專利名稱：液壓升降機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過控制供給液壓缸或從其排出的工作流體的流量使液壓缸驅(qū)動的乘籠上升或下降的液壓升降機。
當(dāng)乘籠上升場合，液壓升降機為了支承包括負(fù)載的乘籠自重，用液壓泵產(chǎn)生足夠的液壓，由流量控制閥直接控制、或改變泵回轉(zhuǎn)數(shù)控制其流量，向液壓缸供給高壓流體，使乘籠上升。在乘籠下降場合，用流量控制閥直接控制、或改變泵回轉(zhuǎn)數(shù)控制其流量，從液壓缸排出高壓流體，使乘籠下降。
作為這種液壓升降機的一例公開在日本特許公開公報(特開昭63-306178號)上。該公開公報上公開的液壓升降機由液壓千斤頂、用液壓千斤頂驅(qū)動的乘籠、驅(qū)動液壓千斤頂用的液壓泵、該液壓泵與液壓千斤頂間設(shè)置的流量控制閥以及單向閥等構(gòu)成。還包括由蓄能器、方向控制閥、壓力開關(guān)等構(gòu)成的乘籠位置修正裝置。
使乘籠上升時，泵產(chǎn)生的液壓是支承包括負(fù)荷的乘籠的全部自重所必需的液壓，驅(qū)動液壓泵的能量大。因此，必要的電源設(shè)置或驅(qū)動裝置變大。使乘籠下降時，乘籠具有的位能沒有作他用，即在控制閥和馬達(dá)轉(zhuǎn)換為熱能丟棄了。因而也會導(dǎo)致流體溫度上升。即，上升時供給的能量在下降時轉(zhuǎn)換成熱丟棄了，能量的損失大。
本發(fā)明的目的在于提供一種能改善驅(qū)動液壓升降機的能效率，使驅(qū)動動力變小的液壓升降機。
另外，本發(fā)明的另一個目的是提供一種能利用小的電源設(shè)備或驅(qū)動裝置，因而設(shè)置面積也能小的液壓升降機。
本發(fā)明涉及的液壓升降機包括乘籠、驅(qū)動該乘籠的液壓缸以及控制為使該液壓缸動作的工作流體流動的流體壓力控制手段，本發(fā)明液壓升降機的特征在于，用于貯存供給上述液壓缸的液壓能的能量貯存手段通過上述流體壓力控制手段與上述液壓缸相結(jié)合。
按照本發(fā)明的一種形態(tài)，其特征在于，采用的結(jié)構(gòu)為上述能量貯存手段使工作流體壓力增加，將被增壓的氣體壓力能貯存起來。
按照本發(fā)明另一種形態(tài)，其特征在于，上述能量貯存手段是包括在與液壓缸外側(cè)大致同心地設(shè)置著的圓筒狀壓力室，其中可收容氣體和工作液體的蓄能器結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明的液壓升降機，可以預(yù)先將相當(dāng)于乘籠自重與定額負(fù)荷之和的能量作為流體壓力蓄積在能量貯存手段中，實際驅(qū)動液壓升降機時，液壓泵只供給或者吸收與液壓缸和能量貯存手段間的能差相應(yīng)的能量，即能夠驅(qū)動液壓升降機。因而，驅(qū)動液壓升降機所需的必要能量變小，必要的動力變少，所以電源設(shè)備和驅(qū)動裝置變小，同時設(shè)置面積也能減少。
下面參照附圖，通過對本發(fā)明實施例的描述來進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1是表示本發(fā)明液壓升降機的一個實施例的原理圖;
圖2是伴隨升降機運轉(zhuǎn)的行程壓力線圖;
圖3表示本發(fā)明液壓升降機的另一個實施例的原理圖;
圖4是表示圖2所示實施例的能量貯存裝置的另一個實施例的原理圖;
圖5是表示本發(fā)明液壓升降機的又一個實施例的原理圖;
圖6是表示本發(fā)明另一個實施例的液壓升降機的原理圖;
圖7具備有能量貯存裝置的液壓缸的剖面圖;
圖8是表示本發(fā)明液壓升降機的液壓控制裝置的液壓回路的一個實施例的液壓回路圖。
現(xiàn)將本發(fā)明的一個實施例參照圖1和圖2進(jìn)行描述。
在圖1中，液壓升降機包括乘籠7、液壓缸1、液壓控制裝置10和能量貯存裝置20。液壓控制裝置10通過液壓管15a和15b分別與液壓缸1和能量貯存裝置20連接。乘籠7由導(dǎo)軌8導(dǎo)向，通過纜索6和滑輪4由流壓缸1支承。液壓缸1由缸體2和滑輪4設(shè)在頂部的柱塞3構(gòu)成，通過工作流體向缸體2的供給排出，柱塞3向上方或下方移動。液壓控制裝置10由可正反轉(zhuǎn)的液壓泵12、馬達(dá)11以及控制閥13、14構(gòu)成，控制液壓缸1與能量貯存裝置20之間的流體流動。能量貯存裝置20由缸體21、用擋塊26限制動作范圍的活塞22和高壓貯氣罐23構(gòu)成，可將作為工作介質(zhì)的液體的壓力能轉(zhuǎn)換成氣體的壓力能蓄積起來。該活塞22有二個受壓面22a、22b，受壓面22a比22b面積大。因此，氣室25內(nèi)的氣壓被增壓。該能量貯存裝置20是以被工作流體增壓的氣體壓力能貯藏的。氣室25與貯氣罐23連通，氣室25和貯氣罐23的氣體最好按如下所述被封入。即，液壓缸1的柱塞3位于最下部時，注入工作流體以使能量貯存裝置20的活塞22位于最上部，乘籠負(fù)荷為額定負(fù)荷的一半，而且在額定行程的一半行程時，將氣體封入氣到25和貯氣罐23，使液壓缸1的壓力和缸體21的流體室24的壓力大致平衡。
設(shè)乘籠自重為Wc，乘籠負(fù)荷為WL，滑輪及柱塞的自重為Wj，柱塞截面積為Aj，液壓缸壓力為Pj，能量貯存裝置的缸的流體壓力(流體室24的壓力)為Po，氣體壓力(氣室25的壓力)Pa，液壓缸1的流體室2c的變動容積為Vj，缸體21的流體室24的最大容積為Vo(Vj＜Vo)，從能量貯存裝置20流向液壓缸1的流體的流量為Qp，此時從馬達(dá)11供給液壓泵12的動力為Lm，柱塞3和活塞22的速度分別為Vj、Va，活塞22的液體側(cè)和氣體側(cè)的受壓面積分別為Ao、Aa。液壓升降機的結(jié)構(gòu)為如圖所示的間接式者，則Pj＝〔2·(Wc+WL)+Wj〕/AjLm＝QP·(Pj-Po)QP＝Aj·Vj＝Ao·Va
Ao·Po＝Aa·Pa其次，乘籠位于額定行程的大致一半位置時，流體室24的壓力Po為Po≈(2·Wc+WL+Wj)/Aj(氣體封入量并不嚴(yán)格，是足夠的大略數(shù))。
另外，工作流體的量只要達(dá)到此液壓缸最大體積稍多的程度(Vj+Vo)已足夠，沒有用大罐的必要。進(jìn)而流體室24的壓力被增壓，向氣室25蓄壓，因此能量貯存裝置20能小些，可遠(yuǎn)比以往液壓動力裝置小。
本發(fā)明的液壓升降機的動作如下。首先，乘籠7上升時，控制閥14打開，缸體21的流體室24與液壓泵連通，驅(qū)動液壓泵12，通過控制閥13，將高壓流體供給液壓缸1，通過纜索6使乘籠7上升。乘籠7的速度控制依靠驅(qū)動液壓泵12的馬達(dá)11的速度控制來實現(xiàn)。
其次，乘籠7下降時，控制閥13打開，液壓缸1的高壓流體與液壓泵12連通，驅(qū)動液壓泵12，通過控制閥14，使高壓流體向能量貯存裝置20的流體室24移動，利用乘籠7的自重，使乘籠7下降。乘龍7的速度控制與上升時同樣，用馬達(dá)13控制液壓泵12的回轉(zhuǎn)數(shù)來實現(xiàn)。
本發(fā)明的液壓升降機可按下述調(diào)整。升降機裝配好后，向液壓缸1和能量貯存裝置20供給處于低壓狀態(tài)的工作流體。由于流體壓力低，所以不能推舉乘籠7的自重。可是液壓缸1充滿了工作流體。另外，在能量貯存裝置20，沒有壓活塞22的力(氣體沒有封入)，因而流體壓力雖是低壓，也將活塞22推向上方，使流體流入流體室24，充滿了工作流體。這樣，液壓缸1，液壓控制裝置10以及能量貯存裝置20的流體室24都充滿了工作流體。此后，向貯氣罐23封入工作氣體，以得到必需的壓力。
圖2是表示伴隨升降機運轉(zhuǎn)的能量的給排狀態(tài)，即，乘籠的行程和流體壓力的關(guān)系圖。升降機使用范圍是行程從0到全行程，壓力從最小(無負(fù)荷)到最大(全負(fù)荷)。隨著行程變化，氣室體積變化，因而能量貯存裝置20的流體24的壓力如實線所示。其斜度根據(jù)貯氣罐23的體積而變化，體積大斜度小，體積小斜度則變大。在某負(fù)荷狀態(tài)(液壓缸壓力＝Pj)下，進(jìn)行全行程運轉(zhuǎn)時，乘籠的上升、下降能量的給排情況如下。
上升場合乘籠7從A經(jīng)B向C移動。這時缸21的流體室24的壓力從A′經(jīng)B變成C′。即，隨著乘籠7上升，使流體從壓力A′BC′線向壓力ABC線移動。因此，與ABC線及A′BC′線圍成的面積相當(dāng)?shù)哪芰吭隈R達(dá)11和泵12間被授受。該能量為Qp·(Pj-Po)，馬達(dá)11吸收與面積ABA′相當(dāng)?shù)哪芰浚┙o與面積BCC′相當(dāng)?shù)哪芰俊?br> 下降場合乘籠7從C經(jīng)B移向A。此時缸體21的流體室24的壓力從C′經(jīng)B變成A′。即，隨著乘籠7的下降，使流體從壓力線C′BA′移動到達(dá)壓力線CBA線。因此，與CBA線及C′BA′線圍成的面積相當(dāng)?shù)哪芰吭隈R達(dá)11和泵12間被授受。該能量是Qp·(Pj-Po)，馬達(dá)11吸收與面積BCC′相當(dāng)?shù)哪芰?，供給與面積ABA′相當(dāng)?shù)哪芰俊?br> 若將本發(fā)明與沒有能量貯存裝置的以往液壓升降機比較，則在上升時，乘籠7沿ABC線一移動，馬達(dá)11通過液壓泵12使工作流體的流體壓力從大氣壓上升到負(fù)荷壓，供給液壓缸1。即供給與面積ABCDO相當(dāng)?shù)哪芰?。下降時，乘籠7-沿CBA線移動，則通過流量控制閥(或通過馬達(dá)11和液壓泵12)使液壓缸1的工作流體的壓力從負(fù)荷壓下降到大氣壓，向罐排出。即吸收與面積ABCDO相當(dāng)?shù)哪芰俊?br> 這時能量供給量的大小決定馬達(dá)動力即電源設(shè)備大小，能量吸收量大小決定發(fā)熱量。因此，可知升降機驅(qū)動時，能量供給或吸收量越小，其狀態(tài)越好。以往在負(fù)荷壓與大氣壓間能量的供給、吸收是必要的，其量大，而在本發(fā)明中由于在能量貯存裝置20里蓄積了與額定負(fù)荷的一半大致相當(dāng)?shù)哪芰浚虼似淞匡@著速變小。因而，很清楚，本發(fā)明與以往技術(shù)比較，本發(fā)明有明顯優(yōu)點。
圖3表示本發(fā)明另一個實施例，與圖1實施例不同點在于驅(qū)動裝置的液壓缸的構(gòu)造以及驅(qū)動力的傳遞路徑。液壓缸1由缸體2、活塞3以及擋塊2a構(gòu)成，與圖1實施例那種上推型液壓缸相對，本實施例是拉伸型液壓缸。活塞3頂部設(shè)有滑輪4，并在升降路上部設(shè)有滑輪5。驅(qū)動力的傳遞介體纜索6經(jīng)這些滑輪驅(qū)動乘籠7。乘籠7、液壓控制裝置10、能量貯存裝置20與上述實施例相同。本實施例采用拉伸型液壓缸，沒有上述實施例液壓缸中存在的柱塞壓曲問題，液壓缸1可做成小型，因而不用說能量貯存裝置20，液壓控制裝置10也能做成小型。即，可以比上述實施例進(jìn)一步小型化。由于動作等與上述實施例相同，因此省略說明。另外，與上述實施例相同的記號表示同樣的零件。2a是活塞3的擋塊。
圖4是將圖3所示實施例的能量貯存裝置20置換成蓄能器27，由于圖3實施例的液壓缸是小型的，因而這樣置換也是可能的。其它結(jié)構(gòu)、動作以及效果與上述實施例一樣，因此省略說明。與上述實施例相同符號表示同一零件。
圖5表示又一個實施例，是使能量貯存裝置和液壓缸成為一體。即，液壓缸1為雙層筒，內(nèi)側(cè)缸2中滑動自如地插入著活塞3，和前面實施例一樣使其起液壓缸作用。外側(cè)缸2b起著能量貯存裝置的蓄能器作用，貯存能量。因此，控制閥14與外側(cè)缸的流體室2d形成連通，將從內(nèi)側(cè)缸2的流體室2c通過控制閥13、14和液壓泵12流入的液壓能量暫時貯存起來。
圖6是表示本發(fā)明實施例的圖，液壓缸1由缸體2和頂部設(shè)有滑輪4的柱塞3構(gòu)成，通過向缸體2供給排出工作流體，柱塞3伸縮。在液壓缸1的部分的外側(cè)大致同心地配置著外側(cè)缸21，成為雙層筒，內(nèi)側(cè)缸體2中滑動自如地插入有活塞3，起著液壓缸作用。在缸21與內(nèi)側(cè)缸2間形成的室是外側(cè)的能量貯存裝置20，其被自由活塞2c分為液體室2d和氣體室2f，具有蓄能器功能，液壓能量被貯存在這里。因此，控制閥14與外側(cè)的能量貯存裝置20的流體室2d連通，暫時貯存從內(nèi)側(cè)缸2的流體室2c通過控制閥13、14和液壓泵12流入的液壓能。液壓控制裝置10由可正反回轉(zhuǎn)的液壓泵12、馬達(dá)11以及控制閥13、14構(gòu)成，控制液壓缸1和能量貯存裝置20間流體的流動。
該實施例中的液壓升降機按下述調(diào)整。升降機裝配好后，向液壓缸1和能量貯存裝置20供給處于低壓狀態(tài)的工作流體。因為流體壓力低，所以不能克服乘籠7的自重，將其往上推。可是，液壓缸1中充滿了工作流體。另外，在能量貯存裝置20沒有壓自由活塞2e的力(氣體沒有封入)，因而盡管流體壓力為低壓，也能將自由活塞2e往上推，流體流入流體室2d，能注入必要量的工作流體。這樣，液壓缸1、液壓控制裝置10以及能量貯存裝置20的流體室2d均充滿了工作流體。此后，以必要的壓力將工作氣體封入氣室2f。
由于采取了上述結(jié)構(gòu)，能降低必需的動力，因而電源設(shè)備和驅(qū)動裝置變小，同時，驅(qū)動裝置的設(shè)備面積也能減少。
圖7表示圖6的液壓缸1的另一個實施例，除去了外側(cè)缸21內(nèi)的自由活塞2e。使氣體和流體在互相接觸的狀態(tài)下加壓時，則發(fā)生氣體成為氣泡混入流體中現(xiàn)象。但是，若混入量沒有問題，則零件數(shù)可減少，不需要自由活塞2e以及缸體21內(nèi)面加工等作業(yè)，制作變得容易。
圖8表示液壓控制裝置10的一個實施例以及乘籠的精密位置修正裝置的液壓回路。液壓控制裝置10由馬達(dá)11、液壓泵12、主換向閥31、32、輔助換向閥33、滑閥34、35、溢流閥36、吸入閥37和箱38構(gòu)成。流路15a通向液壓缸1，流路15b連通于能量貯存裝置20。液壓缸1和能量貯存裝置20是通過流路15a、15b、主換向閥31、32以及液壓泵12結(jié)合在一起的。在驅(qū)動升降機時，將輔助換向閥33一勵磁，通過滑閥34，則流路15a和15b的任何一方的高壓側(cè)，形成液控流體壓力，使主控制閥31、32動作，流路15a、15b和液壓泵12連通。通過馬達(dá)11向上升方向或下降方向驅(qū)動液壓泵12時，則壓力流體從流路15b流向15a或者相反，使乘籠7上升或下降。升降機停止后若解除輔助換向閥33的勵磁，則主換向閥31、32回復(fù)到原來位置，保持乘籠7的停止位置。滑閥35、溢流閥36是防止流路15c、15d形成異常高壓的非常閥。相反，吸入閥37是為了防止流路15c、15d形成真空損傷液壓泵而設(shè)置的。
精密位置修正裝置40由馬達(dá)41、泵42、蓄能器43、流量控制閥44、溢流閥45、過濾器46和箱47構(gòu)成。流量控制閥44與流路15a連接。并且，若因乘籠7的負(fù)荷變動，乘籠下沉、浮上，則會向液壓缸1供給或排出壓力流體，高精度地修正乘籠7的位置。即，用泵42先把高壓流體蓄積在蓄能器43，乘籠一下沉，用流量控制閥44將蓄能器43的壓力流體供給液壓缸1，迅速修正乘籠7的位置。相反，乘籠7往上浮時，流量控制閥會將液壓缸1的壓力流體排向箱47，迅速修正乘籠7的位置。
根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動乘籠的液壓控制閥的驅(qū)動動力可以大幅度地減小，并由于工作流體的量變少，所以能使流體控制裝置小型化。這樣一來，能使電源設(shè)備小型化，同時，升降機設(shè)置面積減少，即能提高建筑物的利用效率。
權(quán)利要求
1.一種液壓升降機，設(shè)有乘籠、驅(qū)動乘籠的液壓缸、包括控制使該液壓缸動作的工作流體流動的液壓泵和流體控制閥的液壓控制手段，通過控制工作流體的流動來控制乘籠，其特征在于，設(shè)置能量貯存手段，通過上述液壓控制手段與上述液壓缸相結(jié)合，貯存向上述液壓缸供給的液壓能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的液壓升降機，其特征在于，上述能量貯存手段具有能隨壓力移動的二個受壓面-第一及第二受壓面，工作液體作用在第一受壓面上，氣體作用在面積比第一受壓面小的第二受壓面上，是使工作流體的壓力能量增壓的氣體的壓力能貯存起來的增壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的液壓升降機，其特征在于，當(dāng)上述乘籠自重為Wc、乘籠負(fù)荷為WL，上述乘籠大致位于升降行程中央時，將氣體封入上述增壓器，使作用在上述增壓器上負(fù)荷與(WC+WL/2)相當(dāng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中所述的液壓升降機，其特征在于上述增壓器由包括上述第一受壓面的可伸縮的工作流體室和包含與上述第一受壓面連動的第二受壓面的氣體封入室構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的液壓升降機，其特征在于，上述工作流體室由缸體與具有上述第一受壓面的活塞構(gòu)成，其缸室容積比出入上述液壓缸的液體體積大，并設(shè)有限制上述活塞行程的擋塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的液壓升降機，其特征在于，上述能量貯存手段由能夠封入氣體的收容該氣體和工作流體的流體室構(gòu)成，該流體室包含上述液壓缸的一部分在其周圍形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的液壓升降機，其特征在于，上述壓力容器是圓筒狀容器，由上述液壓缸外側(cè)的至少一部分構(gòu)成的內(nèi)壁和與該缸體大致同心設(shè)置的筒狀外壁形成，在其上部氣體被封入，在下部容納工作液體，在該容器下部設(shè)有工作流體出入口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的液壓升降機，其特征在于，上述液壓缸是設(shè)有包覆其外周的另一個筒的雙層液壓缸，上述能量貯存手段由上述外側(cè)構(gòu)成。
9.一種液壓升降機，具有這樣結(jié)構(gòu)通過纜索將乘籠和液壓缸結(jié)合，通過上述液壓缸的縮短，使上述乘籠上升，通過上述液壓缸的伸長使乘籠下降;通過包括液壓泵和液壓控制閥的液壓控制手段控制上述液壓缸的伸長縮短運動;其特征在于，設(shè)置蓄積氣體的蓄能器，通過上述液壓控制手段將該蓄能器和上述液壓缸結(jié)合，通過上述液壓控制手段在上述液壓缸和蓄能器之間使工作流體往復(fù)，以進(jìn)行上述液壓缸的縮短、伸長。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的液壓升降機，其特征在于，上述蓄能器的結(jié)構(gòu)為有二個受壓面，一方受到來自上述液壓泵的液體壓力，比其狹小的另一方的受壓面作用有氣體壓力，使流體壓力升壓，將該能量蓄積在氣體中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的液壓升降機，其特征在于，上述蓄能器由上述液壓缸和覆蓋該缸的外側(cè)、大致同心地設(shè)置的外側(cè)缸所形成的圓筒狀流體室構(gòu)成，在其上部收容壓力氣體，在其下部收容可以出入的工作流體。
全文摘要
一種液壓升降機，由乘籠7、驅(qū)動該乘籠的液壓缸1、能量貯存裝置20和液壓控制裝置10構(gòu)成。液壓控制裝置能控制液壓缸和能量貯存裝置間工作流體的流量，使其移動。在能量貯存裝置使流體增壓、蓄積，通過液壓控制裝置10，使壓力流體在液壓缸和能量貯存裝置間移動，控制乘籠上升或下降。本發(fā)明能大幅度地減少驅(qū)動動力，即能使電源設(shè)備小容量化、液壓控制裝置小型化、液壓升降機設(shè)置面積變小，因而提高建筑物的利用效率。
文檔編號F15B21/14GK1064847SQ92101239
公開日1992年9月30日 申請日期1992年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月28日
發(fā)明者中村一朗, 渡辺春夫, 首藤克治, 小笠原則, 佐佐木英一 申請人:株式會社日立制作所