JP6649852B2 - 荷役作業車 - Google Patents

Description

本発明は、フォークリフト等の荷役作業を行うための荷役作業車に関する。

例えば、特許文献１に記載の荷役作業車では、駆動輪の操舵角が境界角以上であると判断された場合、その操舵角の増加に応じて走行モータへの印加電圧を小さくし、当該走行用モータで発生するトルクを小さくする制御が実行される。

特開２０００−７２３９９号公報

特許文献１に記載の荷役作業車では、操舵角度が大きくなるほど、車両走行用のトルクが小さくなる。このため、停止状態の操舵角度が境界角以上である場合、当該荷役作業車では、十分な起動トルクを得ることができない可能性がある。

十分な起動トルクを得ることができないと、滑らかに発進ができないので、荷役作業車の操作性及び作業性が低下するおそれがある。なお、「起動トルク」とは、停止状態の荷役作業車を発進させるためのトルクをいう。

本願は、上記点に鑑み、荷役作業車の操作性及び作業性が低下することを抑制可能な荷役作業車を提供する。

本願では、車速を増減させる際に操作されるアクセル（１２）と、車両走行用のトルクを発生させる駆動源（９）と、車両の走行方向を制御する操舵輪（Ｒｈ）の操舵角度を検出する舵角検出部（Ｓ２）と、車速を検出する車速検出部（Ｓ３）と、「アクセル（１２）の操作量に応じたトルクを駆動源（９）に発生させる第１制御モード」、及び「操作量に応じて発生するトルクを第１制御モード時に比べて減少させる第２制御モード」のうちいずれかの制御モードを実行可能な制御部（１１）とを備え、制御部（１１）は、車速検出部（Ｓ３）が検出した検出車速（Ｖ）が予め設定された所定車速（Ｖ１）以下の場合に第１制御モードを実行し、かつ、検出車速（Ｖ）が所定車速（Ｖ１）より大きい場合に第２制御モードを実行するとともに、当該第２制御モード時においては、舵角検出部（Ｓ２）が検出した検出舵角（θｓ）が大きくなるほどトルクを大きく減少させる。

これにより、本願では、起動トルクが小さくなることを抑制できるので、荷役作業車の操作性及び作業性が低下することを抑制できる。
第２制御モードにおいては、検出舵角（θｓ）が大きくなるほどトルクを大きく減少させるので、車両旋回時に荷崩れの発生を抑制でき得る。

なお、「所定車速」及び「第２制御モード時のトルク減少量」は、車両重量、車両種類、タイヤ種類、荷役対象貨物等の荷役作業車の仕様によって決まる値である。
因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。

本発明に係る荷役作業車１の外観図である。 本発明に係る荷役作業車１の制御系ブロック図である。 検出舵角θｓとトルクとの関係を示すグラフである。 検出舵角θｓと車速との関係を示すグラフである。 本発明に係る荷役作業車１の制御を示すフローチャートである。

以下に説明する「発明の実施形態」は、本願発明の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものである。本発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。

少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「１つの」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、当該部材が２以上設けられていてもよい。
（第１実施形態）
１．荷役作業車の構成
荷役作業車１は、図１に示すように、前輪Ｆｈ側に荷役装置３、及び後輪Ｒｈ側に錘部５を有する。本実施形態に係る荷役装置３は、一対のフォーク３Ａ及び一対のマストリフトシリンダー３Ｂ等を有する。

つまり、本実施形態は、カウンターバランス式のフォークリフトに本発明に係る荷役作業車を適用したものである。各フォーク３Ａは、前輪Ｆｈ側から車両前方側に延びる帯板状の部材である。

一対のマストリフトシリンダー３Ｂは、一対のフォーク３Ａを含む荷役部を昇降させる油圧機器である。錘部５は、荷役装置３に作用する重力により車両が前方側に大きく傾くことを抑制する釣り合い錘である。

前輪Ｆｈと後輪Ｒｈとの間には、バッテリ７が収納されている。バッテリ７は、荷役作業車１の動力用電力を供給する電源である。つまり、バッテリ７は、走行用電動モータ（図２参照）及び油圧ポンプ用電動モータ（図示せず。）等に電力を供給する二次電池である。

走行用電動モータは、車両走行用のトルクを発生させる駆動源９の一例である。油圧ポンプ用電動モータは、マストリフトシリンダー３Ｂ等の油圧機器に作動油を供給する油圧ポンプ（図示せず。）を駆動する。

なお、本実施形態では、前輪Ｆｈが駆動源９からトルクの供給を受けて回転する駆動輪である。後輪Ｒｈは操舵輪である。操舵輪は、車両の走行方向を制御するための車輪である。以下、後輪Ｒｈを操舵輪Ｒｈともいう。

２．駆動源の制御
２．１ 制御系の構成
図２に示すように、駆動源９が発生する走行用のトルクは、制御部１１により制御される。制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。制御部１１、つまりＣＰＵは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されたプログラムに従って駆動源９を制御する。

制御部１１には、少なくともアクセルセンサＳ１、舵角検出部Ｓ２及び車速検出部Ｓ３からの信号が入力されている。アクセルセンサＳ１はアクセル１２の操作量を検出する。アクセル１２は、車速を増減させる際に作業者（オペレータ）により操作される操作部である。

アクセル１２は、踏み込み式のアクセルペダルや手動操作されるアクセルレバー等、その形式は不問である。本実施形態に係るアクセル１２は、踏み込み式のアクセルペダルである。

制御部１１は、アクセル１２の操作量が大きくなるほど、駆動源９で発生するトルクを大きくし、アクセル１２の操作量が小さくなるほど、駆動源９で発生するトルクを小さくする。以下、アクセルセンサＳ１により検出された操作量を検出操作量という。

舵角検出部Ｓ２は操舵輪Ｒｈの操舵角度を検出する。本実施形態に係る舵角検出部Ｓ２は、操舵輪Ｒｈにて操舵角度を検出する。以下、舵角検出部Ｓ２が検出した操舵角度を検出舵角θｓという。

舵角検出部Ｓ２は、操舵角度の絶対値を検出舵角θｓとして検出する。なお、図３及び図４では、右旋回時の検出舵角θｓをプラス（＋）と表記し、左旋回時の検出舵角θｓをマイナス（−）と表記している。

車速検出部Ｓ３は車速を検出する。車速検出部Ｓ３が検出した車速（以下、検出車速Ｖという。）は、車両速度のスカラー量（絶対値）である。つまり、検出車速Ｖは、直進時及び旋回時、並びに前進時及び後進時を問わず、検出時における車両の速さを示す。

制御部１１は、車両ブレーキ装置１３の作動を制御可能である。本実施形態に係る車両ブレーキ装置１３は、ディスクブレーキやドラムブレーキ等の摩擦制動装置、及び電動モータにて構成された駆動源９を利用した回生制動装置を有して構成されている。そして、制御部１１は、車両ブレーキ装置１３のうち少なくとも回生制動装置の制動力を制御可能である。

２．２ 制御の概要
制御部１１は、第１制御モード、第２制御モード及び第３制御モードのうちいずれかの制御モードにて駆動源９等を制御可能である。

第１制御モードは「アクセル１２の操作量、つまり検出操作量に応じたトルクを駆動源９に発生させる」制御モードである。第１制御モードの実行時における、検出操作量と駆動源９で発生させるトルクとの関係は予め設定されている。以下、当該「予め設定された関係」により決まるトルクを通常発生トルクという。

第２制御モードは、「検出操作量に応じて発生するトルクを第１制御モード時に比べて減少させる」制御モードである。つまり、図３に示すように、通常発生トルクを１００％としたとき、第２制御モードでは、検出操作量に対して通常発生トルクより小さいトルクが発生する。

第２制御モード時に発生するトルク（以下、第１制限トルクという。）とし、同一の検出操作量に対する通常発生トルクと第１制限トルクとの差を第１制限量としたとき、当該第１制限量は、図３に示すように、検出舵角θｓが大きくなるほど、大きくなる。

そして、制御部１１は、検出車速Ｖが予め設定された所定車速（以下、第１所定速度Ｖ１という。）以下の場合に第１制御モードを実行し、かつ、検出車速Ｖが第１所定速度Ｖ１より大きい場合に第２制御モードを実行する。

なお、第２制御モードは、検出舵角θｓが第１検出舵角θｓ１と第２検出舵角θｓ２との間にあるときに実行される。つまり、検出舵角θｓが０以上、第１検出舵角θｓ１未満である場合には、制御部１１は、駆動源９に通常発生トルクを発生させる。

検出舵角θｓが第１検出舵角θｓ１以上、第２検出舵角θｓ２以下の場合には、制御部１１は、検出舵角θｓが大きくなるほど、第１制限量が大きくなるような第１制限トルクを発生させる。

検出舵角θｓが第２検出舵角θｓ２より大きい場合には、制御部１１は、検出舵角θｓが第２検出舵角θｓ２であるときのトルク（以下、最小トルクという。）に維持する。なお、本実施形態では、第１制限量の変化率が検出舵角θｓによらず一定、最小トルクが前進時及び後退時によらず一定、かつ、右旋回時及び左旋回時を問わず、当該変化率及び最小トルクが一定である。

第３制御モードは、検出車速Ｖが第１所定速度Ｖ１より大きい場合に車速を、図４に示す制限車速Ｖｌｍｔ以下とする制御モードである。制限車速Ｖｌｍｔとは、検出舵角θｓとの関係で予め設定された車速の値であって、検出舵角θｓが大きくなるほど小さくなる車速の値である。

なお、第３制御モードは、検出舵角θｓが第３検出舵角θｓ３と第５検出舵角θｓ５との間にあるときに実行される。つまり、検出舵角θｓが０以上、第３検出舵角θｓ３未満である場合には、制御部１１は速度制限を実行しない。このため、車両は、通常発生トルクによって決まる速度で走行する。

検出舵角θｓが第３検出舵角θｓ３以上、第５検出舵角θｓ５以下の場合には、制御部１１は、検出舵角θｓが大きくなるほど、制限車速Ｖｌｍｔを小さくする。このとき、検出車速Ｖが制限車速Ｖｌｍｔを越えていると制御部１１が判断した場合には、制御部１１は、車両ブレーキ装置１３、つまり回生制動装置を作動させて車速を制限車速Ｖｌｍｔ以下まで低下させる第４制御モードを実行する。

検出舵角θｓが第５検出舵角θｓ５より大きい場合には、制御部１１は、検出舵角θｓが第５検出舵角θｓ５であるときの車速（以下、第２所定速度Ｖ２という。）に維持する。第２所定速度Ｖ２は第１所定速度Ｖ１より大きい速度である。

本実施形態では、検出車速Ｖが第１所定速度Ｖ１より大きい状態では、第２制御モード及び第３制御モードが実行され得る状態（以下、制限状態という。）となる。
そして、制御部１１は、制限状態時において、制限車速Ｖｌｍｔで走行しているときに発生しているトルク（以下、第２制限トルクという。）が第１制限トルクより大きい場合には、駆動源９で発生させるトルクを第１制限トルク以下とする。

制御部１１は、制限状態時において、第２制限トルクが第１制限トルクより小さい場合には、駆動源９で発生させるトルクを第２制限トルク以下とする。なお、この場合、検出車速Ｖが制限車速Ｖｌｍｔより大きい場合には、車両ブレーキ装置１３も作動させる。

なお、本実施形態では、検出車速Ｖが第１所定速度Ｖ１より大きく、かつ、第２所定速度Ｖ２以下の場合、第２制御モードが実行される確率が高い。本実施形態では、検出車速Ｖが第２所定速度Ｖ２より大きい場合、第３制御モードが実行される確率が高い。

２．３ 制御の詳細
図５は、上記「制御の概要」の制御フローの一例を示す。当該制御フローを実行するためのプログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に記憶されている。検出舵角θｓと第１制限トルク（第１制限量）及び制限車速Ｖｌｍｔ（第２制限トルク）との関係は、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶部１５（図２参照）に予め記憶されている。

荷役作業車１の始動スイッチ（図示せず。）が投入されると、上記制御フローを実行するためのプログラムが制御部１１（ＣＰＵ）に読み込まれる。当該プログラムが実行されと、制御部１１は検出車速Ｖが第１所定速度Ｖ１より大きいか否かを判断する（Ｓ１）。

検出車速Ｖが第１所定速度Ｖ１以下であると制御部１１が判断した場合には（Ｓ１：ＮＯ）、制御部１１は第１制御モードにて駆動源９を制御する。つまり、制御部１１は、第２制御モード及び第３制御モード等の特別な制御モードを実行する場合を除き、第１制御モードにて駆動源９を制御する。

検出車速Ｖが第１所定速度Ｖ１より大きいと制御部１１が判断した場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御部１１は、記憶部１５を利用して、現時の検出舵角θｓに対する第１制限トルク及び制限車速Ｖｌｍｔを決定する（Ｓ３）。

次に、制御部１１は、現時のトルクが第１制御トルクより大きいか否かを判断する（Ｓ５）。なお、本実施形態に係る制御部１１は、駆動源９のトルク指令信号又は駆動源９への印加電圧等を利用して現実のトルクを検出する。

現時のトルクが第１制御トルクより大きいと制御部１１が判断した場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、制御部１１は、現時のトルクが第１制御トルク以下となるように、上記トルク指令信号又は印加電圧等を制御してトルクを下げた後（Ｓ７）、検出車速Ｖが制限車速Ｖｌｍｔより大きいか否かを判断する（Ｓ９）。

現時のトルクが第１制御トルクより大きくないと制御部１１が判断した場合には（Ｓ５：ＮＯ）、現時のトルク制御、つまり第１制御モードを維持した状態でＳ９を実行する。検出車速Ｖが制限車速Ｖｌｍｔより大きくないと制御部１１が判断した場合には（Ｓ９：ＮＯ）、制御部１１は、現時のトルク制御、つまり第１制御モードを維持した状態で、再びＳ１を実行する。

検出車速Ｖが制限車速Ｖｌｍｔより大きいと制御部１１が判断した場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、検出車速Ｖが制限車速Ｖｌｍｔ以下となるように、駆動源９の回転数を制御する。なお、本実施形態では、制御部１１は、駆動源９で発生させるトルクを下げながら回生制動を作動させることにより、検出車速Ｖが制限車速Ｖｌｍｔ以下となるように、駆動源９の回転数を下げる。

３．本実施形態に係る荷役作業車の特徴
本実施形態に係る制御部１１は、検出車速Ｖが予め設定された第１所定速度Ｖ１以下の場合に第１制御モードを実行し、かつ、検出車速Ｖが第１所定速度Ｖ１より大きい場合に第２制御モードを実行する。これにより、本実施形態では、起動トルクが小さくなることを抑制できるので、荷役作業車１の操作性及び作業性が低下することを抑制できる。

本実施形態に係る第２制御モードにおいては、検出舵角θｓが大きくなるほど、駆動源９で発生させるトルクを大きく減少させるので、車両旋回時に荷崩れの発生を抑制でき得る。

すなわち、検出舵角θｓが大きい状態で大きなトルクを発生させると、旋回時に貨物に作用する慣性力（遠心力）が大きくなるので、荷崩れが発生する可能性が高い。これに対して、本実施形態では、検出舵角θｓが大きくなるほどトルクを大きく減少させるので、旋回時に荷崩れの発生を抑制でき得る。

本実施形態に係る制御部１１は、検出車速Ｖが第１所定速度Ｖ１より大きい場合に車速を制限車速Ｖｌｍｔ以下とする第３制御モードを実行する。これにより、旋回時に貨物に作用する慣性力を小さくできるので、旋回時に荷崩れの発生を抑制でき得る。

本実施形態では、第３制御モードの実行時において、検出車速Ｖが制限車速Ｖｌｍｔより大きい場合には、制御部１１は車両ブレーキ装置１３を作動させて減速する。これにより、早期に検出車速Ｖを制限車速Ｖｌｍｔ以下にすることができる。

なお、第１制限量及び制限車速Ｖｌｍｔ等は、上記の作用効果を得ることが可能な値であって、実験や数値シミュレーション等により試行錯誤的に決定される値である。
第２制御モード時や第３制御モード時において、トルク又は車速を低下させるときには、減速時に貨物に作用する慣性力により、貨物が荷崩れしない程度の減速度が適用される。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、第１制限量の変化率が検出舵角θｓによらず一定、かつ、最小トルクが前進時及び後退時によらず一定、かつ、当該変化率及び最小トルクが一定であった。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、例えば、上記変化率を検出舵角θｓに応じて変更する、又は変化率及び最小トルクを前進時と後退時とで異なる値とする、右旋回時と左旋回時とで変化率及び最小トルクを相違させる等としてもよい。

上述の実施形態では、検出車速Ｖによって、第１制御モードを実行する場合と第２制御モード又は第３制御モードを実行する場合を分けた。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、第２制御モードは、車両が停止状態から発進するときに特に有効な制御モードである。そこで、例えば、検出車速Ｖが第１所定速度Ｖ１より大きく、かつ、検出車速Ｖの変化率が正であるときに第２制御モードを実行する構成とし、検出車速Ｖが第２所定速度Ｖ２より大きいときに第３制御モードを実行する構成としてもよい。

上述の実施形態に係る荷役作業車は、カウンターバランス式の電動フォークリフトであった。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、リーチ式の電動フォークリフト、又はカウンターバランス式のエンジンフォークリフトであってもよい。

上述の実施形態では、車両が停止状態から発進するとき等のように増速（加速）時に検出舵角θｓに応じてトルク等を規制制御するものであった。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、減速時に検出舵角θｓに応じてトルク等を規制制御してもよい。

上述の実施形態に係る第３制御モードでは回生制動装置を作動させて減速した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、摩擦制動装置を作動させて減速する構成、又は摩擦制動装置及び回生制動装置を組み合わせて減速する構成であってもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態を組み合わせてもよい。

１… 荷役作業車
３… 荷役装置
５… 錘部
７… バッテリ
９… 駆動源
１１… 制御部
１２… アクセル
１３… 車両ブレーキ装置
１５… 記憶部

Claims (4)

1. 荷役作業を行うための荷役作業車において、
   車速を増減させる際に操作されるアクセルと、
   車両走行用のトルクを発生させる駆動源と、
   車両の走行方向を制御する操舵輪と、
   前記操舵輪の操舵角度を検出する舵角検出部と、
   車速を検出する車速検出部と、
   「前記アクセルの操作量に応じたトルクを前記駆動源に発生させる第１制御モード」、及び「前記操作量に応じて発生するトルクを前記第１制御モード時に比べて減少させる第２制御モード」のうちいずれかの制御モードを実行可能な制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記車速検出部が検出した検出車速が予め設定された所定車速以下の場合に前記第１制御モードを実行し、かつ、
   前記検出車速が前記所定車速より大きい場合に前記第２制御モードを実行するとともに、当該第２制御モード時においては、前記舵角検出部が検出した検出舵角が第１検出舵角以上、第２検出舵角以下の場合には、当該検出舵角が大きくなるほどトルクを大きく減少させ、さらに、当該検出舵角が前記第２検出舵角より大きい場合には、当該検出舵角が前記第２検出舵角であるときのトルクに維持する
   荷役作業車。
2. 前記検出舵角との関係で予め設定された車速の値であって、前記検出舵角が大きくなるほど小さくなる車速の値を制限車速としたとき、
   前記制御部は、前記検出車速が前記所定車速より大きい場合に車速を前記制限車速以下とする第３制御モードが実行可能である請求項１に記載の荷役作業車。
3. 前記第３制御モードの実行時において、前記検出車速が前記制限車速より大きい場合には、前記制御部は車両ブレーキ装置を作動させて減速する第４制御モードが実行可能である請求項２に記載の荷役作業車。
4. 前記駆動源は電動モータであり、
   前記車両ブレーキ装置は、前記電動モータを利用した回生制動装置である請求項３に記載の荷役作業車。

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