JP2005263392A - Forklift truck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォークリフトに関し、特に車体が電子制御により操舵されるフォークリフトに関する。 The present invention relates to a forklift, and more particularly to a forklift in which a vehicle body is steered by electronic control.
図1は、一般的なフォークリフト、特に一般的なリーチ式フォークリフトを示す全体図である。図1に示されるように、リーチ式フォークリフト100は、駆動輪を兼ねる操舵輪101を1つ備え、その操舵輪101は車体後方部の後輪として設置される。オペレータが乗車するスペースを確保するため、その操舵輪(駆動輪)101は、車体の前後方向に沿った中心線から外側に偏って設置されている。操舵輪101と対向する側には、補助輪102が設置されている。
FIG. 1 is an overall view showing a general forklift, particularly a general reach-type forklift. As shown in FIG. 1, the reach forklift 100 includes one
図2は、図1に示されたリーチ式フォークリフト100における操舵機構を示す側面構成図である。図2に示されるように、操舵輪101は、旋回ギア114を備えるドライブユニット110に装着される。また、操舵輪101は、駆動モータ111に連結され、回転駆動力が供給される。ハンドル112は、軸棒あるいは軸棒とチェーンなどの機械的な動力伝達装置を通して、機械的にステアリングギア113に連結されている。この動力伝達装置は、パワーステアリングユニットを備える場合もある。ステアリングギア113と旋回ギア114は、互いに噛み合うように配置され、両ギア(113、114)間で回転力が伝わる。このような構成により、ハンドル112の回転力は、ステアリングギア113、旋回ギア114、ドライブユニット110を介して機械的に操舵輪101へ伝わり、車体は操舵される。
FIG. 2 is a side configuration diagram showing a steering mechanism in the reach-
特許文献1に開示されたリーチ式フォークリフトによれば、ハンドルと操舵輪はパワーステアリングユニットを介して機械的に連結される。操舵輪は、ハンドルの回転力にパワーステアリングユニットによるアシスト力が付加された旋回力によって旋回する。ここで、パワーステアリングユニットのアシスト力は、操舵輪の旋回位置に応じて変化するように構成される。これにより、旋回エンドにおける衝撃が低減され、構成部品や運転者への負荷が軽減される。
According to the reach-type forklift disclosed in
オペレータがフォークリフトを旋回させる時、そのフォークリフトは、車体の構造や操舵輪の舵角によって幾何学的に決定される理想的な回転半径に従って旋回するのが好ましい。しかし、スリップ、走行抵抗、遠心力などの要因は、車体がその理想的な回転半径から逸脱する原因となる。また、上記のようなリーチ式フォークリフトの場合、操舵輪が車体の中心線から側面方向に偏って配置されているため、走行時にヨーイングモーメントが発生する。このヨーイングモーメントは、ハンドルがどちらにも切れていない状態(中立状態)にあっても、車体が真っ直ぐに走らないという現象の原因となる。従って、オペレータはハンドルの回転角の調整を頻繁に行う必要がある。 When the operator turns the forklift, the forklift preferably turns according to an ideal turning radius determined geometrically by the structure of the vehicle body and the steering angle of the steered wheels. However, factors such as slip, running resistance, and centrifugal force cause the vehicle body to deviate from its ideal turning radius. Further, in the case of the reach type forklift as described above, since the steered wheels are arranged in a lateral direction from the center line of the vehicle body, a yawing moment is generated during traveling. This yawing moment causes a phenomenon in which the vehicle body does not run straight even when the steering wheel is not cut to either side (neutral state). Therefore, the operator needs to frequently adjust the rotation angle of the handle.
本発明の課題は、車体が電子制御部により操舵制御されるフォークリフトを提供することである。 An object of the present invention is to provide a forklift in which a vehicle body is steering-controlled by an electronic control unit.
本発明の他の課題は、操舵制御性が向上し、オペレータによるハンドル操作の負担を軽減することができるフォークリフトを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a forklift that can improve steering controllability and can reduce the burden of steering operation by an operator.
本発明の更に他の課題は、左旋回時と右旋回時で、車体が対称的に旋回するフォークリフトを提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a forklift that turns the vehicle body symmetrically when turning left and turning right.
本発明の更に他の課題は、ハンドルの回転角度によって理論的に決定される回転半径に従って旋回することができるフォークリフトを提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a forklift capable of turning according to a turning radius theoretically determined by a turning angle of a handle.
本発明の更に他の課題は、ハンドルが中立状態であるにもかかわらず、ヨーイングモーメントにより車体が旋回してしまうことを防止するフォークリフトを提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a forklift that prevents the vehicle body from turning due to a yawing moment even though the steering wheel is in a neutral state.
本発明の更に他の課題は、ハンドルの回転操作に対する操舵輪の反応感度が可変であるフォークリフトを提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a forklift in which the response sensitivity of a steered wheel to a rotation operation of a steering wheel is variable.
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用される番号・符号を用いて、[課題を解決するための手段]を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 [Means for Solving the Problems] will be described below using the numbers and symbols used in [Best Mode for Carrying Out the Invention]. These numbers and symbols are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Best Mode for Carrying Out the Invention]. However, these numbers and symbols should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
本発明のフォークリフト(10)は、ハンドル(30)と、ハンドル(30)の回転角度(β)を検出する角度センサ(32)と、向きが変わる操舵輪(11)と、操舵輪(11)の向きを変える旋回機構(20)と、角度センサ(32)及び旋回機構(20)に接続された電子制御部(40)とを備える。電子制御部(40)は、角度センサ(32)に接続された操舵輪角度演算器(52、62、72)を備える。角度センサ(32)は、ハンドル(30)回転角度(β)に応じた検出角度信号(S11、S21、S31)を出力する。操舵輪角度演算器(52、62、72)は、検出角度信号(S11、S21、S31)に基づき操舵輪(11)の舵角(δ、θ)を算出し、算出結果に応じた操舵輪角度信号(S13、S23、S33)を出力する。旋回機構(20)は、操舵輪角度信号(S13、S23、S33)に応じて操舵輪(11)の舵角(δ)を変える。 The forklift (10) of the present invention includes a handle (30), an angle sensor (32) for detecting a rotation angle (β) of the handle (30), a steering wheel (11) whose direction is changed, and a steering wheel (11). A turning mechanism (20) for changing the direction of the angle sensor, and an electronic sensor (40) connected to the angle sensor (32) and the turning mechanism (20). The electronic control unit (40) includes a steering wheel angle calculator (52, 62, 72) connected to the angle sensor (32). The angle sensor (32) outputs detection angle signals (S11, S21, S31) corresponding to the rotation angle (β) of the handle (30). The steered wheel angle calculator (52, 62, 72) calculates the steered angle (δ, θ) of the steered wheel (11) based on the detected angle signal (S11, S21, S31), and the steered wheel according to the calculation result. An angle signal (S13, S23, S33) is output. The turning mechanism (20) changes the steering angle (δ) of the steering wheel (11) according to the steering wheel angle signal (S13, S23, S33).
本発明のフォークリフト(10)は、第一前輪(13)と、第二前輪(14)とを更に備える。第一前輪(13)及び第二前輪(14)は、フォークが取り付けられた車体の前方部に配置される。操舵輪(11)は、車体の後方部に配置される。また、操舵輪(11)は、車体の側面方向に偏って配置される。 The forklift (10) of the present invention further includes a first front wheel (13) and a second front wheel (14). The first front wheel (13) and the second front wheel (14) are arranged in the front part of the vehicle body to which the fork is attached. The steered wheel (11) is disposed in the rear part of the vehicle body. Further, the steered wheel (11) is arranged so as to be biased toward the side surface of the vehicle body.
本発明のフォークリフト(10)は、第一速度センサ(15)と、第二速度センサ(16)とを更に備える。第一速度センサ(15)は、第一前輪(13)の移動速度としての第一速度(VL)を検出する。第二速度センサ(16)は、第二前輪(14)の移動速度としての第二速度(VR)を検出する。第一速度センサ(15)及び第二速度センサ(16)は、電子制御部(40)に接続される。電子制御部(40)は、第一速度(VL)及び第二速度(VR)に基づき操舵輪(11)の舵角(δ)を補正する。 The forklift (10) of the present invention further includes a first speed sensor (15) and a second speed sensor (16). The first speed sensor (15) detects a first speed (V L ) as a moving speed of the first front wheel (13). The second speed sensor (16) detects a second speed (V R ) as the moving speed of the second front wheel (14). The first speed sensor (15) and the second speed sensor (16) are connected to the electronic control unit (40). The electronic control unit (40) corrects the steering angle (δ) of the steered wheels (11) based on the first speed (V L ) and the second speed (V R ).
本発明のフォークリフト(10)において、電子制御部(40)は、操舵輪角度演算器(62)に接続された第一曲率演算器(63)と、第一速度センサ(15)及び第二速度センサ(16)に接続された第二曲率演算器(64)と、第一曲率演算器(63)及び第二曲率演算器(64)に接続された第一制御器(65)とを更に備える。第一曲率演算器(63)は、操舵輪角度信号(S23)に基づき、車体の旋回運動の理論的な曲率としての第一曲率(1/R1)を算出する。第二曲率演算器(64)は、第一速度(VL)及び第二速度(VR)に基づき、車体の旋回運動の実質的な曲率としての第二曲率(1/R2)を算出する。第一制御器(65)は、第一曲率(1/R1)と第二曲率(1/R2)が等しくなるように、操舵輪角度信号(S23)を補正する。 In the forklift (10) of the present invention, the electronic control unit (40) includes a first curvature calculator (63) connected to the steering wheel angle calculator (62), a first speed sensor (15), and a second speed. A second curvature calculator (64) connected to the sensor (16), a first curvature calculator (63), and a first controller (65) connected to the second curvature calculator (64) are further provided. . The first curvature calculator (63) calculates a first curvature (1 / R 1 ) as a theoretical curvature of the turning motion of the vehicle body based on the steering wheel angle signal (S23). The second curvature calculator (64) calculates a second curvature (1 / R 2 ) as a substantial curvature of the turning motion of the vehicle body based on the first speed (V L ) and the second speed (V R ). To do. The first controller (65) corrects the steering wheel angle signal (S23) so that the first curvature (1 / R 1 ) and the second curvature (1 / R 2 ) are equal.
本発明のフォークリフト(10)において、第一制御器(65)は、第一曲率(1/R1)が第二曲率(1/R2)より大きい場合、操舵輪(11)の舵角(δ)が大きくなるように操舵輪角度信号(S23)を補正し、第一曲率(1/R1)が第二曲率(1/R2)より小さい場合、操舵輪(11)の舵角(δ)が小さくなるように操舵輪角度信号(S23)を補正する。第一曲率演算器(63)は、操舵輪(11)の舵角(δ)の正接を計算することにより、第一曲率(1/R1)を算出する。第二曲率演算器(64)は、第一速度(VL)と第二速度(VR)の差を、第一速度(VL)と第二速度(VR)の和で割った値に比例した値を、第二曲率(1/R2)として算出する。 In the forklift (10) of the present invention, the first controller (65) is configured such that when the first curvature (1 / R 1 ) is larger than the second curvature (1 / R 2 ), the steering angle ( When the steering wheel angle signal (S23) is corrected so that δ) becomes larger and the first curvature (1 / R 1 ) is smaller than the second curvature (1 / R 2 ), the steering angle ( The steering wheel angle signal (S23) is corrected so that δ) becomes smaller. The first curvature calculator (63) calculates the first curvature (1 / R 1 ) by calculating the tangent of the steering angle (δ) of the steered wheel (11). Second curvature calculator (64), the difference between the first speed (V L) and a second velocity (V R), was the first velocity (V L) divided by the sum of the second speed (V R) value Is calculated as the second curvature (1 / R 2 ).
本発明のフォークリフト(10)において、ハンドル(30)は、連結軸(35)を介して旋回機構(20)に連結されてもよい。この時、第一制御器(65)は、第一曲率(1/R1)と第二曲率(1/R2)が等しくなるように、操舵輪(11)の舵角(δ)を補正する。 In the forklift (10) of the present invention, the handle (30) may be coupled to the turning mechanism (20) via the coupling shaft (35). At this time, the first controller (65) corrects the steering angle (δ) of the steered wheels (11) so that the first curvature (1 / R 1 ) and the second curvature (1 / R 2 ) are equal. To do.
本発明のフォークリフト(10)において、電子制御部(40)は、角度センサ(32)に接続された中立判定器(73)と、第一速度センサ(15)及び第二速度センサ(16)に接続されたヨーレート演算器(74)と、ヨーレート演算器(74)に接続された第二制御器(75)とを更に備える。中立判定器(73)は、ハンドル(11)の回転角度(β)が所定の角度以内であるかを検出角度信号(S31)に基づいて判定し、判定結果を示す中立判定フラグ(S34)を出力する。ヨーレート演算器(74)は、第一速度(VL)及び第二速度(VR)に基づき、車体のヨーレート(ωy)を算出する。第二制御器(75)は、中立判定フラグ(S34)に基づき、回転角度(β)が所定の角度以内であれば、ヨーレート(ωy)が零になるように、操舵輪角度信号(S33)を補正する。ヨーレート演算器(74)は、第一速度(VL)と第二速度(VR)の差に比例した値を、ヨーレート(ωy)として算出する。 In the forklift (10) of the present invention, the electronic control unit (40) includes a neutral determination device (73) connected to the angle sensor (32), a first speed sensor (15), and a second speed sensor (16). The apparatus further includes a connected yaw rate calculator (74) and a second controller (75) connected to the yaw rate calculator (74). The neutrality determination unit (73) determines whether the rotation angle (β) of the handle (11) is within a predetermined angle based on the detection angle signal (S31), and sets a neutrality determination flag (S34) indicating the determination result. Output. The yaw rate calculator (74) calculates the yaw rate (ωy) of the vehicle body based on the first speed (V L ) and the second speed (V R ). Based on the neutrality determination flag (S34), the second controller (75) controls the steering wheel angle signal (S33) so that the yaw rate (ωy) becomes zero when the rotation angle (β) is within a predetermined angle. Correct. The yaw rate calculator (74) calculates a value proportional to the difference between the first speed (V L ) and the second speed (V R ) as the yaw rate (ωy).
本発明のフォークリフト(10)は、ハンドル(30)に接続されたサーボ装置(33)を更に備える。電子制御部(40)は、角度センサ(32)に接続されたハンドルトルク演算器(51、61、71)を更に備える。ハンドルトルク演算器(51、61、71)は、検出角度信号(S11、S21、S31)に基づきハンドル(30)に与えるトルク(T)を算出し、算出結果に応じたハンドルトルク信号(S12、S22、S32)をサーボ装置(33)に出力する。サーボ装置(33)は、ハンドルトルク信号(S12、S22、S32)に基づきトルク(T)をハンドル(30)に与える。ハンドルトルク演算器(51、61、71)による演算において、トルク(T)は、ハンドル(32)の回転角度(β)に比例して算出される。 The forklift (10) of the present invention further includes a servo device (33) connected to the handle (30). The electronic control unit (40) further includes a handle torque calculator (51, 61, 71) connected to the angle sensor (32). The handle torque calculator (51, 61, 71) calculates the torque (T) to be applied to the handle (30) based on the detected angle signals (S11, S21, S31), and the handle torque signal (S12, S, S22 and S32) are output to the servo device (33). The servo device (33) gives torque (T) to the handle (30) based on the handle torque signal (S12, S22, S32). In the calculation by the handle torque calculator (51, 61, 71), the torque (T) is calculated in proportion to the rotation angle (β) of the handle (32).
本発明のフォークリフト(10)の操舵輪角度演算器(52、62、72)による演算において、操舵輪(11)の舵角(δ、θ)は、ハンドル(30)の回転角度(β)に比例して算出される。また、回転角度(β)と操舵輪(11)の舵角(δ、θ)との比例係数は、ハンドル(30)の回転方向に依って異なる。また、ハンドル(30)の回転角度(β)から操舵輪(11)の舵角(δ、θ)を算出する関数は可変である。 In the calculation by the steering wheel angle calculator (52, 62, 72) of the forklift (10) of the present invention, the steering angle (δ, θ) of the steering wheel (11) is the rotation angle (β) of the handle (30). Calculated proportionally. Further, the proportionality coefficient between the rotation angle (β) and the steering angle (δ, θ) of the steered wheel (11) varies depending on the rotation direction of the handle (30). The function for calculating the steering angle (δ, θ) of the steered wheel (11) from the rotation angle (β) of the steering wheel (30) is variable.
本発明のフォークリフトによれば、車体は、電子制御部により操舵制御される。 According to the forklift of the present invention, the vehicle body is steering-controlled by the electronic control unit.
本発明のフォークリフトによれば、操舵制御性が向上し、オペレータによるハンドル操作の負担が軽減される。 According to the forklift of the present invention, the steering controllability is improved and the burden of the steering operation by the operator is reduced.
本発明のフォークリフトによれば、車体は、左旋回時と右旋回時で対称的に旋回する。 According to the forklift of the present invention, the vehicle body turns symmetrically when turning left and turning right.
本発明のフォークリフトによれば、車体は、ハンドルの回転角度によって理論的に決定される回転半径に従って旋回する。 According to the forklift of the present invention, the vehicle body turns according to the turning radius theoretically determined by the turning angle of the handle.
本発明のフォークリフトによれば、ハンドルが中立状態であるにもかかわらず、ヨーイングモーメントにより車体が旋回してしまうことが防止される。 According to the forklift of the present invention, it is possible to prevent the vehicle body from turning due to a yawing moment even though the handle is in a neutral state.
本発明のフォークリフトによれば、ハンドルの回転操作に対する操舵輪の反応感度が可変である。 According to the forklift of the present invention, the response sensitivity of the steered wheel with respect to the rotation operation of the steering wheel is variable.
添付図面を参照して、本発明によるフォークリフトを説明する。 A forklift according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第一の実施の形態)
図3は、本発明の第一の実施の形態に係るフォークリフトの構成を示す概略図である。図3において、紙面に向かって奥側が、フォークが取り付けられた前方部に相当し、紙面に向かって手前側が、車体の後方部に相当する。図3に示されるように、フォークリフト10は、向きを変えることによって車体の進行方向を変化させる操舵輪11を備え、その操舵輪11は駆動輪を兼ねる。フォークが車体の進行方向に沿うように、操舵輪11は、車体の後方部に後輪の1つとして配置される。また、オペレータが乗車するスペース18を確保するため、操舵輪11は、図3に示されるように車体の前後方向に沿った中心線から外側(側面方向)に偏って配置されている。操舵輪11と対向する側には、他方の後輪として補助輪12が設置されている。また、車体の前方部には、後述されるように少なくとも2つの前輪が配置される。
(First embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the forklift according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the back side toward the paper surface corresponds to the front part to which the fork is attached, and the front side toward the paper surface corresponds to the rear part of the vehicle body. As shown in FIG. 3, the
操舵輪11は、旋回ギア43を備える旋回機構20に装着される。旋回機構20は、旋回ギア43の回転運動を直線運動に変え、操舵輪11の向きを変える働きをする。また、操舵輪11は、駆動モータ21に連結され、回転駆動力が供給される。バッテリ式の駆動モータの代わりにエンジンモータが使用されてもよい。ハンドル30は、ハンドルギア31に連結される。角度センサ32は、そのハンドルギア31の回転を通して、ハンドル30の回転角度を検出する。また、フォークリフト10は、ハンドルトルク制御用のサーボ装置33とそれに連結されたトルクギア34を備え、そのトルクギア34とハンドルギア31は係合するように設置されている。これにより、ハンドル31には、サーボ装置33の指示によるトルクが与えられる。
The steered
本発明に係るフォークリフト10は、ハンドル30の回転角度を示す情報を制御し、旋回機構20へ電子的に伝達する電子コントローラ(電子制御部)40を備える。つまり、電子コントローラ40は、角度センサ32と接続され、角度センサ32が検出したハンドル30の回転角度情報を受け取る。また、電子コントローラ40は、角度制御用のサーボ装置41及びそのサーボ装置41に連結されたステアリングギア42を介して、旋回機構20と接続されている。ここで、ステアリングギア42と旋回ギア43は係合するように設置され、回転運動が両ギア42、43間で伝達する。電子コントローラ40は、角度センサ32からの回転角度情報に対して所定の演算を実行し、その演算結果を角度制御用のサーボ装置41に出力する。そのサーボ装置41は、その演算結果に基づきステアリングギア42(旋回ギア43)を回転させ、この結果、操舵輪11がハンドル30の回転角度に対応した舵角を持つようになる。このように、フォークリフト10は、電子コントローラ40により操舵制御される。また、電子コントローラ40は、トルク制御用のサーボ装置33にも接続され、ハンドル30に所定のトルクを供給するように指示する。
The
図4は、第一の実施の形態のフォークリフト10における、信号の流れ及び電子コントローラ40の構成を詳細に示すブロック図である。本実施の形態に係る電子コントローラ40は、ハンドルトルク演算器51、操舵輪角度演算器52、増幅器53を備える。ハンドルトルク演算器51は、角度センサ32及びトルク制御用のサーボ装置33に接続される。操舵輪角度演算器52は、角度センサ32に接続される。また、操舵輪角度演算器52は、増幅器53を介して、角度制御用のサーボ装置41に接続される。
FIG. 4 is a block diagram showing in detail the signal flow and the configuration of the
このような構成のフォークリフト10において、オペレータがハンドル30を回転させたとする。この時、角度センサ32は、この回転運動を検知し、ハンドル30が回転した角度β(以下、検出角度あるいは回転角度と参照される)を示す検出角度信号S11を出力する。この検出角度信号S11は、ハンドルトルク演算器51及び操舵輪角度演算器52に入力される。
Assume that the operator rotates the
ハンドルトルク演算器51は、検出角度βと後述される演算関数に基づき、ハンドル30に与えるハンドルトルクTを算出する。そして、ハンドルトルク演算器51は、算出されたハンドルトルクTを示すハンドルトルク信号S12を、トルク制御用のサーボ装置33に出力する。そのサーボ装置33は、ハンドルトルク信号S12に基づき、ハンドルトルクTをハンドル30に与える。これにより、オペレータが感じるハンドル30の重さが制御される。
The handle torque calculator 51 calculates a handle torque T to be applied to the
操舵輪角度演算器52は、検出角度βと後述される演算関数に基づき、操舵輪11の舵角δ、つまり操舵輪11を舵角δだけ傾けるのに必要な旋回ギア43の回転角度θ(以下、操舵輪角度と参照される)を算出する。そして、操舵輪角度演算器52は、算出された操舵輪角度θを示す操舵輪角度信号S13を出力する。操舵輪角度信号S13は、増幅器53により増幅され、指令角度信号S14として角度制御用のサーボ装置41へ出力される。この指令角度信号S14は、ステアリングギア42の回転角度α(以下、指令角度と参照される)を示す。つまり、増幅器53は、ステアリングギア42と旋回ギア43のギア比に対応した値の増幅作用を持つ。角度制御用のサーボ装置41は、指令角度信号S14に応じ、ステアリングギア42を角度αだけ回転させる。これにより、旋回ギア43は角度θだけ回転し(図3参照)、操舵輪11は舵角δだけ傾く。尚、本明細書において、操舵輪11の舵角δ、ステアリングギア42の回転角度α、旋回ギア43の回転角度θは、断りのない限り等価なものとして扱われる。
The steered
図5は、上記の操舵輪角度演算器52における演算関数の一例を示すグラフである。横軸は検出角度βを示し、縦軸は操舵輪角度θを示す。図5に示されるように、操舵輪角度θは検出角度βに比例するように算出される。また、検出角度βの正負、つまりハンドル30の回転方向によって、操舵輪角度θと検出角度βの比例係数は異なる。図3で示されたように、本実施の形態に係るフォークリフト10において、操舵輪11は車体の中心線から外側に偏って設置されている。よって、検出角度βの正負に関わらず上記比例係数が一定の場合、同じハンドル30の切れ角による左旋回時と右旋回時で、車体の旋回半径が異なることとなる。しかし、図5に示されるような演算関数が用いることによって、左旋回時と右旋回時で、車体を対称的に旋回させることが可能となる。
FIG. 5 is a graph showing an example of a calculation function in the steering
操舵輪角度演算器52における演算関数は、図5に示されるものに限られない。例えば、検出角度βの絶対値が大きくなるほど、操舵輪角度θと検出角度βの比例係数が大きくなってもよい。また、検出角度βが0付近の場合は、操舵輪角度θとして0を出力してもよい。この時、ハンドル30の微少な回転により車体が揺動することが防止される。つまり、ハンドル30は「あそび」を持つ。
The calculation function in the steering
図6は、上記のハンドルトルク演算器51における演算関数の一例を示すグラフである。横軸は検出角度βを示し、縦軸はハンドル30に与えられるハンドルトルクTを示す。図6に示されるように、ハンドルトルクTは検出角度βに比例するように算出され、検出角度βが所定の値を超えるとハンドルトルクTは一定になる。つまり、ハンドル30は、左右にまわすほど重くなり、これにより、ハンドル30を回し過ぎることによる事故や装置の損傷が防止される。ハンドルトルク演算器51における演算関数は、図6に示されるものに限られない。例えば、検出角度βの絶対値が大きくなるほど、ハンドルトルクTと検出角度βの比例係数が大きくなってもよい。
FIG. 6 is a graph showing an example of a calculation function in the handle torque calculator 51 described above. The horizontal axis represents the detected angle β, and the vertical axis represents the handle torque T applied to the
以上に説明されたように、第一の実施の形態のフォークリフト10によれば、操舵輪11の舵角δは、ハンドル30の回転角度βに基づき操舵輪角度演算器52により計算される。そして、旋回機構20は、その計算結果に基づいて操舵輪11の向きを変える。従って、ハンドル30と旋回機構20を物理的に連結することなく、フォークリフト10は電子コントローラ40により電子的に操舵される。また、物理的な連結と異なり、操舵輪角度演算器52における演算関数は自由に調整され得るので、左旋回時と右旋回時で、車体を対称的に旋回させることが可能となる。従って、車体の操舵制御性が向上し、オペレータによるハンドル操作の負担を軽減することが可能となる。
As described above, according to the
(第二の実施の形態)
図7は、本発明の第二の実施の形態に係るフォークリフトの構成を示す概略図である。図7は、図3で示されたフォークリフト10を上から見た図に対応する。つまり、紙面の上側が、フォークが取り付けられた前方部に相当し、紙面の下側が、操舵輪11が配置された車体の後方部に相当する。また、第二の実施の形態に係るフォークリフト10の部材構造は、第一の実施の形態に係る構造と同様である。よって、図3と図7で同一の部材には同一の符号が付与され、その説明は適宜省略される。
(Second embodiment)
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the forklift according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 corresponds to the top view of the
図7に示されるように、車体の前方部には、左前輪13及び右前輪14が設置されている。第二の実施の形態において、フォークリフト10は、左前輪13の移動速度VLを検出する左速度センサ15、及び右前輪14の移動速度VRを検出する右速度センサ16を備える。左速度センサ15及び右速度センサ16は、電子コントローラ40に接続され、それぞれによって検出された移動速度VL及びVR(以下、検出速度VL及びVRと参照される)は、電子コントローラ40に入力される。本実施の形態において、電子コントローラ40は、検出速度VL及びVRを使用することによって、操舵輪11の舵角δを制御し補正する。具体的には、電子コントローラ40は、車体が旋回する際の実質的な曲率を計算し、その曲率がハンドル30の回転角度βから決定される理論上の曲率に適合するように、操舵輪11の舵角δをフィードバック制御する。
As shown in FIG. 7, a
図8は、車体旋回時の曲率を計算する原理を説明する概略図である。図8において、破線iは、車体の前後方向に沿った中心線を表す。破線jは、左前輪13及び右前輪14の進行方向に直角な線、つまり左前輪13と右前輪14を結ぶ線を表す。点Cは、左前輪13と右前輪14の中点、すなわち、破線iと破線jの交点を表す。また、左前輪13あるいは右前輪14の中心と破線iとの間の距離をLfとする。操舵輪11の中心と破線iとの間の距離をLcとする。左前輪13あるいは右前輪14の中心と操舵輪11の中心との間の距離をLwとする。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the principle of calculating the curvature at the time of turning the vehicle body. In FIG. 8, a broken line i represents a center line along the front-rear direction of the vehicle body. The broken line j represents a line perpendicular to the traveling direction of the
今、操舵輪11の進行方向が図8中の破線xで表されるとする。つまり、操舵輪11の舵角(破線xと破線iのなす角)がδであるとする。この時、操舵輪11の回転軸方向、すなわち図8中の破線yと破線jの交点が、理論上の車体の旋回中心O1である。点Cは、旋回中心O1の周りを回転運動し、単位時間が経過した後、図中の点C1へ移動する。旋回中心O1と点Cあるいは点C1との距離、すなわち点Cの理論上の旋回(曲率)半径をR1とする。このR1は、幾何学的に、R1=Lw/tan(δ)−Lc、(以下、数式1と参照される)と表される。よって、理論的な曲率としての第一曲率は、1/R1で与えられる。
Now, it is assumed that the traveling direction of the
一方、車体の旋回運動の実質的な曲率は次のように与えられる。すなわち、左前輪13及び右前輪14がそれぞれ速度VL及び速度VRで移動しているので、点Cの移動速度VCは、VC=(VL+VR)/2と表される。この点Cは、実際の旋回中心O2の周りを回転運動し、単位時間が経過した後、図中の点C2へ移動したとする。旋回中心O2と点Cあるいは点C2との距離、すなわち点Cの実質的な旋回(曲率)半径をR2とする。左車輪13と右車輪14との距離(2×Lf)が定数であることを考慮すると、このR2は、幾何学的に、R2=Lf×(VR+VL)/(VL−VR)、(以下、数式2と参照される)と表される。よって、実質的な曲率としての第二曲率は、1/R2で与えられる。
On the other hand, the substantial curvature of the turning motion of the vehicle body is given as follows. That is, since the
電子コントローラ40は、以上のように計算される第一曲率及び第二曲率が等しくなるように、操舵輪11の舵角δを補正制御する。具体的には、第一曲率が第二曲率より大きい場合、電子コントローラ40は、舵角δが大きくなる方向へ操舵輪11を補正する。一方、第一曲率が第二曲率より小さい場合、電子コントローラ40は、舵角δが小さくなる方向へ操舵輪11を補正する。その結果、操舵輪11は、図8中に示される操舵輪11’のような傾きになる。この時、操舵輪11’の進行方向を示す破線x’と破線jのなす角(実質的な操舵輪11の舵角)はδ’である。これにより、移動速度VLとVRが変化し、実質的な曲率である第二曲率R2が変化する。このように、操舵輪11の舵角δがフィードバック制御される。この結果、車体(点C)は、ハンドル30の回転角度βから期待される旋回軌道に従って旋回することが可能となる。すなわち、オペレータは、微妙なハンドル操作をすることなく、意識した通りにフォークリフト10を旋回させることができる。
The
図9は、第二の実施の形態のフォークリフト10における、信号の流れ及び電子コントローラ40の構成を詳細に示すブロック図である。本実施の形態に係る電子コントローラ40は、ハンドルトルク演算器61、操舵輪角度演算器62、理論曲率演算器63、実曲率演算器64、制御器(第一制御器)65、及び増幅器66を備える。ハンドルトルク演算器61は、角度センサ32及びトルク制御用のサーボ装置33に接続される。操舵輪角度演算器62は、角度センサ32に接続される。理論曲率演算器63は、操舵輪角度演算器62に接続される。実曲率演算器64は、左速度センサ15及び右速度センサ16に接続される。制御器65は、理論曲率演算器63及び実曲率演算器64に接続される。増幅器66は、操舵輪角度演算器62、制御器65及び角度制御用のサーボ装置41に接続される。
FIG. 9 is a block diagram showing in detail the signal flow and the configuration of the
このような構成のフォークリフト10において、オペレータがハンドル30を回転させたとする。第一の実施の形態の場合と同様に、角度センサ32は、この回転運動を検知し、検出角度βを示す検出角度信号S21を出力する。この検出角度信号S21は、ハンドルトルク演算器61及び操舵輪角度演算器62に入力される。ハンドルトルク演算器61は、例えば図6に示されたような演算関数を用いて、検出角度βからハンドルトルクTを算出する。そして、ハンドルトルク演算器61は、ハンドルトルクTを示すハンドルトルク信号S22を、トルク制御用のサーボ装置33に出力する。そのサーボ装置33は、ハンドルトルク信号S22に基づき、ハンドルトルクTをハンドル30に与える。これにより、オペレータが感じるハンドル30の重さが制御される。
Assume that the operator rotates the
操舵輪角度演算器62は、第一の実施の形態と同様に、演算関数を用いて、検出角度βから操舵輪角度θを算出する。その演算関数は、図5で示されたような演算関数でもよい。そして、操舵輪角度演算器62は、算出された操舵輪角度θを示す操舵輪角度信号S23を出力する。
As in the first embodiment, the steering
理論曲率演算器63は、操舵輪角度信号S23を受け取り、操舵輪角度θ、すなわちハンドル30の回転から期待される操舵輪11の舵角δに基づき第一曲率(理論曲率)1/R1を算出する。ここで、その演算は、上記の数式1に基づいて実行される。理論曲率演算器63は、理論曲率1/R1を示す理論曲率信号S24を、制御器65に出力する。
The
実曲率演算器64は、左速度センサ15及び右速度センサ16から、検出速度VLを示す検出速度信号S25、及び検出速度VRを示す検出速度信号S26をそれぞれ受け取る。そして、実曲率演算器64は、検出速度VL及びVRから第二曲率(実曲率)1/R2を算出する。ここで、その演算は、上記の数式2に基づいて実行される。実曲率演算器64は、実曲率1/R2を示す実曲率信号S27を、制御器65に出力する。
制御器65は、理論曲率1/R1と実曲率1/R2との差分に基づき、操舵輪角度θを補正する補正角度Δθを示す補正角度信号S28を出力する。つまり、制御器65は、理論曲率1/R1と実曲率1/R2が等しくなるように、操舵輪角度θを補正し制御する。この制御方法として、例えば、図9に示されるようなPI制御が挙げられる。この制御方法は、他の制御方法でも構わない。
The controller 65 outputs a correction angle signal S28 indicating a correction angle Δθ for correcting the steering wheel angle θ based on the difference between the
操舵輪角度演算器62から出力される操舵輪角度信号S23と、制御器65から出力される補正角度信号S28は加算される。加算された信号は、増幅器66により増幅され、指令角度αを示す指令角度信号S29として角度制御用のサーボ装置41へ出力される。増幅器65は、ステアリングギア42と旋回ギア43のギア比に対応した値の増幅作用を持つ。角度制御用のサーボ装置41は、指令角度信号S29に応じ、ステアリングギア42を角度αだけ回転させる。これにより、旋回ギア43は角度θ’(=θ+Δθ)だけ回転し、操舵輪11は舵角δ’だけ傾く(図8参照)。
The steering wheel angle signal S23 output from the steering
以上に説明されたように、第二の実施の形態のフォークリフト10によれば、ハンドル30と旋回機構20を物理的に連結することなく、フォークリフト10は電子コントローラ40により電子的に操舵される。また、物理的な連結と異なり、操舵輪角度演算器52における演算関数は自由に調整され得るので、左旋回時と右旋回時で、車体を対称的に旋回させることが可能となる。更に、ハンドル30の回転により指定される理論的な曲率と実際の曲率が適合するように、操舵輪11の舵角δがフィードバック制御される。言い換えれば、車体は、ハンドル30の回転角度βから期待される旋回軌道に従って旋回することが可能となる。すなわち、オペレータは、微妙なハンドル操作をすることなく、意識した通りにフォークリフト10を旋回させることができる。例えば、オペレータは、荷物が重ねられたパレットにフォークを容易に挿入することが可能となる。更に、ハンドル30がどちらにも切れていない状態にあれば、ヨーイングモーメントにより旋回することなく、車体を直進運動させることが可能になる。このように、車体の操舵制御性が向上し、オペレータによるハンドル操作の負担を軽減することが可能となる。
As described above, according to the
(第三の実施の形態)
本発明の第三の実施の形態は、上記第二の実施の形態で示されたような補正制御を実行するための他の形態である。図10は、第三の実施の形態に係るフォークリフトの構成を示す概略図である。図10は、図3と同様にフォークリフトを側面からみた構成を示し、図3と図10で同一の部材には同一の符号が付与される。また、本実施の形態のフォークリフト10の構成は、ハンドル30と旋回機構20を連結する機構を除いては、図3及び図7に示された構成と同様であり、重複する説明は適宜省略される。
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention is another embodiment for executing the correction control as shown in the second embodiment. FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the forklift according to the third embodiment. FIG. 10 shows a configuration in which the forklift is viewed from the side as in FIG. 3, and the same reference numerals are given to the same members in FIGS. Further, the configuration of the
第三の実施の形態において、ハンドル30は、連結軸35を介して角度制御用のサーボ装置41と接続される。つまり、ハンドル30の回転運動は、ステアリングギア42と旋回ギア43を介して、旋回機構20に直接伝達される。一方、電子コントローラ40は、前出の実施の形態の場合と同じく、角度センサ32、サーボ装置41、左速度センサ15、及び右速度センサ16に接続される。角度センサ32によって検出されたハンドル30の回転角度(検出角度)βは、電子コントローラ40に入力される。また、左速度センサ15及び右速度センサ16によってそれぞれ検出された検出速度VL及びVRは、電子コントローラ40に入力される。第二の実施の形態の場合と同様に、電子コントローラ40は、検出速度VL及びVRを使用することによって、操舵輪11の舵角δを補正する。
In the third embodiment, the
図11は、第三の実施の形態のフォークリフト10における、信号の流れ及び電子コントローラ40の構成を詳細に示すブロック図である。図9と図11で同一の構成には同一の符号が付与され、その説明は適宜省略される。図11に示されるように、ハンドル30の回転角度βは、角度センサ32により検出され、同時に角度制御用のサーボ装置41へ直接入力される。電子コントローラ40は、操舵輪角度演算器62、理論曲率演算器63、実曲率演算器64、制御器(第一制御器)65、及び増幅器66を備える。ここで、増幅器66は、制御器65と角度制御用のサーボ装置41に接続される。
FIG. 11 is a block diagram showing in detail the signal flow and the configuration of the
第二の実施の形態と同様に、操舵輪角度演算器62は、演算関数を用いて、検出角度βから操舵輪角度θを算出する。その演算関数は、図5で示されたような演算関数でもよい。理論曲率演算器63は、操舵輪角度θ、すなわちハンドル30の回転から期待される操舵輪11の舵角δに基づき第一曲率(理論曲率)1/R1を算出する。ここで、その演算は、上記の数式1に基づいて実行される。実曲率演算器64は、検出速度VL及びVRから第二曲率(実曲率)1/R2を算出する。ここで、その演算は、上記の数式2に基づいて実行される。制御器65は、第一曲率1/R1と第二曲率1/R2との差分に基づき、操舵輪角度θを補正する補正角度Δθを示す補正角度信号S28を出力する。
As in the second embodiment, the steering
本実施の形態において、制御器65から出力される補正角度信号S28は、操舵輪角度信号S23と加算されない。補正角度信号S28は、増幅器66により増幅され、指令角度αを示す指令角度信号S29として角度制御用のサーボ装置41へ出力される。ここで、指令角度αは、ステアリングギア42の回転角度に対する補正角度を表す。角度制御用のサーボ装置41は、指令角度信号S29に応じ、ステアリングギア42の回転角度を指令角度αだけ補正する。これにより、旋回ギア43は角度θ’(=θ+Δθ)だけ回転し、操舵輪11は舵角δ’だけ傾く(図8参照)。
In the present embodiment, the correction angle signal S28 output from the controller 65 is not added to the steering wheel angle signal S23. The correction angle signal S28 is amplified by the
このように、電子コントローラ40は、第一曲率及び第二曲率が等しくなるように、操舵輪11の舵角δを補正する。具体的には、第一曲率が第二曲率より大きい場合、電子コントローラ40は、舵角δが大きくなる方向へ操舵輪11を補正する。一方、第一曲率が第二曲率より小さい場合、電子コントローラ40は、舵角δが小さくなる方向へ操舵輪11を補正する。その結果、車体は、ハンドル30の回転角度βから期待される旋回軌道に従って旋回することが可能となる。すなわち、オペレータは、微妙なハンドル操作をすることなく、意識した通りにフォークリフト10を旋回させることができる。このように、車体の操舵制御性が向上し、オペレータによるハンドル操作の負担を軽減することが可能となる。
Thus, the
(第四の実施の形態)
第四の実施の形態に係るフォークリフト10の部材構成は、図3及び図7に示された部材構成と同様であり、重複する説明は省略される。本実施の形態において、電子コントローラ40は、検出速度VL及びVRを使用することによって、操舵輪11の舵角δを制御し補正する。具体的には、電子コントローラ40は、ハンドル30がどちらにも切れていない状態(以下、中立状態と参照される)において、車体のヨーレートωyを算出し、そのヨーレートωyが零になるように、操舵輪11の舵角δをフィードバック制御する。これにより、ハンドルが中立状態であるにもかかわらず、ヨーイングモーメントにより車体が旋回してしまうことが防止される。
(Fourth embodiment)
The member configuration of the
図12は、第四の実施の形態のフォークリフト10における、信号の流れ及び電子コントローラ40の構成を詳細に示すブロック図である。本実施の形態に係る電子コントローラ40は、ハンドルトルク演算器71、操舵輪角度演算器72、中立判定器73、ヨーレート演算器74、制御器(第二制御器)75、増幅器76、及び乗算器77を備える。ハンドルトルク演算器71は、角度センサ32及びトルク制御用のサーボ装置33に接続される。操舵輪角度演算器72は、角度センサ32に接続される。中立判定器73は、角度センサ32に接続される。ヨーレート演算器74は、左速度センサ15及び右速度センサ16に接続される。制御器75は、ヨーレート演算器74に接続される。乗算器77は、中立判定器73及び制御器75に接続される。増幅器76は、操舵輪角度演算器72、乗算器77及び角度制御用のサーボ装置41に接続される。
FIG. 12 is a block diagram showing in detail the signal flow and the configuration of the
このような構成のフォークリフト10において、オペレータがハンドル30を回転させたとする。第二の実施の形態の場合と同様に、角度センサ32は、この回転運動を検知し、検出角度βを示す検出角度信号S31を出力する。この検出角度信号S31は、ハンドルトルク演算器71、操舵輪角度演算器72、及び中立判定器73に入力される。ハンドルトルク演算器71は、例えば図6に示されたような演算関数を用いて、検出角度βからハンドルトルクTを算出する。そして、ハンドルトルク演算器71は、ハンドルトルクTを示すハンドルトルク信号S32を、トルク制御用のサーボ装置33に出力する。そのサーボ装置33は、ハンドルトルク信号S32に基づき、ハンドルトルクTをハンドル30に与える。これにより、オペレータが感じるハンドル30の重さが制御される。
Assume that the operator rotates the
操舵輪角度演算器72は、第二の実施の形態と同様に、演算関数を用いて、検出角度βから操舵輪角度θを算出する。その演算関数は、図5で示されたような演算関数でもよい。そして、操舵輪角度演算器72は、算出された操舵輪角度θを示す操舵輪角度信号S33を出力する。
Similarly to the second embodiment, the steering
中立判定器73は、検出角度βと後述される演算関数に基づき、ハンドル30がほぼ中立状態にあるかどうかを判定する。つまり、中立判定器73は、ハンドル30の回転角度βが所定の角度以内であるかどうかを、検出角度信号S31に基づいて判定する。その判定結果は、中立判定フラグS34として出力される。
The
ヨーレート演算器74は、左速度センサ15及び右速度センサ16から、検出速度VLを示す検出速度信号S35、及び検出速度VRを示す検出速度信号S36をそれぞれ受け取る。そして、ヨーレート演算器74は、検出速度VL及びVRから車体のヨーレートωyを算出する。ここで、ヨーレートωyは、検出速度VLと検出速度VRの差(VL−VR)に比例した値として求められる(図8参照)。検出速度VLと検出速度VRが等しい場合、ヨーレートωyはゼロである。ヨーレート演算器74は、ヨーレートωyを示すヨーレート信号S38を、制御器75に出力する。
Yaw
制御器75は、ヨーレート信号S38を受け取り、操舵輪角度θを補正する補正角度Δθを示す補正角度信号S38を出力する。ヨーレートωyがゼロの場合、補正角度Δθは変わらない。補正角度信号S38は、乗算器77において、中立判定器73から出力された中立判定フラグS34と掛け合わされる。つまり、ハンドル30の回転角度βが所定の角度以内である場合にのみ、補正角度信号S38は伝達する。このように、制御器75は、ハンドル30がほぼ中立状態にあるにもかかわらずヨーレートωyが検出された場合にのみ、所定の値を持つ補正角度Δθを出力し、ヨーレートωyがゼロになるように操舵輪11の舵角δを補正し制御する。この制御方法として、例えば、図9に示されるようなPI制御が挙げられる。この制御方法は、他の制御方法でも構わない。
The controller 75 receives the yaw rate signal S38 and outputs a correction angle signal S38 indicating a correction angle Δθ for correcting the steering wheel angle θ. When the yaw rate ωy is zero, the correction angle Δθ does not change. The correction angle signal S38 is multiplied by the neutral determination flag S34 output from the
操舵輪角度演算器72から出力される操舵輪角度信号S33と、制御器75から出力される補正角度信号S38は加算される。加算された信号は、増幅器76により増幅され、指令角度αを示す指令角度信号S39として角度制御用のサーボ装置41へ出力される。増幅器76は、ステアリングギア42と旋回ギア43のギア比に対応した値の増幅作用を持つ。角度制御用のサーボ装置41は、指令角度信号S39に応じ、ステアリングギア42を角度αだけ回転させる。これにより、旋回ギア43は角度θ’(=θ+Δθ)だけ回転し、操舵輪11は舵角δ’だけ傾く。
The steering wheel angle signal S33 output from the steering
図13は、上記の中立判定器73における演算関数の一例を示すグラフである。横軸は検出角度βを示し、縦軸は中立判定フラグS34を示す。中立判定フラグS34は、検出角度βがゼロ近傍にある場合、つまりハンドル30がほぼ中立状態にある場合にのみ値「1」を有するように、設定される。その他の場合は、中立判定フラグS34の値は「0」となる。また、図13に示されるように、中立判定フラグS34の値は、横軸(検出角度β)の所定の範囲にわたって、「1」から「0」へ遷移してもよい。
FIG. 13 is a graph illustrating an example of an arithmetic function in the
以上に説明されたように、第四の実施の形態のフォークリフト10によれば、ハンドル30と旋回機構20を物理的に連結することなく、フォークリフト10は電子コントローラ40により電子的に操舵される。また、物理的な連結と異なり、操舵輪角度演算器52における演算関数は自由に調整され得るので、左旋回時と右旋回時で、車体を対称的に旋回させることが可能となる。更に、ハンドル30が中立状態にあって且つヨーレートωyが検出された場合、そのヨーレートωyがゼロになるように、操舵輪11の舵角δがフィードバック制御される。これにより、ハンドル30が中立状態であるにもかかわらず、ヨーイングモーメントにより車体が旋回してしまうことが防止される。
As described above, according to the
本実施の形態に係る電子コントローラ40の構成は、第二の実施の形態に係る構成と併用することが可能である。この時、オペレータがハンドル30を回転させた場合は、ハンドル30の回転角度βから期待される旋回軌道に従って車体は旋回する。一方、オペレータがハンドル30を中立状態に保つ場合は、ヨーイングモーメントが発生することなく、車体は直進運動する。どちらの場合も、ハンドル30の回転角度に対応した舵角δは、電子コントローラ40により補正され、操舵輪11は、舵角δ’の向きを持つように制御される。これにより、オペレータは、微妙なハンドル操作をすることなく、意識した通りにフォークリフト10を移動させることができる。つまり、車体の操舵制御性が向上し、オペレータによるハンドル操作の負担を軽減することが可能となる。
The configuration of the
(第五の実施の形態)
図14は、本発明の第五の実施の形態に係る電子コントローラ40の操舵輪角度演算器80の構成を示す概略図である。本実施の形態におけるフォークリフト10の他の構成は、前出の実施の形態における構成と同様であり、その説明は省略される。この操舵輪角度演算器80は、前出の実施の形態における操舵輪角度演算器80として適用される。つまり、図4、図9、図11、図12に示された操舵輪角度演算器52、62、72は、本実施の形態に係る操舵輪角度演算器80により置換され得る。
(Fifth embodiment)
FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the steering wheel angle calculator 80 of the
前出の実施の形態と同様に、操舵輪角度演算器80は、検出角度信号(S11、S21、S31)を入力し、操舵輪角度信号(S13、S23、S33)を出力する。この時、図14に示されるように、操舵輪角度演算器80において、検出角度βから操舵輪角度θを算出する関数(図5参照)は可変である。つまり、操舵輪角度演算器80は、複数のモードに対応した複数の演算関数を有する。このモードは、スイッチ信号SWによって切り替わる。図14には、例えば、複数のモード(Mode1、2、3)に対応して複数のグラフが表示されている。それぞれのモードは、スイッチ信号SWの値「1」「2」「3」により指定される。また、各々のグラフは、図5に示されたグラフと同様に、操舵輪角度演算器80における演算関数を示す。
As in the previous embodiment, the steering wheel angle calculator 80 receives the detection angle signals (S11, S21, S31) and outputs the steering wheel angle signals (S13, S23, S33). At this time, as shown in FIG. 14, the function (see FIG. 5) for calculating the steering wheel angle θ from the detected angle β in the steering wheel angle calculator 80 is variable. That is, the steering wheel angle calculator 80 has a plurality of calculation functions corresponding to a plurality of modes. This mode is switched by the switch signal SW. In FIG. 14, for example, a plurality of graphs are displayed corresponding to a plurality of modes (
図14において、モード1に対応する演算関数は、図5に示された演算関数と同一である。モード2に対応する演算関数において、操舵輪角度θと検出角度βの比例係数は、モード1における比例係数よりも小さく設定されている。逆に、モード3に対応する演算関数において、操舵輪角度θと検出角度βの比例係数は、モード1における比例係数よりも大きく設定されている。これは、ハンドル30の回転操作に対する操舵輪11の反応感度が異なることを意味する。つまり、モード1は「標準モード」を意味する。モード2は「微操作モード」を意味し、フォークリフトの位置を微調整することに適している。モード3は、「クイックモード」を意味し、フォークリフトを機敏に動作させることに適している。このように、作業内容に応じて、操舵輪の反応感度を変更することが可能となる。
In FIG. 14, the operation function corresponding to
スイッチ信号SWは、オペレータにより手動で発信されてもよい。また、スイッチ信号SWは、速度センサで検出された車体の速度などに基づいて、自動的に発信されてもよい。例えば、車体が高速で移動している場合、演算関数は「微操作モード」に自動的に設定される。これにより、急激なハンドル操作に起因する転倒などの事故が防止される。 The switch signal SW may be manually transmitted by an operator. The switch signal SW may be automatically transmitted based on the speed of the vehicle body detected by the speed sensor. For example, when the vehicle body is moving at high speed, the calculation function is automatically set to the “fine operation mode”. As a result, accidents such as falls caused by sudden steering operations are prevented.
10 フォークリフト
11 操舵輪
12 補助輪
13 左前輪
14 右前輪
15 左速度センサ
16 右速度センサ
18 乗車スペース
20 旋回機構
21 駆動モータ
30 ハンドル
31 ハンドルギア
32 角度センサ
33 トルク制御用のサーボ装置
34 トルクギア
40 電子コントローラ
41 角度制御用のサーボ装置
42 ステアリングギア
43 旋回ギア
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記ハンドルの回転角度を検出する角度センサと、
向きが変わる操舵輪と、
前記操舵輪の向きを変える旋回機構と、
前記角度センサ及び前記旋回機構に接続された電子制御部と
を具備し、
前記角度センサは、前記回転角度に応じた検出角度信号を出力し、
前記電子制御部は、前記角度センサに接続された操舵輪角度演算器を備え、
前記操舵輪角度演算器は、前記検出角度信号に基づき前記操舵輪の舵角を算出し、算出結果に応じた操舵輪角度信号を出力し、
前記旋回機構は、前記操舵輪角度信号に応じて前記操舵輪の舵角を変える
フォークリフト。 A handle,
An angle sensor for detecting a rotation angle of the handle;
Steered wheels that change direction,
A turning mechanism for changing the direction of the steering wheel;
An electronic control unit connected to the angle sensor and the turning mechanism,
The angle sensor outputs a detection angle signal corresponding to the rotation angle;
The electronic control unit includes a steered wheel angle calculator connected to the angle sensor,
The steering wheel angle calculator calculates a steering angle of the steering wheel based on the detection angle signal, and outputs a steering wheel angle signal according to the calculation result,
The turning mechanism is a forklift that changes a steering angle of the steering wheel in accordance with the steering wheel angle signal.
第一前輪と、
第二前輪とを
更に具備し、
前記第一前輪及び前記第二前輪は、フォークが取り付けられた車体の前方部に配置され、
前記操舵輪は、前記車体の後方部に配置された
フォークリフト。 In claim 1,
The first front wheel,
A second front wheel,
The first front wheel and the second front wheel are arranged at a front portion of a vehicle body to which a fork is attached,
The steering wheel is a forklift disposed at a rear portion of the vehicle body.
前記操舵輪は、前記車体の側面方向に偏って配置された
フォークリフト。 In claim 2,
The steered wheel is a forklift arranged so as to be biased toward a side surface of the vehicle body.
前記第一前輪の移動速度としての第一速度を検出する第一速度センサと、
前記第二前輪の移動速度としての第二速度を検出する第二速度センサと
を更に具備し、
前記第一速度センサ及び前記第二速度センサは、前記電子制御部に接続され、
前記電子制御部は、前記第一速度及び前記第二速度に基づき前記操舵輪の舵角を補正する
フォークリフト。 In claim 2 or 3,
A first speed sensor for detecting a first speed as a moving speed of the first front wheel;
A second speed sensor for detecting a second speed as a moving speed of the second front wheel,
The first speed sensor and the second speed sensor are connected to the electronic control unit,
The electronic control unit is a forklift that corrects a steering angle of the steered wheel based on the first speed and the second speed.
前記電子制御部は、
前記操舵輪角度演算器に接続された第一曲率演算器と、
前記第一速度センサ及び前記第二速度センサに接続された第二曲率演算器と、
前記第一曲率演算器及び前記第二曲率演算器に接続された第一制御器と
を更に備え、
前記第一曲率演算器は、前記操舵輪角度信号に基づき、前記車体の旋回運動の理論的な曲率としての第一曲率を算出し、
前記第二曲率演算器は、前記第一速度及び前記第二速度に基づき、前記車体の旋回運動の実質的な曲率としての第二曲率を算出し、
前記第一制御器は、前記第一曲率と前記第二曲率が等しくなるように、前記操舵輪角度信号を補正する
フォークリフト。 In claim 4,
The electronic control unit
A first curvature calculator connected to the steering wheel angle calculator;
A second curvature calculator connected to the first speed sensor and the second speed sensor;
A first controller connected to the first curvature calculator and the second curvature calculator;
The first curvature calculator calculates a first curvature as a theoretical curvature of the turning motion of the vehicle body based on the steering wheel angle signal,
The second curvature calculator calculates a second curvature as a substantial curvature of the turning motion of the vehicle body based on the first speed and the second speed,
The first controller corrects the steering wheel angle signal so that the first curvature is equal to the second curvature. Forklift.
前記第一制御器は、前記第一曲率が前記第二曲率より大きい場合、前記操舵輪の舵角が大きくなるように前記操舵輪角度信号を補正し、前記第一曲率が前記第二曲率より小さい場合、前記操舵輪の舵角が小さくなるように前記操舵輪角度信号を補正する
フォークリフト。 In claim 5,
When the first curvature is greater than the second curvature, the first controller corrects the steering wheel angle signal so that the steering angle of the steering wheel is increased, and the first curvature is greater than the second curvature. If the steering wheel angle is small, the steering wheel angle signal is corrected so that the steering angle of the steering wheel becomes small.
前記第一曲率演算器は、前記操舵輪の舵角の正接を計算することにより、前記第一曲率を算出する
フォークリフト。 In claim 5 or 6,
The first curvature calculator calculates the first curvature by calculating a tangent of a steering angle of the steered wheel.
前記第二曲率演算器は、前記第一速度と前記第二速度の差を、前記第一速度と前記第二速度の和で割った値に比例した値を、前記第二曲率として算出する
フォークリフト。 In claims 5 to 7,
The second curvature calculator calculates, as the second curvature, a value proportional to a value obtained by dividing the difference between the first speed and the second speed by the sum of the first speed and the second speed. .
前記電子制御部は、
前記角度センサに接続された中立判定器と、
前記第一速度センサ及び前記第二速度センサに接続されたヨーレート演算器と、
前記ヨーレート演算器に接続された第二制御器と
を更に備え、
前記中立判定器は、前記ハンドルの前記回転角度が所定の角度以内であるかを前記検出角度信号に基づいて判定し、判定結果を示す中立判定フラグを出力し、
前記ヨーレート演算器は、前記第一速度及び前記第二速度に基づき、前記車体のヨーレートを算出し、
前記第二制御器は、前記中立判定フラグに基づき、前記回転角度が前記所定の角度以内であれば、前記ヨーレートが零になるように、前記操舵輪角度信号を補正する
フォークリフト。 In any of claims 4 to 8,
The electronic control unit
A neutral determination device connected to the angle sensor;
A yaw rate calculator connected to the first speed sensor and the second speed sensor;
A second controller connected to the yaw rate calculator,
The neutrality determination unit determines whether the rotation angle of the handle is within a predetermined angle based on the detection angle signal, and outputs a neutrality determination flag indicating a determination result,
The yaw rate calculator calculates the yaw rate of the vehicle body based on the first speed and the second speed,
The second controller corrects the steering wheel angle signal based on the neutrality determination flag so that the yaw rate becomes zero when the rotation angle is within the predetermined angle.
前記ヨーレート演算器は、前記第一速度と前記第二速度の差に比例した値を、前記ヨーレートとして算出する
フォークリフト。 In claim 9,
The yaw rate calculator calculates a value proportional to a difference between the first speed and the second speed as the yaw rate.
前記ハンドルに接続されたサーボ装置を更に具備し、
前記電子制御部は、前記角度センサに接続されたハンドルトルク演算器を更に備え、
前記ハンドルトルク演算器は、前記検出角度信号に基づき前記ハンドルに与えるトルクを算出し、算出結果に応じたハンドルトルク信号を前記サーボ装置に出力し、
前記サーボ装置は、前記ハンドルトルク信号に基づき前記トルクを前記ハンドルに与える
フォークリフト。 In any one of Claims 1 thru | or 10.
Further comprising a servo device connected to the handle;
The electronic control unit further includes a handle torque calculator connected to the angle sensor,
The handle torque calculator calculates a torque to be applied to the handle based on the detected angle signal, and outputs a handle torque signal according to the calculation result to the servo device.
The servo device provides the torque to the handle based on the handle torque signal.
前記ハンドルトルク演算器による演算において、
前記トルクは、前記ハンドルの前記回転角度に比例して算出される
フォークリフト。 In claim 11,
In the calculation by the handle torque calculator,
The torque is calculated in proportion to the rotation angle of the handle. Forklift.
前記ハンドルの回転角度を検出する角度センサと、
向きが変わる操舵輪と、
前記ハンドルと接続され前記操舵輪の向きを変える旋回機構と、
前記角度センサ及び前記旋回機構に接続された電子制御部と
を具備し、
前記電子制御部は、前記回転角度に基づき前記旋回機構を介して前記操舵輪の舵角を補正する
フォークリフト。 A handle,
An angle sensor for detecting a rotation angle of the handle;
Steered wheels that change direction,
A turning mechanism connected to the steering wheel and changing the direction of the steered wheel;
An electronic control unit connected to the angle sensor and the turning mechanism,
The electronic control unit is a forklift that corrects a steering angle of the steered wheel through the turning mechanism based on the rotation angle.
第一前輪と、
第二前輪とを
更に具備し、
前記第一前輪及び前記第二前輪は、フォークが取り付けられた車体の前方部に配置され、
前記操舵輪は、前記車体の後方部の側面方向に偏って配置された
フォークリフト。 In claim 13,
The first front wheel,
A second front wheel,
The first front wheel and the second front wheel are arranged at a front portion of a vehicle body to which a fork is attached,
The forklift is arranged such that the steered wheels are biased toward a side surface of a rear portion of the vehicle body.
前記第一前輪の移動速度としての第一速度を検出する第一速度センサと、
前記第二前輪の移動速度としての第二速度を検出する第二速度センサと
を更に具備し、
前記電子制御部は、
前記角度センサに接続された操舵輪角度演算器と、
前記操舵輪角度演算器に接続された第一曲率演算器と、
前記第一速度センサ及び前記第二速度センサに接続された第二曲率演算器と、
前記第一曲率演算器及び前記第二曲率演算器に接続された第一制御器と
を備え、
前記操舵輪角度演算器は、前記回転角度に基づき前記操舵輪の舵角を算出し、算出結果に応じた操舵輪角度信号を出力し、
前記第一曲率演算器は、前記操舵輪角度信号に基づき、前記車体の旋回運動の理論的な曲率としての第一曲率を算出し、
前記第二曲率演算器は、前記第一速度及び前記第二速度に基づき、前記車体の旋回運動の実質的な曲率としての第二曲率を算出し、
前記第二制御器は、前記第一曲率と前記第二曲率が等しくなるように、前記旋回機構を介して前記操舵輪の舵角を補正する
フォークリフト。 In claim 14,
A first speed sensor for detecting a first speed as a moving speed of the first front wheel;
A second speed sensor for detecting a second speed as a moving speed of the second front wheel,
The electronic control unit
A steering wheel angle calculator connected to the angle sensor;
A first curvature calculator connected to the steering wheel angle calculator;
A second curvature calculator connected to the first speed sensor and the second speed sensor;
A first controller connected to the first curvature calculator and the second curvature calculator;
The steering wheel angle calculator calculates a steering angle of the steering wheel based on the rotation angle, and outputs a steering wheel angle signal according to the calculation result,
The first curvature calculator calculates a first curvature as a theoretical curvature of the turning motion of the vehicle body based on the steering wheel angle signal,
The second curvature calculator calculates a second curvature as a substantial curvature of the turning motion of the vehicle body based on the first speed and the second speed,
The second controller corrects the rudder angle of the steered wheel via the turning mechanism so that the first curvature is equal to the second curvature.
前記操舵輪角度演算器による演算において、
前記操舵輪の舵角は、前記ハンドルの前記回転角度に比例して算出される
フォークリフト。 In any one of Claims 1 thru | or 15,
In the calculation by the steering wheel angle calculator,
The steering angle of the steered wheel is calculated in proportion to the rotation angle of the steering wheel.
前記回転角度と前記操舵輪の舵角との比例係数は、前記ハンドルの回転方向に依って異なる
フォークリフト。 In claim 16,
The proportional coefficient between the rotation angle and the steering angle of the steered wheel varies depending on the rotation direction of the steering wheel.
前記操舵輪角度演算器による演算において、
前記ハンドルの前記回転角度から前記操舵輪の舵角を算出する関数は可変である
フォークリフト。 In any one of Claims 1 thru | or 17,
In the calculation by the steering wheel angle calculator,
A function for calculating a steering angle of the steered wheel from the rotation angle of the steering wheel is variable. Forklift.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004077277A JP2005263392A (en) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | Forklift truck |
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JP2004077277A JP2005263392A (en) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | Forklift truck |
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---|---|
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JP2004077277A Withdrawn JP2005263392A (en) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | Forklift truck |
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009083980A (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Sumitomonacco Materials Handling Co Ltd | Cargo-handling vehicle |
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CN104554424A (en) * | 2013-10-21 | 2015-04-29 | 安吉华叉车辆有限公司 | Electronic steering system of balanced fork truck |
-
2004
- 2004-03-17 JP JP2004077277A patent/JP2005263392A/en not_active Withdrawn
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