JP5981639B2 - 移動積荷取り扱い装置用の流体圧制御システム - Google Patents

Description

本発明は、リフトトラック又は他の産業用車両に通常搭載される複数の積荷係合部材と流体圧作動して協働するための流体圧制御システムの改良に関する。

複数の積荷係合部材は、曲がった又は平面的な若しくはその他の形状の積荷表面のための積荷取り扱いフォークやクランプアームであり、異なるサイズの複数の積荷を同時に取り扱うためのスプリットクランプアームであり、層ピッカークランプアーム及びそれらの支持ブーム又はアップエンダー若しくは直線的又は回転式の流体圧アクチュエーターによって協働して動くがたびたび異なって動く他の複数の積荷係合部材である。複数の積荷係合部材のそれぞれの協働した動作の差異は、位置、速度、加速度、減速度及び／又は変数における一又はそれ以上の差異を含んでいる。そのような差異はときには想定内であるが、通常それらは想定外であり、協働する積荷係合部材の動きの連携がとれなくなってしまうこととなる。

そのような協働する移動積荷係合部材のそれぞれの動作は、各積荷係合部材を動かす個々の流体圧アクチュエーターの並列接続に流れる作動流体のそれぞれの流れを調節する流体圧バルブ組み立て体によって手動若しくは自動のいずれかによって従来制御されてきた。流体デバイダー／コンバイナーバルブは、個々の流体圧アクチュエーターへの及びそれからのそれぞれの流体の流れを自動的に配分するよう試みることによってそのような並列接続された流体圧アクチュエーターの協調のとれた同期運動を達成すべく通常使用されている。しかし、そのような流体デバイダー／コンバイナーバルブは、単に個々の流体圧アクチュエーターの近似的な動作をおおまかに制御できるだけであり、その結果、流体圧制御システムにおいてそれらが存在することによって、アクチュエーターの非常に正確な制御が妨げられ、蓄積されたエラーを生じさせる。他の従来のシステムにおいては、それぞれの位置をモニターしてそれぞれの流体圧制御バルブにフィードバックを提供することによって個々の流体圧アクチュエーターのそれぞれの同時運動における想定外の差異を自動的に訂正するようにして、個々の流体圧制御バルブを同時に可変調節するか、若しくは、訂正が完全になるまでバルブのうちの一つを完全に閉じて、それによって、各アクチュエーターがそれらの目的の動作を完遂することができるように速度を実質的に制限する。

図１は、本発明で使用される電気流体圧式の流体圧制御システムの一例を示す略図である。 図２は、本発明で使用される電気流体圧式の流体圧制御システムの別の例を示す略図である。 図３は、図１及び２のシステムと共に使用される論理フローチャートの一例である。

図１は、別々に長手方向に延びた互いに対向する流体圧ピストン及びシリンダ組み立て体ＡとＢの形式の一対の直線状の流体圧アクチュエーターの一例を示している。一般的に、互いに対向する流体圧ピストン及びシリンダ組み立て体は、リフトトラック積荷取り扱い車両には極一般的な配置である。それとは別に、流体圧アクチュエーターＡとＢは、積荷取り扱い用途に応じて、回転式の流体圧モーター式のものにもなりうる。

本開示においてアクチュエーターＡとＢにとって適切なタイプのピストンとシリンダの組み立て体の例は、米国特許６８３４５７４号に示されているようなパーカー−ハンニフィン（Ｐａｒｋｅｒ−Ｈａｎｎｉｆｉｎ）ピストンとシリンダの組み立て体であり、その特許の開示事項は全体として引用によりここに組み込まれている。そのようなピストンとシリンダの組み立て体は、図１のセンサー１１とセンサー１３のような光学センサーを有するが、光学センサーは、１５として略示されている、各ピストンロッド１０と１２の長さ方向に細かく目盛付けされた一意的に増加する位置目盛を判読することができる。前記米国特許６８３４５７４号に記載されているように、目盛１５は、それぞれのセンサー１１又は１３がシリンダに対するピストンロッドの位置を判別させることを可能にする。また、ピストンロッドが進退するときのピストンロッドの変更した変位を判別させることも可能である。この目的のためには利用可能である別のタイプのセンサー組み立て体は、たとえば、磁気コード式のセンサー又は電位差計タイプのセンサーを含んでいる。

センサー１１と１３は、好適には、信号入力を時間基準のマイクロプロセッサーベースの制御器１４に転送し、該制御器が流体圧アクチュエーターＡとＢのそれぞれの運動における差異を感知することを可能にするが、この差異には各ピストンロッド１１と１２の直線的な位置の差やそれらの移動変位の差や移動方向の差ばかりでなく、（時間に対する感知した変位の一次導関数としての）各ピストンロッドの速度の差や（時間に対する感知した変位の二次導関数としての）各ピストンロッドの加速度又は減速度の差も含まれている。直線運動よりもむしろ流体圧アクチュエーターの回転運動が必要な場合、回転部品と共に同じ基本的な原理が用いられる。

図１の流体圧回路は、好適には、図示しない、リフトトラックの油受け１６とポンプ１８から導管２２と３つの位置のフロー及び方向制御バルブ２４を介して加圧された流体圧流体をリリーフバルブ２０によって制限された圧力の下で受け取る。バルブ２４は、好適には、比例流量制御式のものであり、手動で、若しくは、制御器１４に応じて比例式の電気リニアアクチュエータ２４ａによって、可変式に調節されうる。ポンプ１８は、また、導管２６を介して他のリフトトラック流体圧部品と図示しないそれらの個々の制御弁に給油する。導管２８は、すべての流体圧部品から出る流体を油受け１６に戻す。

アクチュエーターＡとＢのシリンダからピストンロッド１０と１２の双方を同時に反対方向に延出するために、バルブ２４のスプールが図１の上方向に移動してポンプ１８から導管３０と並存する導管３２と３４に加圧下で流体を提供して、それぞれの流体圧アクチュエーターＡとＢのピストン端部に給油する。ピストンロッドが延びたとき、流体圧アクチュエーターＡとＢのロッド端部から同時に流体がそれぞれ導管３６と３８と通常開いているバルブ４０と４２を介して、そして、その後、バルブ２４と導管２８を介して油受け１６に排出される。

反対に、図１においてバルブ２４のスプールを下方向に移動することで、ポンプ１８からそれぞれ導管３６と３８とバルブ４０と４２を介して２つのアクチュエーターＡとＢのそれぞれのロッド端部に加圧された流体を送ることによって両ピストンは同時に後退するが、流体は同時にそれらのピストン端部からそれぞれの導管３２と３４及びバルブ２４と導管２８を介して油受け１６に排出される。

別途任意のものとしては、図１の流体回路が改変されて図１に点線で示された例示の追加の手動若しくは電気制御のバルブ４４を含むこともある。この任意の追加のバルブ４４は、２つのスプール位置を有しアクチュエーターＢの運動方向のみに影響する。上側のスプール位置は上記と同じ方法でアクチュエーターＡとＢへの及びアクチュエーターＡとＢからの作動流体の流れを維持して２つのピストンロッド１０と１２が同時に反対方向に動くこととなる。しかし、バルブ４４の下側のスプール位置は（アクチュエーターＡではなく）アクチュエーターＢへの及びアクチュエーターＢからの流れの方向を逆にし、ピストンロッド１０と１２は双方共に、反対方向よりむしろ、共通の方向に同時に逆に移動されることとなる。この後者のオプションの可能性は、側方に移動する動きや、共通の移動方向に沿って一対の積荷係合部材間でのオフセット分離と共に一対の積荷係合部材が同時に同じ方向に移動する必要がある場合に有効である。対向するピストンとシリンダ組み立て体によって動力を加えられる決められた分離と共に側方に移動する運動が必要である場合、バルブ４４のように流体並列配置においてアクチュエーターＡとＢを離すよりも、流体直列配置にアクチュエーターＡとＢを配設したより複雑な流体バルブ回路は、リフトトラック積荷取り扱い器において長い間好適であった。これは、側方移動する両シリンダが共通の方向に移動して図１のような対向している場合、単純な流体的な並列配置が一方の側方移動シリンダのピストン端と他方のシリンダのロッド端に加圧された流体を同時に向かわせるからである。そのような２つの端部が容積に関して異なり、それによって、側方移動中において並列接続され互いに対向している両シリンダの速度において自動的に差異が生じる傾向となる。しかし、この場合においては、以下に説明する図１の電気流体回路の自動運動連携機能のために、バルブ４４によって提供されたより単純な並列配置は十分である。

開運動又は閉運動若しくは側方移動運動が含まれているか否かにかかわらず、流体圧アクチュエーターＡとＢを流れる作動流体のそれぞれの流れの間の図１の流体並列接続は、非均等な反対方向の力によるそれぞれの運動における差異や摩擦抵抗や流路流体抵抗などに起因する数多くの想定外の方法において通常２つのピストンロッド１０と１２のそれぞれの運動が非連携的になる傾向ある。このような差異は、結果的に、アクチュエーターＡとＢのピストンロッドの絶対的又は相対的な位置、速度、加速度及び／又は減速度において相当な連携不足となりうる。

しかしながら、図１の例示のシステムにおいては、バルブ４０と４２と制御器１４からなる電気的に制御された流体圧バルブ組み立て体が自動的に作動して、それぞれの流体圧アクチュエーターＡとＢを流れる作動流体の流れを調整して、そのような想定外の運動における差異を減少し、それによりアクチュエーターの正確な連携を達成する。バルブ４０と４２は、好適には、電気的に制御された可変流量制限バルブであり、制御器１４の自動的な命令の下で、２つの流体圧アクチュエーターＡとＢの想定外の運動の差異の感知した大きさに実質的に比例して別々にかつ非同時に、必要に応じてアクチュエーターＡとＢを流れるそれぞれの流体の流れを制限的に可変減少する。可変流量制限バルブに代わって、バルブ４０と４２は、電気式に制御されたオン／オフバルブでも良く、好適には可変周波数において別々に非同時発生的に制御器１４によってそれらのオンとオフの位置の間で至急にパルス化若しくはディザーされ、平均的なそれぞれの流体の流れを可変的に減少し、結果として可変流量制限バルブのそれと同じ流体制限となる。

電気的に制御された流体駆動バルブ４０と４２は好適には流量制限型のものではあるが、更に別のものとして、それらは可変リリーフ型ものであっても良く、アクチュエーターＡとＢの一方又は他方を通って流れる流れを調整するように非同時発生的に作動されたときに、流体の流れから作動流体を可変にリリーフして（すなわち、引き抜いて）流れを減少し、バルブ２４と導管２８を介して油溜まり１６に引き抜かれた流体を排出する。

いずれにしても、バルブ４０と４２は、好適には、図１に示されたようなそれぞれの制御信号４３と４５によって制御器１４の自動制御の下で作動する。流体圧アクチュエーターＡとＢが反対方向に動こうが、上記のように任意に同じ方向に動こうかに係わらず、バルブ４０はアクチュエーターＡを流れる導管３６の流体の流れを可逆的に調整することができると共に、バルブ４２は同様に、アクチュエーターＢを流れる導管３８の流体の流れを可逆的に調整することができる。このように、バルブ４０は、アクチュエーターＡの動きを可変制御し、そして、バルブ４２は別個に且つ非同時にアクチュエーターＢの動きを可変制御する。

アクチュエーターＡとアクチュエーターＢを流れる作動流体のそれぞれの流れを調整するために制御器１４によって行うバルブ４０と４２の制御のためのアルゴリズムの例が図３の単純化された論理フローチャート図の例に関連して説明される。図３に示す素早く繰り返される論理処理の始めにおいて、制御器は、ステップ４８にて、センサー１１と１３からそれぞれアクチュエーターＡとＢのそれぞれの開始位置を感知する。また、ステップ４９で、図１の各種の制御器入力４６がオペレータ又は従来の自動化された倉庫制御システムが、アクチュエーターの運動方向やアクチュエーターの位置限度及び／又は相対的な位置やアクチュエーターの速度や加速度及び／又は減速度の限度や調節可能な最小エラー許容度及び／又は他の必要な変数のような想定されるパラメータを設定することを可能にする。次いで、たとえば、制御器が想像上の中心線について反対方向にピストンロッド１０と１２の同時発生的な動きをモニターするように設定されていることを想定して、アクチュエーターＡのセンサー１１は、制御器１４が、ステップ５０で、アクチュエーターＡのピストンロッド１０の位置変位の大きさが増えたか否かを感知できるようにする。増えている場合、制御器は両ピストンロッドが延びていて互いに離れて開いていると決定する。増えていない場合、それらは後退して互いに向かって閉じていると判断する。両ピストンロッドが開いている場合、ステップ５２で、制御器はセンサー１１で感知されたアクチュエーターＡのピストンロッド１０の位置変位の大きさがセンサー１３で感知されたアクチュエーターＢのピストンロッド１２の同時発生された位置変位の大きさよりも大きいか否を決定する。大きい場合、制御器はピストンロッド１２の延出運動の現在位置がピストンロッド１０の延出運動の現在位置よりも立ち後れていると決定する。このような場合、制御器は、ステップ５４で先行するアクチュエーターＡのピストンロッド１０についての前もってステップ４９で入力された速度制限を設定するが、しかし、アクチュエーターＢの遅れたピストンロッド１２には速度制限を設定しない。ステップ５６で、制御器は、ピストンロッド１０と１２の現在位置の差異の大きさを決定し、ステップ５８で、制御器はそのような差が前もってステップ４９で入力された調節可能な最小エラー許容度未満であるか否かを決定する。そうであれば、バルブ４０は制御器１４によってアクチュエーターＡを流れる既存の流れを減少すべく作動されることはない。

一方、そのような大きさの差が最小エラー許容度以上である場合、制御器１４はバルブ４０を作動して、ロッドの延びている間にアクチュエーターＡのロッド端から排出される流れを可変制限することによって、その差の大きさに関連して、アクチュエーターＡを流れる流体を減少させ、アクチュエーターＡの延出運動を遅らせ、それによって、先行するアクチュエーターＡと遅れたアクチュエーターＢの間の運動における位置の差を少なくする。しかしながら、バルブ４２は、同時には作動せず、通常の解放状態に維持されたままである。したがって、バルブ４０によってアクチュエーターＡを流れる流れの制限に起因するポンプ１８からの余分な加圧流体は、導管３４を介して自動的にアクチュエーターＢに分割され、立ち後れたアクチュエーターＢの延出運動をスピードアップしより早くアクチュエーターＡに追いつくこととなる。

更に、先行するアクチュエーターＡを流れる作動流体の流れを減少する（但し停止するわけではない）結果として２つの流体圧アクチュエーターＡとＢの間の運動における差を少なくすることによって、そして、先行するアクチュエーターＡにのみ最大限の速度制限を維持し遅れたアクチュエーターＢに対しては行わないことで、流体圧バルブ組み立て体は２つの流体圧アクチュエーターＡとＢの間の運動における想定外の差のより早急な訂正を実現するだけではなく、さもなければ訂正処理によって起きるであろうそれらの想定される運動を完全にする時の遅延を最小限にする。

図３のステップ５２での決定がアクチュエーターＢであるよりもむしろアクチュエーターＡが遅れたアクチュエーターである場合、同じ方法が行われるがバルブ４２が図３に示す制限されるバルブである。

アクチュエーターが共に閉じた方法で後退されている場合に関連する、図３の右手側の論理シーケンスはアクチュエーターが共に延びている場合に前記の各ステップに対応する。

それとは別に、任意のバルブ４４が逆流位置に移動した結果としてピストンロッド１０と１２の動きを共通の方向に制御する任意の状況において、その動作は、ピストンロッド１０と１２の共通の方向における想定内で予め設定された分離を除いて、遅れたアクチュエーターがピストンロッド１０と１２の共通の方向においてそれぞれの位置の大きさの比較によって同じように決定される場合には図３に示されたものと実質的に同じである。

制御される運動における差異が速度や加速度や減速度などの位置以外のパラメータに関する場合、制御器１４はそれらの差異を感知でき、バルブ４０若しくは４２を介する訂正が場合に応じて図３に例示されたのと実質的に同じやり方を用いてその差異を少なくするか又は無くすようにすることができる。

上記各実施の形態は、それぞれのアクチュエーターＡとＢの非同期速度を生成して、該両アクチュエーターの想定した同期位置を以前可能であったものよりもより正確に且つより早急に達成する。反対に、そのような非同期速度を用いて、その運動において想定された所定の一又はそれ以上の差異を有するアクチュエーターＡとＢの想定された同期位置を達成することによって同様の利益を得たい場合、そのことは、図３のステップ４９によって入力された予め設定された異なるパラメータを各アクチュエーターに対して供することによって成し遂げられる。たとえば、アクチュエーターＡとＢを開くか又は閉じて結果として従来の中心線より予め設定された距離だけ新しい中心線のいずれか一側において各ピストンロッドの位置を均等に離間するようにしたい場合、予め設定されたオフセット距離は一方のアクチュエーターの感知された変位に加えられ、そして、他方のアクチュエーターの感知された変位から減ぜられ、動くのに最大の距離を有するアクチュエーターが図３において立ち後れたアクチュエーターとして取り扱われる。たとえば、従来の予め設定された離間とは異なる予め設定される離間を有する新しい位置に共通の方向においてアクチュエーターを動かしたい場合に、同様なやり方が用いられる。一方のアクチュエーターのみを他方のアクチュエーターに対して再位置決めしたい場合にも同様なやり方が用いられる。

図２は、電気的に制御される流体駆動バルブ４０と４２が電気的に制御される単独の３方向比例バルブ６０に置き換えられたことを除いて、図１と実質的に同じである電気流体圧式の略図の例を示している。図１のバルブ４０の機能はバルブ６０のスプール位置６０ａによって行われ、そして、図１のバルブ４２の機能はバルブ６０のスプール位置６０ｂによって行われる。両バルブ４０と４２が流れを同時に制限するようには作動しない好適な動作モードに関して、スプール位置６０ａと６０ｂは、物理的に同期動作ができないようになっている。

上記明細書において用いられた用語と表現は、非制限的な用語と表現としてここに用いられたものであり、そのような用語と表現の使用においては、ここに示され記載された特徴やその部分に均等するものを排除することを意図するものではない。本発明の範囲が以下の請求項によってのみ定義され更に限定されることが理解される。

Claims (17)

1. 一対の流体圧アクチュエーターを流れる作動流体のそれぞれの流れを調整して、前記両アクチュエーターがそれぞれの積荷係合部材を同時に動かすことを可能にする流体圧制御システムであって、
   （ａ）バルブ制御器を含み、前記作動流体のそれぞれの流れを調整して、前記流体圧アクチュエーターの動きを個別に制御するように自動的に作動する電気制御された流体圧バルブ組み立て体と、
   （ｂ）前記制御器が前記両流体圧アクチュエーター間の動きの差を感知できるようして、その差に応じた信号を発生するように作動するセンサー組み立て体とからなり、
   （ｃ）前記制御器が前記アクチュエーターのそれぞれの動きを感知するように作動し、そして、前記電気制御された流体圧バルブ組み立て体が前記制御器によって感知された前記各動きに応じて前記各アクチュエーターの動きを制御し、
   （ｄ）前記電気制御された流体圧バルブ組み立て体が自動的に前記信号と前記両流体圧アクチュエーターのそれぞれの各動きに応じて作動可能であり、前記動きの大きな一方のアクチュエーターの最大の動きを制御して前記差を減少するも、他方の流体圧アクチュエーターの前記最大の動きよりも大きな動きを同時に許容する流体圧制御システム。
2. 前記差が前記両アクチュエーターのそれぞれの移動可能な位置の間の差であることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
3. 前記差が前記両アクチュエーターのそれぞれの移動可能な位置を隔てる予め決められた所望の距離と前記アクチュエーターのそれぞれの移動可能な位置を隔てる実際の距離の間の差であることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
4. 前記差が前記両アクチュエーターのそれぞれの移動速度の間の差であることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
5. 前記差が前記アクチュエーターのそれぞれの移動速度のそれぞれの時間変化率の間の差であることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
6. 前記両流体圧アクチュエーターの前記動きが互いに反対方向であることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
7. 前記両流体圧アクチュエーターの前記動きが共に共通の方向であることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
8. 前記両流体圧アクチュエーターの前記動きが共に共通の方向であり、前記両アクチュエーターがそれぞれの移動可能な位置を有して該共通の方向に沿ってある距離だけ離れていることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
9. 前記制御器が前記両アクチュエーターのそれぞれの移動可能な位置を感知するように作動可能であり、前記電気制御された流体圧バルブ組み立て体が前記制御器によって感知されたそれぞれの移動可能な位置に応じて前記両アクチュエーターのそれぞれの最大の動き制限を制御するように作動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
10. 前記制御器が前記差と予め決められた前記差の最小限度を比較するように作動可能であり、前記差が前記予め決められた最小限度未満であった場合前記差の減少を停止することを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
11. 前記制御器が前記予め決められた最小限度を変えるように調節可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の流体圧制御システム。
12. 前記電気制御された流体圧バルブ組み立て体が自動的に前記信号に応じて作動可能であり、実質的に前記差に比例して前記一方のアクチュエーターを流れる作動流体のそれぞれの流れを変動して減少することにより前記差を減少するが、前記一方のアクチュエーターを流れる作動流体の減少の結果他方のアクチュエーターを流れる作動流体のそれぞれの流れの増加を同時に可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
13. 前記制御器が前記差と予め決められた前記差の最小限度を比較するように作動可能であり、前記差が前記予め決められた最小限度未満であった場合前記流体圧バルブ組み立て体が前記差の減少を停止することを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
14. 前記電気制御された流体圧バルブ組み立て体が自動的に前記信号に応じて作動可能であり、実質的に前記差に比例して前記一方のアクチュエーターを流れる作動流体のそれぞれの流れを変動して減少することにより前記差を減少して、前記両流体圧アクチュエーターのそれぞれの異なる速度を同じ速度になるようにすることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
15. 前記流体圧バルブ組み立て体が非同期速度を同時に引き起こすことで前記両アクチュエーターの同期されたそれぞれの位置を達成するように作動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
16. 更に、前記一のアクチュエーターを流れる作動流体のそれぞれの流れを、前記他のアクチュエーターを流れる作動流体のそれぞれの流れを同時に逆転することなく、選択的に逆転する逆転バルブを有し、前記電気制御された流体圧バルブ組み立て体が自動的に前記信号に応じて作動可能であり、前記一のアクチュエーターを流れる作動流体のそれぞれの流れを可変に調整して前記作動流体のそれぞれの流れが逆転バルブによって逆転される場合と前記作動流体のそれぞれの流れが逆転バルブによって逆転されない場合の両方の場合に前記差を減少することを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。
17. 前記電気制御された流体圧バルブ組み立て体が自動的に前記信号に応じて作動可能であり、前記両アクチュエーターのうちの選択されたいずれか一方を流れる作動流体のそれぞれの流れを可変に減少することにより前記差を減少するが、前記両流体圧アクチュエーターの他方のアクチュエーターを流れる作動流体のそれぞれが調整することなく同時に流れることを可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の流体圧制御システム。

Images