JP4279746B2

JP4279746B2 - 産業機械用制御回路

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Publication number: JP4279746B2
Application number: JP2004233269A
Authority: JP
Inventors: 健一西海
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2024-08-10
Also published as: JP2006052762A

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、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、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し、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を、常に作業機系回路に供給する。

そして、上記作業機系回路には複数の切換弁を接続するとともに、これら切換弁をパラレルに接続する供給流路に、セキュリティーバルブを接続している。このセキュリティーバルブは、通常は閉位置を保っているが、作業機の緊急停止を必要とするとき、開位置を保って上記供給流路をタンクに導くようにしている。このように供給流路がタンクに導かれれば、作業機系回路に接続した作業機が動作しなくなる。
特開２０００−３３５８９５号公報

上記のようにした従来の制御回路では、緊急時に、セキュリティーバルブを介して、供給流路をタンクに導くようにしているので、このセキュリティーバルブには通常の供給流量と同じ量すなわち大流量が通過することになる。しかし、バルブに大流量を流すためには、ポペット弁を用いなければならなくなり、それだけ構成が複雑になり、その分、コストアップにつながるという問題があった。
この発明の目的は、セキュリティーバルブの構成を簡略化できる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、上記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、上記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上記流量制御弁からの流量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して上記流量制御弁からの流量を上記レギュレータに導くパイロット切換手段を設けてなり、このパイロット切換手段を介して上記パイロット通路をタンクに連通している状態で、上記可変吐出ポンプ機構は制御流量と上記あらかじめ設定した流量とを加えた流量を吐出し、上記パイロット切換手段を切り換えて上記パイロット通路とタンクの連通を遮断し、上記流量制御弁からの流量を上記レギュレータに導いたとき、上記可変吐出ポンプ機構は、上記制御流量に上記あらかじめ設定した流量を加えた流量以上の流量を吐出する構成にし、かつ、上記パイロット切換手段の上流側にセキュリティーバルブを設け、このセキュリティーバルブは、オペレータの着座確認信号が入力したとき、上記パイロット通路とタンクとの連通を遮断し、上記着座確認信号が入力しない限り、上記パイロット通路をタンクに連通する構成にした点に特徴を有する。

第１の発明によれば、セキュリティーバルブは、ポンプ機構のレギュレータを制御するパイロット流量をドレンするだけで足りるので、従来のように作業機に供給する流量すなわち大流量を通過させる必要がなくなる。したがって、セキュリティーバルブの構成を簡略化でき、その分、コストダウンにつながる。
なお、この第１の発明の場合には、作業機系回路に接続した作業機を作動していないときには、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ればよいので、そのエネルギーロスも少なくなる。

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、図示していないアタッチメントである作業機を制御する第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のパイロット切換通路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の切換量に応じて、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に接続した作業機（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。
また、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。

上記のようにした制御回路であって、第１作業機系切換弁１８の上流側には、電磁弁からなるセキュリティーバルブ３２を接続している。このセキュリティーバルブ３２は、そのソレノイド３２ａが励磁されない限り、スプリング３２ｂの作用で、図示の開位置を保持し、第１作業機系切換弁１８の上流側におけるパイロット通路３とタンクＴとを連通させる。そして、上記ソレノイド３２ａが励磁されると、セキュリティーバルブ３２は、スプリング３２ｂに抗して切り換わって閉位置を保ち、パイロット通路３とタンクＴとの連通を遮断する。このようにしたセキュリティーバルブ３２は、例えば、正常運転時には、電気的なスイッチがオンになって上記ソレノイド３２ａを励磁し、閉位置を保つ構成にしている。

そして、ソレノイド３２ａが励磁していない異常時には、開位置を保つセキュリティーバルブ３２を介して、パイロット通路３がタンクＴに連通する。このようにパイロット通路３がタンクＴに連通すると、レギュレータ２にパイロット圧が立たないので、可変吐出ポンプ１の吐出量は、前記したようにＱ1＋Ｑ3である最少流量に維持される。言い換えると、余剰流量Ｑ2がほとんどゼロになるので、作業機系回路１０側には作動流体が供給されないことになる。そのために、第１，２，３作業機系切換弁１８，２０，２１が、不用意に切り換わったとしても、それに接続した作業機が動作したりしない。ただし、上記電気的なスイッチがオンになれば、セキュリティーバルブ３２が閉じて、パイロット通路３とタンクＴとの連通を遮断するので、レギュレータ２にはパイロット圧が作用する。したがって、可変吐出ポンプ１は、制御流量Ｑ1＋余剰流量Ｑ2＋パイロット流量Ｑ3を吐出し、作業機系回路にも作動流体が供給されることになる。

次に、上記セキュリティーバルブ３２を着座確認用バルブとして用いた場合の作用を説明する。このようにセキュリティーバルブ３２を着座確認用バルブとして用いる場合には、オペレータが運転席に着座していないとき、セキュリティーバルブ３２が開位置を保ち、運転席に着座したとき、閉位置を保つ構成する。
今、オペレータが運転席に着座していなければ、上記したようにセキュリティーバルブ３２が開位置を保つので、レギュレータ２にはパイロット圧が立たない。そのために、可変吐出ポンプ１の吐出量はＱ1＋Ｑ3のみとなり、作業機系回路１０には作動流体が供給されない。したがって、作業機系回路１０に接続した作業機が作動しない。

一方、オペレータが運転席に着座していれば、セキュリティーバルブ３２が閉位置を保つので、パイロット通路３とタンクＴとの連通は遮断される。したがって、レギュレータ２にパイロット圧が作用することになり、可変吐出ポンプ１の吐出量はＱ1＋Ｑ2＋Ｑ3となり、作業機系回路１０にも流量Ｑ2の作動流体が供給されることになる。言い換えると通常運転が可能になる。

ただし、上記通常運転時であっても、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作業機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、上記パイロット切換通路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、パイロット切換通路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作業機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、上記実施形態では、セキュリティーバルブ３２を電磁弁で構成したが、機械的に切り換わるバルブを用いてもよいこと当然である。この場合には、オペレータが運転席を離れるときに、当該セキュリティーバルブを手動操作するか、あるいはオペレータが運転席に着座したとき、その身体の重さを機械的に検出して、それをセキュリティーバルブ３２に伝達するようにしてもよい。

また、上記セキュリティーバルブ３２は、着座確認用だけでなく、いろいろなセキュリティー用に使えることもちろんである。例えば、フォークリフトなどで、制限重量以上の重量を持ち上げようとしたとき、その重量を電気的に感知してソレノイド３２ａを非励磁状態にして、このセキュリティーバルブ３２を切り換えてもよい。
また、セキュリティーバルブ３２は、正常時にノーマル状態を保ち、異常時にソレノイド３２ａを励磁する構成にしてもよいこと当然である。

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
３２セキュリティーバルブ

Claims

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、上記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、上記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上記流量制御弁からの流量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して上記流量制御弁からの流量を上記レギュレータに導くパイロット切換手段を設けてなり、このパイロット切換手段を介して上記パイロット通路をタンクに連通している状態で、上記可変吐出ポンプ機構は制御流量と上記あらかじめ設定した流量とを加えた流量を吐出し、上記パイロット切換手段を切り換えて上記パイロット通路とタンクの連通を遮断し、上記流量制御弁からの流量を上記レギュレータに導いたとき、上記可変吐出ポンプ機構は、上記制御流量に上記あらかじめ設定した流量を加えた流量以上の流量を吐出する構成にし、かつ、上記パイロット切換手段の上流側にセキュリティーバルブを設け、このセキュリティーバルブは、オペレータの着座確認信号が入力したとき、上記パイロット通路とタンクとの連通を遮断し、上記着座確認信号が入力しない限り、上記パイロット通路をタンクに連通する構成にした産業機械用制御回路。