JP2015212200A - マスト装置および当該装置を備えたフォークリフト - Google Patents

Abstract

【課題】リフト操作時に車両が傾いたり転倒したりするのを防ぐことができるマスト装置を提供する。【解決手段】マスト装置１であって、モータＭを正回転させてフォーク部３を上昇させる上昇力行制御と、フォーク部３の下降時にモータＭを回生動作させる回生制御と、モータＭを逆回転させてフォーク部３を下降させる下降力行制御とを行うモータ制御部４と、フォーク部３の下降を妨げる障害物から受ける反作用により車両が傾かないようにモータＭのトルクを制限する下降トルク制限値が格納された記憶部５と、を備え、モータ制御部４は、下降力行制御時に、モータＭのトルクが下降トルク制限値を超えないようにモータＭを制御することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、マスト装置および当該装置を備えたフォークリフトに関する。

従来から、フォークとモータとをチェーンおよびスプロケットからなる機械的な動力伝達機構で連結し、車両に搭載されたバッテリの電力でモータを回転させることによりフォークを上昇および下降させる電動式のマスト装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電動式のマスト装置では、油圧回路が用いられていないので、油圧騒音の問題や、エネルギー変換に伴うエネルギーロスの問題は生じない。

特開平１１−２９２４９０号公報

ところで、フォークの下降を妨げる障害物が存在する場合、フォークが障害物に当接した状態でフォークを下降させようとすると、障害物からの反作用によりフォークに上方向の力が働く。しかも、従来のマスト装置では、オペレータが障害物に気付かずに目一杯操作してフォークを下降させようとすると、モータがリフト操作量に応じた最大トルクで回転するため、フォークには最大トルクに応じた力が伝達される一方、障害物からの反作用として最大トルクに応じた上方向の過大な力がフォークに働く。

このため、従来のマスト装置が取り付けられたフォークリフトでは、リフト操作時にこの過大な反作用により前輪を含む車両の前部が浮かび上がり、最悪の場合、車両が転倒してしまうおそれがあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、リフト操作時に車両が傾いたり転倒したりするのを防ぐことができるマスト装置および当該装置を備えたフォークリフトを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るマスト装置は、車両に取り付けられるマスト部およびフォーク部と、モータと、モータとフォーク部とを連結した機械的な動力伝達機構とを備え、モータを回転させることによりフォーク部がマスト部に沿って上昇および下降する電動式のマスト装置であって、モータを正回転させてフォーク部を上昇させる上昇力行制御と、フォーク部の下降時にモータを回生動作させる回生制御と、モータを逆回転させてフォーク部を下降させる下降力行制御とを行うモータ制御部と、モータのトルク制限値が格納された記憶部と、を備え、トルク制限値には、フォーク部の下降を妨げる障害物から受ける反作用により車両が傾かないように、モータのトルクを制限する下降トルク制限値が含まれており、モータ制御部は、下降力行制御時に、モータのトルクが下降トルク制限値を超えないようにモータを制御することを特徴とする。

上記マスト装置では、モータ制御部は、回生制御時にモータのトルクを制限しないようにすることが好ましい。

上記マスト装置では、トルク制限値に、フォーク部の定格荷重に基づいて設定された上昇トルク制限値が含まれている場合、モータ制御部は、上昇力行制御時に、モータのトルクが上昇トルク制限値を超えないようにモータを制御するよう構成できる。

また、上記課題を解決するために、本発明に係るフォークリフトは、上記いずれかのマスト装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、リフト操作時に車両が傾いたり転倒したりするのを防ぐことができるマスト装置および当該装置を備えたフォークリフトを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るマスト装置を備えたフォークリフトの側面図である。 本発明の第１実施形態に係るマスト装置の正面図である。 本発明の第１実施形態に係るマスト装置の構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係るマスト装置の動作を示す模式図である。 本発明の第１実施形態におけるモータ制御部の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態におけるモータ制御部の下降力行制御を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態におけるモータ制御部の上昇力行制御を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るマスト装置および当該装置を備えたフォークリフトの実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るマスト装置１を備えたフォークリフト１００の一例である。同図に示すように、マスト装置１は、フォークリフト１００の車両１０の前部に設けられたマスト部２と、マスト部２に沿って所定範囲で上昇および下降するフォーク部３とを備えている。

図２に示すように、マスト部２は、車幅方向に間隔をあけて設けられた一対のアウタマスト２ａと、アウタマスト２ａに沿って上昇および下降する一対のインナマスト２ｂとを含んでいる。フォーク部３は、インナマスト２ｂに沿って上昇および下降するリフトブラケット３ａと、リフトブラケット３ａに設けられた一対のフォーク３ｂとを含んでいる。

図３は、マスト装置１の構成を示す模式図である。同図に示すように、マスト装置１は、電動式の荷役装置であり、モータＭと、モータＭの回転速度および回転量を検出するセンサＳと、モータＭを制御するモータ制御部４と、記憶部５と、複数のスプロケット７およびチェーン８からなる機械的な動力伝達機構６とをさらに備えている。

モータＭは、動力伝達機構６を介してアウタマスト２ａ、インナマスト２ｂおよびフォーク部３に連結している。モータ制御部４の制御下でモータＭが正回転することにより、インナマスト２ｂおよびフォーク部３が上昇する一方、モータ制御部４の制御下でモータＭが逆回転することにより、インナマスト２ｂおよびフォーク部３が下降する。具体的には、図４に示すように、フォーク部３、インナマスト２ｂの順に上昇し（（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ））、インナマスト２ｂ、フォーク部３の順に下降する（（Ｃ）→（Ｂ）→（Ａ））。

再び図３を参照して、センサＳは、モータＭの回転軸に設けられたエンコーダであり、モータＭの回転軸の回転速度および回転量に応じた出力信号をモータ制御部４に出力する。

図５に、一定時間毎に実行されるモータ制御部４の動作フローを示す。同図に示すように、モータ制御部４は、リフト操作量（車両１０の運転席に設けられたリフトレバーの倒し角）を取得して（Ｓ１）、当該リフト操作量に基づいてリフト操作の有無を判定し（Ｓ２）、リフト操作量がゼロでない場合は（Ｓ２で「有」）、フォーク部３を下降させる下降操作が行われたか、フォーク部３を上昇させる上昇操作が行われたかを判定する（Ｓ３）。

リフト操作量がゼロの場合（Ｓ２で「無」）、すなわちリフトレバーがニュートラルの状態である場合、モータ制御部４は、再びリフト操作量を取得する（Ｓ１）。ここで、モータ制御部４は、ステップＳ２で「無」と判定した際に後述する上昇力行制御、下降力行制御または回生制御を行っている場合、その制御を終了させた上で、再びリフト操作量を取得する（Ｓ１）。なお、本実施形態では、上昇側のリフト操作量を正とし、下降側のリフト操作量を負としている。

ステップＳ３において上昇操作が行われたと判定したモータ制御部４は、フォーク部３の昇降を防ぐためのロックを解除するとともに、モータＭを正回転させてフォーク部３を上昇させる上昇力行制御を行う（Ｓ４）。

上昇力行制御時のモータ制御部４は、センサＳの出力信号に基づいてフォーク部３の実際の上昇速度を算出するとともに、リフト操作量に基づいてフォーク部３の目標速度を設定する。モータ制御部４では目標速度に応じた最大トルクが予め設定されており、上昇力行制御時のモータ制御部４は、目標速度とフォーク部３の上昇速度とが一致するように、目標速度に応じた最大トルクを超えない範囲でモータＭのトルク指令値を決定し、決定したトルク指令値に基づいてモータＭを制御する。なお、目標速度に応じた最大トルクは、上昇操作時と下降操作時でリフト操作量が同じ場合、上昇操作時の方が大きくなるように予め設定されている。

ステップＳ３において下降操作が行われたと判定したモータ制御部４は、フォーク部３の昇降を防ぐためのロックを解除する。ロックが解除されると、フォーク部３の自重およびフォーク部３に積載された荷物の重さで、フォーク部３は下降し始めるので、モータ制御部４は、センサＳの出力信号に基づいてフォーク部３の実際の下降速度を算出し、リフト操作量に基づいて設定したフォーク部３の目標速度と上記下降速度とを比較する（Ｓ５）。

フォーク部３の下降速度が目標速度よりも小さい場合（Ｓ５で「ＹＥＳ」）、モータ制御部４は、下降力行制御を行う（Ｓ６）。例えば、フォーク部３の下降を妨げる障害物が存在する場合、フォーク部３の下降速度はゼロになって目標速度よりも小さくなるので、モータ制御部４は下降力行制御を行う。

図６は、モータ制御部４の下降力行制御を示すフローチャートである。同図に示すように、下降力行制御時のモータ制御部４は、モータＭを逆回転させてフォーク部３を下降させる（Ｓ１１）。より詳しくは、下降力行制御時のモータ制御部４は、センサＳの出力信号に基づいてフォーク部３の実際の下降速度を算出するとともにリフト操作量に基づいてフォーク部３の目標速度を設定し、目標速度に応じた最大トルクを超えない範囲で、かつ記憶部５に格納された下降トルク制限値を超えない範囲でモータＭのトルク指令値を決定し、決定したトルク指令値に基づいてモータＭを制御することで、フォーク部３を下降させる。

記憶部５に格納された下降トルク制限値は、フォーク部３の下降を妨げる障害物から受ける反作用により車両１０が傾かないように、設定されたものである。例えば、モータＭのトルク指令値を最大トルクにしてフォーク部３を下降させ、障害物から受ける反作用を利用して車両１０の少なくとも一部（例えば、前輪）を浮かび上がらせた後、トルク指令値を最大トルクからゼロに向けて徐々に変化させていき、車両１０の傾きがおさまったときのトルク指令値を、下降トルク制限値として設定することができる。また、このように実験的に下降トルク制限値を求める代わりに、動力伝達機構６の伝達比、マスト装置１および車両１０の重量、重心に基づく演算により下降トルク制限値を求めてもよい。

ステップＳ１１においてモータＭを逆回転させたモータ制御部４は、センサＳの出力信号に基づいてフォーク部３が下降しているか否かを判定する（Ｓ１２）。フォーク部３が下降していない場合、言い換えれば、障害物によりフォーク部３の下降が妨げられている場合（Ｓ１２で「ＮＯ」）、モータ制御部４は、現在のトルク指令値が下降トルク制限値に達しているか否かを判定する（Ｓ１３）。

現在のトルク指令値が下降トルク制限値に達している場合（Ｓ１３で「ＹＥＳ」）、モータ制御部４は、車両１０の運転席に設けられたディスプレイにトルク指令値が下降トルク制限値に達している旨を表示する等して、オペレータに警告を発する（Ｓ１４）。さらに、警告を発している状態が一定時間（例えば、６０秒）以上続いた場合（Ｓ１５で「ＹＥＳ」）、モータ制御部４は、安全とモータＭの過熱保護のため下降力行制御を停止させて（Ｓ１６）、リフト操作量を取得する（Ｓ１）。

一方、フォーク部３が下降している場合（Ｓ１２で「ＹＥＳ」）、現在のトルク指令値が下降トルク制限値に達していない場合（Ｓ１３で「ＮＯ」）、警告を発している状態が一定時間未満である場合（Ｓ１５で「ＮＯ」）、モータ制御部４は、下降力行制御を継続させて、リフト操作量を取得する（Ｓ１）。

ここで、現在のトルク指令値が下降トルク制限値に達していない場合（Ｓ１３で「ＮＯ」）に下降力行制御を継続させている理由は、障害物による一時的な引っ掛かりが生じた際に、警告を受けたオペレータが下降力行制御を停止させてしまい、荷役作業に遅延が生じてしまうのを防ぐためである。

また、下降力行制御を継続させている別の理由は、フォーク部３の停止状態から下降力行制御を行ってもフォーク部３がすぐに下降しない場合があるからである。マスト装置１においては、リフトブラケット３ａに取り付けられたローラがインナマスト２ｂ内部の溝に沿って回転しながら移動することで、リフトブラケット３ａがフォーク３ｂとともに上昇および下降する。このため、停止状態のフォーク部３を下降させる際には、リフトブラケット３ａのローラとインナマスト２ｂ内部の溝との間に摩擦力が発生する。特に、フォーク部３の重量が小さいと、摩擦力と相まって、下降力行制御を行ってもフォーク部３がすぐに下降しない場合がある。このような場合は少なくともフォーク部３が下降し始めるまで下降力行制御を行う必要があるので、モータ制御部４は、現在のトルク指令値が下降トルク制限値に達していない場合（Ｓ１３で「ＮＯ」）に下降力行制御を継続させている。

再び図５を参照して、フォーク部３の下降速度が目標速度以上の場合（Ｓ５で「ＮＯ」）、モータ制御部４は、モータＭを回生動作させる回生制御を行う（Ｓ７）。モータＭを回生動作させることで、フォーク部３の位置エネルギーが電気エネルギーに変換され、当該電気エネルギーにより車両１０に搭載されたバッテリが充電される。

また、回生制御時のモータ制御部４は、下降力行制御時と異なり、モータＭのトルクを制限していない。言い換えれば、回生制御時のトルク制限値は、記憶部５に格納されていない。このため、本実施形態に係るマスト装置１では、フォーク部３の下降速度を減少させる際に支障をきたすことはなく、上昇操作と下降操作との切り替えの反応が悪化することもない。

結局、本実施形態に係るマスト装置１では、下降力行制御時に、下降トルク制限値を超えない範囲でモータＭのトルク指令値を決定し、決定したトルク指令値に基づいてモータＭを制御しているので、フォーク部３の下降を妨げる障害物から受ける反作用により車両１０が傾いてしまうのを確実に防ぐことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るマスト装置について説明する。第２実施形態に係るマスト装置は、記憶部５に上昇トルク制限値が格納されていること、モータ制御部４が上昇力行制御時に上昇トルク制限値を超えない範囲でモータＭのトルク指令値を決定すること以外、第１実施形態に係るマスト装置１と共通している。

図７は、モータ制御部４の上昇力行制御を示すフローチャートである。同図に示すように、上昇力行制御時のモータ制御部４は、モータＭを正回転させてフォーク部３を上昇させる（Ｓ２１）。より詳しくは、上昇力行制御時のモータ制御部４は、目標速度に応じた最大トルクを超えない範囲で、かつ記憶部５に格納された上昇トルク制限値を超えない範囲でモータＭのトルク指令値を決定し、決定したトルク指令値に基づいてモータＭを制御することで、フォーク部３を上昇させる。

記憶部５に格納された上昇トルク制限値は、フォーク部３が定格荷重を超える荷物を持ち上げないように、設定されたものである。例えば、定格荷重の荷物をフォーク部３に積載した状態でモータＭのトルク指令値をゼロから最大トルクに向けて徐々に変化させていき、フォーク部３を目標速度で上昇させることができたときのトルク指令値を、上昇トルク制限値として設定することができる。また、このように実験的に上昇トルク制限値を求める代わりに、動力伝達機構６の伝達比および定格荷重等に基づく演算により上昇トルク制限値を求めてもよい。

ステップＳ２１においてモータＭを正回転させたモータ制御部４は、センサＳの出力信号に基づいてフォーク部３が上昇しているか否かを判定する（Ｓ２２）。フォーク部３が上昇していない場合、言い換えれば、フォーク部３に定格荷重を超える荷物が積載されている場合（Ｓ２２で「ＮＯ」）、モータ制御部４は、現在のトルク指令値が上昇トルク制限値に達しているか否かを判定する（Ｓ２３）。

現在のトルク指令値が上昇トルク制限値に達している場合（Ｓ２３で「ＹＥＳ」）、モータ制御部４は、車両１０の運転席に設けられたディスプレイにトルク指令値が上昇トルク制限値に達している旨を表示する等して、オペレータに警告を発する（Ｓ２４）。さらに、警告を発している状態が一定時間（例えば、６０秒）以上続いた場合（Ｓ２５で「ＹＥＳ」）、モータ制御部４は、安全とモータＭの過熱保護のため上昇力行制御を停止させて（Ｓ２６）、リフト操作量を取得する（Ｓ１）。

一方、フォーク部３が上昇している場合（Ｓ２２で「ＹＥＳ」）、現在のトルク指令値が上昇トルク制限値に達していない場合（Ｓ２３で「ＮＯ」）、警告を発している状態が一定時間未満である場合（Ｓ２５で「ＮＯ」）、モータ制御部４は、上昇力行制御を継続させて、リフト操作量を取得する（Ｓ１）。

結局、本実施形態に係るマスト装置では、上昇力行制御時に、上昇トルク制限値を超えない範囲でモータＭのトルク指令値を決定し、決定したトルク指令値に基づいてモータＭを制御しているので、フォーク部３が定格荷重を超える荷物を持ち上げないようにすることができる。

さらに、本実施形態に係るマスト装置では、下降力行制御時に、下降トルク制限値を超えない範囲でモータＭのトルク指令値を決定し、決定したトルク指令値に基づいてモータＭを制御しているので、フォーク部３の下降を妨げる障害物から受ける反作用により車両１０が傾いてしまうのを確実に防ぐことができる。

以上、本発明に係るマスト装置および当該装置を備えたフォークリフトの実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。

例えば、マスト部２は、１組のマストからなるものであってもよいし、３組のマスト（アウタマスタ、ミドルマスト、インナマスト）からなるものであってもよいし、その以上の組のマストを含んでいてもよい。

フォーク部３は、リフトブラケット３ａおよびフォーク３ｂ以外のもの、例えば、バックレストを含んでいてもよい。

上記第２実施形態に係るマスト装置では、フォーク部３が定格荷重を超える荷物を持ち上げないように上昇トルク制限値を設定しているが、フォーク部３が定格荷重を超える荷物を持ち上げた際に、車両１０が傾かないように上昇トルク制限値を設定してもよいし、フォーク部３の上昇を妨げる障害物から受ける反作用により車両１０が傾かないように上昇トルク制限値を設定してもよい。

フォーク部３の上昇を妨げる障害物から受ける反作用により車両１０が傾かないように上昇トルク制限値を設定する場合、例えば、モータＭのトルク指令値を最大トルクにしてフォーク部３を上昇させ、障害物から受ける反作用を利用して車両１０の少なくとも一部（例えば、後輪）を浮かび上がらせた後、トルク指令値を最大トルクからゼロに向けて徐々に変化させていき、車両１０の傾きがおさまったときのトルク指令値を、上昇トルク制限値として設定することができる。また、このように実験的に上昇トルク制限値を求める代わりに、動力伝達機構６の伝達比、マスト装置および車両１０の重量、重心に基づく演算により上昇トルク制限値を求めてもよい。

上記第１実施形態および第２実施形態では、フォーク部３の下降時にモータＭを回生動作させる回生制御についてのみ説明しているが、本発明に係るマスト装置は、当然ながらフォーク部３の上昇時にモータＭを回生動作させる回生制御も行う。なお、モータ制御部４は、フォーク部３の上昇時にモータＭを回生動作させる回生制御時も、モータＭのトルクを制限していない。

また、上記第１実施形態に係るマスト装置１では、モータ制御部４は、現在のトルク指令値が下降トルク制限値に達している場合（Ｓ１３で「ＹＥＳ」）に警告を発しているが（Ｓ１４）、フォーク部３が下降していない場合（Ｓ１２で「ＮＯ」）にステップＳ１３の判定を省略してオペレータに警告を発してもよい。同様に、上記第２実施形態に係るマスト装置では、モータ制御部４は、現在のトルク指令値が上昇トルク制限値に達している場合（Ｓ２３で「ＹＥＳ」）に警告を発しているが（Ｓ２４）、フォーク部３が上昇していない場合（Ｓ２２で「ＮＯ」）にステップＳ２３の判定を省略してオペレータに警告を発してもよい。

さらに、本発明に係るマスト装置は、カウンターバランスタイプ以外のフォークリフトにも適用可能であり、フォークリフト以外の車両にも適用可能である。

１ マスト装置
２ マスト部
２ａ アウタマスト
２ｂ インナマスト
３ フォーク部
３ａ リフトブラケット
３ｂ フォーク
４ モータ制御部
５ 記憶部
６ 動力伝達機構
７ スプロケット
８ チェーン
１０ 車両
１００ フォークリフト

上記課題を解決するために、本発明に係るマスト装置は、車両に取り付けられるマスト部およびフォーク部と、モータと、モータとフォーク部とを連結した機械的な動力伝達機構とを備え、モータを回転させることによりフォーク部がマスト部に沿って上昇および下降する電動式のマスト装置であって、モータを正回転させてフォーク部を上昇させる上昇力行制御と、フォーク部の下降時にモータを回生動作させる回生制御と、モータを逆回転させてフォーク部を下降させる下降力行制御とを行うモータ制御部と、モータのトルク制限値が格納された記憶部と、を備え、トルク制限値には、フォーク部の下降を妨げる障害物から受ける反作用により車両が傾かないように、モータのトルクを制限する下降トルク制限値が含まれており、モータ制御部は、下降力行制御時に、モータのトルクが下降トルク制限値を超えないようにモータを制御する一方、回生制御時に、モータのトルクを制限しないことを特徴とする。

Claims (4)

1. 車両に取り付けられるマスト部およびフォーク部と、モータと、前記モータと前記フォーク部とを連結した機械的な動力伝達機構とを備え、前記モータを回転させることにより前記フォーク部が前記マスト部に沿って上昇および下降する電動式のマスト装置であって、
   前記モータを正回転させて前記フォーク部を上昇させる上昇力行制御と、前記フォーク部の下降時に前記モータを回生動作させる回生制御と、前記モータを逆回転させて前記フォーク部を下降させる下降力行制御とを行うモータ制御部と、
   前記モータのトルク制限値が格納された記憶部と、
   を備え、
   前記トルク制限値には、前記フォーク部の下降を妨げる障害物から受ける反作用により前記車両が傾かないように、前記モータのトルクを制限する下降トルク制限値が含まれており、
   前記モータ制御部は、前記下降力行制御時に、前記モータのトルクが前記下降トルク制限値を超えないように前記モータを制御する
   ことを特徴とするマスト装置。
2. 前記モータ制御部は、前記回生制御時に前記モータのトルクを制限しない
   ことを特徴とする請求項１に記載のマスト装置。
3. 前記トルク制限値には、前記フォーク部の定格荷重に基づいて設定された上昇トルク制限値が含まれており、
   前記モータ制御部は、前記上昇力行制御時に、前記モータのトルクが前記上昇トルク制限値を超えないように前記モータを制御する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のマスト装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のマスト装置を備えたことを特徴とするフォークリフト。

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