CN112249980A

CN112249980A - 一种三支点电动叉车防倾翻的方法及防倾翻机构

Info

Publication number: CN112249980A
Application number: CN202010872994.1A
Authority: CN
Inventors: 叶国云; 储江; 叶青云; 傅敏
Original assignee: Ningbo Ruyi JSCL
Current assignee: Ningbo Ruyi JSCL
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2021-01-22
Anticipated expiration: 2040-08-26
Also published as: CN112249980B

Abstract

本发明公开了一种三支点电动叉车防倾翻的方法，涉及叉车控制技术领域，本方法包括步骤：S1：获取当前电动叉车的重心区域；S2：获取当前载荷工况下电动叉车的承载重心坐标；S3：根据承载重心坐标对应的重心区域，对应控制防倾翻机构动作，控制电动叉车防倾翻。本三支点电动叉车防倾翻的方法算法简单，可实现性强。

Description

一种三支点电动叉车防倾翻的方法及防倾翻机构

技术领域

本发明涉及叉车防倾翻控制技术领域，尤其涉及一种三支点电动叉车防倾翻的方法及防倾翻机构。

背景技术

随着现代物流运输业的高速发展，高位立体仓库已逐渐成为现代物流行业不可或缺式的组成部分。作为立体仓库的重要仓储搬运作业的高位拣选叉车是实现物流机械化作业、减轻工人搬运劳动强度、提高作业效率的主要工具。

然而，当叉车举升高度较大时，叉车的稳定性较差，需要对叉车稳定性进行分析并设计机构和相关算法实现叉车的防倾翻功能。在车辆稳定性分析及控制方面，国内外研究学者对车辆的横向稳定性和防倾翻技术进行了大量的研究，特别是对汽车及重型车辆的横向稳定性研究应用已经较为广泛，取得了很多成果。但三向高位拣选物流机器人的作业工况与传统叉车有所不同，需结合举升高度高及作业特点特殊等重点考虑。

发明内容

针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供反应灵敏、防倾翻效果好的三支点电动叉车防倾翻的方法及防倾翻机构。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种三支点电动叉车防倾翻的方法，基于防倾翻机构进行防倾翻，包括步骤：

S1：获取当前电动叉车的重心区域；

S2：获取当前载荷工况下电动叉车的承载重心坐标；

S3：根据承载重心坐标对应的空载重心区域，对应控制防倾翻机构动作，控制电动叉车防倾翻。

进一步地，步骤S1包括步骤：

S11：按照预设标定方法，标定电动叉车的三支点，所述三支点包括电动叉车转向轮支点O、电动叉车左前轮支点A以及电动叉车右前轮支点D；

S12：获取以支点O、支点A以及支点D的连线的三角形的形心G；

S13：按照预设重心区域划分算法，对以支点O、支点A以及支点D的连线的三角形OAD进行重心区域划分，并得到对应的第一重心区域、第二重心区域以及第三重心区域。

进一步地，步骤S2包括：

S21：通过分别设置在电动叉车三支点处的压力传感器，获取电动叉车转向轮支点O处对应的压力值F1，电动叉车左前轮支点A处对应的压力值F2，电动叉车右前轮支点D处对应的压力值F3；

S22：以电动叉车转向轮支点O为原点，支点O、支点A以及支点D的连线的平面为基准面，建立右手直角坐标系O-xyz；

S23：按照刚体平衡公式，获取当前电动叉车的承载重心坐标。

进一步地，步骤S23中的刚体平衡公式包括：

其中x_G为重心x坐标；

y_G为重心y坐标；

h为转向轮至左前轮和右轮轴连线的中点的有效距离；

d为左前轮和右前轮之间的有效距离。

进一步地，步骤S3包括：

S31：判断承载重心坐标是否属于第二重心区域；

S32：若是，则控制防倾翻机构转动，按照第二防倾翻角度放置；

S33：若不是，判断承载重心坐标是否属于第三重心区域；

S34：若是，则控制防倾翻机构转动，按照第三防倾翻角度放置。

进一步地，

判断防倾翻机构是否完整转动动作；

若是，根据步骤S23获取当前电动叉车的承载重心坐标；

并判断获取的当前电动叉车的承载重心坐标的位置是否位于三角形OAD的OA连线、OD连线、AD连线上或者三角形OAD外；

若是，按照执行防倾翻机构的预设伸出动作。

一种防倾翻机构，包括：

支撑架，所述支撑架包括横梁和两个伸缩臂组件，两个伸缩臂组件分别与横梁两端相接；

万向轮，所述万向轮设置在所述伸缩臂组件下方；

旋转腰组件，所述旋转腰组件设置在所述横梁上，并用于控制所述支撑架侧移。

进一步地，每个所述伸缩臂组件包括固定臂和移动臂，所述固定臂与所述横梁一端相接，所述移动臂可滑动的设置在所述固定臂内，且所述万向轮设置在所述移动臂远离所述固定臂一端的下方。

进一步地，所述伸缩臂组件还包括直线电机，所述直线电机固定设置在所述固定臂内，所述直线电机上设置有移动滑块与所述移动臂相接；

所述固定臂与所述横梁相接一端上设置有阶梯连接件，所述阶梯连接件一侧套设在所述固定臂上，另一侧与所述横梁相接；

所述万向轮与所述移动臂之间设置有定位装置，所述定位装置包括固定支架和旋转支架，所述固定支架顶面与所述移动臂底面贴合并固定相接，所述旋转支架上端与所述固定支架底部可转动式连接，所述旋转支架下端与所述万向轮可转动式连接；

进一步地，所述旋转腰组件包括连接法兰盘、盘式电机和谐波减速器，所述连接法兰盘上端设置有用于连接叉车的安装孔，所述盘式电机上端与所述连接法兰盘下端固定连接，所述谐波减速器上端与所述盘式电机下端固定连接，且所述谐波减速器下端与所述横梁中部固定连接。

本发明至少包括以下有益效果:

(1)通过首先计算以电动叉车三支点为三角的三角形的形心为基准，划分出重心区域，然后根据对应的重心区域进行防侧翻机构的对应控制，算法简单、可实现性强。

(2)本三支点电动叉车防倾翻的方法，其防侧翻机构能够根据电动叉车的重心位置实现防倾翻机构的伸缩，扩大了叉车稳定区域，进一步保证了叉车防倾翻。

(3)在叉车有倾翻倾向时，可以通过旋转腰组件带动支撑架侧移，可以初步防止其倾翻，而且调节也较为方便。

(4)如果在调节支撑架方向仍然具有倾翻倾向的时候，可以将支撑架上的移动臂伸出去，增加整个支撑架的长度，能进一步增加其防倾翻效果，多重防护能进一步防止其倾翻，效果较为显著。

(5)由于旋转支架与固定支架可转动连接，万向轮在其下方可以随意调整前进方向，方便往带动支撑架侧移。

(6)旋转腰组件上设置有谐波减速器与横梁相接，在工作时，谐波减速器能将盘式电机的力矩放大再传递到横梁上，可以节省能源。

附图说明

图1为本三支点电动叉车防倾翻的方法流程图一。

图2为本三支点电动叉车防倾翻的方法流程图二。

图3为本三支点电动叉车防倾翻的电动叉车的简化动力学模型。

图4为本三支点电动叉车防倾翻的重心区域划分图。

图5为实施例中本三支点电动叉车纵向防倾翻示意图。

图6为实施例中本三支点电动叉车防左倾翻示意图。

图7为实施例中本三支点电动叉车防右倾翻示意图。

图8是本防倾翻机构的整体结构示意图；

图9是本防倾翻机构的整体结构侧面示意图；

图10是本防倾翻机构的万向轮结构示意图。

其中：

100为支撑架、110为横梁、120为伸缩臂组件、121为固定臂、122为移动臂、123为直线电机、130为阶梯连接件、200为万向轮、210为定位装置、211为固定支架、212为旋转支架、220为轮毂、230为柔性橡胶层、300为旋转腰组件、310为法兰盘、320为盘式电机、330为谐波减速器、331为输出轴。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供了一种三支点电动叉车防倾翻的方法，如图1至图7所示，本方法包括：

基于防倾翻机构进行防倾翻，包括步骤：

S1：获取当前电动叉车的重心区域；

S2：获取当前载荷工况下电动叉车的承载重心坐标；

进一步地，步骤S1包括步骤：

S13：获取以支点O、支点A以及支点D的连线的三角形的形心G；

S14：按照预设重心区域划分算法，对以支点O、支点A以及支点D的连线的三角形OAD进行重心区域划分，并得到对应的第一重心区域、第二重心区域以及第三重心区域。

其中本实施例中，电动叉车对应的三支点，三支点之间的连线分别对应三支点叉车的倾翻轴线，即AD、OA以及OD，其中本申请设定电动叉车绕AD倾翻为纵向倾翻，绕OA和OD倾翻为横向倾翻，分别定义为左倾翻和右倾翻。

本实施例中的预设重心区域划分算法具体为：

过三角形OAD形心G做底边AD的平行线与OA、OD的交点分别为L、N，将OA与OD向三角形内部平移线段LN长度的六分之一，交点设为J，与LN的交点分别设为K、M。

其中七边形OKLADNM围成的区域设为第一重心区域即a，四边形OJKL围成的区域设为第二重心区域即b，四边形OJMN围成的区域设为第三重心区域即c。

通过形心G来划分重心区域，能够更加准确的保证叉车的重心位置的确定，从而能够更加保证叉车的防倾翻。

进一步地，步骤S2包括：

进一步地，步骤S23中的刚体平衡公式包括：

其中x_G为重心x坐标；

y_G为重心y坐标；

h为转向轮至左前轮和右轮轴连线的中点的有效距离；

d为左前轮和右前轮之间的有效距离。

具体的，本实施例中提供的三支点电动叉车防倾翻的方法中重心坐标为：

利用电动叉车三支点处对应的压力传感器实时测量电动叉车三个支点所受到的压力，设OAD三个支点所受压力分别为F1、F2和F3；

以转向轮所在支点为原点，叉车前进方向为x轴，竖直向上为z轴，建立右手直角坐标系O-xyz，以叉车静止作业工况作为研究对象，在xy平面内，根据刚体平衡公式可求得载荷工况下的叉车重心在xQy平面内的坐标。

进一步地，步骤S3包括：

S31：判断承载重心坐标是否属于第二重心区域；

S33：若不是，判断承载重心坐标是否属于第三重心区域；

进一步地，

防侧翻机构的旋转重心与电动叉车的三支点对应的三角形OAD的形心重合；并防侧翻机构设置在电动叉车底部，对电动叉车重心不会有影响。

在确定电动叉车的重心所在的重心区域后，控制防侧翻机构即可进行相应的旋转动作，常态时防倾翻机构轴向与AD垂直状态，如果叉车重心落在b区域，则盘式电机动作，旋转防倾翻机构至其轴线与OA垂直状态，如果叉车重心落在c区域，则盘式电机动作，旋转防倾翻机构至其轴线与OD垂直状态。

判断防倾翻机构是否完整转动动作；

若是，根据步骤S23获取当前电动叉车的承载重心坐标；

若是，按照执行防倾翻机构的预设伸出动作。

本方法中通过防倾翻机构的伸缩臂伸出，扩大叉车稳定区域，实现叉车防倾翻。

实施例二

本实施例提供了一种防倾翻机构，如图8至图10所示，本防倾翻机构包括：

支撑架100，支撑架100包括横梁110和两个伸缩臂组件120，两个伸缩臂组件120分别与横梁110两端相接，支撑架100用于为叉车提供支撑作用，两个伸缩臂组件120就是两个支撑梁，支撑梁越长，上面叉车朝支撑梁方向的倾翻越难，但是在现实中，支撑梁太长也影响叉车的运动，同时占用空间也过大，极为的不方便。在本实施例中，将支撑梁设置为伸缩臂组件120，可以自主的进行伸缩，既可以在没有倾翻倾向的时候将其收缩起来，又可以在有倾翻倾向的时候将其展开，既能起到防止倾翻的作用，又能减少占用空间，方便叉车的运动。

万向轮200，万向轮200设置在伸缩臂组件120下方，万向轮200用于带动整个支撑架100运动。

旋转腰组件300，旋转腰组件300设置在横梁110上，并用于控制支撑架100侧移，旋转腰组件300顶部是与叉车的底座相接的，则在叉车有向某一侧倾斜的倾向时，旋转腰组件300控制支撑架100朝该侧移动，利用该支撑架100为叉车提供支撑，可以在一定程度上保持叉车的平稳，防止其倾翻。

每个伸缩臂组件120包括固定臂121和移动臂122，固定臂121与横梁110一端相接，移动臂122可滑动的设置在固定臂121内，且万向轮200设置在移动臂122远离固定臂121一端的下方，万向轮200用于为支撑架100提供一个可移动的支撑，同时固定臂121与横梁110之间是固定连接的，其相对的位置关系保持不变，而移动臂122可以收缩在固定臂121内，也可以自固定臂121内滑出，可以根据实际需求来决定移动臂122的状态。

伸缩臂组件120还包括直线电机123，直线电机123固定设置在固定臂121内，直线电机123上设置有移动滑块与移动臂122相接，固定臂121为直线电机123提供一定的保护作用，直线电机123为移动臂122提供一个动力，并用过移动滑块带动移动臂122进行伸缩运动，在本实施例中，可以通过设置控制组件，控制直线电机123的正反转，来控制移动臂122的伸缩，也可以控制直线电机123的启动。

固定臂121与横梁110相接一端上设置有阶梯连接件130，阶梯连接件130一侧套设在固定臂121上，另一侧与横梁110相接，由于固定臂121的高度高于横梁110的高度，必须选用阶梯连接件130才能较好的连接固定臂121与横梁110，使其固定相接。

万向轮200与移动臂122之间设置有定位装置210，定位装置210包括固定支架211和旋转支架212，固定支架211顶面与移动臂122底面贴合并固定相接，旋转支架212上端与固定支架211底部可转动式连接，旋转支架212下端与万向轮200可转动式连接，固定支架211为移动臂122和旋转支架212的连接件，固定支架211底部设置有一连接件，旋转支架212与连接件相接，并可绕该连接件转动，旋转支架212可以转动则与之相连的万向轮200也可以转动，并可向各个方向运动，同时万向轮200可以相对于旋转支架212滚动，带动整个支撑架100运动。

万向轮200包括轮毂220和柔性橡胶层230，柔性橡胶层230设置在轮毂220外侧，轮毂220内侧设置有轴承221，旋转支架212下端设置有传动轴，传动轴卡设在轴承221上，轮毂220起到主要的支撑作用，而柔性橡胶层230则是起到保护轮毂220的作用，防止轮毂220与地面的刚性接触。

固定支架211顶面上设置有多个第一定位孔，移动臂122底面设置有多个第二定位孔，第一定位孔与所述第二定位孔连通，利用螺栓插入第一定位孔与第二定位孔内，就能将固定支架211与移动臂122固定在一起，同样的方便拆卸、维修。

旋转腰组件300包括连接法兰310盘、盘式电机320和谐波减速器330，连接法兰310盘上端设置有用于连接叉车的安装孔311，盘式电机320上端与连接法兰310盘下端固定连接，谐波减速器330上端与盘式电机320下端固定连接，且谐波减速器330下端与横梁110中部固定连接，连接法兰310盘通过螺杆连接叉车的底部，而盘式电机320则在叉车有倾斜倾向时，输出一个力矩，该力矩通过谐波减速器330放大后传到到横梁110上，带动整个支撑架100朝叉车的倾斜方向侧移，更好的支撑叉车，采用谐波减速器330既可以降低支撑架100的侧移速度，保证支撑架100侧移的稳定性，又可以增大力矩，节省能源。

谐波减速器330下端设置有输出轴331与横梁110中部固定连接，谐波减速器330通过输出轴331将力矩传递到横梁110上。

本发明提供的一种三支点电动叉车防倾翻机构，通过在支撑架和叉车之间设置旋转腰组件，通过旋转腰组件能带动支撑架朝叉车倾斜方向运动，为叉车提供支撑，防止其倾翻，进行初步的预防，同时将支撑架的两根支撑梁设置为两个伸缩臂组件，通过移动臂和固定臂的配合，可以自由伸长或者缩减伸缩臂组件的长度，在将伸缩臂组件的长度伸长时，伸缩臂组件能起到的支撑效果更好，双层保证防止叉车倾翻，其效果显著。

以上结合附图对本发明的技术方案进行了详细的阐述，所描述的实施例用于帮助理解本发明的思想。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种三支点电动叉车防倾翻的方法，基于防倾翻机构进行防倾翻，其特征在于，包括步骤：

S1：获取当前电动叉车的重心区域；

S2：获取当前载荷工况下电动叉车的承载重心坐标；

S3：根据承载重心坐标对应的载重心区域，对应控制防倾翻机构动作，控制电动叉车防倾翻。

2.根据权利要求1所述的一种三支点电动叉车防倾翻的方法，其特征在于，步骤S1包括步骤：

S12：获取以支点O、支点A以及支点D的连线的三角形的形心G；

3.根据权利要求2所述的一种三支点电动叉车防倾翻的方法，其特征在于，步骤S2包括：

4.根据权利要求3所述的一种三支点电动叉车防倾翻的方法，其特征在于，步骤S23中的刚体平衡公式包括：

其中x_G为重心x坐标；

y_G为重心y坐标；

h为转向轮至左前轮和右轮轴连线的中点的有效距离；

d为左前轮和右前轮之间的有效距离。

5.根据权利要求4所述的一种三支点电动叉车防倾翻的方法，其特征在于，步骤S3包括：

S31：判断承载重心坐标是否属于第二重心区域；

S33：若不是，判断承载重心坐标是否属于第三重心区域；

6.根据权利要求5所述的一种三支点电动叉车防倾翻的方法，其特征在于，

判断防倾翻机构是否完整转动动作；

若是，根据步骤S23获取当前电动叉车的承载重心坐标；

若是，按照执行防倾翻机构的预设伸出动作。

7.一种用于权利要求1至6任意一项所述的三支点电动叉车防倾翻的方法的防倾翻机构，其特征在于，包括：

万向轮，所述万向轮设置在所述伸缩臂组件下方；

8.据权利要求7所述的一种防倾翻机构，其特征在于，每个所述伸缩臂组件包括固定臂和移动臂，所述固定臂与所述横梁一端相接，所述移动臂可滑动的设置在所述固定臂内，且所述万向轮设置在所述移动臂远离所述固定臂一端的下方。

9.据权利要求8所述的一种防倾翻机构，其特征在于，所述伸缩臂组件还包括直线电机，所述直线电机固定设置在所述固定臂内，所述直线电机上设置有移动滑块与所述移动臂相接；

所述万向轮与所述移动臂之间设置有定位装置，所述定位装置包括固定支架和旋转支架，所述固定支架顶面与所述移动臂底面贴合并固定相接，所述旋转支架上端与所述固定支架底部可转动式连接，所述旋转支架下端与所述万向轮可转动式连接。

10.据权利要求7所述的一种防倾翻机构，其特征在于，所述旋转腰组件包括连接法兰盘、盘式电机和谐波减速器，所述连接法兰盘上端设置有用于连接叉车的安装孔，所述盘式电机上端与所述连接法兰盘下端固定连接，所述谐波减速器上端与所述盘式电机下端固定连接，且所述谐波减速器下端与所述横梁中部固定连接。