JP3713877B2

JP3713877B2 - ティルトシリンダの速度制御装置

Info

Publication number: JP3713877B2
Application number: JP08087697A
Authority: JP
Inventors: 靖彦成瀬
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: DE19814147B4; JPH10273294A; DE19814147A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフトのマストを前後傾させるために用いられるティルトシリンダの速度制御装置に係り、詳しくはストロークエンドでの衝撃を低減する上で有効な速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、フォークリフトにおいて、ティルトシリンダによってマストをある速度で前後に傾動させたとき、シリンダのストロークエンドで衝撃が発生する。このような衝撃は時として荷崩れの原因ともなるため、ストロークエンドに接近したときに、ティルトシリンダの速度が次第に減速されるようにオペレータがティルトレバーを操作してティルトシリンダに送り込まれる圧油の流量を絞る必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オペレータによる減速のためのティルトレバー操作は、実際には高度の熟練を要し、非常に煩わしいものである。
【０００４】
本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、マストがストロークエンドに接近したときにティルトシリンダの速度を自動的に減速させることにより、ストロークエンドでの衝撃を低減するできるようにしたティルトシリンダの速度制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成したものである。即ち、請求項１の発明は、ティルトシリンダの速度制御装置であって、フォークリフトにおけるマスト傾動用のティルトシリンダと油圧ポンプとの間に、マストの傾動時にティルトシリンダに対する圧油の送り量又は戻り量を調整する流量調整弁を設け、前記ティルトシリンダがシリンダストローク途中の所定の減速制御開始点に到達したときに該ティルトシリンダに対する圧油の流量を予め設定した一定流量まで絞るとともに、前記流量調整弁による流量の絞り作用がティルトシリンダの速度が速いほどストロークエンドから遠い位置で開始されるように前記減速制御開始点をシリンダ速度に応じて可変としたことを特徴とする。
【０００６】
上記のように構成された請求項１の発明によれば、マストの傾動時において、ティルトシリンダが減速制御開始点まで移動したとき、流量調整弁によってティルトシリンダに対する圧油の流量が一定流量に絞られ、ティルトシリンダの速度が減速される。このことにより、オペレータによる減速のための煩わしいティルトレバー操作を行なうまでもなくストロークエンドでの衝撃を低減又は防止することができる。
また、減速制御開始点をシリンダ速度に応じて可変としたので、ティルトシリンダの速度に対応した衝撃低減効果を得ることが可能になるともに、衝撃低減のための減速領域が必要以上に大きくなることを回避して作業性の低下を防止できる。
【０００７】
この場合、請求項２記載の発明のように、請求項１記載のティルトシリンダの速度制御装置において、前記流量調整弁を、流量調整範囲の途中に所定の電流幅に関して一定流量を流すことが可能な中間流量領域を備えた電磁式流量調整弁によって構成することが望ましい。このような構成を採用したときは、電磁式流量調整弁の流量特性がバネ力のばらつきによりオフセットした場合あるいは電流がばらついた場合でも所定の目標流量を得ることが可能となるため、ティルトシリンダがストロークエンドまで確実に作動されて位置精度が高められるとともに、ストロークエンドでの安定した衝撃低減効果が得られる。
【０００８】
また、請求項３記載の発明のように、請求項１記載のティルトシリンダの速度制御装置において、前記ティルトシリンダに対する圧油の流れ方向を制御する方向制御弁を、流量調整範囲の途中に所定の電流幅に関して一定流量を流すことが可能な中間流量領域を備えた電磁式流量調整弁によって構成してもよい。このときは、請求項２記載の発明と同様な作用効果が得られるとともに、弁数を減少することができる。
【０００９】
また、請求項４記載の発明のように、請求項１記載のティルトシリンダの速度制御装置において、前記流量調整弁が並列に設けられた複数の開閉弁によって構成され、前記ティルトシリンダが減速制御開始点に到達したときに開閉弁のうちの少なくとも１つが閉じ側に作動される構成としてもよい。このような構成を採用したときは、請求項２記載の発明と同様な作用効果が得られ、しかも電磁式流量調整弁に比べて構造が簡単になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。先ず、第１の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１はティルトシリンダの速度制御回路図であり、マスト１を前後傾するためのティルトシリンダ２が荷役用コントロールバルブ３のティルトスプール４を介して油圧ポンプ５と接続され、ティルトスプール４の切換操作によって伸縮作動されるようになっている。
【００１３】
ティルトスプール４とティルトシリンダ２のロッド側油室とを接続する油路には、ティルトシリンダ２がストロークエンド手前で減速されるように流量を調整する電磁式流量調整弁６が設けられている。ただし、本実施の形態では、ティルトスプール４の前傾側油路には、マスト１の前傾動作が後傾動作よりも低速で行わせるための絞り４ａが設けられ、荷降ろし作業時の安全性が考慮されている。このため、電磁式流量調整弁６は主としてマスト後傾時の速度制御に用いられることになる。なお、図１において、２１はオイルタンク、２２は分流弁、２３はＰＳ（パワーステアリング）バルブである。
【００１４】
電磁式流量調整弁６は圧油の流量を制御する流量調整部７と、その流量調整部７を制御するパイロット圧発生用のソレノイド部８とからなり、ソレノイド部８のコイルに電流が通電されたとき、その電流値に比例する大きさのパイロット圧を流量調整部７に作用させて流量（開度）を制御するようになっており、図２に実線で示すような電流ー流量特性を有するように構成されている。
【００１５】
即ち、全開時の最大流量領域（イ）と、電流に比例した流量を得ることができる流量調整範囲（全開⇔全閉）の途中に、所定の電流幅（変化）に関して一定流量（開度）を得ることが可能な中間流量領域（ロ）、例えば半開状態を備えるように構成されている。そして、このような流量特性を得るために電磁式流量調整弁６は図３に示す如く構成される。
【００１６】
図示のように、流量調整部７はバルブ本体９と、そのバルブ本体９に軸方向に摺動可能に嵌入された棒状のスプール１０とを備え、バルブ本体９には油圧ポンプ５側に通じるポンプポート１１と、ティルトシリンダ２側に通じるシリンダポート１２が設けられている。
【００１７】
スプール１０には、ポンプポート１１とシリンダポート１２とを連絡するための第１通路１３と第２通路１４が設けられ、第１通路１３はスプール１０の軸中心部を通して設けられ、第２通路１４はスプール１０の外周面に形成されている。そして、第１通路１３と第２通路１４の入口はスプール１０の変位に拘らず常にポンプポート１１と連通されるが、出口はスプール１０の変位によってシリンダポート１２に対して順次開閉される。
【００１８】
バルブ本体９には、スプール１０の一端と対向する側にパイロット室１５が設けられ、反対側にスプール１０の他端に作用する圧縮コイルバネ１６が収容されている。そのため、スプール１０は軸方向の一端に作用するパイロット圧によって通路１３，１４を開く側に変位され、他端に作用する圧縮コイルバネ１６によって通路１３，１４を閉じる側に変位される。なお、スプール１０の最大変位量はストッパボルト１７によって規制される。
【００１９】
前記パイロット室１５の圧力は、前記ソレノイド部８によって制御される。即ち、パイロット室１５にはソレノイド部８のコイルに電流が通電されたときに発生する電磁力で制御されるパイロット圧が導入されるようになっており、従って、パイロット室１５内のパイロット圧は、ソレノイド部８に発生する電磁力に比例する。そのため、スプール１０の変位量は、スプール１０の一端に作用するパイロット圧と他端に作用するバネ力とのバランスによって決定されることになる。なお、パイロット圧は油圧ポンプ５から吐出される圧油を減圧弁１９付きパイロットライン２０を経て導入されるようになっている。
【００２０】
そして、上記のように構成された電磁式流量調整弁６は、下記の如く作用する。図３の（Ａ）は流量調整部７の閉じ状態を示している。このとき、ソレノイド部８のコイルには電流が通電されておらず、パイロット室１５にはパイロット圧が発生していない。従って、スプール１０は圧縮コイルバネ１６によって閉位置に保持されている。即ち、両通路１３，１４はその出口がシリンダポート１２に対して閉鎖する位置に保持されている。
【００２１】
図３の（Ｂ）は流量調整部７の半開状態（中間流量領域）を示している。これはソレノイド部８のコイルに対して中間流量領域用の中間流量制御電流Ｉｃが通電された場合であり、パイロット室１５にはその中間流量制御電流Ｉｃに比例するパイロット圧が導入されるため、スプール１０はパイロット圧力で図示左方へ押され、圧縮コイルバネ１６のバネ力とバランスした位置で保持される。
【００２２】
そして、スプール１０の変位に伴い第１通路１３の出口がシリンダポート１２に対して開口され、ポンプポート１１に流入した圧油が第１通路１３を通ってシリンダポート１２側へ流れるが、出口が開き始めてから第１通路１３の全開（流量調整部７の半開）に達するまでの間の流量は電流に比例し、第１通路１３の全開（流量調整部７の半開）後は一定の中間流量領域（ロ）となり、この領域は第２通路１４の出口がシリンダポート１２に対して開口されるまで保持される。
【００２３】
また、図３の（Ｃ）は流量調整部７の全開状態を示している。これは比例ソレノイド部１０のコイルに対して全開用の定電流が通電された場合であり、パイロット室１５にその電流に比例するパイロット圧が導入される。そのため、スプール１０はパイロット圧力で図示左方へ押され、圧縮コイルバネ１６のバネ力とバランスした位置で保持される。
【００２４】
そして、スプール１０の変位に伴い第２通路１４の出口がシリンダポート１２に開口されるとともに、第１通路１３の出口がシリンダポート１２に開口された状態を保持されるため、ポンプポート１１に流入した圧油は、第１通路１３と第２通路１４との両方を通ってシリンダポート１２側へ流れることになり、流量が増加される。この場合、第２通路１４の出口が開き始めてから全開に達するまでの間の流量は電流に比例するが、全開（出口の開口断面積が第２通路１４の最小断面積部分と一致したとき）後は最大流量領域（イ）に保持される。
【００２５】
図４は上記のように構成され、かつ作用する電磁式流量調整弁６の制御ブロック図である。図示のように、前記ティルトスプール４が前傾側又は後傾側へ操作されたときには、その操作をリミットスイッチのような前傾検出用のティルトセンサ２４Ｆ又は後傾検出用のティルトセンサ２４Ｒによって検出してコントローラ２５に入力し、これに基づいてコントローラ２５が電磁式流量調整弁６のソレノイド部８に駆動信号を出力するように構成される。このことにより、ソレノイド部８には流量調整部７による流量調整を最大流量領域（イ）とするための定電流が通電される。
【００２６】
また、ティルトシリンダ２がストロークエンドに接近し、予め定めた減速制御開始点に到達したときは、このことをポテンショメータや近接スイッチのようなストロークセンサ２６によって検出してコントローラ２５に入力し、コントローラ２５はこの検出信号に基づいてソレノイド部８に減速信号を出力するよう構成される。これにより、ソレノイド部８には流量調整部７による流量調整を中間流量領域（ロ）とするための中間流量制御電流Ｉｃが通電される。即ち、図５に示すように、ストロークエンドより、ある一定ストローク手前で減速制御が開始されるように設定されている。
【００２７】
ところで、上記のような回路において、特にマスト１に積荷による前傾方向の負荷が作用している場合には、ティルトシリンダ２のロッド側油室の圧油が電磁式流量調整弁６の流量調整部７のスプール摺動面やティルトスプール４の摺動面からリークしてマスト１が自然前傾する可能性がある。そのため、この実施の形態では、流量調整部７とティルトシリンダ２との間にティルトシリンダ２からの油のリークを防止するためのパイロットチェック弁１８を設け、そのパイロットチェック弁１８を電磁式流量調整弁６のソレノイド部８により制御されるパイロット圧によって操作するように構成してある。
【００２８】
本実施の形態に係るティルトシリンダの速度制御装置は、上述のように構成したものであり、以下その作用効果を説明する。本実施の形態によれば、ティルトスプール４の中立状態では、電磁式流量調整弁６のソレノイド部８に対する電流が断たれ、流量調整部７が閉じられている。ティルトスプール４が、例えば後傾側に操作された場合、ティルトセンサ２４Ｒの後傾検出作用に基づいて電磁式流量調整弁６のソレノイド部８に通電され、流量調整部７が開放される。
【００２９】
従って、油圧ポンプ５から送られた圧油は流量調整部７及びパイロットチェック弁１８を経てティルトシリンダ２のロッド側油室に送り込まれ、ボトム側油室から送り出された圧油はオイルタンク２１に戻される。このとき、ティルトシリンダ２に送り込まれる圧油の流量は、流量調整部７によって制御される。即ち、通常時にはティルトシリンダ２は全開状態、つまり最大流量領域（イ）にて規制される流量に対応した速度で後傾される。
【００３０】
そして、ティルトシリンダ２がストロークエンド手前の減速制御開始点に到達すると、ストロークセンサ２６の検出信号に基づいてソレノイド部８に中間流量制御電流Ｉｃが通電され、流量調整部７の開度が中間流量領域（ロ）に制御される。このことによって圧油の流量が絞られ、ティルトシリンダ２の速度が減速されてストロークエンドでの衝撃が低減される。なお、流量調整部７はティルトスプール４の中立位置への復帰と同時に、前、後傾検出センサ２４Ｆ，２４Ｒからのコントローラ２５への入力がなくなり、ソレノイド部８への通電が遮断される結果、圧縮コイルバネ１６のバネ力によって全閉状態に復帰される。
【００３１】
このように本実施の形態によると、ティルトシリンダ２がストロークエンドに接近したときに、ティルトシリンダ２の速度を自動的に減速してストロークエンドでの衝撃を低減できるため、従来必要であったオペレータによる減速のための煩わしいティルトレバー操作を不要とすることができる。
【００３２】
なお、第１の実施の形態は、ストロークエンドでの衝撃を低減する手段として中間流量領域（ロ）を有する電磁式流量調整弁６を用いたが、これに変えて従来より知られている比例電磁式流量調整弁を用いることも可能である。比例電磁式流量調整弁は、流量調整部とソレノイド部とからなり、ソレノイド部に発生した電磁力（コイルに流れる電流に比例する）とバネ力とのバランスによって流量調整部スプールの変位量、即ち、開度を決定し、電流に比例した流量を得ることができるようにしたものであって、その電流ー流量特性は図９に示す通り比例的である。
【００３３】
ところが、比例電磁式流量調整弁はスプールを押動するバネ力や電流（ソレノイド部に発生する電磁力）にばらつきが発生することが多々あり、例えばバネ力のばらつきにより流量特性が図９に破線で示す如くオフセットした場合には、ティルトシリンダがストロークエンドに接近したときの実際の調整流量が目標流量と異なる結果、ストロークエンドに到達する前に停止したりあるいはストロークエンドでの所定の衝撃低減効果が得られなかったりする可能性がある。
【００３４】
しかるに、第１の本実施の形態においては、中間流量領域（ロ）の一定流量を得るための中間流量制御電流Ｉｃに幅があるため、例えば電磁式流量調整弁６の電流ー流量特性がバネ力のばらつきによって図２に破線で示す如くオフセットした場合あるいは中間流量制御電流がばらついた場合であっても一定の流量を得ることができる。そのため、ストロークエンドにおいて安定した所定の衝撃低減効果が得られる。また、電磁式流量調整弁６は中間流量領域（ロ）の開度に保持されるため、ストロークエンド手前で停止するおそれがなく、確実にストロークエンドまで作動することになり、停止位置精度が確保される。
【００３５】
なお、本実施の形態では、マスト１の前傾時におけるティルトシリンダ２の作動は、常にティルトスプール４の絞り４ａによって規制され、後傾時よりも低速で行われるが、減速制御開始点に達したときに、後傾時の場合と同様な電磁式流量調整弁６による絞り制御を受けることによってその速度がさらに減速されてストロークエンドでの衝撃低減効果が高められる。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態を図６に基づいて説明する。この実施の形態は、図示のように、ティルトシリンダ２の速度を制御する流量調整弁として、ティルトシリンダ２に対する圧油の流れ方向を制御する方向切換弁であるティルトスプール４自体を電磁式流量調整弁６によって構成したものである。この場合の電磁式流量調整弁６は電磁内部パイロット方式で図示されており、第１の実施の形態の場合と同様の電流ー流量特性が得られるように構成される。
【００３７】
従って、第２の実施の形態によるときも、第１の実施の形態の場合と同様に、ティルトシリンダ２のストロークエンドでの衝撃を低減できるとともに、ティルトシリンダ２をストロークエンドまで確実に作動させることができ、加えて弁数を減らすことができる。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施の形態を図７に基づいて説明する。この実施の形態は、図示のように、ティルトシリンダ２のロッド側油室とティルトスプール４との間に流量調整弁として２個の電磁式開閉弁２７，２８を並列に設けたものである。そして、両電磁式開閉弁２７，２８はティルトスプール４の前傾側及び後傾側への操作検出信号に基づく通電により共に開位置に切り換えられ、ティルトシリンダ２が減速制御開始点に達したときは、その検出信号に基づいて両電磁式開閉弁２７，２８のいずれか一方が通電を遮断されて閉位置に復帰されるように構成される。
【００３９】
従って、この実施の形態によるときは、ティルトスプール４の中立位置では両電磁開閉弁２７，２８が共に閉止位置に保持されているが、ティルトスプール４が例えば後傾側に操作されると、両電磁式開閉弁２７，２８が共に開かれ、ティルトシリンダ２には両電磁式開閉弁２７，２８を経て圧油が送り込まれ、そしてティルトシリンダ２が減速制御位置に達すると、一方の電磁式開閉弁２７又は２８が閉じられてティルトシリンダ２の速度を減速し、ストロークエンドでの衝撃を低減することができる。
【００４０】
なお、図示はしないが、第２及び第３の実施の形態の場合も、第１の実施の形態と同様にパイロットチェック弁１８を設け、ティルトスプール４の中立位置において、ティルトシリンダ２からの油のリークを防止することが望ましい。
【００４１】
ところで、上記した各実施の形態は、ティルトシリンダ２に対する減速制御開始点がシリンダストローク中の一定位置に固定した場合である。ところが、ティルトスプール４がマニュアル操作式の場合、実際の荷役作業時におけるティルトシリンダ２の作動速度は、オペレータによるティルトレバーの操作量に対応するティルトスプール４の開度、及びエンジン又はモータの回転によって変化する油圧ポンプ５の吐出量によって決定される。そのため、ティルトシリンダ２に対する減速制御開始点を一定位置に固定したときは、ティルトシリンダ２の速度によっては衝撃低減効果や作業性が低下する可能性がある。
【００４２】
このことに鑑み、減速制御開始点はティルトシリンダ２の作動速度に応じて可変とする、即ち、図８に示すように、ティルトシリンダ２の作動速度が速いときはストロークエンドの遠くから、遅いときはストロークエンドの近くで減速制御を開始するように構成することが望ましい。
【００４３】
このような減速制御は、例えばティルトシリンダ２のシリンダストローク中の適当な位置に制御ポイントを設定し、その制御ポイント通過時の速度に対応してソレノイド部に対する減速制御信号の出力時期を変えるようにすることで実現される。そして、このような構成を採用したときは、制御ポイント通過後の減速制御を、高速時には早期に開始することによって必要な衝撃低減効果を得ることができ、低速時には遅く開始することによって減速領域を短縮して作業性の低下を回避することができる。
【００４４】
さらにまた、ティルトシリンダ２に対する減速制御開始点は、ティルトシリンダ２に掛かる負荷の大小に応じて又はマスト１の揚高の高低に対応して可変にしてもよい。その際、負荷はティルトシリンダ２の油圧を圧力センサによって検出してもよく、また、リフトシリンダに掛かる油圧を圧力センサによって検出した値をティルトシリンダ２に掛かる負荷として検出してもよい。さらに、マスト１の揚高は、接触、非接触式の近接センサやマスト１の昇降に応じて巻き取られるリールの巻取量を検出するリール式センサを用いて検出してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、フォークリフトにおけるティルトシリンダのストロークエンドにおける停止位置精度を確保した上で安定した所定の衝撃低減効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るティルトシリンダの速度制御回路図である。
【図２】電磁式流量調整弁の電流ー流量特性図である。
【図３】実施の形態に係る電磁式流量調整弁の流量調整部の断面図であり、（Ａ）は閉じ状態を示し、（Ｂ）は半開状態（中間流量領域）を示し、（Ｃ）は全開状態（最大流量領域）を示す。
【図４】電磁式流量調整弁の制御ブロック図である。
【図５】ティルトシリンダのシリンダストロークと電磁弁の電流値との関係を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係るティルトシリンダの速度制御回路図である。
【図７】第３の実施の形態に係るティルトシリンダの速度制御回路図である。
【図８】ティルトシリンダの減速制御開始点を可変式とした場合のシリンダ速度とシリンダストロークとの関係を示す図である。
【図９】一般的な比例電磁式流量調整弁の電流ー流量特性図である。
【符号の説明】
１…マスト
２…ティルトシリンダ
４…ティルトスプール
６…電磁式流量調整弁
７…流量調整部
８…ソレノイド部

Claims

フォークリフトにおけるマスト傾動用のティルトシリンダと油圧ポンプとの間に、マストの傾動時にティルトシリンダに対する圧油の送り量又は戻り量を調整する流量調整弁を設け、
前記ティルトシリンダがシリンダストローク途中の所定の減速制御開始点に到達したときに該ティルトシリンダに対する圧油の流量を予め設定した一定流量まで絞るとともに、
前記流量調整弁による流量の絞り作用がティルトシリンダの速度が速いほどストロークエンドから遠い位置で開始されるように前記減速制御開始点をシリンダ速度に応じて可変としたティルトシリンダの速度制御装置。
前記流量調整弁を、流量調整範囲の途中に所定の電流幅に関して一定流量を流すことが可能な中間流量領域を備えた電磁式流量調整弁によって構成した請求項１記載のティルトシリンダの速度制御装置。
前記ティルトシリンダに対する圧油の流れ方向を制御する方向制御弁を、流量調整範囲の途中に所定の電流幅に関して一定流量を流すことが可能な中間流量領域を備えた電磁式流量調整弁によって構成した請求項１記載のティルトシリンダの速度制御装置。
前記流量調整弁が並列に設けられた複数の開閉弁によって構成され、前記ティルトシリンダが減速制御開始点に到達したときに開閉弁のうちの少なくとも１つが閉じ側に作動される構成とした請求項１記載のティルトシリンダの速度制御装置。