一种前移式叉车电转向方位认知装置及控制方法与流程

本发明涉及叉车技术领域，特别涉及一种前移式叉车电转向方位认知装置及控制方法。

背景技术

前移式叉车多用于室内货车的转运，其转弯半径小、转向作业频繁，为提高操作舒适性，转向系统普遍采用电转向技术。申请号为201420655008.7的专利文献公开了一种闭环控制的交流前移式电动叉车转向系统，其强调了转向轮良好的跟随性能及轮向系统控制的精准度。

由于此系统采用多圈转角电位器反馈转向轮的位置信息，转角电位器的输出轴与转向齿轮箱的输入轴通过轴套同轴连接。在电位器的装配过程中，需要使用万用表测量转角电位器的阻值，使转角电位器的阻值与转向轮的位置对应：即转向轮处于直线行驶位置时，转角电位器输入轴的初始位置与转向齿轮箱的输入轴相连后，电位器的阻值应为总阻值的一半。这种电位器的装配方式影响了装配效率，不适合流水线装配作业，同时使系统在维修时也相对复杂。另一方面，多圈电位器的成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种前移式叉车电转向方位认知装置及控制方法，以提高电转向方位认知装置的装配效率。

为实现以上目的，本发明采用一种前移式叉车电转向方位认知装置，包括：转向电机控制器、转向电机、设于方向盘转向手柄上的步进电机、安装于转向连接盘上的感应接近开关、用于显示转向轮实时位置的显示仪表以及安装在转向齿轮上的感应环；

转向电机控制器与转向电机连接驱动转向电机转动，转向电机与转向减速箱输出轴连接以带动转向主动齿轮转动，转向主动齿轮与转向从动齿轮啮合带动转向轮转动，转向电机上安装有用于检测转向轮转速的速度传感器；步进电机的脉冲输出端、速度传感器的输出端以及感应接近开关均与转向电机控制器的输入端连接，显示仪表通过can总线与转向电机控制器连接。

进一步地，所述感应环为180度半圆环形，感应环下表面贴靠在所述转向从动齿轮上表面，所述转动电机带动转向齿轮转动，转向齿轮转动带动感应环同步转动。

进一步地，所述感应接近开关通过开关支架固定在所述转向连接盘上，感应接近开关感应面的中心点与所述感应环断面在同一竖直平面内，所述感应环位于感应接近开关下方时，感应接近开关产生触发信号。

进一步地，所述感应接近开关为npn常开形式。

进一步地，还包括转向模式切换开关，转向模式切换开关安装在仪表架上，转向模式切换开关与所述转向电机控制器的输出端连接，该转向模式切换开关为两档通断开关，其开/关动作对应180度转向状态/360度转向状态。

另一方面，提供一种前移式叉车电转向方位认知装置的控制方法，包括如下步骤：

转向轮转动时，带动所述感应环转动，以控制所述感应接近开关的通/断状态；

所述速度传感器实时检测所述转向电机的运行速度和方向，并将转向电机运行速度发送至所述转向电机控制器；

所述转向电机控制器根据所述感应接近开关的通/断状态和所述转向电机的运行速度和方向，确定所述转向轮的实时位置，并将转向轮位置信息发送至所述显示仪表进行显示。

进一步地，所述转向轮转动时，带动所述感应环转动，以控制所述感应接近开关的通/断状态，包括：

方向盘转动时，所述步进电机将方向盘的角位移与方向转换成电脉冲信号发送至所述转向电机控制器；

所述转向电机控制器根据接收到的电脉冲信号控制所述转向电机转动，带动转向齿轮上的感应环同步转动；

在所述感应环接近所述感应接近开关的感应区域时，所述感应接近开关接通；

在所述感应环远离所述感应接近开关的感应区域时，所述感应接近开关断开。

进一步地，在所述感应环位于所述感应接近开关的感应区域内时，感应接近开关处于导通状态直至转向轮顺时针运行至于叉车直线行驶位置成90度；

在所述感应环远离所述感应接近开关的感应区域内时，感应接近开关处于断开状态直至转向轮逆时针运行至于叉车直线行驶位置成90度。

进一步地，该控制方法还包括：

在按下所述转向模式切换开关时，所述转向电机控制器控制转向轮进行360度转向；

方向盘顺时转动时，在所述感应环接近所述感应接近开关的感应区域时，所述感应接近处于开关接通直至所述转向轮顺时针运行至与叉车直线行驶位置成180度；

方向盘逆时针转动时，在所述感应环远离所述感应接近开关的感应区域内时，感应接近开关处于断开状态直至转向轮逆时针运行至于叉车直线行驶位置成180度。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明在转向连接盘上安装感应接近开关，并在转向齿轮上安装感应环，转向齿轮转动带动感应环转动，感应环转动至感应接近开关的感应距离内时，感应接近开关接通，随着感应环转动远离感应接近开关的感应距离时，感应接近开关断开，感应接近开关将其通/断状态发送至转向电机控制器。同时，转向电机上的速度传感器实时将转向电机的速度和方向发送至转向电机控制器。

本发明采用开环的控制方式通过感应接近开关及速度传感器的反馈作为转向电机控制器的输入，判断转向齿轮的位置，从而实现对转向齿轮的运行控制。与现有技术相比，提高了车辆的装配效率，降低了系统的采购成本。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是一种前移式叉车电转向方位认知装置的控制框图；

图2是一种前移式叉车电转向方位认知装置的结构示意图；

图3是感应环的安装结构示意图；

图4是开关支架的结构示意图；

图5是一种前移式叉车电转向方位认知装置控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图1至图2所示，本实施例公开了一种前移式叉车电转向方位认知装置，包括转向电机控制器1、转向电机2、设于方向盘转向手柄上的步进电机3、安装于转向连接盘上的感应接近开关4、用于显示转向轮实时位置的显示仪表5以及安装在转向齿轮上的感应环6；

转向电机控制器1与转向电机2连接驱动转向电机2转动，转向电机2与转向减速箱输出轴连接以带动转向主动齿轮9转动，转向主动齿轮9与转向从动齿轮10啮合带动转向轮11转动，转向电机2上安装有用于检测转向轮11转速的速度传感器21；步进电机3的脉冲输出端、速度传感器21的输出端以及感应接近开关4均与转向电机控制器1的输入端连接，显示仪表5通过can总线与转向电机控制器1连接。

具体地，步进电机3的轴端与方向盘手柄连接，当方向盘转动时带动步进电机3转动，步进电机3将角位移信号转换为电脉冲信号，并将电脉冲信号发送至转向电机控制器1，转向电机控制器1根据接收到的电脉冲信号感知驾驶员的操作速度和方向。

在转向电机控制器1上电并接收到转向指令后，转向电机控制器1驱动转向电机2转动，转向电机2通过转向减速箱输出轴带动转向主动齿轮9转动，转向从动齿轮10与转向主动齿轮9啮合后通过相关机械机构带动转向轮11运转。其中，感应环6安装在转向从动齿轮10上，感应环6随着转向从动齿轮10的转动进行同步转动，使得感应环6与感应接近开关4之间的相对位置发生变化，从而触发感应接近开关4通/断状态的改变。

速度传感器21将转向电机2的速度和方向发送至转向电机控制器1中，感应接近开关4将其通/断状态发送至转向电机控制器1中，转向电机控制器1以此判断转向轮11转过的角度和具体位置。

本实施例通过设置感应接近开关4和感应环6，通过感应环6与感应接近开关4的位置关系，控制感应接近开关4的通/断，利用感应接近开关4和电机速度传感器21的反馈认知转向轮11的运行位置，结构简单、成本较低，且系统部件加工难度不高。

作为进一步优选的方案，如图4所示，转向连接盘外周壁上安装有开关支架8，开关支架8呈l型，其竖悬臂开设螺纹孔，通过螺栓配合固定在连接盘外周壁上，水平悬臂上开设有用于固定感应接近开关4的安装孔，感应接近开关4位于转向从动齿轮10上方。如图3所示，感应环6通过螺栓安装在所述转向从动齿轮10上，感应环6的下表面贴靠在转向从动齿轮10的上表面。该感应环6为180度半圆环形。

需要说明的是，在车辆装配时，使车辆的转向轮处于直线运行的位置，感应接近开关的感应面的中心点与感应环断面在同一竖直平面内。通过紧固螺母调整并固定感应接近开关感应面与感应环上表面的距离。本例中，接近开关感应的有效距离是5mm，感应环的厚度是4mm，接近开关感应面与感应环上表面的距离设定为3mm。与现有技术相比，本实施例中的前移式叉车电转向方位认知装置的安装相对简单，提高了装配效率。

作为进一步优选的方案，感应接近开关4为npn常开形式，在感应环6远离感应接近开关4的感应区域时，感应接近开关4为断开状态，在感应环6接近感应接近开关4的感应区域时，感应接近开关4为接通状态。本实施例中选用成本较低的感应接近开关，降低了整个装置的制作成本。

作为进一步优选的方案，该装置还包括转向模式切换开关7，转向模式切换开关7与所述转向电机控制器1的输入端连接，该转向模式切换开关7为两档通断开关，当转向模式切换开关7接通时，车辆处于360度转向状态，当转向模式切换开关7断开时，车辆处于180度转向状态。

本实施例中通过设置转向模式切换开关7，提高了系统的灵活性，可满足不同驾驶员的操纵习惯。

如图5所示，本实施例公开了一种前移式叉车电转向方位认知装置的控制方法，包括如下步骤s1至s3：

s1、转向轮转动时，带动所述感应环6转动，以控制所述感应接近开关4的通/断状态；

其中，方向盘转动时，所述步进电机3将方向盘的角位移与方向转换成电脉冲信号发送至所述转向电机控制器1；所述转向电机控制器1根据接收到的电脉冲信号控制所述转向电机2转动，带动转向齿轮上的感应环6同步转动。在所述感应环6接近所述感应接近开关4的感应区域时，所述感应接近开关4接通；在所述感应环6远离所述感应接近开关4的感应区域时，所述感应接近开关4断开。

s2、速度传感器21实时检测所述转向电机2的运行速度和方向，并将转向电机2运行速度和方向信息发送至所述转向电机控制器1；

s3、转向电机控制器1根据所述感应接近开关4的通/断状态和所述转向电机2的运行速度和方向，确定所述转向轮11的实时位置，并将转向轮11位置信息发送至所述显示仪表5进行显示。

进一步地，叉车车轮的静止时初始位置有两种情况，对着转向轮11的方向看，以接近开关与感应环6的相对位置为参照点，第一种情况是接近开关处于感应环6的上方，当接近开关上电后开关在接通状态（接近开关感应面与感应环上表面距离是3mm，在接近开关5mm的感应距离内）；第二种情况是在接近开关远离感应环6，当接近开关上电后开关在断电状态（接近开关感应面与感应环上表面距离是7mm，不在接近开关5mm的感应距离内）。

当钥匙开关接通后，控制器上电，当轮向轮的初始位置位于上述第一种情况时，转向电机控制器1驱动转向电机2逆时针旋转带动转向轮11逆时针转动，直到接近开关离开感应环6而超出接近开关的感应距离，接近开关由导通转换成断开，此时转向轮11处于车辆直线行驶位置，转向轮11实现自动回中。当轮向轮的初始位置位于上述第二种情况时，转向电机控制器1驱动转向电机2顺时针旋转带动转向轮11顺时针转动，直到接近开关处于感应环6上方达到接近开关的感应距离，接近开关由断开转换成导通，此时转向轮11处于车辆直线行驶位置，转向轮11实现自动回中。

具体地，当驾驶员转动方向盘时，方向盘带动步进电机3转动，步进电机3将方向盘的角位移转与方向换成电脉冲发送给转向控制器，转向控制器控制转向电机2转动，转向电机2通过转向减速箱输出轴带动转向主动齿轮9转动，转向从动齿轮10与主动齿轮啮合后接收到转向电机2传递的动力后运动，固定在转向从动齿轮10上的感应环6也同步运动。同时转向电机2内置速度传感器21来检测转向电机2实时运行的速度，控制器以此来判断转向轮11转过的角度及具体位置。当驾驶员顺时针转动方向盘时，转向轮11接收到控制器的指令顺时针转向时，感应环6一直处于安感应接近开关4下方在接近开关的感应距离范围内，接近开关处于导通状态，直到转向轮11运行至与叉车直线行驶位置成90度后达到转向轮11的转动极限，这时驾驶员继续顺时针转动方向盘，轮向轮静止不动。

当驾驶员逆时针转动方向盘时，转向轮11接收到控制器的指令逆时针转向时，感应环6开始远离接近开关超出接近开关的感应位置，接近开关处于断开状态，直到转向轮11运行至与叉车直线行驶位置成90度后达到转向轮11的转动极限，这时驾驶员继续逆时针转动方向盘，轮向轮静止不动。

作为进一步优选的方案，当按下转向模式切换开关7时，转向电机控制器1得到360度转向的指令。驾驶员顺时针转动方向盘时，转向轮11接收到控制器的指令顺时针转动，当感应环6一直处于安感应接近开关4下方，接近开关处于导通状态，直到转向轮11运行至与叉车直线行驶位置成180度接近开关与感应环6的距离超出接近开关的感应距离使接近开关处于断开状态，这时驾驶员继续顺时针转动方向盘，轮向轮继续顺时针转动。当驾驶员逆时针转动方向盘时，转向轮11接收到控制器的指令逆时针转向时，感应环6开始远离接近开关，接近开关处于断开状态，直到转向轮11运行至与叉车直线行驶位置成180度接近开关与感应环6的距离达到接近开关的感应距离使接近开关处于导通状态，这时驾驶员继续逆时针转动方向盘，轮向轮继续逆时针转动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。