JP2006183811A

JP2006183811A - エレベータ制御弁

Info

Publication number: JP2006183811A
Application number: JP2004379368A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sato; 謙二佐藤
Original assignee: Kayaba System Machinery Co Ltd
Current assignee: Kayaba System Machinery Co Ltd
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】ゴミ等の影響を受けにくいエレベータ制御弁を提供する。
【解決手段】エレベータテーブルを昇降させる油圧シリンダ（液圧アクチュエータ）４に対する作動油（作動液）の流量を制御するエレベータ制御弁３０において、油圧シリンダ４に対する作動油が流れる弁穴６２と、この弁穴６２に挿通するスプール５０と、このスプール５０を移動する駆動圧が導かれる駆動圧室３４，３５とを備え、このスプール５０にその外径を部分的に縮径したスプール縮径部５２を形成し、このスプール縮径部５２と弁穴４２の間に環状スキマ絞り３２を形成し、スプール５０が駆動圧によって移動するのに伴って環状スキマ絞り３２の流路長を連続して変える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベータを駆動する液圧回路に設けられるエレベータ制御弁の改良に関するものである。

艦船等に設けられる航空機昇降用エレベータは短時間のうちに多数の航空機を格納庫から飛行甲板上に輸送する必要があるが、エレベータテーブルを高速で昇降させると、その起動時及び停止時の衝撃が大きくなり、搭乗者に違和感を与える。

従来、この種のエレベータの駆動装置として、特許文献１に開示されたものは、エレベータテーブルを昇降させる液圧アクチュエータと、この液圧アクチュエータに対する作動液の流量を制御するエレベータ制御弁と、このエレベータ制御弁の開度を変化させる駆動圧が導かれる駆動圧室と、この駆動圧室に導かれる駆動圧を切り換える電磁弁と、駆動圧室に対する作動液の流れに抵抗を付与する遅延絞りとを備え、電磁弁の切り換えにより駆動圧室に対する作動液の流れに遅延絞りが抵抗を付与し、エレベータ制御弁の開度を緩やかに変化させてエレベータテーブルの加減速が滑らかに行われるようになっている。
特開２００３−３２２１０２号公報

しかしながら、このような従来のエレベータ制御弁にあっては、ゴミ等の影響を受けることなく、大量の作動油を制御する必要があり、油圧回路の信頼性を高めることが難しいという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ゴミ等の影響を受けにくいエレベータ制御弁を提供することを目的とする。

本発明は、エレベータテーブルを昇降させる液圧アクチュエータに対する作動液の流量を制御するエレベータ制御弁に適用する。

そして、液圧アクチュエータに対する作動液が流れる弁穴と、この弁穴に挿通するスプールと、このスプールを移動する駆動圧が導かれる駆動圧室とを備え、このスプールにその外径を部分的に縮径したスプール縮径部を形成し、このスプール縮径部と弁穴の間に環状スキマ絞りを形成し、スプールが駆動圧によって移動するのに伴って環状スキマ絞りの流路長を連続して変える構成としたことを特徴とするものとした。

本発明によると、スプールが駆動圧によって移動するのに伴って環状スキマ絞りの流路長を連続して変えることによりエレベータテーブルの加減速が滑らかに行われる。

スプール縮径部と弁穴のバルブオーパラップを増減することによって環状スキマ絞りの流路長が変わり、このバルブオーパラップに応じて作動液の流量を漸次増減する。エレベータ制御弁は、スプール縮径部の外径等を変更することにより、流量特性を任意に設定することができる。さらに、環状スキマ絞りが設けられているため、ゴミ等の影響によってスプールの摺動不良を防止でき、エレベータ制御弁の安定した作動性が確保される。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

まず、図１に本発明が適用可能な一例として、船内に設けられる航空機昇降用エレベータの構成を示す。これ自体は本出願人により特願平２００２−１３３５１１号として既に出願されている。

図１において、１はエレベータテーブルを吊り下げる複数本のワイヤであり、２，３は各ワイヤ１が掛け回される複数対のシーブであり、４は可動側の各シーブ３を移動する油圧シリンダ（液圧アクチュエータ）である。この油圧シリンダ４が収縮すると各ワイヤ１が引き込まれてエレベータテーブルが上昇する一方、油圧シリンダ４が伸張すると各ワイヤ１が繰り出されてエレベータテーブルが下降する。油圧シリンダ４はストロークエンドで停止させる衝撃を緩和する油圧クッション機構を備えている。このエレベータテーブルは例えば縦横の寸法が数十ｍ程度であり、その質量がペイロードを合わせて数百ｔｏｎ程度であり、航空機等を格納甲板と飛行甲板の間で輸送する。

油圧シリンダ４に配設される油圧回路は、加圧作動油を蓄える油圧源と、エレベータテーブルの上昇時にこの油圧源からの加圧作動油（作動液）を油圧シリンダ４に供給する上昇弁通路１１と、エレベータテーブルの下降時に油圧シリンダ４からの作動油をタンクに戻す下降弁通路１２とを備える。

上昇弁通路１１、下降弁通路１２の途中には圧力温度補償型の流量調整弁２０、エレベータ制御弁３０、パイロットチェック弁２２，２１がそれぞれ介装される。なお、上昇弁通路１１、下降弁通路１２を１本の通路に統合し、切換弁を介して作動油の給排を切り換えるようにしても良い。

流量調整弁２０はエレベータテーブルの最高上昇速度、最高下降速度をそれぞれ決めるもので、油圧シリンダ４に給排される作動油の流量を所定値以下に制限する。

各パイロットチェック弁２１，２２はエレベータテーブルの停止時に作動油が抜けることを止めるもので、作動油の洩れ量を零にして閉弁するとともに、電磁弁２３を介して導かれるパイロット圧によって強制的に開弁作動する。

エレベータ制御弁３０はエレベータテーブルの加減速度を滑らかに変化させる速度パターン制御を行うもので、電磁弁２５、逆止弁２６、遅延絞り２７を介して導かれる駆動圧によってその開度が漸次変化する。

エレベータ制御弁３０は、スプール５０と、このスプール５０を軸方向に移動する駆動圧を導く対の駆動圧室３４，３５とを備える。スプール５０は各駆動圧室３４，３５から受ける圧力差によって軸方向に移動し、環状スキマ絞り３２の流路長（絞り長）を連続して変えるようになっている。

各駆動圧室３４，３５には電磁弁２５を介して駆動圧Ｐとタンク圧Ｔが選択的に導かれる。電磁弁２５がポジションａに切り換えられると、駆動圧室３４にタンク圧Ｔが導かれ、駆動圧室３５に駆動圧Ｐが導かれて、スプール５０が閉弁方向に移動する。一方、電磁弁２５がポジションｂに切り換えられると、駆動圧室３４に駆動圧Ｐが導かれ、駆動圧室３５にタンク圧Ｔが導かれて、スプール５０が開弁方向に移動する。

各駆動圧室３４，３５と電磁弁２５を結ぶ駆動圧通路３６，３７の途中に逆止弁２６と遅延絞り２７が並列に介装される。逆止弁２６は電磁弁２５から各駆動圧室３４，３５に導かれる作動油に対して開弁し、各駆動圧室３４，３５から流出する作動油に対して閉弁する。各遅延絞り２７は各駆動圧室３４，３５から流出する作動油に対して抵抗を付与し、スプール５０の移動速度を調節するようになっている。

エレベータ制御弁３０は、高速で昇降するエレベータテーブルの起動時、停止時の衝撃を確実に緩和する必要がある。このため、エレベータ制御弁３０は、ゴミ等の影響を受けることなく、大量の作動油を制御することが要求される。

そこで、本発明は、エレベータテーブルを昇降させる油圧シリンダ（液圧アクチュエータ）４に対する作動油（作動液）の流量を制御するエレベータ制御弁３０において、図２に示すように、油圧シリンダ４に対する作動油が流れる弁穴４２と、この弁穴４２に挿通するスプール５０と、このスプール５０を移動する駆動圧が導かれる駆動圧室３４，３５とを備え、このスプール５０にその外径を部分的に縮径したスプール縮径部５２を形成し、このスプール縮径部５２と弁穴４２の間に環状スキマ絞り３２を形成し、スプール５０が駆動圧によって移動するのに伴って環状スキマ絞り３２の流路長を連続して変える構成とした。

以下、エレベータ制御弁３０の具体的な構造について説明する。エレベータ制御弁３０は、弁穴４２が開口したシリンダ４０と、スプール５０を主体として構成される。

シリンダ４０は開口径ｄ１の弁穴４１，４２，４３が機械加工によって同軸上に形成される。弁穴４１，４２の間には環状溝４４が形成され、この環状溝４４に開口するポート４５が形成される。弁穴４２，４３の間には環状溝４６が形成され、この環状溝４６に開口するポート４７が形成される。

スプール５０は弁穴４１に摺動可能に嵌合するランド部５１と、弁穴４３に摺動可能に嵌合するランド部５３とを有する。ランド部５１，５３には環状溝が形成され、各環状溝にシールリング５４，５５がそれぞれ介装され、駆動圧室３４，３５の密封がはかれる。

スプール縮径部５２はランド部５１を機械加工により縮径して形成する。ランド部５１，５３の外径は弁穴４１，４２，４３の開口径ｄ１より所定のハメアイ寸法を縮径した値に設定する一方、スプール縮径部５２の外径ｄ２は弁穴４１，４２，４３の開口径ｄ１より環状スキマ絞り３２の間隙分を縮径した値に設定する。

環状スキマ絞り３２はスプール縮径部５２と弁穴４２の間に環状の絞り流路として画成される。エレベータ制御弁３０を通過する作動油は、矢印で示すように、ポート４７、環状溝４６、弁穴４２、環状スキマ絞り３２、環状溝４４、ポート４５を通って流れる。

エレベータ制御弁３０を通過する作動油の流量は、環状スキマ絞り３２の流路長に応じて増減する。エレベータ制御弁３０は、スプール５０が図２において左側に移動した状態にて最小開度になり、スプール５０が図２において右側に移動するのに伴って環状スキマ絞り３２の流路長が次第に短くなり、その開度が増大する。環状スキマ絞り３２の流路長は弁穴４２に対してスプール縮径部５２が嵌合するバルブオーパラップ量である。したがって、環状スキマ絞り３２の流路長の最大値は弁穴４２の軸方向の寸法であり、スプール５０が図２において左側に移動したときに得られる。

エレベータ制御弁３０は弁穴４１，４２，４３の開口径ｄ１、スプール縮径部５２の外径ｄ２、環状スキマ絞り３２の最大流路長を適宜に設定することにより、流量と弁圧力降下等を任意に設定することができ、最小開度における流量を最大開度における流量に対して所定の比率になるように設定することが可能となる。

エレベータ制御弁３０は、例えば、弁穴４１，４２，４３の開口径ｄ１を３３ｍｍ、スプール縮径部５２の外径ｄ２を３２．６ｍｍ、環状スキマ絞り３２の間隙を０．２ｍｍ、環状スキマ絞り３２の最大流路長を１０ｍｍに設定すると、エレベータ制御弁３０は最小開度における流量を１４０リットル／ｍｉｎとし、最大開度における流量を１０００リットル／ｍｉｎに対して約１／７になり、約８０ｋｇｆ／ｃｍ²の弁圧力降下を受け持つ。

エレベータ制御弁３０は、圧力温度補償型であり、弁圧力降下が変化しても流量を一定に維持する。また、温度が変化し、作動油の粘度が変化しても、作動油の流量を規定通り保持する機能を有する。

オペレータが図示しない操作盤を操作してコントローラにエレベータテーブルの下降、上昇を指令すると、コントローラはこの操作盤からの指令信号と、エレベータテーブルの位置検出信号等を入力し、所定のタイミングで各電磁弁２３，２５のポジションを切り換えるシーケンス制御を行い、エレベータテーブルを自動的に昇降させる。

エレベータテーブルの上昇を開始させる際、まず上昇弁通路１１側の各電磁弁２３，２５の切り換えを同時に行い、各パイロットチェック弁２１，２２を即座に開弁させるとともに、エレベータ制御弁３０を漸次開弁させる。このエレベータ制御弁３０の動作を詳述すると、電磁弁２５がポジションａからポジションｂに切り換えられると、駆動圧室３４に駆動圧Ｐが導かれ、駆動圧室３５にタンク圧Ｔが導かれて、スプール５０が開方向に移動する。このとき、遅延絞り２７が駆動圧室３５から流出する作動油に対して抵抗を付与しているため、各パイロットチェック弁２１，２２が開弁した後、スプール５０が移動し終わるのに１〜３秒程度の時間がかかる。

スプール５０が移動してバルブオーパラップを減らすのに伴って環状スキマ絞り３２の流路長が短くなり、環状スキマ絞り３２を通って油圧シリンダ４に導かれる流量は次第に増える。これにより、油圧シリンダ４に流入する作動油の流量がスプール５０のストロークに応じて緩やかに増加し、油圧シリンダ４の加速度を滑らかに変化させる速度パターン制御が行われる。

エレベータテーブルはエレベータ制御弁３０を介して加速した後、流量調整弁２０を介して一定速度Ｖ１の高速で上昇する。

エレベータテーブルの上昇を停止させる際、まず上昇弁通路１１側の各電磁弁２５，２３の切り換えを所定の時間差を持って行い、エレベータ制御弁３０の閉弁作動を終了させた後、各パイロットチェック弁２１，２２を閉弁させる。

電磁弁２５がポジションｂからポジションａに切り換えられると、駆動圧室３５に駆動圧Ｐが導かれ、駆動圧室３４にタンク圧Ｔが導かれて、スプール５０が閉方向に移動する。このとき、遅延絞り２７が駆動圧室３４から流出する作動油に対して抵抗を付与するため、スプール５０が移動し終わるのに１〜３秒程度の時間がかかる。

スプール５０が移動してバルブオーパラップを増やすのに伴って環状スキマ絞り３２を通って油圧シリンダ４に導かれる流量は次第に減少する。これにより、スプール５０のストロークに応じて油圧シリンダ４から流出する作動油の流量が緩やかに減少し、油圧シリンダ４の減速度を滑らかに変化させる速度パターン制御が行われる。

最後に、各パイロットチェック弁２１，２２が閉弁し、油圧シリンダ４への作動油の供給が停止される。

エレベータテーブルを下降させる際も、前記上昇時と同様に下降弁通路１２に介装されたエレベータ制御弁３０の開度が緩やかに変化して、油圧シリンダ４の加減速度を滑らかに変化させる速度パターン制御が行われる。

これにより、航空機昇降用エレベータは起動時及び停止時の衝撃を緩和しながら高速で昇降し、短時間のうちに多数の航空機を格納庫から飛行甲板上に円滑に輸送することができる。そして、ワイヤ１及び作動油の弾性変形による１〜５Ｈｚの固有振動が生じることが抑えられ、搭乗者に違和感を与えないで済む。

以上のように、電磁弁２５と遅延絞り２７を介して導かれる駆動圧に応じてエレベータ制御弁３０がその開度を漸次変えられることにより、エレベータテーブルの加減速度を滑らかにする速度パターン制御が行われる。このため、大型のサーボ弁等を用いる必要がなくなり、油圧回路の信頼性を高められるとともに、製品のコストダウンがはかれる。

エレベータ制御弁３０は、スプール５０のスプール縮径部５２が環状スキマ絞り３２を持って弁穴３２に嵌合しているため、スプール縮径部５２と弁穴３２のバルブオーパラップを増減することによって環状スキマ絞り３２の流路長が変わり、このバルブオーパラップに応じて作動油の流量を漸次増減する。さらに、環状スキマ絞り３２が設けられているため、ゴミ等の影響によってスプール５０の摺動不良を防止でき、エレベータ制御弁３０の安定した作動性が確保される。

エレベータ制御弁３０は、スプール５０にその外径を部分的に縮径したスプール縮径部５２を形成し、このスプール縮径部５２と弁穴４２の間に環状スキマ絞り３２を形成する構造により、スプール縮径部５２の外径等を変更することにより、流量特性を任意に設定することができる。

スプール縮径部５２は数ｍｍの環状スキマ絞り３２を画成するため、切削加工で形成することが可能であり、研磨加工や研削加工を不要として、生産性を高められる。

エレベータ制御弁３０は、スプール５０の両端部にスプール縮径部５２を挟んで対のシールリング５４，５５を介装し、各シールリング５４，５５がスプール５０の両端部に画成される各駆動圧室３４，３５を密封する構造のため、各駆動圧室３４，３５の圧力差に応じてスプール５０が所定の微速で円滑に移動し、安定した作動性を確保できる。

次に図３に示す他の実施形態を説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。

エレベータ制御弁３０は、弁穴６２が開口したバルブ６０と、バルブ６０が収められるマニホールド８１と、スプール７０と、スプール７０が収められるシリンダ８０とを主体として構成される。

バルブ６０は開口径ｄ１の弁穴６１，６２が機械加工によって同軸上に形成され、弁穴６１にスプール７０が摺動可能に嵌合している。

バルブ６０の弁穴６１，６２の間には環状溝６４が形成され、この環状溝６４に開口するポート６５がマニホールド８１のポート８９と連通している。弁穴６２はマニホールド８１のポート８８に連通している。

シリンダ８０には弁穴８２とインロー部８３が機械加工によって同軸上に形成される。弁穴８２にスプール７０が摺動可能に嵌合する。インロー部８３にバルブ６０の基端部が嵌合してマニホールド８１との間に固定される。

シリンダ８０の弁穴８２には環状溝８４，８５が形成され、この環状溝８４に開口するポート８６に駆動圧通路３６が接続され、この環状溝８５に開口するポート８７に駆動圧通路３７が接続される。

スプール７０は大円筒部７３と小円筒部７４を有し、大円筒部７３がシリンダ８０の弁穴８２に摺動可能に支持され、大円筒部７３の内側に摺動可能に嵌合するロッド９０が設けられる。小円筒部７４がバルブ６０の弁穴６１に摺動可能に支持される。

大円筒部７３は弁穴８２に摺動可能に嵌合するランド部７１を有し、このランド部７１の環状溝にシールリング７８が介装され、このシールリング７８を介して駆動圧室３４，３５間の密封がはかれる。

小円筒部７４は弁穴６１に摺動可能に嵌合するランド部７２を有し、このランド部７２の環状溝にシールリング７９が介装され、シールリング７９を介して駆動圧室３５の密封がはかれる。

スプール縮径部７５はランド部７２を機械加工により縮径して形成する。ランド部７２の外径は弁穴６１，６２の開口径ｄ１より所定のハメアイ寸法を縮径した値に設定する一方、スプール縮径部７５の外径ｄ２は弁穴６１，６２の開口径ｄ１より環状スキマ絞り３２の間隙分を縮径した値に設定する。

環状スキマ絞り９２はスプール縮径部７５と弁穴６２の間に環状の絞り流路として画成される。エレベータ制御弁３０を通過する作動油は、矢印で示すように、ポート８８、弁穴６２、環状スキマ絞り９２、環状溝６４、ポート８９を通って流れる。

エレベータ制御弁３０を通過する作動油の流量は、環状スキマ絞り９２の流路長に応じて増減する。エレベータ制御弁３０は、スプール７０が図３に２点鎖線で示すように右側に移動した状態にて最小開度となり、スプール７０が図３において左側に移動するのに伴って環状スキマ絞り９２の流路長が次第に短くなり、その開度が増大する。環状スキマ絞り９２の流路長は弁穴６２に対してスプール縮径部７５が嵌合するバルブオーパラップ量である。したがって、環状スキマ絞り９２の流路長の最大値は弁穴６２の軸方向の寸法であり、スプール７０が図３において右側に移動したときに得られる。

エレベータ制御弁３０は弁穴６１，６２の開口径ｄ１、スプール縮径部７５の外径ｄ２、環状スキマ絞り９２の最大流路長を適宜に設定することにより、流量と弁圧力降下等を任意に設定することができる。例えば、弁穴６１，６２の開口径ｄ１を３３ｍｍ、スプール縮径部７５の外径ｄ２を３２．４ｍｍ、環状スキマ絞り９２の間隙を０．３ｍｍ、環状スキマ絞り９２の最大流路長を３０ｍｍに設定すると、エレベータ制御弁３０は最小開度における流量を１５０リットル／ｍｉｎとし、最大開度における流量を１０００リットル／ｍｉｎに対して約１／７になり、約８０ｋｇｆ／ｃｍ²の弁圧力降下を受け持つ。

エレベータ制御弁３０は、スプール７０との間に環状スキマ絞り９２を画成するバルブ６０をシリンダ８０と別体で形成したため、弁穴６２の寸法を変更することにより、流量特性を任意に設定することができる。

スプール７０はその外径が大小異なる大円筒部７３と小円筒部７４を有し、大円筒部７３を挟んで駆動圧室３４，３５を画成し、小円筒部７４の端部にスプール縮径部７５を形成したため、スプール縮径部７５の長さを変更することにより、流量特性を任意に設定することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明のエレベータ制御弁は、ワイヤや油圧シリンダを用いる構造に限らず、シザース機構や油圧モータ等を用いたエレベータにも適用できる。

本発明の実施の形態を示すエレベータの油圧回路図。同じくエレベータ制御弁の断面図。他の実施の形態を示すエレベータ制御弁の断面図。

符号の説明

３０エレベータ制御弁
３２環状スキマ絞り
３４，３５駆動圧室
４３弁穴
５０スプール
５２スプール縮径部

Claims

エレベータテーブルを昇降させる液圧アクチュエータに対する作動液の流量を制御するエレベータ制御弁において、
前記液圧アクチュエータに対する作動液が流れる弁穴と、
この弁穴に挿通するスプールと、
このスプールを移動する駆動圧が導かれる駆動圧室とを備え、
前記スプールにその外径を部分的に縮径したスプール縮径部を形成し、
このスプール縮径部と弁穴の間に環状スキマ絞りを形成し、
前記スプールが駆動圧によって移動するのに伴って前記環状スキマ絞りの流路長を連続して変える構成としたことを特徴とするエレベータ制御弁。
前記スプールに前記スプール縮径部を挟んで対のシールリングを介装し、
この各シールリングが前記スプールの両端部に画成される前記各駆動圧室を密封する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御弁。
前記スプールはその外径が大小異なる大円筒部と小円筒部を有し、
この大円筒部を挟んで前記各駆動圧室を画成し、
前記小円筒部の端部に前記スプール縮径部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御弁。
前記大円筒部が摺動可能に嵌合するシリンダと前記小円筒部が摺動可能に嵌合するバルブとを別体で形成したことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御弁。
前記駆動圧室に導かれる駆動圧を切り換える電磁弁と、前記駆動圧室に対する作動液の流れに抵抗を付与する遅延絞りとを備え、前記電磁弁の切り換えにより前記駆動圧室に対する作動液の流れにこの遅延絞りが抵抗を付与し、前記環状スキマ絞りの流路長を連続して変える構成としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のエレベータ制御弁。