CN106080172B - 一种基于plc控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，包括车架、两个呈对角线布置的驱动轮、两个呈对角线布置的万向轮、在每个驱动轮一侧且与驱动轮相连的独立动力驱动机构和独立转向机构、PLC电控柜和抽屉式电池箱，万向轮通过安装支承座固定在车架的底部，独立动力驱动机构上有驱动主轴、直流电动机、减速机和制动器，独立转向机构上设有旋转底座、旋转头、液压转向油缸和液压动力单元，液压动力单元上有液压控制阀；车轮转轴上有车轮转速传感器，转向蜗轮上设有旋转角度传感器，直流电动机、液压控制阀、车轮转速传感器和旋转角度传感器均与PLC电控柜电连接，直流电动机和PLC电控柜均采用抽屉式电池箱进行供电。

Description

一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车

技术领域

本发明涉及一种具有全转向功能的电动平车，尤其涉及一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车。

背景技术

电动平车，又称电动平板车、过跨车、电动轨道车、电平车、台车等，是一种厂内重货运输车辆，此种车辆具有结构简单、使用方便、承载能力大、不怕脏不怕砸、维护容易、使用寿命长等特点，因其方便、壮实、经济、实用、易清理等诸多优点，成为企业厂房内部及厂房与厂房之间短距离定点频繁运载重物的首选运输工具。

现有的电动平车多采用液压转向机构实现转向，或者采用万向轮与差速控制实现转向，采用电磁继电器实现对电机的控制，进而实现对电动平车的运动控制。这样的电动平车往往存在以下不足：（1）液压机构存在漏油的问题，需要频繁对液压转向机构进行检查与维护；（2）电磁继电器的控制存在一定的安全隐患，且操作人员必须要随车运动才能实现对电动平车的控制；（3）采用万向轮与差速实现转向，方向控制精度差，电动平车易跑偏；（4）这一类电动平车的转弯半径过大，通过能力较差，不具备原地旋转的功能。

鉴于现有电动平车中存在的上述问题，因此，迫切的需要一种结构简单可靠且易于实现原地旋转功能的全转向电动平车来满足运输需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PLC控制的具有对角线布置的两轮独立驱动机构的全转向电动平车，该电动平车整体结构设计巧妙，转向灵活且控制精度高，基于PLC的弱电控制强电的模式更加方便且安全，转向机构的最大转向可实现正负90°，从而能够实现电动平车的原地旋转。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，包括车架、两个设置在车架底部且呈对角线布置的驱动轮、两个设置在车架底部且呈对角线布置的万向轮、设置在每个驱动轮一侧且与驱动轮相连的独立动力驱动机构和独立转向机构、一个安装在车架底部的PLC电控柜和一个安装在车架底部的抽屉式电池箱，所述万向轮通过安装支承座固定在车架的底部，所述驱动轮上设有车轮转轴和橡胶车轮，所述独立动力驱动机构上设有驱动主轴、直流电动机、减速机和制动器，所述车轮转轴固定连接在驱动主轴的一端，所述驱动主轴的另一端传动连接减速机的低速轴，所述减速机的高速轴连接直流电动机的电机转轴，所述制动器设置在直流电动机尾部的安装轴上；所述独立转向机构上设有旋转底座、旋转头、液压转向油缸和液压动力单元，所述旋转底座固定安装在车架底部，所述旋转头可旋转地固定安装在旋转底座上，所述旋转头的上端设有转向蜗轮，旋转头的下端套接在驱动主轴上，所述液压转向油缸上的活塞杆外端的耳环上固定连接有蜗杆，所述蜗杆与转向蜗轮啮合形成蜗轮蜗杆传动副，所述液压转向油缸通过液压控制回路连接液压动力单元，所述液压动力单元设置在车架的底部，所述液压动力单元上设有液压控制阀；所述车轮转轴上设有车轮转速传感器，所述转向蜗轮上设有旋转角度传感器，所述直流电动机、液压控制阀、车轮转速传感器和旋转角度传感器均与PLC电控柜电连接，所述直流电动机和PLC电控柜均采用抽屉式电池箱进行供电。

作为本发明的一种改进， 所述PLC电控柜上至少设有动力控制模块、转向控制模块、电池控制模块和整车控制模块，所述动力控制模块、转向控制模块和电池控制模块均与整车控制模块相连。所述动力控制模块上设有两个独立的电机控制器，所述转向控制模块上设有两个独立的转向控制器，采用模块化的设计易于管理以及故障检测和排除，同时还有利于功能扩展和升级。

作为本发明的一种改进，所述车架的底部四周设有防护围板，在两侧位于车架长度方向的防护围板两端设置有告警提示装置，所述告警提示装置与PLC电控柜电连接。所述告警提示装置包括LED告警灯和/或扬声器。

作为本发明的一种改进，所述PLC电控柜上设有操控信号输入接口，所述操控信号输入接口上设有串行通讯接口和无线通讯接口，在串行通讯接口上导线连接有线控操作手柄，在无线通讯接口上无线连接有无线遥控器，操作人员可通过线控操作手柄或无线遥控器对车进行控制。

作为本发明的一种改进，所述的液压转向油缸采用单杆液压缸，即只在液压转向油缸的一端设置活塞杆，所述活塞杆的外端头部固定焊接有耳环，耳环上连接蜗杆，通过活塞杆在液压转向油缸内的往复直线运动带动蜗杆蜗轮传动副作旋转运动，从而实现车轮的转向，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳。

作为本发明的一种改进，所述直流电动机采用连续串励直流牵引电动机，电机的前端设有电机转轴，尾端设有安装轴，所述制动器采用键槽套接安装在安装轴上。

作为本发明的一种改进，所述减速机采用蜗轮蜗杆减速机，采用紧固螺栓固定安装在车架上，减速机的高速轴和低速轴相互垂直设置。

作为本发明的一种改进，所述抽屉式电池箱包括矩形外箱体、放置在箱体内的动力电池组以及与动力电池组电连接的电池管理盒，在所述车架底部设置有矩形电池箱安装槽，在安装槽的两长侧边上设有滑道槽，在外箱体的两长侧边上设有与滑道槽相适配的导向销和锁止机构，所述电池管理盒与PLC电控柜通过导线电连接，电池管理盒上设有充放电管理模块、剩余电量监控模块和热管理模块。

作为本发明的一种改进，所述旋转头包括旋转轴座和旋转轴，所述旋转轴设置在旋转轴座内部，所述转向蜗轮与旋转轴固定连接。

相对于现有技术，本发明所提出的电动平车优结构简单可靠，拆卸组装维修更换方便，成本较低，由于每个车轮的驱动与转向均是独立的，因此使用过程中易于故障检测和排故；在车架上采用对角线设置一组万向轮和一组带有独立动力驱动机构和独立转向机构的驱动轮，不仅结构简单，易于实现且制造成本低，而且也能够实现对电动平车的全转向功能，车子运行平稳可靠且转向控制精度高；两个驱动轮上各配置有独立的动力驱动机构和独立的转向机构来对驱动轮进行独立驱动控制，其中独立的动力驱动机构和独立的转向机构均设置在驱动轮的一侧，布局整齐美观且结构紧凑，可有效提高电动平车的生产效率；独立的驱动控制是通过直流电动机产生的驱动力依次经减速机和驱动主轴将运动传递给车轮转轴，从而驱动橡胶车轮旋转，实现驱动轮的行驶；独立的转向控制是通过液压动力单元提供的高压液压油让液压转向油缸上的活塞杆产生往复运动带动蜗杆蜗轮传动副作旋转运动，再通过蜗轮带动旋转头旋转进而使得驱动轮产生转向，驱动轮的最大转向角度为正负90°，并同时依靠旋转角度传感器实现精密转向控制，从而实现电动平车的任意方向的转向，同时两个驱动轮上的独立转向机构配合独立动力驱动机构可实现电动平车的原地旋转；当驱动轮的转向角达到正90°时，即可实现电动平车的横向行驶；采用基于PLC的弱电控制强电的模式更加方便安全可靠，通过线控操作手柄或无线遥控器对电动平车可实现本地或远程的控制模式，两种控制模式可自由切换，极大的方便了操作人员对车的操控。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的侧面结构示意图。

图2为本发明的较佳实施例的俯视结构示意图。

图3为本发明的较佳实施例中一个驱动轮与其连接的独立动力驱动机构和独立转向机构的结构示意图。

图4为较佳实施例的整车PLC控制原理框图。

图中：1-车架，2-驱动轮，3-万向轮，4-防护围板，5-安装支承座，6-车轮转轴，7-直流电动机，8-旋转底座，9-旋转头，10-液压转向油缸，11-告警提示装置，12-抽屉式电池箱，13-耳环，14-驱动主轴，15-减速机，16-PLC电控柜，17-液压动力单元，18-滑道槽，19-导向销，20-锁止机构。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图示出的较佳实施例对本发明作进一步描述和介绍。

如图1—图4，一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，包括车架1、两个设置在车架1底部且呈对角线布置的驱动轮2、两个设置在车架1底部且呈对角线布置的万向轮3、设置在每个驱动轮2一侧且与驱动轮2相连的独立动力驱动机构和独立转向机构、一个安装在车架1底部的PLC电控柜16和一个安装在车架1底部的抽屉式电池箱12。

所述万向轮3通过安装支承座5固定在车架1的底部，所述驱动轮2上设有车轮转轴6和橡胶车轮，所述橡胶车轮套接在固定连接在车轮转轴6上的轮框上。

所述独立动力驱动机构上设有驱动主轴14、直流电动机7、减速机15和制动器，所述车轮转轴6固定连接在驱动主轴14的一端，所述驱动主轴14的另一端传动连接减速机15的低速轴，所述减速机15的高速轴连接直流电动机7的电机转轴，所述制动器设置在直流电动机7尾部的安装轴上。所述直流电动机7采用连续串励直流牵引电动机，电机的前端设有电机转轴，尾端设有安装轴，所述制动器采用键槽套接安装在安装轴上。所述减速机15采用蜗轮蜗杆减速机15，采用紧固螺栓固定安装在车架1上，减速机15的高速轴和低速轴相互垂直设置。

所述独立转向机构上设有旋转底座8、旋转头9、液压转向油缸10和液压动力单元17，所述旋转底座8固定安装在车架1底部，所述旋转头9可旋转地固定安装在旋转底座8上，所述旋转头9的上端设有转向蜗轮，旋转头9的下端套接在驱动主轴14上，所述液压转向油缸10上的活塞杆外端的耳环13上固定连接有蜗杆，所述蜗杆与转向蜗轮啮合形成蜗轮蜗杆传动副，所述液压转向油缸10通过液压控制回路连接液压动力单元17，所述液压动力单元17设置在车架1的底部，所述液压动力单元17上设有液压控制阀。所述的液压转向油缸10采用单杆液压缸，即只在液压转向油缸10的一端设置活塞杆，所述活塞杆的外端头部固定焊接有耳环13，耳环13上连接蜗杆，通过活塞杆在液压转向油缸10内的往复直线运动带动蜗杆蜗轮传动副作旋转运动，从而实现车轮的转向，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳。所述旋转头9包括旋转轴座和旋转轴，所述旋转轴设置在旋转轴座内部，所述转向蜗轮与旋转轴固定连接。

电动平车直行时，所述液压转向油缸10的活塞杆与蜗杆处于基本垂直的状态，直流电动机7驱动减速机15工作驱动所述驱动轮2直行；当电动平车左转或右转时，所述液压转向油缸10的活塞杆在液压转向油缸内伸缩运动，油缸耳环13带动蜗杆与转向蜗轮旋转，从而使旋转头9带动驱动轮2向左或右转向。

所述车轮转轴6上设有车轮转速传感器，所述转向蜗轮上设有旋转角度传感器，所述直流电动机7、液压控制阀、车轮转速传感器和旋转角度传感器均与PLC电控柜16电连接，所述直流电动机7和PLC电控柜16均采用抽屉式电池箱12进行供电。所述PLC电控柜16上至少设有动力控制模块、转向控制模块、电池控制模块和整车控制模块，所述动力控制模块、转向控制模块和电池控制模块均与整车控制模块相连。所述动力控制模块上设有两个独立的电机控制器，所述转向控制模块上设有两个独立的转向控制器，采用模块化的设计易于管理以及故障检测和排除，同时还有利于功能扩展和升级。

所述PLC电控柜16上设有操控信号输入接口，所述操控信号输入接口上设有串行通讯接口和无线通讯接口，在串行通讯接口上导线连接有线控操作手柄，在无线通讯接口上无线连接有无线遥控器，操作人员可通过线控操作手柄或无线遥控器对车进行控制。

所述抽屉式电池箱12包括矩形外箱体、放置在箱体内的动力电池组以及与动力电池组电连接的电池管理盒，在所述车架1底部设置有矩形电池箱安装槽，在安装槽的两长侧边上设有滑道槽18，在外箱体的两长侧边上设有与滑道槽18相适配的导向销19和锁止机构20，所述电池管理盒与PLC电控柜16通过导线电连接，电池管理盒上设有充放电管理模块、剩余电量监控模块和热管理模块。

此外，在所述车架1的底部四周设有防护围板4，在两侧位于车架1长度方向的防护围板4两端设置有告警提示装置11，所述告警提示装置11与PLC电控柜16电连接。所述告警提示装置11包括LED告警灯和/或扬声器。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。在权利要求中，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件。

Claims (9)

1.一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，其特征在于：包括车架、两个设置在车架底部且呈对角线布置的驱动轮、两个设置在车架底部且呈对角线布置的万向轮、设置在每个驱动轮一侧且与驱动轮相连的独立动力驱动机构和独立转向机构、一个安装在车架底部的PLC电控柜和一个安装在车架底部的抽屉式电池箱，所述万向轮通过安装支承座固定在车架的底部，所述驱动轮上设有车轮转轴和橡胶车轮，所述独立动力驱动机构上设有驱动主轴、直流电动机、减速机和制动器，所述车轮转轴固定连接在驱动主轴的一端，所述驱动主轴的另一端传动连接减速机的低速轴，所述减速机的高速轴连接直流电动机的电机转轴，所述制动器设置在直流电动机尾部的安装轴上；所述独立转向机构上设有旋转底座、旋转头、液压转向油缸和液压动力单元，所述旋转底座固定安装在车架底部，所述旋转头可旋转地固定安装在旋转底座上，所述旋转头的上端设有转向蜗轮，旋转头的下端套接在驱动主轴上，所述液压转向油缸上的活塞杆外端的耳环上固定连接有蜗杆，所述蜗杆与转向蜗轮啮合形成蜗轮蜗杆传动副，所述液压转向油缸通过液压控制回路连接液压动力单元，所述液压动力单元设置在车架的底部，所述液压动力单元上设有液压控制阀；所述车轮转轴上设有车轮转速传感器，所述转向蜗轮上设有旋转角度传感器，所述直流电动机、液压控制阀、车轮转速传感器和旋转角度传感器均与PLC电控柜电连接，所述直流电动机和PLC电控柜均采用抽屉式电池箱进行供电。

2.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，其特征在于，所述PLC电控柜上至少设有动力控制模块、转向控制模块、电池控制模块和整车控制模块，所述动力控制模块、转向控制模块和电池控制模块均与整车控制模块相连，所述动力控制模块上设有两个独立的电机控制器，所述转向控制模块上设有两个独立的转向控制器。

3.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，其特征在于，所述车架的底部四周设有防护围板，在两侧位于车架长度方向的防护围板两端设置有告警提示装置，所述告警提示装置与PLC电控柜电连接，所述告警提示装置包括LED告警灯和/或扬声器。

4.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，其特征在于，所述PLC电控柜上设有操控信号输入接口，所述操控信号输入接口上设有串行通讯接口和无线通讯接口，在串行通讯接口上导线连接有线控操作手柄，在无线通讯接口上无线连接有无线遥控器。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，其特征在于，所述抽屉式电池箱包括矩形外箱体、放置在箱体内的动力电池组以及与动力电池组电连接的电池管理盒，在所述车架底部设置有矩形电池箱安装槽，在安装槽的两长侧边上设有滑道槽，在外箱体的两长侧边上设有与滑道槽相适配的导向销和锁止机构，所述电池管理盒与PLC电控柜通过导线电连接，电池管理盒上设有充放电管理模块、剩余电量监控模块和热管理模块。

6.如权利要求5所述的一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，其特征在于，所述直流电动机采用连续串励直流牵引电动机，电机的前端设有电机转轴，尾端设有安装轴，所述制动器采用键槽套接安装在安装轴上。

7.如权利要求6所述的一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，其特征在于，所述减速机采用蜗轮蜗杆减速机，采用紧固螺栓固定安装在车架上，减速机的高速轴和低速轴相互垂直设置。

8.如权利要求7所述的一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，其特征在于，所述的液压转向油缸采用单杆液压缸，即只在液压转向油缸的一端设置活塞杆，所述活塞杆的外端头部固定焊接有耳环，耳环上连接蜗杆。

9.如权利要求8所述的一种基于PLC控制的对角线布置的两轮独立驱动电动平车，其特征在于，所述旋转头包括旋转轴座和旋转轴，所述旋转轴设置在旋转轴座内部，所述转向蜗轮与旋转轴固定连接。