電動叉車的貨叉下降裝置的制作方法

本實用新型涉及一種電動叉車的貨叉控制裝置，尤其涉及電動叉車的貨叉下降裝置。

背景技術：

叉車中提升貨物的機構，又稱為門架。門架由內門架、外門架、貨叉架等組成。貨叉會隨著門架的伸縮而上升或下降，同時貨叉會跟隨貨叉架在內門架上升或下降。

傳統的貨物提升機構，包括升降油缸、滑閥、電磁比例閥、主電機和齒輪泵，升降油缸驅動門架的升降，滑閥的出油口與升降油缸的進油口連通，主電機與齒輪泵連接，齒輪泵與滑閥的進油口連通，滑閥的回油口與油箱連通，這樣，滑閥，升降油缸，油管，油箱，構成一個油路的閉路，而電磁比例閥安裝在這個閉路的中間，用來調整閉路的開通大小和關閉狀態。電磁比例閥控制滑閥的閥芯滑動，電磁比例閥受安裝于叉車控制面板上的手動開關(電位器)控制。閥芯滑動到不同位置使升降油缸處于三種狀態：保壓狀態、進油狀態和回油狀態，其分別對應貨叉的定位、貨叉上升和貨叉下降三種狀態。

當貨叉上升時，首先將滑閥的閥芯移動使滑閥的出油口開到最大，此時升降油缸保持在進油狀態，啟動油泵電機時，油將從油箱中不斷經油路進入升降油缸，油泵電機的轉速決定整個油路的進油速度，也就決定了貨叉的上升速度。

當貨叉下降時，需要將滑閥的閥芯移動到回油區內，此時，升降油缸保持在回油狀態，閥芯在回油區內的位置決定回油口的大小，而回油口的大小，即可決定回油速度的快慢，也就決定了貨叉的下降速度。

傳統的貨叉下降裝置存在如下問題：1)電磁比例閥受模擬信號控制，由于電磁比例閥的精密性不足和模擬信號的不確定性，由于電磁比例閥受模擬信號控制，且該控制信號為開關信號，屬于一種二進制開關信號，只能提供油路的開和關二種狀態。而無法控制油壓多少的線性控制；2)同時貨叉的下降速度和位置依靠人眼與手動密切配合控制，尤其當貨物重量不同時，同樣貨叉從A高度下降到B高度，同樣的油閥開口，也會帶來不同下降的速度和加速度，所以導致貨叉上的貨物重量不同時，貨叉的下降效率，基本需要熟練工的經驗來保證。

上述多種因素都會導致貨叉下降速度及貨叉位移目標難以準確地控制。貨叉的位移目標控制不好，無法順利完成貨物的升降。貨叉的下降速度控制不當，下降速度過慢，則效率低下，速度過快則容易產生各種安全事故。例如，當門架的下降速度過大，會導致門架的加速度偏大(可能由誤操作引起)，若不對門架(高門架可高達12米)的加速度進行優化，門架直接下降會導致門架的巨大沖擊，引起叉車的震動；易造成貨物損壞、人身傷害等安全事故。例如，當貨物較重時，貨叉從3級門架(此時高度可達12米)進行下降時，如果貨叉的下降速度過慢，則效率比較低下。若為了提高效率而加快下降速度，則人為的操作很難保證其安全性。由于貨叉下降產生巨大的慣性和下降的沖擊力度，若對貨叉減速不當，極容易造成整個叉車的前傾，甚至翻倒等后果。若從3級門架一直下降到地面的過程中，如果在門架切換過程中，不做減速處理，門架之間的巨大沖擊也極易引起門架的損壞和叉車的震動。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種電動叉車的貨叉既快速又平穩安全的下降裝置，由中央處理器根據高度測量模塊實時采集到的貨叉高度值；不斷更新貨叉當前最佳的下降速度或減速速度，使貨叉在整個下降過程，在兼顧安全和保護門架的同時，做到貨叉下降效率的最大化。本實用新型采用中央處理器數字化控制貨叉的下降速度及目標位置，達到貨叉下降到目標位置既快速又安全可靠。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為：電動叉車的貨叉下降裝置，包括與升降油缸連通的閥、數控電機、中央處理器和用于檢測貨叉高度的高度測量模塊，所述的數控電機與所述的中央處理器連接，所述的高度測量模塊與所述的中央處理器連接，所述的中央處理器讀取高度測量模塊檢測到的貨叉高度值并進行處理后發送信號控制數控電機的轉動，數控電機控制閥的回油口大小從而控制升降油缸的回油速度。

本實用新型進一步的優選方案為：還包括檢測貨叉載重力的壓力傳感器，所述的壓力傳感器與所述的中央處理器連接，所述的中央處理器讀取壓力傳感器檢測到的貨叉載重值與高度測量模塊檢測到的貨叉高度值進行綜合處理。

本實用新型進一步的優選方案為：所述的數控電機包括伺服電機或步進電機。

本實用新型進一步的優選方案為：所述的數控電機通過傳動機構與閥的閥芯連接。

本實用新型進一步的優選方案為：所述的傳動機構為絲杠機構或凸輪機構。

本實用新型進一步的優選方案為：所述的閥包括滑閥或轉閥。

本實用新型進一步的優選方案為：所述的高度測量模塊包括位移傳感器或測量油路出油量的液體流量傳感器或加速度傳感器或多軸傳感器。

電動叉車的貨叉下降方法，其特征在于包括如下步驟：

1:中央處理器實時采集人機界面接口的控制信號；

2)中央處理器實時采集安裝在門架上的高度測量模塊的貨叉高度值，

3)中央處理器根據實時采集到的控制信號和貨叉高度值生成當前對應的貨叉下降速度；

4)根據步驟3)中得到的當前對應的貨叉下降速度，中央處理器實時控制數控電機的轉速和轉向，數控電機實時控制閥的回油口的大小；

5)判斷貨叉是否到達位移目標；若是；則結束；若否，重復1)到3)步驟，直到貨叉平穩安全到達目標位置。

本實用新型進一步的優選方案為：步驟2)中的中央處理器同時獲取安裝在貨叉上的壓力傳感器的貨叉載重值和安裝在門架上的高度測量模塊的貨叉高度值；

步驟3)中的中央處理器根據實時采集到的控制信號、貨叉高度值和貨叉載重值生成當前對應的貨叉下降速度。

本實用新型進一步的優選方案為：步驟4)中的中央處理器根據固定時間差間隔讀取的高度測量模塊的數值計算出貨叉的下降速度和加速度，中央處理器根據不同的貨叉載重值和貨叉所處位置，設定貨叉的下降速度限定值和加速度限定值，處理器根據設定的下降速度限定值和加速度限定值與計算到的下降速度和加速度做比較，若計算得到貨叉的下降速度超過設定的下降速度限定值，或計算得到的貨叉的下降加速度超過設定的下降加速度限定值，則減少回油口的開口大小；使貨叉降低下降速度或加速度。

本實用新型進一步的優選方案為：步驟4)中的中央處理器通過獲取數控電機所帶傳感器的數據生成數控電機的目標角度并通過數控電機所帶傳感器反饋當前角度，實現電機的正轉或者反轉；當所述的目標角度和所述的當前角度的數值一致時，停止數控電機的轉動。

本實用新型進一步的優選方案為：所述的中央處理器通過壓力傳感器的數值計算出當前貨物的重量；首先根據所述的位移傳感器的數值確定當前貨叉位置；再根據當前貨叉位置的動態加速度對壓力傳感器的數值進行修正；根據修正后的貨物重量查詢中央處理器內部設定的該對應重量的貨叉的加速度限定值和下降速度限定值。

本實用新型進一步的優選方案為：所述的人機界面接口包括下降控制電位器或下降控制按鍵。

與現有技術相比，本實用新型的優點是貨叉下降裝置通過高度測量模塊檢測貨叉下降過程中的實時高度，利用數字化的中央處理器讀取貨叉的高度值并計算出貨叉的移動速度及加速度，中央處理器經過處理后并通過發送脈沖信號來驅動伺服電機或步進電機的轉動，進而控制閥的回油口開口大小，使連通升降油缸的閥的回油口大小隨著貨叉的下降高度而變化，使貨叉的下降速度實現由快到慢無級線性變速，確保貨叉在該快的時候盡量快，該慢的時候就減速，整個下降的過程做到既快速又安全平穩地下降，避免貨叉下降加速度過大引起對門架的沖擊以及對門架下降裝置的內部模塊過載損傷。壓力傳感器檢測貨叉的載重力，中央處理器進一步對貨叉的下降加速度進行優化。

可以用按鈕式開關來替代電位器手動開關，實現一鍵式下降功能，由手動操控變成數字化自動控制，叉車的貨叉下降操作更加方便及人性化。

附圖說明

圖1為本實用新型的電動叉車的貨叉在一級門架底部的示意圖；

圖2為本實用新型的電動叉車的貨叉在一級門架頂部的示意圖；

圖3為本實用新型的電動叉車的貨叉在一級門架中部的示意圖；

圖4為本實用新型的電動叉車的貨叉在三級門架上的示意圖；

圖5為本實用新型的電動叉車的貨叉下降裝置電路框圖；

圖6為本實用新型的電動叉車的貨叉下降方法流程總圖；

圖7為本實用新型的貨叉處于門架不同位置的處理流程圖；

圖8為本實用新型的貨叉處于狀態一的下降過程示意圖；

圖9為本實用新型的貨叉處于狀態二的下降過程示意圖；

圖10為本實用新型的貨叉處于狀態三的下降過程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

電動叉車的貨物提升機構，包括貨叉9和門架10，門架10分別為一級門架101(內門架)、二級門架102(中門架)和三級門架103(外門架)，貨叉9的上升過程如下：初始狀態，內門架101、中門架102和外門架103三者重疊，貨叉9處在內門架101的最低處；貨叉9先從內門架101的最低處上升至內門架101的頂部，然后內門架101與中門架102同步等距升高，當內門架101與中門架102上升的最高位置時，此時貨叉9處于整個門架10的最高位置。

貨叉的下降過程如下：初始狀態，中門架102的底部位于外門架103的頂部，內門架101的底部位于中門架102的頂部，貨叉9處于內門架101的頂部；最先；內門架101與中門架102同步等距下降，直到內門架101、中門架102和外門架103三者重疊，然后貨叉9再從內門架101的頂部下降到內門架101的底部，完成整個貨叉的整個下降過程。

本實用新型的叉車的貨物提升機構，包括升降油缸1、滑閥2、數控電機3、主電機和齒輪泵，升降油缸1驅動貨叉的升降，滑閥2的出油口與升降油缸1的進油口連通，主電機與齒輪泵連接，齒輪泵與滑閥2的進油口連通，滑閥2的回油口與油箱連通。數控電機3控制滑閥2的閥芯滑動，數控電機3受中央處理器4及安裝于叉車控制面板上的手動開關控制，手動開關包括安裝在操作面板上的下降控制電位器7、上升控制電位器和下降控制按鍵8。中央處理器4與數控電機3連接，中央處理器4與下降控制電位器7和上升控制電位器連接。閥芯滑動到不同位置使升降油缸處于三種狀態：保壓狀態、進油狀態和回油狀態，其分別對應貨叉的定位、貨叉上升和貨叉下降三種狀態。

當貨叉下降時，主電機和齒輪泵不參與工作。滑閥2的閥芯移動控制滑閥2的回油口大小，回油口大小決定貨叉的下降速度。

實施例1：如圖5所示，電動叉車的貨叉下降裝置，包括與升降油缸1連通的閥2、數控電機3、中央處理器4和用于檢測貨叉高度的高度測量模塊5，數控電機3與中央處理器4連接，高度測量模塊5與中央處理器4連接，中央處理器4讀取高度測量模塊5檢測到的貨叉高度值并進行處理后發送信號控制數控電機3的轉動，數控電機3控制閥2的回油口大小從而控制升降油缸1的回油速度，升降油缸1的回油速度直接決定了貨叉的下降速度。

數控電機3優選采用伺服電機或步進電機。

數控電機3通過絲杠機構或凸輪機構與滑閥或轉閥2的閥芯連接。

高度測量模塊5包括位移傳感器或測量油路出油量的液體流量傳感器或加速度傳感器或多軸傳感器。貨叉移動，位移傳感器就會對應地發出脈沖，通過對脈沖數量的計算，最后得出貨叉的高度值。

液體流量傳感器安裝在油路中，因為油路之內的容積是一定的，通過變化的油量容積和油缸的伸縮程度成正比例關系，可以算出貨叉的高度值。

加速度傳感器與多軸傳感器的原理基本上差不多，通過對加速度傳感器得到的數據進行累加，可以得到加速度傳感器的運動速度，再通過對速度的積分處理及綜合運算，最后得到貨叉的高度值。

如圖6所示，相對應地該電動叉車的貨叉下降方法，其特征在于包括如下步驟：

1:中央處理器實時采集人機界面接口的控制信號；人機界面接口包括下降控制電位器或下降控制按鍵。

2)中央處理器實時采集安裝在門架上的高度測量模塊的貨叉高度值，

3)中央處理器根據實時采集到的控制信號和貨叉高度值生成當前對應的貨叉下降速度；

4)根據步驟3)中得到的當前對應的貨叉下降速度，中央處理器實時控制數控電機的轉速和轉向，數控電機實時控制閥的回油口的大小；

5)判斷貨叉是否到達位移目標；若是；則結束；若否，重復1)到3)步驟，直到貨叉平穩安全到達目標位置。

實施例2：電動叉車的貨叉下降裝置：包括與升降油缸1連通的閥2、數控電機3、中央處理器4、用于檢測貨叉高度的高度測量模塊5和檢測貨叉載重力的壓力傳感器6，數控電機3與中央處理器4連接，高度測量模塊5與中央處理器4連接，壓力傳感器6與中央處理器4連接，中央處理器4讀取高度測量模塊5檢測到的貨叉高度值和壓力傳感器6檢測到的貨叉載重值并進行綜合處理后發送信號控制數控電機3的轉動，數控電機3控制閥2的回油口大小從而控制升降油缸1的回油速度，升降油缸1的回油速度直接決定了貨叉的下降速度。

對應地該電動叉車的貨叉下降方法，具體包括如下步驟：

1)中央處理器實時采集人機界面接口的控制信號；

2)中央處理器同時獲取安裝在貨叉上的壓力傳感器的貨叉載重值和安裝在門架上的高度測量模塊的貨叉高度值；

3)中央處理器根據實時采集到的控制信號、貨叉高度值和貨叉載重值生成當前對應的貨叉下降速度。

4)根據步驟3)中得到的當前對應的貨叉下降速度，中央處理器實時控制數控電機的轉速和轉向，數控電機實時控制閥的回油口的大小；

5)判斷貨叉是否到達位移目標；若是；則結束；若否，重復1)到3)步驟，直到貨叉平穩安全到達目標位置。

步驟4)中央處理器實時控制數控電機的轉速，數控電機實時控制閥的回油口大小的具體方法如下：中央處理器根據固定時間差間隔讀取的高度測量模塊的數值計算出貨叉的下降速度和加速度，中央處理器根據不同的貨叉載重值和貨叉所處位置，設定貨叉的下降速度限定值和加速度限定值，處理器根據設定的下降速度限定值和加速度限定值與計算到的下降速度和加速度做比較，若計算得到貨叉的下降速度超過設定的下降速度限定值，或計算得到的貨叉的下降加速度超過設定的下降加速度限定值，則減少回油口的開口大小；使貨叉降低下降速度或加速度。

步驟4)中的中央處理器實時控制數控電機的轉向的具體方法如下：中央處理器通過獲取數控電機所帶傳感器的數據生成數控電機的目標角度并通過數控電機所帶傳感器反饋當前角度，實現電機的正轉或者反轉；當所述的目標角度和所述的當前角度的數值一致時，停止數控電機的轉動。

中央處理器根據不同的貨叉載重值和貨叉所處位置，設定貨叉的下降速度限定值和加速度限定值具體的方法：所述的中央處理器通過壓力傳感器的數值計算出當前貨物的重量；首先根據所述的位移傳感器的數值確定當前貨叉位置；再根據當前貨叉位置的動態加速度對壓力傳感器的數值進行修正；根據修正后的貨物重量查詢中央處理器內部設定的該對應重量的貨叉的加速度限定值和下降速度限定值。

如圖7所示，貨叉處于門架的不同位置時，貨叉的下降速度策略各不相同，以三級門架為例，1)當貨叉處于一級門架底部區域時，貨叉逐漸減速直到到底然后停止；2)當貨叉處于一級門架的中部位置時，根據目標位置、位移傳感器數值結合壓力傳感器數值調整得到A速度；3)當貨叉處于其他位置時，采取與2)相同的策略來采取不同的速度，分別為B速度、C速度、D速度和E速度。

狀態一：當貨叉起點為門架底部，目標位為門架最低位時，貨叉所采取的下降速度過程如圖8所示。

狀態二：當貨叉起點為二級門架底部，目標位為門架最低位，貨叉所采取的下降速度過程如圖9所示。

狀態三：當貨叉起點為三級門架頂部，目標位為二級門架中部，貨叉所采取的下降速度過程如圖10所示。

以上對本實用新型所提供的電動叉車的貨叉下降裝置進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型及核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。