RU2783320C1 - Method for operating the electric steering of an industrial loader and an industrial loader for its implementation - Google Patents

Method for operating the electric steering of an industrial loader and an industrial loader for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2783320C1
RU2783320C1 RU2022118130A RU2022118130A RU2783320C1 RU 2783320 C1 RU2783320 C1 RU 2783320C1 RU 2022118130 A RU2022118130 A RU 2022118130A RU 2022118130 A RU2022118130 A RU 2022118130A RU 2783320 C1 RU2783320 C1 RU 2783320C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steered wheel
steering
loader
sensor
industrial
Prior art date
Application number
RU2022118130A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Андреевич Сибилев
Илья Михайлович Евдокимов
Константин Валерьевич Шкилев
Иван Игоревич Капшарь
Дмитрий Михайлович Ревенко
Дарина Михайловна Мусина
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург"
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург" filed Critical Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург"
Application granted granted Critical
Publication of RU2783320C1 publication Critical patent/RU2783320C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: inventions group relates to mechanical engineering and can be used in electric steering of industrial loaders, including pallet transporters. The method for operating the electric steering of an industrial loader does not require constant measurement of the angle of rotation of the steered wheel with an expensive sensor. There is enough information about the position at the beginning of the loader operation the steered wheel is located, as well as about the moments during the loader operation at which the steered wheel occupies a position corresponding to the predetermined position of the steered wheel. This information enters the control element by moving a metal plate with magnetic properties through the axis of the inductive switch. In this way, the performance of the electric steering is monitored and a correspondence is achieved between the angle of rotation of the steering body and the value of the actual position of the steered wheel. The industrial loader contains an inductive switch as a non-contact sensor for determining the position of the steered wheel, and as an object of influence of the non-contact sensor, a plate in the form of an annular segment made of metal with magnetic properties, mounted for rotation together with the loader gearbox.
EFFECT: simplified management while reducing the cost of the loader.
14 cl, 4 dwg

Description

Группа изобретений относится к области машиностроения и может быть использована в электрическом рулевом управлении промышленных погрузчиков, в том числе транспортировщиков паллет, имеющих орган рулевого управления, например, в виде рулевого колеса или поводка, рулевой электродвигатель с энкодером, элемент управления, например, в виде контроллера, и, как минимум, одно управляемое колесо.SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of mechanical engineering and can be used in electric steering of industrial loaders, including pallet transporters, having a steering body, for example, in the form of a steering wheel or a leash, a steering motor with an encoder, a control element, for example, in the form of a controller , and at least one steerable wheel.

В промышленных погрузчиках с органом рулевого управления, рулевым электродвигателем и управляемым колесом отсутствует прямая механическая связь между органом рулевого управления и управляемым колесом. В связи с этим, разрабатываемые для них электрические системы рулевого управления направлены на обеспечение фиксированного соответствия между углом поворота органа рулевого управления и значением фактического положения управляемого колеса.In industrial trucks with a steering body, a steering motor and a steered wheel, there is no direct mechanical connection between the steering body and the steered wheel. In this regard, the electric steering systems being developed for them are aimed at providing a fixed correspondence between the angle of rotation of the steering body and the value of the actual position of the steered wheel.

Обычно значение угла поворота органа рулевого управления и значение фактического положения управляемого колеса определяются соответствующими датчиками, и разность между ними сравнивается. Например, известен способ регулировки диапазона поворота рулевого колеса промышленного погрузчика (патент Китая CN 101104417, опубл. 16.01.2008). Погрузчик для осуществления способа имеет рулевое колесо, рулевой электродвигатель, минимум одно управляемое колесо, датчик измерения угла поворота рулевого колеса, датчик фактического положения управляемого колеса, элемент управления. В качестве датчиков используются датчики Холла. Согласно способу, управляемое колесо перемещается посредством рулевого электродвигателя в одном направлении до тех пор, пока измеряемое соответствующим датчиком значение его положения не перестанет изменяться. Значение датчика, определенное в этом положении, сохраняется в элементе управления как «угловой упор в первом направлении». Далее управляемое колесо двигают в обратном направлении до тех пор, пока измеренное датчиком значение его фактического положения не перестанет изменяться. Значение датчика, определенное в этом положении, сохраняется как «угловой упор во втором направлении». Элемент управления принимает среднее значение между первым и вторым упорами, сохраненными в рулевом управлении, для прямолинейного движения. Известный способ, согласно описанию к патенту, позволяет за короткое время сопоставить сигнал датчика угла поворота рулевого колеса с фактическим положением управляемого колеса.Usually, the steering angle value and the actual steering wheel position value are determined by the respective sensors, and the difference between them is compared. For example, there is known a method for adjusting the range of rotation of the steering wheel of an industrial loader (China patent CN 101104417, publ. 16.01.2008). To implement the method, the loader has a steering wheel, a steering electric motor, at least one steered wheel, a sensor for measuring the angle of rotation of the steering wheel, a sensor for the actual position of the steered wheel, and a control element. Hall sensors are used as sensors. According to the method, the steered wheel is moved by means of the steering electric motor in one direction until the value of its position measured by the corresponding sensor stops changing. The encoder value determined in this position is stored in the control element as "angle stop in the first direction". Next, the steered wheel is moved in the opposite direction until the value of its actual position measured by the sensor stops changing. The encoder value determined in this position is stored as "angle stop in the second direction". The control takes the average between the first and second stops stored in the steering for straight-line movement. The known method, according to the description of the patent, allows for a short time to compare the signal of the steering wheel angle sensor with the actual position of the steered wheel.

Недостатком известного способа является невозможность регулировать диапазон поворота рулевого колеса промышленного погрузчика во время работы - регулировку проводят после транспортировки погрузчика, после ремонтных и профилактических работ, то есть перед применением погрузчика.The disadvantage of the known method is the inability to adjust the range of rotation of the steering wheel of an industrial loader during operation - the adjustment is carried out after transporting the loader, after repair and maintenance work, that is, before using the loader.

Известен способ проверки электрической системы рулевого управления промышленного погрузчика (заявка Германии DE 102006041254, опубл. 13.03.2008), имеющей дифференциальный датчик, определяющий разницу между значениями датчиков, измеряющих угол поворота рулевого колеса и угол поворота управляемого колеса, и на основе этого генерирует дифференциальный сигнал. Дифференциальный сигнал подается на элемент управления, который накапливает текущие дифференциальные сигналы для контроля электрического рулевого управления, в частности, интегрирует их во времени, сравнивает накопленное значение с заданным эталонным значением и запускает сигнал ошибки при превышении эталонного значения.A known method for testing the electrical steering system of an industrial loader (German application DE 102006041254, publ. 13.03.2008), which has a differential sensor that determines the difference between the values of sensors that measure the angle of rotation of the steering wheel and the angle of rotation of the steered wheel, and on the basis of this generates a differential signal . The differential signal is applied to the control element, which accumulates the current differential signals to control the electric steering, in particular, integrates them over time, compares the accumulated value with a predetermined reference value, and triggers an error signal when the reference value is exceeded.

Недостатком известного способа является сложность, обусловленная большим количеством одновременно обрабатываемых элементом управления сигналов с датчиков.The disadvantage of the known method is the complexity due to the large number of signals from sensors simultaneously processed by the control element.

Также известен промышленный погрузчик с электрическим рулевым управлением и способ управления им (заявка Германии DE 102006039549, опубл.06.03.2008). Электрическое рулевое устройство задает положение управляемого колеса с помощью рулевого электродвигателя, а элемент управления отключает рулевое устройство в определенных режимах работы, и активирует его, когда положение управляемого колеса изменяется более чем на заданный угол изменения от исходного положения, при этом элемент управления устанавливает значение для исходного положения, когда устройство рулевого управления отключается таким образом, что исходное положение является фактическим положением колеса во время отключения плюс угол регулировки, возникающий после выключения рулевого электродвигателя.Also known is an industrial loader with electric steering and a method for controlling it (German application DE 102006039549, publ.06.03.2008). The electric steering device sets the position of the steered wheel using the steering motor, and the control element disables the steering device in certain operating modes, and activates it when the position of the steered wheel changes by more than a given angle of change from the home position, while the control element sets the value for the home position when the steering device is disengaged such that the home position is the actual position of the wheel at the time of disengagement plus the adjustment angle that occurs after the steering motor is deactivated.

Недостатком известного способа является его сложность, обусловленная регулярным измерением угла поворота управляемого колеса, связанная с периодической деактивацией рулевого устройства.The disadvantage of the known method is its complexity, due to the regular measurement of the angle of rotation of the steered wheel, associated with periodic deactivation of the steering device.

Наиболее близкими к заявляемой группе изобретений (прототипами) являются способ эксплуатации электрической системы рулевого управления промышленного погрузчика и промышленный погрузчик (заявка США US 2013204494, опубл. 08.08.2013).Closest to the claimed group of inventions (prototypes) are a method of operating the electric steering system of an industrial loader and an industrial loader (US application US 2013204494, publ. 08/08/2013).

Способ эксплуатации электрической системы рулевого управления промышленного погрузчика по прототипу включает:The method of operating the electric steering system of an industrial loader according to the prototype includes:

- определение положения органа рулевого управления погрузчика посредством соответствующего датчика;- determination of the position of the loader steering body by means of the appropriate sensor;

- воздействие рулевого электродвигателя через редуктор на управляемое колесо погрузчика в соответствии с заданным коэффициентом (i) передачи таким образом, чтобы положение управляемого колеса соответствовало положению органа рулевого управления;- the action of the steering motor through the gearbox on the steered wheel of the loader in accordance with the specified gear ratio (i) so that the position of the steered wheel corresponds to the position of the steering control;

- определение абсолютного значения угла поворота органа рулевого управления во время движения погрузчика посредством датчика-энкодера;- determination of the absolute value of the angle of rotation of the steering body during the movement of the loader by means of an encoder sensor;

- определение абсолютного значения угла поворота управляемого колеса во время движения погрузчика посредством датчика Холла;- determination of the absolute value of the angle of rotation of the steered wheel during the movement of the loader by means of a Hall sensor;

- проверка того, связаны ли обнаруженные абсолютные значения друг с другом в соответствии с назначением, и если обнаружено отклонение,- checking whether the detected absolute values are related to each other in accordance with the purpose, and if a deviation is detected,

- определение коэффициента передачи (i+, i-), который отличается от заданного коэффициента передачи (i), для определения отклонения, которое автоматически противодействует во время дальнейшего движения органу рулевого управления.- determination of the gear ratio (i+, i-), which differs from the given gear ratio (i), to determine the deviation that automatically counteracts the steering body during further movement.

При этом, заданный коэффициент передачи - это значение, устанавливаемое по умолчанию элементом управления в результате согласования абсолютных значений, определенных датчиками, с назначением, сохраненным в элементе управления. Назначение устанавливает целевое значение для угла поворота органа рулевого управления в соответствии с каждым углом поворота управляемого колеса, и может быть в виде математической функции, например, содержащей углы поворота органа рулевого управления, соответствующие определенному положению управляемого колеса, и передаточное отношение.In this case, the given gain is the value set by default by the control element as a result of matching the absolute values determined by the sensors with the assignment stored in the control element. The assignment sets a target value for the steering angle corresponding to each steering wheel angle, and may be in the form of a mathematical function, for example, containing the steering angles corresponding to a certain position of the steered wheel, and the gear ratio.

Погрузчик по прототипу включает в себя орган рулевого управления и конструктивно совмещенный с ним датчик определения положения органа рулевого управления и абсолютных значений углов его поворота, связанные через элемент управления с рулевым электродвигателем, имеющим энкодер и ведущее зубчатое колесо, установленное с возможностью взаимодействия с ведомым зубчатым колесом на редукторе, закрепленном с возможностью поворота на кронштейне, управляемое колесо, установленное на редукторе, а также связанный с элементом управления бесконтактный датчик для определения абсолютных значений углов поворота управляемого колеса во время движения погрузчика, и объект воздействия бесконтактного датчика, установленный с возможностью вращения вместе с редуктором. В качестве бесконтактного датчика для определения абсолютных значений углов поворота управляемого колеса во время движения погрузчика использован бесконтактный аналоговый датчик расстояния - датчик Холла, срабатывающий за счет изменения положения объекта воздействия бесконтактного датчика - кулачка со спиралевидной поверхностью, вращающегося вместе с редуктором.The loader according to the prototype includes a steering body and a sensor structurally combined with it for determining the position of the steering body and the absolute values of its angles of rotation, connected through the control element with a steering motor having an encoder and a drive gear mounted with the possibility of interacting with the driven gear on the reducer mounted with the possibility of rotation on the bracket, the steered wheel mounted on the reducer, as well as the contactless sensor associated with the control element for determining the absolute values of the angles of rotation of the steered wheel during the movement of the loader, and the object of influence of the contactless sensor installed with the possibility of rotation together with reducer. As a non-contact sensor to determine the absolute values of the angles of rotation of the steered wheel during the movement of the loader, a non-contact analog distance sensor - a Hall sensor, is used, which is triggered by changing the position of the object of influence of the non-contact sensor - a cam with a spiral surface, rotating together with the gearbox.

Недостатком способа по прототипу является непрерывная регистрация элементом управления абсолютных значений углов поворота рулевого колеса и управляемого колеса, и постоянная проверка того, связаны ли эти значения друг с другом в соответствии с назначением, что усложняет электрическую систему рулевого управления. Недостатком погрузчика по прототипу является постоянная работа дорогостоящих датчиков, что повышает стоимость промышленного погрузчика.The disadvantage of the method according to the prototype is the continuous registration by the control element of the absolute values of the angles of rotation of the steering wheel and the steered wheel, and the constant check whether these values are related to each other in accordance with the purpose, which complicates the electric steering system. The disadvantage of the prototype loader is the constant operation of expensive sensors, which increases the cost of the industrial loader.

Задачей заявляемой группы изобретений является упрощение способа электрического рулевого управления промышленного погрузчика при снижении стоимости промышленного погрузчика.The task of the claimed group of inventions is to simplify the method of electric steering of an industrial loader while reducing the cost of an industrial loader.

Поставленная задача решается тем, что способ электрического рулевого управления промышленного погрузчика включает определение угла поворота органа рулевого управления соответствующим датчиком, определение положения управляемого колеса посредством бесконтактного датчика и объекта воздействия бесконтактного датчика, установленного с возможностью вращения вместе с редуктором погрузчика, на котором установлено управляемое колесо, согласование элементом управления значений, определенных датчиками, с назначением, сохраненным в элементе управления, и отличается тем, что:The problem is solved by the fact that the method of electric steering of an industrial loader includes determining the angle of rotation of the steering body by the corresponding sensor, determining the position of the steered wheel by means of a non-contact sensor and the object of action of the non-contact sensor mounted for rotation together with the loader gearbox, on which the steered wheel is installed, the control's matching of the values determined by the sensors with the assignment stored in the control, and differs in that:

- в качестве бесконтактного датчика определения положения управляемого колеса погрузчика используется индуктивный выключатель, а в качестве объекта воздействия бесконтактного датчика - пластина в форме кольцевого сегмента, выполненная из металла, обладающего магнитными свойствами;- an inductive switch is used as a non-contact sensor for determining the position of the steered wheel of a loader, and a plate in the form of an annular segment made of metal with magnetic properties is used as an object of action of the non-contact sensor;

- положение управляемого колеса определяется в начале работы погрузчика, для чего проверяется, соответствует ли это положение заданному установленному конструктивно положению управляемого колеса, при котором боковая граница пластины в форме кольцевого сегмента совпадает с центром зоны воздействия индуктивного выключателя;- the position of the steered wheel is determined at the beginning of the operation of the loader, for which it is checked whether this position corresponds to the predetermined position of the steered wheel, at which the side boundary of the plate in the form of an annular segment coincides with the center of the zone of influence of the inductive switch;

- при этом, если положение управляемого колеса не соответствует заданному установленному конструктивно положению управляемого колеса, рулевой электродвигатель воздействует через редуктор на управляемое колесо до момента, когда оно займет положение, соответствующее заданному установленному конструктивно положению управляемого колеса;- in this case, if the position of the steered wheel does not correspond to the predetermined position of the steered wheel, the steering motor acts through the gearbox on the steered wheel until it takes a position corresponding to the predetermined position of the steered wheel;

- после этого, и далее в процессе работы погрузчика, определяется угол поворота органа рулевого управления посредством соответствующего датчика, а текущее положение управляемого колеса определяется элементом управления с учетом выполненного воздействия;- after that, and further during the operation of the loader, the angle of rotation of the steering body is determined by means of the corresponding sensor, and the current position of the steered wheel is determined by the control element, taking into account the effect performed;

- после чего рулевой электродвигатель воздействует через редуктор на управляемое колесо погрузчика таким образом, чтобы положение управляемого колеса соответствовало положению органа рулевого управления.- after that, the steering motor acts through the gearbox on the steered wheel of the loader in such a way that the position of the steered wheel corresponds to the position of the steering body.

Установленное конструктивно положение управляемого колеса задают предпочтительно такому положению управляемого колеса, которое нужно для прямолинейного движения погрузчика.The position of the steered wheel, which is set structurally, is preferably set to such a position of the steered wheel that is necessary for the rectilinear movement of the loader.

Назначение представляет собой программное обеспечение и служит для установления углов поворота управляемого колеса, на которые его необходимо поворачивать в соответствии с установленными углами поворота органа рулевого управления. Формируется при согласовании элементом управления сигналов, полученных с датчика определения угла поворота органа рулевого управления, бесконтактного индуктивного выключателя, энкодера рулевого электродвигателя, передающего в элемент управления информацию о количестве оборотов рулевого электродвигателя, и передаточного отношения - отношения частоты вращения ведущего зубчатого колеса рулевого электродвигателя с энкодером и частоты вращения ведомого зубчатого колеса редуктора.The assignment is software and serves to set the angles of rotation of the steered wheel, by which it must be turned in accordance with the set angles of rotation of the steering body. It is formed when the control element coordinates the signals received from the sensor for determining the steering angle, the non-contact inductive switch, the steering motor encoder, which transmits information about the number of revolutions of the steering motor to the control element, and the gear ratio - the ratio of the speed of rotation of the drive gear of the steering motor with the encoder and frequency of rotation of the driven gear of the gearbox.

Для воздействия рулевого электродвигателя через редуктор на управляемое колесо до момента, когда оно займет положение, соответствующее заданному установленному конструктивно положению управляемого колеса, определяется, в каком направлении нужно вращать управляемое колесо. С этой целью индуктивный выключатель в начале работы погрузчика определяет начальное направление поворота управляемого колеса путем регистрации наличия или отсутствия пластины в своей зоне воздействия, что сообщает элементу управления о том, что колесо первоначально повернуто влево или вправо. Направление вправо и влево определяется как отклонение от заданного установленного конструктивно положения управляемого колеса.For the effect of the steering motor through the gearbox on the steered wheel until it takes a position corresponding to the predetermined structural position of the steered wheel, it is determined in which direction the steered wheel must be rotated. To this end, the inductive switch at the beginning of the operation of the loader determines the initial direction of rotation of the steered wheel by detecting the presence or absence of the plate in its zone of influence, which informs the control element that the wheel is initially turned to the left or right. The direction to the right and to the left is defined as a deviation from the predetermined position of the steered wheel.

В заявляемом способе так же, как и в способе по прототипу, постоянно определяются углы поворота органа рулевого управления посредством датчика-энкодера. Однако в отличие от способа по прототипу, где постоянно определяются углы поворота управляемого колеса посредством датчика Холла, в заявляемом способе не требуется постоянное измерение дорогостоящим датчиком угла поворота управляемого колеса. Достаточно информации о том, в каком положении в начале работы погрузчика находится управляемое колесо, а также о моментах в процессе работы погрузчика, в которые управляемое колесо занимает положение, соответствующее заданному установленному конструктивно положению управляемого колеса. Указанная информация поступает в элемент управления с перемещением пластины из металла через ось индуктивного выключателя. Так осуществляется контроль работоспособности электрического рулевого управления и достижение соответствия между углом поворота органа рулевого управления и значением фактического положения управляемого колеса. Таким образом, в способе по прототипу идет постоянная обработка сигналов с датчиков определения угла поворота органа рулевого управления и бесконтактного датчика определения положения управляемого колеса, тогда как в заявляемом способе после определения положения управляемого колеса идет постоянная обработка только сигнала с датчика определения угла поворота органа рулевого управления, что ведет к уменьшению количества одновременно обрабатываемых элементом управления сигналов с датчиков, участвующих в системе рулевого управления.In the inventive method, as well as in the method according to the prototype, the angles of rotation of the steering body are constantly determined by means of an encoder sensor. However, unlike the method according to the prototype, where the angles of rotation of the steered wheel are constantly determined by means of a Hall sensor, the inventive method does not require constant measurement of the angle of rotation of the steered wheel with an expensive sensor. There is enough information about the position at the beginning of the loader operation the steered wheel is located, as well as about the moments during the loader operation at which the steered wheel occupies a position corresponding to the predetermined position of the steered wheel. The specified information enters the control element with the movement of the metal plate through the axis of the inductive switch. In this way, the performance of the electric steering is monitored and a correspondence is achieved between the angle of rotation of the steering body and the value of the actual position of the steered wheel. Thus, in the method according to the prototype, there is a constant processing of signals from sensors for determining the angle of rotation of the steering body and a non-contact sensor for determining the position of the steered wheel, while in the inventive method, after determining the position of the steered wheel, only the signal from the sensor for determining the angle of rotation of the steering body is constantly processed , which leads to a decrease in the number of signals simultaneously processed by the control element from the sensors involved in the steering system.

Поставленная задача также решается тем, что промышленный погрузчик включает в себя орган рулевого управления и конструктивно совмещенный с ним датчик определения положения органа рулевого управления, связанные через элемент управления с рулевым электродвигателем, имеющим энкодер и ведущее зубчатое колесо, установленное с возможностью взаимодействия с ведомым зубчатым колесом на редукторе, закрепленном с возможностью поворота на кронштейне, управляемое колесо, установленное на редукторе, а также связанный с элементом управления бесконтактный датчик для определения положения управляемого колеса и объект воздействия бесконтактного датчика, установленный с возможностью вращения вместе с редуктором, и отличается тем, что в качестве бесконтактного датчика определения положения управляемого колеса используется индуктивный выключатель, а в качестве объекта воздействия бесконтактного датчика используется пластина в форме кольцевого сегмента, выполненная из металла, обладающего магнитными свойствами.The problem is also solved by the fact that the industrial loader includes a steering control and a sensor for determining the position of the steering control, which is structurally combined with it, connected through the control element with a steering motor having an encoder and a drive gear mounted with the possibility of interacting with the driven gear on the reducer rotatably mounted on the bracket, the steered wheel mounted on the reducer, as well as the contactless sensor associated with the control element for determining the position of the steered wheel and the object of contact of the proximity sensor mounted rotatably together with the reducer, and is characterized in that in an inductive switch is used as a non-contact sensor for determining the position of the steered wheel, and a plate in the form of an annular segment made of metal with magnetic properties is used as the object of action of the non-contact sensor. you.

Индуктивный выключатель предпочтительно установлен на кронштейне для редуктора так, что пластина в форме кольцевого сегмента, выполненная из металла, обладающего магнитными свойствами, проходит через зону его воздействия при повороте управляемого колеса вокруг своей оси.The inductive switch is preferably mounted on the bracket for the gearbox so that a plate in the form of an annular segment, made of metal with magnetic properties, passes through its zone of action when the steered wheel rotates around its axis.

Объект воздействия бесконтактного датчика в виде пластины из металла, предпочтительно установлен на торцевой части ведомого зубчатого колеса редуктора.The object of action of the contactless sensor in the form of a metal plate is preferably mounted on the end part of the driven gear of the reducer.

Пластина в форме кольцевого сегмента может быть предпочтительно изготовлена из стали, латуни, алюминия, меди.The plate in the form of an annular segment may preferably be made of steel, brass, aluminium, copper.

В качестве органа рулевого управления предпочтительно используется рулевое колесо или поводок.The steering wheel or leash is preferably used as the steering control.

В качестве элемента управления предпочтительно используется контроллер.The controller is preferably used as the control element.

В качестве датчика определения угла поворота органа рулевого управления предпочтительно используется энкодер.An encoder is preferably used as a steering angle sensor.

В отличие от погрузчика по прототипу, в котором в качестве объекта воздействия бесконтактного датчика используется кулачок со спиралевидной поверхностью, а в качестве бесконтактного датчика - аналоговый датчик расстояния, определяющий переменное расстояние до спиралевидной поверхности кулачка - датчик Холла, в заявляемом погрузчике в качестве объекта воздействия бесконтактного датчика используется пластина из металла, обладающего магнитными свойствами, а в качестве бесконтактного датчика - индуктивный выключатель. Пластина из металла по сравнению с кулачком со спиралевидной поверхностью обладает технологической простотой и низкой стоимостью, а индуктивный выключатель по сравнению с датчиком расстояния определяет только наличие и отсутствие объекта перед датчиком, без измерения расстояния до него, что также упрощает и снижает стоимость погрузчика в целом.In contrast to the loader according to the prototype, in which a cam with a spiral surface is used as the object of action of the contactless sensor, and an analog distance sensor that determines the variable distance to the helical surface of the Cam - the Hall sensor is used as the contactless sensor, in the inventive loader as the object of action of the contactless The sensor uses a metal plate with magnetic properties, and an inductive switch is used as a non-contact sensor. Compared to a cam with a spiral surface, a metal plate has technological simplicity and low cost, and an inductive switch, compared to a distance sensor, only determines the presence and absence of an object in front of the sensor, without measuring the distance to it, which also simplifies and reduces the cost of the loader as a whole.

Технический результат заявляемой группы изобретений заключается в уменьшении количества одновременно обрабатываемых элементом управления сигналов с датчиков, участвующих в системе рулевого управления промышленного погрузчика, за счет использования в погрузчике технологически более простых бесконтактного датчика определения положения управляемого колеса и объекта воздействия бесконтактного датчика.The technical result of the claimed group of inventions is to reduce the number of signals simultaneously processed by the control element from the sensors involved in the steering system of an industrial loader, due to the use in the loader of a technologically simpler non-contact sensor for determining the position of the steered wheel and the object of influence of the non-contact sensor.

Группа изобретений иллюстрируется следующими фигурами.The group of inventions is illustrated by the following figures.

На Фиг. 1 изображен заявляемый промышленный погрузчик, а именно транспортировщик паллет, который в качестве органа рулевого управления имеет рулевое колесо, а в качестве элемента управления - контроллер.On FIG. 1 shows the inventive industrial loader, namely a pallet transporter, which has a steering wheel as a steering element, and a controller as a control element.

На Фиг. 2 изображена часть системы рулевого управления заявляемого промышленного погрузчика.On FIG. 2 shows a part of the steering system of the inventive industrial loader.

На Фиг. 3 изображена торцевая часть ведомого зубчатого колеса редуктора, на которой установлена пластина в форме кольцевого сегмента, выполненная из металла, обладающего магнитными свойствами.On FIG. 3 shows the end part of the driven gear of the reducer, on which a plate in the form of an annular segment is mounted, made of metal with magnetic properties.

На Фиг. 4 изображена блок-схема заявляемого способа.On FIG. 4 shows a block diagram of the proposed method.

Заявляемый промышленный погрузчик включает в себя:The claimed industrial loader includes:

1 - рулевое колесо1 - steering wheel

2 - управляемое колесо2 - steered wheel

3 - рулевой электродвигатель с энкодером3 - steering motor with encoder

4 - редуктор4 - reducer

5 - кронштейн для редуктора5 - bracket for gearbox

6 - ведущее зубчатое колесо6 - drive gear

7 - ведомое зубчатое колесо7 - driven gear

8 - датчик определения угла поворота рулевого колеса8 - steering wheel angle sensor

9 - индуктивный выключатель9 - inductive switch

10 - пластина в форме кольцевого сегмента, выполненная из металла, обладающего магнитными свойствами10 - plate in the form of an annular segment, made of metal with magnetic properties

11 - боковая граница пластины в форме кольцевого сегмента11 - lateral boundary of the plate in the form of an annular segment

12 - контроллер12 - controller

Рулевое колесо 1 с датчиком 8 определения угла поворота рулевого колеса 1 конструктивно совмещены друг с другом и связаны через элемент управления - контроллер 12 с рулевым электродвигателем 3, имеющим энкодер (не показан) и ведущее зубчатое колесо 6. Редуктор 4 установлен с возможностью поворота на кронштейне 5, и имеет ведомое зубчатое колесо 7. Ведущее зубчатое колесо 6 установлено с возможностью взаимодействия с ведомым зубчатым колесом 7. Управляемое колесо 2 установлено на редукторе 4.The steering wheel 1 with the sensor 8 for determining the angle of rotation of the steering wheel 1 are structurally aligned with each other and connected through the control element - the controller 12 with the steering motor 3, which has an encoder (not shown) and a drive gear 6. The gearbox 4 is mounted rotatably on the bracket 5, and has a driven gear wheel 7. The driving gear wheel 6 is mounted with the possibility of interaction with the driven gear wheel 7. The driven wheel 2 is mounted on the gearbox 4.

Для реализации заявляемого способа на торцевую часть ведомого зубчатого колеса 7 редуктора 4 заявляемого погрузчика устанавливается пластина 10 в форме кольцевого сегмента, выполненная из металла, обладающего магнитными свойствами, например, из стали, нержавеющей стали, латуни, алюминия, меди. На кронштейн 5, на котором с возможностью вращения закреплен редуктор 4, устанавливается индуктивный выключатель 9 активной поверхностью к поверхности торцевой части ведомого зубчатого колеса 7 редуктора 4 таким образом, чтобы при повороте редуктора 4 пластина 10 проходила через зону воздействия датчика при повороте управляемого колеса 2 вокруг своей оси. Индуктивный выключатель 9 связан с контроллером 12.To implement the proposed method, a plate 10 in the form of an annular segment, made of metal with magnetic properties, for example, steel, stainless steel, brass, aluminum, copper, is installed on the end part of the driven gear 7 of the gearbox 4 of the inventive loader. On the bracket 5, on which the gearbox 4 is rotatably fixed, the inductive switch 9 is installed with its active surface to the surface of the end part of the driven gear wheel 7 of the gearbox 4 so that when the gearbox 4 is rotated, the plate 10 passes through the zone of influence of the sensor when the driven wheel 2 is rotated around its axis. The inductive switch 9 is connected to the controller 12.

Кроме того, в назначение, сохраняемое в контроллере 12, вносится значение заданного установленного конструктивно положения управляемого колеса 2, при котором боковая граница 11 пластины 10 совпадает с центром зоны воздействия индуктивного выключателя 9. В предпочтительном варианте осуществления, это значение соответствует положению управляемого колеса 2 для прямолинейного движения погрузчика. Также вносится, в том числе, математическая формула соответствия углов поворота рулевого колеса 1 и передаточное отношение, зависящее от количества зубчиков на ведущем зубчатом колесе 6 рулевого электродвигателя 3 и ведомом зубчатом колесе 7 редуктора 4.In addition, the value of the predetermined position of the controlled wheel 2 is entered into the assignment stored in the controller 12, at which the side boundary 11 of the plate 10 coincides with the center of the zone of influence of the inductive switch 9. In the preferred embodiment, this value corresponds to the position of the controlled wheel 2 for rectilinear movement of the loader. Also introduced, among other things, is a mathematical formula for the correspondence of the angles of rotation of the steering wheel 1 and the gear ratio, depending on the number of teeth on the drive gear wheel 6 of the steering motor 3 and the driven gear wheel 7 of the gearbox 4.

После включения погрузчика активируется контроллер 12. Индуктивный выключатель 9 определяет направление поворота управляемого колеса 2. Если в зоне воздействия индуктивного выключателя 9 находится пластина 10, то направление поворота определяется как вращение по/против часовой стрелки и контроллер 12 воздействует на рулевой электродвигатель 3 таким образом, чтобы с заданным коэффициентом передачи вращать редуктор 4 до момента исчезновения пластины 10 из зоны воздействия индуктивного выключателя 9. Установка соответствия положения управляемого колеса 2 заданному установленному конструктивно положению занимает не более 3 секунд. После этого определяется угол поворота рулевого колеса 1 посредством соответствующего датчика 8. Значение угла поворота рулевого колеса 1, полученное с датчика 8, преобразуется во вращательное движение редуктора 4 посредством рулевого электродвигателя 3 со встроенным энкодером при помощи программы контроллера 12, содержащей математическую формулу, согласующую углы поворота рулевого колеса 1 и передаточное отношение.After turning on the loader, the controller 12 is activated. The inductive switch 9 determines the direction of rotation of the steered wheel 2. If the plate 10 is in the zone of influence of the inductive switch 9, then the direction of rotation is determined as clockwise / counterclockwise rotation and the controller 12 acts on the steering motor 3 in such a way that in order to rotate gearbox 4 with a given gear ratio until plate 10 disappears from the zone of action of inductive switch 9. Establishing the correspondence between the position of the controlled wheel 2 and the given structurally established position takes no more than 3 seconds. After that, the angle of rotation of the steering wheel 1 is determined by means of the corresponding sensor 8. The value of the angle of rotation of the steering wheel 1, obtained from the sensor 8, is converted into rotational movement of the gearbox 4 by means of the steering motor 3 with a built-in encoder using the controller program 12, containing a mathematical formula that matches the angles steering wheel 1 and gear ratio.

Использование заявленной группы изобретений позволяет снизить стоимость промышленного погрузчика и оптимизировать процесс его электрического рулевого управления.The use of the claimed group of inventions makes it possible to reduce the cost of an industrial loader and optimize the process of its electric steering.

Claims (14)

1. Способ эксплуатации электрического рулевого управления промышленного погрузчика, включающий определение угла поворота органа рулевого управления соответствующим датчиком, определение положения управляемого колеса посредством бесконтактного датчика и объекта воздействия бесконтактного датчика, установленного с возможностью вращения вместе с редуктором погрузчика, на котором установлено управляемое колесо, согласование элементом управления значений, определенных датчиками, с назначением, сохраненным в элементе управления, отличающийся тем, что в качестве бесконтактного датчика определения положения управляемого колеса погрузчика используется индуктивный выключатель, а в качестве объекта воздействия бесконтактного датчика - пластина в форме кольцевого сегмента, выполненная из металла, обладающего магнитными свойствами, положение управляемого колеса определяется в начале работы погрузчика, для чего проверяется, соответствует ли это положение заданному установленному конструктивно положению управляемого колеса, при котором боковая граница пластины в форме кольцевого сегмента совпадает с центром зоны воздействия индуктивного выключателя, при этом, если положение управляемого колеса не соответствует заданному установленному конструктивно положению управляемого колеса, рулевой электродвигатель воздействует через редуктор на управляемое колесо до момента, когда оно займет положение, соответствующее заданному установленному конструктивно положению управляемого колеса, после этого, и далее в процессе работы погрузчика, определяется угол поворота органа рулевого управления посредством соответствующего датчика, а текущее положение управляемого колеса определяется элементом управления с учетом выполненного воздействия, после чего рулевой электродвигатель воздействует через редуктор на управляемое колесо погрузчика таким образом, чтобы положение управляемого колеса соответствовало положению органа рулевого управления.1. A method for operating the electric steering of an industrial loader, including determining the angle of rotation of the steering body with the appropriate sensor, determining the position of the steered wheel by means of a proximity sensor and the object of action of the proximity sensor mounted for rotation together with the loader gearbox on which the steered wheel is installed, matching the element control of the values determined by the sensors with the purpose stored in the control element, characterized in that an inductive switch is used as a contactless sensor for determining the position of the steered wheel of the loader, and a plate in the form of an annular segment made of metal with magnetic properties, the position of the steered wheel is determined at the beginning of the work of the loader, for which it is checked whether this position corresponds to the specified position steered wheel, in which the lateral boundary of the plate in the form of an annular segment coincides with the center of the zone of influence of the inductive switch, while if the position of the steered wheel does not correspond to the predetermined position of the steered wheel, the steering motor acts through the gearbox on the steered wheel until the moment when it takes a position corresponding to the predetermined position of the steered wheel, after which, and then during the operation of the loader, the angle of rotation of the steering body is determined by means of the appropriate sensor, and the current position of the steered wheel is determined by the control element, taking into account the effect performed, after which the steering motor acts through reducer to the steered wheel of the loader so that the position of the steered wheel corresponds to the position of the steering control. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что установленное конструктивно положение управляемого колеса задают такому положению управляемого колеса, которое нужно для прямолинейного движения погрузчика.2. The method according to claim 1, characterized in that the position of the steered wheel, which is set structurally, is set to such a position of the steered wheel, which is necessary for the rectilinear movement of the loader. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что назначение формируется при согласовании элементом управления сигналов, полученных с датчика определения угла поворота органа рулевого управления, бесконтактного индуктивного выключателя, энкодера рулевого электродвигателя и передаточного отношения - отношения частоты вращения ведущего зубчатого колеса рулевого электродвигателя и частоты вращения ведомого зубчатого колеса редуктора.3. The method according to claim 1, characterized in that the assignment is formed when the control element coordinates the signals received from the sensor for determining the angle of rotation of the steering body, the non-contact inductive switch, the steering motor encoder and the gear ratio - the ratio of the rotational speed of the drive gear of the steering motor and frequency of rotation of the driven gear of the reducer. 4. Промышленный погрузчик для осуществления способа по п. 1, включающий в себя орган рулевого управления и конструктивно совмещенный с ним датчик определения положения органа рулевого управления, связанные через элемент управления с рулевым электродвигателем, имеющим энкодер и ведущее зубчатое колесо, установленное с возможностью взаимодействия с ведомым зубчатым колесом на редукторе, закрепленном с возможностью поворота на кронштейне, управляемое колесо, установленное на редукторе, а также связанный с элементом управления бесконтактный датчик для определения положения управляемого колеса и объект воздействия бесконтактного датчика, установленный с возможностью вращения вместе с редуктором, отличающийся тем, что в качестве бесконтактного датчика определения положения управляемого колеса используется индуктивный выключатель, а в качестве объекта воздействия бесконтактного датчика используется пластина в форме кольцевого сегмента, выполненная из металла, обладающего магнитными свойствами.4. An industrial loader for implementing the method according to claim 1, including a steering body and a sensor for determining the position of the steering body, structurally combined with it, connected through the control element with a steering motor having an encoder and a drive gear mounted with the possibility of interacting with a driven gear on a gearbox rotatably mounted on a bracket, a steered wheel mounted on the gearbox, as well as a proximity sensor associated with the control element for determining the position of the steered wheel and an object of action of the proximity sensor mounted rotatably together with the gearbox, characterized in that that an inductive switch is used as a non-contact sensor for determining the position of the steered wheel, and a plate in the form of an annular segment made of metal with magnetic properties is used as the object of influence of the non-contact sensor . 5. Промышленный погрузчик по п. 4, отличающийся тем, что индуктивный выключатель установлен на кронштейне для редуктора так, что пластина в форме кольцевого сегмента, выполненная из металла, обладающего магнитными свойствами, проходит через зону его воздействия при повороте управляемого колеса вокруг своей оси.5. Industrial loader according to claim 4, characterized in that the inductive switch is mounted on the bracket for the gearbox so that the plate in the form of an annular segment, made of metal with magnetic properties, passes through the zone of its influence when the steered wheel rotates around its axis. 6. Промышленный погрузчик по п. 4, отличающийся тем, что объект воздействия бесконтактного датчика в виде пластины в форме кольцевого сегмента установлен на торцевой части ведомого зубчатого колеса редуктора.6. Industrial loader according to claim. 4, characterized in that the object of influence of the contactless sensor in the form of a plate in the form of an annular segment is installed on the end part of the driven gear of the reducer. 7. Промышленный погрузчик по п. 4, отличающийся тем, что пластина в форме кольцевого сегмента изготовлена из стали.7. Industrial loader according to claim 4, characterized in that the plate in the form of an annular segment is made of steel. 8. Промышленный погрузчик по п. 4, отличающийся тем, что пластина в форме кольцевого сегмента изготовлена из латуни.8. Industrial loader according to claim 4, characterized in that the plate in the form of an annular segment is made of brass. 9. Промышленный погрузчик по п. 4, отличающийся тем, что пластина в форме кольцевого сегмента изготовлена из алюминия.9. Industrial loader according to claim 4, characterized in that the plate in the form of an annular segment is made of aluminum. 10. Промышленный погрузчик по п. 4, отличающийся тем, что пластина в форме кольцевого сегмента изготовлена из меди.10. Industrial loader according to claim 4, characterized in that the plate in the form of an annular segment is made of copper. 11. Промышленный погрузчик по п. 4, отличающийся тем, что в качестве органа рулевого управления используется рулевое колесо.11. An industrial loader according to claim 4, characterized in that a steering wheel is used as a steering control. 12. Промышленный погрузчик по п. 4, отличающийся тем, что в качестве органа рулевого управления используется поводок.12. An industrial loader according to claim 4, characterized in that a leash is used as a steering body. 13. Промышленный погрузчик по п. 4, отличающийся тем, что в качестве элемента управления используется контроллер.13. An industrial loader according to claim 4, characterized in that a controller is used as a control element. 14. Промышленный погрузчик по п. 4, отличающийся тем, что в качестве датчика определения угла поворота органа рулевого управления используется энкодер.14. An industrial loader according to claim 4, characterized in that an encoder is used as a sensor for determining the steering angle.
RU2022118130A 2022-07-01 Method for operating the electric steering of an industrial loader and an industrial loader for its implementation RU2783320C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2783320C1 true RU2783320C1 (en) 2022-11-11

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015078332A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Byd Company Limited Electric forklift, steering control system used for the same and method for controlling electric forklift
CN113501468A (en) * 2021-07-22 2021-10-15 浙江加力仓储设备股份有限公司 Three-pivot balance weight type forklift
CN215558745U (en) * 2021-07-22 2022-01-18 浙江加力仓储设备股份有限公司 Three-pivot balance weight type forklift

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015078332A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Byd Company Limited Electric forklift, steering control system used for the same and method for controlling electric forklift
CN113501468A (en) * 2021-07-22 2021-10-15 浙江加力仓储设备股份有限公司 Three-pivot balance weight type forklift
CN215558745U (en) * 2021-07-22 2022-01-18 浙江加力仓储设备股份有限公司 Three-pivot balance weight type forklift

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4856607A (en) Apparatus for automatically setting steering center for use in power steering apparatus
US8311716B2 (en) Control apparatus for shift range changeover device
US20060089770A1 (en) Steering control apparatus
US6135233A (en) Steering apparatus for vehicle
CN104875786A (en) Vehicle steering device, and failure determination method for vehicle steering device
EP0223256A2 (en) Rear wheel steering apparatus for vehicle
EP0983928A1 (en) Steering angle correction device for power steering devices and vehicles
GB2470815A (en) Turn signal illumination controller
US8855864B2 (en) Method for operating an electric steering system of an industrial truck and industrial truck provided for this purpose
CN108146498B (en) Steering oil pump motor speed regulation system and method positively correlated with steering wheel rotating speed
CN110462264A (en) Shift gear control device
RU2783320C1 (en) Method for operating the electric steering of an industrial loader and an industrial loader for its implementation
US4757458A (en) Zero point adjusting robot control method
US4586032A (en) Warning system for dozing at wheel
US10450014B2 (en) Traveling apparatus and control method therefor
JPS60133131A (en) Safety device for slewing type working vehicle
US6367576B1 (en) Method and system for applying return torque in a vehicle power steering system
KR100589135B1 (en) wheel alignment automatic control system of vehicle
US20240101182A1 (en) Synchronized steering control systems for forklifts
KR0170313B1 (en) Control method and its device for returning to original point of vertical multi-joint robot
KR101020538B1 (en) Steering power reduction apparatus for car
JPS59227564A (en) Four wheel steering system
JPH0314766A (en) Motor-driven power steering device for car working also as automatic steering device
KR100190320B1 (en) Apparatus and its method for controlling automatic swing of the upper body in heavy equipment
JPH03287469A (en) Four-wheel steering control device