(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体圧アクチュエータにより移動するブームと、前記ブームに結合され、第２流体圧アクチュエータにより前記ブームに対して移動する負荷キャリヤを有する機械において、供給源からの加圧流体が利用できない場合に前記ブームを移動させるための方法であって、
前記第１流体圧アクチュエータから加圧された作動流体を排出する工程と；
前記作動流体を前記第１流体圧アクチュエータから前記第２流体圧アクチュエータに搬送する工程と；
前記第１流体圧アクチュエータから排出される流体の第１圧力を検出する工程と；
前記第２流体圧アクチュエータ内の流体の第２圧力を検出する工程と；
前記第２圧力より大きい前記第１圧力に応答して、前記ブームに対して前記負荷キャリヤを移動するために前記作動流体を前記第２流体圧アクチュエータに流入するのを可能にする工程と；
前記ブームの位置を表す第１の角度を測定する工程と；
前記ブームに対する前記負荷キャリヤの位置を表す第２の角度を測定する工程と；
前記第２の角度が前記第１の角度の変化量にほぼ等しい量だけ変化するように、前記負荷キャリヤを移動させるための作動流体の流れを制御する工程とからなり、
前記ブームが移動するにつれて、前記機械を支持する表面に対して前記負荷キャリヤの角度関係をほぼ一定に維持することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記作動流体の流れを制御する工程が、
前記ブームの位置を表す第１の角度を測定する工程と；
前記負荷キャリヤと前記ブーム間の第２の角度を測定する工程と；
前記第１の角度と前記第２の角度の合計を計算する工程と；
前記ブームが下降して前記第１の角度が変化するにつれて、前記負荷キャリヤを移動させ、前記第１の角度と前記第２の角度の合計をほぼ一定に維持するように前記第２の角度を変化させるために前記作動流体の流れを制御する工程とからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ブームの第１位置を検出する工程と；
前記第１位置から、前記負荷キャリヤの所望の位置を得る工程と；
前記負荷キャリヤを前記所望の位置に配置するため、前記作動流体の流れを制御する工程とをさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ブームの第１位置を検出する工程と；
前記負荷キャリヤの第２位置を検出する工程と；
前記第１位置から、前記負荷キャリヤの所望の位置を得る工程と；
をさらに有し、
前記作動流体の流れを制御する工程が前記第２位置が前記所望の位置に対応する場合に前記流体の流れを終了させる工程からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記作動流体の流れを制御する工程が、
前記機械の基準点に対する前記ブームの位置変化を測定する工程と；
前記ブームに対する前記負荷キャリアの位置に対応する変化を発生させるため、前記ブームの位置変化に応答して前記作動流体の流れを制御する工程とからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記作動流体の流れを制御する工程が、
任意の軸に対する前記負荷キャリヤの傾斜を検出する工程と；
前記ブームが下降するにつれて、前記任意の軸に対する前記負荷キャリヤの傾斜をほぼ一定に維持するために前記積荷キャリアを移動させるように前記作動流体の流れを制御する工程とからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
ブームと、前記ブームに結合された負荷キャリヤを有し、前記ブームが第１及び第２チャンバを有する第１流体圧アクチュエータにより移動し、前記負荷キャリヤが第３及び第４チャンバを有する第２流体圧アクチュエータにより前記ブームに対して移動する機械において、異常動作状態中にブームを下降させる方法が、
供給ラインが正常動作状態で供給源から加圧流体を受けるように、第１バルブアセンブリにより前記第１流体圧アクチュエータを前記供給ラインとタンク戻りラインに結合させる工程と；
第２バルブアセンブリにより前記第２流体圧アクチュエータを前記供給ラインと前記タンク戻りラインに結合させる工程と；
前記第１流体圧アクチュエータの前記第１チャンバから前記供給ラインに加圧された作動流体を排出し、前記ブームを下降させるため、前記第１バルブアセンブリを作動させる工程と；
前記ブームの位置を表す第１の角度を測定する工程と；
前記ブームに対する前記負荷キャリヤの位置を表す第２の角度を測定する工程と；
前記第２の角度変化が前記第１の角度の変化量にほぼ等しい量だけ変化するように、作動流体を前記第２流体圧アクチュエータに供給するために前記第２バルブアセンブリを動作させる工程と；
前記第１流体圧アクチュエータから排出させる流体の第１圧力を検出する工程と；
前記第２流体圧アクチュエータの前記第３チャンバ内の流体の第２圧力を検出する工程とを有し、
前記第２圧力より大きい第１圧力に応答して、前記ブームが下降するにつれて、前記機械を支持する表面に対して前記負荷キャリヤの角度関係をほぼ一定に維持するように、作動流体が前記供給ラインから前記第２流体圧アクチュエータの前記第３チャンバに流入することを特徴とする方法。
【請求項８】
前記第１の角度と前記第２の角度の合計を計算する工程と；
前記第２バルブアセンブリを制御する工程とをさらに有し、前記第２バルブアセンブリを動作させることにより、前記作動流体の流れを制御して、前記第２の角度を変化させ、前記第１の角度と前記第２の角度の合計をほぼ一定に維持することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記ブームの第１位置を検出する工程と；
前記第１位置から、前記負荷キャリヤの所望の位置を得る工程とをさらに有し；
前記作動流体の流れは前記負荷キャリヤを所望の位置に配置するように制御されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
作動流体が前記供給ラインから前記第１流体圧アクチュエータの前記第２チャンバに流入するように、前記第１バルブアセンブリを作動させることをさらに特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１１】
作動流体が前記第２流体圧アクチュエータの前記第４チャンバから前記タンク戻りラインに流入するように、前記第２バルブアセンブリを作動させることをさらに特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１２】
前記第１流体圧アクチュエータから排出されるある量の作動流体を前記タンク戻りラインに搬送することをさらに特徴とする請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は農業、建設、及び産業装置のブーム類のような機械部材を動作させる流体圧システムに関し、特にこの装置の流体圧ポンプに対する動力が失われるような非常時に流体圧システムを動作させることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
リフトトラックのような産業用機材は流体圧シリンダ及びピストン構成により動作する可動部材を持っている。従来、シリンダに作動流体を加えることは米国特許第５，５７９，６４２号に記載されているような手動バルブにより制御された。手動オペレータレバーはバルブ内のスプールを動かすために機械的に接続される。バルブ本体内のキャビティ（空洞部）に対する種々の位置にスプールを移動させることにより、加圧作動流体がポンプから複数のシリンダチャンバの一つに流れ、他のシリンダチャンバから排出されるのを可能にする。関連するチャンバへの流量はスプールが移動する程度を変えることにより変化するので、ピストンを異なる速度に比例して動かすことができる。
【０００３】
手動バルブ類は装置の運転室内または近傍に搭載されるので、各流体圧ライン（配管パイプ）をバルブから関連するシリンダ等に通す必要がある。現在の傾向は、手動で動作される流体圧バルブから離れ、電気制御及びソレノイドバルブの使用に向かっている。このタイプの制御は、制御バルブ類を運転室近傍に配置する必要がないので、流体圧配管工事が簡単になる。その代わり、ソレノイドバルブは関連するシリンダ類の近傍に搭載され、ポンプからの流体ラインと流体タンクに戻る他のラインのみを装置に通過させる必要がある。電気信号等を運転室からソレノイドバルブに送信しなければならないが、ケーブル類は配線が容易であり、装置の動きに対応させるために柔軟でなければならない加圧された流体圧ラインより破損しにくい。
【０００４】
産業用リフトトラックはエンジンが故障し流体圧ポンプを駆動する動力を失う場合、制御された方法でブームを下降させなければならない。このような能力を与える簡単な方法は、ブームシリンダ内の作動流体を逃がし、ブームを重力で下降させるバルブを内蔵することである。しかしながら、負荷キャリヤが種々のタイプの装置のブームに枢着により取り付けられており、ブームを簡単に下降させると負荷キャリヤが下方に傾斜し、負荷（荷物）を落下させる恐れがある。このようにして、非常時においてさえ、ブームの下降中に負荷キャリヤの水平レベルを維持するために、流体圧力を負荷キャリヤシリンダに対して加えなければならない。従来の解決法は下降するブームに対する負荷キャリヤを枢着されたシリンダに加圧流体を供給する手動非常ポンプを内蔵することであった。本発明は上記関心事に向けられ、、その目的は改良された流体圧システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、アクチュエータ類を正常に駆動する加圧流体が途絶えた場合、制御された方法で機械に取り付けられた流体圧アクチュエータを動作させる方法が提供される。特に、この方法は第１流体圧アクチュエータにより動作される機械のブームを下降させるために有益である。ブームに枢着された負荷キャリヤが第２流体圧アクチュエータにより動作される。
【０００６】
流体圧駆動源の故障中、流体は加圧状態で第１流体圧アクチュエータから排出され、ブームを重力により下降させることが可能である。排出される流体は第１流体圧アクチュエータから第２流体圧アクチュエータに運ばれ、ブームに対する負荷キャリヤの動きを発生させる。第２流体圧アクチュエータ内に流れる作動流体の流れが制御されるので、ブームが移動するにつれて、機械が載る支持表面に対する負荷キャリヤの角度関係がほぼ一定に維持される。例えば、下降中、ブームと支持表面間の角度が変化する。この変化が測定され、作動流体の流れがブームに対する負荷キャリヤの位置を変更するために制御され、負荷キャリヤが水平に維持される。
【０００７】
一実施例において、センサ類はブームと負荷キャリヤの位置を示す。例えば、機械のブームとキャリッジとの間の第１の角度が検出され、ブームと負荷キャリヤ間の第２の角度が検出される。第１の角度が変化するにつれて、第２アクチュエータに流れる作動流体の流れが制御され、負荷キャリヤの第２の角度に等しい変化を発生させる。アクチュエータを動作させるに必要な量を越える、第１アクチュエータから排出される作動流体の量は機械の流体圧システム用のリザーバに搬送される。
【０００８】
他の実施例において、水平に対する傾斜角を検出するために、傾斜計が負荷キャリヤに取り付けられる。この例では、第２アクチュエータに流れる流体の流れは負荷キャリヤの傾斜をほぼ一定に維持するように制御される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、図示されたテレハンドラ（ｔｅｌｅｈａｎｄｌｅｒ）のような産業用リフトトラック１０は運転室１４付きのキャリッジ１２を有する。キャリッジ１２は地面１９を走行する一対の後輪１６を駆動するためのエンジンまたは電池駆動モータ（図示せず）を支持している。一対の前輪１８は運転室１４から操縦できる。
【００１０】
ブーム２０はキャリッジ１２の後部に回動可能に枢着される。第１位置センサ２１は上昇したブーム２０の角度αを示す信号を発生する。アーム２２はブーム２０内を伸縮自在に摺動し、第２位置センサ２３はアーム２２がブーム２０から伸張した距離を示す信号を発生する。負荷キャリヤ２４はブーム２０から離間したアーム２２の端部に回動可能に枢着され、負荷２６を上昇させる種々の構造体のいずれかから構成される。例えば、負荷キャリヤ２４は品物が梱包された運送用パレットを上昇させる一対のフォークを有する。第３位置センサ２５は負荷キャリヤ２４がアーム２２に対して傾斜した角度θを示す信号を発生する。位置センサ２１、２３、２５から出力される信号は、後述するように、産業用リフトトラック１０の電子制御装置に入力される。
【００１１】
図２を参照すると、産業用リフトトラック１０はブーム２０、アーム２２及び負荷キャリヤ２４の動きを制御する流体圧システム３０を有する。このシステムの作動流体は流体が通常のポンプ３４により排出され、逆止バルブ３６を介して産業用リフトトラック内を配管される供給ライン３８に供給されるリザーバまたはタンク３２に貯蔵される。タンク戻りライン４０はトラック内に配管され、タンク３２に戻る流体のための通路を提供する。一対の圧力センサ４２と４４は供給ライン３８とタンク戻りライン４０内の圧力を示す電気信号を出力する。
【００１２】
供給ライン３８はブーム２０を上昇及び下降させるブーム流体圧シリンダ５６を流出・流入する流体の流れを制御する４つの比例ソレノイドバルブ５１、５２、５３及び５４からなる第１電気流体圧式比例バルブ（ＥＨＰＶ）アセンブリ５０に作動流体を供給する。システム３０内のバルブ類と他の比例ソレノイドバルブは双方向性であり、バルブ内をいずれの方向に流れる作動流体の流れを制御できる。代案として、複動ソレノイドバルブを使用できる。第１の一対のソレノイドバルブ５１と５２はブーム流体圧シリンダ５６内のピストンの一方の上部チャンバ５５に流出・流入する流体の流れを制御し、第２の一対のソレノイドバルブ５３と５４はピストンの他方の下部チャンバ５７に流出・流入する流体の流れを制御する。一方のシリンダチャンバに加圧流体を送り、他方のチャンバから流体を排出させることにより、ブーム２０を制御された方法で上昇及び下降することができる。第１の一対の圧力センサ５８及び５９はブーム流体圧シリンダ５６の２つのチャンバ内の圧力を示す電気信号を発生する。
【００１３】
供給ライン３８とタンク戻りライン４０はブーム２０上に延び、アーム流体圧シリンダ６６に流出・流入する作動流体の流れを制御する第２のＥＨＰＶアセンブリ６０に接続される。第２のＥＨＰＶアセンブリ６０はアーム流体圧シリンダチャンバに接続された他の４つの比例ソレノイドバルブ６１、６２、６３及び６４からなる。これによりアーム２２がブーム２０内を伸縮するのを可能にする。第２の一対の圧力センサ６８及び６９はアーム流体圧シリンダ６６の２つのチャンバ内の圧力を示す電気信号を発生する。流体圧シリンダ５６、６６及び７６はブーム／アーム／負荷キャリヤアセンブリの構成部品の動きを発生させるアクチュエータを形成する。
【００１４】
供給ライン３８及びタンク戻りライン４０は、ブーム及びアームに沿って、アーム２２の長軸に対して上方及び下方に負荷キャリヤ２４を傾斜させる負荷キャリヤ流体圧シリンダ７６に流出・流入する流体を制御する４つの追加の比例ソレノイドバルブ７１、７２、７３及び７４からなる第３のＥＨＰＶアセンブリ７０に伸張する。第３の一対の圧力センサ７８と７９は負荷キャリヤ流体圧シリンダ７６の２つのチャンバ７５と７７内の圧力を示す電気信号を発生する。
【００１５】
ＥＨＰＶアセンブリ５０、６０及び７０は電子制御装置８０から出力された電気信号により動作する。制御装置８０はマイクロコンピュータ並びにマイクロコンピュータにより実行されるプログラム及びデータが記憶されたメモリに基づく従来のハードウエア設計を有する。マイクロコンピュータは制御装置をオペレータ入力部、センサ及び流体圧回路３０のバルブに結合させる入力／出力回路に接続される。特に、制御装置８０はどのように産業用トラック１０のオペレータがブーム／アーム／積荷キャリヤアセンブリを移動させたいかを示すジョイスティック８２（図１）または他の入力装置からの入力信号を受信する。ブーム２０、アーム２２及び負荷キャリヤ２５の位置を検出する各センサ２１、２３及び２５からの信号は圧力センサ５８、５９、６８、６９、７８及び７９からの信号と共に制御装置の入力部に入力される。
【００１６】
制御装置８０は、例えばポンプを駆動するエンジンやモータが故障したときに生じるような、ポンプが加圧作動流体を供給ライン３８に供給しなくなる非常事態においてブーム／アーム／負荷キャリヤアセンブリの下降を制御するソフトウエアルーチンを内蔵している。この非常時において、オペレータは非常ブーム下降用ソフトウエアルーチンを実行するために制御装置８０に信号を送る運転室１４内のスイッチ８４を入れる。この操作はブーム２０及び取り付けられたアーム２２及び負荷キャリヤ２４を下降させるために重力を利用しており、同時にブームが下降する速度を制御するために制御された流量でブームシリンダ５６から流れる流体を測定する。新規な特徴は、ブームシリンダ５６から排出される流体が負荷キャリヤシリンダ７６を駆動するために使用されるので、負荷キャリヤ２４が地面１９に対してほぼ一定の角度関係に維持され、それにより負荷２６が滑落するのを防止することである。変位が負荷２６を負荷キャリヤ２４から滑落させるほど充分に大きくない限り、この角度関係を正確に一定に保持する必要はない。
【００１７】
この非常ルーチンの実行中、制御装置８０は第１のＥＨＰＶアセンブリ５０の第３比例ソレノイドバルブ５３を開き、重力によりブームが下降するにつれて、ブームシリンダ５６の下部チャンバ５７から流体を供給ライン３８に排出させる。逆止バルブ３６は流体が待機中のポンプ３４を介して逆流するのを防止する。第１ＥＨＰＶアセンブリ５０の第１比例ソレノイドバルブ５１は制御装置により開くので、流体の一部はブームが下降するにつれてブームシリンダ５６の拡張する上部チャンバ５５に流入する。制御装置８０はブーム上昇率をモニターするために第１位置センサー２１から出力された信号を使用して、第１比例ソレノイドバルブ５１が開く角度を制御することにより応答する。このバルブ制御により、下部ブームシリンダチャンバ５７から流れる流体の流れを制御し、下降速度を制御する。
【００１８】
ブームシリンダ５６の上部チャンバ５５の容量が下部チャンバ５７より小さいので、流体の一部は加圧下で供給ライン３８に流入する。加圧流体は負荷キャリヤシリンダ７６を駆動するために使用され、負荷２６がキャリヤ２４から滑落するのを防止する。図１を参照すると、下降ブーム１４とトラックキャリッジ１２間の角度αが減少するにつれて、負荷キャリヤ２４と地面１９間のほぼ一定の角度関係を維持するために等しい量だけ積荷キャリヤ２４とアーム２２の長軸間の角度θを増加させる必要がある。換言すると、これらの２つの角度αとθの合計はほぼ一定に維持しなければならない。変位が負荷２６を負荷キャリヤ２４から滑落させるほど充分に大きくない限り、上記合計を正確に一定に保持する必要はない。従って、非常時の下降が始まると、制御装置８０はブームの角度αを測定する第１位置センサ２１からの信号及び負荷キャリヤの角度θを測定する第２位置センサ２３からの信号を読みとる。制御装置はこれらの角度の合計を計算する。代案として、第１及び第３位置センサ２１及び２５がブームの流体圧シリンダ５６及び負荷キャリヤの流体圧シリンダ７６のハウジングから伸張するピストンロッドのリニア距離を測定する。この案では、制御装置８０はリニア測定値から角度αとθを３角法により計算する。
【００１９】
制御装置８０はブームの角度αの変化を決定するために、第１位置センサ２１からの信号を読みとり続ける。事前に計算された角度の合計から計算されたブームの角度αを減算することにより、負荷キャリヤ２４を所望の方向に維持するために負荷キャリヤの角度θの新たな値を得る。ブームが下降するにつれて、負荷キャリヤの角度θのより大きい計算値を発生する角度αが減少する。
【００２０】
この新たな角度位置θに負荷キャリヤ２４を物理的に回動可能に枢着させるには負荷キャリヤシリンダ７６内へピストンロッドを引っ込ませる必要がある。これを実現するために、制御装置８０は供給ライン３８の圧力センサ４２からの信号を読みとることによりそのラインの圧力を監視し、関連する圧力センサ４２からの信号を読みとることにより負荷キャリヤシリンダ７６の上部チャンバ７５の圧力を監視する。上部チャンバ７５の圧力は負荷に作用する重力により生じ、負荷を所望の角度に傾斜させるため打ち勝たねばならない。供給ライン３８内の圧力が上部チャンバ７５内の圧力以上になると、制御装置８０は第３ＥＨＰＶアセンブリ７０内の第１比例ソレノイドバルブ７１を開くので、加圧流体が供給ラインから負荷キャリヤシリンダ７６の上部チャンバ７５に流入する。同時に、第３ＥＨＰＶアセンブリ７０内の第４比例ソレノイドバルブ７４が開放し、下部キャリヤシリンダチャンバ７７からタンク戻りライン４０を通ってタンク３２に流体を排出させる。制御装置８０は負荷キャリヤ２４がアーム２２に向かって排出される流量を制御するために第３ＥＨＰＶアセンブリ７０内の第１比例ソレノイドバルブ７１が開く程度を制御する。制御装置は、地面１９に対する負荷キャリヤの一定角度の関係に維持するため、負荷キャリヤ２４とアーム２２間の所望の角度θを決定するために第３位置センサ２３からの信号を監視する。
【００２１】
シリンダ５６と７６の動きにより消費されないブームシリンダ５６からの過剰な流体は、第１ＥＨＰＶアセンブリ５０内の第４比例ソレノイドバルブ５４を少量開くことにより、タンク３２に送られるので、適切な圧力が供給ライン３８で維持される。
【００２２】
本発明の他の実施例において、傾斜計を第３位置センサ２５として採用できる。このタイプのセンサは負荷キャリヤ２４が水平軸に対して傾斜する角度を検出する。この例では、第１及び第２センサ２１及び２３は非常時にブームアセンブリを下降させるために必要とされない。その代わり、制御装置２５は第３ＥＨＰＶアセンブリ７０を動作させることにより傾斜計からの信号に応答するので、負荷キャリヤ流体圧シリンダ７６がブーム２０の下降と共に負荷キャリヤを枢着し、それにより、水平軸に対して負荷キャリヤをほぼ一定の傾斜に維持する。この動作により、負荷２６が負荷キャリヤ２４から滑落するのを防止する。
【００２３】
上述の説明は主として本発明の好ましい実施例に向けられた。種々の変形例が本発明の範囲内で注目されるが、当業者が本発明の実施例の開示から明らかである追加の代案を実現できるであろうことが予期される。従って、本発明の範囲は、上記開示に限定されることなく、特許請求の範囲で決定されるべきである。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から、本発明の流体圧システムによれば、流体圧装置に掛かる駆動力が失われるような緊急時においても、ブームを制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明を実施した産業用リフトトラックを示す概略図である。
【図２】図２は本発明を実施した産業用リフト用トラックの流体圧回路の概略図である。
【符号の説明】
１０      産業用リフトトラック
１２      キャリッジ
１４      運転室
１９      地面
２０      ブーム
２１、２３、２５    位置センサ
２２      アーム
２４      負荷キャリヤ
２６      負荷
３２      タンク
３６      逆止バルブ
３８      供給ライン
４０      タンク戻りライン
４２、４４、５８、５９      圧力センサ
５０      電気流体圧比例バルブアセンブリ
５１、５２、５３、５４      比例ソレノイドバルブ
５６、６６、７６      流体圧シリンダ
５７      シリンダチャンバ
８０      制御装置
８４      スイッチ
【図１】
0004038106.tif 000002
【図２】
0004038106.tif 000003