(57)【要約】【課題】ＤＣマグネットモータ３４により駆動する小型運搬機１の自走車輪装置３２においてエンコーダを使用せず、荷物を載せた状態でも前記モータ３４を低速で安定して走行できる小型運搬機１を提供する。【解決手段】前記小型運搬機１に前記モータ３４に流れる電流値を検出する電流検出装置３９と、前記モータ３４の回転数とトルクと電流との関係のマップを記憶した記憶手段４６と、速度設定手段と、前記速度設定手段により設定された速度となるように前記マップから算出して前記モータ３４の回転数を維持するように電流を制御するガバナ制御手段４３とを設けた。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータに直流電流を供給するバッテリと、前記電流を制御して前記モータの回転数を変更して速度制御可能とする手段とを備える前記モータにより駆動する小型運搬機であって、前記モータに流れる電流値を検出する電流値検出手段と、前記モータの回転数とトルクと電流との関係のマップを記憶した記憶手段と、速度設定手段と、前記速度設定手段により設定された速度となるように前記マップから算出して前記モータの回転数を維持するように前記モータの電流を制御する制御手段と
を備える小型運搬機。
【請求項２】
前記制御手段は、走行停止操作が行われると、前記モータの回転数が０となるように前記モータを減速制御して電気ブレーキとして作動させる停止手段
を備える請求項１に記載の小型運搬機。
【請求項３】
前記モータは、電磁ブレーキを備えており、前記制御手段は、前記電気ブレーキの作動後、所定時間経過後に、前記電磁ブレーキを作動させる停止手段
を備える請求項２に記載の小型運搬機。
【請求項４】
前記制御手段には、前記電流値検出手段により検出された電流値が設定値以上になると通電を停止する電流制限手段
を備える請求項１に記載の小型運搬機。
【請求項５】
前記制御手段は、主電源をＯＦＦとすると前記電気ブレーキをＯＦＦとし、モータは回転自在とする
請求項２又は請求項３のいずれか一項に記載の小型運搬機。
【請求項６】
前記モータの回転方向を操作する走行操作手段を複数設け、前記制御手段は前記走行操作手段が前進及び後進を同時に選択したときは、前記モータを回転させないように制御する
請求項１に記載の小型運搬機。
【請求項７】
前記モータは直流モータにより構成し、坂道時又はブラッキング時に、前記モータより発電エネルギーが供給されて前記バッテリに充電する手段
を備える請求項１に記載の小型運搬機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータにより駆動する自走車輪装置を有する小型運搬機に関する。より詳細には、自走車輪装置を有する小型運搬機を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動モータを用いた小型運搬機の自走車輪装置の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の技術の如くである。
【特許文献１】特開２００３−２２１１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した特許文献１に開示された構成も含めて従来の小型運搬機の自走車輪装置に用いられる前記モータには回転数検出手段が設けられて、速度設定した速度に制御するようにしていた。つまり、ハンドルに設けた速度設定手段により、速度を設定すると、インバータにより周波数変換を行って電動（ＡＣ）モータの回転数を変更するようにしていたが、無負荷の状態であると、設定した速度で走行することは可能である。ところが、荷物を載せた状態で所定の低速で走行を行うことはＡＣモータでは難しかった。
【０００４】
本発明は、エンコーダを使用せず、荷物を載せた状態でもモータを低速で安定して走行できる小型運搬機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、モータと、前記モータに直流電流を供給するバッテリと、前記電流を制御して前記モータの回転数を変更して速度制御可能とする手段とを備える前記モータにより駆動する小型運搬機であって、前記モータに流れる電流値を検出する電流値検出手段と、前記モータの回転数とトルクと電流との関係のマップを記憶した記憶手段と、速度設定手段と、前記速度設定手段により設定された速度となるように前記マップから算出して前記モータの回転数を維持するように前記モータの電流を制御する制御手段とを備えるものである。
【０００７】
請求項２においては、請求項１に記載の小型運搬機において、前記制御手段は、走行停止操作が行われると、前記モータの回転数が０となるように前記モータを減速制御して電気ブレーキとして作動させる停止手段を備えるものである。
【０００８】
請求項３においては、請求項２に記載の小型運搬機において、前記モータは、電磁ブレーキを備えており、前記制御手段は、前記電気ブレーキの作動後、所定時間経過後に、前記電磁ブレーキを作動させる停止手段を備えるものである。
【０００９】
請求項４においては、請求項１に記載の小型運搬機において、前記制御手段には、前記電流値検出手段により検出された電流値が設定値以上になると通電を停止する電流制限手段を備えるものである。
【００１０】
請求項５においては、請求項２又は請求項３のいずれか一項に記載の小型運搬機において、前記制御手段は、主電源をＯＦＦとすると前記電気ブレーキをＯＦＦとし、モータは回転自在とするものである。
【００１１】
請求項６においては、請求項１に記載の小型運搬機において、前記モータの回転方向を操作する走行操作手段を複数設け、前記制御手段は前記走行操作手段が前進及び後進を同時に選択したときは、前記モータを回転させないように制御するものである。
【００１２】
請求項７においては、請求項１に記載の小型運搬機において、前記モータは直流モータにより構成し、坂道時又はブラッキング時に、前記モータより発電エネルギーが供給されて前記バッテリに充電する手段を備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１の如く構成したので、モータの回転数を検出するエンコーダが不要となり、コスト低減化が図れる。また、負荷が増加しても一定速度で走行可能となり、特に、従来交流モータでは負荷がかかった状態での超低速走行は難しかったが、本発明では超低速走行を容易に維持することが可能となる。
【００１５】
請求項２の如く構成したので、前記モータを電気ブレーキとして用いて前記自走車輪装置の減速が行われるので、別途ブレーキ装置を設ける必要がなく、部品点数を減少させることができる。
【００１６】
請求項３の如く構成したので、前記電気ブレーキが作動して、所定時間経過後に前記電磁ブレーキが作動するので、円滑に停止することができる。
【００１７】
請求項４の如く構成したので、前記電流制限回路により、前記モータに流れる電流値が所定値以下に制限されるので、過電流を防止でき、前記小型運搬機をより安全に操作できる。
【００１８】
請求項５の如く構成したので、電源をＯＦＦとすることにより、制動されずに手動で自由に動かすことが可能となり、バッテリが放電した時などでも手動で容易に移動することができる。
【００１９】
請求項６の如く構成したので、前進及び後進を同時に操作したとき、前記モータを回転させないので、誤操作を防止して安全に前記小型運搬機を操作できる。
【００２０】
請求項７の如く構成したので、前記モータの発電エネルギーが前記バッテリに充電されることにより、一回の充電での走行距離が伸びるので、効率的に前記小型運搬機を操作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る自走車輪装置を有する小型運搬機の制御装置について、図面を参照して説明する。
図１は自走車輪装置を有する小型運搬機の側面図、図２は自走車輪装置を有する小型運搬機の正面図、図３は自走車輪装置の側面図、図４は自走車輪装置の平面図、図５は本発明の一実施例を示す制御手段の概略構成図、図６はマップの一例を示した図、図７はモータ駆動回路の概略構成図である。
なお、以下において、図１における右方向を前とし、左方向を後とし、前後方向を決定する。また、かかる前後方向と水平方向に直交する方向を、左右方向に規定する。
【００２２】
まず、図１及び図２に基づいて、小型運搬機１について説明する。図１及び図２に示されているように、小型運搬機１は小型フォークリフトとして構成されている。図中２は前輪３・３及び後輪４・５が装設されている走行可能な基台、６・６は前記基台２の後部両側に略平行に立設されるマスト、７・７は前記基台の左右後端部にそれぞれ設けられたキャスタ支持部、８は前記マスト６・６に昇降可能に支持させる荷受フォーク、９は前記マスト６・６間の基台２上に立設される昇降シリンダ、１０・１０は前記昇降シリンダ９のピストンロッド１１に支承させるスプロケット１２を介して荷受フォーク８と昇降シリンダ９間に張設させるロードチェーン、１３はその上部に前記昇降シリンダ９を作動制御する昇降レバー１４が配設された油圧駆動ボックスである。
【００２３】
前記昇降シリンダ９を作動させる油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、バッテリ１５等が前記油圧駆動ボックス１３内に配設されている。
【００２４】
前記基台２の後部の左右一側に後輪５が配置され、左右他側に後述する自走車輪装置３２が配置されている。後輪５は、車軸１６により支持ブラケット１７に回転自在に支持されている。前記支持ブラケット１７の水平部の中心に立設された旋回軸１８は前記キャスタ支持部７に嵌合されており、旋回軸１８の軸線のまわりに方向変更自在に支持されている。
【００２５】
次に、図３及び図４に基づいて、操作ハンドル１９について説明する。前記操作ハンドル１９は、操作部２０と、略Ｕ字状のハンドル２１、２１と、制御ボックス２２と、ハンドル軸２３と、支持プレート２４と、制御手段２５と、ホーン２６等で構成されている。操作部２０の左右側部には前記ハンドル２１、２１がそれぞれ固設されている。操作部２０の左側部及び右側部には、前後進（モータ３４の回転方向）の切り換えと走行速度（モーター３４の回転数）の設定を行う速度設定手段となる左右一対の走行操作手段２７が配設され、前側部右側位置には主電源のＯＮ／ＯＦＦ操作を可能とする電源ボタン２８が、前側部左側位置には前記速度設定手段２７により設定される走行速度の上限を２段階に切替える高低切替ボタン４１がそれぞれ配設されている。前記高低切替ボタン４１の操作により、後述する高低切替スイッチ４８のＯＮ・ＯＦＦが行われ、前記小型運搬機１の上限速度が設定される。但し、この配置位置は限定するものではない。制御ボックス２２の上側部は操作部支持軸２９を介して操作部２０の下側部に取り付けられている。制御ボックス２２には、制御装置２５、ホーン２６等が設けられている。ハンドル軸２３の上端部は制御ボックス２２の下側部に、下端部は支持プレート２４にそれぞれ固設されている。操作部２０の上側部には、ホーンボタン３０、衝突センサ３１が設置されている。前記ホーンボタン３０の操作により、後述するホーンスイッチ４７がＯＮになり、前記ホーン２６が鳴動する。
【００２６】
次に、図１乃至図４に基づいて、自走車輪装置３２について説明する。前記自走車輪装置３２は、支持ブラケット３３、後輪４、ＤＣマグネットモータよりなるモータ３４、旋回軸３５等で構成されている。前記支持プレート２４の下部は支持ブラケット３３の前部下方位置に水平軸３６によって回動可能に連結されている。旋回軸３５は支持ブラケット３３の水平部の中心に垂直に立設されている。前記キャスタ支持部７に旋回軸３５を回転自在に嵌合させることにより、旋回軸３５の軸線のまわりに方向変更自在に支持され、かつ着脱自在に取り付けることができる。後輪４は前記支持ブラケット３３の下部に車軸３７により回転可能に支持されている。前記車軸３７の一端側には前記モータ３４が取り付けられており、他端側には減速機３８が取り付けられている。前記モータ３４により減速機３８を介して後輪４が回転駆動されるようになっている。但し、電磁ブレーキ４２を前記モータ３４に後付可能に構成してもよい。
【００２７】
次に本発明の一実施例である自走車輪装置を有する小型運搬機の制御構成について、図５に基づいて説明する。
【００２８】
制御手段２５は、走行操作手段２７、モータ３４に流れる電流値を検出する電流検出装置３９、前記モータ３４、電磁ブレーキ４２を作動させるブレーキ作動手段４０、ホーンスイッチ４７、高低切替スイッチ４８、キースイッチ５１及びバッテリ１５に接続されている。前記走行操作手段２７は前進スイッチ５０と後進スイッチ４９と可変抵抗５４と反転スイッチ５３等を備えている。なお、前記電流検出装置３９は抵抗にかかる電圧を検出して演算して得ることもできる。前記電源ボタン２８を操作することにより、前記キースイッチ５１のＯＮ・ＯＦＦが行われ、後述する電気ブレーキのＯＮ・ＯＦＦが決定される。
制御手段２５は記憶手段（ＲＡＭやＲＯＭ）４６、モータ駆動手段４５、ガバナ制御手段４３、電流制限手段４４等を備えている。
前記記憶手段４６には、前記モータ３４に流れる電流値、前記モータの回転率、効率、パワー及びトルクの対応関係を表すマップや、後述する制御プログラム及び演算プログラム等が記憶されている。前記ガバナ制御手段４３は、前記モータ３４の回転数を走行操作手段２７で設定した回転数（目標回転数）となるように前記モータ駆動手段４５を介して電流を流し、また、回転数を制御することで、電気ブレーキとしても作用させる。前記電流制限手段４４は前記モータ３４に流れる電流値が設定値以上になることを制限する。モータ駆動手段４５はチョッパ（またはインバータ）回路を備え、電流を制御するとともに、坂道走行時やブラッキング時等では回生回路の作用も果たす。ブラッキングとは、前記電気モータにより減速した場合や、前進中に前記前進スイッチ５０をＯＦＦにして後進スイッチ４９をＯＮにし、モータ３４の回転方向を逆転させた場合等のことをいう。
【００２９】
以下に上記構成を用いた自走車輪装置１の操作について説明する。
【００３０】
前記走行操作手段２７・２７の一方又は双方の前方位置を押すと前記前進スイッチ５０がＯＮになり、その走行操作手段２７の回転角度に応じてモータ３４の回転数を変更可能としている。つまり、走行操作手段２７の回転軸には可変抵抗５４が接続されている。その走行操作手段２７の回動位置が設定速度となり、前記モータ３４が回転数０から滑らかに回転して、設定した回転数に到達する。そして、前記電流検出装置３９により、前記モータ３４に流れる電流値が検出される。そして、前記ガバナ制御手段４３で、前記電流値に基づいて前記記憶手段４６に記憶したマップから前記回転数が算出される。そして、前記ガバナ制御手段４３において走行操作手段２７で設定した回転数と前記電流検出装置３９から得られる回転数が異なる場合には、走行操作手段２７で設定した回転数となるようにモータ駆動手段４５への電流を制御する。こうして、前記回転数を維持するようフィードバック制御される。よって、前記荷受フォーク８に荷物をのせてトルクが変更した場合等であっても、そのトルクに応じた電流が前記マップから算出されて、設定した回転数に維持されるようフィードバック制御される。
前記走行操作手段２７・２７の一方又は双方の後方位置を押した場合についても前記後進スイッチ４９がＯＮになり、以下同様の操作が行われる。
【００３１】
また、前記走行操作手段２７から手を放すと図示しない付勢手段により自動的にＯＦＦの位置まで戻り前進スイッチ５０はＯＦＦとなり、前記自走車輪装置３２が減速し、停止するように前記モータ３４に流れる電流が制御されて、前記モータ３４を電気ブレーキとして作用させて停止する。
【００３２】
また、前記モータ３４に前記電磁ブレーキ４２が取り付けられているときは、前記電気ブレーキが作動して、所定時間経過後に前記ブレーキ作動手段４０が作動して電磁ブレーキ４２がかかる。前記後進スイッチ４９をＯＦＦした場合についても同様である。
【００３３】
また、前記電流制限手段４４により、前記モータ３４に流れる電流値は設定値以下に制御される。
【００３４】
また、前記自走車輪装置３２の停止時において、電源ボタン２８をＯＦＦするとキースイッチ５１がＯＦＦとなり、電気ブレーキがＯＦＦとなる。つまり、モータ３４は回転自在となるので、自走車輪装置３２は制動が解除されて走行自在となる。
電源ボタン２８をＯＮすると、キースイッチ５１がＯＮとなり、電気ブレーキがＯＮとなる。そして、前記走行操作手段２７を操作して前進スイッチ５０又は後進スイッチ４９をＯＮすると、電気ブレーキの制動が解除され、前記モータ３４は回転する。
【００３５】
また、前記自走車輪装置３２の停止時に、前記走行操作手段２７、２７の一方の前方位置を押し、他方の後方位置を押して、前進スイッチ５０及び後進スイッチ４９を同時にＯＮすると、前記電気ブレーキが作動して、前記モータ３４は回転せず、前記自走車輪装置３２は停止したままの状態になる。
【００３６】
以上のように、モータ３４に直流電力を供給するバッテリ１５と、モータ３４の作動により走行する小型運搬機１に、前記モータ３４に流れる電流値を検出する電流値検出装置３９と、前記モータ３４の回転数とトルクと電流との関係のマップを記憶した記憶手段４６と、速度設定手段と、前記速度設定手段により設定された速度となるように前記マップから算出して前記モータ３４が回転数を維持するように電流を制御するガバナ制御手段４３とを備える制御手段２５を設けることにより、モータ３４を設定回転数に精度よく制御できる。つまり、前記マップを用いて、前記モータ３４に流れる電流を制御して前記モータ３４の回転数を一定に制御できるので、エンコーダを使用する必要がない。そして、超低速時に前記小型運搬機１に荷物を乗せる等して負荷変動があっても前記モータ３４の回転数は一定速度を維持できる。
【００３７】
また、前記自走車輪装置３２の制動時に停止手段として前記モータ３４を電気ブレーキとして作動させることにより、別途ブレーキ装置を設ける必要がないので、部品点数を減少させることができる。
【００３８】
また、前記モータ３４に前記電磁ブレーキ４２を取り付けたとき、前記電気ブレーキの作動後、所定時間経過後に前記ブレーキ作動手段４０に信号を送り、前記電磁ブレーキ４２を作動させることにより、前記小型運搬機１をスムーズに停車させることができ、円滑に操作することができる。
【００３９】
また、前記制御手段２５に、前記電流検出装置３９により検出された電流値が設定値以上になることを防止する電流制限手段４４を設けることにより、前記モータ３４に流れる電流値が設定値以下に制限されるので、モータが焼けたり、モータ駆動手段４５等に過電流が流れたりするようなことがなく、前記小型運搬機１を安全に操作できる。
【００４０】
また、前記電源ボタン２８をＯＦＦとすると前記電気ブレーキをＯＦＦすることにより、バッテリが放電したときでも手動で容易に小型運搬機１を移動できる。
【００４１】
また、前記モータ３４の回転方向を操作する走行操作手段２７、２７を複数設け、前記走行操作手段２７、２７により前進スイッチ５０及び後進スイッチ４９が同時にＯＮされたときは、前記電気ブレーキが作動して前記モータ３４を回転させないので、誤操作を防止して安全に前記自走車輪装置３２を操作できる。
【００４２】
また、坂道等を走行した場合に、前記モータ３４を発電機として作用させ、発電機として作用した場合に発電したエネルギーを前記バッテリに充電するようにしている。
【００４３】
図７はモータ駆動回路を示し、電子ガバナやトランジスター等のＯＮ／ＯＦＦ制御可能な半導体素子７１・７２・７３・７４と、一方向に電流を流すことを可能とするダイオード７５・７６・７７・７８をブリッジ接続している。このような構成において、モータ３４を作動させて走行する場合には、駆動制御回路は、半導体素子７１と７４、及び、半導体素子７２と７３を交互に所定時間ずつ電流を制御しながらＯＮさせて、設定した回転数となるように制御する。このとき、点線または一点鎖線の如く電流が流れる。
一方、坂道を下る等の走行時には、トルクが減少し、半導体素子７１・７２・７３・７４をＯＦＦとすることで、図７において、モータ３４は発電機となり、起電力が発生して実線または二点鎖線の如く電流が流れ、バッテリ１５を充電させることができる。
【００４４】
こうして、前記モータ３４の発電エネルギーを前記バッテリ１５に充電することにより、一回の充電での走行距離が伸びて、効率的に前記小型運搬機１を操作できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】自走車輪装置を有する小型運搬機の側面図。
【図２】自走車輪装置を有する小型運搬機の正面図。
【図３】自走車輪装置の側面図。
【図４】自走車輪装置の平面図。
【図５】本発明の一実施例を示す制御手段の概略構成図。
【図６】マップの一例を示した図。
【図７】モータ駆動回路の概略構成図。
【符号の説明】
【００４６】
１５  バッテリ
１９  操作ハンドル
２５  制御手段
３２  自走車輪装置
３４  ＤＣマグネットモータ
３９  電流検出装置
４０  ブレーキ作動手段
４２  電磁ブレーキ
４３  ガバナ制御手段
４４  電流制限手段
４５  モータ駆動手段
４６  記憶手段
５１  キースイッチ
５３  反転スイッチ
５４  可変抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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