材である円柱状のスプ
ール50が摺動自在に嵌挿されており、このスプール50は
両端の端部50a及び50cと中心の小径部50bとから構成さ
れる。スプール50は、端部50cの端面により圧力室10内
の作動流体の液圧を受け、スプール室103内を摺動す
る。このスプール50の摺動により、導入通路60からスプ
ール室103内に導入された流体の第1導出通路61より導
出される流量及び第2導出通路62より導出される流量が
制御される。A cylindrical spool 50, which is a reciprocating member, is slidably fitted in the spool chamber 103, and the spool 50 is composed of end portions 50a and 50c at both ends and a small diameter portion 50b at the center. . The spool 50 receives the hydraulic pressure of the working fluid in the pressure chamber 10 by the end surface of the end portion 50c and slides in the spool chamber 103. The sliding of the spool 50 controls the flow rate of the fluid introduced from the introduction passage 60 into the spool chamber 103, which is led out from the first outlet passage 61 and the second outlet passage 62.
すなわち、第2図に示される状態においては、スプール
50の端部50aにより第1導出通路61は所定面積閉塞され
ていて第1導出通路61より導出される流量は制限される
が、スプール50が図中左方へ摺動すると第1導出通路61
は閉塞されなくなり流量はしだいに増加する。一方、第
2導出通路62に関しても、第2図に示される状態におい
ては第2導出通路62は閉塞されておらず一体流量の流体
が導出されるが、スプール50の摺動により第2導出通路
62はスプール50の端部50cにより閉塞されて導出される
流量は制御される。That is, in the state shown in FIG. 2, the spool
The first outlet passage 61 is closed by a predetermined area by the end portion 50a of 50, and the flow rate discharged from the first outlet passage 61 is limited. However, when the spool 50 slides to the left in the drawing, the first outlet passage 61 is formed.
Is not blocked and the flow rate increases gradually. On the other hand, regarding the second outlet passage 62 as well, in the state shown in FIG. 2, the second outlet passage 62 is not closed and the fluid of the integrated flow rate is led out.
62 is closed by the end 50c of the spool 50, and the flow rate discharged is controlled.
また、スプール室103の他端側にはスプリング51が配設
されており、第1図に示されるように圧電素子群20に電
圧が印加されていない状態においてはスプール50を図中
右方に付勢する。Further, a spring 51 is arranged on the other end side of the spool chamber 103, and the spool 50 is moved to the right in the figure in a state where no voltage is applied to the piezoelectric element group 20 as shown in FIG. Energize.
以上の構成からなる本実施例は次のように作動する。The present embodiment having the above configuration operates as follows.
圧電素子群20に高電圧が印加されていない状態にあって
は、第2図に示されるように、導入通路60からスプール
室103内に導入された流体は、第1導出通路61及び第2
導出通路62より所定量づつ導出される。In the state where the high voltage is not applied to the piezoelectric element group 20, as shown in FIG. 2, the fluid introduced into the spool chamber 103 from the introduction passage 60 is the first discharge passage 61 and the second discharge passage 61.
A predetermined amount is led out from the lead-out passage 62.
次に、図示しない制御回路を介して圧電素子群20に高電
圧を印加すると、この圧電素子群20は伸長する。このた
め、ピストン32はスプリング36に抗して図中左側に摺動
し、圧力室10の容積は減少する。従って、圧力室10内の
作動流体はスプール室103の一端側に導入され、スプー
ル50はスプリング51の付勢力に抗してスプール室103内
を摺動する。このスプール50の摺動に伴い、スプール50
の端部50aにより所定面積閉塞されていた第1導出通路6
1は閉塞されなくなり、第1導出通路61より導出される
流体の流量はしだいに増加する。逆に、第2導出通路62
はスプール50の端部50cによりしだいに閉塞され、第2
導出通路62より導出される流体の流量は減少する。Next, when a high voltage is applied to the piezoelectric element group 20 via a control circuit (not shown), the piezoelectric element group 20 expands. Therefore, the piston 32 slides to the left in the figure against the spring 36, and the volume of the pressure chamber 10 decreases. Therefore, the working fluid in the pressure chamber 10 is introduced to the one end side of the spool chamber 103, and the spool 50 slides in the spool chamber 103 against the biasing force of the spring 51. With this sliding of the spool 50, the spool 50
First lead-out passage 6 that was blocked by a predetermined area by the end 50a of the
1 is no longer blocked, and the flow rate of the fluid discharged from the first discharge passage 61 gradually increases. On the contrary, the second outlet passage 62
Is gradually closed by the end 50c of the spool 50, and the second
The flow rate of the fluid discharged from the discharge passage 62 decreases.
ここで、スプール50の摺動に伴ないスプール50の端部50
aの端面に作用するスプリング51の付勢力が大きくな
り、この機械的作動力はスプール50、圧力室10内の作動
流体及びピストン32を順次介して検出用圧電素子に作用
する。なお、以下の作動は前記実施例と同様である。Here, as the spool 50 slides, the end 50 of the spool 50
The urging force of the spring 51 acting on the end face of a increases, and this mechanical actuating force acts on the detecting piezoelectric element through the spool 50, the working fluid in the pressure chamber 10 and the piston 32 in this order. The following operations are the same as in the above embodiment.
このように、本実施例によれば、スプール室103内に導
入された流体の第1導出通路61より導出される流量及び
第2導出通路62より導出される流量を一度に制御するこ
とができる。また、本実施例においても前記実施例と同
様に圧電素子群20の伸縮に対応して発生する機械的作動
力を検出する検出用圧電素子30を圧電素子群20と一体に
積層してあるので、圧電素子群20の変位に対応して発生
する機械的作動力、すなわちスプリング51の付勢力によ
り一義的に決定される荷重を常に安定した精度で制御す
ることができ、よって高精度に流量制御ができる。As described above, according to the present embodiment, the flow rate of the fluid introduced into the spool chamber 103 that is discharged from the first discharge passage 61 and the flow rate that is discharged from the second discharge passage 62 can be controlled at once. . Also in this embodiment, similarly to the above-described embodiment, the detection piezoelectric element 30 for detecting the mechanical actuating force generated corresponding to the expansion and contraction of the piezoelectric element group 20 is integrally laminated with the piezoelectric element group 20. , The mechanical actuating force generated corresponding to the displacement of the piezoelectric element group 20, that is, the load uniquely determined by the urging force of the spring 51, can always be controlled with stable accuracy, and thus the flow rate can be controlled with high accuracy. You can
ここで、上述したように、スプリング51の付勢力はスプ
ール50の変位量で決定されるとともに、このスプール50
の変位量は圧電素子群20の変位量で決定されるものであ
り、機械的作動力をなす荷重を常に安定した精度で制御
できるということは、圧電素子群20の変位量を常に安定
した精度で制御できることになり、高精度に流量制御を
行うことができることになる。Here, as described above, the biasing force of the spring 51 is determined by the displacement amount of the spool 50, and
The displacement amount of is determined by the displacement amount of the piezoelectric element group 20, and the fact that the load forming the mechanical actuating force can be controlled always with stable accuracy means that the displacement amount of the piezoelectric element group 20 is always stable with accuracy. Therefore, the flow rate can be controlled with high accuracy.
なお、前記2つの実施例では検出用セラミック素子とし
て圧電素子を用いたが、圧電素子の代わりに電歪素子を
用いても良い。電歪素子は圧電素子よりも荷重−電荷特
性が良好であるので、より高精度な制御が可能となる。Although the piezoelectric element is used as the detection ceramic element in the two embodiments, an electrostrictive element may be used instead of the piezoelectric element. Since the electrostrictive element has better load-charge characteristics than the piezoelectric element, more accurate control becomes possible.
また、前記2つの実施例では検出用圧電素子30を積層設
定された圧電素子群20の一方の面部分に対応して設定す
るようにしたが、この検出用圧電素子30を圧電素子群20
の圧電素子と圧電素子との間に介在設定しても同様の効
果が得られる。Further, in the above-mentioned two embodiments, the detection piezoelectric element 30 is set corresponding to one surface portion of the piezoelectric element group 20 in which the detection piezoelectric element 30 is stacked.
The same effect can be obtained by interposing between the piezoelectric element and the piezoelectric element.
さらに、前記2つの実施例ではセラミック素子群とし
て、圧電素子を用いたが、電歪素子を用いても同様の効
果が得られる。Furthermore, in the above two examples, the piezoelectric element was used as the ceramic element group, but the same effect can be obtained by using the electrostrictive element.
以上説明したように、本発明によれば、セラミック素子
群に印加する印加電圧を制御回路において増減させ調整
することによりセラミック素子群の変位量を常に安定し
た精度で制御することができる。従って、往復動部材を
正確な精度で往復動させることができ、高精度に流量制
御あるいは圧力制御を行なうことができる。As described above, according to the present invention, the amount of displacement of the ceramic element group can always be controlled with stable accuracy by increasing or decreasing the applied voltage applied to the ceramic element group in the control circuit. Therefore, the reciprocating member can be reciprocated with accurate accuracy, and highly accurate flow rate control or pressure control can be performed.
また、検出用セラミック素子をセラミック素子群と一体
に積層しているため、何ら体格を増大させることはな
い。Further, since the detecting ceramic element is integrally laminated with the ceramic element group, the physical size is not increased at all.
第1図は本発明の第1実施例の構成を示す縦断面図であ
る。 第2図は本発明の第2実施例の構成を示す縦断面図であ
る。 2……ニードル(往復動部材),6……導入通路,7……導
出通路,20……圧電素子群(セラミック素子群),21……
電極板,30……検出用圧電素子(検出用セラミック素
子),31……絶縁板,37……制御回路,50……スプール
(往復動部材)。FIG. 1 is a vertical sectional view showing the structure of the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a vertical sectional view showing the structure of the second embodiment of the present invention. 2 …… Needle (reciprocating member), 6 …… Introduction passage, 7 …… Outlet passage, 20 …… Piezoelectric element group (ceramic element group), 21 ……
Electrode plate, 30 ... Piezoelectric element for detection (ceramic element for detection), 31 ... Insulation plate, 37 ... Control circuit, 50 ... Spool (reciprocating member).
Claims (2)
極板を介して積層して形成されるとともに電圧の印加に
応じて伸縮するセラミック素子群と、 このセラミック素子群のセラミック素子と一体に積層さ
れるとともに前記セラミック素子群の伸縮に対応して発
生して機械的作動力を検出する検出用セラミック素子
と、 前記セラミックス素子群の伸縮を受けて往復動するとと
もに流体が流通する流体通路を変動せしめる往復動部材
と、 前記セラミック素子群に印加する印加電圧に対応して決
定される機械的作動力の目標値が予め設定されている制
御回路とを備え、 前記セラミック素子群の伸縮に対応して実際に発生する
機械的作動力を前記検出用セラミック素子により検出
し、前記制御回路において、この検出値と目標値との比
較を行ない、前記セラミック素子群に引火する印加電圧
を増減することを特徴とする制御弁。1. A ceramic element group, which is formed by laminating a plurality of plate-shaped ceramic elements between each other with an electrode plate interposed therebetween and expands and contracts in response to the application of a voltage, and a ceramic element of the ceramic element group. A detection ceramic element that is laminated on the ceramic element group and detects a mechanical actuating force generated in response to expansion and contraction of the ceramic element group; And a control circuit in which a target value of a mechanical actuating force determined corresponding to an applied voltage applied to the ceramic element group is preset, and Correspondingly, the mechanical actuating force actually generated is detected by the detecting ceramic element, and the detected value is compared with the target value in the control circuit. A control valve for increasing or decreasing an applied voltage that ignites the ceramic element group.
ック素子は絶縁板を介在する状態で一体に積層されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の制御弁。2. The control valve according to claim 1, wherein the ceramic element group and the detection ceramic element are integrally laminated with an insulating plate interposed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133244A JPH0762502B2 (en) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | Control valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133244A JPH0762502B2 (en) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | Control valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288782A JPS62288782A (en) | 1987-12-15 |
| JPH0762502B2 true JPH0762502B2 (en) | 1995-07-05 |
Family
ID=15100076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61133244A Expired - Lifetime JPH0762502B2 (en) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | Control valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762502B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016098827A (en) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | プロテック カンパニー リミテッドProtec Co., Ltd. | Piezoelectric pneumatic valve driven dispensing pump and solution dispensing method using the same |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2768961B2 (en) * | 1988-12-26 | 1998-06-25 | 東陶機器株式会社 | Piezoelectric actuator with position detection function |
| DE4202561A1 (en) * | 1992-01-30 | 1993-08-05 | Boehringer Mannheim Gmbh | DEVICE FOR DELIVERING AN ANALYZING LIQUID |
| US5730417A (en) * | 1996-05-20 | 1998-03-24 | Regents Of The University Of California | Miniature piezo electric vacuum inlet valve |
| KR100453993B1 (en) * | 2001-10-09 | 2004-10-20 | 경원훼라이트공업 주식회사 | Piezo valve |
| DE102004022371A1 (en) * | 2004-05-06 | 2005-12-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Method for controlling a fuel injection valve |
| WO2018074208A1 (en) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 株式会社堀場エステック | Fluid control valve, fluid control device, and driving mechanism |
| KR102210582B1 (en) * | 2017-09-25 | 2021-02-02 | 가부시키가이샤 후지킨 | Valve device, flow control method, fluid control device, flow control method, semiconductor manufacturing device and semiconductor manufacturing method |
| CN111373182A (en) * | 2017-11-24 | 2020-07-03 | 株式会社富士金 | Valve device and control method of control device using the same, fluid control device, and semiconductor manufacturing device |
-
1986
- 1986-06-09 JP JP61133244A patent/JPH0762502B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016098827A (en) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | プロテック カンパニー リミテッドProtec Co., Ltd. | Piezoelectric pneumatic valve driven dispensing pump and solution dispensing method using the same |
| US9573157B2 (en) | 2014-11-18 | 2017-02-21 | Protec Co., Ltd | Piezo-pneumatic valve driving type dispensing pump and method of dispensing viscous liquid by using the pump |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62288782A (en) | 1987-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5085562A (en) | Micropump having a constant output | |
| US5759015A (en) | Piezoelectric micropump having actuation electrodes and stopper members | |
| JP2807085B2 (en) | Micro valve | |
| KR100899326B1 (en) | Flow rate control apparatus | |
| GB2087660A (en) | Electrically activated control elements | |
| US5611676A (en) | Micropump | |
| US20030152469A1 (en) | Piezoelectrically driven fluids pump | |
| JPH0762502B2 (en) | Control valve | |
| JPH0638165Y2 (en) | Damper device in flow control mechanism | |
| JPH10509790A (en) | Electro-hydraulic drive | |
| US6761028B2 (en) | Drive device | |
| KR101450367B1 (en) | Piezoelectric valve | |
| JP2000346224A (en) | Piezoelectric valve and fluid flow control method | |
| US6825591B2 (en) | Method for controlling a piezoelectric drive and a piezoelectric drive for the implementation of the method | |
| WO1991003672A1 (en) | High speed solenoid valve device | |
| EP1137884A1 (en) | Ferroelectric pump | |
| CN112228628A (en) | Flow control method of piezoelectric micro valve and piezoelectric micro valve device | |
| JPS6228507A (en) | Actuator driven by electrostriction body | |
| JP2500684B2 (en) | Piezoelectric drive | |
| JPS6158712B2 (en) | ||
| JPS61191407A (en) | Variable damping force shock absorber | |
| JPH0378512B2 (en) | ||
| JPH0772520B2 (en) | Piezoelectric fuel injection valve | |
| JPH04231781A (en) | Piezo actuator | |
| JP3729781B2 (en) | Actuator control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |