JP2019211045A - 複数ポート切替及び流量調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、しかも制御が容易な複数ポート切替及び流量調整装置を提供する。【解決手段】筺体４０と、筺体４０内に設けられた複数の流路２１ｆ〜２１ｉと、各流路２１ｆ〜２１ｉの開閉を行う複数のバルブＶ１〜Ｖ４と、バルブＶ１〜Ｖ４を連動させて各流路２１ｆ〜２１ｉの開閉を行う連動機構３０Ａを備える。連動機構３０Ａは、複数のカム３１Ａ〜３１Ｄおよび軸３１ｓによって構成されている。バルブＶ１〜Ｖ４は、ニードル弁であり、流路２１ｆ〜２１ｉは、ニードル弁の軸方向の往復動作によって開閉される。【選択図】図２

Description

本発明は、複数ポート切替及び流量調整装置に関する。

流体駆動機械の分野では油圧機器が大勢を占めるが、近年、耐食性材料の発展に伴い、環境や人にやさしい水圧駆動技術が見直されつつある。水圧駆動機器の歴史は古いが、産業装置やロボットアーム等に使用される流体駆動アクチュエータを動かすための中高圧の水を精度良く制御する技術は現在も少なく、それらの制御を実現するための機器として、流量調整可能な水用４ポート方向切換え弁の開発が望まれる。

油圧の分野では、一般的な４ポート方向切換えサーボ弁や比例弁は油の流量と方向を制御することが可能であるが、同様の機能を持った水用の機器は、非常に少ない。これは、水は油に比べて、低粘度で、非圧縮性が高いため、油圧機器と同じ寸法では、内部漏れが多く、機能させることが困難であることが理由として挙げられる。

例えば、特許文献１には、油圧で一般的に用いられるものと同様の構造であるスプール式水圧サーボ弁が提案されている。また、特許文献２には、ロータリー式水圧サーボ弁が提案されている。

浦田暎三 他５名、「水圧サーボ弁の開発」、日本機械学会論文集（Ｂ編）、63巻610号（1997-6）、p.194-201 鈴木健児、「水圧用ロータリー型サーボ弁の開発」、p.61−62、［2018年5月24日検索］〈http://www.jfps.jp/ifpex2017/pdf/IFPEX2017_31.pdf〉

しかしながら、非特許文献１に記載のスプール式のものは、高価で、構造が複雑であって、高精度な製作が必要になる。非特許文献２に記載のものは、比較的低コストで製作可能であるものの、高精度な製作が必要になる。また、非特許文献１と非特許文献２のいずれも、全閉位置（中立位置）でも内部漏れにより水が流れるため、シリンダなどのアクチュエータを中間停止するために、アクチュエータにセンサを付けて、制御を行う必要がある。

本発明は前記従来の問題を解決するものであり、構造が簡単で、しかも制御が容易な複数ポート切替及び流量調整装置を提供することを目的とする。

本発明は、筺体と、前記筺体内に設けられた複数の流路と、前記各流路の開閉を行う複数の流路開閉部材と、前記複数の流路開閉部材を連動させて前記各流路の開閉を行う連動機構を備えることを特徴とする。

本発明によれば、構造が簡単で、しかも制御が容易な複数ポート切替及び流量調整装置を提供できる。また、中立位置にてほぼ流量ゼロを実現できるので、フィードバック制御することなくアクチュエータの停止が可能となる。

第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置にて、複動シリンダを駆動する場合を示す構成図である。 第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置を示す断面図である。 （ａ）は図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ断面図、（ｂ）は図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面図、（ｃ）は図２のＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ断面図、（ｄ）は図２のＩＩＩＤ−ＩＩＩＤ断面図である。 第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置の第１連通状態を示す断面図である。 （ａ）は図４のＶＡ−ＶＡ断面図、（ｂ）は図４のＶＢ−ＶＢ断面図、（ｃ）は図４のＶＣ−ＶＣ断面図、（ｄ）は図４のＶＤ−ＶＤ断面図である。 第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置が第２連通状態を示す断面図である。 （ａ）は図６のＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ断面図、（ｂ）は図６のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ断面図、（ｃ）は図６のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ断面図、（ｄ）は図６のＶＩＩＤ−ＶＩＩＤ断面図である。 カムの回転角度と流量との関係を示すグラフである。 第２実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置を示す断面図である。 （ａ）は図９のＸＡ−ＸＡ断面図、（ｂ）は図９のＸＢ−ＸＢ断面図、（ｃ）は図９のＸＣ−ＸＣ断面図、（ｄ）は図９のＸＤ−ＸＤ断面図である。 第２実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置の第１連通状態を示す断面図である。 （ａ）は図１１のＸＩＩＡ−ＸＩＩＡ断面図、（ｂ）は図１１のＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ断面図、（ｃ）は図１１のＸＩＩＣ−ＸＩＩＣ断面図、（ｄ）は図１１のＸＩＩＤ−ＸＩＩＤ断面図である。 第２実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置の第２連通状態を示す断面図である。 （ａ）は図１３のＸＩＶＡ−ＸＩＶＡ断面図、（ｂ）は図１３のＸＩＶＢ−ＸＩＶＢ断面図、（ｃ）は図１３のＸＩＶＣ−ＸＩＶＣ断面図、（ｄ）は図１３のＸＩＶＤ−ＸＩＶＤ断面図である。 第３実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置にて、単動シリンダを駆動する場合を示す構成図である。 （ａ）は第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置にて、双方向流体回転モータを駆動する場合を示す構成図、（ｂ）は双方向流体回転モータの内部構造を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置にて、複動シリンダを駆動する場合を示す構成図である。なお、図１は、複数ポート切替及び流量調整装置が４ポートの場合であり、全閉状態を示している。
図１に示すように、水圧駆動複動シリンダ１００Ａ（液圧駆動装置）は、複数ポート切替及び流量調整装置１Ａ、複動シリンダ１１（駆動部、アクチュエータ）、ポンプ１２、水供給源（液体供給源）１３、リリーフ弁１４、配管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを備えて構成されている。なお、符号１Ｂなどは、後記の第２実施形態で説明するものである。

複数ポート切替及び流量調整装置１Ａは、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４（流路開閉部材）、流路２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ（複数の流路）、連動機構３０Ａを備えて構成されている。

複動シリンダ１１は、円筒形状のチューブ１１ａ、チューブ１１ａ内を軸方向に摺動するピストン１１ｂ、ピストン１１ｂに固定されて軸方向に延びるロッド１１ｃ、チューブ１１ａの両端に設けられるエンドプレート１１ｄ，１１ｅを備えている。また、複動シリンダ１１は、チューブ１１ａとピストン１１ｂとエンドプレート１１ｄとで囲まれる第１シリンダ室Ｑ１、チューブ１１ａとピストン１１ｂとエンドプレート１１ｅとで囲まれる第２シリンダ室Ｑ２を有している。第１シリンダ室Ｑ１および第２シリンダ室Ｑ２には、それぞれ水（液体、作動流体）が充填されることで軸方向に往復動作する。

また、複動シリンダ１１は、第１シリンダ室Ｑ１と連通するように配管２１ａの一端が接続されている。配管２１ａの他端は、複数ポート切替及び流量調整装置１ＡのＡポート１５（シリンダ側の第１ポート）に接続されている。また、複動シリンダ１１は、第２シリンダ室Ｑ２と連通するように配管２１ｂの一端が接続されている。配管２１ｂの他端は、複数ポート切替及び流量調整装置１ＡのＢポート１６（シリンダ側第２ポート）に接続されている。

複数ポート切替及び流量調整装置１Ａには、水供給源１３側にＰポート１７（水供給源側の第１ポート）とＴポート１８（水供給源側の第２ポート）が形成されている。Ｐポート１７は、配管２１ｃの一端が接続されている。配管２１ｃの他端は、水供給源１３と接続されている。Ｔポート１８は、配管２１ｄの一端と接続されている。配管２１ｄの他端は、水供給源１３と接続されている。

ポンプ１２は、配管２１ｃに設けられ、水供給源１３から水を吸い上げて、複数ポート切替及び流量調整装置１ＡのＰポート１７に供給する。また、ポンプ１２は、図示しない制御装置によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。

水供給源１３は、複動シリンダ１１の第１シリンダ室Ｑ１や第２シリンダ室Ｑ２に充填する水を貯溜し、また第１シリンダ室Ｑ１や第２シリンダ室Ｑ２から戻される水を貯溜するものである。

リリーフ弁１４は、配管２１ｃと配管２１ｄとを接続する配管２１ｅに設けられている。配管２１ｅの一端は、Ｐポート１７とポンプ１２との間の配管２１ｃ上に接続されている。なお、リリーフ弁１４は、複数ポート切替及び流量調整装置１Ａや複動シリンダ１１に過大な圧力が付加されたときに開弁して、複数ポート切替及び流量調整装置１ＡのバルブＶ１〜Ｖ４、配管２１ａ〜２１ｅ、流路２１ｆ〜２１ｉ複動シリンダ１１などを保護する機能を有する。

複数ポート切替及び流量調整装置１ＡのバルブＶ１〜Ｖ４は、いずれも同じ構成のものであり、流量を制御することが可能なものである。

連動機構３０Ａは、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を連動して動作させるものであり、カムシャフト３１、カムシャフト３１を正逆両方向に回転させるサーボモータＳＭを有する駆動部３２を備えて構成されている。また、サーボモータＳＭを用いることによって、カムシャフト３１の回転角度を様々な位置に設定できる。なお、連動機構３０Ａの詳細については後記する。

図２は、第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置の全閉状態を示す断面図である。なお、図２は、説明の都合上、図１の水圧駆動複動シリンダ１００Ａから、複動シリンダ１１、ポンプ１２、水供給源１３、リリーフ弁１４および配管２１ａ〜２１ｅを取り除いて、構造を詳しく示したものである。また、作動流体として、水を用いた場合について説明する。

図２に示すように、複数ポート切替及び流量調整装置１Ａは、筺体４０Ａと、流路２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ（複数の流路）と、バルブＶ１〜Ｖ４（流路開閉部材）と、連動機構３０Ａと、を備えて構成されている。

筺体４０Ａは、流路２１ｆ〜２１ｉ、バルブＶ１〜Ｖ４および連動機構３０Ａが設けられるものであり、例えば、アルミニウム合金製の鋳造品によって略四角ブロック状に構成されている。なお、図２では、筺体４０Ａが一体に形成されている状態が図示されているが、実際には、複数のブロックに分けて、パッキンを介してそれぞれを組み合わせることによって筺体４０Ａが構成されている。

また、筺体４０Ａには、一端側（図示左側）から他端側（図示右側）に向けてバルブＶ１〜Ｖ４が水平方向に並んで配置されている。また、バルブＶ１〜Ｖ４は、等間隔に配置されている。また、バルブＶ１〜Ｖ４は、筺体４０Ａの上側から取り付けられている。

また、筺体４０Ａには、Ｐポート１７とＴポート１８とが対向して配置されている。Ｐポート１７は、筺体４０Ａの左側面に形成されている。Ｔポート１８は、筺体の右側面に形成されている。また、筺体４０Ａの右側面には、Ｔポート１８の下方に、Ａポート１５とＢポート１６が形成されている。なお、図２では、説明の便宜上、Ａポート１５とＢポート１６とを上下にずらして配置した場合を例示するが、Ａポート１５とＢポート１６とを水平方向に並んで配置してもよく、適宜変更できる。

また、筺体４０Ａには、Ｐポート１７からＡポート１５につながる流路２１ｆが形成されている。この流路２１ｆは、Ｐポート１７から水平方向にバルブＶ１の位置まで延びる流路２１ｆ１と、この流路２１ｆ１の先端から鉛直方向下方に延びる流路２１ｆ２と、この流路２１ｆ２の下端からＡポート１５に向けて水平方向に延びる流路２１ｆ３と、を有している。流路２１ｆ２は、流路２１ｆ１，２１ｆ３よりも小径に形成されている。

また、筺体４０Ａには、流路２１ｆの途中からＢポート１６につながる流路２１ｇが形成されている。この流路２１ｇは、流路２１ｆ１からさらに水平方向に延びる流路２１ｇ１と、この流路２１ｇ１から鉛直方向下方に延びる流路２１ｇ２と、この流路２１ｇ２の下端からＢポート１６に向けて水平方向に延びる流路２１ｇ３と、を有している。流路２１ｇ２は、流路２１ｇ１，２１ｇ３よりも小径に形成されている。

また、筺体４０Ａには、Ｔポート１８から流路２１ｇ３につながる流路２１ｉが形成されている。この流路２１ｉは、Ｔポート１８から水平方向にバルブＶ４の位置まで延びる流路２１ｉ１と、この流路２１ｉ１から鉛直方向下方に延びて流路２１ｇ３と連通する流路２１ｉ２と、を有している。流路２１ｉ２は、流路２１ｉ１，２１ｇ３よりも小径に形成されている。

また、筺体４０Ａには、流路２１ｉの途中から流路２１ｆの途中までつながる流路２１ｈが形成されている。この流路２１ｈは、流路２１ｉ１からさらに水平方向に延びる流路２１ｈ１と、この流路２１ｈ１から鉛直方向下方に延びて流路２１ｆ３に連通する流路２１ｈ２と、を有している。流路２１ｈ２は、流路２１ｈ１，２１ｆ３よりも小径に形成されている。

バルブＶ１は、弁箱４１、ニードル弁４２Ａ、押え板４３、コイルバネ４４を備えて構成されている。なお、バルブＶ２〜Ｖ４についても、バルブＶ１と同様に構成されている。

バルブＶ１の弁箱４１は、上面が開放するように形成される凹部４１ａと、この凹部４１ａの底面から流路２１ｆ１と連通するように鉛直方向下方に延びる貫通孔４１ｂと、を有している。また、貫通孔４１ｂの軸中心は、流路２１ｆ２の軸中心と一致している。また、貫通孔４１ｂは、ニードル弁４２Ａが摺動可能に形成されるとともに、流路２１ｆ２よりも太く形成されている。

バルブＶ２の弁箱４１において、貫通孔４１ｂの軸中心は、流路２１ｇ２の軸中心と一致している。バルブＶ３の弁箱４１において、貫通孔４１ｂの軸中心は、流路２１ｈ２の軸中心と一致している。バルブＶ４の弁箱４１において、貫通孔４１ｂの軸中心は、流路２１ｉ２の軸中心と一致している。

ニードル弁４２Ａは、凹部４１ａに配置される基部４２ａと、基部４２ａの下端に固定され、貫通孔４１ｂ内を摺動可能に挿入されるピン部４２ｂと、を有している。ピン部４２ｂは、基部４２ａよりも小径に形成されている。ピン部４２ｂの先端（下端）は、流路２１ｆ２の開口（バルブシート）ｖｓ１に進退自在に挿入される先細部４２ｃが形成されている。基部４２ａの上端には、円板状の鍔部４２ｄが形成されている。開口ｖｓ１の縁が円形である。先細部４２ｃは、輪切り断面が円形である。よって、先細部４２ｃの周面が開口ｖｓ１の縁全体に接した状態で、バルブＶ１が閉じるようになっている。

押え板４３は、リング状に形成され、ニードル弁４２Ａに挿通され、鍔部４２ｄの下面に当接して、ニードル弁４２Ａから脱落しないようになっている。

コイルバネ４４は、圧縮した状態で凹部４１ａ内に挿入され、軸方向の一端（図示下端）が凹部４１ａの底面で支持され、他端（図示上端）が押え板４３で支持されている。このコイルバネ４４の弾性力によって、ニードル弁４２Ａに対して上方に付勢する力が作用している。

バルブＶ２は、ニードル弁４２Ｂの先部が流路２１ｇ１内を横切るように貫通するとともに、流路２１ｇ２の開口（バルブシート）ｖｓ２に進退自在に挿入されている。バルブＶ３は、ニードル弁４２Ｃの先部が流路２１ｈ１内を横切るように貫通するとともに、流路２１ｈ２の開口（バルブシート）ｖｓ３に進退自在に挿入されている。バルブＶ４は、ニードル弁４２Ｄの先部が流路２１ｉ１内を横切るように貫通するとともに、流路２１ｉ２の開口（バルブシート）ｖｓ４に進退自在に挿入されている。なお、バルブＶ２〜Ｖ４は、バルブＶ１と同様に、先細部４２ｃの周面が開口ｖｓ２〜ｖｓ４の縁全体に接した状態で、バルブＶ２〜Ｖ４が閉じるようになっている。

連動機構３０Ａのカムシャフト３１は、筺体４０Ａの一端から他端に向けて延びる軸３１ｓを有している。軸３１ｓは、筺体４０Ａの両端に設けられた軸受３１ｔ，３１ｔによって回転自在に支持されている。また、軸３１ｓには、カム（板カム）３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄが固定されている。カム３１Ａは、バルブＶ１のニードル弁４２Ａと接する位置に配置されている。カム３１Ｂは、バルブＶ２のニードル弁４２Ｂと接する位置に配置されている。カム３１Ｃは、バルブＶ３のニードル弁４２Ｃと接する位置に配置されている。カム３１Ｄは、バルブＶ４のニードル弁４２Ｄと接する位置に配置されている。

駆動部３２は、軸３１ｓに正逆両方向に回転力を与えることで、すべてのカム３１Ａ〜３１Ｄが同時に回転する。カム３１Ａ〜３１Ｄが回転することで、バルブＶ１〜Ｖ４が開閉する。また、駆動部３２は、サーボモータＳＭ（図１参照）を用いることで、軸３１ｓの回転角度を段階的に設定できるようになっている。

図３（ａ）は図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ断面図、（ｂ）は図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面図、（ｃ）は図２のＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ断面図、（ｄ）は図２のＩＩＩＤ−ＩＩＩＤ断面図である。なお、図３（ａ）〜（ｄ）は、図２のＸ方向から見たときの断面図である。

図３（ａ）に示すように、カム３１Ａは、軸３１ｓの中心からの半径Ｒ１が同じに形成される第１カム面ｍ１を有している。第１カム面ｍ１は、図３（ａ）の点Ｐ１から図示右側のカム面を通って点Ｐ２までである。なお、点Ｐ１から点Ｐ２までは、約１８０度の角度範囲である。また、カム３１Ａは、軸３１ｓの中心からの半径Ｒ２が徐々に小さくなるように形成される第２カム面ｍ２を有している。第２カム面ｍ２は、図３（ａ）の点Ｐ２から点Ｐ３までで、約１４０度の角度範囲である。

図３（ａ）に示すバルブＶ１は、カム３１Ａが点Ｐ２の位置でニードル弁４２Ａに接している。つまり、最も半径の大きい位置でニードル弁４２Ａの上端（先細部とは反対側の軸方向の上端）と接している。この状態では、ニードル弁４２Ａがコイルバネ４４の付勢力に抗して最も押し下げられ、ニードル弁４２Ａによって流路２１ｆ２の開口ｖｓ１が閉じられている。

図３（ｂ）に示すように、カム３１Ｂは、軸３１ｓの中心からの半径が同じに形成される第１カム面ｍ３を有している。第１カム面ｍ３は、図３（ｂ）の点Ｐ４から図示左側のカム面を通って点Ｐ５までである。なお、点Ｐ４から点Ｐ５までは、約１８０度の角度範囲である。また、カム３１Ｂは、軸３１ｓの中心からの半径が徐々に小さくなるように形成される第２カム面ｍ４を有している。第２カム面ｍ４は、図３（ｂ）の点Ｐ５から点Ｐ６までで、約１４０度の角度範囲である。

図３（ｂ）に示すバルブＶ２は、カム３１Ｂが点Ｐ５の位置でニードル弁４２Ｂに接している。つまり、最も半径の大きい位置でニードル弁４２Ｂの上端（先細部とは反対側の軸方向の上端）と接している。この状態では、ニードル弁４２Ｂがコイルバネ４４の付勢力に抗して最も押し下げられ、ニードル弁４２Ｂによって流路２１ｇ２の開口ｖｓ２が閉じられている。

図３（ｃ）に示すように、カム３１Ｃは、カム３１Ｂと同様に構成されている。図３（ｄ）に示すように、カム３１Ｄは、カム３１Ａと同様に構成されている。

このように、バルブＶ１に対応するカム３１ＡとバルブＶ４に対応するカム３１Ｄが、同じ形状かつ同じ配置である。バルブＶ２に対応するカム３１ＢとバルブＶ３に対応するカム３１Ｃが、同じ形状かつ同じ配置である。カム３１Ｂ，３１Ｃは、前記したカム３１Ａ，３１Ｄと左右が反転した配置である。

図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、バルブＶ１〜Ｖ４がすべて閉じた状態では、Ｐポート１７（図２参照）とＡポート１５（図２参照）との連通が遮断されているので（ニードル弁４２Ａによって流路２１ｆ２の開口ｖｓ１が閉じられているので）、Ｐポート１７からの水は、流路２１ｆ１のニードル弁４２Ａの位置で遮断される。また、Ｐポート１７（図２参照）とＢポート１６（図２参照）との連通が遮断されているので（ニードル弁４２Ｂによって流路２１ｇ２の開口ｖｓ２が閉じられているので）、Ｐポート１７からの水は、ニードル弁４２Ａと流路２１ｆ１との間に形成された隙間を通って（図３（ｂ）参照）、流路２１ｇ１のニードル弁４２Ｂの位置で遮断される。

また、Ｔポート１８（図２参照）とＡポート１５（図２参照）との連通が遮断されているので（ニードル弁４２Ｃによって流路２１ｈ２の開口ｖｓ３が閉じられているので）、Ｔポート１８に戻る水は、流路２１ｈ１のニードル弁４２Ｃの位置で遮断される。また、Ｔポート１８（図２参照）とＢポート１６（図２参照）との連通が遮断されているので（ニードル弁４２Ｄによって流路２１ｉ２の開口ｖｓ４が閉じられているので）、Ｔポート１８に戻る水は、流路２１ｉ１のニードル弁４２Ｃの位置で遮断される。

図４は、第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置が第１連通状態を示す断面図である。
図４に示すように、複数ポート切替及び流量調整装置１Ａは、駆動部３２の駆動力によって軸３１ｓが所定の方向に回転すると、バルブＶ１〜Ｖ４が連動して動作する。すなわち、軸３１ｓが所定角度回転することで、バルブＶ２，Ｖ３が閉じたまま、バルブＶ１，Ｖ４が開く。このとき、流路２１ｆ２の開口ｖｓ１が開くようにニードル弁４２Ａが動作することで、Ｐポート１７とＡポート１５とが連通する。また、流路２１ｉ２の開口ｖｓ４が開くようにニードル弁４２Ｄが動作することで、Ｔポート１８とＢポート１６とが連通する。

これにより、ポンプ１２（図１参照）によって水供給源１３（図１参照）から吸い上げられた水は、Ｐポート１７に導入され、流路２１ｆ１，２１ｆ２，２１ｆ３を通ってＡポート１５から導出される。Ａポート１５から導出された水は、配管２１ａ（図１参照）を介して複動シリンダ１１の第１シリンダ室Ｑ１（図１参照）に導入される。第１シリンダ室Ｑ１に水が導入されると、第１シリンダ室Ｑ１の内圧（水圧）が高まることで、第１シリンダ室Ｑ１を拡大する方向にピストン１１ｂ（図１参照）が動作する。

また、ピストン１１ｂ（図１参照）の動作力によって、第２シリンダ室Ｑ２（図１参照）の水が配管２１ｂ（図１参照）を介してＢポート１６に押し戻される。Ｂポート１６に押し戻された水は、流路２１ｇ３，２１ｉ２，２１ｉ１を通ってＴポート１８から押し戻される。Ｔポート１８から押し戻された水は、配管２１ｄ（図１参照）を介して水供給源１３に戻される。

また、バルブＶ３が閉じているので、Ｐポート１７からＡポート１５に流れた水が、流路２１ｆ３から流路２１ｈ２に入り込んだとしても、Ｔポート１８に連通する流路２１ｈ１に漏れ出ることがない。また、バルブＶ２が閉じているのでＢポート１６に戻された水が、流路２１ｇ３から流路２１ｇ２に入り込んだとしても、Ｐポート１７に連通する流路２１ｇ１に漏れ出ることがない。

図５（ａ）は図４のＶＡ−ＶＡ断面図、（ｂ）は図４のＶＢ−ＶＢ断面図、（ｃ）は図４のＶＣ−ＶＣ断面図、（ｄ）は図４のＶＤ−ＶＤ断面図である。なお、図５（ａ）〜（ｄ）は、図３と同様に、図４のＸ方向から見た断面図である。
図５（ａ）に示すカム３１Ａは、図３（ａ）に示すカム３１ＡをＷ１方向（反時計回り方向）に所定角度（例えば、４５度）回転させた状態である。これにより、カム３１Ａは、第２カム面ｍ２がニードル弁４２Ａの上端と摺動しながら回転する。第２カム面ｍ２は、点Ｐ２から点Ｐ３に向けて軸３１ｓの中心からの半径が徐々に小さくなるように形成されているので、ニードル弁４２Ａがコイルバネ４４の弾性力によって徐々に上昇する。これによって、ニードル弁４２Ａの先端が流路２１ｆ２の開口ｖｓ１から抜け出るので、バルブＶ１が開く。バルブＶ１が開くと、流路２１ｆ１からの水が、流路２１ｆ２，２１ｆ３に流れ込む。

図５（ｂ）に示すカム３１Ｂは、図３（ｂ）に示すカム３１ＢをＷ１方向（反時計回り方向）に同様の角度（例えば、４５度）回転させた状態である。これにより、カム３１Ｂは、第１カム面ｍ３がニードル弁４２Ｂの上端と摺動しながら回転する。第１カム面ｍ３は、点Ｐ５から点Ｐ４に向けて軸３１ｓの中心からの半径が同じに形成されているので、ニードル弁４２Ｂが持ち上がることがない。

図５（ｃ）に示すカム３１Ｃは、バルブＶ２と同様に動作するので、ニードル弁４２Ｃが持ち上がることがない。図５（ｄ）に示すカム３１Ｄは、バルブＶ１と同様に動作するので、ニードル弁４２Ｄがコイルバネ４４の弾性力によって徐々に上昇する。これによって、ニードル弁４２Ｄの先端が流路２１ｉ２の開口ｖｓ４から抜け出るので、バルブＶ４が開く。バルブＶ４が開くと、流路２１ｇ３，２１ｉ２からの水が流路２１ｉ１に流れ込む。

図６は、第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置が第２連通状態を示す断面図である。
図６に示すように、複数ポート切替及び流量調整装置１Ａは、駆動部３２の駆動力によって軸３１ｓが図４とは逆方向に回転すると、バルブＶ１〜Ｖ４が連動して動作する。すなわち、軸３１ｓが所定角度回転することで、バルブＶ１，Ｖ４が閉じたまま、バルブＶ２，Ｖ３が開く。このとき、ニードル弁４２Ｂが動作して流路２１ｇ２の開口ｖｓ２が開くことで、Ｐポート１７とＢポート１６とが連通する。また、ニードル弁４２Ｃが動作して流路２１ｈ２の開口ｖｓ３が開くことで、Ｔポート１８とＡポート１５とが連通する。

これにより、ポンプ１２（図１参照）によって水供給源１３（図１参照）から吸い上げられた水は、Ｐポート１７に導入され、流路２１ｆ１，２１ｇ１，２１ｇ２，２１ｇ３を通ってＢポート１６から導出される。Ｂポート１６から導出された水は、配管２１ｂ（図１参照）を介して複動シリンダ１１の第２シリンダ室Ｑ２（図１参照）に導入される。第２シリンダ室Ｑ２に水が導入されると、第２シリンダ室Ｑ２の内圧（水圧）が高まることで、第２シリンダ室Ｑ２を拡大する方向にピストン１１ｂ（図１参照）が動作する。

また、ピストン１１ｂ（図１参照）の動作力によって、第２シリンダ室Ｑ１（図１参照）の水が配管２１ａ（図１参照）を介してＡポート１５に押し戻される。Ａポート１５に押し戻された水は、流路２１ｆ３，２１ｈ２，２１ｈ１，２１ｉ１を通ってＴポート１８から押し戻される。Ｔポート１８から押し戻された水は、配管２１ｄ（図１参照）を介して水供給源１３に戻される。

また、バルブＶ４が閉じているので、Ｐポート１７からＢポート１６に流れた水が、流路２１ｇ３から流路２１ｉ２に入り込んだとしても、Ｔポート１８に連通する流路２１ｉ１に漏れ出ることがない。また、バルブＶ１が閉じているので、Ａポート１５からＴポート１８に流れた水が、流路２１ｆ３から流路２１ｆ２に入り込んだとしても、Ｐポート１７に連通する流路２１ｆ１に漏れ出ることがない。

図７（ａ）は図６のＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ断面図、（ｂ）は図６のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ断面図、（ｃ）は図６のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ断面図、（ｄ）は図６のＶＩＩＤ−ＶＩＩＤ断面図である。
図７（ａ）に示すカム３１Ａは、図３（ａ）に示すカム３１ＡをＷ２方向（時計回り方向）に同様の角度（例えば、４５度）回転させた状態である。これにより、カム３１Ａは、第１カム面ｍ１がニードル弁４２Ａの上端と摺動しながら回転する。第１カム面ｍ１は、点Ｐ２から点Ｐ１に向けて軸３１ｓの中心からの半径が同じに形成されているので、ニードル弁４２Ａがコイルバネ４４の付勢力によって持ち上がることがない。

図７（ｂ）に示すカム３１Ｂは、図３（ｂ）に示すカム３１ＢをＷ２方向（時計回り方向）に所定角度（例えば、４５度）回転させた状態である。これにより、カム３１Ｂは、第２カム面ｍ４がニードル弁４２Ｂの上端と摺動しながら回転する。第２カム面ｍ４は、点Ｐ５から点Ｐ６に向けて軸３１ｓの中心からの半径が徐々に小さく形成されているので、ニードル弁４２Ｂがコイルバネ４４の弾性力によって徐々に上昇する。これによって、ニードル弁４２Ｂの先端が流路２１ｇ２の開口ｖｓ２から抜け出るので、バルブＶ２が開弁する。バルブＶ２が開弁すると、流路２１ｇ１からの水が、流路２１ｇ２，２１ｇ３に流れ込む。

図７（ｃ）に示すカム３１Ｃは、カム３１Ｂと同様に動作するので、ニードル弁４２Ｃがコイルバネ４４の弾性力によって徐々に上昇する。これによって、ニードル弁４２Ｃの先端が流路２１ｈ２の開口ｖｓ３から抜け出るので、バルブＶ３が開く。バルブＶ３が開くと、流路２１ｆ３，２１ｈ２からの水が流路２１ｈ１に流れ込む。図７（ｄ）に示すカム３１Ｄは、バルブＶ１と同様に動作するので、ニードル弁４２Ｄがコイルバネ４４の付勢力によって持ち上がることがない。

図８は、カムの回転角度と流量との関係を示すグラフである。なお、図８では、回転角度の方向については考慮していない。また、図３（ａ），（ｄ）に示すように、カム３１Ａ，３１Ｄが点Ｐ２においてニードル弁４２Ａ，４２Ｄと接している状態を０度、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、カム３１Ｂ，３１Ｃが点Ｐ５においてニードル弁４２Ｂ，４２Ｃと接している状態を０度とする。

カム３１Ａは、点Ｐ２から点Ｐ３に向けて半径が小さくなるように形成された第２カム面ｍ２を有しているので、ニードル弁４２Ａが流路２１ｆ２の開口ｖｓ１から抜け出ることで、流路２１ｆ２の開口ｖｓ１が徐々に拡大する。つまり、図８に示すように、回転角度（サーボモータのストローク）が大きくなるにつれて（図３（ａ）→図５（ａ）参照）、流路２１ｆ１から流路２１ｆ２に流れる水の流量が増加する。

カム３１Ｄは、カム３１Ａと同様に、回転角度（サーボモータのストローク）が大きくなるにつれて（図３（ｄ）→図５（ｄ）参照）、流路２１ｉ２から流路２１ｉ１に流れる水の流量が増加する。

カム３１Ｂは、点Ｐ５から点Ｐ６に向けて半径が小さくなるように形成された第２カム面ｍ４を有しているので、ニードル弁４２Ｂが流路２１ｇ２の開口ｖｓ２から抜け出ることで、流路２１ｇ２の開口ｖｓ２が徐々に拡大する。つまり、図８に示すように、回転角度（サーボモータのストローク）が大きくなるにつれて（図３（ｂ）→図７（ｂ）参照）、流路２１ｇ１から流路２１ｇ２に流れる水の流量が増加する。

カム３１Ｃは、カム３１Ｄと同様に、回転角度（サーボモータのストローク）が大きくなるにつれて（図３（ｃ）→図７（ｃ）参照）、流路２１ｈ２から流路２１ｈ１に流れる水の流量が増加する。

以上説明したように、第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置１Ａは、筺体４０Ａと、筺体４０Ａ内に設けられた流路２１ｆ〜２１ｉと、流路２１ｆ〜２１ｉの開閉を行う複数のバルブＶ１〜Ｖ４と、複数のバルブＶ１〜Ｖ４を連動させて流路２１ｆ〜２１ｉを開閉する連動機構３０Ａと、を備える。これによれば、連動機構３０Ａによって複数のバルブＶ１〜Ｖ４を連動させて同時に動かすことができるので、バルブＶ１〜Ｖ４の制御が簡単になるとともに、バルブＶ１〜Ｖ４の動作機構（構造）を簡単にできる。

また、第１実施形態は、連動機構３０Ａが、バルブＶ１〜Ｖ４の開閉を行う複数のカム３１Ａ〜３１Ｄおよび軸３１ｓによって構成されている。バルブＶ１〜Ｖ４をカム３１Ａ〜３１Ｄによって動作させることで、作動流体の流量の制御が容易になる。

また、第１実施形態では、流路開閉部材がニードル弁４２Ａ〜４２Ｄであり、流路２１ｆ〜２１ｉ（流路）がニードル弁４２Ａ〜４２Ｄの軸方向Ｇの往復動作によって開閉される。これによれば、ニードル弁４２Ａ〜４２Ｄの軸方向の動作によってバルブＶ１〜Ｖ４を開閉することで、作動流体として水を用いた場合、内部漏れを抑制でき、中立位置でほぼ流量ゼロを実現でき、水用の複数ポート切替及び流量調整装置１Ａとしての性能を向上できる。また、中立位置で流量をゼロにできるため、複数ポート切替及び流量調整装置１Ａを水圧駆動シリンダ１００Ａに適用した場合、中立位置にてフィードバック制御することなく、アクチュエータ（複動シリンダ１１）を停止させることが可能になる。

また、第１実施形態では、カム３１Ａ〜３１Ｄは、半径Ｒ１が同じに形成された第１カム面ｍ１，ｍ３と、半径Ｒ２が徐々に小さくなるように形成された第２カム面ｍ２，ｍ４と、を有する（図３、図５、図７参照）。これによれば、第１カム面ｍ１，ｍ３がニードル弁４２Ａ〜４２Ｄに摺動することで、ニードル弁４２Ａ〜４２Ｄを閉じたままの状態にでき、第２カム面ｍ２，ｍ４がニードル弁４２Ａ〜４２Ｄに摺動することで、ニードル弁４２Ａ〜４２Ｄの開度を制御する（変更する）ことができる。

また、第１実施形態では、ニードル弁４２Ａ〜４２Ｄが流路２１ｆ〜２１ｉ（流路２１ｆ１，２１ｇ１，２１ｈ１，２１ｉ１）に直交する方向から貫通し、流路２１ｆ〜２１ｉは、ニードル弁４２Ａ〜４２Ｄの先端（先細部４２ｃ）によって開閉される開口ｖｓ１，ｖｓ２，ｖｓ３，ｖｓ４を有している。これによれば、ニードル弁４２Ａ〜４２Ｄを摺動させることなく、バルブＶ１〜Ｖ４を開閉することができ、作動流体の内部漏れを抑制できる。

また、第１実施形態では、複数の流路２１ｆ〜２１ｉに流れる作動流体は水である。これによれば、油圧などの作動流体に比べて、環境負荷を緩和できる。

また、第１実施形態では、複数ポート切替及び流量調整装置１Ａを複動シリンダ１１に接続して使用できる。これによれば、ホイールローダ、ダンプカーの荷台、二足歩行ロボット、スカラロボット、クローラ、クレーン、産業用ロボット、伸縮アーム、ロボットアームなどの各種の駆動装置に適用することができる。

（第２実施形態）
図９は、第２実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置を示す断面図である。なお、図９は、複数ポート切替及び流量調整装置１Ｂが全閉状態を示している。
図９に示すように、複数ポート切替及び流量調整装置１Ｂ（複数ポート切替装置）は、筺体４０Ｂと、流路２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ（複数の流路）と、バルブＶ１０，Ｖ２０，Ｖ３０，Ｖ４０（流路開閉部材）と、連動機構３０Ｂと、を備えている。

筺体４０Ｂは、流路２１ｆ〜２１ｉ、バルブＶ１０〜Ｖ４０および連動機構３０Ｂが設けられるものであり、例えば、アルミニウム合金製の鋳造品によって略四角ブロック状に構成されている。なお、図９では、筺体４０Ｂが一体に形成されている状態が図示されているが、実際には、複数のブロックに分けて、パッキンを用いてそれぞれを組み合わせることによって筺体４０Ｂが構成されている。

筺体４０Ｂには、一端側（図示左側）から他端側（図示右側）に向けてバルブＶ１０〜Ｖ４０が水平方向に並んで配置されている。また、筺体４０Ｂには、Ｐポート１７とＴポート１８とが対向して配置されている。Ｐポート１７は、筺体４０Ｂの左側面に形成されている。Ｔポート１８は、筺体の右側面に形成されている。また、筺体４０Ｂの右側面には、Ｔポート１８の下方に、Ａポート１５とＢポート１６が形成されている。

また、筺体４０Ｂには、一端側から他端側に貫通する弁箱４５が形成されている。この弁箱４５内には、バルブＶ１０〜Ｖ４０が軸方向に並んで配置されている。また、弁箱４５は、軸方向の中央においてシール部材４２ａによって左右に区画されている。このシール部材４２ａによって区画された一方にバルブＶ１０，Ｖ２０が配置され、他方にバルブＶ３０，Ｖ４０が配置されている。また、弁箱４５の両端には、連動機構３０Ｂの軸３１ｓを回転自在に支持する軸受４２ｂ，４２ｂが設けられている。

筺体４０Ｂには、Ｐポート１７からＡポート１５につながる流路２１ｆが形成されている。この流路２１ｆは、Ｐポート１７から水平方向に延びる流路２１ｆ４と、この流路２１ｆ４の先端から鉛直方向下方に延びる流路２１ｆ５と、を有している。流路２１ｆ４の先端は、バルブＶ１０，Ｖ２０の間まで延びている。流路２１ｆ５は、バルブＶ１０とバルブＶ２０との間に形成された流路（空間）２１ｆ６と連通している。

また、流路２１ｆは、流路２１ｆ６の下部から下方に延びる流路２１ｆ７を有している。また、流路２１ｆは、流路２１ｆ７の下端からＡポート１５に向けて水平方向に延びる流路２１ｆ８を有している。流路２１ｆ７は、流路２１ｆ４，２１ｆ８よりも小径に形成されている。また、流路２１ｆ７の開口ｖｓ１０（バルブシート）にはバルブＶ１０が位置している。

流路２１ｇは、流路２１ｆ６の下部から下方に延びる流路２１ｇ７を有している。また、流路２１ｇは、流路２１ｇ７の下端からＢポート１６に向けて水平方向に延びる流路２１ｇ８を有している。流路２１ｇ７は、流路２１ｆ４，２１ｇ８よりも小径に形成されている。また、流路２１ｇ７の開口ｖｓ２０（バルブシート）にはバルブＶ２０が位置している。

筺体４０Ｂには、Ｔポート１８からＡポート１５につながる流路２１ｈが形成されている。この流路２１ｈは、Ｔポート１８から水平方向に延びる流路２１ｈ４と、この流路２１ｈ４の先端から鉛直方向下方に延びる流路２１ｈ５と、を有している。流路２１ｈ４の先端は、バルブＶ３０，Ｖ４０の間まで延びている。流路２１ｈ５は、バルブＶ３０とバルブＶ４０との間に形成された流路（空間）２１ｈ６と連通している。

また、流路２１ｈは、流路２１ｈ６の下部から下方に延びて、流路２１ｆ８に連通する流路２１ｈ７を有している。この流路２１ｈ７は、流路２１ｈ４，２１ｆ８よりも小径に形成されている。また、流路２１ｈ７の開口ｖｓ３０（バルブシート）にはバルブＶ３０が位置している。

流路２１ｉは、流路２１ｈ６の下部から下方に延び、流路２１ｇ８に連通する流路２１ｉ７を有している。この流路２１ｉ７は、流路２１ｈ４，２１ｇ８よりも小径に形成されている。また、流路２１ｉ７の開口ｖｓ４０（バルブシート）にはバルブＶ４０が位置している。

バルブＶ１０は、弁箱４５内を摺動しながら回転する略円柱状に形成された回転体３３を有し、この回転体３３が軸３１ｓに固定されている。回転体３３の外周面には、切欠部３２Ａが形成されている。この切欠部３２Ａは、隣り合うバルブＶ２０に向けて徐々に流路２１ｆ６の周壁面から離間するようにテーパ状に形成されている。

バルブＶ２０は、弁箱４５内を摺動する略円柱状に形成された回転体３３を有し、軸３１ｓに固定されている。回転体３３には、バルブＶ１０と同様な切欠部３２Ｂが形成されている。この切欠部３２Ｂは、隣り合うバルブＶ１０に向けて徐々に流路２１ｆ６の周壁面から離間するようにテーパ状に形成されている。

なお、バルブＶ３０，Ｖ４０についても、バルブＶ１０，Ｖ２０と同様にして回転体３３の外周面に切欠部３２Ｃ，３２Ｄが形成され、切欠部３２Ｃ，３２Ｄが対向するように配置されている。

図１０（ａ）は図９のＸＡ−ＸＡ断面図、（ｂ）は図９のＸＢ−ＸＢ断面図、（ｃ）は図９のＸＣ−ＸＣ断面図、（ｄ）は図９のＸＤ−ＸＤ断面図であるなお、図１０（ａ）〜（ｄ）は、図９のＸ方向から見たときの断面図である。
図１０（ａ）に示すように、バルブＶ１０の回転体３３は、半径Ｒ１が同じに形成される外周面ｍ１０が形成されている。この外周面ｍ１０は、図１０（ａ）の点Ｐ１０から点Ｐ２０までの１８０度以上の角度範囲である。バルブＶ１０の切欠部３２Ａは、周方向両端から中央に向けて切欠きの体積が徐々に大きくなるように形成されている。換言すると、周方向両端から中央に向けて、切欠部３２Ａの表面と弁箱４５の周壁面とで挟まれる空間が徐々に大きくなるように形成されている。

また、バルブＶ１０は、流路２１ｆ７の開口ｖｓ１０に回転体３３の外周面ｍ１０が位置することで閉じられている。また、切欠部３２Ａは、開口ｖｓ１０と重ならない図示左上に位置している。

図１０（ｂ）に示すように、バルブＶ２０は、流路２１ｇ７の開口ｖｓ２０に回転体３３の外周面ｍ１０が位置することで閉じられている。また、切欠部３２Ｂは、開口ｖｓ２０と重ならない図示右上に位置している。

図１０（ｃ）に示すように、バルブＶ３０は、流路２１ｈ７の開口ｖｓ３０に回転体３３の外周面ｍ１０が位置することで閉じられている。また、切欠部３２Ｃは、開口ｖｓ３０と重ならない図示右上に位置している。

図１０（ｄ）に示すように、バルブＶ４０は、流路２１ｉ７の開口ｖｓ４０に回転体３３の外周面ｍ１０が位置することで閉じられている。また、切欠部３２Ｄは、開口ｖｓ４０と重ならない図示左上に位置している。

図１０（ａ）と図１０（ｄ）に示すように、バルブＶ１０の切欠部３２ＡとバルブＶ４０の切欠部３２Ｄが、同じ形状かつ同じ配置である。また、図１０（ｂ）と図１０（ｃ）に示すように、バルブＶ２０の切欠部３２ＢとバルブＶ３０の切欠部３２Ｃが、同じ形状かつ同じ配置である。

図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、バルブＶ１０〜Ｖ４０がすべて閉じた状態では、Ｐポート１７（図９参照）とＡポート１５（図９参照）との連通が遮断されているので（外周面ｍ１０によって開口ｖｓ１０が閉じられているので）、流路２１ｆ６の位置で流路２１ｆが遮断されている。また、Ｐポート１７とＢポート１６（図９参照）との連通が遮断されているので（外周面ｍ１０によって開口ｖｓ２０が閉じられているので）、流路２１ｆ６の位置で流路２１ｇが遮断されている。

また、Ｔポート１８（図９参照）とＡポート１５との連通が遮断されているので（外周面ｍ１０によって開口ｖｓ３０が閉じられているので）、流路２１ｈ７の位置で流路２１ｈが遮断されている。また、Ｔポート１８とＢポート１６との連通が遮断されているので（外周面ｍ１０によって開口ｖｓ４０が閉じられているので）、流路２１ｉ７の位置で流路２１ｉが遮断されている。

図１１は、第２実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置が第１連通状態を示す断面図である。
図１１に示すように、複数ポート切替及び流量調整装置１Ｂは、駆動部３２の駆動力によって軸３１ｓが回転すると、バルブＶ１０〜Ｖ４０が連動して回転する。すなわち、軸３１ｓが所定角度回転することで、バルブＶ２０，Ｖ３０が閉じたまま、バルブＶ１０，Ｖ４０が開く。このとき、回転体３３の切欠部３２Ａが回転して流路２１ｆ７の開口ｖｓ１０が開くことで、Ｐポート１７とＡポート１５とが連通する。また、回転体３３の切欠部３２Ｄが回転して流路２１ｉ７の開口ｖｓ４０が開くことで、Ｔポート１８とＢポート１６とが連通する。

これにより、ポンプ１２（図１参照）によって水供給源１３（図１参照）から吸い上げられた水は、Ｐポート１７に導入され、流路２１ｆ４，２１ｆ５，２１ｆ６，２１ｆ７，２１ｆ８を通ってＡポート１５から導出される。Ａポート１５から導出された水は、配管２１ａ（図１参照）を介して複動シリンダ１１の第１シリンダ室Ｑ１（図１参照）に導入される。第１シリンダ室Ｑ１に水が導入されると、第１シリンダ室Ｑ１の内圧（水圧）が高まることで、第１シリンダ室Ｑ１を拡大する方向にピストン１１ｂ（図１参照）が動作する。

また、ピストン１１ｂ（図１参照）の動作力によって、第２シリンダ室Ｑ２（図１参照）の水が配管２１ｂ（図１参照）を介してＢポート１６に押し出される。Ｂポート１６に押し出された水は、流路２１ｇ８，２１ｉ７，２１ｈ６，２１ｈ５，２１ｈ４を通ってＴポート１８から押し出される。Ｔポート１８から押し出された水は、配管２１ｄ（図１参照）を介して水供給源１３（図１参照）に戻される。

また、バルブＶ３０が閉じているので、Ｐポート１７からＡポート１５に流れた水が、流路２１ｆ８から流路２１ｈ７に入り込んだとしても、Ｔポート１８に連通する流路２１ｈ６に漏れ出ることがない。また、バルブＶ２０が閉じているので、Ｂポート１６からＴポート１８に水が流れる際、流路２１ｇ８から流路２１ｇ７に入り込んだとしても、水がＰポート１７に連通する流路２１ｆ６に漏れ出ることがない。

図１２（ａ）は図１１のＸＩＩＡ−ＸＩＩＡ断面図、（ｂ）は図１１のＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ断面図、（ｃ）は図１１のＸＩＩＣ−ＸＩＩＣ断面図、（ｄ）は図１１のＸＩＩＤ−ＸＩＩＤ断面図である。
図１２（ａ）に示すバルブＶ１０は、回転体３３を図１０（ａ）に示すＷ１０方向（反時計回り方向）に所定角度（例えば、９０度）回転させた状態である。これにより、回転体３３は、弁箱４５の内壁面を摺動した後、回転体３３の切欠部３２Ａが開口ｖｓ１０と対向する。これによって、Ｐポート１７から流路２１ｆ４，２１ｆ５，２１ｆ６を通って供給された水が、切欠部３２Ａを介して、開口ｖｓ１０から流路２１ｆ７，２１ｆ８に流れ込む。このとき、切欠部３２Ａは、点Ｐ１０から切欠きが大きくなるように形成されているので、切欠部３２Ａの位置（回転角度、駆動部３２のサーボモータのストローク）によって、開口ｖｓ１０から流路２１ｆ７に流れ込む流量が変化する（上昇する）。

図１２（ｂ）に示すバルブＶ２０は、回転体３３を図１０（ｂ）に示すＷ１０方向（反時計回り方向）に同様の角度（例えば、９０度）回転させた状態である。これにより、回転体３３は、弁箱４５の内壁面（周壁面）を摺動しながら回転する。バルブＶ１０と同じ角度回転したとしても、切欠部３２Ｂが開口ｖｓ１０と対向することがないので、バルブＶ２０が閉じたままである。

図１２（ｃ）に示すバルブＶ３０は、回転体３３を図１０（ｃ）に示すＷ１０方向（反時計回り方向）に同様の角度（例えば、９０度）回転させた状態である。これにより、回転体３３は、弁箱４５の内壁面を摺動しながら回転する。バルブＶ１０，Ｖ２０と同じ角度回転したとしても、切欠部３２Ｃが開口ｖｓ３０と対向することがないので、バルブＶ３０は閉じたままである。

図１２（ｄ）に示すバルブＶ４０は、回転体３３を図１０（ｄ）に示すＷ１０方向（反時計回り方向）に同様の角度（例えば、９０度）回転させた状態である。これにより、回転体３３は、弁箱４５の内壁面を摺動した後、回転体３３の切欠部３２Ｄが開口ｖｓ４０と対向する。これによって、Ｂポート１６から流路２１ｇ８，２１ｉ７を通って戻された水が、切欠部３２Ｄを介して、開口ｖｓ４０から流路２１ｈ６，２１ｈ５，２１ｈ４に流れ込む。このとき、切欠部３２Ｄは、点Ｐ１０から切欠きが大きくなるように形成されているので、切欠部３２Ｄの位置（回転角度、駆動部３２のサーボモータのストローク）によって、開口ｖｓ４０から流路２１ｈ６，２１ｈ５，２１ｈ４に流れ込む流量が変化する（上昇する）。

図１３は、第２実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置が第２連通状態を示す断面図である。
図１３に示すように、複数ポート切替及び流量調整装置１Ｂは、駆動部３２の駆動力によって軸３１ｓが図１１とは逆方向に回転すると、バルブＶ１０〜Ｖ４０が連動して回転する。すなわち、軸３１ｓが所定角度回転することで、バルブＶ１０，Ｖ４０が閉じたまま、バルブＶ２０，Ｖ３０が開く。このとき、バルブＶ２０の回転体３３の切欠部３２Ａが流路２１ｇ７の開口ｖｓ２０が開くことで、Ｐポート１７とＢポート１６とが連通する。また、バルブＶ３０の回転体３３の切欠部３２Ｃが回転して流路２１ｈ７の開口ｖｓ３０が開くことで、Ｔポート１８とＡポート１５とが連通する。

これにより、ポンプ１２（図１参照）によって水供給源１３（図１参照）から吸い上げられた水は、Ｐポート１７に導入され、流路２１ｆ４，２１ｆ５，２１ｆ６，２１ｇ７，２１ｇ８を通ってＢポート１６から導出される。Ｂポート１６から導出された水は、配管２１ｂ（図１参照）を介して複動シリンダ１１の第２シリンダ室Ｑ２（図１参照）に導入される。第２シリンダ室Ｑ２に水が導入されると、第２シリンダ室Ｑ２の内圧（水圧）が高まることで、第２シリンダ室Ｑ２を拡大する方向にピストン１１ｂ（図１参照）が動作する。

また、ピストン１１ｂ（図１参照）の動作力によって、第１シリンダ室Ｑ１（図１参照）の水が配管２１ａ（図１参照）を介してＡポート１５に押し出される。Ａポート１５に押し出された水は、流路２１ｆ８，２１ｈ７，２１ｈ６，２１ｈ５，２１ｈ４を通ってＴポート１８から押し出される。Ｔポート１８から押し出された水は、配管２１ｄ（図１参照）を介して水供給源１３（図１参照）に戻される。

また、バルブＶ４０が閉じているので、Ｐポート１７からＢポート１６において、水が流路２１ｇ８から流路２１ｉ７に入り込んだとしても、Ｔポート１８に連通する流路２１ｈ６，２１ｈ５，２１ｈ４に水が漏れ出ることがない。また、バルブＶ１０が閉じているので、Ａポート１５からＴポート１８において、水が流路２１ｆ８から流路２１ｆ７に入り込んだとしても、Ｐポート１７に連通する流路２１ｆ６，２１ｆ５，２１ｆ４に水が漏れ出ることがない。

図１４（ａ）は図１３のＸＩＶＡ−ＸＩＶＡ断面図、（ｂ）は図１３のＸＩＶＢ−ＸＩＶＢ断面図、（ｃ）は図１３のＸＩＶＣ−ＸＩＶＣ断面図、（ｄ）は図１３のＸＩＶＤ−ＸＩＶＤ断面図である。
図１４（ａ）に示すバルブＶ１０は、回転体３３を図１０（ａ）に示すＷ２０方向（時計回り方向）に所定角度（例えば、９０度）回転させた状態である。これにより、回転体３３は、弁箱４５の内壁面を摺動した後も、切欠部３２Ａが開口ｖｓ１０と対向することがないので、バルブＶ１０が閉じたままである。

図１４（ｂ）に示すバルブＶ２０は、回転体３３を図１０（ｂ）に示すＷ２０方向（時計回り方向）に同様の角度（例えば、９０度）回転させた状態である。これにより、回転体３３は、弁箱４５の内壁面を摺動した後、回転体３３の切欠部３２Ｂが開口ｖｓ２０と対向する。これによって、Ｐポート１７（図１３参照）から流路２１ｆ４，２１ｆ５，２１ｆ６を通って供給された水が、切欠部３２Ｂを介して、開口ｖｓ２０から流路２１ｇ７，２１ｇ８に流れ込む。このとき、切欠部３２Ｂは、点Ｐ３０から切欠きが大きくなるように形成されているので、切欠部３２Ｂの回転位置（回転角度、駆動部３２のサーボモータのストローク）によって、開口ｖｓ２０から流路２１ｇ７に流れ込む流量が変化する（上昇する）。

図１４（ｃ）に示すバルブＶ３０は、回転体３３を図１０（ｃ）に示すＷ２０方向（時計回り方向）に同様の角度（例えば、９０度）回転させた状態である。これにより、回転体３３は、弁箱４５の内壁面を摺動した後、回転体３３の切欠部３２Ｃが開口ｖｓ３０と対向する。これによって、Ａポート１５から流路２１ｆ８，２１ｈ７を通って押し出された水が、切欠部３２Ｃを介して、開口ｖｓ３０から流路２１ｈ６，２１ｈ５，２１ｈ４に流れ込む。このとき、切欠部３２Ｃは、点Ｐ３０から切欠きが大きくなるように形成されているので、切欠部３２Ｃの回転位置（回転角度、駆動部３２のサーボモータのストローク）によって、開口ｖｓ３０から流路２１ｈ６に流れ込む流量が変化する（上昇する）。

図１４（ｄ）に示すバルブＶ４０は、回転体３３を図１０（ｄ）に示すＷ２０方向（時計回り方向）に同様の角度（例えば、９０度）回転させた状態である。これにより、回転体３３は、弁箱４５の内壁面を摺動した後も、切欠部３２Ｄが開口ｖｓ４０と対向することがないので、バルブＶ４０が閉じたままである。

以上説明したように、第２実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置１Ｂは、筺体４０Ｂと、筺体４０Ｂ内に設けられた流路２１ｆ〜２１ｉと、各流路２１ｆ〜２１ｉの開閉を行う複数のバルブＶ１０〜Ｖ４０と、複数のバルブＶ１０〜Ｖ４０を連動させる連動機構３０Ｂと、を備える。これによれば、連動機構３０Ｂによって複数のバルブＶ１０〜Ｖ４０を連動させて同時に動かすことができるので、バルブＶ１０〜Ｖ４０の制御が簡単になるとともに、バルブＶ１〜Ｖ４の動作機構（構造）を簡単にできる。

また、第２実施形態は、バルブＶ１０〜Ｖ４０が流路２１ｆ〜２１ｉ内を摺動して回転する回転体３３を有し、流路２１ｆ〜２１ｉは、回転体３３の外周面に形成された切欠部３２Ａ〜３２Ｄの回転動作によって開閉される。これによれば、バルブＶ１０〜Ｖ４０をカムによって動作させることで、バルブＶ１０〜Ｖ４０の開度を制御することができ、作動流体の流量を制御できる。

また、第２実施形態は、切欠部３２Ａ〜３２Ｄが当該切欠部３２Ａ〜３２Ｄと流路２１ｆ〜２１ｉとの間に形成される空間が周方向に向けて変化するように形成されている。これによれば、簡単な構造で、作動流体の流量を制御できる。

（第３実施形態）
図１５は、第３実施形態の複数ポート切替装置として３ポート切替装置を備えた水圧駆動複動シリンダを示す構成図である。
図１５に示すように、水圧駆動複動シリンダ１００Ｂ（液圧駆動複動シリンダ）は、３ポート切替装置（複数ポート切替装置）１Ｃ、単動シリンダ１１Ａ（駆動部、アクチュエータ）、ポンプ１２、水供給源（液体供給源）１３、リリーフ弁１４、配管２１ａ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを備えて構成されている。

３ポート切替装置１Ｃは、バルブＶ１，Ｖ３（流路開閉部材）、流路２１ｆ，２１ｈ（複数の流路）、連動機構３０Ｃを備えて構成されている。

単動シリンダ１１Ａは、円筒形状のチューブ１１ａ、チューブ１１ａ内を軸方向に摺動するピストン１１ｂ、ピストン１１ｂに固定されて軸方向に延びるロッド１１ｃ、エンドプレート１１ｄ，１１ｅを備えている。また、単動シリンダ１１Ａは、チューブ１１ａとピストン１１ｂとエンドプレート１１ｄとで囲まれるシリンダ室Ｑ１を有している。また、単動シリンダ１１Ａは、チューブ１１ａとピストン１１ｂとエンドプレート１１ｅとで囲まれるシリンダ室にピストン１１ｂをシリンダ室Ｑ１に付勢するコイルバネ１１ｆ（付勢部材）を有している。第１シリンダ室Ｑ１には、水（液体、流体）が充填される。

また、単動シリンダ１１Ａは、シリンダ室Ｑ１に配管２１ａの一端が接続されている。配管２１ａの他端は、３ポート切替装置１ＣのＡポート１５に接続されている。

バルブＶ１，Ｖ３は、第１実施形態におけるバルブＶ１，Ｖ３と同様に構成されている。すなわち、３ポート切替装置１Ｃは、図２の第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置１Ａから、バルブＶ２，Ｖ４、流路２１ｇ１，２１ｇ２，２１ｇ３を除いた構成である。なお、バルブＶ１，Ｖ３は、第２実施形態におけるバルブＶ１０，Ｖ３０と同様な構成であってもよい。

このような３ポート切替装置１Ｃでは、連動機構３０Ｃによって、バルブＶ１が開き、バルブＶ３が閉じることで、Ｐポート１７とＡポート１５とが連通する。これにより、水供給源１３の水が、ポンプ１２の動力によって、配管２１ｃからＰポート１７に導入される。Ａポート１５から導出された水は、配管２１ａを通って、シリンダ室Ｑ１に導入される。シリンダ室Ｑ１に水が導入されることで、シリンダ室Ｑ１の内圧が上昇し、コイルバネ１１ｆの付勢力に抗して、ピストン１１ｂがシリンダ室Ｑ１を拡大する方向に動作する。

また、３ポート切替装置１Ｃでは、連動機構３０Ｃによって、バルブＶ１が閉じ、バルブＶ３が開くことで、Ａポート１５とＴポート１８とが連通する。これにより、シリンダ室Ｑ１の水が、コイルバネ１１ｆの付勢力によってＡポート１５に押し出され、流路２１ｈ、配管２１を通って水供給源１３に戻される。

以上説明したように、第３実施形態の３ポート切替装置１Ｃは、第１実施形態と同様に、筺体４０Ａと、筺体４０Ａ内に設けられた複数の流路２１ｆ，２１ｈと、流路２１ｆ，２１ｈの開閉を行う複数のバルブＶ１，Ｖ３と、バルブＶ１，Ｖ３を連動させて流路２１ｆ，２１ｈの開閉を行う連動機構３０Ｃを備える。これにより、連動機構３０Ｃによって複数のバルブＶ１，Ｖ３を連動させて同時に動かすことができるので、バルブＶ１，Ｖ３の制御が簡単になるとともに、バルブＶ１，Ｖ３の構造を簡単にできる。

図１６（ａ）は第１実施形態の複数ポート切替及び流量調整装置にて、双方向流体回転モータを駆動する場合を示す構成図、（ｂ）は双方向流体回転モータの内部構造を示す断面図である。
図１６（ａ）に示すように、水圧モータ１００Ｃ（液圧駆動装置）は、図１の複動シリンダ１１（直動シリンダ）に替えて、双方向流体回転モータ９（駆動部）としたものである。双方向流体回転モータ９は、円筒状のハウジング９ａと、このハウジング９ａの軸方向から突出する出力軸９ｂと、を有している。この出力軸９ｂが正逆両方向に回転することで、対象物を駆動できるようになっている。

図１６（ｂ）に示すように、双方向流体回転モータ９は、ハウジング９ａの内壁に形成された固定壁９ｃと、ハウジング９ａと同心に且つハウジング１１に対して回動自在に取り付けられ、外周の一部が固定壁９ｃに常に当接している出力軸９ｂと、出力軸９ｂから半径方向に延在し、先端がハウジング９ａの内壁に摺動自在に当接するベーン９ｄと、を有している。また、双方向流体回転モータ９は、ハウジング９ａの内壁面、出力軸９ｂ及びベーン９ｄとで画成された２つの液圧室を有している。それぞれの液圧室には、流体を導入、排出する配管２１ａ,２１ｂが接続されている。

このように、中立位置で流量をゼロにできるため、複数ポート切替及び流量調整装置１Ａを水圧モータ１００Ｃに適用した場合、中立位置にてフィードバック制御することなく、アクチュエータ（双方向流体駆動モータ９）を停止させることが可能になる。

なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、複数ポート切替及び流量調整装置１Ａ，１Ｂや３ポート切替装置１Ｃを例に挙げて説明したが、５ポート以上の切替装置に適用してもよい。また、第１実施形態では、カム３１Ａ〜３１Ｄとして板カムを例に挙げて説明したが、溝カムなどの他の種類のカムを組み合わせてもよい。

また、前記した実施形態では、単一のサーボモータＳＭ（モータ）を有する駆動部３２を備えたものを例に挙げて説明したが、このような構成に限定されるものではなく、複数のサーボモータＳＭ（モータ）を並列に接続して駆動部を構成してもよい。例えば、モータを２つとして弁（ニードル弁など）を複数個（８個、９個、・・・）並べた組み合わせでもよく、また、モータを３つとして弁（ニードル弁など）を複数個並べた組み合わせでもよい。

１Ａ，１Ｂ 複数ポート切替及び流量調整装置
９ 双方向流体駆動モータ（駆動部）
１１ 複動シリンダ
１１Ａ 単動シリンダ
１１ａ チューブ
１１ｂ ピストン
１１ｃ ロッド
１１ｄ，１１ｅ エンドプレート
１１ｆ コイルバネ
１２ ポンプ
１３ 水供給源（液体供給源）
１４ リリーフ弁
１５ Ａポート
１６ Ｂポート
１７ Ｐポート
１８ Ｔポート
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ 配管
２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ 流路（複数の流路）
２１ｆ１，２１ｆ２，２１ｆ３，２１ｇ１，２１ｇ２，２１ｇ３，２１ｈ１，２１ｈ２，２１ｉ１，２１ｉ２ 流路
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 連動機構
３１ カムシャフト
３１ｓ 軸
３１ｔ 軸受
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ カム
３２ 駆動部
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ 切欠部
３３ 回転体
４０Ａ，４０Ｂ 筺体
４１Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ ニードル弁
４４ コイルバネ
４５ 弁箱
ｖｓ１，ｖｓ２，ｖｓ３，ｖｓ４，ｖｓ１０，ｖｓ２０，ｖｓ３０，ｖｓ４０ 開口
ｍ１，ｍ３ 第１カム面
ｍ２，ｍ４ 第２カム面
Ｑ１ 第１シリンダ室
Ｑ２ 第２シリンダ室
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ１０，Ｖ２０，Ｖ３０，Ｖ４０ バルブ（流路開閉部材）
１００Ａ，１００Ｂ 水圧駆動複動シリンダ
１００Ｃ 水圧モータ

Claims (9)

1. 筺体と、
   前記筺体内に設けられた複数の流路と、
   前記各流路の開閉を行う複数の流路開閉部材と、
   前記複数の流路開閉部材を連動させて前記各流路の開閉を行う連動機構を備えることを特徴とする複数ポート切替及び流量調整装置。
2. 請求項１に記載の複数ポート切替及び流量調整装置において、
   前記連動機構は、複数のカムおよび軸によって構成されていることを特徴とする複数ポート切替及び流量調整装置。
3. 請求項１に記載の複数ポート切替及び流量調整装置において、
   前記流路開閉部材は、ニードル弁であり、
   前記流路は、前記ニードル弁の軸方向の往復動作によって開閉されることを特徴とする複数ポート切替及び流量調整装置。
4. 請求項２に記載の複数ポート切替及び流量調整装置において、
   前記カムは、前記軸の回転中心からの半径が同じに形成された第１カム面と、前記軸の回転中心からの半径が徐々に小さくなるように形成された第２カム面と、を有することを特徴とする複数ポート切替及び流量調整装置。
5. 請求項３に記載の複数ポート切替及び流量調整装置において、
   前記ニードル弁は、前記流路に直交する方向に動作し、
   前記流路は、前記ニードル弁の先端によって開閉される開口を有することを特徴とする複数ポート切替及び流量調整装置。
6. 請求項５に記載の複数ポート切替及び流量調整装置において、
   前記ニードル弁の軸方向と、前記開口が形成された前記流路の軸方向とが一致していることを特徴とする複数ポート切替及び流量調整装置。
7. 請求項１に記載の複数ポート切替及び流量調整装置において、
   前記流路開閉部材は、前記流路内を摺動して回転する回転体を有し、
   前記流路は、前記回転体の外周面に形成された切欠部の回転動作によって開閉されることを特徴とする複数ポート切替及び流量調整装置。
8. 請求項７に記載の複数ポート切替及び流量調整装置において、
   前記切欠部は、前記流路との間に形成される空間が周方向に向けて変化していることを特徴とする複数ポート切替及び流量調整装置。
9. 請求項１または請求項７に記載の複数ポート切替及び流量調整装置において、
   前記複数の流路に流れる作動流体は、水であることを特徴とする複数ポート切替及び流量調整装置。

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