JP3596748B2 - フォークリフトの制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、フォークリフトの車体に搭載されたバッテリの出力直流電力を、インバータにより交流電力に変換して動力用の誘導モータに給電し、駆動部によりモータを駆動して力行、回生を行うフォークリフトの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、バッテリにより駆動されるフォークリフトは、例えば図5に示すように、車体1に搭載されたバッテリ2により走行用の直流モータ3に給電して走行する。このとき、モータ3の駆動力を車輪に伝達する伝達手段(図示せず)を前進及び後退のいずれかまたは中立状態に切換設定するディレクショナルレバー(或いはディレクショナルスイッチ)4の操作により、伝達手段が前進、後退の走行方向及び駐車時における中立状態への切り換えが行われ、ハンドル5により操舵が行われる。尚、図5において、6は車体1の前部に設けられたマスト、7はマスト6に設けられたリフトブラケット、8はリフトブラケット7に設けられた一対のフォーク、9はアクセルペダルである。
【0003】
ところで、このような直流モータ式のフォークリフトでは、例えば坂道の途中で停車した場合に、駐車ブレーキを作動させずに、アクセルペダルの踏み込みも止めてしまうと、車体は坂道を自走、つまり勝手にずり落ち始め、しかもその速度は徐々に増加するという問題があった。
【0004】
一方最近では、上記した直流モータ3に代えて交流モータである誘導モータを動力源とするフォークリフトも提案されており、この誘導モータ式の場合、例えば図6に示すように、メインスイッチ11のオンにより、バッテリ2の出力直流電力を、平滑コンデンサ12により平滑すると共に、6個の電界効果トランジスタT1〜T6をフルブリッジ接続して成る3相ブリッジインバータ13により交流電力に変換して3相誘導モータ14に給電し、特に誘導モータ14のプラギング制御を利用することが行われている。
【0005】
この誘導モータ14のプラギング制御によって、上記したように車体1(図5参照)が坂道の途中で停車し、その際駐車ブレーキを作動させずに、アクセルOFFとしても、誘導モータ14にプラギング制動がかかり、車体1が坂道をずり落ちることのない制御が行われていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このプラギング制動の条件として、誘導モータ14に所定電圧を印加し続けることが必要であるため、バッテリ2の電力は消費され続けることになり、そのまま放置しておけばバッテリ2が消耗して、やがて誘導モータ14のプラギング制動が効かない状態になり、車体1のずり落ちが始まり、しかもその速度が次第に増加するという問題があった。
【0007】
また、誘導モータ14のプラギング制動によって、駐車ブレーキを作動させずにアクセルOFFとしてしまっても、坂道の途中で車体は停止した状態に維持されるため、作業者は駐車ブレーキを作動させていないことに気づかず、そのため上記したようにバッテリ2が消耗した後における車体1のずり落ちを未然に防止することができないという問題もあった。
【0008】
この発明が解決しようとする課題は、坂の途中で駐車ブレーキを作動させずにアクセルOFFとしたときに、車体のずり落ち速度を抑制し、かつ作業者に駐車ブレーキのかけ忘れを報知できるようにすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、フォークリフトの車体に搭載されたバッテリの出力直流電力を、インバータにより交流電力に変換して動力用の誘導モータに給電し、駆動部により前記モータを駆動して力行、回生を行うフォークリフトの制御装置において、前記車体の停車後、アクセルがOFFのまま、前記車体が自走するときの車体速度及び加速度に基づき、前記速度を所定の低速値以下に維持すべく比例微分制御による前記モータの出力指令値を算出することを特徴としている。
【0010】
このような構成によれば、車体の停車後、アクセルOFFの状態において車体が自走するときの車体速度及び加速度に基づき、モータの出力指令値を算出し、その算出した出力指令値に従ってモータを制御することで、車体速度が所定の低速値以下に維持されるため、車体が坂の途中で停止して、駐車ブレーキを作動させずかつアクセルOFFとされても、車体はゆっくりと一定の低速度以下で坂をずり落ちる。
【0011】
そのため、車体のずり落ち速度が従来のように増加することもなく、しかもゆっくりずり落ちる車体を見ることで、作業者は駐車ブレーキのかけ忘れに気づき、駐車ブレーキのかけ忘れを報知することが可能になる。
【0012】
また、本発明は、前記モータの回転数を検出する回転検出部と、前記回転検出部による検出値から前記車体の速度及び加速度を導出する導出部と、前記モータの駆動力を車輪に伝達する伝達手段を前進及び後退のいずれかまたは中立状態に切換設定する切換部と、アクセルのON、OFFを検知するアクセル検知部と、前記回転検出部により前記車体の停車が認識されたときに、前記切換部が中立状態に設定され、かつ前記アクセル検知部により前記アクセルのOFFが検知されることを条件に、前記車体が自走するときの前記速度及び加速度に基づき、前記速度を所定の低速度以下に維持すべく比例微分制御による前記モータの出力指令値を算出する制御部とを備えていることを特徴としている。
【0013】
このような構成によれば、一定条件下において、車体が自走するときの車体速度及び加速度に基づき、モータの出力指令値が算出されるため、その算出した出力指令値に従ってモータを制御することで、車体の自走する速度を所定の低速値に維持することができる。
【0014】
また、本発明は、前記制御部は、前記導出部による前記速度の向きに応じて前進方向への前記出力指令値及び後退方向への前記出力指令値をそれぞれ算出することを特徴としている。
【0015】
このような構成によれば、車体が前進または後退のどちらの方向に坂を自走するかにより、モータの回転方向を考慮したモータの出力指令値を算出することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
この発明をカウンタバランス型フォークリフトに適用した場合の一実施形態について図1ないし図4を参照して説明する。但し、図1はこの発明の一実施形態にかかる制御装置のブロック図であり、図2ないし図4は図1の動作説明用フローチャートである。
【0017】
ここで、カウンタバランス型フォークリフトの構成は、直流モータ3を誘導モータとした点を除き、図5に示すものと同じであるため、以下の説明では図5も参照する。また、本実施形態では、図6に示す誘導モータ14と同様、3相誘導モータを用いており、その駆動に用いられるインバータは図6に示す3相ブリッジインバータ13と同じ構成であるため、以下の説明では図6も参照する。
【0018】
図1に示すように、アクセルペダル9の踏み込み量に比例したアクセル検知部(図示せず)からの検知信号は、アナログ/デジタル(A/D)変換部21によりデジタル信号に変換され、後述するCPUによりアクセルペダル9の踏み込みによるアクセルのON、OFF及び踏み込み量が検知される。また、図6に示されるように、誘導モータ14の回転軸には、ロータリエンコーダから成る回転検出部15が設けられており、この回転検出部15からの出力パルスが、カウンタ22によりカウントされ、そのカウント値から後述するCPUにより誘導モータ14の回転数が検出される。
【0019】
更に、誘導モータ14の駆動力を車輪に伝達する伝達手段(図示せず)を前進及び後退のいずれかまたは中立状態に切換設定する切換部としてのディレクショナルレバー4の切換状態がパラレル入力部(PI)23を介して後述するCPUに入力され、このディレクショナルレバー4が前進方向、後退方向、中立状態のいずれに切換設定されているかの判断がCPUにより行われる。
【0020】
そして、これらアクセルペダル9の踏み込み量、モータ回転数やディレクショナルレバー4の切換状態といったデータに加えて、図1には示されていないブレーキ検知部により検知されるブレーキのON、OFF、並びに駐車ブレーキ検知部による駐車ブレーキの作動、非作動のデータが、RAM25に一時的に記憶保持され、ROM26に予め格納されている所定の制御プログラムに従い、CPU27により、パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)パルス出力部28から、インバータ13の各トランジスタT1〜T6の制御端子にPWM制御パルスが出力され、誘導モータ14の出力電流が制御され、力行制御或いは回生制御が行われるようになっている。
【0021】
ところで、CPU27では、回転検出部15により検出されるモータ回転数から車体1の速度及び加速度を導出し、回転検出部15の出力から車体1の停車を認識したときに、ディレクショナルレバー4が中立状態に設定され、かつアクセル検知部及びブレーキ検知部によるアクセル及びブレーキのOFFが検知されることを条件に、駐車ブレーキのかけ忘れにより、車体1が自走、つまり坂道で勝手にずり落ちるときの速度及び加速度に基づき、速度を所定の低速度(例えば、約5km/h)に維持すべく、比例微分(PD)制御による誘導モータ14の出力指令値を算出する。ここで、PD制御による制限速度は、上記した5km/hに限定されるものでないのは勿論である。
【0022】
そして、この算出された出力指令値に基づき、PWMパルス出力部28が制御されて誘導モータ14の回転数が制御され、誘導モータ14の回生制御が行われるのである。
【0023】
このとき、CPU27は、車体1の自走方向が、前進或いは後退のどちらであるかにより速度の正、負の向きも同時に導出し、その速度の方向に応じて、誘導モータ14の正転方向(前進時)或いは逆転方向(後退時)への誘導モータ14の出力指令値を算出する。このようなCPU27による速度及び加速の導出処理が導出部に相当し、CPU27による誘導モータ14の出力指令値の算出処理が制御部に相当する。
【0024】
また、CPU27による出力指令値の算出は、導出した速度をV、加速度をGとし、制御系のゲイン(係数)をk1、k2とし、自走方向が前進の場合における誘導モータ14の出力指令値Mf、後退の場合における誘導モータ14の出力指令値Mbとすると、
▲1▼Mf=k1×V+k2×G(前進の場合)
▲2▼Mb=−k1×V−k2×G(後退の場合)
の両式に従ってそれぞれ成される。ここで、上記した▲1▼式及び▲2▼式の右辺第1項が、比例微分(PD)制御における比例(P)制御成分、右辺第2項が微分(D)制御成分を表わす。
【0025】
次に、動作について図2ないし図4のフローチャートを参照して説明する。
【0026】
図2に示すように、CPU27により、まずRAM25を始めとして装置の初期化が行われ(S1)、アクセル検知部からアクセルペダルの踏み込み量に比例した信号が取り込まれ(S2)、PI23を介してディレクショナルレバー4の切換状態が入力されると共に(S3)、カウンタ22によるカウント値が取り込まれ(S4)、ブレーキ検知部の出力が取り込まれる(S5)。
【0027】
そして、アクセルONか否かの判定がなされ(S6)、この判定結果がYESであれば、ディレクショナルレバー4の切換状態が前進または後退か中立かの判定がなされ(S7)、前進または後退であると判断されると、CPU27に内蔵されたレジスタ等により構成されるずり落ちフラグがリセットされ(S8)、通常の走行制御処理が行われ(S9)、その後は後述するステップS16に移行する。
【0028】
ここで、ステップS9の通常の走行制御処理とは、図3に示すように、所定のゲイン(係数)とアクセルペダル9の踏み込み量との掛け算により、通常走行時におけるモータ出力指令値を算出する処理(S20)である。
【0029】
続いて、上記したステップS6の判定結果がNOであれば、アクセルOFFであるため、ステップS3において取り込まれたカウント値から導出される車体1の速度がゼロか否かの判定がなされ(S10)、この判定結果がYESであり、つまりゼロで車体1は停止していると判断されると、ステップS5において取り込まれたブレーキ検知部の出力から、ブレーキONか否かの判定がなされ(S11)、この判定結果がYESであれば、CPU27のずり落ちフラグがセットされ(S12)、誘導モータ14の出力指令値がゼロに設定された後(S13)、後述するステップS16に移行する。尚、上記したステップS5及びS11の処理を削除し、車体1の速度がゼロか否かの判定をなし(S10)、この判定結果がYESであればCPU27のすり落ちフラグをセット(S12)するようにしても構わない。
【0030】
一方、上記したステップS10の判定結果がNOであれば、車体1はある速度で走行中であると判断され、ステップS14において、ずり落ちフラグがセットされているか否かの判定がなされ(S14)、この判定結果がNOであれば、後述するずり落ち制御の必要はないと判断できるため、上記したステップS11の判定結果がNOの場合と共に前述のステップS13に移行する。
【0031】
また、ステップS14の判定結果がYESであれば、ステップS15に移行してずり落ち制御処理が行われる(S15)。このずり落ち制御処理では、図4に示すように、ステップS4で取り込まれたカウンタ22のカウント値から導出される車体1の速度V及び加速度Gに基づき、その速度Vが正か負かの判定がなされ(S25)、Vが正であれば、上記した▲1▼式による前進の場合における誘導モータ15の出力指令値Mfが算出され(S26)、Vが負であれば、上記した▲2▼式による後退の場合における誘導モータ15の出力指令値Mbが算出され(S27)、その後ステップS26の処理を経た後と共に図2のメインルーチンに復帰する。
【0032】
そして、図2に示すように、上記したステップS9、S13、S15の処理を経た後、次のステップS16に移行し、上記したステップS9で算出された誘導モータ14の出力指令値に基づき、CPU27によりPWMパルス出力部28が制御され、アクセルペダルの踏み込み量に応じた速度になるように誘導モータ14の回転数が制御される(S16)。
【0033】
一方、ステップS13の場合には、誘導モータ14の出力がゼロになる、つまり誘導モータ14が停止するように制御され(S16)、他方ステップS15の場合には、ステップS15で算出された出力指令値MfまたはMbに基づき、CPU27によりPWMパルス出力部28が制御され、車体1の速度が例えば5km/h程度の予め定められた所定の低速度以下になるように、誘導モータ14の回転数が制御され(S16)、その後上記したステップS2に戻る。
【0034】
従って、坂の途中で停止して、駐車ブレーキを作動させずにアクセルOFFとしても、そのときの車体1が自走、つまり車体1が坂をずり落ちるときの速度及び加速度に基づき、誘導モータ14の出力指令値MfまたはMbを算出し、その出力指令値に従って誘導モータ14を制御することで、車体1がずり落ちる速度を、例えば5km/h等の予め定められた所定値以下に維持することができる。
【0035】
このように、上記した実施形態によれば、車体1のずり落ち速度が従来のように増加しないため、車体1が速い速度でずり落ちて壁や設置物等に激突してこれら破損するおそれを低減することができる。
【0036】
また、作業者が坂をゆっくりとずり落ちる車体1を見つければ、作業者に対して駐車ブレーキのかけ忘れていることに気づかせることができ、駐車ブレーキのかけ忘れの報知効果を得ることもできる。
【0037】
更に、従来の誘導モータの回生制動によって、完全に車体1を停止する場合のように、バッテリ2が制動動作の途中で消耗しきってしまうことを防止でき、バッテリ2が消耗することに伴う不都合を解消できる。
【0038】
なお、上記した実施形態では、誘導モータ14を3相誘導モータとした場合について説明しているが、特に3相誘導モータ限定されるものではなく、2相や4相以上の誘導モータであってもよいのは勿論である。
【0039】
更に、上記した実施形態では、本発明をカウンタバランス型フォークリフトに提供した場合について説明したが、本発明が適用できる上記したカウンタバランス型以外にも、リーチ型フォークリフトを始め、その他の誘導モータを動力源とし得るフォークリフトに適用できるのはいうまでもなく、この場合も上記した実施形態と同等の効果を得ることができる。
【0040】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【0041】
【発明の効果】
以上のように、請求項1に記載の発明によれば、坂の途中で停止して、駐車ブレーキを作動させずにアクセルOFFとしても、車体はゆっくりと一定の低速度以下で坂をずり落ちるため、車体のずり落ち速度が次第に増加することを防止して一定に保持でき、しかもゆっくりずり落ちる車体を見ることで、作業者は駐車ブレーキのかけ忘れに気づき、駐車ブレーキのかけ忘れを報知することが可能になり、フォークリフトの運転時における安全性の向上を図ることができる。
【0042】
また、ずり落ち動作中にバッテリが消耗しきってしまうことを未然に防止でき、バッテリの長寿命化を図ることが可能になる。
【0043】
また、車体が自走するときの車体速度及び加速度に基づき、モータの出力指令値が算出されるため、その算出した出力指令値に従ってモータを制御することで、車体の自走する速度を所定の低速値に維持することができる。
【0044】
また、請求項2に記載の発明によれば、車体が前進または後退のどちらの方向に坂を自走するかにより、モータの回転方向を考慮したモータの出力指令値を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明一実施形態のブロック図である。
【図2】この発明一実施形態の動作説明用フローチャートである。
【図3】この発明一実施形態の動作説明用フローチャートである。
【図4】この発明一実施形態の動作説明用フローチャートである。
【図5】一般の直流モータ式フォークリフトの側面図である。
【図6】一般の3相誘導モータの制御回路の結線図である。
【符号の説明】
1 車体
2 バッテリ
4 ディレクショナルレバー(切換部)
9 アクセルペダル
13 3相ブリッジインバータ
14 3相誘導モータ
15 回転検出部
27 CPU(導出部、制御部)
Claims (2)
- フォークリフトの車体に搭載されたバッテリの出力直流電力を、インバータにより交流電力に変換して動力用の誘導モータに給電し、駆動部により前記モータを駆動して力行、回生を行うフォークリフトの制御装置において、前記モータの回転数を検出する回転検出部と、前記回転検出部による検出値から前記車体の速度及び加速度を導出する導出部と、前記モータの駆動力を車輪に伝達する伝達手段を前進及び後退のいずれかまたは中立状態に切換設定する切換部と、アクセルのON、OFFを検知するアクセル検知部と、前記回転検出部により前記車体の停車が認識されたときに、前記切換部が中立状態に設定され、かつ前記アクセル検知部により前記アクセルのOFFが検知されることを条件に、前記車体が自走するときの前記速度及び加速度に基づき、前記速度を所定の低速度以下に維持すべく比例微分制御による前記モータの出力指令値を算出する制御部とを備えていることを特徴とするフォークリフトの制御装置。
- 前記制御部は、前記導出部による前記速度の向きに応じて前進方向への前記出力指令値及び後退方向への前記出力指令値をそれぞれ算出することを特徴とする請求項1に記載のフォークリフトの制御装置。
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