JP2010037079A - リーチ型フォークリフトにおける駆動輪のトラクション制御方法およびそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】スリップし易い床面であっても安定した速度で走行することができる、リーチ型フォークリフトの駆動輪のトラクション制御方法およびシステムを提供する。
【解決手段】検出器3が検出した駆動輪2の回転速度と、検出器5L,5Rが検出した従動輪4L,4Rの回転速度を用いて算出された駆動輪2の理論回転速度との差をとり、スリップ量を得る算出器81と;スリップ量から所定の許容スリップ量を差し引いて比例積分演算し、その値を駆動輪2の最大回転速度から差し引いて、スリップが防止され得る目標回転速度を得る演算器82と;目標回転速度と駆動輪2の回転速度との差を比例積分演算して、第1の目標トルクを得る演算器83と;アクセル角度に応じた指示回転速度と駆動輪2の回転速度との差を比例積分演算して、第2の目標トルクを得る演算器85と;両目標トルクを比較し、値の小さい方を駆動輪2に対する指示トルクとする比較器86と;を含むようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、単一の駆動輪と左右一対の従動輪とを備えたリーチ型フォークリフトにおける駆動輪のトラクション制御方法およびシステムに関する。

図４に示す如く、リーチ型フォークリフトＦは主に、本体部１１と、本体部１１の前部に設けられた左右一対のストラドルアーム１２，１２と、ストラドルアーム１２，１２間に設けられて前後に移動可能なマスト１３と、マスト１３に案内されたフォーク１４と、フォーク１４を昇降させるリフトシリンダ１５と、を備えている。

本体部１１は、ハンドル１６によって操舵可能な単一の駆動輪１７を備えている。ストラドルアーム１２は、それぞれ従動輪１８を備えている。

このリーチ型フォークリフトＦでは、フォーク１４に積載した荷の重量とマスト１３の位置とに応じて重心の位置が大きく移動し、それによって駆動輪１７に作用する荷重が大きく変化する。例えば、フォーク１４に積載した荷の重量が最大で、マスト１３の位置が最大限前方にリーチされた場合には、駆動輪１７に作用する荷重が最も小さくなる。

駆動輪１７に作用する荷重が小さい状態で、リーチ型フォークリフトＦが濡れた床面や冷凍倉庫内の凍結した床面等の摩擦係数の低い床面を走行すると、駆動輪１７がスリップし、特にひどい場合には走行不能となる。

そこで、従来のリーチ型フォークリフトＦでは、駆動輪１７のスリップ量を検出し、そのスリップ量に応じて駆動輪１７の駆動トルクを低減させるように制御する、所謂トラクション制御が行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３４１０６号公報

しかしながら、上記トラクション制御では、スリップ量に応じて直接的に駆動トルクが制御されるため、スリップし易い床面では速度安定性が悪く、減速・加速が繰り返される問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スリップし易い床面であっても安定した速度で走行することができる、リーチ型フォークリフトの駆動輪のトラクション制御方法およびシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、単一の駆動輪と左右一対の従動輪とを備えたリーチ型フォークリフトにおける駆動輪のトラクション制御方法であって、前記駆動輪の実際の回転速度と、前記従動輪の実際の回転速度を用いて算出された前記駆動輪の理論上の回転速度との差をとり、スリップ量を得るステップと、前記スリップ量から所定の許容スリップ量を差し引いたものを比例積分演算し、その演算結果の値を前記駆動輪の最大回転速度から差し引いて、スリップが防止され得る目標回転速度を得るステップと、前記駆動輪の実際の回転速度と前記目標回転速度との差を比例積分演算して、第１の目標トルクを得るステップと、前記第１の目標トルクと、アクセル角度に基づいて算出された指示回転速度と前記駆動輪の実際の回転速度との差を比例積分演算して得られた第２の目標トルクとを比較し、値の小さい方を前記駆動輪に対する指示トルクとするステップと、を含んでいることを特徴とする駆動輪のトラクション制御方法を提供するものである。

また、本発明は、単一の駆動輪と左右一対の従動輪とを備えたリーチ型フォークリフトにおける駆動輪のトラクション制御システムであって、前記駆動輪の実際の回転速度を検出する駆動輪速度検出器と、前記従動輪の実際の回転速度を検出する従動輪速度検出器と、前記駆動輪速度検出器によって検出された前記駆動輪の実際の回転速度と、前記従動輪速度検出器によって検出された前記従動輪の実際の回転速度を用いて算出された前記駆動輪の理論上の回転速度との差をとり、スリップ量を得るスリップ量算出器と、前記スリップ量算出器によって算出された前記スリップ量から所定の許容スリップ量を差し引いたものを比例積分演算し、その演算結果の値を前記駆動輪の最大回転速度から差し引いて、スリップが防止され得る目標回転速度を得る目標速度演算器と、前記駆動輪速度検出器によって検出された前記駆動輪の実際の回転速度と、前記目標速度演算器によって演算された前記目標回転速度との差を比例積分演算して、第１の目標トルクを得る第１の目標トルク演算器と、アクセル角度に基づいて算出された指示回転速度と、前記駆動輪速度検出器によって検出された前記駆動輪の実際の回転速度との差を比例積分演算して、第２の目標トルクを得る第２の目標トルク演算器と、前記第１の目標トルク演算器によって演算された前記第１の目標トルクと、前記第２の目標トルク演算器によって演算された前記第２の目標トルクとを比較し、値の小さい方を前記駆動輪に対する指示トルクとする比較器と、を含んでいることを特徴とする駆動輪のトラクション制御システムを提供するものである。

本発明に係るリーチ型フォークリフトにおける駆動輪のトラクション制御システムによれば、スリップ量から所定の許容スリップ量を差し引いたものを比例積分演算し、その演算結果の値を駆動輪の最大回転速度から差し引いて、スリップが防止され得る目標回転速度が演算される。そして、駆動輪の実際の回転速度と目標回転速度との差を比例積分演算して、第１の目標トルクが演算される。

フォークリフトがスリップしている場合は主に、第１の目標トルクが駆動輪に対する指示トルクとなる。この第１の目標トルクは、スリップ量に応じて直接的に得られたものではなく、スリップが防止され得るように演算された目標回転速度を実現するトルクとして得られたものである。つまり、第１の目標トルクは、スリップが防止され得る回転速度を実現するトルクとして演算されている分、スリップ量に応じて直接的に演算された場合と比較して、より安定した回転速度を生じさせることができる。

それゆえ、本発明に係るトラクション制御システムおよび方法によれば、スリップし易い床面であっても、減速・加速が繰り返されるようなことなく、安定した速度でリーチ型フォークリフトを走行させることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい一実施形態につき説明する。
図１は、本発明に係るリーチ型フォークリフトにおける駆動輪のトラクション制御システムの一例を示す概略図である。図２は、理論上の駆動輪の回転速度の算出方法を説明するための図である。図３は、図１のトラクション制御システムによる作用を説明するための図である。

［構成］
図１Ａに示すように、本実施形態のリーチ型フォークリフトにおける駆動輪のトラクション制御システム１は、駆動輪２の回転速度を検出する駆動輪用エンコーダ（駆動輪速度検出器）３と、従動輪４Ｌ，４Ｒの回転速度を検出する従動輪用エンコーダ（従動輪速度検出器）５Ｌ，５Ｒとを備えている。

トラクション制御システム１はさらに、各エンコーダ３，５Ｌ，５Ｒからの回転速度信号ＳＤ，ＳＬ，ＳＲと、アクセル装置７からの指示回転速度信号ＳＡとを受け、駆動輪２を駆動するモータ６に対して指示トルク信号ＳＴを出力するトラクション制御部８を備えている。

トラクション制御部８は、図１Ｂに示す如く、スリップ量算出器８１と、目標速度演算器８２と、第１の目標トルク演算器８３とを備えている。

スリップ量算出器８１は、各エンコーダ３，５Ｌ，５Ｒからの回転速度信号ＳＤ，ＳＬ，ＳＲを受ける。スリップ量算出器８１は、従動輪用エンコーダ５Ｌ，５Ｒからの回転速度信号ＳＬ，ＳＲに基づいて、従動輪４Ｌ，４Ｒの回転速度ＶＬ，ＶＲを得る（図２参照）。従動輪４Ｌ，４Ｒおよび駆動輪２の配置寸法ＡＬ，ＡＲ，Ｂは既知であるから、回転速度ＶＬ，ＶＲが求まると、そのときの車体の旋回中心Ｐの位置が得られる。なお、この旋回中心Ｐの位置は、駆動輪２の中心Ｐｄを原点としたときの位置である。これにより、スリップ量算出器８１は、駆動輪２の理論上の回転速度ＶＤ１を幾何学的に算出することができる。

また、スリップ量算出器８１は、駆動輪用エンコーダ３からの回転速度信号ＳＤに基づいて、駆動輪２の実際の回転速度ＶＤを得る。そして、スリップ量算出器８１は、駆動輪２の実際の回転速度ＶＤと理論上の回転速度ＶＤ１との差をとり、スリップ量ｓを算出する。

目標速度演算器８２は、スリップ量算出器８１が算出したスリップ量ｓから、所定の許容スリップ量ｓ０を差し引いたものを比例積分演算する。目標速度演算器８２はさらに、その演算結果の値を駆動輪２の最大回転速度から差し引いて、スリップが防止され得る目標回転速度Ｖを得る。ここで、許容スリップ量ｓ０は、トラクション制御の要求精度に応じて適宜設定されるものである。また、比例積分演算に用いられるゲインは、当該演算によってスリップが防止され得る目標回転速度Ｖが求まるように、制御対象の諸特性に応じて適宜設定される。

第１の目標トルク演算器８３は、駆動輪用エンコーダ３からの回転速度信号ＳＤに基づいて、駆動輪２の実際の回転速度ＶＤを得る。第１の目標トルク演算器８３は、駆動輪２の実際の回転速度ＶＤと、目標速度演算器８２が演算した目標回転速度Ｖとの差を比例積分演算して、第１の目標トルクＴ１を得る。

トラクション制御部８はさらに、図１Ｂに示す如く、指示回転速度算出器８４と、第２の目標トルク演算器８５と、比較器８６とを備えている。

指示回転速度算出器８４は、アクセル装置７から、アクセル角度に応じた指示回転速度信号ＳＡを受ける。指示回転速度算出器８４は、指示回転速度信号ＳＡに基づき、そのときオペレータがアクセル装置７を介して指示している回転速度（指示回転速度）ＶＡを算出する。

第２の目標トルク演算器８５は、駆動輪用エンコーダ３からの回転速度信号ＳＤに基づいて、駆動輪２の実際の回転速度ＶＤを得る。第２の目標トルク演算器８５は、駆動輪２の実際の回転速度ＶＤと、指示回転速度算出器８４が算出した指示回転速度ＶＡとの差を比例積分演算して、第２の目標トルクＴ２を得る。

比較器８６は、第１の目標トルク演算器８３が演算した第１の目標トルクＴ１と、第２の目標トルク演算器８６が演算した第２の目標トルクＴ２とを比較する。そして、比較器８６は、値が小さい方の目標トルクを駆動輪２に対する指示トルクＴとし、その指示トルクＴに応じた指示トルク信号ＳＴをモータ６に対して送信する。

［作用・効果］
上記のように構成されたトラクション制御システム１によれば、次のようにトラクション制御が実行される。

まず、スリップが生じていない状態では、アクセル装置７からの指示回転速度ＶＡを実現するためのトルク、つまり第２の目標トルク演算器８５によって演算された第２の目標トルクＴ２が、モータ６に対する指示トルクＴとされ、モータ６はこの指示トルクＴに応じて駆動輪２を駆動する。

そして、例えばアクセル角度一定の状態で、スリップが生じだすと（つまり駆動輪２の実際の回転速度ＶＤと理論上の回転速度ＶＤ１とに差が生じだすと）、目標速度演算器８２によって演算される目標回転速度Ｖは低下し始める（図３参照）。スリップ量ｓが増大するにつれて目標回転速度Ｖは低下し、それによって、第１の目標トルク演算器８３によって演算される第１の目標トルクＴ１が低下する。

第１の目標トルクＴ１が第２の目標トルクＴ２よりも小さくなると、モータ６に対する指示トルクＴは第１の目標トルクＴ１となる。それゆえ、モータ６は、スリップが生じている間主に、この第１の目標トルクＴ１に応じて駆動輪２を駆動することになる。

ここで、第１の目標トルクＴ１は、スリップ量ｓに応じて直接的に演算されたものではなく、スリップが防止され得る回転速度として目標速度演算器８２が演算した目標回転速度Ｖを実現するトルクである。つまり、第１の目標トルクＴ１は、スリップが防止され得る回転速度を実現するトルクとして演算されている分、スリップ量ｓに応じて直接的に演算された場合と比較して、より安定した回転速度を生じさせることができる。

したがって、トラクション制御システム１によれば、スリップし易い床面であっても、減速・加速が繰り返されるようなことなく、安定した速度でリーチ型フォークリフトを走行させることができる。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は次のように変形して実施することができる。
トラクション制御システム１においては、理論上の駆動輪２の回転速度ＶＤ１を算出する際、左右の従動輪４Ｌ，５Ｌの回転速度差から旋回中心Ｐを求めたが、ポテンショメータ等により検出した駆動輪２の操舵角に基づいて旋回中心Ｐを求めてもよい。

本発明に係るリーチ型フォークリフトにおける駆動輪のトラクション制御システムの一例を示す概略図である。 理論上の駆動輪の回転速度の算出方法を説明するための図である。 図１のトラクション制御システムによる作用を説明するための図である。 従来のリーチ型フォークリフトの構成を示す図である。

符号の説明

Ｐ 旋回中心
Ｐｄ 駆動輪の中心
ｓ スリップ量
ｓ０ 許容スリップ量
ＳＡ 指示回転速度信号
ＳＤ，ＳＬ，ＳＲ 回転速度信号
ＳＴ 指示トルク信号
Ｔ 指示トルク
Ｔ１ 第１の目標トルク
Ｔ２ 第２の目標トルク
Ｖ 目標回転速度
ＶＡ 指示回転速度
ＶＤ 実際の回転速度
ＶＤ１ 理論上の回転速度
ＶＬ，ＶＲ 回転速度
１ トラクション制御システム１
２ 駆動輪
３ 駆動輪用エンコーダ（駆動輪速度検出器）
４Ｌ，４Ｒ 従動輪
５Ｌ，５Ｒ 従動輪用エンコーダ（従動輪速度検出器）
６ モータ
７ アクセル装置
８ トラクション制御部
８１ スリップ量算出器
８２ 目標速度演算器
８３ 第１の目標トルク演算器
８４ 指示回転速度算出器
８５ 第２の目標トルク演算器
８６ 比較器

Claims (2)

1. 単一の駆動輪と左右一対の従動輪とを備えたリーチ型フォークリフトにおける駆動輪のトラクション制御方法であって、
   前記駆動輪の実際の回転速度と、前記従動輪の実際の回転速度を用いて算出された前記駆動輪の理論上の回転速度との差をとり、スリップ量を得るステップと、
   前記スリップ量から所定の許容スリップ量を差し引いたものを比例積分演算し、その演算結果の値を前記駆動輪の最大回転速度から差し引いて、スリップが防止され得る目標回転速度を得るステップと、
   前記駆動輪の実際の回転速度と前記目標回転速度との差を比例積分演算して、第１の目標トルクを得るステップと、
   前記第１の目標トルクと、アクセル角度に基づいて算出された指示回転速度と前記駆動輪の実際の回転速度との差を比例積分演算して得られた第２の目標トルクとを比較し、値の小さい方を前記駆動輪に対する指示トルクとするステップと、
   を含んでいることを特徴とする駆動輪のトラクション制御方法。
2. 単一の駆動輪と左右一対の従動輪とを備えたリーチ型フォークリフトにおける駆動輪のトラクション制御システムであって、
   前記駆動輪の実際の回転速度を検出する駆動輪速度検出器と、
   前記従動輪の実際の回転速度を検出する従動輪速度検出器と、
   前記駆動輪速度検出器によって検出された前記駆動輪の実際の回転速度と、前記従動輪速度検出器によって検出された前記従動輪の実際の回転速度を用いて算出された前記駆動輪の理論上の回転速度との差をとり、スリップ量を得るスリップ量算出器と、
   前記スリップ量算出器によって算出された前記スリップ量から所定の許容スリップ量を差し引いたものを比例積分演算し、その演算結果の値を前記駆動輪の最大回転速度から差し引いて、スリップが防止され得る目標回転速度を得る目標速度演算器と、
   前記駆動輪速度検出器によって検出された前記駆動輪の実際の回転速度と、前記目標速度演算器によって演算された前記目標回転速度との差を比例積分演算して、第１の目標トルクを得る第１の目標トルク演算器と、
   アクセル角度に基づいて算出された指示回転速度と、前記駆動輪速度検出器によって検出された前記駆動輪の実際の回転速度との差を比例積分演算して、第２の目標トルクを得る第２の目標トルク演算器と、
   前記第１の目標トルク演算器によって演算された前記第１の目標トルクと、前記第２の目標トルク演算器によって演算された前記第２の目標トルクとを比較し、値の小さい方を前記駆動輪に対する指示トルクとする比較器と、
   を含んでいることを特徴とする駆動輪のトラクション制御システム。

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