JP2005262932A

JP2005262932A - 液圧装置

Info

Publication number: JP2005262932A
Application number: JP2004075230A
Authority: JP
Inventors: Hitomi Iiizumi; 仁美飯泉
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】機械的なスイッチにおける接点の溶着に伴うモータの焼損事故の発生を防止する。
【解決手段】電動モータ２４に流れるモータ電流を半導体スイッチ３を用いて制御するものとした。並びに、モータ電流を電流センサ４で検知し、検知したモータ電流の大きさに応じて半導体スイッチ３に入力する電気信号を変化させ、モータ電流を増減させるものとした。これにより、電源７から電動モータに電力を供給する電気回路８上から機械的なスイッチを排除することができ、スイッチの接点の溶着による焼損事故の発生を予防できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車載ゲート装置、車載リフト装置等に代表される液圧装置に関する。

一般に、車輌に装備されるゲート装置やリフト装置は、荷受台その他の所定の部材を変位させる油圧シリンダ、油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプ、油圧ポンプを運転する電動モータを要素とし、同じ車輌に搭載のバッテリで電動モータ及び油圧ポンプを運転して油圧シリンダひいては荷受台その他の部材を駆動するものである。既知の車載ゲート装置（例えば、下記特許文献を参照）では、電動モータと電源となるバッテリとの間に機械的なスイッチを設け、このスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることで両者の間の通電／遮断を切り替えてその運転状態を制御することが通常である。
特開２００２−０３７４０６号公報特開２００２−０３７４０７号公報

しかしながら、上記例の如きものでは、スイッチにおける接点が溶着して電動モータとバッテリとの間を遮断できなくなり、モータが焼損する事故が発生することがあり、モータ焼損により荷役作業ができなくなることがあった。

以上に鑑みてなされた本発明は、接点の溶着によるモータの焼損事故の発生を防止することを主たる目的としている。

本発明では、シリンダ、前記シリンダに流体を供給するポンプ及び前記ポンプを駆動する電動モータを要素として有する流体機械において、前記流体機械の電動モータと電源との間に介在する半導体スイッチと、前記電動モータに流れる電流を検知する電流センサと、前記電流センサを介して検知した電流の大きさに応じて前記半導体スイッチに入力する電気信号を変化させ前記電動モータに流れる電流を制御する制御回路とを設けた。

即ち、電動モータに流れるモータ電流を機械的なスイッチではなく半導体スイッチを用いて制御するものとした。並びに、モータ電流を電流センサで検知し、検知したモータ電流の大きさに対応して半導体スイッチに入力する制御（電気）信号を変化させ、モータ電流を増減させるものとした。特に、過大な電流を電流センサを介して検知したときに、半導体スイッチを経て電動モータに流れる電流を低減ないし遮断するようにした。

このような構成により、電源から電動モータに電力を供給する電気回路上から機械的なスイッチを排除することができ、スイッチの接点の溶着による焼損事故を予防できる。つまり、荷役装置における焼損事故を予防することが可能となり、荷役作業ができなくなる等の問題が解消され、さらにはモータの交換時期等を予測し得るものとなる。

本発明によれば、接点の溶着によるモータの焼損事故の発生を防止することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の液圧装置は、トラック等の車両の後部に装備されるものである。

該液圧装置は、チルト及び上下動が可能であるように支持された荷受台１と、この荷受台１を駆動する流体機械たるアクチュエータ２とを具備する。荷受台１は、支持アーム６の先端部に回転軸１１を介して支持されるもので、この回転軸１１回りに揺動可能である。支持アーム６の基端部は車両に水平支軸６１を介して支持され、やはりこの水平支軸６１回りに揺動可能となっている。荷受台１は、チルト動作及び上昇／下降動作が可能である。即ち、支持アーム６に対して回動することでその姿勢を変化させるチルト動作（図１参照）を行い、支持アーム６が車両に対して回動することで荷受台１全体の高さ位置を変位させる上昇／下降動作（図２参照）を行う。

アクチュエータ２は、図１ないし図３に示すように、荷受台１を駆動する油圧シリンダ２１、２２と、これら油圧シリンダ２１、２２に作動油を供給する油圧ポンプ２３と、油圧ポンプ２３の動力源となる電動モータ２４と、作動油の供給先となる油圧シリンダ２１、２２を選択するための供給バルブ２５、２６と、油圧シリンダ２１、２２内の作動油を排出させる下降切り替えバルブ２７、２８とを要素としてなる。そして、車載バッテリ等の直流電源７で駆動される電動モータ２４が出力する駆動力で油圧ポンプ２３を回転させ油圧タンク２９に蓄えられた作動油を油圧シリンダ２１、２２に注入することで、あるいは逆に、下降切り替えバルブ２７、２８を開放して油圧シリンダ２１、２２内の作動油を油圧タンク２９に戻すことで、荷受台１を駆動する。なお、供給バルブ２５、２６、下降切り替えバルブ２７、２８はその流量をソレノイドにより制御可能としてある。

油圧シリンダ２１、２２には、荷受台１のチルト動作を惹起するチルトシリンダ２１と、荷受台１の上昇／下降動作を惹起するリフトシリンダ２２とが存在する。チルトシリンダ２１は、ピン２１１、２１２を介して荷受台１及び車両後部の各々に軸着され、リフトシリンダ２２は、ピン２２１、２２２を介して車両後部及び支持アーム６の各々に軸着される。チルトシリンダ２１を所定長に保ち、ピン２１１、２１２、回転軸１１及び水平支軸６１を頂点とする平行四辺形の四節リンク機構を形成した状態で、荷受台１は略水平姿勢をとる。この状態でリフトシリンダ２２を伸縮させることにより、荷受台１が上昇／下降する。また、リフトシリンダ２２を所定長に保ち、チルトシリンダ２１を伸縮させることにより、荷受台１の角度が変化する。

電動モータ２４の速度制御を実行して荷受台１の動作を制御する制御ユニットは、図４に示すように、半導体スイッチ３、電流センサ４、制御回路５等のハードウェア資源を有する。半導体スイッチ３は、例えばパワートランジスタ、パワーＦＥＴ、ＩＧＢＴまたはこれらに類するパワーデバイスであって、電動モータ２４と直流電源７とを接続する電気回路８上に配置される。図示例では、ＭＯＳＦＥＴとしている。電流センサ４は、電動モータ２４と直流電源７との間を流れる電流を検知し得るセンサデバイス一般であるが、本実施形態ではいわゆる貫通型の直流電流センサ４を用いる。制御回路５は、プロセッサ５ａ、一時記憶として用いられるＲＡＭ５ｂ、プロセッサ５ａによって実行されるべきプログラムを格納しているＲＯＭ５ｃ、Ｄ／Ａ変換回路５ｄ、Ａ／Ｄ変換回路５ｅ、Ｉ／Ｏインタフェース５ｆ等を具備する。加えて、Ｉ／Ｏインタフェース５ｆを介して操作入力デバイス９を接続してある。操作入力デバイス９は、例えば上昇ボタン、下降ボタンを備えており、ユーザが何れかのボタンを押下することで荷受台１を上昇または下降させるべき旨を指示できる。プロセッサ５ａは、ＲＯＭ５ｃに格納された所定のプログラムを読み込んで解読し、該プログラムに従って上記のハードウェア資源を作動する。

該制御ユニットは、電動モータ２４に流れるモータ電流を増減させることで、電動モータ２４の回転数を制御する。モータ電流の増減は、半導体デバイスに入力する制御信号を変化させることによって実現する。本実施形態では、プロセッサ５ａが出力するディジタル信号をＤ／Ａ変換回路５ｄでアナログ信号に変換した上で、半導体スイッチ３に入力する。制御信号とモータ電流との関係を、図５に例示する。図示例は、半導体スイッチ３たるＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間電圧とドレイン電流との関係を示している。つまり、制御信号としてゲート・ソース間に印加する電圧の大きさに対応したドレイン電流を電動モータに流すことができる。なお、半導体スイッチ３がＭＯＳＦＥＴである場合は電圧制御だが、パワートランジスタ等である場合には電流制御となることは言うまでもない。

並びに、電流センサ４を介してモータ電流を検知し、その大きさに応じた制御信号を半導体スイッチ３に入力する。具体例を挙げて述べると、荷受台１が最下位置に下ろされ、かつその後端部が接地している（図１の実線で示す）状態にあって、ユーザが操作入力デバイス９を操作して荷受台１を上昇させるべき旨を指示すると、荷受台１の後端部が浮上して略水平姿勢となるチルト動作が行われ（図１の鎖線、図２の実線で示す）、しかる後その姿勢を保ちながら荷受台１が上方に変位する上昇動作が行われる（図２の鎖線で示す）。チルト動作はチルトシリンダ２１に作動油を注入することにより行われ、上昇動作はリフトシリンダ２２に作動油を注入することにより行われるが、その何れにおいても電動モータ２４が油圧ポンプ２３を駆動することとなる。チルト動作、上昇動作の各々において、プロセッサ５ａは、プログラムに従い、制御信号たるゲート電圧を徐々に増大させる。ゲート電圧の増大に伴い、モータ電流も増大し、電動モータ２４の回転数が上昇してシリンダ２１、２２に供給される作動油の流量が増大する。また、プロセッサ５ａは、プログラムに規定されたロジックに従い、電流センサ４を介してモータ電流の値を計測しつつ、その値に応じてゲート電圧を増減させて電動モータ２４の加速／減速制御を実行する。電流センサ４はモータ電流に比例する大きさのアナログ電圧信号を出力するため、この電圧信号をＡ／Ｄ変換回路５ｅでディジタル信号に変換した上で、プロセッサ５ａが取得する。

その上で、電動モータ２４の焼損事故を予防するべく、過大なモータ電流が流れたときにはモータ電流を低減ないし遮断する措置をとる。図６に示すように、プロセッサ５ａは、現在のモータ電流の値を電流センサ４を介して取得し（ステップＳ１）、予め設定されている閾値と比較する（ステップＳ２）。モータ電流の値が閾値を下回っているときには、モータ電流の大きさは適正であると見なし、プログラムに規定の速度制御を継続する（ステップＳ３）。一方で、モータ電流の値が閾値を超えたならば、過大なモータ電流が流れているとしてモータ電流を低減ないし遮断する（ステップＳ４）。言い換えるならば、制御信号として印加するゲート電圧を低下させまたは０とする。

以上に詳述した本実施形態によれば、シリンダ２１、２２、前記シリンダ２１、２２に流体を供給するポンプ２３及び前記ポンプ２３を駆動する電動モータ２４を要素として有する流体機械２において、前記電動モータ２４と電源７との間に介在する半導体スイッチ３と、前記電動モータ２４に流れる電流を検知する電流センサ４と、前記電流センサ４を介して検知した電流の大きさに対応して前記半導体スイッチ３に入力する電気信号を変化させ前記電動モータに流れる電流を制御する制御回路５とを具備してなる制御ユニットを付帯させるものとしたため、簡易な構成で電源７から電動モータに電力を供給する電気回路８上から機械的なスイッチを排除することができ、焼損事故の予防が可能となる。

さらに、モータ電流を恒常的に監視し得るものとなるため、電動モータ２４の故障等をいち早く感知できる。また、モータ電流を計測しつつ、半導体スイッチ３を介してモータ電流を柔軟に制御できる。とりわけ、チルト動作、上昇動作等のスロースタート起動を行い得る。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態における液圧装置の要部側面図。同要部側面図。同実施形態のアクチュエータの概略構成図。同実施形態における制御ユニットのハードウェア資源構成図。ゲート・ソース間電圧とドレイン電流との関係を例示する図。制御回路が実行する処理の手順を説明するフローチャート。

符号の説明

２…アクチュエータ（流体機械）
２１、２２…シリンダ
２３…ポンプ
２４…電動モータ
３…半導体スイッチ
４…電流センサ
５…制御回路
７…電源

Claims

荷受台を変位させるシリンダ、前記シリンダに流体を供給するポンプ、及び、前記ポンプを駆動する電動モータを要素として有する液圧装置であって、
前記電動モータと電源との間に介在する半導体スイッチと、
前記電動モータに流れる電流を検知する電流センサと、
前記電流センサを介して検知した電流の大きさに対応して前記半導体スイッチに入力する電気信号を変化させ、前記電動モータに流れる電流を制御する制御回路と
を具備する液圧装置。