JP2019031344A - 荷役車両の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高負荷状態でのマストの前傾時にティルトシリンダのボトム室圧力が負圧になることを防止しつつ、低負荷状態でのマストの前傾時におけるティルトシリンダのボトム室の圧力上昇を抑えることができる荷役車両油圧駆動装置を提供する。【解決手段】油圧駆動装置１は、油圧ポンプ８を回転させるモータ９と、油圧ポンプ８とティルトシリンダ６との間に配設された方向切換弁１０と、ティルトシリンダ６のロッド室６ｂとタンク７との間の流路に圧力損失を発生させる絞り部１７と、荷物Ｌの荷重によりティルトシリンダ６に作用する圧力であるティルトシリンダ保持圧を取得する保持圧取得部２１と、ティルトシリンダ保持圧に応じたモータ９の指令回転数を設定する指令回転数設定部２２と、指令回転数に応じてモータ９を制御するモータ制御部２３とを備え、指令回転数設定部２２は、ティルトシリンダ保持圧が高くなるほど指令回転数を高く設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、荷役車両の油圧駆動装置に関する。

荷役車両の油圧駆動装置としては、例えば特許文献１に記載されているようにフォークリフトの荷役装置に適用された技術が知られている。特許文献１に記載の油圧駆動装置は、油圧ポンプと接続された供給系統と、タンクと接続された排出系統と、供給系統及び排出系統と接続された方向切換弁を有し、リフトシリンダへの圧油の給排を制御してリフトシリンダの作動を制御するリフトユニットと、供給系統及び排出系統と接続された方向切換弁を有し、ティルトシリンダへの圧油の給排を制御してティルトシリンダの作動を制御するティルトユニットとを備えている。

特開２００６−１３２６８１号公報

上記従来技術においては、ティルトユニットの方向切換弁は、ティルトロック弁を有している。ティルトシリンダによりマストを前傾させる場合、ティルトシリンダのボトム室の圧力がティルトロック弁の設定圧よりも低くなると、ティルトロック弁が閉じられるため、ティルトシリンダのロッド室からタンクへ排出される作動油がロックされる。これにより、ティルトシリンダのボトム室の圧力が負圧になることが防止される。

しかし、フォークに積載される荷物の荷重が大きい高負荷状態でマストを前傾させる際に、ティルトシリンダのボトム室の圧力がティルトロック弁の設定圧よりも低くなると、ティルトロック弁の開閉が繰り返されるため、マストの傾動及び停止が繰り返されることになる。このような不具合を解決するために、高負荷状態においてマストを前傾させる際に、ティルトシリンダのボトム室の圧力がティルトロック弁の設定圧以上になるように、油圧ポンプからの作動油の吐出流量を増やした場合には、フォークに積載される荷物の荷重が小さい低負荷状態でマストを前傾させたときに、ティルトシリンダのボトム室の圧力が高くなり過ぎることがある。この場合には、ティルトシリンダの強度を高くしないと、ティルトシリンダが破損しやすくなる。また、油圧ポンプからの作動油の吐出流量を増やした場合には、油圧ポンプを回転させるモータの回転数が増えることになるため、電力消費率が低下する。

本発明の目的は、高負荷状態でのマストの前傾時にティルトシリンダのボトム室の圧力が負圧になることを防止しつつ、低負荷状態でのマストの前傾時におけるティルトシリンダのボトム室の圧力上昇を抑えることができる荷役車両の油圧駆動装置を提供することである。

本発明の一態様は、マストに取り付けられたフォークを昇降させるリフトシリンダとマストを傾動させるティルトシリンダとを具備した荷役車両の油圧駆動装置において、作動油を貯留するタンクと、作動油をリフトシリンダ及びティルトシリンダに供給する油圧ポンプと、油圧ポンプを回転させるモータと、油圧ポンプとティルトシリンダとの間に配設され、油圧ポンプとティルトシリンダとの間で作動油が流れる方向を切り換える方向切換弁と、ティルトシリンダのロッド室とタンクとの間の流路に圧力損失を発生させる抵抗要素と、フォークに積載される荷物の荷重によりティルトシリンダに作用する圧力であるティルトシリンダ保持圧を取得する保持圧取得部と、保持圧取得部により取得されたティルトシリンダ保持圧に応じたモータの指令回転数を設定する指令回転数設定部と、指令回転数設定部により設定された指令回転数に応じてモータを制御するモータ制御部とを備え、指令回転数設定部は、ティルトシリンダ保持圧が高くなるほど指令回転数を高く設定することを特徴とする。

このような油圧駆動装置においては、油圧ポンプから吐出された作動油が方向切換弁を通ってティルトシリンダのボトム室に供給されると共に、作動油がティルトシリンダのロッド室から方向切換弁を通ってタンクに排出されると、ティルトシリンダが伸長し、マストが前傾する。ここで、本発明では、フォークに積載される荷物の荷重によりティルトシリンダに作用する圧力（ティルトシリンダ保持圧）が取得され、そのティルトシリンダ保持圧に応じたモータの指令回転数が設定され、当該指令回転数に応じてモータが制御される。このとき、ティルトシリンダ保持圧が高くなるほど、モータの指令回転数が高く設定される。

フォークに積載される荷物の荷重が大きい高負荷状態でマストが前傾するときは、ティルトシリンダ保持圧が高くなるため、モータの指令回転数が高くなる。従って、油圧ポンプからの作動油の吐出量が増加するため、ティルトシリンダのボトム室に供給される作動油の流量が増加し、ティルトシリンダのロッド室から排出される作動油の流量が増加する。このため、抵抗要素によってティルトシリンダのロッド室とタンクとの間の圧力損失が増加する。これにより、ティルトシリンダのボトム室の圧力が負圧になることが防止される。一方、フォークに積載される荷物の荷重が小さい低負荷状態でマストが前傾するときは、ティルトシリンダ保持圧が低くなるため、モータの指令回転数が低くなる。従って、油圧ポンプからの作動油の吐出量が減少するため、ティルトシリンダのボトム室に供給される作動油の流量が減少する。これにより、ティルトシリンダのボトム室の圧力上昇が抑えられる。

荷役車両の油圧駆動装置は、荷物の荷重によりリフトシリンダに作用する圧力であるリフトシリンダ保持圧を検出する圧力検出部と、マストの傾斜角度を検出する角度検出部とを更に備え、保持圧取得部は、圧力検出部により検出されたリフトシリンダ保持圧と角度検出部により検出されたマストの傾斜角度とに基づいて、ティルトシリンダ保持圧を取得してもよい。この場合には、圧力検出部及び角度検出部を使用して、ティルトシリンダ保持圧を容易に且つ確実に取得することができる。

抵抗要素は、方向切換弁に設けられた絞り部であってもよい。この場合には、方向切換弁とティルトシリンダのロッド室との間の流路または方向切換弁とタンクとの間の流路に抵抗要素を配設しなくて済むため、油圧駆動装置の構成を簡略化することができる。

本発明によれば、高負荷状態でのマストの前傾時にティルトシリンダのボトム室の圧力が負圧になることを防止しつつ、低負荷状態でのマストの前傾時におけるティルトシリンダのボトム室の圧力上昇を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る荷役車両の油圧駆動装置を示す概略構成図（油圧回路を含む）である。 指令回転数マップの一例を示すグラフである。 ティルトシリンダによりマストが前傾するときの作動油の流れを示す油圧回路図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る荷役車両の油圧駆動装置を示す概略構成図（油圧回路を含む）である。図１において、本実施形態の油圧駆動装置１は、荷役車両であるフォークリフト２に搭載されている。フォークリフト２は、マスト３と、このマスト３に昇降可能に取り付けられ、荷物Ｌを積載するフォーク４と、フォーク４を昇降させるリフトシリンダ５と、マスト３を傾動させるティルトシリンダ６とを備えている。

油圧駆動装置１は、作動油の給排によりリフトシリンダ５及びティルトシリンダ６を駆動する装置である。なお、図１では、ティルトシリンダ６を駆動するための油圧回路のみが示されている。

油圧駆動装置１は、作動油を貯留するタンク７と、このタンク７に貯留された作動油をリフトシリンダ５及びティルトシリンダ６に供給する油圧ポンプ８と、この油圧ポンプ８を回転させる電動式のモータ９と、油圧ポンプ８とティルトシリンダ６との間に配設され、油圧ポンプ８とティルトシリンダ６との間で作動油が流れる方向を切り換える機械式の方向切換弁１０とを備えている。

油圧ポンプ８と方向切換弁１０とは、作動油流路１１を介して接続されている。作動油流路１１には、油圧ポンプ８側から方向切換弁１０側への作動油の流れのみを許容する逆止弁１２が配設されている。方向切換弁１０とティルトシリンダ６のボトム室６ａ及びロッド室６ｂとは、作動油流路１３，１４を介してそれぞれ接続されている。方向切換弁１０とタンク７とは、作動油流路１５を介して接続されている。

方向切換弁１０は、油圧ポンプ８からティルトシリンダ６への作動油の流れを遮断する閉位置１０ａ（図示）と、油圧ポンプ８からティルトシリンダ６のボトム室６ａへの作動油の流れを許容する開位置１０ｂと、油圧ポンプ８からティルトシリンダ６のロッド室６ｂへの作動油の流れを許容する開位置１０ｃとの間で切り換えられる。方向切換弁１０には、マスト３を傾動（前傾または後傾）させるためのティルト操作レバー１６が連結されている。

ティルト操作レバー１６によりマスト３の前傾が指示操作されると、方向切換弁１０が閉位置１０ａから開位置１０ｂに切り換わる（図３参照）。すると、油圧ポンプ８から吐出された作動油が作動油流路１１、方向切換弁１０及び作動油流路１３を通ってティルトシリンダ６のボトム室６ａに供給されると共に、作動油がティルトシリンダ６のロッド室６ｂから作動油流路１４、方向切換弁１０及び作動油流路１５を通ってタンク７に排出される。これにより、ティルトシリンダ６が伸長し、マスト３が前傾する。

ティルト操作レバー１６によりマスト３の後傾が指示操作されると、方向切換弁１０が閉位置１０ａから開位置１０ｃに切り換わる。すると、油圧ポンプ８から吐出された作動油が作動油流路１１、方向切換弁１０及び作動油流路１４を通ってティルトシリンダ６のロッド室６ｂに供給されると共に、作動油がティルトシリンダ６のボトム室６ａから作動油流路１３、方向切換弁１０及び作動油流路１５を通ってタンク７に排出される。これにより、ティルトシリンダ６が収縮し、マスト３が後傾する。

方向切換弁１０には、ティルトシリンダ６のロッド室６ｂからタンク７に排出される作動油の流路を絞る絞り部１７が設けられている。絞り部１７は、ティルトシリンダ６のロッド室６ｂとタンク７との間の流路に圧力損失を発生させる抵抗要素を構成している。

また、油圧駆動装置１は、圧力センサ１８と、ティルト角センサ１９と、コントローラ２０とを備えている。圧力センサ１８は、フォーク４に積載される荷物Ｌの荷重によりリフトシリンダ５に作用する圧力であるリフトシリンダ保持圧を検出する圧力検出部である。具内的には、圧力センサ１８は、リフトシリンダ５のボトム室５ａの圧力を検出する。ティルト角センサ１９は、マスト３の傾斜角度（ティルト角）を検出する角度検出部である。ティルト角センサ１９は、マスト３の垂直状態に対する傾斜角度を検出する。

コントローラ２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等から構成されている。コントローラ２０は、保持圧取得部２１と、指令回転数設定部２２と、モータ制御部２３とを有している。

保持圧取得部２１は、フォーク４に積載される荷物Ｌの荷重によりティルトシリンダ６に作用する圧力であるティルトシリンダ保持圧を取得する。保持圧取得部２１は、圧力センサ１８により検出されたリフトシリンダ保持圧とティルト角センサ１９により検出されたティルト角とに基づいて、ティルトシリンダ保持圧を取得する。具体的には、保持圧取得部２１は、リフトシリンダ保持圧とティルト角とティルトシリンダ保持圧との関係を表した保持圧マップ（図示せず）を予め用意しておき、その保持圧マップを用いてティルトシリンダ保持圧を取得する。また、保持圧取得部２１は、予め決められた計算式によって、リフトシリンダ保持圧及びティルト角からティルトシリンダ保持圧を算出してもよい。

指令回転数設定部２２は、保持圧取得部２１により取得されたティルトシリンダ保持圧に応じたモータ９の指令回転数（以下、モータ指令回転数）を設定する。具体的には、指令回転数設定部２２は、図２に示されるような指令回転数マップを用いて、モータ指令回転数を設定する。指令回転数マップは、ティルトシリンダ保持圧とモータ指令回転数との関係を表したマップであり、実験またはシミュレーション等により予め決められている。指令回転数マップは、ティルトシリンダ保持圧が高くなるほど、モータ指令回転数が線形的に高くなるように設定されている。指令回転数設定部２２は、保持圧取得部２１により取得されたティルトシリンダ保持圧に対応するモータ指令回転数を設定する。

モータ制御部２３は、指令回転数設定部２２により設定されたモータ指令回転数に応じてモータ９を制御する。具体的には、モータ制御部２３は、指令回転数設定部２２により設定されたモータ指令回転数に対応する電流値をモータ９に出力する。これにより、モータ９はモータ指令回転数で回転し、油圧ポンプ８はモータ指令回転数に対応する回転数で回転する。

ティルト操作レバー１６によりマスト３の前傾が指示操作されると、図３に示されるように、油圧ポンプ８から吐出された作動油が作動油流路１１、方向切換弁１０及び作動油流路１３を通ってティルトシリンダ６のボトム室６ａに供給されると共に、作動油がティルトシリンダ６のロッド室６ｂから作動油流路１４、方向切換弁１０及び作動油流路１５を通ってタンク７に排出される。このとき、ティルトシリンダ６のロッド室６ｂからの作動油は、方向切換弁１０に設けられた絞り部１７を通過する。

このようなマスト３の前傾時において、フォーク４に積載される荷物Ｌの荷重が大きい高負荷状態では、ティルトシリンダ保持圧が高くなるため、モータ指令回転数が高くなる。従って、油圧ポンプ８からの作動油の吐出量が増加するため、ティルトシリンダ６のボトム室６ａに供給される作動油の流量が増加し、ティルトシリンダ６のロッド室６ｂから排出される作動油の流量が増加する。このため、絞り部１７によってティルトシリンダ６のロッド室６ｂとタンク７との間の圧力損失が増加する。

一方、フォーク４に積載される荷物Ｌの荷重が小さい低負荷状態（フォーク４に荷物Ｌが積載されない場合も含む）では、ティルトシリンダ保持圧が低くなるため、モータ指令回転数が低くなる。従って、油圧ポンプ８からの作動油の吐出量が減少するため、ティルトシリンダ６のボトム室６ａに供給される作動油の流量が減少し、ティルトシリンダ６のロッド室６ｂから排出される作動油の流量が減少する。このため、ティルトシリンダ６のロッド室６ｂとタンク７との間の圧力損失が減少する。

以上のように本実施形態にあっては、フォーク４に積載される荷物Ｌの荷重によりティルトシリンダ６に作用する圧力（ティルトシリンダ保持圧）が取得され、そのティルトシリンダ保持圧に応じたモータ指令回転数が設定され、当該モータ指令回転数に応じてモータ９が制御される。このとき、ティルトシリンダ保持圧が高くなるほど、モータ指令回転数が高く設定される。

高負荷状態でマスト３が前傾するときは、ティルトシリンダ保持圧が高くなるため、モータ指令回転数が高くなる。従って、油圧ポンプ８からの作動油の吐出量が増加するため、上述したように、絞り部１７によってティルトシリンダ６のロッド室６ｂとタンク７との間の圧力損失が増加する。よって、ティルトシリンダ６のロッド室６ｂの圧力が増加するため、ティルトシリンダ６のボトム室６ａの圧力が増加する。これにより、ティルトシリンダ６のボトム室６ａの圧力が負圧になることが防止される。その結果、作動油流路１１，１３を形成する配管及び油圧ポンプ８の損傷等を防ぐことができる。また、例えばティルトロック弁を有する高価な方向切換弁が不要となるため、シンプルで安価な油圧駆動装置１を実現することができる。

一方、低負荷状態でマスト３が前傾するときは、ティルトシリンダ保持圧が低くなるため、モータ指令回転数が低くなる。従って、油圧ポンプ８からの作動油の吐出量が減少するため、ティルトシリンダ６のボトム室６ａに供給される作動油の流量が減少する。これにより、ティルトシリンダ６のボトム室６ａの圧力上昇が抑えられる。その結果、ティルトシリンダ６が破損しにくくなるため、ティルトシリンダ６の寿命を長くすることができる。また、モータ９の回転数が低くなるため、電力消費率を向上させることができる。

また、本実施形態では、圧力センサ１８及びティルト角センサ１９を使用して、ティルトシリンダ保持圧を容易に且つ確実に取得することができる。

また、本実施形態では、方向切換弁１０に絞り部１７が設けられているので、方向切換弁１０とティルトシリンダ６のロッド室６ｂとの間の作動油流路１４または方向切換弁１０とタンク７との間の作動油流路１５に抵抗要素を配設しなくて済む。これにより、油圧駆動装置１の構成を簡略化することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば上記実施形態では、圧力センサ１８により検出されたリフトシリンダ保持圧とティルト角センサ１９により検出されたマスト３の傾斜角度とに基づいて、ティルトシリンダ保持圧が取得されているが、特にその形態には限られず、例えばセンサによりティルトシリンダ保持圧を直接検出してもよい。

また、上記実施形態では、抵抗要素を構成する絞り部１７が方向切換弁１０に設けられているが、特にその形態には限られず、例えば方向切換弁１０とティルトシリンダ６のロッド室６ｂとの間の作動油流路１４または方向切換弁１０とタンク７との間の作動油流路１５を形成する配管自体が抵抗要素となっていてもよい。

また、上記実施形態では、ティルト操作レバー１６が連結された機械式の方向切換弁１０が使用されているが、特にその形態には限られず、コントローラ２０からの電流信号が入力される電磁操作部を有する電磁式の方向切換弁を使用してもよい。この場合には、コントローラ２０は、ティルト操作レバーの操作量に応じた電流信号を電磁操作部に出力する。

また、上記実施形態では、油圧駆動装置１がフォークリフトに搭載されているが、本発明は、特にフォークリフトには限られず、リフトシリンダ及びティルトシリンダを具備した荷役車両であれば、適用可能である。

１…油圧駆動装置、２…フォークリフト（荷役車両）、３…マスト、４…フォーク、５…リフトシリンダ、６…ティルトシリンダ、６ａ…ボトム室、６ｂ…ロッド室、７…タンク、８…油圧ポンプ、９…モータ、１０…方向切換弁、１４，１５…作動油流路、１７…絞り部（抵抗要素）、１８…圧力センサ（圧力検出部）、１９…ティルト角センサ（角度検出部）、２１…保持圧取得部、２２…指令回転数設定部、２３…モータ制御部、Ｌ…荷物。

Claims (3)

1. マストに取り付けられたフォークを昇降させるリフトシリンダと前記マストを傾動させるティルトシリンダとを具備した荷役車両の油圧駆動装置において、
   作動油を貯留するタンクと、
   前記作動油を前記リフトシリンダ及び前記ティルトシリンダに供給する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプを回転させるモータと、
   前記油圧ポンプと前記ティルトシリンダとの間に配設され、前記油圧ポンプと前記ティルトシリンダとの間で前記作動油が流れる方向を切り換える方向切換弁と、
   前記ティルトシリンダのロッド室と前記タンクとの間の流路に圧力損失を発生させる抵抗要素と、
   前記フォークに積載される荷物の荷重により前記ティルトシリンダに作用する圧力であるティルトシリンダ保持圧を取得する保持圧取得部と、
   前記保持圧取得部により取得された前記ティルトシリンダ保持圧に応じた前記モータの指令回転数を設定する指令回転数設定部と、
   前記指令回転数設定部により設定された前記指令回転数に応じて前記モータを制御するモータ制御部とを備え、
   前記指令回転数設定部は、前記ティルトシリンダ保持圧が高くなるほど前記指令回転数を高く設定することを特徴とする荷役車両の油圧駆動装置。
2. 前記荷物の荷重により前記リフトシリンダに作用する圧力であるリフトシリンダ保持圧を検出する圧力検出部と、
   前記マストの傾斜角度を検出する角度検出部とを更に備え、
   前記保持圧取得部は、前記圧力検出部により検出された前記リフトシリンダ保持圧と前記角度検出部により検出された前記マストの傾斜角度とに基づいて、前記ティルトシリンダ保持圧を取得することを特徴とする請求項１記載の荷役車両の油圧駆動装置。
3. 前記抵抗要素は、前記方向切換弁に設けられた絞り部であることを特徴とする請求項１または２記載の荷役車両の油圧駆動装置。

Images