JP2009249070A - フォークリフトの制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】積荷の荷重が大きい場合に、フォークの下降速度が過度に早くなるのを防ぐとともに、インチングに支障をきたさない程度のリフト比例弁開度を確保することができるフォークリフトの制御システムを提供する。
【解決手段】制御システムは、フォーク下降時にリフトシリンダから返送される作動油の量を制限する制御弁と、積荷の荷重を間接的に検出する油圧センサをと備え、所定の規則（マップＭ_０〜８）の下、荷重及びリフトレバー角に応じてリフト比例弁開度が変更される。規則（マップＭ_０〜８）は、荷重が大きくなるにつれてリフト比例弁開度が小さくなる第１の傾向と、リフトレバー角が大きくなるにつれてリフト比例弁開度が大きくなる第２の傾向とを有し、第１の傾向は、リフトレバー角が大きくなるにつれて強くなり、好ましくは、インチング領域においては、ほとんど第１の傾向を有していない。
【選択図】図３

Description

本発明は、フォーク上の積荷の荷重を検出してフォークの下降速度を制御するフォークリフトの制御システムに関する。

従来から知られているフォークリフトのひとつとして、フォーク上の積荷の荷重を検出し、その検出情報に基づいて荷役制御や走行制御等の各種制御を行うフォークリフトがある。このようなフォークリフトでは、通常、フォークの昇降を行う油圧系の圧力を油圧センサで検出し、間接的に積荷の荷重を検出している（例えば、特許文献１、２参照）。

上記各種制御のうち、リフトレバーの操作量に応じたフォークの昇降は、図８に示す制御システムによって行われる。制御システム１’は、作動油を貯留するタンク１００と、リフトレバーが上昇側に操作されるとタンク１００の作動油をリフトシリンダ１３側に送り出すポンプ２４と、リフトレバーが上昇側に操作された際にポンプ２４から送られてきた作動油を開度に応じた量だけリフトシリンダ１３に送ってフォークを上昇させるとともに、リフトレバーが下降側に操作された際に開度に応じた量の作動油をタンク１００に返送してフォークを下降させるリフト比例弁１０１とを備えている。ポンプ２４はモータ２３に駆動される。

また、制御システム１’は、コントローラ２と、フォーク下降時に参照される複数のマップが格納された記憶部３’と、リフト比例弁１０１−リフトシリンダ１３間の油圧を検出する油圧センサ２５とを備える。リフト比例弁１０１−リフトシリンダ１３間の油圧は、積荷の荷重に比例して大きくなる。したがって、この油圧を検出することにより、間接的に積荷の荷重を検出することができる。

記憶部３’には、図９（Ａ）に示す８個のマップＭ’_０〜７が格納されており、コントローラ２は、油圧センサ２５の検出情報に基づいて使用する一のマップ（以下、単に「選択マップ」という）を選択する。そして、選択マップを用いて、リフトレバー角に対応したリフト比例弁開度を決定し、リフト比例弁１０１をその開度に制御する。また、コントローラ２は、フォーク上昇時のモータ２３の回転数も制御する。

具体的には、フォークに積荷が載っていないか、または荷重がかなり小さい場合は、リフト比例弁開度が最も大きいマップＭ’_０が選択され、積荷の荷重が大きくなるにつれて、マップＭ’_１・・・Ｍ’_７が選択される。つまり、フォーク下降時においては、荷重が大きくなるにつれて同一リフトレバー角に対応するリフト比例弁開度は小さくなり、リフト比例弁１０１を通って返送される作動油の量が減少する。これにより、荷重が大きい場合にフォークの下降速度が過度に速くならないようにし、フォーク下降中の荷崩れ等の事故を防いでいる。
特開平５−４７９６号公報 特開２００１−３５４３９７号公報

ところで、フォークリフトを用いた荷役作業においては、しばしば、小刻みな上昇／下降を繰り返し行い、フォークの高さを微調整する「インチング」が行われる。インチング時のリフトレバー２０の操作量は微小であり、リフトレバー角は図９（Ａ）のインチング領域の範囲内で操作される。

しかしながら、積荷の荷重がかなり大きい場合、すなわち、マップＭ’_７、Ｍ’_６等が選択されている場合は、インチング領域内でリフトレバー操作を行ってもほとんどリフト比例弁１０１は開かず、思い通りにフォークを下降できない場合があった。
図９（Ｂ）に示すマップを使用することによって、マップＭ’_７、Ｍ’_６等を選択した場合においてもある程度のリフト比例弁開度を確保し、上記問題を解決することも考えられるが、このマップＭ’_０〜７では、リフトレバー角を大きくした場合にフォークの下降速度が過度に速くなり、荷崩れ等の危険があった。

そこで、本発明は、フォーク上の積荷の荷重が大きい場合に、フォークの下降速度が過度に早くなるのを防ぐとともに、インチングをスムーズに行うことができる程度のリフト比例弁開度を確保することができる、フォークリフトの制御システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るフォークリフトの制御システムは、リフトレバーが操作されるとフォークを昇降させるリフトシリンダと、フォーク下降時に前記リフトシリンダから返送される作動油の量を制限する制御弁と、前記リフトシリンダと前記制御弁の間の油圧を検出することにより前記フォーク上の積荷の荷重を間接的に検出する油圧センサとを備え、所定の規則の下、前記荷重及び前記リフトレバーの操作量に応じて前記制御弁の開度が変更されるフォークリフトの制御システムであって、前記規則は、前記荷重が大きくなるにつれて前記制御弁の開度が小さくなり、フォーク下降時に返送される作動油の量が減少していく第１の傾向と、前記リフトレバーの操作量が大きくなるにつれて前記制御弁の開度が大きくなり、フォーク下降時に返送される作動油の量が増加していく第２の傾向とを有し、前記第１の傾向は、前記リフトレバーの操作量が大きくなるにつれて強くなることを特徴とする。

好ましくは、前記フォークのインチング操作時においては、前記第１の傾向をほとんど有していないことを特徴とする。

好ましくは、上記制御システムにおける前記第２の傾向は、放物線状であることを特徴とする。

好ましくは、上記制御システムにおける前記規則は、前記リフトレバーの操作量と前記制御弁の開度との関係を示す、マップまたは演算式であることを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明に係るフォークリフトは、上記いずれかの制御システムを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、フォーク上の積荷の荷重が大きい場合に、フォークの下降速度が過度に早くなるのを防ぐとともに、インチングをスムーズに行うことができる程度のリフト比例弁開度を確保することができる、フォークリフトの制御システムを提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るフォークリフトの制御システムの好ましい実施形態について説明する。

実施例１に係る制御システムは、例えば、図１に示すようなフォークリフトに備えられる。フォークリフト１０は、前後に傾動可能に支持されたマスト１２を備え、このマスト１２には上下に昇降可能に支持されたフォーク１１と、フォーク１１を昇降するためのリフトシリンダ１３が備えられている。この他にも、フォークリフト１０には、マスト１２を傾動するためのティルトシリンダ１４、及び車体後部に位置する操舵輪１６の操舵角を変更するためのステアリングシリンダ１５（不図示）が備えられている。

また、運転席前方には、フォーク１１を昇降するためのリフトレバー２０、マスト１２を前傾／後傾するためのティルトレバー２１、及び操舵角を変更するためのステアリング２２が備えられている。例えば、作業者がリフトレバー２０を上昇側に操作すると、リフトレバー角に応じた量の作動油が制御システム１からリフトシリンダ１３に送られ、フォーク１１が上昇する。反対に、作業者がリフトレバー２０を下降側に操作すると、リフトレバー角に応じた量の作動油がリフトシリンダ１３から制御システム１に返送され、フォーク１１が下降する。

図２に示すように、制御システム１は、作動油を貯留するタンク１００と、リフトレバー２０が上昇側に操作されるとタンク１００の作動油をリフトシリンダ１３側に送り出すポンプ２４と、リフトレバー２０が上昇側に操作された際にポンプ２４から送られてきた作動油を開度に応じた量だけリフトシリンダ１３に送ってフォーク１１を上昇させるとともに、リフトレバー２０が下降側に操作された際に開度に応じた量の作動油をタンク１００に返送してフォーク１１を下降させるリフト比例弁１０１（「制御弁」に相当）とを備えている。ポンプ２４はモータ２３に駆動される。

また、制御システム１は、コントローラ２と、フォーク下降時に参照される複数のマップが格納された記憶部３と、リフト比例弁１０１−リフトシリンダ１３間の油圧を検出する油圧センサ２５とを備える。リフト比例弁１０１−リフトシリンダ１３間の油圧は、積荷の荷重に比例して大きくなる。したがって、この油圧を検出することにより、間接的に積荷の荷重を検出することができる。油圧センサ２５は、荷重に比例して変化するアナログ電圧信号を検出情報としてコントローラ２に出力する。

記憶部３には、図３に示す９個のマップＭ_０〜８が格納されている。本実施例で適用されるマップＭ_０〜８は、リフトレバー角とリフト比例弁開度の関係が放物線状となっている。コントローラ２は、油圧センサ２５から受け取った検出信号に基づいて、マップＭ_０〜８の中から選択マップを決定する。そして、その選択マップを用いてリフトレバー角に対応したリフト比例弁開度を決定し、リフト比例弁１０１をその開度に制御する。また、コントローラ２は、フォーク上昇時のモータ２３の回転数も制御する。

具体的には、１．８ｔまでの荷重を検出可能な油圧センサ２５を使用した場合において、検出された荷重が０ｔ（フォーク１１に積荷が載っていない状態）から０．２ｔであれば、リフト比例弁開度が最も大きいマップＭ_０が選択される。また、荷重が０．２ｔから０．４ｔであれば、マップＭ_１が選択される。同様に、検出された荷重が１．６ｔ以上の場合は、リフト比例弁開度が最も小さいマップＭ_８が選択される。つまり、荷重が大きくなるにつれて同一リフトレバー角に対応するリフト比例弁開度は小さくなり、フォーク下降時にリフト比例弁１０１を通って返送される作動油の量は制限される（第１の傾向）。

また、本実施例で使用されるマップＭ_０〜８は、リフトレバー角が大きくなるにつれてリフト比例弁開度が大きくなっていく第２の傾向も有している。上述したように、マップＭ_０〜８は、リフトレバー角とリフト比例弁開度の関係が放物線状となっているので、第１の傾向はリフトレバー角が大きくなるにつれて強くなる。

これにより、荷重がかなり大きいマップＭ_８、Ｍ_７等が選択された場合においても、インチング領域内でリフトレバー操作を行う際に、マップＭ_０、Ｍ_１等が選択された場合とほぼ同程度の、十分なリフト比例弁開度を確保することができる。さらに、このマップＭ_０〜８によれば、リフトレバー角を大きくした際に、リフト比例弁開度を十分に制限することができる。

したがって、実施例１に係る制御システムによれば、フォーク上の積荷の荷重が大きい場合においても、フォークの下降速度が過度に早くなるのを防ぐとともに、インチング時にフォークを思い通りに下降させることができる。

図４に、実施例２に係る制御システムを示す。本実施例に係る制御システム１は、リフト比例弁開度を決定するための規則として、記憶部３（図２参照）の替わりに演算部４を備えている。演算部４は、油圧センサ２５の検出信号と、リフトレバー２０のリフトレバー角を変数として、リフト比例弁開度を演算により求める。

演算式としては種々の式が適用可能であるが、一例として、本実施例では次式によってリフト比例弁開度を求める。

ここで、Ｖ_ＯＰはリフト比例弁開度、θはリフトレバー角、ｗｔは油圧センサ２５で検出された荷重である。リフトレバー角θのとり得る値は０〜３２０であり、リフトレバー２０を下降側に最大操作した位置で“３２０”、操作しない中立位置で“０”となる。また、荷重ｗｔのとり得る値は０〜８であり、実施例１におけるマップの選択と同様に、荷重０〜０．２ｔで“０”、荷重１．６ｔ以上で“８”となる。

上記（１）式によれば、図５に示すようなリフトレバー角θとリフト比例弁開度Ｖ_ＯＰの関係を得ることができる。図５に示す関係と、実施例１で使用するマップ（図３参照）は実質的に同一であり、本実施例に係る制御システムにおいても、実施例１に係る制御システムと同様の効果を得ることができる。

すなわち、実施例２に係る制御システムによっても、フォーク上の積荷の荷重が大きい場合においても、フォークの下降速度が過度に早くなるのを防ぐとともに、インチング時にフォークを思い通りに下降させることができる。

本発明は、他の油圧系を備えた制御システムに適用することもできる。例えば、図６に示す実施例３に係る制御システムには、特願２００８−０６９５９１の図３に示されている油圧系が適用される。
本実施例に係る制御システムは、第１の油圧系３０と第２の油圧系３３とを備え、リフトレバー２０、ティルトレバー２１、及びステアリング２２の操作量に基づいて、リフトシリンダ１３、ティルトシリンダ１４、及びステアリングシリンダ１５を作動させるようになっている。リフトレバー２０、ティルトレバー２１、ステアリング２２、及び油圧センサ２５から出力される各種情報は、コントローラ２に集約される。

第１の油圧系３０は、第１のモータ３１、第１のポンプ３２、及びリフト比例弁１０１を含む複数の弁からなる。第１のモータ３１は、コントローラ２の指示に従って所定の回転数で回転し、第１のポンプ３２を駆動する。第１のポンプ３２は、第１のモータ３１の回転数に比例した量の作動油をプライオリティバルブ１０４に送る。オービットロール１０５と、コントロールバルブ１０６内のリフト比例弁１０１及びティルト比例弁１０２はコントローラ２の指示に従って開閉し、プライオリティバルブ１０４を通って送られてきた作動油をリフトシリンダ１３、ティルトシリンダ１４、及びステアリングシリンダ１５に分配する。

第２の油圧系３３は、第２のモータ３４、第２のポンプ３５、及びリフト電磁弁１０３からなる。第２のモータ３４は、コントローラ２の指示に従って所定の回転数で回転し、第２のポンプ３５を駆動する。第２のポンプ３５は、第２のモータ３４の回転数に比例した量の作動油をリフト電磁弁１０３に送る。リフト電磁弁１０３はコントローラ２の指示に従って開閉し、送られてきた作動油をリフトシリンダ１３に送る。また、第２の油圧系３３は、フォーク下降時に、フォーク１１及び積荷の位置エネルギーを利用してバッテリの電力を回生する機能も備えている。

フォーク下降時に、本実施例に係る制御システムは、リフトレバー２０のリフトレバー角、油圧センサ５によって検出された荷重、及び記憶部３に格納されたマップ（または、演算部４の演算式）を用いて、リフト比例弁１０１の開度を制御する。

すなわち、実施例３に係る制御システムによっても、実施例１及び２に係る制御システムと同様の効果を得ることができ、フォーク上の積荷の荷重が大きい場合においても、フォークの下降速度が過度に早くなるのを防ぐとともに、インチング時にフォークを思い通りに下降させることができる。

以上、本発明に係る制御システムの好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
例えば、マップは実施例１（図３参照）のものに限定されず、インチング領域においては荷重に応じてリフト比例弁開度をほとんど変更しない、図７に示すようなマップを適用することもできる。同様に、実施例２の（１）式は単なる一例であって、他の演算式を適用することができる。
また、各実施例の油圧系についても、他の油圧系を適用することができる。本発明に係る制御システムには、フォーク下降時にリフトシリンダから返送される作動油の量がリフト比例弁（制御弁）で制限されるようになっている、あらゆる油圧系を適用することができる。

本発明が適用されるフォークリフトの一例の側面図である。 実施例１に係る制御システムとその周辺部の構成を示すブロック図、及び油圧回路図である。 実施例１に係る制御システムに適用される、リフトレバー角とリフト比例弁開度の対応関係を示すマップである。 実施例２に係る制御システムとその周辺部の構成を示すブロック図、及び油圧回路図である。 実施例２に係る制御システムに適用される演算式で得られた、リフトレバー角θとリフト比例弁開度Ｖ_ＯＰの対応関係を示すグラフである。 実施例３に係る制御システムとその周辺部の構成を示すブロック図、及び油圧回路図である。 変形例に係る制御システムに適用される、リフトレバー角とリフト比例弁開度の対応関係を示すマップである。 従来の制御システムとその周辺部の構成を示すブロック図、及び油圧回路図である。 従来の制御システムに適用される、リフトレバー角とリフト比例弁開度の対応関係を示すマップであって、（Ａ）はフォークの下降速度が過度に速くならないことに重点をおいたマップ、（Ｂ）はインチング時の操作性に重点をおいたマップである。

符号の説明

１ 制御システム
２ コントローラ
３ 記憶部
４ 演算部
１０ フォークリフト
１１ フォーク
１２ マスト
１３ リフトシリンダ
１４ ティルトシリンダ
１５ ステアリングシリンダ
１６ 操舵輪
２０ リフトレバー
２１ ティルトレバー
２２ ステアリング
２３ モータ
２４ ポンプ
２５ 油圧センサ
３０ 第１の油圧系
３１ 第１のモータ
３２ 第１のポンプ
３３ 第２の油圧系
３４ 第２のモータ
３５ 第２のポンプ
１００ タンク
１０１ リフト比例弁（制御弁）
１０２ ティルト比例弁
１０３ リフト電磁弁
１０４ プライオリティバルブ
１０５ オービットロール
１０６ コントロールバルブ

Claims (5)

1. リフトレバーが操作されるとフォークを昇降させるリフトシリンダと、フォーク下降時に前記リフトシリンダから返送される作動油の量を制限する制御弁と、前記リフトシリンダと前記制御弁の間の油圧を検出することにより前記フォーク上の積荷の荷重を間接的に検出する油圧センサとを備え、所定の規則の下、前記荷重及び前記リフトレバーの操作量に応じて前記制御弁の開度が変更されるフォークリフトの制御システムであって、
   前記規則は、前記荷重が大きくなるにつれて前記制御弁の開度が小さくなり、フォーク下降時に返送される作動油の量が減少していく第１の傾向と、前記リフトレバーの操作量が大きくなるにつれて前記制御弁の開度が大きくなり、フォーク下降時に返送される作動油の量が増加していく第２の傾向とを有し、
   前記第１の傾向は、前記リフトレバーの操作量が大きくなるにつれて強くなることを特徴とする制御システム。
2. 前記フォークのインチング操作時においては、前記第１の傾向をほとんど有していないことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
3. 前記第２の傾向は、放物線状であることを特徴とする請求項１または２に記載の制御システム。
4. 前記規則は、前記リフトレバーの操作量と前記制御弁の開度との関係を示す、マップまたは演算式であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の制御システム。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の制御システムを備えていることを特徴とするフォークリフト。

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