JPS62167905A - ハイドロリツクバルブにおける圧力を参照してプログラムした流量制御 - 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】 技術分野 本発明は、ハイドロリックバルブ制御システムに係るも
のであり、そして具体的にいえばハイドロリックエレベ
ータに使用されるハイドロリックバルブ制御システムに
係るものである。

背景技術 ハイドロリックエレベータよりも複雑であり、そして通
常はそれよりも高価である索引エレベータに近い精度で
ハイドロリックエレベータを制御するためフィードバッ
ク制御を使用する。しかし。

フィードバック制御を使用しても比較できる程の性能は
達成し難く、そしてその主な問題は流体の動特性である
。流体の粘性は周囲温度につれて変化し、そしてエレベ
ータのカーの昇降につれて生じる加熱によっても変化す
る。このような変動のためエレベータのカーの運動は予
測不能となることがある。これまで使用されてきた種々
のグレードのフィードバックは高価であり、そして余裕
を見込んだポンプ能力を必要とし、そしてこのことは費
用を増大し、そしてシステムの効率を低下する。

フィードバック技術は米国特許４，２０５゜５９２に示
されており、この米国特許ではバルブを通り、そしてハ
イドロリックエレベータのような対象物への流体の流れ
はポテンショメータを含む流量計を通る。流量が増大す
るにつれ、ポテンショメータのワイパーの動きに関連し
ての出力電圧は変化して、その流量を示す。米国特許４
，３８１．６９９も同様の型式のバルブ制御装置を示し
ている。

米国特許４，４１８，７９４は、流量を感知しないシス
テムに使用される型式のバルブを示しており、これは大
きなフィードバックループを使用し、多分エレベータの
カーの位置を感知し、そしてバルブの動作を制御する。

発明の開示 本文に記載の発明はエレベータにおけるハイドロリック
バルブ制御装置から開発されており、そして便宜のため
そのようなものとして説明しているけれども、同様の制
御を必要とする他のシステムに本発明を利用できる。

エレベータのカーのような対象物が上昇させられるとき
ポンプとエレベータのハイドロリックシリンダとの間の
流れを制御するため、そしてエレベータのカーが下降さ
せられるときシリンダからタンクへの戻りの流れを制御
するため本発明に従ってステップモータがりニヤーフロ
ーコン１へロールバルブを操作している。このバルブの
時間的に関係づけた動作は、エレベータのカーへの流れ
を、そしてカーの速度プロフィル又は速度変化の様子を
映し出している。ポンプからの流れが完全にカーからバ
イパスしている状態にバルブを置くことによってバルブ
の操作は開始する。それから、バルブを次第に閉じてい
って、そのバイパスの流れを減少していく。エレベータ
のカーへ加えられている圧力がカーを維持するに必要と
される圧力を越えるとき、バルブの動きは所望のエレベ
ータの速度変化を生じるようプログラムされている。

本発明によれば、出力ポンプ圧力がカーを正しい位置に
保つのに必要とされる圧力を越えたそのときに生じる差
圧力を、ポンプ圧力とカー圧力とが反対方向に加わって
いるチェックバルブの動きから感知する。カーが特に動
き出そうとしている開位置へのチェックバルブの動きは
電気スイッチにより検出され、このスイッチは主バルブ
制御装置へ加えられる電気制御信号を生じる。この制御
信号は、エレベータのカーが動くときカーの速度変化又
は速度プロフィルを決める主バルブのプログラムした位
置設定のための開始点として作用する。

本発明によれば、モータとバルブとの間の接続は、スプ
リングのような弾性結合を介してつくられている。この
接続によりバルブは動かされて、すべてのポンプ出力が
バルブによりアクチュエータへ向けられる位置にバルブ
があるときポンプからタンクへ戻る流れをバイパスさせ
る。圧力解放バルブは、ポンプ圧力がある大きさを越え
るとき作動され、そしてその作動が加圧流体をバルブへ
加え、バルブは応答して、弾性をカップリングに抗して
動き、ポンプ出力をタンクへ接ぐ。このバルブ作動がポ
ンプ圧力を解放する。

多分エレベータに特に関連している本発明の別の特徴に
よれば、加速引入れ、定加速、加速引出し、減速引入れ
、定減速そして減速引出しのカー速度の各変化部分は、
ステップモータでバルブの窓面積を調整することにより
、そして全エレベータ運転中容モータステップと窓面積
との間に一定のゲインを与えることにより明確に制御さ
れる。

本発明には多くの特徴がある。即ち本発明は、流体と負
荷の特性がバルブの動作を制御しているので、非常に精
確な性能を与えている。しがも本発明は、フィードバッ
クを選択的に使用してそれらの特性を調整しているので
、簡単でそして信頼性がある。大抵は、バルブ流量はフ
ィードバックによらずに制御されている。

発明の最適実施例 第１図は、多数の階床間でエレベータのカー１０を動か
すためのハイドロリックエレベータ制御システムを示し
ている。階床は図番こは示してぃない。カーに取付けた
カーピストン（プランジャー）１１はシリンダ１２から
のびており、そして流体がシリンダへ圧送されてカーを
上昇させ、シリンダから放出されてカーを下降させる。

流量は以下に説明するようにして制御され、そして調整
される。カーの動きはピックアップ１３により検出され
る。固定した位置テープ１４と関連しているピックアッ
プはライン１５に信号（位置）を与え、この信号はポン
プとバルブの制御装置ＣＰＶＣ）１７へ送られる。この
位置信号はカーの位置と速度とを表わしている。こうし
て感知されたカーの位置は、シリンダとポンプとの間の
流体の流量を制御するのに使用され、カーピストン即ち
プランジャー１】の位置を制御する。ＰＶＣ１７は、ポ
ンプ２１と流体タンク５とを含むハイドロリックバルブ
システムを制御する。ポンプはチェックバルブ６（逆流
防止）を介してハイドロリック制御バルブへ流体を送り
、そしてこの組立体は、ポンプと一緒に、ＰＶＣ，１７
により制御される。ライン２２上のポンプオン・オフ信
号によりポンプをオン（作動開始）又はオフ（作動停止
）とする。

ポンプからの加圧流体はチェックバルブ６を介して第１
のボー１〜２５へ加えられる このポート２５は、リニアーバルブ２７（２つの位置Ｐ
１、Ｐ２の間で一直線に前進し、後退するバルブ）の一
部である「鍵形の」バルブ窓２６へ至る。

バルブ２７の位置は、ｒ’Ｖｃ１７からのライン２９上
の信号（速度）をうけるステップモータ２８により制御
される。この信号は一連のパルスであり、その周波数は
モータ２８の速度を、従ってバルブ２７の縦方向の（矢
Ａ１参照）位置決め速度を決める。速度信号における各
パルスは、点Ｐ１とＰ２との間のバルブ２７の運動距離
に沿っての増分距離を表わしている。バルブの位置はこ
れらの点の位置の間で集計カウントにより表わされてい
る。バルブ窓２６は大きい窓２６ａとそれに隣接の狭い
窓２６ｂとから成り、全体は「鍵形」となっている。点
Ｐ２においては大きい窓２６ａは第１の入口ボー１−２
５に隣接しており、そして狭い隣接部分２６ｂは第２ポ
ート３１の隣に配置されている。この点において、バル
ブ２７は「開いて」いる。第２ポート３１はタンク５へ
進むライン３２へ至る。位１ｉ２Ｐ１においては、小窓
２６ｂは殆どポート２５に隣接しており、そしてポート
３１への路はバルブのソリッド部分により閉塞されてい
る。この位置では、バルブ２７は「閉じられ」でいる。

開位［１ｔＰ２において、流体はライン２４を通ってポ
ンプから流れる。これは「フロー・アップＪ（ＦＵ）、
即ちカーを上昇させる流れである。このとき流体は大窓
２６ａに流れ込み、そしてそこから、小窓２６ｂを通っ
てライン３２へ戻り、そしてそれからタンクへ戻る。こ
うしてＦｔＪ流は、ポンプが始動されるとバイパスされ
る。

然し、バルブ２７が閉じるにつれ（位置Ｐ１へ動くにつ
れ）、ＦＵ流の圧力は内部ボート３５内で確立し始め、
他方ライン３２のバイパス流は、ポート３１へ窓２６ｂ
を通っていく路が減少していくにつれて減少する。バル
ブ２７が位置ＰＬ（非バイパス位置）へ動くとき、２つ
の窓２６ａ、２６ｂと主入ロポート２５とはある程度型
なり合い、それにより大窓２６ａを通る路は減少し、小
窓２６ｂを通る路は増大する。然し、小窓２６ｂの面積
は、大窓の場合よりもバルブ２７の縦方向位置に左右さ
れる。この結果として、出口ボート３１に対する小窓の
面積により流量の変化は制御され。

ノ」、Ｘ窓の面積は主バルブが閉位置ＰＬ（この位置で
はすべてのＦＵ流れはポート２５から入口３５へ流れる
）に向って動き始めると減少する。ポート２５と出口ポ
ート３１との間に路はない。

内部ポート３５内の流体圧力ＰＳ１は主チェックバルブ
（ＭＣ：Ｖ）４０へ加えられる。このバルブの小さいス
テム４１はガイド４１ａに入っている。ＭＣＶは、ポー
ト３５（圧力Ｐｓｉ）とポート４３（圧力ＰＳ２）との
間の差圧に応答して自由に上下する。ポンプがオンとさ
れ、そして主バルブ２７が位１ｉＰ１に向って動き、Ｐ
ｓｉがＰＳ２を越えるとＭＣＶ４０は押し上げられ、Ｆ
Ｕ流はＭＣＶを通ってライン４２（このラインはシリン
ダ１２へのびている）に入る。バイパス流が減少すると
このようになる。その結果としての流体の流れがピスト
ン１１を上方に移して、カーを上方に動かす。

カー１０が停止しているとき、ライン４２の圧力とチャ
ンバー４４の圧力とは同じであり、圧力ＰＳ２である。

ポンプ２１がオフとなると、この圧力がＭＣＶ４０を押
し下げ、そしてライン４２内のダウンフロー（ＦＤ）が
阻止され、カー１０を正しい位置に保つ。ライン４２を
通り、そしてタンク５へ戻る流れはこの状態では、存在
しない。この流れを生じさせるためにはＭＣＶ４０は持
ち上げられなければならず、そしてこれは主チェックバ
ルブアクチュエータ５０の動作により実施される。

このアクチュエータは押し上げられるとステ１１４１に
接触するロッド５０ａ　；このロットに押しつけられる
第１部材５０ｂ；そして押し上げられると第１部材を動
かす第２部材５０ｃを含んでいる。ロッド５０ａを押し
上げると、ＭＣＶ４０を上方に押して、このとき圧力Ｐ
Ｓ２の流体が入口ライン５２へ加えられており、そして
それはソレノイド制御解放バルブ５５へ進むライン５３
へ下降信号が加えられるときにだけ生じる。このときラ
イン５２の流体圧力は部材（ピストン）５０ｂ、５０ｃ
の底へ加えられる。これらの部材の結合面積はバルブ４
０の上面の面ｆｉ１６２よりも大きい。第２部材５ｏｃ
はそれがチャンバー５０ｅの壁５０ｄに当たるまで動く
。第１部材５０ｂはフランジ５０ｅのため第２部材５０
ｃと一緒に動く。

この僅かな（壁５０ｄまでの）動きがＭ、ＣＶ４０を「
破り」開いて、圧力ＰＳ１とＰＳ２とを等しくする。そ
れから第１部材は上昇し続け、それは壁に当たり、ＭＣ
Ｖ４．０を完全に開く。こｈにより戻りの流れ（ＦＤ）
はチャンバー３５から窓２６ａ、２６ｂを、そしてライ
ン３２を通って流れることができる。ライン２４を通る
ＦＤ流れはチェックバルブ６により阻止される。バルブ
２７のこの位置がＦＤ流れの流量を決め、カーが下降す
るときのカーの速度プロフィールを決める。バルブは速
度信号により閉位置Ｐ１から閉位置Ｐ２に向って動かさ
れる。速度信号パルスの巾と周波数とが下降速度プロフ
ィールを決める。

スイッチ７０がＭＣＶ４０に隣接しており。

そしてＭＣＶ４０の上昇運動によりスイッチは作動する
。この作動によりＰＶＣｌ　７へ進むライン７１に信号
（ＣＶ）が発生する。このＣｖ倍信号。

エレベータ運行のため上昇方向にバルブが動いていると
いうことを示している。それは、チャンバー３５内の圧
力がチャンバー４３内の圧力を僅かに越えたことを表わ
している。この信号を利用して、ライン２０へ加えられ
る速度信号を構成するパルスの巾と周波数とを調整する
ことによりＰＶＣはバルブスプールの運動を制御する。

圧力ＰＳ１が圧力ＰＳ２を越えるそのときにＣｖ倍信号
発生し、そして実際の流れがあるその前にそれが生じる
。従って、Ｃｖ倍信号発生は「予測された」流れを明示
している。

ステップモータ制御バルブ２７はボート３５に圧力解放
ファンクションを与える。ステップモータ２８は出力リ
ンク２８ａを有し、そしてっは又はリング２８ｂがその
リンクへ取付けられている。このリンクとつばとはバル
ブ２７の中空部分にぴったり嵌まっているが、バルブの
壁２７ａにより流域（ｇ２６ａ、２６ｂ）から離されて
いる。

壁２７ａは別の壁２７ｂと対向している。（バルブ２７
は中空円筒の形をしており、流体はそれの内部を通って
流れる）スプリング２８ｃは壁とっば２８ｂとの間に嵌
まっている。ステップモータが動作するにつれてリンク
は速度信号のステップに応じてステップを刻んで上下動
する。この結果として、流量変化は出口ポート３１への
小さい方のバルブ窓゛の面積により制御され、この面積
は主バルブが閉位置Ｐ１に向って動き始めると減少する
。この閉位置ではすべてのＦＵ流はボート２５から入口
３５へ通る。ボート２゛５と出口ポート３１との間に路
はないからである。このリンク運動はスプリングを介し
て壁２７ａへ、バルブ２７へ伝えられ、バルブはリンク
と同期して動く。ポンプ出力ライン２１ａ内の圧力は圧
力解放バルブ（ＰＲＶ）を開くだけの大きさであると、
バルブ２７ｂの頂部へその圧力は加えられ、そして全バ
ルブ２７は下降させられ、流れはポンプからライン３２
を通りタンク５へ進み、「過圧」状態を解消する。

カーを手動で下降させるには、手動バルブ８０を操作し
て流体がチャンバーからタンク５へ戻るようにする。

本発明の好ましい実施例を説明したけれども、当業者は
本発明の思想から逸脱することな〈実施例を、全部又は
一部変更することができる。

【図面の簡単な説明】

添付図は本発明の実施例であるハイドロリックエレベー
タ制御システムを示す略図である。 図中： Ａ：ハイドロリックバルブ ５：タンク ６：チェックバルブ １０：カー １にカービス１−ン １２ニジリンダ 、１３：ピックアップ １７：ポンプとバルブの制御装置；　ｐｖｃ２６：流れ
制御バルブ ２８ニステツプモータ ２８Ｃニスプリング ５５：ソレノイド解放バルブ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプ２１へ接続するようになっている主入口２
   ５； ピストン１１とシリンダ１２とを備えるアクチュエータ
   へ接続している主出口４３； 流体タンク５へ接続するようになっている２次出口３１
   ；そして 主入口から主出口への流体の流れを制御する流れ制御バ
   ルブ２６； を備えるハイドロリックバルブＡにおいて、前記の流れ
   制御バルブは２つの位置の間で連続的に動いて、最小か
   らポンプ出力と等しい最大まで主入口と主出口との間の
   流量を徐々に制御し、一方の位置では主入口と２次出口
   とが接続されており、他方の位置では主入口と主出口と
   が接続されているが、主入口と２次出口とは接続されて
   はおらず； 一直線上をバルブを歩進させるモータ２８；このモータ
   とバルブの一端とを相互接続する弾性部材２８ｃ；そし
   て ポンプ出力と流れ制御バルブ２６とへ接続された圧力作
   動バルブＰＲＶ； を備え、モータは弾性部材を介して力を加えてバルブを
   前記の一方の位置へ動かし、そして主出口内の流体がバ
   ルブにかける圧力に抗してバルブを任意の位置に保ち；
   そしてポンプ出力圧力があるレベルを越えるとき前記の
   圧力作動バルブが加える流体に応答して前記の一方の位
   置にバルブがあるとき前記の他方の位置へ弾性部材の力
   に抗して流れ制御バルブが動くことのできることを特徴
   としたハイドロリックバルブ。
2. （２）特許請求の範囲第１項のバルブＡにおいて、 主バルブ２６は直径方向で向き合った窓２６ａ、２６ｂ
   を有する中空シリンダを備え、これらの窓を通して流体
   がシリンダ内部に出入りし、前記の弾性部材はモータと
   シリンダの一端との間に配置され、そして他方の、反対
   端は圧力作動バルブへ接続されたチャンバー内に配置さ
   れていることを特徴としたバルブ。
3. （３）ポンプ２１へ接続するようになっている主入口２
   ５； ピストン１１とシリンダ１２とを備えるアクチュエータ
   へ接続されている主出口４３； 流体タンク５へ接続するようになっている２次出口３１
   ；そして 主入口から主出口への流体の流量を制御する流れ制御バ
   ルブ２６； を備えるハイドロリックバルブＡにおいて、流れ制御バ
   ルブ２６へ入口３５で接続しており、そして主出口４３
   へ出口で接続しており、入口の圧力が出口の圧力を越え
   るとき開いて入口と出口とを連絡するようになっており
   、そして機械的に開くことのできるチェックバルブＭＣ
   Ｖ；及び このチェックバルブが開閉するときチェックバルブによ
   り作動されるスイッチ７０ を備え、流れ制御バルブは２つの位置の間を連続的に動
   いて最小流からポンプ出力と等しくなる最大流までチェ
   ックバルブを通って主入口と主出口との間を流れる流量
   を制御し、そして主出口からタンクへの放出流を制御す
   るようにしたハイドロリックバルブ。
4. （４）特許請求の範囲第３項に記載のバルブにおいて、 チェックバルブを開くよう動くハイドロリックアクチュ
   エータ５０；及び 主出口とアクチュエータを接続するよう作動するソレノ
   イドバルブ５５ を備えたことを特徴としたバルブ。
5. （５）特許請求の範囲第４項に記載のバルブにおいて、
   前記のアクチュエータは、 第１の圧力応答部材５０ｃと、バルブを僅かに開く第１
   の距離を同時に動くことのできる第２の圧力応答部材５
   ０ｂとを備え、この第２の圧力応答部材５０ｂは第１の
   距離を越えて更に動いてバルブを更に開き、第１と第２
   の部材の組合せた表面積はバルブの面積よりも大きく、
   それにより２つの部材の力が主出口４３の圧力により生
   じるバルブの対向力を越えるようにしたことを特徴とし
   たバルブ。
6. （６）特許請求の範囲第３項に記載のバルブにおいて、 ステップモータ２８を備え、流れ制御バルブ２６は直線
   運動バルブであり、そしてステップモータはステップ信
   号に応じてバルブを歩進させるようにバルブへ接続され
   ており、ステップ信号は可変周波数のパルスであること
   を特徴としたバルブ。
7. （７）特許請求の範囲第３項又は第６項に記載のバルブ
   において、 流れ制御バルブ２６は、主入口からの流量を制御するた
   め直径方向に向き合った第１対の窓２６ａとそれに隣接
   した、直径方向に向き合った第２対の窓２６をとを含む
   中空円筒であり； 主入口から第１の対の窓の面積を通る流量は、主入口か
   ら第２の対の窓を通る流量よりも流れ制御バルブにより
   単位運動毎に多く増大することを特徴とするバルブ。
8. （８）ハイドロリックアクチュエータ１１、１２； ポンプ２１； タンク５；そして タンクとアクチュエータとの間の流量をポンプで制御す
   るためのバルブＡ を備え、 ポンプ２１へ接続するようになっている主入口２５； ピストン１１とシリンダ１２とを備えるアクチュエータ
   へ接続するようになっている主出口４３； 流体タンクへ接続するようになっている２次出口３１；
   及び 主入口２５から主出口４３への流体の流量を制御する流
   れ制御バルブ２６ を備えたハイドロリック制御システムにおいて、 流れ制御バルブ２６へ入口３５が接続され、そして主出
   口４３へ出口が接続されており、入口の圧力が出口の圧
   力を越えるとき開いて入口と出口とを接続するよう作動
   し、そして機械的に開くことができるチェックバルブＭ
   ＣＶ； このチェックバルブが開閉するときチェックバルブによ
   り作動されるスイッチ７０ を備え、フロー制御バルブは２つの位置の間を連続的に
   動いて、最小流量からポンプ出力に等しい最大流量へチ
   ェックバルブを通って主入口と主出口との間を流れる流
   量を制御し、そして主出口からタンクへの放出流を制御
   するようになっていることを特徴とし、そして 流れ制御バルブを動かすモータ；そして 前記のスイッチの動作により生じる電気信号に応答して
   モータの動作を制御する手段１７を備えていることを特
   徴とするハイドロリック制御システム。