JP6622412B2 - 積荷リフティング力又は積荷寸法に択一的に応答して、積荷クランプ力を適用するように適応された、複数の伸張段階（ステージ）を備える伸縮自在の積荷クランピング流体圧シリンダを有するクランプ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

なし

本開示は、一般的には、荷重に応じて変化する流体圧積荷クランプ力を自動的に適用することが可能なリフトトラック搭載積荷クランプにより、ペーパーロール又はその他のもののハンドリングを最適化する流体圧回路に関する。

米国特許第６４５４５１１号は、電気的に荷重を感知し、且つ、感知された荷重に応答して、電気制御器によって可変制御される圧力リリーフ弁により、最大流体圧積荷クランプ力を自動制限することで、積荷クランプ力の荷重に対応した流体圧制御に関する先行電気システムを開示している。

米国特許公開公報第２０１０／００８９７０４号は、電気制御器を必要としないにもかかわらず、荷重に対応して変化する流体圧積荷クランプ力を自動で加えることが可能な、より単純な機械式システムを開示している。しかしながら、この後者の荷重依存クランピングシステムは、２以上の伸張段階（ステージ）を有する流体圧クランプシリンダとの併用を以前は考えていなっかった。なぜならば、シリンダが伸張する間、そのようなシリンダの追加された連続する段階（ステージ）のそれぞれで、徐々に減少した加圧領域となる結果、徐々にクランプ力が減少してしまい、このことでクランプがクランプされた積荷を落とす要因となりかねないためである。

本発明は、２つ以上の連続的に伸張可能な段階（ステージ）を有するタイプの流体圧クランプシリンダを１つ又は複数利用することで、上述の後者の機械式積荷クランピングシステムに改良を加え、例えば、米国特許第４１２７２０５号及び米国特許第４２２７８５０号にて示されるようなクランプされた積荷をクランプが落とす危険を冒すことなく、荷重に応じて変化する流体圧積荷クランプ力、若しくは、積荷寸法に応じて変化する流体圧積荷クランプ力を適用する。流体圧クランプシリンダの長さは、いくつかの応用例では、サポートリフトトラックから全般的に前方に伸びるが、他の場合では、サポートリフトトラックに対して全般的に横方向に伸びる。この改良されたシステムは、１つ又は複数の積荷リフティング伸張段階（ステージ）を有する１つ又は複数の積荷リフティングシリンダと併せて使用可能である。この改良されたシステムは、次のような更なる利点をもたらす。

（１）積荷損傷を防ぐ目的で、より小さな積荷にはクランプ力を自動で減少し、

（２）積荷ハンドリングの生産性をよくする目的で、より小さな積荷にはクランプを自動で迅速に閉じ、

（３）より大きな寸法範囲の積荷をクランプできることである。

本発明の上述の、およびその他の目的、特徴、利点は、添付図を参照して以下の発明の詳細説明を検討することでより一層容易に理解できることとなる。

図１は、本発明で使用可能な流体圧システムの好適な実施の形態の一例である。

図２は、図１の流体圧システムと相互作用可能なスイッチアセンブリの一例である。

以下の詳細説明に、本発明の理解の助けとなるよう特定の好適な特徴が記述されている。しかしながら、本発明は、これらの具体的な特徴を活用せずに、多くの方法で実行されることも可能である。

図１は、本発明において、ペーパーロール又はその他の重量積荷を扱うリフトトラックによって通常運ばれるタイプの積荷ハンドリングクランプを有利に制御するために、使用可能な流体圧システムの好適な実施の形態を示している。該流体圧システムは、積荷にかかる積荷クランプ力の自動可変荷重対応制御に適合しており、伸張された流体圧クランピングアクチュエーターの最大の伸縮長さと組み合わせた、後退した流体圧クランピングアクチュエーターの最少の伸縮長さが、リフトトラックによって取り扱い可能なクランプされた積荷の寸法範囲を増加させるためには望ましい。このようなシステムは、好ましくは、１０１、１０３のような、１つ又は複数の流体動力積荷クランピングアクチュエーターを含み、各々が、１０５及び１０７のような、２つ以上の伸縮自在の連続的に伸張可能な段階（ステージ）を有する。

径のより大きな段階（ステージ）１０５の各々は、はじめに、クランプ閉ライン１１８及び１２０を介して、各段階（ステージ）１０５のより大きな加圧領域に供給された流体圧クランプ閉じ圧力の元で伸張する。径のより大きな段階（ステージ）１０５の最大伸張後、夫々対応する径のより小さな段階（ステージ）１０７が、より小さな加圧領域に起因して、径のより大きな段階（ステージ）１０５よりも弱い力で伸張する。該システムは、好ましくは、２つ以上の連続的に伸張可能な伸縮自在の段階（ステージ）１５４及び１５６を有する、少なくとも１つの長手方向に伸張可能な流体動力積荷リフティングアクチュエーターも含む。好ましくは、このような積荷リフティングアクチュエーターは、低オーバーヘッド領域にて積荷リフティングを容易にするために、リフトトラックのマストを伸張させずに積荷を持ち上げる伸張可能なフリーリフト段階（ステージ）１５４、及び、更にはリフトトラックのマストが伸張している間、より高いオーバーヘッド領域にて、更に高く積荷を持ち上げるメインリフト段階（ステージ）１５６を有する。

積荷クランプ弁１３４は、積荷クランピングアクチュエーター１０１、１０３の伸張及び後退を制御し、並びに、積荷リフト弁１４６は、積荷リフティングアクチュエーター１５４及び１５６の伸張及び後退を制御する。このような弁は、手動制御又は遠隔制御が可能である。

１つ又は複数の１０１、１０３のような流体動力アクチュエーターによって制御可能な積荷クランピング部材（図示しない）は、ペーパーロールクランプアーム又は別のタイプの積荷クランピング部材を備える。本開示の例示目的で、積荷リフティングシステムが、一対の横並びの積荷クランピング流体動力アクチュエーターを有するペーパーロールクランプに照らして更に説明されるが、各々のアクチュエーターが、流体動力アクチュエーター１０１、１０３によって、共通の方向で、同時に一致して動作制御された２つの進退自在に動く段階（ステージ）１０５及び１０７を有する。このような構成では、流体動力アクチュエーター１０１、１０３は、図１にて左へのクランプバルブスプール１３４の動作によって、アクチュエーターを伸張するために、作動流体が、流体ライン１３６、１１８及び１２０を介して、流体動力アクチュエーター（又はシリンダ）１０１、１０３のヘッド側へと注入され、同時に作動流体が、流体ライン１２２、１２４及び１３２を介して、流体動力アクチュエーター１０１、１０３の反対側から排出されるときに、積荷クランピング部材を一緒に閉じるように構成されてもよい。一方で、右へのクランプバルブスプール１３４の動作は、相応して、流体動力アクチュエーター１０１、１０３を後退させる。

積荷クランプ切替弁１３４が右へ動いて積荷クランプ開放ライン１３２内の流体圧力を増加する時、二方向弁１９６は、積荷クランプ開放ライン１３２から導かれて、弁が無流閉じ位置に動くように図示されている。

流体動力アクチュエーター１０１、１０３の各々が、弁アセンブリ１２６によっても追加的に制御されるようにしてもよく、一斉に作動するよう、流体動力アクチュエーター１０１、１０３を介して等量流を引き起こすために、従来の分流／集流弁（図示しない）のような流体圧回路を備えることも可能である。積荷クランプ弁アセンブリ１２６は、また、従来の操作者操作チェック弁、並びに、クランプ開放制御ライン１３２、１２２、１２４内の流体圧に対抗することで、解除されるまで積荷クランピング状態に動力アクチュエーターを保持する関連回路を含んでもよい。

積荷リフティングシステムは、少なくともフリーリフト段階（ステージ）１５４及びメインリフト段階（ステージ）１５６を有する少なくとも一つの流体動力リフティング装置を有する。リフティング装置１５４、１５６は、単一段階流体動力装置、複数段階流体動力装置、若しくは、流体動力装置のアセンブリであってよい。いずれの場合でも、流体動力リフティング装置は、マストを伸張させずに積荷クランピング部材を持ち上げる長手方向のフリーリフト移動範囲、及び、リフティング装置が伸張する際にマストが伸張する長手方向の少なくとも一つのメインリフト移動範囲を有するよう構成されている。概略的に図示されるように、フリーリフト段階（ステージ）１５４ピストンは、メインリフト段階（ステージ）１５６ピストンよりも大きな加圧表面積を有するため、フリーリフト段階（ステージ）１５４は、伸張作動のためには、ライン１５８内で、メインリフト段階（ステージ）１５６で必要とされるよりも低い流体圧力を必要とする。その結果、ライン１５８内の作動流体量が増加することで、フリーリフト段階（ステージ）１５４自体の移動の終端まで、フリーリフト段階（ステージ）１５４の伸張を引き起こし、その後、ライン１５８での流体量が更にメインリフト段階（ステージ）１５６を伸張させる。

上記システムの流体圧弁回路は３つの異なるモジュール１２８、１５０、１５２にグループ分けされて図示されているが、様々な構成要素が異なってグループ分けされてもよく、若しくは異なる数のモジュールにグループ分けされてもよい。つまり、モジュール１２８にグループ分けされた流体圧弁回路は、リフティング装置１５４、１５６に関連した流体圧回路からライン１６８に感知された荷重を受け入れ、且つ、積荷クランピングアクチュエーター１０１及び１０３の荷重対応制御のため感知された荷重を使用する回路を構成する。

弁アセンブリ１５０及び１５２にグループ分けされた流体圧弁回路は、リフティング装置１５４、１５６の長手方向に伸張可能な位置に実質上無関係に、ライン１６８に受け入れられた感知荷重が均等化されることを確実にし、並びに、積荷クランプ切替弁１３４及び積荷リフト切替弁１４６が閉じている時、リフティング装置１５４、１５６を含む１つ又は複数のシリンダがアキュムレータとして動作することを可能にする回路を含み、それにより積荷リフティングシステムに、積荷クランピング部材のフルタイム自動荷重対応力制御を提供する。

弁アセンブリ１２８で図示された流体圧弁回路は、積荷クランプ切替弁１３４から作動流体を受ける積荷クランプ閉鎖回路を含む。例えば、ペーパーロールを取り扱う積荷リフティングシステムを装備したリフトトラックの操作者は、積荷クランプ切替弁１３４を図上左へ動かすことで、積荷クランピング部材の閉じ操作を開始して、作動流体がクランプ閉鎖ライン１３０に流れ込むようにし、操作者操作弁１９０を離座し、且つ、ライン１３０及び積荷クランプ弁１２６を介して、ライン１１８及び１２０へ流れ続けるようにしてクランピングシリンダ１０１及び１０３を同時に伸張する。流体が積荷クランプ閉鎖ライン１３０に注入されるにつれて、作動流体は、積荷クランプ開放ライン１３２を介して、同時に排出される。積荷クランピング部材が閉じて積荷を掴むと、クランプ閉鎖ライン１３０の流体圧は、調整可能な圧力リリーフ弁１９４、又はその他の適切な弁によって、所望の閾値（又は開始値）グリップ圧力まで増加する。例えば、圧力リリーフ弁１９４は、積荷クランプ閉鎖ライン１３０を６５０ｐｓｉに制限するよう設定されてよく、この制限を超える積荷クランプ切替弁１３４からの作動流体が、クランプされた積荷にかかるグリップ圧を増加し続けるようになるのではなく、リフトトラックの貯油器１４０に戻るようにする。

流体圧力が、積荷クランプ閉鎖ライン１３０において、圧力リリーフ弁１９４の設定まで増加すると、パイロットライン１７４は１８４での圧力を受け入れ、調整可能にばねで偏倚された２つの操作者操作の２位置弁１７２、１７６の位置を制御するが、該２位置弁１７２、１７６は、ライン１６８から、及び、リフティング装置１５４、１５６に連動した流体圧回路から受けた流体圧の範囲を選択的に制御する目的で使用されている。弁１７２は、好ましくは、積荷クランプ閉鎖回路が、それ以上では積荷リフティング回路から流体圧分離される最低圧力限界を設定するため使用され、並びに、弁１７６は、好ましくは、積荷クランプ閉鎖回路が、それ以上では積荷リフティング回路から流体圧分離される最高圧力限界を設定するために使用される。２位置弁１７６は、通常開弁として図示され、ライン１７４によって閉状態又は無流体状態に導かれない限り、流体の流れを可能にし、一方で、２位置弁１７２は、通常閉弁として図示され、ライン１７４によって開流体状態に導かれない限り、流体をブロックする。２位置弁１７２、１７６の夫々は、パイロットライン圧がばね抵抗の設定を超えるまでその通常状態に維持しておくために、ばねで偏倚されている。積荷クランプ開放ライン１３２及びばねオーバーライドライン１７０での圧力は、弁１７２、１７６がその通常状態に戻るようにする。また、積荷クランプ開放ライン１３２での圧力は、パイロットライン１９２を介して、チェック弁１９０を離座させ、流体が積荷クランプ閉鎖回路から引き抜かれるようにする。

好ましくは、弁１７２でのばねの抵抗設定は圧力リリーフ弁１９４での閾圧、又は、開始圧設定未満であるが、積荷クランピング部材が、積荷を掴むために閉じられた時に下方向にドリフトするのを防ぐのには十分高くする。典型的なばねの抵抗設定は、弁１７２のばねでは６００ｐｓｉ、並びに、弁１７６のばねでは１８００ｐｓｉでよい。１８４にて感知された流体圧が、例えば、弁１７２のばね設定、つまり６００ｐｓｉに達すると、弁１７２が開き、流体圧が、現在開いている弁１７２の下流に、通常開いている弁１７６の下流に、並びにチェック弁１７８の下流にも感知されるようになる。弁１７２及び１７６の両方が開いている時、ライン１６８からの流体圧、並びにそれによる荷重が１８０にて感知されうる。弁１７２が開くまで、積荷クランプ閉鎖回路での圧力は、持ち上げライン１４８及び１６８での圧力から分離されている。２位置弁１７６及び１７２の両方が開いている時のみ、ライン１６８からの流体は、１８０にて積荷クランプ閉鎖回路へと受け入れられる。チェック弁１７８は、積荷クランプ閉鎖回路からの流体が、ライン１６８を介して、積荷リフティング回路へと逆流するのを防ぐ。

チェック弁１８２は、強制的に圧力調整弁１８８を介して流体が流れるようにするのではなく、ライン１６８からの流体が積荷クランプ閉鎖回路において上流へ流れることを防ぐ。圧力調整弁１８８は、ライン１６８を介して受ける重量比例の流体圧力に関連して、積荷クランピング部材によって加えられるクランピング圧力を調整する目的で使用されるようにしてもよい。例えば、より大きな容量の流体動力アクチュエーター１０１、１０３を有するリフティングシステムでは、ライン１６８から受けた重量比例の流体圧が、積荷にかかる過大なグリップ力となる結果となってしまうことがある。このような場合では、圧力調整弁１８８は、積荷を掴むために利用可能な最大圧力を減少させる目的で使用されうる。特定のタイプの積荷の脆弱性や安定性、リフティング装置１５４、１５６を含む１つ又は複数の積荷リフティングシリンダの大きさや容量、並びに、以下により詳述されるように、リフティング装置１５４、１５６に協働する圧力均等化回路１５０の圧力増大効果等のその他の要因が、ライン１６８から受けるクランピング圧力の減少を必要とすることがありうる。

ライン１６８での圧力に応じて可変である、いかなる適切なタイプの圧力調整弁が、弁１８８の位置で使用できるが、１つ又は複数の操作者操作のリリーフ弁、又は、減圧弁を含む。

積荷リフティング作業中、積荷をクランピングして閾値圧力に達した後で、積荷クランプ切替弁１３４は、その中央の非作動位置へと戻り、並びに、リフティング装置１５４、１５６を伸張して積荷を持ち上げるために、持ち上げ又は積荷リフト切替弁１４６が動き、作動流体が持ち上げ作動ライン１４８を介して流れるようにする。流路１４８、１５８、１６８が、単に、共に相互に連結されている場合、ライン１６８にて感知された荷重及びライン１６８での流体圧の間の関係は、フリーリフトモード１５４での積荷リフティングは、メインリフトモード１５６での同じ積荷リフティングよりも、より低圧の流体を必要とするので、リフティング装置１５４、１５６の位置によって変化する。例えば、メインリフト段階（ステージ）１５６は、作動のために追加の流体圧力４００ｐｓｉを必要とする。その結果、このようなリフティングシステムから得られる荷重信号は、リフティング装置がフリーリフトにあるのか、又はメインリフトにあるのかによって異なる。

弁アセンブリ１５０及び１５２にグループ分けされた流体圧弁回路は、リフティング装置１５４、１５６の長手方向に伸張可能な位置に実質上無関係になるように、ライン１６８で受けた感知された荷重が均等化されることを確実にする回路を含む。図示されるように、例示的な弁アセンブリ１５０は、フリーリフトシリンダ１５４及びメインリフトシリンダ１５６間の作動圧力の差異を補整する圧力差調整弁１６４を含む。例えば、圧力差調整弁１６４は、メインリフトシリンダ１５６の狭領域のピストンを作動させるためにライン１５８にて必要とされる下流のより高圧の流圧と比較すると、フリーリフトシリンダ１５４を作動するために、ライン１５８での圧力を４００ｐｓｉまで減少するよう調整されるようにしてもよい。フリーリフトシリンダ１５４の作動中、ライン１４８での圧力は、メインリフトシリンダ１５６の作動中に自然に起こる荷重に対してライン１６８にて感知された荷重が均等化されるように、弁１６４によって効果的に増加される。

チェック弁１６６は、積荷クランプ切替弁１３４及び積荷リフト切替弁１４６が閉じている時、リフティング装置１５４、１５６を含む１つ又は複数のシリンダをアキュムレータとして動作することを可能にし、それにより、積荷リフティングシステムに積荷クランピング部材のフルタイム自動荷重対応力制御を提供する。例えば、感知された荷重の大きさにおいて増加がある場合、チェック弁１６６は、リフティング装置１５４、１５６からの流体が、積荷クランプ切替弁１３４及び積荷リフト切替弁１４６の何れかの同時作動なしで、ライン１６８を介し、積荷クランプ閉鎖回路への流体を自動で増加可能にする。

同様に、積荷にかかるグリップ力において減少がある場合、チェック弁１６６は、リフティング装置１５４、１５６からの流体が、積荷クランプ切替弁１３４及び積荷リフト切替弁１４６の何れかの同時作動なしで、積荷クランプ閉鎖回路への流体を自動で増加可能にする。

図２に図示されるように、スイッチアセンブリ１５２は、マストの伸張可能な位置に応答して、弁アセンブリ１５０において、通常開いているソレノイド作動二方向弁２００に電気的活性化信号を提供するスイッチ２０４を備えるようにしてもよい。ソレノイド作動二方向弁２００は、非作動状態の開位置であるように図示されている。例えば、ターゲット２０２のようなトリガースイッチ要素、又は、その他の装置は、マストの移動可能なメインリフト部のクロス部材に搭載されるようにしてもよく、更に、（近接スイッチのような）スイッチ２０４は、マストの下部、又は、固定部に搭載されるようにしてもよい。近接スイッチ２０４は、フリーリフト１５４の移動範囲でのリフティング装置１５４、１５６の伸張の間中、ソレノイド作動二方向弁２００を作動の閉位置に動かすようにする作動信号を提供する。フリーリフト段階（ステージ）１５４がその移動の上方端に到達した後で、メインリフトのクロス部材が、マストの固定部から離れて上方へ動き、それによりスイッチ要素を切り離し、ソレノイド作動二方向弁２００の非作動を引き起こし、次に、二方向弁２００を開位置へと動かす。こうすることで、流体が均等化弁１６４を迂回して、減圧効果を取り除くようにする。別の作動流体がライン１４８を介して注入されて積荷を持ち上げ続けると、流体は均等化弁１６４を迂回でき、ライン１４８でのより高い圧力が、リフティング装置１５４、１５６のメインリフト段階（ステージ）１５６の作動に利用できる。スイッチ２０４及びソレノイド弁２００が電気的であったとしても、それら両方は、固定されてマストの伸張に応答して動かないリフトトラック又はマストの部分に搭載されている。これにより、マスト伸張に応答して移動しなくてはならず、そのため危険や耐久性問題にさらされる電気伝導体の必要性を回避する。

代わりに、リフティング装置１５４、１５６がメインリフト１５６の移動範囲内にある時に均等化弁１６４を迂回するために、その他のタイプの弁又は構成要素が、電気的構成要素の必要性なく、使用されるようにしてもよい。例えば、電気作動のソレノイド弁２００の代わりに、メインリフトのクロス部材の上方の動きに物理的に応答する機械作動の弁が使用できる。

メインリフト１５６の移動範囲内で、リフティング装置１５４、１５６を後退している時、作動流体は、二方向（又は迂回）弁２００を介して流れるようにされる。二方向弁２００が一旦閉じられると、流体は、チェック弁１６６を介して流れることで、均等化弁１６４を迂回することができ、次いで、リフティング装置１５４、１５６が更に後退するときに、作動流体がフリーリフト段階（ステージ）１５４から排出するための経路を提供する。

２段階（つまり、フリーリフト及びメインリフト）積荷リフティング装置を記述してきたが、代わりに、１段階リフティング装置を使用することもできる。それとは別に、ライン１６８での感知された荷重がリフティング装置の長手方向に伸張可能な位置とは関係ないままにするのに必要とされるより高い作動圧力を補整するために、均等化及び迂回弁を追加することで、追加のメインリフト段階が調整されるようにしてもよい。例えば、リフティング装置が、図１に図示される単一のメインリフト段階１５６を超えて第２のメインリフト段階を含む場合、別の均等化弁が、均等化弁１６４と直列で追加され、且つ、追加された均等化弁を迂回する別の弁が、第１メインリフト段階１５６がその移動の終端に到達した時に追加の（第２の）メインリフト段階の作動のために、追加されてもよい。

前述の明細書中に用いられる用語及び表現は、記述の用語として使用され、限定されるものではなく、そのような用語及び表現の使用において、本明細書で記述され図示された特徴、又はその部分に均等するものを除外する意図はない。本発明の範囲が、次に続く請求項によってのみ定義され、制限されることが理解できよう。

Claims (5)

1. 加圧された作動流体源に応じて積荷に対してクランプ力を適用可能な少なくとも第１及び第２の連続的に伸張可能な段階を有するタイプの少なくとも１つの積荷クランピング流体圧シリンダを含む流体圧積荷クランピング及び積荷リフティングシステムであって、
   前記第１段階は、前記第２段階の第２の流体圧受領域より大きな第１の流体圧受領域を有し、
   前記第１段階は、前記第１の流体圧受領域に加えられた前記積荷の重量を支える流体圧に依存して自動可変に、前記積荷に対し第１クランプ力をかけることができ、
   前記第２段階は、自動的に前記積荷の寸法に応じて前記積荷に前記第１クランプ力より小さい第２クランプ力をかけることができるシステム。
2. 前記第２段階が、前記第１段階の最大伸張に応答して前記第２クランプ力をかけることができる請求項１に記載のシステム。
3. 前記積荷の前記重量を支える前記流体圧に応答して前記積荷を持ち上げる積荷リフティング流体圧シリンダを更に含む請求項１に記載のシステム。
4. 前記積荷リフティング流体圧シリンダが、少なくとも２つの連続的に伸張可能な段階を有するタイプである請求項３に記載のシステム。
5. 前記積荷クランピング流体圧シリンダが材料ハンドリングリフトトラックに操作可能に搭載され、前記積荷クランピング流体圧シリンダの長さが前記材料ハンドリングリフトトラックから全般的に前方に延びている請求項１に記載のシステム。

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