JPH04125269A - 流体圧エレベータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体圧シリンダへ供給、或いは、それから排出
する流体の流量を制御して流体圧シリンダの速度を制御
し、シリンダで、直接、或いは間接的に支持した乗りか
ごの速度を制御する方式の流体圧エレベータに関する。

〔従来の技術〕

圧力流体を制御して流体シリンダの速度を制御し、これ
によって乗りかごの速度を制御する流体圧エレベータで
、速度指令の対応して流量制御弁で圧力流体を制御する
方法、あるいは、モータで流体圧ポンプの回転速度を制
御して圧力流体を制御する方法などが知られている。特
に、電子制御装置及び制御技術の進歩に伴い、インバー
タによってモータの回転速度詞書が、容易になって°１
、流体圧ポンプの回転数を、直接、インバータ駆動のモ
ータで制御する流体圧エレベータの実用性が高まった。

従来は、乗りかごの上昇はポンプ吐出流体を制御弁でブ
レード制御し、下降時は流体圧シリンダからの流体を全
量制御していた。モータの回転数を制御して乗りかごの
速度制御をする場合、従来の制御とは異なり乗り心地向
上及び安全性の確保のために制御弁に対るる要求も異な
る（日立：モータ制御方式油圧エレベータ、特願昭４２
−３４１７３号公報、三菱電機：インバータ制御方式油
圧エレベータ、特開昭５７−８１０７３号公報、回生工
業：油圧エレベータのインバータ電源による速度制御装
置および方法、特開昭６４−２９８２号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

モータの回転速度を制御して乗りかごの速度制御を行う
方式の流体圧エレベータでは、運転方向乗客数、流体温
度が変わることにより、起動時の加速度変化が大きくな
って乗り心地を低下させたり、乗りかごの上昇、あるい
は、下降の速度が許容値を超えて大きくなる可能性があ
るなど、性能上、及び、安全上万全とはいえない。すな
わち、起動時に制御弁を急速に開くと回前後の圧力差に
よって流体が急激に圧縮されるので大きな加速度変動を
生じる。また、制御装置の異常などでポンプが定格速度
以上で走行する可能性がある。あるいは、エレベータ停
止後は、流体圧ポンプの漏れによる乗りかごの沈下等が
あるので、制御弁を迅速に閉じなければならない。この
ように、制御弁には起動時の特性と、停止時の特性と相
反する特性を要求される。

本発明の目的はこの種の流体圧エレベータの性能、及び
、安全性の向上を図るものである。構造の簡単な制御弁
によって、或いは、その制御方法によって、エレベータ
の運転方向、乗客数、流体温度に関係なく一定の乗り心
地性能を実現すると共に、非常時にもエレベータのかご
速度を速やかに減速して、良好な速度特性、即ち、良好
な乗り心地を得られ、安全性及び信頼性の高い流体圧エ
レベータを実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、通常、乗りかごの位置保持用の流体圧ポン
プと流体圧シリンダとの間に配置するパイロット操作型
逆止め弁の構造、及び、その制御方法を工夫し、起動初
期の流量制御能力を持たせ、且つ、弁の前後の圧力差が
なくても迅速に閉動作を行えるようにした。すなわち、
前者は起動指令に従ってモータを起動すると共に、この
制御弁をゆっくり制御して円滑な起動を行わせる。また
、後者は弁に働く流体圧を利用して弁操作用ピストンを
復帰させて弁を迅速に閉鎖し、乗りかごの位置保持を確
実にする。また、停電などの非常時に備えて、動力源が
停止したときは、回前後に生じる流体圧の差を利用して
自動的に且つ急速に弁を閉じて、流体圧シリンダから流
出する圧力流体の流量を減少させ、乗りかごを減速、停
止させる。

更に、制御装置の万一の誤動作等に備えて、ポンプ回転
数による制御のバックアップとして制御弁には制御機能
を持たせる。

〔作用〕

本発明によれば、起動待制御弁前後の流体圧を平衡させ
た後、モータ、すなわち、ポンプを乗りかごの運転方向
に駆動するので円滑な運転が可動となり、エレベータの
乗り心地を向上させる。エレベータ停止後は制御弁が迅
速に閉じるので乗りかごの位置が正確に保持される。ま
た、停電時等には制御弁を急速に閉じて乗りかご速度を
規定値以下に制限すると共に安全に停止させる。更に、
万一制御装置に誤動作を生じても安全にエレベータを運
転できることになり、エレベータの安全及び信頼性が確
保される。

〔実施例〕

第１図は本発明による流体圧エレベータの一実施例を示
す制御系統図である。１は乗りかご１０を直接的または
間接的に駆動する流体圧シリンダ（図では直接駆動方式
を示す）、２は制御弁（流体制御機能付きパイロット操
作型逆止め弁を構成）。

４はアンロード機能付きリリーフ弁、５はポンプ保護用
の囲い込み弁、６は正逆回転可能な流体圧ポンプ、７は
モータ、８はフィルタ、９は流体タンクである。１１は
モータ７を駆動するインバータ、１２はエレベータの制
御装置、１５，１６゜１７は流路である。

制御弁２は主弁２０パイロット弁２１ａ、２１ｂ。

２１ｃ、及び、絞り２１ｅ、２１ｆで流量制御機能付き
パイロット操作型逆止め弁を構成し１通常時は、図示の
ように流体圧シリンダ１への流れを許容し、その逆の流
れを遮断している。パイロット弁２１ａ、２１ｂ、２１
ｃに指令が入った時、主弁２０を開き、流体圧シリンダ
１からの流体の流れを可能にする。パイロット弁２１ａ
、２１ｂ。

２１ｃはＯＮ−〇ＦＦ弁で示しているが二位置三方弁で
も同様の効果があり、例示した回路に限定するものでは
ない。

第２図は本発明になる制御弁２の説明図を示す。

主弁２０は、弁本体２２．弁体２３．ばね２０ｃ。

ピストン２４．ストッパ２５を主要構成要素とし、ポー
ト２２ａ、２２ｂは各々流路１５ａ、１５ｃに接続して
いる。弁体２３はそのスカート部２３ａにオリフィス２
３ｂを設け、スカート部２３ａと軸２３ｃをガイド弁本
体２２に対し摺動可能で。

ばね２０ｃで弁座に押しつけられている。この構造では
、逆止め弁としての作用を行い、ポート２２ａから２２
ｂへの流れを自由流とする。

ピストン２４は弁体２３に対向して設けられ。

ピストン室２２ｆ、流体室２２ｃに面した端面に各々の
室に働く流体圧を受け、ロッド２４ｂには弁体２３から
の力を受ける。次の各部の断面積を、弁体２３のスカー
ト部：Ａ１＊　ピストン部：Ａ２゜ピストンシステム２
４ａ部：Ａ３．ピストンロッド２４ｃ部：Ａ番とし、圧
力を、流体室２２ｃ：Ｐｉｔ流体室２２　ｄ　：　ｐ　
２　ｔピストン室２２ｆ：Ｐ３とする。従って、ピスト
ン２４には、力Ｆ１＝（Ａ２−Ａ番）ｐａがピストン室
２２ｆ側から、力Ｆ２＝Ａ＋１Ｐ！＋ＡＬ（Ｐ２　　ｐ
ｚ）＋Ｆｏが流体室２２ｃ側から働き、合力Ｆ　＝Ｆ　
１−　Ｆ　ｚの大きさにより、ピストン２４の動きが決
まり、Ｆ＞Ｏなら流体室２２ｃ側へ、Ｆ＜Ｏならピスト
ン室２２ｆ側へ動く。ここに、Ｆｏはばね２０Ｃの力で
ある。Ｐｒ＝＝Ｐ８ならＦ＞Ｏとなってピストン２４が
流体室２２ｃ側へ動きくように、受圧面積を設定する。

従って、ピストン２４はパイロット弁２１ａ。

２１ｂ、２１ｃで駆動され、弁体２３を駆動する。

ピストン２４は下降時に必要になる開口面積を設定する
ため、ストッパ２５によりその動作範囲が制限される。

パイロット弁２１ａ、２１ｂ、２１ｃはピストン室２２
ｆと流体室２２ｄ、或いは、タンク９との間の連通、遮
断を行う。２１ａは通常時はピストン室２２ｆと流体室
２２ｄとを遮断し、励磁されることにより、絞り２１ｄ
を介してピストン室２２ｆへパイロット流体を供給する
。通常時、パイロット弁２１ｂは絞り２１ｅを介してピ
ストン室２２ｆをタンク９に開放し、２１ｃはピストン
室２２ｆを、直接、液体タンク９に開放している。

パイロット弁２１ｂ、２１ｃを励磁するとピストン室２
２ｆとタンク９と遮断する。

リリーフ弁４は流体温度を制御するアンロード運転及び
回路の保護のために、吸い込み弁５は流路１５ａが真空
になるのを防ぐために、それぞれ設ける。

（１）上昇動作：制御弁２は単に逆止め弁として作用し
、流体室２２ｃと２２ｄとの圧力差による力がばね力に
より大きくなると開き、逆では閉じ、更に流量に比例し
て開度が変化する。制御装置１２からの上昇指令に基づ
いてインバータ１１でモータ７を起動しくこの時の回転
方向を正回転とする）、速度信号にしたがって定格回転
数まで加速、駆動する。従って、流体はフィルタ８を通
って流体圧ポンプ６で昇圧され、ポンプ回転数（速度信
号に比例）に比例して増大し、制御弁２のポート２２ａ
（流路１５ａ）から２２ｂ（流路１５ｃ）へ流れ（自由
流）、流体圧シリンダ１を押し上げる。この時、第３図
に示すように、起動動作として圧力センサ（図示してい
ないが）でポート２２ｄや２２ｃ圧カを検出し、モータ
をトルク制御してポート２２ｃと２２ｄの圧力とをほぼ
平衡させた後にモータを速度指令に従って増速駆動する
と起動時のショックを軽減できる。制御弁２では流体の
圧力損失を小さくするためにオリフィス２３ｂが十分開
くように、ばね２０ｃを設定する。指令に従って全速か
ら減速、停止のパターンでポンプを駆動すれば、乗りが
と１０もこの速度パターンに従って制御され、流量も減
少するので制御弁２０も閉方向に動作する０乗りがどの
停止（流体の流れ停止）とともに弁も閉鎖する。従って
乗りかごの停止位置を保持する。

この時なんらかの異常でポンプ６の出口圧力が規定値（
リリーフ圧）より大きくなると、リリーフ弁４が作用し
てポンプ６の吐出流体をタンク９へ排出し、流体圧回路
の異常圧力上昇を防止し機器や配管の破損を防止する。

（２）下降動作：この種のエレベータでは、下降起動時
には起動ショックを生じ易いので、次のようにしてこの
起動ショックを緩和する。第４図に示すように、ボート
２２ａ、２２ｂの圧力を釣り合わせるように、起動指令
によりモータをトルク制御しながら上昇方向に駆動する
。ポーｈ２２ａ、２２ｂの圧力がほぼ平衡した状態で、
パイロット弁２１　ａ　、　２　ｌ　ｂ　、　’２１　
ｃを励磁してピストン室２２ｆへ高圧流体を供給すると
、ピストンには力 Ｆ　＝（Ａｘ−Ａａ）　ｐ　５−Ａａｐｔ−Ｆｏ−Ａｔ
（ｐ　２−　Ｐ　ｔ）がステム２４ａ方向に働く（ｐｘ
無ｐ２）。従って、流体は絞り２１ｄを経てピストン２
４をゆつくり押し、主弁弁体２３ａを変位させ、ボート
２２ｂと２２ａを連通ずる。その後、ポンプ６を速度指
令にしたがって駆動して、流体圧シリンダ１の高圧流体
を排出し、流体圧シリンダ１及び乗りかと１０を下降さ
せる。この時、弁体２３がモータ速度の上昇より少し早
く開動作するように絞り２１ｄを調節する。また、全速
時の弁開度は弁による流体抵抗がシステムとして障害を
生じない程度に小さくなるように設定する。

こうすることにより下降起動が円滑に行え（起動ショッ
クが小さい）、万一、起動時の圧力補償が十分に作用し
ない場合でも、制御弁２で流量制御が可能になり、起動
時のショックはそれ程大きくはならない。従って、乗り
心地も良好であり、且つ、安全である。もし絞り２１’
ｄがないなら二点鎖線で示すように制御弁２は短時間で
動作し、乗りかと１０は急加速して大きな加速度を生じ
、乗り心地を低下させるだけでなく、安全性も低下させ
る。

或いは起動を円滑に行う他の方法として、下降信号によ
りパイロット弁２１ａ、２１ｂ。

２１ｃを励磁してピストン室２２ｆへ高圧−流体を供給
し、ピストン２４を押して主弁弁体２３を変位させ、ポ
ート２２ａと２２ｂを連通して両ポートの圧力を平衡さ
せてから、流体圧ポンプ６を上昇とは逆方向に起動して
、流体圧シリンダ１の高圧流体を排出して、流体圧シリ
ンダ１及び乗りかご１０を下降させる。この時、絞り２
１ｄは弁体２３の動作速度を制御し、スカート２３ａに
設けたオリフィス２３ｂはポート２２ｂと２２ａとの間
の開口面積を徐々に、且つ、ポンプの増速よりは早く増
加させる。このオリフィス２３ｂと絞り２１ｄにより、
エレベータの起動ショックの発生が防止される。絞り２
１ｄの代りに、パイロット弁を指令に比例して動作する
、例えば、比例ソレノイド弁、　Ｐｉｌｌ！ＩＩ制御弁
などとしパイロット流量を制御してもよし）。

その後、速度信号に応じてポンプ６を、加速。

全速に見合った駆動し１乗りかと１０の速度を制御する
。減速、停止に当っては、第４図に示すように、ポンプ
６の回転数を減少させ、パイロット弁２１ａ、２１ｂの
励磁を解除してピストン室２２ｆを流体室２２ｄから遮
断し、絞り２１ｅを介してタンク９へ接続する。これに
よりピストン２４には力Ｆ：Ａ３Ｐ１が働き、ピストン
室方向へ押されて移動する。絞り２１ｅによるピストン
室２２ｆには （Ａ２−Ａ４）Ｐ’３−Ａａｐｔ：０ となる圧力ｐ８を生じる。弁体２３はばね２０ｃと回前
後の圧力差で閉じる方向に動作する。この時、ポンプの
減速より遅れて制御弁２０が閉じる方向に動作するよう
に絞り２１ｅを設定する。

乗りかと１０が停止して制御弁２ｏを流れる流体の流れ
が停止すると、パイロット弁２１ｃの励磁を解除して流
体抵抗を減少させる。ピストン室２２ｆの流体が迅速に
排出されるので、ピストン２４及び弁体２３ａは高速に
動作し、制御弁２０を迅速に閉じる。こうすることによ
り、乗りかと１ｏが停止したときには制御弁２０の弁体
２３ａは閉鎖直前の位置にあるので、乗りかごの停止か
られずかの時間で閉じ、乗りかごの停止位置を確実に保
持することができる。

もし乗りかごの停止によってパイロット弁２１ｂ。

２１ｃを閉じれば第４図の二点鎖線に示すようになり、
乗りかご停止後もモータ７に乗りかごの位置保持動作を
させなければならない。その間は乗りかと１０の位置保
持が不十分であり、乗り心地を低下させ、かつ、ドアの
開放を不可能とさせ、乗客の心理状態を悪くさせること
になる。

この時、制御弁２の開動作とモータ７の起動動作との間
に不平衡を生じて、ポンプ６の吸い込み流量がシリンダ
１の排出流量より大きくなることが考えられるが、この
場合は、吸い込み弁５を介してタンク９から流体を補給
し回路１５ａが真空になりキャビテーションの発生やポ
ンプ６の損傷の発生を防止する。

（３）非常時動作（第３図、第４図：非常停止）二流体
圧エレベータが走行中になんらかの原因で駆動能力を喪
失する場合がある。この時、乗りかご１０が上昇中であ
れば重力によって乗りがごは、−旦、停止し、その後、
下降を始め、速度は増大する。下降中であればそのまま
下降速度は増大する。このような場合、乗りがごの速度
を制限する要因は、モータ、及び、ポンプの慣性、制御
弁２０の流体抵抗だけであり、乗りかごの重量と比較す
れば小さいので、許容範囲を超えた速度で降下し、安全
性を損なう。本発明の制御弁２ではパイロット弁２１ａ
、２１ｂ。

２１ｃの励磁を解除してピストン室２２ｆの流体を排出
することによって、第３図、第４図に一点鎖線及び短破
線で示すように、主弁２ｏを強制的に閉じる。すなわち
、主弁弁体２３前後の圧力差を利用した力Ｆ＝Ａｘ（ｐ
２　ｐよ）、及び、ピストンステム２４ａに働くカＡ　
３　ｐ　１によって弁体２３とピストン２４とを押し、
ピストン室２２ｆの流体を強制的に排出し、短時間で閉
じる。これにより乗りかご１０を減速、停止させるので
安全である。停電以外の非常時でもパイロット弁の制御
信号を解除することで同様にエレベータを停止させるこ
とができる（例えば、制御装置の異常による過速降下、
ポンプとモータ間のカップリングの破損、配管の破損な
どが考えられる）。

このように、本発明の制御弁では第３図、第４図に説明
するように、上昇、下降、非常停止ができ、乗り心地が
良好で、がっ、安全性の高い流体圧エレベータを提供で
きる。

第５図は制御弁２の他の実施例を示す説明図である。こ
の実施例が先の実施例と相違する点は主弁弁体２３の構
造である。すなわち、弁体２３と弁座との間の密封方法
が、先の例では弁体２３と弁本体２２とが、直接、直触
して密封するのに対し、この例ではゴム等の封止材２３
ｄを介して密封している。第６図はこの部分の詳細を示
し、弁体２３を弁体２３ｅとスカート部２３ａとに分割
し１両者をインロ一部で芯合わせして間に封止材２３ｄ
を保持し、ボルト２３ｆで一体に固定する。

二点鎖線で示す弁本体２２に対し封止材２３ｄが幅すで
接触して流体を封止する。この時、弁体２３ｅで封止材
２３ｄの変形量がｈを超えないように制限する。こうす
ることにより、弾性体の密封材２３ｄが幅すで弁本体２
２と接触しているので、異物を挾み込んでも密封でき、
且つ、弾性により傷を生じることがない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、 （１）起動時５制御弁前後の圧力をほぼ平衡させた後に
乗りかごを起動する起動補償を行うので、円滑な起動（
起動ショックのない）を実現できる。

（２）下降加速時、ポンプ回転数の増加よりわずかに先
行して制御弁を開くので、起動補償の不完全な場合、モ
ータでの加速制御の不十分な場合でも乗り心地が良好で
、かつ、安全性の高い制御を実現することができる。

（３）下降減速時、ポンプ回転数の減少よりわずかに遅
れて制御弁を閉じるので、乗りかごが停止したときには
制御弁は閉位置直前にあり、短時間で閉鎖できるので、
乗りかごの停止位置を高い精度で保持することができる
。また、モータでの制御が不十分な場合でも乗り心地が
良好でかつ、安全性の高い制御を実現できる。

（４）ハイロット弁を励磁することでパイロット流体圧
を供給して制御弁の主弁を動作させ、励磁を解除するこ
とで主弁を復帰させるので、停電などの異常時には制御
指令を遮断すれば速やかに主弁は流路を遮断し、乗りか
ごが高速で降下することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる流体圧エレベータの一実施例の制
御系統図、第２図は本発明になる制御弁の説明図、第３
図、第４図は制御弁の動作の説明図、第５図は制御弁の
他の構造を示す説明図、第６図は制御弁の部分断面図で
ある。 １・・・流体圧シリンダ、２・・・制御弁、３・・・過
速防止弁、４・・・リリーフ弁、５・・・吸い込み弁、
６・・・流体圧ポンプ、７・・・モータ、８・・・フィ
ルタ、９・・・タンク、１０・・・乗りかご、１１・・
・インバータ、１２・・・制御装置、２０−・・主弁、
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・パイロット弁、２１ｄ、
２１ｅ・・・絞り、２２・・・主弁弁本体、２２ａ、２
２ｂ・・・ボート、２３・・・主弁弁体、２４・・・ピ
ストン、２５・・・ストッパ。 塞 図 葛 隼 図 革 第 図 葛 乙 区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、流体圧ポンプの回転数を制御することによつて流体
   圧シリンダへの供給、或いは、それから排出する流量を
   制御し、前記流体圧シリンダで、直接、或いは、間接的
   に乗りかごを上昇或いは下降させる形式の流体圧エレベ
   ータにおいて、前記流体圧ポンプと前記流体圧シリンダ
   との間に制御弁を配置し、第一のパイロット弁を励磁す
   ると絞りを介して高圧流体を供給し、第二のパイロット
   弁を励磁すると絞りを介して前記高圧流体を排出し、第
   三のパイロット弁を励磁すると前記高圧流体を直接排出
   して前記制御弁の主弁を制御するようにし、前記制御弁
   では前記流体圧ポンプから前記流体圧シリンダへの流れ
   を許容し、指令に応じて開いて逆の流れを制御すること
   を特徴とする流体圧エレベータ。