用于电动控制的前移滑架的系统和方法
【专利摘要】电致动器代替用于前移式叉车的前移滑架的液压前移致动器。电致动器可以是线性致动器且可具有旋转电动机以及滚珠丝杠和滚珠组件的组合，该组合将电动机的转动运动转换成线性运动以使杆延伸和缩回。力限制器可设置在电动机与滚珠丝杠之间，并可联接到电动机和滚珠丝杠。力限制器防止杆上的接触力损坏电动机。力限制器允许前移滑架正常操作，直到发生接触力为止，然后如果力超过阈值则脱开配合。力限制器可以是扭矩限制器，该扭矩限制器在接触力减小之后自动重新配合。
【专利说明】用于电动控制的前移滑架的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有延伸前移滑架的车辆领域，且更具体地涉及用电致动器驱动前移滑架的延伸臂，该电致动器受到保护以免受反向驱动接触力。
【背景技术】
[0002]也称为铲车的升降叉车通常用于举起和定位升高表面上的重负载。某些升降叉车包括前移滑架，该前移滑架远离升降叉车的基部或操作单元水平延伸以“到达”前移滑架的延伸限程处或该延伸限程内的位置。这些升降叉车在此称为“前移式叉车”。前移式叉车的前移滑架可根据前移式叉车的不同模式以各种方式延伸。在某些模式中，前移滑架附连到前移式叉车的桅杆，且桅杆远离操作单元延伸和朝向操作单元缩回。操作人员操作一个或多个液压致动器来移动桅杆和前移滑架。在其它模式中，前移滑架包括连接在桅杆与铲叉组件之间的伸缩式延伸臂。使用附连在桅杆与延伸臂的枢转点之间的液压活塞缸进行延伸臂的延伸和缩回。延伸臂在缸体充满液体时延伸，并在缸体排空时缩回。
[0003]在提高生产率的努力中，前移式叉车操作人员以非常流畅的方式控制其前移式叉车，一个操作无缝进入下一操作。这种策略的实例是货盘铲，其中操作人员用延伸的前移滑架接近货盘，且不停止地接合并抬起货盘。前移滑架基本上与货盘接触，对延伸臂和缸体施加接触力，这会损坏缸体和其它部件或缩短其寿命。通常，液压缸配装有当由接触力施加的压力、诸如过大压力超过一定阈值时即打开的旁通阀。这允许延伸臂折叠到缩回位置而不会损坏缸体或延伸臂。
[0004]像所有的液压致动器一样，液压前移致动器也效率低下。例如，液压致动需要泵来对缸体加压和减压，需要流体软管来在泵与缸体之间传递液压流体。泵抽消耗电流并占据前移式叉车内的空间，前移式叉车理想地是紧凑的。软管必须穿过部件之间，且行进路径必须考虑前移滑架可能具有几米的竖直范围。软管通常行经前移式叉车的桅杆，增加软管长度和可能降低液压效率的方向变化。
[0005]通过用电致动器代替前移滑架上的液压致动器可实现液压效率优点。因此，理想的是具有包含电致动器的电前移致动器来运行前移滑架，该电致动器具有力限制器。
【发明内容】
[0006]本发明通过免除对液压泵、液压缸和液压软管的需要而克服现有前移滑架致动器的缺点。
[0007]典型的线性电动机构造成抵抗致动器的反向驱动。即，电动机转动齿轮以使致动器延伸，且电动机基本上锁定就位使得其不会诸如响应于致动器上的接触力沿相反方向旋转以缩回致动器。该设计有利地在正常条件下用于前移滑架，但在诸如货盘铲的移动中，致动器或其它部件可能由于对反向驱动的固有抵抗而受损。可使用包括力限制器的线性致动器。
[0008]本发明提供一种用于驱动前移滑架的延伸臂的电致动器。该电致动器装备有力限制器，该力限制器在致动器受损之前释放电致动器上的反向驱动力，允许延伸臂折叠缩回直到接触。力限制器可在过大的力减小之后自动地重新配合致动器。
[0009]在一实施例中，一种前移致动器，其用于具有滑架框架和伸缩式延伸臂的前移滑架，并包括:壳体，所述壳体附连到所述滑架框架；杆，所述杆从所述壳体延伸并附连到所述延伸臂；旋转电动机，所述旋转电动机构造成驱动所述杆；以及力限制器，所述力限制器设置在所述旋转电动机与所述杆之间并构造成如果施加到所述杆的力超过预定阈值则脱开配合。
[0010]前移滑架的另一实施例具有滑架框架和附连到所述滑架框架的伸缩式延伸臂，改进包括电致动器，所述电致动器附连到所述滑架框架和所述延伸臂并构造成使所述延伸臂延伸和缩回，所述电致动器包括:壳体，所述壳体附连到所述滑架框架；滚珠丝杠，所述滚珠丝杠设置在所述壳体内；滚珠组件，所述滚珠组件可移动地附连到所述滚珠丝杠；杆，所述杆附连到所述滚珠组件和所述延伸臂；力限制器，所述力限制器附连到所述滚珠丝杠；以及旋转电动机，所述旋转电动机附连到所述力限制器。
[0011]为了实现前述和相关目的，各实施例则包括下文完全描述的各特征。以下说明和附图详细阐述本发明的某些说明性方面。但是，这些方面仅表示可采用本发明原理的各种方式中的几种。结合附图考虑，本发明的其它方面、优点和新颖特征将从本发明的以下详细描述中显现出来。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]以下将参照附图描述各实施例，其中相同的附图标记标示相同的构件，以及:
[0013]图1是根据本发明前移式叉车的左侧视图；
[0014]图2是延伸臂的俯视右后立体图，示出滑架框架与延伸臂之间的连接，并还示出液压缸；
[0015]图3是延伸臂的俯视左后立体图，示出滑架框架与延伸臂之间的连接，并还示出根据本发明的电致动器；
[0016]图4是根据本发明的电致动器的实施例的局部剖切立体图；
[0017]图5是根据本发明的电致动器的另一实施例的分解图；
[0018]图6是根据本发明的力限制器的分解图；以及
[0019]图7是延伸臂的俯视左后立体图，示出滑架框架与延伸臂之间的连接，并还示出根据本发明的图5的电致动器。
[0020]虽然本发明容许多种修改和替代形式，但其具体实施例将通过附图中的示例示出且将在本文中予以详细描述。然而应当理解，这里对具体实施例的描述并不旨在将本发明限于所公开的特定形式，相反，其意图是覆盖落在如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等效方案以及替换方案。
【具体实施方式】
[0021]现将参照以下各实施例更具体描述本发明。应指出，本文给出各较佳实施例的以下描述仅是为了说明和描述目的。这不旨在排他性或将本发明限制于所公开的精确形式。
[0022]应理解本文所采用的措辞和术语是为说明的目的而不应认为是限制。本文使用“包括”、“包含”或“具有”及其变型意思是涵盖此后所列项目和其等同物以及其它项目。
[0023]除非另外制定或限制，宽泛地使用术语“连接”和“联接”及其变型，并涵盖直接和间接安装、连接、支承和联接。此外，“连接”和“联接”并不限于物理或机械连接或联接。如本文中所使用的，除非另有明确表述，“连接”是指一个元件/特征直接或间接地连接到另一元件/特征，并且不一定是电地或机械地。类似地，除非另有明确表述，“联接”是指一个部件/特征直接或间接地联接到另一部件/特征，并且不一定是电地或机械地。因此，尽管附图中所示示意图描述处理元件的示例布置，但实际实施例中可能存在附加居间元件、装置、特征或部件。
[0024]将结合用于前移式叉车的前移滑架的电气致动的系统和方法描述本发明的各实施例。这是因为本发明的特征和优点很好地适于该目的。还应理解，本发明的各方面可应用于其它车辆以及利用延伸臂、尤其是伸缩臂的其它工业和过程。
[0025]现参照各图，且更具体是参照图1，示出包含前移滑架24的诸如前移式叉车20的代表性车辆的一般布置。为简单起见，该详细描述将描述与包含前移滑架24的前移式叉车20相关的实施例。应理解，本发明的各细节也可有益于或适于各种装置和车辆，包括其中前移滑架联接到桅杆22的前移式叉车且桅杆构造成伸缩和缩回的前移式叉车。也考虑其它已知延伸机构，包括驱动系统、轨道、滑轨、滑动件、齿轮、缆线等。尽管示例地示出前移式叉车20为立式构造升降叉车，但对本领域的技术人员来说显然本发明的各特征并不限于该类车辆，而是也可设置在各种其它类型车辆中，包括但不限于其它材料搬运和升降车辆构造。
[0026]如图所示，升降叉车20的一实施例包括操作单元21，该操作单元21可用作前移式叉车20的加重基部并还为操作人员提供移动前移式叉车20和操作前移滑架24的控制。前移式叉车20包括相对于操作单元21安装的垂向定向的桅杆22。前移滑架24包括延伸臂25，延伸臂25将桅杆22连接到升降组件23，该升降组件23可包括一个或多个铲叉26。延伸臂25示出为双伸缩臂，但也可以是单个伸缩臂(见图3)或两个以上伸缩臂。延伸臂25能以诸如通过伸缩操作的其它方式延伸和缩回。操作人员的控制操作可使各种马达、轮子、缆线、气动或液压活塞以及其它机械部件沿着桅杆22升高和降低前移滑架24，并相对于桅杆22延伸和缩回延伸臂25。
[0027]参照图2和3，延伸臂25可包括多个枢转互连的刚性件，这里称为短杆30。短杆30可在延伸臂25的一侧或两侧处在每个短杆30的中点或端点处连接到一个或多个相邻短杆30，以形成伸缩件，如本领域已知的。枢轴35形成在短杆30之间的每个附连点处。延伸臂25枢转地附连到前移组件24的滑架框架28。在某些实施例中，滑架框架28能可动地附连到桅杆22并沿桅杆22垂向平移。延伸臂25在延伸臂25顶部的固定枢轴39处并在延伸臂25底部的平移枢轴40处附连到滑架框架28。在平移枢轴40处附连的一个或多个短杆30可附连到轮子45，轮子45设置在滑架框架28上垂向通道50内。轮子45根据伸缩运动沿着通道50垂向上移以使延伸臂25延伸，并沿通道50下移以使延伸臂25缩回。如果前移式叉车20不包括防撞件或用于停止延伸和/或缩回的其它结构，则通道的顶部51限定延伸臂25的延伸限程，且通道的底部52限定缩回限程。
[0028]在现有系统中，延伸臂25的运动用至少一个液压活塞缸55机械控制。缸体55在近端附连到滑架框架28并在远端附连到轴34，轴34附连于在固定枢轴39处附连到滑架框架28的短杆30之间。缸体55可在一端或两端处附连有U形夹固定件。缸体55可附连到流体供给软管(未示出)，该流体供给软管连接到液压泵(未示出)，该液压泵填充和排空缸体55以形成运行缸体55的活塞56以使延伸臂25延伸或缩回的压差，如本领域已知的。
[0029]参见图3，在一实施例中，缸体55可直接用电致动器60代替。S卩，电致动器60可附连在保持缸体55的附连机构之间，并附连到电源(未示出)和控制单元(未示出)。电致动器60可以是具有杆61的线性致动器，杆61在其远端诸如用U形夹固定件附连到轴70。杆61从壳体62突出，壳体62可用U形夹固定件附连到滑架框架28。操作时，杆61被驱动伸出壳体62，从而以伸缩运动使延伸臂25延伸。电致动器60可以是能够移动前移滑架内负载的任何机电致动器，且在某些应用中，负载是几吨的量级。适当的致动器包括但不限于具有平行-偏移式转动电动机(见图4)或直列式旋转电动机(见图5)的线性致动器。
[0030]图4示出适当的电致动器60，但也考虑其它线性致动器。壳体62包含旋转电动机65，该旋转电动机65构造成驱动齿轮组件66，该齿轮组件66又使滚珠丝杠75旋转。如本领域已知的，滚珠丝杠75通过将滚珠组件76沿滚珠丝杠75的长度线性平移而将转动运动转换成线性运动。滚珠组件76附连到杆61的远端并使杆61相对于壳体62延伸和缩回。较佳地，电致动器60是高负载的，这允许其用于大负载但防止旋转电动机65被接触力反向驱动。
[0031]参见图5，在一些实施例中，电致动器78可包括力限制器80，该力限制器80通过在超过阈值力时脱开配合或“滑动”而防止接触力对电致动器78的损坏。力限制器80可设置在旋转电动机65与滚珠丝杠75或用于将转动转换成线性运动的其它部件之间。力限制器80可与旋转电动机65和滚珠丝杠75串联，并较佳地将旋转电动机65联接到滚珠丝杠75。力限制器80可与旋转电动机65和滚珠丝杠75同轴，并还可与杆61和壳体62中的一个两个同轴。当力限制器80脱开配合时，延伸臂25可朝向其缩回位置折叠。一旦接触力降低到阈值以下，则力限制器80可重新配合并可重新恢复前移滑架24的正常操作。力限制器80可由操作人员手动重新配合，但较佳地力限制器80自动重新配合。
[0032]力限制器80可以是通过当力超过阈值时自动脱开配合而响应于过大力的任何限制装置。适当的力限制器80包括扭矩限制器、摩擦离合器、永磁或电磁断开、剪切销、或者无源或半有源脱开减震器。参照图6，在一实施例中，力限制器80可以是钢球式扭矩限制器。该扭矩限制器具有第一齿轮85,该第一齿轮85与旋转电动机65协作。棘齿圈90可固定到第一齿轮85或与第一齿轮85为一体。棘齿圈90包括具有大致一致宽度和高度的一系列棘齿。每个棘齿具有峰部，从而在相邻棘齿之间形成谷部。扭矩板95可与棘齿圈90相邻设置，并可在扭矩限制器组装好时与各棘齿的峰部接触。穿过扭矩板95设有一个或多个滚珠孔100，每个滚珠孔100保持滚珠105。扭矩板95还可包括心轴110，弹簧板115定位在心轴110上。弹簧120可偏置在弹簧板115与第二齿轮125之间，第二齿轮125附连到心轴110的端部。第二齿轮与滚珠丝杠75协作。第一齿轮85、扭矩板95、心轴110、弹簧板115、弹簧120以及第二齿轮125可都与旋转电动机65或其齿轮组件66以及与滚珠丝杠75同轴。
[0033]弹簧120保持弹簧板115抵靠扭矩板95受压，迫使每个滚珠105进入棘齿圈90上棘齿之间的谷部。由于滚珠105如此固定，整个扭矩限制器随着旋转电动机65转动，又使滚珠丝杠75转动以致动杆61。当杆61处于延伸位置时，驱动杆61返回壳体的接触力会试图沿相反方向转动滚珠丝杠75、力限制器80、以及旋转电动机65，但旋转电动机65会抵制。该抵制引起第一齿轮85与扭矩板95之间的扭矩，当滚珠105试图滚过相邻棘齿的峰部时，该扭矩将滚珠105推抵弹簧板115。如果扭矩足够高，则滚珠105将克服弹簧120的偏置力并滑过棘齿，脱开扭矩限制器。具体来说，当杆61被推回到壳体62内，且延伸臂25朝向其缩回位置折叠时，这允许扭矩板95和第二齿轮125沿相反方向转动。当接触力减小时，弹簧120迫使滚珠105回到棘齿圈90内的谷部内，且扭矩限制器自动重新配合并可恢复前移滑架的正常操作。
[0034]参照图7，液压缸55可用图5的电致动器78来代替，该电致动器78包括各与杆61同轴的力限制器80和旋转电动机65。电致动器78可附连到前移滑架28和延伸臂25的轴70，如参照图3描述的。在又一些其它实施例中，电致动器78可附连在操作单元21与桅杆22之间，或者在前移式叉车20的其它结构之间，使得电致动器78的致动使前移滑架24延伸和缩回。
[0035]已经相当详细地描述了各较佳实施例。所描述的优选实施例的许多修改和变体将对本领域的普通技术人员是显而易见的。因此，本发明不应限于所述各实施例。
[0036]最后，明确考虑本文所述的任何过程和步骤中可组合、去除或重新排序。因而，本说明书意味着仅是实例性的，且并不以其它方式限制本发明的范围。
【权利要求】
1.一种前移滑架的前移致动器，所述前移致动器包括: 壳体， 杆，所述杆从所述壳体延伸，并附连到所述前移滑架从而在所述杆被驱动时使所述前移滑架延伸和缩回； 旋转电动机，所述旋转电动机构造成驱动所述杆；以及 力限制器，所述力限制器设置在所述旋转电动机与所述杆之间并构造成如果施加到所述杆的力超过预定阈值则脱开配合。
2.如权利要求1所述的前移致动器，其特征在于: 所述前移滑架具有滑架框架和延伸臂； 所述壳体附连到所述滑架框架；以及 所述杆附连到所述延 伸臂。
3.如权利要求2所述的前移致动器，其特征在于: 所述力限制器与所述杆同轴。
4.如权利要求3所述的前移致动器，其特征在于: 所述力限制器还与所述旋转电动机同轴。
5.如权利要求2所述的前移致动器，其特征在于: 还包括: 滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与所述杆同轴设置在所述壳体内；以及滚珠组件，所述滚珠组件可移动地附连到所述滚珠丝杠和所述杆，使得当所述滚珠丝杠转动时所述滚珠组件使所述杆相对于所述壳体延伸和缩回； 所述旋转电动机通过转动所述滚珠丝杠来驱动所述杆。
6.如权利要求5所述的前移致动器，其特征在于: 所述力限制器联接到所述旋转电动机和所述滚珠丝杠。
7.如权利要求6所述的前移致动器，其特征在于: 所述力限制器与所述旋转电动机和所述滚珠丝杠同轴。
8.如权利要求2所述的前移致动器，其特征在于: 所述力限制器是扭矩限制器。
9.如权利要求2所述的前移致动器，其特征在于: 所述力限制器构造成在所述力减小到所述预定阈值以下之后自动重新配合。
10.如权利要求9所述的前移致动器，其特征在于: 所述力限制器是钢球式扭矩限制器。
11.如权利要求2所述的前移致动器，其特征在于: 当所述力限制器脱开配合时，所述杆朝向所述壳体缩回直到所述杆完全缩回或者所述力限制器重新配合为止。
12.如权利要求11所述的前移致动器，其特征在于: 当所述力限制器脱开配合时所述延伸臂朝向缩回位置折叠。
13.如权利要求1所述的前移致动器，其特征在于: 所述力限制器是扭矩限制器。
14.如权利要求1所述的前移致动器，其特征在于:所述力限制器与所述旋转电动机和所述杆同轴。
15.如权利要求1所述的前移致动器，其特征在于: 所述延伸臂是伸缩式延伸臂。
16.一种前移滑架，所述前移滑架具有滑架框架和附连到所述滑架框架的伸缩式延伸臂，改进包括电致动器，所述电致动器附连到所述滑架框架和所述延伸臂并构造成使所述延伸臂延伸和缩回，所述电致动器包括: 壳体，所述壳体附连到所述滑架框架； 滚珠丝杠，所述滚珠丝杠设置在所述壳体内； 滚珠组件，所述滚珠组件可移动地附连到所述滚珠丝杠； 杆，所述杆附连到所述滚珠组件和所述延伸臂； 力限制器，所述力限制器附连到所述滚珠丝杠；以及 旋转电动机，所述旋转电动机附连到所述力限制器。
17.如权利要求16所述的前移滑架，其特征在于: 所述壳体、滚珠丝杠、杆、力限制器以及旋转电动机同轴。
18.如权利要求16所述的前移滑架，其特征在于: 所述电致动器构造成响应于反向驱动接触力而允许所述延伸臂朝向缩回位置折叠。
19.如权利要求16所述的前移滑架，其特征在于: 所述旋转电动机转动所述滚珠丝杠以沿所述滚珠丝杠移动所述滚珠组件，所述滚珠组件的移动使所述杆相对于所述壳体延伸和缩回；以及 如果施加到所述杆的力超过预定阈值，则所述力限制器脱开配合，所述脱开配合防止所述旋转电动机转动所述滚珠丝杠。
20.如权利要求19所述的前移滑架，其特征在于: 所述力限制器在所述力减小到所述预定阈值以下之后自动重新配合。
21.如权利要求20所述的前移滑架，其特征在于: 所述力限制器是钢球式扭矩限制器。
【文档编号】B66F9/24GK104045030SQ201410092937
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】F·D·贡卡维斯 申请人:雷蒙德股份有限公司