基于鋼絲繩永久纏繞來控制工業(yè)機(jī)械的操作的制作方法
【專利說明】基于鋼絲繩永久纏繞來控制工業(yè)機(jī)械的操作
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2014年1月21日提交的申請?zhí)枮?1/929, 763的美國專利申請的權(quán) 益，其全部內(nèi)容通過引入合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 本申請涉及控制諸如電繩或動力鏟的工業(yè)機(jī)械的操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 諸如電繩鏟的工業(yè)機(jī)械被用于執(zhí)行挖掘操作，以從例如礦山的工作面（abankof amine)移除材料。然而，如今存在多種不同的市售的工業(yè)機(jī)械。由于尺寸、幾何形狀、作業(yè) 能力等的不同，用戶必須擁有各種不同的機(jī)械用于完成不同的任務(wù)。
[0005] 在那些機(jī)械當(dāng)中可能是很多繩1產(chǎn)（ropeshovels)。繩|產(chǎn)通常包括鋼絲繩和鋼絲繩 所纏繞的提升卷筒。鋼絲繩的端部安裝有索環(huán)，索環(huán)將鋼絲繩剛性附接到提升卷筒，并且索 環(huán)卷曲到鋼絲繩的端部上以將索環(huán)固定到鋼絲繩。然而，索環(huán)沒有被設(shè)計(jì)為或能夠保持有 效負(fù)載的整個重量（例如，鏟斗、鏟斗內(nèi)的材料、和其重要至少部分由鋼絲繩支撐的機(jī)械的 任何其他組件，等等）。相反，有效負(fù)載的重量由圍繞提升卷筒的永久纏繞負(fù)擔(dān)（即，鋼絲繩 圍繞提升卷筒持續(xù)的旋轉(zhuǎn)）。當(dāng)負(fù)載施加到鏟時，永久纏繞圍繞卷筒繃緊。卷筒和鋼絲繩之 間的摩擦將鋼絲繩錨定到卷筒，而鏟處于操作中以支撐有效負(fù)載。
[0006] 本文中描述的發(fā)明的實(shí)施例涉及工業(yè)機(jī)械和用于工業(yè)機(jī)械的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng) 用于調(diào)節(jié)或控制例如施加到鋼絲繩的馬達(dá)扭矩和速度，使得扭矩和速度與圍繞提升卷筒的 鋼絲繩的多個永久纏繞有關(guān)（例如，成比例）?？刂葡到y(tǒng)允許共同繩長度在不同機(jī)械之間使 用。通過確定圍繞提升卷筒的鋼絲纏繞的總數(shù)目（即，包括永久纏繞和活動纏繞），控制系 統(tǒng)能夠確保足夠數(shù)目的永久纏繞存在用于給定負(fù)載，并且馬達(dá)扭矩和速度被限制直到足夠 數(shù)目的永久纏繞用于負(fù)載。結(jié)果，當(dāng)足夠或最小數(shù)目的永久纏繞存在于提升卷筒上時，控制 系統(tǒng)僅將峰值負(fù)載施加到鋼絲繩。
[0007] 另外，通過確保在提升卷筒上總是存在足夠數(shù)目的鋼絲繩永久纏繞，可以使用比 另外要求更短的提升繩，因?yàn)閮H在存在足夠數(shù)目的永久纏繞支撐鋼絲繩上的負(fù)載時施加全 動力。例如，這允許將對于舊機(jī)械來說足夠長的鋼絲繩用在更新、更大的機(jī)械上，而不用擔(dān) 心通過施加鋼絲繩和索環(huán)不能支撐的負(fù)載而可能危害新機(jī)械的安全性。
[0008] 在一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種工業(yè)機(jī)械，該工業(yè)機(jī)械包括鏟斗、提升卷筒、連 接在提升卷筒和鏟斗之間的鋼絲繩、提升馬達(dá)、傳感器、和控制器。傳感器生成與鋼絲繩的 長度或鏟斗的位置有關(guān)的信號，由控制器接收所述信號?；趤碜詡鞲衅鞯男盘枺刂破鞔_ 定圍繞提升卷筒的鋼絲纏繞的總數(shù)目、鋼絲繩的長度、或鏟斗的位置中的一個。如果控制 器確定圍繞著提升卷筒的永久纏繞數(shù)目不足，或鏟斗的位置或鋼絲繩的長度對應(yīng)于不足數(shù) 目的圍繞著提升卷筒的永久纏繞，則控制器設(shè)定提升馬達(dá)的一個或多個參數(shù)。所述控制器 將提升馬達(dá)的所述一個或多個參數(shù)中的每一個設(shè)定為低于用于所述參數(shù)的正常操作值的 值。當(dāng)控制器確定存在足夠數(shù)目的圍繞提升卷筒的永久纏繞，以向鋼絲繩施加正常操作動 力時，控制器將所述一個或多個參數(shù)重設(shè)為正常操作值。
[0009] 在另一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種工業(yè)機(jī)械，該工業(yè)機(jī)械包括提升卷筒、鏟斗、 連接在提升卷筒和鏟斗之間的鋼絲繩、馬達(dá)、傳感器、和控制器。馬達(dá)被配置成對鋼絲繩施 加力并且具有至少一個操作參數(shù)。傳感器生成與鋼絲繩的長度有關(guān)的信號，由控制器接收 所述信號。基于來自傳感器的信號，控制器確定圍繞提升卷筒的纏繞鋼絲的總數(shù)目，并且將 纏繞鋼絲的總數(shù)目與閾值相比較。如果圍繞提升卷筒的纏繞鋼絲的總數(shù)目大于或等于閾 值，則控制器將馬達(dá)的所述至少一個運(yùn)行參數(shù)設(shè)定為第一操作值。如果圍繞提升卷筒的纏 繞鋼絲的總數(shù)目小于閾值，則控制器將馬達(dá)的所述至少一個運(yùn)行參數(shù)設(shè)定為第二操作值。 第二操作值低于第一操作值。
[0010] 在另一個實(shí)施例中，該發(fā)明提供一種工業(yè)機(jī)械，該工業(yè)機(jī)械包括提升卷筒、鏟斗、 連接在提升卷筒和鏟斗之間的鋼絲繩、具有至少一個操作參數(shù)的馬達(dá)、傳感器、和控制器。 鋼絲繩具有從提升卷筒延伸的鋼絲繩長度。傳感器生成與從提升卷筒延伸的鋼絲繩的長度 有關(guān)的信號，由控制器接收所述信號。基于來自傳感器的信號，控制器確定從提升卷筒延伸 的鋼絲繩的長度，并且將從提升卷筒延伸的鋼絲繩的長度與閾值相比較。如果從提升卷筒 延伸的鋼絲繩的長度小于或等于閾值，則控制器將馬達(dá)的所述至少一個運(yùn)行參數(shù)設(shè)定為第 一操作值。如果從提升卷筒延伸的鋼絲繩的長度大于閾值，則控制器將馬達(dá)的所述至少一 個運(yùn)行參數(shù)設(shè)定為第二操作值。第二操作值低于第一操作值。
[0011] 在另一個實(shí)施例中，該發(fā)明提供一種控制工業(yè)機(jī)械的馬達(dá)的方法。該工業(yè)機(jī)械包 括處理器、鋼絲繩、和提升卷筒。該方法包括接收與鋼絲繩的長度有關(guān)的信號，基于鋼絲繩 的長度確定圍繞提升卷筒的纏繞鋼絲的數(shù)目，并且將圍繞提升卷筒的鋼絲纏繞的數(shù)目與閾 值相比較。該方法還包括如果圍繞提升卷筒的鋼絲纏繞的數(shù)目大于或等于閾值，則將馬達(dá) 的所述至少一個操作參數(shù)設(shè)定為第一操作值。該方法還包括如果圍繞提升卷筒的鋼絲纏繞 的數(shù)目小于閾值，則將馬達(dá)的所述至少一個操作參數(shù)設(shè)定為第二操作值。第二操作值低于 第一操作值。
[0012] 在另一個實(shí)施例中，該發(fā)明提供一種控制工業(yè)機(jī)械的馬達(dá)的方法。該方法包括使 用處理器確定在挖掘循環(huán)內(nèi)鏟斗的位置，使用處理器確定鏟斗的位置是否在挖掘循環(huán)的預(yù) 定范圍內(nèi)，并且如果鏟斗的位置在挖掘循環(huán)的預(yù)定范圍內(nèi)，則使用處理器將馬達(dá)的至少一 個操作參數(shù)設(shè)定為第一操作值。該方法還包括，如果鏟斗的位置不在挖掘循環(huán)的預(yù)定范圍 內(nèi)，則使用處理器馬達(dá)的所述至少一個操作參數(shù)設(shè)定為第二操作值。第二操作值大于第一 操作值。
[0013] 在另一個實(shí)施例中，該發(fā)明提供一種工業(yè)機(jī)械，該工業(yè)機(jī)械包括鏟斗、提升卷筒、 連接在提升卷筒和鏟斗之間的鋼絲繩、具有至少一個操作參數(shù)的啟動裝置、和控制器?？刂?器被配置成監(jiān)視工業(yè)機(jī)械的與圍繞提升卷筒的永久纏繞的數(shù)目有關(guān)的參數(shù)，并且基于工業(yè) 機(jī)械的與圍繞提升卷筒的永久纏繞的數(shù)目有關(guān)的參數(shù)來修改啟動裝置的所述至少一個操 作參數(shù)。
[0014] 在詳細(xì)解釋本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，將理解的是，本發(fā)明不將其應(yīng)用限制于以 下說明書闡述或附圖中所示的組件的詳細(xì)布置和配置。本發(fā)明可以是其他實(shí)施例和以不同 的方式實(shí)踐和實(shí)現(xiàn)。而且，將理解的是本文使用的措辭和術(shù)語的目的是描述，并且不應(yīng)當(dāng)被 認(rèn)作是限制性的。使用"包括"、"包含"、或"具有"和本文的其他變形的意思是包括下文列 出的項(xiàng)目及其等同物以及另外的項(xiàng)目。除非另外指出或限制，詞組"安裝"、"連接"、"支撐"、 和"耦合"及其變形被廣泛使用并且包括直接和間接安裝、連接、支撐和耦合。
[0015] 此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，出于討論的目的，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，好像大多數(shù)組件僅在硬件中實(shí)現(xiàn)一樣被說明和描述。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員基于對本詳細(xì)說明書的閱讀，將認(rèn)識到，在至少一個實(shí)施例中，本發(fā)明基于電子的方面 可以在由一個或多個處理單元執(zhí)行的軟件中實(shí)現(xiàn)（例如，存儲在永久計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上）， 諸如微處理器和/或?qū)Ｓ眉呻娐罚?ASIC")。同樣的，應(yīng)當(dāng)注意的是，多個基于硬件和軟 件的裝置、以及多個不同結(jié)構(gòu)組件可以用于實(shí)