JP3729029B2 - フォークリフトの荷重検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフトの荷役用油圧回路に関し、特に、フォークに積載された荷の荷重を検出する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォークリフトにおいては、フォーク上の積荷の荷重を検出し、その検出情報に基づいて荷役制御や走行制御等の各種制御を行うものがある。かかるフォークリフトでは、通常、リフトシリンダの圧力を圧力センサにより検出して積荷の荷重を間接的に検出する手段が採られている。
【０００３】
ところで、従来一般の荷役用油圧回路は、図４に示すように、フォークを昇降させる左右１対のリフトシリンダ１と、これらのリフトシリンダ１の伸縮動作を制御するコントロールバルブ２とを備えている。また、リフトシリンダ１とコントロールバルブ２との間には流量制御弁３が設置されている。この流量制御弁３は、フォーク下降時に流量を制御し、積荷の荷重の大きさに拘わらずフォークの下降速度をほぼ一定とするものである。このため、圧力センサ４を流量制御弁３とコントロールバルブ２との間の管路５に取り付けると、フォーク下降時にはリフトシリンダ１の実際の圧力よりも低い圧力が検出されるという不具合がある。すなわち、荷が実際には重いにも拘わらず、荷が軽いと判断してしまう場合がある。かかる不具合は、圧力センサ４を流量制御弁３よりもリフトシリンダ１の側に設置することにより解消される。一方、流量制御弁３は、通常、左右いずれか一方のリフトシリンダ１の下部のポートに設置されている。このため、従来では、特開２０００−５３３９４号公報に記載されているように、左右のリフトシリンダ１間を相互に接続する連絡管路６中に圧力センサを設置していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来構成においては、圧力センサが左右のアウタマスト間の下部に配置されるため、フォークからの落下物に対して圧力センサ及び圧力センサに接続されるハーネス等を保護しなければならなかった。特に、リーチフォークリフトにあっては、マスト装置が機台に対して前後に移動するため、落下物が生ずる可能性が高く、圧力センサ等の保護を十分に図る必要があった。
【０００５】
更に、リーチフォークリフトにおいては、マスト装置が前後動するため、圧力センサから機台内のコントローラに延びるハーネスを相当に長くする必要があり、その取り回しも複雑で手間がかかるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その主目的は、フォークに対する荷重を検出するために用いられる圧力センサの設置位置に関する制約を解消することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者らは種々検討した結果、フォークの下降中においては、フォークに作用する荷重が減少することはあっても、荷重が増加することは極めて希であることを見出した。すなわち、フォークが上昇又は停止している状態から下降に切り換えた場合には、フォークが停止するまで、荷下ろしを行わない限り、下降直前における荷重がそのまま維持される。そして、荷下ろしを行う際には、必ずフォークは停止することから、フォーク下降中に荷重の増減を検出する必要性は極めて薄いことを見出した。
【０００８】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、フォークの昇降用のリフトシリンダと、リフトシリンダを制御するためのコントロールバルブと、リフトシリンダとコントロールバルブとの間の管路中に設けられたフォーク下降速度制御用の流量制御弁とを備えるフォークリフトにおいて用いられる、フォークに作用する荷重を検出するための荷重検出装置であって、流量制御弁とコントロールバルブとの間における管路中に設けられ、該管路の圧力をフォークに対する荷重の荷重信号として検出する圧力センサと、フォークの下降を検出するフォーク下降検出手段とを備え、フォーク下降検出手段によりフォークの下降が検出された場合に、フォーク下降開始直前に圧力センサにより検出された圧力を荷重信号として扱うことを特徴としている。
【０００９】
ここで、「フォーク下降開始直前に圧力センサにより検出された圧力」とは、フォークの下降が開始される前であって、フォーク下降開始時に最も近い時期に圧力センサにより検出された圧力を意味する。
【００１０】
上記構成においては、フォーク下降中における圧力センサによる検出圧力は読み飛ばされ、フォーク下降開始直前の圧力センサによる検出圧力が荷重信号として扱われる。フォーク下降中に検出圧力を読み飛ばす扱いをしても何ら問題がないことは上述した通りであり、荷が実際には重いにも拘わらず軽いと判断することがなくなるので、サスペンションロックが解除されるという不具合が生じない。また、このような取扱いをすることで、圧力センサの設置位置がリフトシリンダ間に制限されることがなくなり、機台内に配置することが可能となる。機台内に圧力センサを配置した場合、落下物や塵埃からの保護対策が容易となり、また、機台内のコントローラとの間のハーネス取り回しも容易となる。
【００１１】
更に、前記フォークリフトが、電動モータにより荷役用油圧ポンプを駆動するタイプのフォークリフトであり、フォーク昇降用操作レバーのフォーク上昇側への傾動量に応じて前記電動モータの回転量を変化させるために前記操作レバーと連動するレバー傾動検出手段を備えているものである場合においては、フォーク下降検出手段は前記レバー傾動検出手段を利用することが、部品点数の増加を避けるためにも、有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明による荷重検出装置が適用されたフォークリフトの荷役用油圧回路を概略的に示す油圧回路図である。なお、この実施形態におけるフォークリフトはバッテリ式のリーチフォークリフトとする。
【００１４】
リーチフォークリフトは、図示しないが、マスト装置が機台に対して前後に移動可能となっている。マスト装置にはフォーク昇降用のリフトシリンダが左右１対設けられており、図１に示すように、これらのリフトシリンダ１０はその下部にて連絡管路としての高圧ホース１２によって相互に接続されている。また、左右いずれか一方のリフトシリンダ１０の下部には、流量制御弁１４を介して、リフトシリンダ制御用のコントロールバルブ１６が主管路としての高圧ホース１８により接続されている。流量制御弁１４は、フォークを下降させる際にリフトシリンダ１０から流出される作動油の流量を制御してフォーク下降速度を略一定とするためのものであり、一方のリフトシリンダ１０の下部ポートに組み込まれている。コントロールバルブ１６は機台内に配置されたスプール型の流量制御・方向切換え弁であり、スプールポジションをフォーク昇降用の操作レバー２０により変更することで、荷役用油圧ポンプ２２により供給される作動油の流れ方向及び流量が適宜調整されるようになっている。
【００１５】
また、バッテリ式のリーチフォークリフトにあっては、通常、油圧ポンプ２２は電動モータ２４により駆動され、電動モータ２４はフォークを上昇させる際にのみに駆動される。このため、バッテリ式フォークリフトには、昇降操作レバー２０がフォーク上昇側に傾動された場合に、その状態を検出するレバー傾動検出手段２６が設けられている。このレバー傾動検出手段２６はポテンショメータやエンコーダを用いたもの等、種々の型式があるが、本実施形態では２個のリミットスイッチが用いられている。
【００１６】
図２に示すように、レバー傾動検出手段である２個のリミットスイットＳＷ１，ＳＷ２はコントロールバルブ１６のケーシング２８の外面にブラケット３０を介して取り付けられており、ケーシング２８から突出するスプール３２の端部及びそこに連結部材３４を介して連結された昇降操作レバー２０を挟む形で配置されている。各リミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２のプッシュロッド３６，３８は、昇降操作レバー２０のレバーボス４０の外面に形成されたカム面により押動されるよう位置決めされている。カム面には２つの凸部４２，４４が形成されており、昇降操作レバー２０を中立位置から上昇側に傾動させた瞬間に凸部４２がリミットスイッチＳＷ１のプッシュロッド３６を押し、更に昇降操作レバー２０を所定の角度以上に傾動した場合に凸部４４がリミットスイッチＳＷ２のプッュロッド３８を押すようになっている。
【００１７】
各リミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２は機台内のコントローラ４６（図１参照）に接続されており、コントローラ４６はリミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２からのオン・オフ信号に基づいて電動モータ２４の駆動を制御するようになっている。図示実施形態では、リミットスイッチＳＷ１のみがオンとなっている場合には、電動モータ２４を起動するが、その回転数が少なくなるよう制御する。そして、リミットスイッチＳＷ１に続きリミットスイッチＳＷ２がオンとなった場合には、電動モータ２４の回転数を多くする。この制御方法では、昇降操作レバー２０の傾動量が少ない場合には、油圧ポンプ２２からの吐出量が少なくなるので、フォーク上昇の微調整が容易となる。また、昇降操作レバー２０が大きく傾動された場合には、油圧ポンプ２２からは多量の作動油が吐出されるので、充分なフォーク上昇速度が確保される。このようにして作業効率の向上が図られている。
【００１８】
本実施形態の荷重検出装置は、以上の構成のフォークリフトにおいて用いられるものであり、リフトシリンダ１０の圧力をフォークに作用する荷重の信号として検出する圧力センサ４８を有している。圧力センサ４８は、コントロールバルブ１６と流量制御弁１４との間の管路であって、機台内に配置されている部分に取り付けられている。図示実施形態では、圧力センサ４８はコントロールバルブ１６のポートと高圧ホース１８とを接続している管継手５０に取り付けられている。圧力センサ４８の出力信号はハーネス５２を経てコントローラ４６に入力される。
【００１９】
このような圧力センサ４８の配置構成では、圧力センサ４８は機台の内部で保護されているので、マスト装置の下部に配置していた従来構成において必要であった保護カバー等は不要となる。また、リーチフォークリフトはマスト装置が前後に移動するが、圧力センサ４８とコントローラ４６とは機台内に配置されているので、ハーネス５２は短くてよく、その取り回しも極めて容易となる。
【００２０】
この荷重検出装置は、更に、フォークの下降を検出するための手段を備えている。図示実施形態では、フォーク下降検出手段はリミットスイッチＳＷ２を利用しており、昇降操作レバー２０を下降側に傾動させた際、リミットスイッチＳＷ２のみがオンとなるよう構成されている。すなわち、図２において符号５４で示すようにレバーボス４０のカム面に凸部が形成され、昇降操作レバー２０が下降側に傾動された場合に、この凸部５４がリミットスイッチＳＷ２のプッシャロッド３８を押し込むようになっている。
【００２１】
前述したように、リミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２はコントローラ４６に接続されている。コントローラ４６は、基本的にはＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭからなるマイクロコンピュータであり、リミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２からのオン・オフ信号と圧力センサ４８からの信号とに基づき、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従ってフォークに作用する荷重を検出する。
【００２２】
コントローラ４６のＲＯＭに書き込まれているプログラムをフローチャートで示すと図３のようになる。ここで、この図３に沿って本発明による荷重検出装置の作用について説明する。
【００２３】
バッテリ式リーチフォークリフトを起動し、プログラムがスタートすると、まず、コントローラ４６は圧力センサ４８からの信号を読み込む（ステップ１００）。
【００２４】
次いで、リミットスイッチＳＷ２のみオンされているか否かを判断する（ステップ１０２）。
【００２５】
否の場合、リミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２からの信号が共にオフである場合には、昇降操作レバー２０が中立位置にあると判断することができる。また、同じく否の場合で、リミットスイッチＳＷ１からの信号のみがオン又はリミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２からの信号が共にオンとなっていれば、昇降操作レバー２０がフォーク上昇側に傾動されていると判断することができる。
【００２６】
このように昇降操作レバー２０が中立位置又はフォーク上昇側に傾動されている場合には、流量制御弁１４は全開状態にあるので、圧力センサ４８により検出された管継手５０（主管路）の圧力はリフトシリンダ１０の圧力と一致する。よって、この圧力センサ４８からの圧力信号を荷重信号の情報としてＲＡＭに保存すると共に、所定の演算式の変数に代入して、フォークに作用している荷重を算出する（ステップ１０４，１０６）。なお、起動時には、昇降操作レバー２０は中立位置となっているので、ＲＡＭには圧力センサ４８からの検出圧力が必ず記憶される。
【００２７】
一方、リミットスイッチＳＷ２からの信号がオンであり、リミットスイッチＳＷ１からの信号がオフである場合、コントローラ４６は昇降操作レバー２０がフォーク下降側に傾動されていると判断する。
【００２８】
フォークの下降時、流量制御弁１４は絞られるため、流量制御弁１４とコントロールバルブ１６との間の主管路における圧力はリフトシリンダ１０の圧力とは不一致となる。このため、圧力センサ４８により検出された圧力をフォークに作用する荷重に換算することはできない。前述した通り、フォークの下降時には荷重が増えることはない。また、荷下ろし作業の場合等にはフォークの下降中に荷重が減少することはあるが、下降直前の荷重が保たれているとみなしても支障はない。
【００２９】
そこで、フォーク下降時には、ＲＡＭに記憶された圧力情報を書き換えず、そのままステップ１０６の演算処理を行う。すなわち、フォーク下降中に得られた圧力センサ４８の検出値を読み飛ばし、フォーク下降開始直前に検出された圧力を実際の圧力として荷重を換算することとしている。
【００３０】
このようにして算出した荷重に基づき、コントローラ４８は荷役や走行等の各種制御を行うことになる。この場合、フォーク下降中に実際の荷重よりも荷重が小さいと判断されることがなくなり、例えばサスペンションロックが解除されてしまうという事態が防止される。
【００３１】
以上述べたように、本発明による荷重検出装置においては、フォーク下降開始直前の荷重をフォーク下降時の実際の荷重として扱うことで、圧力センサ４８を流量制御弁１４とコントロールバルブ１６との間の管路に配置することを可能とした。その結果、圧力センサ４８の保護手段が不要ないしは簡略化が可能となり、ハーネス５２の短縮化、取付も容易となる。
【００３２】
また、フォークが下降状態にあるか否かを検出する手段も、従来一般のバッテリ式リーチフォークリフトに取り付けられているリミットスイッチＳＷ１，ＳＷ２を利用し、カムの形状を僅かに変更するのみで達成しているため、本発明を適用するに際して部品点数が増えることはなく、フォークリフトの製造コストや手間が増大することもない。
【００３３】
なお、このフォーク下降検出手段としては、昇降操作レバー２０に適当なスイッチやポテンショメータ、エンコーダを別個に設ける等、種々考えられる。また、荷重検出のためのプログラムも上記実施形態のものに限られない。更に、本発明が適用されるフォークリフトはバッテリ式やリーチ式に限られず、通常のエンジン式フォークリフトであってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、フォーク上の荷の荷重を検出するための圧力センサの設置位置を機台内とすることが可能となる。従って、圧力センサを塵埃やフォークからの落下物に対する保護対策を簡略化することができる。また、機台内に配置されたコントローラと圧力センサとの間のハーネスも短くてすみ、その取り回しも容易となる。この効果は、マスト装置が前後動するリーチフォークリフトにおいて特に顕著となる。
【００３５】
また、フォーク下降中に荷重が実際の大きさよりも小さいと判断することがないため、各種制御において不具合が生ずることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による荷重検出装置が適用されるバッテリ式リーチフォークリフトの荷役用油圧回路を示す回路図である。
【図２】フォーク昇降用の操作レバー及びコントロールバルブの近傍の構成を示す図である。
【図３】本発明による荷重検出装置において実施される荷重検出のためのプログラムの一例を示すフローチャートである。
【図４】従来の荷役検出装置が適用されたフォークリフトの荷役用油圧回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１０…リフトシリンダ、１４…流量制御弁、１６…コントロールバルブ、１８…高圧ホース（主管路）、２０…フォーク昇降用操作レバー、２２…荷役用油圧ポンプ、２４…電動モータ、２６…レバー傾動検出手段、４６…コントローラ、４８…圧力センサ、５２…ハーネス、ＳＷ１，ＳＷ２…リミットスイッチ（レバー傾動検出手段，フォーク下降検出手段）。

Claims (2)

1. フォークの昇降用のリフトシリンダと、該リフトシリンダを制御するためのコントロールバルブと、前記リフトシリンダと前記コントロールバルブとの間の管路中に設けられたフォーク下降速度制御用の流量制御弁とを備えるフォークリフトにおいて、
   前記流量制御弁と前記コントロールバルブとの間における前記管路中に設けられると共に、機台内に配置され、配置該管路の圧力を前記フォークに作用している荷重の荷重信号として検出する圧力センサと、
   前記フォークの下降を検出するフォーク下降検出手段と
   を備え、前記フォーク下降検出手段により前記フォークの下降が検出された場合に、前記フォークの下降が開始される前であって、フォーク下降開始時に最も近い時期に前記圧力センサにより検出された圧力を前記荷重信号として扱うことを特徴とするフォークリフトの荷重検出装置。
2. 前記フォークリフトが、荷役用油圧ポンプが電動モータにより駆動されるフォークリフトであり、フォーク昇降用操作レバーのフォーク上昇側への傾動量に応じて前記電動モータの回転量を変化させるために前記操作レバーと連動するレバー傾動検出手段を備えているものである場合において、
   前記フォーク下降検出手段が前記レバー傾動検出手段を利用していることを特徴とする請求項１に記載のフォークリフトの荷重検出装置。

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