JPH10310396A - 流体圧シリンダ及びフォークリフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンの位置を連続的に検出する超音波セ
ンサを、シール性の確保が容易な状態で備えた流体圧シ
リンダを提供する。 【解決手段】 フォークを昇降動するリフトシリンダ５
のボトムブロック９に、収容部27がボトムブロック９の
外端面側に開放する状態で設けられている。超音波セン
サは28はリフトシリンダ５の室18と収容部27とを区画す
る区画壁の壁面27ａに、室18の外側において接着剤で固
着されている。超音波センサ28は送信側がピストン１１
と対向するように、即ち送信部から送信される超音波が
ピストン１１に向かって直進する位置に取り付けられて
いる。超音波センサ28が固着された区画壁の厚さは、超
音波センサ28が振動する際に共振し易い厚さに設定され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流体圧シリンダ及び
フォークリフトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フォークリフトでは、マスト後方にリフ
トシリンダが配設されており、フォークの昇降はリフト
シリンダが駆動されることにより行われる。従来、所定
の高さの荷入れ位置に簡単にフォークを上昇させるた
め、操作レバーの操作によるフォークの昇降とは別に、
操作パネルの操作によりフォークを自動的に所定位置ま
で昇降させる自動揚高装置を備えたフォークリフトが提
案されている（例えば、特開平７−２４９６号公報）。
この装置では、リフトシリンダの駆動を制御する荷役コ
ントローラは、フォークの位置を揚高センサの検出信号
により把握して、フォークが目標位置に達するとリフト
シリンダの作動を停止させる。また、天井等の高さに制
限のある屋内作業において不用意なリフト操作でのマス
トによる天井等の破損を防止するため、フォークの位置
を揚高センサの検出信号により把握して、揚高が所定の
高さより高くなるのを規制する揚高規制機能を備えたフ
ォークリフトも実施されている。

【０００３】また、フォークリフト等の産業車両では、
走行時の車両安定化を図るため、後輪を支持する車軸が
車体に対して揺動可能に取付けられている。しかし、フ
ォークリフトの運転状況によっては車軸の揺動を許容す
ることにより、走行安定性が却って低下する場合があ
る。この不都合を解消するため、特開昭５８−１６７２
１５号公報には、フォークの積荷の荷重が所定重量以上
になったことを検知する荷重検知手段と、フォークが所
定高さ以上に上昇したことを検知する揚高検知手段とを
備え、両検知手段が共に検知状態となる重荷重かつ高揚
高のときに、車軸を固定する技術が開示されている。こ
の場合は、車軸を固定するか否かの判断の基準となる揚
高は予め設定された単一の高さのため、積荷の荷重が重
い時を基準として設定する必要があり、車軸の固定が不
要な軽い積荷の場合にも車軸を固定することになり、前
輪のスリップが発生し易くなって走行性が悪くなるとい
う問題がある。この不都合を解消するため、本願出願人
は車軸を固定するか否かの判断の基準となる揚高を連続
的に変化させ、揚高と積荷の荷重あるいは他の条件との
組み合わせで車軸を固定するか否かの判断を行う産業車
両の車体揺動制御装置を発明した。この場合、揚高を連
続的に検出可能な揚高センサが必要になる。

【０００４】従来、揚高センサにはリール式のものが使
用されている。リール式の揚高センサは、一端がフォー
クに接続されたワイヤと、そのワイヤが巻き掛けられる
リールと、リールの回転量を検出するための回転検出器
（ポテンショメータ）を備えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の揚高セ
ンサはワイヤが巻き掛けられたリールを装備することか
ら、センサとしては比較的大型であり、大きな設置スペ
ースを必要とするという問題がある。また、外部に露出
したワイヤが異物との接触により切断する虞がある。さ
らに、ポテンショメータの開口部から粉塵等が進入する
ため故障し易く、メンテナンスに手間が掛かるという問
題もある。特に海岸付近や食塩水を使用する環境下で作
業を行う場合、故障し易い。

【０００６】リール式の揚高センサに代えて、マストに
ラックを設けるとともにラックと噛合するピニオンをフ
ォークと一体に昇降可能に設けてピニオンの回転をポテ
ンショメータで検出する方法や、マストにリニアスケー
ルを設けるとともにリフトシリンダのピストンに埋め込
んだ磁石を介して揚高を検出することも考えられる。し
かし、フォークリフトの場合マストのガタが大きく、こ
れらの検出方法では精度の良い検出が難しく、信頼性が
低い。

【０００７】さらに、フォークリフトに限らず、シリン
ダにより移動（駆動）される移動体を備えた高所作業
車、バックホー車等の産業車両においては、移動体の位
置や移動速度を簡単に検出できれば、種々の制御を容易
に行うことができる。しかし、従来のセンサは移動体や
シリンダの外周部に配設されるため、設置箇所の確保が
難しいとともに、センサが障害物に接触して破損する虞
がある。

【０００８】本願出願人は前記の問題を解消するため、
超音波センサを備えた流体圧シリンダを発明した。その
場合、超音波センサは、流体圧シリンダのヘッド側の室
の壁に形成された孔にシール性を確保した状態で超音波
センサ専用のハウジングを螺合し、そのハウジングに内
蔵した状態で固定される。しかし、このような構成で
は、流体圧シリンダの圧力が高い場合はシール性を確保
するのが難しく、シール性を確保するための部品点数が
増えるとともに超音波センサを流体圧シリンダに取り付
けるための部品数が多くなる。

【０００９】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その第１の目的は流体圧シリンダにより移
動される移動体の位置を連続的に検出するための超音波
センサをシール性の確保が容易な状態で備えた流体圧シ
リンダを提供することにある。また、第２の目的は、そ
の流体圧シリンダをリフトシリンダとして装備したフォ
ークリフトを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため、請求項１に記載の発明では、ピストン又はシリ
ンダチューブ内でピストンと一体に移動する反射部に向
かって超音波を送信する送信部と、前記送信部から送信
されてピストン又は前記反射部で反射した反射波を受信
してそれに対応した電気信号を出力する受信部とを備え
た超音波センサを、シリンダヘッド（ヘッドカバー）の
外側にピストン側の室と隔離して装備した。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記超音波センサは前記送信部から
送信される超音波がピストン又は前記反射部に向かって
直進する位置に取り付けられている。

【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項１に又
は請求項２記載の発明において、前記超音波センサはシ
リンダヘッドに設けた収容部に収容された状態で装備さ
れている。

【００１３】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記超音
波センサは、シリンダヘッドの壁面に当接する側と反対
側に弾性部材が当接されるとともに、該弾性部材を覆う
状態でシリンダヘッドの外端面に締結部材を介して固定
されるカバーにより弾性部材を介して前記壁面に押圧付
勢されている。

【００１４】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記収容部はシリンダヘッドの外端
面側に開放する状態で設けられ、前記カバーは前記外端
面に当接する状態でシリンダヘッドに固定されている。

【００１５】請求項６に記載の発明では、請求項１〜請
求項５のいずれか一項に記載の発明において作動流体を
油圧油とした。第２の目的を達成するため、請求項７に
記載の発明のフォークリフトは、請求項６に記載の流体
圧シリンダをリフトシリンダとして備えた。

【００１６】従って、請求項１に記載の発明では、流体
圧シリンダに装備された超音波センサの送信部から送信
された超音波は、ピストン又はピストンと一体に移動す
る反射部で反射し受信部で受信される。受信部からは受
信した反射波の強度に対応した電気信号が出力される。
超音波センサはシリンダヘッドの外側にピストン側の室
と隔離して装備されているため、超音波センサを取り付
けたことが前記室の密閉性に影響を与えない。

【００１７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記超音波センサの送信部から送信
される超音波はピストン又は前記反射部に向かって直進
する。従って、送信された超音波の進路を反射板等で反
射させて目的対象へ向ける場合に比較して減衰が少なく
なる。

【００１８】請求項３に記載の発明では、請求項１に又
は請求項２記載の発明において、前記超音波センサはシ
リンダヘッドに設けた収容部に収容された状態で装備さ
れているため、例えば収容部の開口を塞ぐ等により超音
波センサの保護を簡単に実施できる。

【００１９】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記超音
波センサをシリンダヘッドの壁面に押圧付勢する弾性部
材が、超音波センサから前記シリンダ側の室と反対側へ
の超音波の送信（放射）、受信（入射）及び残響等が吸
収される。また、超音波センサが壁面に常に押圧付勢さ
れているため、超音波センサの振動により壁面が確実に
共振して超音波が前記室内に効率よく送信される。

【００２０】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、カバーはシリンダヘッドの外端面に
当接する状態でシリンダヘッドに固定されているため、
カバーに位置決め等の役割を果たす部分を設けることが
可能になる。

【００２１】請求項６に記載の発明では、請求項１〜請
求項５のいずれか一項に記載の発明において、作動流体
が油圧油のため、気体（例えば空気）を作動流体とした
場合より駆動力の大きな流体圧シリンダが容易に得られ
る。また、超音波の伝達効率が良く、即ち超音波の減衰
が小さくなり、ピストン又は前記反射部までの距離の測
定条件が安定する。

【００２２】請求項７に記載の発明のフォークリフト
は、フォークの位置を連続的に簡単に検出できるため、
フォークの位置（揚高）検出を必要とする停止位置制御
等が容易となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】 （第１の実施の形態）以下、本発明を具体化した第１の
実施形態を図１〜図３に従って説明する。

【００２４】図３に示すように、産業車両としてのフォ
ークリフト１の車体２の前部には、左右一対のマスト３
が設けられている。マスト３はアウタマスト３ａと、そ
の内側に昇降可能に装備されたインナマスト３ｂとから
なり、インナマスト３ｂの内側には移動体としてのフォ
ーク４ａを備えたリフトブラケット４が昇降可能に支持
されている。各マスト３の後方には流体圧シリンダとし
てのリフトシリンダ５が配設されており、そのピストン
ロッド６の先端がインナマスト３ｂの上部に連結されて
いる。インナマスト３ｂの上部にはチェーンホイール
（図示せず）が支承され、該チェーンホイールには一端
がリフトブラケット４に、他端がリフトシリンダ５の上
部にそれぞれ連結されたチェーン（図示せず）が掛装さ
れている。そして、運転室Ｒに設けられたリフトレバー
（荷役レバー）７の操作により、リフトシリンダ５が伸
縮駆動されることにより、フォーク４ａがリフトブラケ
ット４と共にマスト３に沿って昇降するようになってい
る。流体圧シリンダには動力の媒体（作動流体）として
油圧油を使用する油圧シリンダが使用されている。

【００２５】図１に示すように、リフトシリンダ５には
単動シリンダが使用され、円筒状のシリンダチューブ
８、シリンダヘッド（ヘッドカバー）としてのボトムブ
ロック９、ロッドカバー１０、ピストンロッド６及びピ
ストンロッド６と一体移動可能に形成されたピストン１
１を備え、ボトムブロック９側が下になる状態で使用さ
れる。ボトムブロック９はシリンダチューブ８に溶接固
定され、ロッドカバー１０はシリンダチューブ８に螺合
固定されている。ピストンロッド６はロッドカバー１０
の挿通口１０ａを貫通してシリンダチューブ８内に挿通
されており、挿通口１０ａにはシール部材１２が介装さ
れている。また、シリンダチューブ８の先端外周面とロ
ッドカバー１０内面との間にはＯリング（オーリング）
１３が介装されている。シリンダチューブ８の上端内周
側にはピストンロッド６の突出を規制する略円筒状の規
制部材１４が嵌挿されており、この規制部材１４の下面
にピストン１１が当接する位置がピストン１１の上死点
となる。

【００２６】シリンダチューブ８には規制部材１４の近
傍に排気口１５が形成されている。排気口１５にはオー
バーフローパイプ１６が固定されており、ピストンロッ
ド６の突出移動時（上昇移動時）にピストンに圧縮され
る空気及びピストンロッド６側に洩れる油は、このオー
バーフローパイプ１６からホース１７を通じてオイルタ
ンクへ排気される。

【００２７】ボトムブロック９には室１８が形成され、
室１８はシリンダチューブ８側が開放されるとともにそ
の開口周縁部にピストン１１の端面（底面）１１ａと当
接してその移動を規制する規制面１９が形成されてい
る。ボトムブロック９にはリフトシリンダ５への作動油
の供給、排出を行うポート２０が、室１８を側方に開放
する状態で形成されている。ポート２０は管路２１を介
して制御弁２２に連結され、制御弁２２は管路２３ａを
介してオイルポンプ２４に、管路２３ｂを介してオイル
タンク２５にそれぞれ連結されている。また、室１８内
には油圧油の温度を検出する温度検出手段としての温度
センサ２６が配設されている。なお、管路２１はフロー
レギュレータバルブ（図示せず）を介してポート２０に
連結されている。

【００２８】制御弁２２はリフトレバー７の操作によ
り、上昇操作位置、中立位置、下降操作位置の３位置に
切換操作可能になっている。制御弁２２は、リフトレバ
ー７が中立位置に配置された状態では、管路２１と両管
路２３ａ，２３ｂとの連通を遮断して、リフトシリンダ
５内の作動油の移動を阻止する状態に保持するようにな
っている。また、制御弁２２は、リフトレバー７が上昇
操作位置に配置された状態では、管路２１と管路２３ａ
とを連通させてリフトシリンダ５を伸長させ、リフトレ
バー７が下降操作位置に配置された状態では、管路２１
と管路２３ｂとを連通させてリフトシリンダ５を収縮さ
せるようになっている。

【００２９】ボトムブロック９には収容部２７がボトム
ブロック９の外端面側に開放する状態で設けられてい
る。収容部２７には超音波センサ２８が収容されてい
る。超音波センサは２８は前記室１８と収容部２７とを
区画する区画壁の壁面２７ａに接着剤で固着されてい
る。超音波センサ２８は送信側がピストン１１と対向す
るように、即ち送信部から送信される超音波がピストン
１１に向かって直進する位置に取り付けられている。超
音波センサ２８が固着される区画壁の厚さは超音波セン
サ２８が振動する際に共振し易く超音波を油室に送信し
易い厚さに設定されている。

【００３０】超音波センサ２８は一般に超音波トランス
デューサと呼ばれる振動子を備え、電気信号により振動
して超音波を送信（送波）するとともに、検出対象物体
から反射した超音波を受信（受波）して電気信号に変換
する作用をなす。この実施の形態の超音波センサ２８
は、超音波を送信する送信部と、反射波を受信してそれ
に対応した電気信号を出力する受信部とが一体の構成に
なっている。

【００３１】超音波センサ２８は送受信回路２９に配線
（ハーネス）３０を介して電気的に接続されている。送
受信回路２９は制御装置３１と電気的に接続されてい
る。送受信回路２９は超音波発振器（図示せず）を備え
ており、制御装置３１からの制御信号に基づいて、所定
周波数の超音波送信信号を超音波センサ２８に送信（出
力）する。また、送受信回路２９は増幅器及び検波器
（いずれも図示せず）を備え、超音波センサ２８から出
力されたアナログ電気信号を増幅するとともにパルス信
号に変換して制御装置３１に出力するようになってい
る。

【００３２】制御装置３１は制御手段及び演算手段とし
てのＣＰＵ（中央処理装置）３２と、超音波送信信号を
出力してからその反射波を受信するまでの時間を計測す
る計時手段としてのカウンタ３３と、制御プログラム及
びフォークの位置の演算に必要なデータ等を記憶した記
憶装置３４とを備えている。記憶装置３４には前記デー
タとして例えば油圧油の温度と音速の関係を示す関係式
又はマップが記憶されている。この実施の形態では温度
センサ２６の検出温度と音速との関係を予め試験的に求
めた結果に基づいたデータが記憶されている。

【００３３】温度センサ２６は制御装置３１に電気的に
接続され、ＣＰＵ３２は温度センサ２６の検出信号に基
づいてリフトシリンダ５内の油圧油の温度を演算する。
ＣＰＵ３２は超音波の送信時からその反射波の受信時ま
での時間ｔと、油圧油中の音速ｃとに基づいて超音波セ
ンサ２８からピストン１１の底面（端面）１１ａまでの
距離Ｌを演算する。そして、その値からフォーク４ａの
位置を演算する。なお、前記時間ｔは（１）式で表され
る。

【００３４】ｔ＝２Ｌ／ｃ…（１） 次に前記のように構成された装置の作用を説明する。リ
フトレバー７が中立位置に配置された状態では、管路２
１は両管路２３ａ，２３ｂとの連通が遮断された状態に
あり、管路２１を介した油圧油の供給、排出のいずれも
行われず、ピストンロッド６は停止状態に保持される。

【００３５】リフトレバー７が上昇位置に操作される
と、制御弁２２が管路２１と管路２３ａとを連通させる
供給位置に切り換えられ、オイルポンプ２４から吐出さ
れた油圧油が管路２１を介してリフトシリンダ５内に供
給される。その結果、リフトシリンダ５内に供給された
油圧油によりピストン１１とともにピストンロッド６が
押し上げられて、フォーク４ａが上昇する。

【００３６】一方、リフトレバー７が下降位置に操作さ
れると、制御弁２２が管路２１と管路２３ｂとを連通さ
せる排出位置に切り換えられる。その結果、ピストン１
１に作用する油圧油の圧力よりピストンロッド６の自重
及びフォークの自重等による圧力が大きくなり、ピスト
ンロッド６がピストン１１とともに下降してシリンダチ
ューブ８内の油圧油が排出される。このときフローレギ
ュレータバルブの作用により、フォーク４ａ上の荷の有
無等の負荷の違いに拘わらずピストンロッド６の下降速
度がほぼ一定に保持される。

【００３７】ＣＰＵ３２はフォーク４ａの位置を検出す
る場合、超音波の往復に必要な最大時間より大きな所定
時間間隔で測定要求信号を送受信回路２９に出力する。
送受信回路２９は測定要求信号に基づいて超音波センサ
２８に所定周波数の電気信号を出力し、それに対応して
超音波センサ２８から所定周波数の超音波が出力され
る。超音波センサ２８から出力された超音波は、油圧油
中を進む。そして、ピストン１１の底面で反射した反射
波（エコー）が超音波センサ２８に到達すると、超音波
センサ２８は受信した超音波に対応した電気信号を送受
信回路２９に出力する。送受信回路２９は超音波センサ
２８から入力したアナログ信号を増幅するとともに、パ
ルス信号に変換して制御装置３１に出力する。

【００３８】油圧油中の音速は約１４００ｍ／sec であ
り、フォーク４ａが最高揚高位置に配置されたときの超
音波センサ２８からピストン１１の底面１１ａまでの距
離Ｌは１．５ｍ程度であるため、超音波の往復に必要な
最大時間は２．２ｍsec 程度となる。従って、連続的に
フォーク４ａの位置を検出する場合、この時間より大き
な間隔で測定要求信号が出力される。また、超音波発振
器から出力される周波数は、油圧油の種類、超音波セン
サ２８の種類などにより適宜設定され、例えば０．１〜
５ＭＨz(メガヘルツ）程度の値が使用される。

【００３９】ＣＰＵ３２は測定要求信号を送受信回路２
９に出力した時点からの経過時間をカウンタ３３で計測
し、送受信回路２９から前記パルス信号を入力した時点
で計測を終了する。ＣＰＵ３２はカウンタ３３のカウン
ト値により、超音波の送信時から反射波の受信時までの
時間ｔを演算する。また、ＣＰＵ３２は温度センサ２６
の検出信号から油圧油の温度を演算し、その温度におけ
る音速ｃを記憶装置３４に記憶されたデータに基づいて
演算する。次ぎにＣＰＵ３２は前記時間ｔと音速ｃとに
基づいて超音波センサ２８からピストン１１の底面まで
の距離Ｌを（２）式から演算する。

【００４０】Ｌ＝ｃｔ／２…（２） そして、ＣＰＵ３２は記憶装置３４に記憶されている前
記距離Ｌと、フォーク４ａの位置（揚高）Ｈとの関係式
からフォーク４ａの位置Ｈを演算する。得られたフォー
ク４ａの位置データは、例えばフォークリフトの揺動規
制制御に使用される。

【００４１】この実施の形態では以下の効果を有する。 （イ） 流体圧シリンダ（リフトシリンダ５）にピスト
ン側の室１８内に送信されてピストン１１で反射した反
射波を使用してピストン１１の位置を検出する超音波セ
ンサ２８が設けられている。従って、超音波センサ２８
の検出信号に基づいてピストン１１の位置、即ち流体圧
シリンダにより駆動される移動体（フォーク４ａ）の位
置を連続的に正確に検出できる。また、外乱の影響を受
け難く、信頼性が向上する。

【００４２】（ロ） ボトムブロック９に形成されたね
じ孔に螺着されるハウジングを介して超音波センサ２８
を取り付ける場合は、流体圧シリンダに作用する圧力に
抗してシール性を確保するためにねじ山の数がかなり必
要になり、その分ボトムブロック９が大型になる。しか
し、この実施の形態では超音波センサ２８がシリンダヘ
ッド（ボトムブロック９）の外側に室１８と隔離して装
備されている。従って、室１８の密閉性に影響を与え
ず、超音波センサ２８の取付けのために作動流体が室１
８の外へ漏洩するのを防止するためのシール性を確保す
るのが容易になるとともに、シール性を確保するのに必
要な部品（例えばＯリング）が不要になる。また、超音
波センサ２８の取付けと室１８の形状とは無関係のた
め、ボトムブロック９に形成された油路の構造に影響を
与えない。

【００４３】（ハ） フォークリフト１のリフトシリン
ダ５に超音波センサ２８が装備され、フォーク４ａの位
置がリフトシリンダ５に装備された超音波センサ２８を
使用して検出される。従って、従来技術で使用されてい
たリール式センサ等と異なり、センサが小型化されて障
害物と接触して破損する虞がなく、センサの取付けスペ
ースの確保の心配が不要となる。また、信頼性がより向
上する。

【００４４】（ニ） 超音波センサ２８は送信される超
音波がピストン１１に向かって直進する位置に取り付け
られているため、送信された超音波の進路を反射板等で
反射させて目的対象（ピストン１１）へ向ける場合に比
較して減衰が少なくなる。その結果、目的対象の位置検
出精度が向上する。

【００４５】（ホ） 超音波センサ２８はボトムブロッ
ク９に設けた収容部２７に収容された状態で装備されて
いるため、超音波センサ２８が障害物と接触して破損す
るのが防止できるとともに、超音波センサ２８の取付け
スペースの確保の心配が不要となる。また、収容部２７
の開口を塞ぐ等により超音波センサ２８の保護（例えば
走行中の小石等の超音波センサ２８への衝突防止）を簡
単に実施できる。

【００４６】（ヘ） 超音波センサ２８から送信される
超音波の伝達媒体が油圧油のため、空気を媒体とした場
合に比較して超音波の伝達効率が良く、即ち超音波の減
衰が小さくなり、測定条件が安定する。

【００４７】（ト） ピストン１１の底面が超音波の反
射面となるため、反射部材を別に設ける必要がない。 （チ） ＣＰＵ３２は温度補正を行った油圧油中の音速
値を使用して超音波センサ２８からピストン１１までの
距離を演算するため、フォーク４ａの位置検出精度が高
くなる。

【００４８】（リ） 温度センサ２６で検出した室１８
内の温度に基づいて音速の温度補正を行うが、室１８内
の温度とシリンダチューブ８内の油圧油中の音速データ
を試験で求めた結果に基づいた補正データを使用する。
従って、超音波の進行経路でない箇所の検出温度を使用
しても補正が良好に行われる。

【００４９】（ヌ） 温度センサ２６が室１８内に設け
られているため、温度センサ２６の取付け位置の確保が
容易となる。 （第２の実施の形態）次に第２の実施の形態を図４に従
って説明する。この実施の形態では超音波センサ２８と
ピストン１１の底面１１ａとの間の超音波の進行経路が
一直線ではなく、屈曲した状態となっている点が前記実
施の形態と大きく異なっている。前記実施の形態と同一
部分は同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【００５０】ボトムブロック９には側方に開放された収
容部３５が形成されている。超音波センサ２８は収容部
３５を室１８と対応する壁面３５ａに接着剤により固着
されている。超音波センサ２８はリフトシリンダ５の軸
心方向と直交する方向に超音波を送信する状態に配設さ
れている。収容部３５はカバープレート３６により覆わ
れている。なお、カバープレート３６には超音波センサ
２８に接続された配線３０を収容部３５から引き出す溝
３６ａが形成されている。

【００５１】室１８内には反射部材３７が設けられてい
る。反射部材３７は超音波センサ２８から送信された超
音波をピストン１１に向かうように反射させるととも
に、ピストン１１からの反射波を超音波センサ２８に向
かうように反射させる作用をなす。反射部材３７は平面
状の反射面がリフトシリンダ５の軸心方向と４５°の角
度をなすように配設されている。反射部材３７はその端
部がボトムブロック９に固定されている。反射部材３７
は例えば金属板で形成されている。

【００５２】この実施の形態においても前記実施の形態
と同様にしてリフトシリンダ５が駆動され、超音波セン
サ２８の出力信号によりピストン１１の位置が検出され
る。超音波センサ２８からは、超音波がリフトシリンダ
５の長手方向と直交する方向に送信されるが、反射部材
３７で反射してその進行方向が９０°変更され、ピスト
ン１１に向かう状態となる。そして、ピストン１１の下
面で反射した反射波は反射部材３７に向かってリフトシ
リンダの長手方向に沿って進行するとともに反射部材３
７で反射し、超音波センサ２８に受信される。従って、
この実施の形態においても前記実施の形態の（イ）〜
（ハ）及び（ホ）〜（ヌ）と同様の効果を有する。

【００５３】また、超音波センサ２８をボトムブロック
９の底部に取付けた場合は、リフトシリンダ５がフォー
クリフト１に組み付けられた状態では超音波センサ２８
の取り外しが難しく、メンテナンス時の作業が面倒であ
る。しかし、超音波センサ２８をリフトシリンダ５の側
面に設けた場合は、超音波センサ２８の取り外しが容易
なため、超音波センサ２８のメンテナンスが容易とな
る。

【００５４】（第３の実施の形態）次に第３の実施の形
態を図５に従って説明する。この実施の形態では超音波
センサ２８が室１８と反対側から弾性部材で押圧された
状態でボトムブロック９に固着されている点が前記両実
施の形態と大きく異なっている。その他の構成は第１の
実施の形態と同じであり、第１の実施の形態と同一部分
は同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【００５５】ボトムブロック９に形成された収容部２７
は開放側ほど広くなるように形成されている。ボトムブ
ロック９の外端面にはカバー３８が、収容部２７を覆う
状態で締結部材としての複数本のボルト３９（１本のみ
図示）により締め付け固定されている。収容部２７内に
は超音波センサ２８に当接する状態で弾性部材としての
ダンパゴム４０が収容されている。ダンパゴム４０はカ
バー３８により収容部２７の奥側に向かって押圧され、
壁面２７ａに接着剤により固着された超音波センサ２８
を壁面２７ａに押圧付勢した状態で固定されている。カ
バー３８にはボトムブロック９との当接面側に超音波セ
ンサ２８に接続された配線３０の引出し部４１が形成さ
れている。ダンパゴム４０には配線３０を引き出すため
の溝４０ａが形成されている。そして、超音波センサ２
８に接続された配線３０は溝４０ａ及び引出し部４１を
経てリフトシリンダ５の側方に導出されている。

【００５６】また、カバー３８にはリフトシリンダ５を
フォークリフト１に組み付ける場合の位置決め部３８ａ
が突設されている。位置決め部３８ａはカバー３８の中
央部に形成されている。リフトシリンダ５は車体２に水
平に設けられた支持バー（図示せず）上に載置された状
態で支持されるが、その際、支持バーに形成された凹部
に位置決め部３８ａを係合させることにより、簡単に所
定位置に載置することができる。

【００５７】従って、この実施の形態においては第１の
実施の形態の（イ）〜（ヌ）の効果を有する他に次の効
果を有する。 （ル） 超音波センサ２８がその送信側と反対側からダ
ンパゴム４０で押圧されているため、室１８と反対側へ
の超音波の送信（放射）及び反対側からの受信（入射）
が抑制されるとともに残響等が吸収され、超音波センサ
２８から送受信回路２９への出力信号にノイズが少なく
なり、位置検出精度が向上する。また、超音波センサ２
８の振動により壁面２７ａが確実に共振して超音波が前
記室１８内に効率よく送信される。

【００５８】（ヲ） 超音波センサ２８が単に壁面２７
ａに固着されているだけでなく、常にダンパゴム４０で
壁面２７ａに押圧付勢されている。従って、接着剤だけ
で固着されている場合に比較して、超音波センサ２８を
壁面２７ａから剥がすように作用する力に対する抵抗力
が大きくなり、長期間にわたって壁面２７ａに固着され
た状態となり、耐久性が向上する。

【００５９】（ワ） カバー３８に位置決め部３８ａが
形成されているため、リフトシリンダ５をフォークリフ
トに組み付ける際に組付けが容易になる。 （第４の実施の形態）次に第４の実施の形態を図６及び
図７に従って説明する。この実施の形態では超音波セン
サ２８がダンパゴムを介して室１８側に押圧付勢された
状態でボトムブロック９に固着されている点は第３の実
施の形態と同じであるが、超音波センサ２８を側方から
取り外し可能に構成されている点が異なっている。その
他の構成は第３の実施の形態と同じであり、第３の実施
の形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明は省略
する。

【００６０】ボトムブロック９の下端には第３の実施の
形態における位置決め部３８ａに相当する位置決め部９
ａが突設されている。また、収容部２７は側方が開放さ
れた形状に形成されている。ダンパゴム４２は超音波セ
ンサ２８に当接する側と反対側に傾斜面４２ａが形成さ
れている。傾斜面４２ａは、ダンパゴム４２が収容部２
７内の所定位置に配設された状態において、ダンパゴム
４２の厚さが収容部２７の開口側に向かって薄くなるよ
うに形成されている。そして、ダンパゴム４２は収容部
２７内に挿入された押圧部材４３を介して超音波センサ
２８側に押圧付勢されている。

【００６１】押圧部材４３は収容部２７の開口断面と同
形状の断面積の直方体を加工した形状に形成され、図６
に示すように、先端側にダンパゴム４２の傾斜面４２ａ
と対向する斜面４３ａが形成されている。また、基端側
には超音波センサ２８の配線３０を通す溝４３ｂと、押
圧部材４３を収容部２７から取り出す際に把持するため
の凹部４３ｃ（図７に図示）とが形成されている。そし
て、押圧部材４３は斜面４３ａが、ダンパゴム４２の傾
斜面４２ａに当接した状態で収容部２７内に収容され、
ダンパゴム４２を超音波センサ２８側に押圧付勢する。

【００６２】従って、この実施の形態では第１の実施の
形態の（イ）〜（ヌ）と、第３の実施の形態の（ル）〜
（ワ）と同様の効果を有する。また、第２の実施の形態
のように、リフトシリンダ５がフォークリフト１に組み
付けられた状態のままでも、収容部２７からの超音波セ
ンサ２８の取り外しが容易なため、超音波センサ２８の
メンテナンスが容易となる。

【００６３】なお、実施の形態は前記の各実施の形態に
限定されるものではなく、例えば次のように変更しても
よい。 ○ ピストンの下部に反射部としての反射部材を設け
て、超音波センサから送信された超音波を反射部材で反
射させる構成としてもよい。この場合、反射面の加工が
容易となり、反射面を平面以外の形状に加工する際に加
工精度を高めることが容易になる。 ○ ボトムブロック９に収容部２７，３５を形成せず
に、超音波センサ２８をボトムブロック９の外面に直接
固着してもよい。また、ダンパゴム４０等を使用して超
音波センサ２８をボトムブロック９に押圧付勢する構成
を取る場合も収容部２７等を形成せずに、カバー３８側
にダンパゴム４０等を収容する部分を形成してもよい。
この場合、ボトムブロック９に収容部を形成する必要が
なく、その分加工が簡単になる。 ○ 超音波センサとして超音波の送受信を一つのデバイ
スで行う構成に代えて、送信用デバイス（送信部）と受
信用デバイス（受信部）とが別に構成されたものを使用
してもよい。 ○ シリンダブロックは必ずしも完全な一体ものではな
く、一部が溶接等により一体に固着されたものでもよ
い。例えば、超音波センサの取付け部分を別に加工した
後、溶接等で一体に形成してシリンダブロックを形成し
てもよい。この場合、シリンダブロックの一部を超音波
の送信に適した状態に加工するのが容易になる。 ○ 温度センサ２６の取付け位置を室１８以外の位置に
してもよい。例えば、ピストン１１と一体移動可能に設
けたり、シリンダチューブ８に埋設してもよい。また、
温度センサ２６を複数箇所に設けてそれらの検出値に基
づいて音速の温度補正を行ってもよい。温度センサ２６
を複数設けた場合は補正精度が向上し、ピストン１１の
位置検出精度が向上する。 ○ 温度センサ２６を設けずに、温度補正を行う構成と
してもよい。例えば、フォーク４ａが最下降位置あるい
は最上昇位置に配置された状態、即ちフォーク４ａの位
置が予め分かっている状態でピストン１１の位置測定を
行う。そして、そのときの超音波の往復時間（エコーバ
ックタイムｔ）とピストン１１の底面までの距離Ｌから
音速ｃを演算し、その音速ｃをその後の位置演算に使用
する。音速ｃの演算を適宜行うことにより、位置検出精
度が向上する。この場合、温度センサ２６がなくても実
質的に温度補正が可能となる。 ○ 作動油の温度変化が少なく、位置データの精度がさ
ほど要求されない使用条件の場合は、温度補正を省略し
てもよい。 ○ フォーク４ａ及びピストン１１の位置データを揺動
規制制御に限らず、揚高規制制御や自動揚高停止制御等
の他の制御に使用してもよい。これらの場合、制御弁２
２は手動操作弁に代えて電磁弁が使用される。 ○ リフトシリンダ５を単動式シリンダに代えて復動式
シリンダで構成してもよい。また、フォークリフト１の
リフトシリンダ５に限らず、ティルトシリンダ、サイド
シフトシリンダあるいはパワーステアリング用シリンダ
等の油圧シリンダに適用してもよい。 ○ フォークリフトに限らず、シリンダ（油圧シリン
ダ）により移動される移動体を備えた高所作業車、バッ
クホー車及びコンクリートポンプ車等の産業車両に使用
される油圧シリンダに適用してもよい。この場合、高所
作業車、バックホー車等の産業車両においても、種々の
制御を容易に行うことが可能になる。また、産業車両に
限らず、他の車両や、車両に装備される以外の油圧装
置、例えばロボット等の産業機器に使用される油圧シリ
ンダに適用してもよい。 ○ 油圧シリンダに限らず空圧シリンダなど他の流体圧
シリンダに適用してもよい。

【００６４】なお、本明細書で言う「フォークリフト」
とは、荷役用アタッチメントとしてフォーク４ａ以外の
アタッチメント、例えばロール紙の運搬に使用するロー
ルクランプ、ブロックの運搬や高積み作業に使用するブ
ロッククランプ、コイル状に巻かれたワイヤ及びケーブ
ル等コイル状あるいは円筒状の荷の運搬に使用するラム
等を装備したものを含む。

【００６５】前記各実施の形態から把握できる請求項記
載以外の技術思想（発明）について、以下にその効果と
ともに記載する。 （１） 請求項１に記載の発明において、超音波センサ
は前記送信部から送信される超音波がシリンダチューブ
の中心軸と直交する方向に向かって直進する位置に取り
付けられている。この場合、超音波センサをシリンダの
側面から取り外すことが容易になり、流体圧シリンダの
配設位置がシリンダヘッドの端面側に殆ど余裕のない状
態であっても、超音波センサのメンテナンスが容易とな
る。

【００６６】（２） 請求項３に記載の流体圧シリンダ
であって、収容部はシリンダヘッドの側面に開口部を有
し、超音波センサはピストンと対向する位置に配置され
るとともに、シリンダの室と反対側に配設された弾性部
材を介して前記壁面に押圧付勢されている。この場合、
流体圧シリンダがシリンダヘッドの端面側に殆ど余裕が
ない状態で組み付けられた場合でも、流体圧シリンダの
組付け状態のままで収容部からの超音波センサの取り外
しが容易なため、超音波センサのメンテナンスが容易と
なる。また、超音波が前記室内に効率よく送信されると
ともに、超音波センサからの出力信号にノイズが少なく
なり、位置検出精度が向上する。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項６
に記載の発明によれば、超音波センサの検出信号に基づ
いてピストンの位置、即ち流体圧シリンダにより駆動さ
れる移動体の位置を連続的に正確に検出できるととも
に、超音波センサの取付位置のシール性の確保が容易に
なる。

【００６８】請求項２に記載の発明によれば、送信され
た超音波の進路を反射板等で反射させて目的対象へ向け
る場合に比較して減衰が少なくなる。その結果、目的対
象の位置検出精度が向上する。

【００６９】請求項３に記載の発明によれば、超音波セ
ンサが障害物と接触して破損するのが防止でき、超音波
センサの取付けスペースの確保の心配が不要となる。ま
た、収容部の開口を塞ぐ等により超音波センサの保護を
簡単に実施できる。

【００７０】請求項４に記載の発明によれば、超音波セ
ンサからシリンダの室と反対側への超音波の送信（放
射）及び反対側からの受信（入射）が抑制されるととも
に残響等が吸収される。また、耐久性が向上する。

【００７１】請求項５に記載の発明では、カバーはシリ
ンダヘッドの外端面に当接する状態でシリンダヘッドに
固定されているため、カバーに位置決め等の役割を果た
す部分を設けることが可能になる。

【００７２】請求項６に記載の発明によれば、超音波セ
ンサから送信される超音波の伝達媒体が油圧油のため、
空気を媒体とした場合に比較して超音波の伝達効率が良
く測定条件が安定する。

【００７３】請求項７に記載の発明によれば、超音波セ
ンサの位置検出信号に基づいてフォークリフトの揺動規
制制御、揚高位置規制制御等の制御が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態のリフトシリンダの断面
図。

【図２】 同じく要部側断面図。

【図３】 フォークリフトの側面図。

【図４】 第２の実施の形態の要部側断面図。

【図５】 第３の実施の形態の要部側断面図。

【図６】 第４の実施の形態の要部側断面図。

【図７】 図６の部分Ａ矢視図。

【符号の説明】

１…産業車両としてのフォークリフト、４ａ…移動体と
してのフォーク、５…流体圧シリンダとしてのリフトシ
リンダ、９…シリンダヘッドとしてのボトムブロック、
１１…ピストン、２７，３５…収容部、２８…超音波セ
ンサ、３８…カバー、３９…締結部材としてのボルト、
４０，４２…弾性部材としてのダンパゴム、４３…押圧
部材。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン又はシリンダチューブ内でピス
   トンと一体に移動する反射部に向かって超音波を送信す
   る送信部と、前記送信部から送信されてピストン又は前
   記反射部で反射した反射波を受信してそれに対応した電
   気信号を出力する受信部とを備えた超音波センサを、シ
   リンダヘッドの外側にピストン側の室と隔離して装備し
   た流体圧シリンダ。
2. 【請求項２】 前記超音波センサは前記送信部から送信
   される超音波がピストン又は前記反射部に向かって直進
   する位置に取り付けられている請求項１に記載の流体圧
   シリンダ。
3. 【請求項３】 前記超音波センサはシリンダヘッドに設
   けた収容部に収容された状態で装備されている請求項１
   又は請求項２に記載の流体圧シリンダ。
4. 【請求項４】 前記超音波センサはシリンダヘッドの壁
   面に当接する側と反対側に弾性部材が当接されるととも
   に、該弾性部材を覆う状態でシリンダヘッドの外端面に
   締結部材を介して固定されるカバーにより弾性部材を介
   して前記壁面に押圧付勢されている請求項１〜請求項３
   のいずれか一項に記載の流体圧シリンダ。
5. 【請求項５】 前記収容部はシリンダヘッドの外端面側
   に開放する状態で設けられ、前記カバーは前記外端面に
   当接する状態でシリンダヘッドに固定されている請求項
   ４に記載の流体圧シリンダ。
6. 【請求項６】 作動流体を油圧油とした請求項１〜請求
   項５のいずれか一項に記載の流体圧シリンダ。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の流体圧シリンダをリフ
   トシリンダとして備えたフォークリフト。