JP4131045B2

JP4131045B2 - Moving body position detection device and industrial vehicle

Info

Publication number: JP4131045B2
Application number: JP22494698A
Authority: JP
Inventors: 勝美永井
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: JP2000053396A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To continuously detect the location of a movable body without including as many detection errors as possible based on a temperature of hydraulic fluid within a fluid pressure cylinder. SOLUTION: At the inside of a cylinder body 21 of a lift cylinder 20 mounted on a fork lift, an ultrasonic element 31 circulating hydraulic fluid of an oil chamber 2, transmitting ultrasonic waves toward a piston 26 and receiving reflected waves from the piston 26 is provided. In an outer mast 13, a limit switch 39 is provided to be operated by a switch at a reference location SR which is preliminarily set by a dog 41 provided on an inner mast 14. A control unit 42 measures time elapsed till ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic element 31 are received. From this time elapsed, the location of the piston 26 is calculated by using reference time elapsed to be time elapsed when a detection signal is inputted from the limit switch 39 and the reference location SR.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体の位置検出装置、及び産業車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フォークリフトとして、フォークを予め設定した揚高位置まで自動的に昇降動作させる自動制御装置を備えたものが提案されている。この種の自動制御装置では、フォークの揚高位置を連続的に検出する揚高検出センサが必要である。
【０００３】
従来、揚高を連続的に検出可能な揚高検出センサとしては、ワイヤ巻き取り方式のリール式センサが知られている。リール式センサは、先端がインナマストに接続されたワイヤを巻き取る回転方向に付勢されたリールの回転変位量を、ポテンショメータ等の回転変位センサにて検出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リール式センサは、構造上ワイヤ等の機能部分が外部に露出する。従って、荷役作業においてワイヤに障害物が当たったりし易く、ポテンショメータが損傷したり、ワイヤが切断されるといった可能性があり、信頼性が十分でない。
【０００５】
そこで、このような問題を解消するため、本出願人は、リフトシリンダに内蔵した超音波センサを用いてリフトシリンダのピストン位置を検出し、検出したピストン位置から揚高位置を求める揚高検出装置を提案している。つまり、リフトシリンダのシリンダボディの下端内部に設けた超音波素子から超音波をピストンの端面に向かって送信し、ピストンの端面で反射した超音波を再び超音波素子で受信する。そして、超音波素子から超音波を送信した時点から反射波が受信された時点までの経過時間から、ピストンまでの距離、すなわち、ピストン位置を求める。さらに、求めたピストン位置からフォークの揚高位置を求める。このような揚高検出装置によれば、リール式センサと違って機能部分が損傷し難くなり、信頼性が向上する。
【０００６】
ところで、このようにシリンダボディの下端内部に設けた超音波センサからピストンまで超音波を送信する場合、超音波センサから送信された超音波は、油室内の作動油中を伝播することになる。ところが、超音波の伝播速度（音速）は、図６に示すように、媒体である作動油の温度によって変化する。その結果、超音波センサに検出されるピストン位置は、図７に示すように、作動油の温度に応じて変動する。一方、リフトシリンダの作動油の温度は、周囲の温度や、フォークリフトの使用開始からの荷役作業時間等によって大きく変化する。
【０００７】
従って、リフトシリンダのピストン位置を、作動油の温度に基づく検出誤差を殆ど含まずに検出することができないため、正しい揚高位置を検出することができなかった。また、正しい揚高位置を検出できないため、検出した揚高位置に基づいて行う制御の精度を向上させることができなかった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その第１の目的は、流体圧シリンダ内の作動流体の温度に基づく検出誤差をできるだけ含まずに、移動体の位置を連続的に検出することができる移動体の位置検出装置を提供することにある。
【００１０】
又、第２の目的は、搭載する流体圧シリンダにて連続的に移動される移動体の位置に基づいて行う制御の精度を向上することができる産業車両を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、移動体を移動させる流体圧シリンダのピストンに向かって作動流体を媒介して超音波を送信するとともに前記ピストンからの反射波を受信し、前記超音波を送信した時点から前記反射波が受信された時点までの経過時間に比例する距離検出信号を生成する距離検出手段と、前記ピストンが予め設定された基準位置にあることを検出する基準位置検出手段と、前記基準位置検出手段にて前記ピストンが前記基準位置にあることが検出されたとき前記距離検出手段が生成する前記距離検出信号と、該基準位置に対応する基準量とを用いて、前記ピストンの各位置に対して前記距離検出手段が生成する前記距離検出信号から前記ピストンの位置に対応する位置検出信号を生成する位置信号生成手段とを備え、前記ピストンに向かって超音波を送信する超音波送信部と前記ピストンからの反射波を受信する超音波受信部は、前記流体圧シリンダのシリンダボディの長さ方向の一端の内部に設けられ、前記基準位置は、前記流体圧シリンダの長さ方向に移動する前記ピストンの移動範囲内に複数設定され、前記基準位置検出手段は、各基準位置をそれぞれ区別して検出し、前記位置信号生成手段は、前記基準位置検出手段にて各基準位置のうちの１つが検出されたとき前記距離検出手段が検出した前記距離検出信号と、検出された該基準位置との対応関係を用いて、前記距離検出信号から前記ピストンの位置に対応する前記位置検出信号を生成する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記超音波送信部と超音波受信部は、前記流体圧シリンダのシリンダボディのボトムブロックに固定されており、該ボトムブロックには、前記作動流体を給排するためのポートが設けられている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記流体圧シリンダは、荷役用アタッチメントを前記移動体として備えたフォークリフトのリフトシリンダであって、前記基準位置は、前記荷役用アタッチメントの全揚高範囲に対応する前記リフトシリンダのピストンの移動範囲内に設定されている。
【００１５】
第２の目的を達成するため、請求項４に記載の発明は、産業車両は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の移動体の位置検出装置を備えている。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ピストンに向かって送信された超音波は、ある温度の作動流体中を伝播してピストンで反射され、再び受信される。このとき、超音波の送信時点から受信時点までの経過時間に比例する距離検出値が距離検出手段によって検出されるが、この距離検出値には作動流体の温度に応じた検出誤差が含まれる。一方、基準位置検出手段によって流体圧シリンダが予め設定された基準位置となったことが検出されたとき、同基準位置に対して検出される距離検出値と、この基準位置との対応関係は、そのときの作動流体の温度が考慮された距離検出値と、その温度が考慮されていない距離検出値との対応関係を表わす。そして、基準位置が検出される毎に更新される、基準位置に対応する距離検出と同基準位置との対応関係を用いて、ピストンの各位置に対して検出される距離検出値から、作動流体の温度が考慮されたピストンの正しい位置に応じた位置検出信号が位置信号生成手段によって生成される。従って、基準位置が検出される毎に更新される、基準位置に対応する距離検出値を用いることにより、そのときの作動流体の温度に応じて補正された正しい移動体の位置が求められる。
【００１６】
また、複数設けられた各基準位置のうちのいずれかが検出されると、検出された基準位置に応じた距離検出値と同基準位置との対応関係を用いて、ピストンの位置に対して検出される距離検出値から、作動流体の温度に基づく検出誤差が補正された位置検出信号が生成される。基準位置が複数設定されていることから、流体圧シリンダがピストンの全移動範囲のうちの限られた範囲で使用される場合であっても、少なくとも１つの基準位置が検出され易くなり、それだけ検出する位置の精度が向上する。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、フォークリフトにおいてフォークの揚高位置が、リフトシリンダ内の作動油の温度に基づく検出誤差が殆どない状態で検出される。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、産業車両に設けられた流体圧シリンダのストロークが、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明の作用をなす移動体の位置検出装置にて検出される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明をフォークリフトの揚高検出装置に具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に従って説明する。
【００２１】
図３に示すように、産業車両としてのフォークリフト１０は、車体１１の前部にマスト１２を備えている。マスト１２は、車体１１に支持される左右アウタマスト１３と、アウタマスト１３の内側で昇降可能に支持されるインナマスト１４とを備え、インナマスト１４の内側には、荷役用アタッチメントとしてのフォーク１５が支持されたリフトブラケット１６が昇降可能に支持されている。リフトブラケット１６は、アウタマスト１３のクロスビーム１７に一端が接続されインナマスト１４の上端のスプロケット１８に掛装されたチェーン１９により吊り下げられている。
【００２２】
マスト１２の後方には流体圧シリンダとしての油圧式のリフトシリンダ２０が設けられている。リフトシリンダ２０は、シリンダボディ２１がアウタマスト１３に固定され、ピストンロッド２２の先端がインナマスト１４の上端に連結されている。
【００２３】
図１に示すように、リフトシリンダ２０のシリンダボディ２１は、シリンダチューブ２３、ボトムブロック２４、ロッドカバー２５を備え、シリンダチューブ２３内にはピストンロッド２２の下端が連結されたピストン２６を備えている。
【００２４】
シリンダボディ２１内には、ピストン２６の上側に空気室２７が形成され、ピストン２６の下側に油室２８が形成されている。空気室２７には外部に連通する排気孔２９が設けられている。
【００２５】
ボトムブロック２４の上側にはピストン２６の下面に当接して下方への移動を規制する規制段差部３０が形成され、規制段差部３０の下側には、超音波素子３１が収容された室３２が形成されている。室３２の側方には、油室２８に対して作動油を給排するためのポート３３が設けられている。ポート３３は、図示しないフローレギュレータバルブを介して、車体側に設けられ、図示しないリフトレバーにて操作される作動油制御弁に接続されている。
【００２６】
また、アウタマスト１３の左側部後面には、リミットスイッチ３９が設けられている。一方、左右インナマスト１４を連結するタイビーム４０の後面には、リミットスイッチ３９をスイッチ操作可能なドグ４１が設けられている。本実施の形態では、リミットスイッチ３９及びドグ４１によって基準位置検出手段が構成されている。リミットスイッチ３９は、フォーク１５の揚高位置が、「０」から「Ｈｍａｘ」までの全揚高範囲のうちに予め設定された基準揚高位置ＨR になったとき、ドグ４１によってスイッチ操作されるように設けられている。そして、フォーク１５の揚高範囲に対応するリフトシリンダ２０におけるピストン２６の「０」から「Ｓｍａｘ」までの全移動範囲において、基準揚高位置ＨR に対応するピストン２６の基準位置ＳR が設定されている。基準位置ＳR は、例えば「０」であってもよいが、本実施の形態ではフォーク１５の最大揚高「Ｈｍａｘ」の半分未満の揚高範囲に対応するピストン２６の移動範囲内に設定されている。
【００２７】
超音波素子３１は、図２に示すように、ボトムブロック２４に固定されるセンサボディ３４と、センサボディ３４の上端に固定されたバッキング材３５と、バッキング材３５の上面に固定された超音波振動子３６と、超音波振動子３６をバッキング材３５と共に覆うキャップ３７とを備えている。センサボディ３４は、ボトムブロック２４の底壁に螺合によって取り外し可能に固定されている。超音波振動子３６には、センサボディ３４の下面から一対の信号線３８が接続されている。
【００２８】
超音波振動子３６は超音波の送信及び受信を兼ねたものであって、その送受信面はピストン２６の下面に相対向されている。超音波振動子３６は、外部から信号線３８を介して所定の発振周波数の高周波信号が入力されるときは超音波振動し、送受信面からピストン２６の下面に向けて超音波を送信する。また、超音波振動子３６は、ピストン２６の下面からの反射波を送受信面で受信し、受信した反射波の強さに応じた受信信号を信号線３８を介して出力する。
【００２９】
図１に示すように、超音波素子３1 の信号線３８は、車体側に設けられた、制御ユニット４２に接続されている。制御ユニット４２は、送受信回路４３及び、位置信号生成手段としてのマイクロコンピュータ４４を備えている。本実施の形態では、超音波素子３１及びマイクロコンピュータ４４によって距離検出手段が構成されている。信号線３８は送受信回路４３に接続され、送受信回路４３にはマイクロコンピュータ４４が接続されている。又、マイクロコンピュータ４４の入力側には、リミットスイッチ３９が接続されている。本実施の形態では、超音波素子３１、リミットスイッチ３９、ドグ４１及び制御ユニット４２にて、揚高検出装置が構成されている。
【００３０】
送受信回路４３は公知の回路構成であって、送信側が、発振回路、超音波駆動回路等で構成され、受信側が、増幅回路、バンドパス回路、検波回路、比較回路等で構成されている。送受信回路４３は、マイクロコンピュータ４４によって指令される送信タイミング及び送信時間で超音波素子３１の超音波振動子３６を所定の発振周波数で超音波振動させる。一方、送受信回路４３は、超音波振動子３６から所定レベル以上の受信信号を入力するときには、パルス信号からなる検知信号をマイクロコンピュータ４４に出力する。
【００３１】
マイクロコンピュータ４４は、中央処理装置（ＣＰＵ）４５、読み込み専用メモリ（ＲＯＭ）４６、書き込み及び読み出し可能なメモリ（ＲＡＭ）４７、カウンタ４８等を備えている。ＲＯＭ４６には、ＣＰＵ４５が実行する処理のプログラム、前記基準位置ＳR 等が記憶されている。
【００３２】
ＣＰＵ４５は、送受信回路４３を制御して、超音波素子３１に所定の送信周期毎に所定時間継続して超音波を送信させる。この送信周期は、ピストン２６が位置「Ｓｍａｘ」にあるときに、超音波素子３１から送信された超音波がピストン２６の下面で反射して再び超音波素子３１に受信されるまでに要する時間よりも長い時間に設定されている。ＣＰＵ４５は、各送信周期毎に、超音波を送信した送信タイミングから検知信号を入力した受信タイミングまでの経過時間をカウンタ４８を用いて計測し、その計測時間をそのときのピストン２６の位置に対応した経過時間ｔｘ（Temp）とする。
【００３３】
また、ＣＰＵ４５は、リミットスイッチ３９から検知信号を入力したときには、ピストン２６の位置が、予め設定されている基準位置ＳR となったと判断し、このときに計測する経過時間ｔｘ（Temp）を、基準位置ＳR に対する基準経過時間ｔＲ（Temp）としてＲＡＭ４７に保存する。そして、ＣＰＵ４５は、新たに計測する経過時間ｔｘ（Temp）と、保存している基準経過時間ｔＲ（Temp）と、基準位置ＳR とを用い、関係式（１）を用いてそのときのピストン２６の位置ＳX を求める。
【００３４】
ＳX ＝ｔｘ（Temp）・ｖ（Temp）
×ＳR ／（ｔＲ（Temp）・ｖ（Temp））
＝ｔｘ（Temp）×ＳR ／ｔＲ（Temp） … （１）
なお、ｖ（Temp）は、そのときの作動油の温度における作動油中の音速である。
【００３５】
すなわち、関係式（１）では、作動油の温度がある値のときに、ピストン２６が予め設定された基準位置ＳR にあるときに検出される経過時間ｔｘ（Temp）を基準経過時間ｔＲ（Temp）とし、その比ＳR ／ｔＲ（Temp）を、ピストン２６の位置ＳX を求めるために経過時間ｔｘ（Temp）に乗じる補正係数としている。従って、作動油の温度に応じた補正係数ＳR ／ｔＲ（Temp）を用いることによって、そのときのピストン２６の位置に対して検出される経過時間ｔｘ（Temp）から、作動油の温度に応じた補正が行われた正しい位置が演算される。
【００３６】
そして、ｔｘ（Temp）・ｖ（Temp）は距離検出値であり、ｔＲ（Temp）・ｖ（Temp）は基準位置ＳR が検出されたときの距離検出値であって、ＳR ／（ｔＲ（Temp）・ｖ（Temp）は基準位置ＳR と同基準位置ＳR に対応する距離検出値との対応関係である。
【００３７】
また、ＣＰＵ４５は、リミットスイッチ３９から新たに検知信号を入力する毎に、基準位置に対してそのとき検出する経過時間ｔｘ（Temp）を新たな基準経過時間ｔＲ（Temp）としてＲＡＭ４７に記憶し直す。つまり、作動油の温度が変化すると補正係数ＳR ／ｔＲ（Temp）も変化するが、リミットスイッチ３９にて基準位置ＳR が検出される度に、補正係数ＳR ／ｔＲ（Temp）がそのときの作動油の温度に対応した値に逐次更新される。
【００３８】
ＣＰＵ４５は、ピストン２６の位置ＳX を演算すると、位置ＳX から所定の関係式を用いてフォーク１５の揚高位置を演算する。
次に、以上のように構成された揚高検出装置の作用について説明する。
【００３９】
フォークリフト１０を始動させると、制御ユニット４２のマイクロコンピュータ４４が起動する。ＣＰＵ４５は、始動時には、基準経過時間ｔＲ（Temp）として予め設定された初期値ｔＲ（例えば、Temp＝２０℃のときの値）を使用し、逐次計測する経過時間ｔｘ（Temp）から位置ＳX を演算する。
【００４０】
運転者がリフトレバーを操作して作動油制御弁が切り換えられると、リフトシリンダ２０の油室２８に作動油が供給、あるいは、油室２８から作動油が排出され、ピストン２６が上動あるいは下動する。そして、ピストン２６の移動によってピストンロッド２２が伸長あるいは収縮し、フォーク１５が上昇あるいは下降して揚高が高くあるいは低くなる。
【００４１】
ＣＰＵ４５が超音波素子３１に超音波を送信させると、超音波素子３１から送信された超音波は、油室２８内の作動油中を伝播してピストン２６の下面に達し、同下面で反射され再び作動油中を伝播して超音波素子３１に受信される。このとき、超音波がピストン２６の下面で反射されて再び超音波素子３１に受信されるまでの所要時間は、そのときの作動油の温度によっても変化する。超音波素子３１は、反射波を受信すると受信信号を送受信回路４３に出力し、送受信回路４３は受信信号に基づいて検知信号をマイクロコンピュータ４４に出力する。ＣＰＵ４５は、超音波素子３１の超音波を送信させた送信タイミングから、検知信号を入力した受信タイミングまでの経過時間をカウンタ４８によって計測し、その計測値をそのときのピストン２６の位置ＳX に対する経過時間ｔｘ（Temp）とする。
【００４２】
荷役作業中にフォーク１５が基準揚高位置ＨR を通過すると、リミットスイッチ３９からマイクロコンピュータ４４に検知信号が出力される。ＣＰＵ４５は、リミットスイッチ３９から検知信号を入力すると、そのときに計測する経過時間ｔｘ（Temp）を基準位置ＳR に対する基準経過時間ｔＲ（Temp）としてＲＡＭ４７に記憶する。そして、ＣＰＵ４５は、新たに計測する経過時間ｔｘ（Temp）に対し、基準位置ＳR 及び基準経過時間ｔＲ（Temp）とから関係式（１）を用いて、そのときのピストン２６の位置を演算する。従って、更新されてから余り時間が経過しておらず、現在の作動油の温度にほぼ適した基準経過時間ｔＲ（Temp）と基準位置ＳR とが用いられるため、そのときの作動油の温度が考慮された正しいピストン２６の位置が求められる。
【００４３】
リフトシリンダ２０が繰り返し伸縮されると作動油の温度が上昇する。しかし、基準位置ＳR が繰り返し検出されるため、ＣＰＵ４５は、リミットスイッチ３９から新たに検知信号を入力するたびに、ＲＡＭ４７に記憶している基準経過時間ｔＲ（Temp）を更新する。そして、ＣＰＵ４５は、新たに計測する経過時間ｔｘ（Temp）に対し、基準位置ＳR と、逐次更新された最新の基準経過時間ｔＲ（Temp）とを用いて、関係式（１）を用いてピストン２６の位置ＳX を求める。従って、作動油の温度が変化しても、そのときの作動油の温度が考慮されたピストン２６の正しい位置が演算される。
【００４４】
以上詳述したように、本実施の形態の揚高検出装置によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）フォーク１５が基準揚高位置ＨR を通過するごとに更新される基準経過時間ｔＲ（Temp）と基準位置ＳR とを用いて、経過時間ｔｘ（Temp）からピストン２６の位置ＳX を演算するので、作動油の温度変化による検出誤差をほぼなくした正しいピストン２６の位置を求めることができる。従って、フォーク１５の揚高位置を、連続的にしかも高精度で検出することができる。
【００４５】
（２）揚高位置の補正を作動油の温度に基づいて行わないので、作動油の温度を検出するための温度センサをリフトシリンダ２０に組み込む必要がない。従って、従来のリフトシリンダ２０をそのまま使用することができる。
【００４６】
（３）リミットスイッチ３９を、フォーク１５の揚高範囲の半分未満の範囲内という、フォーク１５が頻繁に通る高さに設けたので、基準経過時間ｔＲ（Temp）を更新する頻度を増やすことができる。その結果、揚高位置をより高い精度で検出することができる。
【００４７】
（４）超音波の送受信を１つの超音波素子３１で行うようにしたので、内径が小さいリフトシリンダ２０に設けることができる。従って、内径が小さいリフトシリンダ２０のピストン２６の正しい位置ＳX を検出することができる。
【００４８】
（５）フォークリフト１０において油圧式のリフトシリンダ２０を含む揚高検出装置に実施した。従って、フォーク１５の揚高位置が作動油の温度に基づく検出誤差なく検出されるので、揚高位置に基づいて行う各種制御の信頼性を向上することができる。
【００４９】
（６）基準位置ＳR を検知するだけでよいので、比較的安価なリミットスイッチ３９を設けるだけですむ。
（第２の実施の形態）
次に、本発明をフォークリフトの揚高検出装置に具体化した第２の実施の形態を図４に従って説明する。尚、本実施の形態は、前記第１の実施の形態のリミットスイッチ３９を複数のリミットスイッチ５０〜５２に変更したことと、制御ユニット４２のマイクロコンピュータ４４の処理内容を変更したことのみが第１の実施の形態と異なる。従って、第１の実施の形態と同じ構成については、符号を同じにしてその説明を省略し、リミットスイッチ５０〜５１及びマイクロコンピュータ４４のみについて詳述する。
【００５０】
アウタマスト１３の一方の後面には、異なる揚高位置に予め複数設定されている各基準揚高位置ＨR １，ＨR ２，ＨR ３に、ピストン２６の位置ＳX が各基準位置ＳR １，ＳR ２，ＳR ３となったことを検出するための複数のリミットスイッチ５０，５１，５２が設けられている。基準揚高位置ＨR １は低揚高範囲に、ＨR ２は中揚高範囲に、ＨR ３は高揚高範囲にそれぞれ設定されている。各リミットスイッチ５０〜５２は、タイビーム４０の後面に設けられたドグ４１によってスイッチ操作される。
【００５１】
制御ユニット４２のマイクロコンピュータ４４の入力側には、各リミットスイッチ５０〜５２が接続されている。
ＣＰＵ４５は、第１の実施の形態と同様に、超音波素子３１の超音波を送信させた送信タイミングから、検知信号が入力した受信タイミングまでに計測する時間を、そのときのピストン２６の位置に対する経過時間ｔｘ（Temp）とする。
【００５２】
一方、ＣＰＵ４５は、各リミットスイッチ５０〜５２のうちのいずれかから検知信号を入力すると、そのときに計測する経過時間ｔｘ（Temp）を、各基準位置ＳR １〜ＳR ３のうち検知信号を出力したリミットスイッチ５０〜５２の高さに対応する１つのものに対する基準経過時間ｔＲ（Temp）としてＲＡＭ４７に記憶する。そして、ＣＰＵ４５は、新たに計測する経過時間ｔｘ（Temp）に対し、記憶している基準経過時間ｔＲ（Temp）と、各基準位置ＳR １〜ＳR ３のうち、記憶する経過時間ｔｘ（Temp）に対応するものとを用い、関係式（２）を使用して、そのときのピストン２６の位置ＳX を演算する。
【００５３】
ＳX ＝ｔｘ（Temp）・ｖ（Temp）
×ＳR （Ｎ）／ｔＲ（Temp）・ｖ（Temp）
＝ｔｘ（Temp）×ＳR （Ｎ）／ｔＲ（Temp） … （２）
但し、ＳR （Ｎ）は、ＳR １，ＳR ２，ＳR ３のうちのいずれか。
【００５４】
関係式（２）は、第１の実施の形態における関係式（１）と基本的に同じであるが、関係式（１）における基準位置ＳR に代えて、複数の基準位置ＳR １〜ＳR ３のうちから検出された基準位置ＳR （Ｎ）を用いることのみが異なっている。
【００５５】
次に、以上のように構成された揚高検出装置の作用について説明する。
フォークリフト１０が始動され、フォーク１５が最下端位置から高揚高まで揚高されると、リミットスイッチ５０，５１，５２によって各基準位置ＳR １〜ＳR ３が順次検出される。ＣＰＵ４５は、各リミットスイッチ５０〜５２からの検知信号を入力すると、そのときに計測する経過時間ｔｘ（Temp）を各基準位置ＳR １〜ＳR ３に対する基準経過時間ｔＲ（Temp）として更新する。そして、新たに計測する経過時間ｔｘ（Temp）に対し、各基準位置ＳR １〜ＳR ３のうち記憶する基準経過時間ｔＲ（Temp）に対応するもとを用いて、関係式（１）からそのときのピストン２６の位置ＳX を演算する。
【００５６】
例えば、フォーク１５を一旦高揚高としたままで荷役作業を行うと、リフトシリンダ２０ではピストン２６が全移動範囲のうちの上方の限られた範囲内を移動する。従って、リミットスイッチ５０，５１には各基準位置ＳR １，ＳR ２が検出されないが、高揚高範囲にあるリミットスイッチ５２にて基準位置ＳR ３が高い頻度で検出される。このため、前記第１の実施の形態のように、比較的低い位置に１つのリミットスイッチ３９を取り付けた場合には、基準経過時間ｔＲ（Temp）が更新されないような高所作業を長時間を行っても、比較的高い頻度で基準揚高位置ＨR ３が繰り返し検出される。
【００５７】
従って、荷役作業がフォーク１５の全揚高範囲のうちの限られた範囲だけで長時間行われても、その基準位置ＳR ３に対して更新される基準経過時間ｔＲ（Temp）に基づいて、そのときの作動油の温度が考慮されたピストン２６の正しい位置が求められる。
【００５８】
以上詳述したように、本実施の形態の揚高検出装置によれば、前記第１の実施の形態における（１），（２），（４）〜（６）に記載の各効果の他に以下の効果を得ることができる。
【００５９】
（７）複数の基準位置ＳR １，ＳR ２，ＳR ３を低揚高範囲、中揚高範囲及び高揚高範囲にそれぞれ設定した。従って、荷役作業がフォーク１５の全揚高範囲のうちの限られた揚高範囲内で長時間行われても、少なくとも１つの基準位置ＳR （Ｎ）が検出されて基準経過時間ｔＲ（Temp）が確実に更新されることになるため、揚高位置を高い精度で検出することができる。
【００６０】
尚、実施の形態は上記各実施の形態に限らず、以下の別例のように変更してもよい。
○ 基準位置検出手段は、マスト１２に設けたリミットスイッチ３９及びドグ４１に限らない。図５に示すように、リフトシリンダ２０自体に設けてもよい。例えば、ピストン２６に設けた磁石６０をシリンダチューブ２３に設けた磁気式近接センサ６１で検出することにより基準位置ＳR を検出する。アウタマスト１３に設けたリミットスイッチ３９でインナマスト１４に設けたドグ４１を検出する場合には、インナマスト１４のがたつきにより高い検出精度を得ることができないが、この構成では高い精度で検出することができる。また、リミットスイッチ３９と異なり、磁気式近接センサ６１が外部に大きく露出しないので、荷役作業時にものが当たっても壊れ難く、また、長期間の使用により摩耗する機械部分がないので、高い信頼性を得ることができる。
【００６１】
○ 第１及び第２の実施の形態で、超音波素子３１を送信用と受信用とで別々とする。この構成では、荷役作業がフォーク１５の極めて低い揚高範囲で行われ、ピストン２６と各超音波素子との距離が極めて短い場合にも、送信用の超音波素子の残響による受信信号が、反射波により受信用の超音波素子が出力する受信信号に乗ることがない。従って、低い揚高位置をも確実に検出することができる。
【００６２】
○ 第１及び第２の実施の形態で、超音波素子３１に代えて、超音波素子に送受信回路及びマイクロコンピュータを一体的に組み込んだ超音波センサを用いる。そして、超音波センサから直接に距離検出値が出力されるようにする。この構成では、車体側に設けられ、距離検出値に基づいてフォーク１５の揚高を制御する制御装置のマイクロコンピュータが、超音波の送信を制御し、距離検出値を演算する必要がなく、処理の負担が軽減される。
【００６３】
○ 第１及び第２の実施の形態で、各リミットスイッチ３９，５０〜５２を非接触位置センサである近接スイッチあるいは光電スイッチとする。近接スイッチしては、例えば、磁気センサであるホール素子型近接スイッチ、磁気抵抗型近接スイッチ、高周波発振停止型近接スイッチを使用する。光電スイッチとしては、例えば、透過型光電スイッチ、反射型光電スイッチ、光ファイバ型光電スイッチを使用する。リミットスイッチ３９，５０〜５２及びドグ４１が長期間に渡って繰り返し使用されると、各部に摩耗が生じてスイッチ動作が確実に行われなくなる可能性がある。しかし、これら非接触位置センサを使用した場合には、摩耗する部分がないので、長期間に渡って揚高位置を確実に高い精度で検出することができる。
【００６４】
○ フォークリフト１０においてティルトシリンダのストロークを検出するストローク検出装置とする。この構成によれば、作動油の温度に拘らずティルトシリンダのピストン位置を検出し、マスト１２の正しいティルト角を求めることができる。フォークリフト１０においては、マスト１２のティルト角に基づいて行う制御の精度を高くすることができる。
【００６５】
○ 荷役用アタッチメントは、フォーク１５に限らず、サイドシフトフォーク、ヒンジドフォーク、回転フォーク等のフォーク装置、ベールクランプ、ロールクランプ等のクランプ装置、ラム装置等であってもよい。
【００６６】
○ フォークリフト１０に限らず、その他の運搬車両、建設車両等の産業車両に備えられた油圧シリンダにて移動される移動体の位置検出装置に実施する。
○ 油圧シリンダ以外の液圧シリンダにて移動される移動体の位置検出装置にに実施する。
【００６７】
また、液圧シリンダ以外の流体圧シリンダにて移動される移動体の位置検出装置に実施する。
以下、前述した各実施の形態及び別例から把握される技術的思想をその効果とともに記載する。
【００６８】
（１）前記基準位置は、前記フォークの最大揚高位置の半分未満の揚高範囲に対応する前記ピストンの移動範囲内に少なくとも１つ設定されている。このような構成によれば、荷役作業が行われるときにフォークが確実に基準位置を通過するので、そのときの作動流体の温度に応じて正しい揚高位置を検出することができる。
【００６９】
（２）移動体を移動させる流体圧シリンダのピストンに向かって作動流体を媒介して超音波を送信するとともに前記ピストンからの反射波を受信し、前記超音波を送信した時点から前記反射波が受信された時点までの経過時間に基づき、ピストンの位置に対応する位置検出信号を生成する位置検出手段（超音波素子３１、マイクロコンピュータ４４）と、前記ピストンが予め設定された基準位置にあることを検出する基準位置検出手段（リミットスイッチ３９、ドグ４１）と、前記基準位置検出手段にて前記ピストンが前記基準位置にあることが検出されたとき前記距離検出手段が生成する前記距離検出信号と、該基準位置に対応する基準量とを用い、該距離検出信号から該基準位置に対応する位置検出信号が生成されるように、前記ピストンの各位置に対して前記位置検出手段が生成する前記位置検出信号を補正する位置補正手段（マイクロコンピュータ４４）とを備えた移動体の位置検出装置。
【００７０】
このような構成によっても、流体圧シリンダ内の作動流体の温度に基づく検出誤差をなるべく含まずに、移動体の位置を連続的に検出することができる。
（３）前記産業車両はフォークリフトであって、前記流体圧シリンダは油圧式のリフトシリンダであり、前記移動体はフォークである。このような構成によれば、リフトシリンダにて連続的に制御されるフォークの揚高位置に基づいて行う制御の精度を向上することができる。
【００７１】
（４）上記（３）において、前記基準位置検出手段は、インナマストに設けられた被検知体と、アウタマストに設けられ前記被検知体を検知するセンサである。この構成によれば、フォークリフトにおいて基準位置を容易に検出することができる。
【００７２】
（５）上記（４）に記載の発明において、前記センサはスイッチ式検知器である。この構成によれば、安価に構成することができる。
（６）前記基準位置検出手段は、ピストンロッドあるいはピストンに設けられた被検知体と、シリンダボディに設けられ前記被検知体を検知するセンサである。この構成によれば、基準位置を高い精度で検出することができる。また、物が当たっても破損し難い。なお、センサは、前記別例で述べた磁気センサにて構成される。
【００７３】
（７）前記流体圧シリンダは、油圧シリンダ（リフトシリンダ２０）である。この構成によれば、油圧シリンダにより駆動される移動体の位置を精度良く検出することができる。また、作動流体が気体である場合に比較して移動体の位置を精確に検出することができる。
【００７４】
（８）前記基準位置検出手段は、複数の異なる前記各基準位置をそれぞれ区別して検出する。このような構成によれば、流体圧シリンダがピストンの全移動範囲のうちの限られた範囲で長時間使用されても、各基準位置のうちの１つが確実に検出されるので、作動流体の温度に基づく検出誤差が殆ど含まれていないピストンの正しい位置を検出することができる。
【００７５】
（９）請求項１に記載の発明において、前記基準位置検出手段が組み付けられた請求項３に記載の流体圧シリンダが使用されている。このような構成によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、基準位置を高い精度で検出することができるので、移動体の位置を高い精度で検出することができる。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、流体圧シリンダ内の作動流体の温度に基づく検出誤差をなるべく含まずに、移動体の位置を連続的に検出することができる。
【００７７】
また、流体圧シリンダがピストンの全移動範囲のうちの限られた範囲で使用されても、移動体の位置を確実に検出することができる。
【００７８】
請求項３に記載の発明によれば、フォークの揚高位置を高い精度で検出することができる。
請求項４に記載の発明によれば、搭載する流体圧シリンダにて連続的に移動される移動体の位置に基づいて行う制御の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の揚高検出装置の模式構成図。
【図２】リフトシリンダの要部模式断面図。
【図３】フォークリフトの概略側面図。
【図４】第２の実施の形態の揚高検出装置の模式構成図。
【図５】別例の揚高検出装置の模式構成図。
【図６】作動油中の音速の温度特性を示すグラフ。
【図７】リフトシリンダのストロークの温度による変動を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…産業車両としてのフォークリフト、１５…荷役用アタッチメントとしてのフォーク、２０…流体圧シリンダとしてのリフトシリンダ、２６…ピストン、３１…距離検出手段を構成する超音波素子、３９…基準位置検出手段を構成するリミットスイッチ、４１…同じくドグ、４２…距離検出手段を構成する位置信号生成手段としての制御ユニット、ｔｘ（Temp）…経過時間、ＳR …基準位置、ＳR １〜ＳR ３…基準位置、ＳX …ピストンの位置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a position detection device for a moving body. , And And industrial vehicles.
[0002]
[Prior art]
As a forklift, there has been proposed a forklift provided with an automatic control device that automatically moves the fork up and down to a preset lifting position. This type of automatic control device requires a lift detection sensor that continuously detects the lift position of the fork.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, a wire take-up reel type sensor is known as a lift detection sensor that can continuously detect a lift. The reel type sensor detects a rotational displacement amount of a reel biased in a rotational direction for winding a wire having a tip connected to an inner mast by a rotational displacement sensor such as a potentiometer.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the reel type sensor has a functional part such as a wire exposed to the outside due to its structure. Therefore, it is easy for an obstacle to hit the wire in the cargo handling operation, the potentiometer may be damaged, or the wire may be cut, and the reliability is not sufficient.
[0005]
Therefore, in order to solve such a problem, the present applicant detects the piston position of the lift cylinder using an ultrasonic sensor built in the lift cylinder, and obtains the lift position from the detected piston position. Has proposed. That is, an ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic element provided in the lower end of the cylinder body of the lift cylinder toward the end face of the piston, and the ultrasonic wave reflected by the end face of the piston is received again by the ultrasonic element. Then, the distance to the piston, that is, the piston position, is obtained from the elapsed time from the time when the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic element to the time when the reflected wave is received. Further, the lift position of the fork is obtained from the obtained piston position. According to such an elevation detection device, unlike the reel type sensor, the functional part is hardly damaged, and the reliability is improved.
[0006]
By the way, when transmitting an ultrasonic wave from the ultrasonic sensor provided in the lower end inside the cylinder body to the piston in this way, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor propagates in the working oil in the oil chamber. However, as shown in FIG. 6, the propagation speed (sound speed) of ultrasonic waves varies depending on the temperature of the hydraulic fluid that is a medium. As a result, the piston position detected by the ultrasonic sensor varies according to the temperature of the hydraulic oil as shown in FIG. On the other hand, the temperature of the hydraulic oil in the lift cylinder varies greatly depending on the ambient temperature, the cargo handling work time from the start of use of the forklift, and the like.
[0007]
Therefore, the piston position of the lift cylinder cannot be detected without almost including a detection error based on the temperature of the hydraulic oil, so that a correct lift height position cannot be detected. Moreover, since the correct lift position cannot be detected, the accuracy of the control performed based on the detected lift position cannot be improved.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object of the present invention is to reduce the position of the moving body without including a detection error based on the temperature of the working fluid in the fluid pressure cylinder as much as possible. An object of the present invention is to provide a moving body position detection device capable of continuously detecting.
[0010]
The second 2 An object of the present invention is to provide an industrial vehicle capable of improving the accuracy of control performed based on the position of a moving body that is continuously moved by a mounted fluid pressure cylinder.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, according to the first aspect of the present invention, an ultrasonic wave is transmitted via a working fluid toward a piston of a hydraulic cylinder that moves a moving body, and a reflected wave from the piston is transmitted. And a distance detection means for generating a distance detection signal proportional to an elapsed time from the time when the ultrasonic wave is transmitted to the time when the reflected wave is received, and the piston is at a preset reference position. Reference position detection means for detecting the distance detection signal generated by the distance detection means when the reference position detection means detects that the piston is at the reference position, and a reference corresponding to the reference position Position signal for generating a position detection signal corresponding to the position of the piston from the distance detection signal generated by the distance detection means for each position of the piston And a forming means An ultrasonic transmission unit that transmits ultrasonic waves toward the piston and an ultrasonic reception unit that receives a reflected wave from the piston are provided inside one end of the cylinder body of the fluid pressure cylinder in the length direction; A plurality of the reference positions are set within the moving range of the piston that moves in the length direction of the fluid pressure cylinder, the reference position detection means detects each reference position separately, and the position signal generation means The distance detection is performed using a correspondence relationship between the distance detection signal detected by the distance detection means and the detected reference position when one of the reference positions is detected by the reference position detection means. The position detection signal corresponding to the position of the piston is generated from the signal .
[0012]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, The ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are fixed to a bottom block of a cylinder body of the fluid pressure cylinder, and the bottom block is provided with a port for supplying and discharging the working fluid. .
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the fluid pressure cylinder is a lift cylinder of a forklift provided with a cargo handling attachment as the moving body, and the reference position is The lift cylinder has a piston movement range corresponding to the entire lift height range of the cargo handling attachment.
[0015]
First 2 In order to achieve the purpose of 4 As for invention described in this invention, the industrial vehicle is equipped with the position detection apparatus of the moving body as described in any one of Claims 1-3.
(Function)
According to the first aspect of the present invention, the ultrasonic wave transmitted toward the piston propagates through the working fluid at a certain temperature, is reflected by the piston, and is received again. At this time, a distance detection value that is proportional to the elapsed time from the transmission time point of the ultrasonic wave to the reception time point is detected by the distance detection means, and this distance detection value includes a detection error corresponding to the temperature of the working fluid. On the other hand, when it is detected by the reference position detection means that the fluid pressure cylinder has reached a preset reference position, the correspondence between the distance detection value detected for the reference position and the reference position is: The correspondence between the distance detection value in which the temperature of the working fluid at that time is taken into consideration and the distance detection value in which the temperature is not taken into consideration is represented. Then, using the correspondence relationship between the distance detection corresponding to the reference position and the reference position, which is updated each time the reference position is detected, the working fluid is detected from the distance detection value detected for each position of the piston. The position signal generating means generates a position detection signal corresponding to the correct position of the piston in consideration of the temperature. Therefore, by using the distance detection value corresponding to the reference position, which is updated each time the reference position is detected, the correct position of the movable body corrected according to the temperature of the working fluid at that time is obtained.
[0016]
Also When any one of the plurality of reference positions is detected, it is detected with respect to the position of the piston using the correspondence between the distance detection value corresponding to the detected reference position and the reference position. From the detected distance value, a position detection signal in which a detection error based on the temperature of the working fluid is corrected is generated. Since a plurality of reference positions are set, at least one reference position is easily detected even when the fluid pressure cylinder is used in a limited range of the entire movement range of the piston. The accuracy of the position to be improved.
[0017]
According to the third aspect of the present invention, the lifted position of the fork is detected in the forklift with almost no detection error based on the temperature of the hydraulic oil in the lift cylinder.
[0019]
Claim 4 According to the invention described in claim 3, the stroke of the fluid pressure cylinder provided in the industrial vehicle is detected by the position detection device for the moving body that operates as described in any one of claims 1 to 3. Is done.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a lift height detecting device for a forklift will be described with reference to FIGS.
[0021]
As shown in FIG. 3, a forklift 10 as an industrial vehicle includes a mast 12 at the front portion of a vehicle body 11. The mast 12 includes a left and right outer mast 13 supported by the vehicle body 11 and an inner mast 14 supported so as to be movable up and down inside the outer mast 13. A fork 15 as a cargo handling attachment is supported inside the inner mast 14. The lift bracket 16 is supported so as to be movable up and down. One end of the lift bracket 16 is connected to the cross beam 17 of the outer mast 13 and is suspended by a chain 19 that is hung on a sprocket 18 at the upper end of the inner mast 14.
[0022]
A hydraulic lift cylinder 20 as a fluid pressure cylinder is provided behind the mast 12. In the lift cylinder 20, the cylinder body 21 is fixed to the outer mast 13, and the tip of the piston rod 22 is connected to the upper end of the inner mast 14.
[0023]
As shown in FIG. 1, the cylinder body 21 of the lift cylinder 20 includes a cylinder tube 23, a bottom block 24, and a rod cover 25. The cylinder tube 23 includes a piston 26 to which the lower end of the piston rod 22 is connected. Yes.
[0024]
In the cylinder body 21, an air chamber 27 is formed above the piston 26, and an oil chamber 28 is formed below the piston 26. The air chamber 27 is provided with an exhaust hole 29 communicating with the outside.
[0025]
On the upper side of the bottom block 24, a regulation stepped portion 30 is formed that contacts the lower surface of the piston 26 and regulates the downward movement, and below the regulation stepped portion 30 is a chamber 32 in which an ultrasonic element 31 is accommodated. Is formed. A port 33 for supplying and discharging hydraulic oil to and from the oil chamber 28 is provided on the side of the chamber 32. The port 33 is provided on the vehicle body side via a flow regulator valve (not shown) and is connected to a hydraulic oil control valve operated by a lift lever (not shown).
[0026]
A limit switch 39 is provided on the rear surface of the left side of the outer mast 13. On the other hand, on the rear surface of the tie beam 40 that connects the left and right inner masts 14, a dog 41 that can switch the limit switch 39 is provided. In the present embodiment, the reference position detecting means is configured by the limit switch 39 and the dog 41. The limit switch 39 is switched by the dog 41 when the lift position of the fork 15 reaches a preset reference lift position HR within the entire lift range from “0” to “Hmax”. It is provided as follows. The reference position SR of the piston 26 corresponding to the reference lift position HR is set in the entire movement range from “0” to “Smax” of the piston 26 in the lift cylinder 20 corresponding to the lift range of the fork 15. Yes. The reference position SR may be “0”, for example, but in the present embodiment, the reference position SR is set within the movement range of the piston 26 corresponding to the lift range less than half of the maximum lift height “Hmax” of the fork 15. Yes.
[0027]
As shown in FIG. 2, the ultrasonic element 31 includes a sensor body 34 fixed to the bottom block 24, a backing material 35 fixed to the upper end of the sensor body 34, and an ultrasonic wave fixed to the upper surface of the backing material 35. A vibrator 36 and a cap 37 that covers the ultrasonic vibrator 36 together with the backing material 35 are provided. The sensor body 34 is detachably fixed to the bottom wall of the bottom block 24 by screwing. A pair of signal lines 38 is connected to the ultrasonic transducer 36 from the lower surface of the sensor body 34.
[0028]
The ultrasonic transducer 36 serves as both transmission and reception of ultrasonic waves, and its transmission / reception surface is opposed to the lower surface of the piston 26. The ultrasonic transducer 36 vibrates ultrasonically when a high-frequency signal having a predetermined oscillation frequency is input from the outside via the signal line 38, and transmits ultrasonic waves from the transmission / reception surface toward the lower surface of the piston 26. Further, the ultrasonic transducer 36 receives the reflected wave from the lower surface of the piston 26 on the transmission / reception surface, and outputs a reception signal corresponding to the intensity of the received reflected wave via the signal line 38.
[0029]
As shown in FIG. 1, the signal line 38 of the ultrasonic element 3 1 is connected to a control unit 42 provided on the vehicle body side. The control unit 42 includes a transmission / reception circuit 43 and a microcomputer 44 as position signal generation means. In the present embodiment, the ultrasonic wave element 31 and the microcomputer 44 constitute a distance detection means. The signal line 38 is connected to the transmission / reception circuit 43, and the microcomputer 44 is connected to the transmission / reception circuit 43. A limit switch 39 is connected to the input side of the microcomputer 44. In the present embodiment, the ultrasonic element 31, the limit switch 39, the dog 41, and the control unit 42 constitute a lift detection device.
[0030]
The transmission / reception circuit 43 has a known circuit configuration. The transmission side includes an oscillation circuit, an ultrasonic drive circuit, and the like, and the reception side includes an amplification circuit, a bandpass circuit, a detection circuit, a comparison circuit, and the like. The transmission / reception circuit 43 ultrasonically vibrates the ultrasonic transducer 36 of the ultrasonic element 31 at a predetermined oscillation frequency at the transmission timing and transmission time commanded by the microcomputer 44. On the other hand, the transmission / reception circuit 43 outputs a detection signal including a pulse signal to the microcomputer 44 when receiving a reception signal of a predetermined level or more from the ultrasonic transducer 36.
[0031]
The microcomputer 44 includes a central processing unit (CPU) 45, a read only memory (ROM) 46, a writable and readable memory (RAM) 47, a counter 48, and the like. The ROM 46 stores a program for processing executed by the CPU 45, the reference position SR, and the like.
[0032]
The CPU 45 controls the transmission / reception circuit 43 to cause the ultrasonic element 31 to transmit ultrasonic waves continuously for a predetermined time every predetermined transmission cycle. This transmission cycle is based on the time required for the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic element 31 to be reflected by the lower surface of the piston 26 and received by the ultrasonic element 31 again when the piston 26 is at the position “Smax”. Even set for a long time. The CPU 45 measures the elapsed time from the transmission timing at which the ultrasonic wave is transmitted to the reception timing at which the detection signal is input using the counter 48 for each transmission cycle, and the measurement time corresponds to the position of the piston 26 at that time. The elapsed time tx (Temp).
[0033]
In addition, when the detection signal is input from the limit switch 39, the CPU 45 determines that the position of the piston 26 has become a preset reference position SR, and uses the elapsed time tx (Temp) measured at this time as a reference. The reference elapsed time tR (Temp) for the position SR is stored in the RAM 47. Then, the CPU 45 uses the elapsed time tx (Temp) to be newly measured, the stored reference elapsed time tR (Temp), and the reference position SR, and the piston 26 at that time using the relational expression (1). The position SX of is obtained.
[0034]
SX = tx (Temp) · v (Temp)
× SR / (tR (Temp) · v (Temp))
= Tx (Temp) × SR / tR (Temp) (1)
Note that v (Temp) is the speed of sound in the hydraulic oil at the temperature of the hydraulic oil at that time.
[0035]
That is, in the relational expression (1), the elapsed time tx (Temp) detected when the piston 26 is at the preset reference position SR when the hydraulic oil temperature is a certain value is the reference elapsed time tR (Temp ) And the ratio SR / tR (Temp) is used as a correction coefficient for multiplying the elapsed time tx (Temp) in order to obtain the position SX of the piston 26. Therefore, by using the correction coefficient SR / tR (Temp) corresponding to the temperature of the hydraulic oil, the elapsed time tx (Temp) detected with respect to the position of the piston 26 at that time is used in accordance with the temperature of the hydraulic oil. The correct position after correction is calculated.
[0036]
Tx (Temp) · v (Temp) is a distance detection value, tR (Temp) · v (Temp) is a distance detection value when the reference position SR is detected, and SR / (tR (Temp) ) · V (Temp) is the correspondence between the reference position SR and the distance detection value corresponding to the reference position SR.
[0037]
Further, every time a detection signal is newly input from the limit switch 39, the CPU 45 stores the elapsed time tx (Temp) detected at that time with respect to the reference position as a new reference elapsed time tR (Temp) in the RAM 47 again. . That is, when the temperature of the hydraulic oil changes, the correction coefficient SR / tR (Temp) also changes. However, every time the reference position SR is detected by the limit switch 39, the correction coefficient SR / tR (Temp) is activated at that time. Sequentially updated to a value corresponding to the oil temperature.
[0038]
When calculating the position SX of the piston 26, the CPU 45 calculates the lift position of the fork 15 from the position SX using a predetermined relational expression.
Next, the operation of the lift detection device configured as described above will be described.
[0039]
When the forklift 10 is started, the microcomputer 44 of the control unit 42 is activated. At start-up, the CPU 45 uses an initial value tR (for example, a value when Temp = 20 ° C.) set in advance as the reference elapsed time tR (Temp), and determines the position SX from the elapsed time tx (Temp) that is sequentially measured. Calculate.
[0040]
When the driver operates the lift lever to switch the hydraulic oil control valve, the hydraulic oil is supplied to the oil chamber 28 of the lift cylinder 20 or is discharged from the oil chamber 28, and the piston 26 moves up or down. Move. As the piston 26 moves, the piston rod 22 extends or contracts, and the fork 15 moves up or down to raise or lower the lift height.
[0041]
When the CPU 45 causes the ultrasonic element 31 to transmit an ultrasonic wave, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic element 31 propagates through the hydraulic oil in the oil chamber 28 to reach the lower surface of the piston 26 and is reflected by the lower surface. It propagates again in the hydraulic oil and is received by the ultrasonic element 31. At this time, the time required for the ultrasonic wave to be reflected by the lower surface of the piston 26 and received by the ultrasonic element 31 again varies depending on the temperature of the hydraulic oil at that time. When receiving the reflected wave, the ultrasonic element 31 outputs a reception signal to the transmission / reception circuit 43, and the transmission / reception circuit 43 outputs a detection signal to the microcomputer 44 based on the reception signal. The CPU 45 measures the elapsed time from the transmission timing at which the ultrasonic wave of the ultrasonic element 31 is transmitted to the reception timing at which the detection signal is input by the counter 48, and the measured value with respect to the position SX of the piston 26 at that time. Time tx (Temp) is assumed.
[0042]
When the fork 15 passes the reference lift position HR during the cargo handling operation, a detection signal is output from the limit switch 39 to the microcomputer 44. When the detection signal is input from the limit switch 39, the CPU 45 stores the elapsed time tx (Temp) measured at that time in the RAM 47 as the reference elapsed time tR (Temp) with respect to the reference position SR. Then, the CPU 45 calculates the position of the piston 26 at that time using the relational expression (1) from the reference position SR and the reference elapsed time tR (Temp) with respect to the newly measured elapsed time tx (Temp). . Therefore, since the remaining time has not elapsed since the renewal and the reference elapsed time tR (Temp) and the reference position SR that are almost suitable for the current temperature of the hydraulic oil are used, the temperature of the hydraulic oil at that time is The correct piston 26 position is taken into account.
[0043]
When the lift cylinder 20 is repeatedly expanded and contracted, the temperature of the hydraulic oil rises. However, since the reference position SR is repeatedly detected, the CPU 45 updates the reference elapsed time tR (Temp) stored in the RAM 47 each time a new detection signal is input from the limit switch 39. Then, the CPU 45 uses the reference position SR and the latest reference elapsed time tR (Temp) sequentially updated with respect to the newly measured elapsed time tx (Temp), and uses the relational expression (1) to change the piston. 26 positions SX are obtained. Therefore, even if the temperature of the hydraulic oil changes, the correct position of the piston 26 in consideration of the temperature of the hydraulic oil at that time is calculated.
[0044]
As described above in detail, according to the elevation detection apparatus of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The position SX of the piston 26 is calculated from the elapsed time tx (Temp) using the reference elapsed time tR (Temp) and the reference position SR updated each time the fork 15 passes the reference lift position HR. Therefore, the correct position of the piston 26 with almost no detection error due to temperature change of the hydraulic oil can be obtained. Therefore, the raised position of the fork 15 can be detected continuously and with high accuracy.
[0045]
(2) Since the lift position is not corrected based on the temperature of the hydraulic oil, it is not necessary to incorporate a temperature sensor for detecting the temperature of the hydraulic oil into the lift cylinder 20. Therefore, the conventional lift cylinder 20 can be used as it is.
[0046]
(3) Since the limit switch 39 is provided at a height that the fork 15 frequently passes, that is, within a range less than half of the lift range of the fork 15, the frequency of updating the reference elapsed time tR (Temp) may be increased. it can. As a result, the lift position can be detected with higher accuracy.
[0047]
(4) Since transmission / reception of ultrasonic waves is performed by one ultrasonic element 31, it can be provided in the lift cylinder 20 having a small inner diameter. Accordingly, the correct position SX of the piston 26 of the lift cylinder 20 having a small inner diameter can be detected.
[0048]
(5) The forklift 10 was implemented in a lift detection device including a hydraulic lift cylinder 20. Therefore, the lifted position of the fork 15 is detected without a detection error based on the temperature of the hydraulic oil, so that the reliability of various controls performed based on the lifted position can be improved.
[0049]
(6) Since it is only necessary to detect the reference position SR, it is only necessary to provide a relatively inexpensive limit switch 39.
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which the present invention is embodied in a lift height detecting device for a forklift will be described with reference to FIG. In the present embodiment, only the limit switch 39 of the first embodiment is changed to a plurality of limit switches 50 to 52 and the processing content of the microcomputer 44 of the control unit 42 is changed. Different from the first embodiment. Accordingly, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only the limit switches 50 to 51 and the microcomputer 44 will be described in detail.
[0050]
On one rear surface of the outer mast 13, a plurality of reference lift positions HR 1, HR 2 and HR 3 set in advance at different lift positions, and a position SX of the piston 26 is set to each reference position SR 1, SR 2, 2. There are provided a plurality of limit switches 50, 51, 52 for detecting that SR 3 has been reached. The reference lift position HR 1 is set in the low lift range, HR 2 is set in the intermediate lift range, and HR 3 is set in the high lift range. Each of the limit switches 50 to 52 is operated by a dog 41 provided on the rear surface of the tie beam 40.
[0051]
The limit switches 50 to 52 are connected to the input side of the microcomputer 44 of the control unit 42.
As in the first embodiment, the CPU 45 measures the time measured from the transmission timing at which the ultrasonic wave of the ultrasonic element 31 is transmitted to the reception timing at which the detection signal is input with respect to the position of the piston 26 at that time. The elapsed time is tx (Temp).
[0052]
On the other hand, when the CPU 45 receives a detection signal from any one of the limit switches 50 to 52, the CPU 45 outputs the elapsed time tx (Temp) measured at that time and the detection signal among the reference positions SR1 to SR3. The reference elapsed time tR (Temp) with respect to one corresponding to the height of the limit switches 50 to 52 is stored in the RAM 47. The CPU 45 stores the elapsed time tx (Temp) to be stored among the stored reference elapsed time tR (Temp) and the reference positions SR1 to SR3 with respect to the newly measured elapsed time tx (Temp). The position SX of the piston 26 at that time is calculated using the relational expression (2).
[0053]
SX = tx (Temp) · v (Temp)
× SR (N) / tR (Temp) ・ v (Temp)
= Tx (Temp) × SR (N) / tR (Temp) (2)
However, SR (N) is any one of SR 1, SR 2 and SR 3.
[0054]
Relational expression (2) is basically the same as relational expression (1) in the first embodiment, but instead of reference position SR in relational expression (1), a plurality of reference positions SR1 to SR3 are used. The only difference is that the reference position SR (N) detected from among them is used.
[0055]
Next, the operation of the lift detection device configured as described above will be described.
When the forklift 10 is started and the fork 15 is lifted from the lowest end position to a high lift height, the reference positions SR1 to SR3 are sequentially detected by the limit switches 50, 51 and 52. When the detection signal from each of the limit switches 50 to 52 is input, the CPU 45 updates the elapsed time tx (Temp) measured at that time as the reference elapsed time tR (Temp) for each of the reference positions SR1 to SR3. Then, with respect to the newly measured elapsed time tx (Temp), using the element corresponding to the stored reference elapsed time tR (Temp) among the reference positions SR1 to SR3, The position SX of the piston 26 is calculated.
[0056]
For example, when the cargo handling operation is performed while the fork 15 is once lifted up, the piston 26 moves in a limited range above the entire movement range in the lift cylinder 20. Accordingly, although the reference positions SR1, SR2 are not detected by the limit switches 50, 51, the reference position SR3 is detected at a high frequency by the limit switch 52 in the uplift range. For this reason, when one limit switch 39 is attached at a relatively low position as in the first embodiment, work at a high place where the reference elapsed time tR (Temp) is not updated is extended for a long time. Even if it goes, the reference lift position HR3 is repeatedly detected at a relatively high frequency.
[0057]
Therefore, even if the cargo handling operation is performed for a long time only in a limited range of the total lifting height range of the fork 15, based on the reference elapsed time tR (Temp) updated with respect to the reference position SR3, The correct position of the piston 26 in consideration of the temperature of the hydraulic oil at that time is obtained.
[0058]
As described in detail above, according to the lift detection device of the present embodiment, in addition to the effects described in (1), (2), (4) to (6) in the first embodiment. The following effects can be obtained.
[0059]
(7) A plurality of reference positions SR1, SR2, SR3 are set in the low lift range, intermediate lift range, and high lift range, respectively. Therefore, even if the cargo handling operation is performed for a long time within a limited lift range of the total lift range of the fork 15, at least one reference position SR (N) is detected and the reference elapsed time tR (Temp). Is reliably updated, so that the lift position can be detected with high accuracy.
[0060]
The embodiment is not limited to the above-described embodiments, and may be modified as in the following other examples.
The reference position detection means is not limited to the limit switch 39 and the dog 41 provided on the mast 12. As shown in FIG. 5, you may provide in lift cylinder 20 itself. For example, the reference position SR is detected by detecting the magnet 60 provided on the piston 26 by the magnetic proximity sensor 61 provided on the cylinder tube 23. When the dog 41 provided on the inner mast 14 is detected by the limit switch 39 provided on the outer mast 13, high detection accuracy cannot be obtained due to rattling of the inner mast 14, but with this configuration, detection can be performed with high accuracy. it can. Also, unlike the limit switch 39, the magnetic proximity sensor 61 is not greatly exposed to the outside, so that it is difficult to break even if it hits during cargo handling work, and there is no machine part that wears out due to long-term use, so high reliability Can be obtained.
[0061]
In the first and second embodiments, the ultrasonic element 31 is used separately for transmission and reception. In this configuration, the cargo handling operation is performed in a very low lift range of the fork 15, and even when the distance between the piston 26 and each ultrasonic element is extremely short, the received signal due to the reverberation of the transmitting ultrasonic element is reflected. The reception signal output from the reception ultrasonic element is not carried by the wave. Therefore, it is possible to reliably detect a low lift position.
[0062]
In the first and second embodiments, instead of the ultrasonic element 31, an ultrasonic sensor in which a transmission / reception circuit and a microcomputer are integrally incorporated in the ultrasonic element is used. Then, the distance detection value is output directly from the ultrasonic sensor. In this configuration, the microcomputer of the control device that is provided on the vehicle body side and controls the lifting height of the fork 15 based on the distance detection value does not need to control the transmission of ultrasonic waves and calculate the distance detection value. The burden of is reduced.
[0063]
In the first and second embodiments, the limit switches 39 and 50 to 52 are proximity switches or photoelectric switches that are non-contact position sensors. As the proximity switch, for example, a Hall element proximity switch, a magnetoresistive proximity switch, or a high frequency oscillation stop proximity switch, which is a magnetic sensor, is used. As the photoelectric switch, for example, a transmissive photoelectric switch, a reflective photoelectric switch, or an optical fiber type photoelectric switch is used. When the limit switches 39, 50 to 52 and the dog 41 are repeatedly used over a long period of time, there is a possibility that the respective parts are worn and the switch operation cannot be reliably performed. However, when these non-contact position sensors are used, there is no portion to be worn, so that the lift position can be reliably detected with high accuracy over a long period of time.
[0064]
A stroke detecting device for detecting the tilt cylinder stroke in the forklift 10 is provided. According to this configuration, the piston position of the tilt cylinder can be detected regardless of the temperature of the hydraulic oil, and the correct tilt angle of the mast 12 can be obtained. In the forklift 10, it is possible to increase the accuracy of the control performed based on the tilt angle of the mast 12.
[0065]
The attachment for cargo handling is not limited to the fork 15 but may be a fork device such as a side shift fork, a hinged fork, or a rotating fork, a clamp device such as a bale clamp or a roll clamp, or a ram device.
[0066]
The present invention is not limited to the forklift 10, and is implemented in a position detection device for a moving body that is moved by a hydraulic cylinder provided in other transport vehicles, industrial vehicles such as construction vehicles.
○ Implemented in a position detection device for moving bodies that are moved by hydraulic cylinders other than hydraulic cylinders.
[0067]
Moreover, it implements to the position detection apparatus of the moving body moved with fluid pressure cylinders other than a hydraulic cylinder.
Less than ,in front The technical idea grasped from each of the above-described embodiments and other examples will be described together with the effects thereof.
[0068]
(1 )in front At least one reference position is set within the moving range of the piston corresponding to a lift range less than half of the maximum lift position of the fork. According to such a configuration, when the cargo handling operation is performed, the fork surely passes the reference position, so that the correct lift position can be detected according to the temperature of the working fluid at that time.
[0069]
(2) The ultrasonic wave is transmitted through the working fluid toward the piston of the fluid pressure cylinder that moves the moving body, the reflected wave from the piston is received, and the reflected wave is transmitted from the time when the ultrasonic wave is transmitted. Position detecting means (ultrasonic element 31, microcomputer 44) for generating a position detection signal corresponding to the position of the piston based on the elapsed time up to the received time, and the piston is at a preset reference position A reference position detecting means (limit switch 39, dog 41) for detecting the distance, and the distance detection signal generated by the distance detecting means when the reference position detecting means detects that the piston is at the reference position; And using the reference amount corresponding to the reference position, the position detection signal corresponding to the reference position is generated from the distance detection signal. It said position detecting means a position detecting device of a moving body and a position correction means for correcting (microcomputer 44) of the position detection signal generated by the respective position of the.
[0070]
Even with such a configuration, it is possible to continuously detect the position of the moving body without including a detection error based on the temperature of the working fluid in the fluid pressure cylinder as much as possible.
(3 )in front The industrial vehicle is a forklift, the fluid pressure cylinder is a hydraulic lift cylinder, and the moving body is a fork. According to such a structure, the precision of the control performed based on the lifting height position of the fork continuously controlled by the lift cylinder can be improved.
[0071]
(4) In the above (3), the reference position detection means is a detected body provided on the inner mast and a sensor provided on the outer mast for detecting the detected body. According to this configuration, the reference position can be easily detected in the forklift.
[0072]
(5) In the invention according to (4), the sensor is a switch type detector. According to this structure, it can comprise at low cost.
(6 )in front The reference position detecting means is a sensor that is provided on the piston rod or the piston and a sensor that is provided on the cylinder body and detects the sensor. According to this configuration, the reference position can be detected with high accuracy. Moreover, even if it hits, it is hard to be damaged. The sensor is composed of the magnetic sensor described in the above-mentioned another example.
[0073]
(7 )in front The fluid pressure cylinder is a hydraulic cylinder (lift cylinder 20). According to this configuration, the position of the moving body driven by the hydraulic cylinder can be detected with high accuracy. Further, the position of the moving body can be accurately detected as compared with the case where the working fluid is a gas.
[0074]
(8 )in front The reference position detection means distinguishes and detects a plurality of different reference positions. According to such a configuration, even if the fluid pressure cylinder is used for a long time in a limited range of the total movement range of the piston, one of the reference positions is reliably detected. It is possible to detect the correct position of the piston with almost no detection error based on temperature.
[0075]
(9) In the invention according to claim 1, the fluid pressure cylinder according to claim 3 in which the reference position detecting means is assembled is used. According to such a configuration, in addition to the effect of the invention described in claim 1, since the reference position can be detected with high accuracy, the position of the moving body can be detected with high accuracy.
[0076]
【The invention's effect】
According to the first to third aspects of the present invention, the position of the moving body can be continuously detected without including a detection error based on the temperature of the working fluid in the fluid pressure cylinder as much as possible.
[0077]
Also Even if the fluid pressure cylinder is used in a limited range of the entire movement range of the piston, the position of the moving body can be reliably detected.
[0078]
According to the third aspect of the present invention, the lift position of the fork can be detected with high accuracy.
According to the invention of claim 4 , Tower The accuracy of the control performed based on the position of the moving body continuously moved by the fluid pressure cylinder to be mounted can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a lift detection device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part of a lift cylinder.
FIG. 3 is a schematic side view of a forklift.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a lift detection device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of another example of an elevation detection apparatus.
FIG. 6 is a graph showing temperature characteristics of sound speed in hydraulic oil.
FIG. 7 is a graph showing the variation of the lift cylinder stroke with temperature.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Forklift as an industrial vehicle, 15 ... Fork as attachment for cargo handling, 20 ... Lift cylinder as a fluid pressure cylinder, 26 ... Piston, 31 ... Ultrasonic element which comprises distance detection means, 39 ... Reference position detection means Constituting limit switch, 41 ... same dog, 42 ... control unit as position signal generating means constituting distance detecting means, tx (Temp) ... elapsed time, SR ... reference position, SR1-SR3 ... reference position, SX ... Piston position.

Claims

The ultrasonic wave is transmitted through the working fluid toward the piston of the fluid pressure cylinder that moves the moving body, the reflected wave from the piston is received, and the reflected wave is received from the time when the ultrasonic wave is transmitted. Distance detection means for obtaining a distance detection value proportional to the elapsed time up to the time point;
A reference position detecting means for detecting that the piston is at a preset reference position;
The distance detection means uses the correspondence between the distance detection value detected by the distance detection means and the reference position when the reference position detection means detects that the piston is at the reference position. There a position signal generating means for generating a position detection signal corresponding to the position of the piston from the distance detection value detected,
An ultrasonic transmission unit that transmits ultrasonic waves toward the piston and an ultrasonic reception unit that receives a reflected wave from the piston are provided inside one end of the cylinder body of the fluid pressure cylinder in the length direction,
A plurality of the reference positions are set within the moving range of the piston that moves in the length direction of the fluid pressure cylinder, the reference position detection means detects each reference position separately, and the position signal generation means The distance detection is performed using a correspondence relationship between the distance detection signal detected by the distance detection means and the detected reference position when one of the reference positions is detected by the reference position detection means. A position detection apparatus for a moving body that generates the position detection signal corresponding to the position of the piston from a signal .

The ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit are fixed to a bottom block of a cylinder body of the fluid pressure cylinder, and the bottom block is provided with a port for supplying and discharging the working fluid. Item 2. The moving body position detection device according to Item 1.

The fluid pressure cylinder is a lift cylinder of a forklift equipped with a cargo handling attachment as the moving body,
The position detection device for a moving body according to claim 1 or 2, wherein the reference position is set within a moving range of a piston of the lift cylinder corresponding to a total lifting height range of the cargo handling attachment.

The industrial vehicle provided with the position detection apparatus of the moving body as described in any one of Claims 1-3.