JP6737202B2 - フォークリフト - Google Patents

Description

この発明は、操舵輪を備えた本体と、操舵輪を操作するためのステアリングと、被搬送物を支持した状態で本体に対して昇降するフォークと、を備えたフォークリフトに関し、特に、ステアバイワイヤ（ＳＴＥＥＲ ＢＹ ＷＩＲＥ）方式の操舵システムを備えたフォークリフトに関する。

このようなフォークリフトにおいては、ステアリングの操作量に応じた油量の作動油をステアリングシリンダに供給して操舵輪を操向させる、オービットロールを搭載した全油圧式のパワーステアリング装置が使用されている（特許文献１参照）。

これに対して、近年、フォークリフトの操舵システムとして、ステアリング操作を電気信号により検出して制御装置に入力し、油圧供給源に動力を提供するための直流モータに供給する電圧を制御装置により制御するステアバイワイヤ方式の電動液圧パワーステアリングが採用されつつある（特許文献２を参照）。

特開平１０−２８７２５２号公報 特開２００７−２３０４６０号公報

このようなフォークリフトにおいては、フォークに支持された被搬送物のおおよその重量を認識することが好ましい。このため、従来においては、フォークに支持された被搬送物の重量を計測する目的で、荷重センサ機構をフォークリフトに配設していた。これにより、部品点数が増加し、装置コストが増加するという問題が生じている。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ステアドバイワイヤ方式を採用したフォークリフトにおいて、特別な部品を追加することなく、フォークに支持された被搬送物のおおよその重量を認識することが可能なフォークリフトを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、操舵輪を備えた本体と、前記操舵輪を操作するためのステアリングと、被搬送物を支持した状態で前記本体に対して昇降するフォークと、前記ステアリングの角度を検出するステアリング角度センサと、前記操舵輪の角度を検出する操舵輪角度センサと、前記ステアリング角度センサにより検出した前記ステアリングの角度と前記操舵輪角度センサにより検出した前記操舵輪の角度とが対応するように前記操舵輪の角度を変更する操舵輪角度制御機構と、を備えたステアバイワイヤ方式のフォークリフトにおいて、前記操舵輪角度センサにより検出された前記操舵輪の角度が前記ステアリング角度センサにより検出された前記ステアリングの角度に対応する角度になるまでに要する遅れ時間と、その時に前記フォークに支持された被搬送物の重量との関係を示す荷重／時間情報を記憶する記憶部と、前記ステアリングを操作した時に、前記操舵輪角度センサにより検出された前記操舵輪の角度が前記ステアリング角度センサにより検出された前記ステアリングの角度に対応する角度になるまでに要する遅れ時間を検出する遅れ時間検出部と、前記遅れ時間検出部により検出した遅れ時間と、前記記憶部に記憶した荷重／時間情報とに基づいて、前記フォークに支持された被搬送物の重量を特定する重量特定部と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記操舵輪が接する路面の摩擦係数を計測する摩擦係数計測部と、前記摩擦係数計測部により計測された摩擦係数に基づいて、前記荷重／時間情報を補正する荷重／時間情報補正部と、をさらに備える。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記摩擦係数計測部は、据え切り動作を実行し、この据え切り動作時における前記操舵輪角度センサにより検出された前記操舵輪の角度が所定の角度になるまでに要する遅れ時間に基づいて前記操舵輪が接する路面の摩擦係数を計測する。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記重量特定部により特定した被搬送物の重量に基づいて、前記ステアリングの操作速度に対する前記操舵輪の角度変化速度を変更する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、前記重量特定部により特定した被搬送物の重量に基づいて、最高速度を制限する。

請求項１に記載の発明によれば、ステアバイワイヤ方式を採用したフォークリフトにおいて、特別な部品を追加することなく、フォークに支持された被搬送物のおおよその重量を認識することが可能となる。

請求項２および請求項３に記載の発明によれば、路面の摩擦係数が変化した場合においても、フォークに支持された被搬送物のおおよその重量を、路面の摩擦係数にかかわらず認識することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、荷重センサ機構を具備しないフォークリフトにおいても、フォークに支持された被搬送物のおおよその重量を認識し、認識された重量に基づいてステアリングの操作速度に対する操舵輪の角度変化速度を変更することにより、フォークリフトをより安全に運行させることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、荷重センサ機構を具備しないフォークリフトにおいても、フォークに支持された被搬送物のおおよその重量を認識し、認識された重量に基づいて最高速度を制限することにより、フォークリフトをより安全に運行させることが可能となる。

この発明に係るフォークリフトの概要図である。 この発明に係るフォークリフトの主要な駆動系を示すブロック図である。 この発明に係るフォークリフトの主要な制御系を示すブロック図である。 制御部３０の機能的な構成を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るフォークリフトの概要図である。

このフォークリフトは、ステアバイワイヤ方式の操舵システムを備えたものであり、走行輪である前輪１１と操舵輪である後輪１２とを備えた本体１３と、操舵輪である後輪１２を操作するためのステアリング１５と、被搬送物を支持した状態で本体１３に配設された昇降機構１４対して昇降するフォーク１６と、を備える。このフォークリフトにおいては、フォーク１６に支持された被搬送物の重量により、フォーク１６に対して図１において矢印Ａで示す下向きの力が作用すると、図１において矢印Ｂで示すように、後輪１２に対する負荷が軽減される。そして、この後輪１２への負荷の変化により、後輪１２の操舵時間が変化する。

図２は、この発明に係るフォークリフトの主要な駆動系を示すブロック図である。また、図３は、この発明に係るフォークリフトの主要な制御系を示すブロック図である。

このフォークリフトは、ナックルアーム２６を介して操舵輪である一対の後輪１２の操舵角を変化させるための、シリンダ２７と、シリンダロッド２８と、ピストン２９とからなる油圧シリンダ２５を備える。また、このフォークリフトは、油圧シリンダ２５に作動油を供給するための油圧ポンプ２４と、この油圧ポンプ２４を正逆転方向に回転させて油圧シリンダ２５を作動させるＤＣモータ２３と、ステアリング１５の角度を検出するためのステアリング角度センサ２１と、後輪１２の操舵角を検出するための操舵輪角度センサ２２とを備える。さらに、このフォークリフトは、ステアリング角度センサ２１と操舵輪角度センサ２２からの信号に基づいて、ステアリング１５の角度と後輪１２の角度とが対応するように後輪１２の操舵角を変更するための操舵輪角度制御機構としての制御部３０とを備える。

このフォークリフトにおいては、ステアリング１５が操作されてその角度が変更されると、これをステアリング角度センサ２１が検出し、制御部３０にステアリング１５の角度を示す信号を送信する。制御部３０は、ステアリング角度センサ２１から送信されたステアリング１５の角度を示す信号に基づいて、ＤＣモータ２３を回転させ、油圧ポンプ２４の駆動により油圧シリンダ２５を作動させ、後輪１２の操舵角を変更する。この後輪１２の操舵角は、操舵輪角度センサ２２により検出され、この操舵角を示す信号は制御部３０に送信される。制御部３０は、ステアリング角度センサ２１と操舵輪角度センサ２２からの信号に基づいて、ステアリング１５の角度と後輪１２の角度とが対応するように後輪１２の操舵角を変更する。

図４は、制御部３０の機能的な構成を示すブロック図である。

この制御部３０は、論理演算を実行するＣＰＵと、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭと、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭを備え、プロセッサーとして機能するものである。

この制御部３０は、機能的構成として、操舵輪角度センサ２２により検出された後輪１２の角度がステアリング角度センサ２１により検出されたステアリング１５の角度に対応する角度になるまでに要する遅れ時間と、その時にフォーク１６に支持された被搬送物の重量との関係を示す荷重／時間情報を記憶する記憶部３１と、ステアリング１５を操作した時に、操舵輪角度センサ２２により検出された後輪１２の操舵角がステアリング角度センサ２１により検出されたステアリング１５の角度に対応する角度になるまでに要する遅れ時間を検出する遅れ時間検出部３２と、遅れ時間検出部３２により検出した遅れ時間と、記憶部３１に記憶した荷重／時間情報とに基づいて、フォーク１６に支持された被搬送物の重量を特定する重量特定部３３とを備える。

また、この制御部３０は、機能的構成として、据え切り動作を実行したときに、操舵輪角度センサ２２により検出された後輪１２の角度が所定の角度になるまでに要する遅れ時間に基づいて後輪１２が接する路面の摩擦係数を計測する摩擦係数計測部３４と、この摩擦係数計測部３４により計測された摩擦係数に基づいて荷重／時間情報を補正する荷重／時間情報補正部３５と、重量特定部３３により特定した被搬送物の重量に基づいて、ステアリング１５の操作速度に対する後輪１２の角度変化速度を変更する角度変化速度変更部３６と、重量特定部３３により特定した被搬送物の重量に基づいて、最高速度を制限する最高速度制限部３７とを備える。

以上のような構成を有するフォークリフトにおいて被搬送物を搬送する時には、フォークリフトが走行を停止している状態において、後輪１２が接する路面の摩擦係数を計測する摩擦係数計測動作を実行する。このときには、摩擦係数計測部３４の指令により、短時間の間に後輪１２の操舵角を小さな角度だけ変更する据え切り動作を実行する。この据え切り動作は、フォークリフトの操作者の操作ではなく、予め設定されたプログラムに基づいて実行される。そして、この据え切り動作時に、摩擦係数計測部３４が据えきり動作を実行するための指令を出した後、操舵輪角度センサ２２により検出された後輪１２の角度が所定の角度になるまでに要する遅れ時間を計測する。この遅れ時間は、後輪１２が接する路面の摩擦係数の大きさを表すデータとして、記憶部３１に記憶される。

なお、後輪１２が接する路面の状態がおおよそ変化せず、摩擦係数が所定の範囲内にある場合等においては、上述した摩擦係数計測動作を省略してもよい。

この状態において、フォークリフトにより被搬送物を搬送するために、フォーク１６を昇降させ、フォーク１６により被搬送物を支持する。そして、フォークリフトの方向を変更するためにフォークリフトの操作者がステアリング１５を操作して、その角度を変更する。

このときに、ステアバイワイヤ方式の操舵システムを備えたフォークリフトにおいては、操舵輪である後輪１２がステアリング１５の操作角度に対応する角度になるまでに、所定の遅れ時間が発生する。上述したように、フォーク１６に対して図１において矢印Ａで示す下向きの力が作用すると、図１において矢印Ｂで示すように、後輪１２に対する負荷が軽減される。そして、被搬送物の荷重が大きく、図１において矢印Ａで示す下向きの力が増加すれば、図１において矢印Ｂで示す後輪１２に対する負荷が軽減される。この後輪１２に対する負荷が軽減された時には、操舵輪である後輪１２がステアリング１５の操作角度に対応する角度になるまでの遅れ時間が小さくなる。一方、後輪１２に対する負荷が大きくなった時には、遅れ時間も大きくなる。

このため、ステアリング１５の操作がなされた時に、遅れ時間検出部３２により、操舵輪角度センサ２２により検出された後輪１２の操舵角がステアリング角度センサ２１により検出されたステアリング１５の角度に対応する角度になるまでに要する遅れ時間を検出する。そして、重量特定部３３により、遅れ時間検出部３２により検出した遅れ時間と、記憶部３１に記憶された遅れ時間と被搬送物の重量との関係を示す荷重／時間情報とに基づいて、フォーク１６に支持された被搬送物の重量を特定する。これにより、フォークリフトのフォーク１６に支持された被搬送物のおおよその重量を認識することが可能となる。

このときには、記憶部３１に記憶された後輪１２が接する路面の摩擦係数の大きさを表すデータに基づいて、荷重／時間情報補正部３５が、被搬送物の重量を特定するときに使用する荷重／時間情報を補正する。これにより、被搬送物の重量をより正確に認識することができる。なお、摩擦係数の大きさと補正後の荷重／時間情報との関係を示す情報をテーブルとして記憶部３１に記憶しておき、荷重／時間情報補正部３５がこのテーブルを利用して荷重／時間情報を補正してもよい。

フォーク１６に支持された被搬送物の重量が特定された後に、フォークリフトを操作した場合においては、角度変化速度変更部３６が、重量特定部３３により特定した被搬送物の重量に基づいて、ステアリング１５の操作速度に対する後輪１２の角度変化速度を変更する。すなわち、被搬送物の重量が大きい場合には、ステアリング１５を急速に操作するとフォークリフトが横転する等の危険が生じやすい。このため、被搬送物の重量が大きい場合には、ステアリング１５の操作速度に対する後輪１２の角度変化速度を小さくすることにより、ステアリング１５の作用を鈍らせることで、急なステアリング操作を防止している。これにより、フォークリフトをより安全に運行させることが可能となる。

また、フォーク１６に支持された被搬送物の重量が特定された後に、フォークリフトを操作した場合においては、最高速度制限部３７が、重量特定部３３により特定した被搬送物の重量に基づいて、フォークリフトの最高速度を制限する。すなわち、被搬送物の重量が大きい場合には、フォークリフトを高速で走行させるとステアリング１５を急速に操作するとフォークリフトが横転する等の危険が生じやすい。このため、被搬送物の重量が大きい場合には、フォークリフトの最高速度をより小さなものとすることにより、フォークリフトをより安全に運行させることが可能となる。

以上のように、この発明に係るフォークリフトによれば、後輪１２の操舵角がステアリング１５の角度に対応する角度になるまでに要する遅れ時間を利用して、フォーク１６に支持された被搬送物のおおよその重量を認識することが可能となる。このため、従来のように、被搬送物の重量を計測する目的で荷重センサ機構をフォークリフトに配設する必要がなくなる。

なお、上述した実施形態においては、走行輪である前輪１１と操舵輪である後輪１２のうち、後輪１２の操舵角がステアリング１５の角度に対応する角度になるまでに要する遅れ時間を利用してフォーク１６に支持された被搬送物のおおよその重量を認識している。この種のフォークリフトにおいては、最小回転半径を小さくする目的で、一般的に、後輪１２が操舵輪となっている。しかしながら、前輪１１が操舵輪となるフォークリフトにおいては、前輪１１の操舵角がステアリング１５の角度に対応する角度になるまでに要する遅れ時間を利用してフォーク１６に支持された被搬送物のおおよその重量を認識する構成とすればよい。

また、上述した実施形態においては、短時間の間に後輪１２の操舵角を小さな角度だけ変更する据え切り動作により後輪１２が接する路面の摩擦係数を計測する構成を採用しているが、路面の摩擦係数を光学的に計測してもよく、また、接触式センサ等の他の方式により路面の摩擦係数を計測してもよい。

１１ 前輪
１２ 後輪
１３ 本体
１４ 昇降機構
１５ ステアリング
１６ フォーク
２１ ステアリング角度センサ
２２ 操舵輪角度センサ
２３ ＤＣモータ
２４ 油圧ポンプ
２５ 油圧シリンダ
３０ 制御部
３１ 記憶部
３２ 遅れ時間検出部
３３ 重量特定部
３４ 摩擦係数計測部
３５ 荷重／時間情報補正部
３６ 角度変化速度変更部
３７ 最高速度制限部

Claims (5)

1. 操舵輪を備えた本体と、前記操舵輪を操作するためのステアリングと、被搬送物を支持した状態で前記本体に対して昇降するフォークと、前記ステアリングの角度を検出するステアリング角度センサと、前記操舵輪の角度を検出する操舵輪角度センサと、前記ステアリング角度センサにより検出した前記ステアリングの角度と前記操舵輪角度センサにより検出した前記操舵輪の角度とが対応するように前記操舵輪の角度を変更する操舵輪角度制御機構と、を備えたステアバイワイヤ方式のフォークリフトにおいて、
   前記操舵輪角度センサにより検出された前記操舵輪の角度が前記ステアリング角度センサにより検出された前記ステアリングの角度に対応する角度になるまでに要する遅れ時間と、その時に前記フォークに支持された被搬送物の重量との関係を示す荷重／時間情報を記憶する記憶部と、
   前記ステアリングを操作した時に、前記操舵輪角度センサにより検出された前記操舵輪の角度が前記ステアリング角度センサにより検出された前記ステアリングの角度に対応する角度になるまでに要する遅れ時間を検出する遅れ時間検出部と、
   前記遅れ時間検出部により検出した遅れ時間と、前記記憶部に記憶した荷重／時間情報とに基づいて、前記フォークに支持された被搬送物の重量を特定する重量特定部と、
   を備えたことを特徴とするフォークリフト。
2. 請求項１に記載のフォークリフトにおいて、
   前記操舵輪が接する路面の摩擦係数を計測する摩擦係数計測部と、
   前記摩擦係数計測部により計測された摩擦係数に基づいて、前記荷重／時間情報を補正する荷重／時間情報補正部と、
   をさらに備えるフォークリフト。
3. 請求項２に記載のフォークリフトにおいて、
   前記摩擦係数計測部は、据え切り動作を実行し、この据え切り動作時における前記操舵輪角度センサにより検出された前記操舵輪の角度が所定の角度になるまでに要する遅れ時間に基づいて前記操舵輪が接する路面の摩擦係数を計測するフォークリフト。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のフォークリフトにおいて、
   前記重量特定部により特定した被搬送物の重量に基づいて、前記ステアリングの操作速度に対する前記操舵輪の角度変化速度を変更するフォークリフト。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のフォークリフトにおいて、
   前記重量特定部により特定した被搬送物の重量に基づいて、最高速度を制限するフォークリフト。
   

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