控制工業機械的挖掘操作制造技術

控制工業機械的挖掘操作。用于控制工業機械的挖掘操作的系統、方法、裝置和計算機可讀介質。一種方法，包括：確定與工業機械相關聯的提升釋放拉力；基于工業機械的所確定的提升釋放拉力來確定推擠驅動裝置的推擠扭矩限制值；以及將推擠驅動裝置的推擠扭矩限值設置成所述推擠扭矩限制值，以將與推擠馬達相關聯的扭矩限制到所述推擠扭矩限制值。

【技術實現步驟摘要】
控制工業機械的挖掘操作本申請是申請日為2011年8月31日、申請號為201180071749.X(國際申請號為PCT/US2011/049975)、專利技術名稱為“控制工業機械的挖掘操作”的專利技術專利申請的分案申請。相關申請的交叉引用本申請要求2011年4月29日提交的在先提交的共同待審查美國臨時專利申請第61/480,603號的權益，其全部內容通過引用而并入本文。
本專利技術涉及控制諸如電動繩索挖掘機或動力挖掘機的工業機械的挖掘操作。
技術介紹
諸如電動繩索挖掘機或動力挖掘機、索斗鏟等的工業機械被用來執行從例如礦藏中移除材料的挖掘操作。在困難的采礦環境中(例如，硬邊角環境)，向外推擠鏟斗桿(即，使鏟斗桿平移遠離工業機械)成撞擊礦藏能夠導致鏟斗意外停止。鏟斗的意外停止能夠接著導致懸臂頂升。懸臂頂升是整個懸臂由于過度的推擠反作用力而反沖。由鏟斗意外停止引起的懸臂頂升或反沖導致工業機械沿向后方向傾斜(即，傾覆力矩或重心["CG"]偏移遠離礦藏)。這樣的傾覆力矩在工業機械上引起周期應力，這能夠導致焊接開裂或其它應變。工業機械沿向前或者向后方向傾斜的程度影響工業機械經受的結構疲勞。限制工業機械的最大向前和/或向后傾覆力矩和CG偏移因此能夠增加工業機械的操作壽命。
技術實現思路
因而，本專利技術提供工業機械的控制，使得控制在挖掘操作過期間使用的推擠和提升力，以防止或限制工業機械的向前和/或向后傾覆力矩。例如，減少CG偏移量，以減少工業機械上的結構疲勞(例如，在移動基座、轉臺、機械甲板、下端等上的結構疲勞)并增加工業機械的運行壽命。相對于提升力(例如，提升釋放拉力(hoistbailpull))控制推擠力(例如，推擠扭矩或推擠扭矩限值)，使得基于提升釋放拉力的水平來設定推擠扭矩或推擠扭矩限值。這樣的控制限制在挖掘操作早期能夠施加的推擠扭矩，并且在提升釋放拉力的水平增加時，逐漸地增加在挖掘操作從頭到尾能夠施加的推擠扭矩。此外，當工業機械的鏟斗撞擊礦藏時，基于工業機械的部件(例如，鏟斗、鏟斗桿等)的所確定的加速度來增加(例如，超過正常或標準操作值)最大允許恢復或縮回扭矩。在挖掘操作器件以這種方式控制工業機械的操作限制或消除能夠對工業機械的操作壽命具有不利影響的靜態和動態向后傾覆力矩和CG偏移。例如，向前和向后靜態傾覆力矩涉及諸如所施加的提升和推擠扭矩的工業機械的操作特征。向前和向后動態傾覆力矩涉及例如由鏟斗撞擊礦藏等導致的在工業機械上的瞬時力或工業機械的特征。在一個實施例中，本專利技術提供一種控制工業機械的挖掘操作的方法。工業機械包括鏟斗桿和推擠馬達驅動裝置。該方法包括：確定鏟斗桿的角度；將鏟斗桿的角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進行比較；確定提升釋放拉力；以及將提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進行比較。該方法還包括：基于鏟斗桿的角度與一個或多個鏟斗桿角度限值的比較和提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值的比較來對推擠馬達驅動裝置設定推擠扭矩限值。在另一實施例中，本專利技術提供一種工業機械，該工業機械包括鏟斗桿、推擠馬達驅動裝置和控制器。鏟斗桿被連接到鏟斗。推擠馬達驅動裝置被構造成向推擠馬達提供一個或多個控制信號，并且推擠馬達可操作用以向鏟斗桿提供力，以使鏟斗桿朝向礦藏移動或移動遠離礦藏。控制器被連接到推擠馬達驅動裝置，并被構造用于：確定鏟斗桿的角度；將鏟斗桿的角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進行比較；確定提升釋放拉力；和將提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進行比較。控制器還被構造用于基于鏟斗桿的角度與一個或多個鏟斗桿角度限值的比較和提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值的比較來對推擠馬達驅動裝置設定推擠扭矩限值。在另一個實施例中，本專利技術提供一種控制工業機械的挖掘操作的方法。該方法包括：確定與工業機械相關聯的提升釋放拉力；基于所確定的工業機械的提升釋放拉力來確定用于推擠驅動裝置的推擠扭矩限制值；以及將推擠驅動裝置的推擠扭矩限值設置成推擠扭矩限制值，以將與推擠操作相關聯的扭矩限制到該推擠扭矩限制值。本專利技術的其它方面通過考慮詳細描述和附圖將會變得顯而易見。附圖說明圖1示意根據本專利技術的實施例的工業機械。圖2示意根據本專利技術的實施例的工業機械的控制器。圖3示意根據本專利技術的實施例的工業機械的數據記錄系統。圖4示意根據本專利技術的實施例的工業機械的控制系統。圖5-9示意用于控制根據本專利技術的實施例的工業機械的流程。具體實施方式在詳細解釋本專利技術的任何實施例之前，應理解，本專利技術的應用不限于以下說明書中闡述或附圖中示意的結構細節和部件布置。本專利技術能夠具有其它實施例并可以其它方式實踐或實施。此外，應理解，本文所采用的措辭和術語是為說明的目的，而不應認為是限制。本文中“包括”、“包含”、“具有”以及其變型的使用意思是包含此后列出的項目和其等同物以及另外的項目。術語“安裝”、“連接”、“聯接”廣泛地被使用并且包含直接和間接安裝、連接和聯接。此外，“連接”和“聯接”不管是直接還是間接，不限于物理或機械連接或聯接，并且可以包括電連接或聯接。此外，電子通訊和通知可使用包括直接連接、無線連接等的任何已知方式來實施。應該注意的是，多個硬件和基于軟件的裝置以及多個不同的結構部件可用來實施本專利技術。此外，如隨后段落中描述，附圖中所示的具體構造旨在例示本專利技術的實施例，并且其它替代構造是可能的。除非另作說明，術語“處理器”、“中央處理單元”以及“CPU”是可互換的。這里術語“處理器”或“中央處理單元”或“CPU”被用作標識實施具體功能的單元，應該理解的是，除非另作說明，這些功能能夠通過單個處理器或以任何方式布置的多個處理器，包括并行處理器、串行處理器、串聯處理器或云處理/云計算構造來實施。本文描述的本專利技術涉及與基于工業機械的提升力或提升釋放拉力動態控制工業機械的一個或多個推擠扭矩限值相關聯的系統、方法、裝置以及計算機可讀介質。諸如電動繩索挖掘機或類似的采礦機械的工業機械可操作用以執行挖掘操作，以從礦藏移除有效載荷(即材料)。當工業機械挖掘到礦藏中時，由鏟斗與礦藏撞擊而導致的作用在工業機械上的力或推擠扭矩和提升釋放拉力的相對值能夠沿向后方向在工業機械上產生傾覆力矩和重心(“CG”)偏移。CG偏移的量值取決于例如容許推擠扭矩或推擠扭矩限值對提升釋放拉力的水平的比以及工業機械在鏟斗與礦藏撞擊之后消散一個或多個推擠馬達的動能的能力。作為CG偏移的結果，工業機械經受能夠對工業機械的操作壽命造成不利影響的周期結構疲勞和應力。為了減少工業機械經受的向后傾覆力矩和CG沿向后方向偏移的范圍，工業機械的控制器動態地將推擠扭矩限制到相對于提升釋放拉力的水平的最佳值，并且還基于工業機械的部件(例如，鏟斗、鏟斗桿等)的被確定的加速度動態地增加最大容許縮回扭矩或推擠縮回扭矩(例如，超過標準操作值)。在挖掘操作期間以這種方式控制工業機械的操作減少或消除工業機械的靜態和動態的向后傾覆力矩和CG偏移。雖然本文描述的本專利技術能夠應用到各種工業機械(例如繩索挖掘機、索斗鏟、AC機械、DC機械、液壓機械等)、由各種工業機械實施或與各種工業機械結合使用，但本文描述的本專利技術的實施例是相對于諸如圖1中所示的動力挖掘機10的電動繩索挖掘機或動力挖掘機描述的。挖掘機10包括移動基座15、驅動履帶20、轉臺25、機械甲本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種控制工業機械的挖掘操作的方法，所述工業機械包括鏟斗桿和推擠馬達驅動裝置，所述方法包括：確定所述鏟斗桿的角度；將所述鏟斗桿的所述角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進行比較；確定提升釋放拉力；將所述提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進行比較；以及基于所述鏟斗桿的所述角度與所述一個或多個鏟斗桿角度限值的比較和所述提升釋放拉力與所述一個或多個提升釋放拉力限值的比較,對所述推擠馬達驅動裝置設定推擠扭矩限值，其中設定推擠扭矩限值包括：當所述提升釋放拉力小于或大約等于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設定為第一推擠扭矩限值；以及當所述提升釋放拉力大于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的所述第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設定為第二推擠扭矩限值。

【技術特征摘要】
2011.04.29 US 61/480,6031.一種控制工業機械的挖掘操作的方法，所述工業機械包括鏟斗桿和推擠馬達驅動裝置，所述方法包括：確定所述鏟斗桿的角度；將所述鏟斗桿的所述角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進行比較；確定提升釋放拉力；將所述提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進行比較；以及基于所述鏟斗桿的所述角度與所述一個或多個鏟斗桿角度限值的比較和所述提升釋放拉力與所述一個或多個提升釋放拉力限值的比較,對所述推擠馬達驅動裝置設定推擠扭矩限值，其中設定推擠扭矩限值包括：當所述提升釋放拉力小于或等于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設定為第一推擠扭矩限值；以及當所述提升釋放拉力大于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的所述第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設定為第二推擠扭矩限值，并且其中所述工業機械是繩索挖掘機。2.根據權利要求1所述的方法，其中，當所述提升釋放拉力增加時，所述推擠扭矩限值增加。3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個鏟斗桿角度限值在相對于所述鏟斗桿的水平位置的零度和九十度之間。4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第二推擠扭矩限值大于所述第一推擠扭矩限值。5.一種工業機械，包括：鏟斗桿，所述鏟斗桿與鏟斗連接；推擠馬達驅動裝置，所述推擠馬達驅動裝置被構造成向推擠馬達提供一個或多個控制信號，所述推擠馬達能夠操作用以向所述鏟斗桿提供力，以使所述鏟斗桿朝向礦藏移動或移動遠離礦藏，以及控制器，所述控制器連接到所述推擠馬達驅動裝置，所述控制器被構造用于確定所述鏟斗桿的角度，將所述鏟斗桿的所述角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進行比較；確定提升釋放拉力，將所述提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進行比較；以及基于所述鏟斗桿的所述角度與所述一個或多個鏟斗桿角度限值的比較和所述提升釋放拉力與所述一個或多個提升釋放拉力限值的比較，對所述推擠馬達驅動裝置設定推擠扭矩限值，其中設定推擠扭矩限值包括：當所述提升釋放拉力小于或等于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設定為第一推擠扭矩限值；以及當所述提升釋放拉力大于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的所述第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設定為第二推擠扭矩限值，并且其中所述工業機械是繩索挖掘機。6.根據權利要求5所述的工業機械，其中，當所述提升釋放拉力增加時，所述推擠扭矩限值增加。7.根據權利要求5所述的工業機械，其中，所述一個或多個鏟斗桿角度限值在相對于所述鏟斗桿的水平位置的零度和九十度之間。8.根據權利要求5所述的工業機械，其中，所述第二推擠扭矩限值大于所述第一推擠扭矩限值。9.一種控制工業機械的挖掘操作的方法，所述方法包括：確定與所述工業機械相關聯的提升釋放拉力；基于所述工業機械的所確定的提升釋放拉力來確定推擠驅動裝置的推擠扭矩限制值；以及將所述推擠驅動裝置的推擠扭矩限值設定為所述推擠扭矩限制值，以將與推擠操作相關聯的扭矩限制到所述推擠扭矩限制值，其中確定推擠扭矩限值包括：將所確定的提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進行比較，以及其中設定推擠扭矩限值包括：當所確定的提升釋放拉力小于或等于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設定為第一推擠扭矩限值；和當所確定的提升釋放拉力大于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的所述第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設定為第二推擠扭矩限值。10.根據權利要求9所述的方法，還包括：確定鏟斗桿的角度；以及將所述鏟斗桿的所述角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進行比較。11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述一個或多個鏟斗桿角度限值在相對于所述鏟斗桿的水平位置的零度和九十度之間。12.根據權利要求9所述的方法，其中，所述第二推擠扭矩限值大于所述第一推擠扭矩限值。13.根據權利要求9所述的方法，其中，所述推擠扭矩限值是所確定的提升釋放拉力的函數。14.根據權利要求13所述的方法，其中，當所確定的提升釋放拉力增加時，所述推擠扭矩限值增加。15.一種工業機械，包括：鏟斗桿，所述鏟斗桿與鏟斗連接；推擠馬達驅動裝置，所述推擠馬達驅動裝置被構造成向推擠馬達提供一個或多個控制信號，所述推擠馬達能夠操作用以向所述鏟斗桿提供力，以使所述鏟斗桿朝向礦藏移動或移動遠離礦藏，以及控制器，所述控制器連接到所述推擠馬達驅動裝置，所述控制器被構造用于確定提升釋放拉力，將所述提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進行比較，以及基于所述提升釋放拉力與所述一個或多個提升釋放拉力限值的比較，對所述推擠馬達驅動裝置設定推擠扭矩限值。16.根據權利要求15所述的工業機械，其中，所述控制器被構造用于確定所述工業機械的狀態。17.根據權利要求16所述的工業機械，其中，所述控制器被構造用于基于所確定的工業機械的狀態來設定推擠扭矩限值。18.根據權利要求17所述的工業機械，其中，所述控制器被構造用于確定所述鏟斗的位置、所述鏟斗桿的角度和所述鏟斗桿的位置中的一者，以及基于所確定的所述鏟斗的位置、所述鏟斗桿的角度和所述鏟斗桿的位置中的一者來設定推擠扭矩限值。19.根據權利要求18所述的工業機械，其中，所述控制器被構造用于確定所述鏟斗桿的角度，以及基于所述鏟斗桿的角度對所述推擠馬達驅動裝置設定推擠扭矩限值。20.根據權利要求19所述的工業機械，其中，所述控制器被構造用于將所述鏟斗桿的角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進行比較，以及基于所述鏟斗桿的角度與所述一個或多個鏟斗桿角度限值的比較，對所述推擠馬達驅動裝置設定推擠扭矩限值。21.根據權利要求20所述的工業機械，其中，所述一個或多個鏟斗桿角度限值在相對于所述鏟斗桿的水平位置的零度和九十度之間。22.根據權利要求16所述的工業機械，其中，所述控制器被構造用于確定以下中的一者：所述鏟斗的位置、所述鏟斗的速度、所述鏟斗的加速度、所述鏟斗桿的角度、所述鏟斗桿的位置、提升繩的包角、提升馬達的每分鐘轉數、以及推擠馬達的每分鐘轉數。23.根據權利要求15所述的工業機械，其中，當所述提升釋放拉力增加時，所述推擠扭矩限值增加。24.根據權利要求15所述的工業機械，其中，所述控制器被構造成當所述提升釋放拉力小于或等于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設定為第一推擠扭矩限值；以及當所述提升釋放拉力大于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的所述第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設定為第二推擠扭矩限值。25.根據權利要求24所述的工業機械，其中，所述第二推擠扭矩限值大于所述第一推擠扭矩限值。26.根據權利要求15所述的工業機械，其中，所述工業機械包括繩索挖掘機。27.根據權利要求15所述的工業機械，其中，所述工業機械包括AC工...

【專利技術屬性】
技術研發人員：約瑟夫·科爾威爾，威廉·耶倫，馬克·埃默森，邁克爾·林斯特羅斯，
申請(專利權)人：哈尼施費格爾技術公司，
類型：發明
國別省市：美國;US