JP3602006B2 - フォークリフトの荷役シリンダの制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフトの荷役シリンダの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
フォークリフトの荷役用作業機を駆動する油圧シリンダの制御装置として、次のようなものが知られている。図5は、フォークリフトの油圧回路の構成図であり、以下同図に基づいて従来技術を説明する。
【0003】
同図において、フォークリフトは、チェーン2を介して作業機であるフォーク1を昇降させるリフトシリンダ3を有している。このリフトシリンダ3を駆動するフォークリフトの油圧回路は、リフトシリンダ3に作動油を供給する油圧ポンプ6と、フォーク1を操作する操作レバー10と、この操作レバー10の操作量Lを検出する操作量検出器13と、この操作量Lに基づいて油圧回路を制御するコントローラ9と、コントローラ9の出力電流iに基づいてリフトシリンダ3に供給される作動油の流量及び方向を制御する比例電磁弁8とを備えている。
コントローラ9は、ポンプモータ7を回転させて油圧ポンプ6を駆動すると共に、検出された操作レバー10の操作量Lに基づき、ソレノイド12A,12Bに指令電流iを流す。ソレノイド12A,12Bは、この指令電流iに応じてスプールを駆動してバルブ開度Tを調整し、指令電流iに略比例する流量の作動油をリフトシリンダ3に流している。
【0004】
図6に、中立位置にあった操作レバー10を所定の操作量Lだけ操作し、その後に中立位置に戻したときの、レバー操作量L、コントローラ9の指令電流i、及びバルブ開度Tのタイムチャートを示す。
【0005】
時刻t1において、操作レバー10が操作されると、操作量検出器13によって検出される操作レバー10の操作量Lが増大する。
操作量Lが時刻t2において所定の操作閾値L1を越えると、コントローラ9は指令電流iとして所定の電流初期値i0を出力する。これに伴い、ソレノイド12A,12Bの動きに伴う時間遅れΔt1の後、時刻t4においてスプールが動き始め、バルブ開度Tは開度初期値T0となる。
操作量Lの増大に伴い、コントローラ9はこれに略比例して指令電流iを増大させ、バルブ開度Tに応じた流量の作動油が比例電磁弁8を通過する。そして、バルブ開度Tの増加に伴ってバルブ開度Tが開度閾値T1を越えるとリフトシリンダ3が動き始め、フォーク1を上昇又は下降させる。
【0006】
時刻t5において、運転者が操作レバー10を所望の操作量LMまで動かして止めると、コントローラ9は指令電流iをこの操作量LMに応じた指令電流iMに固定する。これにより、ソレノイド12A,12Bは時間遅れΔt1の後、バルブ開度Tを指令電流iMに応じたバルブ開度TMに固定する。
【0007】
時刻t7において運転者が操作レバー10を操作位置から元の中立位置に向けて動かすと、操作量Lが減少を開始する。これに伴い、コントローラ9は、操作量Lに略比例させて指令電流iを減少させる。
これにより、バルブ開度Tは時間遅れΔt1の後、時刻t8から指令電流iに略比例して減少し、作動油の流量が減少する。
そして、時刻t9において運転者が操作レバー10を中立位置に戻すと、コントローラ9は、指令電流iとして電流初期値i0を出力する。これに伴い、バルブ開度Tはほぼ開度初期値T0となり、開度閾値T1よりも低くなるために作動油が流れなくなって、リフトシリンダ3の動作が停止する。
【0008】
このとき、操作レバー10を所定の速度閾値V1以上の操作速度で操作した場合、指令電流iの傾きと操作レバー10の操作量Lの傾きとを一致させると、作動油の流れが急激に変化するために、作業機の起動や停止の際に衝撃が発生することがある。これを防止するため、指令電流iの傾きを操作レバー10の操作量Lの傾きよりもゆるやかにして増減させるという手段が考えられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような課題がある。
【0010】
図7に、リフトシリンダ3が上昇又は下降を行なっている状態から、操作レバー10を急激に動かして中立位置に戻した場合のタイムチャートを示す。
時刻t7において運転者が操作レバー10を操作位置から元の中立位置に向けて急激に操作すると、操作量Lは図6のタイムチャートに示したものよりも急激な傾きで減少する。これに伴い、コントローラ9は、操作量Lの減少の傾きよりも小さな所定の傾きで指令電流iを減少させる。この所定の傾きは、例えば操作を開始した際に衝撃の発生しない最大の傾きに基づいて定められる。
即ち、操作量Lの減少の傾きよりも指令電流iの減少の傾きを小さくしているため、運転者による操作レバーの操作に対し、コントローラ9による指令電流iの増減には、時間遅れΔt2が生じる。
指令電流iの減少に伴い、ソレノイド12A,12Bの遅れに基づく時間遅れΔt1の後、バルブ開度Tは時刻t8から指令電流iに略比例して減少し、作動油の流量が減少する。
【0011】
そして、時刻t9において運転者が操作レバー10を中立位置に戻すと、コントローラ9は、時間遅れΔt2の後に、時刻t10において指令電流iとして電流初期値i0を出力する。このとき、バルブ開度Tは指令電流iに対して時間遅れΔt1を有しているため、時刻t10においては、まだ「バルブ開度T=T2」という値を取っている。このバルブ開度T2は、開度閾値T1よりも高いために相当量の作動油が流れている。
ところが、コントローラ9は指令電流iが電流初期値i0となった直後に指令電流iとしてゼロを出力するため、いきなり「バルブ開度T=0」となる。これにより、流れていた作動油が急激に停止させられ、リフトシリンダ3の動作が急停止することになる。その結果、フォーク1等の作業機が急激に停止して衝撃が発生し、荷役や運転者の身体が揺れて荷役作業の作業性が低下するなどの課題が発生する。
本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、作業機の操作手段を急停止させる場合にも、衝撃を発生することのない荷役シリンダの制御装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第1発明は、
フォークリフトの作業機を操作する操作手段と、
操作手段の操作量及び操作速度を検出する操作量検出器と、
作業機を駆動する荷役シリンダと、
作動油を供給する油圧源と、
入力する指令電流に応じて油圧源から荷役シリンダに流れる作動油の流量を制御する比例電磁弁と、
操作量に応じた指令電流を比例電磁弁に出力するコントローラとを備え、
コントローラは、比例電磁弁に出力する指令電流の初期値を荷役シリンダが実際に作動しない範囲での略最大値とし、かつ、所定の速度閾値以上で操作量が変位したときに、増減の速度を所定の最大値に抑えて設定した指令電流を比例電磁弁に出力するフォークリフトの荷役シリンダの制御装置において、
コントローラは、操作手段を非中立位置から中立位置に向けて操作する際の操作速度を所定の速度閾値と比較し、操作速度が速度閾値よりも大きい場合に指令電流を前記初期値よりも小さな目標指令電流まで下げてからゼロ値を出力している。
【0013】
第1発明によれば、操作手段を非中立位置から中立位置に向けて操作する際に操作手段の操作速度を所定の速度閾値と比較し、操作速度が速度閾値よりも大きい場合に指令電流を前記初期値よりも小さな値としてからゼロ値を出力している。
これにより、比例電磁弁を通過する作動油の流量がほぼゼロとなってから比例電磁弁の駆動を停止することになるので、荷役シリンダが滑らかに停止状態に移る。従って、操作手段を急激に操作しても停止の際に衝撃が発生せず、運転者の身体や荷役が揺れることが少ないので、荷役作業の作業性が良好となる。
【0014】
また、第2発明は、第1発明記載のフォークリフトの荷役シリンダの制御装置において、
前記目標指令電流を、作業機の負荷に応じて変化させている。
【0015】
第2発明によれば、目標指令電流を作業機の負荷に応じて変化させ、指令電流がこの目標指令電流に達してからゼロ値を出力している。
フォーク等の作業機は、搭載されている負荷の状態により、荷役シリンダの動き出すバルブ開度の開度閾値が変化する。これに伴い、負荷の状態によって目標指令電流を変化させることにより、荷役シリンダがほぼ動かなくなってから指令電流をゼロとしているので、より確実に急停止の際の衝撃を抑制することができる。
また、軽負荷の場合には、フォークの移動速度が大きいために勢いがついて、バルブ開度が開度閾値となっても、フォークが停止しない場合がある。従って、このような場合には、例えばバルブ開度が開度閾値よりもかなり小さくなるまで、指令電流を減少させてからゼロ値とすれば、確実に急停止の際の衝撃を抑制することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明による実施形態を詳細に説明する。尚、各実施形態において、前記従来技術の説明に使用した図、及びその実施形態よりも前出の実施形態の説明に使用した図と同一の要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。
【0017】
まず、第1実施形態を説明する。本実施形態によるフォークリフトの油圧回路の構成図は、図5と同様である。
同図において、フォークリフトは荷役を搭載するフォーク1と、作動油によって駆動されるリフトシリンダ3と、このリフトシリンダ3の動きに基づいてフォーク1を昇降させるチェーン2とを備えている。
リフトシリンダ3を駆動するフォークリフトの油圧回路は、リフトシリンダ3に作動油を供給する油圧ポンプ6と、フォーク1を操作する操作レバー10と、この操作レバー10が操作された操作量Lを検出する操作量検出器13と、操作レバー10の操作量Lに基づいて油圧回路を制御するコントローラ9とを備えている。
油圧ポンプ6とリフトシリンダ3とは油圧配管4によって接続されており、その間にリフトシリンダ3に供給される作動油の流量及び方向を制御する比例電磁弁8が配置されている。
【0018】
比例電磁弁8は、コントローラ9と電気的に接続された2個のソレノイド12A,12Bを備えており、これらのソレノイド12A,12Bは、コントローラ9からの指令電流iによって駆動される。
運転者が操作レバー10を操作すると、操作量検出器13はその操作量L及び操作方向を検出し、検出信号をコントローラ9に出力する。コントローラ9は、検出信号の入力に伴い、検出信号から算出した操作レバー10の操作方向及び操作量Lに基づいて比例電磁弁8のソレノイド12A,12Bに指令電流iを出力する。ソレノイド12A,12Bは、操作レバー10の操作方向に応じて、スプールを上昇位置U、中立位置N、又は下降位置Dのいずれかに移動させる。スプールが上昇位置Uにあるときは、油圧ポンプ6からリフトシリンダ3のボトム側に作動油を供給し、中立位置Nにあるときは作動油の流れを停止し、下降位置Dにあるときは、作動油をリフトシリンダ3のボトム側から油圧タンク5に流している。これらの位置にスプールを移動させることにより、リフトシリンダ3はそれぞれフォーク1を上昇、停止又は下降させる。
また、ソレノイド12A,12Bは指令電流iに略比例して比例電磁弁8のバルブ開度Tを増減し、指令電流iに略比例する流量の作動油を流してリフトシリンダ3の上昇又は下降速度を制御している。
【0019】
図1に、操作レバー10を操作したときにコントローラ9が比例電磁弁8を制御するフローチャートを示す。なお、以下、フローチャートでは各ステップ番号にSを付して表す。
同図において、コントローラ9は操作量検出器13の検出信号に基づき、操作レバー10が操作されているか否かを判断し(S1)、操作されていなければS1に戻る。S1で操作レバー10が操作されると、操作レバー10の操作速度Vを所定の速度閾値V1と比較する(S2)。そして、この操作レバー10の操作速度Vが速度閾値V1未満のとき(以下、ゆるやかな操作と言う)は、図6に示した従来技術と同様の、ゆるやかな操作時のタイムチャートに従って比例電磁弁8を制御して(S3)、S1に戻る。また、操作レバー10の操作速度Vが速度閾値V1以上のとき(以下、急激な操作と言う)は、後述する急激な操作時のタイムチャートに従って比例電磁弁8を制御して(S4)、S1に戻る。
【0020】
図2に、上述した急激な操作によって、操作レバー10を中立位置から上昇位置又は下降位置に操作し、その後中立位置に戻す際のレバー操作量L、コントローラ9から出力する指令電流i、及び比例電磁弁8のバルブ開度Tのタイムチャートを示す。
【0021】
時刻t1において、操作レバー10が中立位置から上昇位置又は下降位置に操作されると、操作レバー10の操作量Lが増加する。そして、操作量Lが時刻t2において所定の操作閾値L1を越えると、コントローラ9は指令電流iとして所定の電流初期値i0を出力する。
操作量Lの増大に伴い、コントローラ9は、操作量Lの増大の傾きよりも小さな所定の傾きm1で指令電流iを増大させる。この所定の傾きm1より大きな傾きで指令電流iを増大させると、操作の際に作動油の流れが急激に変化してリフトシリンダ3に衝撃が発生する。従ってこの傾きm1は、例えば操作を開始した際に衝撃の発生しない最大の傾きに基づいて定められる。
そして、ソレノイド12A,12Bの動きに伴う時間遅れΔt1の後、時刻t4においてスプールが動き始め、バルブ開度Tは開度初期値T0となり、作動油が比例電磁弁8を通過する。そして、バルブ開度Tが開度閾値T1を越えると、リフトシリンダ3が駆動され、フォーク1を上昇又は下降させる。
【0022】
比例電磁弁8が動きを開始する時刻t4から、操作レバー10が中立に向かって動き始めるt7までについては、図6のゆるやかな制御時のタイムチャートと同様であり、説明を省略する。
【0023】
時刻t7において、運転者が操作レバー10を操作位置から元の中立位置に向けて動かすと、操作量Lが減少する。これに伴い、コントローラ9は、操作量Lの減少の傾きよりも小さな所定の傾きで指令電流iを減少させる。
これにより、時間遅れΔt1の後、バルブ開度Tは時刻t8から指令電流iに略比例して減少し、作動油の流量も減少する。
そして、時刻t9において運転者が操作レバー10を中立位置に戻すと、コントローラ9は、電流初期値i0を出力した後も、時刻t11で電流初期値i0よりも小さな目標指令電流inとなるまで指令電流iを減少させる。これに伴い、バルブ開度Tは開度閾値T1よりも小さなバルブ開度Tnまで滑らかに減少し、比例電磁弁8を作動油が流れなくなってリフトシリンダ3の動作が停止する。
尚、同図では正確に「バルブ開度Tn=開度初期値T0」となるように描かれているが、これに限られるものではなく、バルブ開度Tnが開度閾値T1よりも低くなるまで、指令電流iを減少させるようにすればよい。
【0024】
またこのとき、フォーク1等の作業機に荷役が搭載されている重負荷状態と、何も搭載されていないか軽い荷役が搭載されているかの軽負荷状態とでは、リフトシリンダ3の動き出す開度閾値T1が異なり、軽負荷状態のほうが開度閾値T1は小さい値となる。従って、軽負荷状態であるか重負荷状態であるかを図示しない検知手段(例えばリフトシリンダ3の圧力を検出する圧力検出器が好適である)で検知し、その状態に応じて開度閾値T1を変化させるのがよい。そして、この変化させた開度閾値T1よりもバルブ開度Tが小さくなるまで指令電流iを減少させてからゼロとすることにより、より確実にリフトシリンダ3を滑らかに停止させることが可能である。
また、軽負荷の場合には、フォーク1の移動速度が大きく、勢いがついているために、操作レバー10を中立状態に戻したときに停止しにくくなっている。即ち、バルブ開度Tが開度閾値T1となっても、フォーク1が停止しない場合がある。従って、軽負荷の場合には、バルブ開度Tが開度閾値T1よりもかなり小さくなるまで、指令電流iを減少させてからゼロとする必要がある。
【0025】
以上説明したように本実施形態によれば、所定の速度閾値V1以上の操作速度Vで操作レバー10を中立状態に向けて操作したときに、コントローラ9が指令電流iを電流初期値i0よりも小さな目標指令電流inまで減少させてからゼロとしている。
これにより、比例電磁弁8に流れる作動油の流量がゼロ近くまで滑らかに減少してから指令電流iを停止するので、リフトシリンダの停止が滑らかに行なわれる。従って、急激な停止操作を行なったときにも急に作動油が止まることがなく、作業機が滑らかに停止するので、停止の衝撃が殆んどなく、荷役作業の作業性が向上する。
【0026】
次に、第2実施形態を説明する。図3は第2実施形態によるフォークリフトの油圧回路の回路構成図を示している。
同図において、フォークリフトは、コントローラ9に接続され、リフトシリンダ3を操作する第1、第2の操作スイッチ11A,11Bを備えている。例えば第1の操作スイッチ11Aを押すことによってコントローラ9は比例電磁弁8に指令電流iを出力し、リフトシリンダ3を所定の速度で上昇させ、第1の操作スイッチ11Aを離すことにより、上昇を止めるようになっている。また、第2の操作スイッチ11Bを押すことにより、リフトシリンダ3を所定の速度で下降させ、第2の操作スイッチ11Bを離すことにより、下降を止めるようになっている。
また、リフトシリンダ3に接続された油圧配管4には、コントローラ9に接続された圧力検出器14が接続されていて、コントローラ9は油圧配管4の圧力を検出することにより、リフトシリンダ3にかかる負荷を検出することが可能である。
【0027】
図4に、スイッチを操作した際のスイッチの操作G、コントローラ9が出力する指令電流i、及びバルブ開度Tのタイムチャートを示す。時刻t21に操作スイッチ11A,11Bが押されてオンとなると、コントローラ9は電流初期値i0を出力し、この指令電流iを所定の傾きに従って増加させる。これに伴い、時間遅れΔt1の後、時刻t22においてバルブ開度Tは開度初期値T0となり、ここから指令電流iの傾きに略比例して増加する。
このときコントローラ9は、負荷の大きさによって、指令電流iの目標値を変化させる。例えば負荷が所定値より大きい場合には大きい目標値iMHに、負荷が所定値より小さい場合には、小さい目標値iMLに達するようにする。従ってバルブ開度Tも、負荷が所定値より大きい場合には大きいバルブ開度TMHに、負荷が所定値より小さい場合には、小さいバルブ開度TMLで一定となる。これにより、負荷の大きさに関わらず、ほぼ一定の速度でリフトシリンダ3を動かすようにしている。
【0028】
そして、時刻t23に操作スイッチ11A,11Bが離されてオフとなると、コントローラ9は指令電流iを所定の傾きに従って減少させる。これに伴い、時間遅れΔt1の後、バルブ開度Tは時刻t24から減少を始め、指令電流iの傾きに略比例して減少する。
そしてコントローラ9は、図2のタイムチャートと同様に、電流初期値i0よりも低い目標指令電流inまで指令電流iを下げてから、時刻t25において指令電流iをゼロとしている。従って、バルブ開度Tも時間遅れΔt1を有しながらこれに追随し、時刻t25において開度閾値T1よりも低いバルブ開度Tnまで下がっている。これにより、作動油の流量がほとんど流れなくなるところまで滑らかに減少した後、バルブ開度Tをゼロとしているので、滑らかにリフトシリンダ3の動きが停止する。
【0029】
以上説明したように本実施形態によれば、コントローラ9は、操作スイッチ11A,11Bによってリフトシリンダ3を動かす場合には、急激な操作であると判断し、指令電流iを電流初期値i0よりも低い目標指令電流inまで下げてから、ゼロとしている。
これにより、第1実施形態と同様に、操作スイッチ11A,11Bによって荷役シリンダを動かす場合にも、荷役シリンダが動作状態から急に停止するということがない。従って、作業機を操作する際にフォークリフトに衝撃が発生せず、荷役作業の作業性が良好となる。
【0030】
尚、上記各実施形態では、荷役シリンダとしてフォーク1を昇降するリフトシリンダ3を例に取って説明したが、本発明の応用範囲はこれに限られるものではない。即ち、マストを傾動するチルトシリンダや、アタッチメントとしてフォークリフトに付設した他のシリンダ等の、荷役作業を行なうためのフォークリフトの荷役シリンダすべてについて応用可能である。
また、油圧ポンプ6は、通常は操作レバー10を操作したときだけコントローラ9からの指令によってポンプモータ7を回転させて運転するようにしているが、これは常時運転していてもよい。
また、ソレノイドの時間遅れΔt1は、常に一定であるように説明したが、必ずしも一定というものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態によるコントローラがリフトシリンダを制御するフローチャート。
【図2】コントローラがリフトシリンダを制御するタイムチャート。
【図3】第2実施形態によるフォークリフトの油圧回路の構成図。
【図4】コントローラがリフトシリンダを制御するタイムチャート。
【図5】従来技術によるフォークリフトの油圧回路の構成図。
【図6】コントローラがリフトシリンダを制御するタイムチャート。
【図7】コントローラがリフトシリンダを制御するタイムチャート。
【符号の説明】
1:フォーク、2:チェーン、3:リフトシリンダ、4:油圧配管、5:油圧タンク、6:油圧ポンプ、7:ポンプモータ、8:比例電磁弁、9:コントローラ、10:操作レバー、11:操作スイッチ、12:ソレノイド、13:操作量検出器、14:圧力検出器。
Claims (2)
- フォークリフトの作業機(1)を操作する操作手段(10,11)と、
操作手段(10,11)の操作量(L)及び操作速度(V)を検出する操作量検出器(13)と、
作業機(1)を駆動する荷役シリンダ(3)と、
作動油を供給する油圧源(6)と、
入力する指令電流(i)に応じて油圧源(6)から荷役シリンダ(3)に流れる作動油の流量を制御する比例電磁弁(8)と、
操作量(L)に応じた指令電流(i)を比例電磁弁(8)に出力するコントローラ(9)とを備え、
コントローラ(9)は、比例電磁弁(8)に出力する指令電流(i)の初期値(i0)を荷役シリンダ(3)が実際に作動しない範囲での略最大値とし、かつ、所定の速度閾値(V1)以上で操作量(L)が変位したときに、増減の速度を所定の最大値に抑えて設定した指令電流(i)を比例電磁弁(8)に出力するフォークリフトの荷役シリンダ(3)の制御装置において、
コントローラ(9)は、操作手段(10,11)を非中立位置から中立位置に向けて操作する際の操作速度(V)を所定の速度閾値(V1)と比較し、操作速度(V)が速度閾値(V1)よりも大きい場合に、指令電流(i)を前記初期値(i0)よりも小さな目標指令電流(in)まで下げてからゼロ値を出力することを特徴とするフォークリフトの荷役シリンダ(3)の制御装置。 - 請求項1記載のフォークリフトの荷役シリンダ(3)の制御装置において、
前記目標指令電流(in)を、作業機(1)の負荷に応じて変化させることを特徴とするフォークリフトの荷役シリンダ(3)の制御装置。
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