控制工业机械的挖掘操作制造技术

控制工业机械的挖掘操作。用于控制包括一个或多个部件的工业机械的操作的系统、方法、设备和计算机可读介质。一种控制工业机械的方法，包括：在挖掘操作期间确定工业机械的一个或多个部件中的至少一个部件的位置；基于一个或多个部件中的该至少一个部件的位置以及部件位置和提升释放拉力之间的关系来确定提升释放拉力设定；以及将提升释放拉力水平设定为绳索提升释放拉力设定。在挖掘操作早期的提升释放拉力水平大于在挖掘操作后期的提升释放拉力水平。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2011年8月31日、申请号为201180071765.9(国际申请号为PCT/US2011/050024)、专利技术名称为“控制工业机械的挖掘操作”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2011年4月29日提交的在先提交的共同待审查美国临时专利申请第61/480,603号的权益，其全部内容通过引用而并入本文。
本专利技术涉及控制诸如电动绳索挖掘机或动力挖掘机的工业机械的挖掘操作。
技术介绍
诸如电动绳索挖掘机或动力挖掘机、索斗铲等的工业机械被用来执行从例如矿藏中移除材料的挖掘操作。在困难的采矿环境中，工业机械沿向前方向倾覆的程度影响工业机械所经受的结构疲劳。限制工业机械的最大向前倾覆力矩和CG偏移因此能够增加工业机械的操作寿命。
技术实现思路
因而，本专利技术提供工业机械的控制，使得在挖掘操作期间使用的提升力或提升释放拉力(hoist bail pull)受到控制，以防止工业机械的增加的或过度的向前倾覆。这在通过动态增加在挖掘操作的挖掘包络低处的提升释放拉力水平来增加工业机械的生产力的同时被实现。当工业机械在挖掘操作期间并关于挖掘包络继续时，控制器将提升释放
拉力水平从最大水平逐步减小到更低的或标准操作值。提升释放拉力水平被减小，使得在挖掘操作后期，提升释放拉力水平已经达到标准操作值。挖掘周期时间通过增加提升释放拉力而相应地降低，挖掘操作低处的有效载荷被增加，并且工业机械上的结构疲劳被维持在或低于没有增加提升释放拉力的工业机械的水平。在一个实施例中，本专利技术提供一种控制工业机械的挖掘操作的方法。该工业机械包括铲斗和提升马达驱动装置。该方法包括：确定铲斗的关于挖掘包络的第一位置；基于铲斗的第一位置以及铲斗位置和提升释放拉力之间的关系来确定第一提升释放拉力设定；以及将提升马达驱动装置的第一提升释放拉力的水平设定为第一提升释放拉力设定。该方法还包括：确定铲斗的关于挖掘包络的第二位置；基于铲斗的第二位置以及铲斗位置和提升释放拉力之间的关系来确定第二提升释放拉力设定；以及将提升马达驱动装置的第二提升释放拉力水平设定为第二提升释放拉力设定。铲斗的第一位置与铲斗的第二位置相比对应于在挖掘包络中的更低位置，并且第一提升释放拉力水平大于第二提升释放拉力水平。在另一个实施例中，本专利技术提供一种包括铲斗、提升马达驱动装置和控制器的工业机械。铲斗被连接到一个或多个提升绳。提升马达驱动装置被构造成向提升马达提供一个或多个驱动信号，并且提升马达可操作用以当铲斗在挖掘操作期间移动时向一个或多个提升绳施加力。控制器被连接到提升马达驱动装置，并且被构造用于：确定与挖掘操作相关联的铲斗的第一位置；基于铲斗位置和提升释放拉力之间的关系来确定第一提升释放拉力设定；以及将提升马达驱动装置的第一提升释放拉力水平设定为第一提升释放拉力设定。控制器还被构造用于：确定与挖掘操作相关联的铲斗的第二位置；基于铲斗位置和提升释放拉力之间的关系来确定第二提升释放拉力设定；以及将提升马达驱动装置的第二提升释放拉力水平设定为第二提升释放拉力设定。铲斗的第一位置与铲斗的第二位置相比对应于在挖掘操作中更早的位
置，并且第一提升释放拉力水平大于第二提升释放拉力水平。在另一个实施例中，本专利技术提供一种控制包括一个或多个部件的工业机械的挖掘操作的方法。该方法包括：确定在挖掘操作期间的该工业机械的一个或多个部件中的至少一个部件的位置；基于所述一个或多个部件中的该至少一个部件的位置以及部件位置和提升释放拉力之间的关系来确定提升释放拉力设定；以及将提升释放拉力水平设定为所述提升释放拉力设定。在挖掘操作早期的提升释放拉力水平大于在挖掘操作后期的提升释放拉力水平。本专利技术的其它方面通过考虑详细描述和附图将会变得显而易见。附图说明图1示意根据本专利技术的实施例的工业机械。图2示意根据本专利技术的实施例的工业机械的控制器。图3示意根据本专利技术的实施例的工业机械的控制系统。图4示意用于控制根据本专利技术的实施例的工业机械的流程。图5-8是示出提升释放拉力和释放速度之间关系的曲线图。具体实施方式在详细解释本专利技术的任何实施例之前，应理解，本专利技术的应用不限于以下说明书中阐述或附图中示意的结构细节和部件布置。本专利技术能够具有其它实施例并可以其它方式实践或实施。此外，应理解，本文所采用的措辞和术语是为说明的目的，而不应认为是限制。本文中“包括”、“包含”、“具有”以及其变型的使用意思是包含此后列出的项目和其等同物以及另外的项目。术语“安装”、“连接”、“联接”广泛地被使用并且包含直接和间接安装、连接和联接。此外，“连接”和“联接”不管是直接还是间接，不限于物理或机械连接或联接，并且可以包括电连接或联接。此外，电子通讯和通知可使用包括直接连接、无线连接等的任何已知方式来实施。应该注意的是，多个硬件和基于软件的装置以及多个不同的结构部件可用来实施本专利技术。此外，如随后段落中描述，附图中所示的具体构造旨在例示本专利技术的实施例，并且其它替代构造是可能的。除非另作说明，术语“处理器”、“中央处理单元”以及“CPU”是可互换的。这里术语“处理器”或“中央处理单元”或“CPU”被用作标识实施具体功能的单元，应该理解的是，除非另作说明，这些功能能够通过单个处理器或以任何方式布置的多个处理器，包括并行处理器、串行处理器、串联处理器或云处理/云计算构造来实施。本文所述的本专利技术涉及与基于例如工业机械的铲斗、铲斗杆或其它部件的位置动态地控制提升力或提升释放拉力相关联的系统、方法、设备和计算机可读介质。诸如电动绳索挖掘机或类似的采矿机械的工业机械可操作用以执行挖掘操作，以从矿藏移除有效载荷(即材料)。当工业机械挖掘到矿藏中时，由铲斗杆的延伸引起的在工业机械上的力和有效载荷的重量能够沿向前方向在工业机械上产生倾覆力矩和重心(\CG\)偏移。CG偏移的量值部分地取决于所施加的提升释放拉力的水平。通常，提升释放拉力的水平越大，沿向前方向的CG偏移就越大。作为CG偏移的结果，工业机械经受能够对工业机械操作寿命造成不利影响的周期结构疲劳和应力。为了增加工业机械的生产力而不增加工业机械经受的CG偏移，工业机械的控制器动态地在挖掘操作的挖掘包络低处增加提升释放拉力的水平。当工业机械在挖掘操作期间并关于挖掘包络继续时，控制器将提升释放拉力的水平从最大水平逐步减小到更低的或标准操作值。提升释放拉力的水平被减小，使得在挖掘操作后期，提升释放拉力水平已达到例如标准操作值或小于标准操作值。挖掘周期时间被相应地减小，在挖掘操作早期和在挖掘包络低处的有效载荷被增加，并且工业机械的结构负载维持在或低于不使用增加的提升释放拉力的类似工业机械的水平。虽然本文描述的本专利技术能够应用到各种工业机械(例如绳索挖掘
机、索斗铲、AC机械、DC机械、液压机械等)、由各种工业机械实施或与各种工业机械结合使用，但本文描述的本专利技术的实施例是相对于诸如图1中所示的动力挖掘机10的电动绳索挖掘机或动力挖掘机描述的。挖掘机10包括移动基座15、驱动履带20、转台25、机械甲板30、悬臂35、下端40、滑轮45、拉索50、背撑条55、撑条结构60、铲斗70、一根或多根提升绳75、绞盘鼓筒80、铲斗臂或杆85、鞍状块90、枢转点95、传动单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制工业机械的挖掘操作的方法，所述方法包括：当所述工业机械的部件在挖掘操作期间处于第一位置时，利用处理器确定提升驱动装置的第一提升力设定；利用所述处理器，将所述提升驱动装置的第一提升力水平设定为所述第一提升力设定；当所述工业机械的所述部件在挖掘操作期间处于第二位置时，利用处理器确定所述提升驱动装置的第二提升力设定，所述部件的第一位置与所述部件的第二位置相比对应于所述挖掘操作中的更早位置；以及利用所述处理器，将所述提升驱动装置的第二提升力水平设定为所述第二提升力设定；其中，所述第一提升力水平大于所述第二提升力水平。

【技术特征摘要】
2011.04.29 US 61/480,6031.一种控制工业机械的挖掘操作的方法，所述方法包括：当所述工业机械的部件在挖掘操作期间处于第一位置时，利用处理器确定提升驱动装置的第一提升力设定；利用所述处理器，将所述提升驱动装置的第一提升力水平设定为所述第一提升力设定；当所述工业机械的所述部件在挖掘操作期间处于第二位置时，利用处理器确定所述提升驱动装置的第二提升力设定，所述部件的第一位置与所述部件的第二位置相比对应于所述挖掘操作中的更早位置；以及利用所述处理器，将所述提升驱动装置的第二提升力水平设定为所述第二提升力设定；其中，所述第一提升力水平大于所述第二提升力水平。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一提升力水平超过提升力的正常操作值。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工业机械是绳索挖掘机。4.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述挖掘操作期间监测所述工业机械的重心(“CG”)偏移。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述部件是铲斗。6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一位置处的所述工业机械的倾覆力矩大约等于在所述第二位置处的所述工业机械的所述倾覆力矩。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述工业机械是液压机械。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述提升驱动装置被构造为基于所述第一提升力水平向提升致动器提供第一驱动信号，并基于所述第二提升力水平向所述提升致动器提供第二驱动信号。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述提升驱动装置是提升马达驱动装置。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述提升致动器产生提供给所述部件的提升力，所产生的提升力被限制为所述第一提升力水平或所述第二提升力水平中的一个。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述提升驱动器是提升马达，所述提升力是由所述提升马达产生的提升马达扭矩。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述提升马达扭矩驱动绞盘鼓筒以放出或拉进提升绳，从而降低或提升所述部件。13.一种工业机械，包括：提升驱动装置，所述提升驱动装置被构造成当铲斗通过挖掘操作而移动时，产生与被施加到所述铲斗的力相关的信号；以及控制器，所述控制器连接到所述提升驱动装置，所述控制器包括处理器和存储在计算机可读介质中的可执行指令，所述控制器被构造用于取回并执行所述指令，从而：当所述工业机械的铲斗在挖掘操作期间处于第一位置时确定第一提升设定；将所述提升驱动装置的第一提升水平设定为所述第一提升设定；当所述工业机械的铲斗在所述挖掘操作期间处于第二位置时
\t确定第二提升设定，所述部件的第一位置与所述部件的第二位置相比对应于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·科尔威尔，威廉·鲍尔斯，约翰·伯兰特，
申请(专利权)人：哈尼施费格尔技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US