JP6849914B2 - 荷役装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ストア・キャリア・ローダやコンテナ・パレット・ローダ等として利用される荷役装置に関するものである。
従来より、荷役作業を行う機械装置の一つとして、ストア・キャリア・ローダやコンテナ・パレット・ローダ等と称される荷役装置が知られている(例えば特許文献1)。
かかる荷役装置は、航空機等の補給先に飛翔体等の補給物を補給すべく、台座に載置した補給物を持ち上げ、補給先の所定位置に装填する役割をなしている。
一般に、この種の荷役装置は、車体に取り付けた主台座と補助台座の間がシザーズリンクで連結されて、補助台座がシリンダによって油圧駆動されるように構成されており、補助台座に補給物を載せたトレーをセットし、補助台座に昇降動作を行わせることで、トレーを補給先の被装填箇所にまで持ち上げて昇降方向と直交する方向に係合させるようにしている。
特開平06−247204号公報
ところで、補給先への補給物の装填には、厳しい位置決め精度が要求されることが少なくなく、僅かでも位置ずれが生じた場合には、補給物のトレーが補給先の装填箇所に合致せず、やり直しを強いられることがある。特に補給物が重量物であるほど、油圧による昇降スピードは緩やかであり、やり直しは大きな時間的ロスになる。また、位置ずれしたままでトレーが装填箇所に接近することで、トレーと装填箇所との接触により甚大な損傷にもつながり易い。
図14及び図15は、今回の検討対象としている荷役装置(ストア・キャリア・ローダ)aを示している。この装置aは、前述したように車体bに取り付けた主台座cと補助台座dの間が同期機構である左右一対のシザースリンクeで連結されている。シザースリンクeは対をなすリンクメンバe1、e2(e3、e4)の一端側が主台座cおよび補助台座dの下に位置するスライドテーブルfに回転可能に支持され、他端が主台座cよびスライドテーブルdに設けた長孔にスライド可能に係合するとともに、主台座cと補助台座dの間に上端が相寄る方向に傾斜した一対のシリンダg1、g2(g3、g4)を取り付けることで、補助台座dがシリンダg1〜g4によって油圧駆動されるように構成されている。
図16はかかるシリンダg1〜g4を駆動する駆動回路hを示している。4本のシリンダg1〜g4のシリンダ室は共通の切替弁h1に接続されており、切替弁h1は第1の切替位置でポンプh2からリリーフバルブh3を介して圧送されるオイルをシリンダ室に導入し、第2の切替位置でシリンダ室内のオイルをオイルタンクh4に戻す役割を果たしている。
ところで、4本のシリンダg1〜g4にはストロークを同調させる機能がないため、スライドテーブルfの水平度、或いは被装填箇所に対する平行度はシザースリンクeの剛性にのみ頼っている。
すなわち、負荷にアンバランスがあると、負荷の重いシリンダ室から負荷の軽いシリンダ室にオイルが回り込むため、負荷の軽いシリンダのストロークが相対的に大きくなり、機械装置が完全な剛体でない以上、スライドテーブルfに傾きが生じ得る。そして、各シリンダg1〜g4には単独でストロークを制御する機能がないため、一度スライドテーブルfに傾きが生じると、傾きを補正することが困難になるという課題がある。
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としている。
本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような手段を講じたものである。
すなわち、本発明の荷役装置は、主台座と、前記主台座に機械的な同期機構を介して支持される補助台座と、この補助台座を昇降可能に支持する少なくとも3本のアクチュエータと、これらのアクチュエータを制御する制御手段とを具備するものであって、前記制御手段を、前記各アクチュエータを各々独立して駆動可能に構成するとともに、前記補助台座または前記補助台座の下に位置するスライドテーブルに取り付けられ且つ前記補助台座の傾斜を検知する傾斜検知手段を設け、前記制御手段に、前記傾斜検知手段によって検知される補助台座の傾斜を解消する方向に各アクチュエータの駆動配分を変更しつつ制御を行うように構成したことを特徴とする。
このように構成すれば、アクチュエータを単に同期駆動する場合に比べて、傾斜を確実に解消することができる。このため、荷役作業の確実性を有効に高めることが可能となる。
好ましい他の実施の態様としては、前記アクチュエータがシリンダであり且つ前記補助台座の前後左右4箇所を支持するものであり、前記荷役装置を左右の側面から見たとき、前記シリンダが逆ハの字になるように取り付けられるものが挙げられる。
好ましい実施の態様としては、前記アクチュエータが補助台座の前後左右4箇所を支持するものであり、同時に昇降駆動している状態から、補助台座の左右何れの側の駆動が先行し、前後何れの側の駆動が先行しているかが前記傾斜検知手段を通じて検知された場合に、前記制御手段は、駆動が最も遅れているアクチュエータ以外のアクチュエータを一時的に停止又は減速する制御を繰り返し行うように構成されるものが挙げられる。
或いは、好ましい他の実施の態様としては、前記アクチュエータが補助台座の前後左右4箇所を支持するものであり、同時に昇降駆動している状態から、補助台座の左右何れの側の駆動が先行し、前後何れの側の駆動が先行しているかが前記傾斜検知手段を通じて検知された場合に、前記制御手段は、駆動が最も進んでいるアクチュエータを一時的に停止又は減速する制御を繰り返し行うように構成されるものが挙げられる。
同期機構として、主台座と補助台座の間に前後及び左右に各々一対に設けられたシザースリンクを採用する場合には、各シザースリンクのリンクメンバは、上端が相離れる方向に傾斜して設けられていることが好適である。
アクチュエータにシリンダを採用する場合には、駆動回路として各シリンダごとに比例制御弁を設け、前記制御手段が前記各比例制御弁の絞り開度を各々独立に制御しつつポンプ又はタンクに接続するように構成していることが望ましい。
以上、説明した本発明によれば、アクチュエータを単に同期駆動する場合に比べて、補助台座の傾斜を確実に解消して、補助台座の水平度、或いは被装填箇所に対する平行度を適切に維持することができるため、荷役作業の確実性を有効に高めて、作業効率や位置決め精度の向上を図ることが可能となる。
本発明の一実施形態に係る荷役装置を示す側面図。 同荷役装置を構成する駆動回路およびPLC周辺の構成を示すブロック図。 同荷役装置に用いられる傾斜センサの仕様を示す図。 同荷役装置のPLCに組み込まれているアルゴリズムを示すフローチャート。 同荷役装置のPLCに組み込まれているアルゴリズムを示すフローチャート。 同荷役装置のPLCに組み込まれているアルゴリズムを示すフローチャート。 同荷役装置のPLCに組み込まれているアルゴリズムを示すフローチャート。 同荷役装置のX方向に対する傾斜補正機能を説明するための図。 同荷役装置のY方向に対する傾斜補正機能を説明するための図。 同荷役装置のPLCに組み込まれているアルゴリズムを示すフローチャート。 同荷役装置のPLCに組み込まれているアルゴリズムを示すフローチャート。 同荷役装置のPLCに組み込まれているアルゴリズムを示すフローチャート。 同荷役装置のPLCに組み込まれているアルゴリズムを示すフローチャート。 本発明の比較対象である荷役装置を示す平面図。 同側面図。 同荷役装置を構成する駆動回路の構成を示すブロック図。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図1はこの実施形態の荷役装置(ストア・キャリア・ローダ)Aを示し、図2はこれを駆動するアクチュエータであるシリンダk1〜k4を含む駆動回路mの周辺を示している。図1及び図2において、図15及び図16と共通する部分には同一符号を付している。
特に、この実施形態ではアクチュエータであるシリンダk1〜k4を車体aに異なる態様で組み付けるとともに、シリンダk1〜k4を駆動する駆動回路m及びるPLC3等を本実施形態特有のものにしている。
具体的に説明すると、この荷役装置Aは、前述したように車体aに取り付けた主台座cと補助台座dの間が機械的な同期機構である左右一対のシザーズリンク(Xリンク)eで連結されている。シザースリンクeは対をなすリンクメンバe1、e2(e3、e4)の一端側が主台座cおよび補助台座dの下に位置するスライドテーブルfに回転可能に支持され、他端が主台座cおよびスライドテーブルfに設けた長孔にスライド可能に係合しているとともに、主台座cと補助台座dの間に上端が相離れる方向に傾斜した一対のシリンダk1、k2(k3、k4)を取り付けることで、補助台座dがシリンダk1〜k4によって油圧駆動されるように構成されている。
シリンダk1〜k4は、スライドテーブルfの前後左右を支持すべく4本設けられている。これらのシリンダk1〜k4は、シリンダ室に作動液を導入されることによってロッドを突出させ、シリンダ室の作動液が排出されることによって重力でロッドを没入させる単動式のもので、ロッドの駆動端でスライドテーブルfを支持している。
駆動回路mは、各シリンダk1〜k4ごとに比例制御弁m1〜m4及びシャットオフバルブn1〜n4を設け、これらのシャットオフバルブn1〜n4の上流を前記シリンダk1〜k4のシリンダ室に接続するとともに、比例制御弁m1〜m4の下流を作動液供給ライン1及び作動液排出ライン2に並列的に接続している。作動液供給ライン1はオイルタンクh4、ポンプh2及びリリーフバルブh3をシリアルに接続したものであり、作動液排出ライン2は端部をオイルタンクh4に接続したものである。比例制御弁m1〜m4は、方向切替弁及び流量制御弁の機能を兼ね備えたもので、方向切替弁の上昇ON又は下降ONの切り替えと、流量制御弁の制御とを行う。シャットオフバルブn1〜n4は内部流路を開放又は遮断する機能を有する。方向切替弁は上昇ONのときに上流のシリンダk1〜k4を作動液供給ライン1に接続し、下降ONのときに上流のシリンダk1〜k4を作動液排出ライン2に接続する機能を備える。流量制御弁は上昇時又は下降時における内部流路の絞りを調整する機能を備える。これら比例制御弁m1〜m4及びシャットオフバルブn1〜n4は、PLC3からの指令に基づき動作する。
すなわち、作動液供給ライン1に接続されたシリンダk1〜k4にはPLC3からの指令値に応じた絞り開度で作動液が圧送され、作動液排出ライン2に接続されたシリンダk1〜k4からはPLC3からの指令値に応じた絞り開度で作動液が排出され、シャットオフバルブn1〜n4を閉とされたシリンダk1〜k4は停止される。
さらにこの実施形態は、補助台座dの傾斜を検知する傾斜検知手段として傾斜センサ4を設け、この傾斜センサ4の検出値をPLC3に入力している。
傾斜センサ4は、補助台座dの前後方向の傾斜を検する前後傾斜センサ41と、左右方向の傾斜を検知する左右傾斜センサ42とを備え、これらが補助台座d又はスライドテーブルfの適宜位置に取り付けられている。傾斜センサ41、42からは、図3に示すように傾きに比例した電圧が出力され、PLC3はこの電圧を入力することで、補助台座dが前後左右に何度傾いたかを判定することができる。
また、PLC3には、補助台座dの上昇操作をON/OFFするスイッチ51と、補助台座dの下降操作をON/OFFするスイッチ52と、傾き補正機能をON/OFFするスイッチ53と、主・補助台座c、dの高速動作をON/OFFするスイッチ54と、補助台座dの上昇端又は下降端のストロークエンドを検出するスイッチ55とが接続されている。主台座cの動作とは、図1の紙面垂直方向に荷役装置A全体をスライドさせて、補助台座d上に載置されるトレーtを被装填箇所に係合させる動作を指す。そして、これらのスイッチ51〜55からの信号がPLC3に入力され、PLC3は所定のアルゴリズムに従って各比例制御弁m1〜m4の切り替えを制御する。
図4〜図9は上昇時のアルゴリズムを示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って、本実施形態の作動を説明する。
先ず、補助台座dの上昇操作が行われると(ステップS1)、シャットオフバルブを開にし(ステップS2)、方向切替弁を上昇ONにし(ステップS3)、流量制御弁の出力を上昇ONにする(ステップS4)。これにより、補助台座dの上昇が開始される(ステップS5)。
次に、傾き補正機能が停止中か否かを判断し(ステップS6)、主・補助台座c、dの高速スイッチがONか否かを判断する(ステップS7)。傾き補正機能が停止中であり、または高速スイッチがONであるときは、ステップS21で補助台座dの上昇操作がOFFとならない限り、ステップS6の手前に戻る。
ステップS21で補助台座上昇操作がOFFになると、流量制御弁の出力をOFFにし(ステップS23)、方向切替弁の出力をOFFにし(ステップS24)、シャットバルブを閉にする(ステップS25)。これにより、補助台座の上昇は停止される(ステップS26)。
一方、ステップS6で傾き補正機能がONであり、かつステップS7主・補助台座の高速スイッチがOFFのときは、ステップS30とステップS40に移り、それぞれX軸方向の傾斜補正とY方向の傾斜補正を並列的に実行する。
先ず、ステップS30では、補助台座dの前傾斜が図8に示すようにX軸−所定角度(この実施形態では0.3°)以下であるか否かを判断し、NOの場合はステップS31で補助台座の後傾斜がX軸+所定角度(この実施形態では0.3°)以上であるかを判断する。何れもNOの場合は、傾斜が小さいとみてステップS21に移る。
一方、ステップS30でYESとなると、補助台座dの前傾斜がX軸−所定角度(この実施形態では0.3°)以下であるため、ステップS32移って左後補助台座上昇途中停止、右後補助台座上昇途中停止とする(図8におけるシリンダk2、k4の停止)。そして、ステップS33で左前シリンダk1のストローク伸びがEND且つ右前シリンダk3のストローク伸びがENDか否かを判断し、NOの場合はステップS34でX軸傾斜が±所定角度(この実施形態では0.05°)以内になったか否かを判断し、NOの場合はステップS32の手前に戻る。逆に、ステップS34でYESとなった場合は、ステップS35で左後補助台座上昇再開と、右後補助台座上昇再開を行って(図8におけるシリンダk2、k4の再開)、ステップS21へ移る。さらに、ステップS33で左前シリンダk1のストローク伸びがEND且つ右前シリンダk3のストローク伸びがENDとなると、ステップS21に移る。
ステップS31でYESになると、後傾斜が発生しているため、車体に対して前側のシリンダk1、k3と後側のシリンダk2、k4を入れ替えた前後逆の動作をさせるべく、ステップ32〜35に対応する手順をステップ36〜39で実行する。
また、ステップS40では、補助台座dの右傾斜が図9に示すようにY軸−所定角度(この実施形態0.3°)以下であるか否かを判断し、NOの場合はステップS41で補助台座dの右傾斜がY軸+所定角度(この実施形態0.3°)以上であるかを判断する。何れもNOの場合は、傾斜が小さいとみてステップS21に移る。
一方、ステップS40でYESとなると、補助台座dの右傾斜がX軸−所定角度(この実施形態0.3°)以下であるため、ステップS42に移って右前補助台座上昇途中停止、右後補助台座上昇途中停止とする(図9におけるシリンダk3、k4の停止)。そして、ステップS43で左前シリンダk1のストローク伸びがEND且つ左後シリンダk2のストローク伸びがENDか否かを判断し、NOの場合はステップS44でY軸傾斜が±所定角度(この実施形態0.05°)以内になったか否かを判断し、NOの場合はステップS42の手前に戻る。逆に、ステップS44でYESとなった場合は、ステップS45で右前補助台座上昇再開と、右後補助台座上昇再開を行って(図9におけるシリンダk3、k4の再開)、ステップS21へ移る。さらに、ステップS43で左前シリンダk1のストローク伸びがEND且つ左後シリンダk2のストローク伸びがENDとなると、ステップS21に移る。
ステップS41でYESになると、左傾斜が発生しているため、車体aに対して左側のシリンダk1、k2と右側のシリンダk3、k4を入れ替えた左右逆の動作をさせるべく、ステップS42〜45に対応する手順をステップS46〜49で実行する。
さらに、図10〜図13は下降時のアルゴリズムを示すフローチャートである。図4〜図7と対応する部分には下一桁又は下二桁が共通する百番台の符号を付しており、相違するのは「上昇」が「下降」に、「伸び」が「縮み」になっているだけである。このため、下降に関するフローチャートの説明は省略する。
以上において、例えば補助台座dが前後左右に所定角度以上傾斜している場合は、シリンダk1〜k4のうち最も駆動の遅れているシリンダ以外の3本のシリンダが停止することになり、補助台座dが前後のみ或いは左右のみに所定角度以上傾斜している場合は、シリンダk1〜k4のうち最も駆動の遅れているシリンダ以外の2本のシリンダが停止することになる。
以上のように、本実施形態の荷役装置(ストア・キャリア・ローダ)Aは、補助台座dと、この補助台座dを昇降可能に支持するアクチュエータであるシリンダk1〜k4と、これらのシリンダk1〜k4を制御する制御手段であるPLC3とを具備するものであって、PLC3を、各シリンダk1〜k4を各々独立して駆動可能に構成するとともに、補助台座dの傾斜を検知する傾斜検知手段である傾斜センサ4(41、42)を設け、PLC3に、傾斜センサ4(41、42)によって検知される補助台座dの傾斜を解消する方向に各シリンダk1〜k4の駆動配分を変更しつつ制御を行うように構成したものである。
このようにすれば、シリンダk1〜k4を単に同期駆動する場合に比べて、補助台座dの傾斜を確実に解消して、スライドテーブルfの水平度、或いは被装填箇所に対する平行度を適切に維持することができるため、荷役作業の確実性を有効に高めることが可能となる。
特に、シリンダk1〜k4が補助台座dの前後左右4箇所を支持するものであり、同時に昇降駆動している状態から、補助台座dの左右何れの側の駆動が先行し、前後何れの側の駆動が先行しているかが傾斜センサ4(41、42)を通じて検知された場合に、PLC3は、シリンダk1〜k4のうち駆動が最も遅れているシリンダ以外のシリンダを、一時的に停止する制御を繰り返し行うようにしている。これより、上昇又は下降中に傾斜が生じた場合に逐次補正が掛けられるので、傾斜を所定範囲内に抑えたままで補助台座dを適正に駆動することが可能となる。
特に、この実施形態では補助台座dが機械的な同期機構であるシザースリンクe(e1〜e4)を介して主台座cに支持されており、そのうえでアクチュエータであるシリンダk1〜k4による補正機能を付加しているため、スライドテーブルfの水平度、或いは被装填箇所に対する平行度をシザースリンクeのみに頼ることなく維持すべく、機械的な同期機構の同期ムラをシリンダk1〜k4を通じて、当該シリンダk1〜k4に極力負担を掛けずに補完することができる。
さらに同期機構が、主台座cと補助台座dの間に前後及び左右に各々一対に設けられたシザースリンクeは、各一対のリンクメンバe1、e2(e3、e4)の上端が相離れる方向に傾斜して設けられているため、許容ストローク差を拡大させ、シリンダk1〜k4の動作精度を緩和させることができる。例えば、補助台座dの前後方向の傾きを0.4°以下に抑えたい場合、図15に示したハの字構成ではシリンダg1とg2(g3とg4)のストローク差を0.5mm以内に納める必要があるが、図1のように逆ハの字構成にすればシリンダk1とk2(k3とk4)のストローク差を2.5mm以内に納めればよいことになる。
そして、アクチュエータがシリンダk1〜k4であって、駆動回路mとして各シリンダk1〜k4ごとに比例制御弁m1〜m4を設け、PLC3が各比例制御弁m1〜m4の絞り開度を各々独立に制御しつつポンプh2又はタンクh4に接続するように構成しているため、負荷の大きいシリンダから負荷の小さいシリンダへの作動液の回り込みが防止され、PLC3からの制御を確実にシリンダk1〜k4のストロークに反映させることが可能となる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は図示例に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では駆動が最も遅れているアクチュエータ以外のアクチュエータを停止させたが、駆動が最も進んでいるアクチュエータを停止させるように制御してもよい。すなわち、前後左右に所定角度以上傾斜している場合には4本のうち駆動が最も進んでいる1本のアクチュエータを停止させ、前後又は左右の何れかに所定角度以上傾斜している場合には4本のうち駆動が最も進んでいる2本のアクチュエータを停止させる制御を行うようにしてもよい。
また、上記実施形態では駆動が最も遅れているシリンダ以外のシリンダを停止したが、駆動が最も遅れているシリンダ以外のシリンダの駆動速度を減速するようにしてもよい。駆動が最も進んでいるシリンダに対しても同様に停止ではなく減速制御によっても構わない。
このように構成しても、上昇又は下降中に傾斜が生じた場合に逐次補正が掛けられるので、傾斜を所定範囲内に抑えたままで補助台座の駆動を行うことが可能となる。
その他、補助台座を3本のアクチュエータで支持したり、アクチュエータに電動式のものを用いるなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
3…制御手段(PLC)
4、41、42…傾斜センサ
A…荷役装置
d…補助台座
e…同期機構(シザースリンク)
e1〜e4…リンクメンバ
k1〜k4…アクチュエータ(シリンダ)
m1〜m4…比例制御弁
m…駆動回路


Claims (5)

  1. 主台座と、前記主台座に機械的な同期機構を介して支持される補助台座と、この補助台座を昇降可能に支持する少なくとも3本のアクチュエータと、これらのアクチュエータを制御する制御手段とを具備するものであって、
    前記制御手段を、前記各アクチュエータを各々独立して駆動可能に構成するとともに、前記補助台座または前記補助台座の下に位置するスライドテーブルに取り付けられ且つ前記補助台座の傾斜を検知する傾斜検知手段を設け、前記制御手段に、前記傾斜検知手段によって検知される補助台座の傾斜を解消する方向に各アクチュエータの駆動配分を変更しつつ制御を行うように構成したことを特徴とする荷役装置。
  2. 前記アクチュエータがシリンダであり且つ前記補助台座の前後左右4箇所を支持するものであり、前記荷役装置を左右の側面から見たとき、前記シリンダが逆ハの字になるように取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の荷役装置。
  3. 前記アクチュエータが前記補助台座の前後左右4箇所を支持するものであり、同時に昇降駆動している状態から、前記補助台座の左右何れの側の駆動が先行し、前後何れの側の駆動が先行しているかが前記傾斜検知手段を通じて検知された場合に、前記制御手段は、駆動が最も遅れているアクチュエータ以外のアクチュエータを一時的に停止又は減速する制御を繰り返し行う請求項1に記載の荷役装置。
  4. 前記アクチュエータが前記補助台座の前後左右4箇所を支持するものであり、同時に昇降駆動している状態から、前記補助台座の左右何れの側の駆動が先行し、前後何れの側の駆動が先行しているかが前記傾斜検知手段を通じて検知された場合に、前記制御手段は、駆動が最も進んでいるアクチュエータを一時的に停止又は減速する制御を繰り返し行う請求項1に記載の荷役装置。
  5. 前記アクチュエータがシリンダであって、駆動回路として各シリンダごとに比例制御弁を設け、前記制御手段が前記各比例制御弁の絞り開度を各々独立に制御しつつポンプ又はタンクに接続するように構成している請求項1〜4の何れかに記載の荷役装置。
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