JP2014020417A - 荷台昇降機構の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 荷台を下降させている途中でいったん停止し、再びそれを下降させるときにショックが発生しないようにしたものである。
【解決手段】 リフトシリンダＬＣを収縮させて荷台１を下降させるときには、電動モータＭ及び油圧ポンプＰを逆回転させながら、その電動モータＭの回転数でスピード制御をする。そして、上記下降途中で荷台１をいったん停止した後に再び荷台１を下降させるときには、上記電動モータＭ及び油圧ポンプＰを正回転させて流路２の圧力を少し上昇させ、その後に荷台１の下降を再開する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、荷台に重量物を載せて、それを昇降させる荷台昇降機構の制御装置に関する。

この種の制御装置として、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、油圧ポンプとリフトシリンダとの間に開閉制御弁を設けるとともに、油圧ポンプはインバータ制御される電動モータを駆動源としている。
そして、リフトシリンダを伸張させて荷台を上昇させるときには、電動モータを駆動して油圧ポンプを正転させる。このときの荷台の上昇速度は、インバータ制御された電動モータの回転数すなわち油圧ポンプの回転数で制御されることになる。

また、リフトシリンダを収縮させて荷台を下降させるときには、電動モータを駆動して油圧ポンプを逆転させる。このときの荷台の下降速度は、インバータ制御された電動モータの回転数すなわち油圧ポンプの回転数で制御されることになる。
上記のように荷台を下降させ、その下降を停止するときには、電動モータの回転数を十分に落として下降速度を減速させるとともに、十分に減速された段階で、上記開閉制御弁を閉じるようにしている。

特開平８−２６６９７号公報

上記のようにした従来の制御装置では、荷台を下降させてそれを停止した後、再び荷台を下降するときに、荷台等のガタ付き音が発生するが、その理由は次のとおりである。
上記したように荷台の下降時にそれを停止させるときには、電動モータの回転数を十分に落としてから開閉制御弁を閉位置に切り換えるが、このときに電動モータ及び油圧ポンプはそれらの慣性によって瞬時に止まることができない。そのために、上記油圧ポンプは、開閉制御弁が閉じた後も、ほんのわずかの間ではあるが、逆回転を継続することになる。

開閉制御弁が閉じているにもかかわらず、油圧ポンプが上記のように逆回転を続けると、油圧ポンプと開閉制御弁間の流路の圧力が下がるので、開閉制御弁を境にして、リフトシリンダ側の圧力よりも油圧ポンプ側の圧力の方が低くなってしまう。
上記のように油圧ポンプ側の圧力が低い状態で、再び荷台を下降させるために、開閉制御弁を開くと、上記圧力差のために、瞬間的に荷台が急下降してショックが発生する。

しかし、上記荷台等は機械的にガタ付きがあるので、上記ショックが発生したとき、そのガタ付きのために、ガチャンという音が発生する。特に、荷台に物を載せていなかったり、あるいは軽いものを載せていたりしたときに、そのガタ付き音が大きくなる。例えば、荷台に重量物を載せているときには、荷台等におけるガタ付きが、重量物の重さで規制されるので、荷台が急激に移動してもそれほど音がしない。しかし、荷台に物を載せていないときなどは、上記ガタ付きがほとんど規制されないので、そのガタの分だけ大きな音が発生してしまう。

いずれにしても、上記従来の装置では、荷台の下降中にいったんそれを停止させた後、それを再び下降させるときに音が発生するという問題があった。
この発明の目的は、荷台の下降中にいったん停止させた後、それを再び下降させるときにも音が発生しない荷台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、上記リフトシリンダに流路を介して接続した流体圧ポンプと、上記流路に設けるとともに、開位置で上記リフトシリンダと流体圧ポンプとを連通させ、閉位置でリフトシリンダと流体圧ポンプとの連通を遮断する開閉バルブ機構と、上記開閉バルブ機構と流体圧ポンプとの間における上記流路に圧力流体を導く補助流体圧供給手段とを設けを設けている。そして、上記開閉バルブ機構を切り換えて荷台を下降させるとき、上記補助流体圧供給手段から圧力流体を供給した後に、上記開閉バルブ機構を開く点に特徴を有する。

第２の発明は、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を備え、上記回生機構は、流体圧モータを駆動源として作動する点に特徴を有する。
第３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４の発明は、上記流体圧ポンプが補助流体圧供給手段を兼ねた点に特徴を有する。
第５の発明は、流体圧ポンプと補助流体圧供給手段とを別に設けるとともに、補助流体圧供給手段は、流体圧ポンプと開閉バルブ機構を結ぶ上記流路に接続した点に特徴を有する。

第６の発明は、上記流体圧ポンプの駆動源となる電動モータと、上記電動モータのオンオフ及び正逆転を制御するための操作手段と、上記操作手段からの信号に応じて閉位置、微小開位置あるいは全開位置のいずれかに切り換えられる開閉バルブ機構とを備えた点に特徴を有する。

第７の発明は、上記操作手段及び電動モータのそれぞれにコントローラＣを接続し、上記コントローラは、上記操作手段の操作信号に応じて、電動モータのオンオフ及び正逆転を制御する機能を備えた点に特徴を有する。

第１の発明によれば、開閉バルブ機構を切り換えて荷台を下降させるときには、開閉バルブ機構と油圧ポンプとの間に、補助流体圧供給手段から圧力流体が供給されるので、開閉バルブ機構を境にして、リフトシリンダ側と油圧ポンプ側間に圧力差が発生しない。したがって、荷台の下降中にいったん停止させた後、それを再び下降させるときにも音などが発生しない。

第２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３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４の発明によれば、流体圧ポンプが補助流体圧供給手段を兼ねるので、わざわざ補助流体圧供給手段を設ける必要がなく、その分、構成が簡素化されるとともに、コストダウンを図ることができる。
第５の発明によれば、流体圧ポンプと補助流体圧供給手段とを別々に設けたので、装置の構成要素は多くなるが、流体圧ポンプを瞬間的に正逆回転させなくてもよくなるので、流体圧ポンプの耐久性を保つことができる。

第６の発明によれば、荷台の下降中にいったん停止させた後、それを再び下降させるときに、開閉バルブ機構を、先ず微小開度位置に切り換え、その後に全開位置に切り換えることによって、さらに確実にショックを緩和させることができる。

第７の発明によれば、上記操作手段及び電動モータのそれぞれにコントローラＣを接続し、上記コントローラは、上記操作手段の操作信号に応じて、電動モータのオンオフ及び正逆回転を制御する機能を備えたので、自動制御が可能になる。

図１は第１実施形態を示す回路図である。 図２は第２実施形態を示す回路図である。 図３は第３実施形態を示す回路図である。 図４は第４実施形態を示す回路図である。

図１に示した第１実施形態は、荷台１を昇降させる単動型のリフトシリンダＬＣと、この発明の流体圧ポンプである正逆回転可能な油圧ポンプＰとの間を流路２で接続するとともに、この流路２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及び第２電磁切換弁Ｖ２を設けている。
上記リフトシリンダＬＣは、ピストンＬＣ１で区画されたヘッド側室ＬＣ２を上記流路２に接続する一方、ピストンロッドＬＣ３の先端には上記荷台１を設けている。

上記第１電磁切換弁Ｖ１の上記閉位置（ａ）には一対のチェック弁３，４を反対向きにして直列に設けている。そして、一方のチェック弁３は油圧ポンプＰからリフトシリンダＬＣへの流通のみを許容し、他方のチェック弁４はリフトシリンダＬＣから油圧ポンプＰへの流通のみを許容する構成にしている。
また、第１電磁切換弁Ｖ１の上記開位置（ｂ）には連通路５を設けている。

さらに、上記流路２には迂回路６を接続するとともに、この迂回路６に第２電磁切換弁Ｖ２を設けている。そして、第２電磁切換弁Ｖ２は、図示のノーマル位置である閉位置（ｘ）と、図面右側の切換位置である絞り通路位置（ｙ）とに切り換え可能にしている。
なお、上記閉位置（ｘ）においては、互いに反対向きにした一対のチェック弁７ａ、７ｂを設けている。
この第２電磁切換弁Ｖ２の上記絞り通路位置（ｙ）にはオリフィス８を設け、このオリフィス８を通過する流体に絞り抵抗を付与するようにしている。

一方、上記油圧ポンプＰには電動モータＭを連係するとともに、この電動モータＭには電気的に制御されるブレーキ機構Ｂを設け、これら電動モータＭ及びブレーキ機構ＢをコントローラＣに接続している。そして、このコントローラＣを介して、電動モータＭをバッテリー９に接続している。

また、上記コントローラＣには、この発明の操作手段としてのジョイスティック１０が接続されている。そして、コントローラＣは、ジョイスティック１０の傾け方向に応じて、電動モータＭを正転させたり逆転させたりする。また、その傾け量すなわち傾け角に応じて電動モータＭの回転数を制御する。

さらに、上記ジョイスティック１０は、第１，２電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２にも電気的に接続されている。そして、ジョイスティック１０を所定の方向に傾けて油圧ポンプＰを逆回転させるとき、言い換えるとリフトシリンダＬＣを収縮して荷台１を下降させるときには、先ず第２電磁切換弁Ｖ２を閉位置（ｘ）から絞り通路位置（ｙ）に切り換え、その後に、第１電磁切換弁Ｖ１を閉位置（ａ）から開位置（ｂ）に切り換えるようにしている。
なお、上記第１，２電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２でこの発明の開閉バルブ機構を構成するが、上記開位置（ｂ）がこの発明の全開位置となり、絞り通路位置（ｙ）がこの発明の微小開位置となる。

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２に、分岐流路１１，１２を接続するとともに、これら分岐流路１１，１２には、第３電磁切換弁Ｖ３を介してチルトシリンダＴＣを接続している。
上記第３電磁切換弁Ｖ３は、４ポート３位置を備えた切換弁で、ポート１３，１４を分岐流路１１，１２に接続し、ポート１５，１６をチルトシリンダＴＣに接続している。
なお、図中符号１７はチェック弁で、第３電磁切換弁Ｖ３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１を傾斜させて荷台１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１８はオペレートチェック弁で、通常は第３電磁切換弁Ｖ３からチルトシリンダＴＣのロッド側室１９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２０の圧力が上記ロッド側室１９の圧力よりも高いとき、上記ロッド側室１９から第３電磁切換弁Ｖ３への流れを許容するものである。
また、上記第３電磁切換弁Ｖ３を切り換え操作するのが上記したジョイスティック１０である。
なお、図中符号２１はリリーフ弁である。

次に、この第１実施形態の作用を説明する。
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１，２電磁切換弁Ｖ１、Ｖ２に関する作動を説明する。
リフトシリンダＬＣを伸張させて荷台１を上昇させるときには、ジョイスティック１０を、リフトシリンダＬＣを伸長させる方向に傾けて電動モータＭ及び油圧ポンプＰを正回転させるとともに、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。

そして、上記のように油圧ポンプＰが正回転すれば、その吐出油が流路２から流路５を通ってリフトシリンダＬＣのヘッド側室ＬＣ２に供給される。したがって、リフトシリンダＬＣが伸張するとともに、荷台１が上昇する。
このときには、ジョイスティック１０の傾け角に応じてコントローラＣが電動モータＭの回転数すなわち油圧ポンプＰの回転数を制御するので、荷台１の上昇速度は、ジョイスティック１０の傾け角に応じて制御されることになる。

上記のようにしてリフトシリンダＬＣを伸張させて荷台１を上昇させるとともに、それを上昇位置で止めるときには、ジョイスティック１０を中立位置に復帰させる。ジョイスティック１０を中立位置に復帰させれば、電動モータＭにブレーキが作用して減速し、最終的にはブレーキ機構Ｂが動作して電動モータＭの停止状態を維持する。

一方、荷台１の上昇位置からリフトシリンダＬＣを収縮させて当該荷台１を下降させるときには、ジョイスティック１０を、リフトシリンダＬＣを収縮させる方向に傾ける。これによって電動モータＭが逆回転するとともに、油圧ポンプＰも逆回転して、リフトシリンダＬＣからの戻り油をタンクＴの戻す。
また、ジョイスティック１０を上記収縮方向に傾けると、それにともなって、先ず、第２電磁切換弁Ｖ２が閉位置（ｘ）から絞り通路位置（ｙ）に切り換わる。第２電磁切換弁Ｖ２が絞り通路位置（ｙ）に切り換われば、リフトシリンダＬＣの戻り油はオリフィス８を通って流れる。したがって、リフトシリンダＬＣはゆっくりと収縮し、荷台１の降下時のショックを緩和させる。

第２電磁切換弁Ｖ２が絞り通路位置（ｙ）に切り換わってから、あらかじめ設定した時間経過後、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。このように第１電磁切換弁Ｖ１が開位置（ｂ）に切り換われば、リフトシリンダＬＣの戻り油は連通路５を通って戻されるが、このときのリフトシリンダＬＣの戻り速度は、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。そして、その回転数は、ジョイスティック１０の上記収縮方向への傾け角によってコントローラＣが制御する。

荷台１の下降途中でリフトシリンダＬＣを停止させるときには、ジョイスティック１０を中立位置に復帰させる。このときコントローラＣは、電動モータＭを電気的にオフにしてフリー回転可能にする。また、上記のようにジョイスティック１０を中立位置に復帰させても、第１電磁切換弁Ｖ１は例えば所定時間開位置（ｂ）を保つようにしている。
第１電磁切換弁Ｖ１は所定時間開位置（ｂ）を保っていれば、リフトシリンダＬＣの戻り油が油圧ポンプＰに供給されることになり、油圧ポンプＰはリフトシリンダＬＣの慣性エネルギーによって回転する。

そして、荷台１の下降速度が減速された段階、すなわち上記所定の時間経過後に、第１電磁切換弁Ｖ１が開位置（ｂ）から閉位置（ａ）に切り換わるとともに、第２電磁切換弁Ｖ２も絞り通路位置（ｙ）から閉位置（ｘ）に切り換わり、リフトシリンダＬＣを完全に停止させる。

ただし、第１，２電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２が上記のように切り換わって、リフトシリンダＬＣが完全に停止した後にも、油圧ポンプＰは、その慣性の影響で瞬時に止まることができない。そのために、第１，２電磁切換弁Ｖ１、Ｖ２と油圧ポンプＰ間の圧力が、第１，２電磁切換弁Ｖ１、Ｖ２とリフトシリンダＬＣ間の圧力よりも相対的に低く保たれる。

上記のように第１，２電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２と油圧ポンプＰ間の圧力が相対的に低い状態で、再びジョイスティック１０を、リフトシリンダＬＣを収縮させる方向に傾けると、先ず、第２電磁切換弁Ｖ２が閉位置（ｘ）から絞り通路位置（ｙ）に切り換わる。したがって、リフトシリンダＬＣの戻り油はオリフィス８を通るので、リフトシリンダＬＣは減速されながら収縮することになる。
しかし、オリフィス８を通過するといえども、上記したように第１，２電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２と油圧ポンプＰ間の圧力が相対的に低くなっているので、第２電磁切換弁Ｖ２が閉位置（ｘ）から絞り通路位置（ｙ）に切り換わった瞬間にショックが発生する。

そこで、この第１実施形態では、上記のように荷台１を下降させるとともに、その下降途中でいったんリフトシリンダＬＣを停止させ、再びリフトシリンダＬＣを収縮動作させるシチュエーションでは、コントローラＣは電動モータＭとともに油圧ポンプＰを瞬間的に正転させて、第１，２電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２と油圧ポンプＰ間の圧力を上昇させる。
そして、上記圧力が上昇した後に、第２電磁切換弁Ｖ２が閉位置（ｘ）から絞り通路位置（ｙ）に切り換わるようにしている。

上記のことからも明らかなように、リフトシリンダＬＣを停止させ、再びリフトシリンダＬＣを収縮動作させるときに、油圧ポンプＰが正回転する機能は、この発明の補助流体圧供給手段としての機能である。したがって、この第１実施形態では、油圧ポンプＰが補助流体圧供給手段を兼ねている。

なお、荷台１の下降途中でいったんリフトシリンダＬＣを停止させ、再びリフトシリンダＬＣを収縮動作させるシチュエーションは、ジョイスティック１０が上記収縮方向に連続的に切り換えられる操作特性からコントローラＣが判定できるようにしている。
また、油圧ポンプＰから上記のように補助圧が供給されるが、その補助圧を、例えば
圧力センサーなどで検出してコントローラＣに入力するとともに、コントローラＣがその検出信号に応じて、電動モータＭ及び油圧ポンプＰを正回転から逆回転に変えるタイミングを決めるようにしている。

ただし、この発明において、補助圧の供給タイミングをどのように設定するかは、特に限定されるものではない。例えば、コントローラＣにタイマーを備え、補助圧の供給時間を制御するようにしてもよい。
また、オペレータがジョイスティック１０を急激に操作して、荷台１の下降速度を上げようとすることも考えられる。このような場合に、第１電磁切換弁Ｖ１が開位置（ｂ）に一気に切り換えられることも容易に想定できる。

そこで、上記ジョイスティック１０に角速度センサーを設け、この角速度センサーからの検出信号をコントローラＣに入力して、コントローラＣが、上記補助圧の供給タイミングを制御するようにしてもよい。
さらに、第１，２電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２前後の圧力を圧力センサにより計測し、それらの差圧により補助流体圧供給手段を制御してもよい。

油圧ポンプＰに補助流体圧供給手段として機能させた後は、コントローラＣは、再び電動モータＭ及び油圧ポンプＰを逆回転させて、リフトシリンダＬＣを収縮して荷台１を下降させる。
なお、上記第１実施形態では、油圧ポンプＰに補助流体圧供給手段としての機能を兼ね備えるようにしたが、例えば油圧ポンプＰと別の油圧ポンプとを、第１，２電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２に対して並列に接続してもよい。
このように油圧ポンプＰとは別の油圧ポンプを設けた場合には、いずれの油圧ポンプも正逆回転を繰り返さなくてもよくなるので、その分、耐久性という面で有利になる。

また、この第１実施形態では、リフトシリンダＬＣの戻り油すなわちリフトシリンダＬＣの慣性エネルギーで油圧ポンＰを回転し、電動モータＭを回転させてこの電動モータＭに発電機として機能させることができが、この場合には、その発電電力をバッテリー９に蓄電させることできる。そして、上記油圧ポンプＰは、この発明の再生機構を構成する流体圧モータとなる。
このように電動モータＭを発電機として機能させたときには、リフトシリンダＬＣの慣性エネルギーが発電エネルギーとして消費されるので、リフトシリンダＬＣの収縮速度すなわち荷台１の下降速度が減速されることになる。
なお、上記油圧ポンプＰがこの発明の再生機構を構成することになる。

図２に示した第２実施形態は、油圧ポンプＰとは別に、補助流体圧供給手段としての補助ポンプＳＰを設けたもので、この補助ポンプＳＰは、チェック弁２２を介して上記流路２に接続している。そして、この補助ポンプＳＰを設けた以外は、第１実施形態と同じでなので、その詳細な説明は省略する。

図３に示した第３実施形態は、第２電磁切換弁Ｖ２の絞り通路位置（ｙ）からリフトシリンダＬＣのヘッド側室ＬＣ１に連通する通路過程にオリフィス８を設けたもので、その他の点は、第１実施形態と同じである。
また、図４に示した第４実施形態は、第２電磁切換弁Ｖ２の絞り通路位置（ｙ）から油圧ポンプＰに連通する通路過程にオリフィス８を設けたもので、その他の点は、第１実施形態と同じである。
したがって、第３，４実施形態において、オリフィス８以外の構成については、第１実施形態の説明を援用し、その詳細な説明は省略する。
なお、上記第３，４実施形態の場合には、第２電磁切換弁Ｖ２にオリフィスを設けなくてもよいので、第１，２電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２を共通化できるメリットがある。

フォークリフトに用いるのに最適である。

１ 荷台
ＬＣ リフトシリンダ
Ｐ 油圧ポンプ
２ 流路
Ｖ１ 開閉バルブ機構を構成する第１電磁切換弁
Ｖ２ 開閉バルブ機構を構成する第２電磁切換弁
１０ 操作手段を構成するジョイスティック
Ｍ 電動モータ
Ｃ コントローラ

Claims (7)

1. 荷台を上下させるリフトシリンダと、
   上記リフトシリンダに流路を介して接続した流体圧ポンプと、
   上記流路に設けるとともに、開位置で上記リフトシリンダと流体圧ポンプとを連通させ、閉位置でリフトシリンダと流体圧ポンプとの連通を遮断する開閉バルブ機構と、
   上記開閉バルブ機構と流体圧ポンプとの間における上記流路に圧力流体を導く補助流体圧供給手段とを設け、
   上記開閉バルブ機構を切り換えて荷台を下降させるとき、上記補助流体圧供給手段から圧力流体を供給した後に、上記開閉バルブ機構を開く荷台昇降機構の制御装置。
2. 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を備え、上記回生機構は、流体圧モータを駆動源として作動する請求項１に記載の荷台昇降機構の制御装置。
3. 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２に記載の荷台昇降機構の制御装置。
4. 上記流体圧ポンプが補助流体圧供給手段を兼ねた請求項１又は２記載の荷台昇降機構の制御装置。
5. 流体圧ポンプと補助流体圧供給手段とを別に設けるとともに、補助流体圧供給手段は、流体圧ポンプと開閉バルブ機構を結ぶ上記流路に接続してなる請求項１記載の荷台昇降機構の制御装置。
6. 上記流体圧ポンプの駆動源となる電動モータと、上記電動モータのオンオフ及び正逆転を制御するための操作手段と、上記操作手段からの信号に応じて閉位置、微小開位置あるいは全開位置のいずれかに切り換えられる開閉バルブ機構とを備えた請求項１〜５のいずれか１に記載の荷台昇降機構の制御装置。
7. 上記操作手段及び電動モータのそれぞれにコントローラＣを接続し、上記コントローラは、上記操作手段の操作信号に応じて、電動モータのオンオフ及び正逆転を制御する機能を備えた請求項６記載の荷台昇降機構の制御装置。

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