專利名稱：巖石鉆機(jī)、用于巖石鉆機(jī)的轉(zhuǎn)移驅(qū)動的方法和速度控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖石鉆機(jī)，其包括設(shè)有鑿巖機(jī)的吊臂，使得因此能夠在所選擇的鉆場處執(zhí)行鉆鑿。該巖石鉆機(jī)也包括無內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動設(shè)備，通過該驅(qū)動設(shè)備巖石鉆機(jī)可在鉆場之間轉(zhuǎn)移。巖石鉆機(jī)的驅(qū)動設(shè)備包括至少一個電動馬達(dá)和電驅(qū)動系統(tǒng)，并且還包括控制單元，所述控制單元包括控制電驅(qū)動系統(tǒng)的負(fù)載的裝置。另外，控制單元包括具有速度控制器的用戶界面。此外，本發(fā)明涉及一種用于巖石鉆機(jī)的轉(zhuǎn)移驅(qū)動的方法和一種速度控制器。在本專利申請的獨(dú)立權(quán)利要求的前序中更詳細(xì)地描述本發(fā)明的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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在礦山中使用巖石鉆機(jī)，通過巖石鉆機(jī)在計(jì)劃的鉆場處鉆鑿鉆孔。當(dāng)鉆鑿鉆孔完成時，就將采礦車輛轉(zhuǎn)移至下一鉆場，以鉆鑿新的鉆鑿扇面(drilling fan)或鉆鑿面。具體地，在地下礦山中，通過電動馬達(dá)產(chǎn)生的動力執(zhí)行轉(zhuǎn)移驅(qū)動是有利的。轉(zhuǎn)移驅(qū)動所需的能量可以存儲在電池中。在轉(zhuǎn)移驅(qū)動期間，驅(qū)動傳動的電氣部件變得有負(fù)載并且變熱。過熱可能損傷該部件。所以，通常必須限制轉(zhuǎn)移驅(qū)動中的最高功率，使得驅(qū)動傳動的電氣部件中的溫度將保持在允許的限制范圍內(nèi)。由于功率限制，所以必須降低轉(zhuǎn)移驅(qū)動的速度，這就降低了巖石鉆機(jī)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種新型的且改進(jìn)的巖石鉆機(jī)、一種用于該巖石鉆機(jī)的轉(zhuǎn)移驅(qū)動的方法以及一種速度控制器。本發(fā)明的巖石鉆機(jī)特征在于負(fù)載監(jiān)控被布置成根據(jù)預(yù)定控制策略允許有意過載電驅(qū)動系統(tǒng)；該過載具有有限持續(xù)時間，因此防止電驅(qū)動系統(tǒng)中的部件過熱；以及控制單元被布置成向操作者指示從額定負(fù)載狀態(tài)至過載狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的方法的特征在于，在轉(zhuǎn)移驅(qū)動期間有意使電驅(qū)動系統(tǒng)過載，并且持續(xù)有限持續(xù)時間；以及使巖石鉆機(jī)的操作者知道過載情況。本發(fā)明的速度控制器的特征在于，速度控制元件包括至少一個其它控制范圍，其中在超過額定負(fù)載的過載部分中發(fā)生在所述至少一個其它控制范圍內(nèi)的控制。想法在于，可有意地過載巖石鉆機(jī)的電驅(qū)動系統(tǒng)，使得其暫時以高于額定負(fù)載的負(fù)載運(yùn)行。另一想法在于，例如讓操作者知道該過載情況，使得由他/她控制該情況，或者以一種方式或其它方式向他/她指示該過載情況。優(yōu)點(diǎn)在于，巖石鉆機(jī)可臨時以比所設(shè)計(jì)的正常操作的功率高的功率運(yùn)行。因而，問題圍繞一種能夠在轉(zhuǎn)移驅(qū)動中使用的功率放大器(power booster),使得能夠管理在轉(zhuǎn)移驅(qū)動中發(fā)生并且需要大量功率的短持續(xù)時間的特定情況。因此，不需要針對那些需要高功率的驅(qū)動情況設(shè)計(jì)巖石鉆機(jī)的電驅(qū)動系統(tǒng)，并且因此避免了部件的超安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。因而，電驅(qū)動系統(tǒng)可使用較廉價和尺寸較小的電氣部件。此外，通過如下事實(shí)提高了系統(tǒng)的可操作性和安全性，即操作者知道過載情況，并且因此其不導(dǎo)致驚人的情況。實(shí)施例的基本想法在于，電驅(qū)動系統(tǒng)包括電驅(qū)動馬達(dá)，電驅(qū)動馬達(dá)例如可以是永磁型馬達(dá)。此外，電驅(qū)動系統(tǒng)包括能量存儲器，諸如電池或電池組，用于存儲轉(zhuǎn)移驅(qū)動的能量。電驅(qū)動系統(tǒng)也包括變頻器，可通過該變頻器控制驅(qū)動馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)和扭矩。電驅(qū)動系統(tǒng)還可包括變壓器并且可選地包括其它電氣部件。實(shí)施例的基本想法在于，當(dāng)操作者在用戶界面中選擇過載模式時，負(fù)載監(jiān)控允許電驅(qū)動系統(tǒng)過載。實(shí)施例的基本想法在于，速度控制器至少包括第一控制范圍和第二控制范圍。在第一控制范圍中，電驅(qū)動系統(tǒng)可被加載成使得不超過部件的額定負(fù)載。因而，第一控制范圍覆蓋正常狀態(tài)。而第二控制范圍允許超過電驅(qū)動系統(tǒng)部件的額定負(fù)載。因而，第二控制范圍覆蓋過載狀態(tài)。當(dāng)將負(fù)載狀態(tài)分為獨(dú)立的控制范圍時，操作者將更易于操作。在該情況下，操作者將不會在不知道的情況下移動成使用過載狀態(tài)?！?br> 實(shí)施例的基本想法在于，在控制單元的用戶界面中向操作者顯示選擇了電驅(qū)動系統(tǒng)的過載。由于該應(yīng)用，操作者始終知道過載情況。實(shí)施例的基本想法在于，在用戶界面中向操作者顯示電驅(qū)動系統(tǒng)的負(fù)載監(jiān)控信息，諸如過載情況的持續(xù)時間、過載情況的剩余時間、過載所提供的性能提升、過載所提供的扭矩提升以及電驅(qū)動系統(tǒng)中的最關(guān)鍵部件的溫度。實(shí)施例的基本想法在于，巖石鉆機(jī)包括至少一個冷卻系統(tǒng)，可通過所述至少一個冷卻系統(tǒng)冷卻電驅(qū)動系統(tǒng)中的一個或更多個電氣部件。當(dāng)發(fā)生到過載模式的轉(zhuǎn)換時，控制系統(tǒng)可提高一個或更多個部件的冷卻。冷卻系統(tǒng)可以是液體冷卻系統(tǒng)，在該液體冷卻系統(tǒng)中利用冷卻液體冷卻電氣部件。當(dāng)已知將出現(xiàn)過載情況時，也可能提前開啟冷卻系統(tǒng)。此夕卜，也可能通過提前增強(qiáng)對一個或更多個關(guān)鍵部件的冷卻，對即將來臨的過載做準(zhǔn)備。通過冷卻，在過載情況的控制下，可將部件中的溫度保持地更好，由此可能延長過載的持續(xù)時間。實(shí)施例的基本想法在于，如果來自操作者的功率要求需要如此時，控制單元自動開啟過載模式。控制單元監(jiān)控速度控制器或相應(yīng)的控制元件提供的功率要求，并且在其基礎(chǔ)上評價功率要求是否符合額定負(fù)荷，或者是否存在轉(zhuǎn)換至過載模式的需要?？刂茊卧虿僮髡咧甘緩念~定模式狀態(tài)至過載模式的轉(zhuǎn)換，因此，操作者將知道該變化。實(shí)施例的基本想法在于，僅當(dāng)操作者有意接受時，才允許過載情況。在該情況下，操作者將決不意外地在過載模式中使用該設(shè)備。實(shí)施例的基本想法在于，電驅(qū)動系統(tǒng)包括至少一個溫度傳感器，其用于監(jiān)控電驅(qū)動系統(tǒng)中的至少一個關(guān)鍵部件的溫度。當(dāng)確定過載狀態(tài)的允許持續(xù)時間時，負(fù)載監(jiān)控考慮該溫度信息。實(shí)施例的基本想法在于，負(fù)載監(jiān)控被布置成當(dāng)已達(dá)到以下預(yù)定限制中的一個或更多個限制時中斷過載模式對電驅(qū)動系統(tǒng)的一個或更多個關(guān)鍵部件設(shè)置的最高溫度；對電驅(qū)動系統(tǒng)的任何一個部件設(shè)置的最高溫度；對過載狀態(tài)計(jì)算的最長持續(xù)時間。在該實(shí)施例中，控制單元注意的是該過載將不導(dǎo)致對電驅(qū)動系統(tǒng)的部件的損傷。由于自動監(jiān)控，在轉(zhuǎn)移驅(qū)動中，操作者的責(zé)任和精神壓力將降低。實(shí)施例的基本想法在于，負(fù)載監(jiān)控被布置成在過載狀態(tài)中斷之前預(yù)先通知操作者。在該情況下，操作者可自己對所采用的額外功率放大器將中斷的情況做準(zhǔn)備。因而，能夠避免例如由功率突然減小導(dǎo)致的危險情況。實(shí)施例的基本想法在于，在其中需要大量扭矩和電功率的以下驅(qū)動轉(zhuǎn)移驅(qū)動情況的任何一種中允許電驅(qū)動系統(tǒng)的過載駛過障礙物；加速至轉(zhuǎn)移驅(qū)動的基本速度；駛上陡坡；駛過坑洞；行駛到運(yùn)輸平臺上；長持續(xù)時間的下坡行駛。實(shí)施例的基本想法在于，速度控制器中所包括的速度控制元件至少包括第一控制范圍和第二控制范圍。在第二控制范圍中，控制元件的運(yùn)動具有和第一控制范圍的運(yùn)動響應(yīng)不同的響應(yīng)。第二控制范圍中的控制元件的操控例如可能比在正常的第一運(yùn)動區(qū)域中的操控更難。此外，在第一和第二運(yùn)動區(qū)域中，控制元件的運(yùn)動尺度可以是不同的。實(shí)施例的基本想法在于，速度控制器包括至少一個檢測器，其檢測到第二控制范圍的轉(zhuǎn)換。當(dāng)發(fā)生到過載狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時，速度控制器、控制單元或用戶界面產(chǎn)生聲音信號、視覺消息或振動警報。 實(shí)施例的基本想法在于，當(dāng)執(zhí)行下坡轉(zhuǎn)移驅(qū)動時，電驅(qū)動馬達(dá)被切換成作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。在該情況下，驅(qū)動馬達(dá)在下坡驅(qū)動期間使巖石鉆機(jī)減速，并且同時產(chǎn)生主要用于對巖石鉆機(jī)的能量存儲器充電的電流?？蓪p速中產(chǎn)生的過剩電能轉(zhuǎn)換為電制動電阻器中的熱能。除了上述情況，借助于在減速中產(chǎn)生的過剩電能，還能夠操作巖石鉆機(jī)中的一個或更多個液壓系統(tǒng)，由此，不是所有的過剩電能都必須僅通過制動電阻器消耗。這提高了電驅(qū)動系統(tǒng)在下坡驅(qū)動中的動態(tài)性。當(dāng)除了制動電阻器之外還存在一個或更多個系統(tǒng)來接收過剩能量時，能夠在下坡驅(qū)動期間使制動電阻器暫時過載。該應(yīng)用使得能夠使用可用于有限持續(xù)時間的一種制動助力器。


將在附圖中更詳細(xì)解釋一些實(shí)施例，其中圖I示意性示出巖石鉆機(jī)，可被轉(zhuǎn)移驅(qū)動至鉆場用于鉆鑿，圖2示意性示出驅(qū)動設(shè)備，其具有電驅(qū)動馬達(dá)并且設(shè)有負(fù)載監(jiān)控和液壓冷卻系統(tǒng)，圖3示意性示出第二驅(qū)動設(shè)備，其中電動馬達(dá)使液壓驅(qū)動傳動件運(yùn)轉(zhuǎn)，圖4a至4c示意性示出一些速度控制器和與其連接的裝置，所述裝置用于轉(zhuǎn)換至過載情況并且檢測該情況，圖5通過簡圖示出涉及驅(qū)動設(shè)備的轉(zhuǎn)移驅(qū)動和負(fù)載監(jiān)控的細(xì)節(jié)，圖6示意性示出一些可能必需過載電驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移驅(qū)動情況，以及圖7通過曲線圖示意性示出電驅(qū)動系統(tǒng)或其部件的負(fù)載。在附圖中，為了清晰，以簡化形式示出一些實(shí)施例。在附圖中，以相同參考標(biāo)記指示類似部分。
具體實(shí)施例方式圖I示出可能的巖石鉆機(jī)1，其包括活動載體2，巖石鉆機(jī)I中布置了配備有巖石鉆鑿單元4的一個或更多個吊臂3a、3b。鉆鑿單元4可包括進(jìn)給梁5，向其布置可通過進(jìn)給裝置7在進(jìn)給梁5上移動的巖石鉆機(jī)器6。巖石鉆機(jī)器6可包括用于在工具9上產(chǎn)生沖擊脈沖的沖擊裝置8以及用于旋轉(zhuǎn)工具9的旋轉(zhuǎn)裝置10。此外，巖石鉆機(jī)器6可包括沖洗裝置。圖中示出的吊臂3a和向其布置的鉆鑿單元4旨在用于在隧道或相應(yīng)鉆場的鉆面11中鉆鑿鉆孔。可替換地，可設(shè)計(jì)吊臂和在其上的鉆鑿單元用于在巖洞的頂板和壁體中鉆鑿扇面狀的鉆孔。此外，巖石鉆機(jī)I包括設(shè)有螺栓連接裝置12的吊臂3b，吊臂3b也包括巖石鉆機(jī)器6。巖石鉆機(jī)I可包括液壓系統(tǒng)13，液壓系統(tǒng)13包括液壓泵34、液壓通道、儲液器和必需的控制裝置，諸如閥等等。液壓系統(tǒng)13可以是鉆鑿液壓系統(tǒng)，移動吊臂3a、3b以及巖石鉆機(jī)器6必需的致動器15連接至該液壓系統(tǒng)。巖石鉆機(jī)I也包括一個或更多個控制單元C，布置控制單元C以控制巖石鉆機(jī)I的系統(tǒng)?？刂茊卧狢可為計(jì)算機(jī)或相應(yīng)的控制裝置，所述計(jì)算機(jī)或相應(yīng)的控制裝置包括處理器、可編程邏輯器或任何其它適用于該目的的控制裝置，能夠?qū)⒅辽僖粋€控制策略設(shè)定于控制單元C，控制單元C根據(jù)所述控制策略獨(dú)立地或與操作者協(xié)作地執(zhí)行控制。在鉆場P處，利用巖石鉆機(jī)I鉆鑿一個或更多個鉆孔。當(dāng)已完成對鉆場P的指定任務(wù)時，就轉(zhuǎn)移驅(qū)動巖石鉆機(jī)I離開鉆場P至新鉆場或者一些別的地方，例如維修處。巖石鉆機(jī)I設(shè)有驅(qū)動設(shè)備16，驅(qū)動設(shè)備16不包括內(nèi)燃機(jī)，即其無內(nèi)燃機(jī)。相反，驅(qū)動設(shè)備16包 括一個或更多個電機(jī)M，其產(chǎn)生轉(zhuǎn)移驅(qū)動中所需的動力。可將電動馬達(dá)M連接至齒輪箱17 ；從齒輪箱17將旋轉(zhuǎn)動力通過軸或相應(yīng)的傳動元件18傳遞至一個或更多個輪子19?？稍诶缈赡転殡姵氐哪芰看鎯ζ鰾中充滿轉(zhuǎn)移驅(qū)動所需的能量。驅(qū)動設(shè)備16可另外包括一個或更多個控制裝置S和一個或更多個制動電阻器20。因而，驅(qū)動設(shè)備16包括多個影響轉(zhuǎn)移驅(qū)動的電氣部件K。在轉(zhuǎn)移驅(qū)動期間，這些部件K受載并且它們產(chǎn)生熱，熱的程度與穿過每個部件的電能相關(guān)。眾所周知，電氣部件具有不應(yīng)超過的溫度限制，否則結(jié)果將是部件損壞。為了保護(hù)部件K，通常對其確定額定負(fù)載，并且正常情況下，應(yīng)在低于該額定負(fù)載的更低負(fù)載下使用部件K?？刂茊卧狢可包括負(fù)載監(jiān)控KV，負(fù)載監(jiān)控KV被布置成監(jiān)控驅(qū)動設(shè)備16中所包括的并且連接至電驅(qū)動系統(tǒng)的一個或更多個部件K中的負(fù)載。通過負(fù)載監(jiān)控KV，能夠避免由負(fù)載導(dǎo)致的電驅(qū)動系統(tǒng)的損壞和其它故障以及危險情況。圖I也示出速度控制器50，操作者可通過其向控制單元C傳遞驅(qū)動速度和功率方面的要求，控制單元C基于所傳遞的要求控制電驅(qū)動系統(tǒng)。因而，速度控制器50構(gòu)成控制單元C的用戶界面的部分。速度控制器50可包括機(jī)械結(jié)構(gòu)，或者其可作為顯示器上的軟件或以相應(yīng)方式實(shí)施。此外，巖石鉆機(jī)I可設(shè)有液體冷卻系統(tǒng)21，如下文將描述的，能夠通過該冷卻系統(tǒng)冷卻驅(qū)動設(shè)備16中所包括的電氣部件K。圖2示出驅(qū)動設(shè)備16，在驅(qū)動設(shè)備16中可將電動馬達(dá)M通過防滑動力傳動路徑22直接聯(lián)接至齒輪箱17，齒輪箱17可在驅(qū)動方向上和相應(yīng)地在反方向上包括一個、兩個或更多個齒輪?？赏ㄟ^軸23將旋轉(zhuǎn)扭矩從齒輪箱17傳遞至輪軸24。在軸23和24之間，可存在角驅(qū)動器25等等。在該情況下，在輪19和電動馬達(dá)M之間存在機(jī)械的防滑的傳動器。電動馬達(dá)M也用于減速，例如當(dāng)在礦山中驅(qū)動下驅(qū)動斜坡時，于是馬達(dá)M起發(fā)電機(jī)的作用并且將載體2的動能轉(zhuǎn)化為電能?？蓪⑺a(chǎn)生的電能充到能量存儲器B中，并且因而回收?？蓪⒉荒芾玫倪^剩電能轉(zhuǎn)化為制動電阻器20中的熱能。驅(qū)動設(shè)備16還包括控制裝置S，控制裝置S可包括變頻器，在驅(qū)動和減速期間都能夠通過該變頻器無級地控制電動馬達(dá)M的旋轉(zhuǎn)。控制裝置S還可包括用于控制電驅(qū)動系統(tǒng)中的電流的其它必需的電動控制裝置。控制裝置S可包括，例如用于將能量存儲器B和制動電阻器20耦合至電驅(qū)動系統(tǒng)的控制裝置。通過控制單元C來控制控制裝置S的運(yùn)行。在本申請中，變頻器指的是控制裝置，可以通過該控制裝置以無級方式控制電驅(qū)動馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。變頻器可以是換流器或可以是DC/AC轉(zhuǎn)換器，其控制電動馬達(dá)的運(yùn)行。在圖2中以虛線示出另一可替換應(yīng)用，其中以防滑方式將電驅(qū)動馬達(dá)聯(lián)接至傳動裝置。與左側(cè)的軸24連接的是輪子專用的電動輪轂馬達(dá)M1，與輪子專用的電動輪轂馬達(dá)Ml連接的可以是所需的齒輪箱。此外，可以通過一個共用電驅(qū)動馬達(dá)M2將旋轉(zhuǎn)扭矩提供給軸24。驅(qū)動設(shè)備16的部件K可設(shè)有溫度傳感器L，并且可將從溫度傳感器L獲得的信息傳送到控制單元C和負(fù)載控制KV。通過圖2應(yīng)明白，控制單元C也可控制液體冷卻系統(tǒng)21的運(yùn)行。液體冷卻系統(tǒng)21可包括多個冷卻回路26a至26d，該多個冷卻回路26a至26d中的每一個連接有驅(qū)動設(shè)備中·的一個或更多個電氣部件K。冷卻回路26可設(shè)有一個或更多個閥或相應(yīng)的控制元件27，可以通過所述閥或相應(yīng)的控制元件27影響冷卻回路26中的液體流量。控制單元C可控制這些控制元件27，使得將實(shí)現(xiàn)根據(jù)冷卻策略的冷卻。還能夠的是控制液體冷卻系統(tǒng)21的泵28，由此在該系統(tǒng)中可以提高或降低冷卻液體的流量?？刂茊卧狢也可控制冷卻單元29的運(yùn)行，使得可影響冷卻液體的溫度。當(dāng)必要時，可以預(yù)先冷卻該冷卻液體。圖3示出驅(qū)動設(shè)備16的應(yīng)用，其中將電動馬達(dá)M布置成運(yùn)行液壓泵30，并且所產(chǎn)生的液壓動力驅(qū)動被連接至齒輪箱17的液壓馬達(dá)31。因而，關(guān)注液壓驅(qū)動傳動?？赏ㄟ^控制裝置S控制驅(qū)動設(shè)備中所包括的電動馬達(dá)M。可通過負(fù)載監(jiān)控KV監(jiān)控驅(qū)動設(shè)備16的部件K中的負(fù)載。圖3以虛線示出作為液壓馬達(dá)31和齒輪箱替換方式的液壓輪轂馬達(dá)H1，以及驅(qū)動軸24的液壓馬達(dá)H2。圖4a至4c以高度簡化方式示出具有速度控制元件51的一些速度控制器50，操作者可通過該速度控制元件51向控制單元C發(fā)送請求，以影響驅(qū)動速度和性能。在圖4a和4c中，速度控制元件51為可相對于框架52手動轉(zhuǎn)動的操縱桿。速度控制元件51具有第一控制范圍53和第二控制范圍54。在第一控制范圍53中，速度控制器50被布置成控制驅(qū)動設(shè)備16，使得電驅(qū)動系統(tǒng)及耦合到電驅(qū)動系統(tǒng)的部件K的負(fù)載不超過它們的額定負(fù)載。在將速度控制元件51從第一控制范圍53轉(zhuǎn)換至第二控制范圍54后，允許在電驅(qū)動系統(tǒng)中使用更高功率且允許超過部件K的額定負(fù)載。圖4a示出在第一控制范圍53和第二控制范圍54中，速度控制元件51可具有不同的運(yùn)動阻力。速度控制元件51的該運(yùn)動阻力可受彈簧構(gòu)件55和56的影響，或者可替換地，能夠使用電氣致動器或壓力介質(zhì)操作致動器以便提供運(yùn)動阻力。當(dāng)速度控制元件51在第一控制范圍53內(nèi)運(yùn)動時，僅由第一彈簧構(gòu)件53抵抗其運(yùn)動。當(dāng)速度控制元件51進(jìn)一步移動并且發(fā)生到第二控制范圍54的轉(zhuǎn)換時，第二彈簧構(gòu)件54也就開始影響速度控制元件51。與第一控制范圍53中的運(yùn)動阻力Fl相比，第二控制范圍54具有明顯更高的運(yùn)動阻力F2，并且因此操作者將不會無意移動至允許過載部件K的控制模式。在圖4b中，例如通過傳感器58檢測速度控制元件51的運(yùn)動。當(dāng)在控制中存在臨時轉(zhuǎn)換至過載模式的需求時，就移動速度控制元件51，使其超過第一控制范圍53的運(yùn)動區(qū)域，這由傳感器58檢測?？赏ㄟ^一個或更多個指示器59向操作者指示至第二控制范圍54的轉(zhuǎn)換。例如，指示器59可以為指示燈?？商鎿Q地，指示器59產(chǎn)生聲音信號。由于指示器59產(chǎn)生的消息或警報，操作者將不會無意從第一控制范圍53移開。圖4c的速度控制器50是一種油門踏板，其中通過按壓速度控制元件51影響驅(qū)動設(shè)備及其部件的功率。從檢測器60獲得關(guān)于速度控制元件51的位置信息，信息從檢測器60傳輸至控制單元C。當(dāng)速度控制元件51相對于框架52移動更長行程時，發(fā)生從第一控制范圍53到第二控制范圍54的轉(zhuǎn)換，這例如可以由限位開關(guān)61檢測。將來自限位開關(guān)61的檢測信息傳輸至負(fù)載監(jiān)控KV，負(fù)載監(jiān)控KV允許超過被耦合至電驅(qū)動系統(tǒng)的一個或更多個部件K的額定負(fù)載，并且允許使用更高功率。速度控制器50可設(shè)有振動警報器62，當(dāng)已發(fā)生到過載區(qū)域的轉(zhuǎn)換時，該警報器通過振動向操作者指示。還能夠在控制單元C的用戶界面中所包括的顯示裝置63上顯示轉(zhuǎn)換到過載方面的信息。限制裝置63還可顯示其它的負(fù)載監(jiān)控KV信息，諸如過載情況的持續(xù)時間和過載仍將持續(xù)多久，直到負(fù)載監(jiān)控迫使控制移回到第一控制范圍。顯示裝置63還可顯示部件K的溫度和過載所提供的功率和扭矩的增加。一種可選的速度控制應(yīng)用可以是這樣的，即僅在通過開關(guān)或顯示裝置選擇過載模 式后，才能夠?qū)⑺俣瓤刂圃?1移動至第二控制范圍54。圖5通過簡圖示出涉及轉(zhuǎn)移驅(qū)動和驅(qū)動設(shè)備的負(fù)載監(jiān)控的細(xì)節(jié)和控制操作。在鉆鑿之后，從鉆鑿位置移走巖石鉆機(jī)，即將其轉(zhuǎn)移驅(qū)動。因而，驅(qū)動設(shè)備及其電氣部件受載。控制系統(tǒng)尤其是包括在控制系統(tǒng)中的負(fù)載監(jiān)控監(jiān)控電驅(qū)動系統(tǒng)的負(fù)載。負(fù)載監(jiān)控可監(jiān)控部件中的溫度、速度控制器的使用和在每種具體驅(qū)動情況下穿過每個部件的電功率。將執(zhí)行轉(zhuǎn)移驅(qū)動，使得電驅(qū)動系統(tǒng)及耦合到電驅(qū)動系統(tǒng)的部件的負(fù)載將保持在預(yù)定額定負(fù)載以下。然而，在驅(qū)動期間，可能存在以高于額定負(fù)載的更大功率使用驅(qū)動設(shè)備的需求。負(fù)載監(jiān)控包括控制策略，根據(jù)該策略允許臨時過載，即過載為有限持續(xù)時間。速度控制器被布置成具有其中能夠有過載的獨(dú)立控制范圍。另外，可向操作者發(fā)出關(guān)于轉(zhuǎn)換至過載狀態(tài)的警告。此夕卜，當(dāng)轉(zhuǎn)換至過載模式發(fā)生時，可通過冷卻系統(tǒng)開始冷卻系統(tǒng)中的部件。可優(yōu)先進(jìn)行特殊關(guān)鍵部件的冷卻。負(fù)載監(jiān)控監(jiān)控電驅(qū)動系統(tǒng)并且可在以下情況下將自動控制從過載模式轉(zhuǎn)換回正常模式，即如果預(yù)定、允許的持續(xù)時間終止；如果部件中的溫度高于允許范圍；或者如果負(fù)載監(jiān)控另外檢測出部件中的任何一個由于過載而處于變壞的風(fēng)險中?？商鎿Q地，可通過操作者手動地使從過載模式到正常模式的轉(zhuǎn)換發(fā)生。在該情況下，負(fù)載監(jiān)控可指示操作者將終止過載。這也可通過適當(dāng)?shù)木嫜b置執(zhí)行。圖6示出其中可能有必要暫時過載電驅(qū)動系統(tǒng)的一些驅(qū)動情況?？赏ㄟ^使用比正常功率更高的功率使巖石鉆機(jī)I加速64。上坡驅(qū)動65也可能必需使用更高功率。在下坡驅(qū)動66中，可通過驅(qū)動設(shè)備使巖石鉆機(jī)I減速。在該情況下，可將至少一些動能轉(zhuǎn)化為電能，并且進(jìn)而轉(zhuǎn)化為制動電阻器中的熱能。如果可使被耦合至電驅(qū)動系統(tǒng)的部件過載有限時間段，就能改善下坡驅(qū)動的動態(tài)。其中可能需要過載的另一可能情況是駛過障礙物67。當(dāng)然，除了上述情況外，也可在任何其它驅(qū)動情況下應(yīng)用過載的選項(xiàng)。圖7示出作為時間的函數(shù)的負(fù)載曲線68。正常驅(qū)動情況69發(fā)生在預(yù)定額定負(fù)載N以下，并且過載情況70出現(xiàn)在限制N以上。通過負(fù)載監(jiān)控，過載始于時刻tl并且在時刻t2結(jié)束。在該情況下，負(fù)載監(jiān)控已允許使用過載時段ty。過載是臨時的，并且因此其具有通?；诓考臒峁β蚀_定的有限持續(xù)時間。不必預(yù)先確定持續(xù)時間，但是負(fù)載監(jiān)控可考慮下列可能存在的條件確定允許的持續(xù)時間，即部件的熱阻、驅(qū)動任務(wù)、引導(dǎo)通過部件的電流、周圍條件和其它因素。在圖7中，虛線示出第二負(fù)載曲線68’，其示出通過逐漸降低過載，所允許的持續(xù)時間ty’變得更長?？刂茊卧部删哂幸灶A(yù)定方式降低過載的控制策略。雖然巖石鉆機(jī)的驅(qū)動設(shè)備完全無內(nèi)燃機(jī)，但是巖石鉆機(jī)的載體可具有備用動力單元，該備用動力單元可能包括內(nèi)燃機(jī)。該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)。然而，備用動力單元不包括在驅(qū)動設(shè)備中，并且僅旨在特殊情況下使用該備用動力單元，例如當(dāng)電池電量用盡或受損時。在一些情況下，不管其它特征如何，可使用本申請中公開的特征。另一方面，可視需要組合本申請中公開的特征，以形成各種組合。
附圖和相關(guān)說明僅旨在于闡明本發(fā)明的想法。本發(fā)明的細(xì)節(jié)可在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種巖石鉆機(jī)，所述巖石鉆機(jī)包括 活動載體(2),所述活動載體(2)具有多個輪(19)； 無內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動設(shè)備(16)，所述無內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動設(shè)備(16)用于執(zhí)行所述巖石鉆機(jī)(I)的轉(zhuǎn)移驅(qū)動，所述驅(qū)動設(shè)備(16)包括至少一個電動馬達(dá)(M)和電驅(qū)動系統(tǒng)以及處于所述馬達(dá)(M)和至少一個主動輪(19)之間的傳動構(gòu)件(17、18)； 至少一個吊臂(3a、3b )，所述至少一個吊臂(3a、3b )能夠相對于所述載體(2 )移動并且設(shè)有至少一個巖石鉆機(jī)器(6)； 至少一個控制單元(C)，所述至少一個控制單元(C)包括所述電驅(qū)動系統(tǒng)的負(fù)載監(jiān)控(KV)和至少一種控制策略；以及 用戶界面，所述用戶界面包括至少一個速度控制器(50)； 其特征在于 所述負(fù)載監(jiān)控(KV)被布置成根據(jù)預(yù)定控制策略允許有意過載所述電驅(qū)動系統(tǒng)； 當(dāng)防止所述電驅(qū)動系統(tǒng)中的部件(K)過熱時，所述過載具有有限的持續(xù)時間；以及 所述控制單元(C)被布置成向操作者指示從額定負(fù)載模式到過載模式的轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的巖石鉆機(jī)，其特征在于 所述電驅(qū)動系統(tǒng)包括下列電氣部件(K)的至少一些驅(qū)動馬達(dá)(M);用于存儲用于轉(zhuǎn)移驅(qū)動的電能的能量存儲器(B);變壓器；變頻器(S)，能夠利用所述變頻器(S)來控制所述驅(qū)動馬達(dá)(M)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的巖石鉆機(jī)，其特征在于 所述負(fù)載監(jiān)控(KV)被布置成當(dāng)所述操作者在所述用戶界面中選擇過載模式時允許所述電驅(qū)動系統(tǒng)的過載。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的巖石鉆機(jī)，其特征在于 所述速度控制器(50)包括至少一個第一控制范圍(53)和至少一個第二控制范圍(54)； 在所述第一控制范圍(53)中，能夠在不超過所述部件(K)的額定負(fù)載的情況下加載所述電驅(qū)動系統(tǒng)；以及 所述第二控制范圍(54)允許超過所述部件(K)的所述額定負(fù)載。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的巖石鉆機(jī)，其特征在于 所述控制單元(C)的所述用戶界面被布置成向所述操作者指示已選擇所述電驅(qū)動系統(tǒng)的所述過載模式；以及 所述用戶界面另外被布置成向所述操作者指示下列負(fù)載監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中的至少一種過載情況的持續(xù)時間；過載情況的剩余時間；過載實(shí)現(xiàn)的功率增加；過載實(shí)現(xiàn)的扭矩增加；所述電驅(qū)動系統(tǒng)的最關(guān)鍵部件中的溫度。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的巖石鉆機(jī)，其特征在于 所述巖石鉆機(jī)(I)包括至少一個冷卻系統(tǒng)(21 )，所述至少一個冷卻系統(tǒng)(21)被布置成冷卻所述電驅(qū)動系統(tǒng)的至少一個電氣部件(K);以及 所述控制單元(C)被布置成響應(yīng)過載狀態(tài)而增加所述至少一個部件(K)的冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的巖石鉆機(jī)，其特征在于， 所述控制單元(C)被布置成基于所述操作者發(fā)送的功率請求而自動地控制暫時切換到過載模式；以及 所述控制單元(C)被布置成向所述操作者指示從額定負(fù)載模式至過載模式的轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的巖石鉆機(jī)，其特征在于 所述電驅(qū)動系統(tǒng)包括至少一個溫度傳感器(L)，所述至少一個溫度傳感器(L)用于監(jiān)控所述電驅(qū)動系統(tǒng)的至少一個關(guān)鍵部件的溫度；以及 溫度信息被布置成用于傳送至所述負(fù)載監(jiān)控(KV)，所述負(fù)載監(jiān)控(KV)在確定所述過載狀態(tài)的允許的持續(xù)時間時考慮所述溫度信息。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的巖石鉆機(jī)，其特征在于 所述負(fù)載監(jiān)控(KV)被布置成當(dāng)已達(dá)到以下預(yù)定限制中的任何一項(xiàng)時中斷所述過載狀態(tài)對關(guān)鍵部件設(shè)置的最高溫度；對所述部件中的任何一個設(shè)置的最高溫度；對所述過載狀態(tài)計(jì)算的最長持續(xù)時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的巖石鉆機(jī)，其特征在于 所述負(fù)載監(jiān)控(KV)被布置成在所述過載狀態(tài)中斷之前預(yù)先通知所述操作者。
11.一種用于巖石鉆機(jī)的轉(zhuǎn)移驅(qū)動的方法，所述方法包括 將所述巖石鉆機(jī)(I)轉(zhuǎn)移驅(qū)動至鉆場(P)，在所述鉆場(P)處利用所述巖石鉆機(jī)中包括的鉆鑿單元(4)在巖石中鉆出至少一個鉆孔； 為轉(zhuǎn)移驅(qū)動采用無內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動設(shè)備(16)，在所述無內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動設(shè)備(16)中通過至少一個電動馬達(dá)(M)提供必需的旋轉(zhuǎn)扭矩；以及 監(jiān)控電驅(qū)動系統(tǒng)中的所述驅(qū)動設(shè)備(16)的負(fù)載，以便保護(hù)其中包括的電氣部件(K)； 其特征在于 在所述轉(zhuǎn)移驅(qū)動期間有意地過載所述電驅(qū)動系統(tǒng)并且持續(xù)有限的時間段；以及 使所述巖石鉆機(jī)的所述操作者知道所述過載情況。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于 向所述操作者指示所述過載情況。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于 僅當(dāng)所述操作者接受時，才允許所述過載情況。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于 在以下轉(zhuǎn)移驅(qū)動情況的一種中允許過載所述電驅(qū)動系統(tǒng)駛過障礙物；加速至轉(zhuǎn)移驅(qū)動的基礎(chǔ)速度；駛上陡坡；駛過坑洞；駛上運(yùn)輸平臺；長持續(xù)時間的下坡行駛。
15.電動巖石鉆機(jī)的一種速度控制器,所述速度控制器包括 至少一個手動速度控制元件(51)，能夠通過操作者將所述至少一個手動速度控制元件(51)在其第一控制范圍(53)中移動,所述第一控制范圍(53)是基于巖石鉆機(jī)(I)的電驅(qū)動系統(tǒng)的額定負(fù)載設(shè)計(jì)的； 其特征在于 所述速度控制元件(51)包括至少一個其它控制范圍(54)，在超過所述額定負(fù)載的過載部分中發(fā)生在所述至少一個其它控制范圍(54)內(nèi)的控制。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的速度控制器，其特征在于 在第二控制范圍(54)中，所述速度控制元件(51)包括與所述第一控制范圍(53)的動力學(xué)響應(yīng)(Fl)不同的動力學(xué)響應(yīng)(F2)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的速度控制器，其特征在于 所述速度控制器(50)包括至少一個指示器(59)，所述至少一個指示器(59)以下列方式中的一種指示到所述第二控制 范圍(54)的轉(zhuǎn)換聲音信號；視覺信息；振動警告。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種巖石鉆機(jī)、一種用于所述巖石鉆機(jī)的轉(zhuǎn)移驅(qū)動的方法以及一種速度控制器。巖石鉆機(jī)(1)包括無內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動設(shè)備(16)，無內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動設(shè)備(16)包括用于實(shí)施轉(zhuǎn)移驅(qū)動的多個電氣部件(K)。所述巖石鉆機(jī)的控制單元(C)包括負(fù)載監(jiān)控(KV)，負(fù)載監(jiān)控(KV)在轉(zhuǎn)移驅(qū)動期間監(jiān)控所述部件的負(fù)載。負(fù)載監(jiān)控允許有意過載所述電驅(qū)動系統(tǒng)提前限定的時間段。所述控制單元的用戶界面包括速度控制器(50)，速度控制器(50)的控制元件(51)具有第一控制范圍(53)，其中操作在額定負(fù)載范圍內(nèi)發(fā)生；以及第二控制范圍(54)，其中操作在過載范圍內(nèi)發(fā)生。
文檔編號B60W30/18GK102905932SQ201180026077
公開日2013年1月30日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者亞爾諾·庫伊蒂寧, 尤卡·奧薩拉 申請人:山特維克礦山工程機(jī)械有限公司