(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用と荷役用の直流分巻電動機を有するフォークリフトの制御装置において、
走行用電動機の界磁巻線のインダクタンスエネルギを吸収するためのコンデンサと、
前記コンデンサに接続されると共に走行用電動機の界磁巻線に流れる電流の立ち下がり時に走行用電動機の界磁巻線のインダクタンスエネルギが前記コンデンサに吸収されるように電流方向を制限するダイオードと、
荷役用電動機の界磁巻線に接続されると共に走行用電動機の界磁巻線に流れる電流の立ち上がり時に荷役用電動機の界磁巻線に流れる電流を走行用電動機の界磁巻線に供給するための切替え素子と
を備えたことを特徴とするフォークリフトの制御装置。
【請求項２】
前記切替え素子は、走行用電動機の界磁巻線に流れる電流の立ち上がり時に前記コンデンサに蓄積されていたエネルギにより走行用電動機の界磁巻線に電流を流した後に、荷役用電動機の界磁巻線に流れる電流を走行用電動機の界磁巻線に供給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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フォークリフトの制御装置に係り、特に走行用分巻電動機の界磁電流の方向を短時間で切り替えることができる制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に走行用と荷役用の直流分巻電動機を有する従来のフォークリフトの制御装置を示す。バッテリ１の正極にスイッチ２の一端が接続され、このスイッチ２の他端とバッテリ１の負極との間に走行用直流分巻電動機の電機子３、電機子電流検出器４及び電機子チョッパ素子５が直列に接続されている。互いに直列に接続された電機子３と電機子電流検出器４とに並列にフライホイールダイオード６が接続されると共に、スイッチ２の他端とバッテリ１の負極との間にスナバコンデンサ７が接続されている。このスナバコンデンサ７の両端間には、第１及び第２の界磁チョッパ素子８及び９の直列回路と、第３及び第４の界磁チョッパ素子１０及び１１の直列回路とが互いに並列に接続されて形成された走行用界磁電流制御回路部１２が接続されている。この界磁電流制御回路部１２内において、第１及び第２の界磁チョッパ素子８及び９の接続点Ａと第３及び第４の界磁チョッパ素子１０及び１１の接続点Ｂとの間に走行用電動機の界磁巻線１３及び走行用界磁電流検出器１４が直列に接続されている。
【０００３】
さらに、スナバコンデンサ７の両端間に図示しない荷役用油圧ポンプを駆動するための荷役用直流分巻電動機の電機子１５、電機子電流検出器１６及び電機子チョッパ素子１７が直列に接続され、電機子１５及び電機子電流検出器１６の直列回路に並列にフライホイールダイオード１８が接続されている。また、スナバコンデンサ７の両端間に荷役用電動機の界磁巻線１９、界磁電流検出器２０及び界磁チョッパ素子２１が直列に接続され、界磁巻線１９及び界磁電流検出器２０の直列回路に並列にフライホイールダイオード２２が接続されている。
【０００４】
電機子チョッパ素子１７及び界磁チョッパ素子２１を図示しないドライブ回路によってオン／オフ制御することにより荷役用電動機が駆動され、電機子チョッパ素子５及び第１〜第４の界磁チョッパ素子８〜１１をオン／オフ制御することにより走行用電動機が駆動される。走行用電動機は、車両の前進／後退に応じて互いに逆方向に回転させる必要があるが、界磁巻線１３を流れる界磁電流の方向を切り替えることにより回転方向の反転が行われる。
【０００５】
例えば、界磁巻線１３に接続点ＡからＢに向けて電流を流す場合には、第１の界磁チョッパ素子８をオンして第４の界磁チョッパ素子１１をオン／オフする。第４の界磁チョッパ素子１１がオンのときには、バッテリ１またはスナバコンデンサ７から第１の界磁チョッパ素子８、界磁巻線１３、界磁電流検出器１４及び第４の界磁チョッパ素子１１を経てバッテリ１またはスナバコンデンサ７へと電流が流れ、一方第４の界磁チョッパ素子１１をオフすると、界磁巻線１３が有するインダクタンスエネルギにより界磁巻線１３から界磁電流検出器１４、第３の界磁チョッパ素子１０及び第１の界磁チョッパ素子８を経て界磁巻線１３へと電流が流れる。
【０００６】
ここで、界磁巻線１３を流れる界磁電流の方向を切り替えて接続点ＢからＡに向けて流そうとする場合には、界磁電流を一旦０とする必要がある。このとき、第１及び第４の界磁チョッパ素子８及び１１をオフすると、界磁巻線１３が有するインダクタンスエネルギにより、界磁巻線１３から界磁電流検出器１４、第３の界磁チョッパ素子１０、バッテリ１またはスナバコンデンサ７、第２の界磁チョッパ素子９を経て界磁巻線１３へと電流が流れ、バッテリ１またはスナバコンデンサ７と界磁抵抗分に界磁巻線１３のインダクタンスエネルギが吸収、消費される。その結果、界磁電流は次第に減衰して０となる。その後、第２及び第３の界磁チョッパ素子９及び１０をオンすることにより、接続点ＢからＡに向けて界磁巻線１３に界磁電流が流れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように界磁電流の方向を切り替える際に、界磁電流を一旦０にしようとしても、界磁巻線１３のインダクタンスが大きいために電流の減衰が遅く、また界磁電流が０になって逆方向に電流を流そうとしても、界磁巻線１３のインダクタンスが大きいために電流の立ち上がりが遅くなるという問題があった。このため、界磁電流の方向の切り替えに時間を要し、走行用直流分巻電動機の制御性に改善の余地があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、走行用直流分巻電動機の制御性の向上を図ることができるフォークリフトの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】
この発明に係るフォークリフトの制御装置は、走行用と荷役用の直流分巻電動機を有するフォークリフトの制御装置において、走行用電動機の界磁巻線のインダクタンスエネルギを吸収するためのコンデンサと、このコンデンサに接続されると共に走行用電動機の界磁巻線に流れる電流の立ち下がり時に走行用電動機の界磁巻線のインダクタンスエネルギがコンデンサに吸収されるように電流方向を制限するダイオードと、荷役用電動機の界磁巻線に接続されると共に走行用電動機の界磁巻線に流れる電流の立ち上がり時に荷役用電動機の界磁巻線に流れる電流を走行用電動機の界磁巻線に供給するための切替え素子とを備えたものである。
また、走行用電動機の界磁巻線に流れる電流の立ち上がり時にコンデンサに蓄積されていたエネルギによって走行用電動機の界磁巻線に電流が流れ、その後、切替え素子により荷役用電動機の界磁巻線に流れる電流が走行用電動機の界磁巻線に供給されるように構成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係るフォークリフトの制御装置を示す。バッテリ１の正極にスイッチ２の一端が接続され、このスイッチ２の他端とバッテリ１の負極との間にスナバコンデンサ７が接続され、スナバコンデンサ７の両端間に走行用直流分巻電動機の電機子３、電機子電流検出器４及び電機子チョッパ素子５が直列に接続されている。互いに直列に接続された電機子３と電機子電流検出器４とに並列にフライホイールダイオード６が接続されている。バッテリ１の負極には、第１〜第４の界磁チョッパ素子８〜１１からなる界磁電流制御回路部１２が接続されている。この界磁電流制御回路部１２内において、第１及び第２の界磁チョッパ素子８及び９の接続点Ａと第３及び第４の界磁チョッパ素子１０及び１１の接続点Ｂとの間に走行用電動機の界磁巻線１３及び界磁電流検出器１４が直列に接続されている。さらに、界磁電流制御回路部１２とスイッチ２の他端との間に界磁巻線１３のインダクタンスエネルギ吸収用のコンデンサ２３が接続され、このコンデンサ２３に並列に電流方向制限用のダイオード２４と界磁電流切替え素子２５との直列回路が接続されている。
【００１０】
また、スナバコンデンサ７の両端間には、図示しない荷役用油圧ポンプを駆動するための荷役用直流分巻電動機の電機子１５、電機子電流検出器１６及び電機子チョッパ素子１７が直列に接続され、電機子１５及び電機子電流検出器１６の直列回路に並列にフライホイールダイオード１８が接続されている。さらに、スナバコンデンサ７の両端間に荷役用電動機の界磁巻線１９、界磁電流検出器２０及び界磁チョッパ素子２１が直列に接続され、界磁電流検出器２０及び界磁チョッパ素子２１の接続点Ｃとダイオード２４及び界磁電流切替え素子２５の接続点Ｄとの間にフライホイールダイオード２２が接続されている。
【００１１】
すなわち、この実施の形態１に係る制御装置は、図５に示した従来の制御装置において、界磁電流制御回路部１２とスイッチ２の他端との間にコンデンサ２３を接続し、コンデンサ２３と並列にダイオード２４と界磁電流切替え素子２５との直列回路を接続し、フライホイールダイオード２２の一端をダイオード２４と界磁電流切替え素子２５との接続点Ｄに接続したものである。
【００１２】
次に、この制御装置の動作について説明する。まず、走行用電動機の電機子３の印加電圧と電流は電機子チョッパ素子５をオン／オフすることにより制御される。電機子チョッパ素子５がオンのときには、バッテリ１からスイッチ２、電機子３、電機子電流検出器４及び電機子チョッパ素子５を経てバッテリ１へと電流が流れ、一方、電機子チョッパ素子５がオフのときには、電機子３から電機子電流検出器４及びフライホイールダイオード６を経て電機子３へと電流が流れる。同様に、荷役用電動機の電機子１５の印加電圧と電流は電機子チョッパ素子１７をオン／オフすることにより制御される。電機子チョッパ素子１７がオンのときには、バッテリ１からスイッチ２、電機子１５、電機子電流検出器１６及び電機子チョッパ素子１７を経てバッテリ１へと電流が流れ、一方、電機子チョッパ素子１７がオフのときには、電機子１５から電機子電流検出器１６及びフライホイールダイオード１８を経て電機子１５へと電流が流れる。
【００１３】
また、走行用電動機の界磁巻線１３により形成される界磁は、界磁電流制御回路部１２内の第１〜第４の界磁チョッパ素子８〜１１をオン／オフすることにより制御される。例えば、界磁巻線１３に接続点ＡからＢに向けて電流を流す場合には、第１の界磁チョッパ素子８をオンして第４の界磁チョッパ素子１１をオン／オフする。第４の界磁チョッパ素子１１がオンのときには、図１の矢印ａで示されるように、バッテリ１またはスナバコンデンサ７から切替え素子２５、ダイオード２４、第１の界磁チョッパ素子８、界磁巻線１３、界磁電流検出器１４及び第４の界磁チョッパ素子１１を経てバッテリ１またはスナバコンデンサ７へと電流が流れる。第４の界磁チョッパ素子１１をオフすると、界磁巻線１３が有するインダクタンスエネルギにより、図１の矢印ｂで示されるように、界磁巻線１３から界磁電流検出器１４、第３の界磁チョッパ素子１０及び第１の界磁チョッパ素子８を経て界磁巻線１３へと電流が流れる。
【００１４】
一方、荷役用電動機の界磁巻線１９により形成される界磁は、界磁チョッパ素子２１をオン／オフすることにより制御される。界磁チョッパ素子２１がオンのときには、図１の矢印ｃで示されるように、バッテリ１またはスナバコンデンサ７から界磁巻線１９、界磁電流検出器２０及び界磁チョッパ素子２１を経てバッテリ１またはスナバコンデンサ７へと電流が流れる。界磁チョッパ素子２１をオフすると、界磁巻線１９が有するインダクタンスエネルギにより、図１の矢印ｄで示されるように、界磁巻線１９から界磁電流検出器２０、フライホイールダイオード２２及び切替え素子２５を経て界磁巻線１９へと電流が流れる。
【００１５】
ここで、走行用電動機を逆方向に回転させるために、界磁巻線１３を流れる界磁電流の方向を切り替えて接続点ＢからＡに向けて流そうとする場合には、界磁電流を一旦０とするために、例えば図２に示す時刻ｔ１に第１及び第４の界磁チョッパ素子８及び１１をオフする。このとき、界磁巻線１３が有するインダクタンスエネルギにより、図１の矢印ｅで示されるように、界磁巻線１３から界磁電流検出器１４及び第３の界磁チョッパ素子１０を経てコンデンサ２３に電流が流れ込み、さらに電流はバッテリ１またはスナバコンデンサ７及び第２の界磁チョッパ素子９を経て界磁巻線１３へと流れる。これにより、界磁巻線１３のインダクタンスエネルギはコンデンサ２３に急速に吸収され、図２に曲線Ｒで示されるように界磁巻線１３を流れる界磁電流が減衰すると共にコンデンサ２３が充電される。このときコンデンサ２３に蓄積される電荷はバッテリ１に対して逆極性となるため、スイッチ２に接続されたコンデンサ２３の一端Ｐの電位ＶＰよりも、界磁電流制御回路部１２に接続されたコンデンサ２３の他端Ｑの電位ＶＱの方が高くなる。なお、図２においては、バッテリ１の負極の電位を０として電位ＶＰ及びＶＱが表されると共に、比較のために図５の従来の制御装置において界磁巻線１３を流れる界磁電流の変化が曲線Ｓで示されている。
【００１６】
なお、荷役動作を行っていない場合には、第１及び第４の界磁チョッパ素子８及び１１をオフした時刻ｔ１に界磁チョッパ素子２１をオンして荷役用電動機の界磁巻線１９に流れる界磁電流を図２の曲線Ｔのように増加させる。そして、この界磁電流が所定値になったところで界磁チョッパ素子２１をオン／オフすることにより界磁電流を制御する。ここで、切替え素子２５をオフしておくと、界磁巻線１９から界磁電流検出器２０、ダイオード２２及び２４を介してコンデンサ２３あるいは走行用電動機の界磁巻線１３に電流が流れ込み、切替え素子２５をオンすると、界磁巻線１９からの電流の流れ込みが停止される。そこで、切替え素子２５をコンデンサ２３の両端間電圧あるいはコンデンサ２３の他端Ｑの電位ＶＱが所定値より大きいときにオンし、所定値以下のときにオフさせることにより、コンデンサ２３の他端Ｑの電位ＶＱの最大値を制御することができる。
【００１７】
このようにして、時刻ｔ２に界磁巻線１３のインダクタンスエネルギが全てコンデンサ２３に吸収されると、界磁電流は０となる。ここで、第２及び第３の界磁チョッパ素子９及び１０をオンすると、コンデンサ２３に蓄積された電荷によってコンデンサ２３の他端Ｑの電位ＶＱが一端Ｐの電位ＶＰよりも高くなっているため、図１の矢印ｆで示されるように、コンデンサ２３から第３の界磁チョッパ素子１０、界磁電流検出器１４、界磁巻線１３、第２の界磁チョッパ素子９及びバッテリ１またはスナバコンデンサ７を経てコンデンサ２３へと電流が流れ始める。これにより、コンデンサ２３が放電し、コンデンサ２３の両端間電圧あるいはコンデンサ２３の他端Ｑの電位ＶＱが低下して、時刻ｔ３に所定値以下になると、切替え素子２５がオフし、図１の矢印ｇで示されるように、バッテリ１またはスナバコンデンサ７から荷役用電動機の界磁巻線１９、界磁電流検出器２０、ダイオード２２及び２４、第３の界磁チョッパ素子１０、界磁電流検出器１４、走行用電動機の界磁巻線１３及び第２の界磁チョッパ素子９を経てバッテリ１またはスナバコンデンサ７へと電流が流れる。このため、コンデンサ２３の両端間電圧あるいはコンデンサ２３の他端Ｑの電位ＶＱの低下が防止され、界磁巻線１３を接続点ＢからＡに向かって流れる界磁電流の立ち上がり時間が短縮される。
【００１８】
なお、界磁巻線１９の電流値は、荷役用電動機の制御によって決定されるため、荷役動作中はその最大値が制限され、その結果、コンデンサ２３の両端間電圧あるいはコンデンサ２３の他端Ｑの電位ＶＱの保持力は低下する。
【００１９】
界磁電流検出器１４で検出される、接続点ＢからＡに向かう界磁電流の値が目標値に対してある程度の割合を占める所定の値にまで達した時刻ｔ４に切替え素子２５がオンされ、このとき荷役動作をしていなければ、さらに界磁チョッパ素子２１がオフされる。これにより、コンデンサ２３の電荷が徐々に０に近づき、バッテリ１またはスナバコンデンサ７から切替え素子２５、ダイオード２４、第３の界磁チョッパ素子１０、界磁電流検出器１４、走行用電動機の界磁巻線１３及び第２の界磁チョッパ素子９を経てバッテリ１またはスナバコンデンサ７へと電流が流れ始める。
【００２０】
このようにして、界磁巻線１３を流れる界磁電流の方向が接続点ＢからＡに向かうように切り替えられるが、界磁電流の立ち下がり時に界磁巻線１３のインダクタンスエネルギをコンデンサ２３で吸収すると共に、立ち上がり時にはコンデンサ２３に蓄積されたエネルギと荷役用電動機の界磁巻線１９のインダクタンスエネルギを利用するようにしたので、立ち下がり時間及び立ち上がり時間が短くなる。従って、界磁巻線１３を流れる界磁電流の方向を短時間で切り替えることができ、走行用直流分巻電動機の制御性の向上を図ることが可能となる。
【００２１】
実施の形態２．
図３にこの発明の実施の形態２に係るフォークリフトの制御装置を示す。この制御装置は、図１に示した実施の形態１の装置において、界磁電流制御回路部１２とスイッチ２の他端との間に接続されていたコンデンサ２３、電流方向制限用のダイオード２４及び切替え素子２５を界磁電流制御回路部１２とバッテリ１の負極との間に接続したものである。また、荷役用電動機の界磁巻線１９、界磁電流検出器２０及び界磁チョッパ素子２１が、実施の形態１の装置とは逆に、バッテリ１の負極側から正極側へ順次配列されている。このような構成としても、実施の形態１と全く同様の効果を奏する。すなわち、走行用電動機の界磁巻線１３を流れる界磁電流の立ち下がり時に界磁巻線１３のインダクタンスエネルギをコンデンサ２３で吸収すると共に、立ち上がり時にはコンデンサ２３に蓄積されたエネルギと荷役用電動機の界磁巻線１９のインダクタンスエネルギを利用して、界磁巻線１３を流れる界磁電流の方向を短時間で切り替えることができる。
【００２２】
実施の形態３．
図４にこの発明の実施の形態３に係るフォークリフトの制御装置を示す。この制御装置は、図１に示した実施の形態１の装置において、界磁電流制御回路部１２とスイッチ２の他端との間に接続されていたコンデンサ２３を、界磁電流制御回路部１２と並列に接続したものである。このような構成にすると、界磁電流制御回路部１２の各界磁チョッパ素子８〜１１のスイッチングサージもコンデンサ２３に吸収されるため、コンデンサ２３の体格を大きくする必要があるが、実施の形態１あるいは２と同様の効果を奏する。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るフォークリフトの制御装置によれば、従来の制御装置にインダクタンスエネルギ吸収用のコンデンサと電流方向制限用のダイオードと切替え素子を追加するだけで、走行用電動機の界磁巻線を流れる界磁電流の立ち下がり時間及び立ち上がり時間を短縮でき、走行用電動機の制御性が向上する。また、走行方向の切替え時のみ、荷役用電動機の界磁巻線に流れる電流を走行用電動機の界磁巻線に供給して利用するため、エネルギロスを抑制しつつ走行用電動機の制御性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るフォークリフトの制御装置を示す回路図である。
【図２】実施の形態１に係る制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】実施の形態２に係るフォークリフトの制御装置を示す回路図である。
【図４】実施の形態３に係るフォークリフトの制御装置を示す回路図である。
【図５】従来のフォークリフトの制御装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１    バッテリ
３    走行用電動機の電機子
５，１７    電機子チョッパ素子
７    スナバコンデンサ
８    第１の界磁チョッパ素子
９    第２の界磁チョッパ素子
１０    第３の界磁チョッパ素子
１１    第４の界磁チョッパ素子
１２    界磁電流制御回路部
１３    走行用電動機の界磁巻線
１５    荷役用電動機の電機子
１９    荷役用電動機の界磁巻線
２３    コンデンサ
２４    ダイオード
２５    切替え素子
【図１】
0003653949.tif 000002
【図２】
0003653949.tif 000003
【図３】
0003653949.tif 000004
【図４】
0003653949.tif 000005
【図５】
0003653949.tif 000006