JP5285544B2 - フォークリフトおよびフォークリフトの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォークリフトおよびフォークリフトの制御方法に係り、特に、荷物の慣性力を考慮したフォークリフトおよびその制御方法に関する。

フォークリフトなどの荷役装置は、図１６に示すような油圧回路で構成されている。なお、図１７は、フォークリフトの外観を示す図である。これらの図において、オペレータはアクセルペダル３６を踏むことで車輪４２を駆動し、フォークリフトを走行させることができる。また、リフトレバー２１を操作することで、油圧シリンダ２３を伸縮させてフォーク３３を上昇または下降させることができる。

例えば、リフトレバー１をリフトアップ側（図の右側）に操作すると、コントロールバルブ２は油圧ポンプ３を油圧シリンダ４に連通する側に動き、荷役用電動モータ５は油圧ポンプ３を駆動する。油圧ポンプ３は、逆止弁６およびコントロールバルブ２を介して、オイルタンク７のオイルを油圧シリンダ４へ供給する。ここで油圧ポンプ３の吐出圧力が配管の耐圧を超えないように、油圧ポンプ３と逆止弁６の間にはリリーフ弁８が設けられている。

油圧シリンダ４は、供給されたオイルによって伸長し、動滑車９を持ち上げ、動滑車９にかけられたチェーン１０を介してフォーク１１を上昇させる。このとき、荷役用電動モータ５は概ね一定出力で駆動しており、オペレータはリフトレバー１の傾度を調節することで、コントロールバルブ２の開度を調節し、リフトアップ速度を制御することができる。 リフトレバー１をリフトダウン側（図の左側）に操作すると、コントロールバルブ２はオイルタンク７と油圧シリンダ４を連通する側へ動く。油圧シリンダ４は、フォーク１１の自重および図示しない荷物の荷重によって圧縮され、コントロールバルブ２および逆止弁１２を介して、オイルをオイルタンク７に還流する。このとき、荷役用電動モータ５は停止しており、オペレータはリフトレバー１の傾度を調節することで、コントロールバルブ２の開度を調節し、リフトダウン速度を制御することができる。

このように、従来の荷役装置では、コントロールバルブ２の開度を調節することで圧力損失を発生させ、リフト速度を調節している。そのため、リフト昇降中にコントロールバルブ２が閉じられると、シリンダ４へのオイル流入および流出が遮断され、リフトが急停止する。このため、フォーク１１、荷物および車両全体にショックが発生することがある。また、圧力損失（エネルギロス）を発生させてリフト速度を調節していること、すなわちリフトダウン時においては、フォーク１１および荷物の位置エネルギを回生していないことから、エネルギ効率向上の余地がある。

このような問題に関して、特許文献１には、荷役動作停止時のショックを低減するため、コントロールバルブが閉じられる前に荷役モータを停止する荷役モータ停止手段を備えたフォークリフトの荷役装置が開示されている。また、特許文献２にはリフトダウン速度を精度よく制御し、リフトダウン時に位置エネルギを回生して有効利用するため、油圧用モータを逆転制御する制御手段を備えたフォークリフトが開示されている。

特開平１０−３１０３９５号公報 特開２００３−２５２５８６号公報 特開２００７−１２０７１６号公報

しかしながら、特許文献１に示される荷役制御装置は、リフトダウン時の荷役モータ停止手段が必ずしも考慮されておらず、リフトダウンからリフトを停止する際にフォーク、荷物および車両全体にショックを与えることがある。

また、特許文献２に示されている制御手段では、荷役用電動モータの出力限界を必ずしも考慮しておらず、荷物の荷重とは無関係にリフトダウン速度が設定される可能性がある。このため、リフトダウン速度が高過ぎる場合、荷物の荷重および慣性力による負荷を荷役用電動モータで支えきれず、リフトダウン速度の制御に課題があった。

また、走行中にリフトダウンと同時に車両速度を減速する場合、荷役用電動モータからの回生電力に加えて、走行用電動モータからも回生電力が発生するため、車両停止中にリフトダウンを行う場合よりも蓄電装置の電圧が高くなり、荷役用電動モータの駆動装置、例えばインバータやチョッパなどの内部電圧が高くなる。

このように、リフトダウン速度が高くなる場合には、前記内部電圧が荷役用電動モータの駆動装置の耐電圧を超える可能性があり、このような場合、荷役用電動モータのトルクが低下するなど、リフトダウン速度の制御に問題が発生する。このため、リフトダウン速度が高くなり過ぎないように、オペレータはリフトレバーを慎重に操作する必要がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、リフトダウン時の位置エネルギを回生する荷役の制御装置において、リフトの急降下を防止して停止時のショックを低減するとともに、オペレータの操作負担を軽減することのできる荷役制御装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。

荷物を搭載するフォーク、該フォークを駆動する油圧シリンダ、該油圧シリンダを駆動
する油圧ポンプを備え、該油圧ポンプを電力変換器を介して駆動し、搭載した荷物を下降
方向に駆動するとき前記荷物の位置エネルギを前記電力変換器の電源に回生するフォーク
リフトにおいて、前記変換器を制御するコントローラを備え、該コントローラは、前記荷物の荷重および前記荷物の慣性力を演算し、演算した荷重および慣性力の和が前記油圧ポンプを駆動するモータの許容トルクにより定まる牽引力以下となるように下降速度を制限する目標速度演算部と、フォークリフトの走行速度を検出する走行速度センサを備え、前記走行速度が大きいほどフォークの下降速度が小さくなるように設定した。

本発明は、以上の構成を備えるため、リフトの急降下を防止して停止時のショックを低減するとともに、オペレータの操作負担を軽減することができる。

第１の実施形態にかかるフォークリフトの荷役制御装置を説明する図である。 コントローラの詳細を説明する図である。 荷役モータ制御部の構成を説明する図である。 目標速度演算部で行われる目標速度演算の例を示す図である。 リフト速度制限値v_{l_lmt}を演算する方法の例を説明する図である。 図３に示すトルク指令値演算部で行うトルク指令演算の例を説明する図である。 バルブ制御部で行うバルブ制御の例を説明する図である。 荷物を載せた状態での従来の荷役制御装置の動作例を示す図である。 荷物を載せた状態での本実施形態の荷役制御装置の動作例を示す図である。 第２の実施形態にかかるフォークリフトの荷役制御装置を説明する図である。 コントローラの制御構成を示す図である。 走行制御部で行う走行制御の例を説明する図である。 荷役モータ制御部の構成例を示す図である。 図１３に示す目標速度演算部が行う制御の例を説明する図である。 走行制御の例を説明する図である。 荷役装置に用いられる従来の油圧回路を説明する図である。 フォークリフトの外観を示す図である。

［実施形態１］
図１は、第１の実施形態にかかるフォークリフトの荷役制御装置を説明する図である。コントローラ１００は、リフトレバー２１に取り付けられた図示しないポテンショメータからリフトレバー２１の操作量に応じたレバー信号を受信し、また、圧力センサ２２から油圧シリンダ２３の圧力に応じた圧力センサ信号を受信し、荷役用電動モータ２４に取り付けられた図示しないエンコーダから荷役モータ回転数を受信する。
コントローラ１００は、受信したレバー信号、圧力センサ信号、荷役モータ回転数に応じて、荷役モータトルク指令およびバルブ開信号を演算し、インバータ２５に取り付けた図示しない荷役用モータドライバおよびバルブ２６内部の図示しないバルブ駆動回路にそれぞれ供給する。コントローラ１００で行う荷役モータトルク指令とバルブ開信号の演算方法については後述する。

インバータ２５は荷役モータトルク指令に応じて荷役用電動モータ２４を駆動する。バルブ２６は、リフト位置保持手段であり、圧力損失を低減するため、ノーマルクローズのオンオフバルブとしており、バルブ開信号がＯＮであれば開き、バルブ開信号がＯＦＦであれば閉じる。

オペレータがリフトレバー２１をリフトアップ側（図の右側）へ操作すると、コントローラ１００はバルブを開き、油圧ポンプ２７と油圧シリンダ２３を連通する。インバータ２５はバッテリ２８の電力を利用して荷役用電動モータ２４を駆動し、荷役用電動モータ２４に直結した油圧ポンプ２７を駆動する。油圧ポンプ２７は、バルブ２６を介して、オイルタンク２９のオイルを油圧シリンダ２３へ供給する。

ここで油圧ポンプの吐出圧力が配管の耐圧を超えないように、油圧ポンプ２７とバルブ２６の間にはリリーフ弁３０が設けられている。油圧シリンダ２３は、供給されたオイルによって伸長し、動滑車３１を持ち上げ、動滑車３１にかけられたチェーン３２を介してフォーク３３を上昇させる。このとき、コントローラ１００はリフトレバー２１の傾度に応じて、荷役用電動モータ２４の速度を制御し、リフトアップ速度を調節する。

一方、オペレータがリフトレバー２１をリフトダウン側（図の左側）へ操作すると、コントローラ１００はバルブ２６を開き、油圧ポンプ２７と油圧シリンダ２３を連通する。油圧シリンダ２３は、フォーク３３の自重および図示しない荷物の荷重によって圧縮され、バルブ２６を介して油圧ポンプ２７へオイルを逆流させる。油圧ポンプ２７はオイルによって逆転駆動され、荷役用電動モータ２４を逆転駆動する。このとき、コントローラ１００は荷役用電動モータ２４に回転方向と逆向きのトルクを発生させることで、油圧ポンプ２７の回転速度を制御し、リフトダウン速度を調節する。このため、荷役用電動モータ２４からインバータ２５を介してバッテリ２８へ回生電力が供給される。すなわち、オペレータはリフトレバー２１の傾度を調節することでリフトアップ速度をおよびリフトダウン速度を制御することができる。

図２は、コントローラ１００の詳細を説明する図である。コントローラ１００は推定部１１０、荷役モータ制御部１２０、バルブ制御部１３０を備え、レバー信号などに応じて荷役モータトルク指令およびバルブ開信号を出力する。以下、推定部１１０、荷役モータ制御部１２０およびバルブ制御部１３０について説明する。

推定部１１０では、圧力センサ信号を基に以下の(1)式から荷重推定値mlを、インバータＤＣ電流Imlを基に(2)式から荷役モータトルク推定値Tmlを、荷役モータ回転数nmlを基に(3)式からリフト速度推定値vlを算出する。

ここで、p_cは圧力センサ信号を基に算出した油圧シリンダ圧、a_cは油圧シリンダ２３の有効断面積、gは重力加速度、m₀はフォークの質量、m_iは油圧シリンダ２３のピストンおよびピストンと一体となって動く動滑車３１および図示しないマストの内枠の合計質量である。また、K_mlは荷役モータのトルク定数であり、予め実験などで求めておく。また、D_pは油圧ポンプの単位角度あたりの押しのけ容積である。

図３は、荷役モータ制御部１２０の構成を説明する図である。荷役モータ制御部１２０は、目標速度演算部１２１、目標トルク演算部１２２およびトルク指令演算部１２３を備え、レバー信号などをもとに荷役モータトルク指令を出力する。目標速度演算部１２１およびトルク指令演算部１２３で行う制御の詳細については後述する。

目標トルク演算部１２２ではリフト速度目標値v_{l_t}とリフト速度推定値v_lを基に公知のフィードバック制御、例えばＰＩＤ制御などを行ってリフト速度推定値v_lがリフト速度目標値v_{l_t}に近付くように荷役モータトルク目標値T_{ml_t0}を演算する。

図４は、目標速度演算部１２１で行われる目標速度演算の一例を示す図である。ステップＳ１４１ではレバー信号s_lを基に次式から補正前リフト速度目標値v_{l_t0}を算出する。

ここで、k_llは比例定数でレバー信号s_lが最大のとき、補正前リフト速度目標値v_{l_t0}が最大リフト速度となるように予め設定しておく。レバー信号s_lはリフトレバー２１をリフトアップ側に傾けると正、リフトレバー２１をリフトダウン側に傾けると負となるため、補正前リフト速度目標値v_{l_t0}はリフトアップ時に正、リフトダウン時に負となる。

ステップＳ１４２で、補正前リフト速度目標値vl_t0の符号が０以上（リフトアップ）の場合はステップＳ１４３へ、０未満（リフトダウン）の場合はステップＳ１４４へ進む。ステップＳ１４３では補正前リフト速度目標値vl_t0をそのままリフト速度目標値vl_tとして、目標速度演算を終了する。ステップＳ１４４では荷重推定値mlを基に次式から慣性力Fiを算出する。

ここで、a_{s_t}は停止減速度目標値で、リフト動作を安全に停止できる減速度、例えばa_{s_t}=10.0などとして予め設定しておく。

次にステップＳ１４５で荷重推定値m_l、慣性力F_iを基に次式から予測負荷トルクT_{lp_ary}を演算する。

ここで、v_{l_ary}はリフト速度の配列で、例えば[0、 -0.1、…、-0.5]であり、予測負荷トルクT_{lp_ary}もリフト速度の配列v_{l_ary}に対応した配列として得られる。ただし、c_fはリフト速度に応じて発生する油圧シリンダ２３の摩擦抵抗やバルブ２６の圧力損失による抵抗力の比例定数であり、予め適切な値に設定しておく。

ステップＳ１４６では予測負荷トルクT_{lp_ary}を基にリフト速度制限値v_{l_lmt}を演算する。リフト速度制限値v_{l_lmt}の演算方法の詳細については後述する。ステップＳ１４７では、補正前リフト速度目標値v_{l_t0}とリフト速度制限値v_{l_lmt}を比較し、絶対値の小さい方をリフト速度目標値v_{l_t}として目標速度演算を終了する。

図５（ａ）は、リフト速度制限値v_{l_lmt}を演算する方法の一例を説明する図である。図５（ａ）において、横軸はリフト速さ（リフト速度の絶対値）であり、縦軸はモータトルクである。ここでモータトルク許容値T_{mla_ary}はリフト速度配列v_{l_ary}に対応したモータトルクの出力限界を示している。すなわち、モータトルク許容値T_{mla_ary}と予測負荷トルクT_{lp_ary}の交点（図中のトルク交点）に対応する停止限界リフト速度v_{l_lmt0}を境に、図の右側（リフト速さが大きくなる側）では、モータトルク許容値T_{mla_ary}よりも予測負荷トルクT_{lp_ary}の方が大きく、モータトルクが不足する。このため、予め設定した停止減速度目標値a_{s_t}でリフトを停止できないことを示している。

そこで、予め設定した停止減速度目標値a_{s_t}でリフトを停止可能とするため、リフト速度制限値v_{l_lmt}を停止限界リフト速度v_{l_lmt0}より図の左側（リフト速さが小さくなる側）に設定する。ここで、停止限界リフト速度v_{l_lmt0}を安全率（例えば1.2）で割った値をリフト速度制限値v_{l_lmt}としてもよいが、安全率を大きくし過ぎるとリフト速度が必要以上に抑えられ、作業効率が悪化する恐れがある。このため、リフト速度制限値v_{l_lmt}を停止限界リフト速度v_{l_lmt0}の近傍に設定することが望ましい。

なお、本実施形態では予測負荷トルクT_{lp_ary}基にリフト速度制限値v_{l_lmt}を演算するように説明したが、予め設定したマップを用いて荷重推定値m_lからリフト速度制限値v_{l_lmt}を演算するように簡略化してもよい。

ここで、図５（ｂ）を用いてレバー信号とリフト速度目標値の対応関係を説明する。図５（ｂ）は横軸にレバー信号、縦軸にリフト速度目標値を示しており、レバー信号が正であればリフト速度目標値も正（リフト上昇側）、レバー信号が負であればリフト速度目標値も負（リフト下降側）となる。荷物を載せていない場合、リフト速度目標値は、実線Ｌ上のＡ１からＢ１までのレバー信号に応じた値に設定される。

一方で荷物を載せている場合、荷重推定値を基に算出されるリフト速度制限値が設定され、レバー信号が減少する（負の方向に増加する）とリフト速度目標値は、Ｏ点からＢ２点までは荷物を載せていない場合と同様に減少するが、Ｂ２点からはＢ３へと移動し、Ｂ１点まで減少しない。よって、荷物の質量に応じてリフト速度目標値の下限値が設定されるため、リフト下降時のリフト速度を確実に制御できる。また、Ｂ２点まではレバー操作に応じて荷物を載せていない場合と同様のリフト速度が得られるため、荷物の質量に応じて大きくレバーを倒す必要がなく、オペレータの操作負担を軽減できる。

図６は、図３に示すトルク指令値演算部１２３で行うトルク指令演算の一例を説明する図である。ステップＳ１５１では、レバー信号s_lの絶対値が予め設定した閾値s_{l_min}以上またはバルブ開信号s_vがＯＮであるか否かを判断し、レバー信号s_lの絶対値が予め設定した閾値s_{l_min}以上またはバルブ開信号s_vがＯＮであれば、オペレータにリフト動作をする意図があるかまたはバルブ２６が開いている状態であるため、荷役用電動モータ２４にトルクを発生させる必要があると判断して、ステップＳ１５２に進む。それ以外であれば荷役用電動モータ２４を停止させてもよいと判断してステップＳ１５３に進む。

ステップＳ１５２では荷役モータトルク目標値T_{ml_t0}をそのまま荷役モータトルク指令T_{ml_t}としてトルク指令演算を終了する。ステップＳ１５３では、荷役用電動モータを停止させるため、荷役モータトルク指令T_{ml_t}を前回値（１制御周期前の値）から０まで徐々に減少させるようにする。

図７は、バルブ制御部１３０で行うバルブ制御の一例を説明する図である。ステップＳ１６１ではバルブ開信号s_vの前回値がＯＮであったかどうかを判定し、前回値がＯＮであればステップＳ１６３に、前回値がＯＦＦであればステップＳ１６２に進む。ステップＳ１６２で、レバー信号s_lの絶対値が予め設定した閾値s_{l_min}以上であるか否かを判定し、閾値以上あれば、オペレータにリフト動作をする意図があると判断してステップＳ１６３に進み、それ以外であればステップＳ１６６に進む。

ステップＳ１６３で、荷役モータ回転数n_mlの絶対値が予め設定した閾値n_{ml_max}以下かつ荷役モータトルク推定値T_mlがあらかじめ設定した閾値T_{ml_min}以上であればステップＳ１６４へ、それ以外であればステップＳ１６６に進む。

ここで、荷役モータ回転数n_mlの絶対値が大きければ荷役用電動モータが過回転していると判断し、また、モータトルク推定値T_mlが小さければ荷重を支えきれないと判断してステップＳ１６６においてバルブ２６を閉じる。このため、図５に示す停止限界リフト速度v_{l_lmt0}や荷重推定値m_lに応じて、停止限界リフト速度v_{l_lmt0}の絶対値が大きければ閾値n_{ml_max}も大きくなるように設定してもよいし、荷重推定値m_lが大きければ閾値T_{ml_min}も大きくなるように設定してもよい。

ステップＳ１６４で荷役モータ回転数n_mlの絶対値が予め設定した閾値n_{ml_min}以上またはレバー信号s_lの絶対値が予め設定した閾値s_{l_min}以上であるか否かを判断し、閾値以上であればステップＳ１６５へ、それ以外であれば荷役用電動モータが停止していると判断してステップＳ１６６へ進む。ここで、閾値n_{ml_min}を閾値n_{ml_max}よりも小さい値とすることは言うまでもない。ステップＳ１６５ではバルブ２６を開くため、バルブ開信号s_vをＯＮとする。ステップＳ１６６ではバルブ２６を閉じるため、バルブ開信号s_vをＯＦＦとする。

図８および図９はリフト動作の例を示す図である。いずれもリフトアップ→停止→リフトダウン→停止という動作をした場合のバルブ開信号、荷役モータトルク、リフト速度およびリフト揚程の時系列データを示している。また、リフトダウン、リフトアップにおいて、オペレータのレバー操作量はいずれもフルレバー操作である。

図８は、荷物を載せた状態での従来の荷役制御装置の動作例を示す図である。時刻０秒においてリフトアップのため、レバー信号がＯＮになると、バルブ開信号もＯＮになりモータトルクが増加する。このとき、荷役モータトルク指令に対し、出力限界値が小さく、実モータトルクは荷役モータトルク指令に達していない。このため、リフト速度目標値と実リフト速度に偏差が残っているが、実リフト速度が抑えられているだけで、目標上昇位置までリフトアップできている。

一方、時刻７．５秒からのリフトダウンにおいては、荷役モータトルク指令が出力限界値を超え、実モータトルクが荷役モータトルク指令に達しなくなると、実リフト速度はリフト速度目標値よりも速く（絶対値が大きく）なっている。実リフト速度が速くなると、荷役電動モータの回転数も高くなるため、さらに出力限界値が小さくなることにより、実リフト速度がさらに速くなり、リフト速度を制御できなくなってリフトの急降下が発生している。

その後、目標下降位置に達したところでレバー信号を０にしても、荷役電動モータでリフトを停止できないため、バルブ開信号をＯＦＦにしてバルブを閉じることによりリフトを停止しているが、リフトが急停止することでリフト速度に大きな振動が発生している。

図９は、荷物を載せた状態での本実施形態の荷役制御装置の動作例を示す図である。時刻０秒から目標リフトアップ停止位置に達するまでの動作は、図８に示す従来の荷役制御装置の動作例と同様である。

一方、時刻７．５秒からのリフトダウンにおいては荷物を載せていない状態でのリフト速度目標値（図中ｂ）よりも小さく設定されているため、実リフト速度が抑えられ、出力限界が小さくならず、トルク不足が発生しない。また、リフト停止時に発生する慣性力も考慮した上でトルク不足が発生しないようにリフト速度目標値を設定しているため、荷役用電動モータでリフトを停止することができ、リフト停止時にリフト速度に大きな振動が発生することはない。

以上説明したように、本実施形態によれば、リフトにかかる荷重に応じて、荷重が大きいほどリフトの下降速さが小さくなるようにリフトの下降速度を制限する。このため、リフトダウン時の位置エネルギを回生する際におけるリフトの急降下を防止でき、オペレータの操作負担を軽減できる。

また、リフトの高さを保持可能なリフト位置保持手段としてのバルブ２６を備える。停止に際しては、まず、荷役用電動モータの回転数を０に近付けることでリフトを停止し、更に荷役用電動モータ２４の回転数がほぼ０になると、前記リフト位置保持手段を操作してリフト高さを保持する。これにより、リフト停止時のショックを低減することができる。

［実施形態２］
図１０は、第２の実施形態にかかるフォークリフトの荷役制御装置を説明する図である。コントローラ２００は、実施形態１で説明したコントローラ１００が受信する信号に加えて、シフトスイッチ３５からのシフト信号、アクセルペダル３６に取り付けられた図示しないポテンショメータからのアクセル信号、ブレーキペダル３７に取り付けられた図示しないポテンショメータからのブレーキ信号、および走行用電動モータ３８に取り付けられた図示しないエンコーダからの走行モータ回転数信号を受信する。

図１１は、前記コントローラ２００の制御構成を示す図である。コントローラ２００は走行制御部２１０、荷役モータ制御部２２０、推定部１１０、バルブ制御部１３０を備える。推定部１１０およびバルブ制御部１３０は実施形態１と同様である。

また、実施形態１で説明したコントローラ１００が送信する信号に加えて、シフト信号、アクセル信号、ブレーキ信号および走行モータ回転数に応じて演算した走行モータトルク指令信号を、インバータ３９に取り付けられた図示しない走行用モータドライバに送信する。なお、コントローラ２００で行う荷役モータトルク指令とバルブ開信号および走行モータトルク指令の演算方法については後述する。

本実施形態の荷役制御装置のリフト動作については実施形態１と同様である。オペレータがアクセルペダル３６を踏むと、コントローラ２００はアクセルペダル３６の踏込み量に応じたトルクを走行用電動モータ３８に発生させる。走行用電動モータ３８が発生したトルクは、減速機４０で減速され、差動機構４１を介して左右の車輪４２ａ、４２ｂに伝えられ、車輪４２ａ、４２ｂを駆動する。

このときオペレータがシフトスイッチ３５を前進側（図の左側）へ操作していると、走行用電動モータ３８は車輪４２ａ、４２ｂが正転する方向（車両が前進する方向）にトルクを発生し、後退側（図の右側）へ操作していると走行用電動モータ３８は車輪４２ａ、４２ｂが逆転する方向（車両が後退する方向）にトルクを発生する。また、オペレータがシフトスイッチ３５を中立位置に操作していると走行用電動モータ３８はトルクを発生しない。

一方、オペレータがブレーキペダル３７を踏むと、コントローラ２００はブレーキペダル３７の踏込み量に応じたトルクを走行用電動モータ３８に発生させる。また、ブレーキペダル３７は図示しない公知の摩擦ブレーキと機械的に連結されおり、車輪４２ａ、４２ｂにはブレーキペダル３７の踏込み量に応じた走行用電動モータ３８からのトルクと摩擦ブレーキからの摩擦トルクが加わる。

図１２は、走行制御部２１０で行う走行制御の例を説明する図である。ステップＳ２３１では予め設定したマップを用いてアクセル信号s_a、走行モータ回転数n_mrから目標駆動トルクT_{mrd_t}を演算する。ステップＳ２３２では予め設定したマップを用いてブレーキ信号s_b、走行モータ回転数n_mrから目標制動トルクT_{mrb_t}を演算する。ここで、アクセルペダル３６、ブレーキペダル３７の踏込み量が大きいほど、それぞれ目標駆動トルクT_{mrd_t}、目標制動トルクT_{mrb_t}が大きくなるようにマップを設定しておくことが望ましい。ステップＳ２３３では目標駆動トルクT_{mrd_t}、目標駆動トルクT_{mrd_t}、シフト信号s_sおよび走行モータ回転数n_mrを基に次式から走行モータトルク指令T_{mr_t}を演算する。

ただし、signはサイン関数で（）内の数値の符号を返す。ステップＳ２３４では走行モータトルク指令T_{mr_t}と走行モータ回転数n_mrを基に次式から走行回生量P_rinを演算する。

図１３は、荷役モータ制御部２２０の構成例を示す図である。荷役モータ制御部２２０は目標速度演算部２２１、目標トルク演算部１２２およびトルク指令演算部１２３を備える。ここで目標トルク演算部１２２およびトルク指令演算部１２３は実施例１と同じである。

図１４は、図１３に示す目標速度演算部２２１が行う制御の例を説明する図である。ステップＳ１４５とステップＳ１４６の間にステップＳ２４１が追加されたこと以外は実施形態１（図４参照）と同様であるため、ここでは実施形態１と異なる部分のみを説明する。 ステップＳ２４１では、走行回生量p_rinを基に次式を用いてモータトルク許容値T_{mla_ary}を演算する。

ここで、p_bainはバッテリの許容回生電力であり、バッテリ寿命やインバータ２５、３９の耐電圧などを考慮して予め設定しておく。また、n_{ml_ary}は実施形態１のリフト速度の配列v_{l_ary}に対応した荷役用電動モータの回転数の配列である。すなわち本実施形態の目標速度演算部では、走行回生量p_rinに応じてモータトルク許容値T_{mla_ary}を可変とし、走行回生量p_rinが大きいほどリフトダウン速度を小さくするようにリフト速度目標値v_{l_t}を演算する。

以上のように本実施形態の荷役制御装置は、車両の走行速さ（走行速度の絶対値）が大きいほどリフトの下降速さが小さくなるようにリフトの下降速度を制限するので、リフトダウン時に位置エネルギを回生しつつ、リフトの急降下を防止でき、オペレータの操作負担を軽減することができる。

本実施形態では、(8)式を用いて走行回生量P_rinを演算したが、走行モータトルク指令T_{mr_t}と走行モータ回転数n_mrを基に予め設定したマップから走行回生量P_rinを演算してもよいし、簡略化した次式を用いて走行回生量P_rinを演算してもよい。

ここで、K_prinは走行回生比例定数で(10)式を用いて演算した走行回生量P_rinが(8)式を用いて演算した走行回生量P_rinよりも大きくなるように予め設定しておく。ここで、(10)式を用いて走行回生量P_rinを演算することにより、走行用電動モータ３８が回転しているとき、すなわち車両が走行しているとき、車両速度に応じて走行回生量P_rinが演算され、車両停止時よりも予めリフト速度制限値v_{l_lmt}が高く（絶対値が小さく）設定されるため、車両の減速度に応じてリフトダウン速度が急激に変化することを防止できる。

本実施形態では、走行制御部２１０で行う走行制御の一例として図１２に示す制御を用いたが、図１５に示す走行制御を用いることができる。ステップＳ２３１からステップＳ２３３までは、図１２に示した走行制御と同様である。ステップＳ３３１は、本発明の走行回生予測手段で、アクセル信号s_aが予め設定した閾値s_{a_min}よりも小さい場合、または、走行モータ回転数n_mrとシフト信号s_sの積が負（車輪が進行方向とは逆に回転している）である場合は、走行回生の可能性があると判定してステップＳ３３２へ進み、それ以外の場合はステップＳ３３３へ進む。ステップＳ３３２では前述した(10)式を用いて走行回生量P_rinを演算する。ステップＳ３３３では走行回生量P_rinを０とする。

実施形態１および実施形態２では、荷役装置を油圧シリンダおよび油圧ポンプを用いた油圧式として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、荷役装置は特許文献３に記載されているような回転直動変換装置を用いたものであってもよい。回転直動変換装置を用いる場合、リフト位置保持手段としてノーマルＯＮ式の摩擦ブレーキを荷役用電動モータに付与し、リフト動作時は摩擦ブレーキを開放し、リフト停止時は摩擦ブレーキを締結することで、実施形態１および実施形態２で説明したバルブ２６の代替とすることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、リフトにかかる荷重に応じて、荷重が大きいほどリフトの下降速さが小さくなるようにリフトの下降速度を制限する。また、リフトの位置を保持するリフト位置保持手段を有し、まず荷役用電動モータの回転数を０に近付けることによりリフトを停止し、荷役用電動モータの回転数がほぼ０になるとリフト位置保持手段でリフト高さを保持する。また、走行用電動モータを力行駆動および回生制動し、車両の走行速度を制御する走行制御手段を備え、車両の走行速さが大きいほどリフトの下降速さが小さくなるようにリフトの下降速度を制限する。これにより、リフトダウン時の位置エネルギを回生しつつ、リフトの急降下を防止でき、オペレータの操作負担を軽減することができる。

１ リフトレバー
２ コントロールバルブ
３ 油圧ポンプ
４ 油圧シリンダ
５ 荷役用電動モータ
６ 逆支弁
７ オイルタンク
８ リリーフ弁
９ 動滑車
１０ リフトチェーン
１１ フォーク
１２ 逆止弁
２１ リフトレバー
２２ 圧力センサ
２３ 油圧シリンダ
２４ 荷役用電動モータ
２５ インバータ
２６ バルブ
２７ 油圧ポンプ
２８ バッテリ
２９ オイルタンク
３０ リリーフ弁
３１ 動滑車
３２ リフトチェーン
３３ フォーク
３５ シフトスイッチ
３６ アクセルペダル
３７ ブレーキペダル
３８ 走行用電動モータ
３９ インバータ
４０ 減速機
４１ 差動機構
４２ 車輪
１００、２００ コントローラ

Claims (3)

1. 荷物を搭載するフォーク、該フォークを駆動する油圧シリンダ、該油圧シリンダを駆動
   する油圧ポンプを備え、該油圧ポンプを電力変換器を介して駆動し、搭載した荷物を下降
   方向に駆動するとき前記荷物の位置エネルギを前記電力変換器の電源に回生するフォーク
   リフトにおいて、
   前記変換器を制御するコントローラを備え、該コントローラは、前記荷物の荷重および前記荷物の慣性力を演算し、演算した荷重および慣性力の和が前記油圧ポンプを駆動するモータの許容トルクにより定まる牽引力以下となるように下降速度を制限する目標速度演算部と、
   フォークリフトの走行速度を検出する走行速度センサを備え、前記走行速度が大きいほ
   どフォークの下降速度が小さくなるように設定したことを特徴とするフォークリフト。
2. 請求項１記載のフォークリフトにおいて、
   アクセルペタルの踏み込み量が所定値以下であるか、あるいは、走行モータ回転方向と
   シフトレバー位置信号の組み合わせが、フォークリフトの車輪が進行方向とは逆に回転し
   ていることを表しているとき、フォークの下降速度が小さくなるように設定することを特
   徴とするフォークリフト。
3. 荷物を搭載するフォーク、該フォークを駆動する油圧シリンダ、該油圧シリンダを駆動
   する油圧ポンプを備え、該油圧ポンプを電力変換器を介して駆動し、搭載した荷物を下降
   方向に駆動するとき前記荷物の位置エネルギを前記電力変換器の電源に回生するフォーク
   リフトの制御方法において、
   前記変換器を制御するコントローラを備え、該コントローラは、前記荷物の荷重および前記荷物の慣性力を演算し、演算した荷重および慣性力の和が前記油圧ポンプを駆動するモータの許容トルクにより定まる牽引力以下となるように下降速度を制限する目標速度演算部と、
   フォークリフトの走行速度を検出する走行速度センサを備え、前記走行速度が大きいほどフォークの下降速度が小さくなるように設定して下降停止時における衝撃を緩和することを特徴とするフォークリフトの制御方法。