控制工業(yè)機(jī)械的鏟動(dòng)參數(shù)的制作方法
【專利說明】控制工業(yè)機(jī)械的鏟動(dòng)參數(shù)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2014年1月21日提出的、申請(qǐng)?zhí)枮镹o. 61/929,646的美國(guó)申請(qǐng)的權(quán) 益，該文獻(xiàn)通過引用方式全文引入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 本發(fā)明涉及控制諸如電動(dòng)繩1產(chǎn)或者動(dòng)力1產(chǎn)的工業(yè)機(jī)械的1產(chǎn)動(dòng)參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 諸如電動(dòng)繩鏟或者動(dòng)力鏟、索斗鏟等的工業(yè)機(jī)械被用于執(zhí)行挖掘操作，以從例如 礦山工作面（abankofamine)上移除材料。當(dāng)設(shè)計(jì)這種工業(yè)機(jī)械的時(shí)候，受限于設(shè)計(jì)的 一個(gè)要素在于機(jī)器較大的機(jī)器重量、較大的有效負(fù)載以及較大的組件尺寸造成的結(jié)構(gòu)負(fù)載 承受力的增加。如此，工業(yè)機(jī)械被制造得較大，工業(yè)機(jī)械承受的結(jié)構(gòu)負(fù)載增加。工業(yè)機(jī)械上 的結(jié)構(gòu)負(fù)載會(huì)導(dǎo)致繞著工業(yè)機(jī)械的軸線發(fā)生向前或者向后的傾斜力矩，對(duì)工業(yè)機(jī)械的組件 造成傷害，性能降低等。
[0005] 例如，當(dāng)鏟處于挖掘操作尾聲的時(shí)候，工業(yè)機(jī)械承受的結(jié)構(gòu)負(fù)載會(huì)變得最大化，因 為鏟附件（例如，鏟斗）和鏟附件之中的挖掘材料在離工業(yè)機(jī)械最遠(yuǎn)的位置進(jìn)行懸吊。工 業(yè)機(jī)械承受的結(jié)構(gòu)負(fù)載也受到從挖掘循環(huán)的尾聲轉(zhuǎn)變到擺動(dòng)循環(huán)的開始的影響，在擺動(dòng)循 環(huán)中高收縮力突然間施加到鏟斗柄部上。例如，當(dāng)鏟斗從工作面上拉出，鏟動(dòng)馬達(dá)扭矩可以 從約100 %鏟動(dòng)力變?yōu)榧s100%的收縮力，盡管所需收縮力在挖掘循環(huán)的尾聲可以是最小。 所施加收縮力和鏟斗以及鏟斗中材料的重量的組合導(dǎo)致工業(yè)機(jī)械上的高結(jié)構(gòu)負(fù)載。工業(yè)機(jī) 械上的這種結(jié)構(gòu)負(fù)載的效果是最終對(duì)工業(yè)機(jī)械的執(zhí)行能力有所限制的設(shè)計(jì)因素。
[0006] 本文所述的本發(fā)明提供了對(duì)工業(yè)機(jī)械的控制，使得對(duì)于給定鏟斗位置僅施加了必 要量的收縮力（例如，收縮馬達(dá)扭矩）。通過動(dòng)態(tài)地控制收縮力的量（例如，挖掘操作期 間），本發(fā)明可以減少工業(yè)機(jī)械上的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)負(fù)載以及傾斜力矩。此外，通過作為收縮力作 用的結(jié)果減少工業(yè)機(jī)械所承受的負(fù)載，工業(yè)機(jī)械的有效負(fù)載會(huì)增加，而在工業(yè)機(jī)械上的負(fù) 載不會(huì)對(duì)應(yīng)增加（即，有效負(fù)載和收縮力的組合造成的工業(yè)機(jī)械上的負(fù)載保持接近常量， 但是收縮力造成的負(fù)載減少會(huì)允許有效負(fù)載增加）。由此，本發(fā)明允許工業(yè)機(jī)械的更大的鏟 斗和更重的有效負(fù)載，而不會(huì)增加工業(yè)機(jī)械的其他結(jié)構(gòu)或組件（例如，門架、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、輥 配件等）的尺寸，并且不會(huì)增加工業(yè)機(jī)械上的結(jié)構(gòu)負(fù)載。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種工業(yè)機(jī)械，該工業(yè)機(jī)械尤其包括鏟斗、鏟斗柄 部、吊桿、鏟動(dòng)馬達(dá)、提升馬達(dá)、擺動(dòng)馬達(dá)、第一傳感器、第二傳感器以及控制器。第一傳感 器生成與鏟斗柄部角度有關(guān)的第一信號(hào)，并且第二傳感器生成與提升繩角度有關(guān)的第二信 號(hào)。第一信號(hào)和第二信號(hào)由控制器接收?？刂破骰诘谝恍盘?hào)和第二信號(hào)來確定收縮扭矩 值。收縮扭矩值與收縮扭矩閾值進(jìn)行比較。如果收縮扭矩值大于或等于閾值，則鏟動(dòng)馬達(dá) 的收縮扭矩被設(shè)定為最大值。如果收縮扭矩值小于閾值，則鏟動(dòng)馬達(dá)的收縮扭矩被設(shè)定為 缺省值。在其他實(shí)施例中，鏟動(dòng)馬達(dá)的收縮力可以設(shè)定為作為工業(yè)機(jī)械的參數(shù)（例如，鏟斗 柄部角度、繩角度等）函數(shù)進(jìn)行確定或者計(jì)算的值。
[0008] 在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種工業(yè)機(jī)械，該工業(yè)機(jī)械包括附接到鏟斗柄 部的鏟斗、具有收縮扭矩參數(shù)的鏟動(dòng)馬達(dá)、能操作為對(duì)提升繩施加力的提升馬達(dá)、第一傳感 器、第二傳感器以及控制器。第一傳感器生成與工業(yè)機(jī)械的第一參數(shù)有關(guān)的第一信號(hào)，第一 信號(hào)由控制器接收。第二傳感器生成與工業(yè)機(jī)械的第二參數(shù)相關(guān)的第二信號(hào)，第二信號(hào)也 是由控制器接收?？刂破骰诘谝恍盘?hào)和第二信號(hào)來確定收縮扭矩極限。控制器把鏟動(dòng)馬 達(dá)的收縮扭矩參數(shù)設(shè)定成收縮扭矩極限，并以收縮扭矩參數(shù)或者低于該收縮扭矩參數(shù)來操 作工業(yè)機(jī)械。
[0009] 在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種工業(yè)機(jī)械，該工業(yè)機(jī)械包括附接到鏟斗柄 部的鏟斗、具有收縮扭矩參數(shù)的鏟動(dòng)馬達(dá)、能操作為對(duì)提升繩施加力的提升馬達(dá)、第一傳感 器、第二傳感器以及控制器。第一傳感器生成與工業(yè)機(jī)械的第一參數(shù)有關(guān)的第一信號(hào)，第一 信號(hào)由控制器接收。第二傳感器生成與工業(yè)機(jī)械的第二參數(shù)相關(guān)的第二信號(hào)，第二信號(hào)也 是由控制器接收?？刂破骰诘谝恍盘?hào)確定第一參數(shù)的值，并比較第一參數(shù)的值與第一閾 值。控制器基于第二信號(hào)確定第二參數(shù)的值，并比較第二參數(shù)的值與第二閾值?；诘谝?參數(shù)的值與第一閾值的比較以及第二參數(shù)的值與第二閾值的比較，控制器確定收縮扭矩極 限，并比較收縮扭矩極限和第三極限。如果收縮扭矩極限大于或者等于第三閾值，則控制器 將鏟動(dòng)馬達(dá)的收縮扭矩參數(shù)設(shè)定為第一值。如果收縮扭矩極限小于第三閾值，則控制器將 鏟動(dòng)馬達(dá)的收縮扭矩參數(shù)設(shè)定為第二值。第一值大于第二值?？刂破饕允湛s扭矩參數(shù)或者 低于收縮扭矩參數(shù)來操作工業(yè)機(jī)械。
[0010] 在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供控制工業(yè)機(jī)械的啟動(dòng)裝置的方法。該工業(yè)機(jī)械包 括傳感器和處理器。該方法包括傳感器，該傳感器生成與工業(yè)機(jī)械的參數(shù)相關(guān)的信號(hào)以及 在處理器處接收信號(hào)。該方法還包括基于與工業(yè)機(jī)械的參數(shù)相關(guān)的信號(hào)來確定收縮力極 限，將啟動(dòng)裝置的|產(chǎn)動(dòng)參數(shù)設(shè)定為收縮力極限，并以收縮扭矩參數(shù)或者低于該收縮扭矩參 數(shù)操作工業(yè)機(jī)械。
[0011] 在詳細(xì)解釋本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明不限于在以下說明中 詳述以及在附圖中示出的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)以及組件布置的應(yīng)用。本發(fā)明能為其他實(shí)施例并以各種 方式實(shí)踐或者執(zhí)行。同樣地，應(yīng)當(dāng)理解的是本文所用措辭和術(shù)語都是出于說明的目的，且不 應(yīng)被示為限制。"包括"、"包含"、或"具有"及其變形在本文中的使用是指包含了此后所列 的項(xiàng)目及其等同物以及額外的項(xiàng)目。除非另外限定或者限制，術(shù)語"安裝"、"連接"、"支撐"、 及"耦接"及其變形廣泛使用并包含了直接或者間接的安裝、連接、支撐和耦接。
[0012] 此外，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的實(shí)施例可以包括硬件、軟件和電子組件或模塊，出 于討論的目的，這些可以按照大部分的組件在硬件中單獨(dú)實(shí)現(xiàn)來進(jìn)行說明和描述。然而，基 于這個(gè)詳細(xì)說明的閱讀，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明基于電子 的方法可以在可由一個(gè)或多個(gè)處理單元執(zhí)行的軟件中實(shí)現(xiàn)（例如，存儲(chǔ)在非暫時(shí)的計(jì)算機(jī) 可讀取介質(zhì)上），諸如微處理器和/或?qū)Ｓ眉呻娐罚?ASIC")。如此，應(yīng)該注意到，多種基 于硬件和軟件的裝置、以及多個(gè)不同的結(jié)構(gòu)組件可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。例如，說明書中描述 的"服務(wù)器"和"計(jì)算裝置"可以包括一個(gè)或多個(gè)的處理單元、一個(gè)或多個(gè)的計(jì)算機(jī)可讀介 質(zhì)模塊、一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出接口、以及連接組件的各種連接件（例如，系統(tǒng)總線）。
[0013] 本發(fā)明的其他方面將通過考慮詳細(xì)的說明和附圖變得顯而易見。
【附圖說明】
[0014] 圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工業(yè)機(jī)械。
[0015] 圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1中工業(yè)機(jī)械的控制系統(tǒng)。
[0016] 圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1中工業(yè)機(jī)械的控制系統(tǒng)。
[0017] 圖4圖示了圖1的工業(yè)機(jī)械的提升繩角度。
[0018] 圖5圖示了圖1的工業(yè)機(jī)械的鏟斗柄部角度。
[0019] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于設(shè)定工業(yè)機(jī)械的收縮極限的過程。
[0020] 圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例用于設(shè)定工業(yè)機(jī)械的收縮極限的過程。
[0021] 圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例用于設(shè)定工業(yè)機(jī)械的收縮極限的過程。
[0022] 圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工業(yè)機(jī)械的收縮扭矩極限的圖形表示。
[0023] 圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的工業(yè)機(jī)械的收縮扭矩極限的圖形表示。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本文所描述的本發(fā)明涉及系統(tǒng)、方法、裝置和與工業(yè)機(jī)械的參數(shù)（例如，收縮力、 收縮扭矩極限等）的動(dòng)態(tài)控制相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，這些參數(shù)是基于工業(yè)機(jī)械的參 數(shù)，像例如，提升繩角度、鏟斗柄部角度、鏟斗位置等。諸如電動(dòng)繩鏟或相似采礦機(jī)的工業(yè) 機(jī)械能操作為執(zhí)行挖掘操作從而從采礦工作面上移除有效負(fù)載（即材料）。隨著工業(yè)機(jī) 械在采礦工作面中的挖掘，有效負(fù)載的重量、工業(yè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)以及收縮力的相對(duì)量級(jí)和提 升力引起的對(duì)于工業(yè)機(jī)械上的力可以在工業(yè)機(jī)械上產(chǎn)生結(jié)構(gòu)負(fù)載以及傾斜力矩（tipping moment)(例如，重心["CG"]偏移）。結(jié)構(gòu)負(fù)載的量級(jí)可以尤其取決于工業(yè)機(jī)械的鏟斗有 效負(fù)載、收縮力或者收縮力設(shè)定、提升力或者提升力設(shè)定等。作為結(jié)構(gòu)負(fù)載的結(jié)果，工業(yè)機(jī) 械可