JP5517481B2 - 構内運搬車両における振動減衰のための方法 - Google Patents

Description

本発明は、昇降用のマストを備えた構内運搬車両の振動を振動減衰するための方法ならびに該方法が使用される、マストを備えた構内運搬車両に関する。特に本発明は、傾動可能なティルト式のマストを備えたカウンタバランス型フォークリフトにおける振動減衰するための方法に関する。

構内運搬車両では、マストにおける運動、たとえば持上げ、傾動、降下ならびにある特定の揚高を越えた後の、場合によっては存在する付加ハイドロリック装置の操作により、必ずと言ってよいほどマストの望ましくない振動、ひいてはマストに結合された車両の望ましくない振動が生ぜしめられる。特に大きな昇降高さ、つまり大きな揚高および重い荷重の場合には、このような振動が運転者の行動を妨げる恐れがある。とりわけ、車幅方向の横方向軸線に旋回可能に取り付けられた下端部を有しかつハイドロリック式のシリンダにより傾動させることのできる、ティルト式のマストにおいては、マストの高さ延在長さにおけるねじれや、構内運搬車両の鉛直軸（Ｚ軸）を中心としたねじれ振動が生じる恐れがある。このような振動を、マストのできるだけ剛性的な設計により回避するか、もしくはマストと構内運搬車両とから成る系の固有周波数を、励振が生じなくなる領域へシフトさせることが知られている。しかし、その場合、マストが不必要に高い重量を有するようになり、高められた製造コストが生じてしまう点が不都合となる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１６３０６６号明細書に基づき、少なくとも１つのハイドロリック式のシリンダにより操作可能なフロント側またはリア側のマストを備えた移動式の作業機械に用いられるアクティブな振動減衰のための方法が公知である。この場合、マストには、突出した質量体、特にホイールローダのショベルが保持されている。シリンダ内の圧力はアクティブな振動減衰のために、負荷センサにより検出された負荷実際値が、予め設定可能な負荷目標値に等しくなるように制御される。付加的に、上記ドイツ連邦共和国特許出願公開明細書からは、マストを変位させるための位置決め制御部が知られている。この場合、負荷センサの出力信号は低域フィルタによって平滑化されて位置決め制御部に位置実際値として供給される。

しかし、この公知先行技術は、とりわけ水平方向に突出したマスト、たとえばホイールローダのマストに関するものである。この公知先行技術は、鉛直軸を中心とした構内運搬車両のマストの振動を減衰するための解決手段を提供するものではない。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６４１１９２号明細書に基づき、ハンドリング器具のマスト振動のアクティブな振動減衰のための方法およびハンドリング器具、特にラック操作器具が公知である。このハンドリング器具は、走行ユニットと、該走行ユニットに曲げ剛性的に取り付けられた、該走行ユニットの運動方向に対して直交する横方向に延びるマストと、走行ユニットのその都度の速度を求めるためのセンサを備えた位置決め制御装置とを有している。予め設定可能な目標値が、走行ユニットの速度の制御部を介して目標速度設定によって到達可能となる。マスト振動を有効に阻止するか、または少なくとも著しく減衰させるために、マスト自由端部の範囲には、マスト自由端部のその都度のマスト速度を検出するための測定値ピックアップが配置されており、この場合、この測定値ピックアップはその都度のマスト速度のための実際値信号発生器として回路技術的に位置決め制御装置に接続されているので、この位置決め制御装置のその都度の目標速度設定はその都度、速度補正値によって負荷される。この速度補正値は、マスト自由端部のその都度のマスト速度と、走行ユニットのその都度の速度との差から形成されている。

この公知先行技術において不都合となるのは、この公知先行技術が、走行中に発生する振動のための解決手段しか提供しておらず、荷の上げ下げによる振動励起を考慮していないことである。また、この公知先行技術はカウンタバランス型フォークリフトのために考えられたものではなく、鉛直軸を中心としたねじれ振動を減衰するための解決手段を提供するものではない。

ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００７０２４８１７号明細書に基づき公知の構内運搬車両、特にリーチフォークリフト（Schubmaststapler）はマストと、このマストを構内運搬車両の車両フレームに対して相対的に運動させるための作動部材もしくはアクチュエータとを備えている。マストの運動を制御するための、オペレータにより操作可能な操作エレメントが電子式の制御装置に接続されている。アクチュエータは電子式の制御装置によって制御可能となる。この制御装置は、操作エレメントの操作の後にアクチュエータの運動速度の経過が制御されて、マストの振動が十分に回避されるように形成されている。１実施態様では、マストの変形が運動前に考慮される。別の実施態様では、マストの振動がセンサ、たとえば加速度センサによって検出され、アクチュエータはこの振動が阻止されるように制御される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１６３０６６号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６４１１９２号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００７０２４８１７号明細書

本発明の根底を成す課題は、マストを備えた構内運搬車両における改善されたアクティブな振動減衰、特に鉛直軸を中心としたねじれ振動の減衰のための方法ならびにこのような方法を実施することのできる相応する構内運搬車両を提供することである。

この課題を解決するために本発明の方法では、構内運搬車両、特にカウンタバランス型フォークリフトであって、マストが設けられており、該マストが、該マストに、左右の車両側のうちの一方の側、たとえば走行方向で見て左側で枢着されている、左側の車両側に設けられた左側のハイドロリック式のティルトシリンダと、マストに、左右の車両側のうちの他方の側、たとえば走行方向で見て右側で枢着されている、右側の車両側に設けられた右側のハイドロリック式のティルトシリンダとによって、構内運搬車両の横方向軸（車幅方向軸）を中心にして傾動可能であり、さらに、左側のティルトシリンダと右側のティルトシリンダとを制御することのできる制御手段が設けられている形式の構内運搬車両のためのアクティブな振動減衰のための方法において、第１のステップで、少なくとも１つの振動センサによって振動を検出し、前記制御手段に振動信号を伝送し、第２のステップで、左側のティルトシリンダと右側のティルトシリンダとを前記制御手段によって制御することにより、振動をアクティブに減衰させ、このときに左側のティルトシリンダおよび右側のティルトシリンダの制御を前記制御手段によってそれぞれ独立して別個に行い、車両鉛直軸を中心としたねじれ振動をアクティブに減衰させるようにした。

これにより、マストならびに構内運搬車両とマストとから成る全体システムの、構内運搬車両の操作のために不都合となる車両鉛直軸を中心としたねじれ振動を極めて十分な規模でかつ廉価に抑制することができる。この場合、それぞれマストの片側に枢着されている、既に構内運搬車両に存在する既存の両ティルトシリンダと、センサとが利用され、振動の検出後に、左側のティルトシリンダと右側のティルトシリンダとをそれぞれ別個に制御することにより振動のアクティブな振動減衰が行われる。アクティブな振動減衰の基礎となる思想は、ティルトシリンダの的確な制御によって振動系からエネルギを取り出すことである。１つまたは複数のセンサとしては、一次元または多次元の加速度センサあるいはまた、たとえば右側のティルトセンサと左側のティルトセンサとが互いに異なる値を表示する場合のようにマストのねじれを検出することができる場合には、マストの既存のティルト角度センサも使用され得る。

左側のティルトシリンダと右側のティルトシリンダとが、構内運搬車両のドライバキャビンもしくは運転席よりも上方でマストに枢着されていると有利である。

これにより、ティルトシリンダの好都合なレバーアーム（てこ腕）が得られ、このレバーアームはティルトシリンダによるアクティブな減衰のためにも有利である。ティルトシリンダは、マストの底部に配置される場合よりも大きな変位量の範囲で作用することができる。

別の好都合な実施態様では、左側のティルトシリンダ内の圧力変動が左側のティルト振動センサによって検出され、右側のティルトシリンダ内の圧力変動が右側のティルト振動センサによって検出される。

マストがねじれ振動によってそれ自体ねじられると、ティルトシリンダの圧力経過は両側において互いに異なる。鉛直軸を中心としたねじれ振動は、たとえば両ティルトシリンダの圧力経過の間に１８０゜の位相シフトを示す。ティルトシリンダのハイドロリック機構のための圧力センサはしばしば既に存在しているので、これにより僅かな手間をかけるだけでセンサをねじれ振動の検出のために変えることができる。

マストが、ハイドロリック式のサイドシフトシリンダを有しており、鉛直軸を中心としたねじれ振動のアクティブな減衰のために該サイドシフトシリンダが前記制御手段により制御されると有利である。サイドシフト振動センサはサイドシフトシリンダの圧力変動を検出することができる。

サイドシフトシリンダは、鉛直軸を中心としたねじれ振動のアクティブな減衰のために好適である。なぜならば、サイドシフトシリンダによって、重心を通って延びる鉛直軸もしくはマストがねじられる中心を成す鉛直軸に対して、比較的大きな質量をレバーアーム（てこ腕）によって運動させることができるからである。また、この振動の検出を、サイドシフトシリンダ内の圧力経過の監視によって良好に行うこともできる。

振動センサとして、動力センサが、ハイドロリック式のシリンダの枢着点に作用する力を測定し得る。

好都合な実施態様では、前記制御手段により、マストと構内運搬車両とから成る系の固有周波数もしくは固有振動数に関連して振動をアクティブに減衰させることができる。

さらに上記課題は、構内運搬車両、特にカウンタバランス型フォークリフトであって、マストが設けられており、該マストが、該マストに、左右の車両側のうちの一方の側、たとえば走行方向で見て左側で枢着されている、左側の車両側に設けられた左側のハイドロリック式のティルトシリンダと、マストに、左右の車両側のうちの他方の側、たとえば走行方向で見て右側で枢着されている、右側の車両側に設けられた右側のハイドロリック式のティルトシリンダとによって、構内運搬車両の横方向軸（車幅方向軸）を中心にして傾動可能であり、さらに、左側のティルトシリンダと右側のティルトシリンダとを制御することのできる制御手段が設けられている形式の構内運搬車両において、前記制御手段が、前で説明した方法を実施することを特徴とする、構内運搬車両によっても解決される。

本発明による方法が使用される、フォークリフトの斜視図である。

以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、本発明による方法が使用されるフォークリフトの斜視図が示されている。

図１に示したフォークリフトはカウンタバランス型フォークリフトとして形成されている。車両前側では、ロードキャリッジ１にロードフォーク２が配置されている。ロードキャリッジ１はマスト３に昇降運動可能に配置されている。ハイドロリック式のリフトシリンダ４によって、ロードキャリッジ１をマスト３に沿って持ち上げることができる。マスト３は下側の範囲で横方向（車幅方向）に向けられた水平方向軸線を中心にして、走行方向で見て左側のハイドロリック式のティルトシリンダ５と、右側のハイドロリック式のティルトシリンダ６とによって傾動可能である。両ティルトシリンダ５，６は運転席７の上側に配置されていて、運転席７よりも上方でマスト３に枢着されている。ロードフォーク２を備えたロードキャリッジ１はハイドロリック式のサイドシフトシリンダ８によって側方に移動させられるようになっている。３つの座標軸により、鉛直軸Ｈ、横方向軸Ｑおよび長手方向軸Ｌの向きが示されている。

フォークリフトの運転中の、たとえば荷の持上げ過程の際の振動励起により、座標系に矢印により示したように、鉛直軸Ｈを中心としたマスト３およびフォークリフトのねじれ振動が生じる恐れがある。これにより、マスト３の側方の両上端部は矢印で示したように振動する。これらの振動は左側のティルトシリンダ５および右側のティルトシリンダ６ための圧力センサ（図示しない）によってそれぞれ別個に検出される。次いで、制御手段は左側のティルトシリンダ５および右側のティルトシリンダ６をそれぞれ個々に圧力媒体によって負荷し、この場合、両ティルトシリンダ５，６は鉛直軸Ｈを中心としたマスト３のねじれ振動をアクティブに減衰させる。左側のティルトシリンダ５および右側のティルトシリンダ６の、矢印により示した減衰運動のためには、制御手段が、マストの固有周波数もしくはフォークリフトとマスト３とから成る全体システムの固有周波数を考慮する。

１ ロードキャリッジ
２ ロードフォーク
３ マスト
４ リフトシリンダ
５，６ ティルトシリンダ
７ 運転席
８ サイドシフトシリンダ
Ｈ 鉛直軸
Ｑ 横方向軸
Ｌ 長手方向軸

Claims (10)

1. 構内運搬車両であって、マスト（３）が設けられており、該マスト（３）が、該マスト（３）に左側で枢着されている、左側の車両側に設けられた左側のハイドロリック式のティルトシリンダ（５）と、マスト（３）に右側で枢着されている、右側の車両側に設けられた右側のハイドロリック式のティルトシリンダ（６）とによって、構内運搬車両の横方向軸を中心にして傾動可能であり、さらに、左側のティルトシリンダ（５）と右側のティルトシリンダ（６）とを制御することのできる制御手段が設けられている形式の構内運搬車両のためのアクティブな振動減衰のための方法において、第１のステップで、少なくとも１つの振動センサによって振動を検出し、前記制御手段に振動信号を伝送し、第２のステップで、左側のティルトシリンダ（５）と右側のティルトシリンダ（６）とを前記制御手段によって制御することにより、振動をアクティブに減衰させ、このときに左側のティルトシリンダ（５）および右側のティルトシリンダ（６）の制御を前記制御手段によってそれぞれ独立して別個に行い、車両鉛直軸（Ｈ）を中心としたマスト(３)のねじれ振動をアクティブに減衰させることを特徴とする、構内運搬車両のためのアクティブな振動減衰のための方法。
2. 左側のティルトシリンダ（５）と右側のティルトシリンダ（６）とが、構内運搬車両の運転席（７）よりも上方でマストに枢着されている、請求項１記載の方法。
3. 左側のティルトシリンダ（５）内の圧力変動を左側のティルト振動センサによって検出し、右側のティルトシリンダ（６）内の圧力変動を右側のティルト振動センサによって検出する、請求項１または２記載の方法。
4. マスト（３）が、ハイドロリック式のサイドシフトシリンダ（８）を有しており、鉛直軸（Ｈ）を中心としたねじれ振動のアクティブな減衰のために該サイドシフトシリンダ（８）を前記制御手段により制御する、請求項１から３までのいずれ１項記載の方法。
5. サイドシフト振動センサにより、サイドシフトシリンダ（８）の圧力変動を検出する、請求項４記載の方法。
6. 振動センサとして、動力センサが、ハイドロリック式のシリンダの枢着点に作用する力を測定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記制御手段が、マスト（３）と構内運搬車両とから成るシステムの固有周波数に関連して振動をアクティブに減衰させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 構内運搬車両がカウンタバランス型フォークリフトとして形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 構内運搬車両であって、マスト（３）が設けられており、該マスト（３）が、該マスト（３）に左側で枢着されている、左側の車両側に設けられた左側のハイドロリック式のティルトシリンダ（５）と、マスト（３）に右側で枢着されている、右側の車両側に設けられた右側のハイドロリック式のティルトシリンダ（６）とによって、構内運搬車両の横方向軸を中心にして傾動可能であり、さらに、左側のティルトシリンダ（５）と右側のティルトシリンダ（６）とを制御することのできる制御手段が設けられている形式の構内運搬車両において、前記制御手段が、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実施することを特徴とする、構内運搬車両。
10. 構内運搬車両がカウンタバランス型フォークリフトとして形成されている、請求項９記載の構内運搬車両。

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