CN1134359C - 用于控制由电动机推进的装置的操作的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制推动运输装置的系统，该运输装置包括由电动机装置推动的至少两个驱动轮，在该系统中至少两个驱动轮的每个由独立的电动机驱动，并且每个电动机通过独立的功率放大器接收电功率，功率放大器放大由传感器装置产生的电信号，传感器装置探测施加于推拉元件上的机械力，并把机械力转换成表示施加于推拉元件上的力的程度和方向的电信号；功率放大器按照放大系数放大信号，放大系数是推动的运输装置的重量的函数，并馈送功率给电动机，使得电动机按照相应于由传感器装置指令的运动的转矩驱动驱动轮。

Description

用于控制由电动机推进的装置的操作的系统

发明领域

本发明涉及由电动势推进的装置的技术领域，尤其涉及用于电车和自推进装置的驱动系统部分。

背景技术

当前，由电动机驱动的装置，例如电车，用于运输货物、商品、托台、板条箱等的叉车或升降平台，起重机和自推进仪器例如可移动的X射线单元在工业和商业中得到了广泛地应用。

这种装置通常由一个或几个通常电动机操作的驱动轮推动，具有由操作者在启动和停止、前进和后退的功能之间选择的装置，在一些情况下，还有用于控制运行速度的装置。这类装置由站在地板上的操作者操纵，其控制方向，在一些情况下还借助于控制和上述功能相应的控制装置控制行进速度。该控制装置通常位于杠杆上或者拉杆上，为了引导该装置向左或向右，该拉杆通常和一个框架或平台相连，所述框架或平台具有一个或几个可以自由转动的轮子，它们又和装置的本体的前后部分旋转地相连，使得拉杆或杠杆的左右移动引起装置的左右转弯。

这些常规的装置虽然非常有用，但是具有许多缺点。

其中，常规装置的第一个缺点在于，借助于手动地定位自由转动的轮子的方向，进行左右转向操作，在有限的空间内进行转弯操作，使得操作复杂。此外，利用这种装置，还表明在足够的速度下运动相当复杂，因而，为了进行安全准确的处理，需要进行训练。

欧洲专利申请EP0253333披露了一种用于向运送医疗诊断设备的电力驱动车的被单独驱动的轮子提供功率的系统，一个可手动接合的手柄被安装在车上的一个这样的位置，使得操作者能够在手柄上施加一个手动力，该力使车沿所需的方向运动。力传感器和手柄相连，用于感应对其在和要使车运动的平面平行的平面内施加的手动力。该力传感器提供代表沿前后方向和转弯方向施加于手柄上的手动力的大小和方向的信号。电子电路和力传感器相连，用以向用于驱动车轮的电动机提供控制信号，以便独立地控制车的运动方向和速度。

由所述欧洲专利公开的技术特征写入了权利要求1的前序部分中。发明目的

本发明的目的在于通过提供一种系统克服上述的缺点，所述系统能够控制由电动机推动的装置的操作，其容易掌握而不用专门训练，其可以在有限的空间内转弯，并且，尽管其装有有源的机动元件，但是其具有顺从的性能，使操作者感到轻松，这又使得操作者能够凭直觉进行非常精确而快速的处理。

发明概要

按照本发明，上述目的是通过一种用于控制由电动机推进的装置的操作的系统实现的，该系统包括被安装在一个轴的相对端的由电动装置推动的至少两个驱动轮，和用于控制所述驱动轮的推进的控制装置，其中每个驱动轮由一个单独的电动机驱动，并且每个电动机设有独立的控制装置。按照本发明，这些用于每个电动机的控制装置包括独立的功率放大器，其放大由传感器装置产生的电信号，并且把电功率馈送给电动机。传感器装置探测由使用者施加于推拉元件上的推拉的机械力，并把所述机械力转换成表示力的程度(例如强、很强或弱)和施加于推拉元件上的力的方向的电信号。放大器根据装置的重量按照放大系数放大信号，并馈送给电动机，使得电动机按照相应于由传感器装置指令的运动的转矩驱动驱动轮。命令每个电动机的传感器装置可以用这种方式单独操作，使得每个驱动轮可以选择性地被推动。

在本发明的优选实施例中，系统具有两个轮子，每个轮子由其自身的电动机推动，以及用于第一电动机的第一控制装置，用于第二电动机的第二独立的控制装置。按照本实施例，第一控制装置包括第一推拉装置所需的第一传感器装置，并且第二控制装置包括第二推拉装置所需的第二传感器装置。最好是，第一和第二推拉元件通过以这样的方式连接的连接元件互相连接，使得由使用者对连接元件进行的推拉可以选择性地作用在第一或第二推动元件上。

在本发明的优选实施例中，连接元件是手柄，其末端分别作用在各个推拉元件上，然后又分别作用在各个传感器上。利用这种结构，通过推拉手柄，操作者能够以非常容易和舒适的方式进行操纵。因而，当手柄位于装置的后方并且操作者想要开始向前运动时，他只需用双手抓住手柄，一只手在手柄的左部，另一只手在手柄的右部，利用两只手以相同的力推动手柄。用这种方式，手柄的末端将在两个传感器上施加相同的压力，这将发出相应于其各个控制装置的电信号，使得两个电动机在相同的速度下工作。当操作者想要向右转时，其用左手以更大的力推动手柄，使得左侧的控制装置命令左边的电动机以比右侧较大的速度转动，因而左驱动轮比右驱动轮转得更快，并且，如果想要向左转动，其右手便用较大的力推动右侧的控制装置，因而，以和上述用于控制向右转的操作相同的方式，使右侧电动机和右侧驱动轮工作。当操作者想要反向时，其以和上述向前运动相同的方式拉手柄代替推手柄。

当操作者想要使装置转圈时，其用相反的手向着转动方向推动手柄，同时其用另一只手拉手柄。在这种情况下，在操作者拉手柄的一侧的电动机因而也是驱动轮向后转动，而操作者推手柄一侧的驱动轮沿相反方向转动，借以使所述装置转动一整圈。

同样，操作者可以通过利用可变的强度简单地推拉手柄选择行进的速度。

在本发明的系统的优选实施例中，每个控制装置还包括第一前置放大器装置，其放大由传感器装置根据探测到的推拉力而产生的电信号，把前置放大的信号馈送到功率放大器，然后，提供给驱动轮。在所述优选实施例中，每个控制装置还包括用于每个功率放大器的反馈电路是有利的，所述反馈电路通过比较器装置比较提供给电动机的电功率的实际值和用于实现驱动轮的运动所需的预先设置的电功率值，并把控测到的在实际值和预先设置值之间的差值转换成误差信号，所述差值例如当所述驱动轮被控制上下坡时升高，借助于所述误差信号改变输入到功率放大器的输入电信号，以便使功率放大器根据为实现由传感器装置命令的运动所需的转矩对电动机提供所需的功率，使其转动。用这种方式，达到所述装置在其上运动的表面的不平整性对所述装置的运动造成的影响自动地补偿，因此，所述装置的运动是均匀的。最好是，每个反馈电路包括用于放大误差信号的第二前置放大器装置。

在本发明的系统的一个特别优选的实施例中，所述系统包括可移动的X射线单元。众所周知，这些单元非常重(通常400-600kg)，并且必须经常在非常有限的空间内由不习惯处理这类设备的人员操作。

按照本发明，这样计算功率放大器的放大系数，使得保持在推动装置的重量和与由使用者在推拉元件上施加的合适的力之间的关系。

作为探测由操作者施加的推拉力的传感器，可以使用测压元件(例如延伸测量仪)，压力探测器，也可以使用压电传感器，光学传感器，磁传感器，电容传感器和电阻传感器等。

作为功率放大器，可以使用标准的仪器用放大器，用于输入信号的前置放大器，例如由本公司生产的商标为ANALOGUE DEVICE的功率放大器。

附图简要描述

下面结合作为说明书的一部分的附图详细说明本发明的实施例，其中：

图1表示在用于由两个驱动轮推动的装置的一个实施例中的本发明的系统的基本的电子和电气元件的示意性框图；

图2表示和右侧驱动轮控制有关的图1所示的系统的示意性框图；

图3表示在图1所示的实施例中本发明的系统的最重要的元件的示意性平面图；

图4表示图3所示的手柄、左侧力传感器和左侧推拉元件的示意图。

优选实施例的描述

由图1可见，本发明的系统包括力传感器1，用于探测由操作者施加的机械力中的推力+FI或拉力-FI，并把探测到的表示力的信号输入到功率放大器2。放大器2将信号放大KI倍，并把最终的电功率提供给左侧的直流电动机3，其驱动左侧驱动轮4。反馈电路5测量和转矩成正比的电动机电流，探测在标准值和实际值之间的任何偏差，在这些值之间具有偏差的情况下，也可以看到除去从力传感器1接收的信号之外，还有一个误差信号被加于放大器2上。图1还表示用于控制和推动右轮的元件的布置，其中包括右力传感器6，其探测由操作者施加的推力+FD和拉力-FD，右放大器7，右电动机8、右驱动轮9和右反馈电路10。设有和用于推动左轮完全相同的布置。

由图2可见，左侧反馈电路5包括用于误差信号的前置放大器11和另一个用于从力传感器1接收的信号的另一个前置放大器12。图2所示的用于左侧的结构完全和右侧上的元件配置相同(图2中没有示出)。

图3表示一种物理配置，其中包括：

-具有延伸测量仪(VISHAY)1a，6a的力传感器1，6

-电动机3，8，

-在可移动的X射线单元13中的驱动轮4，9，

-推拉元件14，15，其包括弹簧金属带，被固定在单元13的框架的各个紧固件16，17中，所述推拉元件在其外端部借助于手柄18彼此相连。

还可以看到，在图3所示的实施例中电源是一组可充电电池19。

图4详细地示出了力传感器1a、推拉元件14及其紧固件16和手柄18的配置。

由图3和图4可见，当使用者推或者拉手柄18时，便使得相应于14、15的带的向前或向后的弹性变形，所述变形被各个延伸测量仪1a，5a探测到，并按照上述被转换成电信号。由于带14，15的柔性，当使用者有意或无意地放松而不推拉手柄时，手柄便返回其停止位置，结果，单元便停止运动。

图中所示的实施例例如可以应用于自推进的可移动X射线单元，合适的重量为400kg。在这种情况下，可以利用两个GSC电动机3，8，每个的功率为500W，转矩为15Nm，两个ANALOGUE DEVICE功率放大器，每个的功率为500W，其中包括左反馈电路5的前置放大器11，12和右反馈电路10的前置放大器(未示出)。为了使使用者能够感知其可以用较大的安全性推拉所述装置的重量，已经计算出每只手应当施加的力，当以+FI，-FD推或者以-FI，+FD拉时，可以由力传感器1，6探测到的所述力的范围在0(＝停止)和4kg之间。功率放大器2，7的放大倍数KI和KD例如被设为11，用于放大所述推力和拉力，并把相应的功率馈送给电动机3，8，使得可以利用所需的力+KIFI，-KIFI，+KDFD，-KDFD推动轮子4，9。当操作者在下坡时移动所述单元，并且以最大的力4kg推动所述装置时，这意味着所述装置将以可得到的最大的速度行进。当在平的地板上或在向上的斜坡上移动所述装置时，则减少所述最大速度，以便达到较大的驱动力。因此，操作者根据所施加的力，可以调节在每种表面上行进的速度。

Claims (8)

1.一种用于控制由电动机推进的装置的操作的系统，所述系统包括：

以轴向相对的方式安装的至少两个驱动轮，配备有用于控制所述驱动轮的推进的控制装置，其中每个驱动轮(4，9)由独立的电动机(3，8)驱动，并且每个电动机设有独立的控制装置，所述控制装置包括：

独立的功率放大器(2，7)，其放大由传感器装置(1，1a，6，6a)产生的电信号，并且把电功率馈送给相应的电动机(3，8)；

传感器装置(1，1a，6，6a)，用于探测由使用者施加于推拉元件(14，15)上的推力(+FI，+FD)和拉力(-FI，-FD)的机械力(+FI，-FI，+FD，-FD)，并把所述机械力(+FI，-FI，+FD，-FD)转换成表示被施加于推拉元件(14，15)上的机械力的程度和方向的电信号；

所述检测器装置(1，1a，6，6a)能够以这种方式被单独地操作，使得每个驱动轮(4，9)被选择性地驱动，其特征在于：

放大器(2，7)按照作为装置(13)的重量的函数的放大系数(KI，KD)放大所述信号，并馈送给电动机，使得电动机按照相应于由传感器装置(1，1a，6，6a)指令的运动的转矩驱动驱动轮(4，9)，其中每个控制装置还包括用于每个功率放大器(2，7)的反馈电路(5，10)，所述反馈电路通过比较器装置比较提供给电动机的电功率的实际值和用于实现驱动轮的运动所需的预先设置的标准的电功率值，并把探测到的在实际值和预先设置值之间的差值转换成误差信号(+II，-II，+ID，-ID)，借助于所述误差信号改变输入到功率放大器的输入电信号，以便使功率放大器向电动机(3，8)提供所需的功率(+KIFI，-KIFI，+KDFD，-KDFD)，以便使电动机可以根据为产生由传感器装置(1，1a，6，6a)指令的运动所需的转矩而转动。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其至少具有第一和第二电动机(3，8)以及用于第一电动机(3)的第一独立控制装置，和用于第二电动机(8)的第二独立控制装置，第一控制装置包括第一推拉元件(14)所需的第一传感器装置(1，1a)，第二控制装置包括第二推拉元件(15)所需的第二传感器装置(6，6a)。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，每个控制装置还包括第一前置放大器装置(12)，其放大由传感器装置(1，1a，6，6a)根据探测到的推拉力(+FI，-FI，+FD，-FD)而产生的电信号，把前置放大的信号馈送到功率放大器(2，7)，然后，提供给驱动轮。

4.如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，所述反馈电路(5，10)包括用于放大误差信号(+II，-II)的第二前置放大器装置(11)。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，和第一与第二力传感器(1，1a，6，6a)相连的第一和第二推拉元件(14，15)通过连接元件(18)以这样的方式互相连接，使得由使用者对连接元件(18)进行的推拉可以选择性地作用在第一(14)或第二(15)推动元件上。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，和第一与第二力检测器(1，1a，6，6a)相连的第一和第二推拉元件(14，15)以及连接元件(18)构成一个由手柄形成的组件。

7.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述推拉元件(14，15)由带构成，所述带的第一端和连接元件(18)相连，第二端被固定在紧固件(16，17)中，并且第一和第二力传感器(1，1a，6，6a)是以这种方式设置在带(14，15)上的延伸测量仪(1a，6a)，使得当连接元件被推拉时，在相应的带(14，15)中产生变形，并由相关的测量仪(1a，6a)探测所述延伸。

8.如前面任何一个权利要求所述的系统，其特征在于，所述被推动的装置(13)是可移动的X射线单元。

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