矿山机械直流电铲的铲斗的控制方法和控制系统技术方案

本发明专利技术涉及用于矿山机械直流电铲的铲斗的控制方法和控制系统，方法包括：电机编码器检测铲斗当前运行位置并将其发送给电机控制器，驾驶员对铲斗的驱动指令被传输给电机控制器，电机控制器判断铲斗当前运行位置是否位于正常作业区域中，正常作业区域为铲斗在运行期间不会与矿山机械直流电铲的其余部件发生碰撞的区域，并且为以推压杆的长度为半径，从推压杆竖直向下开始经过其在地面下挖路径直至其零部件恰好要碰触到悬臂或卷轮时铲斗所在的部位处经过的扇形区域，当电机控制器判断铲斗当前运行位置位于正常作业区域中时根据驱动指令致动推压杆和提升缆绳执行驱动指令的动作

【技术实现步骤摘要】
矿山机械直流电铲的铲斗的控制方法和控制系统


[0001]本专利技术涉及用于矿山机械
、
尤其大型矿山机械直流电铲的铲斗的控制方法和控制系统
。

技术介绍

[0002]直流电铲是一种大型矿山机械，主要负责矿石挖掘，装车作业等
。
图1示出了矿山机械直流电铲的示意图
。
直流电铲包括有推压杆
、
提升缆绳
、
悬臂
、
卷轮和铲斗
。
推压杆能在固定于悬臂上的套筒中被引导
。
推压杆和提升缆绳在下端部与铲斗连接，从而能够通过推压杆和提升缆绳的配合工作，驱动铲斗完成推压和提升，以挖掘矿石和进行装车作业
。
[0003]为避免极限动作造成相关部件的损伤和碰撞，从而影响整个直流电铲的性能及作业安全性，有必要对铲斗的作业区域进行限定
。
当前直流电铲将铲斗的作业区域主要限制在针对提升缆绳设置的最短行程部位和最长行程部位之间以及在推压杆上接近两端部处设置的最短行程部位和最长行程部位之间
。
[0004]在直流电铲作业时行程开关检测最短行程部位和最长行程部位
。
在检测到已经到达最短行程部位和最长行程部位时，行程开关发出信号来触发相关卷缆电机抱闸，使得系统紧急停止，由此防止铲斗超出其作业区域而出现风险
。
[0005]上述这种现有技术中的检测方法非常呆笨，其仅仅以推压杆和提升缆绳限位来将作业区域确定为以推压杆为半径的圆与垂直线和悬臂相交的区域，这样的作业区域限制得过宽，使得在所限定的正常作业区域内也可能会发生部件碰撞特别是铲斗与悬臂之间的碰撞，或造成整机顶起而引发电机超载，这些都无法通过限位来完成检测，只能通过驾驶员自身操作经验来避免
。
此外，一旦超过作业区域范围作业，由于系统紧急停止，相关部件都将克服巨大惯性，极易造成部件损伤
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种用于矿山机械直流电铲的铲斗的控制方法，该方法通过利用电机编码器取代现有技术中的行程开关检测铲斗的运行情况，有效地将铲斗控制在合理的正常作业区域中，防止因铲斗过度移动造成的部件损坏而给客户带来的经济损失
。
[0007]该目的通过一种用于矿山机械直流电铲的铲斗的控制方法实现，矿山机械直流电铲包括推压杆
、
提升缆绳
、
悬臂
、
卷轮和铲斗，所述方法包括以下步骤：
[0008]电机编码器检测铲斗当前运行位置并将检测到的铲斗的当前运行位置发送给电机控制器；
[0009]将驾驶员对铲斗的驱动指令传输给电机控制器；
[0010]所述电机控制器判断所述铲斗当前运行位置是否位于正常作业区域中，所述正常作业区域为以推压杆的长度为半径，从所述推压杆竖直向下开始经过铲斗在地面下挖路径，直至推压杆上的零部件恰好要碰触到悬臂或卷轮时铲斗所在的部位处经过的扇形区域，所述铲斗在通过推压杆和提升缆绳运行期间在所述正常作业区域内不会与所述矿山机
械直流电铲的其余部件发生碰撞；
[0011]当所述电机控制器判断所述铲斗当前运行位置位于正常作业区域中时，所述电机控制器根据所述驱动指令进行致动，使得所述推压杆和所述提升缆绳执行所述驱动指令的动作
。
[0012]通过这种对铲斗的控制方法，能够在运行时有效地将铲斗限定在合理的正常作业区域中，避免了铲斗与其他部分碰撞的风险
。
[0013]根据优选的实施方式，所述驱动指令包括驱动推压杆和提升缆绳的方向驱动指令和速度驱动指令
。
驾驶员通过方向驱动指令和速度驱动指令控制推压杆和提升缆绳的运行方向和运行速度
。
[0014]根据优选的实施方式，所述正常作业区域包括铲斗从地面开始向下挖掘矿石直至该铲斗挖掘至最深处的下挖区段，在所述下挖区段中所述铲斗的运动路径呈抛物线
。
当推压杆从竖直向下的位置开始进行作业时，铲斗挖掘地下的矿石，该挖掘路径不是正圆形的弧段
。
另外，铲斗在正常作业下不允许超过下落边界，下落边界为推压杆竖直向下放置的位置，由此确保直流电铲不会被顶起
。
[0015]根据优选的实施方式，所述电机编码器还检测铲斗的当前运行速度和铲斗的当前运行方向，并将检测到的铲斗当前运行速度和当前运行方向发送给所述电机控制器
。
利用电机编码器取代现有技术中的行程开关检测铲斗的运行情况，使得正常作业区域的限制更符合挖掘工况并且更好地避免铲斗与其他部件发生碰撞
。
通过检测铲斗的运行方向和运行速度，能够基于该运行方向和运行速度使得铲斗快速回撤以及以正常运行速度运行
。
[0016]根据优选的实施方式，所述正常作业区域包括缓冲区，所述缓冲区与所述正常作业区域边界邻接地设置并且构造成环形
。
铲斗在所述正常作业区域内但是在缓冲区外运行时，所述电机控制器使得所述推压杆和所述提升缆绳执行所接收到的驱动指令的动作
。
[0017]根据优选的实施方式，所述电机控制器判断所述铲斗当前运行位置是否位于缓冲区中
。
当所述电机控制器判断所述铲斗当前运行位置位于缓冲区中时，所述电机控制器进一步判断接收到的方向驱动指令为朝向邻近的正常作业区域边界还是背离邻近的正常作业区域边界，当所述电机控制器接收到的方向驱动指令为背离邻近正常作业区域边界时，所述电机控制器使得所述推压杆和所述提升缆绳执行所接收到的驱动指令的动作；当所述电机控制器接收到的方向驱动指令为朝向邻近的正常作业区域边界时，所述电机控制器比较速度驱动指令与第一预设速度，其中，所述第一预设速度小于铲斗正常作业速度，在速度驱动指令高于第一预设速度时，所述电机控制器使得所述推压杆和所述提升缆绳以第一预设速度执行所述驱动指令的动作，在速度驱动指令低于第一预设速度时，所述电机控制器使得所述推压杆和所述提升缆绳以速度驱动指令的速度执行所述驱动指令的动作
。
通过设置缓冲区并令铲斗在缓冲区外以正常运行速度运行，在缓冲区内以低速运行，由此防止停止时急停惯性损害部件
。
电铲在正常作业区域中但是在缓冲区外以正常作业速度运行，该正常作业速度通常高于缓冲区内的第一预设速度，该第一预设速度确保当铲斗运动到正常作业区域边界时不会由于急停或惯性而造成部件损坏
。
[0018]根据优选的实施方式，所述第一预设速度根据所述矿山机械直流电铲的载重量确定
。
由此使得铲斗根据实际情况在缓冲区中尽可能地以较低的第一预设速度运行
。
[0019]根据优选的实施方式，电机编码器实时地检测铲斗的当前运行位置
、
当前运行速
度和当前运行方向并将其反馈给所述电机控制器，所述电机控制器能基于实时检测到的当前运行位置
、
当前运行速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
用于矿山机械直流电铲的铲斗的控制方法，所述矿山机械直流电铲包括推压杆
(A)、
提升缆绳
(B)、
悬臂
(C)、
卷轮
(D)
和铲斗
(E)
，所述方法包括以下步骤：电机编码器检测铲斗当前运行位置并将检测到的铲斗当前运行位置发送给电机控制器
(10)
，将驾驶员对铲斗的驱动指令传输给电机控制器
(10)
，所述电机控制器
(10)
判断所述铲斗当前运行位置是否位于正常作业区域中，所述正常作业区域为以推压杆的长度为半径，从所述推压杆竖直向下开始经过铲斗在地面下挖路径，直至推压杆上的零部件恰好要碰触到悬臂或卷轮时铲斗所在的部位处经过的扇形区域，所述铲斗在通过推压杆
(A)
和提升缆绳
(B)
进行运行期间在所述正常作业区域内不会与所述矿山机械直流电铲的其余部件发生碰撞，当所述电机控制器
(10)
判断所述铲斗当前运行位置位于正常作业区域中时，所述电机控制器
(10)
根据所述驱动指令进行致动，使得所述推压杆
(A)
和所述提升缆绳
(B)
执行所述驱动指令的动作
。2.
根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述驱动指令包括驱动推压杆
(A)
和提升缆绳
(B)
的方向驱动指令和速度驱动指令
。3.
根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述正常作业区域包括铲斗从地面开始向下挖掘矿石直至该铲斗挖掘至最深处的下挖区段，在所述下挖区段中所述铲斗的运动路径呈抛物线状
。4.
根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述电机编码器还检测铲斗的当前运行速度和铲斗的当前运行方向并将检测到的铲斗当前运行速度和当前运行方向发送给所述电机控制器
(10)。5.
根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述正常作业区域包括缓冲区
(H)
，所述缓冲区与所述正常作业区域边界邻接地设置并且构造成环形，铲斗在所述正常作业区域内但是在缓冲区外运行时，所述电机控制器
(10)
使得所述推压杆
(A)
和所述提升缆绳
(B)
执行所接收到的驱动指令的动作
。6.
根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述电机控制器
(10)
判断所述铲斗当前运行位置是否位于缓冲区
(H)
中，当所述电机控制器
(10)
判断所述铲斗当前运行位置位于缓冲区中时，所述电机控制器
(10)
进一步判断接收到的方向驱动指令为朝向邻近的正常作业区域边界还是背离邻近的正常作业区域边界，当所述电机控制器
(10)
接收到的方向驱动指令为背离邻近正常作业区域边界时，所述电机控制器
(10)
使得所述推压杆
(A)
和所述提升缆绳
(B)
执行所接收到的驱动指令的动作，当所述电机控制器
(10)
接收到的方向驱动指令为朝向邻近的正常作业区域边界时，所述电机控制器
(10)
比较速度驱动指令与第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟涛，张林，张霖，武鑫，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：