CN104553879B - 仓储叉车加速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仓储叉车加速装置，包括旋转把手、旋钮转轴、转动块、磁钢和PCB控制电路板，旋转把手设置在旋钮转轴的端部，转动块与旋钮转轴固定连接，磁钢设置在转动块的端部，PCB控制电路板套接在旋钮转轴上，PCB控制电路板上设置有磁位置传感器和控制器，磁位置传感器与控制器的输入端相连，磁钢与磁位置传感器相对应设置，本发明仓储叉车加速装置机械结构简单，传感器与被测物非接触式结构，避免两者之间长时间的摩擦而失效；无齿轮传动机构，避免了传动机构摩损产生的机械松动导致的机械误差。

Description

仓储叉车加速装置

技术领域

本发明涉及一种加速装置，尤其涉及一种仓储叉车加速装置。

背景技术

现有的仓储叉车手柄加速传感器如接触式的电位器，通过检测连接在转轴上的电位器滑动引起的电路中电压变化，计算出转轴相应的运动情况。其原理简单，但电位器经长时间的滑动摩擦，电阻体被磨损后，精度会下降，甚至完全失效，从而会导致车辆失控。

还有一种情况就是机械控制，利用齿轮传动，但是这样的结构也存在一个问题，长时间使用后，传动机构会因为摩损产生的机械松动而导致的机械误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述问题，本发明提供一种仓储叉车加速装置来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种仓储叉车加速装置，包括旋转把手、旋钮转轴、转动块、磁钢和PCB控制电路板，所述的旋转把手设置在旋钮转轴的端部，所述的转动块与旋钮转轴固定连接，所述的磁钢设置在转动块的端部，所述的PCB控制电路板套接在旋钮转轴上，所述的PCB控制电路板上设置有磁位置传感器和控制器，所述的磁位置传感器与控制器的输入端相连，所述的磁钢与磁位置传感器相对应设置。通过人为旋转旋转把手，带动旋钮转轴转动，转动块随着旋钮转轴的转动而转动，磁钢设置在转动块的端部，与磁位置传感器相对应设置后，磁位置传感器就能检测到因为磁钢的位置变化而产生的不同磁场，传输给控制器的输入端，控制器通过信号处理叉车控制器发出信号指令。

具体的说，所述的旋转把手包括加速旋钮一和加速旋钮二，所述的加速旋钮一和加速旋钮二分别设置在旋钮转轴的两端，所述的PCB控制电路板安装在旋钮转轴的中部，所述的旋钮转轴上还设置有固定块一和固定块二，所述的固定块一和固定块二设置在PCB控制电路板的两侧，所述的固定块一上靠近PCB控制电路板的一侧具有呈品字形分布的螺丝柱，所述的固定块一远离PCB控制电路板的一侧与转动块配合连接，所述的PCB控制电路板上具有与固定块一上螺丝柱对应的螺丝柱孔，所述的固定块二上具有与固定块一上螺丝柱对应的凹部，所述的螺丝柱穿过螺丝柱孔进入凹部。PCB控制电路板固定在叉车上，而固定块一和固定块二通过螺丝柱，螺丝柱孔、凹部使得与PCB板固定在了一起，固定块一、固定块二、PCB控制电路板尽管套接在旋钮转轴上，但并不随着旋钮转轴的转动而转动,固定块二是起到将固定块一和PCB控制电路固定在一起的作用，如果是通过螺母等方式与固定块一上的螺丝柱配合固定，也在本发明的保护范围内。

所述的转动块包括呈横卧的空心圆柱的连接部和固定连接在连接部外表面的柄部，所述的连接部一侧套接在固定块一上且相对于固定块一可自由旋转，所述的连接部的另一侧与旋钮转轴传动连接，所述的柄部远离连接部的一端具有转动块扣件，所述的磁钢通过转动块扣件固定在柄部远离连接部的一端。从图中看得出，连接部是套接在固定块一的一侧的，但是连接部其实是受旋钮转轴的转动而转动，连接部与固定块一之间可以自由旋转，也是一种转动连接。

具体的说，所述的固定块一远离PCB板的一侧为横卧的空心圆柱形，所述的固定块一的外径要略小于连接部的内径，所述的固定块一的外表面周向设置有一圈突起部，所述的连接部的内壁上设置有一圈与突起部相配合的凹槽，所述的连接部通过凹槽和固定块一的突起部配合连接。突起部与凹槽匹配，便于连接部与固定块一的转动。

所述的PCB控制电路板还具有磁位置传感器的外围电路、差分放大器电路一和差分放大器电路二和同向放大器电路，所述的磁位置传感器的外围电路根据磁位置传感器感知输出两路差分信号，所述的两路差分信号各自经过差分放大器电路一和差分放大器电路二放大后与单片机的输入端连接。磁位置传感器芯片的外围电路，通过3.3v直流稳压源供电，感应出磁钢磁场变化并实时输出两路差分信号，两个差分放大器放大电路，可将毫伏级的输入端差分信号放大成控制器可接收的电压信号，然后输入进入控制器。

实施方式1：所述的旋钮转轴是个截面为矩形的转轴，所述连接部远离固定块一的一侧设置有与转轴外表面匹配的第一矩形通孔。连接部与旋钮转轴配合连接后可随旋钮转轴一起转动。

实施方式2：所述连接部远离固定块一的一侧是个镂空的半封闭结构，所述连接部远离固定块一的一侧中心处设置有与旋钮转轴外表面相匹配的第二矩形通孔，所述的第二矩形通孔的四个顶点与连接部的内壁之间设置有顺着一个方向横卧的S形连接支架。与实施方式1不同的是，实施方式2结构上镂空，且顺着一个方向横卧的S形连接支架有助于抵消掉一部分因为旋转产生的拉力，有效防止了连接支架与连接部交界处、连接支架与第二矩形通孔的外框交界处以及连接支架产生断裂损坏的可能性，大大提高了稳定的效果。

具体的说，所述的转动块与加速旋钮一之间还设置有轴套一，所述的固定块二与加速旋钮二之间还设置有轴套二，所述的轴套一包括套接在旋钮转轴上的第一塑料件和第二塑料件，所述第二塑料件内设置有与旋钮转轴相应的第三矩形通孔使得第二塑料件随旋钮转轴的转动而转动，所述的第一塑料件的一端与第二塑料件的一侧转动连接，另一侧与加速旋钮一转动连接；所述的轴套二包括第三塑料件和第四塑料件，所述的第三塑料件内设置有与旋钮转轴相应的第四矩形通孔使得第三塑料件随旋钮转轴的转动而转动，所述的第四塑料件的一端与第三塑料件转动连接，另一端与加速旋钮二转动连接。

作为优选，所述磁钢为圆柱体型，所述磁钢的底面直径为5mm，长度为5mm，由规格大于等于N48的钕铁硼制成,因N48的剩磁感应强度和最大磁能积较大；所述转动块由ABS或PC材料的塑料制成，形成第一矩形通孔、第二矩形通孔的部分由PTFE或POM材料的塑料制成，所述固定块一和固定块二由ABS或者PC材料的塑料制成。

经过多次实验发现，所述磁钢与所述磁位置传感器水平距离为5-9mm，磁位置传感器的检测效果最好。

本发明的有益效果是，本发明仓储叉车加速装置，

(1)机械结构简单，检修非常方便，

(2)靠的磁位置传感器和磁钢利用磁感应进行控制，传感器与被测物非接触式结构，避免两者之间长时间的摩擦而失效；

(3)无齿轮传动机构，避免了传动机构摩损产生的机械松动导致的机械误差。

(4)利用轴套一和轴套二，以及转动块的结构等一系列装置，使得这样的装置结构紧凑，运行稳定，检测控制的效果更加可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明仓储叉车加速装置最优实施例的结构示意图，

图2是本发明仓储叉车加速装置零部件分解图，

图3是本发明仓储叉车加速装置转动块的实施例1的结构示意图，

图4是本发明仓储叉车加速装置转动块的实施例2的结构示意图，

图5是本发明仓储叉车加速装置第二塑料件的结构示意图，

图6是本发明仓储叉车加速装置转动块的内部结构示意图，

图7是本发明仓储叉车加速装置固定块一的结构示意图，

图8是本发明仓储叉车加速装置固定块二的结构示意图，

图9是本发明仓储叉车加速装置第三塑料件的结构示意图，

图10是磁位置传感器芯片的外围电路设计图，

图11是两个差分放大器放大电路图，

图12是单片机芯片的外围电路以及引脚规划图，

图13是最终角度电压信号放大输出电路图，

图14是基于线性拟合的曲线图。

图中1、旋钮转轴，2、转动块，3、磁钢，4、PCB控制电路板，5、磁位置传感器，6、加速旋钮一，7、加速旋钮二，8、固定块一，9、固定块二，10、螺丝柱，11、螺丝柱孔，12、凹部，13、第一矩形通孔，14、第二矩形通孔，15、连接支架，16、第一塑料件，17、第二塑料件，18、第三塑料件，19、第四塑料件，171第三矩形通孔，181、第四矩形通孔，21、连接部，22、柄部，23、转动块扣件，211、凹槽，81、突起部。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-9所示，本发明仓储叉车加速装置，包括旋转把手、旋钮转轴1、转动块2、磁钢3和PCB控制电路板4，旋转把手设置在旋钮转轴1的端部，转动块2与旋钮转轴1固定连接，磁钢3设置在转动块2的端部，PCB控制电路板4套接在旋钮转轴1上，PCB控制电路板4上设置有磁位置传感器5和控制器，磁位置传感器5具有1.8至2.1mV每度的电压输出灵敏度，能够测量±90°范围，最小精度可达0.05°，磁位置传感器5与控制器的输入端相连，磁钢3与磁位置传感器5相对应设置，旋转把手包括加速旋钮一6和加速旋钮二7，加速旋钮一6和加速旋钮二7分别设置在旋钮转轴1的两端，PCB控制电路板4安装在旋钮转轴1的中部，旋钮转轴1上还设置有固定块一8和固定块二9，固定块一8和固定块二9设置在PCB控制电路板4的两侧，固定块一8上靠近PCB控制电路板4的一侧具有呈品字形分布的螺丝柱10，固定块一8远离PCB控制电路板4的一侧与转动块配合连接，PCB控制电路板4具有与固定块一8上螺丝柱10对应的螺丝柱孔11，固定块二9上具有与固定块一8上螺丝柱10对应的凹部12，所述的螺丝柱10穿过螺丝柱孔11进入凹部12，转动块2包括呈横卧的空心圆柱的连接部21和固定连接在连接部21外表面的柄部22，连接部21一侧套接在固定块一8上且相对于固定块一8可自由旋转，连接部21的另一侧与旋钮转轴1传动连接，柄部22远离连接部21的一端具有转动块扣件23，磁钢3通过转动块扣件23固定在柄部22远离连接部21的一端，固定块一8远离PCB控制电路板4的一侧为横卧的空心圆柱形，固定块一8的外径要略小于连接部21的内径，固定块一8的外表面周向设置有一圈突起部81，连接部21的内壁上设置有一圈与突起部81相配合的凹槽211，连接部21通过凹槽211和固定块一8的突起部81配合连接，PCB控制电路板4还具有磁位置传感器的外围电路、差分放大器电路一和差分放大器电路二，磁位置传感器的外围电路根据磁位置传感器感知输出两路差分信号，两路差分信号各自经过差分放大器电路一和差分放大器电路二放大后与单片机的输入端连接。

实施例1：如图3，旋钮转轴1的截面为矩形，连接部21远离固定块一8的一侧设置有与旋钮转轴1外表面匹配的第一矩形通孔13。

实施例2：如图4，连接部21远离固定块一8的一侧是个镂空的半封闭结构，连接部21远离固定块一8的一侧中心处设置有与旋钮转轴1外表面相匹配的第二矩形通孔14，第二矩形通孔14的四个顶点与连接部21的内壁之间设置有顺着一个方向横卧的S形连接支架15，实施方式2结构上镂空，且顺着一个方向横卧的S形连接支架有助于抵消掉一部分因为旋转产生的拉力，有效防止了连接支架与连接部交界处、连接支架与第二矩形通孔的外框交界处以及连接支架产生断裂损坏的可能性，大大提高了稳定的效果，同时，本发明的保护范围不仅仅局限在实施例1和实施例2的两种情况，只要是采用这种矩形通孔。

转动块2与加速旋钮一6之间还设置有轴套一，固定块二9与加速旋钮二7之间还设置有轴套二，轴套一包括套接在旋钮转轴上的第一塑料件16和第二塑料件17，所述第二塑料件17内设置有与旋钮转轴相应的第三矩形通孔171使得第二塑料件17随旋钮转轴1的转动而转动，第一塑料件16的一端与第二塑料件17的一侧转动连接，另一侧与加速旋钮一6转动连接；轴套二包括第三塑料件18和第四塑料件19，第三塑料件18内设置有与旋钮转轴1相应的第四矩形通孔181使得第三塑料件18随旋钮转轴1转动而转动，第四塑料件19的一端与第三塑料件18转动连接，另一端与加速旋钮二7转动连接，磁钢3为圆柱体，所述磁钢3的底面直径为5mm，长度为5mm，由规格大于等于N48的钕铁硼制成；转动块2由ABS或PC材料的塑料制成，形成第一矩形通孔13、第二矩形通孔14的部分由PTFE或POM材料的塑料制成，固定块一8和固定块二9由ABS或PC材料的塑料制成，磁钢3与磁位置传感器5水平距离为5-9mm。

工作原理：

由于叉车有前进后退两种动作，所以磁位置传感器5与转动块2轴中心的连线为对称中心线，转动块2可以往对称中心线两边旋转相同的角度，可以使得一边为叉车前进的正向输出，另一边为叉车后退的反向输出。

旋钮转轴1的转动带动转动块2的转动，使磁钢3相对于磁位置传感器5转动，磁位置传感器5检测磁钢3磁场位置的变化输出旋钮转轴1转动的角度电压信号，PCB控制电路板4上通过放大电路将磁位置传感器5的得到的电压信号放大，控制器单片机通过AD模块采集该电压信号，并转换为数字信号，通过对信号的线性拟合，可以将磁位置传感器5的输出值转换为角度值，再利用单片机DA模块将角度数字信号转换为电压信号并输出给叉车控制器。

角度与磁位置传感器5信号的关系如图14，磁位置传感器5产生两路电压信号，经过放大电路放大得到的信号分别为电压信号1和电压信号2。对电压信号1和电压信号2进行线性拟合，得出两个线性函数，并求出该两个线性函数的反函数。由于电压信号1曲线为对称函数，所以通过反函数求出的角度有正负两个值，通过电压信号2曲线在0°时的输出值Y0为分界线，当电压信号2的输出大于Y0，则通过电压信号1曲线反函数求出的角度为正，反之为负。

本技术方案所用到的信号处理方式主要分为四部分：

(1)控制器为基于Cortex-M3内核的高性能单片机，单片机AD处理模块采集经放大器放大后的磁位置传感器电压信号，并转换为数字信号。

(2)线性拟合出角度与传感器信号的完整曲线图，并建立角度与信号的具体对应线性关系，以此求出当前信号输出对应的角度值。

(3)误差处理，为防止出现微小角度的抖动偏差，在软件处理上加入误差处理机制，如果前后角度误差在允许范围内，则视为抖动信号，滤除该次信号采集。

(4)通过单片机DA模块将角度数字信号转换为叉车控制器所需的相应信号。

本发明的电路设计原理：

如图10所示，是磁位置传感器5的外围电路设计，通过3.3v直流稳压源供电，感应出磁钢磁场变化并实时输出两路差分信号为A+A-，B+B-。

如图11所示，是两个差分放大器放大电路，可将毫伏级的输入端差分信号A+A-，B+B-放大成单片机可接收的电压信号AIN10，AIN11。

如图12所示，是单片机芯片的外围电路以及引脚规划，该芯片采用3.3v直流稳压源供电，两路AD采集信号口分为为PC0、PC1，采集磁位置传感器芯片经过放大电路输出的电压信号AIN10、AIN11，经过单片机内部信号处理后，采用DA输出口PA4为输出相应的角度电压信号DA1。

如图13所示，单片机输出的角度电压信号DA1经过同相放大器一定倍速放大后再用跟随器输出阻抗较小并且稳定的角度电压输出。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种仓储叉车加速装置，其特征是：包括旋转把手、旋钮转轴(1)、转动块(2)、磁钢(3)和PCB控制电路板(4)，所述的旋转把手设置在旋钮转轴(1)的端部，所述的转动块(2)与旋钮转轴(1)固定连接，所述的磁钢(3)设置在转动块(2)的端部，所述的PCB控制电路板(4)套接在旋钮转轴(1)上，所述的PCB控制电路板(4)上设置有磁位置传感器(5)和控制器，所述的磁位置传感器(5)与控制器的输入端相连，所述的磁钢(3)与磁位置传感器(5)相对应设置；所述的旋转把手包括加速旋钮一(6)和加速旋钮二(7)，所述的加速旋钮一(6)和加速旋钮二(7)分别设置在旋钮转轴(1)的两端，所述的PCB控制电路板(4)安装在旋钮转轴(1)的上，所述的旋钮转轴(1)上还设置有固定块一(8)和固定块二(9)，所述的固定块一(8)和固定块二(9)设置在PCB控制电路板(4)的两侧，所述的固定块一(8)上靠近PCB控制电路板(4)的一侧具有螺丝柱(10)，所述的固定块一(8)远离PCB控制电路板(4)的一侧与转动块配合连接，所述的PCB控制电路板(4)具有与固定块一(8)上螺丝柱(10)对应的螺丝柱孔(11)，所述的固定块二(9)上具有与固定块一(8)上螺丝柱(10)对应的凹部(12)，所述的螺丝柱(10)穿过螺丝柱孔(11)进入凹部(12)。

2.如权利要求1所述的仓储叉车加速装置，其特征是：所述的转动块(2)包括呈横卧的空心圆柱的连接部(21)和固定连接在连接部(21)外表面的柄部(22)，所述的连接部(21)一侧套接在固定块一(8)上且相对于固定块一(8)可自由旋转，所述的连接部(21)的另一侧与旋钮转轴(1)传动连接，所述的柄部(22)远离连接部(21)的一端具有转动块扣件(23)，所述的磁钢(3)通过转动块扣件(23)固定在柄部(22)远离连接部(21)的一端。

3.如权利要求2所述仓储叉车加速装置，其特征是：所述的固定块一(8)远离PCB控制电路板(4)的一侧为横卧的空心圆柱形，所述的固定块一(8)的外径要略小于连接部(21)的内径，所述的固定块一(8)的外表面周向设置有一圈突起部(81)，所述的连接部(21)的内壁上设置有一圈与突起部(81)相配合的凹槽(211)，所述的连接部(21)通过凹槽(211)和固定块一(8)的突起部(81)配合连接。

4.如权利要求3所述仓储叉车加速装置，其特征是：所述的PCB控制电路板(4)还具有磁位置传感器的外围电路、差分放大器电路一和差分放大器电路二，所述的磁位置传感器的外围电路根据磁位置传感器感知输出两路差分信号，所述的两路差分信号各自经过差分放大器电路一和差分放大器电路二放大后与单片机的输入端连接。

5.如权利要求4所述仓储叉车加速装置，其特征是：所述的旋钮转轴(1)截面为矩形，所述连接部(21)远离固定块一(8)的一侧设置有与旋钮转轴(1)外表面匹配的第一矩形通孔(13)。

6.如根据权利要求5所述仓储叉车加速装置，其特征是：所述连接部(21)远离固定块一(8)的一侧是个镂空的半封闭结构，所述连接部(21)远离固定块一(8)的一侧中心处设置有与旋钮转轴(1)外表面相匹配的第二矩形通孔(14)，所述的第二矩形通孔(14)的四个顶点与连接部(21)的内壁之间设置有顺着一个方向横卧的S形连接支架(15)。

7.如权利要求5或6所述仓储叉车加速装置，其特征是：所述的转动块(2)与加速旋钮一(6)之间还设置有轴套一，所述的固定块二(9)与加速旋钮二(7)之间还设置有轴套二，所述的轴套一包括套接在旋钮转轴上的第一塑料件(16)和第二塑料件(17)，所述第二塑料件(17)内设置有与旋钮转轴相应的第三矩形通孔(171)使得第二塑料件(17)随旋钮转轴(1)的转动而转动，所述的第一塑料件(16)的一端与第二塑料件(17)的一侧转动连接，另一侧与加速旋钮一(6)转动连接；所述的轴套二包括第三塑料件(18)和第四塑料件(19)，所述的第三塑料件(18)内设置有与旋钮转轴(1)相应的第四矩形通孔(181)使得第三塑料件(18)随旋钮转轴(1)转动而转动，所述的第四塑料件(19)的一端与第三塑料件(18)转动连接，另一端与加速旋钮二(7)转动连接。

8.如权利要求7所述仓储叉车加速装置，其特征是：所述磁钢(3)为圆柱体，所述磁钢(3)的底面直径为4-6mm，长度为4-6mm。

9.如权利要求8所述仓储叉车加速装置，其特征是：所述磁钢(3)与所述磁位置传感器(5)水平距离为5-9mm。