[发明专利]基于钢丝绳永久缠绕来控制工业机械的操作

说明书

公开了基于钢丝绳永久缠绕来控制工业机械的操作。一种工业机械，包括铲斗、提升卷筒、连接在提升卷筒和铲斗之间的钢丝绳、提升马达、传感器、和控制器。传感器生成与围绕提升卷筒的钢丝绳的钢丝缠绕数目有关的信号，该信号由控制器接收。基于来自传感器的信号，控制器确定围绕提升卷筒的缠绕钢丝的数目。如果控制器确定围绕提升卷筒的永久缠绕的数目不足，则控制器设定提升马达的一个或多个参数。控制器将提升马达的所述一个或多个参数设定为低于用于所述参数的正常操作值的值。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年1月21日提交的申请号为61/929,763的美国专利申请的权益，其全部内容通过引入合并于此。

背景技术

本申请涉及控制诸如电绳或动力铲的工业机械的操作。

发明内容

诸如电绳铲的工业机械被用于执行挖掘操作，以从例如矿山的工作面(a bank ofa mine)移除材料。然而，如今存在多种不同的市售的工业机械。由于尺寸、几何形状、作业能力等的不同，用户必须拥有各种不同的机械用于完成不同的任务。

在那些机械当中可能是很多绳铲(rope shovels)。绳铲通常包括钢丝绳和钢丝绳所缠绕的提升卷筒。钢丝绳的端部安装有索环，索环将钢丝绳刚性附接到提升卷筒，并且索环卷曲到钢丝绳的端部上以将索环固定到钢丝绳。然而，索环没有被设计为或能够保持有效负载的整个重量(例如，铲斗、铲斗内的材料、和其重要至少部分由钢丝绳支撑的机械的任何其他组件，等等)。相反，有效负载的重量由围绕提升卷筒的永久缠绕负担(即，钢丝绳围绕提升卷筒持续的旋转)。当负载施加到铲时，永久缠绕围绕卷筒绷紧。卷筒和钢丝绳之间的摩擦将钢丝绳锚定到卷筒，而铲处于操作中以支撑有效负载。

本文中描述的发明的实施例涉及工业机械和用于工业机械的控制系统，控制系统用于调节或控制例如施加到钢丝绳的马达扭矩和速度，使得扭矩和速度与围绕提升卷筒的钢丝绳的多个永久缠绕有关(例如，成比例)。控制系统允许共同绳长度在不同机械之间使用。通过确定围绕提升卷筒的钢丝缠绕的总数目(即，包括永久缠绕和活动缠绕)，控制系统能够确保足够数目的永久缠绕存在用于给定负载，并且马达扭矩和速度被限制直到足够数目的永久缠绕用于负载。结果，当足够或最小数目的永久缠绕存在于提升卷筒上时，控制系统仅将峰值负载施加到钢丝绳。

另外，通过确保在提升卷筒上总是存在足够数目的钢丝绳永久缠绕，可以使用比另外要求更短的提升绳，因为仅在存在足够数目的永久缠绕支撑钢丝绳上的负载时施加全动力。例如，这允许将对于旧机械来说足够长的钢丝绳用在更新、更大的机械上，而不用担心通过施加钢丝绳和索环不能支撑的负载而可能危害新机械的安全性。

在一个实施例中，本发明提供一种工业机械，该工业机械包括铲斗、提升卷筒、连接在提升卷筒和铲斗之间的钢丝绳、提升马达、传感器、和控制器。传感器生成与钢丝绳的长度或铲斗的位置有关的信号，由控制器接收所述信号。基于来自传感器的信号，控制器确定围绕提升卷筒的钢丝缠绕的总数目、钢丝绳的长度、或铲斗的位置中的一个。如果控制器确定围绕着提升卷筒的永久缠绕数目不足，或铲斗的位置或钢丝绳的长度对应于不足数目的围绕着提升卷筒的永久缠绕，则控制器设定提升马达的一个或多个参数。所述控制器将提升马达的所述一个或多个参数中的每一个设定为低于用于所述参数的正常操作值的值。当控制器确定存在足够数目的围绕提升卷筒的永久缠绕，以向钢丝绳施加正常操作动力时，控制器将所述一个或多个参数重设为正常操作值。