JP2001097693A - フォークリフトの自動揚高制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 停止ショックがなく、優れた位置決め精度が
得られるフォークリフトの自動揚高制御装置を提供す
る。 【解決手段】 コントローラは、目標揚高と実揚高との
位置偏差が大きいときには所定の上限値を、位置偏差が
小さくなって減速点偏差値よりも小さいときには位置偏
差に応じて上限値及び下限値間の値を、位置偏差が所定
の偏差閾値より小さくなったときにはゼロ値の値をと
り、荷重が小さいときは荷重が大きいときに比較して減
速点偏差値を大きくかつ下限値は小さく設定した演算カ
ーブにより速度指令値及び開度指令値を演算し、演算し
た速度指令値及び開度指令値を動力発生手段及び電磁比
例弁に出力することを特徴とするフォークリフトの自動
揚高制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォークリフトの
自動揚高制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に示すフォークリフト４０は、左右
一対の前輪４１，４１を駆動し、左右一対の後輪４２，
４２を操舵する四輪車である。後輪４２，４２の操舵
は、ハンドル４４により制御されるようになっている。
フォークリフトの車体フレーム４５の前部に立設された
左右一対のアウタレール１１，１１の間にインナレール
１２が昇降可能に配設されており、このインナレール１
２にフォーク１３を取着したフィンガボード５１がチェ
ーン（図示せず）を介して昇降可能に装着されている。
アウタレール１１，１１は車体フレーム４５に対して、
左右一対のチルトシリンダ５０，５０を介して連結され
ており、オペレータがチルトレバー４９を操作すると、
チルトシリンダ５０が伸縮駆動されてアウタレール１
１，１１がチルトするようになっている。アウタレール
１１，１１の裏面に配設されたリフトシリンダ１４のピ
ストンロッドがインナレール１２の上端部に連結されて
おり、オペレータがリフトレバー２２を操作すると、リ
フトシリンダ１４が伸縮駆動されてフォーク１３が昇降
するようになっている。

【０００３】以上説明したフォークリフト４０において
は、従来から、荷役作業時にフォーク１３のリフト高さ
を所定の設定値に自動的に制御できる自動揚高制御、フ
ォーク１３の姿勢を自動的に水平に設定できるチルト水
平制御、のような作業機の自動位置決め技術により、運
転の簡単化、容易化が図られている場合が多い。ここで
は運転簡単化、容易化の例として図７により自動揚高制
御の場合を説明する。図６と同一構成要素には同一符号
を付して説明する。一端がフォーク１３を取着している
フィンガボード５１の上端に取着されたチェーン１９の
他端はインナレール１２の上部に設けてある滑車１５を
介してアウタレール１１，１１の上部に取着されてい
る。フォーク１３を昇降させるリフトシリンダ１４のロ
ッド１７の一端はインナレール１２から突出しているサ
ポート１８を介してインナレール１２の上端に連結され
ている。リフトシリンダ１４のボトム室と、リフトシリ
ンダ１４を作動させる動力発生手段としての電動モータ
２１で駆動される油圧ポンプ２０との間はリフトシリン
ダ１４の伸縮を制御する流量制御弁としての手動弁８１
を介して油圧配管がなされている。また、リフトシリン
ダ１４のヘッド室は油圧配管を介して直接油圧タンク３
５に通じている。手動弁８１はリフトレバー２２により
操作され、その操作量によりリフトシリンダ１４への油
量が制御される。

【０００４】検出器として、アウタレール１１の上端に
は、フォーク１３の揚高を検出する揚高センサ２３が取
着されている。揚高センサ２３は、例えばリールを形成
しているワイヤ３６の長さで距離を計測するリール式の
エンコーダを使用し、ワイヤ３６の一端はサポート１８
に固着され、他端はエンコーダの中に巻き取られてい
る。リフトレバー２２の回動中心の近傍には、リフトレ
バー２２が操作されたときにオン信号のレバー操作信号
ＬＳを出力するリミットスイッチ３８が取着されてい
る。

【０００５】フォーク１３の自動揚高制御時の目標揚高
Ｈｔを設定する目標高さ設定手段２５は、それぞれのス
イッチに対応して複数個の目標揚高が予め設定されてい
る複数個の高さ選択スイッチ２５ａと、揚高の自動制御
モードを選択するときに操作する自動スイッチ２５ｂと
を有し、オペレータ席の前面パネル（図示せず）に設け
られている。なお、自動スイッチ２５ｂをオン操作する
と、自動スイッチ２５ｂから出力されている自動指令信
号Ｓａがオン信号となる。

【０００６】手動弁８１及び電動モータ２１を制御して
揚高を目標揚高Ｈｔに制御するコントローラ２６には、
揚高センサ２３からの揚高Ｈと、リミットスイッチ３８
からのレバー操作信号ＬＳと、選択スイッチ２５ａから
の目標揚高Ｈｔと、自動スイッチ２５ｂからの自動指令
信号Ｓａとが入力回路（図示せず）を介して入力されて
いる。またコントローラ２６は、電動モータ２１の回転
速度を制御する速度指令としてのデューティＤを駆動回
路（図示せず）を介して電動モータ２１に出力する。

【０００７】自動揚高制御時には、目標高さ設定手段２
５の高さ選択設定スイッチ２５ａによりオペレータが目
標の揚高を選択・設定し、自動スイッチ２５ｂをオン操
作する。そして、リフトレバー２２を目標揚高へ近づく
方向に操作すると、電動モータ２１が起動し、油圧ポン
プ２０よりリフトシリンダ１４の伸縮駆動の油量を制御
する手動弁８１を介してリフトシリンダ１４に油が送ら
れてインナレール１２が昇降し、フォーク１３は目標揚
高に近づく。このとき、コントローラ２６の偏差値演算
部７０は、目標揚高Ｈｔと揚高Ｈとの偏差値Ｅを演算
し、演算した偏差値Ｅに基づいてデューティＤをデュー
ティ演算部７１により演算する。そして演算したデュー
ティＤを出力許可判定部７２を介して電動モータ２１に
出力する。出力許可判定部７２は、レバー操作信号ＬＳ
がオン信号でかつ自動指令信号Ｓａがオン信号のときに
デューティＤを電動モータ２１に出力する。

【０００８】デューティ演算部７１においては、以下に
説明する偏差値Ｅに基づく演算カーブによりデューティ
Ｄを演算する。即ち、偏差値Ｅが大きいときのデューテ
ィＤはデューティ上限値Ｄｄの一定値をとる。偏差値Ｅ
が所定の減速点偏差値Ｅｄよりも小さい領域では、偏差
値Ｅが小さくなるに従ってデューティＤも小さく演算
し、電動モータ２１の回転速度を小さくする。偏差値Ｅ
が所定の偏差閾値ＥｓのときのデューティＤは、所定の
デューティ下限値Ｄｓをとる。偏差値Ｅが偏差閾値Ｅｓ
よりも小さくなるとデューティＤはデューティ下限値Ｄ
ｓからゼロ値に変化し、電動モータ２１の回転速度をゼ
ロ値にし、リフトシリンダ１４への送油を停止して、フ
ォーク１３を自動停止させている。なお、偏差値Ｅがゼ
ロ値と偏差閾値Ｅｓとの間のデューティＤがゼロ値の領
域は、電動モータ２１の特性に合わせて、制御系の安定
化のために設定した所定の不感帯を形成している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下のような問題がある。フォーク
１３の荷重がないときにショックなくスムーズに停止す
るように偏差値Ｅに関するデューティＤを設定しておく
と、フォーク１３の荷重が大きいときには、リフトシリ
ンダ１４への負荷が大きくなるために負荷が小さいとき
に比較して電動モータ２１の回転速度が低下して油圧ポ
ンプ２０の圧油の吐出量は小さくなる。このため、リフ
トシリンダ１４の速度が低下しフォーク１３が目標揚高
に達する前に電動モータ２１の回転が停止して揚高が未
達となり位置決め精度がよくないという問題がある。ま
た、偏差値Ｅに関するデューティＤを、フォーク１３の
荷重が大きいときにショックなくスムーズに停止するよ
うに設定すると、フォーク１３の荷重が小さいときには
揚高が過達傾向になる。即ち、偏差値Ｅが小さくなって
デューティＤが減速点偏差値Ｅｄのときのデューティ上
限値Ｄｄから、偏差閾値Ｅｓのときのデューティ下限値
Ｄｓまで漸減しても、電動モータ２１の慣性により電動
モータ２１はデューティＤ通りに漸減せず、電動モータ
２１の回転速度は低下しない。従って、偏差閾値Ｅｓの
ときにデューティ下限値Ｄｓを指令しても、オペレータ
がリフトレバー２２を操作していて手動弁８１の油圧ポ
ンプ２０からリフトシリンダ１４への通路面積が開口し
ている状態のときには、偏差値Ｅが偏差閾値Ｅｓよりも
小さくなった後も油圧ポンプ２０からリフトシリンダ１
４に送油される。このため、フォーク１３が目標揚高に
達したときの速度が大きすぎて、停止時のショックが大
きくなったり揚高が目標揚高を行き過ぎて過達傾向にな
り位置決め精度がよくないという問題がある。そこで負
荷時の揚高の未達傾向、無負荷時の揚高の過達傾向、及
び停止ショックを回避するために、オペレータは手動に
て位置決め修正をしたり、自動揚高停止を使用しなかっ
たりした。このためオペレータの疲労が大きく作業能率
が低下するという問題がある。

【００１０】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、停止ショックがなく、優れた位置決め精
度が得られるフォークリフトの自動揚高制御装置を提供
することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１発明は、フォークの目標揚高
を設定する目標揚高設定手段と、フォークの揚高を検出
する揚高センサと、速度指令により回転速度が制御され
る動力発生手段と、動力発生手段により駆動される油圧
ポンプと、フォークの揚高を制御するリフトシリンダ
と、油圧ポンプ及びリフトシリンダ間に配設され、開口
面積を設定する開度指令に基づいてリフトシリンダへの
油量を制御する流量制御弁と、目標揚高設定手段により
設定されたフォークの目標揚高と揚高センサにより検出
された揚高との位置偏差がゼロ値に近づくように動力発
生手段の速度指令値及び流量制御弁の開度指令値のいず
れか一方を演算して出力し、フォークの位置決め制御を
行うコントローラとを備えたフォークリフトの自動揚高
制御装置において、フォークの荷重を検出する荷重検出
器を付設し、コントローラは、フォークの上昇時に、減
速開始する減速点偏差値を荷重の大きさに応じて小さく
設定した演算カーブにより動力発生手段の速度指令値及
び流量制御弁の開度指令値のいずれか一方を演算して出
力する構成としている。

【００１２】第１発明によると、動力発生手段の速度指
令値又は流量制御弁の開度指令値のどちらか一方の減速
点偏差値において、荷重が小さいときは、荷重が大きい
ときに比較して大きい値に設定されている。即ち、荷重
が小さいときには荷重が大きいときに比較して、速度は
大きいがより早くから減速を開始するので目標揚高に達
したときの停止ショックがない。これらにより、位置決
め精度がよく、停止ショックのない自動揚高制御装置が
得られる。

【００１３】第２発明は、フォークの目標揚高を設定す
る目標揚高設定手段と、フォークの揚高を検出する揚高
センサと、速度指令により回転速度が制御される動力発
生手段と、動力発生手段により駆動される油圧ポンプ
と、フォークの揚高を制御するリフトシリンダと、油圧
ポンプ及びリフトシリンダ間に配設され、開口面積を設
定する開度指令に基づいてリフトシリンダへの油量を制
御する流量制御弁と、目標揚高設定手段により設定され
たフォークの目標揚高と揚高センサにより検出された揚
高との位置偏差がゼロ値に近づくように動力発生手段の
速度指令値及び流量制御弁の開度指令値のいずれか一方
を演算して出力し、フォークの位置決め制御を行うコン
トローラとを備えたフォークリフトの自動揚高制御装置
において、フォークの荷重を検出する荷重検出器を付設
し、コントローラは、フォークの上昇時に、減速を開始
する減速点偏差値を荷重の大きさに応じて小さく設定し
た演算カーブにより動力発生手段の速度指令値と流量制
御弁の開度指令値との両方を演算して出力する構成とし
ている。

【００１４】第２発明によると、動力発生手段及び電磁
比例弁が同時に制御されるので、動力発生手段の惰性に
より指令した理論値よりも大きい油量が油圧ポンプから
吐出されたとき、指令した理論値からの余剰分の油量の
送出が電磁比例弁により制限される。これにより、フォ
ークの上昇速度が所望以上に大きくなることが回避でき
るので、停止ショックのない優れた位置決め性能が得ら
れる。さらに、動力発生手段が電磁比例弁と同時に偏差
値に応じて制御されるので、必要な流量だけが油圧ポン
プから吐出され、余剰流量を減少させ電磁比例弁におけ
る圧力損失によるエネルギー損失を減少させるのでフォ
ークリフトの運転経済性を向上できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施形態を図
面を参照して説明する。図１にハード構成を示す。な
お、図６，７と同一構成要素には同一符号を付して説明
する。ここでは、図６，７により説明した構成と同一の
構成の説明は省略し、異なる構成のみを説明する。図１
においては、図７からリフトシリンダ１４の伸縮を制御
する制御弁及びリフトレバーを変更し、図７に圧力セン
サ８０及びレバー操作量検出器２４を付加し、図７から
リミットスイッチ３８が消去されている。即ち、制御弁
を手動弁８１から電磁比例弁１６に変更し、制御弁を操
作するリフトレバーとしては、制御弁に機械的に連結さ
れていないリフトレバー２２に変更している。検出器と
して、リフトレバー２２の回動中心の近傍にはレバー操
作量Ｌｅｖを検出するレバー操作量検出器２４を、また
リフトシリンダ１４のボトム室の負荷圧Ｐを検出する荷
重検出器としての圧力センサ８０をそれぞれ設けてい
る。なお、リフトレバー２２の形態の変更に伴ないリミ
ットスイッチ３８が消去されている。目標揚高Ｈｔ、揚
高Ｈ及び自動指令信号Ｓａは従来技術と同様にコントロ
ーラ２６に入力されているが、レバー操作量Ｌｅｖおよ
び、負荷圧Ｐが入力として付加され、従来技術からレバ
ー操作信号ＬＳが消去されている。また、電動モータ２
１の回転速度を設定するモータデューティ指令値Ｄｍ及
び電磁比例弁１６へは開口面積を設定する電磁比例弁開
度指令値Ｓｖが出力されている。

【００１６】次に、コントローラ２６の構成を図２によ
り説明する。コントローラ２６は、以下に説明する８個
の演算部及び３個の判定部を有している。まず演算部と
して、偏差値演算部７０、デューティ演算部７１、開度
指令値演算部７３、レバー指令値演算部７４、荷重演算
部７５、減速点偏差値演算部７６、開度指令値下限値演
算部７７及びデューティ下限値演算部７８を備えてい
る。また、判定部として、出力許可判定部７２、モータ
最小値判定部７９ａ及び電磁弁最小値判定部７９ｂを備
えている。

【００１７】偏差値演算部７０は、目標揚高Ｈｔ及び揚
高Ｈ間の偏差値Ｅを演算してデューティ演算部７１及び
開度指令値演算部７３に出力している。デューティ演算
部７１は、図７で説明したものと同様に偏差値Ｅに基づ
いた演算カーブによりデューティＤを演算し、演算した
デューティＤをモータ最小値判定部７９ａに出力してい
る。開度指令値演算部７３は、以下に説明する偏差値Ｅ
に基づく演算カーブにより電磁比例弁１６を制御する開
度指令値Ｖを演算し、演算した開度指令値Ｖを電磁弁最
小値判定部７９ｂに出力している。即ち、開度指令値演
算部７３においては、偏差値Ｅが大きいときの開度指令
値Ｖは開度指令値上限値Ｖｄの一定値をとる。偏差値Ｅ
が減速点偏差値Ｅｄよりも小さい領域では、偏差値Ｅが
小さくなるに従って開度指令値Ｖも小さく演算する。偏
差値Ｅが偏差閾値Ｅｓのときの開度指令値Ｖは、開度指
令値下限値Ｖｓをとる。偏差値Ｅが偏差閾値Ｅｓよりも
小さくなると開度指令値下限値Ｖｓからゼロ値に変化す
る。なお、偏差値Ｅがゼロ値から偏差閾値Ｅｓの間の開
度指令値Ｖがゼロ値の領域は、開度指令値演算部７３の
不感帯を形成している。

【００１８】レバー指令値演算部７４は、レバー操作量
Ｌｅｖに基づいて、電動モータ２１を制御するモータ指
令値ＤＬｅｖおよび電磁比例弁１６を制御するレバー指
令値ＶＬｅｖをそれぞれ演算し、演算したモータ指令値
ＤＬｅｖをモータ最小値判定部７９ａに、レバー指令値
ＶＬｅｖを電磁弁最小値判定部７９ｂにそれぞれ入力し
ている。荷重演算部７５は、負荷圧Ｐに基づいてリフト
シリンダ１４にかかる荷重Ｗを演算し、演算した荷重Ｗ
を減速点偏差値演算部７６、開度指令値下限値演算部７
７及びデューティ下限値演算部７８に出力している。

【００１９】減速点偏差値演算部７６は、荷重Ｗに基づ
いて減速点偏差値Ｅｄを演算し、演算した減速点偏差値
Ｅｄをデューティ演算部７１及び開度指令値演算部７３
に出力している。減速点偏差値演算部７６において減速
点偏差値Ｅｄは、横軸に荷重Ｗ、縦軸に減速点偏差値Ｅ
ｄをとると、点（０、減速点第１偏差値Ｅｄ１）及び点
（定格荷重Ｗｒ、減速点第２偏差値Ｅｄ２）を通る直線
で示される数式により演算される。このとき、減速点第
１偏差値Ｅｄ１は、減速点第２偏差値Ｅｄ２よりも大き
い値とする。開度指令値下限値演算部７７は、荷重Ｗに
基づいて開度指令値下限値Ｖｓを演算し、演算した開度
指令値下限値Ｖｓを開度指令値演算部７３に出力してい
る。開度指令値下限値演算部７７において開度指令値下
限値Ｖｓは、横軸に荷重Ｗ、縦軸に開度指令値下限値Ｖ
ｓをとると、点（０、開度指令値第１下限値Ｖｓ１）及
び点（定格荷重Ｗｒ、開度指令値第２下限値Ｖｓ２）を
通る直線で示される数式により演算される。このとき、
開度指令値第１下限値Ｖｓ１は、開度指令値第２下限値
Ｖｓ２よりも小さい値とする。デューティ下限値演算部
７８は、デューティ下限値Ｄｓを演算し、演算したデュ
ーティ下限値Ｄｓをデューティ演算部７１に出力してい
る。デューティ下限値演算部７８においてデューティ下
限値Ｄｓは、横軸に荷重Ｗ、縦軸にデューティ下限値Ｄ
ｓをとると、点（０、デューティ第１下限値Ｄｓ１）及
び点（定格荷重Ｗｒ、デューティ第２下限値Ｄｓ２）を
通る直線で示される数式により演算される。このとき、
デューティ第１下限値Ｄｓ１は、デューティ第２下限値
Ｄｓ２よりも小さい値とする。

【００２０】モータ最小値判定部７９ａは、デューティ
Ｄとモータ指令値ＤＬｅｖとの小さい方の指令値を電動
モータ２１のモータデューティ指令値Ｄｍとして選んで
出力許可判定部７２に出力する。また、電磁弁最小値判
定部７９ｂは、開度指令値Ｖとレバー指令値ＶＬｅｖと
の小さい方の開度指令値Ｖを電磁比例弁開度指令値Ｓｖ
として選んで出力許可判定部７２に出力する。出力許可
判定部７２は、自動指令信号Ｓａがオン信号のとき、か
つリフトレバー２２が操作されているときにモータデュ
ーティ指令値Ｄｍ及び電磁比例弁開度指令値Ｓｖを電動
モータ２１及び電磁比例弁１６にそれぞれ出力する。

【００２１】ここで、本実施形態の作動を説明する。目
標高さ設定手段２５の自動スイッチ２５ｂをオン操作
し、高さ選択スイッチ２５ａの内目標揚高Ｈｔに応じた
スイッチを選択してオン操作すると、荷重Ｗに基づいて
減速点偏差値Ｅｄ、開度指令値下限値Ｖｓ及びデューテ
ィ下限値Ｄｓが減速点偏差値演算部７６、開度指令値下
限値演算部７７及びデューティ下限値演算部７８により
それぞれ演算される。荷重Ｗが定格荷重Ｗｒのときを例
にとれば、減速点偏差値演算部７６により減速点偏差値
Ｅｄが減速点第２偏差値Ｅｄ２に、開度指令値下限値演
算部７７により開度指令値下限値Ｖｓが開度指令値第２
下限値Ｖｓ２に、デューティ下限値演算部７８によりデ
ューティ下限値Ｄｓがデューティ第２下限値Ｄｓ２とそ
れぞれ演算される。演算された減速点第２偏差値Ｅｄ
２、開度指令値第２下限値Ｖｓ２及びデューティ第２下
限値Ｄｓ２はデューティ演算部７１及び開度指令値演算
部７３に出力される。

【００２２】そして、デューティ演算部７１の減速点偏
差値Ｅｄ及びデューティ下限値Ｄｓは、演算された減速
点第２偏差値Ｅｄ２及びデューティ第２下限値Ｄｓ２に
設定される。図３の二点鎖線により定格荷重時のデュー
ティ演算部７１に設定されたデューティＤ及び偏差値Ｅ
の関係を示す。また、開度指令値演算部７３の減速点位
置偏差Ｅｄ及び開度指令値下限値Ｖｓは、演算された減
速点第２偏差値Ｅｄ２及び開度指令値第２下限値Ｖｓ２
に設定される。図４の二点鎖線により定格荷重時の開度
指令値演算部７３に設定された開度指令値Ｖ及び偏差値
Ｅの関係を示す。なお、図３，４には、無負荷時のデュ
ーティＤ及び開度指令値Ｖと偏差値Ｅとの関係を実線に
より合わせて示す。

【００２３】一方、モータ指令値ＤＬｅｖとデューティ
指令値演算部７１から出力されるデューティＤとの小さ
い方の値が電動モータ２１へモータデューティ指令値Ｄ
ｍとしてモータ最小値判定部７９ａに準備され、またレ
バー指令値ＶＬｅｖと開度指令値演算部７３から出力さ
れる開度指令値Ｖとの小さい方の値が電磁比例弁開度指
令値Ｓｖとして電磁弁最小値判定部７９ｂに準備され
る。次に、オペレータが、リフトレバー２２をフォーク
１３が上昇して目標揚高Ｈｔに近づく方向に操作する
と、自動指令信号Ｓａがすでにオン信号であるために、
モータ最小値判定部７９ａに準備されたモータデューテ
ィ指令値Ｄｍ及び電磁弁最小値判定部７９ｂに準備され
た電磁比例弁開度指令値Ｓｖは出力許可判定部７２にて
出力が許可されて電動モータ２１及び電磁比例弁１６に
それぞれ出力される。すると、電動モータ２１が回転開
始し、油圧ポンプ２０からの圧油は電磁比例弁１６を介
してリフトシリンダ１４に送油され、フォーク１３が上
昇して目標揚高Ｈｔに近づく。このとき、リフトレバー
２２が操作されていないとき又は自動指令信号Ｓａがオ
フ信号のときには出力許可判定部７２において出力が許
可されないので電動モータ２１へのモータデューティ指
令値Ｄｍ及び電磁比例弁１６への電磁比例弁開度指令値
Ｓｖはゼロ値を保持し、リフトシリンダ１４は伸縮しな
い。

【００２４】フォーク１３が目標揚高Ｈｔに近づいて偏
差値Ｅが減速点第２偏差値Ｅｄ２になるまでは、デュー
ティＤは所定のデューティ上限値Ｄｄを、開度指令値Ｖ
は所定の開度指令値上限値Ｖｄをそれぞれとり、フォー
ク１３は略一定の上昇速度で目標揚高に近づく。フォー
ク１３が目標揚高Ｈｔに近づいて偏差値Ｅが、減速点第
２偏差値Ｅｄ２よりも小さく偏差閾値Ｅｓよりも大きい
範囲になると、デューティＤはデューティ上限値Ｄｄと
デューティ第２下限値Ｄｓ２を連結する直線上の値をと
る。また、開度指令値Ｖは、開度指令値上限値Ｖｄと開
度指令値第２下限値Ｖｓ２を連結する直線上の値をと
り、フォーク１３は減速された上昇速度で目標揚高Ｈｔ
に近づく。偏差値Ｅが偏差閾値Ｅｓよりも小さくなる
と、デューティＤ及び開度指令値Ｖはともにゼロ値をと
り、電動モータ２１は回転停止して油圧ポンプ２０から
の送油を停止すると共に電磁比例弁１６の開口面積はゼ
ロ値となるので、フォーク１３は目標揚高Ｈｔに停止し
て位置決めされる。

【００２５】なお、減速点第２偏差値Ｅｄ２、デューテ
ィ第２下限値Ｄｓ２及び開度指令値第２下限値Ｖｓ２
は、目標揚高Ｈｔに達するまでの時間、停止時のショッ
クの大きさ、停止時の位置決め精度等を考慮して実車テ
ストにより抽出されたデータに基づいて設定されてい
る。即ち、デューティ第２下限値Ｄｓ２は、電動モータ
２１が定格荷重の負荷により回転を停止する直前のデュ
ーティＤに設定する。また、開度指令値第２下限値Ｖｓ
２は、前記回転を停止する直前のデューティＤのときに
停止ショックのないフォーク１３の低速の昇降速度を生
み出す電磁比例弁１６の開口面積を指令する値に設定す
る。また、減速点第２偏差値Ｅｄ２が大きいときにはフ
ォーク１３が目標揚高Ｈｔに緩やかに接近して停止ショ
ックは小さいが、接近速度が小さい。一方、減速点第２
偏差値Ｅｄ２が小さいときにはフォーク１３が目標揚高
Ｈｔに速やかに接近するが停止ショックが大きくなる傾
向にあるので、減速点第２偏差値Ｅｄ２は目標揚高Ｈｔ
への接近速度及び停止ショックを考慮して設定される。
無負荷時の減速点第１偏差値Ｅｄ１、デューティ第１下
限値Ｄｓ１及び開度指令値第１下限値Ｖｓ１も同様に実
車テストに基づいて設定されている。

【００２６】次に、以上の構成による作用及び効果を説
明する。図５に偏差値Ｅが時間ｔの経過とともに小さく
なってゆくときの各状態量の時間的な変化を示し、本図
により作用及び効果を説明する。図５（ａ）に偏差値Ｅ
の変化を示す。時間ｔがゼロのときに自動揚高制御が開
始されるものとする。また、時間ｔがゼロのとき偏差値
Ｅは減速点偏差値Ｅｄより大きいものとする。時間ｔの
経過とともに偏差値Ｅが小さくなり減速点偏差値Ｅｄを
経て偏差閾値Ｅｓに至る。モータデューティ指令値Ｄｍ
としてデューティＤが最小値として選択されていると
し、図５（ｂ）にデューティＤの変化を示す。偏差値Ｅ
が減速点偏差値Ｅｄより大きいときのデューティＤはデ
ューティ上限値Ｄｄをとっているが、偏差値Ｅが減速点
偏差値Ｅｄより小さく偏差閾値Ｅｓよりも大きいときに
はデューティ上限値Ｄｄからデューティ下限値Ｄｓまで
変化してゆく。また、偏差値Ｅが偏差閾値Ｅｓよりも小
さくなるとデューティＤはゼロ値となる。図５（ｃ）の
二点鎖線は電動モータ２１のデューティＤに応じた理論
回転速度、即ち油圧ポンプからの理論吐出油量Ｑｔの変
化を示す。電動モータ２１の回転速度が、図５（ｂ）に
示すデューティＤ通りの回転速度のときには油圧ポンプ
２０からデューティＤに応じた理論吐出油量Ｑｔが吐出
される。ところが、電動モータ２１には回転慣性があり
惰性がついていて、電動モータ２１の回転速度は図５
（ｂ）に示すような特性に従って変化せず、油圧ポンプ
からの実吐出油量Ｑｒは図５（ｃ）の実線で示す挙動を
示そうとする。即ち、実吐出油量ＱｒがデューティＤに
応じた理輪吐出油量Ｑｔよりも大きくなってしまう。こ
れにより、フォーク１３の上昇速度が所望する速度より
も大きくなって停止ショックを生じることがある。

【００２７】ところが、本実施形態によれば、電動モー
タ２１の回転速度を制御して油圧ポンプ２０の吐出油量
を制御するのみならず、電磁比例弁１６のリフトシリン
ダ１４への開口面積をも図５（ｄ）に示すように制御し
ている。即ち、開度指令値上限値Ｖｄから開度指令値下
限値Ｖｓに向かって小さく変化してゆく開始点である減
速点偏差値Ｅｄ及び開度指令値Ｖをゼロ値に設定する偏
差閾値ＥｓはデューティＤの設定値と同一値である。こ
のように電磁比例弁１６への開度指令値Ｖが電動モータ
２１へのデューティＤと同様なパターンにより制御され
ることにより、油圧ポンプ２０が斜線で示す油量の余剰
分を送油しようとしても電磁比例弁１６により送油が制
限される。これにより、油圧ポンプ２０からの油量の余
剰分の影響を回避できるので、フォーク１３の所望通り
の上昇速度が得られ停止ショックのない優れた位置決め
性能が得られる。

【００２８】また、デューティＤ及び開度指令値Ｖは、
偏差値Ｅが偏差閾値Ｅｓよりも小さくなったときに同時
にゼロ値に設定される。これにより偏差値Ｅが偏差閾値
Ｅｓよりも小さくなってデューティＤがゼロ値に変化し
たときに電動モータ２１が慣性により回転を続けようと
しても、電磁比例弁１６のリフトシリンダ１４への開口
面積がゼロ値に設定されるため、フォーク１３は目標揚
高Ｈｔに迅速に停止する。このためフォーク１３が目標
揚高からずれることがなく優れた位置決め精度が得られ
る。

【００２９】荷重の大小を判断する手段のないときに
は、通常、大きい荷重のときに目標揚高Ｈｔに迅速に到
達し、位置決め精度がよく、かつ停止ショックのないデ
ューティＤ及び開度指令値Ｖを設定する。この設定によ
り荷重が小さいときに自動揚高制御を行うと、目標揚高
Ｈｔに到達するまでの速度が大きくなるために停止ショ
ックが大きく、過達傾向になり位置決め精度がよくな
い。本実施形態では、荷重の大きさを判断する圧力セン
サ８０を設け、デューティ演算部７１において、荷重が
小さいときには荷重が大きいときに比較して、減速点偏
差値Ｅｄを大きく、デューティ下限値Ｄｓは小さく設定
する。また、開度指令値演算部７３においても、荷重が
小さいときには、荷重が大きいときに比較して、減速点
偏差値Ｅｄを大きく、開度指令値下限値Ｖｓは小さく設
定している。これにより、荷重の大小に拘らず目標揚高
Ｈｔに達する所要時間を略同一にすることができ、停止
ショックのない、位置決め精度の優れた揚高自動制御装
置が得られる。

【００３０】また、実車テストにより荷重の大きさに基
づいて設定された減速点偏差値Ｅｄ、開度指令値下限値
Ｖｓ及びデューティ下限値Ｄｓの特性を適用してデュー
ティＤ及び開度指令値Ｖが演算されるので、フォーク１
３の上の荷重が変化したときのみならず、フォーク１３
がアタッチメントに置換された場合にでも、アタッチメ
ントの重量に適応したデューティＤ及び開度指令値Ｖが
演算できる。これにより、一度実車テストに基づいて設
定した減速点偏差値Ｅｄ、開度指令値下限値Ｖｓ及びデ
ューティ下限値Ｄｓの特性は、実車テストに使用したフ
ォークから重量の大きいマストを有するフォークに変更
になっても、またフォークがアタッチメントに変更され
た場合でも汎用的に利用できる。これにより車両毎、フ
ォークの種類毎に設定値を変更する必要がなくなるので
優れた組み立て性が得られる。

【００３１】さらに、本実施形態においては、開度指令
値演算部７３により電磁比例弁１６への開度指令値Ｖを
演算すると共に、レバー操作量Ｌｅｖに基づいたモータ
指令値ＤＬｅｖ、およびレバー指令値ＶＬｅｖをも演算
している。そして、モータ最小値判定部７９ａにおいて
デューティＤとモータ指令値ＤＬｅｖを比較して小さい
方を電動モータ２１に出力している。また、電磁弁最小
値判定部７９ｂにおいて開度指令値Ｖとレバー指令値Ｖ
Ｌｅｖを比較して小さい方を電磁比例弁１６に出力して
いる。これにより、自動揚高の制御中においても、レバ
ー操作量Ｌｅｖが制御に反映されオペレータの意志によ
りフォーク１３の昇降速度を設定できるので、オペレー
タの意志が優先する優れた操作性を有する自動揚高制御
装置が得られる。

【００３２】なお、本実施形態では、減速点偏差値演算
部７６における減速点偏差値Ｅｄは、点（０、減速点第
１偏差値Ｅｄ１）及び点（定格荷重Ｗｒ、減速点第２偏
差値Ｅｄ２）を通る直線で示される数式により演算され
るとしている。しかし、減速点第１偏差値Ｅｄ１が減速
点第２偏差値Ｅｄ２よりも大きい値であるという拘束条
件を満足していれば、直線である必要はなく、曲線で
も、階段的に変化させる特性でも差し支えない。また、
開度指令値下限値演算部７７における開度指令値下限値
Ｖｓは、点（０、開度指令値第１下限値Ｖｓ１）及び点
（定格荷重Ｗｒ、開度指令値第２下限値Ｖｓ２）を通る
直線で示される数式により演算されるとしている。しか
し、開度指令値第１下限値Ｖｓ１が開度指令値第２下限
値Ｖｓ２よりも小さい値であるという拘束条件を満足し
ていれば、直線である必要はなく、曲線でも、階段的に
変化させる特性でも差し支えない。さらに、デューティ
下限値演算部７８におけるデューティ下限値Ｄｓは、点
（０、デューティ第１下限値Ｄｓ１）及び点（定格荷重
Ｗｒ、デューティ第２下限値Ｄｓ２）を通る直線で示さ
れる数式により演算されるとしている。しかし、デュー
ティ第１下限値Ｄｓ１は、デューティ第２下限値Ｄｓ２
よりも小さい値であるという拘束条件を満足していれ
ば、直線である必要はなく、曲線でも、階段的に変化さ
せる特性でも差し支えない。

【００３３】また、本実施形態では、油圧ポンプはデュ
ーティＤにより回転速度が制御される電動モータ２１に
より駆動されるとしたが、油圧ポンプ２０がエンジンに
より駆動される場合には、電子ガバナ及び電子燃料噴射
装置等を用いたエンジン回転速度制御装置により油圧ポ
ンプ２０の吐出量を制御してもよい。

【００３４】本発明によると、フォークの上昇時に、フ
ォークへの荷重を検出する荷重検出器により検出される
荷重の大きさに応じて、動力発生手段の回転速度を制御
する速度指令を設定し、動力発生手段により駆動される
油圧ポンプからの吐出油量を制御している。また、荷重
の大きさに応じて、電磁比例弁の開口面積を制御する開
度指令を設定して、リフトシリンダへの送油量を制御し
ている。荷重が大きいときの速度指令下限値及び開度指
令下限値は、荷重により動力発生装置の作動が停止する
ことによりフォークが目標揚高に未達にならないよう
に、目標揚高に達したときにでもリフトシリンダが動き
続けるのに必要十分な値に設定されている。また、荷重
が小さいときの速度指令下限値及び開度指令下限値は、
フォークが目標揚高から行き過ぎて過達にならないよう
に、目標揚高に達したときの速度が大きすぎないような
値に設定されている。さらに、荷重の小さいときの減速
点偏差値は、荷重が大きいときに比較して大きい値に設
定されている。即ち、荷重が小さいときには荷重が大き
いときに比較して、より早くから減速を開始して目標揚
高に達したときにショックのない位置決めができる。こ
れらにより、位置決め精度がよく、停止ショックのない
自動揚高制御装置が得られる。

【００３５】また、動力発生手段及び電磁比例弁が偏差
値に応じて同時に制御されるので、動力発生手段の惰性
により指令した理論値よりも大きい油量が油圧ポンプか
ら吐出されたとき、指令した理論値からの余剰分のリフ
トシリンダへの送出が電磁比例弁により制限される。こ
れにより、フォークの上昇速度が所望以上に大きくなる
ことが回避でき、また目標揚高から行き過ぎることもな
いので優れた位置決め性能が得られる。

【００３６】さらに、動力発生手段が電磁比例弁と同時
に偏差値に応じて制御されるので、必要な流量だけが油
圧ポンプから吐出され、余剰流量を減少させ電磁比例弁
における圧力損失によるエネルギー損失を減少させるの
でフォークリフトの運転経済性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハード構成図である。

【図２】本発明に係るコントローラの構成図である。

【図３】無負荷時及び負荷時のデューティの比較図であ
る。

【図４】無負荷時及び負荷時の開度指令値の比較図であ
る。

【図５】偏差値、デューティ、油圧ポンプ吐出油量及び
開度指令値の時間的変化の説明図である。

【図６】産業車両例としてのフォークリフトの説明図で
ある。

【図７】自動揚高制御の従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１１…アウタレール、１２…インナレール、１３…フォ
ーク、１４…リフトシリンダ、１６…電磁比例弁、２０
…油圧ポンプ、２１…電動モータ、２２…リフトレバ
ー、２３…揚高センサ、２４…レバー操作量検出器、２
５…目標高さ設定手段、２６…コントローラ、７０…偏
差値演算部、７１…デューティ演算部、７２…出力許可
判定部、７３…開度指令値演算部、７４…レバー指令値
演算部、７５…荷重演算部、７６…減速点偏差値演算
部、７７…開度指令値下限値演算部、７８…デューティ
下限値演算部、７９ａ…モータ最小値判定部、７９ｂ…
電磁弁最小値判定部、８０…圧力センサ、８１…手動
弁、Ｈｔ…目標揚高、Ｈ…揚高、Ｅ…偏差値、Ｅｄ…減
速点偏差値、Ｅｓ…偏差閾値、Ｓａ…自動指令信号、Ｌ
ｅｖ…レバー操作量、ＬＳ…レバー操作信号、Ｐ…負荷
圧、Ｗ…荷重、Ｗｒ…定格荷重、Ｓｖ…電磁比例弁開度
指令値、Ｖ…開度指令値、Ｖｄ…開度指令値上限値、Ｖ
ｓ…開度指令値下限値、Ｄｍ…モータデューティ指令
値、Ｄ…デューティ、Ｄｄ…デューティ上限値、Ｄｓ…
デューティ下限値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江田 典彦 栃木県小山市横倉新田110 小松フォーク リフト株式会社栃木工場内 Ｆターム(参考） 3F333 AA02 AB18 AE02 BA02 BD02 DA05 FA21 FB05 FD03 FD06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォークの目標揚高を設定する目標揚高
   設定手段と、 フォークの揚高を検出する揚高センサと、 速度指令により回転速度が制御される動力発生手段と、 動力発生手段により駆動される油圧ポンプと、 フォークの揚高を制御するリフトシリンダと、 油圧ポンプ及びリフトシリンダ間に配設され、開口面積
   を設定する開度指令に基づいてリフトシリンダへの油量
   を制御する流量制御弁と、 目標揚高設定手段により設定されたフォークの目標揚高
   と揚高センサにより検出された揚高との位置偏差がゼロ
   値に近づくように動力発生手段の速度指令値及び流量制
   御弁の開度指令値のいずれか一方を演算して出力し、フ
   ォークの位置決め制御を行うコントローラとを備えたフ
   ォークリフトの自動揚高制御装置において、 フォークの荷重を検出する荷重検出器を付設し、 コントローラは、フォークの上昇時に、減速を開始する
   減速点偏差値を荷重の大きさに応じて小さく設定した演
   算カーブにより動力発生手段の速度指令値及び流量制御
   弁の開度指令値のいずれか一方を演算して出力すること
   を特徴とするフォークリフトの自動揚高制御装置。
2. 【請求項２】 フォークの目標揚高を設定する目標揚高
   設定手段と、 フォークの揚高を検出する揚高センサと、 速度指令により回転速度が制御される動力発生手段と、 動力発生手段により駆動される油圧ポンプと、 フォークの揚高を制御するリフトシリンダと、 油圧ポンプ及びリフトシリンダ間に配設され、開口面積
   を設定する開度指令に基づいてリフトシリンダへの油量
   を制御する流量制御弁と、 目標揚高設定手段により設定されたフォークの目標揚高
   と揚高センサにより検出された揚高との位置偏差がゼロ
   値に近づくように動力発生手段の速度指令値及び流量制
   御弁の開度指令値のいずれか一方を演算して出力し、フ
   ォークの位置決め制御を行うコントローラとを備えたフ
   ォークリフトの自動揚高制御装置において、 フォークの荷重を検出する荷重検出器を付設し、 コントローラは、フォークの上昇時に、減速を開始する
   減速点偏差値を荷重の大きさに応じて小さく設定した演
   算カーブにより動力発生手段の速度指令値と流量制御弁
   の開度指令値との両方を演算して出力することを特徴と
   するフォークリフトの自動揚高制御装置。