JP2001264039A - 移動体の位置検出装置及び産業車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波を使った移動体の位置検出において、
計測可能距離に対する不感帯域の割合を狭くでき、計測
可能距離範囲を広くすることができる移動体の位置検出
装置を提供することにある。 【解決手段】 リフトシリンダ５の底部に内蔵された超
音波センサ１９は、制御装置３４により発信制御されて
ピストン１１に向かって超音波を発信する。制御装置３
４は超音波の発信時期から受信時期までの経過時間をカ
ウンタ４０により計時し、その計時時間からピストン１
１の位置を測定する。制御装置３４は測定範囲（設定計
測可能範囲）を複数（４つ）分割した各計測範囲毎に振
幅強度の異なる超音波を複数回（４回）に分けて発信す
る。超音波の振幅強度は各計測範囲にとって必要最小限
にとどめられている。超音波は振幅強度の小から大の順
に発信され、反射波を受信した時点で残りの回の超音波
発信を中止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、移動体の位置検
出装置及び産業車両に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フォークリフトとして、フォークを予め
設定した揚高位置まで自動的に昇降動作させる自動制御
装置を備えたものがあり、この種の自動制御装置では、
フォークの揚高位置を連続的に検出する揚高検出センサ
が必要である。

【０００３】従来、揚高を連続的に検出可能な揚高検出
センサとしては、ワイヤ巻き取り方式のリール式センサ
が知られている。リール式センサは先端がインナマスト
に接続されたワイヤを巻き取る回転方向に付勢されたリ
ールの回転変位量を、ポテンショメータ等の回転変位セ
ンサにて検出するものである。

【０００４】しかしながら、従来の揚高センサはワイヤ
が巻き掛けられたリールを装備することから、センサと
しては比較的大型であり、大きな設置スペースを必要と
する問題がある。また、構造上ワイヤ等の機能部分が外
部に露出するため、荷役作業においてワイヤに障害物が
当たったりし易く、ポテンショメータが損傷したり、ワ
イヤが切断されるといった可能性があり、信頼性が充分
でない。

【０００５】そこで、特開平１０―２３８５１３号公報
によると、リフトシリンダに内蔵した超音波センサを用
いてリフトシリンダのピストン位置を検出し、検出した
ピストン位置から揚高位置を求める揚高検出装置が提案
されている。これは、リフトシリンダのシリンダボディ
の下端内部に設けた超音波素子から超音波をピストンの
端面に向かって発信し、ピストンの端面で反射した超音
波を再び超音波素子で受信する。そして、超音波素子か
ら超音波を発信した時点から反射波が受信された時点ま
での経過時間により、ピストンまでの距離、すなわち、
ピストン位置を求めるものであり、さらに求めたピスト
ン位置からフォークの揚高位置を求めるものである。こ
のような揚高検出装置によれば、リール式センサと違っ
て機能部分が損傷し難くなり、信頼性が向上する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た超音波を用いた揚高検出装置を使って移動体の位置検
出をする際には、通常、計測可能距離の１/１０を不感
帯域として計測範囲から外していた。例えば、図７に示
すように１０ｍの距離まで測定しようとする時は１ｍ〜
１０ｍが計測可能範囲となる。これは計測距離が１ｍ以
内の範囲においては超音波センサが超音波を発信した際
の残響が残っているため、反射波を受信した受信信号Ｒ
と残響による電圧信号Ｓとを区別できず、正確に反射波
を受信できないためであり、これにより計測可能距離の
１/１０以内の距離は測定することができないという問
題があった。

【０００７】この発明は上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであって、超音波を使った移動体の位置検出に
おいて、計測可能距離に対する不感帯域の割合を狭くで
き、計測可能距離範囲を広くすることができる移動体の
位置検出装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに請求項１に記載の発明においては、超音波を用いた
移動体の位置検出装置であって、前記位置検出装置は超
音波センサと制御手段とからなり、前記超音波センサは
測定する前記移動体に向けて超音波を発信する超音波発
信手段と、前記超音波が前記移動体に反射された反射波
を受信してそれに対応した電気信号を出力する超音波受
信手段とを備え、前記制御手段は、測定距離が計測距離
の異なる複数の計測範囲に分けて設定され、前記計測範
囲の距離の短いものほど振幅強度が小さくなるように振
幅強度が段階的に異なる複数の超音波を、前回発信され
た超音波の計測範囲内の最長距離を計測し終わるにかか
る所要時間の経過を少なくとも待つ時間間隔で、断続的
に前記超音波センサに発信させる発信制御をする発信制
御手段と、前記超音波の振幅強度に応じた計測範囲にお
いて前記超音波の発信時期と受信時期とに基づいて前記
移動体の位置を演算する演算手段とを備えたことを要旨
とする。

【０００９】この発明によれば、振幅強度つまり計測範
囲の異なる超音波を複数発信させることにより、最短の
計測範囲で発信される振幅強度の最も小さい超音波の残
響は時間的に相対的に短く、この短い残響時間に応じた
距離だけが不感帯となる。よって、移動体の位置検出に
おいて不感帯域を小さくすることが可能になる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の移動体の位置検出装置において、前記発信制御手段
は、振幅強度が小さいものから段階的に大きくなる順で
超音波を複数回発信するように制御することを要旨とす
る。

【００１１】この発明によれば、振幅強度が小さいもの
から大きいものへと段階的に大きくなるように超音波を
断続的に順次発信するので、移動体の位置を計測し終え
るまでに要する平均所要時間が相対的に短く済む。

【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
２に記載の移動体の位置検出装置において、前記発信制
御手段は、前記超音波センサが前記反射波を受信したこ
とを前記制御手段が検知したときは、残りの回数の超音
波の発信については発信指令を中止する制御をすること
を要旨とする。

【００１３】この発明によれば、反射波を制御手段が受
信検知した段階で新たな超音波の発信を中止するため、
制御手段において、無駄な超音波の発信を防ぐことがで
きる。

【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項１〜３
のいずれか一項に記載の移動体の位置検出装置におい
て、前記移動体とは液体圧シリンダのピストンであっ
て、前記超音波センサは前記液体圧シリンダに内蔵され
ており、前記液体圧シリンダ中の作動液体を媒介して前
記超音波により前記ピストンの位置検出をすることを要
旨とする。

【００１５】この発明によれば、超音波センサが液体圧
シリンダに内蔵されているため、センサが障害物と接触
して破損することがない。請求項５に記載の発明では、
産業車両は請求項４に記載の移動体の位置検出装置を備
えていることを要旨とする。

【００１６】この発明によれば、産業車両に設けられた
液体圧シリンダのピストンの位置が演算手段により演算
される。従って、液体圧シリンダのピストンの位置を広
い範囲に亘って検出でき、また液体圧シリンダにより駆
動される揚高機器などの位置をより広範囲に亘り検出で
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をフォークリフトの
揚高検出装置に具体化した一実施形態を図１〜図６に基
づいて説明する。

【００１８】図６に示すように、産業車両としてのフォ
ークリフト１の車体２の前部には、左右一対のマスト３
が設けられている。マスト３はアウタマスト３ａと、そ
の内側に昇降可能に装備されたインナマスト３ｂとから
なり、インナマスト３ｂの内側にはフォーク４ａを備え
たリフトブラケット４が昇降可能に支持されている。各
マスト３の後方には液体圧シリンダとしてのリフトシリ
ンダ５が配設されており、動力の媒体として作動油が使
用されている。ピストンロッド６の先端はインナマスト
３ｂの上部に連結されている。インナマスト３ｂの上部
にはチェーンホイール（図示せず）が支承され、該チェ
ーンホイールには一端がリフトブラケット４に、他端が
リフトシリンダ５の上部にそれぞれ連結されたチェーン
（図示せず）が掛装されている。そして、運転室Ｒに設
けられた荷役レバー７の操作により、リフトシリンダ５
が伸縮駆動されることにより、フォーク４ａがリフトブ
ラケット４と共にマスト３に沿って昇降するようになっ
ている。

【００１９】図１に示すように、リフトシリンダ５には
単動シリンダが使用され、円筒状のシリンダチューブ
８、ボトムブロック９、ロッドカバー１０、ピストンロ
ッド６およびピストンロッド６と一体移動可能に形成さ
れた移動体としてのピストン１１を備え、ボトムブロッ
ク９側が下になる状態で使用される。ボトムブロック９
はシリンダチューブ８に溶接固定され、ロッドカバー１
０はシリンダチューブ８に螺合固定されている。ピスト
ンロッド６はロッドカバー１０の挿通口１０ａを貫通し
てシリンダチューブ８内に挿通されており、挿通口１０
ａにはシール部材１２が介装されている。また、シリン
ダチューブ８の先端外周面とロッドカバー１０内面との
嵌合にはオーリング１３が介装されている。シリンダチ
ューブ８の上端内周側にはピストンロッド６の突出を規
制する略円筒状の規制部材１４が嵌挿されており、規制
部材１４の下面にピストン１１が当接する位置がピスト
ン１１の上死点となる。

【００２０】シリンダチューブ８には規制部材１４の近
傍に排気口１５が形成されている。排気口１５にはオー
バーフローパイプ１６が固定されており、ピストンロッ
ド６の突出移動時（上昇移動時）にピストン１１により
圧縮される空気はこのオーバーフローパイプ１６を介し
てホース１７へ排気される。

【００２１】ボトムブロック９の上側にはピストン１１
の下面と当接してその移動を規制する規制面１８が形成
されている。ボトムブロック９には超音波センサ１９を
収容する室２０が形成されると共に、リフトシリンダ５
への圧油の供給、排出を行うポート２１が室２０を側方
に開放する状態で形成されている。ポート２１は管路２
２を介して制御弁２３に連結され、制御弁２３は管路２
５ａを介してオイルポンプ２４に、管路２５ｂを介して
オイルタンク２６にそれぞれ連結されている。また、室
２０内には圧油の温度（油温）を検出する温度センサ２
７、圧油の圧力（油圧）を検出する圧力センサ２８が配
設されている。なお、管路２２はフローレギュレーター
バルブ（図示せず）を介してポート２１に連結されてい
る。

【００２２】図１および図２に示すように、超音波セン
サ１９は発信側がピストン１１と対向するようにボトム
ブロック９に固定されている。超音波センサ１９は超音
波発信手段および超音波受信手段としてのセンサ振動子
２９と、センサ振動子２９を支持するケース３０と、セ
ンサ振動子２９を覆うキャップ３１とを備えている。セ
ンサ振動子２９は一般に超音波トランデューサと呼ば
れ、電気信号により振動して超音波を発信すると共に、
検出対象物から反射した反射波を受信して電気信号に変
換する作用をなす。センサ振動子２９はキャップ３１に
接着剤で貼り付けられている。キャップ３１はケース３
０に圧入固定されている。センサ振動子２９にはキャッ
プ３１と反対側の面（背面）にバッキング材（吸音材）
３２が設けられている。ケース３０には雄ねじ部３０ａ
が形成され、その雄ねじ部３０ａがボトムブロック９の
底壁に形成された取付け孔９ａに螺合された状態でボト
ムブロック９に固定されている。即ち、この実施の形態
では超音波センサ１９はリフトシリンダ５に内蔵された
状態で装備されている。

【００２３】キャップ３１の材質は特に限定されない
が、キャップ３１の材質と厚みで周波数のマッチング
（音響インピーダンス）の良し悪しが変わるため、材質
に応じて適正な厚みに設定される。金属としては加工性
や強度等の観点から鉄やアルミニウムが好ましい。この
実施の形態では金属製のキャップ３１が使用され、その
材質としてアルミニウムが使用されている。また、ケー
ス３０も金属製である。

【００２４】図１に示すように、超音波センサ１９は送
受信回路３３に電気的に接続され、送受信回路３３は制
御装置３４と電気的に接続されている。図１および図３
に示すように、送受信回路３３は送波出力回路３５を備
えており、制御装置３４からの制御信号に基づいて、所
定周波数の送波信号（電圧信号）を超音波センサ１９に
送信する。また、送受信回路３３は増幅回路３６を備
え、超音波センサ１９から入力した受信信号を増幅して
制御装置３４に出力するようになっている。さらに、送
受信回路３３にはＳＴＣ（Sensitive Time Control）回
路３７が設けられており、超音波センサ１９が受信する
反射波と、超音波を発信した際に超音波センサ１９の近
傍に発生する残響とを識別し易くするようにしている。
ここでＳＴＣ回路３７は、受波感度を送波直後に低く、
時間経過に伴う信号の減衰に合わせて感度を徐々に高く
するように増幅回路３６を制御し、残響や近傍の対象外
等の信号を残響ノイズとしたときの増幅回路出力時にお
けるＳ/Ｎ比を改善する方式を採用するものである。

【００２５】制御装置３４は演算手段としてのＣＰＵ
（中央処理装置）３８と、制御プログラムおよびピスト
ン１１の位置の演算に必要なデータを記憶したメモリ３
９とを備える。ＣＰＵ３８は超音波の発信を指令する発
信指令信号を出力してからその反射波を受信するまでの
時間を計測するカウンタ４０を内蔵している。また、制
御装置３４は超音波の発信出力（振幅強度）を決める送
波信号の電圧値（出力パワー）を可変とする電圧制御回
路４１と、増幅回路３６からの信号中の受波信号を識別
するコンパレータ４２および比較電圧回路４３を備えて
いる。比較電圧回路４３はコンパレータ４２に受波信号
の識別の際の基準電圧信号を送信する。電圧制御回路４
１は送波信号の出力パワーを最小と最大では例えば２０
ｄＢ以上可変に設定されている。

【００２６】メモリ３９には前記データとして例えば圧
油の温度や圧力と音速の関係を示す関係式またはマップ
が記憶されている。なお、室２０内に配設された温度セ
ンサ２７により検出される温度および圧力センサ２８に
よって検出される圧力は、超音波センサ１９から発信さ
れる超音波の経路となる箇所の油温および油圧と一致し
ているとは限らない。従って、メモリ３９には温度セン
サ２７の検出温度および圧力センサ２８の検出圧力と音
速との関係を予め試験的に求めた結果に基づいたデータ
が記憶されている。

【００２７】本実施形態では、測定距離を複数の計測範
囲に分割し、分割した各計測範囲ごとに各々の計測距離
に適したなるべく最小限度の振幅強度で超音波を発信す
る。計測距離が短い距離範囲ほど送波信号の出力パワー
を小さくし、計測距離が長くなるに従って段階的に送波
信号の出力パワーを上げ、断続的に超音波を複数回発信
する。

【００２８】例えば図４に示すように測定距離（設定計
測可能距離）を６ｍとした場合、０〜６ｍを複数（例え
ば４つ）の計測範囲に分割し、各計測範囲別に超音波を
複数回（４回）発信する。各計測範囲は一部重複するよ
うに設定しておく。複数回（４回）の超音波を発信する
際の送波信号の出力パワーは、超音波の振幅強度を各計
測範囲にとってなるべく最小限度にとどめるように、計
測距離の短い計測範囲のときほど小さくなるように計測
距離に応じて段階的に設定する。残響による計測不能範
囲は超音波の振幅強度に依存するため、最短の計測範囲
での計測距離をなるべく近距離に設定し、その近距離の
約１／１０のみを計測不能範囲とし、測定距離全体に占
める不感帯の割合をなるべく小さくする。

【００２９】図４に示す（１）〜（４）の順番で超音波
を断続的に４回発信することで１サイクルとする。以
下、各回に発信される超音波についての設定の例を説明
する。 （１）例えば最初に最大で２０ｄＢ以下の出力パワーの
超音波を発信したときには、その最大計測距離が１ｍと
なる感度の増幅率が得られるように増幅回路３６に対す
るＳＴＣ回路３７の制御時間を制御して計測範囲を０．
１ｍ〜０．８ｍに設定する。（２）次の送波でパワーを
上げて、その最大計測距離を３ｍとし、計測範囲を０．
６ｍ〜２．６ｍに設定する。（３）次にまた送波パワー
を上げて、その最大計測距離を５ｍとし、計測範囲を
２．３ｍ〜４．３ｍに設定する。（４）次にパワーを最
大にして、その最大計測距離を７ｍとし計測範囲を４ｍ
〜６ｍに設定する。この結果、０．１ｍ〜６ｍまでの距
離を計測できることになる。

【００３０】図５には超音波の振幅強度を段階的に発信
する様子を示す。同図は横軸に時間をとったもので、同
図最上段に、超音波を４回断続的に発信させたときの送
波信号（電圧信号）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を示し、中
段に受波信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の例を示し、最下
段にその受波信号（受信信号）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４
がコンパレータ４２に入力される検知信号を示す。４回
発信される超音波の発信時間間隔は、前回の超音波が発
信された後にその前回の計測範囲内の最長距離を計測し
終わるのにかかる所要時間に少し余裕をみた時間が少な
くとも経過した後、次の超音波が発信されるように設定
されている。これは、受波信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、次
回発信される超音波の送波信号（電圧信号）Ｓ２，Ｓ
３，Ｓ４との干渉を避けるためである。コンパレータ４
２から受波信号を検知した検知信号Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が
ＣＰＵ３８に入力された時点で、残りの回数の超音波の
発信については中止するようにしている。例えば受波信
号Ｒ４（検知信号Ｋ４）を検知するまでには第１波から
第４波までの４回全ての超音波を発信するが、受波信号
Ｒ２（検知信号Ｋ２）を検知したときは残り２回（第３
波と第４波）については超音波を発信しない。また各計
測範囲における距離計測は、発信時期から受信時期まで
カウンタ４０が計時した計時時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ
４から求める。

【００３１】メモリ３９には、超音波センサ１９から発
信する超音波の振幅強度を段階的に設定するために電圧
制御回路４１における電圧可変制御に使用するための複
数個の出力パワーデータと、超音波の発信時間間隔を決
める時間間隔データと、超音波の受波信号の感度を計測
距離ごとに制御するために用いるＳＴＣ回路３７の制御
時間データが記憶されている。

【００３２】上述した温度センサ２７および圧力センサ
２８は制御装置３４に電気的に接続され、ＣＰＵ３８は
温度センサ２７および圧力センサ２８の検出信号に基づ
いてリフトシリンダ５内の圧油の温度および圧力を演算
する。ＣＰＵ３８は超音波の発信時からその反射波の受
信時までにカウンタ４０により計時した時間（経過時
間）ｔと、圧油中の音速ｃとに基づいて超音波センサ１
９からピストン１１の底面までの距離Ｌを演算する。そ
して、その値からフォーク４ａの位置を演算する。な
お、前記時間ｔと距離Ｌとの関係は（１）式で表され
る。

【００３３】Ｌ＝ｃｔ／２ … （１） 以上、制御装置３４は超音波センサ１９および送受信回
路３３とともに位置検出装置（揚高検出装置）を構成す
る。なお、送受信回路３３および制御装置３４により制
御手段が構成される。送波出力回路３５、ＣＰＵ３８お
よび電圧制御回路４１により発信制御手段が構成され
る。

【００３４】次に前記のように構成された装置の作用を
説明する。荷役レバー７が中立位置に配置された状態で
は、管路２２は両管路２５ａ、２５ｂとの連通が遮断さ
れた状態にあり、管路２２を介した圧油の供給、排出の
いずれも行われず、ピストンロッド６は停止状態に保持
される。

【００３５】荷役レバー７が上昇位置に操作されると、
制御弁２３が管路２２と管路２５ａとを連通させる供給
位置に切り替えられ、オイルポンプ２４から吐出された
圧油が管路２２を介してリフトシリンダ５内に供給され
る。その結果、リフトシリンダ５内に供給された圧油に
よりピストン１１とともにピストンロッド６が押し上げ
られて、フォーク４ａが上昇する。

【００３６】一方、荷役レバー７が下降位置に操作され
ると、制御弁２３が管路２２と管路２５ｂとを連通させ
る排出位置に切り替えられる。その結果、ピストンロッ
ド６の自重およびフォークの自重等により、ピストンロ
ッド６がピストン１１とともに下降してシリンダチュー
ブ８内の圧油が排出される。このときフローレギュレー
タバルブの作用により、フォーク４ａ上の荷の有無等の
負荷の違いに拘わらずピストンロッド６の下降速度がほ
ぼ一定に保持される。

【００３７】ＣＰＵ３８はフォーク４ａの位置を検出す
る場合、図１に示すようにメモリ３９に記憶されている
超音波の出力パワーデータのうち最小のものを最初に発
信するよう電圧制御回路４１に発信指令信号を出力し、
その発信指令信号に基づいて電圧制御回路４１は送波出
力回路３５から出力される送波信号の電圧を抑制し、送
波出力回路３５からは最小パワーの送波信号がセンサ振
動子２９に出力される。それにより最小パワーに応じた
最小強度の超音波を超音波センサ１９はピストン１１に
対して発信する。超音波センサ１９から発信された超音
波は、シリンダチューブ８内の圧油中を進む。そして、
ピストン１１の底面で反射した反射波（エコー）が超音
波センサ１９に到達すると、超音波センサ１９つまりセ
ンサ振動子２９は受信した超音波に対応した電気信号を
送受信回路３３に出力する。送受信回路３３では超音波
センサ１９から入力した受波信号（アナログ信号）が増
幅回路３６により増幅されるとともに、制御装置３４の
コンパレータ４２へと出力される。この際、感度を時間
経過とともに抑制するためにＳＴＣ回路３７はＣＰＵ３
８からの制御信号に基づき増幅回路３６を制御する。

【００３８】また、超音波センサ１９に反射波が受信さ
れないまま、メモリ３９に記憶されている第一波と第二
波間の時間間隔に相当する時間が経過すると、次に出力
パワーが大きい超音波を発信するよう制御装置３４から
送受信回路３３に信号が出力される。この動作は超音波
センサ１９に反射波が受信されるまで４回（図４、図５
を参照）まで繰返し行われ、反射波が受信された時点で
終了する。

【００３９】例えば図４および図５に示すように、ピス
トン１１までの距離が短い例えば０．５ｍのときは第１
波目の超音波により反射波が受信される（検知信号Ｋ
１）が、ピストン１１までの距離が例えば３ｍのときは
第１波目および第２波目の超音波では反射波が受信され
ず、第３波目の超音波により反射波が受信される。（検
知信号Ｋ３）また、それぞれの超音波の残響による受波
信号への影響はＳＴＣ回路３７による感度の制御により
弱められる。

【００４０】ＣＰＵ３８は発信指令信号を出力した時点
からの経過時間をカウンタ４０で計測し、反射波を受信
した検知信号Ｋを入力した時点もしくはメモリ３９に記
憶されているその回に発信した超音波の出力パワーに応
じた所定計測時間を経過したときにカウントを終了す
る。カウンタ４０には図示しないクロック発信器のクロ
ックが、ＣＰＵ３８の発信指令信号出力時から検知信号
の入力時まで、または所定計測時間内のみ開くように機
能するゲートを介して入力される。そして、ＣＰＵ３８
はカウンタ４０のカウント値により、超音波の発信時か
ら反射波の受信時までの時間ｔを演算している。

【００４１】また、ＣＰＵ３８は温度センサ２７および
圧力センサ２８の各検出信号から圧油の温度および圧力
を演算し、その温度および圧力における音速ｃをメモリ
３９に記憶されたデータに基づいて演算する。次に、Ｃ
ＰＵ３８は前記時間ｔと音速ｃとに基づいて超音波セン
サ１９からピストン１１の底面までの距離Ｌを（１）式
から演算する。そして、ＣＰＵ３８はメモリ３９に記憶
されている前記距離Ｌと、フォーク４ａの位置（揚高）
Ｈとの関係式からフォーク４ａの位置Ｈを演算する。

【００４２】また、ピストン１１の底面までの距離Ｌの
位置データを用いて、ピストン１１の移動速度を演算す
ることも可能である。すなわち、ピストン１１の位置を
比較的短時間内に２回測定し、その２回の測定距離Ｌの
差ΔＬと、その２回の測定時期の時間間隔ΔＴとを求
め、これらの値ΔＬ，ΔＴを用いてピストン１１の移動
速度Ｖを、次の（２）式により計算する。

【００４３】Ｖ＝ΔＬ／ΔＴ … （２） そして移動速度の値Ｖからフォーク４ａの移動速度（昇
降速度）を演算する。メモリ３９にはＣＰＵ３８が上記
動作をするようなプログラムおよびデータを記憶してお
く。また、移動速度値Ｖの正負を判定することにより移
動方向を知ることもできる。

【００４４】従って、これら実施形態によれば、次のよ
うな効果を有する。 （１） 超音波センサ１９の近傍においてもピストン１
１の移動距離を計測することができるため、ピストン１
１の移動距離を近距離から遠距離まで計測することがで
き、超音波センサ１９の不感帯域を小さくすることがで
きる。 （２） 移動体が超音波センサ１９から近距離に位置す
るときの測定において、小出力パワーの超音波から順次
発信されるため、４回に達する前の回数で反射波を受信
したときに過剰な出力パワーの超音波を無駄に発信する
ことがない。また、大出力パワーの超音波から順次発信
するよりも反射波を検出するまでに要する平均所要時間
が短く済み効率が良い。 （３） 反射波を検知した時点で残りの回数の超音波発
信は中止するので無駄がない。 （４） 超音波の送受信を一つのセンサ振動子２９にて
行っているのでリフトシリンダ５に取付ける際にスペー
スを取らないので、内径が小さいリフトシリンダ５に設
けることができる。 （５） 移動体（ピストン１１）の位置検出データを使
って移動体の移動速度を容易に計測することができる。

【００４５】なお、実施の形態は上記に限定されるもの
ではなく、例えば次のように変更してもよい。 ○ 移動体の位置検出装置はフォークリフト１に限定さ
れるものではなく、高所作業車、運搬作業車、建設作業
車等の産業車両あるいは、他の車両さらには工作機械等
において液体圧シリンダを装備しているものになら何で
も設けることができ、この場合種々の制御に利用するこ
とができる。また、シリンダ５への適用に限定されな
い。

【００４６】○ 超音波センサ１９において超音波の送
受信を一つの素子で行ったが、発信用と受信用とに二つ
に分けてもよい。この場合、ピストンと各超音波素子と
の距離が短い場合にも、発信用の超音波素子の残響によ
る受信信号が、反射波を受けて受信用の超音波素子が出
力する受信信号に乗ることがない。つまり、低い揚高位
置をも確実に検出することができる。

【００４７】○ 前記実施形態においては、リフトシリ
ンダ５に位置検出装置を設けたが、ティルトシリンダに
設けてもよい。この場合、ティルトシリンダのピストン
位置を検出することによりマスト３の正しいティルト角
を求めることができ、マスト３のティルト角に基づく制
御の精度を向上させることができる。

【００４８】○ 図４に示すように、第一の超音波を発
信してから第二の超音波を発信するまでには、第一の超
音波の所定計測時間よりも多少長い時間経過してから第
二の超音波を発信させていたが、これは第一の超音波の
所定計測時間経過後すぐでもよいし、あるいはさらに長
い時間経過後に第二の超音波を発信させてもよい。

【００４９】○ 前記実施形態においては、メモリ３９
に記憶されている超音波の出力パワーデータのうち、最
小のものから発信するようにしたが、前回の位置検出に
おいて計測された移動体の位置からある程度の距離が予
測できる場合には、予測できた距離が含まれる計測範囲
に対応する出力パワーの超音波から発信させればよい。
この場合においては、長距離位置計測などにおいて不必
要に出力パワーの小さい超音波を発信させなくてもよく
位置検出の効率を上げることができる。

【００５０】○ 本実施例においては発信した超音波は
４回（４波）であったが、発信超音波数はこれに限定さ
れない。例えば発信超音波数は２回（２波）でもよい。
この場合、測定距離（例えば６ｍ）のうち従来は不感帯
域としていた約１／１０の距離範囲を含むなるべく短い
計測範囲（例えば０．１〜０．８ｍ）と、測定距離まで
の残りの計測範囲（例えば０．６〜６．０ｍ）との２つ
に分ける。この方法によれば、前記実施形態と同程度に
不感帯域を小さくすることができる。

【００５１】○ 本実施例においては、送受信回路３３
と制御装置３４とは別々に構成したが、これは一つにま
とめて構成してもよい。次に、前記実施形態及び前記別
例から把握できる請求項以外の技術的思想について以下
に記載する。 （１） 請求項５に記載の産業車両において、前記産業
車両はフォークリフトであって、前記液体圧シリンダは
油圧式のリフトシリンダであり、前記移動体はピストン
である。この場合、フォークの位置を連続的に簡単にし
かも広い範囲を検出できるため、フォーク位置検出を必
要とする停止位置制御等が容易となる。 （２） 請求項１〜４の位置検出装置により検出した移
動体の位置から速度を検出する移動体の速度検出装置。
この場合、移動体の位置を検出することによって移動体
の速度を簡単に検出できるため、検出した速度を種々の
制御に利用することができる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、複数の
計測範囲ごとに振幅強度が段階的に異なる超音波を断続
的に発信することによって、計測範囲ごとに移動体の距
離を計測するので、不感帯域を小さくすることができ
る。

【００５３】請求項２に記載の発明によれば、超音波の
出力パワーを小出力から大出力へと段階的に制御するこ
とによって、位置検出に要する平均所要時間を相対的に
短くすることができる。

【００５４】請求項３に記載の発明によれば、制御手段
に反射波が受信された段階で超音波の発信を中止する構
成であるので、無駄な超音波の発信を避けることができ
る。請求項４に記載の発明によれば、超音波センサが液
体圧シリンダに内蔵されているため、センサが障害物と
接触して破損することがない。

【００５５】請求項５に記載の発明によれば、フォーク
の揚高位置などを近距離から遠距離まで検出できる産業
車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態におけるリフトシリンダに設けられ
た位置検出装置の模式図。

【図２】リフトシリンダの要部側断面図。

【図３】位置検出装置の電気的構成を示すブロック図。

【図４】出力パワーの異なる超音波別の計測範囲を示す
模式図。

【図５】信号推移図。

【図６】フォークリフトの側面図。

【図７】従来における信号推移図。

【符号の説明】

１…産業車両としてのフォークリフト、５…液体圧シリ
ンダとしてのリフトシリンダ、１１…移動体としてのピ
ストン、１９…超音波センサ、２９…超音波発信手段お
よび超音波受信手段としてのセンサ振動子、３３…制御
手段を構成する送受信回路、３４…制御手段を構成する
制御装置、３５…発信制御手段を構成する送波出力回
路、３８…発信制御手段を構成するとともに演算手段と
してのＣＰＵ、３９…メモリ、４１…発信制御手段を構
成する電圧制御回路、４２…制御手段を構成するコンパ
レータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木田 康信 愛知県豊橋市大岩町字小山塚20番地 本多 電子 株式会社内 Ｆターム(参考） 2F068 AA02 AA06 CC00 DD00 FF04 FF12 FF14 FF25 GG01 KK12 PP03 PP04 3F333 AA02 AB13 AE02 BA02 BD02 DA05 DB10 FA21 FD03 FE05 3H081 AA03 BB02 CC22 CC24 CC25 GG06 GG18 HH01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を用いた移動体の位置検出装置で
   あって、 前記位置検出装置は超音波センサと制御手段とからな
   り、 前記超音波センサは測定する前記移動体に向けて超音波
   を発信する超音波発信手段と、前記超音波が前記移動体
   に反射された反射波を受信してそれに対応した電気信号
   を出力する超音波受信手段とを備え、 前記制御手段は、測定距離が計測距離の異なる複数の計
   測範囲に分けて設定され、 前記計測範囲の距離の短いものほど振幅強度が小さくな
   るように振幅強度が段階的に異なる複数の超音波を、前
   回発信された超音波の計測範囲内の最長距離を計測し終
   わるにかかる所要時間の経過を少なくとも待つ時間間隔
   で、断続的に前記超音波センサに発信させる発信制御を
   する発信制御手段と、 前記超音波の振幅強度に応じた計測範囲において前記超
   音波の発信時期と受信時期とに基づいて前記移動体の位
   置を演算する演算手段とを備えた移動体の位置検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記発信制御手段は、振幅強度が小さい
   ものから段階的に大きくなる順で超音波を複数回発信す
   るように制御する請求項１に記載の移動体の位置検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記発信制御手段は、前記超音波センサ
   が前記反射波を受信したことを前記制御手段が検知した
   ときは、残りの回数の超音波の発信については発信指令
   を中止する制御をする請求項１又は２に記載の移動体の
   位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記移動体とは液体圧シリンダのピスト
   ンであって、前記超音波センサは前記液体圧シリンダに
   内蔵されており、前記液体圧シリンダ中の作動液体を媒
   介して前記超音波により前記ピストンの位置検出をする
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の移動体の位置検出
   装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の移動体の位置検出装置
   を備えた産業車両。