JP2005225594A - 昇降装置の制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】下降速度制御可能な昇降装置の制御装置。
【解決手段】重量物の昇降用のシリンダと、該シリンダに作動油を供給する油圧ポンフと、該油圧ポンフと該シリンダとを結合するパイプと、該油圧ポンフと連結されたモータと、を備えた昇降装置の制御装置において、重量物の上昇時には、該モータを正回転させ、該油圧ポンフの正回転により該パイプを介して該作動油を該シリンダに供給し、重量物の下降時には、該シリンダから作動油を該パイプを介して該油圧ポンフに供給し、該油圧ポンフの逆回転速度を該モータの回生制動で制御するコントローラを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧でテールゲートに積載された荷物等の重量物を上げ下ろしするための昇降装置に関し、特に重量物の上昇時には、従来のリリーフバルブ作動時の不必要な過大な力を抑制し、下降の場合には、作業上最適な下降速度に制御できる用昇降装置の制御装置および方法に関する。

従来は、特許第3109995号にあるように、荷受台等の重量物の上昇動作の緩始動、緩停止の場合は、モータの印加電圧のデューティ比を変化させること、および、下降動作の緩始動、緩停止の場合は、バルブ開閉のデューティ比を変化させて行うことは既に知られている。
特許第３１０９９９５号公報

しかし、重量物の下降時に作動油をタンクに戻すとき、通常の絞り弁を通して戻すと、荷重が重いときには荷物が早く下降し、荷重の軽いときには荷物が遅く下降するので、荷重の軽い場合たとえば空荷などの時は、作業能率の面から早く下降させたい要望にこたえられない問題があった。

また、荷重が変わっても作動油の単位時間の通過量をほぼ一定にコントロールするバルブもあるが、高価であり、荷重の軽い場合に荷重の重い場合より荷物を早く降下させたいという要望にこたえることはできていない。

また、絞り弁に代わり、電磁バルブを開閉デューティ比制御で戻り流量をコントロールする方法もあるが、バルブの寿命等の問題であまり普及していない。
また、重量物の下降時のエネルギーは、絞り弁や流量調整弁、電磁バルブ等では、無駄に消費され、バッテリ電源の回生に使用されない問題もあった。

さらに、シリンダが上昇して頂点に設けられたストッパに当たったときには、許容積載電流を越える駆動電流でモータを廻し続けるため、そのときの騒音が大きく、無駄な電力も費やされる問題があったし、油圧センサを用いて予め設定された作動油の圧力を検知して、モータの作動を停止する装置は高価になる問題もあった。

課題を解決する為の手段

昇降用油圧シリンダを上昇させる場合には、回転機をモータとして回転速度制御を介して流量を制御するのは従来の装置と同様であるが、上昇の場合の頂点に設けられた突き当り点でのモータの許容積載電流は、従来は最大荷重の上昇時電流より大きい許容積載電流に設定されているが、上昇途中に荷重によって変わる電流の最大値を記憶し、それに余裕を持たせた電流値を許容積載電流に設定することで、高価な作動油の圧力センサを用いることなく、省エネ効果をあげることができ同時に騒音防止に役立てることもできる。

下降の場合には、位置のエネルギーによる戻り油圧を利用して上昇で使用した油圧ポンプを逆転させ、油圧ポンプに直結した回転機を発電機として、発生した電力をバッテリに回生すれば、エネルギの有効利用が図られ、決まったバッテリの稼働率を上げることができる。

重量物の昇降用のシリンダと、該シリンダに作動油を供給する油圧ポンフと、該油圧ポンフと該シリンダとを結合するパイプと、該油圧ポンフと連結されたモータと、を備えた昇降装置の制御装置において、重量物の上昇時には、該モータを正回転させ、該油圧ポンフの正回転により該パイプを介して該作動油を該シリンダに供給し、重量物の下降時には、該シリンダから作動油を該パイプを介して該油圧ポンフに供給し、該油圧ポンフの逆回転速度を該モータの制動で制御するコントローラを備えたことを特徴とする。

前記コントローラは、シリンダの上昇開始時の加速度を一定加速度に設定し、該一定加速度で加速時のモータ電流を前記重量物の重量毎に予め測定し、該重量毎に所望の一定回転速度を設定する手段と、前記シリンダが該一定加速度で上昇中のモータ電流を検出し、この検出したモータ電流により重量を判定し，該重量に対する設定された一定回転速度になるように、該一定回転速度にモータを制御する手段を備えることを特徴とする。

前記コントローラは、シリンダの下降開始時の加速度を一定加速度に設定し、該一定加速度で加速時のモータ制動電流を前記重量物の重量毎に予め測定し、該重量毎に所望の一定回転速度を設定する手段と、前記シリンダが該一定加速度で下降中のモータ制動電流を検出し、この検出したモータ制動電流により重量を判定し、該重量に対する設定された一定回転速度になるように、モータを制御する手段を備えることを特徴とする。

前記コントローラは、直流機の場合、モータ端子電圧、モータ電流、予め設定されたモータの定数から、回転速度を演算する演算手段を、それ以外の回転機の場合には回転センサを備える。

前記重量物の作動限界点を予め規定するストッパと、該ストッパへの到達所定時間前を前記シリンダの作動油量とそれに相当する前記油圧ポンプの１回転の吐出油量から算出した積算回転数により判別する手段と、該到達所定時間前が判別された場合には、前記モータの回転速度を予め設定した微速回転速度に減速する手段と、を備えることを特徴とする。

前記重量物の作動上限界点を予め規定するストッパと、該ストッパへの到達所定時間前を前記シリンダの作動油量と前記油圧ポンフの積算回転数により判別する手段と、該到達所定時間前が判別された場合には、前記モータの回転速度を予め設定した微速回転速度に減速する手段と、該微速回転速度での作動中に前記モータのモータ電流が上昇動作中の最大モータ電流の所定パーセント大きいモータ電流に増加したときにモータをする手段と、を備えることを特徴とする。

前記コントローラは、前記パイプに挿入されたメインバルブを前記シリンダの下降前に開く時に、前記モータに正回転方向のモータ電流を短時間供給し、該パイプに与圧を与える手段を備えるか、メインバルブを徐々に開くことを特徴とする。

油圧ポンプの正回転時に、作動油を通過させる第一のチェックバルブと、該第一のチェックバルブの先端に配置されたフィルターと、該第一のチェックバルブに結合され、該油圧ポンプの逆転時に作動油を通過させる第２のチェックバルブと、備えることを特徴とする。

重量物の昇降用のシリンダと、該シリンダに作動油を供給する油圧ポンフと、該油圧ポンフと該シリンダとを結合するパイプと、該油圧ポンフと連結されたモータと、を備え、該重量物の上昇時には、該モータを正回転させ、該油圧ポンフの正回転により該パイプを介して該作動油を該シリンダに供給するステップと、該重量物の下降時には、該シリンダから作動油を該パイプを介して該油圧ポンプに供給し、該油圧ポンプの逆回転速度を該モータの回生制動で制御するステップと、を備えたことを特徴とする。

図面に基づいて、本発明の最良の実施形態を説明する。
本発明は、油圧で重量物を昇降する場合の昇降装置の制御装置および方法に関するものであり、テールゲート車、ウイング車等に適用されるが、本実施の形態ではテールゲート車の場合を説明する。
図１は、本発明一実施の形態の制御装置の構成図である。
図1の本発明の一実施の形態の制御装置は、昇降用のシリンダ1、メインバルブ２、油圧ポンプ３、ＤＣマグネットモータが適するモータ４、リリーフバルブ５、オイルタンク６、コントローラ７、外部の上昇スイッチ８、バッテリ９、油吐出口１０、外部の下降スイッチ１１、警報ランプ１２から構成される。
また、コントローラ７は、モータ電流検出器１４、モータ端子電圧検出器１5及びモータ駆動回路１６を含む。このモータ電流検出器１４と、モータ端子電圧検出器１５の出力はそれぞれ、コントローラ７の制御回路（ＣＰＵ）１７に接続される。制御回路１７には、動作プログラム等を記憶する記憶回路、動作プログラムにしたがって演算を行う演算回路、処理データの保持回路等が備えられている。

本装置の上昇動作は、外部の上昇スイッチ８を操作することで、制御回路１７は、バッテリ９の電力をモータ駆動回路１６に与え、モータ駆動回路１６はモータ４を駆動し、直結された油圧ポンプ３を駆動させ、メインバルブ2のチェックバルブを通して、油吐出口１０から油を送ることで昇降用リフトシリンダ１を押し上げるように動作する。

本装置での下降動作は、外部の下降スイッチ１１を操作することで、制御回路１７はメインバルブ２を開放し昇降用シリンダ１にかかる荷重によって、油圧ポンプ３に油を逆流させ、油圧ポンプ３を上昇時の回転方向に対して逆回転させる。これは本発明の特徴の一つである。

このとき油圧ポンプ３に直結したモータ４を油圧ポンプ３と同様に上昇時と逆方向に回転させることで、モータ４を発電機として電力を発生させ、コントローラ７で制御しながらバッテリ９に電力を回生することで、モータ４に制動力が加わり、電力回生と同時に、ブレーキトルクが加わる。これは、本発明の特徴の一つである。

昇降用シリンダ１の下降速度は、油圧ポンプ3を流れる油量によって決まり、それはモータ４が発電機として逆転する回転速度に左右され、その回転速度は、バッテリ９に回生する電力をコントローラ７が制御することで達成できる。
また、モータ４の回転速度は、モータの端子電圧、モータの定数とモータ電流による電圧降下により、回転センサ無しで求めることができる。
したがって、あらかじめテールゲートの下降速度を設定することで、昇降用シリンダ１にかかる荷重にかかわらず、電力回生量をコントローラ７で制御することでモータ４の回転速度を所定の速度に保ち、下降速度を設定速度に維持することができる。これは、本発明の特徴の一つである。

ここで、モータ規定回転速度の設定につて説明する。
上昇時の一定の立ち上がり速度（加速度）を、例えば1秒間で500r/minの速度でモータを回転させると指定し、この指定した加速度で回転速度が上昇したときのモータ電流値を荷重毎に測定して、荷重とそれに対応したモータ電流値をそれぞれ制御回路17内のテーブルに記憶する。これは、一定加速度を得るためのモータ電流は荷重に対応している為である。さらに、用途毎に、例えば、ガラス運送業、造園業、石材業など用途による荷重に対応した一定上昇速度をテーブルに記憶する。これにより、一定加速度での荷物上昇中のモータ電流から荷重が判別され、この荷重により用途毎の予め設定された一定上昇速度、即ちモータ規定回転速度が自動的に制御回路１７で設定される。本発明が石材業に使用される場合は、同一荷重でも石材業はガラス運送業より高速のモータ規定回転速度が設定され、ガラス運送業は低速のモータ規定回転速度が設定される。
また、下降時の一定の立ち下がり速度（下降加速度）を、例えば1秒間で６00r/minの速度でモータを回転させると指定し、この指定した下降加速度で下降したときのモータ電流値を荷重毎に測定して、荷重とそれに対応したモータ電流値をそれぞれ制御回路17内のテーブルに記憶する。これは、一定下降加速度を得るためのモータ電流は荷重に対応している為である。さらに、用途毎に、例えば、ガラス運送業、造園業、石材業など用途による荷重に対応した一定下降速度をテーブルに記憶する。これにより、一定加速度での荷物下降中のモータ電流から荷重が判別され、この荷重により用途毎の予め設定された一定下降速度、即ちモータ規定回転速度が自動的に制御回路１７で設定される。
本発明が石材業に使用される場合には、同一荷重でも高速の下降規定回転速度が設定され、ガラス運送業は低速の下降規定回転速度が設定される。
しかし、従来の絞り弁による下降速度調整と比較すれば,本発明では軽荷重の場合には高速の下降規定モータ回転速度が設定できる。これは、本発明の特徴の一つである。

図２を使用して、この点を更に説明する。
図２は、従来の油圧ユニットと本発明の一実施形態の制御装置の上昇動作と下降動作を示す図である。図２（イ）に示す様に、従来の油圧ユニットは、シリンダ１が上昇しテールゲートを上昇する時は、作動油はチェックバルブｄを通り、これは図２（ロ）に示す本発明の一実施形態の制御装置の作動油と同じ通路を通ることになる。
またシリンダ１を下降しテールゲートを下降する場合には、図２（ニ）に示す様に本発明の一実施形態の制御装置では、メインバルブ２のチェックバルブをバイパスする回路を通して上昇と同じ通路を作動油が逆流するだけであるが、図２(ハ)に示す様に従来の油圧ユニットでは、油圧ポンプ３を通らないａ通路を通り、電磁バルブｂ、流量調整弁ｃを通過してタンク６に戻る。
このために、従来の油圧ユニットに比べて、本発明の一実施形態制御装置では、電磁弁ｂ、流量調整弁ｃ、チェックバルブｄの油圧部品を削減することができ、油圧ユニットが簡素化され、小型化とコストダウンに大きな利点がある。さらに、テールゲートの下降速度は油圧ポンプ３を逆流する油量で決定できるので、モータ４の速度を設定することでテールゲートの下降速度を荷重に応じて設定できる。これは本発明の特徴の一つである。
更に、本発明一実施の形態の動作をさらに詳細に説明する。

図３ないし図５は、本発明一実施の形態の制御装置の動作フロ−を示す。図中の丸内のＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれステップの遷移先および遷移元を示す。
上昇スイッチ８を押すことにより（図３ステップＳ１、以下単に、「ステップＳ１」と示す）、バッテリ９の電力がモータ駆動回路１６によりモータ４に供給される（ステップＳ２）。モータ４のモータ電流値がモータ電流検出器１４の出力により制御回路１７で判別され、該モータ電流値が本制御装置の許容最大荷重に対応する許容積載電流値以下であれば、モータ４が回転するまでモータ駆動回路１６がモータ４への印加電圧を上昇させ、モータ４の回転が始まればステップＳ２１（図４）に処理ステップが遷移する（ステップＳ３Ｎｏ、Ｓ４Ｙｅｓ、Ｓ５、Ｓ３Ｙｅｓ、Ａ）。

もし、モータ４のモータ電流値が許容積載電流値以上でモータ４が回転しない場合には（ステップＳ３Ｎｏ、Ｓ４Ｎｏ）、制御回路１７が過積載の警報ランプ12を点灯させ数秒程度（安定させるまでの時間）維持された後にモータ駆動回路１６がモータ4への通電を停止する（ステップＳ７、Ｓ８）。この時点で制御回路１７は過積載の警報ランプを消灯させ、全機能を停止させる（ステップＳ９、Ｓ１０，Ｓ１１）。

ここで、DCマグネットモータ４の回転速度は次の式で求められる。

[数１]
Ｎ＝60・Ｅ・a／（Ｚ・Ｐ・Φ） ……式１
但し、Ｎ：モータ回転速度（ｒ／ｍｉｎ）
Ｅ：逆起電力（Ｖ） … Ｅ＝Ｖｍ±Ｉｍ・Ｒｍ ……式２
（＋は発電機の場合、−はモータの場合）
Ｚ：全導体数 …モータ定数
Ｐ：極数 …モータ定数
Φ：極磁束量（Ｗｂ） …モータ定数
ａ：並列回路数 …モータ定数
Ｒｍ：モータ抵抗（Ω）
Ｉｍ：モータ電流（Ａ）
ε：デューティ
Ｖｍ：モータ端子電圧（Ｖ）…Ｖｍ＝ＶＢ（バッテリ電圧）×ε
以上のようにモータ4のモータ端子電圧Ｖｍ、モータ電流Ｉｍ、モータ定数がわかれば、回転センサなしで回転速度を算出できる。

図４は、モータ4の回転開始後の動作フローを示す。モータ４が回転を開始したかどうかは、逆起電力Ｅが回転によって発生するので、式2の逆起電力Ｅが発生しているかどうかをモータ端子電圧検出器１５の出力によって制御回路１７で判断される（ステップＳ２１）。
モータ４の回転開始後、モータ電流Ｉｍ、モータ端子電圧Ｖｍをモータ電流検出器１４、モータ端子電圧検出器１５でそれぞれ検出し、式１によってモータ４の回転速度を制御回路１７が計算する（ステップＳ２２、２３）。

途中で、テールゲートが何かの障害物等に当たり、モータ電流が許容電流値以上になった場合は、動作は図３のＢに遷移して（ステップＳ２４Ｎｏ）、ステップＳ６〜Ｓ１１によりモータ４は停止する。即ち、モータ４のモータ電流値が許容積載電流値以上の場合には（ステップＳ４Ｎｏ）、制御回路１７が過積載の警報ランプ12を点灯させ数秒程度（安定させるまでの時間）維持した後に、モータ駆動回路１６がモータ4への通電を停止する（ステップＳ７、Ｓ８）。この時点で制御回路１７は過積載の警報ランプを消灯させ、全機能を停止させる（ステップＳ９、Ｓ１０、Ｓ１１）。

モータ電流が許容電流値以下の場合には（ステップＳ２４Ｙｅｓ）、上昇途中の電流変化の最大値の２０%大きい電流値をテールゲートのストッパ位置でのモータ規定電流値として設定する（ステップＳ２５）。即ち、モータ電流を１ｍｓｅｃ毎に検出し、検出されたモータ電流値が前回検出したモータ電流より大きい場合には、この大きい検出モータ電流の１２０％の電流値をストッパ位置でのモータ規定電流値として制御回路１７の記憶回路に記憶する（ステップＳ２５）。従って、ストッパ位置でのモータ規定電流値はモータ始動から現在までに検出された検出モータ電流値の内の最大モータ電流値の１２０％の電流値に設定される。ここで、１２０％に限定されるものでなく、必要に応じて１１０〜１３０％程度に設定されることが好ましい。ここでのストッパ位置とは、テールゲートやウイングの上限界動作位置である。

次いで、テールゲートのストッパ位置までに2秒前かが制御回路１７で演算される（ステップＳ２６）。
ここで、昇降用シリンダ１のストロークの容量をＱｓ（cc）とし、油圧ポンプ３の1回転の吐出量はをｇ（cc）とすれば２秒間で昇降用シリンダ１に流れ込む油量は、モータ４の上昇時の設定回転速度をＮ（r／min）とすればN／60×２×ｑ(cc)となる。

したがって始動から2秒前までシリンダが動くためのポンプの回転数nｓ(rev)は
ns＝（Qs−（N/60＊２＊ｑ））/qで求められる。
実際の回転数nrが上記値になった時点が停止2秒前時の時点になると、
ｎr＝∫N/60dt となり
2秒前の時点はns＝nrが成立した時点で判別される。
即ち、テールゲートを始動位置から上限のスットパ位置まで移動させるに必要な昇降用シリンダ１への流入油量Ｑｓ（cc）から、２秒間で該シリンダ１に流れ込む油量N／60×２×ｑ(cc)を減算し、この減算結果の油量を与えるための油圧ポンプ３の全回転数を演算決定する。そして、ポンプ３の始動時から現在までの積算回転数が該演算決定された全回転数に達したか否か判別する（ステップＳ２６）。

テールゲートが上限のストッパ位置の２秒前に至るまでは（ステップＳ２６Ｎｏ）、予め設定された速度で上昇する。予め設定したモータ４の規定回転速度でモータ４が制御回路１７およびモータ駆動回路１６により制御される（ステップＳ２８〜Ｓ３１）。即ち、上記ステップＳ２３によりモータ回転速度が演算されて、検出され、モータの回転速度が規定回転速度であるかが判別され（ステップＳ２８）、速度が高い場合にはモータへの印加電圧を低減し（ステップＳ３０）、速度が低い場合にはモータへの印加電圧を増加させ（ステップＳ３１）、モータの回転速度が設定された規定回転速度になるように制御される。

テールゲートが上限のストッパ位置に到達２秒前と判別されと（ステップＳ２６Ｙｅｓ）、モータ４への印加電圧が絞られ（ステップＳ２７）、モータ電流Ｉｍ、モータ端子電圧Ｖｍをモータ電流検出器１４、モータ端子電圧検出器１５でそれぞれ検出し（ステップＳ２８）、式１によってモータ４の回転速度を制御回路１７が計算する（ステップＳ２９）。
現在のモータ速度が、緩停止用に予め設定された微速設定値かが制御回路１７で判別され（ステップＳ３０）、速度が高い場合にはモータへの印加電圧を低減し（ステップＳ３１）、速度が低い場合にはモータへの印加電圧を増加させ（ステップＳ３３）、微速設定値ならそのまま維持されるように制御される（ステップＳ３２）。
テールゲートが上限のストッパ位置に達すると、モータ４への荷重が急増してモータ電流が急増する。このことは、モータ電流がステップＳ２５で記憶したストッパ位置でのモータ規定電流値に増加したか否かで制御回路１７が判別する（ステップＳ３４Ｎｏ）。テールゲートが上限のスットパ位置に到達したら、該スットパ位置でのモータ規定電流値にモータ電流を維持して１秒間経過後モータを停止する（ステップＳ３５、３６）。

テールゲートがスットパの停止位置まで達したとき、油圧は急に上昇する。このときの、制御回路１７はパルス状圧力上昇が大きいばあいにリリーフバルブ５により逃す。従来の装置では、荷重の大きさに関係なく一律に最大積載時の数十パーセントの余裕を持ってセットされるリリーフバルブだけでスットパ位置の停止を制御している。しかし、従来装置に比べて、本発明によれば、荷重が軽く、上昇時のモータ電流値が小さい場合には、荷重の重い場合より、スットパがある上限停止位置でのモータ電流を小さくすることができるので、騒音低減、省エ効果を期待できる利点を有する。これは本発明の特徴の一つである。

次に、テールゲートの下降動作を説明する。
図５に昇降用シリンダ１を下降させるときの動作フローを示す。
本発明は、昇降用シリンダ１の下降を、作動油をメインバルブ２を通して下降させ、油圧ポンプ３を逆転させ、シリンダ１の下降速度を油圧ポンプ３と直結しているモータ４の回生制動で調整し、回生電力をバッテリ９に回生する点に特徴を有する。

即ち、下降スイッチ11を押すことで、メインバルブ２が開放する。ただし、急に開放するとシリンダ１に加わっている荷重による油圧が油圧ポンプ3に急激に加わり、油圧ポンプ３や、直結しているモータ4にショックを与えることになる。そこで、下降スイッチ11を押した直後にモータ駆動回路１６が制御回路１７の制御に基づきモータ４の上昇の方向に、上昇時のモータ電流より小さなモータ電流を短時間流し、油圧ポンプ３とメインバルブ２の間の配管内の与圧を確保し、その後メインバルブ2を開放することで直結しているモータ4にショックを与えることを防止している（ステップＳ５２、５３）。これは本発明の特徴の一つである。

メインバルブ２の解放により作動油は油圧ポンプ３を上昇時と反対方向、即ち、下降方向に回転させ、油圧ポンプ３に直結したモータ４を上昇時と逆方向に回転させることで、テールゲートが下降する。モータ駆動回路１６はモータ４に上昇時と同じ方向にモータ電流を流し、モータ４の逆回転速度を予め設定されたモータの下降規定回転速度に制御する制動トルク発生さ、そのときの制動エネルギーはチョッパを介してバッテリ９に回生する。（ステップＳ５４、５５、５６）。
モータ電流Ｉｍ、モータ端子電圧Ｖｍをモータ電流検出器１４、モータ端子電圧検出器１５でそれぞれ検出し、式１によってモータ４の回転速度を制御回路１７が演算し、下降規定回転速度より回転速度が低ければ、モータ電流を減少し（ステップＳ５４）、高ければモータ電流を増加して（ステップＳ５６）、上述の如く制御回路１７に予め設定された下降規定回転速度に速度を制御する（ステップＳ５５）。

次いで、テールゲートの下限のストッパ位置までに2秒前かが制御回路１７で演算される（ステップＳ５７）。ここでのストッパ位置とは、テールゲートやウイングの下限界動作位置である。

ステップＳ２６と同様に、昇降用シリンダ１のストロークの容量をＱｓ（cc）とし、油圧ポンプ３の1回転の吐出量をｇ（cc）とすれば２秒間で昇降用シリンダ１に流れ込む油量は、モータ４の下降時の下降規定回転速度をＮ（r／min）とすればN／60×２×ｑ(cc)となる。

したがって始動から2秒前までシリンダが動くためのポンプの
回転数nｓ(rev)は
ns＝（Qs−（N/60＊２＊ｑ））/qで求められる。
実際の回転数nrが上記値になった時点が停止2秒前時の時点になると、
ｎr＝∫N/60dt となる。
2秒前の時点はns＝nrが成立した時点で判別される。

即ち、テールゲートを下降位置から下限のスットパ位置まで移動させるに必要な昇降用シリンダ１への流入油量Ｑｓ（cc）から、２秒間で該シリンダ１に流れ込む油量N／60×２×ｑ(cc)を減算し、この減算結果の油量を与えるための油圧ポンプ３の全回転数を演算決定する。そして、ポンプ３の下降始動時から現在までの積算回転数が該演算決定された全回転数に達したか否か判別する（ステップＳ５７）。テールゲートが下限のストッパ位置の２秒前に至るまでは（ステップＳ５７Ｎｏ）、予め設定された下降規定回転速度で下降する。

テールゲートが下限のストッパ位置に到達２秒前と判別されと（ステップＳ５７Ｙｅｓ）、モータ４への印加電圧が増加され（ステップＳ５８）、モータ電流Ｉｍ、モータ端子電圧Ｖｍをモータ電流検出器１４、モータ端子電圧検出器１５でそれぞれ検出し（ステップＳ５９）、式１によってモータ４の回転速度を制御回路１７が計算する（ステップＳ６０）。
現在のモータ速度が、緩停止用に予め設定された微速設定値かが制御回路１７で判別され（ステップＳ６１）、速度が高い場合にはモータへの印加電圧を増加して回生電量を増加させ（ステップＳ６２）、速度が低い場合にはモータへの印加電圧を減少させて回生電力を減少させ（ステップＳ６４）、微速設定値ならそのまま維持させるように制御する（ステップＳ６３）。終点において、油圧ポンプ3に流れる油量が零になり、モータの回転速度が零となり（ステップＳ６５Ｙｅｓ）、モータ４および油圧ポンプ３が停止して（ステップＳ６６）、一連の下降動作は終了する（ステップＳ６７）。

この下降時の回生制動によりバッテリ９に電力を戻すことにより、次の動作電力にいかされるので、バッテリの容量を大きく使え、従来は捨てていた位置エネルギーを有効利用することで省資源に役立つ。これは本発明の特徴の一つである。

図６に上昇ならびに下降時の速度制御を示す。上昇時は、決まった速度上昇率（一定の加速度）で上昇させ、設定された規定速度に達したら、速度を一定の規定速度に保ち、緩停止のため上限ストッパ位置からそのままの速度で進んだときのストッパまで２秒前から急速に速度を下げ、微小速度を維持して、ストッパの荷重によりモータ電流が動作中の最大規定電流値の１２０％に上昇したらモータを停止させ、停止時の衝撃を最小限に抑えている。上限ストッパ位置でのモータ停止電流を従来装置では最大荷重時のモータ電流の数十パーセント増しのモータ電流に設定しているが、本発明では、従来装置に比べて著しく小さくすることができるので、停止時の騒音低減、省エ効果を発揮する。

下降時は、同様に、一定の下降加速度で逆方向に回転させ、下降規定回転速度まで徐々に下降速度を上げ、下降規定回転数に達したら一定に保つよう制御する。従来の油圧ユニットでは、図２に示すように流量調整弁を通して作動油がもどされるので、荷重が大きい場合には早く、荷重が小さい場合には遅い特徴がある。
しかし実作業では、荷重の少ない場合には作業能率から、早くしたいのが通常であり、その希望は従来の油圧ユニットでは、達成することができなかった。本発明では、荷重の小さいときに早く、荷重の大きい時には安全の意味からもゆっくりと下降させることができ、作業効率が上がる利点を有する。しかも下降速度を任意に設定することができる利点もある。これは本発明の特徴の一つである。
停止においては、上昇と同じ様に緩停止のための下限ストッパ位置にそのままの速度ですすんだに場合に到達する２秒前から速度を急に下げ、微小速度に維持して微小速度でストッパに到達させ、停止時の衝撃を最小限に抑えている。

図７に好適な本発明の一実施形態の双方向通路用フィルターの構成図を示す。
オイルタンク６から作動油を吸い上げる場合には、通常タンク中の作動油の汚れを配管内に取り込まないようにフィルターを設ける。通常は吸い込んだ通路とは別の通路から、作動油は戻ってくるので問題ない。しかし、本発明では、吸いこんだ通路から作動油は戻る為、通常のフィルターの場合、オイルタンク６からの汚れは吸い上げない代わりに、シリンダ内の汚れは、タンク内に戻されない問題がある。通常のシリンダー内のオイルはタンクのオイルに比べてクリーンであるが、シリンダまでの配管が長い場合には汚れる可能性もあるので、図７に示す様に、油圧ポンプ３から吸い上げの場合は、チェックバルブ２１で吸い上げの方向にだけ作動油が流れるように油圧ポンプ３と配管接続しタンク側にフィルター２２を設け、一方作動油が戻る通路は、戻る方にだけ流れるチェックバルブ２０を設けてオイルタンク６側を開放する。こうすれば従来のフィルターの役目と同じにすることができる。この場合には、チェックバルブ通路には、大きな圧力がかからないので、安価なプラスチック製のものでも使用できるので安価である。

図８は、速度制御回路の一例を示す図である。
記憶装置３０の設定回転速度に応じてＦＥＴチョッパ回路３１によって、上昇、下降の速度制御を行う。モータ端子電圧とモータ電流を検出して、演算回路３２で回転速度を演算し、回転速度をフィードバックする。上昇の場合、設定回転速度に到達しない場合には速度制御回路３３が加速を指示して、電流制御回路３４がモータ電流を増加する。下降の場合に設定回転速度に到達しない場合には、速度制御回路３３が減速を指示して、電流制御回路３４がモータ電流を減少する。
以上に説明した下降時の速度制御の実施例は、回生制動の場合について示してあるが、本発明は回生制動に限定されるものでなく、モータに制動をかける手段としては逆転時の発生電力を外部に設けた抵抗器に消費させてモータに制動電流を流して制動をかける発電制動も本発明は含むものである。本願発明は、下降時には上昇時と反対方向に油圧ポンプを回転させ、ポンプに直結したモータ（電動機）を上昇時と反対方向に回転させたときのモータの制動力で制御する点に特徴を有するのものであり、下降時のモータの制動動作は従来の種々の制動制御を含むものである。
[発明の効果]

以上説明したように、本発明は、重量物の昇降用のシリンダと、該シリンダに作動油を供給する油圧ポンフと、該油圧ポンフと該シリンダとを結合するパイプと、該油圧ポンフと連結されたモータとを備えた昇降装置の制御装置において、重量物の上昇時には、該モータを正回転させ、該油圧ポンフの正回転により該パイプを介して該作動油を該シリンダに供給し、重量物の下降時には、該シリンダから作動油を該パイプを介して該油圧ポンフに供給し、該油圧ポンフの逆回転速度を該モータの回生制動で制御するコントローラを備えたことを特徴とする。

従って、本発明では、モータで下降速度のコントロールができるため、荷重の少ない空荷の場合に早く下降させ、荷重の重い場合には、危険のない程度に遅く下降させることができるような、使い勝手に任意に設定できるため、作業時間が飛躍的に改善される効果がある。また、パイプ数や、バルブ数も少なくなり構成も簡略化できる。

また、前記コントローラは、シリンダの上昇開始時の加速度を一定加速度に設定し、該一定加速度で加速時のモータ電流を前記重量物の重量毎に予め測定し、該重量毎に所望の一定回転速度を設定する手段と、前記シリンダが該一定加速度で上昇中のモータ電流を検出し、この検出したモータ電流により重量を判別し、該重量に対する設定された一定回転速度にモータを制御する手段とを備えることを特徴とする。
従って、本発明は、荷重や荷重の用途によりユーザが上昇速度を選択して設定できるので従来装置に比べて著しく使用効率が向上する。

また、前記コントローラは、シリンダの下降開始時の加速度を一定加速度に設定し、該一定加速度で加速時のモータ制動電流を前記重量物の重量毎に予め測定し、該重量毎に所望の一定回転速度を設定する手段と、前記シリンダが該一定加速度で下降中のモータ制動電流により重量を判別し、該重量に対する設定された一定回転速度にモータを制御する手段と、を備えることを特徴とする。
従って、本発明は、荷重や荷重の用途によりユーザが下降速度を選択して設定できるので従来装置に比べて著しく使用効率が向上する。

前記コントローラは、直流機の場合においては、モータ端子電圧、モータ電流、予め設定されたモータの定数から、回転速度を演算する演算手段を備える。
前記重量物の作動限界点を予め規定するストッパと、該ストッパへの到達所定時間前を前記シリンダの作動油量と前記油圧ポンフの積算回転数により判別する手段と、該到達所定時間前が判別された場合には、前記モータの回転速度を予め設定した微速回転速度に減速する手段とを備えることを特徴とする。
従って、本発明は正確に緩停止を行うことができる。

また、前記重量物の作動上限界点を予め規定するストッパと、該ストッパへの到達所定時間前を前記シリンダの作動油量と前記油圧ポンフの積算回転数により判別する手段と、該到達所定時間前が判別された場合には、前記モータの回転速度を予め設定した微速回転速度に減速する手段と、該微速回転速度での作動中に前記モータのモータ電流が上昇動作中の最大モータ電流の所定パーセント大きいモータ電流に増加したときにモータをする手段と、を備えることを特徴とする。
従って、本発明は従来のリリーフバルブ動作音に相当する騒音が小さくなるだけでなく、積載荷重によって許容積載電流を加減できるので消費電力量も騒音も少なく抑えられる大きな効果がある
また、前記コントローラは、前記パイプに挿入されたメインバルブを前記シリンダの下降前に開く時に、前記モータに正回転方向のモータ電流を短時間供給し、該パイプに与圧を与える手段を備えることを特徴とする。
従って、本発明は油圧ポンプに急激に加わることが防止でき、油圧ポンプや油圧ポンプに直結しているモータに衝撃を与えることを防止できる。

また、油圧ポンプの正回転時に、作動油を通過させる第一のチェックバルブと、該第一のチェックバルブの先端に配置されたフィルターと、該第一のチェックバルブに結合され、該油圧ポンプの逆転時に作動油を通過させる第２のチェックバルブと、備えることを特徴とする。
従って、本発明は作動油の汚れを防止でき、作動油をクリーンに維持でる。

また、重量物の昇降用のシリンダと、該シリンダに作動油を供給する油圧ポンフと、該油圧ポンフと該シリンダとを結合するパイプと、該油圧ポンフと連結されたモータと、を備え、該重量物の上昇時には、該モータを正回転させ、該油圧ポンフの正回転により該パイプを介して該作動油を該シリンダに供給するステップと、該重量物の下降時には、該シリンダから作動油を該パイプを介して該油圧ポンフに供給し、該油圧ポンフの逆回転速度を該モータの回生制動で制御するステップと、を備えたことを特徴とする。
従って、本発明はモータで下降速度のコントロールができるため、荷重の少ない空荷の場合に早く下降させ、荷重の重い場合には、危険のない程度に遅く下降させることができるような、使い勝手に任意に設定できるため、作業時間が飛躍的に改善される効果がある。

本発明一実施の形態の制御装置のブッロク構成図。 本発明一実施の形態の制御装置と従来の油圧ユニットとの比較説明図。 本発明一実施の形態の動作フローチャート。 本発明一実施の形態の動作フローチャート。 本発明一実施の形態の動作フローチャート。 本発明一実施の形態の緩停止の説明図。 本発明一実施の形態の双方向通路用フィルターの構成図。 本発明一実施の形態の速度制御回路のブロック図。

符号の説明

１ 昇降用シリンダ
２ メインバルブ
３ 油圧ポンプ
４ モータ
５ リリーフバルブ
６ オイルタンク
７ コントローラ
８ 上昇スイッチ
９ バッテリ
10 油吐出口
11 下降スイッチ
12 警報ランプ
14 モータ電流検出器
15 モータ端子電圧検出器
16 モータ駆動回路
17 制御回路
20 チェックバルブ
21 チェックバルブ
22 フィルター
30 記憶回路
31 チョッパ回路
32 演算回路
33 速度制御回路
34 電流制御回路

Claims (10)

1. 重量物の昇降用のシリンダと、該シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプと該シリンダとを結合するパイプと、該油圧ポンプと連結されたモータとを備えた昇降装置の制御装置において、重量物の上昇時には、該モータを正回転させ、該油圧ポンフの正回転により該パイプを介して該作動油を該シリンダに供給し、重量物の下降時には、該シリンダから作動油を該パイプを介して該油圧ポンプに供給し、該油圧ポンフの逆回転速度を該モータの制動で制御するコントローラを備えたことを特徴とする昇降装置の制御装置。
2. 前記コントローラは、シリンダの上昇開始時の加速度を一定加速度に設定し、該一定加速度で加速時のモータ電流を前記重量物の重量毎に予め測定し、該重量毎に所望の一定回転速度を設定する手段と、前記シリンダが該一定加速度で上昇中のモータ電流を検出し、この検出したモータ電流により重量を判別し、該重量に対する設定された該一定回転速度になるように、モータを制御する手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置の制御装置。
3. 前記コントローラは、 シリンダの下降開始時の加速度を一定加速度に設定し、該一定加速度で加速時のモータ制動電流を前記重量物の重量毎に予め測定し、該重量毎に所望の一定回転速度を設定する手段と、 前記シリンダが該一定加速度で下降中のモータ制動電流を検出し、この検出したモータ制動電流により重量を判別し、該重量に対する設定された一定回転速度になるように、モータを制御する手段とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の昇降装置の制御装置。
4. 前記コントローラは、直流機の場合には、モータ端子電圧、モータ電流、予め設定されたモータの定数から、回転速度を演算する演算手段を、その他の回転機の場合には回転センサを備える請求項１乃至３のいずれかに記載の昇降装置の制御装置。
5. 前記重量物の作動限界点を予め規定するストッパと、該ストッパへの到達所定時間前を前記シリンダの作動油量とそれに相当する前記油圧ポンフの１回転の吐出油量から算出した積算回転数により判別する手段と、該到達所定時間前が判別された場合には、前記モータの回転速度を予め設定した微速回転速度に減速する手段と、を備える請求項１乃至４のいずれかに記載の昇降装置の制御装置。
6. 前記重量物の作動上限界点を予め規定するストッパと、それに相当する前記油圧ポンフの１回転の吐出油量から算出した積算回転数により判別する手段と、該到達所定時間前が判別された場合には、前記モータの回転速度を予め設定した微速回転速度に減速する手段と、該微速回転速度での作動中に前記モータのモータ電流が上昇動作中の最大モータ電流の所定パーセント大きいモータ電流に増加したときにモータを停止する手段とを備える請求項１乃至５のいずれかに記載の昇降装置の制御装置。
7. 前記コントローラは、前記パイプに挿入されたメインバルブを前記シリンダの下降前に開く時に、前記モータに正回転方向のモータ電流を短時間供給し、該パイプに与圧を与える手段を備える請求項１乃至６のいずれかに記載の昇降装置の制御装置。
8. 前記コントローラは、前記パイプに挿入されたメインバルブを前記シリンダの下降前に開く時に、メインバルブを通流率制御によって徐々に開く手段を備える請求項１乃至６のいずれかに記載の昇降装置の制御装置。
9. 油圧ポンプの正回転時に、作動油を通過させる第一のチェックバルブと、該第一のチェックバルブの先端に配置されたフィルターと、該第一のチェックバルブに結合され、該油圧ポンプの逆転時に作動油を通過させる第２のチェックバルブと、備える昇降装置の制御装置。
10. 重量物の昇降用のシリンダと、
    該シリンダに作動油を供給する油圧ポンフと、
    該油圧ポンフと該シリンダとを結合するパイプと、
    該油圧ポンフと連結されたモータと、
    を備え、
    該重量物の上昇時には、該モータを正回転させ、該油圧ポンフの正回転により該パイプを介して該作動油を該シリンダに供給するステップと、
    該重量物の下降時には、該シリンダから作動油を該パイプを介して該油圧ポンフに供給し、該油圧ポンフの逆回転速度を該モータの制動で制御するステップと、を備えたことを特徴とする昇降装置の制御方法。
    
    
    
    

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