(57)【要約】 【課題】  従来より簡便な構成で低コストでありながら、優れた制御性と高い安全性を備えた比例式エレベータ弁の提供。【解決手段】  油圧エレベータのかご昇降用シリンダ装置に接続される第１ポートと、油圧供給源からの圧油の供給を受ける第２ポートと、リザーバータンクへ通じる戻り油ラインに接続される第３ポートとを有する弁ボディと、かごの昇降速度を制御するために第１ポートと第２ポートとの連通開度又は第１ポートと第３ポートとの連通開度を選択的に制御するように軸心方向に沿って双方向移動可能に弁ボディ内に配置された昇降兼用の三方向弁スプールと、三方向弁スプールの動きを油圧パイロット動作により連動制御するように三方向弁スプールにバネを介して同軸に対設されたパイロットスプールと、パイロットスプールに機械的に直結され、速度指令信号に応じてパイロットスプールを軸心方向の双方向に押し引き駆動するプッシュプル形アクチュエータと、を備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧エレベータのかご昇降用シリンダ装置に接続される第１ポートと、油圧供給源からの圧油の供給を受ける第２ポートと、リザーバータンクへ通じる戻り油ラインに接続される第３ポートとを有する弁ボディと、
かごの昇降速度を制御するために第１ポートと第２ポートとの連通開度又は第１ポートと第３ポートとの連通開度を選択的に制御するように軸心方向に沿って双方向移動可能に弁ボディ内に配置された昇降兼用の三方向弁スプールと、
三方向弁スプールの動きを油圧パイロット動作により連動制御するように三方向弁スプールにバネを介して同軸に対設されたパイロットスプールと、
パイロットスプールに機械的に直結され、速度指令信号に応じてパイロットスプールを軸心方向の双方向に押し引き駆動するプッシュプル形アクチュエータと、
を備えたことを特徴とする比例式エレベータ弁。
【請求項２】
三方向弁スプール及び第２ポートと第３ポートに対してかご昇降用シリンダ装置から第１ポートへ流入してくる圧油の漏れを遮断するポペット形電磁遮断弁が弁ボディに更に組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の比例式エレベータ弁。
【請求項３】
圧油供給源から第２ポートに流入する圧油の一部をばね力に抗して第３ポートへ流すブリード弁が弁ボディ内に更に組み込まれ、三方向弁スプールが第１ポートと第２ポートとの連通開度を制御しているときの制御流量を安定化するために三方向弁スプールの制御絞り前後の差圧をブリード弁に導いて圧力補償弁が構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の比例式エレベータ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧エレベータの油圧回路に関し、とくに上昇下降制御用の比例式弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレベータシリンダへ油圧ポンプによりオイルを供給してエレベータのかごを上昇させ、シリンダからリザーバータンクへオイルを戻すことによってかごを下降させるエレベータの油圧回路においては、エレベータ弁の開度制御によって上昇下降の動作を精密に制御する比例式のものが広く採用されている。
【０００３】
従来の比例式エレベータ弁は、それぞれ上昇用および下降用の比例弁の開度を制御することによって上昇用回路や下降用回路でのオイル流量を精密に制御し、エレベータの昇降動作をスムーズで安定したものとしている。
【０００４】
たとえば、エレベータシリンダへのオイル流量を記録する間隔センサ等を用いた流量検出弁のスプールの実際変位とコンピュータにプログラミングされている目標変位とを比較して計算された修正電気信号を比例パイロット電磁弁へ送り、その信号に応じて比例パイロット電磁弁の開度が制御され、それに伴うパイロット流、パイロット室内圧の制御で上昇用バイパス弁の移動を制御してシリンダへのオイル流量を調整するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この場合、下降時にはオイル流れがシリンダからタンクへ戻ると共に、下降用の安全電磁弁が励磁され、前記流量検出弁のスプールの変位に基づいて計算された修正電気信号がコンピュータから下降用の比例電磁弁へ送られる。パイロット油流によって移動制御される下降用弁は、液圧的に平衡化された位置でエレベータの下降速度を決定する。
【０００６】
【特許文献１】特許第２８６８７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の比例式エレベータ弁では、上記のように、上昇用弁と下降用弁とが独立し、その駆動系もそれぞれ必要であり、さらに、流量制御用に間隔センサ等の検出装置を用いているため、装置設計が複雑で大きな占有スペースを必要とし、コスト高であった。
【０００８】
また、上昇用及び下降用弁は、シリンダから他のポートへの漏れを防止する必要があることからポペット形が採用されているため、ゴミによる噛み込みが生じ易く、各弁の制御部はオイル中の混入異物の影響を受けやすい。またポペット形はシート部の加工精度が重要であるため、充分な加工精度のものを用いるのはコスト高につながっていた。
【０００９】
さらに、上記従来のエレベータ弁のように間隔センサ等を用いた流量検出装置でフィードバックループ系を組んで上昇弁の流量制御を行う場合には、センサの性能が制御精度を決定するが、このようなセンサでは油温変化等の外乱に影響を受けやすく、制御精度を低下せしめる可能性もあった。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来より簡便な構成で低コストでありながら、優れた制御性と高い安全性を備えた比例式エレベータ弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る比例式エレベータ弁は、油圧エレベータのかご昇降用シリンダ装置に接続される第１ポートと、油圧供給源からの圧油の供給を受ける第２ポートと、リザーバータンクへ通じる戻り油ラインに接続される第３ポートとを有する弁ボディと、かごの昇降速度を制御するために第１ポートと第２ポートとの連通開度又は第１ポートと第３ポートとの連通開度を選択的に制御するように軸心方向に沿って双方向移動可能に弁ボディ内に配置された昇降兼用の三方向弁スプールと、三方向弁スプールの動きを油圧パイロット動作により連動制御するように三方向弁スプールにバネを介して同軸に対設されたパイロットスプールと、パイロットスプールに機械的に直結され、速度指令信号に応じてパイロットスプールを軸心方向の双方向に押し引き駆動するプッシュプル形アクチュエータと、を備えたものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明に係る比例式エレベータ弁は、請求項１に記載の比例式エレベータ弁において、三方向弁スプール及び第２ポートと第３ポートに対してかご昇降用シリンダ装置から第１ポートへ流入してくる圧油の漏れを遮断するポペット形電磁遮断弁が弁ボディに更に組み込まれているものである。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明に係る比例式エレベータ弁は、請求項１又は２に記載の比例式エレベータ弁において、圧油供給源から第２ポートに流入する圧油の一部をばね力に抗して第３ポートへ流すブリード弁が弁ボディ内に更に組み込まれ、三方向弁スプールが第１ポートと第２ポートとの連通開度を制御しているときの制御流量を安定化するために三方向弁スプールの制御絞り前後の差圧をブリード弁に導いて圧力補償弁が構成されているものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、互いに独立した上昇用弁と下降用弁との機能を一つの三方向弁スプールで昇降兼用とし、同一の駆動系で駆動制御を行うものであるため、従来の上昇用弁と下降用弁とが独立していたものに比べて大幅に装置設計が簡便で占有面積を小さくでき、低コストで装置を構成できるという効果がある。
【００１５】
また本発明では、三方向弁スプールを油圧パイロット動作により制御するためのパイロットスプールが駆動用アクチュエータに直結されているため、駆動力を遅れや損失なく油圧パイロット動作として伝達できると共に、パイロットスプールがバネを介して三方向弁スプールに同軸に対設されており、センサを用いることなく機械的にフィードバックループを系を組むことができるので、低コストの構成で外乱に対して安定的な制御が高い精度で行えるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明による比例式エレベータ弁は、油圧エレベータのかご昇降用シリンダ装置に接続される第１ポートと、油圧供給源からの圧油の供給を受ける第２ポートと、リザーバータンクへ通じる戻り油ラインに接続される第３ポートとを有する弁ボディ内に、昇降兼用の三方向弁スプールが第１ポートと第２ポートとの連通開度又は第１ポートと第３ポートとの連通開度を選択的に制御するように軸心方向に沿って双方向移動可能に配置されてかごの昇降速度を制御するものである。即ち、本発明の三方向弁スプールは、第１ポートと第２ポートとの連通部の開閉弁であると共に、第１ポートと第３ポートとの連通部の開閉弁でもあり、その位置制御によって両連通部の絞り開度（連通開度）が互いに連動して制御されるものである。
【００１７】
さらに本発明は、三方向弁スプールの動きを油圧パイロット動作により連動制御するように三方向弁スプールにバネを介して同軸に対設されたパイロットスプールが、速度指令信号に応じてパイロットスプールを軸心方向の双方向に押し引き駆動するプッシュプル形アクチュエータに機械的に直結されたものである。
【００１８】
従って、本発明においては、一つの三方向弁スプールを昇降兼用として駆動することにより各ポート間の上昇用または下降用の各連通部の絞り開度を制御してシリンダへの油圧流量、ひいてはエレベータかごの昇降速度を制御するものであり、互いに独立した上昇用弁と下降用弁とそれぞれの駆動系を備えた従来のものにくらべて大幅に装置設計が簡便で、占有空間も小さくて済み、装置の低コストを図ることができる。
【００１９】
しかも、パイロットスプールが機械的に直結されたプッシュプル形アクチュエータによって押し引き駆動されるものであるため、駆動力を遅れや損失なく油圧パイロット動作へと効率よく伝達でき、高精度の制御が可能となると共に、上昇用流量制御にセンサを用いたフィードバックループ系を組む必要がなく、三方向弁スプールとの間に介在するバネによって機械的なフィードバックループ系が組まれるので、殆ど油温変化等の外乱に影響を受けることなく、良好な三方向弁スプールの位置制御、即ち各ポート間の連通開度が安定に維持できる制御方式が、簡便で低コストの構成で実現できる。
【００２０】
また、本発明においては、上昇用および下降用の油流れの制御部にスプール形弁を採用したものであるため、ポペット形の場合のように混入異物による大きな影響はなく、シール部などの加工精度の問題もないため、より安価でありながら良好な制御が維持できる。
【００２１】
さらに、制御部にスプール形弁を採用したことから別個に漏れ止め手段を設ける場合には第１ポート側にチェック弁を配置すれば良い。このチェック弁をポペット形電磁遮断弁とするのが望ましい。これによって、例えばエレベータ下降時に、万一の故障でスプールの駆動に不具合が生じて、下降用のポート間の連通部の絞り開度が制御できなくなり、開いた状態で固定されてしまった場合に、電磁切換でチェック弁を強制的に閉めて流路を遮断すれば、シリンダからの油の流出を防ぎ、エレベータかごの落下を防止でき、高い安全性が確保できる。逆にチェック弁が駆動しなくなった場合、スプールが正常に作動し、中立位置に戻れば、リークはあるものの急降下は防止でき、二重の安全性がある。
【００２２】
また、エレベータ弁には、上昇動作状態の油流れにおいてエレベータかごの移動速度を一定に保ってスムーズな移動を維持するために、油流量が安定に供給されるように第１ポートと第２ポートとの差圧を一定に保持制御するための圧力補償弁が設けられる。本発明の比例式エレベータ弁においては、圧油供給源から第２ポートに流入する圧油の一部をばね力に抗して第３ポートへ流すブリード弁を弁ボディ内に組み込み、三方向弁スプールが第１ポートと第２ポートとの連通部の絞り開度を制御しているときの制御流量を安定化するために３方向弁スプールの制御絞り前後の差圧をブリード弁に導いて圧力補償弁を構成することができる。
【実施例】
【００２３】
本発明の一実施例として、駆動装置であるプッシュプル形アクチュエータにリニアモータを用いた場合の比例式エレベータ弁を図１〜図３に示す。図１（ａ）は、本エレベータ弁の概略構成をエレベータ停止時の状態で示す断面模式図であり、（ｂ）は該エレベータ弁の油圧回路図である。図２は本エレベータ弁の上昇動作状態、図３は下降動作状態をそれぞれを示す断面模式図である。
【００２４】
本実施例における比例式エレベータ弁は、主に、油圧エレベータのかご昇降用シリンダ装置２０に接続される第１ポートＣと、油圧供給源からポンプ１０を介して供給される圧油を受ける第２ポートＰと、リザーバータンク１１へ通じる戻り油ラインに接続される第３ポートＴとが備えられた弁ボディ１内に三方向弁スプール５が配置され、この三方向弁スプール５を駆動制御するための油圧パイロット動作を形成するパイロットスプール３がリニアモータ２に機械的に直結されて構成されるものである。
【００２５】
三方向弁スプール５は、エレベータかごの昇降速度を制御するために第１ポートＣと第２ポートＰとの連通部Ｘの絞り開度又は第１ポートＣと第３ポートＴとの連通部Ｙの絞り開度を選択的に制御するように軸心方向に沿って双方向移動可能となっており、パイロットスプール３がバネ４を介して同軸に対設されている。またパイロットスプール３は、プッシュプル形アクチュエータであるリニアモータ２の速度指令信号に応じた駆動によって軸心方向の双方向に押し引き駆動される構成となっている。
【００２６】
即ち、図２に示すように、リニアモータ２を駆動させることによりパイロットスプール３を弁ボディ１の内向きに所定位置まで押して動かすと、上昇動作用のパイロット流が生じ、三方向弁スプール５の右端室５ａ内へ油圧が導かれて三方向スプール５は左側へ移動し、第１ポートＣと第２ポートＰとの連通部Ｘの絞り開度が広がり、右端室５ａの圧力と左端側に導かれた一次圧力との力の平衡点で三方向弁スプール５の位置が止まる。この状態でポンプ１０により供給されてくる油圧は、第２ポートＰから第１ポートＣ、さらにシリンダ装置２０へ送られてエレベータかごを上昇させる。
【００２７】
また逆に、図３に示すように、ポンプ１０による油圧供給を停止した状態でリニアモータ２の駆動によりパイロットスプール３を外向きに所定位置まで引いて動かすと、下降動作用のパイロット流が生じ、三方向弁スプール５の右端室５ａ内から油圧が導出されて、三方向弁スプール５は右側へ移動して第１ポートＣと第３ポートＴとの連通部Ｙの絞り開度が広がると共に三方向弁スプール５の左右端の圧力が平衡となる位置で止まる。この状態でシリンダ装置２０から第１ポートＣへ戻ってくる油圧は、第３ポートＴへ流れ、リザーバータンクＴへ戻っていき、エレベータのかごを下降させる。
【００２８】
以上のように、本実施例の比例式エレベータ弁では、一つの三方向弁スプール５を昇降兼用として駆動することにより各ポート間の上昇用または下降用の各連通部（Ｘ，Ｙ）の絞り開度を制御してシリンダへの油圧流量、ひいてはエレベータかごの昇降速度を制御するものであるため、互いに独立した上昇用弁と下降用弁とそれぞれの駆動系を備えたものにくらべて大幅に装置設計が簡便で、占有空間も小さくて済み、装置の低コストを図ることのできるものとなっている。
【００２９】
さらに、三方向弁スプール５の左端部とパイロットスプール３の右端との間で両者を連結するバネ４によって油温変化等の外乱による影響を受け難い機械的なフィードバックループ系が組まれているため、三方向弁スプール５の位置は上昇、下降のいずれの動作状態においても常に良好に制御され、各ポート間の連通部（Ｘ，Ｙ）の絞り開度が安定に維持される。このように本実施例では、流量検出のためのセンサなどを用いたフィードバックループ系を組む必要なく、スプール同士をバネで連結するという簡便な構造でありながら安定した制御方式が低コストで構成された。
【００３０】
また本実施例では、アクチュエータとパイロットスプール３とが機械的に直接結合しているため、駆動力が遅れや損失なく油圧パイロット動作に効率よく伝達でき、高精度の制御が可能となっている。
【００３１】
なお、本実施例においては、ポペット形電磁遮断弁として電磁切換弁９により開閉制御できるチェック弁８が第１ポートＣからの漏れ止めのために設けられている。これにより、下降動作時には電磁切換弁９を駆動してチェック弁８を開状態として油圧を第１ポートＣから第３ポートへ戻すことができる。
【００３２】
さらにこのチェック弁８は、電磁切換弁９の駆動により強制的に閉状態とすることができるため、例えばエレベータかご昇降停止時に故障などによってパイロットスプール３の駆動が不具合となり、三方向スプール５の位置制御不能で第２ポートＰと第１ポートＣとの連通部が開いたまま固定された状態となってしまった場合でも、チェック弁８を強制的に閉じて第１ポートＣを遮断することによってかごの落下を防止することができるので、高い安全性が確保できる。
【００３３】
また本実施例においては、圧力補償弁として、第２ポートＰに流入する圧油の一部をバネ力に抗して第３ポートＴへ流すブリード弁７を設けた。このブリード弁７は、三方向スプール５の制御絞り（連通部Ｘ）前後の差圧とバネ力との平衡で定まる弁位置をとるように第２ポートＰと第３ポートＴとを連通する流路内に配設され、その弁位置による連通部Ｚの開度によって第２ポートＰから第３ポートＴへ流出させるブリードオフ流量を制御するものである。
【００３４】
このブリード弁７は、まずポンプ１０が停止状態で第２ポートに圧油が供給されていない状態（エレベータかご停止状態）では、図１に示すようにアンロードピストン６によって連通部Ｚを全開にする位置に押し込まれている（ノーマルオープン）。この状態から、三方向弁スプール５による第１ポートＣと第２ポートＰとの連通部Ｘが閉じられたままでポンプ１０の駆動を開始した上昇起動時には、図４に示すように、ポンプ１０から供給される油流れの油圧によってアンロードピストン６が後退すると共にブリード弁７はバネ力に抗して押され、ブリード弁７による前記連通部Ｚの開度が大きく広げられ、ポンプ１０から第２ポートＰへ供給される圧油は殆ど第３ポートＴからリザーバータンクへ１１へ流れる。
【００３５】
次いで、上記のようにリニアモータ２を駆動しパイロットスプール３による三方向弁スプール５の位置制御で上昇動作状態とすると、このブリード弁７には、三方向弁スプール５の第１ポートＣと第２ポートＰとの連通部Ｘの絞り部の出口（後）側の圧力がバネの付勢方向へ該バネ力に加えて作用すると同時に、連通部Ｘの絞り部入口（前）側の圧力であるポンプ１０から供給される油圧が第２ポートＰ側から作用し、ブリード弁７はこの両側からの圧力が平衡する位置をとり、その位置で決定される前記連通部Ｚの開度に応じた流量で第２ポートＰから第３ポートＴへ供給圧油の一部が流出する。
【００３６】
従って、このブリード弁７は、第２ポートＰ側、即ち三方向スプール後による第１ポートＣと第２ポートＰとの連通部Ｘの絞り入口（前）側の圧力が急に大きくなるなどの変化により、連通部Ｘの絞り前後の差圧に変化が生じると、その変化に応じたバネ付勢方向の圧力と第２ポートＰ側からの圧力との新たな平衡位置に移動して連通部Ｚの開度を変更して第２ポートＰ側から第３ポートＴへ流れる圧油流量を調整し、結果として前記連通部Ｘの絞り前後の差圧変化を相殺してこの差圧を常に一定に制御することによって、上昇動作時のエレベータシリンダへの圧油供給量を安定に制御することができる。また下降動作時には、ブリード弁７は前記連通部Ｚを完全に塞ぐ位置にあり、第１ポートＣから第３ポートＴへ戻る圧油の一部が第２ポートＰ側へ流出することはない。
【００３７】
なお、以上の実施例においては、プッシュプル形アクチュエータとしてリニアモータを用いた場合を示したが、本発明のエレベータ弁はこれに限らず、たとえば、トルクモータ、プッシュプル形比例電磁式アクチュエータなど、速度指令信号に応じてパイロットスプールを軸心方向の双方向に押し引き駆動することのできるものであれば利用でき、特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例による比例式エレベータ弁の全体構成を示す概略図であり、（ａ）は、本エレベータ弁の概略構成をエレベータ停止時の状態で示す断面模式図であり、（ｂ）は該エレベータ弁の油圧回路図である。
【図２】本エレベータ弁の上昇動作状態を示す断面模式図である。
【図３】本エレベータ弁の下降動作状態を示す断面模式図である。
【図４】本エレベータ弁の上昇起動時の状態を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：弁ボディ
２：リニアモータ
３：パイロットスプール
４：バネ
５：三方向弁スプール
６：アンロードピストン
７：ブリード弁
８：チェック弁
９：電磁切換弁
１０：ポンプ
１１：リザーバータンク
２０：エレベータシリンダ
Ｃ：第１ポート
Ｐ：第２ポート
Ｔ：第３ポート
【図１】
2005335922.tif 000003
【図２】
2005335922.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005335922.tif 000006