JP2014019517A

JP2014019517A - 昇降機構の制御装置

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Publication number: JP2014019517A
Application number: JP2012157792A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Matsumura; 静雄松村; Shinichi Minamishige; 晋一南茂
Original assignee: KYB Engineering and Service Co Ltd
Current assignee: KYB Engineering and Service Co Ltd
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2014-02-03
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: JP5963588B2

Abstract

【課題】荷台の下降中に、リフトシリンダを停止させるときのショックを緩和する。
【解決手段】リフトシリンダＬＣと、このリフトシリンダＬＣに圧油を供給する油圧ポンプとの間に第１電磁切換弁Ｖ１を設けている。そして、この油圧ポンプＰには電動モータＭを連係しているが、この電動モータＭには発電機としての機能を持たせている。
そして、荷台７を降下中にリフトシリンダＬＣを停止させるときには、電動モータＭに発電機としての機能を発揮させ、リフトシリンダＬＣの慣性エネルギーを発電エネルギーとして消費させ、リフトシリンダＬＣを減速させる。そして、リフトシリンダＬＣの作動が停止した時点でブレーキ機構Ｂを動作させた後に、第１電磁切換弁Ｖ１を開位置（ｂ）から閉位置（ａ）に切り換える。
【選択図】図１

Description

この発明は、リフトシリンダを備えた昇降機構の制御装置に関する。

この種の装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。
この従来の装置は、油圧ポンプをインバータ制御される電動モータを駆動源とするとともに、この油圧ポンプとリフトシリンダとを接続する流路にチェック弁を備えた切換弁を接続している。

上記切換弁に備えたチェック弁は、油圧ポンプからリフトシリンダへの流通のみを許容する構成にしている。したがって、この切換弁がチェック弁位置に切り換わったときには、リフトシリンダは停止して負荷を保持することになる。
上記のようにした装置において、リフトシリンダの作動速度の制御は、上記電動モータの回転数を制御することによって行われる。

そして、リフトシリンダの下降時には、電動モータの回転数を制御することによって下降速度が制御される。さらに、リフトシリンダの下降時にそれを停止させるときには、あらかじめ下降速度を遅くしておくとともに、下降速度がある程度まで遅くなった時点で、上記切換弁をチェック弁位置に切り換えることになる。

特開平８−２６６９７号公報

上記のようにした従来の装置では、リフトシリンダの下降速度がある程度遅くなってから切換弁をチェック弁位置に切り換えるようにしているが、例えば、荷台に載せた物の重量が大きな場合には、たとえリフトシリンダの下降速度が遅くても、上記切換弁の切り換え時にショックが発生するという問題があった。
この発明の目的は、リフトシリンダの下降時にそれを停止させるときにもショックが発生しない昇降機構の制御装置を提供することである。

第１の発明は、荷台を上下させるリフトシリンダと、流体圧ポンプと、上記流体圧ポンプとリフトシリンダとを接続する流路と、上記リフトシリンダからの戻り流体で作動する回生機構と、上記流体圧ポンプとリフトシリンダとの間に設けた流路を開閉する開閉バルブ機構と、荷台の昇降信号を出力する操作手段と、回生機構が止まった状態を保つブレーキ機構とを備えている。そして、荷台の下降制御中に、上記操作手段から当該荷台の下降を停止させる信号が出力されたとき、上記開閉バルブ機構を閉じる信号と回生機構に対してそれを停止する信号とを出力するようにした点に特徴を有する。

第２の発明は、荷台の下降制御時に、上記操作手段から当該荷台の下降を停止させる信号が出力されたとき、回生機構が停止した後に上記ブレーキ機構が作動し、その後、上記開閉バルブ機構を閉じる点に特徴を有する。

第３の発明は、上記回生機構が、流体圧モータであるとともに、上記流体圧モータを動力源として作動する一方、上記流体圧モータは、リフトシリンダの戻り流体の流体エネルギーで回転する点に特徴を有する。

第４の発明は、上記流体圧ポンプが、正逆回転可能にするとともに、回生機構を作動させる流体圧モータを兼ねた点に特徴を有する。

第５の発明は、上記回生機構が、リフトシリンダの慣性エネルギーを回生エネルギーとして消費しつつ、上記流体圧ポンプに対して減速機能を発揮する点に特徴を有する。

第１の発明によれば、開閉バルブ機構以外に回生機構の停止も考慮したので、その分、ショックを緩和できる。
第２の発明によれば、荷台の下降時に操作手段から荷台の下降を停止させる信号が出力されたとき、回生機構が停止した後に、開閉バルブ機構を閉じるようにしたので、停止時のショックがいっそう緩和されることになる。

第３の発明によれば、リフトシリンダの戻り流体の流体エネルギーを回収できるので、エネルギーを再利用することができる。
第４の発明によれば、流体圧ポンプが回生機構を作動させる流体圧モータを兼ねているので、構成を簡単にできる。

第５の発明によれば、回生機構は、リフトシリンダの慣性エネルギーを回生エネルギーとして消費しつつ、流体圧ポンプに対して減速機能を発揮するので、回生機構で慣性エネルギーを消費した後に、開閉バルブ機構を閉じれば、停止時のショックをさらに緩和させることができる。

図１はこの発明の実施形態を示す回路図である。

図示の実施形態において、正逆回転可能にした油圧ポンプＰとリフトシリンダＬＣとを、流路１を介して接続するとともに、この流路１には、この発明の開閉バルブ機構を構成する第１電磁切換弁Ｖ１を設けている。
なお、上記油圧ポンプＰは、この発明の流体圧ポンプを構成する。
上記第１電磁切換弁Ｖ１は、図示のノーマル位置である閉位置（ａ）と切換位置である開位置（ｂ）とに切り換え可能な２ポート２位置の切換弁である。

そして、第１電磁切換弁Ｖ１の上記閉位置（ａ）にはチェック弁機構２を設けている。このチェック弁機構２は、流路１の流通を遮断し、リフトシリンダＬＣに対しては負荷保持能力を発揮する。
一方、第１電磁切換弁Ｖ１の上記開位置（ｂ）には、流路１を連通させる流通路３を設けている。したがって、第１電磁切換弁Ｖ１が開位置（ｂ）にあるときには、油圧ポンプＰとリフトシリンダＬＣとが、上記流通路３を介して連通することになる。

上記リフトシリンダＬＣは単動シリンダで、ピストン４で区画されたヘッド側室５を上記流路１に接続する一方、ピストンロッド６の先端には荷台７を設けている。
そして、上記ヘッド側室５に圧油が供給されると、リフトシリンダＬＣは伸長して上記荷台７を上昇させる。一方、上記ヘッド側室５の圧油が抜けると、リフトシリンダＬＣは自重及び荷台７の荷重の作用で収縮する。

また、油圧ポンプＰからリフトシリンダＬＣへの流れに対して、第１電磁切換弁Ｖ１よりも上流側における流路１に、分岐流路８，９を接続するとともに、これら分岐流路８，９には、第２電磁切換弁Ｖ２を介してチルトシリンダＴＣを接続している。
上記第２電磁切換弁Ｖ２は、４ポート３位置切換弁で、ポート１０，１１を分岐流路８，９に接続し、ポート１２，１３をチルトシリンダＴＣに接続している。
なお、図中符号１４はチェック弁で、第２電磁切換弁Ｖ２から油圧ポンプＰへの流通のみを許容するものである。

上記チルトシリンダＴＣは荷台７を傾斜させて荷台７に載せた物などが落ちないようにするためのものである。
なお、符号１５はオペレートチェック弁で、通常は第２電磁切換弁Ｖ２からチルトシリンダＴＣのロッド側室１６への流通のみを許容するが、チルトシリンダＴＣのヘッド側室１７の圧力が上記ロッド側室１６の圧力よりも高いとき、上記ロッド側室１６から第２電磁切換弁Ｖ２への流れを許容するものである。

上記第１，２電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２を切り換え操作するのがジョイスティック１８であるが、ジョイスティック１８はこの発明の操作手段を構成する。
なお、この発明は、リフトシリンダＬＣの制御に特徴があるので、以下には、第１電磁切換弁Ｖ１について説明する。
上記ジョイスティック１８を中立位置に保っているときには、第１電磁切換弁Ｖ１が図示の閉位置（ａ）を保ち、ジョイスティック１８をいずれかの方向に傾けたとき、第１電磁切換弁Ｖ１が開位置（ｂ）に切り換わる。

また、上記ジョイスティック１８はコントローラＣにも電気的に接続されている。コントローラＣは、電動モータＭとこの電動モータＭの停止状態を保つ電動ブレーキからなるブレーキ機構Ｂとに接続されている。そして、コントローラＣは、ジョイスティック１８の傾け角に応じて、電動モータＭの回転数を制御するとともに、その傾け方向に応じて電動モータＭの回転方向を制御する。
なお、図中符号１９はコントローラＣに接続したバッテリー、２０はリリーフ弁である。

次に、上記実施形態の作用を説明する
リフトシリンダＬＣを伸長させて荷台７を上昇させるときには、ジョイスティック１８を所定の方向すなわちリフトシリンダＬＣを伸長させる方向に傾ける。このようにジョイスティック１８を、リフトシリンダＬＣを伸長させる方向に傾けると、コントローラＣはその傾きの方向から、ジョイスティック１８から上記伸長方向の信号が入力したと判定する。

ジョイスティック１８から、リフトシリンダＬＣを伸長させる方向の信号が入力すると、コントローラＣは電動モータＭを正回転させるとともに油圧ポンプＰを正回転させる。
また、ジョイスティック１８が上記伸長方向に傾けられたときには、その上げ信号が第１電磁切換弁Ｖ１に伝達され、第１電磁切換弁Ｖ１を閉位置（ａ）から開位置（ｂ）に切り換える。第１電磁切換弁Ｖ１が開位置（ｂ）に切り換えられれば、その流通路３を介して流路１が流通する。

したがって、油圧ポンプＰから吐出された圧油は、流路１を経由してリフトシリンダＬＣのヘッド側室５に導かれ、当該リフトシリンダＬＣを伸長させるとともに荷台７を上昇させる。
なお、このときの荷台７の上昇速度は、油圧ポンプＰの回転数すなわち電動モータＭの回転数によって制御されるが、その回転数はジョイスティック１８の傾け角度に応じてコントローラＣが制御する。

上記のようにしてリフトシリンダＬＣが目的の位置まで伸長したら、ジョイスティック１８を中立位置に復帰させる。ジョイスティック１８を中立位置に復帰させれば、コントローラＣは電動モータＭを停止するとともに油圧ポンプＰを停止させる。
また、ジョイスティック１８を中立位置に復帰させれば、それにともなって第１電磁切換弁Ｖ１も閉位置（ａ）に復帰し、油圧ポンプＰとリフトシリンダＬＣのヘッド側室５との連通を遮断する。
したがって、リフトシリンダＬＣは停止するとともに、その停止位置を保持することになる。

伸長させたリフトシリンダＬＣを収縮させて荷台７を下ろすときには、ジョイスティック１８を、リフトシリンダＬＣを収縮させる方向に傾ける。このようにジョイスティック１８を収縮方向に傾けると、その信号を受けて第１電磁切換弁Ｖ１が閉位置（ａ）から開位置（ｂ）に切り換わる。

また、上記ジョイスティック１８を、リフトシリンダＬＣを収縮させる方向に傾けたとき、その収縮信号がコントローラＣに入力される。ジョイスティック１８から上記収縮信号が入力すると、コントローラＣは、電動モータＭ及び油圧ポンプＰを逆回転させるとともに、ジョイスティック１８の傾け角度に応じてそれらの回転数も制御する。

油圧ポンプＰが上記のように逆回転すれば、リフトシリンダＬＣからの戻り油は、油圧ポンプＰに供給されるとともに、この油圧ポンプＰからタンクＴに戻される。
したがって、リフトシリンダＬＣの収縮速度すなわち荷台７の下降速度は、上記油圧ポンプＰの回転速度で制御されることになる。

上記のように荷台７を下降させている過程でリフトシリンダＬＣを停止させるときには、ジョイスティック１８を中立位置に復帰させる。ただし、ジョイスティック１８を中立位置に復帰させるときには、第１電磁切換弁Ｖ１が即座に切り換わらないようにしている。つまり、リフトシリンダＬＣの収縮速度が十分に減速されてそれが停止した後に、上記第１電磁切換弁Ｖ１をノーマル位置である閉位置（ａ）に切り換わるとともに、その時点でブレーキ機構Ｂを動作させるようにしている。

なお、上記第１電磁切換弁Ｖ１を閉位置（ａ）に切り換えるタイミングは、実機の中で、ジョイスティック１８を中立位置に復帰させてからどのくらいの時間でリフトシリンダＬＣが停止するかをあらかじめ計測しておき、その時間を切り換えタイミングとしてジョイスティック１８に設定しておく。

つまり、上記実施形態では、荷台７の下降時にリフトシリンダＬＣを停止させるとき、第１電磁切換弁Ｖ１の切り換えタイミングを所定の時間遅らせるようにしたが、この発明では、第１電磁切換弁Ｖ１の制御の方法は、時間的な遅れに限定されない。
例えば、上記ブレーキ機構Ｂがブレーキ動作したかを電気的に検出し、その信号をジョイスティック１８に送信して第１電磁切換弁Ｖ１を上記閉位置（ａ）に切り換えるようにしてもよい。

また、第１電磁切換弁Ｖ１をコントローラＣにも接続し、コントローラＣは、上記荷台７の下降時にジョイスティック１８が中立位置に復帰したとき、その信号を受信して、ブレーキ機構Ｂと第１電磁切換弁Ｖ１の両方を制御するようにしてもよい。
いずれにしても、ジョイスティック１８が上記のように中立位置に復帰したとき、コントローラＣは、電動モータＭのスイッチを切ってそれをフリー回転にする。
そして、上記電動モータＭは、発電機としての機能も備え、発電した電力はバッテリー１９に蓄電されるようにしている。

したがって、電動モータＭは、油圧ポンプＰの駆動源として機能するとともに、リフトシリンダＬＣが下降するときの慣性エネルギーを利用して油圧ポンプＰが回転したときには、上記電動モータＭが発電機として機能する。
このように電動モータＭが発電機として機能すれば、リフトシリンダＬＣの慣性エネルギーは発電エネルギーとして消費され、リフトシリンダＬＣの収縮速度が減速される。

そして、リフトシリンダＬＣの収縮速度が減速して、リフトシリンダＬＣが停止したら、コントローラＣは、ブレーキ機構Ｂを動作させて、油圧モータとして機能している油圧ポンプＰの回転を止める。
油圧ポンプＰの回転が停止したら、コントローラＣは、上記第１電磁切換弁Ｖ１を開位置（ｂ）から閉位置（ａ）に復帰させる。
したがって、リフトシリンダＬＣの停止時におけるショックはほとんど発生しない。

なお、上記実施形態では、油圧ポンプＰは発電機として機能する電動モータＭに対して、その駆動源となる油圧モータとしても機能することになる。
そして、上記実施形態では、油圧モータとして機能する油圧ポンプＰが回生機構を構成するもので、発電機として機能する電動モータＭとで、リフトシリンダＬＣの回生エネルギーを利用して発電するものである。
しかし、回生機構のうち、油圧モータを別に設け、この油圧モータの回転力を上記電動モータＭに伝達する構成にしてもよい。

この発明は、フォークリフトに用いるのに最適である。

Ｐ油圧ポンプ
ＬＣリフトシリンダ
１流路
Ｖ１第１電磁切換弁
７荷台
１８ジョイスティック
Ｃコントローラ
Ｍ電動モータ
Ｂブレーキ機構

Claims

荷台を上下させるリフトシリンダと、
流体圧ポンプと、
上記流体圧ポンプとリフトシリンダとを接続する流路と、
上記リフトシリンダからの戻り流体で作動する回生機構と、
上記流体圧ポンプとリフトシリンダとの間に設けた流路を開閉する開閉バルブ機構と、
荷台の昇降信号を出力する操作手段と、
回生機構が止まった状態を保つブレーキ機構と
を備え、
荷台の下降制御中に、上記操作手段から当該荷台の下降を停止させる信号が出力されたとき、上記開閉バルブ機構を閉じる信号と回生機構に対してそれを停止する信号とを出力する昇降機構の制御装置。
荷台の下降制御時に、上記操作手段から当該荷台の下降を停止させる信号が出力されたとき、上記回生機構が停止した後に上記ブレーキ機構が作動し、その後、上記開閉バルブ機構を閉じる請求項１に記載の昇降機構の制御装置。
上記回生機構は、流体圧モータであるとともに、上記流体圧モータを駆動源として作動する一方、上記流体圧モータは、リフトシリンダの戻り流体の流体エネルギーで回転する請求項１又は２記載の昇降機構の制御装置。
上記流体圧ポンプは、正逆回転可能にするとともに、回生機構を作動させる流体圧モータを兼ねた請求項３に記載の昇降装置の制御装置。
上記回生機構は、リフトシリンダの慣性エネルギーを回生エネルギーとして消費しつつ、上記流体圧ポンプに対して減速機能を発揮する請求項１〜４のいずれか１に記載の昇降機構の制御装置。