控制工业机械的挖掘操作制造技术

本发明专利技术涉及控制工业机械的挖掘操作，所述工业机械包括铲斗、伸缩马达驱动装置和控制器。所述伸缩马达驱动装置被构造成向伸缩马达提供一个或多个控制信号，所述伸缩马达可操作以向所述铲斗提供力，以使所述铲斗朝向或远离工作面移动。所述控制器被连接到所述伸缩马达驱动装置，并且被构造用以：监测所述工业机械的特征；基于所监测到的所述工业机械的特征识别与铲斗相关联的撞击事件；和当识别出所述撞击事件时，对伸缩马达驱动装置设定伸缩电转扭矩限值。

【技术实现步骤摘要】
控制工业机械的挖掘操作相关申请的交叉引用本申请是2013年1月15日提交的美国专利申请No.13/742,091的部分继续案，后者是2011年8月31日提交的美国专利申请第13/222,582的继续案，后者要求2011年4月29日提交的美国临时专利申请第61/480,603号的权益，以上文献的全部内容通过引用而并入本文。
本专利技术涉及控制诸如电动绳索挖掘机或动力挖掘机的工业机械的挖掘操作。
技术介绍
诸如电动绳索挖掘机或动力挖掘机、索斗铲等的工业机械被用来执行从例如工作面中移除材料的挖掘操作。在困难的采矿环境中（例如，硬边角环境），向外推出铲斗杆（即，使铲斗杆平移远离工业机械）以撞击工作面能够导致铲斗意外停止。铲斗的意外停止能够接着导致悬臂顶升。悬臂顶升是整个悬臂由于过度的推出反作用力而反冲。由铲斗意外停止引起的悬臂顶升或反冲导致工业机械沿向后方向倾斜（即，倾覆力矩或重心["CG"]偏移远离工作面）。这样的倾覆力矩在工业机械上引起循环应力，这能够导致焊接开裂或其它应变。工业机械沿向前或者向后方向倾斜的程度影响工业机械经受的结构疲劳。限制工业机械的最大向前和/或向后倾覆力矩和CG偏移因此能够增加工业机械的操作寿命。
技术实现思路
因而，本专利技术提供工业机械的控制，使得控制在挖掘操作过期间使用的伸缩和升降力，以防止或限制工业机械的向前和/或向后倾覆力矩。例如，减少CG偏移量，以减少工业机械上的结构疲劳（例如，在移动基座、转台、机械甲板、下端等上的结构疲劳）并增加工业机械的运行寿命。相对于升降力（例如，升降释放拉力（hoistbailpull））控制伸缩力（例如，伸缩扭矩或伸缩扭矩限值），使得基于升降释放拉力的水平来设定伸缩扭矩或伸缩扭矩限值。这样的控制限制在挖掘操作早期能够施加的伸缩扭矩，并且在升降释放拉力的水平增加时，逐渐地增加在挖掘操作从头到尾能够施加的伸缩扭矩。此外，当工业机械的铲斗撞击工作面时，基于工业机械的部件（例如，铲斗、铲斗杆等）的所确定的加速度来增加（例如，超过正常或标准操作值）最大允许恢复或缩回扭矩。在挖掘操作器件以这种方式控制工业机械的操作限制或消除能够对工业机械的操作寿命具有不利影响的静态和动态向后倾覆力矩和CG偏移。例如，向前和向后静态倾覆力矩涉及诸如所施加的升降和伸缩扭矩的工业机械的操作特征。向前和向后动态倾覆力矩涉及例如由铲斗撞击工作面等导致的在工业机械上的瞬时力或工业机械的特征。在一个实施例中，本专利技术提供一种工业机械，所述工业机械包括铲斗、伸缩马达驱动装置和控制器。伸缩马达驱动装置被构造成用以向伸缩马达提供一个或多个控制信号，并且伸缩马达可操作用以向铲斗提供力，以使铲斗朝向或远离工作面移动。控制器被连接到伸缩马达驱动装置，并被构造成用以：监测工业机械的特征；基于监测到的工业机械的特征来识别与铲斗相关联的撞击事件；并且当识别出撞击事件时为伸缩马达驱动装置设定伸缩电转扭矩（motoringtorque）限值。在另一实施例中，本专利技术提供一种控制直流（“DC”）工业机械的挖掘操作的方法。该工业机械包括铲斗和伸缩马达驱动装置。所述方法包括：监测工业机械的特征；基于监测到的工业机械的特征识别与铲斗相关联的撞击事件；和当识别出撞击事件时，为伸缩马达驱动装置设定伸缩电转扭矩限值。所述撞击事件在工业机械上产生倾覆力矩。本专利技术的其它方面通过考虑详细描述和附图将会变得显而易见。附图说明图1示意根据本专利技术的实施例的工业机械。图2示意根据本专利技术的实施例的工业机械的控制器。图3示意根据本专利技术的实施例的工业机械的数据记录系统。图4示意根据本专利技术的实施例的工业机械的控制系统。图5-9示意用于控制根据本专利技术的实施例的工业机械的流程。具体实施方式在详细解释本专利技术的任何实施例之前，应理解，本专利技术的应用不限于以下说明书中阐述或附图中示意的结构细节和部件布置。本专利技术能够具有其它实施例并可以其它方式实践或实施。此外，应理解，本文所采用的措辞和术语是为说明的目的，而不应认为是限制。本文中“包括”、“包含”、“具有”以及其变型的使用意思是包含此后列出的项目和其等同物以及另外的项目。术语“安装”、“连接”、“联接”广泛地被使用并且包含直接和间接安装、连接和联接。此外，“连接”和“联接”不管是直接还是间接，不限于物理或机械连接或联接，并且可以包括电连接或联接。此外，电子通讯和通知可使用包括直接连接、无线连接等的任何已知方式来实施。应该注意的是，多个硬件和基于软件的装置以及多个不同的结构部件可用来实施本专利技术。此外，如随后段落中描述，附图中所示的具体构造旨在例示本专利技术的实施例，并且其它替代构造是可能的。除非另作说明，术语“处理器”、“中央处理单元”以及“CPU”是可互换的。这里术语“处理器”或“中央处理单元”或“CPU”被用作标识实施具体功能的单元，应该理解的是，除非另作说明，这些功能能够通过单个处理器或以任何方式布置的多个处理器，包括并行处理器、串行处理器、串联处理器或云处理/云计算构造来实施。本文描述的本专利技术涉及与基于工业机械的升降力或升降释放拉力动态控制工业机械的一个或多个伸缩扭矩限值相关联的系统、方法、装置以及计算机可读介质。诸如电动绳索挖掘机或类似的采矿机械的工业机械可操作用以执行挖掘操作，以从工作面移除有效载荷（即材料）。当工业机械挖掘到工作面中时，由铲斗与工作面撞击而导致的作用在工业机械上的力或伸缩扭矩和升降释放拉力的相对值能够沿向后方向在工业机械上产生倾覆力矩和重心（“CG”）偏移。CG偏移的量值取决于例如容许伸缩扭矩或伸缩扭矩限值对升降释放拉力的水平的比以及工业机械在铲斗与工作面撞击之后消散一个或多个伸缩马达的动能的能力。作为CG偏移的结果，工业机械经受能够对工业机械的操作寿命造成不利影响的循环结构疲劳和应力。为了减少工业机械经受的向后倾覆力矩和CG沿向后方向偏移的范围，工业机械的控制器动态地将伸缩扭矩限制到相对于升降释放拉力的水平的最佳值，并且还基于工业机械的部件（例如，铲斗、铲斗杆等）的被确定的加速度动态地增加最大容许缩回扭矩或伸缩缩回扭矩（例如，超过标准操作值）。在挖掘操作期间以这种方式控制工业机械的操作减少或消除工业机械的静态和动态的向后倾覆力矩和CG偏移。虽然本文描述的本专利技术能够应用到各种工业机械（例如绳索挖掘机、索斗铲、交流电[“AC”]机械、直流电[“DC”]机械、液压机械等）、由各种工业机械实施或与各种工业机械结合使用，但本文描述的本专利技术的实施例是相对于诸如图1中所示的动力挖掘机10的电动绳索挖掘机或动力挖掘机描述的。挖掘机10包括移动基座15、驱动履带20、转台25、机械甲板30、悬臂35、下端40、滑轮45、拉索50、背撑条55、撑条结构60、铲斗70、一根或多根升降绳75、绞盘鼓筒80、铲斗臂或杆85、鞍状块90、枢转点95、传动单元100、释放销（bailpin）105、倾斜计110以及滑轮销115。在一些实施例中，本专利技术能够应用到包括例如致动伸缩动作的单腿杆、操纵杆（例如管状操纵杆）或液压缸的工业机械。移动基座15由驱动履带20支承。移动基座15支承转台25和机械甲板30。转台25能够绕机械甲板30相对于移动基座15旋转360度。悬臂35在下端40被可枢转地连接到机械甲板30。悬臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业机械，包括：铲斗；伸缩马达驱动装置，所述伸缩马达驱动装置被构造成向伸缩马达提供一个或多个控制信号，所述伸缩马达可操作以向所述铲斗提供力、以使所述铲斗朝向或远离工作面移动；和控制器，所述控制器被连接到所述伸缩马达驱动装置，所述控制器被构造以：监测所述工业机械的特征，基于所监测到的所述工业机械的特征来识别与所述铲斗相关联的撞击事件，和当识别出所述撞击事件时，为所述伸缩马达驱动装置设定伸缩电转扭矩限值。

【技术特征摘要】
2013.03.14 US 13/831,3481.一种工业机械，包括：铲斗；伸缩马达驱动装置，所述伸缩马达驱动装置被构造成向伸缩马达提供一个或多个控制信号，所述伸缩马达可操作以向所述铲斗提供力以使所述铲斗朝向或远离工作面移动；和控制器，所述控制器被连接到所述伸缩马达驱动装置，所述控制器被构造以：监测所述工业机械的特征，基于所监测到的所述工业机械的特征来识别与所述铲斗相关联的撞击事件，其中所述撞击事件在所述工业机械上产生倾覆力矩，和当识别出所述撞击事件时，为所述伸缩马达驱动装置设定伸缩电转扭矩限值。2.根据权利要求1所述的工业机械，其中所述工业机械的所述特征是与所述铲斗相关联的加速度。3.根据权利要求2所述的工业机械，其中与所述铲斗相关联的所述加速度是负加速度。4.根据权利要求1所述的工业机械，其中所述工业机械的所述特征是所述工业机械的倾斜。5.根据权利要求1所述的工业机械，其中所述工业机械的所述特征是与所述工业机械相关联的伸缩力。6.根据权利要求1所述的工业机械，其中所述工业机械的所述特征是与所述工业机械相关联的负载力。7.根据权利要求1所述的工业机械，其中所述工业机械是直流DC工业机械。8.根据权利要求7所述的工业机械，其中所述工业机械是动力挖掘机。9.根据权利要求1所述的工业机械，其中设定所述伸缩电转扭矩包括：将所述伸缩电转扭矩的值设定为零扭矩值。10.一种控制直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·科尔威尔，威廉·耶伦，戴维·文特，迈克尔·林斯特罗斯，
申请(专利权)人：哈尼施费格尔技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US