控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的制作方法
【專利摘要】用于控制包括鏟斗和推擠驅(qū)動(dòng)裝置的工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的系統(tǒng)、方法、裝置和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。一種方法，包括：確定與工業(yè)機(jī)械相關(guān)聯(lián)的加速度；基于該加速度確定推擠縮回因子；將推擠縮回因子與閾推擠縮回因子進(jìn)行比較；以及基于推擠縮回因子與閾推擠縮回因子的比較來(lái)設(shè)定一段時(shí)間內(nèi)的推擠驅(qū)動(dòng)裝置的推擠速度參考值和推擠縮回扭矩。
【專利說(shuō)明】控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年4月29日提交的在先提交的共同待審查美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/480,603號(hào)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用而并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及控制諸如電動(dòng)繩索挖掘機(jī)或動(dòng)力挖掘機(jī)的工業(yè)機(jī)械的挖掘操作。
【背景技術(shù)】
[0004]諸如電動(dòng)繩索挖掘機(jī)或動(dòng)力挖掘機(jī)、索斗鏟等的工業(yè)機(jī)械被用來(lái)執(zhí)行從例如礦藏中移除材料的挖掘操作。在困難的采礦環(huán)境中(例如，硬邊角環(huán)境)，向外推擠鏟斗桿(即，使鏟斗桿平移遠(yuǎn)離工業(yè)機(jī)械)成撞擊礦藏能夠?qū)е络P斗意外停止。鏟斗的意外停止能夠接著導(dǎo)致懸臂頂升。懸臂頂升是整個(gè)懸臂由于過(guò)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(dǎo)致工業(yè)機(jī)械沿向后方向傾斜(即，傾覆力矩或重心[〃CG〃]偏移遠(yuǎn)離礦藏)。這樣的傾覆力矩在工業(yè)機(jī)械上引起周期應(yīng)力，這能夠?qū)е潞附娱_裂或其它應(yīng)變。工業(yè)機(jī)械沿向前或者向后方向傾斜的程度影響工業(yè)機(jī)械經(jīng)受的結(jié)構(gòu)疲勞。限制工業(yè)機(jī)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(yè)機(jī)械的操作壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因而，本發(fā)明提供工業(yè)機(jī)械的控制，使得控制在挖掘操作過(guò)期間使用的推擠和提升力，以防止或限制工業(yè)機(jī)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(yè)機(jī)械上的結(jié)構(gòu)疲勞(例如，在移動(dòng)基座、轉(zhuǎn)臺(tái)、機(jī)械甲板、下端等上的結(jié)構(gòu)疲勞)并增加工業(yè)機(jī)械的運(yùn)行壽命。相對(duì)于提升力(例如，提升釋放拉力(hoist bail pull))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(lái)設(shè)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(shí)，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(dāng)工業(yè)機(jī)械的鏟斗撞擊礦藏時(shí)，基于工業(yè)機(jī)械的部件(例如，鏟斗、鏟斗桿等)的所確定的加速度來(lái)增加(例如，超過(guò)正?；驑?biāo)準(zhǔn)操作值)最大允許恢復(fù)或縮回扭矩。在挖掘操作器件以這種方式控制工業(yè)機(jī)械的操作限制或消除能夠?qū)I(yè)機(jī)械的操作壽命具有不利影響的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)向后傾覆力矩和CG偏移。例如，向前和向后靜態(tài)傾覆力矩涉及諸如所施加的提升和推擠扭矩的工業(yè)機(jī)械的操作特征。向前和向后動(dòng)態(tài)傾覆力矩涉及例如由鏟斗撞擊礦藏等導(dǎo)致的在工業(yè)機(jī)械上的瞬時(shí)力或工業(yè)機(jī)械的特征。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的方法。所述工業(yè)機(jī)械包括鏟斗桿、鏟斗和推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置。所述方法包括:確定鏟斗桿的角度；和將鏟斗桿的角度和一個(gè)或多個(gè)鏟斗桿角度限值進(jìn)行比較。所述方法還包括:確定與鏟斗相關(guān)聯(lián)的加速度；基于該加速度確定推擠縮回因子；和將推擠縮回因子與閾推擠縮回因子進(jìn)行比較。接著基于鏟斗桿的角度與一個(gè)或多個(gè)鏟斗桿角度限值的比較以及推擠縮回因子與閾推擠縮回因子的比較來(lái)設(shè)定推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的推擠速度參考值。
[0007]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種包括鏟斗桿、推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置和控制器的工業(yè)機(jī)械。鏟斗桿被連接到鏟斗。推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置被構(gòu)造成用以向推擠馬達(dá)提供一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，并且推擠馬達(dá)可操作用以向鏟斗桿提供力，以使鏟斗桿朝向礦藏移動(dòng)或移動(dòng)遠(yuǎn)離礦藏?？刂破鞅贿B接到推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，并被構(gòu)造用以確定與鏟斗相關(guān)聯(lián)的加速度、基于加速度確定推擠縮回因子、將推擠縮回因子與閾推擠縮回因子進(jìn)行比較，和基于縮回因子與閾縮回因子的比較來(lái)對(duì)推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)定推擠速度參考值。
[0008]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的方法。該工業(yè)機(jī)械包括鏟斗和推擠驅(qū)動(dòng)裝置。所述方法包括:確定與工業(yè)機(jī)械相關(guān)聯(lián)的加速度；基于所述加速度確定推擠縮回因子；將推擠縮回因子與閾推擠縮回因子進(jìn)行比較；以及基于推擠縮回因子與閾推擠縮回因子的比較來(lái)對(duì)推擠驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)定推擠速度參考值。
[0009]本發(fā)明的其它方面通過(guò)考慮詳細(xì)描述和附圖將會(huì)變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示意根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的工業(yè)機(jī)械。
[0011]圖2示意根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的工業(yè)機(jī)械的控制器。
[0012]圖3示意根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的工業(yè)機(jī)械的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。
[0013]圖4示意根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的工業(yè)機(jī)械的控制系統(tǒng)。
[0014]圖5-9示意用于控制根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的工業(yè)機(jī)械的流程。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在詳細(xì)解釋本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，應(yīng)理解，本發(fā)明的應(yīng)用不限于以下說(shuō)明書中闡述或附圖中示意的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和部件布置。本發(fā)明能夠具有其它實(shí)施例并可以其它方式實(shí)踐或?qū)嵤４送?，?yīng)理解，本文所采用的措辭和術(shù)語(yǔ)是為說(shuō)明的目的，而不應(yīng)認(rèn)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(xiàng)目和其等同物以及另外的項(xiàng)目。術(shù)語(yǔ)“安裝”、“連接”、“聯(lián)接”廣泛地被使用并且包含直接和間接安裝、連接和聯(lián)接。此外，“連接”和“聯(lián)接”不管是直接還是間接，不限于物理或機(jī)械連接或聯(lián)接，并且可以包括電連接或聯(lián)接。此外，電子通訊和通知可使用包括直接連接、無(wú)線連接等的任何已知方式來(lái)實(shí)施。
[0016]應(yīng)該注意的是，多個(gè)硬件和基于軟件的裝置以及多個(gè)不同的結(jié)構(gòu)部件可用來(lái)實(shí)施本發(fā)明。此外，如隨后段落中描述，附圖中所示的具體構(gòu)造旨在例示本發(fā)明的實(shí)施例，并且其它替代構(gòu)造是可能的。除非另作說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“處理器”、“中央處理單元”以及“CPU”是可互換的。這里術(shù)語(yǔ)“處理器”或“中央處理單元”或“CPU”被用作標(biāo)識(shí)實(shí)施具體功能的單元，應(yīng)該理解的是，除非另作說(shuō)明，這些功能能夠通過(guò)單個(gè)處理器或以任何方式布置的多個(gè)處理器，包括并行處理器、串行處理器、串聯(lián)處理器或云處理/云計(jì)算構(gòu)造來(lái)實(shí)施。
[0017]本文描述的本發(fā)明涉及與基于工業(yè)機(jī)械的提升力或提升釋放拉力動(dòng)態(tài)控制工業(yè)機(jī)械的一個(gè)或多個(gè)推擠扭矩限值相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)、方法、裝置以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。諸如電動(dòng)繩索挖掘機(jī)或類似的采礦機(jī)械的工業(yè)機(jī)械可操作用以執(zhí)行挖掘操作，以從礦藏移除有效載荷(即材料)[0018]當(dāng)工業(yè)機(jī)械挖掘到礦藏中時(shí)，由鏟斗與礦藏撞擊而導(dǎo)致的作用在工業(yè)機(jī)械上的力或推擠扭矩和提升釋放拉力的相對(duì)值能夠沿向后方向在工業(yè)機(jī)械上產(chǎn)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(duì)提升釋放拉力的水平的比以及工業(yè)機(jī)械在鏟斗與礦藏撞擊之后消散一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)的動(dòng)能的能力。作為CG偏移的結(jié)果，工業(yè)機(jī)械經(jīng)受能夠?qū)I(yè)機(jī)械的操作壽命造成不利影響的周期結(jié)構(gòu)疲勞和應(yīng)力。為了減少工業(yè)機(jī)械經(jīng)受的向后傾覆力矩和CG沿向后方向偏移的范圍，工業(yè)機(jī)械的控制器動(dòng)態(tài)地將推擠扭矩限制到相對(duì)于提升釋放拉力的水平的最佳值，并且還基于工業(yè)機(jī)械的部件(例如，鏟斗、鏟斗桿等)的被確定的加速度動(dòng)態(tài)地增加最大容許縮回扭矩或推擠縮回扭矩(例如，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)操作值)。在挖掘操作期間以這種方式控制工業(yè)機(jī)械的操作減少或消除工業(yè)機(jī)械的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的向后傾覆力矩和CG偏移。
[0019]雖然本文描述的本發(fā)明能夠應(yīng)用到各種工業(yè)機(jī)械(例如繩索挖掘機(jī)、索斗鏟、AC機(jī)械、DC機(jī)械、液壓機(jī)械等)、由各種工業(yè)機(jī)械實(shí)施或與各種工業(yè)機(jī)械結(jié)合使用，但本文描述的本發(fā)明的實(shí)施例是相對(duì)于諸如圖1中所示的動(dòng)力挖掘機(jī)10的電動(dòng)繩索挖掘機(jī)或動(dòng)力挖掘機(jī)描述的。挖掘機(jī)10包括移動(dòng)基座15、驅(qū)動(dòng)履帶20、轉(zhuǎn)臺(tái)25、機(jī)械甲板30、懸臂35、下端40、滑輪45、拉索50、背撐條55、撐條結(jié)構(gòu)60、鏟斗70、一根或多根提升繩75、絞盤鼓筒80、鏟斗臂或桿85、鞍狀塊90、樞轉(zhuǎn)點(diǎn)95、傳動(dòng)單元100、釋放銷(bail pin) 105、傾斜計(jì)110以及滑輪銷115。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明能夠應(yīng)用到包括例如致動(dòng)推擠運(yùn)動(dòng)的單腿桿、操縱桿(例如管狀操縱桿)或液壓缸的工業(yè)機(jī)械。
[0020]移動(dòng)基座15由驅(qū)動(dòng)履帶20支承。移動(dòng)基座15支承轉(zhuǎn)臺(tái)25和機(jī)械甲板30。轉(zhuǎn)臺(tái)25能夠繞機(jī)械甲板30相對(duì)于移動(dòng)基座15旋轉(zhuǎn)360度。懸臂35在下端40被可樞轉(zhuǎn)地連接到機(jī)械甲板30。懸臂35通過(guò)錨固到支柱結(jié)構(gòu)60的背撐條55的拉索50而被保持成相對(duì)于甲板向上和向外延伸。支柱結(jié)構(gòu)60剛性地安裝在機(jī)械甲板30上，并且滑輪45被可旋轉(zhuǎn)地安裝在懸臂35的上端上。
[0021]鏟斗70通過(guò)提升繩75而從懸臂35懸掛。提升繩75纏繞在滑輪45上且在釋放銷105處附接到鏟斗70。提升繩75被錨固到機(jī)械甲板30的絞盤鼓筒80。當(dāng)絞盤鼓筒80旋轉(zhuǎn)時(shí)，提升繩75被放出以降低鏟斗70或被拉進(jìn)以提升鏟斗70。鏟斗桿85還被剛性地附接到鏟斗70。鏟斗桿85被可滑動(dòng)地支承在鞍狀塊90中，并且鞍狀塊90在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)95處被可樞轉(zhuǎn)地安裝到懸臂35。鏟斗桿85包括在其上的齒條齒型構(gòu)，該齒條齒型構(gòu)接合安裝在鞍狀塊90中的驅(qū)動(dòng)小齒輪。驅(qū)動(dòng)小齒輪通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)和傳動(dòng)單元100來(lái)驅(qū)動(dòng)，以相對(duì)于鞍狀塊90延伸或縮回鏟斗臂85。
[0022]電源被安裝到甲板30，以向用于驅(qū)動(dòng)絞盤鼓筒80的一個(gè)或多個(gè)提升電動(dòng)馬達(dá)、用于驅(qū)動(dòng)鞍狀塊傳動(dòng)單元100的一個(gè)或多個(gè)推擠電動(dòng)馬達(dá)以及用于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)25的一個(gè)或多個(gè)擺動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)提供電力。推擠、提升和擺動(dòng)馬達(dá)中的每一個(gè)均能夠由其自身的馬達(dá)控制器驅(qū)動(dòng)或響應(yīng)來(lái)自控制器的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，如下所述。
[0023]圖2示意與圖1的動(dòng)力挖掘機(jī)10相關(guān)聯(lián)的控制器200?？刂破?00與挖掘機(jī)10的各個(gè)模塊或部件電連接和/或通信連接。例如，所示控制器200被連接到一個(gè)或多個(gè)指示器205、用戶界面模塊210、一個(gè)或多個(gè)提升馬達(dá)和提升馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置215、一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)和推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置220、一個(gè)或多個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)和擺動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置225、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)庫(kù)230、功率供應(yīng)模塊235、一個(gè)或多個(gè)傳感器240以及網(wǎng)絡(luò)通信模塊245?？刂破?00包括其中可操作用以控制動(dòng)力挖掘機(jī)10的操作、控制懸臂35、鏟斗臂85、鏟斗70等的位置、致動(dòng)一個(gè)或多個(gè)指示器205 (例如液晶顯示器[〃IXD〃])、監(jiān)測(cè)挖掘機(jī)10的操作等的硬件和軟件的組合。其中，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器240包括負(fù)載銷應(yīng)變計(jì)、傾斜計(jì)110、吊架銷(gantry pin)、一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)現(xiàn)場(chǎng)(field)模塊等。負(fù)載銷應(yīng)變計(jì)包括例如沿X方向(例如水平地)定位的一組應(yīng)變計(jì)和沿Y方向(例如垂直地)定位的一組應(yīng)變計(jì)，使得能夠確定作用在負(fù)載銷上的合力。在一些實(shí)施例中，除了推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置外，能夠使用推擠驅(qū)動(dòng)裝置(例如用于單腿桿、操縱桿、液壓缸等的推擠驅(qū)動(dòng)裝置)。
[0024]在一些實(shí)施例中，控制器200包括提供電力、操作控制和保護(hù)控制器200和/或挖掘機(jī)10內(nèi)的部件和模塊的多個(gè)電氣和電子部件。例如，其中，控制器200包括處理單元250(例如微處理器、微控制器或其它合適可編程裝置)、存儲(chǔ)器255、輸入單元260和輸出單元265。其中，處理單元250包括控制單元270、算術(shù)邏輯單元("ALU") 275和多個(gè)寄存器280(圖2中示為一組寄存器)，并且使用諸如改進(jìn)的哈佛體系結(jié)構(gòu)(Harvard architecture)、馮.諾伊曼體系結(jié)構(gòu)等的已知計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施。處理單元250、存儲(chǔ)器255、輸入單元260、輸出單元265以及被連接到控制器200的各個(gè)模塊通過(guò)一條或多條控制和/或數(shù)據(jù)總線(例如公用總線285)連接。為示例目的，控制和/或數(shù)據(jù)總線在圖2中概括地示出。鑒于本文所描述的本發(fā)明，一條或多條控制和/或數(shù)據(jù)總線用于各個(gè)模塊和部件之間的互相聯(lián)絡(luò)和相互連接對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的。在一些實(shí)施例中，控制器200部分地或完全地在半導(dǎo)體(例如，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列[〃FPGA〃]半導(dǎo)體)芯片上實(shí)現(xiàn)，所述半導(dǎo)體芯片諸如通過(guò)寄存器傳輸級(jí)("RTL")設(shè)計(jì)過(guò)程開發(fā)的芯片。
[0025]存儲(chǔ)器255包括例如程序儲(chǔ)存區(qū)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)。程序儲(chǔ)存區(qū)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)可以包括不同類型的存儲(chǔ)器的組合，諸如只讀存儲(chǔ)器("ROM")、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器("RAM")(例如動(dòng)態(tài)RAM[〃DRAM〃]、同步DRAM[〃SDRAM〃]等)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器("EEPR0M")、閃存、硬盤、SD卡或其它合適的磁性、光學(xué)、物理或電子存儲(chǔ)器裝置。處理單元250被連接到存儲(chǔ)器255并執(zhí)行可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器255的RAM (例如在執(zhí)行期間)、存儲(chǔ)器255的ROM (例如在大體永久基礎(chǔ)上)或諸如其它存儲(chǔ)器或磁盤的其它非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的軟件指令。包括在挖掘機(jī)10的實(shí)施中的軟件可以被儲(chǔ)存在控制器200的存儲(chǔ)器255中。所述軟件包括例如固件、一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序、程序數(shù)據(jù)、篩選程序、規(guī)則、一個(gè)或多個(gè)程序模塊以及其它可執(zhí)行指令。其中，控制器200被構(gòu)造成從存儲(chǔ)器取回并執(zhí)行涉及本文描述的控制流程和方法的指令。在其它結(jié)構(gòu)中，控制器200包括另外的、更少的或不同的部件。
[0026]網(wǎng)絡(luò)通信模塊245被構(gòu)造成連接到網(wǎng)絡(luò)290并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)290通信。在一些實(shí)施例中，設(shè)施網(wǎng)絡(luò)例如是廣域網(wǎng)("WAN")(例如基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)、蜂窩式網(wǎng)絡(luò)，諸如例如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)[〃GSM〃]網(wǎng)絡(luò)、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)[〃GPRS〃]網(wǎng)絡(luò)、碼分多址[〃CDMA〃]網(wǎng)絡(luò)、演進(jìn)數(shù)據(jù)優(yōu)化["EV-DO"]網(wǎng)絡(luò)、增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)["EDGE"]網(wǎng)絡(luò)、3GSM網(wǎng)絡(luò)、4GSM網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字增強(qiáng)無(wú)繩通信[〃DECT〃]網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字AMPS[〃IS-136/TDMA〃]網(wǎng)絡(luò)或集成數(shù)字增強(qiáng)型網(wǎng)絡(luò)[〃iDEN〃]網(wǎng)絡(luò)等)。
[0027]在其它實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)290例如是采用諸如W1-F1、藍(lán)牙、ZigBee等的任何各種通信協(xié)議的局域網(wǎng)("LAN")、鄰域網(wǎng)("NAN")、家庭網(wǎng)絡(luò)("HAN")或個(gè)人局域網(wǎng)("PAN")。由網(wǎng)絡(luò)通信模塊245或控制器200通過(guò)網(wǎng)絡(luò)290進(jìn)行通信能夠使用一個(gè)或多個(gè)加密技術(shù)來(lái)保護(hù)，諸如那些在基于端口的網(wǎng)絡(luò)安全、預(yù)共享密鑰、可擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議("ΕΑΡ")、有線等效保密(〃WEP〃)、臨時(shí)密鑰完整性協(xié)議(〃TKIP〃),W1-Fi保護(hù)訪問(wèn)(〃WPA〃)等的IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)中提供的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)通信模塊245和網(wǎng)絡(luò)290之間的通信例如是有線連接、無(wú)線連接或無(wú)線和有線連接的組合。類似地，控制器200和網(wǎng)絡(luò)290或網(wǎng)絡(luò)通信模塊245之間的通信是有線連接、無(wú)線連接或無(wú)線和有線連接的組合。在一些實(shí)施例中，控制器200或網(wǎng)絡(luò)通信模塊245包括一個(gè)或多個(gè)通信端口(例如以太網(wǎng)、串行高級(jí)技術(shù)附件[〃SATA〃]、通用串行總線["USB"]、電子集成驅(qū)動(dòng)器["IDE"]等)，用于傳輸、接收或存儲(chǔ)與挖掘機(jī)10或挖掘機(jī)10的操作相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。
[0028]功率供應(yīng)模塊235向控制器200或挖掘機(jī)10的其它部件或模塊提供額定AC或DC電壓。功率供應(yīng)模塊235例如由具有100V和240V AC之間的額定線電壓和大約50_60Hz的頻率的電源供電。功率供應(yīng)模塊235還被構(gòu)造成提供較低電壓，以操作控制器200或挖掘機(jī)10內(nèi)的電路和部件。在其它結(jié)構(gòu)中，控制器200或挖掘機(jī)10內(nèi)的其它部件和模塊由一個(gè)或多個(gè)電池或電池組，或其它不依賴電網(wǎng)的電源(例如發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能板等)供電。
[0029]用戶界面模塊210用來(lái)控制或監(jiān)測(cè)動(dòng)力挖掘機(jī)10。例如，用戶界面模塊210可操作地聯(lián)接到控制器200，以控制鏟斗70的位置、懸臂35的位置、鏟斗桿85的位置、傳動(dòng)單元100等。用戶界面模塊210包括實(shí)現(xiàn)對(duì)挖掘機(jī)10進(jìn)行期望水平的控制和監(jiān)測(cè)所需的數(shù)字和模擬輸入或輸出裝置的組合。例如，用戶界面模塊210包括顯示器(例如主顯示器、第二顯示器等)和輸入裝置，諸如觸摸屏顯示器、多個(gè)旋鈕、表盤、開關(guān)、按鈕等。顯示器例如是液晶顯示器("IXD")、發(fā)光二極管("LED")顯示器、有機(jī)LED(〃0LED〃)顯示器、電致發(fā)光顯示器("ELD")、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射體顯示器("SED")、場(chǎng)致發(fā)射顯示器("FED")、薄膜晶體管("TFT")IXD等。用戶界面模塊210還能夠被構(gòu)造成實(shí)時(shí)或大致實(shí)時(shí)地顯示與動(dòng)力挖掘機(jī)10相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)。例如，用戶界面模塊210被構(gòu)造成顯示所測(cè)量的動(dòng)力挖掘機(jī)10的電特征、動(dòng)力挖掘機(jī)10的狀況、鏟斗70的位置、鏟斗桿85的位置等。在一些實(shí)施方式中，聯(lián)合控制用戶界面模塊210和一個(gè)或多個(gè)指示器205 (例如LEDs、揚(yáng)聲器等)，以提供動(dòng)力挖掘機(jī)10的狀態(tài)或狀況的視覺或聽覺指示。
[0030]與上述挖掘機(jī)10相關(guān)聯(lián)的信息和數(shù)據(jù)還能夠被儲(chǔ)存、記錄、處理并被分析，以實(shí)施本文描述的控制方法和流程，或隨時(shí)監(jiān)測(cè)挖掘機(jī)10的運(yùn)行和性能。例如，圖3示出用于挖掘機(jī)10的數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)300。該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集("DAQ")模塊305、控制裝置310(例如控制器200)、數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315、驅(qū)動(dòng)裝置320、第一用戶界面325、網(wǎng)絡(luò)290、數(shù)據(jù)中心330 (例如關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù))、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或服務(wù)器335、第二用戶界面340以及報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)345。例如，DAQ模塊305被構(gòu)造成從一個(gè)或多個(gè)負(fù)載銷(例如吊架負(fù)載銷350)接收模擬信號(hào)，將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)傳送給控制裝置310處理?？刂蒲b置310還從驅(qū)動(dòng)裝置320接收信號(hào)。在所示實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)裝置是馬達(dá)和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置320(例如提升馬達(dá)和/或驅(qū)動(dòng)裝置、推擠馬達(dá)和/或驅(qū)動(dòng)裝置、擺動(dòng)馬達(dá)和/或驅(qū)動(dòng)裝置等)，所述馬達(dá)和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置將其中涉及馬達(dá)RPM、馬達(dá)電流、馬達(dá)電壓、馬達(dá)功率等的信息提供給控制裝置310。在一些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)裝置320是在挖掘機(jī)10的操作員駕駛室中的一個(gè)或多個(gè)操作員控制件(例如操縱桿)?？刂蒲b置310被構(gòu)造成使用由DAQ模塊305和驅(qū)動(dòng)裝置320以及與挖掘機(jī)10的操作相關(guān)聯(lián)的其它傳感器和監(jiān)測(cè)裝置提供的信息和數(shù)據(jù)來(lái)確定例如挖掘機(jī)10的傾覆力矩(例如向前或向后)、CG偏移(B卩CG的平移距離)、用電量(例如噸數(shù)/千瓦小時(shí))、每小時(shí)移動(dòng)的材料噸數(shù)、周期時(shí)間、填充系數(shù)、有效載荷、鏟斗桿角度、鏟斗位置等。在一些實(shí)施例中，用來(lái)采集、處理、分析和記錄與挖掘機(jī)10相關(guān)聯(lián)的信息和數(shù)據(jù)的工業(yè)機(jī)械監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)諸如威斯康星州，密爾沃基的P&H采礦設(shè)備公司生產(chǎn)和銷售的P&H? Centurion? 系統(tǒng)。
[0031]第一用戶界面325能夠用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由控制裝置310接收的信息和數(shù)據(jù)，或訪問(wèn)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315中的信息。由控制裝置310采集、計(jì)算和/或確定的信息隨后被提供到數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315。在所示意的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315、控制裝置310、驅(qū)動(dòng)裝置320和DAQ模塊被包含在挖掘機(jī)10內(nèi)。在其它實(shí)施例中，這些裝置的一個(gè)或多個(gè)裝置可以位于遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10處。在實(shí)施本文所述的控制方法和流程(例如控制挖掘操作)期間，由控制裝置310確定的挖掘機(jī)10的傾覆力矩(例如向前或向后)、CG偏移(即CG的平移距離)、用電量(例如噸數(shù)/千瓦小時(shí))、每小時(shí)移動(dòng)的材料噸數(shù)、周期時(shí)間、填充系數(shù)等還能夠被控制裝置310使用。
[0032]數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315被構(gòu)造成儲(chǔ)存來(lái)自控制裝置310的信息并將所儲(chǔ)存的信息提供給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心330進(jìn)一步儲(chǔ)存和處理。例如，數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315通過(guò)網(wǎng)絡(luò)290將所儲(chǔ)存的信息提供給數(shù)據(jù)中心330。以上參照?qǐng)D2描述了網(wǎng)絡(luò)290。在其它實(shí)施例中，來(lái)自數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315的數(shù)據(jù)能夠使用一個(gè)或多個(gè)便攜式儲(chǔ)存裝置(例如通用串行總線[〃USB〃]閃存盤、安全數(shù)碼[〃SD〃]卡等。)手動(dòng)地傳送到數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心330儲(chǔ)存通過(guò)網(wǎng)絡(luò)290從數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315接收的信息和數(shù)據(jù)。儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)中心330的信息和數(shù)據(jù)能夠被遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或服務(wù)器335訪問(wèn)，用于處理和分析。例如，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或服務(wù)器335能夠被構(gòu)造成通過(guò)執(zhí)行與諸如MATLAB?的數(shù)值計(jì)算環(huán)境相關(guān)聯(lián)的指令來(lái)處理和分析所儲(chǔ)存的信息和數(shù)據(jù)。處理和分析過(guò)的信息和數(shù)據(jù)能夠被編譯并被輸出到報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)345來(lái)存儲(chǔ)。例如，報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)345能夠存儲(chǔ)來(lái)自數(shù)據(jù)中心330的基于小時(shí)、時(shí)段、日、星期、月、年、操作、位置、部件、工作周期、挖掘周期、操作員、開采的材料、礦藏環(huán)境(例如硬邊角)、有效載荷等的信息和數(shù)據(jù)報(bào)告。儲(chǔ)存在報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)345中的報(bào)告能夠被用來(lái)確定挖掘機(jī)10上特定鏟操作的效果、監(jiān)測(cè)挖掘機(jī)10的操作壽命和損害、確定生產(chǎn)力趨勢(shì)等。第二用戶界面340能夠被用來(lái)訪問(wèn)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)中心330中的信息和數(shù)據(jù)，使用數(shù)值計(jì)算環(huán)境來(lái)處理信息和數(shù)據(jù)，或訪問(wèn)一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)存在報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)345中的報(bào)告。
[0033]圖4示意用于動(dòng)力挖掘機(jī)10的更詳細(xì)控制系統(tǒng)400。例如，動(dòng)力挖掘機(jī)10包括主控制器405、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)410、控制箱415、輔助控制箱420、操作員駕駛室425、第一提升驅(qū)動(dòng)模塊430、第二提升驅(qū)動(dòng)模塊435、推擠驅(qū)動(dòng)模塊440、擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊445、提升現(xiàn)場(chǎng)模塊450、推擠現(xiàn)場(chǎng)模塊455和擺動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)模塊460?？刂葡到y(tǒng)400的各個(gè)部件由例如使用用于工業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的光纖通信系統(tǒng)連接并通過(guò)該光纖通信系統(tǒng)通信，所述光纖通信系統(tǒng)諸如過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線("PR0FIBUS")、以太網(wǎng)、控制網(wǎng)、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線、INTERBUS、控制器局域網(wǎng)("CAN")總線等。控制系統(tǒng)400能夠包括以上參照?qǐng)D2所述的部件和模塊。例如，一個(gè)或多個(gè)提升馬達(dá)和/或驅(qū)動(dòng)裝置215對(duì)應(yīng)于第一和第二提升驅(qū)動(dòng)模塊430和435，一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)和/或驅(qū)動(dòng)裝置220對(duì)應(yīng)于推擠驅(qū)動(dòng)模塊440，并且一個(gè)或多個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)和/或驅(qū)動(dòng)裝置225對(duì)應(yīng)于擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊445。用戶界面210和指示器205能夠被包括在操作員駕駛室425等中。負(fù)載銷應(yīng)變計(jì)、傾斜計(jì)110和吊架銷能夠?qū)㈦娦盘?hào)提供到主控制器405、控制箱415、輔助控制箱420等。
[0034]第一提升驅(qū)動(dòng)模塊430、第二提升驅(qū)動(dòng)模塊435、推擠驅(qū)動(dòng)模塊440和擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊445能夠被構(gòu)造成從例如主控制器接收控制信號(hào)，以控制挖掘機(jī)10的提升、推擠和擺動(dòng)操作。所述控制信號(hào)與用于挖掘機(jī)10的提升、推擠和擺動(dòng)馬達(dá)215、220和225的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相關(guān)聯(lián)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)被施加到馬達(dá)215、220和225時(shí),馬達(dá)的輸出(例如，電氣和機(jī)械輸出)被監(jiān)測(cè)并被反饋回到主控制器405 (例如，經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)模塊450-460)。馬達(dá)的輸出包括例如馬達(dá)速度、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩、馬達(dá)功率、馬達(dá)電流等。基于與挖掘機(jī)10相關(guān)聯(lián)的這些和其它信號(hào)(例如，來(lái)自傾斜計(jì)110的信號(hào))，主控制器405被構(gòu)造成確定或計(jì)算挖掘機(jī)10或其部件的一個(gè)或多個(gè)操作狀態(tài)或位置。在一些實(shí)施例中，主控制器405確定鏟斗位置、鏟斗桿角度或位置、提升繩包角、提升馬達(dá)每分鐘旋轉(zhuǎn)("RPM")，推擠馬達(dá)RPM、鏟斗速度、鏟斗加速度等。
[0035]上述挖掘機(jī)10的控制器200和控制系統(tǒng)400被用來(lái)實(shí)施挖掘機(jī)10的智能挖掘控制(〃IDC〃)。IDC被用來(lái)動(dòng)態(tài)地控制提升和推擠力的施加，以在挖掘操作期間增加挖掘機(jī)10的生產(chǎn)率、最小化挖掘機(jī)10的重心(〃CG〃)偏移、減少挖掘機(jī)的向前和向后傾覆力矩，并減少挖掘機(jī)10的各個(gè)部件(例如移動(dòng)基座15、轉(zhuǎn)臺(tái)25、機(jī)械甲板30、下端40等)上的結(jié)構(gòu)疲勞。
[0036]例如，IDC被構(gòu)造成基于其中鏟斗70或鏟斗桿85的位置和當(dāng)前或目前的提升釋放拉力水平動(dòng)態(tài)地改變最大容許推擠扭矩，以限制挖掘機(jī)10的向前和/或向后傾覆力矩。此外，IDC被構(gòu)造成當(dāng)鏟斗70撞擊礦藏時(shí)，基于例如鏟斗70的確定的加速度動(dòng)態(tài)地改變?nèi)菰S推擠縮回扭矩(即在推擠方向上的減速扭矩、負(fù)推擠扭矩或再生扭矩)，以減少推擠馬達(dá)速度。
[0037]IDC能夠被分成本文稱為平衡推擠控制("BCC")和撞擊推擠控制("ICC")的兩個(gè)控制操作。BCC和ICC能夠通過(guò)例如控制器200或挖掘機(jī)10的主控制器405 —前一后地或單獨(dú)地執(zhí)行。BCC被構(gòu)造成在提升釋放拉力低時(shí)限制推擠力，以減少挖掘機(jī)10的靜態(tài)傾覆力矩。當(dāng)鏟斗70在開始挖掘操作之前處于卷起位置時(shí)，提升釋放拉力通常是低的，并且隨后當(dāng)鏟斗70撞擊和穿透礦藏時(shí)增加。推擠力通常在鏟斗桿85延伸以維持或增加礦藏穿透時(shí)增加。在挖掘周期中的這樣的時(shí)間點(diǎn)處，挖掘機(jī)10易于受到由通過(guò)鏟斗桿85向后擴(kuò)散的過(guò)度推擠反作用力引起的懸臂頂升(jacking)的影響。懸臂頂升能夠?qū)е聭冶鄣趵K50中的張力減少，并且能夠增加與從前到后或向后傾覆力矩相關(guān)聯(lián)的CG偏移。BCC和ICC被構(gòu)造成一起或單獨(dú)地實(shí)施，以在挖掘操作期間減少或最小化向后CG偏移并減少或消除懸臂頂升以及減少?gòu)牡趵K50移除的負(fù)載量。通過(guò)減少或消除懸臂頂升并保持吊繩50中的張力，從前到后或向后的CG偏移(例如沿水平方向的偏移)被減小或最小化。
[0038]參照?qǐng)D5-8的流程500示意用于挖掘機(jī)10的IDC的實(shí)施方式。在圖5_8中提供的本發(fā)明的實(shí)施例中，IDC包括BCC和ICC兩者。雖然參照流程500結(jié)合地描述BCC和ICC，但是BCC和ICC每個(gè)均能夠在挖掘機(jī)10或其它工業(yè)機(jī)械中單獨(dú)地實(shí)施。在一些實(shí)施例中，與ICC的周期時(shí)間(例如IOms周期時(shí)間)相比，使用更慢的周期時(shí)間(例如IOOms周期時(shí)間)來(lái)執(zhí)行BCC。在一些實(shí)施例中，周期時(shí)間在執(zhí)行流程500期間能夠動(dòng)態(tài)地變化或改變。
[0039]流程500與挖掘操作和在挖掘操作期間施加的提升和推擠力相關(guān)聯(lián)，并且在本文中關(guān)于挖掘操作和在挖掘操作期間施加的提升和推擠力描述流程500。流程500例示IDC的實(shí)施例，并且該流程500能夠通過(guò)控制器200或主控制器405來(lái)執(zhí)行。關(guān)于流程500在此描述的各個(gè)步驟能夠同時(shí)地、并行地或以不同于所示連續(xù)執(zhí)行方式的次序執(zhí)行。還能夠使用比所示意的實(shí)施例中示出的更少的步驟來(lái)執(zhí)行流程500。例如，一個(gè)或多個(gè)函數(shù)、公式或算法能夠被用于基于提升釋放拉力水平來(lái)計(jì)算期望推擠扭矩限值，而非使用多個(gè)閾值比較。另外，在一些實(shí)施例中，諸如緩變率(參見步驟620)和閾縮回因子("TRF")(參見步驟575)的數(shù)值具有固定值或存儲(chǔ)值并且不必設(shè)定。在這樣的情形中，對(duì)于這樣的數(shù)值的設(shè)定步驟能夠從流程500刪去。使用一個(gè)或多個(gè)傳感器240(例如一個(gè)或多個(gè)傾斜計(jì)、一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器、一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊、一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)模塊、一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)速計(jì)等)來(lái)實(shí)現(xiàn)流程500的涉及例如確定鏟斗桿角度、確定推擠扭矩、確定提升釋放拉力、確定推擠速度等的步驟，能夠使用由控制器200執(zhí)行的指令來(lái)處理和分析所述傳感器240，以確定挖掘機(jī)10的特征的數(shù)值。如上所述，能夠使用諸如P&H? Centurion?系統(tǒng)的系統(tǒng)來(lái)完成這樣的步驟。
[0040]流程500從BCC開始。其中，BCC能夠關(guān)于硬邊角(hard toes)增加纟產(chǎn)的挖掘能力、增加鏟斗填充因子、防止鏟斗從硬邊角彈開、在挖掘周期早期維持礦藏穿透力、減少在礦藏中失速的可能性并使挖掘機(jī)的總體操作平穩(wěn)。例如，在沒有BCC的情況下，在挖掘礦藏的邊角時(shí)可用的推擠扭矩的量能夠抵著地面推動(dòng)鏟斗70并取消一部分的施加的提升釋放拉力或完全停止提升。另外，通過(guò)在挖掘周期早期增加挖掘機(jī)10的有效性和在硬邊角環(huán)境中穿透礦藏的能力，操作員能夠?yàn)橥诰驒C(jī)10建立平臺(tái)。當(dāng)挖掘機(jī)10從平臺(tái)操作時(shí)，挖掘機(jī)10不向上挖掘，并且能夠在直接朝向礦藏的方向上最大化鏟斗70的動(dòng)量。
[0041]圖5和6示意用于IDC的流程500的BCC部分。在步驟505，確定推擠扭矩比。推擠扭矩比表示推擠扭矩的標(biāo)準(zhǔn)操作值對(duì)一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220被操作或限制的扭矩的t匕，如下所述。例如，推擠扭矩比可以用0-1之間的小數(shù)值來(lái)表示?？商娲?，推擠扭矩比可以表示為對(duì)應(yīng)于具體小數(shù)值(例如0.5)的百分比(例如50%)。接著確定鏟斗桿85的角度(步驟510)。如果，在步驟515，鏟斗桿85的角度在第一角度限值("ANGLE1")和第二角度限值("ANGLE2")之間，則流程500進(jìn)行到步驟520。如果鏟斗桿85的角度不在ANGLEl和ANGLE2之間，則流程500返回到步驟510，在步驟510再次確定鏟斗桿85的角度。ANGLEl和ANGLE2可以采用在關(guān)于水平軸線或平行于挖掘機(jī)10位于其上的表面延伸的平面(例如，鏟斗桿85的水平位置)例如大約20°和大約90°之間的數(shù)值。在其它實(shí)施例中，可以使用分別地小于或大于20°或者小于或大于90°的用于ANGLEl和ANGLE2的數(shù)值。例如，ANGLEl可以具有大約10°的數(shù)值，并且ANGLE2可以具有大約90°的數(shù)值。ANGLEl和ANGLE2用于限定其中IDC有效的操作范圍。在一些實(shí)施例中，ANGLEl和ANGLE2關(guān)于鏟斗桿85的水平平面或水平位置在大約0°和大約90°的范圍內(nèi)。
[0042]在步驟520，確定一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的推擠扭矩。推擠扭矩在鏟斗桿85被推動(dòng)遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10 (例如，朝向礦藏)時(shí)具有正值而在鏟斗桿被朝向挖掘機(jī)10 (例如，遠(yuǎn)離礦藏)拉動(dòng)時(shí)具有負(fù)值。例如，推擠扭矩值的正負(fù)獨(dú)立于一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的旋轉(zhuǎn)方向。例如，導(dǎo)致鏟斗桿85朝向礦藏推擠的一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的旋轉(zhuǎn)被認(rèn)為是正旋轉(zhuǎn)速度，并且導(dǎo)致鏟斗桿85朝向挖掘機(jī)10縮回的一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的旋轉(zhuǎn)被認(rèn)為是負(fù)旋轉(zhuǎn)速度。如果一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的旋轉(zhuǎn)速度是正的(即大于0)，則鏟斗桿85朝向礦藏推擠。如果一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的旋轉(zhuǎn)速度是負(fù)的(即小于0)，則鏟斗桿85朝向挖掘機(jī)10縮回。然而，一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的推擠扭矩能夠在延伸鏟斗桿85時(shí)是負(fù)的，并且能夠在縮回鏟斗桿85時(shí)是正的。如果，在步驟525，推擠扭矩是負(fù)的，則該流程返回到步驟510，在步驟510再次確定鏟斗桿85的角度。如果，在步驟525，推擠速度是正的，則流程進(jìn)行到步驟530。在其它實(shí)施例中，挖掘機(jī)10的不同的特征(例如推擠馬達(dá)電流)能夠被用來(lái)確定例如鏟斗桿85是朝向礦藏推擠還是朝向挖掘機(jī)10縮回，如上所述。另外地或替代地，鏟斗70的運(yùn)動(dòng)能夠被確定為或者朝向挖掘機(jī)10或者遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10，在挖掘機(jī)10的操作員駕駛室內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)操作員控制裝置能夠被用來(lái)確定鏟斗桿85的運(yùn)動(dòng)，與鞍狀塊90相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)傳感器能夠被用來(lái)確定鏟斗桿85的運(yùn)動(dòng)等。
[0043]在確定鏟斗桿85被朝向礦藏推擠之后，確定提升釋放拉力的水平(步驟530)。例如基于一個(gè)或多個(gè)提升馬達(dá)215的一個(gè)或多個(gè)特征來(lái)確定提升釋放拉力的水平。一個(gè)或多個(gè)提升馬達(dá)215的特征能夠包括馬達(dá)速度、馬達(dá)電壓、馬達(dá)電流、馬達(dá)功率、馬達(dá)功率因數(shù)等。在確定提升釋放拉力之后，流程500進(jìn)行到在圖6中示出并參照?qǐng)D6描述的部分B。
[0044]在圖6中的步驟535，將確定的提升釋放拉力與第一提升釋放拉力水平或限值("HL1")進(jìn)行比較。如果確定的提升釋放拉力小于或大約等于HL1，則用于推擠延伸操作的推擠扭矩限值被設(shè)定成等于第一推擠扭矩限制值("CL1")(步驟540)。記號(hào)“Q1”在本文用于推擠延伸操作，以標(biāo)識(shí)挖掘機(jī)10的操作模式，在所述操作模式中，一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的扭矩是正的(例如鏟斗70被推動(dòng)遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10)并且一個(gè)或多個(gè)推馬達(dá)220的速度是正的(鏟斗70被移動(dòng)遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10)。在推擠扭矩限值已經(jīng)在步驟540被設(shè)定之后，流程500進(jìn)行到在圖7中示出并參照?qǐng)D7描述的部分C。如果在步驟535提升釋放拉力不是小于或大約等于HL1，則將提升釋放拉力與第二提升釋放拉力水平或限值("HL2")比較(步驟545)，以確定提升釋放拉力是否處于HLl和HL2之間。如果所確定的提升釋放拉力小于或大約等于HL2且大于HL1，則將推擠扭矩限值Ql設(shè)定成等于第二推擠扭矩限制值("CL2")(步驟550)。在推擠扭矩限值已經(jīng)在步驟550被設(shè)定之后，流程500進(jìn)行到圖7中的部分C。如果在步驟545提升釋放拉力不是小于或大約等于HL2，則將提升釋放拉力與第三提升釋放拉力水平或限值("HL3")比較(步驟555)，以確定提升釋放拉力是否處于HL2和HL3之間。如果所確定 的提升釋放拉力小于或大約等于HL3且大于HL2，則將推擠扭矩限值Ql設(shè)定成等于第三推擠扭矩限制值(〃CL3〃)(步驟560)。在推擠扭矩限值已經(jīng)在步驟560被設(shè)定之后，流程500進(jìn)行到在圖7中的部分C。如果在步驟555提升釋放拉力不是小于或大約等于HL3，則將推擠扭矩限值Ql設(shè)定成等于第四推擠扭矩限制值("CL4")(步驟565)。在推擠扭矩限值已經(jīng)在步驟565被設(shè)定之后，流程500返回到部分A (圖5)中的步驟510，在步驟510再次確定鏟斗桿角度。
[0045]能夠基于例如工業(yè)機(jī)械的類型、鏟的類型或型號(hào)等來(lái)設(shè)定、制定或預(yù)先確定第一、二和三提升釋放拉力水平HL1、HL2和HL3。作為說(shuō)明性實(shí)例，第一提升釋放拉力水平HLl具有標(biāo)準(zhǔn)提升的大約10%的數(shù)值(例如一個(gè)或多個(gè)提升馬達(dá)220的標(biāo)準(zhǔn)或額定運(yùn)行功率或扭矩的大約10%)，第二提升釋放拉力水平HL2具有標(biāo)準(zhǔn)提升的大約22%的數(shù)值，第三提升釋放拉力水平HL3具有標(biāo)準(zhǔn)提升的大約50%的數(shù)值。在其它實(shí)施例中，HLl、HL2、和HL3可以具有不同數(shù)值(例如，HLl ^ 20%, HL2 ^ 40%, HL3 ^ 60%)。然而，與HL1、HL2和HL3呈現(xiàn)的實(shí)際數(shù)值無(wú)關(guān)地，限值的相對(duì)量值之間的關(guān)系保持相同(即HL1〈 ^ HL2< ^ HL3)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，兩個(gè)或多于三個(gè)提升釋放拉力水平被用來(lái)設(shè)定推擠扭矩限值(例如四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)等)?；谄谕目刂凭鹊乃絹?lái)設(shè)定提升釋放拉力水平的數(shù)目。例如，推擠扭矩設(shè)定的逐漸增加能夠通過(guò)增加實(shí)際提升釋放拉力與其比較的提升釋放拉力水平的數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，基于推擠扭矩限值來(lái)設(shè)定提升釋放拉力水平，以確保足夠的提升釋放拉力被施加到鏟斗70，以抵消由推擠扭矩導(dǎo)致的吊繩張力的損失。例如，提升釋放拉力水平和推擠扭矩限值被平衡，使得在挖掘操作期間不缺失超過(guò)大約30%的吊繩張力。在一些實(shí)施例中，如果推擠扭矩相對(duì)于提升釋放拉力過(guò)高，則提升釋放拉力能夠與推擠扭矩發(fā)生沖突，并減小挖掘機(jī)10的生產(chǎn)率。
[0046]推擠扭矩限值CL1、CL2、CL3和CL4還可以具有各種數(shù)值。作為說(shuō)明性實(shí)例，CLUCL2、CL3和CL4隨提升釋放拉力增加至多增加到標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩(例如，基于一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的標(biāo)準(zhǔn)操作功率或扭矩的百分比)。在一個(gè)實(shí)施例中，CLl ^ 18%、CL2 ^ 54%、CL3 ^ 100%并且CL4 ^ 100%。在其它實(shí)施例中，CLU CL2、CL3和CL4可采用不同的數(shù)值。然而，與CU、CL2、CL3和CL4采用的數(shù)值無(wú)關(guān)地，限值的相對(duì)量值之間的關(guān)系保持相同(即CLK~CL2<~CHL3<~CHL4。另外，如上文關(guān)于提升釋放拉力水平所述，能夠使用另外的或更少的推擠扭矩限值。例如，所使用的推擠扭矩限值的數(shù)目取決于用于控制挖掘機(jī)10的提升釋放拉力水平的數(shù)目(例如推擠扭矩限值的數(shù)目=提升釋放拉力水平的數(shù)目+1)。在一些實(shí)施例中，推擠扭矩限值被設(shè)定為提升釋放拉力水平的百分比或比，或被設(shè)定為提升釋放拉力水平的函數(shù)。
[0047]在如上述設(shè)定推擠扭矩限值之后，流程500進(jìn)入ICC部分，其中，監(jiān)測(cè)鏟斗70或鏟斗桿85的加速度(負(fù)加速度或減速)，以減輕鏟斗撞擊礦藏(例如硬邊角環(huán)境中)的影響并減小挖掘機(jī)10的動(dòng)態(tài)傾覆力矩。例如，如果鏟斗70在推擠方向上被礦藏(例如硬邊角)快速停止，則必須消散一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220和推擠傳動(dòng)裝置中的動(dòng)能和旋轉(zhuǎn)慣性。在常規(guī)挖掘機(jī)中，該動(dòng)能通過(guò)使懸臂頂升來(lái)消散，使懸臂頂升導(dǎo)致挖掘機(jī)10的向后傾覆力矩和CG偏移。為了防止或減輕向后傾覆力矩，以另一方式消散一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的動(dòng)能。具體地，ICC被構(gòu)造成監(jiān)測(cè)例如鏟斗70、鏟斗桿85等的加速度。當(dāng)達(dá)到超過(guò)閾加速度值或縮回因子(以下描述)的加速度(例如負(fù)加速度或減速)時(shí)，設(shè)定參考速度(例如等于0)，并增加一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的最大容許縮回扭矩。雖然鏟斗桿85的運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)反轉(zhuǎn)，但是施加到一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的縮回扭矩能夠消散一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220和推擠傳動(dòng)裝置的向前動(dòng)能。通過(guò)消散一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的動(dòng)能，減少或消除鏟斗10在撞擊礦藏時(shí)的向后傾覆力矩。
[0048]圖7和8示意用于IDC的流程500的ICC部分。在步驟570，確定閾縮回因子(〃TRF〃)。TRF能夠例如從存儲(chǔ)器(例如存儲(chǔ)器255)取得、計(jì)算出、手動(dòng)設(shè)定等。TRF可以具有例如在大約-300和大約-25之間的數(shù)值。在一些實(shí)施例中，不同范圍的數(shù)值能夠用于TRF(例如在大約O和大約-500之間)。負(fù)的TRF表示鏟斗70的沿負(fù)方向(例如朝向挖掘機(jī)10)的加速或鏟斗70的減速。TFR能夠用來(lái)確定鏟斗70是否已撞擊礦藏以及是否應(yīng)初始化ICC以消散一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220和推擠傳動(dòng)裝置的動(dòng)能。在一些實(shí)施例中，TRF是與鏟斗70、鏟斗桿85等的加速度相關(guān)聯(lián)的閾加速度數(shù)值。修改TRF控制ICC的敏感度和在鏟斗70撞擊礦藏時(shí)將一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220強(qiáng)制到零速度參考值的頻率。因?yàn)镮CC在更低的加速度的情形下更容易被觸發(fā)，所以設(shè)定越敏感，一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220就更頻繁地被強(qiáng)制成零速度參考值。設(shè)定TRF還可以包括設(shè)定速度參考值被施加的時(shí)間值或時(shí)段T0在一些實(shí)施例中，時(shí)間值T可以被設(shè)定成0.1和1.0秒之間的數(shù)值。在其它實(shí)施例中，時(shí)間值T可以被設(shè)定成大于1.0秒的數(shù)值(例如1.0和2.0秒之間)。時(shí)間值T是基于(例如，鏟斗70與礦藏的撞擊之后的)動(dòng)態(tài)事件的估算的或預(yù)期的持續(xù)時(shí)間的。在一些實(shí)施例中，時(shí)間值T基于一個(gè)或多個(gè)操作員對(duì)所產(chǎn)生的操作員控制的缺失的容忍度。在TRF已被設(shè)定之后，再次確定鏟斗桿85的角度(步驟575)。然后將鏟斗桿85的角度與第一鏟斗桿角度閾值("ANGLE1")和第二鏟斗桿角度閾值("ANGLE2")進(jìn)行比較(步驟580)。第一鏟斗桿角度閾值A(chǔ)NGLEl和第二鏟斗桿角度閾值A(chǔ)NGLE2可以具有任何各種數(shù)值。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，ANGLEl具有關(guān)于水平平面(例如，與挖掘機(jī)10位于其上的地面平行的平面)大約40°的數(shù)值，并且ANGLE2具有關(guān)于所述水平平面大約90°的數(shù)值(例如，鏟斗桿相對(duì)于地面垂直)。在一些實(shí)施例中，ANGLEl和ANGLE2具有在關(guān)于水平平面大約O°和關(guān)于水平平面大約90°范圍內(nèi)的不同數(shù)值。
[0049]如果鏟斗桿85的角度大于或近似等于ANGLEl且小于或近似等于ANGLE2，則流程500進(jìn)行到步驟585。如果鏟斗桿85的角度不是大于或近似等于ANGLEl且小于或近似等于ANGLE2，則流程500返回到部分D和步驟575，其中再次確定鏟斗桿的角度。在步驟585，控制器200或主控制器405確定推擠扭矩是否為正。如上所述，與鏟斗桿85的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)地，推擠扭矩可以是正的或負(fù)的。例如，當(dāng)鏟斗桿85朝向礦藏推擠時(shí)，鏟斗由于重力而被拉動(dòng)遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10。在這樣的情形中，推擠速度是正的(即移動(dòng)遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10)并且推擠扭矩是負(fù)的(使由于重力拉動(dòng)遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10的鏟斗慢下來(lái))。然而，當(dāng)鏟斗70初始地撞擊礦藏時(shí)，鏟斗桿85可繼續(xù)向前移動(dòng)(即推擠速度是正的)，但是現(xiàn)在與礦藏撞擊產(chǎn)生的力導(dǎo)致鏟斗桿85朝向礦藏推進(jìn)，以抵抗該反作用力并保持正推擠速度(即推擠扭矩是正的)。如果推擠扭矩是負(fù)的，則流程500返回到部分D和步驟575。如果推擠扭矩是正的，則流程500進(jìn)行到步驟590，其中將推擠扭矩與推擠扭矩閾值進(jìn)行比較。
[0050]推擠扭矩閾值可以被設(shè)定為例如標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩的大約30%。在一些實(shí)施例中，推擠扭矩閾值大于標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩的大約30% (例如，在標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩的大約30%和大約100%之間)。在其它實(shí)施例中，推擠扭矩閾值小于標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩的大約30% (例如，在標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩的大約0%和大約30%之間)。推擠扭矩閾值被設(shè)定成足夠的數(shù)值，以例如限制其中在依然減少挖掘機(jī)10的CG偏移的同時(shí)實(shí)施ICC的情形的數(shù)目。如果在步驟590處控制器200確定推擠扭矩不是大于或近似等于推擠扭矩閾值，則流程500返回到部分D和步驟575。如果推擠扭矩大于或近似等于推擠扭矩閾值，則流程500進(jìn)行到步驟595。在步驟595，控制器確定推擠速度是否為正(例如移動(dòng)遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10)。如果推擠速度不是正的，則流程500返回到部分D和步驟575。如果推擠速度是正的，則確定挖掘機(jī)10的加速度(例如負(fù)加速度或減速)(步驟600)。挖掘機(jī)10的加速度例如是鏟斗70的加速度、鏟斗桿85的加速度等。加速度是使用例如來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器240 (例如一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器)的信號(hào)確定的，控制器200能夠使用所述信號(hào)來(lái)計(jì)算鏟斗70或鏟斗桿85的位置、鏟斗70或鏟斗桿85的速度以及鏟斗70或鏟斗桿85的加速度。在一些實(shí)施例中，所確定的加速度能夠被過(guò)濾，以防止任何加速度尖峰或測(cè)量誤差影響ICC的運(yùn)行。在已確定好加速度之后，流程500轉(zhuǎn)入在圖8中示出并參照?qǐng)D8描述的部分E。
[0051]參照?qǐng)D8，控制器200確定在流程500的步驟600處確定的加速度是否為負(fù)(步驟605)。如果加速度不是負(fù)的，則流程500返回到在圖5中示出并參照?qǐng)D5描述的部分F和步驟530。如果加速度是負(fù)的，則計(jì)算縮回因子("RF")(例如減速因子、負(fù)加速度因子等)(步驟610)?？s回因子RF被用來(lái)確定鏟斗70或鏟斗桿85的負(fù)加速度(即減速)的大小是否足以初始化ICC。在一些實(shí)施例中，縮回因子RF被計(jì)算為推擠馬達(dá)扭矩對(duì)所確定的加速度的比。在其它實(shí)施例中，縮回因子RF被計(jì)算為估算扭矩對(duì)實(shí)際扭矩或預(yù)測(cè)加速度對(duì)實(shí)際加速度的比。在一些實(shí)施例中，所確定的加速度的平均值可用來(lái)計(jì)算縮回因子RF。在一些實(shí)施例中，RF是與鏟斗70、鏟斗桿85等的加速度相關(guān)聯(lián)的加速度值。與用來(lái)計(jì)算縮回因子RF的精確因子無(wú)關(guān)地，能夠?qū)⒖s回因子RF與閾縮回因子TRF進(jìn)行比較(步驟615)。如果縮回因子RF大于或近似等于閾縮回因子TRF并小于0，則流程500進(jìn)行到步驟620。如果縮回因子RF不是大于或近似等于閾縮回因子TRF并小于0，則流程500返回到在圖5中示出并參照?qǐng)D5描述的部分F。
[0052]在步驟620處，設(shè)定緩變率。緩變率例如是預(yù)置時(shí)間，在該預(yù)置時(shí)間期間，推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置或推擠驅(qū)動(dòng)模塊440將一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的速度從當(dāng)前或目前速度值改變到新的速度值。這樣，緩變率能夠影響挖掘機(jī)10對(duì)動(dòng)態(tài)事件(例如，鏟斗70撞擊礦藏)進(jìn)行阻尼的能力。如果緩變率不適于允許推擠驅(qū)動(dòng)模塊440實(shí)現(xiàn)期望的速度改變，則挖掘機(jī)10不能夠正確對(duì)動(dòng)態(tài)事件進(jìn)行阻尼。在一些實(shí)施例中，緩變率越高，響應(yīng)動(dòng)態(tài)事件的速度就越慢。這樣，在步驟620處，緩變率被設(shè)定成足夠小，以確保挖掘機(jī)10能夠?qū)?dòng)態(tài)事件進(jìn)行阻尼。例如，基于馬達(dá)速度、馬達(dá)扭矩、鏟斗速度、鏟斗加速度、推擠驅(qū)動(dòng)裝置440的一個(gè)或多個(gè)限值、一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的一個(gè)或多個(gè)限值等來(lái)設(shè)定緩變率。在一些實(shí)施例中，緩變率是恒定的(例如，線性的)。在其它實(shí)施例中，緩變率能夠相對(duì)于例如時(shí)間、馬達(dá)速度等動(dòng)態(tài)地變化。
[0053]在步驟620之后，設(shè)定計(jì)數(shù)器或另一合適定時(shí)器(步驟625 )。例如，計(jì)數(shù)器被設(shè)定用以監(jiān)測(cè)或控制新推擠縮回扭矩和速度參考值被設(shè)定或施加的次數(shù)(如下所述)。在一些實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器對(duì)處理單元250的每個(gè)時(shí)鐘周期增量，直到其達(dá)到預(yù)定的或已建立的數(shù)值(例如時(shí)間值T)。然后在步驟630設(shè)定推擠縮回扭矩。
[0054]在正常操作期間，一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)的推擠縮回扭矩被設(shè)定成例如標(biāo)準(zhǔn)值或正常操作限值(即100%)的大約90%。然而，在諸如鏟斗70撞擊礦藏的動(dòng)態(tài)事件期間，正常運(yùn)行限值的90-100%的縮回扭矩通常不足以消散一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220和推擠傳動(dòng)裝置的動(dòng)能，以防止懸臂頂升。這樣，在步驟630處，推擠縮回扭矩被設(shè)定成超過(guò)用于一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的縮回扭矩的標(biāo)準(zhǔn)值或正常操作限值的數(shù)值。在一些實(shí)施例中，縮回扭矩被設(shè)定成縮回扭矩正常操作限值的大約150%。在其它實(shí)施例中，縮回扭矩被設(shè)定成在縮回扭矩正常操作限值的大約150%和大約100%之間的數(shù)值。在又一實(shí)施例中，縮回扭矩被設(shè)定成大于縮回扭矩正常操作限值的大約150%。在這樣的實(shí)施例中，縮回扭矩受到例如馬達(dá)的運(yùn)行特征的限制(例如，有些馬達(dá)與其它馬達(dá)相比能夠允許更大的縮回扭矩)。這樣，基于一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的特征，縮回扭矩可以被設(shè)定成正常操作限值的大約150%和大約400%之間的數(shù)值。在一些實(shí)施例中，縮回扭矩或推擠扭矩是沿著與所確定的加速度的方向?qū)?yīng)的方向設(shè)定的。例如，沿負(fù)方向(即，朝向鏟)的加速度或替代地沿推擠方向(即，遠(yuǎn)離鏟)的減速導(dǎo)致設(shè)定推擠扭矩(例如負(fù)推擠扭矩、減速扭矩、再生扭矩等)或負(fù)馬達(dá)電流。
[0055]在步驟630設(shè)置推擠縮回扭矩之后，設(shè)定速度參考值(步驟635)。速度參考值是被選擇或確定以消散一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220和推擠傳動(dòng)裝置的動(dòng)能的一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220的期望未來(lái)速度(例如，O)。當(dāng)速度參考值已被設(shè)定時(shí)，對(duì)動(dòng)態(tài)事件(例如，鏟斗撞擊礦藏)的阻尼被自動(dòng)執(zhí)行，以消散一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220和推擠傳動(dòng)裝置的動(dòng)能。針對(duì)時(shí)間值T設(shè)定速度參考值(例如，為0)，以消散一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220和推擠傳動(dòng)裝置的動(dòng)能，如上所述。在一些實(shí)施例中，速度參考值能夠是動(dòng)態(tài)的并在時(shí)間值T期間改變(例如，線性改變、非線性改變、指數(shù)改變等)。在其它實(shí)施例中，速度參考值能夠是基于例如實(shí)際速度與期望速度、估算速度或另一參考速度之間的差的。在步驟635之后，流程500進(jìn)行到在圖9中示出并參照?qǐng)D9描述的部分G。
[0056]在圖9中的步驟640，將計(jì)數(shù)器與時(shí)間值T進(jìn)行比較。如果計(jì)數(shù)器不等于時(shí)間值T，則計(jì)數(shù)器增量(步驟645)并且流程500返回到步驟640。如果，在步驟640，計(jì)數(shù)器等于時(shí)間值T，則將推擠縮回扭矩重新設(shè)定回到標(biāo)準(zhǔn)值或馬達(dá)的正常操作限值內(nèi)(例如，推擠縮回扭矩〈?100%)(步驟650)，將速度參考值設(shè)定成等于操作員的速度參考值(例如，基于諸如操縱桿的控制裝置)(步驟655)，并且將緩變率重新設(shè)定成用于挖掘機(jī)10的操作的標(biāo)準(zhǔn)值(步驟660 )。在已重新設(shè)定緩變率之后，流程500返回在圖5中示出并參照?qǐng)D5描述的部分F。在一些實(shí)施例中，控制器200或主控制器405還能夠監(jiān)測(cè)鏟斗桿85或鏟斗70相對(duì)于礦藏的位置，并在撞擊礦藏之前減慢鏟斗桿85或鏟斗70的運(yùn)動(dòng)，以減少與一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)220和推擠傳動(dòng)裝置相關(guān)聯(lián)的動(dòng)能。
[0057]因此，本發(fā)明尤其是提供了用于基于鏟斗的提升釋放拉力和減速來(lái)控制工業(yè)機(jī)械的一個(gè)或多個(gè)推擠扭矩限值的系統(tǒng)、方法、裝置和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。本發(fā)明的各種特征和優(yōu)勢(shì)在權(quán)利要求書中闡述。
【權(quán)利要求】
1.一種控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的方法，所述工業(yè)機(jī)械包括鏟斗桿、鏟斗和推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)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(gè)或多個(gè)鏟斗桿角度限值進(jìn)行比較； 確定與所述鏟斗相關(guān)聯(lián)的加速度； 基于所述加速度確定推擠縮回因子； 將所述推擠縮回因子與閾推擠縮回因子進(jìn)行比較；以及 基于所述鏟斗桿的所述角度與一個(gè)或多個(gè)鏟斗桿角度限值的比較以及所述推擠縮回因子與所述閾推擠縮回因子的比較，對(duì)所述推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)定推擠速度參考值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，與所述鏟斗相關(guān)聯(lián)的所述加速度是負(fù)加速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)鏟斗桿角度限值在相對(duì)于所述鏟斗桿的水平位置的大約零度和大約九十度之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:基于所述鏟斗桿的所述角度與一個(gè)或多個(gè)鏟斗桿角度限值的比較以及所述推擠縮回因子與所述閾推擠縮回因子的比較，對(duì)所述推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)定推擠縮回扭矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述推擠縮回扭矩被設(shè)定為比推擠縮回扭矩的標(biāo)準(zhǔn)操作值大的數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述數(shù)值被設(shè)定成比推擠縮回扭矩的所述標(biāo)準(zhǔn)操作值的大約400%小的數(shù)值`。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 確定推擠馬達(dá)扭矩；以及 將所述推擠扭矩與一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)扭矩限值進(jìn)行比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，進(jìn)一步基于所述推擠扭矩與所述一個(gè)或多個(gè)推擠馬達(dá)扭矩限值的比較來(lái)設(shè)定推擠縮回扭矩。
9.一種工業(yè)機(jī)械,包括: 鏟斗桿，所述鏟斗桿連接到鏟斗； 推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，所述推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置被構(gòu)造成向推擠馬達(dá)提供一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，所述推擠馬達(dá)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(dòng)或移動(dòng)遠(yuǎn)離礦藏；以及 控制器，所述控制器連接到所述推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，所述控制器被構(gòu)造用于 確定與所述鏟斗相關(guān)聯(lián)的加速度， 基于所述加速度來(lái)確定推擠縮回因子； 將所述推擠縮回因子與閾推擠縮回因子進(jìn)行比較，和 基于所述縮回因子與所述閾縮回因子的比較來(lái)對(duì)所述推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)定推擠速度參考值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工業(yè)機(jī)械，其中，與所述鏟斗相關(guān)聯(lián)的所述加速度是負(fù)加速度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工業(yè)機(jī)械，其中，一個(gè)或多個(gè)鏟斗桿角度限值在相對(duì)于所述鏟斗桿的水平位置的大約零度和大約九十度之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造用于基于所述縮回因子與所述閾縮回因子的比較來(lái)對(duì)所述推擠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)定推擠縮回扭矩。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述推擠縮回扭矩被設(shè)定成比推擠縮回扭矩的標(biāo)準(zhǔn)操作值大的數(shù)值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述數(shù)值被設(shè)定成比推擠縮回扭矩的所述標(biāo)準(zhǔn)操作值的大約400%小的數(shù)值。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述數(shù)值被設(shè)定成推擠縮回扭矩的所述標(biāo)準(zhǔn)操作值的大約150%。
16.一種控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的方法，所述工業(yè)機(jī)械包括鏟斗和推擠驅(qū)動(dòng)裝置，所述方法包括: 確定與所述工業(yè)機(jī)械相關(guān)聯(lián)的加速度； 基于所述加速度來(lái)確定推擠縮回因子； 將所述推擠縮回因子與閾推擠縮回因子進(jìn)行比較；以及 基于所述推擠縮回因子與所述閾推擠縮回因子的比較來(lái)對(duì)所述推擠驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)定推擠速度參考值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述加速度是負(fù)加速度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述閾推擠縮回因子是閾加速度，并且所述推擠縮回因子是與所述工業(yè)機(jī)械相關(guān)聯(lián)的所述加速度的數(shù)值。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括:基于所述推擠縮回因子與所述閾推擠縮回因子的比較來(lái)對(duì)所述推擠驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)定推擠縮回扭矩。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述推擠縮回扭矩被設(shè)定成比推擠縮回扭矩的標(biāo)準(zhǔn)操作值大的數(shù)值。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述數(shù)值被設(shè)定成推擠縮回扭矩的所述標(biāo)準(zhǔn)操作值的大約150%的數(shù)值。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述推擠縮回扭矩被可操作地設(shè)定用以消散推擠馬達(dá)和推擠傳動(dòng)裝置的動(dòng)能。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述工業(yè)機(jī)械是繩索挖掘機(jī)。
【文檔編號(hào)】E02F3/42GK103781969SQ201180071748
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月29日
【發(fā)明者】約瑟夫·科爾威爾, 威廉·耶倫, 戴維·文特, 邁克爾·林斯特羅斯 申請(qǐng)人:哈尼施費(fèi)格爾技術(shù)公司