JP2576216B2 - 流量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は流量制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、産業車両、例えばフォークリフトの荷役用制
御装置においては、第５図に示すようにリフトレバー41
の操作量がレバー操作量検出センサ42にて検出され、同
センサ42の検出値がコントローラ43に取込まれる。そし
て、コントローラ43がリフトレバー41の操作量に応じた
デューティ比のパルス信号を２個の電磁式パイロット弁
44a,44bに出力することによりコントロールバルブ45の
開度を制御するようになっている。

即ち、リフトレバー41は中立位置を挟んで上昇側及び
下降側に傾動操作可能に設けられ、コントローラ43は前
記中立位置隣接範囲に対応する不感帯を挟んで上昇側ま
たは下降側におけるレバー操作量に対応するデューティ
信号をいずれかのパイロット弁44a,44bに出力する。こ
れにより、コントロールバルブ45はａ位置又はｂ位置に
おいてその開度が調整され、リフトシリンダ46が伸縮さ
れてフォークの昇降量が調整される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記したコントロールバルブ45のスプール
47は弁室48の内壁に摺接し、移動時には両者47,48に摩
擦が生ずる。また、フォークを上昇させるべくリフトレ
バー41を中立位置から上昇側に移動させ、スプール47が
ｂ位置において弁開度を増加させると、フォークの負荷
によりリフトシリンダ46からスプール47のポートに徐々
に大きな油圧が加わる。同様に、リフトレバー41を上昇
側においてやや中立位置側に戻し、フォークの上昇速度
を遅くするときには、スプール47はｂ位置において弁開
度を減少させるため、リフトシリンダ46からスプール47
のポートに働く油圧は小さくなる。

これとは逆に、リフトレバー41を下降側に操作する
と、スプール47はａ位置で弁開度を増加させ、リフトシ
リンダ46内の作動油はフォークからの負荷により迅速に
ドレイン側に抜けてスプール47のポートに働く油圧は小
さなものとなる。また、リフトレバー41を下降側におい
てやや中立側に戻し、フォークの下降速度を遅くすると
きには、スプール47はａ位置において弁開度を減少させ
るため、リフトシリンダ46からスプール47のポートに働
く油圧は大きくなる。

従って、リフトレバー41の操作方向によって、コント
ロールバルブ45のスプール47に対し直交して働く力が異
なり、同スプール47と弁室48の内壁とに生ずる摩擦力に
差が発生する。これにより、リフトレバー41の操作方向
が異なるときには、スプール47が移動時に受ける抵抗は
異なったものとなり、これが弁開度に悪影響を与える。
よって、リフトレバー41の操作量に従ってコントローラ
43がパイロット弁44a,44bに出力する電流だけではリフ
トシリンダ46内の作動油の量を正確に調整することは難
しく、精度の高いフォークの昇降制御を行うことができ
ない。

この発明は上記した問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的は操作手段の操作方向が異なると
きにも荷役用制御機器内の作動油の量を操作手段の操作
量に応じて正確に制御して、精度の高い流量制御が可能
な流量制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記した目的を達成するために、中立位置
に対し一方の第１領域へ往復操作可能であるとともに、
中立位置に対し他方の第２領域へ往復操作可能な操作手
段と、前記操作手段が第１領域に位置する場合には第１
の作動流路切換状態に切換えられるとともに、操作手段
が第２領域に位置する場合には前記第１の作動流路切換
状態とは異なる第２の作動流路切換状態に切換えられ、
操作手段が中立位置に位置する場合には非作動流路切換
状態に切換えられ、かつ前記両作動流路切換状態におい
て流体の流量を弁開度によって調整するバルブと、前記
操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、前記操
作手段が第１領域に位置するか、第２領域に位置する
か、或は中立位置に位置するかを判断する操作領域判別
手段と、前記操作手段が往動操作か、復動操作かを判断
する往復動作判別手段と、前記操作手段が第１領域にあ
るか第２領域にあるかにかかわらず、かつ前記操作手段
が往動操作か復動操作かにかかわらず、前記操作手段の
操作量に対して一義的に流体の流量が決定するように、
前記操作手段が第１領域に位置しかつ往動操作されてい
る場合の操作量に対する弁開度データと、前記操作手段
が第１領域に位置しかつ復動操作されている場合の操作
量に対する弁開度データと、前記操作手段が第２領域に
位置しかつ往動操作されている場合の操作量に対する弁
開度データと、前記操作手段が第２領域に位置しかつ復
動操作されている場合の操作量に対する弁開度データと
をそれぞれ記憶した記憶手段と、前記操作手段の操作時
に、操作領域検出手段に基いて前記第１の作動流路切換
状態、前記第２の作動流路切換状態、或は前記非作動流
路切換状態の何れかにバルブを切換え制御し、第１の作
動流路切換状態、或は第２の作動流路切換状態の時には
操作量検出手段、操作領域判別手段、及び往復動作判別
手段に基いて前記記憶手段から所定の弁開度データを読
出し、弁開度データに基いて前記操作手段の操作量に対
して一義的に流体の流量が決定するように前記バルブの
弁開度を調整するバルブ制御手段とを設けたことをその
要旨とする。

〔作用〕

上記手段により、操作量検出手段にて操作手段の操作
量が検出され、往復動作判別手段にて操作手段の操作が
往動操作か復動操作かが判別され、操作領域判別手段に
て操作手段が第１領域に位置するか、第２領域に位置す
るか、或は中立位置に位置するかが判別される。

そして、バルブ制御手段は、操作領域検出手段により
操作手段が第１領域に位置すると判別された場合には第
１の作動流路切換状態にバルブを切換え制御し、操作手
段が第２領域に位置すると判別された場合には前記第１
の作動流路切換状態とは異なる第２の作動流路切換状態
にバルブを切換え制御し、操作手段が中立位置に位置す
ると判別された場合には非作動流路切換状態にバルブを
切換え制御する。

又、バルブ制御手段は、バルブを第１の作動流路切換
状態或は第２の作動流路切換状態に切換える場合には、
前記操作量検出手段、操作領域判別手段、及び往復動作
判別手段からの検出及び判別結果に基いて、記憶手段に
記憶された所定の弁開度データを読み出す。

この記憶手段には、操作手段が第１領域にあるか第２
領域にあるかにかかわらず、かつ前記操作手段が往動操
作か復動操作かにかかわらず、前記操作手段の操作量に
対して一義的に流体の流量が決定するように、操作手段
が第１領域における往動操作によるもの、第１領域にお
ける復動操作によるもの、第２領域における往動操作に
よるもの、第２領域における復動操作によるものといっ
た場合分けによりそれぞれバルブの弁開度データが記憶
されている。

そして、バルブ制御手段は、記憶手段から読み出した
弁開度データに基いて、バルブの弁開度を調整する。

従って、操作手段が第１領域にあるか第２領域にある
かにかかわらず、かつ前記操作手段が往動操作か復動操
作かにかかわらず、前記操作手段の操作量に対して一義
的に流体の流量が決定されるので、操作手段の操作に応
じた精度の高い流量制御が行なわれる。

〔実施例〕

以下、この発明をフォークリフトの荷役回路に具体化
した第１の実施例を第１図〜第４図に基づいて説明す
る。

第２図はリフトシリンダ11の油圧回路を示し、同シリ
ンダ11のロッド11aが伸縮動作することによって第１図
に示すフォーク12が昇降動作されるようになっている。
オイルポンプ13はタンクＴの作動油を吐出管路15を介し
て分流弁14に吐出し、その吐出油はバルブとしてのコン
トロールバルブ９に繋がる主管路15aとパワーステアリ
ング管路15bとに分流される。コントロールバルブ９の
弁室18はこれに隣接するパイロット操作用油室19と挿通
孔20とを介して連通され、パイロット操作用油室19内に
配置したパイロットピストン28の一端が挿通孔20から突
出して弁室18内のスプール21に連結されている。そし
て、前記弁室18内でスプール21を付勢する押しバネ22の
弾性力と、パイロット操作用油室19内でピストン28を付
勢する押しバネ23の弾性力とが釣り合って、スプール21
は常には非作動流路切換状態としての中立位置に保持さ
れている。

前記パワーステアリング管路15bにはパイロット導入
管路24が分岐されていて、このパイロット導入管路24に
は減圧弁25が接続されている。そして、パイロット導入
管路24の減圧弁25より下流側はさらに分岐され、下降用
及び上昇用の各電磁式パイロット弁26,27を介してパイ
ロット操作用油室19に形成した２つの流入ポート29,30
に接続されている。パイロット操作用油室19には前記流
入ポート29,30に対応して流出ポート31,32が設けられ、
その流出ポート31,32はオリフィス34,35を介して戻し管
路33に接続されている。

各電磁式パイロット弁26,27は常には閉鎖され、後記
するコントローラ３のデューティ制御によって選択的に
開放される。これにより、減圧弁25により減圧されたパ
イロット圧油が導入管路24からパイロット操作用油室19
内に導入される一方、同パイロット操作用油室19の流出
ポート31,32から流出するパイロット圧油の流量がオリ
フィス34,35によって制限されてピストンヘッド28aに作
用するパイロット圧と押しバネ22,23の弾性力とが釣り
合うまでスプール21が変位することになる。

従って、電磁式パイロット弁26,27を選択して駆動す
ることによって、スプール21が第１の作動流路切換状態
としてのａ位置又は第２の作動流路切換状態としてのｂ
位置に切換えられる。そして、上昇用の電磁式パイロッ
ト弁27が励磁され、スプール21がｂ位置に切換えられた
時にはロッド11aが伸長してフォーク12が上昇し、反対
に下降用の電磁式パイロット弁26が励磁され、スプール
21がａ位置に切換えられた時にはロッド11aは収縮し、
フォーク12は下降することになる。

また、両電磁式パイロット弁26,27に対して入力され
る励磁電流のデューティ比を制御して、いずれか一方の
電磁式パイロット弁26,27の開放時間を調整することに
より、スプール21のa,b各位置における開度が調整さ
れ、リフトシリンダ11に対する作動油の流出・流入量が
制御される。即ち、電磁式パイロット弁26,27の励磁電
流のデューティ比を選択的に制御することによって、フ
ォーク12の上昇時及び下降時の各速度を制御することが
できる。

次に、上記コントロールバルブ９に設けられた電磁式
パイロット弁26,27を駆動制御する電気的構成を第１図
に従って説明する。

フォークリフトの運転席に設けられた操作手段として
のリフトレバー１は中立位置を基準に上昇側（本実施例
における第１領域である上昇操作領域）と下降側（本実
施例における第２領域である下降操作領域）に操作可能
であって、リフトレバー１が上昇操作領域にある場合に
はフォーク12が上昇し、リフトレバー１が下降操作領域
にある場合にはフォーク12が下降する。また、フォーク
12の上昇速度及び下降速度は、上昇及び下降の各操作領
域におけるリフトレバー１の操作量によって調整され
る。そのレバー操作量はポテンショメータにて構成され
る操作量検出手段としてのレバー操作量検出センサ２に
て検出され、その検出結果に基づく信号はコントローラ
３に入力される。

コントローラ３はA/Dコンバータ４、中央処理装置（C
PU）５、読出し専用のメモリ（ROM）6a、CPU5の演算結
果を一時記憶する読出し及び書替え可能なメモリ（RA
M）6b、PWM発生回路（パルス幅変調回路）７等から構成
されている。前記レバー操作量検出センサ２のアナログ
検出信号はA/Dコンバータ４にてデジタル信号に変換さ
れて操作領域判別手段，往復動作判別手段及びバルブ制
御手段としてのCPU5に入力される。

前記CPU5は記憶手段としてのROM6aに記憶された制御
プログラムに従って処理動作を行うようになっており、
前記レバー操作量検出センサ２の検出データに基づいて
その時のリフトレバー１の操作量を割り出すとともに、
上昇及び下降の各操作領域においてそのリフトレバー１
の操作が上昇速度及び下降速度を上げるべく中立位置か
ら離れる方向への操作（往動操作）か、反対に上昇速度
及び下降速度を下げるべく中立位置側に戻す方向への操
作（復動操作）かを割り出すようになっている。そし
て、CPU5はその割り出した結果に基づいて上昇用及び下
降用の電磁式パイロット弁26,27のいずれを励磁するか
を決定するとともに、ROM6aに予め記憶された弁開度デ
ータに基づいてその上昇速度又は下降速度を決定するよ
うになっている。即ち、上昇の場合にはCPU5は上昇用の
電磁式パイロット弁27を励磁制御し、下降の場合には下
降用の電磁式パイロット弁26を励磁制御する。

前記ROM6aに記憶された流量データは第３図に示すよ
うに、リフトレバー１の上昇及び下降操作領域での操作
量に対する電磁式パイロット弁26,27の励磁電流値の
（デューティ比）データ（即ち、上昇速度及び下降速度
を決定する弁開度データ）であって、本実施例では上昇
及び下降の各操作領域において、共にそれぞれ往動操作
と復動操作による操作量とで上昇速度及び下降速度が相
違するようになっている。

即ち、第３図に示すように、上昇操作領域において往
動操作の場合は制御線UL5〜UL9に基づいて、操作量に対
する上昇用の電磁式パイロット弁27の励磁電流値（デュ
ーティ比）が決定され、反対に、復動操作の場合には制
御線UL1〜UL5に基づいて、操作量に対する電磁式パイロ
ット弁27の励磁電流値（デューティ比）が決定される。
従って、リフトレバー１の操作量が同じてあっても、そ
れが往動操作に基づくものか復動操作に基づくものかに
よって制御が異なる。しかも、本実施例では往動操作及
び復動操作の所定の操作範囲毎に異なる制御線UL1〜UL9
を設定している。

一方、下降操作領域においても同様に、往動操作の場
合には制御線DL5〜DL9に基づいて、反対に復動操作の場
合にはDL1〜DL5に基づいて操作量に対応して下降用の電
磁式パイロット弁26を駆動すべき励磁電流のデューティ
比が決定される。

CPU5は励磁電流値（デューティ比）を決定すると、PW
M発生回路７を介して電磁式パイロット弁26,27を励磁制
御することによりその開放時間を調整する。

次に、第４図に示すCPU5の処理動作を示すフローチャ
ートに従って本流量制御装置の作用を説明する。

今、中立位置からリフトレバー１が上昇操作領域側に
操作（往動操作）されて、ステップS1（以下、ステップ
を単にＳという）でその操作量が予め定めた操作量（不
感帯）を越えたことをCPU5が判断すると、同CPU5はS2に
てその時の操作量をRAM6aに記憶させた後、S3で20msec
待機する。その時間が経過すると、S4,S5にてCPU5はそ
の時のリフトレバー１の操作量を求め、その求めた操作
量に基づいてリフトレバー１が上昇操作領域又は下降操
作領域のいずれの操作領域に操作されているかを判断す
る。

即ち、本実施例では、レバー操作量検出センサ２はポ
テンショメータにて構成され、その出力電圧値は０ボル
トからV_maxの間で検出電圧を出力するようになってい
て、リフトレバー１の中立位置の時の出力電圧Vcがほぼ
V_maxの1/2になるように設定されている。従って、リフ
トレバー１を上昇操作領域において往動操作すると、検
出電圧は次第に大きくなり、反対に下降操作領域におい
て往動操作すると検出電圧は次第に小さくなる。

その結果、CPU5はその時のリフトレバー１の操作量に
対する検出電圧Vcが不感帯を考慮した値より大きい値の
時には上昇操作領域に、反対に検出電圧Vcが不感帯を考
慮した値より小さい値の時には下降操作領域にあると判
断する。

そして、S5で上昇操作領域にあると判断すると、S6で
その求めた現在の操作量と前記20msec前の操作量に対す
る検出電圧の大小を比較し、20msec前より大きくなって
いる場合には往動操作と、その反対の小さくなっている
場合には復動操作と判断する。

そして、往動操作と判断すると、S7にて往動操作に基
づく弁開度データを演算する。即ち、この場合、上昇操
作領域の往動操作における操作量に対する励磁電流値の
デューティ比がROM6aに記憶した弁開度データ（制御線U
L5〜UL9）に基づいて演算される。続いて、S8にて上昇
用の電磁式パイロット弁27を励磁制御してリフトシリン
ダ11内の作動油を増加させ、フォーク12を上昇させる。
その後、CPU5は20msec毎に新たな操作量を求め、その操
作量と先の操作量とに基づいて前記した動作を繰り返す
ことにより、フォーク12の上昇速度は次第に速くなる。

今、上昇速度を若干遅くすべく、リフトレバー１を操
作、即ち中立位置側に戻したとき、S6にて復動操作であ
ることが判断され、S9にて上昇操作領域の復動操作にお
ける操作量に対する励磁電流値のデューティ比がROM6a
にて記憶した弁開度データ（制御線UL1〜UL5）に基づい
て演算され、S8にて上昇用の電磁式パイロット弁27を励
磁制御する。従って、パイロット圧により、ｂ位置にあ
るスプール21が移動調整されてコントロールバルブ９の
弁開度が減少され、フォーク12の上昇速度が下がる。

一方、下降操作領域でのリフトレバー１の操作につい
て述べると、CPU5はS5にてその時の操作量に対する検出
電圧Vcが不感帯を考慮した値より小さくなることで下降
操作領域にあることが判断される。そして、S10にて現
在の操作量と20msec前の操作量とを比較することにより
往動操作か、復動操作かを判断する。即ち、この場合に
は上昇操作領域の場合とは反対に現在の操作量に対する
検出電圧より小さい場合には往動操作と、その反対に大
きい場合には復動操作と判断される。

そして、往動操作の場合には、S7において下降操作領
域の往動操作における操作量に対する励磁電流値のデュ
ーティ比がROM6aに記憶した弁開度データ（制御線DL5〜
DL9）に基づいて演算され、S8にてその求められたデュ
ーティ比にて下降用の電磁式パイロット弁26を励磁制御
する。そして、ａ位置にあるスプール21を位置調整して
コントロールバルブ９の弁開度を増加させ、フォーク12
を下降させる。

また、下降速度を若干遅くすべく、リフトレバー１を
復動操作、即ち中立位置側に戻したとき、S10にて復動
操作であることが判断される。そして、S9において下降
操作領域の復動操作における操作量に対する励磁電流値
のデューティ比がROM6aに記憶した弁開度データ（制御
線DL1〜DL5）に基づいて演算され、パイロット圧により
ａ位置にあるスプール21が移動調整されてコントロール
バルブ９の弁開度が減少され、フォーク12の下降速度が
低下する。

このように、本実施例においては、リフトレバー１の
操作量が同一であるにも拘わらず、その操作方法（往動
操作と復動操作）によってコントロールバルブ９の開度
が異なるという従来装置の問題点を解決すべく、各操作
方向毎に操作量に従ってコントローラ３が電磁式パイロ
ット弁26,27に出力する信号のデューティ比を変化さ
せ、リフトレバー１の操作量にコントロールバルブ９の
弁開度を常に追従させるようにしたため、リフトシリン
ダ11内の油量が適正に保持され、正確なフォーク12の昇
降制御が行われ得る。

また、不感帯から上昇操作領域及び下降操作領域に移
行するとき、上昇開始部分及び下降開始部分の電流値の
上昇を緩やかにしたことにより、この部分ではフォーク
12の移動は微速で行われ、フォーク12の僅かな昇降操作
を容易かつ正確にに行なうことが可能となり、昇降操作
性が優れたものとなる。

〔効果〕

以上詳述したように、この発明によれば、操作手段の
操作量、操作領域（第１領域・第２領域）及び操作方向
（往動・復動）に応じて弁開度データを設定しているの
で、バルブの開度を操作手段の操作量に応じて正確に制
御して、精度の高い流量制御が可能となるという優れた
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における電気的構成を示すブ
ロック回路図、第２図は同実施例の油圧的構成を示す回
路図、第３図はレバー操作量とデューティ比との関係を
示す線図、第４図はCPUの作用を示すフローチャート、
第５図は従来例を示す油圧回路図である。 操作手段としてのリフトレーバー１、操作量検出手段と
してのレバー操作量検出センサ２、操作領域判別手段，
往復動作判別手段及びバルブ制御手段としてのCPU5、記
憶手段としてのROM6a、バルブとしてのコントロールバ
ルブ９。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中立位置に対し一方の第１領域へ往復操作
   可能であるとともに、中立位置に対し他方の第２領域へ
   往復操作可能な操作手段と、 前記操作手段が第１領域に位置する場合には第１の作動
   流路切換状態に切換えられるとともに、操作手段が第２
   領域に位置する場合には前記第１の作動流路切換状態と
   は異なる第２の作動流路切換状態に切換えられ、操作手
   段が中立位置に位置する場合には非作動流路切換状態に
   切換えられ、かつ前記両作動流路切換状態において流体
   の流量を弁開度によって調整するバルブと、 前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、 前記操作手段が第１領域に位置するか、第２領域に位置
   するか、或は中立位置に位置するかを判断する操作領域
   判別手段と、 前記操作手段が往動操作か、復動操作かを判断する往復
   動作判別手段と、 前記操作手段が第１領域にあるか第２領域にあるかにか
   かわらず、かつ前記操作手段が往動操作か復動操作かに
   かかわらず、前記操作手段の操作量に対して一義的に流
   体の流量が決定するように、前記操作手段が第１領域に
   位置しかつ往動操作されている場合の操作量に対する弁
   開度データと、前記操作手段が第１領域に位置しかつ復
   動操作されている場合の操作量に対する弁開度データ
   と、前記操作手段が第２領域に位置しかつ往動操作され
   ている場合の操作量に対する弁開度データと、前記操作
   手段が第２領域に位置しかつ復動操作されている場合の
   操作量に対する弁開度データとをそれぞれ記憶した記憶
   手段と、 前記操作手段の操作時に、操作領域検出手段に基いて前
   記第１の作動流路切換状態、前記第２の作動流路切換状
   態、或は前記非作動流路切換状態の何れかにバルブを切
   換え制御し、第１の作動流路切換状態、或は第２の作動
   流路切換状態の時には操作量検出手段、操作領域判別手
   段、及び往復動作判別手段に基いて前記記憶手段から所
   定の弁開度データを読出し、弁開度データに基いて前記
   操作手段の操作量に対して一義的に流体の流量が決定す
   るように前記バルブの弁開度を調整するバルブ制御手段
   と を備えてなる流量制御装置。