JP4770177B2 - フォークリフトの荷位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷位置を検出する機能を備えたフォークリフト、特に、同機能を備えた無人フォークリフトに係わる。

フォークリフトによる荷役作業においては、フォークに対してワーク（パレットまたはパレット上に積載された荷）が適切な位置に配置されている必要がある。このため、フォークリフトのなかには、パレットへのフォークの差込み位置（以下、荷位置）を検出する機能を備えているものがある。特に、無人フォークリフトにおいては、この機能は重要である。

荷位置を検出する装置としては、例えば、図６に示すように、フォーク１に対してそれぞれ回転可能に取り付けられた荷位置検知レバー２と、各荷位置検知レバー２の回転を検出するセンサで構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。そして、この荷位置検出装置は、荷取り時に荷位置検知レバー２がワークにより押圧されて所定角度まで回転すると、フォーク１に対してワークが適切な位置に配置されたと判断する。ここで、「適切な位置」は、図７（ａ）に示すように、荷とフォーク１のＡ面との間に所定のクリアランスが得られるように設定される。これにより、ワークがフォーク１上の適切な位置に配置され、安定した荷役作業が可能となる。
特開平８−３０１５９８号公報（図１、明細書の段落００１１〜００１５、要約）

ところが、機台の走行加速／減速あるいは振動等により、フォーク１上でパレットの位置がずれてしまうことがある。この場合、ワークが機台またはフォーク１のＡ面に接触するおそれがある。また、図７（ｂ）に示すように、荷取り時に機台に対してパレットが斜めに置かれている場合にも、同様に、ワークが機台またはフォーク１のＡ面に接触することがある。このとき、例えば、荷が変形しやすい材質であったとすると、荷が損傷してしまうことがある。このように、従来の荷位置検出装置は、ワークをフォーク上の適切な位置に配置させるための機能は備えているが、ワークが機台等に接触してしまうことを防止する機能は不十分であった。

なお、特許文献１には、複数の検知手段を用いてパレットの存在および機台がワークに近づき過ぎたことの双方を検出できる構成が記載されている。しかし、小型化あるいは低コスト化を図るためには、より簡単な構成で同様の機能を提供できることが望まれる。

本発明の目的は、ワークがフォークリフトの機台等に接触することを回避する機能を簡単な構成で提供することである。

本発明の荷位置検出装置は、フォークリフトに設けられ、フォークに回転可能に取り付けられたレバーと、ワークからの押圧による上記レバーの回転に伴って回転するカムと、上記カムの回転角度に応じて制御されるスイッチと、上記スイッチの状態に基づいて上記フォーク上でのワークの位置を検出する検出手段、を備える。そして、上記スイッチは、上記カムの回転角度が第１の閾値以下であれば第１の状態を保持し、上記カムの回転角度が第１の閾値から第２の閾値の間であれば第２の状態を保持し、上記カムの回転角度が第２の閾値以上であれば第１の状態を保持する。また、上記検出手段は、上記スイッチが第１の状態から第２の状態に遷った後に第１の状態に戻ったときに、荷位置の異常を検出する。

この構成においては、ワークがフォーク上の適切な位置に配置されると、カムの回転角度が第１の閾値から第２の閾値の間の値となり、スイッチは第１の状態から第２の状態にうつる。また、ワークが機台に近づき過ぎると、カムの回転角度が第２の閾値よりも大きくなり、スイッチは第２の状態から第１の状態にうつる。これにより、検出手段は、１つのスイッチの出力をモニタすることにより、ワークがフォーク上の適切な位置に配置されたこと、及びワークが機台に近づき過ぎたことの双方を検出する。

上記スイッチは、たとえば、プランジャが押されたときに上記第２の状態を保持するリミットスイッチである。この場合、上記カムは、その回転角度が上記第１の閾値から上記第２の閾値の間であったときに上記プランジャを押圧する突起部を有するように構成される。この構成によれば、機械的な作用のみにより、スイッチを制御できる。

また、上記スイッチは、発光素子およびその発光素子の出力光を受光する受光素子を備え、それら発光素子と受光素子との間の光路が遮断されたときに上記第２の状態を保持する光センサであってもよい。この場合、上記カムは、その回転角度が上記第１の閾値から上記第２の閾値の間であったときに上記光路を遮断する突起部を有するように構成される。あるいは、上記スイッチは、所定材質の物体が所定距離以下に接近したときに上記第２の状態を保持する近接センサであってもよい。この場合、上記カムは、その回転角度が上記第１の閾値から上記第２の閾値の間であったときに上記近接センサに対して上記所定距離以下に接近する突起部を有するようにしてもよい。これらの構成においては、非接触でスイッチが制御される。

本発明によれば、１つのスイッチの出力をモニタすることにより、ワークがフォーク上の適切な位置に配置されたこと、及びワークが機台に近づき過ぎたことの双方を検出できるので、ワークが機台等に接触することを回避する機能が簡単な構成で実現される。

図１は、本発明の実施形態の荷位置検出装置１００の構成を示す図である。なお、荷位置検出装置１００は、左右のフォークに対してそれぞれ設けられるものとする。
荷位置検知レバー（レバー）２は、一対のフォーク１の内側前方方向の伸びるように、ブラケット３を介して対応するフォーク１に回転可能に取り付けられる。ここで、荷位置検知レバー２は、スプリング４を利用してフォーク２に取り付けられる。したがって、荷位置検知レバー２がワーク（パレットまたはパレット上に積載された荷）により押圧される際には、スプリング４のバネ定数に応じた負荷がかかる。また、ワークが荷位置検知レバー２から離れると、スプリング４の復元力によって、荷位置検知レバー２は元の位置に戻ることとなる。

リミットスイッチ（スイッチ）５は、ブラケット３を介して対応するフォーク１に取り付けられる。カム６は、荷位置検知レバー２に連結されており、ワークが押し付けられることによって荷位置検知レバー２が回転すると、それに伴って回転する。そして、リミットスイッチ５は、カム６の回転角度に応じてオフ状態（第１の状態）またはオン状態（第２の状態）を保持する。

図２は、荷位置検出装置１００の制御系を示す図である。荷位置検出装置１００の制御系は、リミットスイッチ５およびマイコン（検出手段）１１を備える。そして、フォーク１上のワークの位置は、マイコン１１が予め記述されたプログラムを実行することによって、リミットスイッチ５の出力に基づいて検出される。なお、マイコン１１は、検出した荷位置に応じて機台を制御する。例えば、ワークが適切な位置に配置されたことが検出されたときは、フォーク１の昇降または機台の走行を許可する信号を出力する。また、ワークが適切な位置からずれたことが検出されたときは、フォーク１の昇降または機台の走行を禁止する信号を出力する。

図３〜図４は、荷位置検出装置１００の動作を説明する図である。ここでは、一例として、フォークリフトがワークを取り上げる荷取り作業について説明する。
ワークが荷位置検知レバー２に接触していないときには、図３（ａ）に示すように、角度θは比較的大きな値となっている。このとき、荷位置検知レバー２と連動するカム６は、図４（ａ）に示すように、突起部７が所定の基準方向に対して回転角度φの方向に保持されるものとする。ここで、図４（ａ）に示す回転角度φは、予め設定された第１の閾値以下の値であり、カム６の突起部７がリミットスイッチ５のプランジャ８を押し上げないような角度である。なお、リミットスイッチ５は、プランジャ８が押し上げられていないときは、オフ状態である。

ワークを持ち上げる際には、機台を前進させながら、地面または床面に置かれているワークのパレットにフォークを挿入していく。そして、ワークが荷位置検知レバー２に接触し、さらにその荷位置検知レバー２がワークにより押されると、荷位置検知レバー２は、角度θが小さくなる方向に回転する。そうすると、カム６は、荷位置検知レバー２の回転に連動して、図３（ａ）において反時計回り方向に回転する。すなわち、カム６は、図４（ａ）において、回転角度φが大きくなる方向に回転する。

図３（ｂ）および図４（ｂ）は、フォーク上においてワークが適切な位置に達したときの荷位置検出装置１００の状態を示している。フォーク上においてワークが適切な位置に配置されると、カム６は、回転角度φが上記第１の閾値から予め決められた第２の閾値の間の値となる方向に回転し、突起部７がプランジャ８を押し上げる。これにより、リミットスイッチ５はオン状態となる。即ち、マイコン１１は、リミットスイッチ５がオン状態となることにより、ワークがフォーク上の適切な位置に配置されたことを検出する。

図３（ｃ）および図４（ｃ）は、荷取り時の機台を前進させ過ぎてしまったときの荷位置検出装置１００の状態を示している。この場合、ワークによって荷位置検知レバー２がさらに押し込まれ、図３（ｃ）に示すように角度θはさらに小さくなる。また、これに連動してカム６が回転し、図４（ｃ）に示すように回転角度φがさらに大きくなる。そして、この回転角度φが上記第２の閾値を超えると、カム６の突起部７がプランジャ８から外れ、プランジャ８は元の状態（すなわち、押し上げられていない状態）に戻る。これにより、リミットスイッチ５はオフ状態に戻る。

マイコン１１は、リミットスイッチ５がいったんオフ状態からオン状態に遷った後に再びオフ状態に戻ったことを検出すると、荷位置異常が発生したものと判断する。そして、機台の走行を停止する。これにより、機台がそれ以上ワーク（または、荷）に接近することが回避され、荷の損傷を防ぐことができる。

なお、上記の説明は荷取り時の動作であるが、本発明に係わる荷位置検出は、荷を搬送している最中にも適用できる。例えば、ワークの搬送中にそのワークがフォーク上の適切な位置からずれたときに、その位置ずれを検出できる。すなわち、ワークの搬送中は、荷位置検出装置１００は、基本的に、図３（ｂ）または図４（ｂ）に示す状態であり、リミットスイッチ５はオン状態となっている。そして、この状態から、例えば、ワークが機台に近づく方向にずれたとすると、リミットスイッチ５は、図４（ｃ）に示すようにオフ状態に戻る。したがって、このリミットスイッチ５の状態変化により、ワークが機台に接近し過ぎていることを検出できる。

また、本発明に係るフォークリフトにおいては、左右のフォークに対して荷位置検出装置１００が取り付けられている。そして、一方の装置のみで荷位置異常が検出されたときは、ワークがフォークに対して斜めに配置されていることが認識される。

図５は、本発明に係る荷位置検出装置の変形例を示す図である。第１の変形例の荷位置検出装置は、上述のリミットスイッチ５の代わりに、スイッチとして動作する図５（ａ）に示す光センサ２１が設けられる。光センサ２１は、発光素子およびその発光素子の出力光を受光する受光素子を備える。また、光センサ２１は、図５（ｂ）に示すように、発光素子から受光素子への光路がカム６の突起部７に近接する位置（すなわち、図３または図４においてプランジャ８が設けられる位置）に配置されるように設けられる。そして、ワークが押し付けられることにより荷位置検知レバー２が回転し、それに伴ってカム６が図５（ｂ）に示すように回転すると、突起部７が光センサ２１の光路を遮断する。この場合、光センサ２１の光路が遮断された状態が、リミットスイッチ５のオン状態に相当する。

第２の変形例の荷位置検出装置は、上述のリミットスイッチ５の代わりに、近接センサが設けられる。近接センサは、所定材質（例えば、磁性体）の物体が所定距離以下に接近したことを被接触で検出するセンサである。ここで、カム６（少なくとも突起部７、またはその表面）は、所定材質（上述の例では、磁性体）で形成されるものとする。また、この近接センサは、図５（ｃ）に示すように、その検知領域がカム６の突起部７に近接するように設けられる。そして、ワークが押し付けられることにより荷位置検知レバー２が回転し、それに伴ってカム６が図５（ｃ）に示すように回転すると、突起部７が近接センサの検知領域に侵入する。この場合、近接センサの検知領域に突起部７が侵入した状態が、リミットスイッチ５のオン状態に相当する。

本発明の実施形態の荷位置検出装置の構成を示す図である。 荷位置検出装置の制御系を示す図である。 荷位置検出装置の全体動作を説明する図である。 カムの回転とリミットスイッチの動作を説明する図である。 本発明に係る荷位置検出装置の変形例を示す図である。 従来の荷位置検出装置の一例の構成を示す図である。 （ａ）は、ワークとフォークとの間のクリアランスを示す図であり、（ｂ）は、斜めに置かれたワークを取り上げる際の問題を説明する図である。

符号の説明

１ フォーク
２ 荷位置検知レバー
３ ブラケット
４ スプリング
５ リミットスイッチ
６ カム
７ 突起部
８ プランジャ
１１ マイコン
２１ 光センサ
１００ 荷位置検出装置

Claims (4)

1. フォークリフトが備える荷位置検出装置であって、
   フォークに回転可能に取り付けられたレバーと、
   ワークからの押圧による上記レバーの回転に伴って回転するカムと、
   上記カムの回転角度に応じて制御されるスイッチと、
   上記スイッチの状態に基づいて上記フォーク上でのワークの位置を検出する検出手段、を備え、
   上記スイッチは、上記カムの回転角度が第１の閾値以下であれば第１の状態を保持し、上記カムの回転角度が第１の閾値からその第１の閾値よりも大きい第２の閾値の間であれば第２の状態を保持し、上記カムの回転角度が第２の閾値以上であれば第１の状態を保持し、
   上記検出手段は、ワークからの押圧により上記レバーが一方向に回転しているときで、かつ、上記スイッチが第１の状態から第２の状態に遷った後に第１の状態に戻ったときに、上記フォークリフトのフォークの昇降又は上記フォークリフトの機台の走行を禁止する
   ことを特徴とする荷位置検出装置。
2. 上記スイッチは、プランジャが押されたときに上記第２の状態を保持するリミットスイッチであり、
   上記カムは、その回転角度が上記第１の閾値から上記第２の閾値の間であったときに上記プランジャを押圧する突起部を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷位置検出装置。
3. 上記スイッチは、発光素子およびその発光素子の出力光を受光する受光素子を備え、それら発光素子と受光素子との間の光路が遮断されたときに上記第２の状態を保持する光センサであり、
   上記カムは、その回転角度が上記第１の閾値から上記第２の閾値の間であったときに上記光路を遮断する突起部を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷位置検出装置。
4. 上記スイッチは、所定材質の物体が所定距離以下に接近したときに上記第２の状態を保持する近接センサであり、
   上記カムは、その回転角度が上記第１の閾値から上記第２の閾値の間であったときに上記近接センサに対して上記所定距離以下に接近する突起部を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷位置検出装置。