(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォークリフトの車体に搭載されたバッテリの出力直流電力を、インバータにより交流電力に変換して動力用の誘導モータに給電し、駆動部により前記モータを駆動して力行、回生を行うフォークリフトの制御装置において、前記モータの回転数を検出する回転検出部と、前記回転検出部による検出値から前記車体の速度及び加速度を導出する導出部と、前記モータ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切換部と、アクセルのＯＮ、ＯＦＦを検知するアクセル検知部と、前記回転検出部により前記車体の停車が認識されたときに、前記切換部が中立状態に設定され、かつ前記アクセル検知部により前記アクセルのＯＦＦが検知されることを条件に、前記車体が自走するときの前記速度及び加速度に基づき、前記速度を所定の低速度以下に維持すべく比例微分制御による前記モータの出力指令値を算出する制御部とを備えていることを特徴とするフォークリフトの制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記導出部による前記速度の向きに応じて前進方向への前記出力指令値及び後退方向への前記出力指令値をそれぞれ算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、フォークリフトの車体に搭載されたバッテリの出力直流電力を、インバータにより交流電力に変換して動力用の誘導モータに給電し、駆動部によりモータを駆動して力行、回生を行うフォークリフトの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、バッテリにより駆動されるフォークリフトは、例えば図５に示すように、車体１に搭載されたバッテリ２により走行用の直流モータ３に給電して走行する。このとき、モータ３の駆動力を車輪に伝達する伝達手段（図示せず）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（或いはディレクショナルスイッチ）４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５により操舵が行われる。尚、図５において、６は車体１の前部に設けられたマスト、７はマスト６に設けられたリフトブラケット、８はリフトブラケット７に設けられた一対のフォーク、９はアクセルペダルである。
【０００３】
ところで、このような直流モータ式のフォークリフトでは、例えば坂道の途中で停車した場合に、駐車ブレーキを作動させずに、アクセルペダルの踏み込みも止めてしまうと、車体は坂道を自走、つまり勝手にずり落ち始め、しかもその速度は徐々に増加するという問題があった。
【０００４】
一方最近では、上記した直流モータ３に代えて交流モータである誘導モータを動力源とするフォークリフトも提案されており、この誘導モータ式の場合、例えば図６に示すように、メインスイッチ１１のオンにより、バッテリ２の出力直流電力を、平滑コンデンサ１２により平滑すると共に、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して３相誘導モータ１４に給電し、特に誘導モータ１４のプラギング制御を利用することが行われている。
【０００５】
この誘導モータ１４のプラギング制御によって、上記したように車体１（図５参照）が坂道の途中で停車し、その際駐車ブレーキを作動させずに、アクセルＯＦＦとしても、誘導モータ１４にプラギング制動がかかり、車体１が坂道をずり落ちることのない制御が行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このプラギング制動の条件として、誘導モータ１４に所定電圧を印加し続けることが必要であるため、バッテリ２の電力は消費され続けることになり、そのまま放置しておけばバッテリ２が消耗して、やがて誘導モータ１４のプラギング制動が効かない状態になり、車体１のずり落ちが始まり、しかもその速度が次第に増加するという問題があった。
【０００７】
また、誘導モータ１４のプラギング制動によって、駐車ブレーキを作動させずにアクセルＯＦＦとしてしまっても、坂道の途中で車体は停止した状態に維持されるため、作業者は駐車ブレーキを作動させていないことに気づかず、そのため上記したようにバッテリ２が消耗した後における車体１のずり落ちを未然に防止することができないという問題もあった。
【０００８】
この発明が解決しようとする課題は、坂の途中で駐車ブレーキを作動させずにアクセルＯＦＦとしたときに、車体のずり落ち速度を抑制し、かつ作業者に駐車ブレーキのかけ忘れを報知できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、フォークリフトの車体に搭載されたバッテリの出力直流電力を、インバータにより交流電力に変換して動力用の誘導モータに給電し、駆動部により前記モータを駆動して力行、回生を行うフォークリフトの制御装置において、前記車体の停車後、アクセルがＯＦＦのまま、前記車体が自走するときの車体速度及び加速度に基づき、前記速度を所定の低速値以下に維持すべく比例微分制御による前記モータの出力指令値を算出することを特徴としている。
【００１０】
このような構成によれば、車体の停車後、アクセルＯＦＦの状態において車体が自走するときの車体速度及び加速度に基づき、モータの出力指令値を算出し、その算出した出力指令値に従ってモータを制御することで、車体速度が所定の低速値以下に維持されるため、車体が坂の途中で停止して、駐車ブレーキを作動させずかつアクセルＯＦＦとされても、車体はゆっくりと一定の低速度以下で坂をずり落ちる。
【００１１】
そのため、車体のずり落ち速度が従来のように増加することもなく、しかもゆっくりずり落ちる車体を見ることで、作業者は駐車ブレーキのかけ忘れに気づき、駐車ブレーキのかけ忘れを報知することが可能になる。
【００１２】
また、本発明は、前記モータの回転数を検出する回転検出部と、前記回転検出部による検出値から前記車体の速度及び加速度を導出する導出部と、前記モータ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切換部と、アクセルのＯＮ、ＯＦＦを検知するアクセル検知部と、前記回転検出部により前記車体の停車が認識されたときに、前記切換部が中立状態に設定され、かつ前記アクセル検知部により前記アクセルのＯＦＦが検知されることを条件に、前記車体が自走するときの前記速度及び加速度に基づき、前記速度を所定の低速度以下に維持すべく比例微分制御による前記モータの出力指令値を算出する制御部とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
このような構成によれば、一定条件下において、車体が自走するときの車体速度及び加速度に基づき、モータの出力指令値が算出されるため、その算出した出力指令値に従ってモータを制御することで、車体の自走する速度を所定の低速値に維持することができる。
【００１４】
また、本発明は、前記制御部は、前記導出部による前記速度の向きに応じて前進方向への前記出力指令値及び後退方向への前記出力指令値をそれぞれ算出することを特徴としている。
【００１５】
このような構成によれば、車体が前進または後退のどちらの方向に坂を自走するかにより、モータの回転方向を考慮したモータの出力指令値を算出することができる。
【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４を参照して説明する。但し、図１はこの発明の一実施形態にかかる制御装置のブロック図であり、図２ないし図４は図１の動作説明用フローチャートである。
【００１７】
ここで、カウンタバランス型フォークリフトの構成は、直流モータ３を誘導モータとした点を除き、図５に示すものと同じであるため、以下の説明では図５も参照する。また、本実施形態では、図６に示す誘導モータ１４と同様、３相誘導モータを用いており、その駆動に用いられるインバータは図６に示す３相ブリッジインバータ１３と同じ構成であるため、以下の説明では図６も参照する。
【００１８】
図１に示すように、アクセルペダル９の踏み込み量に比例したアクセル検知部（図示せず）からの検知信号は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部２１によりデジタル信号に変換され、後述するＣＰＵによりアクセルペダル９の踏み込みによるアクセルのＯＮ、ＯＦＦ及び踏み込み量が検知される。また、図６に示されるように、誘導モータ１４の回転軸には、ロータリエンコーダから成る回転検出部１５が設けられており、この回転検出部１５からの出力パルスが、カウンタ２２によりカウントされ、そのカウント値から後述するＣＰＵにより誘導モータ１４の回転数が検出される。
【００１９】
更に、誘導モータ１４の駆動力を車輪に伝達する伝達手段（図示せず）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切換部としてのディレクショナルレバー４の切換状態がパラレル入力部（ＰＩ）２３を介して後述するＣＰＵに入力され、このディレクショナルレバー４が前進方向、後退方向、中立状態のいずれに切換設定されているかの判断がＣＰＵにより行われる。
【００２０】
そして、これらアクセルペダル９の踏み込み量、モータ回転数やディレクショナルレバー４の切換状態といったデータに加えて、図１には示されていないブレーキ検知部により検知されるブレーキのＯＮ、ＯＦＦ、並びに駐車ブレーキ検知部による駐車ブレーキの作動、非作動のデータが、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、ＣＰＵ２７により、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）パルス出力部２８から、インバータ１３の各トランジスタＴ１〜Ｔ６の制御端子にＰＷＭ制御パルスが出力され、誘導モータ１４の出力電流が制御され、力行制御或いは回生制御が行われるようになっている。
【００２１】
ところで、ＣＰＵ２７では、回転検出部１５により検出されるモータ回転数から車体１の速度及び加速度を導出し、回転検出部１５の出力から車体１の停車を認識したときに、ディレクショナルレバー４が中立状態に設定され、かつアクセル検知部及びブレーキ検知部によるアクセル及びブレーキのＯＦＦが検知されることを条件に、駐車ブレーキのかけ忘れにより、車体１が自走、つまり坂道で勝手にずり落ちるときの速度及び加速度に基づき、速度を所定の低速度（例えば、約５ｋｍ／ｈ）に維持すべく、比例微分（ＰＤ）制御による誘導モータ１４の出力指令値を算出する。ここで、ＰＤ制御による制限速度は、上記した５ｋｍ／ｈに限定されるものでないのは勿論である。
【００２２】
そして、この算出された出力指令値に基づき、ＰＷＭパルス出力部２８が制御されて誘導モータ１４の回転数が制御され、誘導モータ１４の回生制御が行われるのである。
【００２３】
このとき、ＣＰＵ２７は、車体１の自走方向が、前進或いは後退のどちらであるかにより速度の正、負の向きも同時に導出し、その速度の方向に応じて、誘導モータ１４の正転方向（前進時）或いは逆転方向（後退時）への誘導モータ１４の出力指令値を算出する。このようなＣＰＵ２７による速度及び加速の導出処理が導出部に相当し、ＣＰＵ２７による誘導モータ１４の出力指令値の算出処理が制御部に相当する。
【００２４】
また、ＣＰＵ２７による出力指令値の算出は、導出した速度をＶ、加速度をＧとし、制御系のゲイン（係数）をｋ１、ｋ２とし、自走方向が前進の場合における誘導モータ１４の出力指令値Ｍｆ、後退の場合における誘導モータ１４の出力指令値Ｍｂとすると、
▲１▼Ｍｆ＝ｋ１×Ｖ＋ｋ２×Ｇ（前進の場合）
▲２▼Ｍｂ＝−ｋ１×Ｖ−ｋ２×Ｇ（後退の場合）
の両式に従ってそれぞれ成される。ここで、上記した▲１▼式及び▲２▼式の右辺第１項が、比例微分（ＰＤ）制御における比例（Ｐ）制御成分、右辺第２項が微分（Ｄ）制御成分を表わす。
【００２５】
次に、動作について図２ないし図４のフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
図２に示すように、ＣＰＵ２７により、まずＲＡＭ２５を始めとして装置の初期化が行われ（Ｓ１）、アクセル検知部からアクセルペダルの踏み込み量に比例した信号が取り込まれ（Ｓ２）、ＰＩ２３を介してディレクショナルレバー４の切換状態が入力されると共に（Ｓ３）、カウンタ２２によるカウント値が取り込まれ（Ｓ４）、ブレーキ検知部の出力が取り込まれる（Ｓ５）。
【００２７】
そして、アクセルＯＮか否かの判定がなされ（Ｓ６）、この判定結果がＹＥＳであれば、ディレクショナルレバー４の切換状態が前進または後退か中立かの判定がなされ（Ｓ７）、前進または後退であると判断されると、ＣＰＵ２７に内蔵されたレジスタ等により構成されるずり落ちフラグがリセットされ（Ｓ８）、通常の走行制御処理が行われ（Ｓ９）、その後は後述するステップＳ１６に移行する。
【００２８】
ここで、ステップＳ９の通常の走行制御処理とは、図３に示すように、所定のゲイン（係数）とアクセルペダル９の踏み込み量との掛け算により、通常走行時におけるモータ出力指令値を算出する処理（Ｓ２０）である。
【００２９】
続いて、上記したステップＳ６の判定結果がＮＯであれば、アクセルＯＦＦであるため、ステップＳ３において取り込まれたカウント値から導出される車体１の速度がゼロか否かの判定がなされ（Ｓ１０）、この判定結果がＹＥＳであり、つまりゼロで車体１は停止していると判断されると、ステップＳ５において取り込まれたブレーキ検知部の出力から、ブレーキＯＮか否かの判定がなされ（Ｓ１１）、この判定結果がＹＥＳであれば、ＣＰＵ２７のずり落ちフラグがセットされ（Ｓ１２）、誘導モータ１４の出力指令値がゼロに設定された後（Ｓ１３）、後述するステップＳ１６に移行する。尚、上記したステップＳ５及びＳ１１の処理を削除し、車体１の速度がゼロか否かの判定をなし（Ｓ１０）、この判定結果がＹＥＳであればＣＰＵ２７のすり落ちフラグをセット（Ｓ１２）するようにしても構わない。
【００３０】
一方、上記したステップＳ１０の判定結果がＮＯであれば、車体１はある速度で走行中であると判断され、ステップＳ１４において、ずり落ちフラグがセットされているか否かの判定がなされ（Ｓ１４）、この判定結果がＮＯであれば、後述するずり落ち制御の必要はないと判断できるため、上記したステップＳ１１の判定結果がＮＯの場合と共に前述のステップＳ１３に移行する。
【００３１】
また、ステップＳ１４の判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１５に移行してずり落ち制御処理が行われる（Ｓ１５）。このずり落ち制御処理では、図４に示すように、ステップＳ４で取り込まれたカウンタ２２のカウント値から導出される車体１の速度Ｖ及び加速度Ｇに基づき、その速度Ｖが正か負かの判定がなされ（Ｓ２５）、Ｖが正であれば、上記した▲１▼式による前進の場合における誘導モータ１５の出力指令値Ｍｆが算出され（Ｓ２６）、Ｖが負であれば、上記した▲２▼式による後退の場合における誘導モータ１５の出力指令値Ｍｂが算出され（Ｓ２７）、その後ステップＳ２６の処理を経た後と共に図２のメインルーチンに復帰する。
【００３２】
そして、図２に示すように、上記したステップＳ９、Ｓ１３、Ｓ１５の処理を経た後、次のステップＳ１６に移行し、上記したステップＳ９で算出された誘導モータ１４の出力指令値に基づき、ＣＰＵ２７によりＰＷＭパルス出力部２８が制御され、アクセルペダルの踏み込み量に応じた速度になるように誘導モータ１４の回転数が制御される（Ｓ１６）。
【００３３】
一方、ステップＳ１３の場合には、誘導モータ１４の出力がゼロになる、つまり誘導モータ１４が停止するように制御され（Ｓ１６）、他方ステップＳ１５の場合には、ステップＳ１５で算出された出力指令値ＭｆまたはＭｂに基づき、ＣＰＵ２７によりＰＷＭパルス出力部２８が制御され、車体１の速度が例えば５ｋｍ／ｈ程度の予め定められた所定の低速度以下になるように、誘導モータ１４の回転数が制御され（Ｓ１６）、その後上記したステップＳ２に戻る。
【００３４】
従って、坂の途中で停止して、駐車ブレーキを作動させずにアクセルＯＦＦとしても、そのときの車体１が自走、つまり車体１が坂をずり落ちるときの速度及び加速度に基づき、誘導モータ１４の出力指令値ＭｆまたはＭｂを算出し、その出力指令値に従って誘導モータ１４を制御することで、車体１がずり落ちる速度を、例えば５ｋｍ／ｈ等の予め定められた所定値以下に維持することができる。
【００３５】
このように、上記した実施形態によれば、車体１のずり落ち速度が従来のように増加しないため、車体１が速い速度でずり落ちて壁や設置物等に激突してこれら破損するおそれを低減することができる。
【００３６】
また、作業者が坂をゆっくりとずり落ちる車体１を見つければ、作業者に対して駐車ブレーキのかけ忘れていることに気づかせることができ、駐車ブレーキのかけ忘れの報知効果を得ることもできる。
【００３７】
更に、従来の誘導モータの回生制動によって、完全に車体１を停止する場合のように、バッテリ２が制動動作の途中で消耗しきってしまうことを防止でき、バッテリ２が消耗することに伴う不都合を解消できる。
【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動力源と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、坂の途中で停止して、駐車ブレーキを作動させずにアクセルＯＦＦとしても、車体はゆっくりと一定の低速度以下で坂をずり落ちるため、車体のずり落ち速度が次第に増加することを防止して一定に保持でき、しかもゆっくりずり落ちる車体を見ることで、作業者は駐車ブレーキのかけ忘れに気づき、駐車ブレーキのかけ忘れを報知することが可能になり、フォークリフトの運転時における安全性の向上を図ることができる。
【００４２】
また、ずり落ち動作中にバッテリが消耗しきってしまうことを未然に防止でき、バッテリの長寿命化を図ることが可能になる。
【００４３】
また、車体が自走するときの車体速度及び加速度に基づき、モータの出力指令値が算出されるため、その算出した出力指令値に従ってモータを制御することで、車体の自走する速度を所定の低速値に維持することができる。
【００４４】
また、請求項２に記載の発明によれば、車体が前進または後退のどちらの方向に坂を自走するかにより、モータの回転方向を考慮したモータの出力指令値を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明一実施形態のブロック図である。
【図２】この発明一実施形態の動作説明用フローチャートである。
【図３】この発明一実施形態の動作説明用フローチャートである。
【図４】この発明一実施形態の動作説明用フローチャートである。
【図５】一般の直流モータ式フォークリフトの側面図である。
【図６】一般の３相誘導モータの制御回路の結線図である。
【符号の説明】
１    車体
２    バッテリ
４    ディレクショナルレバー（切換部）
９    アクセルペダル
１３  ３相ブリッジインバータ
１４  ３相誘導モータ
１５  回転検出部
２７  ＣＰＵ（導出部、制御部）
【図１】
0003596748.tif 000002
【図２】
0003596748.tif 000003
【図３】
0003596748.tif 000004
【図４】
0003596748.tif 000005
【図５】
0003596748.tif 000006
【図６】
0003596748.tif 000007