JP2001139294A - フォークリフトの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車体のずり落ち速度を抑制し、かつ作業者に駐
車ブレーキのかけ忘れを報知できるようにする。 【解決手段】ＣＰＵにより、回転検出部により検出され
るモータ回転数から車体の速度及び加速度を導出し、車
体の停車を認識したときに、ディレクショナルレバーが
中立状態に設定され、アクセル検知部によるアクセルＯ
ＦＦが検知されることを条件に（Ｓ１〜Ｓ６のＮＯ、Ｓ
１４のＹＥＳ）、駐車ブレーキのかけ忘れにより車体が
坂道をずり落ちるときの速度及び加速度に基づき、車体
の速度を所定の低速度に維持すべく、比例微分制御によ
る誘導モータの出力指令値が算出され（Ｓ１５）、この
出力指令値に基づき、ＰＷＭパルス出力部が制御されて
誘導モータの回転数が制御される（Ｓ１６）。

Description

【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の出力直流電力を、インバ
ータにより交流電力に変換して動力用の誘導モータに給
電し、駆動部によりモータを駆動して力行、回生を行う
フォークリフトの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、バッテリにより駆動されるフォー
クリフトは、例えば図５に示すように、車体１に搭載さ
れたバッテリ２により走行用の直流モータ３に給電して
走行する。このとき、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５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。

【０００３】ところで、このような直流モータ式のフォ
ークリフトでは、例えば坂道の途中で停車した場合に、
駐車ブレーキを作動させずに、アクセルペダルの踏み込
みも止めてしまうと、車体は坂道を自走、つまり勝手に
ずり落ち始め、しかもその速度は徐々に増加するという
問題があった。

【０００４】一方最近では、上記した直流モータ３に代
えて交流モータである誘導モータを動力源とするフォー
クリフトも提案されており、この誘導モータ式の場合、
例えば図６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の出力直流電力を、平滑コンデンサ１
２により平滑すると共に、６個の電界効果トランジスタ
Ｔ１〜Ｔ６をフルブリッジ接続して成る３相ブリッジイ
ンバータ１３により交流電力に変換して３相誘導モータ
１４に給電し、特に誘導モータ１４のプラギング制御を
利用することが行われている。

【０００５】この誘導モータ１４のプラギング制御によ
って、上記したように車体１（図５参照）が坂道の途中
で停車し、その際駐車ブレーキを作動させずに、アクセ
ルＯＦＦとしても、誘導モータ１４にプラギング制動が
かかり、車体１が坂道をずり落ちることのない制御が行
われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このプラギン
グ制動の条件として、誘導モータ１４に所定電圧を印加
し続けることが必要であるため、バッテリ２の電力は消
費され続けることになり、そのまま放置しておけばバッ
テリ２が消耗して、やがて誘導モータ１４のプラギング
制動が効かない状態になり、車体１のずり落ちが始ま
り、しかもその速度が次第に増加するという問題があっ
た。

【０００７】また、誘導モータ１４のプラギング制動に
よって、駐車ブレーキを作動させずにアクセルＯＦＦと
してしまっても、坂道の途中で車体は停止した状態に維
持されるため、作業者は駐車ブレーキを作動させていな
いことに気づかず、そのため上記したようにバッテリ２
が消耗した後における車体１のずり落ちを未然に防止す
ることができないという問題もあった。

【０００８】この発明が解決しようとする課題は、坂の
途中で駐車ブレーキを作動させずにアクセルＯＦＦとし
たときに、車体のずり落ち速度を抑制し、かつ作業者に
駐車ブレーキのかけ忘れを報知できるようにすることに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明は、フォークリフトの車体に搭載された
バッテリの出力直流電力を、インバータにより交流電力
に変換して動力用の誘導モータに給電し、駆動部により
前記モータを駆動して力行、回生を行うフォークリフト
の制御装置において、前記車体の停車後、アクセルがＯ
ＦＦのまま、前記車体が自走するときの車体速度及び加
速度に基づき、前記速度を所定の低速値以下に維持すべ
く比例微分制御による前記モータの出力指令値を算出す
ることを特徴としている。

【００１０】このような構成によれば、車体の停車後、
アクセルＯＦＦの状態において車体が自走するときの車
体速度及び加速度に基づき、モータの出力指令値を算出
し、その算出した出力指令値に従ってモータを制御する
ことで、車体速度が所定の低速値以下に維持されるた
め、車体が坂の途中で停止して、駐車ブレーキを作動さ
せずかつアクセルＯＦＦとされても、車体はゆっくりと
一定の低速度以下で坂をずり落ちる。

【００１１】そのため、車体のずり落ち速度が従来のよ
うに増加することもなく、しかもゆっくりずり落ちる車
体を見ることで、作業者は駐車ブレーキのかけ忘れに気
づき、駐車ブレーキのかけ忘れを報知することが可能に
なる。

【００１２】また、本発明は、前記モータの回転数を検
出する回転検出部と、前記回転検出部による検出値から
前記車体の速度及び加速度を導出する導出部と、前記モ
ータの駆動力を車輪に伝達する伝達手段を前進及び後退
のいずれかまたは中立状態に切換設定する切換部と、ア
クセルのＯＮ、ＯＦＦを検知するアクセル検知部と、前
記回転検出部により前記車体の停車が認識されたとき
に、前記切換部が中立状態に設定され、かつ前記アクセ
ル検知部により前記アクセルのＯＦＦが検知されること
を条件に、前記車体が自走するときの前記速度及び加速
度に基づき、前記速度を所定の低速度以下に維持すべく
比例微分制御による前記モータの出力指令値を算出する
制御部とを備えていることを特徴としている。

【００１３】このような構成によれば、一定条件下にお
いて、車体が自走するときの車体速度及び加速度に基づ
き、モータの出力指令値が算出されるため、その算出し
た出力指令値に従ってモータを制御することで、車体の
自走する速度を所定の低速値に維持することができる。

【００１４】また、本発明は、前記制御部は、前記導出
部による前記速度の向きに応じて前進方向への前記出力
指令値及び後退方向への前記出力指令値をそれぞれ算出
することを特徴としている。

【００１５】このような構成によれば、車体が前進また
は後退のどちらの方向に坂を自走するかにより、モータ
の回転方向を考慮したモータの出力指令値を算出するこ
とができる。

【００１６】

【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４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制御装置のブロック図であり、図
２ないし図４は図１の動作説明用フローチャートであ
る。

【００１７】ここで、カウンタバランス型フォークリフ
トの構成は、直流モータ３を誘導モータとした点を除
き、図５に示すものと同じであるため、以下の説明では
図５も参照する。また、本実施形態では、図６に示す誘
導モータ１４と同様、３相誘導モータを用いており、そ
の駆動に用いられるインバータは図６に示す３相ブリッ
ジインバータ１３と同じ構成であるため、以下の説明で
は図６も参照する。

【００１８】図１に示すように、アクセルペダル９の踏
み込み量に比例したアクセル検知部（図示せず）からの
検知信号は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部２１
によりデジタル信号に変換され、後述するＣＰＵにより
アクセルペダル９の踏み込みによるアクセルのＯＮ、Ｏ
ＦＦ及び踏み込み量が検知される。また、図６に示され
るように、誘導モータ１４の回転軸には、ロータリエン
コーダから成る回転検出部１５が設けられており、この
回転検出部１５からの出力パルスが、カウンタ２２によ
りカウントされ、そのカウント値から後述するＣＰＵに
より誘導モータ１４の回転数が検出される。

【００１９】更に、誘導モータ１４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切換部としてのディレク
ショナルレバー４の切換状態がパラレル入力部（ＰＩ）
２３を介して後述するＣＰＵに入力され、このディレク
ショナルレバー４が前進方向、後退方向、中立状態のい
ずれに切換設定されているかの判断がＣＰＵにより行わ
れる。

【００２０】そして、これらアクセルペダル９の踏み込
み量、モータ回転数やディレクショナルレバー４の切換
状態といったデータに加えて、図１には示されていない
ブレーキ検知部により検知されるブレーキのＯＮ、ＯＦ
Ｆ、並びに駐車ブレーキ検知部による駐車ブレーキの作
動、非作動のデータが、ＲＡＭ２５に一時的に記憶保持
され、ＲＯＭ２６に予め格納されている所定の制御プロ
グラムに従い、ＣＰＵ２７により、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ：Pulse Width Modulation)パルス出力部２８から、
インバータ１３の各トランジスタＴ１〜Ｔ６の制御端子
にＰＷＭ制御パルスが出力され、誘導モータ１４の出力
電流が制御され、力行制御或いは回生制御が行われるよ
うになっている。

【００２１】ところで、ＣＰＵ２７では、回転検出部１
５により検出されるモータ回転数から車体１の速度及び
加速度を導出し、回転検出部１５の出力から車体１の停
車を認識したときに、ディレクショナルレバー４が中立
状態に設定され、かつアクセル検知部及びブレーキ検知
部によるアクセル及びブレーキのＯＦＦが検知されるこ
とを条件に、駐車ブレーキのかけ忘れにより、車体１が
自走、つまり坂道で勝手にずり落ちるときの速度及び加
速度に基づき、速度を所定の低速度（例えば、約５ｋｍ
／ｈ）に維持すべく、比例微分（ＰＤ）制御による誘導
モータ１４の出力指令値を算出する。ここで、ＰＤ制御
による制限速度は、上記した５ｋｍ／ｈに限定されるも
のでないのは勿論である。

【００２２】そして、この算出された出力指令値に基づ
き、ＰＷＭパルス出力部２８が制御されて誘導モータ１
４の回転数が制御され、誘導モータ１４の回生制御が行
われるのである。

【００２３】このとき、ＣＰＵ２７は、車体１の自走方
向が、前進或いは後退のどちらであるかにより速度の
正、負の向きも同時に導出し、その速度の方向に応じ
て、誘導モータ１４の正転方向（前進時）或いは逆転方
向（後退時）への誘導モータ１４の出力指令値を算出す
る。このようなＣＰＵ２７による速度及び加速の導出処
理が導出部に相当し、ＣＰＵ２７による誘導モータ１４
の出力指令値の算出処理が制御部に相当する。

【００２４】また、ＣＰＵ２７による出力指令値の算出
は、導出した速度をＶ、加速度をＧとし、制御系のゲイ
ン（係数）をｋ１、ｋ２とし、自走方向が前進の場合に
おける誘導モータ１４の出力指令値Ｍｆ、後退の場合に
おける誘導モータ１４の出力指令値Ｍｂとすると、 Ｍｆ＝ｋ１×Ｖ＋ｋ２×Ｇ（前進の場合） Ｍｂ＝−ｋ１×Ｖ−ｋ２×Ｇ（後退の場合） の両式に従ってそれぞれ成される。ここで、上記した
式及び式の右辺第１項が、比例微分（ＰＤ）制御にお
ける比例（Ｐ）制御成分、右辺第２項が微分（Ｄ）制御
成分を表わす。

【００２５】次に、動作について図２ないし図４のフロ
ーチャートを参照して説明する。

【００２６】図２に示すように、ＣＰＵ２７により、ま
ずＲＡＭ２５を始めとして装置の初期化が行われ（Ｓ
１）、アクセル検知部からアクセルペダルの踏み込み量
に比例した信号が取り込まれ（Ｓ２）、ＰＩ２３を介し
てディレクショナルレバー４の切換状態が入力されると
共に（Ｓ３）、カウンタ２２によるカウント値が取り込
まれ（Ｓ４）、ブレーキ検知部の出力が取り込まれる
（Ｓ５）。

【００２７】そして、アクセルＯＮか否かの判定がなさ
れ（Ｓ６）、この判定結果がＹＥＳであれば、ディレク
ショナルレバー４の切換状態が前進または後退か中立か
の判定がなされ（Ｓ７）、前進または後退であると判断
されると、ＣＰＵ２７に内蔵されたレジスタ等により構
成されるずり落ちフラグがリセットされ（Ｓ８）、通常
の走行制御処理が行われ（Ｓ９）、その後は後述するス
テップＳ１６に移行する。

【００２８】ここで、ステップＳ９の通常の走行制御処
理とは、図３に示すように、所定のゲイン（係数）とア
クセルペダル９の踏み込み量との掛け算により、通常走
行時におけるモータ出力指令値を算出する処理（Ｓ２
０）である。

【００２９】続いて、上記したステップＳ６の判定結果
がＮＯであれば、アクセルＯＦＦであるため、ステップ
Ｓ３において取り込まれたカウント値から導出される車
体１の速度がゼロか否かの判定がなされ（Ｓ１０）、こ
の判定結果がＹＥＳであり、つまりゼロで車体１は停止
していると判断されると、ステップＳ５において取り込
まれたブレーキ検知部の出力から、ブレーキＯＮか否か
の判定がなされ（Ｓ１１）、この判定結果がＹＥＳであ
れば、ＣＰＵ２７のずり落ちフラグがセットされ（Ｓ１
２）、誘導モータ１４の出力指令値がゼロに設定された
後（Ｓ１３）、後述するステップＳ１６に移行する。
尚、上記したステップＳ５及びＳ１１の処理を削除し、
車体１の速度がゼロか否かの判定をなし（Ｓ１０）、こ
の判定結果がＹＥＳであればＣＰＵ２７のすり落ちフラ
グをセット（Ｓ１２）するようにしても構わない。

【００３０】一方、上記したステップＳ１０の判定結果
がＮＯであれば、車体１はある速度で走行中であると判
断され、ステップＳ１４において、ずり落ちフラグがセ
ットされているか否かの判定がなされ（Ｓ１４）、この
判定結果がＮＯであれば、後述するずり落ち制御の必要
はないと判断できるため、上記したステップＳ１１の判
定結果がＮＯの場合と共に前述のステップＳ１３に移行
する。

【００３１】また、ステップＳ１４の判定結果がＹＥＳ
であれば、ステップＳ１５に移行してずり落ち制御処理
が行われる（Ｓ１５）。このずり落ち制御処理では、図
４に示すように、ステップＳ４で取り込まれたカウンタ
２２のカウント値から導出される車体１の速度Ｖ及び加
速度Ｇに基づき、その速度Ｖが正か負かの判定がなされ
（Ｓ２５）、Ｖが正であれば、上記した式による前進
の場合における誘導モータ１５の出力指令値Ｍｆが算出
され（Ｓ２６）、Ｖが負であれば、上記した式による
後退の場合における誘導モータ１５の出力指令値Ｍｂが
算出され（Ｓ２７）、その後ステップＳ２６の処理を経
た後と共に図２のメインルーチンに復帰する。

【００３２】そして、図２に示すように、上記したステ
ップＳ９、Ｓ１３、Ｓ１５の処理を経た後、次のステッ
プＳ１６に移行し、上記したステップＳ９で算出された
誘導モータ１４の出力指令値に基づき、ＣＰＵ２７によ
りＰＷＭパルス出力部２８が制御され、アクセルペダル
の踏み込み量に応じた速度になるように誘導モータ１４
の回転数が制御される（Ｓ１６）。

【００３３】一方、ステップＳ１３の場合には、誘導モ
ータ１４の出力がゼロになる、つまり誘導モータ１４が
停止するように制御され（Ｓ１６）、他方ステップＳ１
５の場合には、ステップＳ１５で算出された出力指令値
ＭｆまたはＭｂに基づき、ＣＰＵ２７によりＰＷＭパル
ス出力部２８が制御され、車体１の速度が例えば５ｋｍ
／ｈ程度の予め定められた所定の低速度以下になるよう
に、誘導モータ１４の回転数が制御され（Ｓ１６）、そ
の後上記したステップＳ２に戻る。

【００３４】従って、坂の途中で停止して、駐車ブレー
キを作動させずにアクセルＯＦＦとしても、そのときの
車体１が自走、つまり車体１が坂をずり落ちるときの速
度及び加速度に基づき、誘導モータ１４の出力指令値Ｍ
ｆまたはＭｂを算出し、その出力指令値に従って誘導モ
ータ１４を制御することで、車体１がずり落ちる速度
を、例えば５ｋｍ／ｈ等の予め定められた所定値以下に
維持することができる。

【００３５】このように、上記した実施形態によれば、
車体１のずり落ち速度が従来のように増加しないため、
車体１が速い速度でずり落ちて壁や設置物等に激突して
これら破損するおそれを低減することができる。

【００３６】また、作業者が坂をゆっくりとずり落ちる
車体１を見つければ、作業者に対して駐車ブレーキのか
け忘れていることに気づかせることができ、駐車ブレー
キのかけ忘れの報知効果を得ることもできる。

【００３７】更に、従来の誘導モータの回生制動によっ
て、完全に車体１を停止する場合のように、バッテリ２
が制動動作の途中で消耗しきってしまうことを防止で
き、バッテリ２が消耗することに伴う不都合を解消でき
る。

【００３８】なお、上記した実施形態では、誘導モータ
１４を３相誘導モータとした場合について説明している
が、特に３相誘導モータ限定されるものではなく、２相
や４相以上の誘導モータであってもよいのは勿論であ
る。

【００３９】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提供した場合につい
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
の他の誘導モータを動力源とし得るフォークリフトに適
用できるのはいうまでもなく、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。

【００４０】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。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、坂の途中で停止して、駐車ブレーキを作動させ
ずにアクセルＯＦＦとしても、車体はゆっくりと一定の
低速度以下で坂をずり落ちるため、車体のずり落ち速度
が次第に増加することを防止して一定に保持でき、しか
もゆっくりずり落ちる車体を見ることで、作業者は駐車
ブレーキのかけ忘れに気づき、駐車ブレーキのかけ忘れ
を報知することが可能になり、フォークリフトの運転時
における安全性の向上を図ることができる。

【００４２】また、ずり落ち動作中にバッテリが消耗し
きってしまうことを未然に防止でき、バッテリの長寿命
化を図ることが可能になる。

【００４３】また、請求項２に記載の発明によれば、車
体が自走するときの車体速度及び加速度に基づき、モー
タの出力指令値が算出されるため、その算出した出力指
令値に従ってモータを制御することで、車体の自走する
速度を所定の低速値に維持することができる。

【００４４】また、請求項３に記載の発明によれば、車
体が前進または後退のどちらの方向に坂を自走するかに
より、モータの回転方向を考慮したモータの出力指令値
を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明一実施形態のブロック図である。

【図２】この発明一実施形態の動作説明用フローチャー
トである。

【図３】この発明一実施形態の動作説明用フローチャー
トである。

【図４】この発明一実施形態の動作説明用フローチャー
トである。

【図５】一般の直流モータ式フォークリフトの側面図で
ある。

【図６】一般の３相誘導モータの制御回路の結線図であ
る。

【符号の説明】

１ 車体 ２ バッテリ ４ ディレクショナルレバー（切換部） ９ アクセルペダル １３ ３相ブリッジインバータ １４ ３相誘導モータ １５ 回転検出部 ２７ ＣＰＵ（導出部、制御部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォークリフトの車体に搭載されたバッ
   テリの出力直流電力を、インバータにより交流電力に変
   換して動力用の誘導モータに給電し、駆動部により前記
   モータを駆動して力行、回生を行うフォークリフトの制
   御装置において、 前記車体の停車後、アクセルがＯＦＦのまま、前記車体
   が自走するときの車体速度及び加速度に基づき、前記速
   度を所定の低速値以下に維持すべく比例微分制御による
   前記モータの出力指令値を算出することを特徴とするフ
   ォークリフトの制御装置。
2. 【請求項２】 前記モータの回転数を検出する回転検出
   部と、 前記回転検出部による検出値から前記車体の速度及び加
   速度を導出する導出部と、 前記モータの駆動力を車輪に伝達する伝達手段を前進及
   び後退のいずれかまたは中立状態に切換設定する切換部
   と、 アクセルのＯＮ、ＯＦＦを検知するアクセル検知部と、 前記回転検出部により前記車体の停車が認識されたとき
   に、前記切換部が中立状態に設定され、かつ前記アクセ
   ル検知部により前記アクセルのＯＦＦが検知されること
   を条件に、前記車体が自走するときの前記速度及び加速
   度に基づき、前記速度を所定の低速度以下に維持すべく
   比例微分制御による前記モータの出力指令値を算出する
   制御部とを備えてい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。
3. 【請求項３】 前記制御部は、前記導出部による前記速
   度の向きに応じて前進方向への前記出力指令値及び後退
   方向への前記出力指令値をそれぞれ算出することを特徴
   とする請求項２に記載のフォークリフトの制御装置。