[发明专利]控制工业机械的挖掘操作

说明书

本申请是申请日为2011年8月31日、申请号为201180071749.X(国际申请号为PCT/US2011/049975)、发明名称为“控制工业机械的挖掘操作”的发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(例如，硬边角环境)，向外推挤铲斗杆(即，使铲斗杆平移远离工业机械)成撞击矿藏能够导致铲斗意外停止。铲斗的意外停止能够接着导致悬臂顶升。悬臂顶升是整个悬臂由于过度的推挤反作用力而反冲。由铲斗意外停止引起的悬臂顶升或反冲导致工业机械沿向后方向倾斜(即，倾覆力矩或重心["CG"]偏移远离矿藏)。这样的倾覆力矩在工业机械上引起周期应力，这能够导致焊接开裂或其它应变。工业机械沿向前或者向后方向倾斜的程度影响工业机械经受的结构疲劳。限制工业机械的最大向前和/或向后倾覆力矩和CG偏移因此能够增加工业机械的操作寿命。

发明内容

因而，本发明提供工业机械的控制，使得控制在挖掘操作过期间使用的推挤和提升力，以防止或限制工业机械的向前和/或向后倾覆力矩。例如，减少CG偏移量，以减少工业机械上的结构疲劳(例如，在移动基座、转台、机械甲板、下端等上的结构疲劳)并增加工业机械的运行寿命。相对于提升力(例如，提升释放拉力(hoist bail pull))控制推挤力(例如，推挤扭矩或推挤扭矩限值)，使得基于提升释放拉力的水平来设定推挤扭矩或推挤扭矩限值。这样的控制限制在挖掘操作早期能够施加的推挤扭矩，并且在提升释放拉力的水平增加时，逐渐地增加在挖掘操作从头到尾能够施加的推挤扭矩。此外，当工业机械的铲斗撞击矿藏时，基于工业机械的部件(例如，铲斗、铲斗杆等)的所确定的加速度来增加(例如，超过正常或标准操作值)最大允许恢复或缩回扭矩。在挖掘操作器件以这种方式控制工业机械的操作限制或消除能够对工业机械的操作寿命具有不利影响的静态和动态向后倾覆力矩和CG偏移。例如，向前和向后静态倾覆力矩涉及诸如所施加的提升和推挤扭矩的工业机械的操作特征。向前和向后动态倾覆力矩涉及例如由铲斗撞击矿藏等导致的在工业机械上的瞬时力或工业机械的特征。

在一个实施例中，本发明提供一种控制工业机械的挖掘操作的方法。工业机械包括铲斗杆和推挤马达驱动装置。该方法包括：确定铲斗杆的角度；将铲斗杆的角度与一个或多个铲斗杆角度限值进行比较；确定提升释放拉力；以及将提升释放拉力与一个或多个提升释放拉力限值进行比较。该方法还包括：基于铲斗杆的角度与一个或多个铲斗杆角度限值的比较和提升释放拉力与一个或多个提升释放拉力限值的比较来对推挤马达驱动装置设定推挤扭矩限值。

在另一实施例中，本发明提供一种工业机械，该工业机械包括铲斗杆、推挤马达驱动装置和控制器。铲斗杆被连接到铲斗。推挤马达驱动装置被构造成向推挤马达提供一个或多个控制信号，并且推挤马达可操作用以向铲斗杆提供力，以使铲斗杆朝向矿藏移动或移动远离矿藏。控制器被连接到推挤马达驱动装置，并被构造用于：确定铲斗杆的角度；将铲斗杆的角度与一个或多个铲斗杆角度限值进行比较；确定提升释放拉力；和将提升释放拉力与一个或多个提升释放拉力限值进行比较。控制器还被构造用于基于铲斗杆的角度与一个或多个铲斗杆角度限值的比较和提升释放拉力与一个或多个提升释放拉力限值的比较来对推挤马达驱动装置设定推挤扭矩限值。

在另一个实施例中，本发明提供一种控制工业机械的挖掘操作的方法。该方法包括：确定与工业机械相关联的提升释放拉力；基于所确定的工业机械的提升释放拉力来确定用于推挤驱动装置的推挤扭矩限制值；以及将推挤驱动装置的推挤扭矩限值设置成推挤扭矩限制值，以将与推挤操作相关联的扭矩限制到该推挤扭矩限制值。

本发明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示意根据本发明的实施例的工业机械。

图2示意根据本发明的实施例的工业机械的控制器。

图3示意根据本发明的实施例的工业机械的数据记录系统。