JP6988280B2 - リーチ式フォークリフト - Google Patents

Description

本発明は、リーチ式フォークリフトに関するものである。

リーチ式フォークリフトは、左右一対の前輪及び後輪を備えている。オールウェイ型のリーチ式フォークリフトにおいては横移動モードで走行したときに減速又は加速時に機台の重心を中心に力のモーメントが働くため機台が左右方向にずれてしまう。姿勢がずれてしまうとオペレータがハンドル操作により姿勢を直す必要があり、操作の煩わしさが生じる。特許文献１に開示のリーチ型フォークリフトの制動装置においては、ブレーキ減速時に発生する姿勢ずれを、前輪の角度をモーメントと逆の方向に切ることで抑制している。

特開平５−２４６３４７号公報

ところが、ブレーキ操作時（制動時）の姿勢ずれを抑制することは可能であるが、前輪の補正角度は一義的に決まっており（固定値であり）、低速で走行している時に抑制する力の方が大きくなるとモーメントと反対の方向へ姿勢がずれてしまうことが懸念される。この機台のふらつきを抑えるにはオペレータが操舵する必要があった。

本発明の目的は、加速又は減速時に機台のふらつきを抑えてオペレータの操舵を軽減することができるリーチ式フォークリフトを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、機台と、前記機台の前側に設けられた左右一対の前輪と、前記機台の後ろ側に、進行方向における機台重心を通る直線に対し左右方向及び前後方向にずれた位置に設けられ、走行モータにより駆動される単一の後輪と、前記機台の進行方向及び速度が入力操作される入力手段と、前記入力手段に入力された進行方向に向けて、前記入力手段の操作量に応じた速度で前記後輪を駆動させるべく前記走行モータを制御するコントローラと、を備えたリーチ式フォークリフトであって、前記後輪は、前記機台の左側に設けられており、前記左右一対の前輪のうちの左前輪の操舵角を調整する前輪操舵モータと、前記入力手段に入力された前記機台の左方向の進行方向に沿って前記機台が進行するときの前記機台の加速情報又は減速情報から加速時又は減速時に前記機台重心を中心にして加わるモーメントを打ち消すように前記前輪操舵モータに接続された左前輪の操舵角を、加速度又は減速度に応じた操舵角に補正する車輪操舵角補正手段と、を備え、前記車輪操舵角補正手段は、前記機台重心を中心にして時計回りのモーメントが加わるときに前記左右一対の前輪を結ぶ直線に対して反時計回りでかつ加速度又は減速度が大きいほど大きな補正角度を算出する一方、前記機台重心を中心にして反時計回りのモーメントが加わるときに前記左右一対の前輪を結ぶ直線に対して時計回りでかつ加速度又は減速度が大きいほど大きな補正角度を算出し、前記コントローラは、前記前輪操舵モータに接続された左前輪の操舵角が前記補正角度に補正されるように前記前輪操舵モータを制御することを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、前輪操舵角制御手段により、機台の加速情報又は減速情報から加速時又は減速時に機台重心を中心にして加わるモーメントを打ち消すように前輪操舵モータに接続された前輪が加速度又は減速度に応じた操舵角に補正される。よって、加速又は減速時に機台のふらつきを抑えてオペレータの操舵を軽減することができる。

請求項２に記載のように、前記車輪操舵角補正手段は、車速に基づく指令加速度又は指令減速度に基づいて前記前輪操舵モータに接続された左前輪の操舵角を補正するとよい。

請求項３に記載のように、前記車輪操舵角補正手段は、前記左右一対の前輪及び前記後輪を操舵輪として、前記左右一対の前輪及び前記後輪が前記機台の左右を向いた状態で前記機台の左方向に進行する時のみ前記前輪操舵モータに接続された左前輪の操舵角を補正するとよい。

本発明によれば、加速又は減速時に機台のふらつきを抑えてオペレータの操舵を軽減することができる。

リーチ式フォークリフトを示す概略側面図。 リーチ式フォークリフトの一部を破断して示す斜視図。 （ａ），（ｂ）はリーチ式フォークリフトを模式的に示す平面図。 リーチ式フォークリフトにおけるコントローラを中心とする電気的概略構成図。 指令加速度に対する補正角度の関係を示すマップ。 （ａ），（ｂ）は実施形態における加速時のリーチ式フォークリフトの挙動を説明するための平面図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は比較例における加速時のリーチ式フォークリフトの挙動を説明するための平面図。 （ａ），（ｂ）は実施形態における加速時かつ進行方向が逆の場合のリーチ式フォークリフトの挙動を説明するための平面図。 （ａ），（ｂ）は実施形態における減速時のリーチ式フォークリフトの挙動を説明するための平面図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は比較例における減速時のリーチ式フォークリフトの挙動を説明するための平面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１、図２に示すように、リーチ式フォークリフト１１は機台１２を備える。機台１２は、前向に向かって延びる左右一対のリーチレグ１３ａ，１３ｂを有する。詳しくは、リーチレグ１３ａは進行方向左側に設けられ、リーチレグ１３ｂは進行方向右側に設けられている。リーチレグ１３ａ，１３ｂの前方には前輪１４ａ，１４ｂが配設されている。詳しくは、左前輪１４ａは進行方向左側のリーチレグ１３ａに設けられ、右前輪１４ｂは進行方向右側のリーチレグ１３ｂに設けられている。このように、機台１２の前側に左右一対の前輪１４ａ，１４ｂが設けられている。

機台１２の後方には、後輪１５とキャスタホイール（補助輪）１６が配設されている。後輪１５は機台１２の左方に設けられており、キャスタホイール１６は機台１２の右方に設けられている。詳しくは、後輪１５は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、機台１２の後ろ側において、進行方向における機台重心１９を通る直線Ｌ１０，Ｌ１１に対し左右方向にずれた位置に設けられている。つまり、後輪１５は、距離Ｌ１，Ｌ２だけオフセットを付けた状態で設けられている。後輪１５は、駆動輪及び操舵輪である。

図１、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、リーチ式フォークリフト１１は、２つの前輪１４ａ，１４ｂ、及び、１つの後輪１５の３つの車輪で走行する（キャスタホイール１６は省略）。機台１２には、リーチ式フォークリフト１１の駆動源となる走行モータ４１と、走行モータ４１の電力源となるバッテリ４０が搭載されている。そして、後輪１５が走行モータ４１により回転駆動される。

リーチ式フォークリフト１１は、機台１２の前方に、荷役装置２１を備える。荷役装置２１は、リーチシリンダ（図示せず）の駆動により、各リーチレグ１３ａ，１３ｂに沿って前後動作するマスト２２を備える。マスト２２の前方には、左右一対のフォーク２３ａ，２３ｂがリフトブラケット２４を介して設けられている。フォーク２３ａ，２３ｂは、マスト２２に沿って昇降する。

図２に示すように、リーチ式フォークリフト１１は、立席タイプの運転室３１を機台１２の後部に備える。運転室３１の前方及び左方には、ステアリングテーブル３２ａ，３２ｂが設けられている。運転室３１の前方に位置するステアリングテーブル３２ａには、リーチ式フォークリフト１１を走行動作させるディレクションレバー３３、荷役装置２１を動作させる複数の荷役レバー３４、及び、切替スイッチ３５が設けられている。ディレクションレバー３３は、後輪１５を回転駆動させて車両を走行させるべく操作される。運転室３１の左方に位置するステアリングテーブル３２ｂには、左右の前輪１４ａ，１４ｂ及び後輪１５の操舵を行うハンドル３６が設けられている。また、運転室３１の床面にはブレーキペダル３７が備えられている。

図４に示すように、コントローラ５４は、各種処理を所定の手順で実行する機能を有するとともに、制御プログラムなどの各種制御の情報を記憶する記憶部５５を備える。コントローラ５４には、ディレクションレバーセンサ５１、ハンドル操作センサ５２、車速センサ５３、走行モータ４１、後輪操舵モータ４２、左前輪操舵モータ４３が接続されている。後輪操舵モータ４２は後輪１５の操舵角を調整するためのものであり、左前輪操舵モータ４３は左前輪１４ａの操舵角を調整するためのものである。コントローラ５４は左前輪操舵モータ４３を制御することができ、これにより操舵可能な側の前輪としての左前輪１４ａの操舵角を補正することができるようになっている。

ディレクションレバーセンサ５１は、ディレクションレバー３３の操作方向と、ディレクションレバー３３の操作量とを検出する。ディレクションレバー３３の操作方向は、リーチ式フォークリフト１１を前進させる前進指示方向と、後進させる後進指示方向である。ディレクションレバーセンサ５１は、ディレクションレバー３３の操作方向と操作量に応じた電気信号をコントローラ５４に出力する。コントローラ５４は、ディレクションレバー３３の操作方向に応じた進行方向に向けて、操作量に応じた速度で後輪１５を駆動させるべく走行モータ４１を制御する。

ハンドル操作センサ５２は、ハンドル３６に配設されており、ハンドル３６の操作量（角度）を検出する。ハンドル操作センサ５２は、ハンドル３６の操作量に応じた電気信号をコントローラ５４に出力する。コントローラ５４は、ハンドル３６の操作量（角度）に応じた操舵角となるように操舵輪の向きを制御する。

リーチ式フォークリフト１１は、走行用のモードとして、標準モード、及び、オールウェイモードを設定することができる。
標準モードとは、後輪１５のみを操舵輪とするモードである。標準モードでの直進の際には、図３（ａ）に示すように、前輪１４ａ，１４ｂ、及び、後輪１５が前後を向いた状態となる。標準モードでの旋回の際には後輪１５のみが操舵される。オールウェイモードでの横移動モードとは、前輪１４ａ，１４ｂ及び後輪１５を操舵輪とし、横（左右）を進行方向として走行するモードである。横移動モードでの直進の際には、図３（ｂ）に示すように、前輪１４ａ，１４ｂ、及び、後輪１５が左右を向いた状態となる。横移動モードでの旋回の際には左方の前輪１４ａ，１４ｂ及び後輪１５が操舵される。

切替スイッチ３５の操作によって、標準モードやオールウェイモードでの横移動モード等の各モードを設定することができる。
コントローラ５４の記憶部５５には、図５に示すマップが記憶されている。図５において、横軸に指令加速度をとり、縦軸に補正角度Δθをとっている。補正角度Δθは、図６（ａ）に示すように左右の前輪１４ａ，１４ｂを結ぶ直線Ｌｃと左前輪１４ａの向きＬｓでなす角度であり、反時計回りをマイナス側としている。図５のマップは、指令加速度に対する左前輪１４ａの補正角度（補正量）Δθを規定した特性線Ｌ１００を有する。特性線Ｌ１００は、指令加速度が大きいほど補正角度Δθも大きくなる。特性線Ｌ１００を用いて、指令加速度に対応する補正角度Δθを算出することができる。

より詳しく説明すると、指令加速度は、ディレクションレバー３３の操作状態（加速をしようとしているか、あるいは、減速をしようとしているか）と、ディレクションレバー３３の操作量と、現在車速と、から算出される。

ディレクションレバー３３を前に倒すと前進であり、ディレクションレバー３３を後ろに倒すと後進である。また、ディレクションレバー３３の操作量と車速の関係は、ディレクションレバー３３の操作量が大きいほど車速が大きくされる。よって、ディレクションレバー３３の操作量と実際の車速にずれがあるとディレクションレバー３３の操作量に応じた車速になるように車速が制御される。

図５の特性線Ｌ１００は、予めディレクションレバー３３の操作状態とディレクションレバー３３の操作量と車速とから求めておいたものであり、ディレクションレバー３３の操作状態とディレクションレバー３３の操作量と車速とが決まると指令加速度が決定される。例えば、ディレクションレバー３３の操作量と車速との差が大きいほど指令加速度は大きな値となる。

そして、このように算出される指令加速度に対して図５のマップを用いて左前輪の補正角度Δθが算出される。
なお、図５においては横軸を指令加速度とした加速用のマップを示したが、減速用のマップ（図示略）も用意されており、減速用のマップは図５での横軸が指令減速度をとり、縦軸の補正角度が正の値をとる。

コントローラ５４は、左前輪操舵モータ４３を制御して、機台１２の加速情報又は減速情報から、加速時又は減速時に機台重心１９を中心にして加わるモーメントＭ（図６（ａ）参照）を打ち消すように左前輪１４ａを加速度又は減速度に応じた操舵角に補正することができるようになっている。詳しくは、コントローラ５４は、図５のマップを用いて車速に基づく指令加速度又は指令減速度に基づいて左前輪１４ａの操舵角を補正することができるようになっている。

次に、リーチ式フォークリフト１１の作用について説明する。
図６（ａ），（ｂ）に示すように、コントローラ５４は、オールウェイの横移動モードにおいては次のような処理を実行する。

コントローラ５４は、駆動時において、加速・減速時には、車速の時間的変化量である加速度又は減速度に基づいて、図５のマップを参照してモーメントＭを打ち消す方向に左前輪１４ａの操舵を補正する。つまり、図６（ａ）に示すように時計回りのモーメントＭが加わるときには前輪１４ａ，１４ｂを結ぶ直線Ｌｃに対し反時計回りに所定の補正角度Δθだけ向きを変える。このとき、加速度の大きさに応じて補正角度Δθが決まる（加速度が大きいほど補正角度Δθが大きくされる）。その結果、図６（ｂ）に示すように車両は直線移動する。それにより、オペレータの無駄なハンドル操作が不要若しくはオペレータのハンドル操作が低減され、作業向上につながる。

図７（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて、比較例における加速時のリーチ式フォークリフトの挙動について説明する。
図７（ａ）に示すように、停止からの加速やスイッチバック（ディレクションレバー３３の操作により前進から後進又は後進から前進を行う操作）での加速時において、図７（ｂ）に示すように、後輪駆動のため機台重心１９を中心にした力の時計回りのモーメントＭにより姿勢がずれる。そのため、図７（ｃ）に示すように、オペレータは直進するようにハンドル操作で機台方向を修正する必要がある。

図６（ａ），（ｂ）を用いて、本実施形態における加速時のリーチ式フォークリフト１１の挙動について説明する。
図６（ａ）に示すように、機台１２の加速情報から、時計回りのモーメントＭを打ち消す方向、即ち、基準線となる直線Ｌｃから反時計回りに、加速度に応じた左前輪１４ａの補正角度Δθを算出し、補正後の左前輪操舵量で左前輪１４ａを操舵する。こうすることにより、図６（ｂ）に示すように、オペレータのハンドル操作なしで若しくは低減しつつ直進が可能になる。

また、後輪１５が直進方向を向いている時のみ左前輪１４ａの操舵角の補正が実施される。なぜなら、旋回する意思があるときは違和感なく旋回させるためである。つまり、操舵輪である後輪１５の動きをモニタすることによってオペレータの意図として真っ直ぐ走っている時は姿勢を真っ直ぐに保ちたいが機台を旋回させようとしている時は左前輪１４ａの操舵角の補正を行わない（横移動モードの直進時のみ補正する）。

なお、図６（ａ），（ｂ）では左方向に走行する場合であるが、図８（ａ），（ｂ）に示すように、右方向に走行する場合でも、補正角度と加速度の関係は変わらない。つまり、加速時の進行方向が逆の場合においても（進行方向がどちらの場合でも）補正角度と加速度の関係は変わらない。

減速時の補正においては、減速時も加速時と同様に、モーメントを打ち消す方向に減速度に応じた左前輪１４ａの操舵角の補正量を算出する。
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて、比較例における減速時のリーチ式フォークリフトの挙動について説明する。

図１０（ａ）に示すように、減速時において、図１０（ｂ）に示すように、後輪駆動のため機台重心１９を中心にした力の反時計回りのモーメントＭにより姿勢がずれる。そのため、図１０（ｃ）に示すように、オペレータは直進するようにハンドル操作で機台方向を修正する必要がある。

図９（ａ），（ｂ）を用いて、本実施形態における減速時のリーチ式フォークリフトの挙動について説明する。
図９（ａ）に示すように、機台の減速情報から、反時計回りのモーメントＭを打ち消す方向に、減速度に応じた補正角度Δθを算出し、左前輪１４ａを操舵する。こうすることにより、図９（ｂ）に示すように、オペレータのハンドル操作なし若しくは低減しつつ直進が可能になる。

このようにして、加減速時のオペレータの無駄なハンドル操作が不要若しくは低減でき、作業向上につながる。また、機台がぐらつかないので狭い通路内でも安定した加減速走行が可能になる。

つまり、オールウェイタイプリーチ式フォークリフトにておいて、加速、減速で機台重心１９を中心にした力のモーメントによって起こる姿勢ずれについて加減速の程度に応じて左前輪１４ａの操舵角を調整することにより抑制する。詳しくは、オールウェイタイプのリーチ式フォークリフトにおいては横移動モードで走行したときにブレーキ減速又は加速時に機台の重心を中心に力のモーメントが働くため機台が左右方向にずれてしまう。姿勢がずれてしまうとオペレータがハンドル操作により姿勢を直す必要があり、操作の煩わしさが生じる。これに対し本実施形態においては、ブレーキ減速又は加速時において左前輪１４ａを操舵させることにより姿勢のずれ（機台のずれ）を減少させることによりオペレータがハンドル操作することなく（又はハンドル操作の低減により）作業性が向上する。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）リーチ式フォークリフト１１の構成として、機台１２と、機台１２の前側に設けられた左右一対の前輪１４ａ，１４ｂと、機台１２の後ろ側に、進行方向における機台重心１９を通る直線Ｌ１０，Ｌ１１に対し左右方向にずれた位置に設けられ、走行モータ４１により駆動される後輪１５を備える。さらに、機台１２の加速情報又は減速情報から加速時又は減速時に機台重心１９を中心にして加わるモーメントを打ち消すように左前輪１４ａを、加速度又は減速度に応じた操舵角に補正する車輪操舵角補正手段としてのコントローラ５４を備える。よって、加速又は減速時に機台のふらつきを抑えてオペレータの操舵を軽減することができる。

（２）車輪操舵角補正手段としてのコントローラ５４は、車速に基づく指令加速度又は指令減速度に基づいて左前輪１４ａの操舵角を補正する。よって、実用的である。
（３）車輪操舵角補正手段としてのコントローラ５４は、操舵可能な側の前輪としての左前輪１４ａの操舵角を補正する。よって、実用的である。

（４）車輪操舵角補正手段としてのコントローラ５４は、後輪１５が直進方向を向いている時のみ車輪の操舵角を補正する。よって、旋回する意思があるときは違和感なく旋回させることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ リーチ式フォークリフトは後輪がオフセットしているため、機台重心１９に対する力のモーメントが最も影響する横移動モードだけでなく、標準の走行時の加減速時も左前輪１４ａの操舵角を補正してもよい。

○ 補正操舵をする車輪は左前輪１４ａであったが、これに限らない。補正操舵をする車輪は右前輪１４ｂでも、後輪１５でもよい。右前輪１４ｂを補正操舵する場合には図４に仮想線で示すようにコントローラ５４が右前輪操舵モータ４４を制御する。また、補正操舵をする車輪は１つの車輪ではなく、２つの車輪でも３つの車輪でもよい。要は、左右一対の前輪及び後輪のうちの少なくとも１つの車輪を補正するようにすればよい。また、複数輪を補正する際は、複数輪の補正量は異なる値を算出してもよい。

○ 加速時のみ補正を実施してもよい。他にも減速時のみ補正を実施してもよい。

１１…リーチ式フォークリフト、１２…機台、１４ａ…左前輪、１４ｂ…右前輪、１５…後輪、１９…機台重心、５４…コントローラ、Ｌｃ…直線、Ｍ…モーメント。

Claims (3)

1. 機台と、
   前記機台の前側に設けられた左右一対の前輪と、
   前記機台の後ろ側に、進行方向における機台重心を通る直線に対し左右方向及び前後方向にずれた位置に設けられ、走行モータにより駆動される単一の後輪と、
   前記機台の進行方向及び速度が入力操作される入力手段と、
   前記入力手段に入力された進行方向に向けて、前記入力手段の操作量に応じた速度で前記後輪を駆動させるべく前記走行モータを制御するコントローラと、を備えたリーチ式フォークリフトであって、
   前記後輪は、前記機台の左側に設けられており、
   前記左右一対の前輪のうちの左前輪の操舵角を調整する前輪操舵モータと、
   前記入力手段に入力された前記機台の左方向の進行方向に沿って前記機台が進行するときの前記機台の加速情報又は減速情報から加速時又は減速時に前記機台重心を中心にして加わるモーメントを打ち消すように前記前輪操舵モータに接続された左前輪の操舵角を、加速度又は減速度に応じた操舵角に補正する車輪操舵角補正手段と、を備え、
   前記車輪操舵角補正手段は、前記機台重心を中心にして時計回りのモーメントが加わるときに前記左右一対の前輪を結ぶ直線に対して反時計回りでかつ加速度又は減速度が大きいほど大きな補正角度を算出する一方、前記機台重心を中心にして反時計回りのモーメントが加わるときに前記左右一対の前輪を結ぶ直線に対して時計回りでかつ加速度又は減速度が大きいほど大きな補正角度を算出し、
   前記コントローラは、前記前輪操舵モータに接続された左前輪の操舵角が前記補正角度に補正されるように前記前輪操舵モータを制御することを特徴とするリーチ式フォークリフト。
2. 前記車輪操舵角補正手段は、車速に基づく指令加速度又は指令減速度に基づいて前記前輪操舵モータに接続された左前輪の操舵角を補正することを特徴とする請求項１に記載のリーチ式フォークリフト。
3. 前記車輪操舵角補正手段は、前記左右一対の前輪及び前記後輪を操舵輪として、前記左右一対の前輪及び前記後輪が前記機台の左右を向いた状態で前記機台の左方向に進行する時のみ前記前輪操舵モータに接続された左前輪の操舵角を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のリーチ式フォークリフト。

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