JP2011084368A - 荷役装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造の複雑化を回避しつつ好適な動力の回生を行い得る荷役装置を提供する。
【解決手段】荷役装置１は、所定の重量以上の荷物Ｎを搭載した負荷時におけるリフトダウン操作時にはソレノイドバルブ３３を閉じるとともに外部回生用バルブ６を開いて動力回生用外部専用通路４に作動液を流してタンク８に戻す一方、荷物Ｎが所定の重量以上ではない低負荷時のリフトダウン操作時にはソレノイドバルブ３３を開くとともに外部回生用バルブ６を閉じてリフトロック機構付きコントロールバルブ３内部に作動液を流してタンク８に戻すこと特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォークリフトを始めとする各種産業用車両に好適に適用可能な液圧回路を使用した荷役装置に関するものである。

従来、フォークリフト等のコントロールバルブを使用した液圧機器においては、荷物を搭載した負荷時のリフトダウン動作を利用して動力を回生し得る液圧回路が提案されている。その一例として、特許文献1にも記載されている、図２に示すような切換弁１３１を内蔵したコントロールバルブ１０３を用いた液圧回路１０１を挙げることができる。

この液圧回路１０１は、動力源をバッテリＶとする電動機ＭＧとし、この電動機ＭＧで液圧ポンプ１０９を駆動することによりタンク１０８内の作動液をフィルタｆ１、コントロールバルブ１０３を介してリフトシリンダ１０２へ供給し得るようにしている。そしてこの切換弁１３１は、図示の中立状態から操作レバー１３１ａを操作し、右行位置ではリフトアップを行い得る状態とする切換機能を有している。また切換弁１３１は、操作レバー１３１ａの位置を検知し得る操作センサ１３１ｂを有している。

同図に示す従来の液圧回路１０１は、リフトダウン時にはリフトシリンダ１０２からの作動液はコントロールバルブ１０３に流れずに外部戻り流路１０４を通ってフィルタｆ２を介し、タンク１０８へと流れるものとなっている。当該外部戻り流路１０４には電磁ソレノイドバルブ１０６が設けられている。そしてコントローラ１０７は、操作センサ１３１ｂの出力に応じた開口量となるような信号をソレノイドバルブ１０６に発することによって、作動液は回生用流路１０４に導かれ、回生モータ１０５を作動することによって動力は回生される。詳細には回生モータ１０５の回転により電動機ＭＧを駆動して発電機として機能させる。

また上述した液圧回路１０１の他にも、特許文献２に記載されている通り、一体化されたコントロールバルブ内に動力回生のための構成を付与することにより、コントロールバルブからタンクへの戻り流路を回生用流路と直結流路とに切り換え得る構成も開示されている。

特開２００７−２５４０５８号公報 特開２００７−１３７５９８号公報

しかしながら、上記図２の構成では荷物Ｎの重量が小さい場合、かかる圧力がそもそも小さいので、回生モータ１０５の抵抗分を差し引くと作動液を流す圧力は更に小さくなるため、リフトダウン速度が十分に得られず、動力回生も行えない。

一方特許文献２のものは、一体化されたコントロールバルブ内に作動液の流れを回生のために切り換える構成を内蔵したものであるため、コントロールバルブ自体の構造の複雑化が避けられない。また作動液が通過するバルブの数、流路の分岐数も多くなるため、それが抵抗となってリフトダウン速度及び、回生効率に制約がかかる可能性がある。

加えて、現状でフォークリフトに望まれている機能として、使用者が正確な位置でフォークリフトに搭乗していない状態ではリフトシリンダの下降を禁止するという、いわゆるリフトロック機構が知られている。つまり通常のフォークリフトでは従来のコントロールバルブに代えてリフトロック機構付コントロールバルブに置き換えることによって当該リフトロック機構を付与し、使用者の意図に反して不意にリフトが下降してしまう可能性を有効に排除することができる。そして勿論、このような動力回生用油圧回路の構成についても、斯かるリフトロック機構を搭載したものが期待されている。

本発明は、上記のような点に着目したものであり、部品点数の増加や構造の複雑化を回避しつつ好適な動力の回生を行い得る荷役装置を提供することを目的としている。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係る荷役装置は、伸縮して荷物を昇降させるリフトシリンダと、作動液を貯留するタンクと、前記リフトシリンダへの前記作動液の給排を制御する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を結ぶ流路を前記タンクと連通させる動力回生用通路と、前記動力回生用通路に設けられ、前記リフトシリンダが短縮する際の前記リフトシリンダからの作動液を受けて作動する液圧モータと、前記リフトシリンダと前記コントロールバルブとを結ぶ流路及び前記動力回生用通路に接続して設けられ、前期リフトシリンダから前記液圧モータへの流れを許容する開状態と遮断する閉状態とに切換可能な外部バルブと、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流路又は前記リフトシリンダと前記外部バルブとの間の流路に設けられ、流路内の圧力を検出する圧力センサと、昇降操作を行う操作部材の動作を検出する操作センサと、前記圧力センサ及び前記操作センサからの信号に基づいて前記コントロールバルブ及び前記外部バルブを制御するコントローラとを具備することを特徴とする。

本構成では、下降操作時にリフトシリンダにかかる負荷が所定値以上である場合、作動液のリフトシリンダからコントロールバルブへの流れはリフトロックバルブによって遮断されるので、リフトシリンダから流出した作動液は外部バルブにのみ流れることになる。そして、作動液は外部バルブを通過して液圧モータを回転させ、タンクへ戻る。従って、予め液圧モータに電動機（発電機）を接続し下降操作に合わせてこの電動機（発電機）を制御するようにすれば、所望の速度で下降させつつ動力を回生することができる。もちろん、電動機（発電機）の代わりに他の装置を接続し、液圧モータでその装置を駆動させることもできる。一方、負荷が所定値以上ではない場合は、リフトシリンダから液圧モータへの流れは外部バルブによって遮断されるので、リフトシリンダから流出した作動液はコントロールバルブ内部を通してタンクに戻される。このとき、コントロールバルブの切換弁によって流量が調節され、それに応じた速度で下降することとなる。

本構成における所定値は、液圧モータを利用して動力回生を行う際に所望の効率が得られる負荷の値や、動力回生が可能な負荷の最小値、必要な下降速度が得られる負荷の値などに設定すればよい。仮に所定値を所望の効率が得られる負荷の値とすれば、負荷が大きければ効率も高くなるので、所望の効率以上の効率で動力回生が行える場合のみリフトシリンダからの作動液が液圧モータを回転させるようにでき、高効率な動力回生を実現することができる。また、所定値を動力回生が可能な負荷の最小値とすれば、より広い負荷範囲に対して動力回生を実現することができる。更に、所定値を必要な下降速度が得られる負荷の値とすれば、作業効率を犠牲にすることなく動力回生を実現することができる。

なお、本発明において、リフトロックバルブは単体のものである必要はなく、コントローラによって切換可能なバルブを含む複数のバルブによって構成されたものであっても良い。

本発明によれば、コントロールバルブが有するリフトロックバルブと外部バルブとを組み合わせることにより、負荷が大きい場合のみ動力回生用通路に作動液を流し、液圧モータを作動させることができる。そのため、液圧モータを利用して動力の回生を行うようにすることができる。一方、負荷の小さい場合は、動力回生用通路には作動液を流さず、コントロールバルブ内部に作動液を流すことができる。このことによって、回生効果が見込めないにもかかわらず液圧モータを作動させることが回避され、下降速度を十分に確保することができる。また、リフトロックバルブはコントロールバルブに内蔵されたものであるため、コントロールバルブ以外の回路構成が簡素化できると共に配管用の部品が少なくて済み、配管作業の手間も減らすことができる。

本発明の一実施形態に係る回路図。 従来技術に係る回路図。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る荷役装置１は、図１に示すように、例えばバッテリ式のフォークリフトに適用されたもので、動力源をバッテリＶとする電動機ＭＧで液圧ポンプ９を駆動するようになっている。本実施形態では荷物Ｎを昇降させるためのリフトシリンダ２と、マストに傾動動作を行わせる図示しないチルトシリンダとによって動作するものとなっており、液圧ポンプ９作用時にタンク８からフィルタｆ１を通して吸い上げた作動液をリフトロック機構付コントロールバルブ３を介してリフトシリンダ２及び図示しないチルトシリンダに供給し得るものとなっている。なお本実施形態では主にリフトシリンダ２に関する構成要素について主に説明し、チルト用切換弁３５を始めとするチルトシリンダを動作させるための構成についての説明は便宜上省略するものとする。

また当該荷役装置１は、上述した液圧ポンプ９、リフトシリンダ２、リフトロック機構付コントロールバルブ３の他、動力回生用外部専用通路４と、動力回生用液圧モータ５と、外部回生用バルブ６と、コントローラ７とを主に有している。

動力回生用モータ５は、吸込口が動力回生用外部専用通路４に接続されると共に、吐出口が別の通路によってタンク８に繋がれており、また回転軸がワンウェイクラッチを介して電動機ＭＧに連結されている。つまり、液圧ポンプ９を駆動する際には動力回生用液圧モータ５は電動機ＭＧにより駆動されないが、動力回生用液圧モータ５が電動機ＭＧを駆動する際には併せて液圧ポンプ９も駆動される。これによって電動機ＭＧにより液圧ポンプ９を駆動することができる一方、動力回生用液圧モータ５から伝達される動力によって電動機ＭＧにて回生（発電）することができ、動力回生用液圧モータ５にて液圧ポンプ９の駆動または駆動アシストを行うこともできる。

リフトロック機構付コントロールバルブ３は多連手動切換弁で、液圧ポンプ９とリフトシリンダ２の間に設置される。そのうちの一連がリフトシリンダ２の昇降を行うためのいわゆるリフトセクションであり、リフト用切換弁３１と、リフトロックバルブ３２と、ソレノイドバルブ３３と、非常用バルブ３４とを主に有している。

また、各セクションの切換弁には操作レバーが接続されており、リフト用切換弁３１には操作レバー３１ａが接続されている。この操作レバー３１ａの操作方向に応じてリフト用切換弁３１の位置が切換えられ、操作量に応じてリフト用切換弁３１の開口量が調節される。更に、リフト用切換弁３１は、リフトシリンダ２とリフト通路３６で繋がれ、タンク８とタンク通路３８とで繋がれている。
リフト用切換弁３１は図示の中立状態から操作レバー３１ａを操作した右行位置としてリフトアップ、左行位置でリフトダウンを行い得る状態とする切換機能を有し、レバー開放後はスプリング力により中立位置に復帰する。すなわち、リフト用切換弁３１は、右行位置では液圧ポンプ９とリフト用切換弁３１を繋ぐ通路と、リフト通路３６とを連通させて液圧ポンプ９からリフトシリンダ２への流れを許容し、左行位置ではリフト通路３６及び後述するリフトロックバルブ用パイロット通路３７と、タンク通路３８とを連通させてリフトシリンダ２からタンク８への流れを許容する。また、中立位置では、液圧ポンプ９からリフトシリンダ２への流れ及びリフトシリンダ２からタンク８への流れ共に遮断するようになっている。そしてリフト用切換弁３１にはさらに操作センサ３１ｂが設けられており、操作レバー３１ａの具体的な操作位置がこの操作センサ３１ｂによって検出され、位置信号がコントローラ７へ入力されている。

リフトロックバルブ３２はリフトロック機構付コントロールバルブ３内のリフト用切換弁３１とリフトシリンダ２を繋ぐリフト通路３６上に設置され、ポペット３２ｂ、スプリング３２ｃから構成されている。リフト用切換弁３１が作動していない時には、ポペット３２ｂはスプリング３２ｃによって付勢されリフト通路３６を閉じている。

リフトロックバルブ用パイロット通路３７はポペット３２ｂを開口するためのパイロット流れのための通路で、一方はポペット３２ｂに設けられた制御オリフィス３２ａを介してリフト通路３６に接続している。もう一方はリフト用切換弁３１に接続しており、途中に作動液の流れを許容する開状態と遮断する閉状態とに切換可能なソレノイドバルブ３３が設置されている。

非常用バルブ３４はリフトロックバルブ用パイロット通路３７とタンク通路３８を繋ぐ通路上に設置され、通常時この通路は非常用バルブ３４によって閉じられている。

動力回生用外部専用通路４は、リフトロック機構付コントロールバルブ３の外部でリフト通路３６から分岐し、動力回生用液圧モータ５に接続する通路で、途中に作動液の流れを許容する開状態と遮断する閉状態とに切換えや、開状態での開口量を電気信号で設定可能な外部回生用バルブ６が設置されている。

外部回生用バルブ６は、動力回生用液圧モータ５よりも上流側、つまりリフト通路３６と動力回生用外部専用通路４との分岐点により近い位置に設けられており、動力回生用液圧モータ５へ流入する作動液の量を調節できるようになっている。なお、図１に示すように、外部回生用バルブ６は動力回生用外部専用通路４上に設けられているが、リフト通路３６と動力回生用外部専用通路４との分岐点には流れを切換えたり、遮断したりする機能はないので、実質的にリフト通路３６にも接続されていることになる。また、リフト通路３６の圧力が圧力センサ７ｂによって検出され、その信号がコントローラ７へ入力されている。

コントローラ７は操作センサ３１ｂの出力信号により、操作レバー３１ａの操作方向がリフトアップ方向であるのかリフトダウン方向であるのかを判断すると共にその操作量を把握し、圧力センサ７ｂの出力信号によってリフトシリンダ２にかかる負荷が所定値以上であるのか、所定値以上でないのかを判断している。ここで所定値は、マストや荷物Ｎの重量、後述する電動機ＭＧでの回生時の電流値などに基づいて、必要な回生効率を確保できるよう設定すればよい。またコントローラ７は、作業者が運転のための正常な位置に搭乗していることを確認するための図示しない作業者位置センサの出力信号も受信しており、これらの出力結果を総合的に判断して、ソレノイドバルブ３３及び外部回生用バルブ６の開閉を制御すると共に電動機ＭＧを制御し、適正な作動を実現している。

本実施形態における具体的な作業毎の作動は、以下の通りである。

リフト用切換弁３１が当該右行位置となるリフトアップ操作時には、コントローラ７は電動機ＭＧを駆動させ、液圧ポンプ９から流出した作動液がポペット３２ｂをスプリング３２ｃに抗して押し開くため、作動液はリフト通路３６を経由してリフトシリンダ２に流れ込む。このときコントローラ７は外部回生用バルブ６を閉状態とし、動力回生用外部専用通路４への作動液の流出を防いでいる。従って、操作レバー３１ａの操作量に応じた速度で荷物Ｎを上昇させることができる。

リフト用切換弁３１が当該左行位置となるリフトダウン操作時であり、なおかつ負荷が所定値以上である場合、コントローラ７はソレノイドバルブ３３を閉状態とし外部回生用バルブ６を開状態とする。この場合リフト通路３６からリフト用切換弁３１内部を通ってのタンク通路３８への流れは、ポペット３２ｂとソレノイドバルブ３３によって遮断されるため、リフトシリンダ２から流出した作動液は全て外部回生用バルブ６を通過後、動力回生用液圧モータ５を回転させる。その回転を回転軸が連結された電動機ＭＧに伝達し発電機として機能させることによって動力を回生することができる。すなわち、電動機ＭＧで発電を行い、バッテリＶを充電することができる。なお、他のセクションの操作レバーが同時に操作されていなければ、外部回生用バルブ６を速やかに全開状態とし、操作レバー３１ａの操作量に応じて電動機ＭＧを介して動力回生用液圧モータ５の回転数を制御するようにすれば、回生効率を高めると共に適切な速度で荷物を下降させることができる。一方、他のセクションの操作レバーも操作されていれば、操作レバー３１ａの操作量に応じて外部回生用バルブ６の開口量を制御して適切な速度で荷物を下降させることができる。このとき、動力回生用液圧モータ５で液圧ポンプ９を十分に駆動できている場合は、電動機ＭＧを駆動することなく他のセクションを通じて作動液を供給することができる。不十分な場合は電動機ＭＧにて液圧ポンプ９を駆動する必要があるが、動力回生用液圧モータ５から動力がアシストされる分だけ電動機ＭＧの消費電力を抑えることができる。

リフト用切換弁３１が当該左行位置となるリフトダウン操作時であり、なおかつ負荷が所定値以上でない場合、コントローラ７はソレノイドバルブ３３を開状態とし外部回生用バルブ６を閉状態とする。この場合リフトロックバルブ用パイロット通路３７がリフト用切換弁３１を経由してタンク通路３８に接続されるため、リフト通路３６の作動液がポペット３２ｂの制御オリフィス３２ａを通過して流れる。この流れのためスプリング３２ｃの付勢に抗してポペット３２ｂを開かせる差圧が発生しポペット３２ｂが開口するため、リフト通路３６とリフト用切換弁３１は連通し、リフトシリンダ２から流出した作動液は全てリフト用切換弁３１、タンク通路３８を通過してタンク８へ戻されるため、速やかに操作レバー３１ａの操作量に応じた速度で荷物Ｎを下降させることができるようになる。

作業者が運転のための正常な位置に搭乗していない場合、コントローラ７は電動機ＭＧを停止させ、ソレノイドバルブ３３、外部回生用バルブ６をいずれも閉状態とする。これにより、液圧ポンプ９からの作動液の供給が断たれる一方、リフト通路３６からタンク通路３８へと通じる通路及び動力回生用外部専用通路４は、操作レバー３１ａの操作位置にかかわらず全て閉じられる。そのためリフトシリンダ２の作動は一切禁止されるいわゆるリフトロックを行うものとなっている。

なお本実施形態では、非常用バルブ３４を開いて作動液をタンク通路３８へ流すことにより、操作レバー３１ａを操作することなくリフトダウンできるようにもなっている。

以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る荷役装置１は、汎用性が高いリフトロック機構付コントロールバルブ３をそのまま利用することによって、動力回生のための格別機能を配したような特殊な構造を適用することを有効に回避して、広く適用し易い態様としながらも確実な動力の回生を実現している。具体的には、本実施形態では、ソレノイドバルブ３３及び外部回生用バルブ６を制御することによってリフトダウン操作時の作動液の流れを切換えているが、ソレノイドバルブ３３はリフトロック機構の一部としてリフトロック機構付コントロールバルブ３に内蔵されているため、同様の機能をコントロールバルブの外部で実現する場合に比べて回路構成が簡素化されるので、配管用部品が少なくて済む。また、本実施形態ではリフトダウン操作時であり、なおかつ負荷が所定値以上である場合に動力回生が行われるので、確実に動力回生の効果が得られ、バッテリＶを充電して稼働時間を延ばすことができる。リフトダウン操作時であっても、負荷が所定値以上でない場合には、動力回生を行わずに作動液はリフト用切換弁３１を通してタンク８へ戻るので、動力回生用液圧モータ５が抵抗となって十分な速度が得られないということはなく、作業効率が低下することもない。

特に本実施形態では、作業者の搭乗位置によってはリフトシリンダ２の下降動作を禁止する機能、すなわちリフトロック機構を実現しているので、動力回生の機能とともにリフトロック機構の安全性を有効に獲得し、既にリフトロック機構を有している他のフォークリフトに乗り慣れている作業者が、何ら違和感なく同様に本発明を適用したフォークリフトを運転・操作することができるようになっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、上記実施形態では外部回生用バルブとして、電磁ソレノイドバルブを単体で適用する態様を開示したが、例えば、リフトシリンダからの作動液が設定圧以上となると流路を切り換え得るような回路構成を適用したものであってもよい。また、液圧ポンプや液圧モータ、電動機やバッテリ等の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…荷役装置
２…リフトシリンダ
３…リフトロック機構付コントロールバルブ
４…動力回生用外部専用通路
５…動力回生用液圧モータ
６…外部回生用バルブ
７…コントローラ
７ｂ…圧力センサ
８…タンク
９…液圧ポンプ
３１…リフト用切換弁
３１ａ…操作レバー
３１ｂ…変位センサ
３２…リフトロックバルブ
３２ａ…制御オリフィス
３２ｂ…ポペット
３２ｃ…スプリング
３３…ソレノイドバルブ
３４…非常用バルブ
３５…チルト用切換弁
３６…リフト通路
３７…リフトロックバルブ用パイロット通路
３８…タンク通路
Ｎ…荷物

Claims (1)

1. 伸縮して荷物を昇降させるリフトシリンダと、
   作動液を貯留するタンクと、
   前記リフトシリンダへの前記作動液の給排を制御する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を結ぶ流路を前記タンクと連通させる動力回生用通路と、
   前記動力回生用通路に設けられ、前記リフトシリンダが短縮する際の前記リフトシリンダからの作動液を受けて作動する液圧モータと、
   前記リフトシリンダと前記コントロールバルブとを結ぶ流路及び前記動力回生用通路に接続して設けられ、前期リフトシリンダから前記液圧モータへの流れを許容する開状態と遮断する閉状態とに切換可能な外部バルブと、
   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流路又は前記リフトシリンダと前記外部バルブとの間の流路に設けられ、流路内の圧力を検出する圧力センサと、
   昇降操作を行う操作部材の動作を検出する操作センサと、
   前記圧力センサ及び前記操作センサからの信号に基づいて前記コントロールバルブ及び前記外部バルブを制御するコントローラとを具備しており、
   前記コントロールバルブは、前記作動液の流れの向きを切換えると共に流量を調節する切換弁と、前記切換弁と前記リフトシリンダとを結ぶ流路に設けられ、双方向の流れを許容する開状態と遮断する閉状態とに切換可能なリフトロックバルブとを内蔵するものであり、
   前記コントローラは、前記操作センサからの信号により下降操作であると判断した場合、前記圧力センサからの信号に基づいて前記リフトシリンダにかかる負荷が所定値以上であるか否かを判断し、前記所定値以上であれば前記リフトロックバルブを閉状態とすると共に前記外部バルブを開状態とし、前記所定値以上でなければ前記リフトロックバルブを開状態とすると共に、前記外部バルブを閉状態とする制御を行うものであることを特徴とする荷役装置。

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