用于限制工业机器的二次倾翻力矩的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于限制工业机器的二次倾翻力矩的系统和方法，具体地提供了一种控制工业机器的挖掘操作的方法。该工业机器包括连接到铲斗柄的铲斗，附接到铲斗的提升绳索，以及移动提升绳索和铲斗的提升马达。该方法包括确定该铲斗准备被卸载，通过控制提升马达的转速、控制该提升马达的加速斜率以及控制该提升马达的减速斜率而致动二次倾翻控制操作。该方法还包括：确定何时该铲斗被卸载，以及停用该二次倾翻控制操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对工业机器、例如电动绳铲或机铲的挖掘操作进行控制。
技术介绍
工业机器，例如电动绳铲或机铲、拉铲挖土机等，用于执行挖掘操作，来将物料从例如矿山堤岸移除。这些机器和/或它们的元件通常由马达所驱动。倾翻载荷不利地影响该主要机械结构的使用寿命，因为它们极大的归于这些结构的周期疲劳加载。在一些情况下，在具有铲斗的机铲标准操作期间(即在该铲在堤岸中挖掘的时候)，发生一次动态倾翻。此外，在铲斗的倾倒周期期间(例如当操作者将该满载铲斗倾倒和卸载到车辆中的时候)还发生非常高的二次倾翻载荷。施加这种一次和二次倾翻载荷，导致了该机械元件中的应力。例如，该提升系统、该提升附件以及该整个机械结构中的应力，由于这些倾翻载荷而增加。这可导致焊接断裂以及整个工业机器上的其他应变。因此，限制该工业机器的倾翻载荷能够增加该机器的使用寿命。传统的机铲通常并不设计为在该铲倾倒该铲斗的时间期间限制该动态二次倾翻力矩。该铲的标准操作参数被设置为实现转速、稳定性和安全性的平衡，但是这些参数通常恒定，与铲斗的位置或铲斗中的载荷无关。因为疲劳寿命对于该铲的使用寿命是非常重要的，因此限制该铲的二次倾翻载荷将在倾倒循环期间消除该不必要的二次力。所描述的本专利技术试图提供一种控制系统和方法，其在铲斗的卸载期间限制了动态二次倾翻运动。所提出的方法使用了关于该铲摆动速度和 铲状态的信息，来限制提升马达的提升速度和加速/减速，以使该动态二次倾翻运动平滑，尤其是当操作者将满载铲斗下降到该车辆的后面然后在松开门同时将其快速提升出的时候。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术提供了一种控制工业机器的挖掘操作的方法。该工业机器包括连接到铲斗柄的铲斗，附接到铲斗的提升绳索，以及移动提升绳索和铲斗的提升马达。该方法包括确定该铲斗准备被卸载，通过控制提升马达的转速、控制该提升马达的加速斜率以及控制该提升马达的减速斜率而致动二次倾翻控制操作。该方法还包括确定何时该铲斗被卸载，以及停用该二次倾翻控制操作。在另一个实施例中，本专利技术提供了一种工业机器。该工业机器包括连接到铲斗的铲斗柄、附接到铲斗的提升绳索、构造为将一个或多个控制信号提供给提升马达的提升马达驱动器，该提升马达可操作以向提升绳索提供作用力来移动该铲斗。该工业机器还包括连接到该提升马达驱动器的控制器。该控制器构造为确定该铲斗准备被卸载，致动二次倾翻控制操作，来控制提升马达的转速，控制该提升马达的加速斜率以及控制该提升马达的减速斜率。该控制器还构造为确定何时该铲斗被卸载并且停用该二次倾翻控制操作。在又一实施例中，本专利技术提供一种控制工业机器的挖掘操作的方法。该工业机器包括连接到铲斗柄的铲斗，附接到铲斗的提升绳索，以及移动提升绳索和铲斗的提升马达。该方法包括确定该铲斗处于将被卸载的位置，降低该提升马达的转速，降低该提升马达的加速斜率，降低该提升马达的减速斜率，确定何时该铲斗被倾倒，增加该提升马达的加速斜率，以及增加该提升马达的减速斜率。本专利技术的其他方面将通过参照具体实施方式和所附的附图变得更加明显。附图说明图1图示了根据本专利技术的实施例的工业机器。图2图示了用于根据本专利技术的实施例的工业机器的控制器。图3图示了根据本专利技术的实施例的用于控制工业机器的流程。图4图示了根据本专利技术的另一个实施例的用于控制工业机器的可替换流程。图5图示了根据本专利技术的再一个实施例的用于控制工业机器的可替换流程。具体实施例方式在详细说明本专利技术的任何实施例之前，可以理解的是，本专利技术并不将其应用限于下面说明书中所阐述或者下面附图中所图释的详细结构和元件的布置。本专利技术能够采用其他实施例，并且能够以不同的方式实践 或实施。同样，可以理解的是，在此使用的措辞和术语是出于描述的目的而并不应当作为限制。在此使用的包括、包含、或者具有及其变型意味着包含其后所列项目和其等同物以及附加项目。术语安装、连接和联接广义的使用并且包含直接以及间接安装、连接和联接。此外，连接和联接并不限于物理或者机械连接或联接，并且可包括电连接或联接，无论是直接或间接。同样，可使用包括直接连接、无线连接等的任何已知装置而实现电子通信和通知。需要注意的是，基于装置的多个硬件和软件以及多个不同的结构元件可用来实现本专利技术。此外，正如之后段落所描述的，附图中所示的特定结构是用来例示本专利技术的实施例，并且其他可替换的结构也是可能的。术语“处理器”、“中央处理单元”和“CPU”是可互换的，除非另有说明。其中术语处理器或中央处理单元或CPU用于标示执行特定功能的单元，可以理解的是，除非另行说明，可通过单个处理器或以任何形式布置的多处理器而实现这些功能，多处理器包括并行处理器、串行处理器、串联处理器或云处理/云计算结构。在此所述的专利技术涉及与机器铲斗卸载期间工业机器的动态二次倾翻运动的控制相关的系统、方法、装置和计算机可读介质。该工业机器，例如电动绳铲或类似的采掘机能够操作以执行挖掘操作以从堤坝移除有效负载(即物料)。在通过铲斗获取物料之后，该操作者摆动该铲以将该铲斗布置于释放场所的上方(例如装载车辆或输送机线路)。运行并将该满载的铲斗卸载到装载车辆中，这可导致倾翻载荷，该倾翻载荷在极限情况下可导致完全倾覆。这些倾翻载荷可增加牵引该铲斗的起重马达的提升扭矩峰值。这导致了倾翻载荷的峰值，该倾翻载荷促成结构疲劳和应力，其将对工业机器的使用寿命产生不利的影响。为了限制工业机器的二次倾翻载荷，工业机器的控制器控制起重马达的提升速度和加速/减速，从而限制该机器的提升扭矩峰值。具体而言，该控制器使用关于铲摆动速度和铲状态的信息，来决定挖掘机铲斗柄何时伸展以及铲斗准备被卸载。然后，该控制器通过控制该提升马达而限制了在该铲斗运行前后该铲斗的过度强烈减速和加速。在挖掘操作期间以这样的方式控制工业机器的操作抑制了通常在工业机器的倾卸周期期间发生的倾翻载荷的破坏作用。尽管在此描述的本专利技术可应用于各种工业机器(例如，绳索铲、具有提升和挖掘动作的拉铲挖土机等)、由它们执行或者与它们联合使用，但是在此相对于电动绳铲或机铲描述所述本专利技术的实施例，例如如图1中所示的机伊10。该纟产10包括移动底座15、驱动履带20、转台25、机器甲板30、吊杆35、下端40、滑轮45、拉索50、后支柱55 (也称为受拉构件)、起重台架结构60、铲斗70、一个或多个提升绳索75、绞盘卷筒80、铲斗臂或柄85、鞍块90、枢转点95、传动单元100、提环销105、倾斜计110以及滑轮销115。该移动底座15由驱动履带20所支撑。该移动底座15支撑该转台25和该机器甲板30。该转台25能够绕着机器甲板30相对于移动底座15作360度转动。该吊杆35在下端40处可枢转地连接到机器甲板30。吊杆35通过拉索50以向上和向外延伸方式保持到该甲板，拉索锚固到起重台架结构60的该后支柱55。该起重台架结构60刚性地安装在机器甲板30上，并且该滑轮45可旋转地安装在吊杆35的上端上。铲斗70通过提升 绳索75从吊杆35悬挂下来。该提升绳索75缠绕在滑轮45上并且在提环销105处附接到铲斗70。该提升绳索75锚固到机器甲板30的绞盘卷筒80。该绞盘卷筒80由至少一个包含传动单元(未示出)的马达82所驱动。随着该绞盘卷筒80旋转，该提升绳索75被放出以降低该铲斗70或者收起以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制工业机器的挖掘操作的方法，所述工业机器包括连接到铲斗柄的铲斗、附接到所述铲斗的提升绳索以及移动所述提升绳索和所述铲斗的提升马达，所述方法包括：确定所述铲斗准备被卸载；通过以下控制来致动二次倾翻控制操作：控制所述提升马达的转速，控制所述提升马达的加速斜率，控制所述提升马达的减速斜率；确定何时所述铲斗被卸载；以及停用所述二次倾翻控制操作。

【技术特征摘要】
2012.01.31 US 13/363,2731.一种控制工业机器的挖掘操作的方法，所述工业机器包括连接到铲斗柄的铲斗、附接到所述铲斗的提升绳索以及移动所述提升绳索和所述铲斗的提升马达，所述方法包括: 确定所述铲斗准备被卸载； 通过以下控制来致动二次倾翻控制操作: 控制所述提升马达的转速， 控制所述提升马达的加速斜率， 控制所述提升马达的减速斜率； 确定何时所述铲斗被卸载；以及 停用所述二次倾翻控制操作。2.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述铲斗准备被卸载还包括确定所述铲斗是满载的。3.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括使用提升负荷计算程序来确定所述铲斗是满载的。4.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述铲斗准备被卸载还包括确定所述工业机器的摆动速度大于预定阈值。5.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述铲斗准备被卸载还包括确定所述工业机器处于完全阻塞产生状态。6.如权利要求5 所述的方法，其中，在所述完全阻塞产生状态期间，操作者要求所述工业机器的摆动速度的完全减速。7.如权利要求5所述的方法，其中，所述完全阻塞产生状态指示了所述铲斗被置于卸载车辆之上。8.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述铲斗准备被卸载还包括确定所述工业机器处于摆动状态。9.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述铲斗准备被卸载还包括确定所述提升马达的提升扭矩大于在预定时间周期内的平均值的百分之五十。10.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括:在所述铲斗被卸载之后，启动预定定时器。11.如权利要求1所述的方法，其中，停用所述二次倾翻控制操作包括立即增加所述提升马达的减速斜率。12.如权利要求1的方法，其中，停用所述二次倾翻控制操作包括逐渐增加所述提升马达的加速斜率。13.如权利要求1所述的方法，其中，确定何时所述铲斗被卸载包括监测铲斗倾倒开关的位置。14.如权利要求1所述的方法，其中，确定何时所述铲斗被卸载包括监测所述工业机器的位置和状态。15.如权利要求14所述的方法，其中，所述工业机器的状态包括倾卸状态和返回状态。16.如权利要求1所述的方法，其中，控制所述提升马达的转速、加速斜率和减速斜率包括使用固定的参数。17.如权利要求1所述的方法，其中，控制所述提升马达的转速、加速斜率和减速斜率包括使用可修改的参数。18.如权利要求1所述的方法，其中，控制所述提升马达的转速、加速斜率和减速斜率包括降低所述提升马达的转速、加速斜率和减速斜率。19.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述铲斗准备被卸载还包括确定所述铲斗柄以预定柄阈值延伸。20.如权利要求19所述的方法，其中，确定所述铲斗准备被卸载还包括确定铲斗柄角度。21.—种工业机器，包括: 连接到铲斗的铲斗柄； 附接到所述铲斗的提升绳索； 提升马达驱动器，所述提升马达驱动器被构造成将一个或多个控制信号提供给提升马达，所述提升马达可操作以向所述提升绳索提供作用力来移动所述铲斗；以及控制器，所述控制器连接到所述提升马达驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：特洛伊·霍特曼，李武英，约瑟夫·科尔威尔，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：