JP2019168955A - Forklift and controller thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォークリフトに関する。 The present invention relates to a forklift.
産業車両のひとつに、フォークリフトがある。フォークリフトは、走行(前進、後退)、ステアリング、フォークの昇降が可能であり、それぞれの動作に対応する操作レバーやペダル(操作入力手段と総称する)を有する。 One of the industrial vehicles is a forklift. The forklift is capable of traveling (advancing and retreating), steering and raising and lowering the fork, and has an operation lever and a pedal (collectively referred to as operation input means) corresponding to each operation.
フォークリフトは、走行、ステアリング、フォークの昇降を統括的に制御するマイコンを備える。たとえばマイコンは、操作入力手段に対するオペレータの入力を監視し、入力にもとづいて、フォークリフトの走行、ステアリング、フォークの昇降を制御する機能を有する。 The forklift includes a microcomputer that comprehensively controls traveling, steering, and raising and lowering of the fork. For example, the microcomputer has a function of monitoring operator input to the operation input means and controlling forklift travel, steering, and lift of the fork based on the input.
マイコンの機能は、不揮発性メモリに格納されたソフトウェアプログラムにより記述される。フォークリフトの機能の改善やバグフィックスを目的として、ソフトウェアプログラムをアップデートしたいという要求がある。 The function of the microcomputer is described by a software program stored in a nonvolatile memory. There is a demand to update software programs to improve forklift functions and fix bugs.
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ソフトウェアプログラムを更新可能なフォークリフトの提供にある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and one of exemplary purposes of an embodiment thereof is to provide a forklift capable of updating a software program.
本発明のある態様はフォークリフトに関する。フォークリフトは、フォークリフトの動作を制御するコントローラを有する。コントローラは、第1通信ポートおよび第2通信ポートを有するマイコンと、マイコンの第1通信ポートと第1経路を介して接続されるデバイスと、マイコンの第2通信ポートと第2経路を介して接続され、マイコンの第1通信ポートと第3経路を介して接続され、着脱可能な外部機器と通信可能な通信回路と、第3経路を介した通信の有効/無効を切り替える切替器と、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a forklift. The forklift has a controller that controls the operation of the forklift. The controller is connected to the microcomputer having the first communication port and the second communication port, to the device connected to the first communication port of the microcomputer via the first path, and to the second communication port of the microcomputer via the second path. A communication circuit that is connected to the first communication port of the microcomputer via the third path and that can communicate with the removable external device, and a switch that switches between valid / invalid of communication via the third path. .
本発明の別の態様は、フォークリフトに搭載されるコントローラに関する。 Another aspect of the present invention relates to a controller mounted on a forklift.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、外部機器からソフトウェアプログラムの更新が可能となる。 According to the present invention, a software program can be updated from an external device.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are electrically connected to each other in addition to the case where the member A and the member B are physically directly connected. It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as their electric It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
図1は、フォークリフトの外観図を示す斜視図である。フォークリフト600は、車体(シャーシ)602、フォーク604、昇降体(リフト)606、マスト608、車輪610、612を備える。マスト608は車体602の前方に設けられる。昇降体606は、油圧アクチュエータ(図1に不図示)などの動力源によって駆動され、マスト608に沿って昇降する。昇降体606には、荷物を支持するためのフォーク604が取り付けられている。
FIG. 1 is a perspective view showing an external view of a forklift. The
図2は、フォークリフトの操縦席700の一例を示す図である。操縦席700は、イグニッションスイッチ702、ステアリングホイール704、リフトレバー706、アクセルペダル708、ブレーキペダル710、ダッシュボード714、前後進レバー712を備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a
イグニッションスイッチ702は、フォークリフト600の起動用のスイッチである。ステアリングホイール704は、フォークリフト600の操舵を行うための操作手段である。リフトレバー706は、昇降体606を上下に移動させるための操作手段である。アクセルペダル708は、走行用の車輪の回転を制御する操作手段であり、ユーザが踏み込み量を調節することでフォークリフト600の走行が制御される。ユーザがブレーキペダル710を踏み込むと、ブレーキがかかる。前後進レバー712は、フォークリフト600の走行方向を、前進と後進で切りかえるためのレバーである。そのほか、図示しないインチングペダルが設けられてもよい。
The
図3は、実施の形態に係るフォークリフト300の機能ブロック図である。フォークリフト300は、フォークリフト300を統合的に制御するコントローラ310を備える。コントローラ310には、複数のセンサ302が接続される。たとえばあるセンサ302は、フォークリフト300の現在状態(車速、ステアリング角度、昇降体の高さ)を監視し、別のセンサ302は、操作入力手段の状態(すなわちオペレータからの制御入力)を監視する。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
コントローラ310は、センサ302の出力にもとづいて、少なくともひとつの制御対象304を制御する。制御対象304は、たとえば、フォークリフトの可動部(すなわち走行軸、操舵軸、荷役(昇降)軸)が例示される。以上がフォークリフト300の全体構成である。続いてコントローラ310の構成を説明する。
The
コントローラ310は、マイコン312、周辺デバイス314、通信回路316、切替器318、外部通信ポート320を備える。マイコン312は、シリアルインタフェースである第1通信ポートCOM1および第2通信ポートCOM2を有する。マイコン312が実行するソフトウェアプログラムは、マイコン312に内蔵される(あるいは外付けされる)EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などの不揮発性メモリ313に格納される。
The
周辺デバイス314は、マイコン312の第1通信ポートCOM1と第1経路P1を介して接続され、マイコン312との間で通信可能である。周辺デバイス314はたとえばFPGA(Field Programmable Gate Array)や、ASIC(Application Specific Integrated)などである。
The
周辺デバイス314の機能は特に限定されないが、たとえば周辺デバイス314は、複数のセンサ302や複数の制御対象304とのインタフェースとしての機能を有する。周辺デバイス314は、センサ302の出力をデジタル信号に変換し、マイコン312に送信する。
The function of the
コントローラ310の外部通信ポート320には、コンピュータや他のマイコンなどの外部機器が接続可能となっている。通信回路316は、外部通信ポート320に接続される外部機器とのインタフェースであり、第2経路P2を介してマイコン312の第2通信ポートCOM2と接続され、第3経路P3を介してマイコン312の第1通信ポートCOM1と接続される。一例として外部通信ポート320には、フォークリフト300の通常の動作状態において、データロガー(不図示)が接続される。
An external device such as a computer or another microcomputer can be connected to the
マイコン312の第1通信ポートCOM1は、外部空間アドレスバス出力をサポートしており、フォークリフト300の通常の動作時において、第1経路P1を介した周辺デバイス314との通信に利用される。また、マイコン312に内蔵される不揮発性メモリ313は、第1通信ポートCOM1を介してのみアクセス可能となっている。
The first communication port COM1 of the
第3経路P3上の、第1経路P1と第2経路P2を接続する部分には、切替器318が設けられており、第3経路P3を介した通信の有効/無効は、切替器318によって制御可能となっている。
A
以上がフォークリフト300の構成である。続いて図4,図5を参照して、その動作を説明する。
The above is the configuration of the
(通常動作時)
図4は、フォークリフト300の通常動作時の状態を示す図である。外部通信ポート320には、第1の外部機器であるデータロガー306が接続される。マイコン312は、フォークリフト300において発生するさまざまなイベントの発生を記録する。データロガー306は、イベントとその発生時刻(タイムスタンプ)を含むログデータの履歴を格納する。なお、第1の外部機器として、データロガー306に代えて、無線通信器を搭載してもよく、この場合、データロガーの機能は、フォークリフト300の外部の稼働管理装置に実装すればよい。
(Normal operation)
FIG. 4 is a diagram showing a state of the
通常動作時では、切替器318はオフ(ディセーブル)であり、第3経路P3を介した通信は無効となる。マイコン312は、第1通信ポートCOM1および第1経路P1を利用したバス通信により、周辺デバイス314との間で、フォークリフト300の制御に必要なデータの送受信を行う。
During normal operation, the
また、マイコン312とデータロガー306は、第2通信ポートCOM2および第2経路P2を介したシリアル通信と、データロガー306と通信回路316の間のシリアル通信によって通信可能となり、データロガー306はマイコン312からイベントの情報を受信し、それをログデータとして記録する。
The
(ソフトウェアプログラムのダウンロード時)
図5は、フォークリフト300のソフトウェアプログラムのダウンロード時の状態を示す図である。ソフトウェアプログラムのダウンロードに際して、データロガー306に代えて、第2の外部機器であるコンピュータ308が接続される。このとき切替器318は、オン(イネーブル)となり、第3経路P3を介した通信が有効となる。
(When downloading software programs)
FIG. 5 is a diagram showing a state of the
この状態で、マイコン312は、第1通信ポートCOM1とコンピュータ308との間で、第3経路P3および通信回路316を介した通信が可能となり、コンピュータ308から、内部の不揮発性メモリ313に、ソフトウェアプログラムをダウンロード可能となる。
In this state, the
以上がフォークリフト300の動作である。フォークリフト300の利点は、以下の比較技術との対比によって明確となる。
The above is the operation of the
図6は、比較技術に係るフォークリフト300Rのブロック図である。コントローラ310Rは、マイコン312、周辺デバイス314、通信回路316を含み、図3から切替器318を省略したものとなっている。
FIG. 6 is a block diagram of a
周辺デバイス314、マイコン312、通信回路316の機能は、実施の形態と同様である。各ブロックのアーキテクチャ(機能あるいは制約)を以下に整理する。
・マイコン312に対するソフトウェアプログラムのダウンロードは、第1通信ポートCOM1のみ対応している。
・第1通信ポートCOM1は、(i)通信回路316とのシリアル通信と、(ii)外部空間アドレスバス出力(周辺デバイス314との通信)と兼用される。つまり周辺デバイス314へのデータ供給は、第1通信ポートCOM1経由でのみ対応している。
・第2通信ポートCOM2は、通常時はデータの出力を行う。
・第1通信ポートCOM1の機能の割り当て(シリアル通信/外部空間アドレスバス出力)は、マイコン312の起動時に設定される。
The functions of the
The downloading of the software program to the
The first communication port COM1 is used for both (i) serial communication with the
The second communication port COM2 normally outputs data.
The function assignment (serial communication / external space address bus output) of the first communication port COM1 is set when the
通常動作時において、第2通信ポートCOM2からデータロガー306に供給すべきデータは、一点鎖線で示す第4経路P4を経由して周辺デバイス314にも供給される。つまり、第1経路P1を介した外部空間アドレスバス出力での通信と、第2経路P2を介したシリアル通信が衝突し、周辺デバイス314に正しいデータを供給できなくなる。
During normal operation, data to be supplied from the second communication port COM2 to the
比較技術における問題を解決するために、シリアル通信用のポートと、外部空間アドレスバス出力用のポートが、独立して設けられたマイコンを採用するというアプローチが取り得る。しかしながら、このようなマイコンは大規模で高スペックなものであるから、実装面積の増大、コストアップという問題を引き起こす。 In order to solve the problem in the comparison technique, an approach may be adopted in which a microcomputer for which a serial communication port and an external space address bus output port are independently provided is employed. However, since such a microcomputer is large and has high specifications, it causes problems such as an increase in mounting area and an increase in cost.
比較技術における問題を解決するための別のアプローチは、ソフトウェアプログラムのダウンロードと、外部データロガーの経路を独立させるものである。しかしながらこの場合には、コネクタと、シリアル通信回路がさらに1系統必要となるため、実装面積の増大、コストアップは避けられない。 Another approach to solving the problems in the comparison technique is to make the software program download independent of the external data logger path. However, in this case, since one more connector and serial communication circuit are required, an increase in mounting area and an increase in cost are inevitable.
翻って実施の形態に係るフォークリフト300の利点を説明する。フォークリフト300では切替器318を設けて、通常動作時においては、第3経路P3を介した通信を無効可能とした。これにより、第1経路P1を介した外部空間アドレスバス出力での通信と、第2経路P2を介したシリアル通信の衝突を防ぐことができる。後述のように、切替器318は、スリーステートバッファやスイッチで構成できるため、実装面積やコストの増加はわずかである。
In turn, the advantages of the
続いてより詳細なフォークリフト300の実施例を説明する。図7は、一実施例に係るフォークリフト300Aを示すブロック図である。コントローラ310Aは、切替器318としてスリーステートバッファ330を備える。具体的にはスリーステートバッファ330の入力は、第2経路P2と接続され、その出力は、第1経路P1と接続されている。マイコン312には、モード切替ピンMODEが設けられており、モード切替ピンMODEの状態に応じて、第1通信ポートCOM1の機能(シリアル通信/外部空間アドレスバス出力)の機能が設定可能である。スリーステートバッファ330のイネーブル/ディセーブルは、マイコン312のモードと連動させればよく、したがってスリーステートバッファ330のイネーブル端子には、モード切替ピンMODEに与えるモード切替信号(あるいはその反転信号)SMODEを供給すればよい。モード切替信号SMODEは、外部機器の接続状況に応じて自動的に生成される。モード切替信号SMODEは、外部機器が生成してもよい。あるいは外部通信ポート320の状態を監視する回路を追加し、この回路が、外部通信ポート320に接続される外部機器の種類にもとづいて生成してもよい。
Next, a more detailed example of the
図8は、電動フォークリフトの電気系統、機械系統の構成を示すブロック図である。コントローラ110は、フォークリフト600全体を制御するためのプロセッサであり、上述のコントローラ310に相当する。電池100は、フォークリフト600の主電源であり、電池100の電圧は、フォークリフト600のさまざまなブロックに供給される。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an electric system and a mechanical system of the electric forklift. The
(走行)
コントローラ110は、前後進レバー712からの前進、後進を指示する信号と、アクセルペダル708からの、踏み込み量に応じた走行操作量を示す信号を受け、それに応じた制御指令値(走行操作量ともいう)S1を第1電力変換装置200に出力する。第1電力変換装置200は、制御指令値S1に応じて走行モータM1に供給する電力を制御する。制御指令値S1は、走行モータM1の目標回転数を指示する速度指令値と相関を有する。駆動輪である前輪610は、ドライブシャフト114と接続される。ギアボックス112およびドライブシャフト114は、走行モータM1からの動力を前輪610に伝達する。前後進レバー712からの前進、後進を指示する信号や走行操作量を示す信号は、図3のセンサ302によって検出される。また、第1電力変換装置200は、図3の制御対象304に相当する。
(Running)
The
(荷役)
リフトレバー706の傾きによって、昇降体606の上下動が制御される。リフトレバー706の傾きは、図3のセンサ302によって検出される。コントローラ110は、傾きに応じた荷役操作量S2を示す信号を第2電力変換装置102に出力する。第2電力変換装置102は、荷役操作量S2に応じた電力を荷役モータM2に供給し、その回転を制御する。昇降体606は、油圧アクチュエータ116と連結される。油圧アクチュエータ116は、荷役モータM2が生成する回転運動を、直線運動に変換し、昇降体606を制御する。第2電力変換装置102は、図3の制御対象304に相当する。
(Handling)
The vertical movement of the elevating
(操舵)
ステアリングホイール704は、ステアリングシャフト120を介してステアリング用のリンケージと接続される。フォークリフトはパワーステアリング機能を備える。図3のセンサ302に相当するエンコーダ122は、ステアリングホイール704の回転角を検出し、回転角を示す信号をコントローラ110に出力する。コントローラ110は、回転角に応じた制御信号S3を第3電力変換装置104に出力する。第3電力変換装置104は、制御信号S3に応じた電力をステアリングモータM3に供給し、その回転数を制御する。ステアリングモータM3の回転運動は、油圧アクチュエータ118に伝達され、後輪612の操舵が制御される。第3電力変換装置104もまた、図3の制御対象304に相当する。
(steering)
The
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes are possible, various modifications are possible, and such modifications are within the scope of the present invention. By the way. Hereinafter, such modifications will be described.
(変形例1)
切替器318として、スリーステートバッファ330に代えて、半導体スイッチを用いてもよい。この場合においても、半導体スイッチのオン、オフを、マイコン312のモード切替ピンMODEと共通の信号によって制御すればよい。
(Modification 1)
As the
(変形例2)
マイコン312のGPIO(General Purpose Input/Output)ピンが余っている場合には、マイコン312が切替器318の制御信号を生成してもよい。
(Modification 2)
If the GPIO (General Purpose Input / Output) pin of the
(変形例3)
モード切替信号SMODEは、オペレータの操作入力に応じて生成されてもよい。すなわちモードを切り替えるための機械的あるいはソフトウェアのスイッチを用意し、オペレータの操作入力にもとづいて、モードが選択されるようにしてもよい。またスリーステートバッファ330として機械的なスイッチを用いて、オペレータが手動でオン、オフできるようにしてもよい。
(Modification 3)
The mode switching signal S MODE may be generated according to an operation input by the operator. That is, a mechanical or software switch for switching the mode may be prepared, and the mode may be selected based on an operation input by the operator. Alternatively, a mechanical switch may be used as the three-
(変形例4)
実施の形態では電動フォークリフトを例に説明したが、本発明の適用はその限りでなく、エンジン式のフォークリフトにも適用可能である。
(Modification 4)
Although the electric forklift has been described as an example in the embodiment, the application of the present invention is not limited thereto, and can be applied to an engine-type forklift.
600 フォークリフト
602 車体
604 フォーク
606 昇降体
608 マスト
610 前輪
612 後輪
100 電池
200 第1電力変換装置
102 第2電力変換装置
104 第3電力変換装置
110 ECU
112 ギアボックス
114 ドライブシャフト
116,118 油圧アクチュエータ
120 ステアリングシャフト
122 エンコーダ
M1 走行モータ
M2 荷役モータ
M3 ステアリングモータ
700 操縦席
702 イグニッションスイッチ
704 ステアリングホイール
706 リフトレバー
708 アクセルペダル
710 ブレーキペダル
712 前後進レバー
714 ダッシュボード
300 フォークリフト
302 センサ
304 制御対象
306 データロガー
308 コンピュータ
310 コントローラ
312 マイコン
313 不揮発性メモリ
314 周辺デバイス
316 通信回路
318 切替器
320 外部通信ポート
330 スリーステートバッファ
P1 第1経路
P2 第2経路
P3 第3経路
COM1 第1通信ポート
COM2 第2通信ポート
600
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記コントローラは、
第1通信ポートおよび第2通信ポートを有するマイコンと、
前記マイコンの前記第1通信ポートと第1経路を介して接続されるデバイスと、
前記マイコンの前記第2通信ポートと第2経路を介して接続され、前記マイコンの前記第1通信ポートと第3経路を介して接続され、着脱可能な外部機器と通信可能な通信回路と、
前記第3経路を介した通信の有効/無効を切り替える切替器と、
を備えることを特徴とするフォークリフト。 A forklift having a controller for controlling the operation of the forklift,
The controller is
A microcomputer having a first communication port and a second communication port;
A device connected to the first communication port of the microcomputer via a first path;
A communication circuit connected to the second communication port of the microcomputer via a second path, connected to the first communication port of the microcomputer via a third path, and capable of communicating with a removable external device;
A switch for switching between valid / invalid of communication via the third path;
A forklift characterized by comprising:
第1通信ポートおよび第2通信ポートを有するマイコンと、
前記マイコンの前記第1通信ポートと第1経路を介して接続されるデバイスと、
前記マイコンの前記第2通信ポートと第2経路を介して接続され、前記マイコンの前記第1通信ポートと第3経路を介して接続され、着脱可能な外部機器と通信可能な通信回路と、
前記第3経路を介した通信の有効/無効を切り替える切替器と、
を備えることを特徴とするコントローラ。 A controller mounted on a forklift,
A microcomputer having a first communication port and a second communication port;
A device connected to the first communication port of the microcomputer via a first path;
A communication circuit connected to the second communication port of the microcomputer via a second path, connected to the first communication port of the microcomputer via a third path, and capable of communicating with a removable external device;
A switch for switching between valid / invalid of communication via the third path;
A controller comprising:
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