JP2003267678A - フォークリフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアリングハンドルを切りながら急なアク
セル操作を行ったような場合でも車輪が浮き上がる現象
を有効に抑制して、常に安定した走行を可能としたリー
チ型フォークリフトを提供する。 【解決手段】 速度調整用のアクセルレバー１３の操作
量Ａｃｌに応じて制御指令トルクＴｏを設定するととも
に、アクセルレバー１３の操作量Ａｃｌとステアリング
ハンドル１４の操作量θの大きさに応じて目標加速度Ａ
ｄを決定し、この決定した目標加速度Ａｄと実際の車体
の加速度Ａとの偏差に基づいて出力係数Ｋａを設定し、
この出力係数Ｋａでもって制御指令トルクＴｏを補正
し、この補正値Ｔｄにより走行モータ１８を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォークリフトに
係り、特には走行時の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフォークリフトの一種として、た
とえば図３に示す構成のリーチ型フォークリフトが知ら
れている。このリーチ型フォークリフトは、車体１から
前方に向けて左右一対のストラドルアーム２が延設さ
れ、このストラドルアーム２にはこれに沿って進退動作
する左右一対のマスト３が立設され、これらのマスト３
には荷物を載置するフォーク４がリフトブラケット６を
介して昇降可能に取り付けられている。また、左右の各
ストラドルアーム２の先端部にはそれぞれロード輪７
が、また、車体１の後部の左右には、駆動兼操舵用のド
ライブ輪８および補助用のキャスタ輪９が配設されてい
る

【０００３】さらに、車体１にはマスト３に近接した箇
所に運転操作部１１が確保されており、この運転操作部
１１には、フォーク４の昇降やティルト等の荷役操作の
ための荷役操作レバー１２や、速度調整用のアクセルレ
バー１３の他、スピードメータ等の各種の計器類やステ
アリングハンドル１４が配置されている。また、車体１
の内部には、荷役操作レバー１２やアクセルレバー１３
のレバー操作に応じて、荷役モータや走行モータを駆動
制御するコントローラ１５が配置されている。

【０００４】ところで、上記のように、コントローラ１
５は、アクセルレバー１３のレバー操作に応じて走行モ
ータを駆動制御して速度調整を行うが、この場合、たと
えば比例積分制御（ＰＩ制御）を行うとすると、次式に
基づいて走行モータを駆動するための制御指令トルクＴ
ｏが算出される。

【０００５】

【数１】 ここに、Ｖｄはアクセルレバー１３の操作量に応じて決
まる目標速度、Ｖは速度検出手段で検出される車体の実
際の走行速度、ｎ₁，ｎ₂はフィードバックゲインであ
る。なお、当然ながら、制御指令トルクＴｏは、走行モ
ータの特性から決まる最大出力トルクＴｍａｘ以下の範
囲に限定される。

【０００６】そして、コントローラ１５は、アクセルレ
バー１３のレバー操作に応じて上記の［数１］式で算出
された制御指令トルクＴｏが制御出力となるように走行
モータの印加電圧を決定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に車体
の加速度が大きいときには、車体の慣性力も大きくな
る。そして、ステアリングハンドルを大きくきった状態
で急なアクセル操作をすると、その慣性力の作用によっ
てロード輪が浮き上がって不安定な走行現象が起きる。
この現象は、フォーク４に荷物を載置していないときな
どストラドルアーム２の先端部に加わる負荷が小さい場
合や、マスト３を後退させる、いわゆるリーチイン動作
をさせた場合に、ドライブ輪８の操舵角が大きくなる
程、顕著となる。

【０００８】ところが、従来技術では、このような加速
度の影響を考慮せずに、前述の［数１］式によって決ま
る制御指令トルクＴｏに基づいて走行モータを駆動して
いる。つまり、アクセルレバー１３の操作量に応じて決
まる目標速度Ｖｄと車体１の実際の走行速度Ｖとの偏差
（Ｖｄ−Ｖ）に基づく速度制御（ＰＩ制御）を行ってい
て、車両１の加速度の影響が考慮されていない。

【０００９】このため、ステアリングハンドル１４の操
作中に急なアクセル操作をすると、特にストラドルアー
ム２に加わる負荷が小さい場合や、ドライブ輪８の操舵
角が大きくなったような場合に加速度の影響が大きくな
ってロード輪７に生じる浮き上がり現象を十分に抑える
ことが難しかった。なお、このような問題はリーチ型フ
ォークリフトに限られるものではなく、他の形式のフォ
ークリフトにおいても共通する問題である。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、ステアリングハンドルを切りながら急
なアクセル操作を行ったような場合でも、加速による慣
性力の影響を制限することにより、常に安定した走行を
可能としたフォークリフトを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、次のようにしている。すなわち、請求
項１記載の発明に係る型フォークリフトは、速度調整用
のアクセルの操作量に応じて制御指令トルクを設定する
とともに、前記アクセルの操作量とステアリングハンド
ルの操作量の大きさに応じて目標加速度を決定し、この
決定した目標加速度と実際の車体の加速度との偏差に基
づいて出力係数を設定し、この出力係数で前記制御指令
トルクを補正し、この補正値により走行モータを駆動す
ることを特徴としている。

【００１２】また、請求項２記載の発明に係るフォーク
リフトは、車体の走行速度を検出する速度検出手段と、
車体の加速度を検出する加速度検出手段と、ハンドル操
作によるドライブ輪の操舵角を検出する操舵角検出手段
と、アクセルの操作量と前記操舵角検出手段で検出され
る操舵角とに応じて目標加速度を決定する目標加速度決
定手段と、この目標加速度決定手段で決定された目標加
速度と前記加速度検出手段で検出された実際の車体の加
速度との偏差に基づいて出力係数を設定する出力係数設
定手段と、前記アクセルの操作量に応じて決まる目標速
度と前記速度検出手段で測定される車体の実際の速度と
の偏差に応じて制御指令トルクを算出する制御指令トル
ク算出手段と、この制御指令トルク算出手段で算出され
た制御指令トルクを前記出力係数設定手段で設定された
出力係数でもって補正し、この補正値により走行モータ
を駆動するトルク補正手段と、を備えることを特徴とし
ている。

【００１３】請求項１，２の発明によれば、ステアリン
グハンドル操作中の車体加速度の大小に応じて走行モー
タを駆動するための制御指令トルクの大きさが調整され
るため、ステアリングハンドルを切りながら急なアクセ
ル操作を行ったような場合でも、加速による慣性力の影
響を制限することができる。その結果、車体の旋回時に
車輪が浮き上がる現象が有効に抑制されて常に安定した
走行が可能になる。

【００１４】また、請求項３記載の発明に係るフォーク
リフトは、請求項２記載の発明の構成において、前記目
標加速度決定手段が目標加速度Ａｄを、次式 ただし、０＜ｍ＜１ ［ここに、ｋ₁は定常ゲイン、Ａｃｌはアクセルレバー
の操作量、ｍは定数、θは操舵角］により決定し、ま
た、前記出力係数設定手段が出力係数Ｋａを、次式 ただし、０＜Ｋａｏ＜Ｋａ＜１ ［ここに、Ｋａｏは出力係数の初期値、ｋ₂は定数、Ａ
ｄは目標加速度、Ａは検出加速度］により設定さするも
のであることを特徴としている。

【００１５】また、請求項４記載の発明に係るフォーク
リフトは、請求項１ないし３いずれかに記載の発明の構
成において、前記フォークリフトが、車体の下部に前方
へ延設された左右一対のストラドルアームを備え、前記
各ストラドルアームに回転自在な車輪を備えることを特
徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実
施の形態に係るリーチ型フォークリフトの走行制御系の
構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態に
おいて、リーチ型フォークリフトの全体構成は、図３に
示した従来技術と基本的に同じであるから、従来技術と
対応する構成部分については同一の符号を付すととも
に、これらの図を参照して説明する

【００１７】図３に示すように、この実施の形態に係る
リーチ型フォークリフトは、車体１から前方に向けて左
右一対のストラドルアーム２が延設され、このストラド
ルアーム２にはこれに沿って進退動作する左右一対のマ
スト３が立設され、これらのマスト３には荷物を載置す
るフォーク４がリフトブラケット６を介して昇降可能に
取り付けられている。また、左右の各ストラドルアーム
２の先端部にはそれぞれロード輪７が、また、車体１の
後部の左右には、駆動兼操舵用のドライブ輪８および補
助用のキャスタ輪９が配設されている。

【００１８】さらに、車体１の上部の前方から左側方に
かけては運転操作部１１が確保されており、この運転操
作部１１には、フォーク４の昇降やティルト等の荷役操
作のための荷役操作レバー１２や、速度調整用のアクセ
ルレバー１３の他、スピードメータ等の各種の計器類
（図示せず）やステアリングハンドル１４が配置されて
いる。また、車体１の内部には、フォーク４の昇降やテ
ィルト等の動作を行わせるための荷役モータを具備する
油圧装置（図示せず）やドライブ輪８を駆動させるため
の走行モータを具備する走行装置（図示せず）が搭載さ
れており、また荷役操作レバー１２やアクセルレバー１
３のレバー操作に応じて、荷役モータや走行モータを駆
動制御するコントローラ１５が載置されている。なお、
アクセルレバー１３には、レバー操作量Ａｃｌを検出す
るポテンショメータが内蔵されている。

【００１９】図１において、１３は速度調整用のアクセ
ルレバー、１５はマイクロコンピュータ等からなるコン
トローラ、１８はドライブ輪８を駆動する走行モータ、
１９は走行モータ１８を駆動するための走行モータ駆動
ユニット、２０は車体１の実際の速度Ｖを検出する速度
検出手段、２１は車体１の実際の加速度Ａを検出する加
速度検出手段、２２はステアリングハンドル１４のハン
ドル操作によるドライブ輪８の操舵角θを検出する操舵
角検出手段である。

【００２０】上記の速度検出手段２０は、たとえば走行
モータ１８の駆動軸に取り付けられたロータリエンコー
ダで構成される。また、加速度検出手段２１は、圧電素
子や差動変圧器等の機械電気変換器を利用して加速度を
直接測定する加速度計で構成することもできるが、速度
検出手段２０の検出信号の単位時間当たり速度変化（微
分値）を求める回路により構成することもできる。操舵
角検出手段２２は、たとえばドライブ輪８の操舵軸に取
り付けられたポテンショメータにより構成される。

【００２１】そして、コントローラ１５は、アクセルレ
バー１３の操作量Ａｃｌ、速度検出手段２０により検出
される車体１の実際の速度Ｖ、加速度検出手段２１によ
り検出される車体１の実際の加速度Ａ、操舵角検出手段
２２により検出されるドライブ輪８の操舵角θに基づ
き、以下の制御を実行する。

【００２２】コントローラ１５は、アクセルレバー１３
の操作量Ａｃｌと操舵角検出手段２２で検出されるドラ
イブ輪８の操舵角θとに基づいて、目標加速度Ａｄを次
式に基づいて決定する。

【数２】 ただし、０＜ｍ＜１ ここに、ｋ₁は定常ゲイン、ｍは定数、θは操舵角であ
る。

【００２３】［数２］式から分かるように、アクセルレ
バー１３の操作量Ａｃｌが増加すると、これに伴って目
標加速度Ａｄが大きく設定される。また、操舵角θが０
に近付く（つまり直進走行の状態に近付く）ほど目標加
速度Ａｄは大きく設定され、逆に操舵角θが９０°に近
付く（つまり車体の旋回半径が小さくなる）ほど目標加
速度Ａｄは小さく設定される。そして、このようなコン
トローラ１５による目標加速度Ａｄを決定する処理が、
本発明における目標加速度決定手段３１である。

【００２４】また、コントローラ１５は、［数２］式に
基づいて決定された目標加速度Ａｄと加速度検出手段２
１で検出される実際の車体１の加速度Ａとの偏差（Ａｄ
−Ａ）から、出力係数Ｋａを次式に基づいて設定する。

【数３】 ただし、０＜Ｋａｏ＜Ｋａ＜１ ここに、Ｋａｏは出力係数の初期値、ｋ₂は定数であ
る。

【００２５】［数３］式から分かるように、車体１の実
際の加速度Ａが目標加速度Ａｄよりも大きいと出力係数
Ｋａが減少し、逆に、車体１の実際の加速度Ａが目標加
速度Ａｄよりも小さいと出力係数Ｋａが増加する。そし
て、このようなコントローラ１５による出力係数Ｋａを
設定する処理が、本発明における出力係数設定手段３２
である。

【００２６】さらに、コントローラ１５は、アクセルレ
バー１３の操作量Ａｃｌに応じて決まる目標速度Ｖｄと
速度検出手段２０で検出される車体１の実際の速度Ｖと
の偏差（Ｖｄ−Ｖ）に応じて、前述の［数１］式に基づ
いて制御指令トルクＴｏを算出する。このようなコント
ローラ１５による制御指令トルクＴｏを算出する処理
が、本発明における制御指令トルク算出手段３３であ
る。なお、アクセルレバー１３の操作量Ａｃｌと目標速
度Ｖｄとの関係データがコントローラ１５に内蔵されて
いるメモリに予め記憶されており、コントローラ１５は
アクセルレバー１３の操作量Ａｃｌに対応する目標速度
Ｖｄをこのメモリから読み出すことで、目標速度Ｖｄの
決定を実行する。

【００２７】またさらに、コントローラ１５は、制御指
令トルク算出手段３３により［数１］式に基づいて算出
された制御指令トルクＴｏを、出力係数設定手段３２に
より［数３］式に基づいて設定された出力係数Ｋａを用
いて次式によって補正する。

【数４】 そして、補正されたトルク値（以下、トルク補正値と称
す）Ｔｄが制御出力となるように走行モータ１８の印加
電圧を決定し、この電圧値でもって走行モータ１８が駆
動されるように走行モータ駆動ユニット１９を制御す
る。このようなコントローラ１５による制御指令トルク
Ｔｏを出力係数Ｋａを用いて補正する処理、及びトルク
補正値Ｔｄが制御出力となるように走行モータ駆動ユニ
ット１９を制御する処理が、本発明におけるトルク補正
手段３４である。

【００２８】次に、上記構成を有するリーチ型フォーク
リフトにおけるコントローラ１５による走行制御処理の
手順について、図２に示すフローチャートを参照して説
明する。なお、符号Ｓは各ステップを意味する。

【００２９】まず、コントローラ１５は、アクセルレバ
ー１３の操作量Ａｃｌと操舵角検出手段２２で検出され
るドライブ輪８の操舵角θの両データを取り込む（Ｓ
１）。

【００３０】次に、コントローラ１５は、アクセルレバ
ー１３の操作量Ａｃｌと操舵角検出手段２２で検出され
るドライブ輪８の操舵角θとに基づいて、［数２］式に
基づいて目標加速度Ａｄを決定する。また、アクセルレ
バー１３の操作量Ａｃｌに応じて目標速度Ｖｄを決定す
る（Ｓ２）。

【００３１】次に、コントローラ１５は、速度検出手段
２０で検出される車両１の実際の走行速度Ｖと、加速度
検出手段２１で検出される車両１の実際の走行加速度Ａ
の両データを取り込む（Ｓ３）。

【００３２】続いて、コントローラ１５は、ステップＳ
２で予め求めた目標加速度ＡｄとステップＳ３で検出さ
れた実際の車体１の加速度Ａとの偏差（Ａｄ−Ａ）か
ら、［数３］式に基づいて出力係数Ｋａを設定する（Ｓ
４）。

【００３３】続いて、コントローラ１５は、ステップＳ
２で予め求めた目標速度ＶｄとステップＳ３で予め検出
された実際の速度Ｖとの偏差（Ｖｄ−Ｖ）に応じて、前
述の［数１］式に基づいて制御指令トルクＴｏを算出す
る（Ｓ５）。

【００３４】続いて、コントローラ１５は、ステップＳ
５で求めた制御指令トルクＴｏを、ステップＳ４で予め
求めた出力係数Ｋａを用いて［数４］式により補正し、
トルク補正値Ｔｄを算出する（Ｓ６）。

【００３５】そして、コントローラ１５は、算出された
トルク補正値Ｔｄが制御出力となるように走行モータ１
８の印加電圧を決定し（Ｓ７）、この電圧値でもって走
行モータ１８が駆動されるように走行モータ駆動ユニッ
ト１９を制御する（Ｓ８）。

【００３６】したがって、この実施の形態によれば、目
標加速度Ａｄは、アクセルレバー１３の操作量Ａｃｌが
同じ場合でもステアリングハンドル１４の操作によるド
ライブ輪８の操舵角θが大きい場合には小さく抑えら
れ、その結果、目標加速度Ａｄと車体１の実際の加速度
Ａとの偏差が大きくなると出力係数Ｋａが減少される。
そして、この出力係数Ｋａにより制御指令トルクＴｏが
減少する方向に補正されるため、ステアリングハンドル
１４を切りながら急なアクセル操作を行ったような場合
でも、加速が制限されて車体１の旋回時にロード輪７が
浮き上がる現象が抑制される。また、逆にドライブ輪８
の操舵角θが小さいほど出力係数Ｋａが増加され、補正
による制御指令トルクＴｏの減少が小さくなるので、例
えば直進時には従来通りの速やかな加速を行うことがで
き、常に安定した走行を行うことができる。

【００３７】また、車体１に加わる負荷（荷物の重量な
ど）が大きいために車体１の実際の加速度Ａが目標加速
度Ａｄよりも小さいときには、両者Ａ，Ａｄ間の偏差が
大きくなって出力係数Ｋａが増加され、補正による制御
指令トルクＴｏの減少が小さくなる。そのため、実際の
加速度と目標加速度Ａｄとの偏差が大きくなって行くほ
ど、トルク補正値Ｔｄが増加する方向に補正されること
になる。したがって、ドライブ輪８の操舵角θが大きい
場合であっても充分な加速度が得られていなければ補正
による制御指令トルクＴｏの減少は小さく、旋回時にパ
ワー不足を起こすことはない。

【００３８】なお、上記の実施の形態で説明した目標速
度Ｖｄや目標加速度Ａｄの上限値や、出力係数の初期値
Ｋａｏは、一義的に固定した値ではなく、運転操作者の
使い勝手等を考慮して適宜に（例えば、種々の出力モー
ドとして）設定することが好ましい。すなわち、強出力
モードの下では、目標速度Ｖｄや目標加速度Ａｄの上限
値や、出力係数の初期値Ｋａｏをそれぞれ大きく設定
し、弱出力モードの下では、目標速度Ｖｄや目標加速度
Ａｄの上限値や、出力係数の初期値Ｋａｏをそれぞれ小
さく設定することができる。なお、これら上限値や初期
値はコントローラ１５に内蔵されているメモリにデータ
として予め記憶させておき、運転操作部１１に別途設け
られるモード選択スイッチなどを運転操作者が操作する
ことで、メモリから読み出すデータを変更するようにす
ればよい。

【００３９】また、［数２］式において定数ｍ（ただ
し、０＜ｍ＜１）の値を予め大きく設定しておけば、ロ
ード輪７の浮き上がりの抑制効果を大きくすることがで
きる。

【００４０】さらに、制御指令トルクＴｏ、目標加速度
Ａｄ、出力係数Ｋａを求めるための各数式は、［数１］
〜［数３］に限定されるものではなく、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で適宜に変更することが可能である。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、ステアリングハンドル
操作中の車体加速度の大小に応じて走行モータを駆動す
るための制御指令トルクの大きさが調整されるため、ス
テアリングハンドルを切りながら急なアクセル操作を行
ったような場合には、加速が制限され、その結果、車体
の旋回走行時に車輪が浮き上がる現象が抑制されて安定
した走行が可能になる。

【００４２】また、車体に加わる負荷が大きい場合に
は、制御指令トルクが増加する方向に補正されるので、
走行制御動作を行っていてもパワー不足を起こすことな
く快適な走行性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るリーチ型フォーク
リフトの走行制御系の構成を示すブロック図である。

【図２】 図１のリーチ型フォークリフトのコントロー
ラの走行制御動作の説明に供するフローチャートであ
る。

【図３】 従来のリーチ型フォークリフトの全体構成を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 車体 １３ アクセルレバー １４ ステアリングハンドル １５ コントローラ １８ 走行モータ ２０ 速度検出手段 ２１ 加速度検出手段 ２２ 操舵角検出手段 ３１ 目標加速度決定手段 ３２ 出力係数設定手段 ３３ 制御指令トルク算出手段 ３４ トルク補正手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 速度調整用のアクセルの操作量に応じて
   制御指令トルクを設定するとともに、前記アクセルの操
   作量とステアリングハンドルの操作量の大きさに応じて
   目標加速度を決定し、この決定した目標加速度と実際の
   車体の加速度との偏差に基づいて出力係数を設定し、こ
   の出力係数で前記制御指令トルクを補正し、この補正値
   により走行モータを駆動することを特徴とするフォーク
   リフト。
2. 【請求項２】 車体の走行速度を検出する速度検出手段
   と、 車体の加速度を検出する加速度検出手段と、 ハンドル操作によるドライブ輪の操舵角を検出する操舵
   角検出手段と、 アクセルの操作量と前記操舵角検出手段で検出される操
   舵角とに応じて目標加速度を決定する目標加速度決定手
   段と、 この目標加速度決定手段で決定された目標加速度と前記
   加速度検出手段で検出された実際の車体の加速度との偏
   差に基づいて出力係数を設定する出力係数設定手段と、 前記アクセルの操作量に応じて決まる目標速度と前記速
   度検出手段で測定される車体の実際の速度との偏差に応
   じて制御指令トルクを算出する制御指令トルク算出手段
   と、 この制御指令トルク算出手段で算出された制御指令トル
   クを前記出力係数設定手段で設定された出力係数でもっ
   て補正し、この補正値により走行モータを駆動するトル
   ク補正手段と、 を備えるを特徴とするフォークリフト。
3. 【請求項３】 前記目標加速度決定手段は、目標加速度
   Ａｄを、次式 ただし、０＜ｍ＜１ ［ここに、ｋ₁は定常ゲイン、Ａｃｌはアクセルの操作
   量、ｍは定数、θは操舵角］により決定し、また、前記
   出力係数設定手段は、出力係数Ｋａを、次式 ただし、０＜Ｋａｏ＜Ｋａ＜１ ［ここに、Ｋａｏは出力係数の初期値、ｋ₂は定数、Ａ
   ｄは目標加速度、Ａは検出加速度］により設定するもの
   であることを特徴とする請求項２記載のフォークリフ
   ト。
4. 【請求項４】 前記フォークリフトが、車体の下部に前
   方へ延設された左右一対のストラドルアームを備え、前
   記各ストラドルアームに回転自在な車輪を備えることを
   特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフォー
   クリフト。