CN107082389B - 叉车和控制叉车的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了叉车(1)并且还公开了控制叉车的方法，该叉车包括一对支撑腿(2l、2r)、用于提升并处理货盘(24)的两个提升叉(23l、23r)，其中每个支撑腿(2l、2r)设置有至少一个转动轮(3l、3r)，其中叉车(1)包括两个可单独控制的驱动轮(4l、4r)，其中每个驱动轮(4l、4r)连接到各自的驱动马达(6l、6r)，其中每个驱动轮(4l、4r)具有参照叉车(1)的各自固定的旋转轴(20l、20r)，这样使得驱动轮旋转平面平行于叉车(1)的纵向方向固定。

Description

叉车和控制叉车的方法

技术领域

本发明涉及叉车(fork-lift truck)，且还涉及操作叉车的方法。

背景技术

长期以来使用叉车来处理货物以及货物和材料的短途运输。它们主要用于处理容置待运输的货物的货盘(pallets)。一般而言，当卸载卡车等时，它们在受限制区域内操作，诸如仓库、超市、装货码头。为了能够在这些受限制区域中进行操纵，叉车的转向操作通常通过定位一个转向轮或多个转向轮来执行，使得叉车可以利用车辆后面的转向轮行进。布置叉车的这种方式被普遍接受为运行非常良好，因为其产生良好的操纵性。如果尤其需要良好的操纵性，这通常通过使车辆更短实现。一般而言，对于电动叉车，驱动轮可以围绕竖直旋转轴旋转以用于控制叉车的驱动方向。

已经提出提高关于简单的货盘货车的操纵性；US2015/0056056A1中公开了一种这样的货盘货车。

发明内容

通过使叉车更短，这将得到更好的操纵性，因为回转半径将减少。然而，这当然也将限制处理较大货盘或货物的可能性。

为了实现更好的操纵性，货盘货车的现有技术已经提出在货盘货车的支撑腿上的车轮的双设置。

根据货盘货车的现有技术的解决方案不是特别适于机动化的叉车，难以控制货盘货车，因为其在前面和后面均具有转动轮，且在中间具有线性轮。该设置对于叉车是不可能的，因为马达需要容纳在叉车的一端中，以便例如不阻碍负载载体。而且，出于关于方向稳定性的安全原因，在叉的下面的线性轮在叉车行业中是标准的。

为了解决现有技术中的至少一个问题并实现更好的操纵性，根据一方面，提出了一种叉车，包括一对支撑腿、用于提升并处理货盘的两个提升叉，其中每个支撑腿设置有至少一个转动轮(swivelling wheel)，其中叉车包括可单独控制的两个驱动轮，其中每个驱动轮连接到各自的驱动马达，其中每个驱动轮具有参照叉车的各自固定的旋转轴(rotational axis，旋转轴线)，这样使得驱动轮旋转平面平行于叉车的纵向方向固定。

通过像这样布置叉车，实现若干优点，诸如更好的操纵性、更短的回转半径、更少的可移动部分、更低的台阶和更紧凑的叉车。固定的旋转轴提供了驱动轮的特别简单的安装。这改善了叉车的方向稳定性。利用固定的旋转轴，安装将消耗更少空间。与能在竖直轴中旋转的驱动轮相比，固定轴还可以支撑重物。

根据上述的叉车，其中还包括用于操作者利用叉车行进的操作者平台，其中平台定位在每个驱动轮的最上部之下。

通过更靠近叉车的重心布置操作者平台，实现了较短的叉车。这甚至进一步提高了操纵性。

根据上述的叉车，其中操作者平台定位于驱动轮的旋转中心或之下。

通过使操作者平台布置在驱动轮的旋转中心或之下，降低了重心，这增加了叉车的稳定性。另外，也改善了人体工程学，且也改善了操作者多次步入平台上的拣选操作的有效性，因为降低了到平台的台阶。

根据上述的叉车，其中操作者平台定位在驱动轮之间的位置中。

通过使操作者平台定位在驱动轮之间，保护操作者免于侧面碰撞。因此，当相当多地操作叉车时，这改善了安全性。

根据上述的叉车，其中叉车包括用于控制叉车的操作的舵柄臂(tillerarm)，其中舵柄臂没有机械耦合到转向驱动轮。

舵柄臂如此布置使得其通过线控转向系统(steer-by-wire system)操作。该系统使得调适转向动作成为可能。例如，舵柄臂的较小的转向角可以产生较大的转向动作。另外，叉车可以布置成防止过多的转向动作，例如，如果操作者摔倒并带着舵柄臂，线控转向系统可以采取行动不改变行进方向。

根据上述的叉车，其中叉车包括用于控制叉车的操作的操纵杆(joy-stick)。

操纵杆可以例如平行于舵柄臂，用于叉车的位置的精密调整。叉车也可以仅由操纵杆引导。操纵杆符合人体工程学并允许容易操作。优选使用步行的操作者利用操纵杆不可以操作的叉车。一般而言，步行的操作者需要舵柄臂。

根据上述的叉车，其中叉车包括操作控制单元，其中操作控制单元被布置成单独地控制左驱动马达和右驱动马达。

具有操作控制单元是优选的，因为其产生通过软件更新来调整和调适叉车的控制的可能性。

根据上述中任一个的叉车，其中转动轮被布置成具有等于或小于支撑腿的高度的直径。

通过布置有相对薄的厚度的转动轮，转动轮可以适于附接到普通的支撑腿而不对支撑腿的设计进行大量修改。叉车的操作且尤其是定位低的货盘的处理将得到显著简化。

根据上述的叉车，其中叉车的水平旋转中心定位于在驱动轮的各自的旋转轴之间所画的线上的位置中，这通过控制驱动轮使驱动轮向前和/或向后并以单独的旋转速度进行单独旋转而实现。

旋转中心以不同于现今在叉车行业中是标准的位于支撑轮之下的轮或辊的位置进行定位，这提供了特别良好的操纵性。这还改变旋转中心的位置使之更接近于或到达所搬运货物的重心的水平位置的共同位置，从而提供了叉车的非常安全的操作，因为翻倒的风险显著减少。

根据上述的叉车，其中叉车被布置成具有至少部分中空的下侧，使得叉可以降到支撑腿上，从而容置支撑腿的至少部分，且从而使叉能够接合并提升定位在叉车也定位其上的地面、地板或支撑物上。

通过以这种方式结合转动轮来布置叉，支撑腿和叉的组合的特征(signature)可以保持很低，这反过来意味着可以容易接合、提升和运输直立在地板上的货盘。

控制根据上述的叉车的方法包括如下步骤：

-(s1)开始转向操纵，

-(s2)通过操作控制单元从控制设备接收期望的驱动方向的输入，

-(s3)通过操作控制单元确定期望的驱动偏差(deviation，偏离)，

-(s4)向驱动马达控制电路发送驱动命令输出，

-(s5)通过从驱动马达控制电路向每个相应驱动轮的相应驱动马达发送命令来执行转向操纵，这样使得转向操纵仅通过改变每个驱动轮的旋转速度和/或旋转方向来执行，

-(s6)当达到所期望的方向时，控制单元结束转向操纵。

通过利用该方法控制叉车，实现特别良好的操纵性。也改善了叉车的安全性。可以减少叉车翻倒的风险。能够更加自由地实现某些操作位置的期望的操纵性。当以较高速度行进时，可以减少操纵性。当以低速或无速度行进时，可以增加操纵性。

本发明的方面也包括计算机可读软件，当在根据上述的叉车上执行计算机可读软件时，所述计算机可读软件在叉车的控制单元中执行根据上述的方法。

通过具有用于控制叉车的特定的软件，与硬件编程相比较，调整并调适叉车和方法的容易性或可能性显著改善。

附图说明

图1公开了根据提出的方面的叉车。

图2公开了根据上述提出的方面的叉车。

图3公开了待与根据上述方面的叉车一起使用的支撑轮。

图4公开了根据上述方面的叉车上的转动轮的位置。

图5a和图5b公开了根据上述方面的操纵性。

图6公开了根据上述方面的叉车的控制方法。

具体实施方式

本公开内容涉及叉车。叉车通常具有负载搬运单元和驱动单元。叉车可以具有负载搬运单元附接至其的柱，使得负载可以定位在不同于叉车在其上操作的水平处。叉车可以允许步行的操作者。叉车也可以被设计成不允许步行的操作者。所提出的叉车不可以为纯平衡(pure counter balance，纯配重)叉车，因为它不能利用所提出的特征正确运行。叉车通常设置有液压系统以用于对负载搬运单元提供动力并使得提升和处理重负载成为可能。

在下文中，独特的特征已经采用自己的参考标号，而共同的特征采用相同的参考标号。

图1和图2公开了根据本发明的第一方面的叉车1。图1至图2中的叉车1具有提升柱18，然而这是可选的，没有柱或较大的柱对于所述方面也是可能的。叉车1包括与叉车1在其上操作的表面接触的四个点。叉车具有左支撑腿2l和右支撑腿2r。支撑腿2l、2r每个具有转动轮3l、3r。叉车1还包括附接到支撑腿2l、2r的驱动部。驱动部包括两个驱动轮，左驱动轮4l和右驱动轮4r。在驱动轮4l、4r之间定位有用于站立的操作者的平台。平台5仅是可选的；叉车对于步行的操作者也运行良好。然而，应当理解，公开内容不局限于允许步行的操作者的叉车。特别地，非常窄的岛状叉车也可以利用所述所有的方面设计。这种叉车将不允许步行的操作者。驱动轮4l、4r每个单独附接到各自的驱动马达6l、6r。驱动马达6l、6r可单独控制。因此，驱动轮4l、4r中的每个可以单独操作。这意味着一个驱动轮4l例如可以在另一驱动轮4r的相反方向上旋转。驱动轮4l、4r也可以在相同方向上但以不同的速度旋转。叉车1还包括一对提升叉23l、23r。

驱动马达6l、6r优选相同的尺寸和相同的设计。驱动马达6l、6r优选为电动马达，优选地，马达为电动无刷马达，且这个是尤其具有关于维修和性能的优点。

驱动轮4l、4r可以被定位到操作者平台5的每侧，如图1、图2、图4、图5a、图5b所示。该布置使叉车1更短，因为操作者之前定位在完全处于叉车1的后端的平台上。一般而言，驱动轮4l、4r具有这样的直径：使得它们可以使操作者平台5安装在它们的旋转轴20l、20r之下，这为操作者提供低台阶。驱动轮4l、4r的旋转轴11是线性的且固定的。通过这个意味着左驱动轮4l的旋转轴20l与右驱动轮4r的旋转轴20r对齐。然而，两个驱动轮4l、4r的旋转轴20l、20r对齐并不是强制的，然而它们应该一直是平行的。

叉车1包括操作控制单元16。操作控制单元16被布置成能够操作叉车1。操作控制单元16包括计算机可读软件，当在操作控制单元16中执行时所述计算机可读软件可以控制叉车1。特别地，操作控制单元16可以充当来自操作者的人工命令和发送到驱动马达6l、6r的输出命令之间的界面。操作控制单元16可以是叉车1的独立控制单元，或其可以包括在叉车1的主计算机中。不排除叉车1可以通过构成或补充操作控制单元16的外部控制单元控制。外部的操作控制单元16优选通过无线链路与叉车1通信。

支撑腿2l、2r通常是两个。支撑腿2l、2r通常指向叉车1的纵向方向。支撑腿2l、2r在下侧上的前部具有如所述的转动轮3l、3r。支撑腿2l、2r通常具有允许由叉车1搬运的负载使其重心在转动轮3l、3r和驱动轮4r、4l之间的预定长度。这通过如图1所公开的重心25示例。通过这个，应当理解，所提出的叉车1不是应用纯平衡叉车。

转动轮3l、3r具有接近转动轮3l、3r的外壳12的圆周运行的轴承13，参见图3。转动轮3l、3r的辊10不以辊10的旋转轴11为中心。通过该布置，当改变方向时，转动轮3l、3r将更容易到达牵引位置。牵引位置应当被理解为旋转轴11在各自的转动轮3l、3r的转动中心18后面的位置。转动轮的直径z优选小于支撑腿2l、2r的高度y，然而这并不是强制的，参见图4。

图5a和图5b公开了从上面的叉车1。控制设备以舵柄臂15的形式公开。然而，舵柄臂15是可选的，使用操纵杆20、转向轮或任何其它控制设备同样是可能的。操作控制单元16优选定位在舵柄臂15中。右支撑腿2r示意性地公开了剖视部分中的右转动轮3r。操纵杆20可以平行于舵柄臂15使用，然而，同时使用它们当然应是不可能的。操纵杆20也可以单独使用。对于本公开，所有的控制设备仅为线控转向。这意味着控制设备和驱动轮4l、4r之间没有机械耦合。这显著简化驱动链，因为排除齿轮、变速器等是可能的。

叉车1包括能量源，优选电池，以及本领域技术人员所知的其它共同的特征，诸如液压提升缸、液压泵等。

现在应参照图5a和图5b解释叉车1的功能。操作者期望将行进方向变为右，即图5a中的向上。于是他将舵柄臂15逆时针方向移动到如图5b中所公开的位置。操作控制单元16接收舵柄臂15已经移动的输入，且控制单元应用计算机可读软件，当所述计算机可读软件在操作控制单元16上执行时，将使叉车1应用包括如下步骤的方法：

s1开始转向操纵，

s2通过操作控制单元从控制设备接收期望的驱动方向的输入，

s3通过操作控制单元确定期望的驱动偏差，

s4向驱动马达控制电路发送驱动命令输出，

s5通过从驱动马达控制电路向每个相应的驱动轮的相应的驱动马达发送命令执行转向操纵，这样使得转向操纵仅通过改变每个驱动轮的旋转速度和/或旋转方向而执行。

s6当达到期望的方向时控制单元结束转向操纵。

因此，换句话说，操作控制单元16接收舵柄臂15已经移动的输入。另外，输入通过储存在操作控制单元16中的软件转换为驱动命令输出。驱动命令输出被发送到叉车1的驱动马达控制电路19。驱动马达控制电路向左驱动马达17l提供确定量的电流且左驱动轮4l逆时针方向旋转，且也向右驱动马达17r提供确定量的电流且右驱动轮4r顺时针方向旋转。当叉车1因此水平旋转时，转动轮3l、3r允许自由旋转且支撑腿2l、2r以圆形移动向侧面移动。因此，叉车1围绕定位于在驱动轮4l、4r的旋转轴11之间所画的线22上的中心点14、14a旋转。在上文中的水平旋转的方向意味着每个驱动轮4l、4r的旋转轴20l、20r是水平的。应当理解，旋转中心点14可以使其位置通过向两个驱动轮4l、4r应用不同的旋转速度而移位，这通过如图5b所公开的旋转点14a示例。即使关于舵柄臂15解释，应当理解，当使用操纵杆20或转向轮时，该方法以相同的方式执行。

还应当理解，各自的驱动轮4l、4r的控制可以通过制动实现。这是当叉车1以速度行进时，驱动轮4l和4r中的一个的制动将启动用于叉车1的转向动作。因此，尽管驱动轮4l、4r的固定的旋转轴，使叉车转向而不消耗能量是可能的。

通过以这种方式控制叉车1，实现了非常良好的操纵性。另外，从驱动马达到驱动轮不需要如设计叉车的最普遍方式的齿轮。而且，因为驱动马达和驱动轮之间不需要齿轮，简化了维修。

Claims (11)

1.叉车（1），包括一对支撑腿（2l、2r）、用于提升并处理货盘（24）的两个提升叉（23l、23r），其中每个所述支撑腿（2l、2r）设置有至少一个转动轮（3l、3r），其特征在于，所述叉车（1）包括能单独控制的两个驱动轮（4l、4r），其中每个所述驱动轮（4l、4r）连接到各自的驱动马达（6l、6r），其中每个所述驱动轮（4l、4r）具有参照所述叉车（1）的各自固定的旋转轴（20l、20r），这样使得驱动轮旋转平面平行于所述叉车（1）的纵向方向固定，其中所述转动轮被布置成具有等于或小于所述支撑腿（2l、2r）的高度（y）的直径（z），

其中，所述提升叉（23l、23r）被布置成具有至少部分中空的下侧，这样使得所述提升叉（23l、23r）能够降到所述支撑腿（2l、2r）上，从而容置所述支撑腿（2l、2r）的至少部分，并且从而使所述提升叉（23l、23r）能够接合并提升定位在地面、地板或支撑物上的货盘，所述叉车（1）也定位所述地面、地板或支撑物上。

2.根据权利要求1所述的叉车（1），其中所述叉车还包括用于操作者利用所述叉车（1）行进的操作者平台（5），其中所述操作者平台（5）定位在每个所述驱动轮（4l、4r）的最上部之下。

3.根据权利要求2所述的叉车（1），其中所述操作者平台（5）定位在所述驱动轮（4l、4r）的旋转中心或之下。

4.根据权利要求2所述的叉车（1），其中所述操作者平台（5）定位在所述驱动轮（4l、4r）之间的位置中。

5.根据权利要求3所述的叉车（1），其中所述操作者平台（5）定位在所述驱动轮（4l、4r）之间的位置中。

6.根据上述权利要求中任一项所述的叉车（1），其中所述叉车（1）包括用于控制所述叉车（1）的操作的舵柄臂（15）。

7.根据权利要求1所述的叉车（1），其中所述叉车（1）包括用于控制所述叉车（1）的操作的操纵杆（20）。

8.根据权利要求1所述的叉车（1），其中所述叉车（1）包括操作控制单元（16），其中所述操作控制单元（16）被布置成单独地控制左驱动马达（6l）和右驱动马达（6r）。

9.根据权利要求1所述的叉车（1），其中所述叉车（1）的水平旋转中心（14）定位于在所述驱动轮（4l、4r）的各自的旋转轴（20l、20r）之间所画的线（22）上的位置中，这是通过控制所述驱动轮（4l、4r）使所述驱动轮（4l、4r）向前和/或向后并以单独的旋转速度进行单独旋转而实现。

10.一种控制根据权利要求1至9中任一项所述的叉车（1）的方法，包括步骤：

-（s1）开始转向操纵，

-（s2）通过操作控制单元从控制设备接收期望的驱动方向的输入，

-（s3）通过所述操作控制单元确定期望的驱动偏差，

-（s4）向驱动马达控制电路发送驱动命令输出，

-（s5）通过从所述驱动马达控制电路向每个相应的所述驱动轮的相应的所述驱动马达发送命令来执行转向操纵，这样使得仅通过改变每个所述驱动轮的旋转速度和/或旋转方向来执行转向操纵，

-（s6）当达到所期望的方向时，所述操作控制单元结束所述转向操纵。

11.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可读软件，当在根据权利要求1至9中任一项的叉车上执行所述计算机可读软件时，所述计算机可读软件执行根据权利要求10的方法。

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