| 【発明の名称】 |
フォークリフトの制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】川嶋 一史
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| 【要約】 |
【課題】フォークリフトの全負荷時における加速の応答性を良好に保持しつつ、無負荷時における急加速を防止できるようにした制御装置を提供する。
【解決手段】アクセル量検知部により検知されたアクセル量に応じた目標電流値を導出し（Ｓ１，Ｓ２）、加速度検出部により検出された検出加速度が第１上限値以下のとき（Ｓ３のＮＯ）、および、検出加速度が第１上限値より大きくかつ出力電流値が目標電流値より大きいときは（Ｓ３のＹＥＳ，Ｓ５のＮＯ）、走行チョッパから走行モータへの出力電流値が目標電流値となるように制御し（Ｓ４）、検出加速度が第１上限値より大きい第２上限値以上のときは（Ｓ６のＹＥＳ）、出力電流値を低下させるように制御する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 車体に搭載されたバッテリから電力を供給してモータ駆動部により走行モータを駆動するフォークリフトの制御装置において、アクセル量を検知するとともに、前記アクセル量に応じた目標電流値を導出する電流値導出部と、前記車体の加速度を検出する加速度検出部と、前記モータ駆動部から前記走行モータに供給される出力電流値を検出する出力電流検出部と、前記加速度検出部により検出される検出加速度が所定の第１上限値以下のとき、前記出力電流値が前記目標電流値になるように前記モータ駆動部を制御し、前記検出加速度が前記第１上限値より大きく、かつ前記出力電流値が前記目標電流値より大きいとき、前記出力電流値が前記目標電流値になるように前記モータ駆動部を制御し、前記検出加速度が前記第１上限値より大きい第２上限値以上のとき、前記出力電流値を低下させるように前記モータ駆動部を制御する制御部とを備えていることを特徴とするフォークリフトの制御装置。
【請求項２】 前記制御部により、前記検出加速度が前記第２上限値以上のときに前記出力電流値を低下させる際に、前記検出加速度が前記第２上限値より小さくなるように前記出力電流値を低下させ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制御装置。
【請求項３】 前記電流値導出部は、前記アクセル量を検知するアクセル量検知部と、このアクセル量検知部により検知される前記アクセル量に応じた目標電流値を演算する演算部とにより構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のフォークリフトの制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、フォークリフトの車体に搭載されたバッテリを駆動源とし、モータ駆動部により走行モータを駆動するフォークリフトの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、バッテリを駆動源とするフォークリフトでは、全（最大）負荷積載時に登坂が可能となるように走行モータの最大出力トルクを設定している。そして、走行モータには、チョッパ回路からなるモータ駆動部を介してバッテリからの電流が供給されるが、走行モータが発生する最大出力トルクを基準にして、モータ駆動部から走行モータへの最大出力電流値が設定されている。また、アクセルペダルの踏み込み量に応じた（ほぼ比例）目標電流値が設定されモータ駆動部の出力電流値が、そのときの目標電流値となるように制御部によってモータ駆動部が制御される。
【０００３】ところで、特に自重の軽いフォークリフトの場合、全負荷時の車体の総重量、つまり車体の自重と荷重との合計と、無負荷時の車体の総重量、つまり車体の自重とは大きな差がある。そのため、無負荷時においてアクセルペダルを最大まで踏み込むと、車体の総重量が軽いことから、車体の加速度が大きくなりすぎるという問題があった。
【０００４】そのため、従来では、モータ駆動部の出力電流値を目標電流値に一致するように制御する際に、出力電流値の目標電流値への追従を鈍らせると共に、そのときの鈍らせ方を適宜調整している。具体的には、図６に示すように、アクセルペダルを最大に踏み込んだ場合、出力電流値は、アクセルペダルの踏み込みに対して即座に反応せずに応答が遅れつつ次第に上昇し、やがて目標電流値に達するように制御される。このように、出力電流値が目標電流値に達するまでの応答時間を遅らせることにより、特に無負荷時におけるフォークリフトの急加速を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記したような加速度の制御では、無負荷時にはフォークリフトの急加速が抑制される半面、全負荷時には出力電流値が目標電流値に達するまでの時間が遅れすぎるため、図６に示すように負荷時における加速の応答性が低下し、特に全負荷時における加速が非常に悪くなって作業効率の低下を招くという問題があった。
【０００６】そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フォークリフトの全負荷時における加速の応答性を良好に保持しつつ、無負荷時における急加速を防止できるようにした制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成するために、本発明は、車体に搭載されたバッテリから電力を供給してモータ駆動部により走行モータを駆動するフォークリフトの制御装置において、アクセル量を検知するとともに、前記アクセル量に応じた目標電流値を導出する電流値導出部と、前記車体の加速度を検出する加速度検出部と、前記モータ駆動部から前記走行モータに供給される出力電流値を検出する出力電流検出部と、前記加速度検出部により検出される検出加速度が所定の第１上限値以下のとき、前記出力電流値が前記目標電流値になるように前記モータ駆動部を制御し、前記検出加速度が前記第１上限値より大きく、かつ前記出力電流値が前記目標電流値より大きいとき、前記出力電流値が前記目標電流値になるように前記モータ駆動部を制御し、前記検出加速度が前記第１上限値より大きい第２上限値以上のとき、前記出力電流値を低下させるように前記モータ駆動部を制御する制御部とを備えていることを特徴としている。
【０００８】このような構成によれば、加速度検出部による検出加速度が第２上限値以上になったときには、制御部によって出力電流値を低下させるようにモータ駆動部が制御されるため、無負荷状態におけるフォークリフトの過度の加速を防止することができる。一方、検出加速度が第１上限値以下になったときには、出力電流値が目標電流値となるようにモータ駆動部を制御するため、全負荷状態であっても、フォークリフトを応答性よく加速することができる。
【０００９】そのため、全負荷時または無負荷時などのフォークリフトの負荷状況に応じて、適切な加速度を得ることができ、従来のように無負荷時の加速を抑制するためにモータ駆動部の出力電流の応答時間を遅らせる場合のように、全負荷時の加速を悪化させることがなく、全負荷時においても良好な加速特性を保持することができる。
【００１０】また、本発明は、前記制御部により、前記検出加速度が前記第２上限値以上のときに前記出力電流値を低下させる際に、前記検出加速度が前記第２上限値より小さくなるように前記出力電流値を低下させることを特徴としている。
【００１１】このような構成によると、検出加速度が第２上限値より小さくなるように出力電流値を低下させているため、無負荷時におけるフォークリフトの加速度を抑制して急加速を確実に防止することができる。
【００１２】また、本発明は、前記電流値導出部は、前記アクセル量を検知するアクセル量検知部と、このアクセル量検知部により検知される前記アクセル量に応じた目標電流値を演算する演算部とにより構成されることを特徴としている。
【００１３】このような構成によると、アクセル量検知部により検知されたアクセル量に基づいて、演算部により目標電流値が演算されるため、演算部においてアクセル量と目標電流値の関係を予め設定しておくことで、例えばアクセル量に比例した目標電流値を導出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】この発明をカウンタバランス型フォークリフトに適用した場合の一実施形態について図１ないし図５を参照して説明する。但し、図１はこの発明の一実施形態にかかるフォークリフトの側面図、図２は一部の結線図、図３は制御装置のブロック図であり、図４は動作説明用フローチャート、図５は動作説明用タイミングチャートである。
【００１５】図１に示すように、フォークリフトは、車体１に搭載されたバッテリ２により走行モータ３に給電して走行する。このとき、走行モータ３の駆動力を車輪に伝達する伝達手段（図示せず）を前進及び後退のいずれかまたは中立状態に切換設定するディレクショナルレバー（或いはディレクショナルスイッチ）４の操作により、伝達手段が前進、後退の走行方向及び駐車時における中立状態への切り換えが行われ、ハンドル５により操舵が行われる。尚、図１において、６は車体１の前部に設けられたマスト、７はマスト６に設けられたリフトブラケット、８はリフトブラケット７に設けられた一対のフォーク、９はアクセルペダルである。
【００１６】ところで、走行モータ３は直流モータである例えば直流直巻モータにより構成され、図２に示すように、メインスイッチ１１のオンにより、バッテリ２の出力直流電力が、平滑コンデンサ１２により平滑されると共に、例えば１個の電界効果トランジスタＲ１、フライホイール用ダイオードＤ１、プラギング制動用ダイオードＤ２、及び前後進切換用コンタクタＭＣより成る走行チョッパ１３により任意の電圧の直流電力に変換されて直流直巻モータ１４に給電されるようになっている。ここで、この走行チョッパ１３が、本発明のモータ駆動部に相当する。
【００１７】次に、制御装置の構成について説明する。図３に示すように、アクセルペダル９の踏み込み量（アクセル量）Ａがアクセル量検知部２１により検知されると、アクセルペダル９の踏み込み量Ａに比例した検知信号が演算部２２に出力され、この演算部２２において検出信号の出力に比例した目標電流値Ｉｔが導出される。このように、アクセル量検知部２１と演算部２２とにより目標電流値導出部２３が構成されている。尚、アクセルペダル９の踏み込み量Ａと、各々の踏む込み量Ａに対応する目標電流値Ｉｔとをテーブル化した目標電流テーブルを作成してメモリに格納しておき、アクセル量検知部２１からの検知信号に基づく踏み込み量Ａに対応する目標電流値Ｉｔを読出部により目標電流テーブルから読み出すようにしても構わない。この場合、アクセル量検知部２１、目標電流テーブルを格納したメモリ、及び目標電流値Ｉｔを目標電流テーブルから読み出す読出部により目標電流値導出部２３が構成されることになる。
【００１８】ところで、図２に示されるように、直流直巻モータ１４の回転軸１５には、例えばロータリエンコーダから成る車速センサ２４が設けられており、この車速センサ２４により検出された車体速度の時間的変化から演算部２５により車体の加速度Ｇが導出され、制御部２６に取り込まれる。ここで、車速センサ２４と演算部２５とにより加速度検出部２７が構成されている。
【００１９】また、フォークリフトの加速度を決定する際の基準となる第１上限値Ｇ１及びこれより大きい第２上限値Ｇ２を入力するための加速度設定部３０が設けられており、この加速度設定部３０に入力された各上限値Ｇ１，Ｇ２が制御部２６に取り込まれる。尚、加速度設定部３０による各上限値Ｇ１，Ｇ２を可変設定できるようにすれば、フォークリフトの使用状況やその他の状況に応じた加速特性を得ることができる。
【００２０】さらに、制御部２６を構成する加速度比較演算部３１及び電流値比較演算部３２による演算結果に基づき、出力指令部３３から走行チョッパ１３のトランジスタＲ１のゲートに制御用パルスが出力され、走行モータ３への出力電流が制御される。このとき、走行チョッパ１３から走行モータ３へ出力されている出力電流が出力電流検出部３４により検出されており、検出された出力電流値Ｉは制御部２６の電流値比較演算部３２に取り込まれ、走行チョッパ１３から走行モータ３へ出力される出力電流値Ｉが、上記した目標電流値Ｉｔとなるように制御されるのである。
【００２１】ところで、加速度検出部２７により導出された検出加速度Ｇと、第１上限値Ｇ１及び第２上限値Ｇ２それぞれとの比較演算が加速度比較演算部３１により行われる。その結果、検出加速度Ｇが第１上限値Ｇ１より小さい場合には、出力電流値Ｉが目標電流値Ｉｔとなるように出力指令部３３により走行チョッパ１３が制御される。また、検出加速度Ｇが第１上限値Ｇ１以上の場合には、電流値比較演算部３２による出力電流値Ｉと目標電流値Ｉｔの比較結果に基づき、目標電流値Ｉｔが出力電流値Ｉより小さければ、出力電流値Ｉが目標電流値Ｉｔとなるように走行チョッパ１３が制御される。さらに、検出加速度Ｇが第２上限値Ｇ２以上の場合には、出力電流値Ｉを低下させて検出加速度Ｇが第２上限値Ｇ２より小さくなるように出力指令部３３が走行チョッパ１３を制御し、検出加速度Ｇが第２上限値Ｇ２より小さい場合には、出力電流値Ｉはそのまま維持される。
【００２２】次に、動作について図４のフローチャートを参照して説明する。
【００２３】図４に示すように、アクセル量検知部２１においてアクセルペダル９の踏み込み量Ａが取り込まれると（Ｓ１）、演算部２２によりアクセルペダル９の踏み込み量Ａに応じた目標電流値Ｉｔが導出され（Ｓ２）、この目標電流値Ｉｔが制御部２６に取り込まれる。このとき、加速度検出部２７により検出された検出加速度Ｇ、加速度設定部３０により設定された第１上限値Ｇ１及び第２上限値Ｇ２、および出力電流検出部３４により検出された出力電流値Ｉが制御部２６に取り込まれて、検出加速度Ｇが第１上限値Ｇ１より大きいか否かの判定がなされ（Ｓ３）、この判定結果がＮＯ、つまりＧ≦Ｇ１であれば、出力電流値Ｉが目標電流値Ｉｔとなるように制御部２６により走行チョッパ１３が制御され（Ｓ４）、その後スタートに戻って上記したステップを繰り返す。
【００２４】一方、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳ、つまりＧ＞Ｇ１であれば、目標電流値Ｉｔが出力電流値Ｉ以上か否かの判定がなされ（Ｓ５）、この判定結果がＮＯ、つまりＩｔ＜Ｉであれば、上記したステップＳ４に移行して出力電流値Ｉが目標電流値Ｉｔとなるように走行チョッパ１３が制御される（Ｓ４）。
【００２５】そして、ステップＳ５での判定結果がＹＥＳ、つまりＩｔ≧Ｉであれば、検出加速度Ｇが第２上限値Ｇ２以上か否かの判定がなされ（Ｓ６）、この判定結果がＹＥＳ、つまりＧ≧Ｇ２であれば、加速度Ｇが大きすぎるため、加速度Ｇを第２上限値Ｇ２より下げるべく出力電流値Ｉが低下される（Ｓ７）。一方、ステップＳ６での判定結果がＮＯ、つまりＧ＜Ｇ２であれば出力電流値Ｉはそのままに維持され、スタートに戻って上記したステップを繰り返す。
【００２６】このような制御手順により、フォークリフトの加速度は例えば図５のように制御される。ここでは、アクセルペダル９を最大に踏み込んで、目標電流値Ｉｔを最大出力トルクを発生する最大出力電流値とする場合について説明する。
【００２７】図５に示すように、フォークリフトが無負荷状態の場合には、アクセルペダル９が最大に踏み込まれるまで、つまり踏み込み開始から時刻Ｔ１までは、検出加速度Ｇが第１上限値Ｇ１に達していないため、出力電流値Ｉを目標電流値Ｉｔになるまでさらに上昇させて加速度を上昇させる。そして、時刻Ｔ１を過ぎると検出加速度Ｇは第１上限値Ｇ１を越えるが、出力電流値Ｉは目標電流値Ｉｔより小さいため、出力電流値Ｉはこの状態に維持される。
【００２８】そして、時刻Ｔ２を過ぎると、検出加速度Ｇが第２上限値Ｇ２を超えるため、上記したステップＳ７の処理（図４参照）により、検出加速度Ｇが第２上限値Ｇ２より小さくなるまで出力電流値Ｉが低下される。その後、時刻Ｔ３を過ぎると、検出加速度Ｇは第２上限値Ｇ２より小さくなるため、出力電流値Ｉがそのままに維持される。続いて、時刻Ｔ４を過ぎると、検出加速度Ｇが第１上限値Ｇ１より小さくなり、出力電流値Ｉが低下しすぎたたため、上記したステップＳ４の処理（図４参照）により、出力電流値Ｉが目標電流値Ｉｔとなるように上昇されて加速度が上昇される。さらに、時刻Ｔ５を過ぎると、検出加速度Ｇが第１上限値Ｇ１を超えるため、出力電流値Ｉはこのままに維持される。
【００２９】一方、フォークリフトが全負荷を含む負荷状態にある場合は、アクセルペダル９の踏み込みとともに、出力電流値Ｉが目標電流値Ｉｔとなるように上昇されるが、出力電流値Ｉが最大出力電流値となっても、検出加速度Ｇは第１上限値Ｇ１よりも小さいため、出力電流値Ｉは目標電流値Ｉｔ、つまり出力最大電流値となるように維持される。
【００３０】従って、上記した実施形態によれば、加速度の基準となる所定の第１上限値Ｇ１及び第２上限値Ｇ２を設定し、加速度検出部２７により検出される検出加速度Ｇをモニタして第１上限値Ｇ１及び第２上限値Ｇ２と比較しながら、走行チョッパ１３から走行モータ３に出力される出力電流値Ｉを制御している。すなわち、検出加速度Ｇが第２上限値Ｇ２以上のときは、出力電流値Ｉが低下されて車体１の加速度が低下されるため、無負荷状態におけるフォークリフトの過度の加速を防止することができる。一方、検出加速度Ｇが第１上限値Ｇ１以下の場合には、出力電流値Ｉが目標電流値Ｉｔとなるように走行チョッパ１３が制御されるため、フォークリフトが全負荷状態であっても、フォークリフトを応答性よく加速することができる。
【００３１】そのため、全負荷時または無負荷時などのフォークリフトの負荷状況に応じて、適切な加速度を得ることができ、従来のように無負荷時の加速を抑制するためにモータ駆動部の出力電流の応答時間を遅らせる場合のように、全負荷時の加速を悪化させることがなく、全負荷時においても良好な加速特性を保持することができる。
【００３２】また、上記した実施形態では、走行モータとして直流直巻モータを使用しているが、走行モータはこれに限定されるものではなく、例えば分巻式または他励式などの直流モータを用いてもよく、要するにバッテリからモータ駆動部を介して電流が通流されて駆動される直流モータを使用したフォークリフトであれば、本発明を同様に適用することができて、上記した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３３】更に、上記した実施形態では、本発明をカウンタバランス型フォークリフトに適用した場合について説明したが、本発明が適用できる上記したカウンタバランス型以外にも、リーチ型フォークリフトを始め、その他の直流モータを動力源とし得るフォークリフトに適用できるのは勿論であり、この場合も上記した実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００３４】また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によれば、加速度検出部による検出加速度が第２上限値以上になったときには、制御部によって出力電流値を低下させるようにモータ駆動部が制御されるため、無負荷状態におけるフォークリフトの過度の加速を防止することができ、急加速による事故を未然に防止できると共に、不必要な電流をなくして消費電力の抑制を図ることができる。一方、検出加速度が第１上限値以下になったときには、出力電流値が目標電流値となるようにモータ駆動部を制御するため、全負荷状態であっても、フォークリフトを応答性よく加速することができ、効率よく作業することができる。
【００３６】その結果、全負荷時または無負荷時などのフォークリフトの負荷状況に応じて、適切な加速度を得ることができ、従来の如く、無負荷時の加速を抑制するためにモータ駆動部の出力電流の応答時間を遅らせる場合のように、全負荷時の加速を悪化させることがなく、全負荷時においても良好な加速特性を保持することが可能になり、加速特性の安定したフォークリフトを提供することができる。
【００３７】また、請求項２に記載の発明によれば、検出加速度が第２上限値より小さくなるように出力電流値を低下させているため、無負荷時におけるフォークリフトの加速度を抑制して急加速を確実に防止することが可能になる。
【００３８】また、請求項３に記載の発明によれば、アクセル量検知部により検知されたアクセル量に基づいて、演算部により目標電流値が演算されるため、演算部においてアクセル量と目標電流値の関係を予め設定しておくことで、例えばアクセル量に比例した目標電流値を導出することが可能になる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３２８０７
【氏名又は名称】日本輸送機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年９月１３日（２０００．９．１３） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−９５１１３（Ｐ２００２−９５１１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年３月２９日（２００２．３．２９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２７８０９１（Ｐ２０００−２７８０９１） |
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