[发明专利]一种用于叉车货叉安全的控制系统及其方法

权利要求书

1.一种用于叉车货叉的安全控制系统，包括：油箱(1)、油泵(2)、前倾电磁阀(3)、后倾电磁阀(4)、起升电磁阀(5)、下降电磁阀(6)、倾斜油缸(7)、起升油缸(8)、门架(9)、倾斜角度传感器(10)、高度开关(11)、载荷传感器(12)、控制器(13)、压力传感器和找平开关；

所述油箱(1)分别与倾斜油缸(7)和起升油缸(8)的油路相连通，并通过所述油泵(2)给所述倾斜油缸(7)和起升油缸(8)供油；所述倾斜油缸(7)和起升油缸(8)均与所述门架(9)和叉车车身铰接；其特征是：

在所述倾斜油缸(7)与叉车车身铰接的位置上设置有所述倾斜角度传感器(10)，用于测量倾斜油缸的倾斜角度信号并提供给所述控制器(13)，从而得到货叉的前后倾位置角度；

在所述门架(9)的上端设置有所述高度开关(11)，用于检测货叉的高度信号并提供给所述控制器(13)，从而判断货叉是否达到限定的高度；

在门架(9)的底端设置有所述载荷传感器(12)，用于检测货叉的载重信号并提供给所述控制器(13)，从而得到货叉载物重量；

在前后轮胎上设置有压力传感器，用于获取前后轮胎接地压力并提供给所述控制器(13)；

所述前倾电磁阀(3)的下油腔与所述油泵(2)的出油口相连通，所述前倾电磁阀(3)的上油腔与所述倾斜油缸(7)一端的进油口相连通；

所述后倾电磁阀(4)的下油腔与油泵(2)的出油口相连通，所述后倾电磁阀(4)的上油腔与倾斜油缸(7)另一端的进油口相连通；

所述控制器(13)根据所述货叉的前后倾位置角度控制所述前倾电磁阀(3)或后倾电磁阀(4)的开度变化，使得所述油泵(2)向倾斜油缸(7)的供油速度及供油量发生相应变化，以实现货叉相应的前倾或后倾动作；

所述起升电磁阀(5)的下油腔与油泵(2)的出油口相连通，所述起升电磁阀(5)的上油腔与起升油缸(8)一端的进油口相连通；

所述下降电磁阀(6)的下油腔与油泵(2)的出油口相连通，所述下降电磁阀(6)的上油腔与起升油缸(8)另一端的进油口相连通；

所述控制器(13)根据所述货叉的高度信号控制所述起升电磁阀(5)或下降电磁阀(6)的开度变化，使得所述油泵(2)向起升油缸(8)的供油速度及供油量发生相应变化，以实现货叉相应的起升或下降动作；

所述控制器(13)根据所述货叉的前后倾位置角度控制所述前倾电磁阀(3)或后倾电磁阀(4)的开度变化，使得所述油泵(2)向倾斜油缸(7)的供油速度及供油量发生相应变化，以实现货叉极限位置缓冲动作；其中，货叉极限位置缓冲动作的控制方法是按以下步骤进行：

步骤1.1、确定货叉缓冲控制的前后倾位置角度；

步骤1.2、判断货叉的前倾位置角度是否等于货叉的前倾极限位置缓冲角度，如果等于，则执行步骤1.4；反之，重复步骤1.3；

步骤1.3、判断货叉的后倾位置角度是否等于货叉的后倾极限位置缓冲角度，如果等于，则执行步骤1.5，反之，重复步骤1.2；

步骤1.4、减小前倾电磁阀(3)的开度，降低倾斜油缸(7)的充油速度，使货叉以相应的缓冲速度运动至前倾极限位置，以完成货叉的前倾极限位置的缓冲控制；

步骤1.5、减小后倾电磁阀(4)的开度，降低倾斜油缸(7)的充油速度，使货叉以相应的缓冲速度运动至后倾极限位置，以完成货叉的后极限位置的缓冲控制；

其中，货叉缓冲控制的前后倾位置角度以及相应的缓冲速度是按如下方法确定的：

步骤a、设定倾斜角度传感器(10)检测货叉的前倾极限位置的角度为α_a，后倾极限位置的角度为α_b；货叉的最大载重量为m，试验测试重块的单位变化差值为Δm，第n₁次确定的货叉铲实验重块的质量为m-n₁Δm，第i₁次确定的货叉铲实验重块的质量为m-i₁Δm，前后倾缓冲位置角度试验测试的单位变化差值为Δα，第n₂次确定的货叉前倾位置进入缓冲时的角度为α_a-n₂Δα，第i₂次确定的货叉后倾位置进入缓冲时的角度为α_b-i₂Δα，货叉的全速为V，前后倾缓冲试验测试货叉速度的单位变化差值为ΔV，第n₃次确定的货叉的前倾缓冲速度为V-n₃ΔV，第i₃次确定的货叉的前倾缓冲速度为V-i₃ΔV，前倾实验测试次数为n₁×n₂×n₃，后倾实验测试次数为i₁×i₂×i₃；

前倾实验开始时，初始化n₁＝0，n₂＝1，n₃＝0；

后倾实验开始时，初始化i₁＝0，i₂＝1，i₃＝0；

步骤b、货叉铲实验重块m-n₁Δm，以全速V从水平位置前倾至α_a-n₂Δα位置角度，以速度V-n₃ΔV从α_a-n₂Δα位置角度至前倾极限位置的角度α_a；

若实验重块m-n₁Δm前移，且压力传感器测得后轮胎接地压力有阶跃变化，则令n₃+1赋值给n₃，并重复步骤b；

若第n₃次确定的货叉的前倾缓冲速度为V-n₃ΔV，实验重块m-n₁Δm仍前移，且压力传感器测得后轮胎接地压力有阶跃变化，则令n₂+1赋值给n₂，并重复步骤b；

若实验重块m-n₁Δm未前移，且压力传感器测得后轮胎接地压力变化平稳，则货叉载重为m-n₁Δm所对应的前倾极限缓冲位置角度为α_a-n₂Δα、前倾缓冲速度为V-n₃ΔV，令n₁+1赋值给n₁，并重复步骤b；

步骤c、货叉铲实验重块m-i₁Δm，以全速V从水平位置后倾至α_b-i₂Δα位置角度，以速度V-i₃ΔV从α_b-i₂Δα位置角度至后倾极限位置的角度α_b；

若实验重块m-i₁Δm后移，且压力传感器测得前轮胎接地压力有阶跃变化，则令i₃+1赋值给i₃，并重复步骤c；

若第i₃次确定的货叉的后倾缓冲速度为V-i₃ΔV，实验重块m-n₁Δm仍后移，且压力传感器测得前轮胎接地压力有阶跃变化，则令i₂+1赋值给i₂，并重复步骤c；

若实验重块m-i₁Δm未后移，且压力传感器测得前轮胎接地压力变化平稳，则货叉载重为m-i₁Δm所对应的后倾极限缓冲位置角度为α_b-i₂Δα、后倾缓冲速度为V-i₃ΔV，令i₁+1赋值给i₁，并重复步骤c；

所述控制器(13)根据所述货叉的高度信号、载重信号、前后倾位置角度控制所述前倾电磁阀(3)或后倾电磁阀(4)的开度变化，使得所述油泵(2)向倾斜油缸(7)的供油速度及供油量发生相应变化，以实现货叉前倾角度限制和后倾速度限制动作；

所述控制器(13)根据所述货叉的前后倾位置角度和找平开关信号控制所述前倾电磁阀(3)或后倾电磁阀(4)的开度变化，使得所述油泵(2)向倾斜油缸(7)的供油速度及供油量发生相应变化，以实现货叉自动工作到水平位置。