JP3864296B2 - Forklift steering control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフトの操舵制御装置に関し、特にハンドルと操舵輪とが機械的に連結されていない操舵制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5(a)、(b)に、フォークリフトの例としてのリーチフォークリフト(以降、リーチフォーク1と呼ぶ)の平面図及び側面図を示す。リーチフォーク1の前部に設けられている左右一対のリーチレッグ2,2には、フォーク3のリフト機構及びチルト機構が搭載されたフォーク装置4が前後に移動自在に取着されている。運転席5のパネル部(図示せず)に設けられたリフトレバー及びチルトレバー(図示せず)の操作によりフォーク3がそれぞれ昇降及びチルトするようになっている。また、図示しないリーチレバーの操作により、フォーク装置4の全体がリーチレッグ2,2の上で前後進するようになっている。
リーチフォーク1は、リーチレッグ2,2の前部に回転自在に配設され、かつ車体を支持する左右一対の前輪6,6と、車体の左後部下に設けられ、かつ駆動と操舵の機能を併せ持つ一個の操舵輪(以降、タイヤ7と呼ぶ)と、車体右後部下に設けられた一個のキャスタ輪8とを有している。なお、車種によっては、キャスタ輪8を備えていないものもある。キャスタ輪8は車両荷重を支持した状態で回転自在に取着されている。運転席5の図示しない車速レバーを操作して車速を設定する。
操舵は、運転席5に配置されたハンドル9とタイヤ7の操舵軸とは機械的に接続されておらず、コントローラを介して行われている。タイヤ7の操舵角度を制御する方法として、オペレータがハンドル9を回転させると、その回転角速度に応じてタイヤ7の操舵角速度が制御され、ハンドル9の回転を停止させると操舵も停止させるものがある。操舵角度検出器による操舵角度検出は行わず、操舵角度のフィードバックのない操舵制御方式である。このとき、図6に示すコントローラ21が、ハンドル9の近傍に取着されているハンドル操作角速度検出器41からのハンドル操作角速度信号θhdに応じたデューティを有するPWM信号Sを駆動回路22に出力する。PWM信号はオンオフ時間のパルス幅を制御している信号であり、オンのパルス幅が100%のときは100%デューティ、オンのパルス幅がゼロ%のときはゼロ%デューティとそれぞれ呼ぶ。駆動回路22は、PWM信号のデューティにより駆動回路22の中の半導体スイッチング素子を高速でオンオフして操舵モータ(以降、モータ15と呼ぶ)に出力する電流値Imを制御する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上説明したリーチフォーク1においては、走行中に障害物によりタイヤ7の操舵角度が変更されても、操舵角度のフィードバックがないために変更された操舵角度を修正できないという問題がある。そこで、この問題を解決する制御方法として、ハンドル操作をしていないときに、操舵角度が障害物により例えば時計回り方向に変更されたときには、直流のモータ15の電機子端子間に設けた電圧検出器により検出したモータ15の回転角速度に応じた起電圧信号に基づいて、モータを反時計回り方向に回転させて障害物による操舵角度の変更を防止することが考えられる。
【0004】
しかしながら、この技術においては、以下のような課題が発生している。
車両が停止しているときのハンドル操作(以降、据え切りと呼ぶ)時には、走行中に比較して操舵角度方向の路面とタイヤ7間の摩擦抵抗トルクが大きいために、操舵時のタイヤ7の操舵方向の捩じれ角度は走行時の捩じれ角度よりも大きい。この捩じれ角度は路面とタイヤ7間の摩擦抵抗力に応じた大きさである。
タイヤ7を据え切った後ハンドル操作角速度をゼロ値にする、即ちハンドル操作を停止すると、モータ15は電気的にフリーの状態になるので、前記捩じれ角度を有する捩じれトルクによりモータ15の角度はタイヤ7の角度に近づくように少し捩じり戻される。このとき、前記モータ15に電圧が生じるので、電圧検出器により検出されるこの起電圧値に応じたデューティを有するPWM信号がモータ15に出力されて、モータ15はハンドル操作を完了したときの角度方向に向けて戻ってゆく。そして、出力されたPWM信号のデューティにより制御する電流値に応じたモータ出力トルクとタイヤの捩じれトルクとが等しくなると、モータ15の回転は停止する。このとき、モータ15を駆動する駆動回路22の全てのスイッチへのPWM信号のデューティはゼロ%デューティになり、再びモータ15は電気的にフリーの状態になるので、捩じれ角度を有する捩じれトルクによりモータ15の角度はタイヤ7の角度に近づくように少し捩じり戻される。以上のような動作を繰り返すことにより、モータ15が持続振動し、常にモータ15が作動状態にある。このため、図示しないバッテリーの消耗及びモータブラシの摩耗が大きくなり、バッテリー及びモータ15のメンテナンスに多くの費用と時間がかかる。このことから、以上のようにハンドル操作角速度に応じて操舵角速度を制御するフリー電気パワーステアリング制御において、モータ15が持続振動しないようにした操舵制御装置が強く要望されている。
【0005】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、ハンドル操作角速度に応じて操舵角速度を制御するフリー電気パワーステアリング制御において、据え切り時のモータ持続振動を防止して、バッテリー及びモータのメンテナンスコストを低減できるフォークリフトの操舵制御装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
第1発明は、 ハンドル(9)と、ハンドル(9)の操作角速度(θhd)を検出するハンドル操作角速度検出器(41)と、ハンドル操作角速度(θhd)を示す信号を入力して、モータ(15)を駆動するための信号(S1、S2、S3、S4)を演算し出力するコントローラ(21)と、コントローラ(21)から出力される信号(S1、S2、S3、S4)に応じて回転するモータ(15)と、モータ(15)の回転に応じて操舵される操舵輪(7)とを備えたフォークリフトの操舵制御装置において、
車両の速度(V)を検出する速度検出器(60)
が備えられ、
コントローラ(21)は、
車両の速度(V)を示す信号を入力するとともに、モータ(15)の回転方向と回転速度に応じた演算値(V2)を演算し、
車両の速度(V)がゼロ値でない場合であって、ハンドル操作角速度(θhd)がゼロ値のときには、演算値(V2)に示される回転方向とは逆にモータ(15)を回転させるための信号(V3、S1、S2、S3、S4)を演算し出力し、
車両の速度(V)がゼロ値である場合であって、ハンドル操作角速度(θhd)がゼロ値のときには、演算値(V2)が所定の振動持続時間(Tj)以上変化し続けていることを条件に、所定のモータオフ時間(ΔT)間、モータ(15)を電気的にフリーの状態にするための信号(V3、S1、S2、S3、S4)を演算し出力すること
特徴とする。第2発明は、同じフォークリフトの操舵制御装置において、
車両の速度(V)を検出する速度検出器(60)
が備えられ、
コントローラ(21)は、
車両の速度(V)を示す信号を入力するとともに、モータ(15)の回転方向と回転速度に応じた演算値(V2)を演算し、
車両の速度(V)がゼロ値でない場合であって、ハンドル操作角速度(θhd)がゼロ値のときには、演算値(V2)に示される回転方向とは逆にモータ(15)を回転させるための信号(V3、S1、S2、S3、S4)を演算し出力し、
車両の速度(V)がゼロ値である場合であって、ハンドル操作角速度(θhd)がゼロ値のときには、所定のモータオフ時間(ΔT)間、モータ(15)を電気的にフリーの状態にするための信号(V3、S1、S2、S3、S4)を演算し出力すること
特徴とする。
【0007】
第1発明によると、車両が停止していてハンドル操作角速度がゼロ値になったときに、所定時間の間だけ、操舵モータにゼロ値の電流指令値を出力して、操舵モータを電気的にフリーの状態にする。これにより、据え切り時に操舵モータと操舵輪間に生じている捩じれトルクにより操舵モータは操舵輪の位置にまで捩じり戻されて、捩じれ角度がゼロ値となるので、捩じれトルクとモータ出力トルクとのバランスの繰り返しにより発生する操舵モータの振動が停止する。この電気的にフリーにする処理は、電圧検出器の出力値が所定時間変化し続けたと判断した後に実行してもよいし、ハンドル操作後にただちに実行してもよい。これにより、車両停止時のハンドル操作においてモータの振動が持続することがなく、バッテリーの消耗及びモータブラシの摩耗を防止できるフォークリフトの操舵制御装置を得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図1に本実施形態のハード構成図を示す。図5,6の構成要素と同一要素には同一符号を付して説明する。ハンドル9の中心から延設されているハンドル軸10の軸端に第1スプロケット11が取着され、第1スプロケット11の近傍に第2スプロケット12が設けてある。また、第1スプロケット11と第2スプロケット12にはハンドル操作角度θhを第2スプロケット12に伝動するチェーン13が巻装されている。第2スプロケット12の中心にはハンドル操作角速度θhdを検出するハンドル操作角速度検出器41が取着されている。操向を制御する直流のモータ15の軸端部には第1ギア16が取着され、第2ギア17が第1ギア16に噛み合っている。第2ギア17からは第2ギア17の回転をタイヤ7に伝動するブラケット20が固着され、ブラケット20の端部にはタイヤ7が回転自在に取着されている。
【0009】
コントローラ21には、ハンドル操作角速度検出器41からのハンドル操作角速度θhd、モータ15の第1電機子端子Aの第1電圧値C1、第2電機子端子Bの第2電圧値C2、及び車両の速度Vの信号が入力されている。車両の速度Vは、タイヤ7の車軸(図示せず)の近傍に取着された速度検出器60により検出される。
【0010】
コントローラ21は演算部24、判断部45、信号生成部46、及び電圧検出器47を有している。電圧検出器47は、例えば入出力絶縁型の差動アンプから構成される。演算部24は、入力されたハンドル操作角速度θhdに応じて第1演算値V1を演算する。第1演算値V1はモータ15の速度指令値である。電圧検出器47は前記第1電圧値C1及び第2電圧値C2を入力し、これらの電圧値間の差値つまりモータ15の起電圧値に基づいて、モータ15の回転方向と回転角速度に応じた第2演算値V2を演算する。判断部45は、演算された第1演算値V1、第2演算値V2及び入力された車速Vに基づいて第3演算値V3を演算して信号生成部46に出力する。信号生成部46は、入力された第3演算値に応じて後述する駆動回路22内の半導体スイッチング素子(以降、スイッチと呼ぶ)にPWM信号を出力する。
【0011】
次に駆動回路22を説明する。
駆動回路22は、例えば第1,2,3,4スイッチ48,49,50,51の4個のスイッチを有している。バッテリー52の正極と負極間に、第1,4スイッチ48,51の直列回路と第3,2スイッチ50,49の直列回路との並列回路が接続されている。第1スイッチ48と第4スイッチ51との間の第3端子Cとモータ15の第1電機子端子Aとが接続されている。また、第3スイッチ50と第2スイッチ49との間の第4端子Dとモータ15の第2電機子端子Bとが接続されている。即ち、駆動回路22は、モータ15を中心にしたH型ブリッジ回路を構成している。第1,2,3,4スイッチ48,49,50,51はコントローラ21の信号生成部46が出力する第1,2,3,4PWM信号S1,S2,S3,S4のデューティによりそれぞれオンオフされる。第1,2,3,4PWM信号S1,S2,S3,S4の有するデューティを第1デューティS1D,第2デューティS2D,第3デューティS3D,第4デューティS4Dとする。
また、第1,2スイッチ48,49に第1,2PWM信号S1,S2が出力されていて、第3,4スイッチ50,51がオフのときには、第3端子C、第1電機子端子A、第2電機子端子B、第4端子Dの経路により電流が流れてモータ15は時計回り方向に回転するものとする。第1,2スイッチ48,49にゼロ%以外のデューティを出力するときには、第1,2デューティS1D,S2Dのどちらか一方を100%デューティと設定しておき、残りのデューティを制御して、モータ15の時計回り方向の回転速度を制御する方法をとる場合がある。ここでは、第1デューティS1Dを100%デューティと設定する方法をとるものとする。次に、第3,4スイッチ50,51に第3,4PWM信号S3,S4が出力されていて、第1,2スイッチ48,49がオフのときには、第4端子D、第2電機子端子B、第1電機子端子A、第3端子Cの経路により電流が流れてモータ15は反時計回り方向に回転する。第3,4スイッチ50,51にゼロ%以外のデューティを出力するときには、第3,4デューティS3D,S4Dのどちらか一方を100%デューティと設定しておき、残りのデューティを制御して、モータ15の反時計回り方向の回転速度を制御する方法をとる場合がある。ここでは、第3デューティS3Dを100%デューティと設定する方法をとるものとする。
なお、モータ15が外力により回転させられたときには、電圧検出器47は図2に示すように、モータ15が時計回り方向に回転しているときには正、反時計回り方向に回転しているときには負の第2演算値V2をそれぞれ出力する。
【0012】
次に、図3に示すフローチャートにより判断部45の処理手順を説明する。なお、図3における説明では各処理ステップ番号にSを付して表わす。
S1にて、車速Vがゼロ値か否かを判断する。ゼロ値でないならば、S8にて、第1,2,3,4スイッチ48,49,50,51のそれぞれに出力する第1デューティS1D,第2デューティS2D,第3デューティS3D,第4デューティS4Dを第1演算値V1に基づくハンドル操作角速度θhdに応じたデューティに設定する第3演算値V3を信号生成部46に出力する。即ち、時計回り方向の回転を指令する第1演算値V1のときは、第1,2スイッチ48,49の第1,2デューティS1D,S2Dを制御し、第3,4スイッチ50,51の第3,4デューティS3D,S4Dはゼロ%デューティと設定する。また、反時計回り方向の回転を指令する第1演算値V1のときには、第3,4スイッチ50,51の第3,4デューティS3D,S4Dを制御し、第1,2スイッチ48,49の第1,2デューティS1D,S2Dはゼロ%デューティと設定する。S1にて車速Vがゼロ値と判断すれば、S2にて、第1演算値V1がゼロ値か否かを判断する。ゼロ値でないならば、S8の処理を実行する。ゼロ値ならば、S3にて、第2演算値V2が所定の振動持続時間Tj秒間以上変化し続けているか否かを判断する。振動持続時間Tj秒間以上変化し続けているならば、S4にて、所定のモータオフ時間ΔT秒間だけ、全てのPWM信号のデューティをゼロ%デューティと設定する第3演算値V3を信号生成部46に出力する。振動持続時間Tj秒間以上変化し続けていないならば、S5にて、第2演算値V2がゼロ値より大きいか否かを判断する。ゼロ値より大きいときには、S6において、第1デューティS1D及び第2デューティS2Dをゼロ%デューティに、第3デューティS3Dを100%デューティに、第4デューティS4Dを第2演算値V2の絶対値に応じたデューティにそれぞれ設定する第3演算値V3を信号生成部46に出力する。第2演算値V2がゼロ値以下のときは、S7にて、第1デューティS1Dを100%デューティに、第2デューティS2Dを第2演算値V2の絶対値に応じたデューティに、第3デューティS3D及び第4デューティS4Dをゼロ%デューティに、それぞれ設定する第3演算値V3を信号生成部46に出力する。
【0013】
次に、以上の構成による作用を説明する。
図4に、車速Vがゼロで、時間tがゼロのときに、例えばハンドル操作角速度θhdをゼロ値から時計回り方向にステップ状で大きくし、つまり一定速度で回転させ、時刻Tsのときにゼロ値にステップ状で戻したと仮定し、このときのハンドル操作角速度θhd、操舵角度即ちモータ角度θm、及びタイヤ角度θ等の状態量の時間的変化を示す。タイヤ角度θtは、タイヤ7の操舵角度方向のばね定数によりモータ角度θmの間で捩じれ角度Δθを生じながらモータ角度θmに追従して変化する。図4に示す前記状態量の時間的な変化において、時間の経過にともない図3に示すフローチャートで実行される処理動作が異なるので、図4上に動作中の図3のステップ番号を対応する時間領域に示している。
【0014】
ハンドル操作角速度θhdが時計回り方向にステップ状で大きくなると、演算部24では、ハンドル操作角速度θhdに応じて第1演算値V1が演算されて、図3のフローチャートにおいては、車速Vはゼロ値であるが、ハンドル操作角速度θhdがゼロ値ではないので、S8の処理を実行する。即ち、第1スイッチ48に100%デューティの第1デューティS1Dを有する第1PWM信号S1が、第2スイッチには第1演算値V1の絶対値に応じた第2デューティS2Dを有する第2PWM信号S2がそれぞれ出力される。また、第3及び第4スイッチ50,51にはゼロ%デューティを有する第3及び第4PWM信号S3,S4が出力されてモータ15は時計回り方向に回転する。このとき、タイヤ7は、路面とタイヤ7間の操舵角度方向の摩擦抵抗トルクと等しいトルクを発生する捩じれ角度Δθを有した状態でモータ角度θmに追従している。
【0015】
ハンドル操作角速度θhdを時刻Tsでゼロ値にすると、第1演算値V1がゼロ値となるので、全てのスイッチに出力される全てのPWM信号のデューティをゼロ%デューティと設定する第3演算値V3を判断部は出力する。これにより、モータは電気的にフリーの状態となり、タイヤの捩じりトルクがモータ角度を点P1からタイヤ角度θtに近づくように捩じり戻されようとする。
【0016】
これまで時計回り方向に回転していたモータはタイヤの捩じりトルクにより、点P1から反時計回り方向に回転し始めるので図2に示すように、第2演算値V2は負の値を出力する。このとき、図3のフローチャートにおいては、ハンドル操作角速度がゼロ値となっているため、S3にて第2演算値V2がTj秒間以上変化し続けているか否かを判断する。第2演算値V2がTj秒間以上変化し続けていないときは、S5で第2演算値V2がゼロ値以上か否かを判断する。このとき、第2演算値V2がゼロ値より小さいので、S7の処理動作を実行する。即ち、第1スイッチ48に100%デューティの第1デューティS1Dを有する第1PWM信号S1が、第2スイッチ49には第2演算値V2の絶対値に応じたデューティの第2デューティS2Dを有する第2PWM信号S2が出力され、かつ第3及び第4スイッチ50,51にはゼロ%デューティを有する第3及び第4PWM信号S3D,S4Dが出力されてモータ15は反時計回り方向から時計回り方向に点P2において反転する。そして、点P3までモータ15が時計回り方向に回転し、モータ15の出力トルクと捩じれトルクがバランスしたモータ角度θmのときに、第2演算値V2はゼロ値になる。すると、モータ15は電気的にフリーの状態になるので、再度タイヤ7の捩じりトルクで反時計回り方向に回転しようとしてモータ15は持続振動を続ける。
【0017】
図3のS3にて第2演算値V2がTj秒間以上変化し続けている、即ちモータの持続振動がTj秒間以上続いていると判断すると、S4の処理動作に移行し、所定のモータオフ時間ΔT秒間だけ、駆動回路22の全てのスイッチへのPWM信号のデューティをゼロ%デューティに設定する第3演算値V3を信号生成部に出力する。モータオフ時間ΔT秒間だけモータ15は電気的にフリーの状態となるので、モータ角度θmは、捩じれトルクによりタイヤ角度θtに一致する角度に落ち着き持続振動を停止する。
【0018】
次に、本実施形態の効果を説明する。
判断部45の図3に示すフローチャートのS1にて操舵が据え切りであると判断し、S2にてハンドル操作角速度θhdがゼロ値であると判断した後に、S3にて電圧検出器47からの第2演算値V2が所定の振動持続時間Tj秒間以上変化し続けているか否かを判断する。振動持続時間Tj秒間以上変化し続けていると判断することにより、モータ15が持続振動していることがわかる。振動持続時間Tj秒間以上という条件はノイズ等の影響による誤検出を防止するために設定されている。モータ15が持続振動していることを検出すると、モータ15を駆動する駆動回路22の全てのスイッチへのPWM信号のデューティを所定のモータオフ時間ΔT秒間だけゼロ%デューティに設定して、モータ15を電気的にフリーの状態にする。モータ15が電気的にフリーの状態になると、操舵角度方向に有しているタイヤ7の捩じりトルクにより、モータ角度θmがタイヤ角度θtにまで捩じり戻されて落ち着き、持続振動は停止する。なお、モータ15を電気的にフリーの状態にするモータオフ時間ΔTは、モータ15がタイヤ角度θtまで十分近づく時間とする。これにより、据え切り時においてモータが振動を持続することがなく、バッテリーの消耗及びモータブラシの摩耗を防止できるフォークリフトの操舵制御装置を得ることができる。
【0019】
なお、本実施形態によると、ハンドル操作後、電圧検出器により検出したモータ起電圧が振動持続時間Tj秒間以上変化し続けていると判断したときに、全てのスイッチへのデューティをゼロ%デューティに設定しているが、この電気的にモータ15をフリーにする処理は、ハンドル操作後にただちに実行してもよい。また、車両停止時には、周期的にモータ15を電気的にフリーにする処理をおこなってもよい。
また、本実施形態によると、モータ15の駆動回路22は、4個の半導体スイッチング素子を使用したH型ブリッジ回路とし、PWM信号によりモータ15の回転速度及び回転方向を制御しているが、これに限定されるものではなく、例えば2個の半導体スイッチング素子を使用した駆動回路または、他の通常のモータ駆動回路としても差し支えない。
【0020】
以上、本発明による操舵制御装置は、ハンドル操作角速度検出器により検出されるハンドル操作角速度に基づいて電流指令値を演算し操舵モータに出力して操舵し、操舵モータ角度又は操舵モータ角速度の信号値のフィードバックのない操舵制御方式におけるモータの持続振動を防止する操舵制御装置である。即ち、外力により操舵角度が変更されることを防止するために、モータの電機子間に設けた電圧検出器により、外力に起因するモータの回転方向及び回転速度を検出し、この電圧検出器の出力に応じて、外力により変更された操舵角度と反対の方向にモータを回転させようとする制御回路を有している。この制御回路によって、ハンドルの据え切り時に誘起されていたモータの持続振動を防止するための操舵制御装置である。
ハンドル操作角速度がゼロ値になった後に所定時間だけモータに出力する指令電流値をゼロ値に設定する。これにより、モータが電気的にフリーの状態になるので、操舵角度方向に有しているタイヤの捩じりトルクにより、モータ角度がタイヤ角度にまで捩じり戻されて落ち着き、持続振動は発生しない。これにより、バッテリーの消耗及びモータブラシの摩耗を防止できるのでメンテナンスコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るハード構成図である。
【図2】電圧検出器の出力特性の説明図である。
【図3】判断部のフローチャートである。
【図4】ハンドル操作角速度、モータ角度及びタイヤ角度の時間的変化を示す説明図である。
【図5】本発明の対象とするフォークリフトとしてのリーチフォークの説明図である。
【図6】本発明の対象とする、操舵輪がハンドルに機械的に連結されていない操舵制御装置の説明図である。
【符号の説明】
1…リーチフォーク、2…リーチレッグ、3…フォーク、5…運転席、6…前輪、7…タイヤ、8…キャスタ輪、9…ハンドル、14…ハンドル操作角度検出器、15…モータ、21…コントローラ、22…駆動回路、24…演算部、45…判断部、46…信号生成部、47…電圧検出器、48…第1スイッチ、49…第2スイッチ、50…第3スイッチ、51…第4スイッチ、52…バッテリー、θhd…ハンドル操作角速度、θm…モータ角度、θt…タイヤ角度、S1…第1PWM信号、S2…第2PWM信号、S3…第3PWM信号、S4…第4PWM信号、V1…第1演算値、V2…第2演算値、V3…第3演算値、Tj…振動持続時間、ΔT…モータオフ時間。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering control device for a forklift, and more particularly to a steering control device in which a handle and a steering wheel are not mechanically connected.
[0002]
[Prior art]
5A and 5B are a plan view and a side view of a reach forklift (hereinafter referred to as reach fork 1) as an example of a forklift. A
The
Steering is not mechanically connected to the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the
[0004]
However, this technique has the following problems.
When the steering wheel is operated when the vehicle is stopped (hereinafter referred to as stationary), the frictional resistance torque between the road surface in the steering angle direction and the
When the steering wheel operating angular velocity is set to zero after the
[0005]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and in free electric power steering control for controlling the steering angular velocity according to the steering operation angular velocity, the motor and the continuous vibration at the time of stationary are prevented, and the battery and An object of the present invention is to provide a forklift steering control device capable of reducing the maintenance cost of a motor.
[0006]
[Means, actions and effects for solving the problems]
In the first invention, a handle (9), a handle operation angular velocity detector (41) for detecting an operation angular velocity (θhd) of the handle (9), and a signal indicating the handle operation angular velocity (θhd) are inputted, and a motor ( 15) Calculates and outputs signals (S1, S2, S3, S4) for driving, and rotates according to signals (S1, S2, S3, S4) output from the controller (21) A forklift steering control device comprising: a motor (15) for driving and a steered wheel (7) steered according to the rotation of the motor (15);
Speed detector (60) for detecting vehicle speed (V)
Is provided,
The controller (21)
While inputting the signal which shows the speed (V) of a vehicle, the calculation value (V2) according to the rotation direction and rotation speed of a motor (15) is calculated,
When the vehicle speed (V) is not zero and the steering wheel operating angular velocity (θhd) is zero , the motor (15) is rotated in the direction opposite to the rotation direction indicated by the calculation value (V2). Calculate and output signals (V3, S1, S2, S3, S4),
When the vehicle speed (V) is zero and the steering wheel operating angular velocity (θhd) is zero, the calculated value (V2) continues to change over a predetermined vibration duration (Tj). As a condition, a signal (V3, S1, S2, S3, S4) for making the motor (15) electrically free during a predetermined motor off time (ΔT) is calculated and output. The second invention is the steering control device for the same forklift,
Speed detector (60) for detecting vehicle speed (V)
Is provided,
The controller (21)
While inputting the signal which shows the speed (V) of a vehicle, the calculation value (V2) according to the rotation direction and rotation speed of a motor (15) is calculated,
When the vehicle speed (V) is not zero and the steering wheel operating angular velocity (θhd) is zero , the motor (15) is rotated in the direction opposite to the rotation direction indicated by the calculation value (V2). Calculate and output signals (V3, S1, S2, S3, S4),
When the vehicle speed (V) is zero and the steering wheel operating angular velocity (θhd) is zero , the motor (15) is brought into an electrically free state for a predetermined motor off time (ΔT). Signal (V3, S1, S2, S3, S4) is calculated and output.
[0007]
According to the first invention, when the vehicle is stopped and the steering wheel operating angular velocity becomes zero, the current command value of zero is output to the steering motor for a predetermined time, and the steering motor is electrically Make it free. As a result, the torsional torque generated between the steering motor and the steered wheels at the time of the stationary operation causes the steering motor to be twisted back to the position of the steered wheels, and the torsion angle becomes zero, so the torsional torque and the motor output torque The vibration of the steering motor, which occurs due to repeated balance, is stopped. This electrically free processing may be executed after it is determined that the output value of the voltage detector has continued to change for a predetermined time, or may be executed immediately after the steering operation. As a result, it is possible to obtain a forklift steering control device that does not sustain motor vibration during steering operation when the vehicle is stopped, and that can prevent battery consumption and motor brush wear.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a hardware configuration diagram of the present embodiment. The same components as those shown in FIGS. 5 and 6 will be described with the same reference numerals. A
[0009]
The
[0010]
The
[0011]
Next, the
The
When the first and second PWM signals S1 and S2 are output to the first and
As shown in FIG. 2, when the
[0012]
Next, the processing procedure of the
In S1, it is determined whether or not the vehicle speed V is zero. If it is not a zero value, the first duty S1D, the second duty S2D, the third duty S3D, and the fourth duty S4D output to the first, second, third, and
[0013]
Next, the effect | action by the above structure is demonstrated.
In FIG. 4, when the vehicle speed V is zero and the time t is zero, for example, the steering operation angular velocity θhd is increased stepwise from the zero value in a clockwise direction, that is, rotated at a constant speed, and zero at time Ts. Assuming that the values are returned in steps, the time change of the state quantities such as the steering operation angular velocity θhd, the steering angle, that is, the motor angle θm, and the tire angle θ at this time is shown. The tire angle θt changes following the motor angle θm while generating a twist angle Δθ between the motor angles θm due to the spring constant in the steering angle direction of the
[0014]
When the steering wheel operation angular velocity θhd increases stepwise in the clockwise direction, the
[0015]
When the steering operation angular velocity θhd is set to zero at the time Ts, the first calculation value V1 becomes zero. Therefore, the third calculation value V3 that sets the duty of all the PWM signals output to all the switches to zero% duty. The determination unit outputs. As a result, the motor becomes electrically free, and the torsional torque of the tire tends to be twisted back so that the motor angle approaches the tire angle θt from the point P1.
[0016]
The motor that has been rotating in the clockwise direction so far starts to rotate counterclockwise from the point P1 due to the torsional torque of the tire, so that the second calculated value V2 outputs a negative value as shown in FIG. To do. At this time, in the flowchart of FIG. 3, since the steering wheel operation angular velocity is zero, it is determined in S3 whether or not the second calculation value V2 continues to change for Tj seconds or more. If the second calculated value V2 has not changed for more than Tj seconds, it is determined in S5 whether the second calculated value V2 is greater than or equal to a zero value. At this time, since the second calculation value V2 is smaller than the zero value, the processing operation of S7 is executed. That is, the first PWM signal S1 having a first duty S1D of 100% duty is applied to the
[0017]
If it is determined in S3 of FIG. 3 that the second calculated value V2 continues to change for Tj seconds or more, that is, the continuous vibration of the motor continues for Tj seconds or more, the process proceeds to S4 and a predetermined motor off time ΔT. For a second, the third calculation value V3 that sets the duty of the PWM signal to all the switches of the
[0018]
Next, the effect of this embodiment will be described.
After determining that the steering is stationary in S1 of the flowchart shown in FIG. 3 of the
[0019]
According to the present embodiment, when it is determined that the motor electromotive voltage detected by the voltage detector continues to change for more than the vibration duration Tj seconds after the handle operation, the duty to all switches is set to zero% duty. Although set, this process of electrically freeing the
Further, according to the present embodiment, the
[0020]
As described above, the steering control device according to the present invention calculates the current command value based on the steering operation angular velocity detected by the steering operation angular velocity detector, outputs the current command value to the steering motor, and steers the steering motor angle or the steering motor angular velocity signal value. This is a steering control device that prevents continuous vibration of the motor in a steering control system without any feedback. That is, in order to prevent the steering angle from being changed by an external force, a voltage detector provided between the armatures of the motor is used to detect the rotational direction and rotational speed of the motor caused by the external force. In accordance with the output, a control circuit is provided to rotate the motor in the direction opposite to the steering angle changed by the external force. This control circuit is a steering control device for preventing the continuous vibration of the motor that has been induced when the steering wheel is closed.
The command current value output to the motor for a predetermined time after the steering wheel operating angular velocity becomes zero is set to zero. As a result, the motor is in an electrically free state, so that the motor angle is twisted back to the tire angle and settled by the torsion torque of the tire in the steering angle direction, and continuous vibration occurs. do not do. As a result, battery consumption and motor brush wear can be prevented, so that maintenance costs can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hardware configuration diagram according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of output characteristics of a voltage detector.
FIG. 3 is a flowchart of a determination unit.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing temporal changes in handle operating angular velocity, motor angle, and tire angle.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a reach fork as a forklift that is a subject of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a steering control device in which a steered wheel is not mechanically connected to a handle, which is a subject of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
車両の速度(V)を検出する速度検出器(60)
が備えられ、
コントローラ(21)は、
車両の速度(V)を示す信号を入力するとともに、モータ(15)の回転方向と回転速度に応じた演算値(V2)を演算し、
車両の速度(V)がゼロ値でない場合であって、ハンドル操作角速度(θhd)がゼロ値のときには、演算値(V2)に示される回転方向とは逆にモータ(15)を回転させるための信号(V3、S1、S2、S3、S4)を演算し出力し、
車両の速度(V)がゼロ値である場合であって、ハンドル操作角速度(θhd)がゼロ値のときには、演算値(V2)が所定の振動持続時間(Tj)以上変化し続けていることを条件に、所定のモータオフ時間(ΔT)間、モータ(15)を電気的にフリーの状態にするための信号(V3、S1、S2、S3、S4)を演算し出力すること
特徴とするフォークリフトの操舵制御装置。The handle (9), a handle operation angular velocity detector (41) for detecting the operation angular velocity (θhd) of the handle (9), and a signal indicating the handle operation angular velocity (θhd) are input to drive the motor (15). Controller (21) for calculating and outputting signals (S1, S2, S3, S4) for the purpose, and a motor (15) rotating in accordance with signals (S1, S2, S3, S4) output from the controller (21) And a steering control device for a forklift comprising a steering wheel (7) steered according to the rotation of the motor (15),
Speed detector (60) for detecting vehicle speed (V)
Is provided,
The controller (21)
While inputting the signal which shows the speed (V) of a vehicle, the calculation value (V2) according to the rotation direction and rotation speed of a motor (15) is calculated,
When the vehicle speed (V) is not zero and the steering wheel operating angular velocity (θhd) is zero , the motor (15) is rotated in the direction opposite to the rotation direction indicated by the calculation value (V2). Calculate and output signals (V3, S1, S2, S3, S4),
When the vehicle speed (V) is zero and the steering wheel operating angular velocity (θhd) is zero, the calculated value (V2) continues to change over a predetermined vibration duration (Tj). As a condition, a signal (V3, S1, S2, S3, S4) for making the motor (15) electrically free for a predetermined motor off time (ΔT) is calculated and output. Steering control device.
車両の速度(V)を検出する速度検出器(60)
が備えられ、
コントローラ(21)は、
車両の速度(V)を示す信号を入力するとともに、モータ(15)の回転方向と回転速度に応じた演算値(V2)を演算し、
車両の速度(V)がゼロ値でない場合であって、ハンドル操作角速度(θhd)がゼロ値のときには、演算値(V2)に示される回転方向とは逆にモータ(15)を回転させるための信号(V3、S1、S2、S3、S4)を演算し出力し、
車両の速度(V)がゼロ値である場合であって、ハンドル操作角速度(θhd)がゼロ値のときには、所定のモータオフ時間(ΔT)間、モータ(15)を電気的にフリーの状態にするための信号(V3、S1、S2、S3、S4)を演算し出力すること
特徴とするフォークリフトの操舵制御装置。The handle (9), a handle operation angular velocity detector (41) for detecting the operation angular velocity (θhd) of the handle (9), and a signal indicating the handle operation angular velocity (θhd) are input to drive the motor (15). Controller (21) for calculating and outputting signals (S1, S2, S3, S4) for the purpose, and a motor (15) rotating in accordance with signals (S1, S2, S3, S4) output from the controller (21) And a steering control device for a forklift comprising a steering wheel (7) steered according to the rotation of the motor (15),
Speed detector (60) for detecting vehicle speed (V)
Is provided,
The controller (21)
While inputting the signal which shows the speed (V) of a vehicle, the calculation value (V2) according to the rotation direction and rotation speed of a motor (15) is calculated,
When the vehicle speed (V) is not zero and the steering wheel operating angular velocity (θhd) is zero , the motor (15) is rotated in the direction opposite to the rotation direction indicated by the calculation value (V2). Calculate and output signals (V3, S1, S2, S3, S4),
When the vehicle speed (V) is zero and the steering wheel operating angular velocity (θhd) is zero , the motor (15) is brought into an electrically free state for a predetermined motor off time (ΔT). A forklift steering control device characterized by calculating and outputting signals (V3, S1, S2, S3, S4) for output.
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