JP5360845B2 - 縦置き型シリンダおよび該縦置き型シリンダを備えたフォークリフト - Google Patents

Description

本発明は、作動油の内部リークを検出可能な縦置き型シリンダおよび該縦置き型シリンダを備えたフォークリフトに関する。

フォークリフトなどの荷役装置に備えられるリフトシリンダには、例えば、シリンダチューブと、シリンダチューブ内に摺動可能に設けられ、シリンダチューブ内を下室（ボトム側室）と上室（トップ側室）とに仕切るピストンとを備え、下室に作動油が収容され、上室に作動油が収容されない縦置き型の内部ドレンシリンダが採用されている（例えば、特許文献１）。

このような縦置き型シリンダは、例えば、シリンダチューブ内を摺動するピストンの外側面に、パッキンなどのシール部材を設け、シリンダチューブとピストンの間をシールし、下室の作動油が作動油を含まない上室にリークしないように構成されている。

しかしながら、ピストンが摺動を繰り返せば、シール部材は摩耗していくため、シール部材のシール性は次第に低下していく。そのため、シリンダを継続して使用すれば、いずれ下室の作動油が上室へリークしてしまう。このようなシール部材の摩耗他、様々な原因によって、上室に内部リークが生じる。

上室に内部リークが生じた場合、ピストンロッドのストローク量が減少するという問題がある。また、内部リークによって当該シリンダを備えた装置が異常なアウトプットをすることや、内部リークにより上室の圧力が上昇してシリンダ内に設けられたセンサなどの機器が故障することもある。したがって、このような内部リークを容易かつ確実に検出できることが好ましい。

ところで、従来からシリンダには、ピストンロッドのストローク量を検出するストローク量検出センサや（例えば、特許文献２）、ピストンロッドがストロークエンドに達したことを検出するエンド検出センサなどが設けられている。しかしながら、このようなセンサは、作動油の内部リークまで検出してくれるものではない。

特開平１０−００９２０９号公報 実開平０４−０２５００５号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、作動油が収容された下室から作動油が収容されない上室への作動油のリークを検出可能な縦置き型シリンダおよび該縦置き型シリンダを備えたフォークリフトを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る縦置き型シリンダは、上端が上部カバーに覆われ、下端が下部カバーに覆われたシリンダチューブと、シリンダチューブ内に摺動可能に設けられ、シリンダチューブを上室と下室とに仕切るピストンと、ピストンから上部カバーを貫通するように延設されたピストンロッドとを備え、下室に作動油が収容され、上室に作動油が収容されない縦置き型シリンダであって、
上室においてピストンロッドに沿って移動可能に配置され、作動油が下室から上室へリークした際に作動油に対して浮くように構成されたフロート板と、上部カバーに設けられ、フロート板までの離間距離を検出する非接触型の距離検出手段と、ピストンロッドが短縮側ストロークエンドに達したことを検出するストロークエンド検出手段と、作動油の下室から上室へのリークを判定するリーク判定手段とを備え、
リーク判定手段は、ストロークエンド検出手段が短縮側ストロークエンドを検出したときに、距離検出手段により検出される離間距離が規定値より小さい場合、作動油が下室から上室へリークしていると判定することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る縦置き型シリンダは、上端が上部カバーに覆われ、下端が下部カバーに覆われたシリンダチューブと、シリンダチューブ内に摺動可能に設けられ、シリンダチューブを上室と下室とに仕切るピストンと、ピストンから上部カバーを貫通するように延設されたピストンロッドとを備え、下室に作動油が収容され、上室に作動油が収容されない縦置き型シリンダであって、
上室においてピストンロッドに沿って移動可能に配置され、作動油が下室から上室へリークした際に作動油に対して浮くように構成されたフロート板と、上部カバーに設けられ、フロート板までの離間距離を検出する非接触型の距離検出手段と、ピストンロッドが伸長側ストロークエンドに達したことを検出するストロークエンド検出手段と、作動油の下室から上室へのリークを判定するリーク判定手段とを備え、
リーク判定手段は、距離検出手段により検出される離間距離がゼロのときに、ストロークエンド検出手段が伸長側ストロークエンドを検出していない場合、作動油が下室から上室へリークしていると判定することを特徴とする。

好ましくは、距離検出手段は、離間距離からピストンロッドのストローク量を検出するストローク量検出センサである。

好ましくは、フロート板は、リング形状に形成され、ピストンロッドに外嵌されている。

また、上記課題を解決するために、本発明に係るフォークリフトは、上記の縦置き型シリンダと、荷役用のフォークとを備え、縦置き型シリンダによってフォークの昇降を行うことを特徴とする。

本発明に係る縦置き型シリンダでは、上記の構成の通り、上室に作動油がリークした場合、フロート板が作動油に浮いてピストンロッドに沿って移動する構成となっている。縦置き型シリンダは、当該構成を利用し、さらにフロート板までの離間距離を検出する距離検出手段およびストロークエンドを検出するストロークエンド検出手段を利用して、作動油が収容されない上室への内部リークを確実に検出する。

内部リークを検出できることにより、内部リークによる当該シリンダを備えた装置の異常なアウトプットを防止できるようになり、また、内部リークによって上室の圧力が上昇することによるシリンダ内のセンサなどの機器の故障を防止できる。

本発明に係る縦置き型シリンダを備えたフォークリフトの斜視図である。 本発明に係る縦置き型シリンダの構成を示す断面図である。 作動油の下室から上室へのリークを検出する方法を説明する図である。 作動油の下室から上室へのリークを検出する他の方法を説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る縦置き型シリンダおよび該縦置き型シリンダを備えたフォークリフトの実施形態について説明する。

図１に示す通り、フォークリフト１は、車体１０の前方に立設されたマスト１１と、マスト１１に沿って昇降可能に支持されたリフトブラケット１２と、リフトブラケット１２に支持された左右一対の荷役用のフォーク１３とを備える。また、フォークリフト１は、車体１０の内部に、走行制御および油圧制御などフォークリフト１全体の制御をする制御部１４を備える。

さらに、フォークリフト１は、マスト１１に沿って起立して設置されたリフトシリンダ２を備える。フォークリフト１は、リフトシリンダ２を伸長および短縮することによってリフトブラケット１２およびフォーク１３の昇降を行う。このリフトシリンダ２が本発明に係る縦置き型シリンダである。

図２に示す通り、リフトシリンダ２は、中空の円筒形状のシリンダチューブ２０を備える。シリンダチューブ２０の上端には、上端を覆う上部カバー２１が装着され、シリンダチューブ２０の下端には、下端を覆う下部カバー２２が装着され、シリンダチューブ２０の両端は塞がれている。

リフトシリンダ２は、シリンダチューブ２０内にピストン２３を備える。ピストン２３はシリンダチューブ２０の軸方向に沿って摺動可能に設けられる。シリンダチューブ２０は、ピストン２３によって上室２４（ヘッド側室）と下室２５（ボトム側室）とに仕切られている。リフトシリンダ２は、下室２５に作動油が収容され、上室２４に作動油が収容されずエアが収容された内部ドレンシリンダである。

ピストン２３の外周面にはリング状のシール部材２６が設けられ、シリンダチューブ２０とピストン２３の間がシールされ、下室２５の作動油が上室２４へリーク（内部リーク）することを防止している。また、ピストン２３には、ピストン２３の上昇により圧縮される上室２４のエアを下室２５へ排出するための不図示のチェックバルブが設けられている。

リフトシリンダ２は、ピストン２３からシリンダチューブ２０の軸方向に沿って、上室２４側に延設されたピストンロッド２７を備える。ピストンロッド２７は上部カバー２１を摺動可能に貫通し、外部へ突出している。

下部カバー２２には、下室２５と連通する給排口２８が設けられる。下室２５への作動油の給排は、フォークリフト１に設けられた不図示の作動油タンクおよび作動油ポンプによって、給排口２８から行われる。作動油が給排口２８から下室２４へ供給されるとピストン２３が上昇してピストンロッド２７が伸長し、下室２５の作動油が給排口２８から排出されるとピストン２３が下降してピストンロッド２７が短縮する。

リフトシリンダ２は、シール部材２６の摩耗などによって生じる上室２４への内部リークを検出できるように、以下のように構成されている。

リフトシリンダ２は、作動油が収容されない上室２４にフロート板３を備える。フロート板３は、偏平なリング形状に形成され、ピストンロッド２７に外嵌されており、ピストンロッド２７に沿って移動可能にピストン２３の上面に配置されている。フロート板３は、作動油より比重の小さい材料（例えば樹脂）からなり、作動油に対して浮く。

さらに、リフトシリンダ２は、上室２４側に、フロート板３までの離間距離Ｌを検出する距離センサ４（距離検出手段）を備える。距離センサ４は、非接触型のセンサである。距離センサ４は、例えば、フロート板３へ超音波を当て、その反射波を受信することで離間距離Ｌを検出する超音波式の距離センサや、フロート板３へレーザ光を照射し、その反射光を受光することで離間距離Ｌを検出する光学式の距離センサである。

距離センサ４は、上部カバー２１の下面と距離センサ４の前面とが面一となるように上部カバー２１に設けられる。距離センサ４は、上部カバー２１の下面を基準位置とし、フロート板３までの離間距離Ｌを検出する。

この距離センサ４は、後述する通り内部リークを検出するためのものであるが、同時にストローク量検出センサとして機能するものであり、検出した離間距離Ｌからピストンロッド２７のストローク量を検出する。

なお、上記のように超音波またはレーザ光のフロート板３への反射を利用して離間距離Ｌを検出し、ストローク量を検出する構成の場合、反射面となるフロート板３の上面を反射しやすいように加工しておけば、従来のようにピストン２３を反射面としてストローク量を検出する構成よりも、ストローク量の検出精度がよくなる。また、リフトシリンダ２は、作動油が収容されていない上室２４側でストローク量を検出する構成であり、作動油が収容された下室２５側でストロークを検出する構成より、ストローク量の検出精度がよい。

さらに、リフトシリンダ２は、ピストンロッド２７がストロークエンドに達したことを検出するエンド検出センサ５（ストロークエンド検出手段）を備える。エンド検出センサ５は、例えば、リミットスイッチ、磁気センサ、エンコーダなど周知のものが適用される。エンド検出センサ５は、上部カバー２１の上方に設置されている。エンド検出センサ５は、短縮側ストロークエンドおよび伸長側ストロークエンドの双方を検出可能である。

さらに、リフトシリンダ２は、作動油が下室２５から上室２４へリークしたことを判定するリーク判定手段６を備える。このリーク判定手段６は、距離センサ４およびエンド検出センサ５の検出信号によって、内部リークを検出する。

図３を参照して、リーク判定手段６のリーク判定方法について説明する。図３Ａ、図３Ｂは、ピストンロッド２７が短縮側ストロークエンドに位置している状態であって、図３Ａは内部リークがない状態で、図３Ｂは内部リークがある状態である。

図３Ａおよび図３Ｂのどちらの場合も、ピストンロッド２７が短縮側ストロークエンドに位置しているため、エンド検出センサ５は短縮側ストロークエンドを検出している。

図３Ａのように内部リークがない場合、距離センサ４はフロート板３までの離間距離Ｌとして、距離Ｌ１を検出する。

一方、内部リークが発生した場合を考える。上記のとおり、フロート板３は作動油よりも比重が小さい。そのため、作動油が上室２４へリークすれば、フロート板３はリークしてきた作動油に浮く。結果、フロート板３は、図３Ｂに示す通り、ピストン２３からリーク分だけ上昇している。したがって、距離センサ４は、フロート板３までの離間距離Ｌとして、内部リークのない場合の距離Ｌ１よりも小さい距離Ｌ２を検出する。

すなわち、内部リークがない場合と、内部リークがある場合とでは、ピストン２３が同じ位置にあっても、フロート板３は同じ位置にはなく内部リークがある場合の方が高い位置にあるため、検出される離間距離Ｌは内部リークがある場合の方が小さくなる（Ｌ２＜Ｌ１）。

したがって、リーク判定手段６は、エンド検出センサ５が短縮側ストロークエンドを検出したときに、距離センサ４により検出されるフロート板３までの離間距離Ｌが、距離Ｌ１（規定値）よりも小さければ、作動油が下室２５から上室２４へリークしていると判定する。

さらに、図４を参照して、リーク判定手段６の他の判定方法について説明する。図４Ａ、図４Ｂは、ピストンロッド２７が伸長し、フロート板３が上部カバー２１にまで達した状態であって、図４Ａは内部リークがない状態で、図４Ｂは内部リークがある状態である。

図４Ａおよび図４Ｂのどちらの場合も、フロート板３が上部カバー２１の下面に接触しているため、距離センサ４により検出されるフロート板３までの離間距離Ｌはゼロである。

図４Ａのように内部リークがない場合、ピストン２３は最上位まで移動しており、ピストンロッド２７が伸長側ストロークエンドに達している。したがって、エンド検出センサ５は伸長側ストロークエンドを検出している。すなわち、内部リークがない場合、距離センサ４により検出される離間距離Ｌがゼロであれば、エンド検出センサ５は伸長側ストロークエンドを検出している。

一方、図４Ｂのように、内部リークがある場合、フロート板３とピストン２３との間にリークした作動油があるため、ピストン２３は最上位まで移動していない。そのため、図４Ａと違って、ピストンロッド２７は伸長側ストロークエンドに達しておらず、エンド検出センサ５は伸長側ストロークエンドを検出していない。すなわち、内部リークがある場合、距離センサ４により検出される離間距離Ｌがゼロでも、エンド検出センサ５は伸長側ストロークエンドを検出しない。

したがって、リーク判定手段６は、検出される離間距離Ｌがゼロであるときに、エンド検出センサ５が伸長側ストロークエンドを検出していない場合、内部リークがあると判定をする。

以上のように、リフトシリンダ２は、作動油が上室２４へリークすると、フロート板３がリークした作動油に浮き、ピストン２３から上昇することを利用して、内部リークを検出する。例えば、リーク判定手段６をフォークリフト１の制御部１４に接続し、フォークリフト１が内部リークを検出したときに警告を発するように構成しておけば、オペレータは内部リークの発生を容易に知ることができる。

なお、内部リークが発生したときに、フロート板３がピストンロッド２７に沿って円滑に移動できるように、フロート板３はピストンロッド２７およびシリンダチューブ２０に対して摺動しないようにすることが好ましい。すなわち、リング形状のフロート板３は、ピストンロッド２７に多少の遊びを持って外嵌され、シリンダチューブ２０との間に多少の隙間が設けられるくらいの直径を有することが好ましい。

リフトシリンダ２は、ストローク量検出センサ（距離センサ４）およびエンド検出センサ５のように、シリンダに一般的に設けられるセンサを利用して、内部リークを検出する。そのため、当該センサ４、５とは別に内部リークを検出するための専用のセンサを設けなくてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の構成はこの実施形態に限定されるものではない。
実施形態では、縦置き型シリンダが、フォークリフト１のフォーク１３を昇降するためのリフトシリンダ２である例を説明したが、リフトシリンダ２に用途が限定されるものではない。

実施形態では、シリンダチューブ２０と、上部カバー２１と、下部カバー２２とはそれぞれ別部材であったが、シリンダチューブ２０と上部カバー２１とが一体的に形成され、またはシリンダチューブ２０と下部カバー２２とが一体的に形成されるような構成でもよい。

実施形態では、エンド検出センサ５は、リフトシリンダ２に取り付けられ、ピストンロッド２７の動作から短縮側および伸長側ストロークエンドを検出する構成である。このような構成ではなく、例えば、エンド検出センサ５をフォークリフト１のマスト１１に取り付けて、リフトブラケット１２またはフォーク１３の動作から短縮側および伸長側ストロークエンドを検出する構成でもよい。

１ フォークリフト
１３ フォーク
２ リフトシリンダ（縦置き型シリンダ）
２０ シリンダチューブ
２１ 上部カバー
２２ 下部カバー
２３ ピストン
２４ 上室
２５ 下室
２７ ピストンロッド
３ フロート板
４ 距離センサ（距離検出手段）
５ エンド検出センサ（ストロークエンド検出手段）
６ リーク判定手段

Claims (5)

1. 上端が上部カバーに覆われ、下端が下部カバーに覆われたシリンダチューブと、前記シリンダチューブ内に摺動可能に設けられ、前記シリンダチューブを上室と下室とに仕切るピストンと、前記ピストンから前記上部カバーを貫通するように延設されたピストンロッドとを備え、前記下室に作動油が収容され、前記上室に前記作動油が収容されない縦置き型シリンダであって、
   前記上室において前記ピストンロッドに沿って移動可能に配置され、前記作動油が前記下室から前記上室へリークした際に前記作動油に対して浮くように構成されたフロート板と、前記上部カバーに設けられ、前記フロート板までの離間距離を検出する非接触型の距離検出手段と、前記ピストンロッドが短縮側ストロークエンドに達したことを検出するストロークエンド検出手段と、前記作動油の前記下室から前記上室へのリークを判定するリーク判定手段とを備え、
   前記リーク判定手段は、前記ストロークエンド検出手段が前記短縮側ストロークエンドを検出したときに、前記距離検出手段により検出される前記離間距離が規定値より小さい場合、前記作動油が前記下室から前記上室へリークしていると判定することを特徴とする縦置き型シリンダ。
2. 上端が上部カバーに覆われ、下端が下部カバーに覆われたシリンダチューブと、前記シリンダチューブ内に摺動可能に設けられ、前記シリンダチューブを上室と下室とに仕切るピストンと、前記ピストンから前記上部カバーを貫通するように延設されたピストンロッドとを備え、前記下室に作動油が収容され、前記上室に前記作動油が収容されない縦置き型シリンダであって、
   前記上室において前記ピストンロッドに沿って移動可能に配置され、前記作動油が前記下室から前記上室へリークした際に前記作動油に対して浮くように構成されたフロート板と、前記上部カバーに設けられ、前記フロート板までの離間距離を検出する非接触型の距離検出手段と、前記ピストンロッドが伸長側ストロークエンドに達したことを検出するストロークエンド検出手段と、前記作動油の前記下室から前記上室へのリークを判定するリーク判定手段とを備え、
   前記リーク判定手段は、前記距離検出手段により検出される前記離間距離がゼロのときに、前記ストロークエンド検出手段が前記伸長側ストロークエンドを検出していない場合、前記作動油が前記下室から前記上室へリークしていると判定することを特徴とする縦置き型シリンダ。
3. 前記距離検出手段は、前記離間距離から前記ピストンロッドのストローク量を検出するストローク量検出センサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の縦置き型シリンダ。
4. 前記フロート板は、リング形状に形成され、前記ピストンロッドに外嵌されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の縦置き型シリンダ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の縦置き型シリンダと、荷役用のフォークとを備え、前記縦置き型シリンダによって前記フォークを昇降させることを特徴とするフォークリフト。

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