JP2019189410A - フォークリフト、及びフォークリフトのフォークに積載した荷の重心高測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーク以外の部材に傾斜センサを設けて傾斜センサの破損を防止しながら、荷の重心高さを求める。【解決手段】荷役作業を行う荷役装置Ａ、走行動作及び旋回動作を行う移動装置Ｂ、並びに荷役装置Ａ及び移動装置Ｂを制御する制御装置Ｃを備える。制御装置Ｃは、左右一対のフォーク２Ｌ，２Ｒの夫々の前後に備えた、積載した荷の荷重を検出する荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４、リフトブラケット３に備えた、傾斜角度を検出する傾斜センサＴＳ、荷を積載したフォーク２のたわみ角度を演算するたわみ角度演算手段、及びフォーク２に積載した荷の重心高さを演算する重心高演算手段を備える。前記たわみ角度演算手段は、荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４の出力に基づく前記荷の重量及び積載位置、並びにフォーク２の傾斜角度に応じて前記荷によりフォーク２にかかるモーメントに基づいて、フォーク２のたわみ角度を演算する。【選択図】図１

Description

本発明は、入出荷場におけるパレット搬送、及びラックへの入出庫等を行うフォークリフト、並びにフォークリフトのフォークに積載した荷の重心高測定方法に関する。

フォークリフトは、「フォークなどを上下させるマストを備えた動力付き荷役運搬車両全般の呼称」（JIS D 6201：1999）であり、荷役作業を容易にするとともに走行時の荷の安定をよくするために、ティルトシリンダの伸縮によりマストを前後に傾動させる機構を備えるのが一般的である（例えば、特許文献１及び２参照）。

このようなフォークリフトにおいて、フォークに積載した荷の鉛直方向の重心位置（以下、「荷の重心高さ」という）を演算して把握することにより、荷を運搬する際に、荷の偏心状態に応じた安全な走行を行うことを可能にしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２のフォークリフト（１）は、左右のフォーク（１１_Ｌ，１１_Ｒ）に、前後方向に沿って２個の荷重センサを設けるとともに、左右のフォーク（１１_Ｌ，１１_Ｒ）の少なくとも一方に傾斜センサ（１５）を設けている。

特開２０１０−２３９４１号公報 特許第５６５６４９０号公報

特許文献２のフォークリフトのように、フォークに傾斜センサを設ける場合、当該傾斜センサにより荷を積載するフォークの傾斜角度を直接測定できるので、特許文献２に記載された方法により荷の重心高さを演算できる。
しかしながら、フォークはパレットに挿入して使用する場合が多いため、傾斜センサをフォークに設けると、傾斜センサがパレットに接触して破損する恐れがある。また、フォークがパレットや床面と接触した際の衝撃によりフォークに設けた傾斜センサが破損する恐れがある。

このような不具合を解消するために、フォーク以外の部材に傾斜センサを設けた場合、荷を積載するフォークの傾斜角度を直接測定できないことから、特許文献２に記載された方法で荷の重心高さを求めることができなくなる。

そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、フォーク以外の部材に傾斜センサを設けて傾斜センサの破損を防止しながら、荷の重心高さを求めることができるフォークリフトを提供する点にある。

本発明に係るフォークリフトは、前記課題解決のために、
荷役作業を行う荷役装置と、走行動作及び旋回動作を行う移動装置と、前記荷役装置及び前記移動装置を制御する制御装置と、
を備えるフォークリフトであって、
前記荷役装置は、
荷を積載する、左右一対のフォークと、
前記フォークを支持するリフトブラケットと、
前記リフトブラケットを支持して昇降するインナマストと、
前記インナマストを昇降可能にガイドするアウタマストと、
前記アウタマストを前後方向に傾動するティルトシリンダと、
を備え、
前記制御装置は、
前記左右一対のフォークの夫々の前後に備えた、積載した荷の荷重を検出する荷重センサと、
前記リフトブラケット又は前記インナマストに備えた、傾斜角度を検出する傾斜センサと、
荷を積載した前記フォークのたわみ角度を演算するたわみ角度演算手段と、
前記フォークに積載した前記荷の重心高さを演算する重心高演算手段と、
を備え、
前記たわみ角度演算手段は、
前記荷重センサの出力に基づく前記荷の重量及び積載位置、並びに前記フォークの傾斜角度に応じて前記荷により前記フォークにかかるモーメントに基づいて、前記フォークのたわみ角度を演算し、
前記重心高演算手段は、
前記たわみ角度演算手段により演算した前記フォークのたわみ角度、及び前記荷重センサにより検出した荷重検出値を用いて、前記荷の重心高さを演算する（請求項１）。

このようなフォークリフトの構成によれば、リフトブラケット又はインナマストに傾斜センサを備えることから、パレット搬送の際に傾斜センサがパレットと接触しないので、傾斜センサがパレットと接触して破損することがない。
その上、リフトブラケット又はインナマストに傾斜センサを備えることから、フォークがパレットや床面と接触した際の衝撃が傾斜センサに伝わりにくいので、前記衝撃により傾斜センサが破損することもない。
その上さらに、たわみ角度演算手段により、荷重センサの出力に基づく荷の重量及び積載位置、並びにフォークの傾斜角度に応じて荷によりフォークにかかるモーメントに基づいて、フォークのたわみ角度を演算できる。それにより、演算したフォークのたわみ角度、及び荷重センサにより検出した荷重検出値を用いて、重心高演算手段により、荷の重心高さを演算できる。

ここで、前記重心高演算手段は、
前記たわみ角度演算手段により演算した、前記フォークに荷を積載した荷積載時における前記フォークのたわみ角度、
前記フォークを水平にしたフォーク水平位置で、前記荷重センサにより検出した荷重検出値、
前記フォーク水平位置で前記傾斜センサにより検出した傾斜角度を基準にして、前記アウタマストを所定角度後傾させたフォーク傾斜位置で、前記たわみ角度演算手段により演算した前記フォークのたわみ角度、
前記フォーク傾斜位置で、前記荷重センサにより検出した荷重検出値、及び、
前記所定角度を用いて、
前記荷の重心高さを演算するのが好ましい実施態様である（請求項２）。

このようなフォークリフトの構成によれば、フォークを一旦水平にし、フォークが水平になったフォーク水平位置で荷重センサにより荷重を検出することにより、荷重センサの検出値に誤差が出難くなるので、荷の重心高さの演算精度を向上できる。

また、前記重心高演算手段は、
前記たわみ角度演算手段により演算した、前記フォークに荷を積載した荷積載時における前記フォークのたわみ角度、
前記荷積載時に、前記荷重センサにより検出した荷重検出値、
前記荷積載時に前記傾斜センサにより検出した傾斜角度を基準にして、前記アウタマストを所定角度後傾させたフォーク傾斜位置で、前記たわみ角度演算手段により演算した前記フォークのたわみ角度、
前記フォーク傾斜位置で、前記荷重センサにより検出した荷重検出値、及び、
前記所定角度を用いて、
前記荷の重心高さを演算するようにしてもよい（請求項３）。

さらに、前記傾斜センサを、前記リフトブラケットの左右方向中央に備えるのがより一層好ましい実施態様である（請求項４）。

傾斜センサをフォークに備える場合、荷の重心が左右どちらかに偏っているときには左右のフォークの両方に傾斜センサを備える必要がある。
それに対して、傾斜センサをリフトブラケットの左右方向中央に備える場合、１個の傾斜センサを備えるだけでよいので、製造コストを削減できる。

さらにまた、無人で自走して荷役作業を行う無人フォークリフトであり、
前記重心高演算手段により演算した前記荷の重心高さが、予め設定した範囲から外れているときは、前記制御装置が前記移動装置を駆動しない、又は、
前記重心高演算手段により演算した前記荷の重心高さが、予め設定された範囲内である場合に、当該荷の重心高さに応じて、前記制御装置が前記移動装置により前記旋回動作を行う際における速度を制限するのがさらに一層好ましい実施態様である（請求項５）。

このようなフォークリフトの構成によれば、無人フォークリフトにおいて、重心高演算手段により演算した荷の重心高さに応じて、前記重心高さが予め設定した範囲から外れているときは、制御装置が移動装置を駆動しない。それにより、荷の重心高さが予め設定した範囲から外れているときは、無人フォークリフトが走行動作及び旋回動作を行わないので、無人フォークリフトの転倒を防止できる。
また、無人フォークリフトにおいて、前記重心高さが、予め設定した範囲内である場合に、当該重心高さに応じて、制御装置が移動装置により旋回動作を行う際における速度を制限するので、無人フォークリフトが旋回動作を行う際における荷崩れを防止できる。

本発明に係るフォークリフトのフォークに積載した荷の重心高測定方法は、前記課題解決のために、
上下に昇降し、前後方向に傾動するマストと、
荷を積載する、左右一対のフォークと、
前記フォークを支持し、前記マストに沿って上下するリフトブラケットと、
を備えるフォークリフトにおける、
前記フォークに積載した荷の重心高測定方法であって、
前記フォークリフトは、
前記左右一対のフォークの夫々の前後に備えた、積載した荷の荷重を検出する荷重センサと、
前記リフトブラケット又は前記マストのインナマストに備えた、傾斜角度を検出する傾斜センサと、
を備え、
前記フォークに荷を積載する荷積載工程と、
前記荷を積載した前記フォークのたわみ角度を演算する、荷積載時におけるたわみ角度演算工程と、
前記フォークが水平になるように前記マストを後傾させるフォーク水平位置補正工程と、
前記フォークが水平になったフォーク水平位置で、前記荷重センサにより荷重を検出する、フォーク水平位置における荷重検出工程と、
前記フォーク水平位置で前記傾斜センサにより検出した傾斜角度を基準にして、前記マストを所定角度後傾させた状態で、前記荷重センサにより荷重を検出する、フォーク傾斜位置における荷重検出工程と、
前記フォーク傾斜位置で前記フォークのたわみ角度を演算する、フォーク傾斜位置におけるたわみ角度演算工程と、
前記フォーク水平位置における荷重検出工程による荷重検出値、及び前記フォーク傾斜位置における荷重検出工程による荷重検出値、並びに、前記所定角度、前記荷積載時におけるたわみ角度演算工程で演算した前記フォークのたわみ角度、及び前記フォーク傾斜位置における前記フォークのたわみ角度演算工程で演算した前記フォークのたわみ角度を用いて、前記荷の重心高さを演算する重心高演算工程と、
を含む（請求項６）。

このようなフォークに積載した荷の重心高測定方法によれば、フォークリフトのリフトブラケット又はインナマストに傾斜センサを備えることから、パレット搬送の際に傾斜センサがパレットと接触しないので、傾斜センサがパレットと接触して破損することがない。
その上、リフトブラケット又はインナマストに傾斜センサを備えることから、フォークがパレットや床面と接触した際の衝撃が傾斜センサに伝わりにくいので、前記衝撃により傾斜センサが破損することもない。
また、荷積載工程でフォークに荷を積載した後、荷積載時におけるたわみ角度演算工程でフォークのたわみ角度を演算し、フォーク水平位置補正工程でフォークが水平になるようにマストを後傾させ、フォーク水平位置における荷重検出工程で荷重センサによりフォーク水平位置での荷重を検出する。次に、フォーク水平位置からマストを所定角度後傾させたフォーク傾斜位置における荷重検出工程で荷重センサによりフォーク傾斜位置での荷重を検出するとともに、フォーク傾斜位置におけるフォークのたわみ角度演算工程でフォークのたわみ角度を演算する。
そして、重心高演算工程で、フォーク水平位置における荷重検出工程による荷重検出値、及びフォーク傾斜位置における荷重検出工程による荷重検出値、並びに、所定角度、荷積載時におけるたわみ角度演算工程で演算したフォークのたわみ角度、及びフォーク傾斜位置におけるフォークのたわみ角度演算工程で演算したフォークのたわみ角度を用いて、荷の重心高さを演算できる。
よって、フォーク水平位置補正工程でフォークを一旦水平にし、フォークが水平になったフォーク水平位置で荷重センサにより荷重を検出することにより、荷重センサの検出値に誤差が出難くなるので、荷の重心高さの演算精度を向上できる。

以上のように、本発明に係るフォークリフト、及びフォークリフトのフォークに積載した荷の重心高測定方法によれば、主に以下のような効果を奏する。
（１）パレット搬送の際に傾斜センサがパレットと接触しないので、傾斜センサがパレットと接触して破損することがない。
（２）フォークがパレットや床面と接触した際の衝撃が傾斜センサに伝わりにくいので、前記衝撃により傾斜センサが破損することもない。
（３）フォークのたわみ角度演算手段（工程）によりフォークのたわみ角度を演算できるので、前記たわみ角度演算手段（工程）により演算したフォークのたわみ角度、及び荷重センサにより検出した荷重検出値を用いて、荷の重心高さを演算できる。

本発明の実施の形態に係る無人フォークリフトの斜視図である。 同じく正面図である。 制御装置の一部を示すブロック図である。 フォークの平面図である。 フォークのたわみ角度を示す部分縦断面要部拡大正面図である。 フォークにかかるモーメントとフォークのたわみ角度との関係を示すグラフである。 フォークが水平な状態からマストを後傾させてフォークを前上がり傾斜させた状態を示す部分縦断面要部拡大正面図である。 フォークに荷を積載する荷積載工程を示す要部拡大概略正面図である。 荷積載工程でフォークに荷を積載した状態における、荷積載時におけるたわみ角度演算工程で演算するフォークのたわみ角度と傾斜センサを取り付けた箇所の前傾角度を示す要部拡大概略正面図である。 フォークが水平になるようにマストを後傾させるフォーク水平位置補正工程、及びフォーク水平位置における荷重検出工程を示す要部拡大概略正面図である。 フォーク水平位置からマストを所定角度後傾させた状態で行う、フォーク傾斜位置における荷重検出工程、及びフォーク傾斜位置におけるたわみ角度演算工程を示す要部拡大概略正面図である。

＜フォークリフト＞
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の実施形態において、フォークリフトのフォークの根元側から先端側を見る方向を前、その反対方向を後とし、前方に向かって左右を定義し、フォークリフトの右方からフォークリフトを見た図を正面図とする。

図１の斜視図及び図２の正面図に示す本発明に係る実施形態に係るフォークリフト１は、誘導手段を用いて誘導制御され、無人で自走して荷役作業を行う無人フォークリフトであり、荷役作業を行う荷役装置Ａ、走行動作及び旋回動作を行う移動装置Ｂ、並びに荷役装置Ａ及び移動装置Ｂを制御する制御装置Ｃを備える。
荷Ｗは、例えば、パレットＰ及びパレットＰ上の積載物Ｑである。

＜荷役装置＞
荷役装置Ａは、上下に昇降し、前後方向に傾動するマストＭ、荷を積載するフォーク２、及び、フォーク２を支持する、マストＭに沿って上下するリフトブラケット３を有する。フォーク２は、右フォーク２Ｒ及び左フォーク２Ｌからなる。
フォーク２及びリフトブラケット３は、リフトチェーン７によりインナマスト４に沿って上下する。
マストＭは、リフトブラケット３を支持して昇降するインナマスト４、及びインナマスト４を昇降可能にガイドするアウタマスト５からなる。
アウタマスト５は、ティルトシリンダ６により前後方向に傾動する。

＜移動装置＞
移動装置Ｂは、左右一対の前輪、及び駆動輪であるとともに操舵輪である後輪、並びに後輪の駆動装置を有する。

＜制御装置＞
制御装置Ｃは、荷役装置Ａの昇降駆動装置及びティルトシリンダ６の駆動装置を制御するとともに、地上側の制御装置と通信を行う通信装置を有する。

図１に示すように、右フォーク２Ｒは、その後側及び前側に、制御装置Ｃを構成する、荷載置面２Ａに積載した荷の荷重を検出する第１荷重センサＬＳ１及び第２荷重センサを備える。
左フォーク２Ｌは、その後側及び前側に、制御装置Ｃを構成する、荷載置面２Ａに積載した荷の荷重を検出する第３荷重センサＬＳ３及び第４荷重センサＬＳ４を備える。
リフトブラケット３は、その左右方向中央に、制御装置Ｃを構成する、傾斜角度を検出する傾斜センサＴＳを備える。

本実施の形態では、傾斜センサＴＳをリフトブラケット３に取り付けているが、本発明における傾斜センサＴＳを取り付ける箇所は、インナマスト４であってもよい。
リフトブラケット３又はインナマスト４に傾斜センサＴＳを備えることにより、マストＭのたわみまで考慮できるので、後述するフォークに積載した荷の重心高さを演算する際の精度が高くなる。

特許文献２のように傾斜センサをフォークに備える場合、荷の重心が左右どちらかに偏っているときには左右のフォークの両方に傾斜センサを備える必要がある。
それに対して、本実施の形態のように傾斜センサＴＳをリフトブラケット３の左右方向中央に備える場合、１個の傾斜センサＴＳを備えるだけでよいので、製造コストを削減できる。

制御装置Ｃは、前記荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４及び前記傾斜センサＴＳとともに、図３のブロック図に示す、荷を積載したフォークのたわみ角度を演算するたわみ角度演算手段Ｄ、及びフォークに積載した前記荷の重心高さを演算する重心高演算手段Ｅを備える。
荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４の検出値であるアナログ出力は、それぞれＡ／Ｄ変換器８によりＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換器８のデジタル出力、及び傾斜センサＴＳの検出値が、入出力器９を介して、たわみ角度演算手段Ｄ及び重心高演算手段Ｅで使用される。

＜水平方向の重心位置の演算＞
（前後方向の重心位置の演算）
図４のフォークの平面図、及び図５の部分縦断面要部拡大正面図を参照する。
荷Ｗの重心をＧとし、荷Ｗの重量をｍｇとする。
前側の第２荷重センサＬＳ２及び第４荷重センサＬＳ４で検出される荷重の合計をＷＦ、後側の第１荷重センサＬＳ１及び第３荷重センサＬＳ３で検出される荷重の合計をＷＢとする。
前後の荷重センサＬＳ２，ＬＳ１の間隔、及び前後の荷重センサＬＳ４，ＬＳ３の間隔をＤ１とする。
後側の第１荷重センサＬＳ１及び第３荷重センサＬＳ３から荷Ｗの重心Ｇまでの前後方向の距離をＸＧとする。

モーメントの釣り合いから、次式を得る。
ＸＧ・ＷＢ＝（Ｄ１−ＸＧ）・ＷＦ （１）

ＸＧについて解くと、次式を得る。
ＸＧ＝Ｄ１・ＷＦ／（ＷＦ＋ＷＢ）＝Ｄ１・ＷＦ／ｍｇ （２）

よって、式（２）から、荷Ｗの重量ｍｇに対する前側の荷重センサで検出される荷重の合計ＷＦの比に、前後の荷重センサの間隔Ｄ１を掛けることにより、前後方向の重心位置ＸＧを求めることができる。

（左右方向の重心位置の演算）
図４のフォークの平面図を参照する。
右側の第１荷重センサＬＳ１及び第２荷重センサＬＳ２で検出される荷重の合計をＷＲ、左側の第３荷重センサＬＳ３及び第４荷重センサＬＳ４で検出される荷重の合計をＷＬとする。
左右の荷重センサＬＳ３，ＬＳ１の間隔、及び左右の荷重センサＬＳ４，ＬＳ２の間隔をＤ２とする。
右側の第１荷重センサＬＳ１及び第２荷重センサＬＳ２から荷Ｗの重心Ｇまでの左右方向の距離をＹＧとする。

モーメントの釣り合いから、次式を得る。
ＹＧ・ＷＲ＝（Ｄ２−ＹＧ）・ＷＬ （３）

ＹＧについて解くと、次式を得る。
ＹＧ＝Ｄ２・ＷＬ／（ＷＲ＋ＷＬ）＝Ｄ２・ＷＬ／ｍｇ （４）

よって、式（４）から、荷Ｗの重量ｍｇに対する左側の荷重センサで検出される荷重の合計ＷＬの比に、左右の荷重センサの間隔Ｄ２を掛けることにより、左右方向の重心位置ＹＧを求めることができる。

＜たわみ角度演算手段によるフォークのたわみ角度の演算＞
式（２）により前後方向の重心位置ＸＧが定まるので、フォーク２の後端部から荷Ｗの重心Ｇまでの前後方向の距離Ｌも定まる。
よって、フォーク２が水平な状態からフォーク２の荷載置面２Ａを図７のように前上がり傾斜させた傾斜角度をθとして、荷Ｗによりフォーク２にかかるモーメントｍｇ・Ｌ・ｃｏｓθも定まる。

フォーク２のたわみ角度と、モーメントｍｇ・Ｌ・ｃｏｓθとは、降伏点に至るまで、図６のグラフに示すように比例関係にある。
よって、たわみ角度演算手段Ｄにより、フォーク２の傾斜角度θに応じて、図６の比例関係式から、フォーク２のたわみ角度を演算できる。
以上のとおり、たわみ角度演算手段Ｄにより、荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４の出力に基づく荷Ｗの重量及び積載位置、並びにフォーク２の傾斜角度に応じて荷Ｗによりフォーク２にかかるモーメントに基づいて、フォークのたわみ角度を演算できる。

＜重心高演算手段によるフォークに積載した荷の重心高さの演算＞
たわみ角度演算手段Ｄによりフォーク２のたわみ角度を演算できるので、演算したフォーク２のたわみ角度、及び荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４により検出した荷重検出値を用いて、重心高演算手段Ｅにより、例えば後述する方法で荷Ｗの重心高さを演算できる。

図５のＦ１は、フォーク２が水平である場合の第１荷重センサＬＳ１及び第３荷重センサＬＳ３による支持反力であり、図５のＦ２は、フォーク２が水平である場合の第２荷重センサＬＳ２及び第４荷重センサＬＳ４による支持反力である。

フォーク２が水平である場合における力の釣り合いから、次式を得る。
Ｆ１＋Ｆ２＝ｍｇ （５）

モーメントの釣り合いから、次式を得る。
ｍｇ・ＸＧ＝Ｆ２・Ｄ１ （６）

図７の部分縦断面要部拡大正面図は、フォーク２が水平な状態からマストＭを後傾させてフォーク２の荷載置面２Ａを角度θ前上がり傾斜させた状態を示している。
図７のＦ１’は、後側の第１荷重センサＬＳ１及び第３荷重センサＬＳ３による鉛直方向の支持反力であり、図７のＦ２’は、前側の第２荷重センサＬＳ２及び第４荷重センサＬＳ４による鉛直方向の支持反力である。

モーメントの釣り合いから、次式を得る。
ｍｇ・ＸＧ’＝Ｆ２’・Ｆｃｏｓθ （７）

荷重センサが実際に検出する荷重に等しい支持反力Ｆ２”は、鉛直方向の支持反力Ｆ２’と次式の関係がある。
Ｆ２”＝Ｆ２’ｃｏｓθ （８）

図７より、荷Ｗの重心高さＺＧを含む次式が成立する。
ＸＧ＝Ｘ１＋Ｘ２＝（ＸＧ’／ｃｏｓθ）＋ＺＧｔａｎθ （９）

式（５）〜（９）より、ＺＧについて解くと、次式を得る。
ＺＧ＝Ｄ１／（ｍｇ・ｔａｎθ）・（Ｆ２−Ｆ２”／ｃｏｓθ） （１０）

よって、重心高演算手段Ｅにより、式（１０）から、前後の荷重センサの間隔Ｄ１、荷Ｗの重量ｍｇ、フォーク２が水平である場合の第２荷重センサＬＳ２及び第４荷重センサＬＳ４が検出する荷重の和に等しい支持反力Ｆ２、フォーク２を水平な状態から角度θ前上がり傾斜させた場合の第２荷重センサＬＳ２及び第４荷重センサＬＳ４が検出する荷重の和に等しい支持反力Ｆ２”、並びにフォーク２の絶対傾斜角度θから、荷Ｗの重心高さＺＧを演算できる。

＜フォークリフトのフォークに積載した荷の重心高測定方法＞
主に図８ないし図１１の要部拡大概略正面図を参照する。

（荷積載工程）
図８のように積載物Ｑを積載したパレットＰの差込口にフォーク２を差し込み、図９にように持ち上げることにより、フォーク２に荷Ｗを積載する。

（荷積載時におけるたわみ角度演算工程）
図９のようにフォーク２に荷Ｗを積載した状態で、前記たわみ角度演算手段Ｄにより、フォーク２のたわみ角度αを演算する。
この演算の際に、荷Ｗの重量ｍｇも求められる。

（フォーク水平位置補正工程）
前記たわみ角度演算工程で演算したフォーク２のたわみ角度αと、図９における傾斜センサＴＳを取り付けた箇所の傾斜センサＴＳにより検出する前傾角度βとの合計角度（α＋β）分、マストＭを後傾させるように、ティルトシリンダ６を駆動して図１０に示すようにフォーク２を水平にする。

（フォーク水平位置における荷重検出工程）
前記フォーク水平位置補正工程でフォーク２が水平になった図１０のフォーク水平位置Ｈで、荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４（例えば図４参照）により荷重を検出する。

（フォーク傾斜位置における荷重検出工程）
図１０のフォーク水平位置Ｈで傾斜センサＴＳにより検出した傾斜角度を基準にして、図１１のようにマストＭをさらに所定角度γ後傾させたフォーク傾斜位置Ｉで、荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４（例えば図４参照）により荷重を検出する。

（フォーク傾斜位置におけるたわみ角度演算工程）
図１１のフォーク傾斜位置Ｉで、前記たわみ角度演算手段Ｄにより、フォーク２のたわみ角度δを演算する。

（重心高演算工程）
前記重心高演算手段Ｅにより、式（１０）から、荷Ｗの重心高さＺＧを演算する。
すなわち、前後の荷重センサの間隔Ｄ１、荷Ｗの重量ｍｇ、前記フォーク水平位置における荷重検出工程で第２荷重センサＬＳ２及び第４荷重センサＬＳ４が検出した荷重の和に等しい支持反力Ｆ２、前記フォーク傾斜位置における荷重検出工程で第２荷重センサＬＳ２及び第４荷重センサＬＳ４が検出した荷重の和に等しい支持反力Ｆ２”、並びに所定角度γ、前記荷積載時におけるたわみ角度演算工程で演算したフォーク２のたわみ角度α、及び前記フォーク傾斜位置におけるたわみ角度演算工程で演算したフォーク２のたわみ角度δから、式（１０）のフォークの絶対傾斜角度であるθをγ＋（α−δ）として、荷Ｗの重心高さＺＧを演算できる。

以上に示した重心高演算手段Ｅによりフォーク２に積載した荷Ｗの重心高さＺＧを演算する方法では、前記フォーク水平位置補正工程でフォーク２を一旦水平にし、フォーク２が水平になったフォーク水平位置Ｈで、前記フォーク水平位置における荷重検出工程で荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４により荷重を検出している。しかし、前記フォーク水平位置補正工程を行なうことなく、すなわちフォーク２を水平にしない状態のまま、前記荷積載工程で荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４により荷重を検出してもよい。

その場合は、前記重心高演算手段Ｅは、
（１）たわみ角度演算手段Ｄにより演算した、前記荷積載工程でフォーク２に荷Ｗを積載した荷積載時におけるフォーク２のたわみ角度、
（２）前記荷積載時に荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４により検出した荷重検出値、
（３）前記荷積載時に傾斜センサＴＳにより検出した傾斜角度を基準にして、マストＭ（アウタマスト５）を所定角度後傾させたフォーク傾斜位置で、たわみ角度演算手段Ｄにより演算したフォーク２のたわみ角度、
（４）前記フォーク傾斜位置で、荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４により検出した荷重検出値、（５）前記所定角度、
を用いて、荷Ｗの重心高さＺＧを演算する。

ただし、図８ないし図１１の例のように、前記フォーク水平位置補正工程でフォーク２を一旦水平にし、前記フォーク水平位置における荷重検出工程で荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４により荷重を検出することにより、荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４の検出値に誤差が出難くなるので、荷Ｗの重心高さＺＧの演算精度を向上できる。

＜無人フォークリフトにおける荷の重心高さの演算結果の利用例＞
本実施の形態のようにフォークリフト１が無人フォークリフトである場合、重心高演算手段Ｅにより演算した荷Ｗの重心高さＺＧが予め設定した範囲から外れているときには、制御装置Ｃが移動装置Ｂを駆動しないようにするのが好ましい実施態様である。
それにより、荷Ｗの重心高さＺＧが予め設定した範囲から外れているときは、無人フォークリフトが走行動作及び旋回動作を行わないので、無人フォークリフトの転倒を防止できる。

また、フォークリフト１が無人フォークリフトである場合、重心高演算手段Ｅにより演算した荷Ｗの重心高さＺＧが予め設定された範囲内である場合に、当該荷Ｗの重心高さＺＧに応じて、制御装置Ｃが移動装置Ｂにより旋回動作を行う際における速度を制限するのも一層好ましい実施態様である。
それにより、無人フォークリフトが旋回動作を行う際における荷崩れを防止できる。

さらに、式（２）により前後方向の重心位置ＸＧを求めることができるとともに、式（４）により左右方向の重心位置ＹＧを求めることができるので、無人フォークフトの転倒防止又は荷崩れ防止のための判断に用いる指標は、重心高さＺＧだけでなく、水平方向の重心位置（前後方向の重心位置ＸＧ、左右方向の重心位置ＹＧ）も含まれる。

＜作用効果＞
以上のようなフォークリフト１の構成によれば、リフトブラケット３又はインナマスト４に傾斜センサＴＳを備えることから、パレット搬送の際に傾斜センサＴＳがパレットＰと接触しないので、傾斜センサＴＳがパレットＰと接触して破損することがない。
その上、リフトブラケット３又はインナマスト４に傾斜センサＴＳを備えることから、フォーク２がパレットＰや床面と接触した際の衝撃が傾斜センサＴＳに伝わりにくいので、前記衝撃により傾斜センサＴＳが破損することもない。
その上さらに、たわみ角度演算手段Ｄにより、荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４の出力に基づく荷の重量及び積載位置、並びにフォーク２の傾斜角度に応じて荷Ｗによりフォーク２にかかるモーメントに基づいて、フォークのたわみ角度を演算できる。それにより、演算したフォーク２のたわみ角度、及び荷重センサＬＳ１〜ＬＳ４により検出した荷重検出値を用いて、重心高演算手段Ｅにより、荷Ｗの重心高さＺＧを演算できる。

以上の実施の形態の記載はすべてすべて例示であり、これに制限されるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良及び変更を施すことができる。

１ フォークリフト
２ フォーク
２Ａ 荷載置面
２Ｌ 左フォーク
２Ｒ 右フォーク
３ リフトブラケット
４ インナマスト
５ アウタマスト
６ ティルトシリンダ
７ リフトチェーン
８ Ａ／Ｄ変換器
９ 入出力回路
Ａ 荷役装置
Ｂ 移動装置
Ｃ 制御装置
Ｄ たわみ角度演算手段
Ｄ１ 前後の荷重センサの間隔
Ｄ２ 左右の荷重センサの間隔
Ｅ 重心高演算手段
Ｇ 重心
Ｈ フォーク水平位置
Ｉ フォーク傾斜位置
Ｌ フォークの後端部から荷の重心までの前後方向の距離
ＬＳ１〜ＬＳ４ 荷重センサ
Ｍ マスト
ｍｇ 荷の重量
Ｐ パレット
Ｑ 積載物
ＴＳ 傾斜センサ
Ｗ 荷
ＸＧ 後側荷重センサから荷の重心までの前後方向の距離
ＹＧ 右側荷重センサから荷の重心までの左右方向の距離
ＺＧ 荷の重心高さ

Claims (6)

1. 荷役作業を行う荷役装置と、走行動作及び旋回動作を行う移動装置と、前記荷役装置及び前記移動装置を制御する制御装置と、
   を備えるフォークリフトであって、
   前記荷役装置は、
   荷を積載する、左右一対のフォークと、
   前記フォークを支持するリフトブラケットと、
   前記リフトブラケットを支持して昇降するインナマストと、
   前記インナマストを昇降可能にガイドするアウタマストと、
   前記アウタマストを前後方向に傾動するティルトシリンダと、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記左右一対のフォークの夫々の前後に備えた、積載した荷の荷重を検出する荷重センサと、
   前記リフトブラケット又は前記インナマストに備えた、傾斜角度を検出する傾斜センサと、
   荷を積載した前記フォークのたわみ角度を演算するたわみ角度演算手段と、
   前記フォークに積載した前記荷の重心高さを演算する重心高演算手段と、
   を備え、
   前記たわみ角度演算手段は、
   前記荷重センサの出力に基づく前記荷の重量及び積載位置、並びに前記フォークの傾斜角度に応じて前記荷により前記フォークにかかるモーメントに基づいて、前記フォークのたわみ角度を演算し、
   前記重心高演算手段は、
   前記たわみ角度演算手段により演算した前記フォークのたわみ角度、及び前記荷重センサにより検出した荷重検出値を用いて、前記荷の重心高さを演算する、
   フォークリフト。
2. 前記重心高演算手段は、
   前記たわみ角度演算手段により演算した、前記フォークに荷を積載した荷積載時における前記フォークのたわみ角度、
   前記フォークを水平にしたフォーク水平位置で、前記荷重センサにより検出した荷重検出値、
   前記フォーク水平位置で前記傾斜センサにより検出した傾斜角度を基準にして、前記アウタマストを所定角度後傾させたフォーク傾斜位置で、前記たわみ角度演算手段により演算した前記フォークのたわみ角度、
   前記フォーク傾斜位置で、前記荷重センサにより検出した荷重検出値、及び、
   前記所定角度を用いて、
   前記荷の重心高さを演算する、
   請求項１記載のフォークリフト。
3. 前記重心高演算手段は、
   前記たわみ角度演算手段により演算した、前記フォークに荷を積載した荷積載時における前記フォークのたわみ角度、
   前記荷積載時に前記荷重センサにより検出した荷重検出値、
   前記荷積載時に前記傾斜センサにより検出した傾斜角度を基準にして、前記アウタマストを所定角度後傾させたフォーク傾斜位置で、前記たわみ角度演算手段により演算した前記フォークのたわみ角度、
   前記フォーク傾斜位置で、前記荷重センサにより検出した荷重検出値、及び、
   前記所定角度を用いて、
   前記荷の重心高さを演算する、
   請求項１記載のフォークリフト。
4. 前記傾斜センサを、前記リフトブラケットの左右方向中央に備える、
   請求項１〜３の何れか１項に記載のフォークリフト。
5. 無人で自走して荷役作業を行う無人フォークリフトであり、
   前記重心高演算手段により演算した前記荷の重心高さが、予め設定した範囲から外れているときは、前記制御装置が前記移動装置を駆動しない、又は、
   前記重心高演算手段により演算した前記荷の重心高さが、予め設定された範囲内である場合に、当該荷の重心高さに応じて、前記制御装置が前記移動装置により前記旋回動作を行う際における速度を制限する、
   請求項１〜４の何れか１項に記載のフォークリフト。
6. 上下に昇降し、前後方向に傾動するマストと、
   荷を積載する、左右一対のフォークと、
   前記フォークを支持し、前記マストに沿って上下するリフトブラケットと、
   を備えるフォークリフトにおける、
   前記フォークに積載した荷の重心高測定方法であって、
   前記フォークリフトは、
   前記左右一対のフォークの夫々の前後に備えた、積載した荷の荷重を検出する荷重センサと、
   前記リフトブラケット又は前記マストのインナマストに備えた、傾斜角度を検出する傾斜センサと、
   を備え、
   前記フォークに荷を積載する荷積載工程と、
   前記荷を積載した前記フォークのたわみ角度を演算する、荷積載時におけるたわみ角度演算工程と、
   前記フォークが水平になるように前記マストを後傾させるフォーク水平位置補正工程と、
   前記フォークが水平になったフォーク水平位置で、前記荷重センサにより荷重を検出する、フォーク水平位置における荷重検出工程と、
   前記フォーク水平位置で前記傾斜センサにより検出した傾斜角度を基準にして、前記マストを所定角度後傾させた状態で、前記荷重センサにより荷重を検出する、フォーク傾斜位置における荷重検出工程と、
   前記フォーク傾斜位置で前記フォークのたわみ角度を演算する、フォーク傾斜位置におけるたわみ角度演算工程と、
   前記フォーク水平位置における荷重検出工程による荷重検出値、及び前記フォーク傾斜位置における荷重検出工程による荷重検出値、並びに、前記所定角度、前記荷積載時におけるたわみ角度演算工程で演算した前記フォークのたわみ角度、及び前記フォーク傾斜位置における前記フォークのたわみ角度演算工程で演算した前記フォークのたわみ角度を用いて、前記荷の重心高さを演算する重心高演算工程と、
   を含む、
   フォークリフトのフォークに積載した荷の重心高測定方法。

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