CN111620269A - 一种双轮差速结构的无人叉车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双轮差速结构的无人叉车，包括车体、货叉、激光导航雷达及无人叉车控制柜，所述无人叉车控制柜包括无人叉车运行控制系统、电控系统，所述车体上设有两个转向轮，所述转向轮与所述车体之间设有双轮差速机构，所述无人叉车运行控制系统包括自动模式，自动模式时所述无人叉车运行控制系统与所述车体的所述电控系统通信，发送运行命令，所述电控系统控制两个独立的所述转向轮运行。改变了转向机构的运行方式，能够有效的解决现有无人叉车转向机构成本高且维修困难的问题，转向灵活方便，结构简单，易于维护，控制性能稳定，且成本较低。

Description

一种双轮差速结构的无人叉车
技术领域
本发明专利涉及无人叉车设计与控制领域，具体涉及一种双轮差速结构的无人叉车。
背景技术
随着社会生产对无人叉车需求的不断提高，如何研制出更高效的、更经济的无人叉车成为越来越多人和企业思考的问题。当前无人叉车驱动轮总成多为立式驱动轮，包括行走驱动电机、电磁离合器、转向电机、编码器、回转轴承、包胶驱动轮等，集成模块耦合性高。其主要由一个单独用于控制驱动轮正反转的控制电机和一个专门用于控制驱动轮转向的控制电机组成，电机与前轮之间通过减速箱转接并传递动力，但是，现有的转向机构其本身是叉车的驱动总成的专用部件，各部件一般为非标准件，可选择性小且购买和生产成本高，同时维修困难。
发明内容
为了解决现有技术中存在的某种或某些技术问题，本发明提供一种双轮差速结构的无人叉车，改变了转向机构的运行方式，能够有效的解决现有无人叉车转向机构成本高且维修困难的问题，转向灵活方便，结构简单，易于维护，控制性能稳定，且成本较低。
为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：
一种双轮差速结构的无人叉车，包括车体、手柄、货叉、激光导航雷达及无人叉车控制柜，所述无人叉车控制柜包括无人叉车运行控制系统、电控系统，所述车体上设有两个转向轮，所述转向轮与所述车体之间设有双轮差速机构，所述无人叉车运行控制系统包括自动模式，自动模式时所述无人叉车运行控制系统与所述车体的所述电控系统通信，发送运行命令，所述电控系统控制两个独立的所述转向轮运行。
进一步地，所述双轮差速机构包括安装在所述车体上的转向轴、设在所述转向轴底部的转向机构，所述转向轮设在所述转向机构的底部，所述转向机构包括设在所述转向轴底部的第一电机和第二电机、分别用于所述第一电机和所述第二电机变速的第一齿轮箱和第二齿轮箱，所述第一齿轮箱和第二齿轮箱的两侧分别设有一个所述转向轮，两个所述转向轮的转速和转向分别通过所述第一电机和第二电机进行控制，所述无人叉车车体上还设有对所述转向轴的旋转角度进行检测的角度传感器，所述无人叉车车体的转向通过两个转向轮的差速进行控制。
进一步地，所述车体包括用于安装所述转向轴的车架、设在所述车架上对所述货叉进行升降控制的液压油缸、设在所述手柄上端的把手，所述手柄的底部转接在所述车架上，所述货叉设在所述车架上，所述把手上设有与所述无人叉车控制柜连接对所述第一电机和第二电机的转速进行控制的油门开关。
进一步地，所述把手上位于所述货叉的一侧还设有对所述液压油缸进行升降控制的上升按钮及下降按钮。
进一步地，所述无人叉车控制系统控制所述第一电机和第二电机的基准速度与旋转方向，该基准速度决定电动叉车前进或者后退的速度。
进一步地，所述无人叉车车体上分别设有对所述手柄进行感应以及对所述转向轮进行检测的两个角度传感器，通过所述角度传感器控制无人叉车转向。
进一步地，所述第一电机和第二电机采用直角减速电机。
进一步地，所述无人叉车运行控制系统还包括手动模式，手动模式时直接由所述手柄连接所述电控系统，通过手动开关控制货叉，通过转动手柄和手柄上设有的油门开关控制转向轮。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
通过双轮差速机构改变了两个转向轮的旋转速度和方向，从而使叉车的转向轮能够实现改变运行轨迹的效果，当两个转向轮同步运行时，能够控制无人叉车实现前后行驶，当通过双轮差速机构控制两个转向轮出现不同转速时，即两个转向轮之间出现了差动，从而通过两个转向轮的转速不同实现了转向的目的，在运行时，分别控制车轮的转动，对于配件的选择更灵活，且各部件都能够通过通用件采购，生产成本更低，而且不在需要单独的转向电机及齿轮组，生产成本更低，体积更小，在维修或更换时更加方便，改变了无人叉车中对于转向机构的运行方式，有效的解决了现有无人叉车存在的转向机构成本高且维修困难的问题，转向灵活方便，结构简单，生产成本低。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明所述双轮差速控制结构示意图；
图3为本发明中的手柄结构示意图；
图中：1-激光导航雷达、2-无人叉车控制柜、3-屏幕、4-把手、5-手柄、6-液压油缸、7-从动轮、8-货叉、9-声光报警系统、10-车体、11-油门开关、12-门架、13-手自动开关、14-急停开关、15-车架、16-转向轴、17-第一电机、18-转向机构、19-第一齿轮箱、20-转向轮、21-第二齿轮箱、22-第二电机、23-喇叭按钮、24-下降按钮、25-上升按钮。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1、图2和图3所示，一种双轮差速结构的无人叉车，包括车体10、货叉8、激光导航雷达1及无人叉车控制柜2，所述无人叉车控制柜2包括无人叉车运行控制系统、电控系统，所述车体10上设有两个转向轮20，所述转向轮20与所述车体10之间设有双轮差速机构，所述无人叉车运行控制系统包括自动模式，自动模式时所述无人叉车运行控制系统与所述车体10的所述电控系统通信，发送运行命令，所述电控系统控制两个独立的所述转向轮20运行；所述双轮差速机构包括安装在所述车体10上的转向轴16、设在所述转向轴16底部的转向机构18，所述转向轮20设在所述转向机构18的底部，所述转向机构18包括设在所述转向轴16底部的第一电机17和第二电机22、分别用于所述第一电机17和所述第二电机22变速的第一齿轮箱19和第二齿轮箱21，所述第一齿轮箱19和第二齿轮箱21的两侧分别设有一个所述转向轮20，两个所述转向轮20的转速和转向分别通过所述第一电机17和第二电机22进行控制，所述无人叉车车体10上还设有对所述转向轴16的旋转角度进行检测的角度传感器，所述无人叉车车体10的转向通过两个转向轮20的差速进行控制。
在实际使用过程中，本发明所述一种双轮差速结构的无人叉车可以运行在自动导航模式下，无人叉车控制柜2内安装有用于无人叉车运行控制的控制系统，该控制系统通过安装于车体10中的电控系统，可以控制第一电机17和第二电机22的转向以及转速，当需要对无人叉车车体10进行前后移动时，通过控制转向轮20的前后转动，从而实现无人叉车的前后移动，但是，当无人叉车需要转弯时，通过控制系统控制第一电机17和第二电机22的转速产生差值，即一个转速快一个转速慢，此时由于两个平行的转向轮20的速度差不同，导致整个转向机构18沿着转向轴16产生了转动，车向通过转速快的转向轮20往转速慢的方向旋转，从而实现了无人叉车的自动转向，在对双轮差速无人叉车进行前后移动或者转向时，由于转向轮20采用两个且分别通过一个电机和齿轮箱进行控制，当转向机构18同步运行时，能够两个转向轮20实现前后转动，从而使无人叉车前后行驶，当通过转向机构18控制两个转向轮20出现不同转速时，即两个转向轮20之间出现了差动，从而通过两个转向轮20的转速不同实现了转向的目的，在运行时，分别控制车轮的转动，对于配件的选择更灵活，且各部件都能够通过通用件采购，生产成本更低，而且不在需要单独的转向电机及齿轮组，生产成本更低，体积更小，在维修或更换时更加方便，改变了无人叉车中对于转向机构18的运行方式，人叉车控制柜2上还安装有屏幕3，通过屏幕可以及时的了解当前状况，有效的解决了现有无人叉车存在的转向机构18成本高且维修困难的问题，转向灵活方便，结构简单，生产成本低，同时，采用两个电机和两个齿轮箱对转向轮20进行单独控制，在拆装时更加方便，而且动力更足，相比于现有技术而言，使用寿命更长。
作为优选，所述车体10包括用于安装所述转向轴16的车架15、设在所述车架15上对所述货叉8进行升降控制的液压油缸6、设在所述手柄5上端的把手4，所述手柄5的底部转接在所述车架15上，所述货叉8设在所述车架15上，所述把手4上设有与所述无人叉车控制柜2连接对所述第一电机17和第二电机22的转速进行控制的油门开关11。
货叉8上还安装有从动轮7，所述把手4上设有与所述电控系统连接对所述转向机构18进行驱动的油门开关11，所述无人叉车控制柜2上设有门架12，所述激光导航雷达1设在所述控制柜2上部，所述控制柜2内设有无人叉车运行控制系统可通过车体10电控系统对所述转向系统进行自动驱动。
本发明所述一种双轮差速结构的无人叉车在手动操作或者通过控制柜2中的无人叉车控制系统对转向机构18进行驱动控制时，更加方便，在牵引着车移动时能够做出及时调整，从而对无人叉车的移动速度和转向速度进行快速控制，所述手柄5和控制柜2中的控制系统控制一般均包含两个电机的同步向前或向后转动、停止、两个电机在转动时对其中一个电机的转速加快或减慢这几个功能，通过操作不同的开关或发送不同的命令到车体10中的电控系统控制两个电机的运行，其具体步骤还可以根据不同的场景再进行详细的设定。
所述自动模式由控制柜2内部的无人叉车控制系统与电控系统通信，从而控制所述第一电机17和第二电机22的基准速度与旋转方向，手动模式由手柄5上的油门开关11给电控系统信号控制，该基准速度决定无人叉车前进或者后退的速度。
(1)自动模式下，当控制柜2内的无人叉车控制系统发出的目标角度值与所述转向轮20上的所述角度传感器输出值不一致时，电控系统会在两个电机的基准速度上叠加差速值，让两个电机以不同的速度转动，进而使两个所述转向轮20围绕它们的中心位置转动。当这个转动将目标角度值与从动轮7角度传感器输出值之间的差值消除时，电控系统将差速值置零，使两个转向轮20以相同的速度转动。
(2)手动模式下，所述手柄5下的所述角度传感器的输出值作为目标角度值，电控系统通过比较两个角度传感器的角度差输出差速控制量，让两个电机以不同的速度转动，进而使两个所述转向轮20围绕它们的中心位置转动实现转向控制。当这两个所述角度传感器输出值相等时，电控系统控制两个转向轮20以相同的速度转动。
将油门开关11设在把手4上，在通过油门开关11对双轮差速机构进行驱动控制时更加方便，在牵引着车移动时能够做出实时调整，从而对叉车的移动速度和转向速度进行快速控制，油门开关11一般包含两个电机的同步向前或向后转动、停止、两个电机在转动时对其中一个电机的转速加快或减慢这几个功能，通过不同的开关发出信号到控制系统后，再通过控制系统控制两个电机的运行，其具体步骤还可以根据不同的场景再进行详细的设定。
进一步地改进为，所述把手4上位于货叉8的一侧还设有对所述液压油缸6进行升降控制的上升按钮25及下降按钮24、对所述声光报警系统9进行鸣笛控制的喇叭按钮23。
通过上升按钮25及下降按钮24能够对货叉8的升降进行控制，双轮差速结构在手柄5翻转时可以实现转向轮20更加轻便的转动，对于开关的控制更加方便，也避免了设置在其他地方而存在的误按现象发生，而通过喇叭按钮23则可以对声光报警系统9直接发出警示声响。
所述无人叉车运行控制系统还包括手动模式和自动模式，手动模式时直接由所述手柄5连接所述电控系统，通过转动手柄5配合角度传感器控制转向轮20的方向，通过按钮控制货叉的上升和下降；自动模式，则通过所述控制柜2内设有的无人叉车控制系统连接所述电控系统，实现无人叉车的自动运行控制，两种模式通过手自动开关13进行切换。
再进一步地改进为，所述无人叉车控制系统通过电控系统控制所述第一电机17和第二电机22的基准速度与旋转方向，该基准速度决定电动叉车前进或者后退的速度，无人叉车控制系统与电控系统通过CAN协议通信。
更进一步地改进为，所述无人叉车车体10上分别设有对所述手柄5进行感应以及对所述转向轮20进行检测的两个角度传感器，通过所述角度传感器控制无人叉车转向。
同时，所述无人叉车车体10上还设有声光报警系统9，所述声光报警系统9也可以安装于控制柜2两侧，当在行驶过程中遇到障碍物或其他人员导致车体10上安装的其他安全装置(安全雷达、激光测距仪等)被触发时，可以鸣笛示意，提高无人叉车运行的安全性。
进一步地，所述第一电机17和第二电机22采用直角减速电机。
相比于现有的驱动总成为一个专用部件而言，成本能够至少降低20％以上，对于电机和齿轮箱的损坏后维修更换而言，更加方便，成本更低。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种双轮差速结构的无人叉车，包括车体、货叉、激光导航雷达及无人叉车控制柜，其特征在于：所述无人叉车控制柜包括无人叉车运行控制系统、电控系统，所述车体上设有两个转向轮，所述转向轮与所述车体之间设有双轮差速机构，所述无人叉车运行控制系统包括自动模式，自动模式时所述无人叉车运行控制系统与所述车体的所述电控系统通信，发送运行命令，所述电控系统控制两个独立的所述转向轮运行。
2.根据权利要求1所述的一种双轮差速结构的无人叉车，其特征在于：所述双轮差速机构包括安装在所述车体上的转向轴、设在所述转向轴底部的转向机构，所述转向轮设在所述转向机构的底部，所述转向机构包括设在所述转向轴底部的第一电机和第二电机、分别用于所述第一电机和所述第二电机变速的第一齿轮箱和第二齿轮箱，所述第一齿轮箱和第二齿轮箱的两侧分别设有一个所述转向轮，两个所述转向轮的转速和转向分别通过所述第一电机和第二电机进行控制，所述无人叉车车体上还设有对所述转向轴的旋转角度进行检测的角度传感器，所述无人叉车车体的转向通过两个转向轮的差速进行控制。
3.根据权利要求2所述的一种双轮差速结构的无人叉车，其特征在于：所述车体包括用于安装所述转向轴的车架、设在所述车架上对所述货叉进行升降控制的液压油缸、设在所述手柄上端的把手，所述手柄的底部转接在所述车架上，所述货叉设在所述车架上，所述把手上设有与所述无人叉车控制柜连接对所述第一电机和第二电机的转速进行控制的油门开关。
4.根据权利要求3所述的一种双轮差速结构的无人叉车，其特征在于：所述把手上位于所述货叉的一侧还设有对所述液压油缸进行升降控制的上升按钮及下降按钮。
5.根据权利要求2所述的一种双轮差速结构的无人叉车，其特征在于：所述无人叉车控制系统控制所述第一电机和第二电机的基准速度与旋转方向，该基准速度决定电动叉车前进或者后退的速度。
6.根据权利要求1所述的一种双轮差速结构的无人叉车，其特征在于：所述车体上分别设有对所述手柄进行感应以及对所述转向轮进行检测的两个角度传感器，通过所述角度传感器控制无人叉车转向。
7.根据权利要求2所述的一种双轮差速结构的无人叉车，其特征在于：所述第一电机和第二电机采用直角减速电机。
8.根据权利要求2所述的一种双轮差速结构的无人叉车，其特征在于：所述无人叉车运行控制系统还包括手动模式，手动模式时直接由所述手柄连接所述电控系统，通过手动开关控制货叉，通过转动手柄和手柄上设有的油门开关控制转向轮。
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