JP2008543696A - 駆動システムまたは関連技術の改良 - Google Patents

Abstract

荷重キャリヤまたはリフト車よって付加される荷重を少なくとも部分的に均衡させるカウンターバランス手段を備えた油圧駆動式エレベータまたはリフトを提供する。アキュムレータと連通する油圧液源を含んだカウンターバランス手段の操作には油圧駆動システムの作用流体の介入は含まれない。
【選択図】 図１

Description

本発明は駆動システムに関する。ここで解説するシステムは特に油圧（水圧）動力式エレベータ、油圧動力式リフトまたは油圧動力式リフト台のために開発されたものであるが、ここで開示する駆動システムは多様な別分野での利用にも供することができる。

以下では用語「エレベータ」、「リフト」および「リフト台」は互換性を有しており、いずれも同一の意味で使用されている。

典型的な油圧動力式エレベータまたはリフトでは移動装置またはリフト車の重量と運搬荷重（積載量）との合計重量が油圧ポンプユニットによって移動あるいは変位される流体の作用力によって昇降される。油圧ポンプの操作により相当な熱量が発生する。この発生熱量はリフト昇降空間または作動空間内に閉じ込められ、放熱が困難である。発熱はエネルギーの損失であり、エネルギー効率を低下させる。

過去においてエレベータを作動させる必要動力を低減させ、発熱を抑える様々な試みが為されてきた。

過去に試された１つの方法は物理的なカウンターウェイトを利用することである。しかしカウンターウェイトの弱点はそれが自身の垂直ガイドレールを必要とすることである。このために追加的材料費及び設置時間コストが必要になった。

近年になって、油圧リフト施設には別体の油圧アキュムレータが設置されるようになった。この油圧アキュムレータ内にはリフト降下時に油圧液（流体）が送り込まれる。典型的にはこのアキュムレータ内には圧縮ガスのチャンバから流入する流体を分離する膜が提供されている。この流入する流体はガスをさらに圧縮する。リフトが上昇するとき、アキュムレータ内の流体は開放され、アキュムレータ内のガスは流体の放出を助け、リフトを上方に移動させる。このようなリフトアキュムレータの例はＷＯ９９/３３７４０並びにＷＯ０１/１４２３８に記載されている。

圧縮ガスのチャンバの代用としてバネ手段を使用した上述のアキュムレータ装着装置の変形はドイツ特許文献３２０６８９９に記載されている。

このようにアキュムレータはリフトと積載物の上昇に必要な動力を減少させる手助けを提供するが、作用流体自身はアキュムレータ内に送り込まれるためにリフトとその荷重との全重量に含まれることになる。

さらに別形態のアキュムレータ装着リフトは日本公報・特開２００２−３７２００８で解説されている。この公開特許願は油圧ラムによって動力が提供されるリフトを解説する。このアキュムレータは油圧ラムと一体化している。これには別体のアキュムレータチャンバがラムのシリンダ内の中央部に提供されている。このチャンバは中空ピストンチューブと液密的に連通している。中空ピストンチューブとアキュムレータとは圧縮ガスで充填されている。リフトに動力を与える加圧油圧液（流体）はピストンガスチャンバ周囲で環状的に提供される。この形態ではラムの中央内の加圧ガスはリフトに適用される荷重の影響をオフセットすることは理解されるであろう。

特開２００２−３７２００８にて解説されている装置は独自の欠点を有している。主な欠点はリフトラムが伸び出し、その結果としてガスの圧力が低下すると加圧ガスチャンバの容積が大きく変動することである。従ってリフトがその移動最上部にあるときのカウンターウェイトの効果はリフトが移動最下部にあるときのカウンターウェイト効果よりも大幅に小さくなるであろう。

本発明の１目的は、前述の問題に対処できる、あるいは少なくとも新規で有用な選択肢を提供する油圧動力式リフトの必要動力を減少させる方法と手段を提供することである。

従って、本発明は第１の特徴において荷重キャリヤと、実質的垂直方向に荷重キャリヤを移動させる油圧ラムと、油圧ラムと共に移動し、荷重キャリヤによって油圧ラムに付加させる荷重を減少させる往復運動式カウンターバランスとを含んだリフトを提供する。このカウンターバランスは油圧液を含んだカウンターバランスチャンバを含んでいる。リフトはさらに、カウンターバランスチャンバと連通し、油圧液を含んだアキュムレータチャンバを有したアキュムレータと、アキュムレータチャンバからカウンターバランスチャンバの方向に油圧液を付勢する付勢手段とを含んでいる。

好適にはカウンターバランスチャンバは油圧ラムと一体的に形成されている。
好適にはカウンターバランスチャンバは油圧ラム周囲に提供された環状チャンバを含む。
好適にはカウンターバランスは上面と下面とを有した環状スライダを含む。この環状スライダは油圧ラムの移動と共に環状チャンバ内で可動である。環状スライダは上面を下面とリンクさせる軸ポートを内蔵する。下面の面積は上面の面積よりも大きい。
好適には油圧液は作動油を含む。
好適には付勢手段はアキュムレータと一体的に形成されている。
好適にはアキュムレータはアキュムレータチャンバと一体的に形成されているが、可動壁によってそこから分離している別チャンバを含んでいる。
好適には可動壁はフレキシブルなダイアフラムを含んでいる。
好適には別チャンバは加圧されたガスを含んでいる。
好適にはそのガスは窒素を含む。
好適にはカウンターバランスは荷重キャリヤの重量以下のカウンターバランス重量効果を提供するように設計されている。
好適にはそのカウンターバランスは荷重キャリヤの重量の７０％から９０％のカウンターバランス重量効果を提供するように設計されている。

本発明は第２の特徴において油圧リフトの駆動装置を提供する。この駆動装置はシリンダと、シリンダに対して伸縮するピストンとを有する油圧ラムとを含む。さらに駆動装置は油圧ラムと一体的なカウンターバランスチャンバを含む。このカウンターバランスは油圧液を含むアキュムレータチャンバと連通している。駆動装置はさらにアキュムレータチャンバからカウンターバランスチャンバに油圧液を付勢する付勢手段を含む。

好適にはカウンターバランスチャンバは環状であり、シリンダの軸周囲に提供されている。
好適にはカウンターバランスチャンバはピストンとシリンダとでその一部が形成されている。

本発明の第３の特徴においては、荷重キャリヤと、荷重キャリヤを実質的垂直方向に移動させる油圧ラムとを含んだ油圧リフトに必要とされる動力を減少させる方法を提供する。

この方法はカウンターバランスを、荷重キャリヤによって油圧ラムに付加される荷重を減少させるように配置する。このカウンターバランスは油圧液を含んだカウンターバランスチャンバを含む。カウンターバランスチャンバと連通しており、油圧液を含んだアキュムレータチャンバを有したアキュムレータと、油圧液をアキュムレータチャンバからカウンターバランスチャンバの方向に付勢する付勢手段とがさらに含まれている。

好適にはこの方法ではカウンターバランスチャンバは油圧ラムと一体的に提供される。

本発明の第４の特徴においては油圧リフト用の駆動装置が提供される。この駆動装置はシリンダと、シリンダに対して伸縮するピストンとを含んだ油圧ラムを含んでいる。さらにシリンダに対するピストンの伸縮をアシストするカウンターバランス回路が含まれる。カウンターバランス回路はアキュムレータと、アキュムレータ内外に移動する油圧液とを含む。カウンターバランス回路の油圧液は油圧ラムを作動させる油圧液から独立している。

好適にはカウンターバランス回路内の油圧液の体積は固定されている。

本発明の実施態様の変形は可能である。以下の実施例は可能な全ての実施態様を紹介してはいない、それら実施例は本発明の解説のみを意図しており、本発明の限定は意図されていない。

本発明の１実施例を添付図面を利用して解説する。

図１は、リフトガイド１２上のリフト車またはリフト台１０の形態の典型的な油圧リフト施設を示しており、ガイド１２はリフトシャフト１４に固定され、上方垂直方向に延伸している。可動ピストン１７を有する油圧ラム１６はリフトシャフトのベース１８上に載置されており、ピストン１７は、リフトシャフト１４内でリフト車を上下に移動させるようにリフト車１０の下側と係合している。

ラム１６のシリンダからピストン１７を延伸させるため、貯蔵漕２０から流体を引き出すモータ/ポンプユニット１９によって油圧液が送り出される。リフト車を下方へ移動させる必要があるときは、ダンプバルブ２１を開けて油圧液を直接的に貯蔵漕２０へ戻す。あるいはシリンダから流体を排出させるようにモータ/ポンプユニットを逆作動させて貯蔵漕２０へ流体を戻す。

図１に示す実施例では、ピストン１７はリフト車１０を直接支えているが、従来技術ではピストンは、ピストン１７の移動のためにリフト車１０を移動させるようにロープ構造体（roping arrangement）を移動させるであろう。このようなロープの利用は本発明には含まれないが、システムの圧力を増大させて使用する流体体積を減少させるために利用できる。

前述したものは全て従来技術やその変形である。例えば図３に示すように、モータ/ポンプユニット１９を貯蔵漕２０内の流体に浸すことは一般的に知られている。

過去において、油圧システムの荷重を低減させることで必要動力全体を低減させるよう多くの手段が利用されてきた。最も一般的な手段には単純な物理的カウンターウェイトの利用が含まれる。前述したように物理的カウンターウェイトは自身のガードレールとロープ構造体を必要とするため実施コストが比較的高い。またそのような構造物体はリフトシャフト内のかなりの空間を占める。このように駆動システム全体の効率化のため、油圧駆動システム自体に注目が集まっている。

図２は、油圧アキュムレータを利用する油圧リフト施設内のエネルギー利用システムの１従来例を示す。前述のように油圧モータ/ポンプ１９の操作によってリフト車（図示せず）を上昇させるようピストン１７が移動される。リフト車が下降するとき、前述のようにラム１６内の流体が貯蔵漕２０内へ送り込まれる代わりに、アキュムレータ２３の下方チャンバ２４へ送り込まれる。アキュムレータ２３は上方ガス充填チャンバ２５をさらに含んでいる。チャンバ２４と２５は可動壁またはフレキシブル膜２６によって分離されている。

リフト車が次に上昇する必要があるとき、アキュムレータのチャンバ２４内の流体が必要とされ、チャンバ２５内の圧縮ガスが膨張してチャンバ２４から流体を排出させる。この作用はポンプモータ/ポンプユニット１９を積極的にアシストする。

図３に示す本発明によるリフト駆動システムの駆動要素原理は従来技術であり、図示のごとく伸縮可能なピストン１７を有する油圧ラム１６を含んでいる。貯蔵漕２０からの油圧液は従来式にモータ/ポンプ１９によってシリンダ１６へと送り込まれ、リフト車１０を上昇させる。リフト車１０が下降するとき、モータ/ポンプが逆作動するか適切なバルブ（図示せず）が作動してシリンダ１６内の流体を貯蔵漕２０へと戻す。

本発明の新規な点は、自身がアキュムレータ２３を含んだ油圧カウンターバランス回路の提供である。カウンターバランス回路は油圧駆動コンポーネントと物理的に接近しているかもしれないが、駆動システムから完全独立して作動し、カウンターバランス回路は貯蔵漕２０から流体を一切受領しない。カウンターバランス回路は好適には往復運動式コンポーネントを含んでいる。すなわち略直線軸に沿って作動し、少なくとも１移動方向に支持機能を提供するコンポーネントである。

図示のようにカウンターバランス回路は流体を含んだカウンターバランスチャンバ２７を含んでいる。チャンバ２７はアキュムレータ２３のオイルチャンバ２４と連通している。アキュムレータのチャンバ２５内の圧縮ガスは可動壁またはダイアフラム２６に作用し、カウンターバランスチャンバ２７の方向への油圧液の付勢力を維持している。このようにして以下で詳説するカウンターバランス機能を提供している。チャンバ２４とチャンバ２７との間にはバルブ２８が提供されており、これらの間で交換される油圧液を制御している。

図４と図５のカウンターバランスシステムは油圧駆動システムと一体的に提供できる。好適には、このような構造ではカウンターバランス力を駆動力と同軸に沿って適用する。

図示の形態では、駆動ユニット３１はベース部材３４に固定された外側シリンダ体３２を含んでいる。ベース３４の内面には静的駆動シリンダ３６が固定されており、この駆動シリンダ３６は外側シリンダ体３２内の中央部に設置されている。ピストンシリンダ３８が駆動シリンダ３６の上方にスライド式に接触するように設置されており、その上端はピストン４０で覆われている。駆動ユニットをリフト車１０へ取り付ける取り付け載置フランジ４２はピストン４０に取り付けられているか、またはそれと一体形成されている。従来式油圧ラムのピストンロッドとは異なり、ピストンシリンダ３８は中空であり、その内部はシリンダ３６と連通しており、オイルで満たされている。これはユニット３１にかかる座屈荷重の低減に役立つと考えられる。

駆動シリンダ３６内部の流体は本質的には“不動”流体であり、駆動シリンダの体積（よって作動油の体積）はシリンダ３６内へ充填ロッド等を挿入することで低減できることは理解されよう。

ピストン３８の外側下端には、駆動シリンダ３６の外面上をスライドする環状スライダ４４が提供されている。これの目的は外側シリンダ体３２内でピストンシリンダの下端を支持することである。ピストンシリンダは上方封止部４６によってさらに支持されている。封止部４６は外側シリンダ体３２に固定されているがピストンシリンダ３８の外面にスライド封止を形成している。

リフト車１０を上方に駆動させるには、ベース部材３４のポート４８を介して油圧液を圧力下で供給する。ポート４８は駆動シリンダ３６の内部と連通し、ピストンシリンダ３８の内部と連通している。よって流入する流体はピストン４０に作用して駆動シリンダ３６上方でピストンシリンダ３８を上方向へ延伸させる。リフト車が下方へ移動するときポート４８は低圧の貯蔵漕と連通し、シリンダ３６とシリンダ３８内部の流体が外部へ放出される。

環状チャンバ５０は外側シリンダ体３２の内面と、駆動シリンダ３６とピストンシリンダ３８それぞれの外面との間に提供されている。このカウンターバランスチャンバと称されるチャンバはアキュムレータ/付勢手段と共同で前述のカウンターバランス作用を発生させる。

油圧駆動部周囲で流体ストラットが形成されるよう、カウンターバランスチャンバ５０には油圧液が満たされる。

図示のようにスライダ４４は環状チャンバ５０を横切るように延伸し、シリンダ体３２内面へのスライド接触を提供する。スライダ４４内には軸ポート５２が提供されており、スライダ４４上下のチャンバ５０の部分を互いに連通させ、これら２つのチャンバ部分内の流体圧力を均衡させている。

チャンバ５０のベース３４内にはポート５３が提供されている。ポート５３からはチャンバ５０をアキュムレータ５７の流体チャンバ５６と連通させるパイプ５５が延び出ている。

リフトが下降するとき、油圧液はチャンバ５０からアキュムレータチャンバ５６へと移動する。すなわちピストン４０とスライダ４４が下降すると、ピストンシリンダ３８の侵入がチャンバ５０の幅を効果的に低減させるため、チャンバ５０の体積は効果的に減少する。

環状チャンバの幅は、壁３２と壁３６との間の距離から壁３２と壁３８との間の距離へと変化する。チャンバ５０の容積が減少するにつれ、チャンバ５０内の流体はパイプ５５を通ってアキュムレータチャンバ５６へと移動する。

カウンターバランス回路は、油圧液をチャンバ５６からチャンバ５０の方向へと付勢するためのいくつかの付勢手段の形態をさらに含んでいる。これは物理的バネ付勢式装置または分離ラムによって提供できるが、アキュムレータ５７と一体的に、特にチャンバ５６と一体的に提供される加圧ガスで充填されたチャンバ５８によって提供するのが好適である。図示の形態ではチャンバ５６とチャンバ５８は可動壁またはダイアフラム５６によって部分的に提供されるが分離はされている。その結果、油圧液がチャンバ５６へ移動するとチャンバ５８内のガス圧が増大する。換言すれば、ダイアフラム５９はチャンバ５８内の加圧ガスに作用し、チャンバ５６内の油圧液へ付勢作用を働かせる。

チャンバ５８内のガスは好適には窒素である。窒素は実質的に不活性であるためである。しかしながら本発明の範囲内でその他のガスや流体を使用することもできる。

これらコンポーネントの形態によって、チャンバ５０内の油圧液によってピストンシリンダ３８の下方環状面に力の上方向要素が確実に提供され、リフト車１０とこれに搭載されるあらゆる荷重によって加えられる力の下方向要素を少なくともある程度均衡させる。

荷重を搭載したり、降ろしたりするためにリフト車が停止される時は、リフト車の跳ね返りを防止または少なくとも低減させるよう、チャンバ５０をチャンバ５６から分離することが望ましい。この目的のため好適にはバルブ５４がパイプ５５内に提供されている。

リフトを上昇させる必要がある場合は、バルブ５４が開き、アキュムレータが駆動モータ１９と連携して作用して上方への移動を提供する。この作用は、チャンバ５０とチャンバ５６内の油圧液が駆動シリンダ３６とピストン３８内の油圧液から完全に独立するように実際の駆動機能から独立していることが理解されよう。

駆動システムを前述のように設計するには、リフト車の空荷状態を計算し、リフト車１０が常に下向きの小さな力を確実に提供するよう、カウンターバランスの数、その幾何学的形状及びその内部の流体圧が決定される。実際、カウンターバランスは空状態のリフト車重量の９０％以下であることが望ましく、リフト車重量の７０％から９０％の範囲であることがさらに望ましい。これで手動による下降操作によってリフト車を確実に下降させることができ、カウンターバランスのみの影響によってリフト車が上昇する可能性が回避される。

前述のリフト駆動システムは少なくとも以下の利点を有すると考えられる。
１）リフトの作動重量の大部分が均衡しているため、比較的小型の油圧駆動体を用いて効果的なリフト操作を達成できる。
２）この駆動システムは比較的少量の作動油（油圧液）で操作できる。
３）駆動流体から独立しており、体積が実質的に一定した流体式カウンターバランスシステムの提供によって、リフト移動中に実質的一定のカウンターバランス力が確実に提供される。カウンターバランス力はチャンバ５８内に含まれるガスにのみ依存している。
４）油圧駆動部に付加される荷重が小さいため、熱と騒音の発生が少ない。
５）カウンターバランス回路は油圧液も利用するため、駆動部とカウンターバランス回路との間の封止部にかかる圧力は同程度であり、封止部の液漏出を抑えることができる。唯一の加圧ガス源は完全に分離されているため確実にコントロールできる。
６）シリンダ内部と連通する中空ピストンロッドは荷重の座屈を低減させる。

当業者であれば前述のシステムを多様に変形させることができる。例えば前述したように、本発明をリフトやエレベータ以外の昇降システムまたは支持システムへと適用でき、他の昇降システムへ組み入れることができる。

前述した本発明の好適実施例は、特別な取り付け作業が不要であり、リフト駆動システムから独立した油圧リフトの必要動力を低減させるための新規で効果的な手段を提供することが理解されたであろう。

図１は本発明の種々な特徴が適用できる油圧リフトの概略図である。 図２は油圧リフトの必要動力を低減させるための従来技術によるアキュムレータシステムの概略図である。 図３は本発明の概念を利用して必要動力を低減させた油圧リフトの概略図である。 図４は完全収縮状態にある本発明の油圧作動手段の断面図である。 図５は中途伸張状態にある本発明の油圧作動手段の図４に類似した断面図である。

Claims (19)

1. リフトであって、
   荷重キャリヤと、
   実質的垂直方向に前記荷重キャリヤを移動させる油圧ラムと、
   前記油圧ラムと共に移動し、前記荷重キャリヤによって前記油圧ラムに付加させる荷重を減少させる往復運動式カウンターバランスと、
   を含んでおり、
   前記カウンターバランスは油圧液を含んだカウンターバランスチャンバと、該カウンターバランスチャンバと連通し、油圧液を含んだアキュムレータチャンバを有したアキュムレータと、前記アキュムレータチャンバから前記カウンターバランスチャンバの方向に油圧液を付勢する付勢手段とを含んでいることを特徴とするリフト。
2. カウンターバランスチャンバは油圧ラムと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載のリフト。
3. カウンターバランスチャンバは油圧ラム周囲に提供された環状チャンバを含んでいることを特徴とする請求項２記載のリフト。
4. カウンターバランスは上面と下面とを有した環状スライダをさらに含んでおり、該環状スライダは油圧ラムの移動と共に環状チャンバ内で可動でき、前記環状スライダは前記上面を前記下面とリンクさせる軸ポートを内蔵しており、前記下面の面積は前記上面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項３記載のリフト。
5. 油圧液は作動油を含んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のリフト。
6. 付勢手段はアキュムレータと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のリフト。
7. アキュムレータはアキュムレータチャンバと一体的に形成されているが、可動壁によってそこから分離している別チャンバを含んでいることを特徴とする請求項６記載のリフト。
8. 可動壁はフレキシブルなダイアフラムを含んでいることを特徴とする請求項７記載のリフト。
9. 別チャンバは加圧されたガスを含んでいることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載のリフト。
10. ガスは窒素を含んでいることを特徴とする請求項９記載のリフト。
11. カウンターバランスは荷重キャリヤの重量以下のカウンターバランス重量効果を提供するように設計されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のリフト。
12. カウンターバランスは荷重キャリヤの重量の７０％から９０％のカウンターバランス重量効果を提供するように設計されていることを特徴とする請求項１１記載のリフト。
13. 油圧リフトの駆動装置であって、
    シリンダと、該シリンダに対して伸縮するピストンとを有する油圧ラムと、
    前記油圧ラムと一体的なカウンターバランスチャンバと、
    を含んでおり、
    前記カウンターバランスチャンバは油圧液を含むアキュムレータチャンバと連通しており、
    本駆動装置は、
    前記アキュムレータチャンバから前記カウンターバランスチャンバに油圧液を付勢する付勢手段をさらに含んでいることを特徴とする駆動装置。
14. カウンターバランスチャンバは環状であり、シリンダの軸周囲に提供されていることを特徴とする請求項１３記載の駆動装置。
15. カウンターバランスチャンバはピストンとシリンダとでその一部が形成されていることを特徴とする請求項１２記載の駆動装置。
16. 荷重キャリヤと、該荷重キャリヤを実質的垂直方向に移動させる油圧ラムとを含んだ油圧リフトに必要とされる動力を減少させる方法であって、
    前記荷重キャリヤによって前記油圧ラムに付加される荷重を減少させるようにカウンターバランスを配置するステップを含んでおり、
    前記カウンターバランスは、油圧液を含んだカウンターバランスチャンバと、該カウンターバランスチャンバと連通しており、油圧液を含んだアキュムレータチャンバを有したアキュムレータと、油圧液を前記アキュムレータチャンバから前記カウンターバランスチャンバの方向に付勢する付勢手段とをさらに含んでいることを特徴とする方法。
17. カウンターバランスチャンバを油圧ラムと一体的に提供するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 油圧リフト用の駆動装置であって、
    シリンダと、該シリンダに対して伸縮するピストンとを含んだ油圧ラムと、
    前記シリンダに対する前記ピストンの伸縮をアシストするカウンターバランス回路と、
    を含んでおり、
    前記カウンターバランス回路はアキュムレータと、該アキュムレータ内外に移動する油圧液とを含んでおり、前記カウンターバランス回路の油圧液は前記油圧ラムを作動させる油圧液から独立していることを特徴とする駆動装置。
19. カウンターバランス回路内の油圧液の体積は固定されていることを特徴とする請求項１８記載の駆動装置。

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