一种叉车过载保护装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种叉车过载保护装置及方法，包括货物检测单元、控制系统、过载保护执行机构、服务化数据管理系统、可视化操作界面，首先计算货物重心位置，然后计算叉车自身重心位置和合成重心位置，根据合成重心位置是否在稳定区域内判别是否超载，当出现过载时，通过执行机构调节叉车的自身重心，来改变合成重心位置，使其叉车合成重心位置在稳定区域，本发明专利技术通过实时动态检测叉车的合成重心位置，判断货物是否超载，以及通过执行机构调节叉车重心位置，使叉车的起重范围可调，提高工作效率并增加叉车稳定性，运行更加安全。

A Forklift Truck Overload Protection Device and Its Method

The invention discloses a forklift truck overload protection device and method, including cargo detection unit, control system, overload protection executive mechanism, service data management system and visual operation interface. Firstly, the position of cargo gravity center is calculated, and then the position of forklift truck gravity center and composite gravity center are calculated. Whether or not overload is judged according to the position of composite gravity center in a stable region is determined. When overload occurs, the position of the synthetic center of gravity is changed by adjusting the center of gravity of the forklift truck by the actuator, so that the position of the synthetic center of gravity of the forklift truck is in the stable region. The present invention detects the position of the synthetic center of gravity of the forklift truck dynamically in real time, judges whether the goods are overloaded or not, and adjusts the position of the center of gravity of the forklift truck by the actuator to adjust Vehicle stability, more safe operation.

【技术实现步骤摘要】
一种叉车过载保护装置及方法
本专利技术涉及一种动态检测叉车重心位置的技术和叉车过载保护装置，属于叉车过载保护

技术介绍
叉车在出厂时往往设有额定的起重质量，来保证叉车的稳定运行，其目的是保证叉车的合成重心在一定范围之内。但是用户在实际操作时，由于不规范的操作、或者其他一些因素导致叉车侧翻或者货物坠落的事故还时有发生。其主要原因还是对工作时工况信息了解较少，不了解货物的实际重量或重量分布不均导致叉车的合成重心超出预定范围。由于叉车有可活动的部件，如门架、属具等，因此，它的各重心位置是变化的。当门架向前或向后倾斜时，叉车的重心也向前或向后移动；当门架向上或向下移动时,叉车的重心也随之向上或向下移动。所以能够实时检测各项动态数据，进行叉车重心的实时计算，意义重大。现在的叉车过载方案多数是在叉车的液压系统中加入溢流阀进行过载保护。当叉车超重时，溢流阀打开，使系统压力不在增加，实现过载保护。这种过载保护装置一方面过于简单，缺少对实时工况信息的检测，不能对工作结果作出很好的预判；另一方面溢流阀在卸荷时叉车的功率并未减小，会造成能源的浪费，不符合现在所提倡的节能环保绿色设计理念。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种叉车过载保护装置及方法，通过检测装载货物的质量，提升高度，以及运行过程中前叉的角度等参数，结合叉车的自身的参数可以计算出叉车是否超载，能否安全运行，以及超载时的解决方法技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种叉车过载保护装置，包括货物检测单元、控制系统、过载保护执行机构、服务化数据管理系统、可视化操作界面，其中：货物检测单元包括压力传感、角度传感器、位移传感器，压力传感器：用来测量货物的重量，作为计算货物重心的输入量；角度传感器：用来检测门架的倾角，安装在控制门架倾斜的液压系统附近，并具有自动平衡功能，能够调节矫正其自身是否水平；位移传感器：用于检测货叉的起升高度，协助处理器进行精确的计算，其安装位置安装在提升液压系统支架上；控制系统：接收处理传感器输入的数据，包括数据信号的处理装置；其作用首先计算货物的重心位置，然后根据叉车重心位置计算合成重心位置；计算结果输出到显示器，并控制执行机构进行调节，并将传感器数据发送给服务管理系统；过载保护执行机构：当货物过载时根据检测结果进行智能调控，包括两个方面，一方面控制前叉的液压系统停止工作，使其保证在稳定范围内，另一方面，通过调节叉车自身的重心位置，通过调节配重位置，大小来调节，保证其合成重心在合适范围内，进而继续进行货物搬运；服务数据管理系统：一方面储存检测装置检测到的数据，另一方面储存控制器处理数据后得到的结果，并将这些储存的数据输入到显示器上；可视化操作界面：使用车载显示器，显示叉车三个重心的实时位置以及基本信息；当过载时显示器会弹出对话框进行人机交互；显示服务管理系统传来的数据。优选的：压力传感器一共有四个，分别对称安装在货叉的四个角，用来分别检测货物底部四个位置的重量，通过每个位置受力的大小，计算货物质量和重心。优选的：叉车门架做成两级以上的，根据叉车门架的级别，安装位移传感器个数。一种叉车过载保护装置的过载保护方法，包括以下步骤：步骤1，计算货物重心位置，首先在前叉所在平面建立平面坐标系，货物质量为M，货物重心在平面内的坐标为(xm，ym)，重力传感器的坐标为(xi，yi),各重力传感器测得的数据为fi，根据力矩平衡原理，货物重心在x,y方向上的力矩分别和各传感器在x,y方向上力矩之和大小相等，方向相反，计算出物体在水平面内的重心坐标：货物总重力其中，g表示重力加速度；步骤2，进行叉车自身重心的计算；叉车出厂后，其各零部件确定后就可以确切对重心位置进行确定：式中G1-Gn——各部件或总成重力；n——被划分成的部件或总成数量重心水平位置即距前轴距：式中，是各部件或总成距前轴距离；重心高度位置即离地距离：式中hi是各部件或总成距前轴距离；步骤3，叉车合成重心位置计算：以叉车的前轴为x坐标轴，叉车的中心线为y坐标轴，垂直于前轴并交于前轴中点的竖直方向为z轴，通过计算得到的货物重心(xm’,ym’H)和叉车重心可以得到叉车的合成重心位置(X,Y,Z)：式中：Gm——货物重力；G——叉车自重；H——货物重心高度；xm’,ym’——货物重心坐标；——叉车重心y轴坐标；h0——叉车重心高度因此可以得到叉车合成重心与各动态参数的计算公式：其中f1,f2,f2,f2-货物压力传感器参数；xm，ym-货叉坐标系重心坐标；θ-门架倾角；H1-门架提升高度；G——叉车自重；——叉车重心y轴坐标；h0——叉车重心高度步骤4，得到合成重心位置之后，根据合成重心位置是否在稳定区域内判别是否超载，当出现过载时，通过执行机构调节叉车的自身重心，来改变合成重心位置，使其叉车合成重心位置在稳定区域。优选的：当提升的货物重量普遍较大时，更换叉车的配重，然后通过改变配重的位置来改变叉车的重心；当货物质量比较均衡且较小时，使用质量较小的配重，然后通过改变配重的位置来动态调节叉车的重心。本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：本专利技术通过检测装载货物的质量，提升高度，以及运行过程中前叉的角度等参数，结合叉车的自身的参数可以计算出叉车是否超载，能否安全运行，以及超载时的解决方法。同时解决了传统过载保护装置中缺少对实时工况信息的检测，不能对工作结果作出很好的预判等问题。本专利技术可以通过实时动态检测叉车的合成重心位置，判断货物是否超载，以及通过执行机构调节叉车重心位置，使叉车的起重范围可调，提高工作效率并增加叉车稳定性，运行更加安全。附图说明图1叉车合成重心理论安全区域分布图具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。一种叉车过载保护装置，如图1所示，包括货物检测单元、控制系统、过载保护执行机构、服务化数据管理系统、可视化操作界面；货物检测单元：由压力传感，角度传感器，位移传感器组成。压力传感器：用来测量货物的重量，作为计算货物重心的输入量。压力传感器一共有四个，分别对称安装在货叉的四个角，用来分别检测货物底部四个位置的重量，通过每个位置受力的大小，计算货物质量和重心；角度传感器：用来检测门架的倾角；门架倾角是指无载的叉车在平坦坚实的地面上，门架相对其垂直位置向前或向后的最大倾角。前倾角的作用是为了便于叉取和卸放货物；后倾角的作用是当叉车带货运行时，预防货物从货叉上滑落。一般叉车前倾角为3°～6°，后倾角为10°～12°。其安装在控制门架倾斜的液压系统附近，并具有自动平衡功能，可以调节矫正其自身是否水平。位移传感器：用于检测货叉的起升高度，协助处理器进行精确的计算。其安装位置安装在提升液压系统支架上，由于叉车门架可以做成两级或多级，可以根据叉车门架的级别，安装位移传感器个数。控制系统：接收处理传感器输入的数据，包括数据信号的处理装置。其作用首先计算货物的重心位置，然后根据叉车重心位置计算合成重心位置。计算结果输出到显示器，并控制执行机构进行调节。并将传感器数据发送给服务管理系统。过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叉车过载保护装置，其特征在于：包括货物检测单元、控制系统、过载保护执行机构、服务化数据管理系统、可视化操作界面，其中：货物检测单元包括压力传感、角度传感器、位移传感器，压力传感器：用来测量货物的重量，作为计算货物重心的输入量；角度传感器：用来检测门架的倾角，安装在控制门架倾斜的液压系统附近，并具有自动平衡功能，能够调节矫正其自身是否水平；位移传感器：用于检测货叉的起升高度，协助处理器进行精确的计算，其安装位置安装在提升液压系统支架上；控制系统：接收处理传感器输入的数据，包括数据信号的处理装置；其作用首先计算货物的重心位置，然后根据叉车重心位置计算合成重心位置；计算结果输出到显示器，并控制执行机构进行调节，并将传感器数据发送给服务管理系统；过载保护执行机构：当货物过载时根据检测结果进行智能调控，包括两个方面，一方面控制前叉的液压系统停止工作，使其保证在稳定范围内，另一方面，通过调节叉车自身的重心位置，通过调节配重位置，大小来调节，保证其合成重心在合适范围内，进而继续进行货物搬运；服务数据管理系统：一方面储存检测装置检测到的数据，另一方面储存控制器处理数据后得到的结果，并将这些储存的数据输入到显示器上；可视化操作界面：使用车载显示器，显示叉车三个重心的实时位置以及基本信息；当过载时显示器会弹出对话框进行人机交互；显示服务管理系统传来的数据。...

【技术特征摘要】
1.一种叉车过载保护装置，其特征在于：包括货物检测单元、控制系统、过载保护执行机构、服务化数据管理系统、可视化操作界面，其中：货物检测单元包括压力传感、角度传感器、位移传感器，压力传感器：用来测量货物的重量，作为计算货物重心的输入量；角度传感器：用来检测门架的倾角，安装在控制门架倾斜的液压系统附近，并具有自动平衡功能，能够调节矫正其自身是否水平；位移传感器：用于检测货叉的起升高度，协助处理器进行精确的计算，其安装位置安装在提升液压系统支架上；控制系统：接收处理传感器输入的数据，包括数据信号的处理装置；其作用首先计算货物的重心位置，然后根据叉车重心位置计算合成重心位置；计算结果输出到显示器，并控制执行机构进行调节，并将传感器数据发送给服务管理系统；过载保护执行机构：当货物过载时根据检测结果进行智能调控，包括两个方面，一方面控制前叉的液压系统停止工作，使其保证在稳定范围内，另一方面，通过调节叉车自身的重心位置，通过调节配重位置，大小来调节，保证其合成重心在合适范围内，进而继续进行货物搬运；服务数据管理系统：一方面储存检测装置检测到的数据，另一方面储存控制器处理数据后得到的结果，并将这些储存的数据输入到显示器上；可视化操作界面：使用车载显示器，显示叉车三个重心的实时位置以及基本信息；当过载时显示器会弹出对话框进行人机交互；显示服务管理系统传来的数据。2.根据权利要求1所述叉车过载保护装置，其特征在于：压力传感器一共有四个，分别对称安装在货叉的四个角，用来分别检测货物底部四个位置的重量，通过每个位置受力的大小，计算货物质量和重心。3.根据权利要求1所述叉车过载保护装置，其特征在于：叉车门架做成两级以上的，根据叉车门架的级别，安装位移传感器个数。4.一种采用权利要求1所述叉车过载保护装置的过载保护方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，计算货物重心位置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中凯，马昊堃，王欣欣，孙冉，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32