JP2008007258A - 昇降装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧システムを用いた昇降装置において、昇降具の下降をスムーズに始動させることができるようにする。
【解決手段】 下降指示が与えられなくなった時点からの経過時間を計測する計時手段と、計測された経過時間に応じてモータへの指令回転速度及び指令回転時間を決定する指令手段と、指令回転速度及び指令回転時間と与えられる下降指示とに従ってモータ及び電磁バルブを制御する制御手段とを備える。
制御手段は、下降指示が与えられたときに、電磁バルブを上昇位置としたままで、指令回転時間だけ時間が経過する間、指令回転速度で昇降具を上昇させる方向へモータを力行制御し、その後、電磁バルブを下降位置へ切換える制御をする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ポンプを用いたシリンダへの作動油の供給、回収によって昇降具を昇降させる昇降装置に関する。

従来から、フォークリフトのフォークのような昇降具を昇降させるのには油圧システムが採用されており、例えばシリンダへの作動油の供給及び回収を行うことで昇降具の動きが制御される。作動油の流れを制御するのには専らバルブが用いられ、例えば作動油を供給又は回収して昇降具を動作させる場合にはバルブを開き、作動油の流れを止め昇降具を停止させる場合にはバルブを閉じることが行われている。

さて、バルブから見て作動油の流れの上流側と下流側とに大きな圧力差があると、バルブが開いて作動油が流れ出した際にショックが生じ昇降具の挙動が乱れるという問題がある。そこで、特許文献１に記載のように、上流側、下流側それぞれの圧力を検出し、圧力差がなくなるまでモータ（油圧モータ）を駆動してからバルブ（流路開閉弁）を開くようにしたり、特許文献２に記載のように、検出した上流側の圧力から油量を決定し、その油量を所定時間内に供給して下流側の圧力を上昇させてからバルブを開くようにしたりすることが行われる。

又、バルブを閉じる際に作動油の流れがいきなり遮断されると、昇降具が急停止しショックが生じるという問題がある。そこで、特許文献３に記載の技術では、バルブ（電磁弁）を徐々に閉じて行き、完全にバルブ（電磁弁）を閉じてからモータ（ポンプモータ）を停止させるようにしている。更に、特許文献４に記載の技術では、昇降具（テーブル）が下降端に近づくと徐々にモータの回転速度を下げ、下降速度を低下させて停止させるようにしている。

実開平５−４９７９９号公報 特開平５−２５４７４１号公報 特開平７−１０１６９５号公報 特開平８−２６６９７号公報

本発明は、油圧システムを用いた昇降装置において、上記の従来技術に代わり、昇降具の下降をスムーズに始動させることができるようにすることを第１の目的とし、昇降具の下降をスムーズに停止させることができるようにすることを第２の目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、昇降具を支持するシリンダとモータに連結されたポンプとを油圧配管で結び、上記ポンプから供給される作動油で上記シリンダを伸長させて昇降具を上昇させ、上記シリンダが短縮する際の戻り油を上記ポンプを介して回収して昇降具を下降させるようにした昇降装置において、上記シリンダと上記ポンプとの間に設けられ、上記ポンプから上記シリンダへの作動油の流れを許容し、上記シリンダから上記ポンプへの作動油の流れを禁止する上昇位置と、上記シリンダから上記ポンプへの作動油の流れを許容する下降位置とに切換可能な電磁バルブを備え、更に、上昇指示及び下降指示を受けて上記モータ及び上記電磁バルブを制御する制御手段と、上記下降指示が与えられなくなった時点からの経過時間を計測する計時手段と、該計時手段により計測された経過時間に応じて上記モータへの指令回転速度及び指令回転時間を決定する指令手段とを備えており、上記制御手段は、上記下降指示が与えられたときに、上記電磁バルブを上記上昇位置としたままで、上記指令回転時間だけ時間が経過する間、上記昇降具を上昇させる方向へ上記モータを上記指令回転速度で力行制御し、その後、上記電磁バルブを上記下降位置へ切換える制御をすると共に上記モータを回生制御するものであることを特徴とする構成としている。
尚、本発明における上記指令手段は、上記上昇位置での上記電磁バルブを通して上記ポンプから上記シリンダへ作動油が流れ出さない範囲内、又は上記上昇位置での上記電磁バルブを通して上記ポンプから供給される作動油によって上記シリンダが動き出さない（伸長しない）範囲内で、上記指令回転速度及び上記指令回転時間を決定するものである。

このような本発明によれば、電磁バルブが下降位置とされる前に、昇降具を上昇させる方向へモータが力行制御されることで、ポンプと電磁バルブとの間の油圧が上昇し、電磁バルブから見てポンプ側の油圧と、シリンダ側の油圧との差が小さくなる。そのため、この状態で電磁バルブを下降位置としてシリンダからポンプへ作動油が流れ出しても、圧力差によるショックが抑えられ、昇降具をスムーズに下降始動させることができる。又、経過時間に応じて決定される指令回転時間だけ指令回転速度でモータを力行制御するので、適切にポンプと電磁バルブとの間の油圧を上昇させることができる。

上記の構成においては、上記指令手段は、上記下降指示が与えられた時点での上記経過時間に応じて上記指令回転速度及び上記指令回転時間を決定するものであり、上記計時手段により計測された経過時間が所定時間以上であれば、そうでない場合に比べて上記指令回転速度を大きくすると共に上記指令回転時間を長くするものとすることができる。

昇降装置が長時間放置されるとそれだけポンプと電磁バルブとの間の油圧が大きく低下するが、前回の下降指示が終わってからの経過時間が所定時間以上であると指令回転速度が大きく、指令回転時間が長くされることで、電磁バルブが開かれる前に低下した分の油圧を確実に上昇させることができる。又、所定時間以上経過する前であってもポンプと電磁バルブとの間の油圧は低下するが、この場合は指令回転速度が比較的小さく、指令回転時間が比較的短くされるので、モータを力行制御しても問題ない。

上記の構成に加えて、上記シリンダと電磁バルブとの間の油圧を検出する圧力検出手段を備えるものでは、上記指令手段は、上記計時手段により計測された経過時間と、上記圧力検出手段により検出された油圧とに応じて、上記指令回転速度及び上記指令回転時間を決定するものとすることができる。

もし昇降具の停止中に人の乗り降りや荷物の積み降ろしがあったとすると、シリンダと電磁バルブとの間の油圧が変化するため、次の始動時にこれらがない場合と同様にモータを力行制御しても、圧力差を小さくできないことが考えられる。しかし、このようにすれば、経過時間、及びシリンダと電磁バルブとの間の油圧に応じて決定される指令回転時間だけ指令回転速度でモータを力行制御するので、油圧の変化に対応して圧力差によるショックを確実に抑えることができる。

上記の構成においては、上記指令手段は、上記下降指示が与えられた時点での上記油圧に応じて上記指令回転速度及び上記指令回転時間を決定するものであり、上記圧力検出手段により検出された油圧が所定圧以上であれば、そうでない場合に比べて上記指令回転速度を大きくすると共に上記指令回転時間を長くするものとすることができる。

シリンダと電磁バルブとの間の油圧が高いとそれだけ電磁バルブから見てポンプ側の油圧と、シリンダ側の油圧との差が大きくなりやすいが、シリンダと電磁バルブとの間の油圧が所定圧以上であると指令回転速度が大きく、指令回転時間が長くされるので、電磁バルブが開かれる前に低下した分の油圧を確実に上昇させることができる。又、所定圧以上でなくてもポンプと電磁バルブとの間の油圧は低下するが、この場合は指令回転速度が比較的小さく、指令回転時間が比較的短くされるので、モータを力行制御しても問題ない。

更に、上記の構成において、上記制御手段は、上記下降指示が与えられなくなった時点で上記電磁バルブを上記下降位置から上記上昇位置へ切換える制御を開始するものであり、該切換制御が開始されてから予め設定された時間が経過する間、上記モータへの指令回転速度を０として上記モータを静止状態で保持する制御を行うものとすることができる。

電磁バルブを下降位置から上昇位置へ切換えようとしても、完全に上昇位置となるまでには所定の時間を要するが、モータを静止状態で保持する時間を、電磁バルブの切換えに要する時間以上に長く設定しておくことで、モータが静止状態（ポンプも静止状態）となりシリンダが伸縮しない、つまり昇降具が止まった状態で電磁バルブが完全に上昇位置となるようにすることができる。従って、ショックを生じさせることなく電磁バルブを上昇位置に切換えることができ、切換えによるショックで昇降具が無用に揺れることを防止できる。

尚、本発明において、昇降装置に対する上昇指示及び下降指示は、昇降装置に備えられる操作装置を作業者が操作することで指示する方法や、昇降装置に備えられる通信機へ外部から指示を表す信号を送信する方法などを採用して与えればよい。

以上に説明したように、本発明によれば、電磁バルブが下降位置とされる前に、モータを力行制御してポンプと電磁バルブとの間の油圧を上昇させるので、この状態で電磁バルブを下降位置としても圧力差によるショックが抑えられ、昇降具をスムーズに下降始動させることができる。又、経過時間に応じて決定される指令回転時間だけ指令回転速度でモータを力行制御するので、適切にポンプと電磁バルブとの間の油圧を上昇させることができる。

以下、本発明をフォークリフトに適用した実施例を、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、この実施例に係るフォークリフトは、車体１の後部から後方へ延設された左右一対のストラドルレッグ２に後輪３が設けられると共に、車体１の前部中央に前輪４が設けられ、これら三輪で走行する。又、図２に示すように、車体１には各種油圧装置、制御装置５、インバータ６、及びバッテリ７が搭載されている。ここで、制御装置５とインバータ６は一体的に搭載されており、インバータ６が制御装置５により制御されることで後述するモータ２２の制御がなされるようになっている。

更に、図１と図２に示すように、車体１の後部にはマスト８が立設され、このマスト８に作業者が搭乗する運転台９が昇降可能に支持されると共に、運転台９を昇降させるために左右一対のリフトシリンダ１０が並設されている。リフトシリンダ１０はチェーンを介して運転台９を支持しており、作動油が供給されるとリフトシリンダ１０は伸長し、これに伴って運転台９が上昇する。逆に、リフトシリンダ１０から作動油が回収されるとリフトシリンダ１０は短縮し、運転台９は下降する。

又、図１に示すように、運転台９の床部には後方へ延設された左右一対のフォーク１１が備えられ、運転台９の前壁部には、前輪４を操舵輪として回転させるためのハンドル１２、運転台９を昇降させるための操作ボックス１３が備えられている。この操作ボックス１３は、運転台９を上昇させる指示を行うための上昇スイッチ１４と、下降させる指示を行うための下降スイッチ１５とを備える。何れのスイッチも押圧操作されるとオンとなり、操作を止めるとオフとなるものであり、作業者がスイッチ操作を行うと上昇指示又は下降指示として信号が制御装置５へ伝えられる。更に、運転台９の前壁部には、前輪４を駆動輪として回転させるためのアクセル１６が備えられている。

さて、車体１に搭載される油圧装置は、主に、作動油を貯溜するタンク２０、ポンプ２１、ポンプ２１に連結され、一体的に回転するモータ２２、モータ２２の回転速度を検出する回転センサ２３、ポンプ２１とリフトシリンダ１０との間で作動油の流れを制御する電磁バルブ２４、及び電磁バルブ２４とリフトシリンダ１０との間における油圧を検出する圧力センサ２５とからなる。図３に示すように、タンク２０とポンプ２１、ポンプ２１と電磁バルブ２４、電磁バルブ２４とリフトシリンダ１０がそれぞれ油圧配管により結ばれ、電磁バルブ２４とリフトシリンダ１０と結ぶ油圧配管に圧力センサ２５が設けられている。

ここで、電磁バルブ２４は、ポンプ２１からリフトシリンダ１０への作動油の流れを許容し、逆向きの流れを禁止する位置（以下、上昇位置）と、ポンプ２１とリフトシリンダ１０との双方向の流れを許容する位置（以下、下降位置）とに切換え可能な電磁切換弁であり、制御装置５によって切換制御がなされる。つまり、電磁バルブ２４に内蔵されたソレノイドが励磁されると下降位置に切換えられ、励磁が止められると内蔵されたスプリングにより上昇位置に戻るようになっている。尚、ソレノイドが励磁されて上昇位置から下降位置に切換わる場合、励磁が止められて下降位置から上昇位置に切換わる場合ともに、完全に切換わるのには若干の時間を要する。

図３に示すように、制御装置５には、上昇スイッチ１４及び下降スイッチ１５からの信号と共に、回転センサ２３及び圧力センサ２５からの信号が入力され、これらの信号に基づき制御装置５はインバータ６を介してモータ２２を制御し、電磁バルブ２４を制御する。尚、以下では運転台９の上昇（上昇スイッチ１４の操作）に係る制御と、下降（下降スイッチ１５の操作）に係る制御とを分けて説明する。

制御装置５は上昇スイッチ１４がオン状態であるか否かを判定し、上昇スイッチ１４が操作されオン状態であれば、ポンプ２１の正転方向（つまり、運転台９の上昇方向）へ所定回転速度で回転するようモータ２２の力行制御を行う。これにより、リフトシリンダ１０へ作動油が供給され、運転台９が上昇する。上昇スイッチ１４が操作されなくなりオンからオフへ切換わると、制御装置５はモータ２２の制御を終了し、運転台９は停止する。

図４に示すように、制御装置５は下降スイッチ１５が操作されオフからオンへ切換わったか否かを判定し（Ｓ１）、切換わったと判定した場合には、後述する下降始動制御を行う（Ｓ２）。更に、制御装置５は、下降スイッチ１５が切換わりからそのままオン状態であるか否かを判定し（Ｓ３）。オン状態であれば、電磁バルブ２４のソレノイドの励磁を行う（Ｓ４）。その上で、ポンプ２１の逆転方向（つまり、運転台９の下降方向）へ所定回転速度で回転するようモータ２２の回生制御を行う（Ｓ５）。これにより、リフトシリンダ１０から作動油が回収され、運転台９が下降する。
又、制御装置５は下降スイッチ１５が操作されなくなりオンからオフへ切換わったか否かを判定し（Ｓ６）、切換わったと判定した場合には、その時点から経過時間Ｔの計測を開始する（Ｓ７）。尚、この時点で電磁バルブ２４のソレノイドは励磁されていないので、電磁バルブ２４は上昇位置に戻され始める。更に続いて、制御装置５はモータ２２を指令回転速度０で制御する（Ｓ８）。つまり、モータ２２を静止状態で保持し、これによって運転台９の位置を維持する。下降スイッチ１５がオンからオフへ切換わって所定時間ｔ１（この間、下降スイッチ１５はオフ状態である）が経過するまで（Ｓ９）、制御装置５はモータ２２を指令回転速度０で制御し続け、その後も下降スイッチ１５が操作されなければモータ２２の制御を終了する。ここで、所定時間ｔ１は電磁バルブ２４が下降位置から上昇位置へ完全に切換わるのに要する時間よりも長く設定され、モータ２２が静止状態にある間に電磁バルブ２４は完全に上昇位置となる。こうして電磁バルブ２４が上昇位置となると、運転台９は停止する。

さて、Ｓ２における下降始動制御は以下のように行われる。
図５に示すように、制御装置５は、先ずその時点での経過時間Ｔと、圧力センサ２５で検出される油圧Ｐとをセットする（Ｓ２０）。その上で、このセットされた経過時間Ｔが所定時間ｔ２を下回っているか否かを判定し（Ｓ２１）、又、セットされた油圧Ｐが所定圧ｐ２を下回っているか否かを判定する（Ｓ２２、Ｓ２３）。制御装置５は、これら判定結果に基づいて、モータ２２を制御する指令回転速度及び指令回転時間を設定する。

すなわち、経過時間Ｔが所定時間ｔ２を下回っており、油圧Ｐが所定圧ｐ２を下回っている場合（Ｓ２１のＹＥＳ，Ｓ２２のＹＥＳ）、制御装置５は指令回転速度を速度ｎｓ１とし、指令回転時間を時間ｔｓ１とする（Ｓ２４）。経過時間Ｔが所定時間ｔ２を下回っており、油圧Ｐが所定圧ｐ２を下回っていない場合（Ｓ２１のＹＥＳ，Ｓ２２のＮＯ）、制御装置５は指令回転速度を速度ｎｓ２とし、指令回転時間を時間ｔｓ２とする（Ｓ２５）。経過時間Ｔが所定時間ｔ２を下回っておらず、油圧Ｐが所定圧ｐ２を下回っている場合（Ｓ２１のＮＯ，Ｓ２３のＹＥＳ）、制御装置５は指令回転速度を速度ｎｓ３とし、指令回転時間を時間ｔｓ３とする（Ｓ２６）。経過時間Ｔが所定時間ｔ２を下回っておらず、油圧Ｐが所定圧ｐ２を下回っていない場合（Ｓ２１のＮＯ，Ｓ２３のＮＯ）、制御装置５は指令回転速度を速度ｎｓ４とし、指令回転時間を時間ｔｓ４とする（Ｓ２７）。ここで、各速度はｎｓ１＜ｎｓ３＜ｎｓ２＜ｎｓ４、各時間はｔｓ１＜ｔｓ３＜ｔｓ２＜ｔｓ４となるよう予め定められたものである。
尚、これら指令回転速度及び指令回転時間は、電磁バルブ２４が上昇位置である状態でモータ２２をポンプ２１の正転方向（つまり、運転台９の上昇方向）へ駆動させるという条件下でも、電磁バルブ２４を通してポンプ２１からリフトシリンダ１０へ作動油が流れ出さない範囲内で設定されるか、同条件で、ポンプ２１から供給される作動油によってリフトシリンダ１０が伸長しない範囲内で設定される必要がある。このように設定することで、運転台９を上昇させることなくポンプ２１と電磁バルブ２４との間の油圧が上昇する。

こうして指令回転速度及び指令回転時間を設定するようにすると、例えば運転台９を下降→上昇→下降と動かす場合には、同じ時間間隔で下降→下降→下降と動かす場合と比べ、下降スイッチ１５が操作されなくなってから次に下降スイッチ１５が操作されるまでの経過時間Ｔが長くなるので、指令回転速度はより速く、指令回転時間はより長く設定されやすくなる。又、例えば運転台９を上昇→（停止）→下降と動かす際に、その間（停止中）に運転台９やフォーク１１上に荷物を積んだ場合には、同じタイミングで荷物を降ろした場合と比べ、検出される油圧Ｐが高くなるので、指令回転速度はより速く、指令回転時間はより長く設定されやすくなる。

制御装置５は、このようにして設定された指令回転速度で、ポンプ２１の正転方向（つまり、運転台９の上昇方向）へ回転するようモータ２２の力行制御を行い（Ｓ２８）、設定された指令回転時間が経過するまでそれを継続する（Ｓ２９）。

従って、電磁バルブ２４が上昇位置である状態でモータ２２が力行制御されて、ポンプ２１から電磁バルブ２４へ向けて作動油が吐出される。その結果、吐出された量（つまり、モータ２２が力行制御された指令回転速度及び指令回転時間）に応じて、ポンプ２１と電磁バルブ２４との間の油圧が上昇する。そして、下降スイッチ１５の操作を止めなければ、このまま電磁バルブ２４が下降位置に切換えられ、リフトシリンダ１０から電磁バルブ２４を通してポンプ２１へ向けて作動油が流れて運転台９が下降する。

このような実施例によれば、運転台９の下降始動に際して、ポンプ２１と電磁バルブ２４との間の油圧が上昇させられるので、その後に電磁バルブ２４を下降位置に切換えても圧力差によるショックが抑えられ、運転台９の下降をスムーズに始動させることができる。又、下降スイッチ１５が操作されなくなって次に下降スイッチ１５が操作されるまでの経過時間Ｔと、その時点の電磁バルブ２４とリフトシリンダ１０との間の油圧Ｐに応じて決定される指令回転時間と指令回転速度とでモータ２２が力行制御されるので、状況に合わせて適度に油圧を上昇しさせ、確実にショックを抑えることができる。
更に、この実施例によれば、運転台９の下降停止に際して、モータ２２を静止状態で維持している間に電磁バルブ２４が下降位置から上昇位置となるので、ショックを生じさせることなく電磁バルブ２４を切換えて運転台９を停止させることができる。

本発明の実施例に係るフォークリフトの後方斜視図である。 本発明の実施例に係るフォークリフトの前方斜視図である。 本発明の実施例に係る荷役用昇降装置のシステム図である。 本発明の実施例の制御フロー図である。 本発明の実施例の制御フロー図である。

符号の説明

１ 車体
５ 制御装置
６ インバータ
８ マスト
９ 運転台
１０ リフトシリンダ
１４ 上昇スイッチ
１５ 下降スイッチ
２１ ポンプ
２２ モータ
２３ 回転センサ
２４ 電磁バルブ
２５ 圧力センサ

Claims (5)

1. 昇降具を支持するシリンダとモータに連結されたポンプとを油圧配管で結び、上記ポンプから供給される作動油で上記シリンダを伸長させて昇降具を上昇させ、上記シリンダが短縮する際の戻り油を上記ポンプを介して回収して昇降具を下降させるようにした昇降装置において、
   上記シリンダと上記ポンプとの間に設けられ、上記ポンプから上記シリンダへの作動油の流れを許容し、上記シリンダから上記ポンプへの作動油の流れを禁止する上昇位置と、上記シリンダから上記ポンプへの作動油の流れを許容する下降位置とに切換可能な電磁バルブを備え、
   更に、上昇指示及び下降指示を受けて上記モータ及び上記電磁バルブを制御する制御手段と、上記下降指示が与えられなくなった時点からの経過時間を計測する計時手段と、該計時手段により計測された経過時間に応じて上記モータへの指令回転速度及び指令回転時間を決定する指令手段とを備えており、
   上記制御手段は、上記下降指示が与えられたときに、上記電磁バルブを上記上昇位置としたままで、上記指令回転時間だけ時間が経過する間、上記昇降具を上昇させる方向へ上記モータを上記指令回転速度で力行制御し、その後、上記電磁バルブを上記下降位置へ切換える制御をすると共に上記モータを回生制御するものであることを特徴とする昇降装置。
2. 上記指令手段は、上記下降指示が与えられた時点での上記経過時間に応じて上記指令回転速度及び上記指令回転時間を決定するものであり、上記計時手段により計測された経過時間が所定時間以上であれば、そうでない場合に比べて上記指令回転速度を大きくすると共に上記指令回転時間を長くするものであることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
3. 上記シリンダと上記電磁バルブとの間の油圧を検出する圧力検出手段を備え、
   上記指令手段は、上記計時手段により計測された経過時間と、上記圧力検出手段により検出された油圧とに応じて、上記指令回転速度及び上記指令回転時間を決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
4. 上記指令手段は、上記下降指示が与えられた時点での上記油圧に応じて上記指令回転速度及び上記指令回転時間を決定するものであり、上記圧力検出手段により検出された油圧が所定圧以上であれば、そうでない場合に比べて上記指令回転速度を大きくすると共に上記指令回転時間を長くするものであることを特徴とする請求項３に記載の昇降装置。
5. 上記制御手段は、上記下降指示が与えられなくなった時点で上記電磁バルブを上記下降位置から上記上昇位置へ切換える制御を開始するものであり、該切換制御が開始されてから予め設定された時間が経過する間、上記モータへの指令回転速度を０として上記モータを静止状態で保持する制御を行うものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の昇降装置。

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