JP3239791B2 - 移動体の位置検出装置及び産業車両 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の位置検出
装置及びその位置検出装置を備えたフォークリフト等の
産業車両に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フォークリフトでは、マスト後方にリフ
トシリンダが配設されており、フォークの昇降はリフト
シリンダが駆動されることにより行われる。従来、所定
の高さの荷入れ位置に簡単にフォークを上昇させるた
め、操作レバーの操作によるフォークの昇降とは別に、
操作パネルの操作によりフォークを自動的に揚高させる
自動揚高装置を備えたフォークリフトが提案されている
（例えば、特開平７−２４９６号公報）。この装置で
は、リフトシリンダの駆動を制御する荷役コントローラ
は、フォークの位置を揚高センサの検出信号により把握
して、フォークが目標位置に達するとリフトシリンダの
作動を停止させる。また、天井等の高さに制限のある屋
内作業において不用意なリフト操作でのマストによる天
井等の破損を防止するため、フォークの位置を揚高セン
サの検出信号により把握して、揚高が所定の高さより高
くなるのを規制する揚高規制機能を備えたフォークリフ
トも実施されている。

【０００３】従来、揚高センサにはリール式のものが使
用されている。リール式の揚高センサは、一端がフォー
クに接続されたワイヤと、そのワイヤが巻き掛けられる
リールと、リールの回転量を検出するための回転検出器
（ポテンショメータ）を備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の揚高セ
ンサはワイヤが巻き掛けられたリールを装備することか
ら、センサとしては比較的大型であり、大きな設置スペ
ースを必要とするという問題がある。また、外部に露出
したワイヤが異物との接触により切断する虞がある。さ
らに、ワイヤを引き出すための開口部から粉塵等が進入
するため故障し易く、メンテナンスに手間が掛かるとい
う問題もある。特に海岸付近や食塩水を使用する環境下
で作業を行う場合、故障し易い。

【０００５】本願発明者は前記の問題を解消するため、
超音波を送信するとともにピストンで反射した反射波を
受信してそれに対応した電気信号を出力する超音波セン
サを装備した流体圧シリンダを発明した。そして、その
超音波センサからの超音波の送信時期と前記反射波の受
信（入力）時期とに基づいて前記移動体又はピストンの
位置を検出する位置検出装置を発明した。

【０００６】超音波センサを用いて移動体の位置を検出
する場合、超音波センサには送信された超音波が目的の
反射体で反射した反射波以外に近くに存在する障害物な
どで反射した反射波やシリンダチューブ内壁面で乱反射
した反射波等のノイズが入力される。ノイズのうちメイ
ンの反射波より遅れてくる反射波によるものは信号とし
て比較的弱くさほど問題はないが、近距離での反射波に
よるノイズは誤検出を招き易い。また、超音波センサの
出力ラインに電磁的なノイズが混入して電気信号が出力
された場合も誤検出を招く。

【０００７】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、第１の目的は直線的に往復移動するととも
にその移動方向及び最高速度が既知の移動体の位置検出
を超音波センサを使用して検出する場合に、超音波セン
サの出力ラインにノイズが混入しても、明らかにノイズ
等による誤った検出データに基づいて位置検出を行うこ
とが防止され、移動体の位置の誤検出、即ち測定距離の
誤検出を低減することができる移動体の位置検出装置を
提供することにあり、第２の目的は前記位置検出装置を
備えた産業車両を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため、請求項１に記載の発明は、直線的に往復移動す
るとともにその移動方向及び最高速度が既知の移動体の
位置検出装置であって、超音波送信方向が前記移動体と
一体に移動する反射部の移動方向と平行となるように設
置され、超音波を送信するとともに前記反射部で反射し
た反射波を受信してそれに対応した電気信号を出力する
超音波センサと、前記超音波センサから超音波を所定周
期で送信させるとともにその送信時期を制御可能な制御
手段と、前記超音波の送信時から前記反射波の受信時ま
での時間に基づいて前記移動体の位置を演算する演算手
段と、今回の超音波送信時から受信時までの時間と、前
回の超音波送信時から受信時までの時間との差が、移動
体の移動速度及び超音波センサからの超音波の送信周期
に基づいて設定された所定の基準範囲内に有るか否かを
判断し、所定の基準範囲内に無いときにそのデータを無
効とする判断手段とを備えた移動体の位置検出装置にあ
って、前記位置検出装置は前記反射部の移動方向を検出
する移動方向検出手段を備え、前記所定の基準範囲の上
限は、前記反射部の移動方向と、反射部が最高速度で前
記送信周期内に移動可能な距離と、音速とに基づいて設
定される。

【０００９】

【００１０】請求項２に記載の発明は、直線的に往復移
動するとともにその移動方向及び最高速度が既知の移動
体の位置検出装置であって、超音波送信方向が前記移動
体と一体に移動する反射部の移動方向と平行となるよう
に設置され、超音波を送信するとともに前記反射部で反
射した反射波を受信してそれに対応した電気信号を出力
する超音波センサと、前記超音波センサから超音波を所
定周期で送信させるとともにその送信時期を制御可能な
制御手段と、前記超音波の送信時から前記反射波の受信
時までの時間に基づいて前記移動体の位置を演算する演
算手段と、今回の超音波送信時から受信時までの時間
と、前回の超音波送信時から受信時までの時間との差
が、移動体の移動速度及び超音波センサからの超音波の
送信周期に基づいて設定された所定の基準範囲内に有る
か否かを判断し、所定の基準範囲内に無いときにそのデ
ータを無効とする判断手段とを備えた移動体の位置検出
装置にあって、前記位置検出装置は前記反射部の移動方
向を検出する移動方向検出手段を備え、前記判断手段は
前記超音波送信時から受信時までの時間の複数回の測定
結果に基づいて反射部の移動速度を演算し、前記所定の
基準範囲の上限値として、その移動速度で前記送信周期
内に移動可能な距離と、反射部の移動方向と、音速とに
基づいて設定された値を使用する。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記超音波センサは、
移動体を移動させる流体圧シリンダに対して、送信した
超音波がピストン又はシリンダ内をピストン又はピスト
ンと一体に移動する反射面で反射される状態に装備され
ている。

【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の発明において、前記流体圧シリンダは動力の媒体を
油圧油とした。第２の目的を達成するため、請求項５に
記載の発明の産業車両は、請求項１〜請求項４のいずれ
か一項に記載の位置検出装置を備えた。

【００１３】また、請求項６に記載の発明では請求項４
に記載の位置検出装置を備え、かつ前記流体圧シリンダ
はフォークリフトのリフトシリンダである。従って、請
求項１に記載の発明では、直線的に往復移動するととも
にその移動方向及び最高速度が既知の移動体の位置が超
音波センサを使用して検出される。制御手段からの指令
信号により超音波センサから所定周期で送信（発信）さ
れた超音波は、前記移動体と一体に移動する反射部で反
射されて再び超音波センサに到達する。超音波センサは
その反射波を受信してそれに対応した電気信号を出力す
る。超音波センサの送信時から前記反射波の受信時まで
の時間に基づいて、演算手段により前記移動体の位置が
演算される。判断手段により、今回の超音波送信時から
受信時までの時間と、前回の超音波送信時から受信時ま
での時間との差が、所定の基準範囲内に有るか否かが判
断される。判断手段は前記の差が所定の基準範囲内に無
いときに、そのデータを無効とする。また、前記所定の
基準範囲の上限として、反射部の移動方向と、反射部が
最高速度で前記送信周期内に移動可能な距離と、音速と
に基づいて設定されており、この範囲外のものはノイズ
と判断してなんら差し支えない。反射部の移動方向は移
動方向検出手段により検出され、移動方向に対応して前
記基準範囲の上限が変更される。

【００１４】

【００１５】請求項２に記載の発明では、直線的に往復
移動するとともにその移動方向及び最高速度が既知の移
動体の位置が超音波センサを使用して検出される。制御
手段からの指令信号により超音波センサから所定周期で
送信（発信）された超音波は、前記移動体と一体に移動
する反射部で反射されて再び超音波センサに到達する。
超音波センサはその反射波を受信してそれに対応した電
気信号を出力する。超音波センサの送信時から前記反射
波の受信時までの時間に基づいて、演算手段により前記
移動体の位置が演算される。判断手段により、今回の超
音波送信時から受信時までの時間と、前回の超音波送信
時から受信時までの時間との差が、所定の基準範囲内に
有るか否かが判断される。判断手段は前記の差が所定の
基準範囲内に無いときに、そのデータを無効とする。ま
た、判断手段により前記超音波送信時から受信時までの
時間が複数回演算され、その値に基づいて反射部の移動
速度が演算される。そして、所定の基準範囲を設定する
際に、反射部の最高速度に代えて測定された移動速度が
用いられる。従って、ノイズの除去効果が高まる。

【００１６】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記超音波センサは、
移動体を移動させる流体圧シリンダに対して、送信した
超音波がピストン又はピストンと一体に移動する反射面
で反射される状態に装備されている。従って、流体圧シ
リンダの外部で発生した超音波が外乱として超音波セン
サに入力される虞が少ない。

【００１７】請求項４に記載の発明では、流体圧シリン
ダの動力の媒体に油圧油が使用されるため、流体として
気体（例えば空気）を使用した場合に比較して超音波の
伝達効率が良く、即ち超音波の減衰が小さくなり、測定
条件が安定する。

【００１８】請求項５に記載の発明の産業車両では、請
求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の位置検出装置
を備えているため、各請求項に対応する作用を有する。
また、請求項６に記載の発明では、フォークリフトのリ
フトシリンダにより移動される移動体（フォーク）の位
置（揚高）が連続的に測定される。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態を図１〜図６に従って説明する。

【００２０】図５に示すように、産業車両としてのフォ
ークリフト１の車体２の前部には、左右一対のマスト３
が設けられている。マスト３はアウタマスト３ａと、そ
の内側に昇降可能に装備されたインナマスト３ｂとから
なり、インナマスト３ｂの内側には移動体としてのフォ
ーク４ａを備えたリフトブラケット４が昇降可能に支持
されている。各マスト３の後方には流体圧シリンダとし
てのリフトシリンダ５が配設されており、そのピストン
ロッド６の先端がインナマスト３ｂの上部に連結されて
いる。インナマスト３ｂの上部にはチェーンホイール
（図示せず）が支承され、該チェーンホイールには一端
がリフトブラケット４に、他端がアウタマスト３ａの上
部にそれぞれ連結されたチェーン（図示せず）が掛装さ
れている。そして、運転室Ｒに設けられた荷役レバー
（リフトレバー）７の操作により、リフトシリンダ５が
伸縮駆動されることにより、フォーク４ａがリフトブラ
ケット４と共にマスト３に沿って昇降するようになって
いる。リフトシリンダ５には動力の媒体として油圧油
（作動油）を使用する油圧シリンダが使用されている。

【００２１】図２に示すように、リフトシリンダ５には
単動シリンダが使用され、円筒状のシリンダチューブ
８、ヘッドカバーとしてのボトムブロック９、ロッドカ
バー１０、ピストンロッド６及びピストンロッド６と一
体移動可能に形成された反射部としてのピストン１１を
備え、ヘッドカバー（ボトムブロック９）側が下になる
状態で使用される。ボトムブロック９はシリンダチュー
ブ８に溶接固定され、ロッドカバー１０はシリンダチュ
ーブ８に螺合固定されている。ピストンロッド６はロッ
ドカバー１０の挿通口１０ａを貫通してシリンダチュー
ブ８内に挿通されており、挿通口１０ａにはシール部材
１２が介装されている。また、シリンダチューブ８の先
端外周面とロッドカバー１０内面との間にはオーリング
１３が介装されている。シリンダチューブ８の上端内周
側にはピストンロッド６の突出を規制する略円筒状の規
制部材１４が嵌挿されており、この規制部材１４の下面
にピストン１１が当接する位置がピストン１１の上死点
となる。

【００２２】シリンダチューブ８には規制部材１４の近
傍に排気口１５が形成されている。排気口１５にはオー
バーフローパイプ１６が固定されており、ピストンロッ
ド６の突出移動時（上昇移動時）にピストン１１により
圧縮される空気はこのオーバーフローパイプ１６を介し
てホース１７へ排気される。

【００２３】ボトムブロック９の上側にはピストン１１
の下面と当接してその移動を規制する規制面１８が形成
されている。ボトムブロック９には超音波センサ１９を
収容する室２０が形成されるとともに、リフトシリンダ
５への作動油の供給、排出を行うポート２１が室２０を
側方に開放する状態で形成されている。ポート２１は管
路２２を介して制御弁２３に連結され、制御弁２３は管
路２５ａを介してオイルポンプ２４に、管路２５ｂを介
してオイルタンク２６にそれぞれ連結されている。オイ
ルポンプ２４は図示しないエンジン又はモータにより駆
動される。

【００２４】制御弁２３はリフトレバー７の操作によ
り、上昇操作位置、中立位置、下降操作位置の３位置に
切換操作可能になっている。制御弁２３は、リフトレバ
ー７が中立位置に配置された状態では、管路２２と両管
路２５ａ，２５ｂとの連通を遮断して、リフトシリンダ
５内の作動油の移動を阻止する状態に保持するようにな
っている。また、制御弁２３は、リフトレバー７が上昇
位置に配置された状態では、管路２２と管路２５ａとを
連通させてリフトシリンダ５を伸長させ、リフトレバー
７が下降位置に配置された状態では、管路２２と管路２
５ｂとを連通させてリフトシリンダ５を収縮させるよう
になっている。

【００２５】リフトレバー７の近傍には移動方向検出手
段として２個のセンサ２７，２８が設けられている。両
センサ２７，２８にはマイクロスイッチが使用され、第
１センサ（上昇操作検出センサ）２７はリフトレバー７
が上昇位置に操作されたときのみオンとなり、その他の
位置に配置されたときはオフとなる。第２センサ（下降
操作検出センサ）２８はリフトレバー７が下降位置に操
作されたときのみオンとなり、その他の位置に配置され
たときはオフとなる。ピストン１１はフォーク４ａと移
動方向が同じであり、両センサ２７，２８のオン、オフ
信号によってピストン１１の移動方向を確認できる。

【００２６】また、室２０内には作動油の温度を検出す
る温度検出手段としての温度センサ２９が配設されてい
る。なお、管路２２はフローレギュレータバルブ（図示
せず）を介してポート２１に連結されている。

【００２７】図２及び図４に示すように、超音波センサ
１９は送信側がピストン１１と対向するようにボトムブ
ロック９に固定されている。超音波センサ１９はセンサ
振動子３０と、センサ振動子３０を支持するケース３１
と、センサ振動子３０を覆うキャップ３２とを備えてい
る。センサ振動子は一般に超音波トランスデューサと呼
ばれ、電気信号により振動して超音波を送信（送波）す
るとともに、検出対象物体から反射した超音波を受信
（受波）して電気信号に変換する作用をなす。この実施
の形態ではピストン１１が移動体（フォーク４ａ）と一
体に移動する反射部を構成し、超音波センサ１９から送
信された超音波はピストン１１の下面で反射する。

【００２８】センサ振動子３０はキャップ３２に接着剤
で貼り付けられている。キャップ３２はケース３１に圧
入固定され、キャップ３２の端部内周面とケース３１の
外周面との間にはＯ（オー）リング３３ａが介装されて
いる。センサ振動子３０にはキャップ３２と反対側の面
（背面）にバッキング材（吸音材）３４が設けられてい
る。ケース３１には雄ねじ部３１ａが形成され、その雄
ねじ部３１ａがボトムブロック９の底壁に形成された取
付け孔９ａに螺合された状態でボトムブロック９に固定
されている。ボトムブロック９とケース３１との間には
Ｏリング３３ｂが介装されている。

【００２９】キャップ３２の材質は特に限定されない
が、キャップ３２の材質と厚みで周波数のマッチング
（音響インピーダンス）の良し悪しが変わるため、材質
に応じて適正な厚みに設定される。金属としては加工性
や強度等の観点から鉄やアルミニウムが好ましい。この
実施の形態では金属製のキャップ３２が使用され、その
材質としてアルミニウムが使用されている。また、ケー
ス３１も金属製である。

【００３０】次に超音波センサ１９により移動体として
のフォーク４ａの位置を検出するための電気的構成を図
３に従って説明する。超音波センサ１９は送受信回路３
５に電気的に接続されている。送受信回路３５は制御装
置３６と電気的に接続されている。送受信回路３５は超
音波発振器３７を備えており、制御装置３６からの制御
信号に基づいて、所定周波数の超音波送信信号を超音波
センサ１９に送信（出力）する。また、送受信回路３５
は増幅回路３８及び検波回路３９を備え、超音波センサ
１９から出力されたアナログ電気信号を増幅するととも
にパルス信号に変換して制御装置３６に出力するように
なっている。

【００３１】制御装置３６は、マイクロコンピュータ４
０、アナログデジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）４１
及び駆動回路４２を備えている。マイクロコンピュータ
４０は、制御手段を構成するとともに演算手段及び判断
手段としての中央処理装置（以下、ＣＰＵという）４３
と、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）４４ａと、記憶手段と
してのＥＥＰＲＯＭ（Ｅlectrical Ｅrasable Ｐrogram
mable ＲＯＭ）４４ｂと、読出し及び書替え可能なメモ
リ（ＲＡＭ）４５と、カウンタ４６と、クロック回路４
７と、入力インタフェース４８と、出力インタフェース
４９とを備えている。カウンタ４６は超音波送信信号を
出力してからその反射波を受信するまでの時間を計測す
る計時手段を構成する。

【００３２】ＲＯＭ４４ａには種々の制御プログラム及
びプログラムを実行する際に必要なデータが記憶されて
いる。ＥＥＰＲＯＭ４４ｂにはフォーク４ａの位置を演
算する制御プログラムを実行するのに必要なデータとし
て、例えば作動油の温度と音速の関係を示す関係式又は
マップが記憶されている。なお、温度センサ２９は室２
０内に配設されており、超音波センサ１９から送信され
る超音波の経路となる箇所の作動油の温度と一致してい
るとは限らない。従って、ＥＥＰＲＯＭ４４ｂには温度
センサ２９の検出温度と音速との関係を予め試験的に求
めた結果に基づいたデータが記憶されている。また、Ｅ
ＥＰＲＯＭ４４ｂには超音波センサ１９による測定デー
タが異常か否かの判断を行う制御プログラムを実行する
のに必要なデータとして、ピストン１１の上昇最高速度
ＶUMAX及び下降最高速度ＶDMAXとが記憶されている。

【００３３】温度センサ２９はＡ／Ｄ変換回路４１及び
入力インタフェース４８を介してＣＰＵ４３に接続され
ている。第１及び第２センサ２７，２８は入力インタフ
ェース４８を介してＣＰＵ４３に接続されている。ＣＰ
Ｕ４３は出力インタフェース４９及び駆動回路４２を介
して異常報知手段としての異常表示装置５０に接続され
ている。カウンタ４６は検波回路３９及びＣＰＵ４３に
接続され、ＣＰＵ４３から超音波発振器３７への出力指
令と同時にクロック回路４７からのクロックのカウント
を開始し、検波回路３９からのパルス信号を入力した時
点でカウントアップする。

【００３４】ＣＰＵ４３はフォークリフト１のキースイ
ッチがオンになると所定周期Ｔでフォーク４ａの位置検
出（揚高検出）を行うようになっている。ＣＰＵ４３は
温度センサ２９の検出信号に基づいてリフトシリンダ５
内の作動油の温度を演算する。ＣＰＵ４３は超音波の送
信時からその反射波の受信時までの時間（エコーバック
タイム）ｔをカウンタ４６のカウント値から算出し、そ
のエコーバックタイムｔと、作動油中の音速ｃとに基づ
いて超音波センサ１９からピストン１１の底面までの距
離Ｌを演算する。そして、その値からフォーク４ａの位
置を演算する。なお、前記時間ｔは（１）式で表され
る。

【００３５】ｔ＝２Ｌ／ｃ…（１） ＣＰＵ４３は第１及び第２センサ２７，２８の出力信号
を入力するとともに、その信号に基づいてピストン１１
の移動方向を判断する。ＣＰＵ４３は超音波センサ１９
の今回のエコーバックタイムｔN と、前回のエコーバッ
クタイムｔL との差Δｔ（＝ｔN −ｔL ）が、ピストン
１１の移動速度及び超音波センサ１９からの超音波の送
信周期に基づいて設定された所定の基準範囲内に有るか
否かを判断し、所定の基準範囲内に無いときにそのデー
タを無効とする。このときＣＰＵ４３は判断手段として
機能する。

【００３６】この実施の形態では前記所定の基準範囲の
上限値として、フォーク４ａの上昇時にｔUMAXを、下降
時にはｔDMAXを使用する。 ｔUMAX＝２Ｔ（ＶUMAX）／ＶS 、ｔDMAX＝２Ｔ（ＶDMA
X）／ＶS 但し、Ｔ：超音波の送信周期（コンピュータの処理周
期） ＶUMAX：上昇時のピストン１１の最高速度 ＶDMAX：下降時のピストン１１の最高速度 ＶS ：作動油中の音速 次に前記のように構成された装置の作用を説明する。

【００３７】リフトレバー７が中立位置に配置された状
態では、管路２２は両管路２５ａ，２５ｂとの連通が遮
断された状態にあり、管路２２を介した作動油の供給、
排出のいずれも行われず、ピストンロッド６は停止状態
に保持される。

【００３８】荷役レバー７が上昇位置に操作されると、
制御弁２３が管路２２と管路２５ａとを連通させる供給
位置に切り換えられ、オイルポンプ２４から吐出された
作動油が管路２２を介してリフトシリンダ５内に供給さ
れる。その結果、リフトシリンダ５内に供給された作動
油によりピストン１１とともにピストンロッド６が押し
上げられて、フォーク４ａが上昇する。

【００３９】一方、荷役レバー７が下降位置に操作され
ると、制御弁２３が管路２２と管路２５ｂとを連通させ
る排出位置に切り換えられる。その結果、ピストン１１
に作用する作動油の圧力よりピストンロッド６の自重及
びフォークの自重等による圧力が大きくなり、ピストン
ロッド６がピストン１１とともに下降してシリンダチュ
ーブ８内の作動油が排出される。このときフローレギュ
レータバルブの作用により、フォーク４ａ上の荷の有無
等の負荷の違いに拘わらずピストンロッド６の下降速度
がほぼ一定に保持される。

【００４０】ＣＰＵ４３は、超音波の往復に必要な最大
時間より大きな所定時間間隔（所定周期Ｔ）で測定要求
信号を送受信回路３５に出力する。送受信回路３５の超
音波発振器３７は測定要求信号に基づいて超音波センサ
１９に所定周波数の電気信号を出力し、それに対応して
超音波センサ１９から所定周波数の超音波が出力され
る。超音波センサ１９から出力された超音波は、作動油
中を進む。そして、ピストン１１の底面で反射した反射
波（エコー）が超音波センサ１９に到達すると、超音波
センサ１９は受信した超音波に対応した電気信号を送受
信回路３５に出力する。送受信回路３５は超音波センサ
１９から入力したアナログ信号を増幅回路３８で増幅す
るとともに、検波回路３９でパルス信号に変換して制御
装置３６に出力する。

【００４１】作動油中の音速は約１４００ｍ／sec であ
り、フォーク４ａが最高揚高位置に配置されたときの超
音波センサ１９からピストン１１下面までの距離Ｌは
１．５ｍ程度であるため、超音波の往復に必要な最大時
間は２．２ｍsec 程度となる。従って、連続的にフォー
ク４ａの位置を検出する場合、この時間より大きな間隔
で測定要求信号が出力される。また、超音波発振器３７
から出力される周波数は、作動油の種類、超音波センサ
１９の種類などにより適宜設定され、例えば０．１〜５
ＭＨz(メガヘルツ）程度の値が使用される。

【００４２】センサ振動子３０の振動により超音波は作
動油中だけでなくキャップ３２やケース３１にも伝達さ
れる。キャップ３２やケース３１に伝達される超音波の
出力を放置すると、超音波はボトムブロック９にまで達
し、キャップ３２、ケース３１及びリフトシリンダ５を
共振させ、ノイズとなってフォーク４ａの位置検出精度
が低下する。しかし、センサ振動子３０からキャップ３
２に伝達された超音波は、センサ振動子３０の背面に設
けられたバッキング材３４に吸収される。従って、超音
波センサ１９から送受信回路３５への出力信号にノイズ
が少なくなり、位置検出精度が向上する。

【００４３】超音波センサ１９をリフトシリンダ５の外
部に設け、フォーク４ａと一体的に昇降する反射部材に
向けて超音波を送信する構成とした場合、反射部材から
の反射波以外に外乱としての超音波が直接超音波センサ
１９に入力し易い。また、超音波センサ１９と反射部材
との間に障害物が進入して送信された超音波あるいは反
射波が遮られて誤検出や検出不能となる虞もある。しか
し、リフトシリンダ５に超音波センサ１９が内蔵された
場合は、リフトシリンダ５の外部から超音波センサ１９
に向かう超音波が存在しても、リフトシリンダ５で殆ど
が反射してしまい、外部の超音波が外乱として作用する
可能性が殆どない。また、超音波センサ１９から送信さ
れた超音波あるいは反射波が遮られて誤検出や検出不能
となる虞がない。

【００４４】また、超音波センサ１９がリフトシリンダ
５に内蔵されているため、海岸付近や食塩水を使用する
等の悪環境下においても、超音波センサ１９がその雰囲
気に晒されるのが確実に回避され、使用環境の影響を受
け難い。

【００４５】カウンタ４６はＣＰＵ４３から測定要求信
号が送受信回路３５に出力された時点からカウントを開
始し、検波回路３９から前記パルス信号を入力した時点
でカウントアップする。ＣＰＵ４３はカウンタ４６のカ
ウント値に基づいて、超音波の送信時から反射波の受信
時までの時間（エコーバックタイム）ｔを演算する。ま
た、ＣＰＵ４３は温度センサ２９の検出信号から作動油
の温度を演算し、その温度における音速ｃをＥＥＰＲＯ
Ｍ４４ｂに記憶されたデータに基づいて演算する。次ぎ
にＣＰＵ４３は前記エコーバックタイムｔと音速ｃとに
基づいて超音波センサ１９からピストン１１の底面まで
の距離Ｌを（２）式から演算する。

【００４６】Ｌ＝ｃｔ／２…（２） そして、ＣＰＵ４３はＥＥＰＲＯＭ４４ｂに記憶されて
いる前記距離Ｌと、フォーク４ａの位置（揚高）Ｈとの
関係式からフォーク４ａの位置Ｈを演算する。得られた
フォーク４ａの位置データは、例えばフォークリフトに
おける自動揚高装置や揺動制御、ティルト制御（前傾速
度制御）等に使用される。

【００４７】次に位置検出を行う際にエコーバックタイ
ムｔが正常な値か、ノイズ等の影響による誤データであ
るかの判断処理について、図１のフローチャートに従っ
て説明する。ＣＰＵ４３はステップＳ１で前回のエコー
バックタイムｔL が０か否かを判断し、０であればステ
ップＳ２に進んで複数回（この実施の形態では１０回）
のエコーバックタイムｔを取り込む。そして、その平均
値を前回のエコーバックタイムｔL としてＲＡＭ４５に
記憶する。ＣＰＵ４３はフォークリフト１のキースイッ
チがオンになると、フォーク４ａの位置検出を開始する
ため、前回のエコーバックタイムｔL が０となるのは、
キースイッチがオンになった直後である。そして、コン
ピュータの処理周期Ｔは短く（例えば、この実施の形態
では１０ｍsec ）であり、１０回の取り込みをおこなっ
ても所要時間は０．１秒と短時間のため、複数回のエコ
ーバックタイムｔを取り込む間にリフトレバー７が操作
される可能性は低い。従って、複数回のエコーバックタ
イムｔを取り込んでその平均値を前回のエコーバックタ
イムｔL とすることにより、正確な値が前回のエコーバ
ックタイムｔL として記憶される。

【００４８】ステップＳ１で前回のエコーバックタイム
ｔL が０でなければ、ＣＰＵ４３はステップＳ３に進ん
でリフトレバー７の動作指令、即ち第１及び第２センサ
２７，２８の出力信号を入力する。また、最新（今回）
のエコーバックタイムｔN を入力する。次にステップＳ
４でエコーバックタイムｔが正常でないときにｔUMAX又
はｔDMAXを補正するための係数ｎをカウントアップ（ｎ
＝ｎ＋１）する。また、今回のエコーバックタイムｔN
と前回のエコーバックタイムｔL との差Δｔ＝（ｔN −
ｔL ）を演算する。

【００４９】次にＣＰＵ４３はステップＳ５に進み、リ
フトレバー７の動作指令が上昇か否か、即ちフォーク４
ａが上昇中か否かの判断を行う。上昇中であればステッ
プＳ６に進み前記差Δｔが０より大きいか否かの判断を
行い、０より大きければステップＳ７に進んで差Δｔが
ｔUMAXより小さいか否かの判断を行う。差ΔｔがｔUMAX
より小さければステップＳ８に進みＲＡＭ４５に記憶さ
れている前回のエコーバックタイムｔL を今回のエコー
バックタイムｔN に置き換える。次にステップＳ９に進
んで前記補正係数ｎをリセット、即ちｎを０にした後、
１回の処理を終了する。

【００５０】ステップＳ６で差Δｔが０以下であればス
テップＳ１０に進んでエラー処理を行う。差Δｔが０以
下ということはピストン１１が停止中か、超音波センサ
１９に近づいていること（下降していること）を意味す
るが、リフトレバー７は上昇操作されているので、０以
下ということは異常である。そこで、ＣＰＵ４３はエラ
ー処理として、出力インタフェース４９及び駆動回路４
２を介して異常表示装置５０に異常表示指令を出力す
る。そして、異常表示装置５０に異常が表示される。ま
た、電気的に制御される駆動部を停止させる方向（所謂
フェールセーフ）で制御を行う。制御弁２３として電磁
弁を使用されている場合は、ＣＰＵ４３はリフトシリン
ダ５を停止するように制御を行う。

【００５１】ステップＳ７で差ΔｔがｔUMAXより大きけ
れば、ＣＰＵ４３は今回のエコーバックタイムｔN （今
回の検出データ）を無効として採用せず、ステップＳ１
１に進んで上昇側エコーバックタイムの最大変動幅ｔUM
AXをｎｔUMAXに置き換える。そして、次の処理周期でＣ
ＰＵ４３はステップＳ１から順に各ステップＳの処理を
行う。すでに前回のエコーバックタイムｔL がＲＡＭ４
５に記憶されているので、ＣＰＵ４３はステップＳ２に
は進まず、ステップ１からステップＳ３に進む。ステッ
プＳ７に進むと、ステップＳ７ではｔUMAXに代えてｎｔ
UMAXを使用して差Δｔとの比較を行う。このとき、ステ
ップＳ４においてｎ＝ｎ＋１にする処理でｎｔUMAXのｎ
が１から２に置き換えられているため、ｔUMAXに代えて
２ｔUMAXを使用して差Δｔとの比較を行う。即ち、前回
のエコーバックタイムｔL と今回のエコーバックタイム
ｔN との間の経過時間が、コンピュータの処理周期の２
回分に相当するため、基準範囲の上限データとして２ｔ
UMAXが使用される。

【００５２】そして、ＣＰＵ４３はステップＳ７で差Δ
ｔが２ｔUMAXより小さければ、ステップＳ８に進みＲＡ
Ｍ４５に記憶されている前回のエコーバックタイムｔL
を今回のエコーバックタイムｔN に置き換える。次にス
テップＳ９に進んで前記補正係数ｎをリセット、即ちｎ
を０にする。ステップＳ７で差Δｔが２ｔUMAXより大き
ければ、今回のエコーバックタイムｔN を無効として採
用せず、ステップＳ１１に進む。

【００５３】ステップＳ５でリフトレバー７の動作指令
が上昇中でなければ、ＣＰＵ４３はステップＳ１２に進
み、動作指令が下降中か否か、即ちフォーク４ａが下降
中か否かの判断を行う。下降中であればステップＳ１３
に進み、前記差Δｔが０より小さいか否かの判断を行
い、０より小さければステップＳ１４に進んで差Δｔが
−ｔDMAXより大きいか否かの判断を行う。差Δｔが−ｔ
DMAXより大きければステップＳ１５に進みＲＡＭ４５に
記憶されている前回のエコーバックタイムｔL を今回の
エコーバックタイムｔN に置き換える。次にステップＳ
１６に進んで前記補正係数ｎをリセット、即ちｎを０に
した後、１回の処理を終了する。

【００５４】ステップＳ１４で差Δｔが−ｔDMAXより小
さければ、ＣＰＵ４３は今回のエコーバックタイムｔN
（今回の検出データ）を無効として採用せず、ステップ
Ｓ１７に進んで下降側エコーバックタイムの最大変動幅
ｔDMAXをｎｔDMAXに置き換える。また、ステップＳ１３
で差Δｔが０以上であればステップＳ１０に進んでエラ
ー処理を行う。差Δｔが０以上ということは、ピストン
１１が停止中か、超音波センサ１９から遠ざかる状態に
あること（上昇していること）を意味するが、リフトレ
バー７は下降操作されているので、０以上ということは
異常である。そこで、ＣＰＵ４３は前記のようなエラー
処理を行う。

【００５５】また、ステップＳ１２でリフトレバー７の
動作指令が下降中でなければ、ＣＰＵ４３はステップＳ
１８に進む。そして、ステップＳ１８でＣＰＵ４３は、
前記差Δｔが０か否かの判断を行い、０であれば１回の
処理を終了する。また、０でなければステップＳ１０に
進んでエラー処理を行う。差Δｔが０でないということ
は、ピストン１１が移動していることを意味するが、リ
フトレバー７は中立位置にあるため、０でない（移動し
ている）ということは異常である。そこで、ＣＰＵ４３
は前記のようなエラー処理を行う。

【００５６】ＣＰＵ４３は、ＲＡＭ４５に記憶された今
回のエコーバックタイムｔN を使用して、前記（２）式
からピストン１１の底面までの距離Ｌを演算する。従っ
て、明らかに異常な検出データ（エコーバックタイム）
に基づいてフォーク４ａの位置検出を行うことが防止さ
れる。

【００５７】この実施の形態では以下の効果を有する。 （イ） 判断手段（ＣＰＵ４３）により、今回のエコー
バックタイムｔN と、前回のエコーバックタイムｔL と
の差Δｔが、所定の基準範囲内に有るか否かが判断さ
れ、差Δｔが基準範囲内に無いときにはそのデータが無
効にされる。従って、明らかにノイズ等による誤った検
出データに基づいて位置検出を行うことが防止され、検
出位置データの信頼性が向上する。

【００５８】（ロ） 所定の基準範囲の上限として、反
射部（ピストン１１）の移動方向と、反射部が最高速度
で超音波の送信周期Ｔ内に移動可能な距離と、音速とに
基づいて設定されている。従って、この範囲外のものは
ノイズと判断してなんら差し支えない。また、反射部の
移動方向も考慮して前記上限値を設定しているため、ノ
イズ除去効果が高まる。

【００５９】（ハ） 流体圧シリンダ（フォークシリン
ダ５）の作動状態と明らかに異なる状況の場合は、エラ
ー処理を行うエラー処理工程（ステップＳ１０）を備え
ているため、誤った状態で制御が継続されることを回避
可能できる。

【００６０】（ニ） フォーク４ａの位置がリフトシリ
ンダ５に装備（内蔵）された超音波センサ１９を使用し
て検出される。従って、従来技術で使用されていたリー
ル式センサ等と異なり、障害物と接触して破損する虞が
なく、センサの取付けスペースの確保の心配が不要とな
る。また、使用環境の影響を受け難く、悪環境下で作業
を行う場合にも信頼性が向上する。さらに、外乱の影響
を受け難く、信頼性がより向上する。

【００６１】（ホ） 超音波センサ１９から送信される
超音波の伝達媒体が作動油のため、空気を媒体とした場
合に比較して超音波の伝達効率が良く、即ち超音波の減
衰が小さくなり、測定条件が安定する。

【００６２】（ヘ） ピストン１１の底面が超音波の反
射面となるため、反射部材を別に設ける必要がない。 （ト） ＣＰＵ４３は作動油の温度を検出するととも
に、温度補正を行った作動油中の音速値を使用して超音
波センサ１９からピストン１１までの距離を演算するた
め、フォーク４ａの位置検出精度が高くなる。

【００６３】（チ） 温度センサ２９で検出した室２０
内の温度に基づいて音速の温度補正を行うが、室２０内
の温度とシリンダチューブ８内の作動油中の音速データ
を試験で求めた結果に基づいた補正データを使用する。
従って、超音波の進行経路でない箇所の検出温度を使用
しても補正が良好に行われる。

【００６４】（リ） センサ振動子３０の背面にバッキ
ング材３４が設けられているため、超音波センサ１９か
ら送受信回路３５への出力信号にノイズが少なくなる。 （第２の実施の形態）次に第２の実施の形態を図６に従
って説明する。この実施の形態では今回のエコーバック
タイムｔが正常な値か、ノイズ等の影響による誤データ
であるかの判断処理に使用する所定の基準範囲の上限値
の設定方法が前記実施の形態と異なり、その他の構成は
同じである。前記実施の形態と同一部分は同一符号を付
して詳しい説明は省略する。

【００６５】この実施の形態では前記所定の基準範囲の
上限値として、ＣＰＵ４３は今回までの複数回の有効な
エコーバックタイムｔに基づいてピストン１１（反射
部）の移動速度を演算し、その移動速度で送信周期内に
移動可能な距離と、反射部の移動方向と、音速とに基づ
いて設定された値を使用する。即ち、ステップＳ７及び
ステップＳ１４で使用する所定の基準範囲の上限値とし
ての、ｔUMAX及びｔDMAXを設定する処理を行う点が前記
実施の形態と異なっている。

【００６６】図６は今回のエコーバックタイムｔが正常
な値か、ノイズ等の影響による誤データであるかの判断
処理のためのフローチャートの要部を示し、ステップＳ
６以降は図１と同じため省略している。即ち、ステップ
Ｓ４とステップＳ５との間に、ＲＡＭ４５に前回及び前
前回のピストン１１の位置データＬB ，ＬBBが記憶され
ているか否かの判断を行うステップＳ４１とその判断結
果に対応して処理を行うステップＳ４２，Ｓ４３が設け
られている。ＣＰＵ４３はステップＳ４１でＲＡＭ４５
に前回のピストン１１の位置データＬB 及び前前回のピ
ストン１１の位置データＬBBが記憶されているか否かの
判断を行い、両位置データＬB ，ＬBBが記憶されていれ
ばステップＳ４２に進む。ＣＰＵ４３はステップＳ４２
で両位置データＬB ，ＬBBの差と、その間の所要時間
（ｎ＋１）Ｔとによりピストン１１の移動速度Ｖを次の
（３）式で演算する。

【００６７】 Ｖ＝２｜ＬB −ＬBB｜／｛（ｎ＋１）Ｔ｝…（３） 但し、Ｔは超音波の送信周期であり、ｎは両位置データ
ＬB ，ＬBBを得る間に存在した無効データの数を表す。

【００６８】そして、ＣＰＵ４３はその移動速度Ｖに基
づいて、ステップＳ７，１４で使用する基準範囲の上限
値としてのｔUMAX及びｔDMAXを次式により設定する。 ｔUMAX＝２ＴαＶ／Ｖs 、ｔDMAX＝２ＴβＶ／Ｖs 但し、Ｔ：超音波の送信周期（コンピュータの処理周
期） Ｖ：ピストン１１の移動速度の演算値 Ｖs ：作動油中の音速 α：変動幅を考慮した所定の係数（１〜１．３程度が好
ましい） β：変動幅を考慮した所定の係数（α以下が好ましい） また、ＣＰＵ４３は今回のエコーバックタイムｔN を含
めて複数回（この実施の形態では３回）の有効なエコー
バックタイムｔ及びそれを使用して演算したピストン１
１の位置データＬをＲＡＭ４５に記憶する。記憶された
データは新しいデータが記憶されると、古いものから順
に消去されるようになっている。

【００６９】ＣＰＵ４３はステップＳ４１で前記両位置
データＬB ，ＬBBが記憶されていなければ、ステップＳ
４３に進む。ＣＰＵ４３はステップＳ４３において、ス
テップＳ７，１４で使用する基準範囲の上限値としての
ｔUMAX及びｔDMAXを、前記実施の形態と同様に上昇及び
下降時のピストン１１の最高速度ＶUMAX及びＶDMAXを用
いた次式で設定する。

【００７０】ｔUMAX＝２Ｔ（ＶUMAX）／Ｖs 、ｔDMAX＝
２Ｔ（ＶDMAX）／Ｖs 但し、Ｔは超音波の送信周期（コンピュータの処理周
期）、Ｖs は作動油中の音速である。

【００７１】従って、この実施の形態では、前記実施の
形態の（イ）〜（リ）と同様の効果を有する他に、所定
の基準範囲の上限値を設定する際に、反射部の最高速度
に代えて今回エコーバックタイムｔN の測定時とほぼ等
しい移動速度が用いられる。従って、ノイズの除去効果
が高まる。

【００７２】（第３の実施の形態）次に第３の実施の形
態を図７に従って説明する。この実施の形態ではエラー
処理を行うか否かの判断を、ステップＳ６又はステップ
Ｓ１３での１回の判断で行うのではなく、ステップＳ６
又はステップＳ１３でエラー処理が必要との判断が複数
回続いた場合に、エラー処理を行うようにした点が第１
の実施の形態と異なっている。

【００７３】図７は今回のエコーバックタイムｔが正常
な値か、ノイズ等の影響による誤データであるかの判断
処理のためのフローチャートの要部を示し、ステップＳ
４以前は図１と同じため省略している。ステップＳ６及
びステップＳ１３からエラー処理のステップＳ１０に移
行するための判断処理工程として、ステップＳ４４〜Ｓ
４７が設けられている。

【００７４】そして、ＣＰＵ４３はステップＳ６で前記
差Δｔが０より大きいか否かの判断を行い、０より大き
ければステップＳ７に進み、それ以降は第１の実施の形
態と同様な処理を行う。また、ステップＳ６で差Δｔが
０以下であれば、ＣＰＵ４３はステップＳ４４に進み、
図示しない第１のカウンタのカウント値をインクリメン
トし、ステップＳ４５で第１のカウンタのカウント値が
所定の設定値Ｂ未満か否かの判断を行う。ＣＰＵ４３は
カウント値が所定の設定値Ｂ以上の場合はステップＳ１
０に進んで前記実施の形態と同様にエラー処理を行う。
カウント値が所定の設定値Ｂ未満の場合は、ＣＰＵ４３
はエラー処理を行わずに１回の処理を終了する。

【００７５】また、ＣＰＵ４３はステップＳ１３で前記
差Δｔが０より小さいか否かの判断を行い、０より小さ
ければステップＳ１４に進み、それ以降は第１の実施の
形態と同様な処理を行う。また、ステップＳ１３で差Δ
ｔが０以上であれば、ＣＰＵ４３はステップＳ４６に進
み、図示しない第２のカウンタのカウント値をインクリ
メントし、ステップＳ４７で第２のカウンタのカウント
値が所定の設定値Ｂ未満か否かの判断を行う。ＣＰＵ４
３はカウント値が所定の設定値Ｂ以上の場合はステップ
Ｓ１０に進んで前記実施の形態と同様にエラー処理を行
う。カウント値が所定の設定値Ｂ未満の場合は、ＣＰＵ
４３はエラー処理を行わずに１回の処理を終了する。

【００７６】ステップＳ６で上昇中にも拘わらず差Δｔ
が０以下であっても、ノイズの可能性を完全には否定で
きない。また、ステップＳ１３で下降中にも拘わらず差
Δｔが０以上であっても、ノイズの可能性を完全には否
定できない。従って、１回の判断だけでエラー処理を行
うと、ノイズによってエラー処理を行うことになる。マ
イクロコンピュータ４０による１回の位置検出の処理時
間は１０ｍsec と短いため、複数回行った後にエラー処
理を実行しても問題はなく、ノイズによってエラー処理
動作に入るロスの方が稼動率の低下に対する影響が大き
い。即ち、この実施の形態では第１の実施の形態に比較
して、ノイズによる不必要なエラー処理動作に移行する
確率が低く、稼動率が向上する。また、この実施の形態
においても、第１の実施の形態の（イ）〜（リ）と同様
の効果を有する。なお、ステップＳ１８においても１回
の判断でエラー処理を行わずに、エラー処理を必要とす
る判断が複数回になった後にエラー処理を行うようにし
てもよい。

【００７７】なお、実施の形態は上記に限定されるもの
ではなく、例えば次のように変更してもよい。 ○ 第１〜第３の実施の形態において、エラー処理のス
テップＳ１０を設けずに、ステップＳ６で差Δｔが０以
下の場合及びステップＳ１３で差Δｔが０以上の場合に
エラー処理を行わずに、その回の処理を終了するように
してもよい。一般に、リフトシリンダ５の故障等で前記
のエラーが生じる状況が長く続く状態では、別の異常検
出センサによりそれが検知されるので、故障の発見は遅
れるが特別な支障はない。 ○ 第２の実施の形態においても第３の実施の形態と同
様に、エラー処理を行うか否かの判断を、ステップＳ６
又はステップＳ１３での１回の判断で行うのではなく、
ステップＳ６又はステップＳ１３でエラー処理が必要と
の判断が複数回続いた場合に、エラー処理を行うように
してもよい。この場合、第２の実施の形態に比較して、
ノイズによる不必要なエラー処理動作に移行する確率が
低く、稼動率が向上する。 ○ 第２の実施の形態のように、エコーバックタイムの
測定時とほぼ等しいピストン１１の移動速度に基づいて
ステップＳ７及びステップＳ１４での判断処理に使用す
る上限値を設定する場合の移動速度を、複数回のエコー
バックタイムｔの測定結果に基づいて演算する代わり
に、別の方法で求めてもよい。例えば、所謂ドップラー
法を使用すると１回の測定により、（４）式に基づいて
ピストン１１の移動速度Ｖを演算できる。

【００７８】Δｆ＝２Ｖｆ／ｃ…（４） 但し、ｆは送信超音波の周波数、Δｆは送信周波数と受
信周波数との差、ｃは作動油中の音速である。

【００７９】この場合、制御装置３６に受信周波数を検
出する回路を設ける。ＣＰＵ４３はピストン１１の位置
を測定する代わりに受信信号の周波数を演算し、送信超
音波の周波数ｆと受信周波数との差Δｆを演算する。そ
して、ＣＰＵ４３は（４）式を変形した（５）式からピ
ストン１１の移動速度Ｖを演算する。

【００８０】Ｖ＝（Δｆ／ｆ）ｃ／２…（５） ○ 超音波センサ１９をリフトシリンダ５の底部に設け
る代わりに、超音波センサ１９をリフトシリンダ５の軸
心方向と直交する方向に超音波を送信する状態にボトム
ブロック９に設ける。また、超音波の進行方向を変更す
る反射部材を設ける。超音波センサ１９からは、超音波
がリフトシリンダ５の長手方向と直交する方向に送信さ
れるが、反射部材で反射してその進行方向が９０°変更
され、ピストン１１に向かう状態となる。そして、ピス
トン１１の下面で反射した反射波は反射部材に向かって
リフトシリンダ５の長手方向に沿って進行するとともに
反射部材で反射し、超音波センサ１９に受信される。こ
の場合、リフトシリンダ５がフォークリフト１に組み付
けられた状態でも、超音波センサ１９の取り外しが容易
なため、超音波センサ１９のメンテナンスが容易とな
る。 ○ 温度センサ２９の取付け位置を室２０内以外の位置
にしてもよい。例えば、ピストン１１と一体移動可能に
設けたり、シリンダチューブ８に埋設してもよい。ま
た、温度センサ２９を複数箇所に設けてそれらの検出値
に基づいて音速の温度補正を行ってもよい。温度センサ
２９を複数設けた場合は補正精度が向上し、ピストン１
１の位置検出精度が向上する。 ○ 温度センサ２９を設けずに、温度補正を行う構成と
してもよい。例えば、フォーク４ａが最下降位置あるい
は最上昇位置に配置された状態、即ちフォーク４ａの位
置が予め分かっている状態でピストン１１の位置測定を
行う。そして、そのときの超音波のエコーバックタイム
ｔとピストン１１底面までの距離Ｌから音速ｃを演算
し、その音速ｃをその後の位置演算に使用する。音速ｃ
の演算を適宜行うことにより、位置検出精度が向上す
る。この場合、温度センサ２９がなくても実質的に温度
補正が可能となる。 ○ センサ振動子３０から出力された超音波がセンサケ
ース３１よりボトムブロック９に伝わり、リフトシリン
ダ５に共振して発生した超音波がセンサ振動子３０にノ
イズとして入力されるのを防止するため、ケース３１の
内部にダンピング材を設ける。ダンピング材としては例
えばウレタンゴム、ブチルゴム等が使用される。この場
合は、超音波センサ１９が外乱の影響をより受け難くな
り、位置検出精度及び移動速度検出精度が向上する。 ○ ピストン１１の下面（超音波の反射面）をピストン
１１が上死点に配置された状態における超音波センサ１
９との距離が曲率半径となる曲面に形成する。この場
合、反射面が平面の場合に比較して、超音波センサ１９
から送信された超音波の反射波がより効率よく超音波セ
ンサ１９まで戻る。 ○ 超音波センサ１９をリフトシリンダ５に内蔵せず
に、リフトシリンダ５の外側に取り付け、フォーク４ａ
と一体に移動するピストン１１以外の反射部からの反射
波を受信してフォーク４ａの位置検出を行う構成として
もよい。例えば超音波センサ１９をアウタマスト３ａの
下部に設け、フォーク４ａに反射部として反射板を設け
る。 ○ リフトシリンダ５を単動式シリンダに代えて復動式
シリンダで構成してもよい。また、フォークリフト１の
リフトシリンダ５に限らず、ティルトシリンダ、サイド
シフトシリンダあるいはパワーステアリング用シリンダ
等の油圧シリンダに適用してもよい。 ○ 超音波センサとして超音波の送受信を一つのデバイ
スで行う構成に代えて、送信用デバイスと受信用デバイ
スとが別に構成されたものを使用してもよい。 ○ 移動方向検出手段としてリフトレバー７の位置を検
出するセンサ２７，２８以外の手段を採用してもよい。 ○ フォークリフトに限らず、シリンダ（油圧シリン
ダ）により移動される移動体を備えた高所作業車、バッ
クホー車及びコンクリートポンプ車等の産業車両に使用
される油圧シリンダにおいても超音波センサを内蔵した
構成とする。そして、超音波センサを使用して移動体又
はピストンの位置あるいは移動速度を検出する前記の構
成の位置検出装置を設けてもよい。この場合、高所作業
車、バックホー車等の産業車両においても、種々の制御
を容易に行うことが可能になる。また、産業車両に限ら
ず、他の車両や、車両に装備される以外の油圧装置、例
えばロボット等の産業機器に使用される油圧シリンダに
適用してもよい。 ○ 油圧シリンダに限らず空圧シリンダなど他の流体圧
シリンダに適用してもよい。 ○ フローレギュレータバルブを省略してもよい。

【００８１】なお、本明細書で言う「産業車両」とは、
油圧シリンダを備え、油圧シリンダの駆動により往復移
動される移動体を備えた車両を意味し、フォークリフト
に限らず、高所作業車、コンクリートポンプ車、バック
ホー車の他、ダンプカー等も含む。

【００８２】前記各実施の形態から把握できる請求項記
載以外の発明について、以下にその効果とともに記載す
る。 （１） 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明に
おいて、制御手段は異常時に移動体の駆動部を停止させ
るための処理を行う。この場合、異常状態で駆動部の運
転が継続されるのを阻止できる。

【００８３】（２） 請求項１〜請求項４のいずれかに
記載の発明において、演算手段は作動油中の音速の温度
補正を行って、移動体の位置を演算する。この場合、移
動体の位置又は移動速度の精度が向上する。

【００８４】

【発明の効果】以上詳述したように各請求項に記載の発
明によれば、直線的に往復移動するとともにその移動方
向及び最高速度が既知の移動体の位置検出を超音波セン
サを使用して検出する場合に、超音波センサの出力ライ
ンにノイズが混入しても、明らかにノイズ等による誤っ
た検出データに基づいて位置検出を行うことが防止され
る。従って、移動体の位置の誤検出、即ち測定距離の誤
検出を低減することができる。

【００８５】請求項１に記載の発明によれば、検出デー
タが誤検出によるものか否かの所定の基準範囲の上限
が、反射部の移動方向と、反射部が最高速度で超音波の
送信周期内に移動可能な距離と、音速とに基づいて設定
されている。従って、この範囲外のものはノイズと判断
してなんら差し支えない。また、反射部の移動方向も考
慮して前記上限値を設定しているため、ノイズ除去効果
が高まる。

【００８６】請求項２に記載の発明によれば、前記所定
の基準範囲の上限値を設定する際に、反射部の最高速度
に代えて今回エコーバックタイムの測定時とほぼ等しい
移動速度が用いられる。従って、ノイズの除去効果が高
まる。

【００８７】請求項３に記載の発明によれば、使用環境
及び外乱の影響を受け難く、移動体の位置検出の信頼性
が向上する。請求項４に記載の発明によれば、超音波セ
ンサから送信される超音波の伝達媒体が作動油のため、
空気を媒体とした場合に比較して超音波の伝達効率が良
く測定条件が安定する。

【００８８】請求項５に記載の発明によれば、産業車両
において移動体の位置検出データを必要とする種々の制
御が容易になるとともに、信頼性が向上する。請求項６
に記載の発明によれば、移動体の位置検出データに基づ
いてフォークリフトの揺動規制制御、揚高位置規制制御
等の制御が容易になるとともに、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態のフローチャート。

【図２】 同じくリフトシリンダの断面図。

【図３】 電気的構成を示すブロック図。

【図４】 要部側断面図。

【図５】 フォークリフトの側面図。

【図６】 第２の実施の形態のフローチャート。

【図７】 第３の実施の形態のフローチャート。

【符号の説明】

１…産業車両としてのフォークリフト、４ａ…移動体と
してのフォーク、５…流体圧シリンダとしてのリフトシ
リンダ、１１…反射部としてのピストン、１９…超音波
センサ、２７，２８…移動方向検出手段としてのセン
サ、２９…温度センサ、３５…制御手段を構成する送受
信回路、３６…制御手段を構成する制御装置、４３…演
算手段及び判断手段としてのＣＰＵ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−45458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−288591（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−135979（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−235887（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−88911（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−279295（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−32203（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−102006（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96 B66F 9/24 G01B 17/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線的に往復移動するとともにその移動
   方向及び最高速度が既知の移動体の位置検出装置であっ
   て、 超音波送信方向が前記移動体と一体に移動する反射部の
   移動方向と平行となるように設置され、超音波を送信す
   るとともに前記反射部で反射した反射波を受信してそれ
   に対応した電気信号を出力する超音波センサと、 前記超音波センサから超音波を所定周期で送信させると
   ともにその送信時期を制御可能な制御手段と、 前記超音波の送信時から前記反射波の受信時までの時間
   に基づいて前記移動体の位置を演算する演算手段と、 今回の超音波送信時から受信時までの時間と、前回の超
   音波送信時から受信時までの時間との差が、移動体の移
   動速度及び超音波センサからの超音波の送信周期に基づ
   いて設定された所定の基準範囲内に有るか否かを判断
   し、所定の基準範囲内に無いときにそのデータを無効と
   する判断手段とを備えた移動体の位置検出装置にあっ
   て、 前記位置検出装置は前記反射部の移動方向を検出する移
   動方向検出手段を備え、前記所定の基準範囲の上限は、
   前記反射部の移動方向と、反射部が最高速度で前記送信
   周期内に移動可能な距離と、音速とに基づいて設定され
   る移動体の位置検出装置。
2. 【請求項２】 直線的に往復移動するとともにその移動
   方向及び最高速度が既知の移動体の位置検出装置であっ
   て、 超音波送信方向が前記移動体と一体に移動する反射部の
   移動方向と平行となるように設置され、超音波を送信す
   るとともに前記反射部で反射した反射波を受信してそれ
   に対応した電気信号を出力する超音波センサと、 前記超音波センサから超音波を所定周期で送信させると
   ともにその送信時期を制御可能な制御手段と、 前記超音波の送信時から前記反射波の受信時までの時間
   に基づいて前記移動体の位置を演算する演算手段と、 今回の超音波送信時から受信時までの時間と、前回の超
   音波送信時から受信時 までの時間との差が、移動体の移
   動速度及び超音波センサからの超音波の送信周期に基づ
   いて設定された所定の基準範囲内に有るか否かを判断
   し、所定の基準範囲内に無いときにそのデータを無効と
   する判断手段とを備えた移動体の位置検出装置にあっ
   て、 前記位置検出装置は前記反射部の移動方向を検出する移
   動方向検出手段を備え、前記判断手段は前記超音波送信
   時から受信時までの時間の複数回の測定結果に基づいて
   反射部の移動速度を演算し、前記所定の基準範囲の上限
   値として、その移動速度で前記送信周期内に移動可能な
   距離と、反射部の移動方向と、音速とに基づいて設定さ
   れた値を使用する移動体の位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記超音波センサは、移動体を移動させ
   る流体圧シリンダに対して、送信した超音波がピストン
   又はシリンダ内をピストンと一体に移動する反射面で反
   射される状態に装備されている請求項１又は請求項２に
   記載の移動体の位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記流体圧シリンダは動力の媒体を油圧
   油とした請求項３に記載の移動体の位置検出装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記
   載の位置検出装置を備えた産業車両。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の位置検出装置を備え、
   かつ前記流体圧シリンダはフォークリフトのリフトシリ
   ンダである産業車両。