JP3743091B2 - フォ−クリフトの速度規制装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリフォ−クリフト等の旋回時における車速を規制してフォ−クリフトの転倒を防止するフォ−クリフトの速度規制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フォ−クリフトの走行制御装置として図１２に示すような構成のものがある。
図１２に示すように、アクセル踏み角に対応した信号がアクセルポテンショメ−タ５１から走行制御装置の中枢を成すコンピュ−タＣＰＵに出力されると、コンピュ−タＣＰＵは、内蔵した電流マップを参照してアクセル踏み角信号に対応した電流指令値を電流指令出力変換回路５２に出力するとともにチョッパ出力回路５３にチョッパ制御信号を出力する。チョッパ出力回路５３は、出力制限回路５４を介して出力トランジスタ５５を駆動し、走行モ−タ５６に対してデュ−ティ制御による駆動電流を通電する。この制御において、コンピュ−タＣＰＵは、電流センサ５７からの実際のモ−タ電流と電流指令値とを比較器５８で比較し、実際のモ−タ電流が大きい場合は出力制限回路５４によりモ−タ電流を制限するものである。尚、回転センサ５９から出力される信号がコンピュ−タＣＰＵに入力されると、コンピュ−タＣＰＵはこの信号に基づいて車速を認識する。
このように、上記従来のフォ−クリフトの走行制御装置は、アクセルの踏み角に応じてフォ−クリフトを走行させるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のフォ−クリフトの走行制御装置は、アクセル踏み角に応じてフォ−クリフトの走行速度が変化するため、例えばアクセル踏み角いっぱいのまま急旋回すると遠心力によりフォ−クリフトが転倒することがある。
そこで本発明では、フォ−クリフトが急旋回しても転倒しないようにフォ−クリフトの積載状態での重心にかかる力に基づいて速度規制をするフォ−クリフトの速度規制装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、フォ−クリフトの速度規制装置を、フォ−クリフトの操舵量を検出する手段と、前記フォ−クリフトの積載物の位置を検出する手段と、前記積載物の重量を検出する手段と、前記積載物の位置及び重量に基づいて前記フォ−クリフトの重心及び転倒限界角度を演算し、前記重心と前記操舵量及び前記積載物の重量とに基づいて前記重心にかかるフォ−クリフト転倒方向の力と所定方向との成す角度が前記転倒限界角度となる転倒限界速度を演算し、前記転倒限界速度に基づいて前記フォ−クリフトの車速を規制する手段とを備えた構成にすることである。
【０００５】
請求項１の発明によれば、積載物の位置及び重量に基づいて積載状態でのフォ−クリフトの重心及び転倒限界角度を演算し、重心と操舵量及び積載物の重量とに基づいて重心にかかるフォ−クリフト転倒方向の力と所定方向との成す角度が転倒限界角度となる転倒限界速度を演算し、その転倒限界速度に基づいてフォ−クリフトの車速を規制するため、フォ−クリフトは急旋回しても転倒しない車速に規制される。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記フォ−クリフトの積載物の位置を３次元で検出する手段を備えることである。
【０００７】
請求項２の発明によれば、フォ−クリフトの積載物の位置を３次元で検出することができるため、重心の位置が３次元の座標で演算され、フォ−クリフト上の積載物が偏荷重状態でも重心の位置が正確に演算される。そのため、フォ−クリフト上の積載物の偏荷重状態に応じた転倒限界速度が演算される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１はリ−チフォ−クリフト１の斜視外観図であり、本実施の形態ではリ−チフォ−クリフトの速度規制装置について説明する。
【０００９】
リ−チフォ−クリフト１は、車体２の前方向に突出する二つのストラドルア−ム３に沿って前後方向に移動可能なマスト４と、このマスト４に沿って昇降可能な左右一対のフォ−ク５とを備え、ハンドル６で旋回等の操舵操作を行うとともにレバ−７によりリ−チイン、リ−チアウト、フォ−ク等の荷役操作を行うように構成されている。
車体２の後部に配置されたドライブホイ−ル８Ａは、アクセル９Ａの踏み角に応じて作動するアクセルポテンショメ−タ９からの信号に対応した速度で駆動される。尚、ドライブホイ−ル８Ａは、走行モ−タ（図２参照）２４により駆動されるとともにハンドル６の操作に伴って操舵される。またキャスタ−ホイ−ル８Ｂは車体２の後部右側に配置されている。
【００１０】
二つのストラドルア−ム３の先端部それぞれに従動輪１０が設けられており、この従動輪１０の回転を検出する回転センサ１１が設けられている。この回転センサ１１として例えばエンコ−ダが用いられ、エンコ−ダから出力されるパルス信号を後述のコンピュ−タＣＰＵがカウントすることにより走行速度が検出される。また、ドライブホイ−ル８Ａの切れ角を検出するステアリングポテンショメ−タ１２が図示していないステアリング機構部に取り付けられている。
【００１１】
前記マスト４に沿って昇降するフォ−ク５の揚高を検出するため、マスト４に揚高センサ１３が設けられている。また、フォ−ク５に載荷された積荷の重さを検出するため、マスト４近傍にあるリフトシリンダ４Ａの下端部分には圧力検出タイプの重量センサ１４が設けられている。更に、前記ストラドルア−ム３にはリ−チ量を検出するためのリ−チセンサ１５が設けられている。
【００１２】
次に、リ−チフォ−クリフト１の制御について図２の制御ブロック図を参照しながら説明する。
図２に示すように、リ−チフォ−クリフト１の基本的な走行制御は、前記従来のフォ−クリフトの走行制御と同じである。従って、アクセル踏み角に対応した信号がアクセルポテンショメ−タ９から走行制御装置の中枢を成すコンピュ−タＣＰＵに出力されると、コンピュ−タＣＰＵは、内蔵した電流マップを参照してアクセル踏み角信号に対応した電流指令値を電流指令出力変換回路２１に出力するとともにチョッパ出力回路２２にチョッパ制御信号を出力すると、チョッパ出力回路２２は、チョッパ制御信号に基づいて出力トランジスタ２３をデュ−ティ制御し、走行モ−タ２４に駆動電流を通電する。この制御において、コンピュ−タＣＰＵは、電流センサ２５から出力される電流検出信号に基づいた実際のモ−タ電流と上記電流指令値とを比較器２６で比較し、実際のモ−タ電流が大きい場合は出力制限回路２７によりモ−タ電流を制限するというフィ−ドバック制御をする。
【００１３】
次に、前記ステアリングポテンショメ−タ１２からの信号と、揚高センサ１３からの信号と、重量センサ１４からの信号と、リ−チセンサ１５からの信号とを入力することにより、リ−チフォ−クリフト１が急旋回しても転倒をしない安全速度に規制するための制御について説明する。
【００１４】
尚、一般的なフォ−クリフトにおいて、積載状態の重量（総重量）をｍ、旋回半径をｒ、走行速度をｖとすると、フォ−クリフトを転倒させる遠心力Ｆは、図３、図４、及び図５に示すように重量ｍが大きくなるほど、旋回半径ｒが小さくなるほど、走行速度ｖが大きくなるほど大になるという特性がある。従って、フォ−クリフトが転倒しない安全速度をｖｓとすれば、図６に示すように遠心力Ｆが大きくなれば安全速度ｖｓを小さくする必要がある。尚、旋回半径ｒはステアリングポテンショメ−タ１２からの信号に基づいて求められる。
【００１５】
上記のようにフォ−クリフトを転倒させる力は、フォ−クリフトの総重量ｍ、旋回半径ｒ、及び走行速度ｖに関係するが、重心の位置にも関係する。図１のようなリ−チフォ−クリフト１の場合、フォ−ク５に載荷したとき、フォ−ク５の揚高とリ−チ量と積載荷重とに応じてリ−チフォ−クリフト１の重心の位置が変化する。
【００１６】
リ−チフォ−クリフト１の重心は、左右のバランスを考慮しなければ、図７において斜線で示した２次元領域にあるものと考えられる。この２次元領域における重心移動範囲を量子化し、図８に示すように２次元（ｘ，ｙ）の行列として定義してコンピュ−タＣＰＵの記憶部に格納しておく。そして、前記リ−チセンサ１５からの検知信号に基づくリ−チ量Ｘ、揚高センサ１３からの検知信号に基づくフォ−ク５の揚高Ｙ、重量センサ１４からの検知信号に基づく積載荷重Ｍより重心が積載荷重Ｍに対応する上記行列のどの座標に位置するかをコンピュ−タＣＰＵが算出する。
【００１７】
リ−チフォ−クリフト１の総重量（フォ−クリフト１の重量と積載荷重Ｍの合計）をｍ、車速をｖ、旋回半径をｒ、重心にかかる機台向心力をＦｒとすれば、図９に示すように、重心にかかる機台向心力Ｆｒは、Ｆｒ＝ｍｖ² ／ｒとなり、重心にかかる機台向心力Ｆｒと重心にかかる重力Ｆｇの合成ベクトルが転倒方向に作用する力Ｆとなる。尚、揚高センサ１３及びリ−チセンサ１５は積載物の位置を検出する手段を構成する。
【００１８】
また、図１０に示すようにリ−チフォ−クリフト１の機台の転倒軸は左旋回ではドライブホイ−ル８Ａと左側従動輪１０を結ぶ線Ａとなり、右旋回ではキャスタ−ホイ−ル８Ｂと右従動輪１０を結ぶ線Ｂとなる。そして、上記転倒方向に作用する力Ｆの方向が転倒軸Ａ又はＢの外に出るとき、リ−チフォ−クリフト１は転倒状態になる。
【００１９】
図１１に示すように上記転倒方向に作用する力Ｆと重心にかかる重力Ｆｇとの成す角度をθとすれば、ｔａｎθ＝Ｆｒ／Ｆｇ＝ｖ² ／ｒｇとなり、
ｖ＝（ｒｇｔａｎθ）^1/2 となる。・・・・・・（１）
【００２０】
リ−チフォ−クリフト１の各重心位置に対して転倒に到る転倒限界角度θS の値は個別に決まる。そこで、転倒限界角度θS を図８に示した重心位置の行列の関数、即ちθS （ｘ，ｙ）として定義する。従ってθS （ｘ，ｙ）は、重心位置（ｘ，ｙ）における転倒状態となる角度である。
このように、重心位置が決まるとθS が決まるため、上記式（１）にθS （ｘ，ｙ）を代入すれば、
転倒限界速度ｖS （ｘ，ｙ）＝｛ｒｇｔａｎθS （ｘ，ｙ）｝^1/2 が求められる。
【００２１】
上記の転倒限界速度ｖS （ｘ，ｙ）において安全率を考慮した目標速度ｖｔを設定すれば、ｖｔ＝ｖS （ｘ，ｙ）×Ｓとなる。但し、Ｓは安全率である。
このように走行制御装置が旋回時の速度を目標速度ｖｔを超えないように制御すればリ−チフォ−クリフト１の転倒を防止することができる。
【００２２】
以上の実施の形態では重心位置を２次元座標で求めたが、フォ−ク５の積載物が偏荷重の状態で載荷されるような場合を考慮し、重心位置を３次元で求めることも可能である。この際、フォ−ク５の積載物の位置を３次元位置で検出する載荷センサを設け、リ−チフォ−クリフト１の重心位置は、フォ−ク５の揚高と、リ−チ量と、積載物の３次元載荷位置と、積載荷重とに基づいて算出される。
尚、上記実施の形態ではリ−チフォ−クリフト１の例を示したが、非リ−チ式のフォ−クリフトの場合はリ−チセンサ１５を設けないで、フォ−クに載荷された積荷の位置は揚高センサ１３で検出される。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、積載物の位置及び重量に基づいて積載状態でのフォ−クリフトの重心及び転倒限界角度を演算し、重心と操舵量及び積載物の重量とに基づいて重心にかかるフォ−クリフト転倒方向の力と所定方向との成す角度が転倒限界角度となる転倒限界速度を演算し、その転倒限界速度に基づいてフォ−クリフトの車速を規制するため、フォ−クリフトを急旋回させても転倒しない。そのため、オペレ−タの操作性及び安全性を向上させることができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、フォ−クリフトの積載物が偏荷重状態でも重心の位置が正確に演算され、フォ−クリフトの積載物の偏荷重状態に応じた転倒限界速度が演算されるため、偏荷重状態で急旋回してもフォ−クリフトは転倒しない速度に規制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】リ−チフォ−クリフトの斜視図である。
【図２】リ−チフォ−クリフトの制御ブロック図である。
【図３】フォ−クリフトを転倒させる力と積載重量との関係を示す特性図である。
【図４】フォ−クリフトを転倒させる力と旋回半径との関係を示す特性図である。
【図５】フォ−クリフトを転倒させる力と旋回速度との関係を示す特性図である。
【図６】フォ−クリフトを転倒させる力と安全速度との関係を示す特性図である。
【図７】リ−チフォ−クリフトの重心算出説明図である。
【図８】リ−チフォ−クリフトの重心を２次元の行列で示した説明図である。
【図９】リ−チフォ−クリフトの転倒方向に作用する力を求めるための説明図である。
【図１０】リ−チフォ−クリフトの転倒軸の説明図である。
【図１１】リ−チフォ−クリフトの転倒限界速度を求めるための説明図である。
【図１２】従来のフォ−クリフトの制御ブロック図である。
【符号の説明】
１ リ−チフォ−クリフト
１１ 回転センサ
１２ ステアリングポテンショメ−タ
１３ 揚高センサ
１４ 重量センサ
１５ リ−チセンサ
２４ 走行モ−タ
ＣＰＵ コンピュ−タ

Claims (2)

1. フォ−クリフトの操舵量を検出する手段と、前記フォ−クリフトの積載物の位置を検出する手段と、前記積載物の重量を検出する手段と、前記積載物の位置及び重量に基づいて前記フォ−クリフトの重心及び転倒限界角度を演算し、前記重心と前記操舵量及び前記積載物の重量とに基づいて前記重心にかかるフォ−クリフト転倒方向の力と所定方向との成す角度が前記転倒限界角度となる転倒限界速度を演算し、前記転倒限界速度に基づいて前記フォ−クリフトの車速を規制する手段とを備えたフォ−クリフトの速度規制装置。
2. 前記フォ−クリフトの積載物の位置を３次元位置で検出する手段を備えた請求項１に記載のフォ−クリフトの速度規制装置。

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