JPH06144795A - 流体動作積荷取扱クランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クランプアーム閉鎖速度に応答する可変リリ
ーフ圧力セッティングを有するリリーフバルブを設け、
積荷に掛合しないときは迅速にクランプアームを移動
し、掛合したときはクランプ力を制限するクランプ力制
御装置を得る。 【構成】 １対のクランプアーム32,33 と、クランプア
ームを移動させる少なくとも１個の流体動作アクチュエ
ータ30,31 と、流体動作アクチュエータに接続し、アク
チュエータを積荷の方向に選択的に移動させる加圧流体
源22,24 と、流体供給圧力を制限するため可変リリーフ
圧力セッティングを有する少なくとも１個の圧力リリー
フバルブ64,66,68と、クランプアームの移動速度に自動
的に応答し、高移動速度ではリリーフ圧力セッティング
を高設定値に上昇させ、低移動速度では低設定値に低下
させるレギュレータ装置70,72,73とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体動作積荷取扱クラ
ンプのための制御装置に関するものである。特に、本発
明は、１個又はそれ以上の圧力リリーフバルブを有し、
これらリリーフバルブがクランプの閉鎖速度に自動的に
応答する可変圧力セッティングを有する流体動作クラン
プ力制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】物流産業においては、積荷を移動した
り、操作したりするため、積荷を掴むリフトトラックに
取り付けた液圧動作又は空気動作のクランプ装置を使用
するのが一般的である。クランプが壊れやすい積荷例え
ば、カートン又はペーパーロールを潰したり、破壊する
のを防止するため、クランプは１個又はそれ以上の圧力
リリーフバルブを使用し、クランプ力を決定する流体圧
力を成形する。このようにして、典型的な物流システム
においては、リリーフバルブによって感知した流体圧力
がリリーフ圧力セッティングに等しいとき、リリーフバ
ルブを開放し、流体の一部をクランプアームアクチュエ
ータに対してバイパスし、最大クランプ力を制限する。
異なるリリーフ圧力セッティング及び圧力を制御するバ
ルブを決定するセレクタを使用し、異なるタイプの積荷
に対して異なる最大クランプ力を選択できるようにす
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなリ
リーフバルブを使用するシステムでは、クランプアーム
を積荷に向かって急速に移動してこの積荷に掛合させよ
うとするときリリーフバルブは早い時期に開放するた
め、問題が生ずる。このような制御システムでは、長
く、比較的壁厚の薄い流体導管、種々の継手、曲折部及
びチェックバルブの存在により相当大きな流体抵抗があ
る。クランプアームを迅速に移動するためには、流体の
容積的な流量を比例的に大きくしなければならず、従っ
て、圧力源とクランプアームアクチュエータとの間に必
要な圧力差も大きくなる。従って、クランプアームの迅
速閉鎖には導管に高い圧力を必要とし、この圧力はリリ
ーフバルブの圧力セッティングを、特に、低いセッティ
ング値を、クランプアームが実際に積荷に掛合するずっ
と前に時期尚早に越えてしまうことになり、これにより
リリーフバルブを開放し、流体流をクランプアームアク
チュエータに対してバイパスし、クランプアームの速度
を制限する。このことは、積荷処理プロセス全体を遅く
し、これによりオペレータは、適正な圧力セッティング
を越えた選択を行ってクランプアームの移動速度を高め
ようとしがちになる。しかし、このことは、過剰のクラ
ンプ力を発生し、積荷にダメージを与える。

【０００４】本発明の好適な構成部材としては、サンハ
イドロウリックス コーポレーション(Sun Hydraulics
Corporation)から市販されているデュアル圧力リリーフ
RHEAカートリッジである。サンハイドロウリックス社
は、揺動制御バルブにおょてデュアル圧力リリーフバル
ブカートリッジを提供し、回転装置例えば、液圧クレー
ンの円滑な減速を行うようにしているが、流体動作アク
チュエータの速度に自動的に応答及び検出するのにデュ
アル圧力リリーフバルブカートリッジを使用することに
関しては教示していない。

【０００５】本発明の目的は、流体供給圧力を制限する
ことにより過剰クランプを防止し、所要圧力限界を越え
る流体供給圧力が位置よな高いクランプアーム速度の場
合でも確実に高いクランプアーム閉鎖速度が得られる流
体クランプ力制御装置を得るにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明クランプ力制御装置は、少なくとも１個のク
ランプアームの閉鎖速度に自動的に応答してリリーフ圧
力をセレクタするレギュレータ装置を有する１個又はそ
れ以上の可変圧力リリーフバルブを設ける。

【０００７】

【作用】即ち、クランプアームの閉鎖速度が「速い」と
きは、リリーフバルブレギュレータ装置はリリーフバル
ブ圧力を「高い」圧力にセットし、流体供給圧力がリリ
ーフバルブを開放しないようにする。またクランプアー
ム速度が「遅い」ときは、レギュレータ装置はリリーフ
圧力を比較的「低い」圧力にセットし、流体供給圧力が
リリーフバルブを開放してクランプ力を成形するように
する。

【０００８】本発明の好適な実施例においては、「高」
リリーフ圧力及び「低」リリーフ圧力を有するデュアル
圧力リリーフバルブを使用する。レギュレータ装置は、
クランプアームの閉鎖速度を表す流体流に応答して
「高」リリーフ圧力と「低」リリーフ圧力との間の選択
を行う。好適には、レギュレータを、クランプアームの
閉鎖中にクランプアームアクチュエータから流出する流
体を移送する出力導管に流体連通させる。積荷にクラン
プアームが掛合する前に流体アクチュエータが迅速に移
動するとき、アクチュエータから流出する流体流は、出
力導管に流体流量に対して非線形的に比例する圧力を発
生し、この圧力をリリーフバルブレギュレータ装置が感
知して「高」リリーフ圧力セッティングを選択する。こ
の反対に、積荷にクランプアームが掛合することにより
流体アクチュエータが移動しなかったり、極めて緩慢に
移動するときは、出力導管内の圧力は「低く」なり、こ
の低圧を感知するリリーフバルブレギュレータ装置は、
リリーフバルブのリリーフ圧力セッティングを「低」セ
ッティングに選択する。このようにして、リリーフバル
ブは、流体アクチュエータが急速に移動するときは
「高」リリーフ圧力で開放し、従って、「高」流体圧力
により迅速移動を可能にする。一方流体アクチュエータ
が移動しない、又は極めて緩慢に移動するとき、リリー
フバルブは「低」圧力で開放し、最大クランプ力を制限
する。

【０００９】

【実施例】次に、図面につき本発明の好適な実施例を説
明する。

【００１０】本発明の好適な実施例の詳細な説明をする
前に、従来の流体クランプ力制御装置の代表的なものの
説明をする。流体作動リフトトラックのカートンクラン
プのための従来の力制御装置の回路図を図１に示す。流
体ポンプ22は、流体リザーバ24から加圧流体を手動クラ
ンプアーム方向制御バルブ26（図面には中心の非作動状
態を示す）に送給する。調整自在のリリーフバルブ28
は、リリーフバルブ28の調整自在のセッティングにより
決定される過剰流体圧力に応答して開き、流体をリザー
バ24に戻すことによりポンプ22により送給される流体圧
力に対して上限をセットする。

【００１１】１対の複動流体作動アクチュエータ30、31
をそれぞれクランプアーム32、33に接続する。クランプ
アーム32、33は、リフトトラックの運転手が方向制御バ
ルブ26を操作して図１で見てスプールを下方に移動する
ことにより閉じる。このことにより、加圧流体は導管34
及びパイロット動作チェックバルブ36を経て流体をアク
チュエータ30の第１室38に、また相互接続導管40を経て
流体アクチュエータ31の第１室39に送給する。クランプ
アーム32、33が互いに接近する方向に移動して積荷に掛
合するとき、流体はアクチュエータの第２室44、45から
導管42及び方向制御バルブ26の帰還ポートを経てリザー
バ24に流入する。

【００１２】逆に、方向制御バルブ26のスプールを図１
の上方に移動すると、加圧流体を導管42に送給し、この
導管42により加圧流体を第２室44、45にそれぞれ流入さ
せる。導管42の圧力はパイロット動作チェックバルブ36
にパイロットライン46を介して連通させ、チェックバル
ブを開放してアクチュエータ30、31の第１室38、39から
導管34及び方向制御バルブ26を経てリザーバ24に流入さ
せ、クランプアームを開く。

【００１３】クランプアーム32、33の閉じる力の最大値
は、導管50を介して導管34に流体連通する４位置スプー
ルを有する手動クランプ力セレクタバルブ52を設けたク
ランプ力制御装置48により制限する。このクランプ力制
御装置48は３個の調整自在のリリーフバルブ54、56、58
を有し、これらリリーフバルブは、特定の積荷のための
所定最大クランプ力に対応するそれぞれ異なるリリーフ
圧力セッティングP1,P2,P3（すべてバルブ28のセッティ
ングよりも低い）を有する。リリーフバルブは通常閉じ
ているが、リリーフバルブが導管50及びセレクタバルブ
52を介してバルブのリリーフ圧力よりも高い流体圧力を
受けるとバルブは開いて導管34から流体を導管42に逃が
す。このようにして、セレクタバルブ52が図１に示すよ
うにセットしてあると、導管34からの流体圧力はリリー
フバルブ58に連通し、導管34内の圧力がリリーフ圧力P3
に等しいときに開き、流体圧力を制限し、この結果クラ
ンプ力を制限する。運転手はセレクタバルブ52を移動す
ることによって最大クランプ力を変化させ、従って、入
力導管34は異なるリリーフ圧力セッティングを有するリ
リーフバルブ54、56に連通させたり、又はセレクタバル
ブ52を閉鎖位置に移動することによってクランプ力制御
装置48を不作動状態にする。

【００１４】実際は、装置48及びアクチュエータ30、31
との相互接続分間の導管34、42は極めて長く、曲折部、
多重継手及びチェックバルブを含むものである。これら
導管の直径は利用可能空間によって制限される。これら
要素のすべては、流速が増加すると、たとえクランプア
ームが積荷に掛合しない場合であっても、流体流に対す
る抵抗が増加する要因となる。従って、クランプアーム
閉じ速度を速くすることが望ましい場合には、導管34の
圧力を比較的高くする必要がある。しかし、クランプア
ームを閉じる際に、導管34内の流体圧力を所定リリーフ
圧力(P1,P2,P3)よりも高い圧力にしようとするとき、問
題が生ずる。即ち、リザーバは開放して圧力を制限し、
従って流量を減少し、クランプアームの移動を緩慢にす
る。このことは、運転手の欲求不満を招き、セレクタバ
ルブ52を移動してすべてのリザーバを不作動にしたり、
又は高い圧力セッティングを有するリザーバを選択した
りし、取り扱う積荷にダメージを与える過剰クランプ力
を発生する危険性を生ずることにもなる。

【００１５】本発明は、クランプアーム閉鎖流れ条件に
自動的に応答して圧力セッティング圧力を可変にした圧
力リザーバを使用して図２に示すように流れ感知クラン
プ力制御装置60に組み込むことにより上記問題を解決す
る。図２に示す流体制御方法は、図１の従来装置と構造
及び操作はほぼ同様であるが、流れ感知クランプ力制御
装置60を制御装置48の代わりに使用した点が異なる。従
って、図１及び図２におけるすべての流体制御装置は同
一の符号を付して説明する。

【００１６】流れ感知クランプ力制御装置60は、従来の
セレクタバルブ52の４位置スプールと同様に配置した４
位置スプールを有する手動クランプ力セレクタバルブ62
を設ける。セレクタバルブ60は３個の圧力リリーフバル
ブ64、66、68に連通し、これらリリーフバルブはバルブ
62のスプール位置に応じて選択される。３個のリリーフ
バルブ64、66、68のすべては同じ様に動作するが、それ
ぞれ異なる最大クランプ力に応答する異なるリリーフ圧
力セッティング（すべてバルブ28のセッティングよりも
低い）で動作するよう調整する。３個のリリーフバルブ
を設ける目的は、図１の装置と同一であり、異なるタイ
プの積荷のための異なる最大クランプ力を容易に選択で
きる範囲を運転手に与える。

【００１７】以下の説明をするために、クランプ力セレ
クタバルブ62が図２に示す位置にあるときのセレクタし
たリリーフバルブがリリーフバルブ68である場合につい
てのみ説明する。このとき、リリーフバルブ68は導管34
に流体連通し、通常はこのリリーフバルブを流体が流れ
るのを阻止するよう閉じている。バルブ68は２個のリリ
ーフ圧力セッティング即ち、高リリーフ圧力Ｐ_H と低リ
リーフ圧力Ｐ_L を有する。低リリーフ圧力Ｐ_L のセッテ
ィングは、所要の最大クランプ圧力に応答するようばね
68ａの圧縮度を機械的に調整することによって調整する
ことができる。高リリーフ圧力セッティングはリリーフ
バルブ内のレギュレータ70のピストンによって制御し、
このピストンはリリーフバルブの弁座面積よりも相当大
きい面積有し、特定のパイロット圧力を受けるとき、機
械的に調整したセッティングよりも一層ばね68ａを圧縮
し始め、セッティングを比例的により高い割合で増大す
る。このレギュレータピストンは、レギュレータパイロ
ットライン72内の圧力を感知することによりリリーフバ
ルブ68のリリーフ圧力セッティングをＰ_H 又はＰ_Lに選
択する。クランプを閉じる間に流体の流れをリザーバ24
に導管42を介して排出するとき、導管42内の接続部73に
おける流体圧力は、容積的な流量にまたクランプ閉鎖速
度に非線形的に比例する。この圧力はパイロットライン
72を介してレギュレータピストンに加えられる。導管42
内の流量がない、又は極めて少ないときは、レギュレー
タ70内のピストンはほとんど又は全く圧力を受けず、レ
ギュレータは、ばね68ａの圧縮度を機械的に調整したセ
ッティングにまで減少することにより低圧力セッティン
グＰ_L を選択する。逆に、流速が高いときは、これに応
じた高い圧力がばねを一層圧縮し、リリーフ圧力を高い
圧力セッティングＰ_H に高める。

【００１８】図２に示すように流れ感知従って、速度感
知クランプ力制御装置60を組み込むことにより、流体制
御装置は以下のように動作する。流体ポンプ22は流体リ
ザーバ24から加圧流体を手動クランプアーム方向制御バ
ルブ26に送給する。クランプアーム制御バルブのスプー
ルを下方に移動してクランプアームを互いに接近させる
方向に移動させるとき、加圧流体は導管34からアクチュ
エータ30、31の第１室38、39に送給される。クランプア
ーム32、33が閉じるにつれて、流体アクチュエータから
導管42に強制的に押し出され、容積流量従って、閉鎖速
度を表す接合部73における圧力を増加する。閉鎖速度従
って、接合部73における流体圧力は、クランプアームが
まだ積荷に掛合していない場合には高く、このときリリ
ーフバルブ68は高圧力セッティングＰ_H で動作させ、こ
れによって弁座に対するピストンの比率によりリリーフ
バルブ68は閉じた状態を維持する。

【００１９】クランプアーム32、33が積荷に接触すると
き、クランプアームは突然停止し、積荷からの抵抗に応
じて室38、39の圧力が増大する。クランプアームが停止
するとき、流体アクチュエータ30、31から流出する流体
流はなく、従って、導管42内の流体流もなくなる。導管
42はリザーバ24に開放しているため、接合部73における
導管42の圧力は急激に減少する。レギュレータ70はレギ
ュレータパイロットライン72内の減少した圧力を感知
し、ばね68ａの圧縮度を減少し、従って、低圧力リリー
フセッティングＰ_L を選択する。リリーフバルブ68は、
導管34内の流体圧力がＰ_L を越えたときに開放し、従っ
て、クランプアーム力を制限する。

【００２０】クランプ力セレクタバルブ62は導管34をリ
リーフバルブ64、又は66に連通するよう配置することが
でき、これらバルブは最大クランプ力を３個の大きさの
うちで選択できるようにする異なる低リリーフ圧力Ｐ_L
にセッティングする。選択したリリーフバルブとは無関
係に、リリーフバルブ68につき説明したのと全く同様に
機能し、ただ低リリーフ圧力Ｐ_L の大きさのみが異な
る。

【００２１】リリーフバルブ64、66及び68を通過する流
体はリリーフバルブ排出導管74に流入し、この排出導管
74は流体リザーバ24に直接連通し、導管42及びクランプ
アーム方向制御バルブ26をバイパスする。排出導管74は
導管42から切り離し、リリーフバルブから排出される流
体流がレギュレータ70によって感知されないようにす
る。このようにしないと、このような流れに応答してリ
リーフバルブを高いリリーフ圧力Ｐ_H にセッティング
し、クランプアーム力の制限機能に悪影響を与えること
になる。

【００２２】１個又はそれ以上の流体動作クランプアー
ムを有するリフトトラック積荷クランプについて主に説
明したが、本発明は、積荷を掴む流体動作システムを含
む他の用途にも適用できる。本発明は、ロボットシステ
ム、組立ライン作業、及び自動物流システムに適用でき
る。

【００２３】本明細書に使用した用語及び表現は、説明
の便宜上使用したもので、これに限定するものではな
く、請求の範囲において種々の変更を加えることができ
ること勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の流体クランプ力制御装置の流体回路
図である。

【図２】本発明による装置の好適な実施例の流体回路図
である。

【符号の説明】

22 流体ポンプ 24 流体リザーバ 26 手動クランプアーム方向制御バルブ 28,54,56,58,64,66,68 リリーフバルブ 30,31 複動流体作動アクチュエータ 32,33 クランプアーム 34,50,42 導管 36 パイロットチェックバルブ 38,39 第１室 40 相互接続導管 44,45 第２室 46 パイロットライン 48 クランプ力制御装置 52,62 手動クランプ力セレクタバルブ 60 流れ感知クランプ力制御装置 70 レギュレータ 72 レギュレータパイロットライン 73 接続部 74 排出導管

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体動作積荷取扱クランプにおいて、(a)
   選択的に開放及び閉鎖することができる１対のクランプ
   アームと、(b) 少なくとも１個の前記クランプアームを
   選択的に積荷に向けて接近又は遠去ざけるよう移動させ
   る少なくとも１個の流体動作アクチュエータと、(c) 前
   記流体動作アクチュエータに接続し、前記アクチュエー
   タに流体を供給することにより前記アクチュエータを前
   記積荷の方向に選択的に移動させる加圧流体源と、(d)
   流体を前記アクチュエータに供給する圧力を制限するた
   め可変リリーフ圧力セッティングを有する少なくとも１
   個の圧力リリーフバルブと、(e) 前記クランプアームの
   前記方向への移動速度に自動的に応答し、前記速度が高
   いのに自動的に応答して前記リリーフ圧力セッティング
   を高圧力セッティングに上昇させたり、前記速度が低い
   のに自動的に応答して前記リリーフ圧力セッティングを
   低圧力セッティングに低下させるリリーフバルブレギュ
   レータ装置とを具えたことを特徴とする流体動作積荷取
   扱クランプ。
2. 【請求項２】前記レギュレータ装置は、前記積荷と前記
   クランプアームのうちの一方との間の接触により前記速
   度が低くなるのに応答して前記リリーフ圧力セッティン
   グを低下させる構成とした請求項１記載の流体動作積荷
   取扱クランプ。
3. 【請求項３】前記速度が低いときに異なる低圧力セッテ
   ィングを有する異なる圧力リリーフバルブを設け、更
   に、一回につきこれらリリーフバルブのうちの選択した
   １個のリリーフバルブのみが流体供給圧力を制限するよ
   うにしたセレクタを設けた請求項１記載の流体動作積荷
   取扱クランプ。
4. 【請求項４】前記リリーフバルブレギュレータ装置は、
   前記アクチュエータを通過する流体流量に応答すること
   により前記速度に自動的に応答する構成とした請求項１
   記載の流体動作積荷取扱クランプ。
5. 【請求項５】前記リリーフバルブレギュレータ装置は、
   前記アクチュエータから排出される流体流量に応答する
   構成とした請求項４記載の流体動作積荷取扱クランプ。
6. 【請求項６】前記リリーフバルブは、このリリーフバル
   ブから第１導管に流体を排出することにより流体供給圧
   力を制限し、また前記積荷に向かう前記クランプアーム
   のうちの一方が移動するとき前記アクチュエータが、前
   記第１導管とは別個の第２導管に流体を排出する構成と
   した請求項５記載の流体動作積荷取扱クランプ。