JP4279734B2 - 産業機械用制御回路 - Google Patents

Description

この発明は、例えばフォークリフト等の産業機械に用いる産業機械用制御回路に関する。

この種のものとして特許文献１に記載された制御回路が従来から知られている。この従来の制御回路は、固定吐出ポンプに優先弁を接続するとともに、この優先弁の制御流ポートをステアリング系回路に接続し、余剰流ポートを作業機系回路に接続している。
そして、固定吐出ポンプから吐出された流量のうち、一定流量すなわち制御流量は上記制御流ポートを介してステアリング系回路に優先的に供給され、固定吐出ポンプの吐出容量から上記制御流量を差し引いた余剰流量が、常に作業機系回路に供給される。
特開２０００−７３００号公報

上記のようにした従来の制御回路では、固定吐出ポンプの吐出容量から上記制御流量を差し引いた余剰流量が、常に作業機系回路に供給される。しかし、作業機系回路に設けた作業機用切換弁のすべてを中立位置に保持しているときには、言い換えると、いずれの作業機も作動していないときには、上記余剰流量の全量がタンクに環流される。このタンクに環流される流量が多ければ多いほど、エネルギーロスが大きくなるという問題があった。

また、上記のようにエネルギーロスが発生すると、当然のこととして発熱量も大きくなるが、発熱量が大きくなればそれを冷却するための装置などが必要になるので、当該回路の製造コストが上昇するという問題もあった。
この発明の目的は、エネルギーロスが極端に少ない産業機械用制御回路を提供することである。

第１の発明は、レギュレータを備えた可変吐出ポンプ機構と、この可変吐出ポンプ機構に接続された優先弁と、この優先弁の制御流ポートに接続したステアリング系回路と、優先弁の余剰流ポートに接続した作業機系回路と、上記レギュレータのパイロット通路と上記優先弁の上流側とを接続する通路に設けるとともに、あらかじめ設定した流量を上記パイロット通路に供給するための流量制御弁とを備えている。そして、作業機系回路に設けた作業機系切換弁を中立位置に保っているとき、上記パイロット通路をタンクに連通して流量制御弁からのパイロット流量Ｑ3をタンクに導く一方、上記作業機系切換弁を操作位置に切り換えたとき、上記パイロット通路とタンクの連通を遮断もしくは絞って流量制御弁からのパイロット流量Ｑ3の全量もしくは一部をレギュレータに導くパイロット切換手段を設けている。そして、パイロット切換手段を介してパイロット通路をタンクに連通している状態で、可変吐出ポンプ機構は制御流量Ｑ１とあらかじめ設定したパイロット流量Ｑ３とを加えた最少流量を吐出し、パイロット切換手段を切り換えてパイロット通路とタンクの連通を遮断もしくは絞って、流量制御弁からの流量Ｑ3の全量もしくは一部をレギュレータに導いたとき、可変吐出ポンプ機構は、上記制御流量Ｑ１とパイロット流量Ｑ3とを加えた流量以上の流量を吐出する構成にしている。

第１の発明によれば、作業機系回路に接続した作業機を作動していないとき、可変吐出ポンプ機構は、ステアリング系回路が必要とする制御流量に、あらかじめ設定した流量を加算した流量を吐出する。そして、上記制御流量はステアリング系回路に供給されるとともに、あらかじめ設定した流量はパイロット通路を介してタンクに環流される。したがって、作業機系回路には作動流体が供給されないことになり、その分、従来に比べエネルギーロスが少なくなる。また、エネルギーロスが少ない分、発熱量も少なくなるので、冷却装置などが必要なくなり、当該回路の製造コストも下げることができる。

図１はフォークリフトの実施形態を示すもので、可変吐出ポンプ機構Ｐは、可変吐出ポンプ１とレギュレータ２とを備えている。そして、レギュレータ２にはパイロット通路３を接続しているが、このパイロット通路３の圧力がタンク圧のとき、レギュレータ２が可変吐出ポンプ１の吐出量を、あらかじめ設定した最少流量に設定する。パイロット通路３の圧力が上昇すれば、レギュレータ２が可変吐出ポンプ１の吐出量を、上記最少流量以上の流量に増大させる。

上記のようにした可変吐出ポンプ１には供給通路４を接続するとともに、この供給通路４は優先弁５の流入ポート６に連通させている。このようにした優先弁５は、その制御流ポート７をステアリング系回路８に接続し、余剰流ポート９を作業機系回路１０に接続している。そして、この優先弁５はステアリング系回路８に制御流量Ｑ1を優先的に供給し、この制御流量Ｑ1以上の余剰流量Ｑ2を作業機系回路１０に供給するが、上記制御流量Ｑ1は制御オリフィス１１とスプリング１２とによって決められる。すなわち、上記優先弁５は、その一方のパイロット室５ａに制御オリフィス１１の上流側の圧力を導き、他方のパイロット室５ｂに制御オリフィス１１の下流側の圧力を導く構成にするとともに、上記他方のパイロット室５ｂにスプリング１２を設けている。

このようにした優先弁５は、制御オリフィス１１前後の差圧が、スプリング１２のバネ力に等しくなるように作動する。言い換えると、制御オリフィス１１前後の差圧を一定に保って、ステアリング系回路８に供給される制御流量Ｑ1を常に一定に保つようにしている。そして、上記制御流量Ｑ1以上の余剰流量Ｑ2が流入ポート６に流入したときには、その余剰流量Ｑ2を余剰流ポート９から流出するものである。したがって、流入ポート６に流入する流量が制御流量Ｑ1以下であれば、余剰流ポート９から流出される余剰流量Ｑ2はゼロということになる。
なお、図中符号１３，１４はダンパーオリフィスである。

また、上記供給通路４であって、優先弁５の上流側には中継通路１５を接続しているが、この中継通路１５は、供給通路４と前記パイロット通路３とを連通するものである。このようにした中継通路１５には流量制御弁１６を接続している。この流量制御弁１６は、供給通路４に供給された流量のうち、レギュレータ２に対するパイロット圧を発生させるために必要な最少流量をパイロット流量Ｑ3としてパイロット通路３に導くものである。そして、前記した可変吐出ポンプ機構Ｐは、パイロット通路３の圧力がゼロのとき、最少吐出流量を確保するが、その最少吐出流量は、制御流量Ｑ1＋パイロット流量Ｑ3となるようにあらかじめ設定されている。

一方、優先弁５の余剰流ポート９に接続した作業機系回路１０には、リフトシリンダ１７を制御する第１作業機系切換弁１８と、チルトシリンダ１９を制御する第２作業機系切換弁２０と、アタッチメントであるアクチュエータを制御する第３作業機系切換弁２１とを備えている。これら第１，２，３作業機系切換弁１８，２０，２１のそれぞれは、センターオープンタイプで、それらが図示の中立位置にあるとき、余剰流ポート９から流出した作動流体をタンクＴに環流させる。また、上記第１，２，３作業機系切換弁１８，２０，２１は、その中立位置においてパイロット通路３をタンクＴに環流させるとともに、それら各切換弁１８，２０，２１を切り換えたとき、パイロット通路３とタンクＴとの連通を遮断するパイロット切換手段としてのパイロット切換通路２２，２３，２４を設けている。言い換えると、この実施形態では、パイロット切換手段を各切換弁１８，２０，２１と一体化している。

さらに、上記第１作業機系切換弁１８のパイロット通路２２には、この第１作業機系切換弁１８の図面右側切換位置に切り換わったときに機能する可変オリフィス２５を設けている。このように可変オリフィス２５を設けたのは、第１作業機系切換弁１８を右側位置に切り換えたときに、パイロット通路３にパイロット圧を立たせるためである。なお、この可変オリフィス２５は当該切換弁１８の切り換え量に応じて、その開度が可変になるが、その開口面積は、第１作業機系切換弁１８に接続したアクチュエータ（リフトシリンダ１７）に求められる特性に応じて決められるものである。同様の趣旨で第２，３作業機系切換弁２０，２１にも、可変オリフィス２６〜２９を設けている。
なお、図中符号３０はメインリリーフ弁、３１はステアリング系回路８のリリーフ弁である。

次に、この実施形態の作用を説明する。
今、作業機系回路１０の第１，２，３作業機系切換弁１８，２０，２１を中立位置に保って、リフトシリンダ１７、チルトシリンダ１９およびアタッチメント用アクチュエータを作動させていないときには、パイロット通路３がパイロット切換通路２２〜２４を経由してタンクＴに導かれるので、パイロット通路３内はタンク圧に保たれる。パイロット通路３がタンク圧に保たれた状態では、レギュレータ２が可変吐出ポンプ１の吐出量を最少に保つが、このときの最少吐出流量は制御流量Ｑ1＋パイロット流量Ｑ3に設定されていること前記したとおりである。

したがって、この状態で可変吐出ポンプ１から吐出された流量のうち、制御流量Ｑ1が優先弁５を経由してステアリング系回路８に供給され、パイロット流量Ｑ3が流量制御弁１６を経由してパイロット通路３に供給される。このように可変吐出ポンプ１の全吐出量（Ｑ1＋Ｑ3）がステアリング系回路８とパイロット通路３に供給されるので、作業機系回路１０には作動流体が供給されないことになる。
このように作業機系回路１０の作業機を作動させていないときには、この作業機系回路１０に作動流体が供給されないので、その分、エネルギーロスが少なくなる。このようにエネルギーロスが少ないので、この作業機系回路１０において発熱もなくなる。したがって、作業機系回路１０を冷却する装置なども必要なくなる。

なお、流量制御弁１６を経由してパイロット通路３に流入したパイロット流量Ｑ3は、上記パイロット通路２２〜２４を経由してタンクＴに環流する。そのために多少の圧力損失が発生するが、パイロット流量Ｑ3を十分に少なく設定すれば、その圧力損失はほとんど無視してもよい微小なものとなる。

上記の状態から第１，２，３作業機系切換弁１８，２０，２１のいずれかを切り換えると、パイロット通路２２〜２４に設けた可変オリフィス２５〜２９が機能し、パイロット通路３の圧力を上昇させる。このようにパイロット通路３の圧力が上昇すると、それにともなってレギュレータ２が作動し、可変吐出ポンプ１の吐出量を増大させる。そして、可変吐出ポンプ１の吐出量が、制御流量Ｑ1＋パイロット流量Ｑ3以上、すなわち制御流量Ｑ1＋パイロット流量Ｑ3＋余剰流量Ｑ2の合計流量になると、そのうちの余剰流量Ｑ2が、優先弁５の余剰流ポート９から流出し、第１，２，３作業機系切換弁１８，２０，２１に供給される。

上記のように第１，２，３作業機系切換弁１８，２０，２１のいずれかを切り換えたときに発生する制御流量Ｑ1＋パイロット流量Ｑ3＋余剰流量Ｑ2の合計流量は、あらかじめ設定された最大流量が確保されるようにしている。したがって、余剰流量Ｑ2も十分に確保され、リフトシリンダ１７、チルトシリンダ１９およびアタッチメント用のアクチュエータの作動には支障を来すものではない。
また、上記実施形態において、第１，２，３作業機系切換弁１８，２０，２１に設けたパイロット切換通路２２〜２４をもって、この発明のパイロット切換手段としたが、このパイロット切換手段は、第１，２，３作業機系切換弁１８，２０，２１とは別に設けてもよい。例えば、第１，２，３作業機系切換弁１８，２０，２１の切り換え動作に関連して切り換わるオンオフ弁を設け、オンオフ弁がオフのとき、パイロット通路３とタンクＴとの連通が遮断され、オンのときにパイロット通路３とタンクＴとが連通する構成にしてもよい。

なお、図中符号３２は着座確認用ソレノイド弁で、運転席に着座していない限り作業機系回路１０に接続したアクチュエータを作動させることができないようにするためのものである。

この発明の実施形態を示す回路図である。

符号の説明

Ｐ 可変吐出ポンプ機構
２ レギュレータ
３ パイロット通路
５ 優先弁
７ 制御流ポート
８ ステアリング系回路
９ 余剰流ポート
１０ 作業機系回路
１５ 中継通路
１６ 流量制御弁
１８ 第１作業機系切換弁
２０ 第２作業機系切換弁
２１ 第３作業機系切換弁
Ｔ タンク
２２〜２４ パイロット切換通路

Claims (2)

1. レギュレータを備えた可変吐出ポンプ機構と、この可変吐出ポンプ機構に接続された優先弁と、この優先弁の制御流ポートに接続したステアリング系回路と、優先弁の余剰流ポートに接続した作業機系回路と、上記レギュレータのパイロット通路と上記優先弁の上流側とを接続する通路に設けるとともに、あらかじめ設定した流量を上記パイロット通路に供給するための流量制御弁とを備え、作業機系回路に設けた作業機系切換弁を中立位置に保っているとき、上記パイロット通路をタンクに連通して流量制御弁からのパイロット流量Ｑ3をタンクに導く一方、上記作業機系切換弁を操作位置に切り換えたとき、上記パイロット通路とタンクの連通を遮断もしくは絞って流量制御弁からのパイロット流量Ｑ3の全量もしくは一部をレギュレータに導くパイロット切換手段を設けてなり、パイロット切換手段を介してパイロット通路をタンクに連通している状態で、可変吐出ポンプ機構は制御流量Ｑ１とあらかじめ設定したパイロット流量Ｑ3とを加えた最少流量を吐出し、パイロット切換手段を切り換えてパイロット通路とタンクの連通を遮断もしくは絞って、流量制御弁からの流量をレギュレータに導いたとき、可変吐出ポンプ機構は、上記制御流量Ｑ１とパイロット流量Ｑ3とを加えた流量以上の流量を吐出する構成にした産業機械用制御回路。
2. 上記パイロット切換手段には絞りを備え、この作業機用切換弁を中立に保っているとき、上記パイロット通路をタンクに導き、作業機用切換弁を中立位置以外の特定の操作位置に切り換えたとき、上記絞りに対応したパイロット圧を上記パイロット通路に発生させる構成にした請求項１記載の産業機械用制御回路。

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