JP2001063986A - 流体圧シリンダの位置検出装置及び位置検出方法 - Google Patents
流体圧シリンダの位置検出装置及び位置検出方法Info
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- F15B21/045—Compensating for variations in viscosity or temperature
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- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
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- F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体圧シリンダ内の圧力が変化した場合で
も、超音波センサを用いてシリンダ内のピストンの位置
を精度よく検出することができる、流体圧シリンダの位
置検出装置及び位置検出方法を提供する。 【解決手段】 シリンダチューブ１２に接続された管路
２６には圧力センサ２５が設置され、室３１内には温度
センサ３６が配置されている。圧力センサ２５及び温度
センサ３６の検出信号は制御装置３８へ送信され、記憶
装置３８ｃに記憶された油圧油の温度、圧力と音速との
関係を示す関係式又はマップを用いて超音波の音速は補
正される。そして、この音速と、超音波センサ２０によ
って検出された測長時間とに基づいて超音波センサ２０
からピストン１５の底面１５ａまでの距離を演算するよ
うに構成されている。
も、超音波センサを用いてシリンダ内のピストンの位置
を精度よく検出することができる、流体圧シリンダの位
置検出装置及び位置検出方法を提供する。 【解決手段】 シリンダチューブ１２に接続された管路
２６には圧力センサ２５が設置され、室３１内には温度
センサ３６が配置されている。圧力センサ２５及び温度
センサ３６の検出信号は制御装置３８へ送信され、記憶
装置３８ｃに記憶された油圧油の温度、圧力と音速との
関係を示す関係式又はマップを用いて超音波の音速は補
正される。そして、この音速と、超音波センサ２０によ
って検出された測長時間とに基づいて超音波センサ２０
からピストン１５の底面１５ａまでの距離を演算するよ
うに構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばフォークリ
フトのリフトシリンダ（流体圧シリンダ）に係り、詳し
くはリフトシリンダ内のピストンの位置を検出する技術
に関する。
フトのリフトシリンダ（流体圧シリンダ）に係り、詳し
くはリフトシリンダ内のピストンの位置を検出する技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にフォーリフトにはフォークを昇降
動作させるためのリフトシリンダ（流体圧シリンダ）が
設置されている。このリフトシリンダのピストンロッド
を往復動させることによってフォークが昇降するように
構成されている。従って、リフトシリンダを備えたフォ
ークリフトにおいてフォークに関する種々の制御を行う
場合には、リフトシリンダのピストンロッド（ピスト
ン）の位置や移動速度を測定することによってフォーク
の昇降位置や昇降速度を検出する。従来、リフトシリン
ダのピストンの位置や移動速度を検出する手段として超
音波センサが用いられている。この超音波センサを備え
たリフトシリンダの一例が、特開平１０−２３８５１３
号公報に記載されている。
動作させるためのリフトシリンダ（流体圧シリンダ）が
設置されている。このリフトシリンダのピストンロッド
を往復動させることによってフォークが昇降するように
構成されている。従って、リフトシリンダを備えたフォ
ークリフトにおいてフォークに関する種々の制御を行う
場合には、リフトシリンダのピストンロッド（ピスト
ン）の位置や移動速度を測定することによってフォーク
の昇降位置や昇降速度を検出する。従来、リフトシリン
ダのピストンの位置や移動速度を検出する手段として超
音波センサが用いられている。この超音波センサを備え
たリフトシリンダの一例が、特開平１０−２３８５１３
号公報に記載されている。
【０００３】この公報に記載のリフトシリンダには、リ
フトシリンダ（油圧油を動力媒体としている）内を往復
動するピストンの底面と対向する位置に超音波を送受信
する超音波センサが設置されている。超音波センサから
ピストン方向へ送信された超音波（送信波）は油圧油中
を伝播して、ピストンの底面に反射され、反射された超
音波（受信波）は超音波センサで受信される。また、超
音波が油圧油中を伝播する速度（音速）は温度に影響を
受けるため、リフトシリンダ中に設置された温度センサ
によって温度を検出して音速を補正するように構成され
ている。そして、リフトシリンダ内の温度を用いて補正
した音速データと、送信波に対する受信波の遅れ時間
（測長時間）のデータとを所定の制御装置で演算処理す
ることによって、超音波センサとピストンの底面との間
の距離（測長距離）を算出する。そして、この測長距離
によって、リフトシリンダ中のピストンの位置や移動速
度が検出されるように構成されている。
フトシリンダ（油圧油を動力媒体としている）内を往復
動するピストンの底面と対向する位置に超音波を送受信
する超音波センサが設置されている。超音波センサから
ピストン方向へ送信された超音波（送信波）は油圧油中
を伝播して、ピストンの底面に反射され、反射された超
音波（受信波）は超音波センサで受信される。また、超
音波が油圧油中を伝播する速度（音速）は温度に影響を
受けるため、リフトシリンダ中に設置された温度センサ
によって温度を検出して音速を補正するように構成され
ている。そして、リフトシリンダ内の温度を用いて補正
した音速データと、送信波に対する受信波の遅れ時間
（測長時間）のデータとを所定の制御装置で演算処理す
ることによって、超音波センサとピストンの底面との間
の距離（測長距離）を算出する。そして、この測長距離
によって、リフトシリンダ中のピストンの位置や移動速
度が検出されるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に超音波が媒体（例えば油圧油）中を伝播する速度は、
温度だけでなく圧力にも影響を受けることが知られてい
る。例えば、温度一定下でシリンダ中の圧力が上昇する
と、油圧油中を伝播する音速も上昇して、演算され検出
された見かけの測長距離は超音波センサとピストンの底
面との間の正しい測長距離に比べて短くなる。従って、
超音波センサを検出手段に用いた上記従来の位置検出装
置では、シリンダ内の圧力が変化した場合には精度の高
い測長距離（超音波センサに対するピストンの位置）を
得ることができず、シリンダ内のピストンの位置を精度
よく検出することが難しかった。
に超音波が媒体（例えば油圧油）中を伝播する速度は、
温度だけでなく圧力にも影響を受けることが知られてい
る。例えば、温度一定下でシリンダ中の圧力が上昇する
と、油圧油中を伝播する音速も上昇して、演算され検出
された見かけの測長距離は超音波センサとピストンの底
面との間の正しい測長距離に比べて短くなる。従って、
超音波センサを検出手段に用いた上記従来の位置検出装
置では、シリンダ内の圧力が変化した場合には精度の高
い測長距離（超音波センサに対するピストンの位置）を
得ることができず、シリンダ内のピストンの位置を精度
よく検出することが難しかった。
【０００５】そこで、本発明は、流体圧シリンダ内の圧
力が変化した場合でも、超音波センサを用いてシリンダ
内のピストンの位置を精度よく検出することができる、
流体圧シリンダの位置検出装置及び位置検出方法を提供
することを課題とする。
力が変化した場合でも、超音波センサを用いてシリンダ
内のピストンの位置を精度よく検出することができる、
流体圧シリンダの位置検出装置及び位置検出方法を提供
することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の流体圧シリンダの位置検出装置は、請求項
１に記載の通りに構成されている。ここで、請求項１、
また他の請求項及び発明の詳細な説明に記載した用語に
ついては以下のように解釈する。 （１）「ピストン」には、移動部材がシリンダ内を摺動
するタイプ（いわゆる、ピストン型シリンダ）以外に、
例えばラム型シリンダのラム（突棒）のように、移動部
材とシリンダの内面との間に間隔を有するタイプも含
む。
に、本発明の流体圧シリンダの位置検出装置は、請求項
１に記載の通りに構成されている。ここで、請求項１、
また他の請求項及び発明の詳細な説明に記載した用語に
ついては以下のように解釈する。 （１）「ピストン」には、移動部材がシリンダ内を摺動
するタイプ（いわゆる、ピストン型シリンダ）以外に、
例えばラム型シリンダのラム（突棒）のように、移動部
材とシリンダの内面との間に間隔を有するタイプも含
む。
【０００７】請求項１に記載の流体圧シリンダの位置検
出装置によれば、圧力センサによって検出された圧力に
基づいて超音波の音速を補正するため、シリンダ内の圧
力が変化した場合であってもシリンダ内のピストンの位
置を精度よく検出することができる。
出装置によれば、圧力センサによって検出された圧力に
基づいて超音波の音速を補正するため、シリンダ内の圧
力が変化した場合であってもシリンダ内のピストンの位
置を精度よく検出することができる。
【０００８】また、本発明の流体圧シリンダの位置検出
方法は、請求項２に記載の通りに構成されている。請求
項２に記載の流体圧シリンダの位置検出方法によれば、
圧力センサによって検出された圧力に基づいて超音波の
音速を補正するため、シリンダ内の圧力が変化した場合
であってもシリンダ内のピストンの位置を精度よく検出
する位置検出方法を実現することができる。
方法は、請求項２に記載の通りに構成されている。請求
項２に記載の流体圧シリンダの位置検出方法によれば、
圧力センサによって検出された圧力に基づいて超音波の
音速を補正するため、シリンダ内の圧力が変化した場合
であってもシリンダ内のピストンの位置を精度よく検出
する位置検出方法を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の流体圧シリンダ
の位置検出装置の構成を図面を用いて説明する。ここで
は、本発明をフォークリフトのリフトシリンダに適用し
た場合について説明する。なお、図１は本発明の一実施
の形態のフォークリフトの側面図である。また、図２は
図１のリフトシリンダの縦断面図である。
の位置検出装置の構成を図面を用いて説明する。ここで
は、本発明をフォークリフトのリフトシリンダに適用し
た場合について説明する。なお、図１は本発明の一実施
の形態のフォークリフトの側面図である。また、図２は
図１のリフトシリンダの縦断面図である。
【００１０】図１に示すように、フォークリフト１の車
体２の前部には、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。
体２の前部には、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。
【００１１】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１０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
（図示しない）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１０
の上部にそれぞれ連結されたチェーン（図示しない）が
掛装されている。そして、運転室Ｒに設けられた荷役レ
バー７の操作により、リフトシリンダ１０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。リフ
トシリンダ１０には動力の媒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。
てのリフトシリンダ１０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
（図示しない）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１０
の上部にそれぞれ連結されたチェーン（図示しない）が
掛装されている。そして、運転室Ｒに設けられた荷役レ
バー７の操作により、リフトシリンダ１０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。リフ
トシリンダ１０には動力の媒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。
【００１２】次に、リフトシリンダ１０の構成について
図２を用いて説明する。図２に示すように、リフトシリ
ンダ１０には単動シリンダが使用されている。リフトシ
リンダ１０は円筒状のシリンダチューブ１２、シリンダ
ブロック１３、ロッドカバー１４、ピストンロッド１１
及びピストンロッド１１と一体移動可能に形成されたピ
ストン１５等を備えている。リフトシリンダ１０はシリ
ンダブロック１３が（図２中の）下側になる状態で設置
される。ピストンロッド１１はシリンダチューブ１２内
に挿通されており、挿通口にはシール部材１６が設置さ
れている。また、シリンダチューブ１２の外周面とロッ
ドカバー１４の内面との間にはオーリング１７が設置さ
れている。
図２を用いて説明する。図２に示すように、リフトシリ
ンダ１０には単動シリンダが使用されている。リフトシ
リンダ１０は円筒状のシリンダチューブ１２、シリンダ
ブロック１３、ロッドカバー１４、ピストンロッド１１
及びピストンロッド１１と一体移動可能に形成されたピ
ストン１５等を備えている。リフトシリンダ１０はシリ
ンダブロック１３が（図２中の）下側になる状態で設置
される。ピストンロッド１１はシリンダチューブ１２内
に挿通されており、挿通口にはシール部材１６が設置さ
れている。また、シリンダチューブ１２の外周面とロッ
ドカバー１４の内面との間にはオーリング１７が設置さ
れている。
【００１３】シリンダチューブ１２には排気口１８が形
成されている。排気口１８にはオーバーフローパイプ１
９が固定されており、ピストンロッド１１の上昇移動時
にピストン１５により圧縮される空気はこのオーバーフ
ローパイプ１９を介して排気される。
成されている。排気口１８にはオーバーフローパイプ１
９が固定されており、ピストンロッド１１の上昇移動時
にピストン１５により圧縮される空気はこのオーバーフ
ローパイプ１９を介して排気される。
【００１４】シリンダブロック１３には、超音波センサ
２０を収容する室３１が形成されるとともに、リフトシ
リンダ１０への油圧油の供給、排出を行うポート３２が
形成されている。ポート３２は管路２６を介して制御弁
３３に連結され、制御弁３３は管路とオイルポンプ３４
を介してオイルタンク３５に連結されている。また、オ
イルタンク３５及びシリンダチューブ１２内には、ピス
トンロッド１１の動力媒体として油圧油が充填されてい
る。
２０を収容する室３１が形成されるとともに、リフトシ
リンダ１０への油圧油の供給、排出を行うポート３２が
形成されている。ポート３２は管路２６を介して制御弁
３３に連結され、制御弁３３は管路とオイルポンプ３４
を介してオイルタンク３５に連結されている。また、オ
イルタンク３５及びシリンダチューブ１２内には、ピス
トンロッド１１の動力媒体として油圧油が充填されてい
る。
【００１５】管路２６にはポート３２付近に圧力センサ
２５が設置され、シリンダチューブ１２内へ供給、排出
される油圧油の圧力を検出可能に構成されている。圧力
センサ２５は、後述する制御装置３８と配線２５ａによ
って電気的に接続されており、圧力センサ２５によって
検出された圧力データは配線２５ａを介して制御装置３
８へ送信される。また、室３１内には油圧油の温度を検
出する温度センサ３６が配置され、シリンダチューブ１
２内の油圧油の温度を検出する。また、温度センサ３６
は、後述する制御装置３８と配線３６ａによって電気的
に接続されており、温度センサ３６によって検出された
温度データは配線３６ａを介して制御装置３８へ送信さ
れる。
２５が設置され、シリンダチューブ１２内へ供給、排出
される油圧油の圧力を検出可能に構成されている。圧力
センサ２５は、後述する制御装置３８と配線２５ａによ
って電気的に接続されており、圧力センサ２５によって
検出された圧力データは配線２５ａを介して制御装置３
８へ送信される。また、室３１内には油圧油の温度を検
出する温度センサ３６が配置され、シリンダチューブ１
２内の油圧油の温度を検出する。また、温度センサ３６
は、後述する制御装置３８と配線３６ａによって電気的
に接続されており、温度センサ３６によって検出された
温度データは配線３６ａを介して制御装置３８へ送信さ
れる。
【００１６】超音波センサ２０は、送信側がピストン１
５の底面１５ａと対向するようにシリンダブロック１３
に固定されている。超音波センサ２０は振動子２１、そ
の振動子２１を支持するケース部材２２、振動子２１を
覆うキャップ部材２３を備えている。また、振動子２１
は背面側に発生する振動を吸収するバッキング材２４を
備えている。また、超音波センサ２０は、一つの振動子
２１で超音波の送信及び受信を行うことができるように
構成されている。超音波センサ２０の振動子２１から発
生した超音波は、キャップ部材２３の表面から例えば図
２中の二点鎖線７０で示す経路で送信され（以下、「送
信波」という）、ピストン１５の底面１５ａに反射され
た後、この反射波は二点鎖線７１で示す経路で伝播し
て、振動子２１で受信される（以下、「受信波」とい
う）。また、超音波センサ２０は配線３９ａによって送
受信回路３７と電気的に接続されている。また、送受信
回路３７は配線３９ｂによって制御装置３８と電気的に
接続されている。
５の底面１５ａと対向するようにシリンダブロック１３
に固定されている。超音波センサ２０は振動子２１、そ
の振動子２１を支持するケース部材２２、振動子２１を
覆うキャップ部材２３を備えている。また、振動子２１
は背面側に発生する振動を吸収するバッキング材２４を
備えている。また、超音波センサ２０は、一つの振動子
２１で超音波の送信及び受信を行うことができるように
構成されている。超音波センサ２０の振動子２１から発
生した超音波は、キャップ部材２３の表面から例えば図
２中の二点鎖線７０で示す経路で送信され（以下、「送
信波」という）、ピストン１５の底面１５ａに反射され
た後、この反射波は二点鎖線７１で示す経路で伝播し
て、振動子２１で受信される（以下、「受信波」とい
う）。また、超音波センサ２０は配線３９ａによって送
受信回路３７と電気的に接続されている。また、送受信
回路３７は配線３９ｂによって制御装置３８と電気的に
接続されている。
【００１７】制御装置３８は、ＣＰＵ（中央処理装置）
３８ａ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カウンタ３８ｂと、制御
プログラム及びフォーク４ａの位置の演算に必要なデー
タ等を記憶した記憶装置３８ｃとを備えている。送受信
回路３７は超音波発信器（図示しない）を備えており、
制御装置３８からの制御信号に基づいて、所定周波数
（例えば、０．１〜５ＭＨｚ（メガヘルツ））の超音波
信号を超音波センサ２０へ送信（出力）するように構成
されている。また、送受信回路３７は増幅器及び検出器
（いずれも図示しない）を備えており、超音波センサ２
０から出力され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３８に出力するように構成さ
れている。記憶装置３８ｃには、演算に必要なデータと
して例えば油圧油の温度、圧力と音速との関係を示す関
係式又はマップが記憶されている。
３８ａ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カウンタ３８ｂと、制御
プログラム及びフォーク４ａの位置の演算に必要なデー
タ等を記憶した記憶装置３８ｃとを備えている。送受信
回路３７は超音波発信器（図示しない）を備えており、
制御装置３８からの制御信号に基づいて、所定周波数
（例えば、０．１〜５ＭＨｚ（メガヘルツ））の超音波
信号を超音波センサ２０へ送信（出力）するように構成
されている。また、送受信回路３７は増幅器及び検出器
（いずれも図示しない）を備えており、超音波センサ２
０から出力され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３８に出力するように構成さ
れている。記憶装置３８ｃには、演算に必要なデータと
して例えば油圧油の温度、圧力と音速との関係を示す関
係式又はマップが記憶されている。
【００１８】ＣＰＵ３８ａは、圧力センサ２５及び温度
センサ３６の検出信号に基づいてシリンダチューブ１２
内の油圧油の圧力及び温度を演算する。ＣＰＵ３８ａは
送信波の送信時からその反射波の受信時までの測長時間
ｔと、油圧油中の超音波の音速ｃとに基づいて超音波セ
ンサ２０からピストン１５の底面１５ａ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。
センサ３６の検出信号に基づいてシリンダチューブ１２
内の油圧油の圧力及び温度を演算する。ＣＰＵ３８ａは
送信波の送信時からその反射波の受信時までの測長時間
ｔと、油圧油中の超音波の音速ｃとに基づいて超音波セ
ンサ２０からピストン１５の底面１５ａ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。
【００１９】なお、本実施の形態では、超音波センサ２
０、圧力センサ２５、温度センサ３６、送受信回路３
７、制御装置３８等によって、本発明の位置検出装置が
構成されている。
０、圧力センサ２５、温度センサ３６、送受信回路３
７、制御装置３８等によって、本発明の位置検出装置が
構成されている。
【００２０】次に、本発明の一実施の形態の位置検出装
置を用いた位置検出方法について説明する。まず、リフ
トシリンダ１０内のピストン１５の位置を検出するにあ
たり、ＣＰＵ３８ａから送受信回路３７へ測定要求信号
が出力される。そして、送受信回路３７は測定要求信号
に基づいて超音波センサ２０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２０から所定周波
数の超音波が出力される。超音波センサ２０から出力さ
れた送信波は、シリンダチューブ１２内の油圧油中を伝
播する。そして、ピストン１５の底面１５ａに反射した
反射波が超音波センサ２０に到達すると、超音波センサ
２０は受信した受信波に対応した電気信号を送受信回路
３７に出力する。送受信回路３７は超音波センサ２０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３８に出力する。
置を用いた位置検出方法について説明する。まず、リフ
トシリンダ１０内のピストン１５の位置を検出するにあ
たり、ＣＰＵ３８ａから送受信回路３７へ測定要求信号
が出力される。そして、送受信回路３７は測定要求信号
に基づいて超音波センサ２０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２０から所定周波
数の超音波が出力される。超音波センサ２０から出力さ
れた送信波は、シリンダチューブ１２内の油圧油中を伝
播する。そして、ピストン１５の底面１５ａに反射した
反射波が超音波センサ２０に到達すると、超音波センサ
２０は受信した受信波に対応した電気信号を送受信回路
３７に出力する。送受信回路３７は超音波センサ２０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３８に出力する。
【００２１】ＣＰＵ３８ａは、測定要求信号を送受信回
路３７へ出力した時点からの経過時間をカウンタ３８ｂ
で計測し、送受信回路３７から前記パルス信号を入力し
た時点で計測を終了する。そして、ＣＰＵ３８ａはカウ
ンタ３８ｂ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、ＣＰＵ３
８ａは圧力センサ２５及び温度センサ３６の検出信号か
ら油圧油の圧力及び温度を演算し、その温度、圧力にお
ける音速ｃを記憶装置３８ｃに記憶されたデータ（油圧
油の温度、圧力と音速との関係を示す関係式又はマッ
プ）に基づいて演算する。そして、ＣＰＵ３８ｃは時間
ｔ（以下、「測長時間」という）と音速ｃとに基づいて
超音波センサ２０からピストン１５の底面１５ａまでの
距離Ｌ（以下、「測長距離」という）を、Ｌ＝ｃｔ／２
によって演算する。
路３７へ出力した時点からの経過時間をカウンタ３８ｂ
で計測し、送受信回路３７から前記パルス信号を入力し
た時点で計測を終了する。そして、ＣＰＵ３８ａはカウ
ンタ３８ｂ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、ＣＰＵ３
８ａは圧力センサ２５及び温度センサ３６の検出信号か
ら油圧油の圧力及び温度を演算し、その温度、圧力にお
ける音速ｃを記憶装置３８ｃに記憶されたデータ（油圧
油の温度、圧力と音速との関係を示す関係式又はマッ
プ）に基づいて演算する。そして、ＣＰＵ３８ｃは時間
ｔ（以下、「測長時間」という）と音速ｃとに基づいて
超音波センサ２０からピストン１５の底面１５ａまでの
距離Ｌ（以下、「測長距離」という）を、Ｌ＝ｃｔ／２
によって演算する。
【００２２】その後、ＣＰＵ３８ａは、記憶装置３８ｃ
に記憶されている距離Ｌとフォーク４ａの位置Ｈと関係
式に基づいてフォーク４ａの位置Ｈを演算する。そし
て、演算により得られたフォーク４ａの位置Ｈのデータ
は、例えばフォークリフトのフォークの揚高に使用され
る。
に記憶されている距離Ｌとフォーク４ａの位置Ｈと関係
式に基づいてフォーク４ａの位置Ｈを演算する。そし
て、演算により得られたフォーク４ａの位置Ｈのデータ
は、例えばフォークリフトのフォークの揚高に使用され
る。
【００２３】以上のように構成した、本実施の形態のリ
フトシリンダの位置検出装置または該位置検出装置を用
いた位置検出方法によれば、圧力センサ２５及び温度セ
ンサ３６によって検出された圧力及び温度に基づいて油
圧油中の超音波の音速を補正し、補正した音速ｃと超音
波センサ２０によって検出した測長時間ｔとに基づいて
測長距離Ｌを演算するため、シリンダチューブ１２内の
圧力や温度が変化した場合でも精度の高い測長距離が得
られ、シリンダチューブ１２内のピストン１５の位置を
精度よく検出することができる。また、本実施の形態で
は、超音波の音速を圧力と温度の両方を用いて補正する
ように構成したため、超音波の音速を温度のみによって
補正する従来のリフトシリンダに比べ高い位置検出精度
を備えたリフトシリンダを実現することができる。
フトシリンダの位置検出装置または該位置検出装置を用
いた位置検出方法によれば、圧力センサ２５及び温度セ
ンサ３６によって検出された圧力及び温度に基づいて油
圧油中の超音波の音速を補正し、補正した音速ｃと超音
波センサ２０によって検出した測長時間ｔとに基づいて
測長距離Ｌを演算するため、シリンダチューブ１２内の
圧力や温度が変化した場合でも精度の高い測長距離が得
られ、シリンダチューブ１２内のピストン１５の位置を
精度よく検出することができる。また、本実施の形態で
は、超音波の音速を圧力と温度の両方を用いて補正する
ように構成したため、超音波の音速を温度のみによって
補正する従来のリフトシリンダに比べ高い位置検出精度
を備えたリフトシリンダを実現することができる。
【００２４】なお、本発明は上記の実施の形態のみに限
定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられ
る。圧力センサ２５はポート３２に接続された管路２６
に設置し、温度センサ３６は室３１内に設置したが、各
センサの設置位置は限定されない。例えば、圧力センサ
２５をシリンダチューブ１２に埋設することもできる。
定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられ
る。圧力センサ２５はポート３２に接続された管路２６
に設置し、温度センサ３６は室３１内に設置したが、各
センサの設置位置は限定されない。例えば、圧力センサ
２５をシリンダチューブ１２に埋設することもできる。
【００２５】また、圧力センサ２５及び温度センサ３６
で検出した圧力及び温度に基づいて超音波の音速を補正
するように構成したが、圧力センサ２５で検出した圧力
のみを音速の補正に用いることもできる。
で検出した圧力及び温度に基づいて超音波の音速を補正
するように構成したが、圧力センサ２５で検出した圧力
のみを音速の補正に用いることもできる。
【００２６】また、圧力センサ２５あるいは温度センサ
３６を複数箇所に設け、複数の検出結果に基づいて、温
度補正、圧力補正を行ってもよい。このように構成すれ
ば、補正精度を向上させることができる。
３６を複数箇所に設け、複数の検出結果に基づいて、温
度補正、圧力補正を行ってもよい。このように構成すれ
ば、補正精度を向上させることができる。
【００２７】また、流体圧シリンダとして油圧油を使用
したリフトシリンダ１０について記載したが、各種の動
力媒体を使用した他の流体圧シリンダに適用することも
できる。例えば、空気を使用したエアシリンダに適用す
ることができる。
したリフトシリンダ１０について記載したが、各種の動
力媒体を使用した他の流体圧シリンダに適用することも
できる。例えば、空気を使用したエアシリンダに適用す
ることができる。
【００２８】また、リフトシリンダ１０を単動式シリン
ダとしたが、単動式に代えて複動式にすることもでき
る。また、フォークリフト１のリフトシリンダ１０に限
らず、本発明をティルトシリンダ、サイドシフトシリン
ダ、パワーステアリング用シリンダに適用することもで
きる。また、ピストン型シリンダ以外にラム型シリンダ
に適用することもできる。
ダとしたが、単動式に代えて複動式にすることもでき
る。また、フォークリフト１のリフトシリンダ１０に限
らず、本発明をティルトシリンダ、サイドシフトシリン
ダ、パワーステアリング用シリンダに適用することもで
きる。また、ピストン型シリンダ以外にラム型シリンダ
に適用することもできる。
【００２９】また、超音波センサ２０は超音波の送受信
を一つのデバイスで行う構成としたが、これに代えて送
信用デバイスと受信用デバイスとが別々に構成された超
音波センサを用いることもできる。
を一つのデバイスで行う構成としたが、これに代えて送
信用デバイスと受信用デバイスとが別々に構成された超
音波センサを用いることもできる。
【００３０】また、超音波センサ２０、圧力センサ２
５、温度センサ３６は個別にリフトシリンダ１０に取付
けたが、すべてのセンサを一体的に構成してリフトシリ
ンダ１０に取付けてもよい。また、圧力センサ２５、送
受信回路３７、制御装置３８等をリフトシリンダ１０に
内蔵してもよい。このように構成すれば、リフトシリン
ダの位置検出装置をよりコンパクトに設計することがで
きる。
５、温度センサ３６は個別にリフトシリンダ１０に取付
けたが、すべてのセンサを一体的に構成してリフトシリ
ンダ１０に取付けてもよい。また、圧力センサ２５、送
受信回路３７、制御装置３８等をリフトシリンダ１０に
内蔵してもよい。このように構成すれば、リフトシリン
ダの位置検出装置をよりコンパクトに設計することがで
きる。
【００３１】また、フォークリフト１のリフトシリンダ
１０について記載したが、フォークリフト以外にシリン
ダを備えた高所作業車、コンクリートポンプ車、バック
ホー車、ダンプカー等に本発明を適用することもでき
る。
１０について記載したが、フォークリフト以外にシリン
ダを備えた高所作業車、コンクリートポンプ車、バック
ホー車、ダンプカー等に本発明を適用することもでき
る。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流体圧シリンダ内の圧力が変化した場合でも、超音波セ
ンサを用いてシリンダ内のピストンの位置を精度よく検
出することができる、流体圧シリンダの位置検出装置及
び位置検出方法を実現することができる。
流体圧シリンダ内の圧力が変化した場合でも、超音波セ
ンサを用いてシリンダ内のピストンの位置を精度よく検
出することができる、流体圧シリンダの位置検出装置及
び位置検出方法を実現することができる。
【図１】本発明の第１実施の形態のフォークリフトの側
面図である。
面図である。
【図２】図１のリフトシリンダの縦断面図である。
１…フォークリフト １０…リフトシリンダ １１…ピストンロッド １２…シリンダチューブ １３…シリンダブロック １５…ピストン ２０…超音波センサ ２５…圧力センサ ３６…温度センサ ３７…送受信回路 ３８…制御装置 ３８ａ…ＣＰＵ（中央処理装置）、３８ｂ…カウンタ、
３８ｃ…記憶装置
３８ｃ…記憶装置
Claims (2)
- 【請求項１】 シリンダ内を移動するピストンの位置を
超音波によって検出する流体圧シリンダの位置検出装置
であって、 シリンダ内に設けられピストンとの間で超音波を送受信
する超音波センサと、前記シリンダに設置される圧力セ
ンサと、演算手段とを備え、 前記演算手段は、前記圧力センサによって検出された前
記シリンダ内の圧力に基づいて前記超音波の音速を補正
し、該音速に基づいて前記ピストンの位置を演算するよ
うに構成されている流体圧シリンダの位置検出装置。 - 【請求項２】 シリンダ内を移動するピストンの位置を
超音波によって検出する流体圧シリンダの位置検出方法
であって、 シリンダ内に設けられピストンとの間で超音波を送受信
する超音波センサと、前記シリンダに設置される圧力セ
ンサと、演算手段とを用い、 前記圧力センサによって前記シリンダ内の圧力を検出
し、該圧力に基づいて前記演算手段によって前記超音波
の音速を補正し、該音速に基づいて前記ピストンの位置
を演算することを特徴とする流体圧シリンダの位置検出
方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24185499A JP2001063986A (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 流体圧シリンダの位置検出装置及び位置検出方法 |
| EP00116965A EP1079118A3 (en) | 1999-08-27 | 2000-08-07 | Position detecting device for hydraulic cylinder, and detecting method thereof |
| US09/634,565 US6549873B1 (en) | 1999-08-27 | 2000-08-09 | Position detecting device for hydraulic cylinder, and detecting method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24185499A JP2001063986A (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 流体圧シリンダの位置検出装置及び位置検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001063986A true JP2001063986A (ja) | 2001-03-13 |
Family
ID=17080508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24185499A Pending JP2001063986A (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 流体圧シリンダの位置検出装置及び位置検出方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6549873B1 (ja) |
| EP (1) | EP1079118A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001063986A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009179456A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Tadano Ltd | ブームを有する作業機の安全装置 |
| CN112983931A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-06-18 | 山信软件股份有限公司 | 一种液压缸位置的冗余检测控制***及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE10242672A1 (de) * | 2002-09-13 | 2004-03-25 | Maha Maschinenbau Haldenwang Gmbh & Co. Kg | Steuervorrichtung für Hebebühnen |
| DE50308288D1 (de) * | 2003-12-04 | 2007-11-08 | Festo Ag & Co | Mikrowellenwegmesssystem für elektrodynamischen Direktantrieb |
| US7114430B2 (en) * | 2004-09-30 | 2006-10-03 | Caterpillar Inc. | Adaptive position determining system for hydraulic cylinder |
| ATE430881T1 (de) * | 2005-08-11 | 2009-05-15 | Festo Ag & Co Kg | Aktorvorrichtung mit einer mikrowellen- positionsmesseinrichtung |
| US20070239312A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-11 | Andersen Scott P | System and method for tracking inventory movement using a material handling device |
| US7694940B2 (en) * | 2007-11-19 | 2010-04-13 | Shinn Fu Corporation | Multi-directional lifting apparatus |
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| DE102013224819A1 (de) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Robert Bosch Gmbh | Hydraulikzylinder mit Messsystem zur Positionsbestimmung eines Kolbens und Verfahren zum Feststellen einer Dichtungsleckage an einem Hydraulikzylinder |
| DE102014005637A1 (de) * | 2014-04-16 | 2015-10-22 | Hydac Electronic Gmbh | Fluid-Arbeitsgerätschaft |
| US20170102364A1 (en) * | 2015-10-07 | 2017-04-13 | Andreas Hill | Ascertaining position of a piston in a cylinder |
| DE102017129445A1 (de) | 2017-11-10 | 2019-05-16 | Grob-Werke Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Kolbens eines Hydraulikzylinders einer Werkzeugmaschine |
| RU2708915C1 (ru) * | 2019-07-03 | 2019-12-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Способ определения деформаций гидроцилиндра под нагрузкой с шарнирными опорами штока и цилиндра |
| US11078937B2 (en) * | 2019-10-17 | 2021-08-03 | Hamilton Sunstrand Corporation | Performance enhancement of controllers for varying temperature conditions in hydraulic actuators |
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| US4936143A (en) * | 1989-04-28 | 1990-06-26 | Eaton Corporation | Cylinders having piston position measurement |
| US4995635A (en) * | 1990-03-21 | 1991-02-26 | Monroe Auto Equipment Company | Ultrasonic Doppler velocity sensing within a hydraulic actuator |
| US5150049A (en) * | 1991-06-24 | 1992-09-22 | Schuetz Tool & Die, Inc. | Magnetostrictive linear displacement transducer with temperature compensation |
| JP3390320B2 (ja) * | 1997-02-05 | 2003-03-24 | シンクレイヤ株式会社 | 通信用中継器筐体 |
| JPH10238513A (ja) | 1997-02-25 | 1998-09-08 | Toyota Autom Loom Works Ltd | 流体圧シリンダ、移動体の位置検出装置、移動体の速度検出装置及び産業車両 |
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-
1999
- 1999-08-27 JP JP24185499A patent/JP2001063986A/ja active Pending
-
2000
- 2000-08-07 EP EP00116965A patent/EP1079118A3/en not_active Withdrawn
- 2000-08-09 US US09/634,565 patent/US6549873B1/en not_active Expired - Fee Related
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| CN112983931B (zh) * | 2021-03-18 | 2023-04-07 | 山信软件股份有限公司 | 一种液压缸位置的冗余检测控制***及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1079118A2 (en) | 2001-02-28 |
| EP1079118A3 (en) | 2003-08-13 |
| US6549873B1 (en) | 2003-04-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| A977 | Report on retrieval |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080610 |
|
| A02 | Decision of refusal |
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