JP3761151B2 - フォークリフトの油圧制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバータから成る駆動部により、車両の車体に搭載されたバッテリの出力直流電力を、交流電力に変換して油圧制御用の誘導モータに給電し、油圧レバーの操作に応じてモータを力行制御及び回生制御するフォークリフトの油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フォークリフトの油圧モータには、直流モータのほかに誘導モータが使用されることがあり、特に誘導モータを使用する場合には、いわゆるベクトル制御やセンサレスベクトル制御といった制御方式が採用されることが多い。
【０００３】
前者のベクトル制御の場合、エンコーダから成る回転センサにより、誘導モータの初期回転速度を検出し、この回転センサにより検出した誘導モータの初期回転速度を基準として、誘導モータのベクトル制御を開始し、油圧レバーの操作に応じて誘導モータの回転速度またはトルクの制御を行うのが一般的である。
【０００４】
一方、後者のセンサレスベクトル制御の場合、上記したような回転センサを用いずに誘導モータの初期回転速度を検出する方式であるため、誘導モータを実際に制御する前に誘導モータの回転状態（初期回転速度）を調べておき、取得した初期回転速度を基準として誘導モータのベクトル制御を開始する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者のベクトル制御では、エンコーダ等の回転センサを必要とすることから、その分コストの上昇を招き、かつそのセンサが故障原因となり易いという問題があった。
【０００６】
また、後者のセンサレスベクトル制御方式では、上記した回転センサが不要なため、コストを低減できる半面、従来のこの方式では、電源投入後油圧レバーを操作してから誘導モータを実際に駆動するまでに誘導モータの初期回転速度を調べておく必要があるため、油圧レバー操作後、実際に誘導モータのベクトル制御を開始するまでに遅れが生じるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、誘導モータを遅れることなく制御開始できる安価な構成のフォークリフトの油圧制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、インバータから成る駆動部により、車両の車体に搭載されたバッテリの出力直流電力を、交流電力に変換して油圧制御用の誘導モータに給電し、油圧レバーの操作に応じて前記モータを力行制御及び回生制御するフォークリフトの油圧制御装置において、前記モータに給電開始するための電源スイッチと、前記電源スイッチのオンによる給電開始時に前記モータが回転中かどうかを検出する回転検出手段と、前記回転検出手段により前記モータが回転中であると検出されたときに前記モータを回生制御して一旦停止させる制御手段とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、電源スイッチによる給電開始時に、回転検出手段により誘導モータが回転中であることが検出されると、制御手段により誘導モータが回生制御されるため、給電開始時に回転している誘導モータは回生制御によって停止される。その結果、油圧レバーの操作時には誘導モータが停止した状態、つまり初期回転速度がゼロの状態から誘導モータの制御を開始することができ、従来のように回転中のモータの回転速度を調べる必要がなく、油圧レバーの操作後、誘導モータの制御を迅速に開始することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記回転検出手段は、前記モータにパルス電圧を印加し、このパルス電圧による電流の通流により前記モータに生じる起電力に基づき、前記モータが回転中か否かを検出すると共に、前記モータの回転速度を導出することを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、印加したパルス電圧による電流が誘導モータの各相に流れると、この電流による起電力が各相に生じるため、この起電力がどれくらいの速度で各相を順次回転しているかを検出することで、エンコーダ等の回転センサを用いずに、誘導モータが回転しているか停止しているかを確実に検出することができる。
【００１２】
また、本発明では、前記制御手段は、センサレスベクトル制御により前記モータを制御することを特徴としている。このような構成によれば、回転センサを用いることなく、安価な構成により誘導モータの制御を遅れなく開始することができる。
【００１３】
また、本発明では、前記制御手段は、前記油圧レバーが操作開始されたときに前記モータが回生制御中であれば、前記モータを力行制御に切り換えるようにすることを特徴としている。このとき、前記油圧レバーが操作開始されたときに前記モータが停止していれば、前記モータの力行制御を開始するのが望ましい。更に、前記モータの力行制御において前記モータを油圧レバーの操作に応じた目標回転速度または制限トルクに制御するとよい。
【００１４】
このような構成によれば、油圧レバーが操作開始されたときに、誘導モータが回生制御中であって未だ停止せずに回転していても、誘導モータが直ぐに力行制御されるため、誘導モータの制御を遅れることなく開始できる。
【００１５】
また、本発明では、前記制御手段は、前記油圧レバーの操作が終了したときに前記モータを回生制御に切り換えることを特徴としている。このような構成によれば、油圧レバーの操作が終了すると、誘導モータを確実に停止させることができ、次の制御動作への移行を速やかに行うことができる。
【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６を参照して説明する。図１はカウンタバランス型フォークリフトの側面図、図２は３相誘導モータの制御回路の結線図、図３は制御装置のブロック図、図４は油圧系の概略構成図、図５及び図６は動作説明用フローチャートである。
【００１７】
本実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフトは、例えば図１に示すように構成されている。即ち、車体１に搭載されたバッテリ２により直流モータ或いは誘導モータから成る走行モータ３に給電されて走行し、このとき走行モータ３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ディレクショナルレバー（図示せず）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４により操舵が行われる。
【００１８】
更に、図１に示すように、車体１の前部にマスト５が設けられ、このマスト５に沿って上下動可能にリフトブラケット６が取り付けられ、リフトブラケット６前後に移動可能に一対のフォーク７が取り付けられ、車体１内に配設された油圧モータ（図示せず）が、荷役用の油圧レバー８の操作によって駆動され、これによりリフトシリンダが伸縮してリフトブラケット６がフォーク７と共に上下動するようになっている。尚、９はアクセルペダルである。
【００１９】
ところで、油圧モータには３相誘導モータが用いられ、この３相誘導モータは、例えば図２に示すようなインバータ回路により駆動される。即ち、メインスイッチと称される電源スイッチ１１のオンにより、バッテリ２の出力直流電力が、平滑コンデンサ１２により平滑されると共に、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され、３相誘導モータ１４に給電されるようになっている。
【００２０】
更に、インバータ１３を制御して３相誘導モータ１４を駆動制御する駆動部は図３に示すように構成されている。即ち、図３に示すように、誘導モータ１４に流れる電流を検出する電流検出手段２１が設けられ、この電流検出手段２１からの検出信号は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換手段２２によりデジタル信号に変換されて後述するＣＰＵに取り込まれる。
【００２１】
特に、電源スイッチ１１のオンによる給電開始時に、ＣＰＵにより誘導モータ１４にパルス電圧が印加され、誘導モータ１４の各相に流れる電流が電流検出手段２１により検出されて各相に生じる起電力の回転周期が導出され、誘導モータ１４が回転中かどうかの判断及び回転速度の導出が行われる。この電流検出手段２１及びＣＰＵによる誘導モータ１４の回転状態の判断及び回転速度の導出処理が回転検出手段に相当する。
【００２２】
更に、油圧レバー８の操作状態に応じた信号が入力部（ＩＮ）２３を介してＣＰＵ２４に入力され、この油圧レバー８の操作状況がＣＰＵ２４により判断され、上記した導出データやその他のデータ等が、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、ＣＰＵ２４により、出力部（ＯＵＴ）２７からインバータ１３の各トランジスタＴ１〜Ｔ６の制御端子に制御パルスが出力されて誘導モータ１４の出力電流が制御され、誘導モータ１４の力行制御或いは回生制御が行われるようになっている。
【００２３】
このとき、油圧レバー８には、少なくともリフト操作に関するレバーと、ティルト操作に関するレバーとがあり、これらのレバーごとにその操作に応じた誘導モータ１４の目標回転速度が設定されており、その目標回転速度データは上記したＲＯＭ２６等に予めテーブル形式で格納されている。そして、油圧レバー８の操作に応じた目標回転速度データがＣＰＵ２４によりＲＯＭ２６から読み出され、誘導モータ１４の実際の回転速度が読み出された目標回転速度になるように、ＣＰＵ２４により誘導モータ１４がベクトル制御される。但し、ＣＰＵ２４により、誘導モータ１４の制限トルクを超えるような制御が行われることはない。
【００２４】
また、油圧系の構成は、図４に示すようになっており、電源スイッチ１１がオンされると、誘導モータ１４から成る油圧モータが作動し、タンク３１からのオイルがバルブ３２を介してリフトブラケット６を上下動させるアップダウンシリンダやティルトシリンダ（いずれも図示せず）に供給され、フォーク７の移動が行われる。
【００２５】
ところで、ＣＰＵ２４は、電源スイッチ１１のオン直後に、上記したように誘導モータ１４にパルス電圧を印加して、誘導モータ１４が回転中かどうかを判断すると同時に、回転中であればそのときの誘導モータ１４の回転速度を初期回転速度として導出し、誘導モータ１４を回生制御して強制的に停止させ、誘導モータ１４の停止後、油圧レバー８の操作に応じて誘導モータ１４の力行制御を開始する。
【００２６】
このように誘導モータ１４を停止させることで、ＣＰＵ２４は、初期回転速度がゼロの状態から誘導モータ１４を油圧レバー８の操作に応じてベクトル制御することが可能になり、従来のように油圧レバー８の操作後に初期回転速度を検出する必要がなく、誘導モータ１４の制御を遅れなく開始することができるのである。
【００２７】
また、ＣＰＵ２４は、油圧レバー８が操作開始されたときに誘導モータ１４が回生制御中であれば、誘導モータ１４を停止させずにそのまま力行制御に切り換える。一方、油圧レバー８が操作開始されたときに誘導モータ１４が停止していれば、油圧レバー８の操作に応じた誘導モータ１４の力行制御を開始する。更に、ＣＰＵ２４は、油圧レバー８の操作が終了したときには誘導モータ１４を回生制御に切り換え、次の油圧レバー８の操作に備えて誘導モータ１４を停止させておく。このようなＣＰＵ２４により誘導モータ１４の制御処理が制御手段に相当する。
【００２８】
次に、動作について図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。
【００２９】
いま、図５、図６に示すように、電源スイッチ１１がオンされて各部への給電が開始されると、油圧モータである誘導モータ１４の状態のチェック処理が行われる（Ｓ１）。この処理では、誘導モータ１４の電源スイッチ１１のオン直後の回転速度が検出され、上記したようにＣＰＵ２４により、誘導モータ１４にパルス電圧が印加され、誘導モータ１４の状態がチェックされる。
【００３０】
そして、ステップＳ１の処理の結果に基づき、誘導モータ１４が回転中であるか否かの判定がなされ（Ｓ２）、この判定結果がＹＥＳであれば、そのときの誘導モータ１４の回転速度の導出も行われ、例えばＲＡＭ２５に“回転中”のモータ状態及び導出した回転速度データの格納、セットがなされ（Ｓ３）、例えばＣＰＵ２４に内蔵のレジスタに回生フラグがセットされ（Ｓ４）、次のステップＳ５に移行する。
【００３１】
一方、ステップＳ２の判定結果がＮＯであれば、誘導モータ停止しているため、そのままステップＳ５に移行し、油圧レバー８の操作があるか否かの判定がなされ（Ｓ５）、この判定結果がＹＥＳであれば、回生フラグがセットされているか否かの判定がなされ（Ｓ６）、この判定結果がＹＥＳであれば、回生フラグがリセットされると共に、例えばＣＰＵ２４に内蔵の他のレジスタに力行フラグがセットされ（Ｓ７）、回生制御中の誘導モータ１４の現在の状態及び回転速度が導出されてＲＡＭ２５に格納、セットされた後（Ｓ８）、後述するステップＳ１２の力行制御処理に移行する。
【００３２】
ところで、上記したステップＳ６の判定結果がＮＯであれば、油圧レバー８の操作時には誘導モータ１４は既に停止しているため、力行フラグがセットされているか否かの判定がなされ（Ｓ９）、この判定結果がＹＥＳであれば後述するステップＳ１２の力行制御処理に移行する一方、判定結果がＮＯであれば、力行フラグがセットされた後（Ｓ１０）、そのときの誘導モータ１４の状態として“停止”がセットされ（Ｓ１１）、次のステップＳ１２において力行制御処理が行われ（Ｓ１２）、その後上記したステップＳ５に戻る。
【００３３】
このとき、ステップＳ１２の力行制御処理とは、油圧レバー８の操作に応じた目標回転速度データがＲＯＭ２６等のテーブルから読み出され誘導モータ１４の実際の回転速度が、読み出された目標回転速度になるように、ＣＰＵ２４により誘導モータ１４がベクトル制御される。但し、誘導モータ１４は、その制限トルクを超えることがないように制御される。
【００３４】
また、上記したステップＳ５の判定結果がＮＯであれば、力行フラグがセットされているか否かの判定がなされ（Ｓ１３）、この判定結果がＹＥＳであれば、力行フラグがリセットされると共に、回生フラグがセットされ（Ｓ１４）、力行制御中の誘導モータ１４の現在の状態及び回転速度が導出されてＲＡＭ２５に格納、セットされた後（Ｓ１５）、回生フラグがセットされているか否かの判定がなされる（Ｓ１６）。
【００３５】
一方、上記したステップＳ１３の判定結果がＮＯの場合もステップＳ１６に移行し、ステップＳ１６の判定結果がＮＯであれば上記したステップＳ５に戻り、ステップＳ１６の判定結果がＹＥＳであれば回生制御処理が行われ（Ｓ１７）、誘導モータ停止したか否かの判定がなされ（Ｓ１８）、この判定結果がＮＯであればステップＳ５に移行し、判定結果がＹＥＳであれば、回生フラグがリセットされ（Ｓ１９）、その後ステップＳ５に戻る。ここで、ステップＳ１７の回生制御処理により、油圧レバー８の操作終了後に、誘導モータ１４は必ず停止されるため、次の制御動作への移行を速やかに行うことが可能になる。
【００３６】
このように、電源スイッチ１１のオンによる給電開始時に、誘導モータ１４が回転中であることが検出されると、ＣＰＵ２４により誘導モータ１４が回生制御されて停止されるため、油圧レバー８の操作時には誘導モータ１４が停止して初期回転速度がゼロの状態から制御を開始することができる、従来のように油圧レバー８の操作後に誘導モータ１４の回転速度を調べる必要がなく、油圧レバー８の操作があれば直ぐに誘導モータ１４の制御が開始される。
【００３７】
従って、上記した実施形態によれば、油圧レバー８の操作時には誘導モータ１４が停止した状態、つまり初期回転速度がゼロの状態から制御を開始することができるため、従来のように回転中の誘導モータの回転速度を調べる必要がなく、油圧レバー８の操作後、誘導モータ１４の制御を遅れることなく開始できる。
【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油圧モータとして使用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、電源スイッチによる給電開始時に、回転検出手段により誘導モータが回転中であることが検出されると、制御手段により誘導モータが回生制御され、給電開始時に回転している誘導モータは回生制御によって停止されるため、油圧レバーの操作時には誘導モータが停止して初期回転速度がゼロの状態から誘導モータの制御を開始することができ、従来のように回転中のモータの回転速度を調べる必要がなく、油圧レバーの操作後、誘導モータの制御を遅れなく開始することが可能になり、信頼性の高いフォークリフトの油圧制御装置を提供することができる。
【００４２】
また、請求項２に記載の発明によれば、印加したパルス電圧による電流が誘導モータの各相に流れると、この電流による起電力が各相に生じるため、この起電力がどれくらいの速度で各相を順次回転しているかを検出することで、エンコーダ等の回転センサを用いずに、誘導モータが回転しているか停止しているかを確実に検出することが可能になる。
【００４３】
また、請求項３に記載の発明によれば、回転センサを用いることなく、安価な構成により誘導モータの制御を遅れなく開始することが可能になる。
【００４４】
また、請求項４、５、６に記載の発明によれば、油圧レバーが操作開始されたときに、誘導モータが回生制御中であって未だ停止せずに回転していても、誘導モータが直ぐに力行制御されるため、誘導モータの制御を遅れなく開始することが可能になる。
【００４５】
また、請求項７に記載の発明によれば、油圧レバーの操作が終了すると、誘導モータを確実に停止させることができ、次の制御動作への移行を速やかに行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフトの側面図である。
【図２】この発明の一実施形態におけるインバータ回路の結線図である。
【図３】この発明の一実施形態における一部のブロック図である。
【図４】この発明の一実施形態における油圧系の構成を示す図である。
【図５】この発明の一実施形態の動作説明用フローチャートである。
【図６】この発明の一実施形態の動作説明用フローチャートである。
【符号の説明】
２ バッテリ
５ 油圧レバー
１１ 電源スイッチ
１３ インバータ（駆動部）
１４ 誘導モータ
２１ 電流検出手段（駆動部、回転検出手段）
２４ ＣＰＵ（駆動部、回転検出手段、制御手段）

Claims (7)

1. インバータから成る駆動部により、車両の車体に搭載されたバッテリの出力直流電力を、交流電力に変換して油圧制御用の誘導モータに給電し、油圧レバーの操作に応じて前記モータを力行制御及び回生制御するフォークリフトの油圧制御装置において、
   前記モータに給電開始するための電源スイッチと、
   前記電源スイッチのオンによる給電開始時に前記モータが回転中かどうかを検出する回転検出手段と、
   前記回転検出手段により前記モータが回転中であると検出されたときに前記モータを回生制御して一旦停止させる制御手段と
   を備えていることを特徴とするフォークリフトの油圧制御装置。
2. 前記回転検出手段は、前記モータにパルス電圧を印加し、このパルス電圧による電流の通流により前記モータに生じる起電力に基づき、前記モータが回転中か否かを検出すると共に、前記モータの回転速度を導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油圧制御装置。
3. 前記制御手段は、センサレスベクトル制御により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に記載のフォークリフトの油圧制御装置。
4. 前記制御手段は、前記油圧レバーが操作開始されたときに前記モータが回生制御中であれば、前記モータを力行制御に切り換えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフォークリフトの油圧制御装置。
5. 前記制御手段は、前記油圧レバーが操作開始されたときに前記モータが停止していれば、前記モータの力行制御を開始することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフォークリフトの油圧制御装置。
6. 前記制御手段は、前記モータの力行制御において前記モータを油圧レバーの操作に応じた目標回転速度または制限トルクに制御することを特徴とする請求項４または５に記載のフォークリフトの油圧制御装置。
7. 前記制御手段は、前記油圧レバーの操作が終了したときに前記モータを回生制御に切り換えることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のフォークリフトの油圧制御装置。

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