本發(fā)明涉及叉車領(lǐng)域，具體涉及一種計(jì)算叉車負(fù)載并且判斷叉車負(fù)載是否超重的控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

平衡式叉車作為廣泛應(yīng)用的短途重載搬運(yùn)車輛，前方裝有提升和降落重物的升降貨叉、尾部裝有為叉車提供穩(wěn)定性的平衡重塊，適用于港口、車站和企業(yè)內(nèi)部裝卸、堆垛和搬運(yùn)成件物品等情形。

平衡式叉車使用杠桿原理，前方搬運(yùn)重物的質(zhì)量與力臂的乘積必須小于叉車自身質(zhì)量(大部分由平衡重塊提供)和叉車自身力臂的乘積，方能保證叉車穩(wěn)定工作。否則的話，叉車可能會(huì)發(fā)生傾翻危險(xiǎn)，給人員和財(cái)產(chǎn)帶來不可估量的損失。

當(dāng)前，非道路用叉車的提升重物是否超出了其容許負(fù)載能力一般憑經(jīng)驗(yàn)判斷，尤其在不知曉所提升重物質(zhì)量的情況下，難免出現(xiàn)估算失誤從而導(dǎo)致超載發(fā)生進(jìn)而引發(fā)危險(xiǎn)。然而，為叉車配備一套稱重系統(tǒng)成本較高，需要配置比較昂貴的測量傳感器以及相關(guān)的連接線路，無疑這會(huì)大幅提高叉車的成本。

希望能夠解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了在不增加巨大成本的情況下精確、可靠地判斷叉車負(fù)載是否超重，本發(fā)明提供了一種判斷叉車的負(fù)載是否超重的控制單元，所述控制單元包括與叉車發(fā)動(dòng)機(jī)自身的速度傳感器以及與叉車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通信連接的判斷模塊，所述判斷模塊被構(gòu)造成，基于從所述速度傳感器獲得的發(fā)動(dòng)機(jī)速度從在所述控制單元中存儲(chǔ)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-叉車提升液壓缸的額定液壓壓力傳遞曲線獲得叉車提升液壓缸的額定液壓壓力，基于從所述發(fā)動(dòng) 機(jī)控制單元獲得的電壓值從在所述控制單元中存儲(chǔ)的操作電壓-閥開度比傳遞曲線中獲得閥開度比，并且基于所述額定液壓壓力、所述閥開度比和叉車提升液壓缸的截面積獲得叉車的負(fù)載質(zhì)量，繼而利用杠桿原理判斷叉車是否存在導(dǎo)致叉車傾覆的負(fù)載超重現(xiàn)象，并且基于判斷結(jié)果向叉車司機(jī)提供負(fù)載是否超重的結(jié)果提示。

根據(jù)一個(gè)可行實(shí)施例，所述控制單元還包括與所述判斷模塊通信連接的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中至少存儲(chǔ)有下述叉車固有特性參數(shù)：負(fù)載力臂，叉車質(zhì)量，叉車力臂，所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-叉車提升液壓缸的額定液壓壓力傳遞曲線，所述操作電壓-閥開度比傳遞曲線。

根據(jù)一個(gè)可行實(shí)施例，所述判斷模塊被構(gòu)造成在叉車的負(fù)載質(zhì)量與負(fù)載力臂的乘積小于叉車質(zhì)量與叉車力臂的乘積的情況下提示叉車司機(jī)負(fù)載不超重，并且在叉車的負(fù)載質(zhì)量與負(fù)載力臂的乘積大于或等于叉車質(zhì)量與叉車力臂的乘積的情況下提示叉車司機(jī)負(fù)載超重。

根據(jù)一個(gè)可行實(shí)施例，所述控制單元還包括與所述判斷模塊通信連接的報(bào)警器，所述結(jié)果提示包括視覺提示和/或聲音提示。

根據(jù)一個(gè)可行實(shí)施例，所述視覺提示包括下述中的至少一個(gè)：報(bào)警器的燈光是否閃爍，報(bào)警器所顯示的不同顏色，報(bào)警器燈的點(diǎn)亮形式；和/或，所述聲音信息包括報(bào)警器發(fā)出的蜂鳴聲或語音。

根據(jù)一個(gè)可行實(shí)施例，所述控制單元可被提供為單獨(dú)的控制單元，或者被集成到叉車的所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種利用上述控制單元判斷叉車的負(fù)載是否超重的方法，所述方法包括利用所述判斷模塊：

s1：獲得從叉車發(fā)動(dòng)機(jī)自身的速度傳感器輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)速度以及獲得從叉車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元輸出的電壓值；

s2：分別基于所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度(s)和所述電壓值(voperating)從在所述控制單元中存儲(chǔ)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-叉車提升液壓缸的額定液壓壓力傳遞曲線和操作電壓-閥開度比傳遞曲線獲得叉車提升液壓缸的額定液壓壓力(prate)和閥開度比(k)；

s3：基于所述額定液壓壓力(prate)、所述閥開度比(k)和叉車提升液壓缸的截面積(a)獲得叉車的負(fù)載質(zhì)量；

s4：利用杠桿原理判斷叉車是否存在導(dǎo)致叉車傾覆的負(fù)載超重現(xiàn)象；

s5：基于判斷結(jié)果向叉車司機(jī)提供負(fù)載是否超重的結(jié)果提示。

根據(jù)本發(fā)明，判斷叉車的負(fù)載是否超重僅需要兩個(gè)實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：叉車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電池電壓，而這些參數(shù)都是從叉車本身已配置的傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元而獲得。所以，叉車不需要配置包括價(jià)格昂貴的傳感器以及相關(guān)線路的高成本稱重系統(tǒng)，在不大幅增加成本的情況下，實(shí)現(xiàn)了判斷叉車是否超重的目的。另外，該判斷通過建模用公式計(jì)算得到，相比于經(jīng)驗(yàn)判斷，判斷的精確性以及因此可靠性大大提高。

附圖說明

通過下面參考附圖詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施例，本申請(qǐng)的上述和其它優(yōu)勢和特征將得到更好的理解。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的、用于判斷叉車負(fù)載是否超重的控制單元的示意圖；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的、用于判斷叉車負(fù)載是否超重的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明旨在不大幅增加成本的前提下提供一種更加精確且可靠的判斷叉車負(fù)載是否超重的方法以及執(zhí)行此方法的控制單元。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于判斷叉車的負(fù)載是否超重的控制單元的方框圖。

控制單元用參考數(shù)字20表示，控制單元主要包括存儲(chǔ)器22、判斷模塊24和可選的報(bào)警器26。

如圖1所示，判斷模塊24與發(fā)動(dòng)機(jī)自身的速度傳感器12以及叉車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元14通信連接，以分別獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前速度s和當(dāng)前的電池操作電壓voperating。

判斷模塊24還與存儲(chǔ)器22通信連接。存儲(chǔ)器22中存儲(chǔ)著與叉車固有特性相關(guān)的參數(shù)，至少包括、但不僅限于：負(fù)載力臂l(叉車叉架的大致中心與叉車前輪之間的距離)，叉車質(zhì)量m1和叉車力臂l1(叉車重心與叉車前輪之間的距離)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-額定液壓壓力傳遞曲線，操作電壓- 閥開度比傳遞曲線等。

一方面，判斷模塊24從發(fā)動(dòng)機(jī)自身的速度傳感器12獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前速度s后基于該當(dāng)前速度s從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-額定液壓壓力傳遞曲線獲得對(duì)應(yīng)的額定液壓壓力prate。

另一方面，判斷模塊24從叉車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元14獲得當(dāng)前的電池操作電壓voperating后基于該當(dāng)前的電池操作電壓voperating從操作電壓-閥開度比傳遞曲線獲得當(dāng)前的閥開度比k。

如此，根據(jù)方程pactual＝prate×k，判斷模塊24能夠得出叉車提升液壓缸當(dāng)前的實(shí)際液壓壓力pactual。

在液壓缸半徑為r的情況下，液壓缸的有效截面積a＝π×r²可計(jì)算得到，由此，判斷模塊24可通過計(jì)算得出實(shí)際需要的提升力fl為pactual×a?？紤]到負(fù)載重力與提升液壓缸的提升力之間的一安全比例系數(shù)x以及考慮到重力加速度g，可得到實(shí)際的負(fù)載質(zhì)量m為fl/xg。

此時(shí)，判斷模塊24從存儲(chǔ)器22中提取負(fù)載力臂l、叉車質(zhì)量m1和叉車力臂l1等參數(shù)，根據(jù)杠桿原理判斷叉車是否存在可能導(dǎo)致叉車圍繞前輪傾覆的負(fù)載超重現(xiàn)象。

如果負(fù)載質(zhì)量m×負(fù)載力臂l的乘積小于叉車質(zhì)量m1×叉車力臂l1的乘積，則不存在負(fù)載超重現(xiàn)象，判斷模塊24向叉車司機(jī)發(fā)出叉車負(fù)載不超重的結(jié)果提示，即告知司機(jī)叉車可以正常工作、即提升負(fù)載。

如果負(fù)載質(zhì)量m×負(fù)載力臂l的乘積大于或等于叉車質(zhì)量m1×叉車力臂l1的乘積，則負(fù)載超重，提升該負(fù)載可能導(dǎo)致叉車傾覆。這時(shí)，判斷模塊24向叉車司機(jī)發(fā)出叉車負(fù)載超重的結(jié)果提示，以便司機(jī)能夠及時(shí)采取必要措施，比如降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、不進(jìn)行負(fù)載的提升等。

控制單元20可配置有與判斷模塊24通信連接的報(bào)警器26，用于向叉車司機(jī)顯示叉車負(fù)載是否超重的結(jié)果。上述結(jié)果提示可以是視覺提示或聲音提示或者它們的組合。

報(bào)警器26可設(shè)置成報(bào)警燈的形式。判斷模塊24發(fā)出的結(jié)果提示可以是報(bào)警燈顏色的變化，比如在叉車負(fù)載不超重時(shí)報(bào)警燈顯示綠色而在叉車負(fù)載超重的情況下報(bào)警燈顯示紅色，當(dāng)然預(yù)設(shè)其它顏色也是可以的；判斷模塊24發(fā)出的結(jié)果提示可以是報(bào)警燈點(diǎn)亮狀態(tài)的變化，比如在叉車負(fù)載 不超重時(shí)報(bào)警燈不閃爍而在叉車負(fù)載超重的情況下報(bào)警燈閃爍。當(dāng)然，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠想到的視覺上可識(shí)別的任何其它提示方式都可以使用。

除上述視覺提示外，報(bào)警器26還可被預(yù)設(shè)不同的聲音形式用于向司機(jī)傳遞上述結(jié)果提示。作為一個(gè)例子，可以在叉車負(fù)載不超重時(shí)只允許報(bào)警燈亮但不發(fā)出聲音，在叉車負(fù)載超重的情況下報(bào)警器發(fā)出蜂鳴聲。作為一個(gè)可選實(shí)施例，可以分別為叉車的超重和不超重狀態(tài)設(shè)置不同的聲音提示。

上面結(jié)合圖1詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明的判斷叉車負(fù)載是否超重的控制單元。下面參考圖2介紹該控制單元判斷叉車負(fù)載是否超重的方法步驟。

首先在步驟s1中，判斷模塊24分別從與其通信的、發(fā)動(dòng)機(jī)自身的速度傳感器12以及叉車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元14獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前速度s和當(dāng)前的電池操作電壓voperating。

在步驟s2中，判斷模塊24根據(jù)該當(dāng)前速度s和在存儲(chǔ)器22中存儲(chǔ)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-額定液壓壓力傳遞曲線獲得對(duì)應(yīng)的額定液壓壓力prate以及基于該當(dāng)前的電池操作電壓voperating和在存儲(chǔ)器22中存儲(chǔ)的操作電壓-閥開度比傳遞曲線獲得當(dāng)前的閥開度比k。

在步驟s3中，判斷模塊24基于額定液壓壓力prate、閥開度比k和液壓缸的截面積a計(jì)算得出負(fù)載質(zhì)量m。

在步驟s4中，利用杠桿原理判斷叉車是否存在導(dǎo)致叉車傾覆的負(fù)載超重現(xiàn)象。此步驟包括從存儲(chǔ)器22中提取諸如負(fù)載力臂l、叉車質(zhì)量m1和叉車力臂l1等的參數(shù)，并且使負(fù)載質(zhì)量m×負(fù)載力臂l的乘積與叉車質(zhì)量m1×叉車力臂l1的乘積進(jìn)行比較。

在步驟s5中：根據(jù)上述判斷結(jié)果向叉車司機(jī)提供負(fù)載是否超重的結(jié)果提示。此步驟包括在負(fù)載質(zhì)量m×負(fù)載力臂l的乘積小于叉車質(zhì)量m1×叉車力臂l1的乘積的情況下向叉車司機(jī)提供負(fù)載不超重的結(jié)果提示，在前面乘積大于或等于后面乘積的情況下向叉車司機(jī)提供負(fù)載超重的結(jié)果提示。

利用如上所述的控制單元根據(jù)如上所述的方法來判斷叉車的負(fù)載是否超重，需要的實(shí)時(shí)參數(shù)只包括叉車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電池電壓，這些參數(shù)都是 從叉車本身已配置的傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元而獲得。所以，不需要為叉車配備包括價(jià)格昂貴的傳感器以及相關(guān)線路的高成本稱重系統(tǒng)，仍能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)叉車負(fù)載是否超重的精確判斷。根據(jù)本發(fā)明的原理，判斷通過建模用公式計(jì)算得到，相比于之前的憑經(jīng)驗(yàn)判斷，判斷的精確性以及因此可靠性大大提高。

如上參考附圖給出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)理解上述說明只用于解釋本發(fā)明的原理，不意于限制本發(fā)明的范圍。在不偏離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以對(duì)圖中示出的以及在上面描述的特征、結(jié)構(gòu)、形式等進(jìn)行各種修改、添加或替代，而所有這些修改、添加或替代都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。