TWI747174B

TWI747174B - 位置控制系統

Info

Publication number: TWI747174B
Application number: TW109106078A
Authority: TW
Inventors: 李政道; 李政毅
Original assignee: 國立虎尾科技大學
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2021-11-21
Also published as: US20210261394A1; TW202140939A

Abstract

一種位置控制系統外接於一手動定位式液壓型機械，並包含一操作介面、一位置感測組件與一控制模組。操作介面用以供一使用者在一自動控制模式下輸入一設定位置。位置感測組件用以感測手動定位式液壓型機械之一平台組件之一目前位置。控制模組用以依據設定位置與目前位置，控制手動定位式液壓型機械之一加壓組件與一洩壓組件，藉以減少平台組件到達設定位置後所產生的過衝量。

Description

位置控制系統

本發明係有關於一種系統，尤其是指一種位置控制系統。

目前液壓型機械常見於工廠、倉庫、港口、機場、物流中心等場所，又可分為手動定位式液壓型機械與自動定位式液壓型機械。

請參閱第一圖至第三圖，其中，第一圖係顯示先前技術之手動定位式液壓型機械之平台組件往設定位置移動之示意圖；第二圖係顯示先前技術之手動定位式液壓型機械之平台組件移動至設定位置之示意圖；以及，第三圖係顯示先前技術之手動定位式液壓型機械之平台組件移動繼續移動之過衝量之示意圖。如圖所示，一種手動定位式液壓型機械PA1包含一加壓組件PA11、一洩壓組件PA12、一平台組件PA13與一驅動組件PA14。在本實施例中，手動定位式液壓型機械PA1是以一般常見的簡易手動式油壓堆高機舉例說明。

手動定位式液壓型機械PA1是供一使用者手動操作加壓組件PA11與洩壓組件PA12中的一者。當加壓組件PA11受操作時，會驅動該驅動組件PA14對平台組件PA13施加一沿一上升方向D1的驅動力。平台組件PA13便會沿上升方向D1往一設定位置LT移動，如第一圖所示。當平台組件PA13移動至設定位置LT時，使用者便會停止操作加壓組件PA11，如第二圖所示。此時，平台組件PA13仍會繼續沿上升方向D1移動一過衝量OS，然後停留在一過衝位置LO。若使用者認為過衝位置LO過高，便會操作洩壓組件PA12，使洩壓組件PA12降低驅動力。當驅動力低於一重力時，平台組件PA13便會沿一下降方向D2(標示於第八圖)移動。

然而，平台組件PA13沿上升方向D1移動至設定位置LT後會繼續移動過衝量OS至過衝位置LO，會造成定位不精確，無法有效率的裝卸貨物，甚至是無法裝卸貨物。以一實際操作的實施例來說，當設定位置LT為10公分時，且承載的貨物重量較輕或是無承載貨物的情況下，會產生約5公分的過衝量OS，造成平台組件PA13最後停留在15公分的過衝位置LO。

手動定位式液壓型機械PA1通常還包含有一操作桿，操作桿用以供使用者操作加壓組件PA11與洩壓組件PA12中的一者。使用者往前推動操作桿進行加壓，往後拉動操作桿進行洩壓。為了確保平台組件PA13會到達設定位置LT，故使用者通常會往前推動操作桿直到平台組件PA13到達設定位置LT後，才會往後拉動操作桿進行洩壓。然而，操作桿畢竟是人為操作，因次停止加壓與開始洩壓中間一定存在著時間差，故無法有效減少過衝量OS。若太早停止加壓與開始洩壓，則又可能存在平台組件PA13無法到達設定位置LT的問題。此外，通常設定位置LT都是由使用者的目測與經驗判斷，使用者需要每次操作時進行判斷，造成使用上的不便利。因此，先前技術的手動定位式液壓型機械PA1具有改進的空間。而自動定位式液壓型機械操作上雖然較為便利，卻也存在著價格過於昂貴的問題。此外，部分自動定位式液壓型機械所採用的油壓比例閥，也容易隨著使用時間增長，而逐漸失去加壓力道。

有鑒於在先前技術中，手動定位式液壓型機械所存在的過衝量、加壓與洩壓無法連續地操作、設定位置須由人為目測與經驗判斷所衍生出的種種問題。本發明之一主要目的係提供一種位置控制系統，用以解決先前技術中的至少一個問題。

本發明為解決先前技術之問題，所採用之必要技術手段為提供一種位置控制系統，外接於一手動定位式液壓型機械，藉以將手動定位式液壓型機械可選擇性地轉變為一類自動定位式液壓型機械，手動定位式液壓型機械包含一加壓組件、一洩壓組件、一驅動組件與一平台組件，加壓組件用以受操作地驅動該驅動組件對平台組件施加一沿一上升方向之驅動力，使平台組件沿上升方向移動至一設定位置後，繼續移動一過衝量而移動至一過衝位置，洩壓組件用以在平台組件移動至過衝位置後，受操作地降低驅動力，藉以在驅動力小於一重力時，使平台組件自過衝位置下降，且位置控制系統包含一操作介面、一位置感測組件與一控制模組。

操作介面用以供一使用者在一自動控制模式下輸入設定位置，據以輸出一設定信號。位置感測組件連結於平台組件，藉以感測平台組件之一目前位置，據以產生一感測信號。控制模組通信連結操作介面與位置感測組件，用以接收設定信號與感測信號，藉以依據設定位置與目前位置，將一平台控制信號傳送至加壓組件與洩壓組件，使加壓組件施加驅動力使平台組件沿上升方向移動，並使洩壓組件在平台組件移動至設定位置後降低驅動力，藉以減少平台組件沿上升方向繼續移動之過衝量，並降低平台組件之過衝位置。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使位置控制系統中之控制模組，包含一加壓控制單元與一洩壓控制單元。加壓控制單元電性連接加壓組件，用以將平台控制信號傳送至加壓組件之一加壓電磁閥，藉以使平台組件沿上升方向移動。洩壓控制單元電性連接洩壓組件，用以在平台組件沿上升方向移動至一預設位置時，將平台控制信號傳送至洩壓組件之一洩壓電磁閥，藉以降低驅動力。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使位置控制系統中之控制模組，更包含一判斷單元，判斷單元電性連接洩壓控制單元，用以在判斷出平台組件係沿一下降方向移動且目前位置等於設定位置時，產生一停止信號，並使洩壓控制單元停止降低驅動力，藉以使平台組件停留於設定位置。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使位置控制系統中之控制模組，更包含一預設位置設定單元，且預設位置設定單元電性連接洩壓控制單元與操作介面，用以供使用者設定預設位置。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使位置控制系統中之操作介面，包含一輸入單元，且輸入單元係一鍵盤、一按鈕、一旋鈕、一觸控裝置與一語音輸入裝置之至少一者。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使位置控制系統中之操作介面，包含一顯示單元，且顯示單元用以顯示設定位置與目前位置。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使位置控制系統中之顯示單元，係一螢幕、一七段顯示器、一八段顯示器、一液晶顯示器與一燈號顯示器中之一者。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使位置控制系統中之操作介面，包含一切換單元，切換單元係用以切換位置控制系統之自動控制模式與一手動控制模式。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使位置控制系統中之位置感測組件，係一拉線式編碼器、一拉線式電阻尺與一拉線式類比感測器中之一者。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使位置控制系統中之位置感測組件，係一光學式感測器與一磁性式感測器中之一者。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使位置控制系統中之操作介面，包含一記憶單元，且記憶單元用以受操作地記憶至少一上述之目前位置，並將至少一目前位置對應地定義成至少一記憶位置。

承上所述，本發明所提供之位置控制系統，利用操作介面、位置感測組件與控制模組，達到減少過衝量與降低過衝位置的功效。另外，本發明更可以利用記憶單元定義記憶位置，達到自動定位的功效。

PA1:手動定位式液壓型機械

PA11:加壓組件

PA12:洩壓組件

PA13:平台組件

PA14:驅動組件

1:位置控制系統

11:操作介面

111:輸入單元

112:顯示單元

113:切換單元

114:記憶單元

12:位置感測組件

13:控制模組

131:加壓控制單元

132:洩壓控制單元

133:預設位置設定單元

134:判斷單元

2:手動定位式液壓型機械

21:加壓組件

211:加壓電磁閥

22:洩壓組件

221:洩壓電磁閥

23:平台組件

24:驅動組件

D1:上升方向

D2:下降方向

LC:目前位置

LO、LO’:過衝位置

LT:設定位置

OS、OS’:過衝量

第一圖係顯示先前技術之手動定位式液壓型機械之平台組件往設定位置移動之示意圖；

第二圖係顯示先前技術之手動定位式液壓型機械之平台組件移動至設定位置之示意圖；

第三圖係顯示先前技術之手動定位式液壓型機械之平台組件移動繼續移動之過衝量之示意圖；

第四圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統之方塊圖；

第五圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統外接手動定位式液壓型機械之示意圖；

第六圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統之操作介面示意圖；

第七圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統使平台組件移動之示意圖；

第八圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統減少過衝量之示意圖；以及

第九圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統使平台組件停留於設定位置之示意圖。

下面將結合示意圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

請參閱第四圖至第九圖，其中，第四圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統之方塊圖；第五圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統外接手動定位式液壓型機械之示意圖；第六圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統之操作介面示意圖；第七圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統使平台組件移動之示意圖；第八圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統減少過衝量之示意圖；以及，第九圖係顯示本發明較佳實施例所提供之位置控制系統使平台組件停留於設定位置之示意圖。如圖所示，一種位置控制系統1外接於一手動定位式液壓型機械2，並包含一操作介面11、一位置感測組件12與一控制模組13。

手動定位式液壓型機械2與先前技術中的手動定位式液壓型機械PA1相同，包含一加壓組件21、一洩壓組件22、一平台組件23與一驅動組件24。加壓組件21受操作地驅動該驅動組件24對平台組件23施加一沿一上升方向D1的驅動力。平台組件23便會沿上升方向D1移動。洩壓組件22會受操作地降低驅動力。當驅動力小於一重力時，使平台組件23便會沿一下降方向D2移動。在一般使用狀況下，平台組件23沿上升方向D1到達一設定位置LT時，會繼續沿上升方向D1移動一過衝量OS而移動至一過衝位置LO。手動定位式液壓型機械2在此以一推高機示意，但不以此為限，也可為一升降機或是其他手動控制的液壓型機械。

操作介面11用以供一使用者在一自動控制模式下輸入設定位置LT，並據以輸出一設定信號。在本實施例中，操作介面11包含一輸入單元111、一顯示單元112與一切換單元113。輸入單元111可為一鍵盤、一按鈕、一旋鈕、一觸控裝置或一語音輸入裝置。顯示單元112可為一螢幕、一七段顯示器、一八段顯示器、一液晶顯示器或一燈號顯示器，顯示單元112至少會顯示平台組件23的設定位置LT與一目前位置LC。切換單元113則是受操作地切換手動定位式液壓型機械2的自動控制模式或一手動控制模式。

位置感測組件12連結於平台組件23，藉以感測平台組件23的目前位置LC，並據以產生一感測信號。在本實施例中，位置感測組件12為一拉線式編碼器，但不以此為限。在本發明其他實施例中，位置感測組件12也可為一拉線式電阻尺或一拉線式類比感測器。此外，位置感測組件12也可以是光學式的位置感測組件或是磁性式的位置感測組件，例如：光學尺、磁力尺等非接觸式的位置感測組件，但是價格上可能較上述機械式的位置感測組件來的昂貴。在本實施例中，主要都提及位置感測組件12在平台組件23上升時會感測平台組件23的目前位置LC，但不以此為限。先前技術中，較不會在平台組件23下降時進行定位，但是本發明的位置感測組件12也可以用來在平台組件23下降時感測平台組件23的目前位置LC。

控制模組13通信連結操作介面11與位置感測組件12，用以接收設定信號與感測信號。接著，控制模組13會依據設定位置LT與目前位置LC，將一平台控制信號傳送至加壓組件21與洩壓組件22。在本實施例中，控制模組13包含一加壓控制單元131、一洩壓控制單元132、一預設位置設定單元133與一判斷單元134。

更詳細的說明，位置控制系統1外接於手動定位式液壓型機械2後，使用者便可以利用切換單元113，將位置控制系統1切換成自動控制模式。圖式以實線表示當前的控制模式，故此時的手動控制模式為虛線。位置控制系統1切換成自動控制模式後，使用者便可以利用輸入單元111輸入設定位置LT，並且輸出設定信號。此時，位置感測組件12會感測平台組件23的目前位置LC，並產生感測信號。

控制模組13中的判斷單元134會判斷目前位置LC與設定位置LT，並使加壓控制單元131與洩壓控制單元132將一平台控制信號各自傳送至加壓組件21的一加壓電磁閥211與洩壓組件22的一洩壓電磁閥221，藉以各自控制加壓電磁閥211與洩壓電磁閥221開啟或關閉。

在目前位置LC尚未到達設定位置LT時，通常是由判斷單元134判斷，加壓控制單元131會持續開啟加壓電磁閥211，使加壓組件21驅動該驅動組件24對平台組件23施加驅動力，並使平台組件23沿上升方向D1往設定位置LT移動。此時，洩壓控制單元132會關閉洩壓電磁閥221。

當判斷單元134判斷目前位置LC到達一預設位置時，便會使加壓控制單元131關閉加壓電磁閥211，同時使洩壓控制單元132開啟洩壓電磁閥221，用以降低驅動力。一般來說，預設位置的預設值為設定位置LT。也就是說，當平台組件23到達設定位置LT時，加壓控制單元131會關閉加壓電磁閥211且洩壓控制單元132會開啟洩壓電磁閥221，用以降低驅動力。

相較於先前技術中，加壓組件PA11停止操作後，平台組件PA13會沿上升方向D1繼續移動過衝量 OS，本發明因為同時開啟洩壓電磁閥221，故可以有效減少過衝量OS。本發明所造成的過衝量標記為過衝量OS’，以與先前技術作出區別。從圖式可明顯看出本發明所造成的過衝量OS’會小於先前技術中的過衝量OS，因此，本發明控制平台組件23所停留的一過衝位置LO’也會低於先前技術的過衝位置LO。此外，因為本發明是利用電信號控制加壓電磁閥211與洩壓電磁閥221，故相較於先前技術中利用手動操作所產生的時間差，本發明可以達到實質同步甚至完全同步的功效。經由實驗測試，本發明的過衝量OS’可以降低至1公分以內。

若使用者認為預設位置的預設值為設定位置LT，所造成的過衝量OS’仍然過大，使用者可以利用預設位置設定單元133，去調整預設位置，藉以使過衝量OS’符合使用者需求。預設位置設定單元133可以電性連接判斷單元134，藉由判斷單元134去控制洩壓控制單元132，進而開啟洩壓電磁閥221。預設位置設定單元133也可以直接電性連接洩壓控制單元132，進而藉由洩壓控制單元132開啟洩壓電磁閥221。此外，判斷單元134、加壓控制單元131與洩壓控制單元132也可模組化成一具有判斷與控制功能的晶片。

當洩壓控制單元132持續開啟洩壓電磁閥221，造成驅動力持續降低而低於重力時，平台組件23便會受到重力作用而自過衝位置LO’沿下降方向D2往設定位置LT移動。此時，位置感測組件12仍會持續感測平台組件23的目前位置LC。當判斷單元134判斷目前位置 LC向下移動至設定位置LT時，便會產生一停止信號。洩壓控制單元132接收到停止信號時，便會關閉洩壓電磁閥221，避免平台組件23繼續沿下降方向D2移動而低於設定位置LT。因此，平台組件23可以準確地停留在使用者所輸入的設定位置LT，藉以解決先前技術中需要藉由人為目測與經驗判斷所造成的不便利性。

在本實施例中，操作介面11更包含一記憶單元114。記憶單元114用以供使用者操作而記憶平台組件23的目前位置LC，並定義為一記憶位置。也就是說，當使用者認為平台組件23的目前位置LC為所處環境常用的設定位置LT或是近期使用情況下常用的設定位置LT，便可利用記憶單元114記憶目前位置LC。因此，當使用者再次使用時，便可不需要再輸入設定位置LT，而可以直接利用記憶單元114，控制平台組件23直接移動至記憶單元114所記憶的記憶位置，以進一步提升操作的便利性。記憶單元114可以記憶複數個目前位置LC，並對應地定義成複數個記憶位置。實務上，記憶單元114所記憶與定義的記憶位置，可以顯示於顯示單元112上，如第六圖所示意的「記憶位置1」、「記憶位置2」與「記憶位置3」，使用者可以直接點選欲抵達的記憶位置，便會控制平台組件23直接移動到使用者所點選的記憶位置。

關於記憶位置的方式，在本實施例中，使用者可以長按「記憶位置1」，記憶單元114便會將當下的目前位置LC定義為對應「記憶位置1」的記憶位置。在記憶單元114記憶完畢之後，不管在任何時候，只要使用者按壓「記憶位置1」，平台組件23便會受控制地移動至「記憶位置1」所對應的記憶位置，不論平台組件23當下的目前位置LC是高於記憶位置或是低於記憶位置。

因此，本發明所提供之位置控制系統外接於手動定位式液壓型機械後，可以將手動定位式液壓型機械可選擇性地轉變為一類自動定位式液壓型機械。類自動定位式液壓型機械是指結構是手動定位式液壓型機械，卻擁有類似於自動定位式液壓型機械的功能，並且同時保有手動定位式液壓型機械的功能。

綜上所述，本發明所提供之位置控制系統，可以使手動定位式液壓型機械具有類似自動定位式液壓型機械的功效。相較於先前技術，本發明所提供之位置控制系統可以有效減少過衝量、降低過衝位置、實質同步地停止操作加壓組件與開始操作洩壓組件。此外，因為操作介面的關係，本發明在操作上不再需要依靠人為目測與經驗判斷，大幅提升操作的便利性。而跟先前技術中具有自動定位系統的自動定位式液壓型機械相比，本發明所提供的位置控制系統的價格更為便宜，也不會有先前技術中的油壓比例閥隨著使用時間越長加壓力道逐漸減弱的問題。另外，本發明也可提供記憶單元定義記憶位置，以提升使用者操作的便利性與控制平台組件位置的精確性。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。