一种叉车行走起升倾斜联动安全系统的制作方法

本实用新型涉及电动叉车技术领域，尤其是一种叉车行走起升倾斜联动安全系统。

背景技术：

传统叉车的基本功能包括行走、起升及倾斜三种功能，这三个功能的速度控制通常相互独立，互不关联，这就导致了叉车操作中的一些不安全因素的存在，例如：叉车在满载状态下，门架处于较高的举升且伴有前倾，此时车辆若以较快速度行走，车辆就容易发生倾翻事故，所以在叉车的司机手册中都会提及“行走时，门架需下落后倾到位”的警示。但是现实生产中许多叉车司机还是会追求操作效率，无视操作警示，导致安全生产事故时有发生。

因此，急需研发一种叉车行走起升倾斜联动安全系统，进而避免满载、高起升、门架前倾的叉车以较快速度行走，从叉车电气控制上避免因不规范驾驶而产生的不安全因素，纠正叉车驾驶者不规范的驾驶习惯。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可避免满载、高起升、门架前倾的叉车以较快速度行走，从叉车电气控制上避免因不规范驾驶而产生的不安全因素的叉车行走起升倾斜联动安全系统。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种叉车行走起升倾斜联动安全系统，包括蓄电池b、电源开关s1、dc-dc电源转换器、牵引控制器、牵引电机m1、牵引电机编码器，钥匙开关k1、前进方向开关s2、后退方向开关s3、加速器sr1、泵电机控制器、泵电机m2、泵电机编码器、1米起升高度开关,3米起升高度开关、起升动作开关s4，门架前倾动作开关s5、门架后倾动作开关s6，压力开关s7，门架倾斜位置传感器sq1；

所述蓄电池b的正极经电源开关s1分别与dc-dc电源转换器的+48v电源输入端、牵引控制器的驱动电源输入端b+、泵电机控制器的驱动电源输入端b+相连，蓄电池b的负极分别与dc-dc电源转换器的负极端、牵引控制器的负极端b-、泵电机控制器的负极端b-连接，dc-dc电源转换器的+12v输出端经钥匙开关k1分别与牵引控制器的控制电源输入端key、泵电机控制器的控制电源输入端key相连，dc-dc电源转换器的+12v输出端经钥匙开关k1分别向起升动作开关s4，门架前倾动作开关s5、门架后倾动作开关s6，压力开关s7，门架倾斜位置传感器sq1供电；

牵引控制器的驱动输出端u、v、w接牵引电机m1，牵引电机m1上安装用于检测牵引电机转速及旋转方向的牵引电机编码器，牵引电机编码器的输出端与牵引控制器的d输入端相连，牵引控制器的第一信号输入端forward与前进方向开关s2的一端相连，牵引控制器的第二信号输入端backward与后退方向开关s3的一端相连，牵引控制器的第三信号输入端cpot与加速器sr1的一端相连，牵引控制器的can端口与泵电机控制器的can端口相连，前进方向开关s2的另一端、后退方向开关s3的另一端、加速器sr1的另一端并联后接在钥匙开关k1与泵电机控制器的控制电源输入端key之间；

泵电机控制器的驱动输出端u、v、w接泵电机m2，泵电机m2上安装用于检测电机转速的泵电机编码器，泵电机编码器的输出端与泵电机控制器的d输入端相连，泵电机控制器的第一、二、三、四、五、六、七信号输入端分别与1米起升高度开关、3米起升高度开关、起升动作开关s4、门架前倾动作开关s5、门架后倾动作开关s6、压力开关s7、门架倾斜位置传感器sq1一一对应相连。

所述牵引控制器采用ace2-350控制器，所述泵电机控制器采用ace2-500控制器。

所述电源开关s1为急停式机械式开关，前进方向开关s2、后退方向开关s3、起升动作开关s4、门架前倾动作开关s5、门架后倾动作开关s6均为模拟量转换开关，压力开关s7为常开式压力开关；加速器sr1为电压式输出电位器，门架倾斜位置传感器sq1为电阻式位移传感器，1米起升高度开关、3米起升高度开关均为霍尔式光电开关。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果为：第一，本实用新型可避免叉车在满载、高起升、门架前倾的状态下以较快速度行走，提高叉车的操作安全性；第二，本实用新型从叉车电气控制上自动识别不规范驾驶而产生的不安全因素，逐级进行限制错误操作的效率，纠正叉车驾驶者不规范的驾驶习惯，增加驾驶员操作信心。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种叉车行走起升倾斜联动安全系统，包括蓄电池b、电源开关s1、dc-dc电源转换器、牵引控制器、牵引电机m1、牵引电机编码器1，钥匙开关k1、前进方向开关s2、后退方向开关s3、加速器sr1、泵电机控制器、泵电机m2、泵电机编码器2、1米起升高度开关3,3米起升高度开关4、起升动作开关s4，门架前倾动作开关s5、门架后倾动作开关s6，压力开关s7，门架倾斜位置传感器sq1；

所述蓄电池b的正极经电源开关s1分别与dc-dc电源转换器的+48v电源输入端、牵引控制器的驱动电源输入端b+、泵电机控制器的驱动电源输入端b+相连，蓄电池b的负极分别与dc-dc电源转换器的负极端、牵引控制器的负极端b-、泵电机控制器的负极端b-连接，dc-dc电源转换器的+12v输出端经钥匙开关k1分别与牵引控制器的控制电源输入端key、泵电机控制器的控制电源输入端key相连，dc-dc电源转换器的+12v输出端经钥匙开关k1分别向起升动作开关s4，门架前倾动作开关s5、门架后倾动作开关s6，压力开关s7，门架倾斜位置传感器sq1供电；

牵引控制器的驱动输出端u、v、w接牵引电机m1，牵引电机m1上安装用于检测牵引电机转速及旋转方向的牵引电机编码器1，牵引电机编码器1的输出端与牵引控制器的d输入端相连，牵引控制器的第一信号输入端forward与前进方向开关s2的一端相连，牵引控制器的第二信号输入端backward与后退方向开关s3的一端相连，牵引控制器的第三信号输入端cpot与加速器sr1的一端相连，牵引控制器的can端口与泵电机控制器的can端口相连，前进方向开关s2的另一端、后退方向开关s3的另一端、加速器sr1的另一端并联后接在钥匙开关k1与泵电机控制器的控制电源输入端key之间；

泵电机控制器的驱动输出端u、v、w接泵电机m2，泵电机m2上安装用于检测电机转速的泵电机编码器2，泵电机编码器2的输出端与泵电机控制器的d输入端相连，泵电机控制器的第一、二、三、四、五、六、七信号输入端分别与1米起升高度开关3、3米起升高度开关4、起升动作开关s4、门架前倾动作开关s5、门架后倾动作开关s6、压力开关s7、门架倾斜位置传感器sq1一一对应相连。

如图1所示，所述牵引控制器采用ace2-350控制器，所述泵电机控制器采用ace2-500控制器。所述电源开关s1为急停式机械式开关，前进方向开关s2、后退方向开关s3、起升动作开关s4、门架前倾动作开关s5、门架后倾动作开关s6均为模拟量转换开关，压力开关s7为常开式压力开关；加速器sr1为电压式输出电位器，门架倾斜位置传感器sq1为电阻式位移传感器，1米起升高度开关3、3米起升高度开关4均为霍尔式光电开关。

所述1米起升高度开关3和3米起升高度开关4用来检测叉车门架起升的状态，为常开型霍尔式光电开关，当货叉起升高度低于1米时，1米起升高度开关3和3米起升高度开关4均为开路，判断门架处于低位起升状态；当货叉起升高度超过1米小于3米时，1米起升高度开关3闭合，3米起升高度开关4开路，判断门架处于中位起升状态。当货叉起升高度超过3米时，1米起升高度开关3和3米起升高度开关4均为闭合，叉车门架高位起升状态。

所述起升动作开关s4、门架前倾动作开关s5、门架后倾动作开关s6，均为执行动作开关，与普通电动叉车液压动作控制开关一致。

所述压力开关s7，安装于叉车起升油缸的液压油路中，通过检测油缸缸底的压力，判断叉车是否带载，压力开关s7设定闭合压力为5mpa，叉车空载或轻载状态，压力开关s7开路；如果叉车处于重载状态，起升油缸缸底压力超过5mpa，压力开关s7闭合，判定叉车重载状态。

门架倾斜位置传感器sq1安装于门架上，用来判断门架的倾斜状态，可以判断门架是处于后倾状态还是非后倾状态，当门架倾斜位置传感器sq1反馈电压小于6v时，判断为后倾状态，当门架倾斜位置传感器sq1反馈电压大于等于6v时，判断为非后倾状态。

本实用新型的工作原理如下：

1.叉车由停车关闭状态进行启动，按下电源开关s1，接通钥匙开关k1，车辆启动，此时泵电机控制器检测来自1米起升高度开关3、3米起升高度开关4、压力开关s7、门架倾斜位置传感器sq1的信息，判断叉车的初始状态，下面就不同的开机初始状态进行叉车操作速度控制方面的说明：

1.1初始状态为1米起升高度开关3开路，3米起升高度开关4开路，说明叉车处于低位起升状态；门架倾斜位置传感器sq1判断门架为后倾状态，由于门架处于低位起升状态，系统不判断压力开关s7的闭合和开关状态。此时操作起升、倾斜、行走，其速度均不受限可达到最大值，即空载起升最大速度500mm/s，满载起升最大速度为360mm/s，倾斜速度最大值6°/s，行走速度最大值14.4km/h，行走加速度4m/s²。

1.2初始状态为1米起升高度开关3开路，3米起升高度开关4开路，说明叉车处于低位起升状态；门架倾斜位置传感器sq1判断门架为非后倾状态，由于门架处于低位起升状态，系统不判断压力开关s7的闭合和开关状态。此时操作起升，起升动作开关s4闭合，泵电机控制器接收起升信号，综合1米起升高度开关3开路信号、3米起升高度开关4开路信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，控制泵电机m2转速为空载起升速度时最大值的50％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工况空载起升最大速度为250mm/s；此时操作倾斜动作，倾斜速度不受限，倾斜速度可达最大值6°/s；此时操作车辆行走，接通前进方向开关s2或后退方向开关s3，踩下加速器sr1，牵引控制器接收到行走操作信号，并综合泵电机控制器传输的1米起升高度开关3开路信号、3米起升高度开关4开路信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，从而控制牵引电机m1转速为行走速度最大值的50％，电机转角加速度为最大值的50％，通过牵引电机编码器1检测牵引电机m1转速及角加速度反馈给牵引控制器，形成闭环控制，该工况行走最大速度为7.2km/h，行走加速度2m/s²。

1.3初始状态为1米起升高度开关3闭合，3米起升高度开关4开路，说明叉车处于中位起升状态；压力开关s7开路，说明叉车空载或轻载；门架倾斜位置传感器sq1判断门架为后倾状态。此时操作起升，起升动作开关s4闭合，泵电机控制器接收起升信号，由于门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，不控制泵电机m2转速，空载起升速度能达到最大值的100％，即500mm/s；此时操作倾斜动作，倾斜速度不受限，倾斜速度可达最大值6°/s；此时操作车辆行走，接通前进方向开关s2或后退方向开关s3，踩下加速器sr1，牵引控制器接收到行走操作信号，并综合泵电机控制器传输的1米起升高度开关3开路信号、3米起升高度开关4开路信号，门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，从而控制牵引电机m1转速为行走速度最大值的50％，电机转角加速度为最大值的50％，通过牵引电机编码器1检测牵引电机m1转速及角加速度反馈给牵引控制器，形成闭环控制，该工况行走最大速度为7.2km/h，行走加速度2m/s²。

1.4初始状态为1米起升高度开关3闭合，3米起升高度开关4开路，说明叉车处于中位起升状态；压力开关s7闭合，说明叉车重载；门架倾斜位置传感器sq1判断门架为后倾状态。此时操作起升，起升动作开关s4闭合，泵电机控制器接收起升信号，门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，由于门架处于后倾状态，不控制控制泵电机m2转速，重载起升速度时最大值的100％，即360mm/s；此时操作前倾动作，门架前倾动作开关s5闭合，泵电机控制器接收门架前倾动作开关s5信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4开路信号，门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，控制泵电机m2转速为前倾速度最大值的50％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工况最大前倾速度最大值为3°/s；此时操作后倾动作，门架后倾动作开关s6闭合，后倾速度不受限，速度可达最大值6°/s；此时操作车辆行走，接通前进方向开关s2或后退方向开关s3，踩下加速器sr1，牵引控制器接收到行走操作信号，并综合泵电机控制器传输的1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4开路信号，门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，从而控制牵引电机m1转速为行走速度最大值的50％，电机转角加速度为最大值的50％，通过牵引电机编码器1检测牵引电机m1转速及角加速度反馈给牵引控制器，形成闭环控制，该工况行走最大速度为7.5km/h，行走加速度2m/s²。

1.5初始状态为1米起升高度开关3闭合，3米起升高度开关4开路，说明叉车处于中位起升状态；压力开关s7开路，说明叉车空载或轻载；门架倾斜位置传感器sq1判断门架为非后倾状态。此时操作起升，起升动作开关s4闭合，泵电机控制器接收起升信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4开路信号，压力开关s7开路信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，控制泵电机m2转速为空载起升速度时最大值的50％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工况空载起升最大速度为250mm/s；此时操作前倾动作，门架前倾动作开关s5闭合，泵电机控制器接收门架前倾动作开关s5信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4开路信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，控制泵电机m2转速为前倾速度最大值的50％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工况最大前倾速度最大值为3°/s；此时操作后倾动作，门架后倾动作开关s6闭合，后倾速度不受限，速度可达最大值6°/s；此时操作车辆行走，接通前进方向开关s2或后退方向开关s3，踩下加速器sr1，牵引控制器接收到行走操作信号，并综合泵电机控制器传输的1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4开路信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，从而控制牵引电机m1转速为行走速度最大值的25％，电机转角加速度为最大值的25％，通过牵引电机编码器1检测牵引电机m1转速及角加速度反馈给牵引控制器，形成闭环控制，该工况行走最大速度为3.6km/h，行走加速度1m/s²。

1.6初始状态为1米起升高度开关3闭合，3米起升高度开关4开路，说明叉车处于中位起升状态；压力开关s7闭合，说明叉车重载；门架倾斜位置传感器sq1判断门架为非后倾状态。此时操作起升，起升动作开关s4闭合，泵电机控制器接收起升信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4开路信号，压力开关s7闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，控制泵电机m2转速为满载起升速度时最大值的50％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工况满载起升最大速度为250mm/s；此时操作前倾动作，门架前倾动作开关s5闭合，泵电机控制器接收门架前倾动作开关s5信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4开路信号，压力开关s7闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，控制泵电机m2转速为前倾速度最大值的25％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工况最大前倾速度为1.5°/s；此时操作后倾动作，门架后倾动作开关s6闭合，泵电机控制器接收后倾动作开关18信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4开路信号，压力开关s7闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，不控制泵电机m2转速，后倾速度为最大值，该工况最大后倾速度为6°/s；此时操作车辆行走，接通前进方向开关s2或后退方向开关s3，踩下加速器sr1，牵引控制器接收到行走操作信号，并综合泵电机控制器传输的1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4开路信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，从而控制牵引电机m1转速为行走速度最大值的25％，电机转角加速度为最大值的25％，通过牵引电机编码器1检测牵引电机m1转速及角加速度反馈给牵引控制器，形成闭环控制，该工况行走最大速度为3.6km/h，行走加速度1m/s²。

1.7初始状态为1米起升高度开关3闭合，3米起升高度开关4闭合，说明叉车处于高位起升状态；压力开关s7开路，说明叉车空载或轻载；门架倾斜位置传感器sq1判断门架为后倾状态。此时操作起升，起升动作开关s4闭合，泵电机控制器接收起升信号，由于门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，不控制泵电机m2转速，空载起升速度时最大值的100％，该工况空载起升最大速度为500mm/s；此时操作前倾动作，门架前倾动作开关s5闭合，泵电机控制器接收门架前倾动作开关s5信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，压力开关s7开路信号，门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，控制泵电机m2转速为前倾速度最大值的25％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工况最大前倾速度为1.5°/s；此时操作后倾动作，门架后倾动作开关s6闭合，泵电机控制器接收后倾动作开关18信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，压力开关s7开路信号，门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，控制泵电机m2转速为后倾速度最大值的50％，该工况最大后倾速度为3°/s；此时操作车辆行走，接通前进方向开关s2或后退方向开关s3，踩下加速器sr1，牵引控制器接收到行走操作信号，并综合泵电机控制器传输的1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，从而控制牵引电机m1转速为行走速度最大值的12.5％，电机转角加速度为最大值的12.5％，通过牵引电机编码器1检测牵引电机m1转速及角加速度反馈给牵引控制器，形成闭环控制，该工况行走最大速度为1.8km/h，行走加速度0.5m/s²。

1.8初始状态为1米起升高度开关3闭合，3米起升高度开关4闭合，说明叉车处于高位起升状态；压力开关s7闭合，说明叉车重载；门架倾斜位置传感器sq1判断门架为后倾状态。此时操作起升，起升动作开关s4闭合，泵电机控制器接收起升信号，由于门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，不控制泵电机m2转速，满载起升速度时最大值的100％，该工况满载起升最大速度为360mm/s；此时操作前倾动作，门架前倾动作开关s5闭合，泵电机控制器接收门架前倾动作开关s5信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，压力开关s7闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，控制泵电机m2转速为前倾速度最大值的12.5％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工况最大前倾速度为0.75°/s；此时操作后倾动作，门架后倾动作开关s6闭合，泵电机控制器接收后倾动作开关18信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，压力开关s7闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，控制泵电机m2转速为后倾速度最大值的50％，该工况最大后倾速度为3°/s；此时操作车辆行走，接通前进方向开关s2或后退方向开关s3，踩下加速器sr1，牵引控制器接收到行走操作信号，并综合泵电机控制器传输的1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1后倾状态信号，从而控制牵引电机m1转速为行走速度最大值的12.5％，电机转角加速度为最大值的12.5％，通过牵引电机编码器1检测牵引电机m1转速及角加速度反馈给牵引控制器，形成闭环控制，该工况行走最大速度为1.8km/h，行走加速度0.5m/s²。

1.9初始状态为1米起升高度开关3闭合，3米起升高度开关4闭合，说明叉车处于高位起升状态；压力开关s7开路，说明叉车空载或轻载；门架倾斜位置传感器sq1判断门架为非后倾状态。此时操作起升，起升动作开关s4闭合，泵电机控制器接收起升信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，压力开关s7开路信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，控制泵电机m2转速为满载起升速度时最大值的25％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工况空载载起升最大速度为125mm/s；此时操作前倾动作，门架前倾动作开关s5闭合，泵电机控制器接收门架前倾动作开关s5信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，压力开关s7开路信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，控制泵电机m2转速为前倾速度最大值的12.5％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工况最大前倾速度为0.75°/s；此时操作后倾动作，门架后倾动作开关s6闭合，泵电机控制器接收门架后倾动作开关s6信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，压力开关s7开路信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，控制泵电机m2转速为后倾速度最大值的50％，该工况最大后倾速度为3°/s；此时操作车辆行走，接通前进方向开关s2或后退方向开关s3，踩下加速器sr1，牵引控制器接收到行走操作信号，并综合泵电机控制器传输的1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，从而禁止牵引电机m1工作，车辆无行驶动作。

1.10初始状态为1米起升高度开关3闭合，3米起升高度开关4闭合，说明叉车处于高位起升状态；压力开关s7闭合，说明叉车重载；门架倾斜位置传感器sq1判断门架为非后倾状态。此时操作起升，起升动作开关s4闭合，泵电机控制器接收起升信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，压力开关s7闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，控制泵电机m2转速为满载起升速度时最大值的25％，通过泵电机编码器2检测泵电机m2转速，该工+满载起升最大速度为90mm/s；此时操作前倾动作，门架前倾动作开关s5闭合，泵电机控制器接收门架前倾动作开关s5信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，压力开关s7闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，禁止控制泵电机m2工作，前倾动作被禁止；此时操作后倾动作，门架后倾动作开关s6闭合，泵电机控制器接收门架后倾动作开关s6信号，综合1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，压力开关s7闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，控制泵电机m2转速为后倾速度最大值的25％，该工况最大后倾速度为1.5°/s；此时操作车辆行走，接通前进方向开关s2或后退方向开关s3，踩下加速器sr1，牵引控制器接收到行走操作信号，并综合泵电机控制器传输的1米起升高度开关3闭合信号、3米起升高度开关4闭合信号，门架倾斜位置传感器sq1非后倾状态信号，从而禁止牵引电机m1工作，车辆无行驶动作。

本实用新型的逻辑控制表如表1所示。

表1

综上所述，本实用新型可避免叉车在满载、高起升、门架前倾的状态下以较快速度行走，提高叉车的操作安全性；本实用新型从叉车电气控制上自动识别不规范驾驶而产生的不安全因素，逐级进行限制错误操作的效率，纠正叉车驾驶者不规范的驾驶习惯，增加驾驶员操作信心。