CN109694020B - 一种用于叉车货叉安全的控制***及其方法 - Google Patents

一种用于叉车货叉安全的控制***及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于叉车货叉安全的控制***及其方法，是通过控制器获取倾斜角度传感器检测的货叉角度信号，高度开关检测的货叉高度信号，载荷传感器检测的货叉载重信号，控制前后倾电磁阀、起升、下降电磁阀开度变化，实现货叉极限位置缓冲功能、货叉前倾角度限制功能，货叉后倾速度限制功能、货叉一键找平功能。本发明实现货叉低位缓冲控制，高位前倾角度控制、后倾速度控制，一键找平控制，从而提高驾驶人员的安全性、舒适性、便利性。

Description

一种用于叉车货叉安全的控制***及其方法
技术领域
本发明涉及叉车货叉安全控制领域，具体是一种用于实现叉车货叉安全的控制***及其控制方法。
背景技术
随着中国市场经济和叉车工业的高速发展，各行各业中叉车使用率越来越高，人们对叉车要求已从功能性要求过渡到高效，安全，舒适，节能等要求。货叉作为较简单和最常用的叉车工作属具，用来搬运各种不同形状和重量的货件，作为叉车承载的重要构件，货叉相应的工作环境也越来越复杂，为了保证叉车的安全性能，这就对叉车的货叉安全控制提出更高的要求。
目前货叉使用安全问题存在以下几个问题尚待完善：(1)货叉前倾至极限位置，货物由于惯性前移脱落，造成人员伤亡，货叉后倾至极限位置，货物由于惯性后移，造成货物挤压或砸伤操作人员。(2)驾驶员操作货叉时无意中过分前倾容易造成货物坠落或叉车倾翻。(3)货叉后倾速度未能得到相应控制，造成货物在超过相应高度时容易挤压或砸伤操作人员。(4)叉车未安装主动式稳定***，操作人员必须手动调节，放平货叉，使得在货架堆放货物或从货架取货时造成极大地不便。
尽管国外实现了主动式稳定控制，并且达到较好的使用效果，但是由于国外技术一直对我国封锁，国内研究货叉安全控制技术人员少之又少，目前国内此项技术处于空白状态，国内的叉车行业还处于中低端水平，主要竞争力在于成本较低，主要依靠低价来占领市场，我国在高端叉车上技术储备还远远不够，在此现状下解决并完善叉车货叉相应问题，对于起高叉车的安全性能，填补我国叉车行业此项技术空白，提高我国叉车行业国外竞争力具有深远的意义。
发明内容
本发明为避免上述现有技术所存在的不足之处，提出一种用于叉车货叉安全的控制***及其方法，以期实现货叉低位缓冲控制，高位前倾角度控制、后倾速度控制，一键找平控制，从而提高驾驶人员的安全性、舒适性、便利性。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明一种用于叉车货叉的安全控制***的特点包括：油箱、油泵、前倾电磁阀、后倾电磁阀、起升电磁阀、下降电磁阀、倾斜油缸、起升油缸、门架、倾斜角度传感器、高度开关、载荷传感器、控制器、压力传感器和找平开关；
所述油箱分别与倾斜油缸和起升油缸的油路相连通，并通过所述油泵给所述倾斜油缸和起升油缸供油；所述倾斜油缸和起升油缸均与所述门架和叉车车身铰接；
在所述倾斜油缸与叉车车身铰接的位置上设置有所述倾斜角度传感器，用于测量倾斜油缸的倾斜角度信号并提供给所述控制器，从而得到货叉的前后倾位置角度；
在所述门架的上端设置有所述高度开关，用于检测货叉的高度信号并提供给所述控制器，从而判断货叉是否达到限定的高度；
在门架的底端设置有所述载荷传感器，用于检测货叉的载重信号并提供给所述控制器，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；
所述前倾电磁阀的下油腔与所述油泵的出油口相连通，所述前倾电磁阀的上油腔与所述倾斜油缸一端的进油口相连通；
所述后倾电磁阀的下油腔与油泵的出油口相连通，所述后倾电磁阀的上油腔与倾斜油缸另一端的进油口相连通；
所述控制器根据所述货叉的前后倾位置角度控制所述前倾电磁阀或后倾电磁阀的开度变化，使得所述油泵向倾斜油缸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；
所述起升电磁阀的下油腔与油泵的出油口相连通，所述起升电磁阀的上油腔与起升油缸一端的进油口相连通；
所述下降电磁阀的下油腔与油泵的出油口相连通，所述下降电磁阀的上油腔与起升油缸另一端的进油口相连通；
所述控制器根据所述货叉的高度信号控制所述起升电磁阀或下降电磁阀的开度变化，使得所述油泵向起升油缸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；
所述控制器根据所述货叉的前后倾位置角度控制所述前倾电磁阀或后倾电磁阀的开度变化，使得所述油泵向倾斜油缸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；
所述控制器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或后倾电磁阀的开度变化，使得所述油泵向倾斜油缸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或后倾电磁阀的开度变化，使得所述油泵向倾斜油缸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。
本发明所述的安全控制***的货叉极限位置缓冲控制方法的特点是按以下步骤进行：
步骤1、确定货叉缓冲控制的前后倾位置角度；
步骤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4；反之，重复步骤3；
步骤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5，反之，重复步骤2；
步骤4、减小前倾电磁阀的开度，降低倾斜油缸的充油速度，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5、减小后倾电磁阀的开度，降低倾斜油缸的充油速度，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。
本发明所述的货叉极限位置缓冲控制方法的特点也在于，所述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检测货叉的前倾极限位置的角度为αa，后倾极限位置的角度为αb；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αa-n2Δα，第i2次确定的货叉后倾位置进入缓冲时的角度为αb-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αa-n2Δα位置角度，以速度V-n3ΔV从αa-n2Δα位置角度至前倾极限位置的角度αa；
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αa-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αb-i2Δα位置角度，以速度V-i3ΔV从αb-i2Δα位置角度至后倾极限位置的角度αb；
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αb-i2Δα、后倾缓冲速度为V-i3ΔV，令i1+1赋值给i1，并重复步骤c。
本发明所述的安全控制***的货叉前倾角度限制控制方法的特点是按以下步骤进行：
步骤1、确定高度开关的安装高度；
步骤2、确定货叉的前倾限制角度；
步骤3、当货叉起升至限定高度、载重超过限定重量，且货叉自水平位置前倾至所述前倾限定角度时，执行步骤4；
步骤4、控制器发出指令使前倾电磁阀关闭，油泵停止向倾斜油缸供油，以完成货叉前倾角度控制。
本发明所述的货叉前倾角度限制控制方法的特点也在于，所述高度开关的安装高度是按如下方法确定的：
货叉铲最大额定实验重块前倾至前倾极限位置，操纵起升开关使货叉缓慢上升，观测压力传感器测得后轮胎接地压力变化，当后轮胎接地压力为0时对应货叉高度为高度开关的安装高度。
所述货叉的前倾限制角度是按如下方法确定的：
货叉铲最大额定实验重块起升至最大高度，货叉前倾的同时观测压力传感器测得后轮胎接地压力变化；若后轮胎接地压力为0对应的货叉前倾角度即为货叉高位时的前倾限制角度；
设置不同重量的实验重块重复实验，以确定不同载荷时货叉的前倾限制角度。
本发明所述的安全控制***的货叉后倾速度限制控制方法的特点是按以下步骤进行：
步骤1、当货叉起升到限定高度、载重超过限定重量，且货叉自水平位置后倾工作时，执行步骤2；
步骤2、控制器发出指令使后倾电磁阀的开度减小，油泵向倾斜油缸供油速度降低，货叉以相应的后倾速度后倾。
本发明所述的货叉后倾速度限制控制方法的特点也在于，所述后倾速度是按如下方法确定的：
步骤A、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，货叉的全速为V，试验测试货叉速度的单位变化差值为ΔV，第n4次确定的货叉铲实验重块的质量为m-n4Δm，第n5次确定的货叉的后倾速度为V-n5ΔV，后倾实验测试次数为n4×n5；
后倾实验开始时，初始化n4＝0，n5＝0；
步骤B、货叉铲实验重块m-n4Δm以速度V-n5ΔV从水平位置后倾至后倾极限位置；
若实验重块m-n4Δm后移，且前轮胎接地压力出现阶跃变化，则令n5+1赋值给n5，并重复步骤B；反之，若实验重块m-n4Δm未后移，且前轮胎接地压力平稳变化，则货叉载重为m-n4Δm所对应的后倾速度为V-n5ΔV，令n4+1赋值给n4，并重复步骤B。
本发明所述的安全控制***的货叉一键找平控制方法的特点是按以下步骤进行：
步骤1、采集倾斜角度传感器的货叉角度信号；
步骤2、若货叉处于前倾位置，则前倾电磁阀关闭、后倾电磁阀打开，油泵向倾斜油缸供油，货叉后倾运动至水平位置；
若货叉处于后倾位置，则前倾电磁阀打开、后倾电磁阀关闭，油泵向倾斜油缸供油，货叉前倾运动至水平位置；
若货叉处于水平位置时，则前倾电磁阀、后倾电磁阀关闭，油泵停止向倾斜油缸供油。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明中控制油路的阀皆为电磁阀，变化速度快。货叉进行前后倾工作时，由控制器发出限令，前倾电磁阀，后倾电磁阀执行开闭动作就可以完成，货叉进行起升下降工作时，也有控制器发出限令，起升电磁阀、下降电磁阀执行开闭工作就可以完成，同时货叉安全控制的四项功能也都是控制四个电磁阀的开闭就可以实现。
2、本发明中货叉极限位置缓冲功能能够实现货叉前倾至极限位置，避免了货物前移导致货物脱落，伤及工作人员，货叉后倾至极限位置，避免了货物后移，导致货物挤压或砸伤操作人员，叉车货叉前后倾工作平顺，在保证工作效率的同时提高了叉车的安全性能。
3、本发明中货叉前倾角度限制功能能够实现货叉铲不同重量货物上升至限定位置后，避免了驾驶人员无意中过分前倾导致货物脱落，砸伤工作人员，甚至导致叉车倾翻，提高了叉车工作时的稳定性和安全性。
4、本发明中货叉后倾速度限制功能能够实现货叉铲不同重量货物上升至限定高度位置后，货叉根据货物重量按照相应的速度后倾，避免了货叉快速后倾导致货物后移，挤压货物或砸伤操作人员，甚至导致叉车倾翻，提高了叉车工作时的稳定性和安全性。
5、本发明中货叉一键找平功能能够实现无须操作人员手动调节货叉至水平位置，只需按下一键找平开关，货叉自动运动至水平位置，提高了叉车的工作效率和操作人员的便利性。
6、本发明中的货叉安全的控制方法只需在原有控制***上安装倾斜角度传感器、高度开关、载荷传感器就可以实现控制效果，使货叉安全的控制***结构简单，安装方便，成本低。
附图说明
图1为本发明叉车货叉安全的控制***图；
图中标号：1油箱；2油泵；3前倾电磁阀；4后倾电磁阀；5起升电磁阀；6下降电磁阀；7倾斜油缸；8起升油缸；10倾斜角度传感器；11高度开关；12载荷传感器；13控制器。
具体实施方式
本实施例中，如图1所示，一种用于叉车货叉的安全控制***，是由货叉控制模块和货叉执行机构组成；
货叉执行机构包括：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；
货叉控制模块包括：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、找平开关、压力传感器；
油箱1分别与倾斜油缸7和起升油缸8的油路相连通，并通过油泵2给倾斜油缸7和起升油缸8供油；倾斜油缸7和起升油缸8均与门架9和叉车车身铰接；
倾斜油缸7与叉车车身铰接的位置上设置有倾斜角度传感器10，用于测量倾斜油缸的倾斜角度信号并提供给控制器13，从而得到货叉的前后倾位置角度；
在门架9的上端设置有高度开关11，用于检测货叉的高度信号并提供给控制器13，从而判断货叉是否达到限定的高度；
在门架9的底端设置有载荷传感器12，用于检测货叉的载重信号并提供给控制器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控制器13；
前倾电磁阀3的下油腔与油泵2的出油口相连通，前倾电磁阀3的上油腔与倾斜油缸7一端的进油口相连通，前倾电磁阀3为两位四通高速开关电磁阀，右位时常闭，根据控制器的限令执行开闭动作；
后倾电磁阀4的下油腔与油泵2的出油口相连通，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，后倾电磁阀4为两位四通高速开关电磁阀，右位时常闭，根据控制器的限令执行开闭动作；
控制器13根据货叉的前后倾位置角度控制前倾电磁阀3或后倾电磁阀4的开度变化，使得油泵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；
起升电磁阀5的下油腔与油泵2的出油口相连通，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，起升电磁阀5为两位四通高速开关电磁阀，右位时常闭，根据控制器的限令执行开闭动作；
下降电磁阀6的下油腔与油泵2的出油口相连通，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，下降电磁阀6为两位四通高速开关电磁阀，右位时常闭，根据控制器的限令执行开闭动作；
控制器13根据货叉的高度信号控制起升电磁阀5或下降电磁阀6的开度变化，使得油泵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；
控制器13根据货叉的前后倾位置角度控制前倾电磁阀3或后倾电磁阀4的开度变化，使得油泵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；
控制器13根据货叉的高度信号、载重信号、前后倾位置角度控制前倾电磁阀3或后倾电磁阀4的开度变化，使得油泵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；
控制器13根据货叉的前后倾位置角度和找平开关信号控制前倾电磁阀3或后倾电磁阀4的开度变化，使得油泵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。
本实施例中，一种用于叉车货叉安全的控制方法中的货叉极限位置缓冲控制方法包括以下步骤：
步骤1、确定货叉缓冲控制的前后倾位置角度；
步骤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4；反之，重复步骤3；
步骤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5，反之，重复步骤2；
步骤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。
具体的说，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αa，后倾极限位置的角度为αb；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αa-n2Δα，第i2次确定的货叉后倾位置进入缓冲时的角度为αb-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αa-n2Δα位置角度，以速度V-n3ΔV从αa-n2Δα位置角度至前倾极限位置的角度αa；
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αa-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αb-i2Δα位置角度，以速度V-i3ΔV从αb-i2Δα位置角度至后倾极限位置的角度αb；
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αb-i2Δα、后倾缓冲速度为V-i3ΔV，令i1+1赋值给i1，并重复步骤c。
本实施例中，一种用于叉车货叉安全的控制方法中的货叉前倾角度限制控制方法包括以下步骤：
步骤1、确定高度开关11的安装高度；
具体的说，高度开关11的安装高度是按如下方法确定的：
货叉铲最大额定实验重块前倾至前倾极限位置，操纵起升开关使货叉缓慢上升，观测压力传感器测得后轮胎接地压力变化，当后轮胎接地压力为0时对应货叉高度为高度开关11的安装高度。
步骤2、确定货叉的前倾限制角度；
具体的说，货叉的前倾限制角度是按如下方法确定的：
货叉铲最大额定实验重块起升至最大高度，货叉前倾的同时观测压力传感器测得后轮胎接地压力变化；若后轮胎接地压力为0对应的货叉前倾角度即为货叉高位时的前倾限制角度；
设置不同重量的实验重块重复实验，以确定不同载荷时货叉的前倾限制角度。
步骤3、当货叉起升至限定高度、载重超过限定重量，且货叉自水平位置前倾至前倾限定角度时，执行步骤4；
步骤4、控制器13发出指令使前倾电磁阀3关闭，油泵2停止向倾斜油缸7供油，以完成货叉前倾角度控制。
本实施例中，一种用于叉车货叉安全的控制方法中的货叉后倾速度限制控制方法包括以下步骤：
步骤1、当货叉起升到限定高度、载重超过限定重量，且货叉自水平位置后倾工作时，执行步骤2；
步骤2、控制器13发出指令使后倾电磁阀4的开度减小，油泵2向倾斜油缸7供油速度降低，货叉以相应的后倾速度后倾。
具体的说，货叉的后倾速度是按如下方法确定的：
步骤A、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，货叉的全速为V，试验测试货叉速度的单位变化差值为ΔV，第n4次确定的货叉铲实验重块的质量为m-n4Δm，第n5次确定的货叉的后倾速度为V-n5ΔV，后倾实验测试次数为n4×n5；
后倾实验开始时，初始化n4＝0，n5＝0；
步骤B、货叉铲实验重块m-n4Δm以速度V-n5ΔV从水平位置后倾至后倾极限位置；
若实验重块m-n4Δm后移，且前轮胎接地压力出现阶跃变化，则令n5+1赋值给n5，并重复步骤B；反之，若实验重块m-n4Δm未后移，且前轮胎接地压力平稳变化，则货叉载重为m-n4Δm所对应的后倾速度为V-n5ΔV，令n4+1赋值给n4，并重复步骤B。
本实施例中，一种用于叉车货叉安全的控制方法中的货叉一键找平控制方法是按以下步骤进行：
步骤1、采集倾斜角度传感器10的货叉角度信号；
步骤2、若货叉处于前倾位置，则前倾电磁阀3关闭、后倾电磁阀4打开，油泵2向倾斜油缸7供油，货叉后倾运动至水平位置；
若货叉处于后倾位置，则前倾电磁阀3打开、后倾电磁阀4关闭，油泵2向倾斜油缸7供油，货叉前倾运动至水平位置；
若货叉处于水平位置时，则前倾电磁阀3、后倾电磁阀4关闭，油泵2停止向倾斜油缸7供油。
实施例：以某型3吨平衡重叉车为例；
将本发明的用于叉车货叉安全的***和方法应用于某型3.5吨平衡重式叉车上，该平衡重式叉车货叉参数为：货叉前倾极限位置的角度为6°，货叉后倾极限位置的角度为12°，货叉额定载荷为3.5吨，货叉额定高度3m。
在倾斜油缸7与叉车车身铰接的位置上设置倾斜角度传感器，用于测量倾斜油缸的倾斜角度信号并提供给控制器，从而得到货叉的前后倾位置角度α；在门架的上端设置有高度开关，用于检测货叉的高度信号并提供给控制器，从而判断货叉是否达到限定的高度；在门架的底端设置有载荷传感器，用于检测货叉的载重信号并提供给控制器，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控制器；控制器线路连接完整；
实施例1：货叉极限位置缓冲控制
货叉前倾操作：
首先，根据货叉缓冲控制的前倾位置角度以及相应的缓冲速度确定方法，确定此状态下货叉缓冲控制的前倾位置角度为4°，货叉缓冲速度为1.5°/s；
其次，货叉铲额定实验重块3.5吨，从水平位置以全速3°/s进行前倾工作，当货叉前倾至前倾位置角度为4°时，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1.5°/s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；货叉操作过程中，额定实验重块未前移，且压力传感器测得后轮胎接地压力变化平稳。
货叉后倾倾操作：
首先，根据货叉缓冲控制的后倾位置角度以及相应的缓冲速度确定方法，确定此状态下货叉缓冲控制的后倾位置角度为8°，货叉缓冲速度为1.5°/s；
其次，货叉铲额定实验重块3.5吨，从水平位置以全速3°/s进行后倾工作，当货叉后倾至后倾位置角度为8°时，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1.5°/s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；货叉操作过程中，额定实验重块未后移，且压力传感器测得前轮胎接地压力变化平稳。
实施例2：货叉前倾角度限制
首先，根据高度开关的安装高度的确定方法，确定高度开关的安装高度为1.68m；
其次，根据货叉的前倾限制角度的确定方法，确定3.5T载荷下货叉的前倾限制角度为1°；
当货叉铲额定实验重块3.5吨进行起升工作，货叉的起升高度为3m，且实验重块超过货叉限定重量0.25吨，当货叉自水平位置前倾至前倾角度为1°时，前倾电磁阀3关闭，油泵2停止向倾斜油缸7供油，以完成货叉前倾角度控制；货叉操作过程中，额定实验重块未前移，且压力传感器测得后轮胎接地压力变化平稳。
实施例3：货叉后倾速度限制控制
首先，货叉铲额定实验重块3.5吨进行起升工作，货叉的起升高度为3m，且实验重块超过货叉限定重量0.25吨，货叉自水平位置进行后倾工作；
其次，根据货叉的后倾速度的确定方法，确定3.5T载荷下货叉的后倾速度为2°/s；
当货叉从水平位置后倾时，后倾电磁阀4的开度减小，油泵2向倾斜油缸7供油速度降低，货叉以相应的后倾速度2°/s后倾，以完成货叉后倾速度控制；货叉操作过程中，额定实验重块未后移，且压力传感器测得前轮胎接地压力变化平稳。
综上，通过本***及其方法能够避免货叉前倾时货物由于惯性前移脱离货叉，后倾时货物后移，造成人员伤亡，货叉处于较高位置，操作人员无意中过分前倾造成货物坠落或叉车倾翻，后倾造成货物挤压，无需手动调节货叉达到水平位置，大大提高了货叉操作的安全性与便利性。

Claims (7)

1.一种用于叉车货叉的安全控制***，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αa，后倾极限位置的角度为αb；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αa-n2Δα，第i2次确定的货叉后倾位置进入缓冲时的角度为αb-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αa-n2Δα位置角度，以速度V-n3ΔV从αa-n2Δα位置角度至前倾极限位置的角度αa；
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αa-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αb-i2Δα位置角度，以速度V-i3ΔV从αb-i2Δα位置角度至后倾极限位置的角度αb；
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αb-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。
2.根据权利要求1所述的安全控制***的货叉前倾角度限制控制方法，其特征是按以下步骤进行：
步骤2.1、确定高度开关(11)的安装高度；
步骤2.2、确定货叉的前倾限制角度；
步骤2.3、当货叉起升至限定高度、载重超过限定重量，且货叉自水平位置前倾至所述前倾限定角度时，执行步骤2.4；
步骤2.4、控制器(13)发出指令使前倾电磁阀(3)关闭，油泵(2)停止向倾斜油缸(7)供油，以完成货叉前倾角度控制。
3.根据权利要求2所述的货叉前倾角度限制控制方法，其特征是所述高度开关(11)的安装高度是按如下方法确定的：
货叉铲最大额定实验重块前倾至前倾极限位置，操纵起升开关使货叉缓慢上升，观测压力传感器测得后轮胎接地压力变化，当后轮胎接地压力为0时对应货叉高度为高度开关(11)的安装高度。
4.根据权利要求2所述的货叉前倾角度限制控制方法，其特征是所述货叉的前倾限制角度是按如下方法确定的：
货叉铲最大额定实验重块起升至最大高度，货叉前倾的同时观测压力传感器测得后轮胎接地压力变化；若后轮胎接地压力为0对应的货叉前倾角度即为货叉高位时的前倾限制角度；
设置不同重量的实验重块重复实验，以确定不同载荷时货叉的前倾限制角度。
5.根据权利要求1所述的安全控制***的货叉后倾速度限制控制方法，其特征是按以下步骤进行：
步骤3.1、当货叉起升到限定高度、载重超过限定重量，且货叉自水平位置后倾工作时，执行步骤3.2；
步骤3.2、控制器(13)发出指令使后倾电磁阀(4)的开度减小，油泵(2)向倾斜油缸(7)供油速度降低，货叉以相应的后倾速度后倾。
6.根据权利要求5所述的货叉后倾速度限制控制方法，其特征是所述后倾速度是按如下方法确定的：
步骤A、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，货叉的全速为V，试验测试货叉速度的单位变化差值为ΔV，第n4次确定的货叉铲实验重块的质量为m-n4Δm，第n5次确定的货叉的后倾速度为V-n5ΔV，后倾实验测试次数为n4×n5；
后倾实验开始时，初始化n4＝0，n5＝0；
步骤B、货叉铲实验重块m-n4Δm以速度V-n5ΔV从水平位置后倾至后倾极限位置；
若实验重块m-n4Δm后移，且前轮胎接地压力出现阶跃变化，则令n5+1赋值给n5，并重复步骤B；反之，若实验重块m-n4Δm未后移，且前轮胎接地压力平稳变化，则货叉载重为m-n4Δm所对应的后倾速度为V-n5ΔV，令n4+1赋值给n4，并重复步骤B。
7.根据权利要求1所述的安全控制***的货叉一键找平控制方法，其特征是按以下步骤进行：
步骤4.1、采集倾斜角度传感器(10)的货叉角度信号；
步骤4.2、若货叉处于前倾位置，则前倾电磁阀(3)关闭、后倾电磁阀(4)打开，油泵(2)向倾斜油缸(7)供油，货叉后倾运动至水平位置；
若货叉处于后倾位置，则前倾电磁阀(3)打开、后倾电磁阀(4)关闭，油泵(2)向倾斜油缸(7)供油，货叉前倾运动至水平位置；
若货叉处于水平位置时，则前倾电磁阀(3)、后倾电磁阀(4)关闭，油泵(2)停止向倾斜油缸(7)供油。
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