控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的制作方法
【專利摘要】控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作。用于控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的系統(tǒng)、方法、裝置和計算機(jī)可讀介質(zhì)。一種方法，包括：確定與工業(yè)機(jī)械相關(guān)聯(lián)的提升釋放拉力；基于工業(yè)機(jī)械的所確定的提升釋放拉力來確定推擠驅(qū)動裝置的推擠扭矩限制值；以及將推擠驅(qū)動裝置的推擠扭矩限值設(shè)置成所述推擠扭矩限制值，以將與推擠馬達(dá)相關(guān)聯(lián)的扭矩限制到所述推擠扭矩限制值。
【專利說明】控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作
[OOOU 本申請是申請日為2011年8月31日、申請?zhí)枮?01180071749. X(國際申請?zhí)枮?PCT/US2011/049975)、發(fā)明名稱為"控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作"的發(fā)明專利申請的分案申 請。
[0002] 相關(guān)申請的交叉引用
[0003] 本申請要求2011年4月29日提交的在先提交的共同待審查美國臨時專利申請第 61/480,603號的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用而并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004] 本發(fā)明設(shè)及控制諸如電動繩索挖掘機(jī)或動力挖掘機(jī)的工業(yè)機(jī)械的挖掘操作。

【背景技術(shù)】
[0005] 諸如電動繩索挖掘機(jī)或動力挖掘機(jī)、索斗伊等的工業(yè)機(jī)械被用來執(zhí)行從例如礦藏 中移除材料的挖掘操作。在困難的采礦環(huán)境中（例如，硬邊角環(huán)境），向外推擠伊斗桿（即， 使伊斗桿平移遠(yuǎn)離工業(yè)機(jī)械）成撞擊礦藏能夠?qū)е乱炼芬馔馔Ｖ埂Ｒ炼返囊馔馔Ｖ鼓軌蚪?著導(dǎo)致懸臂頂升。懸臂頂升是整個懸臂由于過度的推擠反作用力而反沖。由伊斗意外停止 引起的懸臂頂升或反沖導(dǎo)致工業(yè)機(jī)械沿向后方向傾斜（即，傾覆力矩或重屯、["CG"]偏移遠(yuǎn) 離礦藏）。該樣的傾覆力矩在工業(yè)機(jī)械上引起周期應(yīng)力，該能夠?qū)е潞附娱_裂或其它應(yīng)變。 工業(yè)機(jī)械沿向前或者向后方向傾斜的程度影響工業(yè)機(jī)械經(jīng)受的結(jié)構(gòu)疲勞。限制工業(yè)機(jī)械的 最大向前和/或向后傾覆力矩和CG偏移因此能夠增加工業(yè)機(jī)械的操作壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因而，本發(fā)明提供工業(yè)機(jī)械的控制，使得控制在挖掘操作過期間使用的推擠和提 升力，W防止或限制工業(yè)機(jī)械的向前和/或向后傾覆力矩。例如，減少CG偏移量，W減少工 業(yè)機(jī)械上的結(jié)構(gòu)疲勞（例如，在移動基座、轉(zhuǎn)臺、機(jī)械甲板、下端等上的結(jié)構(gòu)疲勞）并增加工 業(yè)機(jī)械的運行壽命。相對于提升力（例如，提升釋放拉力化oist bail pull))控制推擠 力（例如，推擠扭矩或推擠扭矩限值），使得基于提升釋放拉力的水平來設(shè)定推擠扭矩或推 擠扭矩限值。該樣的控制限制在挖掘操作早期能夠施加的推擠扭矩，并且在提升釋放拉力 的水平增加時，逐漸地增加在挖掘操作從頭到尾能夠施加的推擠扭矩。此外，當(dāng)工業(yè)機(jī)械的 伊斗撞擊礦藏時，基于工業(yè)機(jī)械的部件（例如，伊斗、伊斗桿等）的所確定的加速度來增加 (例如，超過正?；驑?biāo)準(zhǔn)操作值）最大允許恢復(fù)或縮回扭矩。在挖掘操作器件W該種方式控 制工業(yè)機(jī)械的操作限制或消除能夠?qū)I(yè)機(jī)械的操作壽命具有不利影響的靜態(tài)和動態(tài)向 后傾覆力矩和CG偏移。例如，向前和向后靜態(tài)傾覆力矩設(shè)及諸如所施加的提升和推擠扭矩 的工業(yè)機(jī)械的操作特征。向前和向后動態(tài)傾覆力矩設(shè)及例如由伊斗撞擊礦藏等導(dǎo)致的在工 業(yè)機(jī)械上的瞬時力或工業(yè)機(jī)械的特征。
[0007] 在一個實施例中，本發(fā)明提供一種控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的方法。工業(yè)機(jī)械包 括伊斗桿和推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置。該方法包括；確定伊斗桿的角度；將伊斗桿的角度與一個 或多個伊斗桿角度限值進(jìn)行比較；確定提升釋放拉力；w及將提升釋放拉力與一個或多個 提升釋放拉力限值進(jìn)行比較。該方法還包括：基于伊斗桿的角度與一個或多個伊斗桿角度 限值的比較和提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值的比較來對推擠馬達(dá)驅(qū)動裝 置設(shè)定推擠扭矩限值。
[000引在另一實施例中，本發(fā)明提供一種工業(yè)機(jī)械，該工業(yè)機(jī)械包括伊斗桿、推擠馬達(dá)驅(qū) 動裝置和控制器。伊斗桿被連接到伊斗。推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置被構(gòu)造成向推擠馬達(dá)提供一個 或多個控制信號，并且推擠馬達(dá)可操作用W向伊斗桿提供力，W使伊斗桿朝向礦藏移動或 移動遠(yuǎn)離礦藏。控制器被連接到推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置，并被構(gòu)造用于；確定伊斗桿的角度；將 伊斗桿的角度與一個或多個伊斗桿角度限值進(jìn)行比較；確定提升釋放拉力；和將提升釋放 拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進(jìn)行比較?？刂破鬟€被構(gòu)造用于基于伊斗桿的角度與 一個或多個伊斗桿角度限值的比較和提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值的比 較來對推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置設(shè)定推擠扭矩限值。
[0009] 在另一個實施例中，本發(fā)明提供一種控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的方法。該方法包 括；確定與工業(yè)機(jī)械相關(guān)聯(lián)的提升釋放拉力；基于所確定的工業(yè)機(jī)械的提升釋放拉力來確 定用于推擠驅(qū)動裝置的推擠扭矩限制值；W及將推擠驅(qū)動裝置的推擠扭矩限值設(shè)置成推擠 扭矩限制值，W將與推擠操作相關(guān)聯(lián)的扭矩限制到該推擠扭矩限制值。
[0010] 本發(fā)明的其它方面通過考慮詳細(xì)描述和附圖將會變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1示意根據(jù)本發(fā)明的實施例的工業(yè)機(jī)械。
[0012] 圖2示意根據(jù)本發(fā)明的實施例的工業(yè)機(jī)械的控制器。
[0013] 圖3示意根據(jù)本發(fā)明的實施例的工業(yè)機(jī)械的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。
[0014] 圖4示意根據(jù)本發(fā)明的實施例的工業(yè)機(jī)械的控制系統(tǒng)。
[0015] 圖5-9示意用于控制根據(jù)本發(fā)明的實施例的工業(yè)機(jī)械的流程。

【具體實施方式】
[0016] 在詳細(xì)解釋本發(fā)明的任何實施例之前，應(yīng)理解，本發(fā)明的應(yīng)用不限于W下說明書 中闡述或附圖中示意的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和部件布置。本發(fā)明能夠具有其它實施例并可W其它方式 實踐或?qū)嵤?。此外，?yīng)理解，本文所采用的措辭和術(shù)語是為說明的目的，而不應(yīng)認(rèn)為是限制。 本文中"包括"、"包含"、"具有及其變型的使用意思是包含此后列出的項目和其等同物 W及另外的項目。術(shù)語"安裝"、"連接"、"聯(lián)接"廣泛地被使用并且包含直接和間接安裝、連 接和聯(lián)接。此外，"連接"和"聯(lián)接"不管是直接還是間接，不限于物理或機(jī)械連接或聯(lián)接，并 且可W包括電連接或聯(lián)接。此外，電子通訊和通知可使用包括直接連接、無線連接等的任何 已知方式來實施。
[0017] 應(yīng)該注意的是，多個硬件和基于軟件的裝置W及多個不同的結(jié)構(gòu)部件可用來實施 本發(fā)明。此外，如隨后段落中描述，附圖中所示的具體構(gòu)造旨在例示本發(fā)明的實施例，并且 其它替代構(gòu)造是可能的。除非另作說明，術(shù)語"處理器"、"中央處理單元"W及"CPU"是可 互換的。該里術(shù)語"處理器"或"中央處理單元"或"CPU"被用作標(biāo)識實施具體功能的單元， 應(yīng)該理解的是，除非另作說明，該些功能能夠通過單個處理器或W任何方式布置的多個處 理器，包括并行處理器、串行處理器、串聯(lián)處理器或云處理/云計算構(gòu)造來實施。
[001引本文描述的本發(fā)明設(shè)及與基于工業(yè)機(jī)械的提升力或提升釋放拉力動態(tài)控制工業(yè) 機(jī)械的一個或多個推擠扭矩限值相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)、方法、裝置W及計算機(jī)可讀介質(zhì)。諸如電動 繩索挖掘機(jī)或類似的采礦機(jī)械的工業(yè)機(jī)械可操作用W執(zhí)行挖掘操作，W從礦藏移除有效載 荷（即材料）。當(dāng)工業(yè)機(jī)械挖掘到礦藏中時，由伊斗與礦藏撞擊而導(dǎo)致的作用在工業(yè)機(jī)械上 的力或推擠扭矩和提升釋放拉力的相對值能夠沿向后方向在工業(yè)機(jī)械上產(chǎn)生傾覆力矩和 重屯、（"CG")偏移。CG偏移的量值取決于例如容許推擠扭矩或推擠扭矩限值對提升釋放 拉力的水平的比W及工業(yè)機(jī)械在伊斗與礦藏撞擊之后消散一個或多個推擠馬達(dá)的動能的 能力。作為CG偏移的結(jié)果，工業(yè)機(jī)械經(jīng)受能夠?qū)I(yè)機(jī)械的操作壽命造成不利影響的周期 結(jié)構(gòu)疲勞和應(yīng)力。為了減少工業(yè)機(jī)械經(jīng)受的向后傾覆力矩和CG沿向后方向偏移的范圍，工 業(yè)機(jī)械的控制器動態(tài)地將推擠扭矩限制到相對于提升釋放拉力的水平的最佳值，并且還基 于工業(yè)機(jī)械的部件（例如，伊斗、伊斗桿等）的被確定的加速度動態(tài)地增加最大容許縮回扭 矩或推擠縮回扭矩（例如，超過標(biāo)準(zhǔn)操作值）。在挖掘操作期間W該種方式控制工業(yè)機(jī)械的 操作減少或消除工業(yè)機(jī)械的靜態(tài)和動態(tài)的向后傾覆力矩和CG偏移。
[0019] 雖然本文描述的本發(fā)明能夠應(yīng)用到各種工業(yè)機(jī)械（例如繩索挖掘機(jī)、索斗伊、AC 機(jī)械、DC機(jī)械、液壓機(jī)械等）、由各種工業(yè)機(jī)械實施或與各種工業(yè)機(jī)械結(jié)合使用，但本文描 述的本發(fā)明的實施例是相對于諸如圖1中所示的動力挖掘機(jī)10的電動繩索挖掘機(jī)或動力 挖掘機(jī)描述的。挖掘機(jī)10包括移動基座15、驅(qū)動履帶20、轉(zhuǎn)臺25、機(jī)械甲板30、懸臂35、下 端40、滑輪45、拉索50、背撐條55、撐條結(jié)構(gòu)60、伊斗70、一根或多根提升繩75、絞盤鼓筒 80、伊斗臂或桿85、鞍狀塊90、樞轉(zhuǎn)點95、傳動單元100、釋放銷化ail pin) 105、傾斜計110 W及滑輪銷115。在一些實施例中，本發(fā)明能夠應(yīng)用到包括例如致動推擠運動的單腿桿、操 縱桿（例如管狀操縱桿）或液壓缸的工業(yè)機(jī)械。
[0020] 移動基座15由驅(qū)動履帶20支承。移動基座15支承轉(zhuǎn)臺25和機(jī)械甲板30。轉(zhuǎn) 臺25能夠繞機(jī)械甲板30相對于移動基座15旋轉(zhuǎn)360度。懸臂35在下端40被可樞轉(zhuǎn)地 連接到機(jī)械甲板30。懸臂35通過錯固到支柱結(jié)構(gòu)60的背撐條55的拉索50而被保持成相 對于甲板向上和向外延伸。支柱結(jié)構(gòu)60剛性地安裝在機(jī)械甲板30上，并且滑輪45被可旋 轉(zhuǎn)地安裝在懸臂35的上端上。
[0021] 伊斗70通過提升繩75而從懸臂35懸掛。提升繩75纏繞在滑輪45上且在釋放 銷105處附連到伊斗70。提升繩75被錯固到機(jī)械甲板30的絞盤鼓筒80。當(dāng)絞盤鼓筒80 旋轉(zhuǎn)時，提升繩75被放出W降低伊斗70或被拉進(jìn)W提升伊斗70。伊斗桿85還被剛性地附 連到伊斗70。伊斗桿85被可滑動地支承在鞍狀塊90中，并且鞍狀塊90在樞轉(zhuǎn)點95處被 可樞轉(zhuǎn)地安裝到懸臂35。伊斗桿85包括在其上的齒條齒型構(gòu)，該齒條齒型構(gòu)接合安裝在鞍 狀塊90中的驅(qū)動小齒輪。驅(qū)動小齒輪通過電動馬達(dá)和傳動單元100來驅(qū)動，W相對于鞍狀 塊90延伸或縮回伊斗臂85。
[0022] 電源被安裝到甲板30, W向用于驅(qū)動絞盤鼓筒80的一個或多個提升電動馬達(dá)、用 于驅(qū)動鞍狀塊傳動單元100的一個或多個推擠電動馬達(dá)W及用于轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺25的一個或多 個擺動電動馬達(dá)提供電力。推擠、提升和擺動馬達(dá)中的每一個均能夠由其自身的馬達(dá)控制 器驅(qū)動或響應(yīng)來自控制器的控制信號來驅(qū)動，如下所述。
[0023] 圖2示意與圖1的動力挖掘機(jī)10相關(guān)聯(lián)的控制器200?？刂破?00與挖掘機(jī)10 的各個模塊或部件電連接和/或通信連接。例如，所示控制器200被連接到一個或多個指 示器205、用戶界面模塊210、一個或多個提升馬達(dá)和提升馬達(dá)驅(qū)動裝置215、一個或多個推 擠馬達(dá)和推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置220、一個或多個擺動馬達(dá)和擺動馬達(dá)驅(qū)動裝置225、數(shù)據(jù)存儲 或數(shù)據(jù)庫230、功率供應(yīng)模塊235、一個或多個傳感器240 W及網(wǎng)絡(luò)通信模塊245?？刂破?200包括其中可操作用W控制動力挖掘機(jī)10的操作、控制懸臂35、伊斗臂85、伊斗70等的 位置、致動一個或多個指示器205(例如液晶顯示器["LCD"])、監(jiān)視挖掘機(jī)10的操作等的 硬件和軟件的組合。其中，所述一個或多個傳感器240包括負(fù)載銷應(yīng)變計、傾斜計110、吊 架銷（gantry pin)、一個或多個馬達(dá)現(xiàn)場（field)模塊等。負(fù)載銷應(yīng)變計包括例如沿X方 向（例如水平地）定位的一組應(yīng)變計和沿Y方向（例如垂直地）定位的一組應(yīng)變計，使得 能夠確定作用在負(fù)載銷上的合力。在一些實施例中，除了推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置外，能夠使用推 擠驅(qū)動裝置（例如用于單腿桿、操縱桿、液壓缸等的推擠驅(qū)動裝置）。
[0024] 在一些實施例中，控制器200包括提供電力、操作控制和保護(hù)控制器200和/或 挖掘機(jī)10內(nèi)的部件和模塊的多個電氣和電子部件。例如，其中，控制器200包括處理單 元250 (例如微處理器、微控制器或其它合適可編程裝置）、存儲器255、輸入單元260和 輸出單元265。其中，處理單元250包括控制單元270、算術(shù)邏輯單元（"ALU") 275和多 個寄存器280(圖2中示為一組寄存器），并且使用諸如改進(jìn)的哈佛體系結(jié)構(gòu)（Harvard architec化re)、馮?諾伊曼體系結(jié)構(gòu)等的已知計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)來實施。處理單元250、存儲 器255、輸入單元260、輸出單元265 W及被連接到控制器200的各個模塊通過一條或多條 控制和/或數(shù)據(jù)總線（例如公用總線285)連接。為示例目的，控制和/或數(shù)據(jù)總線在圖2 中概括地示出。鑒于本文所描述的本發(fā)明，一條或多條控制和/或數(shù)據(jù)總線用于各個模塊 和部件之間的互相聯(lián)絡(luò)和相互連接對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的。在一些實施例 中，控制器200部分地或完全地在半導(dǎo)體（例如，現(xiàn)場可編程口陣列["FPGA"]半導(dǎo)體）巧 片上實現(xiàn)，所述半導(dǎo)體巧片諸如通過寄存器傳輸級廣RTL")設(shè)計過程開發(fā)的巧片。
[0025] 存儲器255包括例如程序儲存區(qū)和數(shù)據(jù)儲存區(qū)。程序儲存區(qū)和數(shù)據(jù)儲存區(qū)可W包 括不同類型的存儲器的組合，諸如只讀存儲器廣ROM")、隨機(jī)存取存儲器廣RAM")(例如動 態(tài)RAM["DRAM"]、同步DRAM["SDRAM"]等）、電可擦可編程只讀存儲器廣EEPR0M")、閃存、硬 盤、SD卡或其它合適的磁性、光學(xué)、物理或電子存儲器裝置。處理單元250被連接到存儲器 255并執(zhí)行可W被存儲在存儲器255的RAM (例如在執(zhí)行期間）、存儲器255的ROM (例如在 大體永久基礎(chǔ)上）或諸如其它存儲器或磁盤的其它非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)中的軟件指 令。包括在挖掘機(jī)10的實施中的軟件可W被儲存在控制器200的存儲器255中。所述軟 件包括例如固件、一個或多個應(yīng)用程序、程序數(shù)據(jù)、篩選程序、規(guī)則、一個或多個程序模塊W 及其它可執(zhí)行指令。其中，控制器200被構(gòu)造成從存儲器取回并執(zhí)行設(shè)及本文描述的控制 流程和方法的指令。在其它結(jié)構(gòu)中，控制器200包括另外的、更少的或不同的部件。
[0026] 網(wǎng)絡(luò)通信模塊245被構(gòu)造成連接到網(wǎng)絡(luò)290并且通過網(wǎng)絡(luò)290通信。在一些實 施例中，設(shè)施網(wǎng)絡(luò)例如是廣域網(wǎng)廣WAN")(例如基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)、蜂窩式網(wǎng)絡(luò)，諸如例如 全球移動通信系統(tǒng)["GSM"]網(wǎng)絡(luò)、通用分組無線業(yè)務(wù)["GPRS"]網(wǎng)絡(luò)、碼分多址["CDMA"] 網(wǎng)絡(luò)、演進(jìn)數(shù)據(jù)優(yōu)化["EV-D0"]網(wǎng)絡(luò)、增強型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)["邸GE"]網(wǎng)絡(luò)、3GSM網(wǎng)絡(luò)、 4GSM網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字增強無繩通信["DECT"]網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字AMPS["IS-136/TDMA"]網(wǎng)絡(luò)或集成數(shù)字 增強型網(wǎng)絡(luò)["iDEN"]網(wǎng)絡(luò)等）。
[0027] 在其它實施例中，網(wǎng)絡(luò)290例如是采用諸如Wi-Fi、藍(lán)牙、Zi濁ee等的任何各種通 信協(xié)議的局域網(wǎng)廣LAN")、鄰域網(wǎng)廣NAN")、家庭網(wǎng)絡(luò)廣HAN")或個人局域網(wǎng)廣PAN")。由 網(wǎng)絡(luò)通信模塊245或控制器200通過網(wǎng)絡(luò)290進(jìn)行通信能夠使用一個或多個加密技術(shù)來保 護(hù)，諸如那些在基于端口的網(wǎng)絡(luò)安全、預(yù)共享密鑰、可擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議廣EAP")、有線等效保密 廣肥P")、臨時密鑰完整性協(xié)議廣TKIP")、Wi-Fi保護(hù)訪問廣WPA")等的IE邸802. 1標(biāo)準(zhǔn) 中提供的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)通信模塊245和網(wǎng)絡(luò)290之間的通信例如是有線連接、無線連接或無 線和有線連接的組合。類似地，控制器200和網(wǎng)絡(luò)290或網(wǎng)絡(luò)通信模塊245之間的通信是 有線連接、無線連接或無線和有線連接的組合。在一些實施例中，控制器200或網(wǎng)絡(luò)通信模 塊245包括一個或多個通信端口（例如W太網(wǎng)、串行高級技術(shù)附件["SATA"]、通用串行總線 ["USB"]、電子集成驅(qū)動器["IDE"]等），用于傳輸、接收或存儲與挖掘機(jī)10或挖掘機(jī)10的 操作相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。
[002引功率供應(yīng)模塊235向控制器200或挖掘機(jī)10的其它部件或模塊提供額定AC或DC 電壓。功率供應(yīng)模塊235例如由具有100V和240V AC之間的額定線電壓和大約50-60HZ 的頻率的電源供電。功率供應(yīng)模塊235還被構(gòu)造成提供較低電壓，W操作控制器200或挖 掘機(jī)10內(nèi)的電路和部件。在其它結(jié)構(gòu)中，控制器200或挖掘機(jī)10內(nèi)的其它部件和模塊由 一個或多個電池或電池組，或其它不依賴電網(wǎng)的電源（例如發(fā)電機(jī)、太陽能板等）供電。
[0029] 用戶界面模塊210用來控制或監(jiān)視動力挖掘機(jī)10。例如，用戶界面模塊210可操 作地聯(lián)接到控制器200, W控制伊斗70的位置、懸臂35的位置、伊斗桿85的位置、傳動單 元100等。用戶界面模塊210包括實現(xiàn)對挖掘機(jī)10進(jìn)行期望水平的控制和監(jiān)視所需的數(shù) 字和模擬輸入或輸出裝置的組合。例如，用戶界面模塊210包括顯示器（例如主顯示器、第 二顯示器等）和輸入裝置，諸如觸摸屏顯示器、多個旋鈕、表盤、開關(guān)、按鈕等。顯示器例如 是液晶顯示器廣LCD")、發(fā)光二極管廣LED")顯示器、有機(jī)LED("OL邸"）顯示器、電致發(fā)光顯 示器廣ELD")、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射體顯示器廣SED")、場致發(fā)射顯示器廣FED")、薄膜晶體管 廣TFT")LCD等。用戶界面模塊210還能夠被構(gòu)造成實時或大致實時地顯示與動力挖掘機(jī) 10相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)。例如，用戶界面模塊210被構(gòu)造成顯示所測量的動力挖掘機(jī)10的 電特征、動力挖掘機(jī)10的狀況、伊斗70的位置、伊斗桿85的位置等。在一些實施方式中， 聯(lián)合控制用戶界面模塊210和一個或多個指示器205 (例如LE化、揚聲器等），W提供動力 挖掘機(jī)10的狀態(tài)或狀況的視覺或聽覺指示。
[0030] 與上述挖掘機(jī)10相關(guān)聯(lián)的信息和數(shù)據(jù)還能夠被儲存、記錄、處理并被分析，W實 施本文描述的控制方法和流程，或隨時監(jiān)視挖掘機(jī)10的運行和性能。例如，圖3示出用于 挖掘機(jī)10的數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)視系統(tǒng)300。該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集廣DAQ")模塊305、控制裝置 310(例如控制器200)、數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315、驅(qū)動裝置320、第一用戶界面325、網(wǎng)絡(luò) 290、數(shù)據(jù)中屯、330 (例如關(guān)系數(shù)據(jù)庫）、遠(yuǎn)程計算機(jī)或服務(wù)器335、第二用戶界面340 W及報 告數(shù)據(jù)庫345。例如，DAQ模塊305被構(gòu)造成從一個或多個負(fù)載銷（例如吊架負(fù)載銷350) 接收模擬信號，將該模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將該數(shù)字信號傳送給控制裝置310處理。 控制裝置310還從驅(qū)動裝置320接收信號。在所示實施例中的驅(qū)動裝置是馬達(dá)和馬達(dá)驅(qū)動 裝置320 (例如提升馬達(dá)和/或驅(qū)動裝置、推擠馬達(dá)和/或驅(qū)動裝置、擺動馬達(dá)和/或驅(qū)動 裝置等），所述馬達(dá)和馬達(dá)驅(qū)動裝置將其中設(shè)及馬達(dá)RPM、馬達(dá)電流、馬達(dá)電壓、馬達(dá)功率等 的信息提供給控制裝置310。在一些實施例中，驅(qū)動裝置320是在挖掘機(jī)10的操作員駕駛 室中的一個或多個操作員控制件（例如操縱桿）。控制裝置310被構(gòu)造成使用由DAQ模塊 305和驅(qū)動裝置320 W及與挖掘機(jī)10的操作相關(guān)聯(lián)的其它傳感器和監(jiān)視裝置提供的信息和 數(shù)據(jù)來確定例如挖掘機(jī)10的傾覆力矩（例如向前或向后）、CG偏移（即CG的平移距離）、 用電量（例如噸數(shù)/千瓦小時）、每小時移動的材料噸數(shù)、周期時間、填充系數(shù)、有效載荷、伊 斗桿角度、伊斗位置等。在一些實施例中，用來采集、處理、分析和記錄與挖掘機(jī)10相關(guān)聯(lián) 的信息和數(shù)據(jù)的工業(yè)機(jī)械監(jiān)視和控制系統(tǒng)諸如威斯康星州，密爾沃基的P&H采礦設(shè)備公司 生產(chǎn)和銷售的P&H瑕CeMurion?系統(tǒng)。
[0031] 第一用戶界面325能夠用于實時監(jiān)視由控制裝置310接收的信息和數(shù)據(jù)，或訪問 儲存在數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315中的信息。由控制裝置310采集、計算和/或確定的信息 隨后被提供到數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315。在所示意的實施例中，數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315、 控制裝置310、驅(qū)動裝置320和DAQ模塊被包含在挖掘機(jī)10內(nèi)。在其它實施例中，該些裝置 的一個或多個裝置能夠位于遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10處。在實施本文所述的控制方法和流程（例如 控制挖掘操作）期間，由控制裝置310確定的挖掘機(jī)10的傾覆力矩（例如向前或向后）、 CG偏移（即CG的平移距離）、用電量（例如噸數(shù)/千瓦小時）、每小時移動的材料噸數(shù)、周 期時間、填充系數(shù)等還能夠被控制裝置310使用。
[0032] 數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315被構(gòu)造成儲存來自控制裝置310的信息并將所儲存的信 息提供給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中屯、330進(jìn)一步儲存和處理。例如，數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315通過網(wǎng)絡(luò) 290將所儲存的信息提供給數(shù)據(jù)中屯、330。W上參照圖2描述了網(wǎng)絡(luò)290。在其它實施例 中，來自數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315的數(shù)據(jù)能夠使用一個或多個便攜式儲存裝置（例如通用 串行總線["USB"]閃存盤、安全數(shù)碼["SD"]卡等。）手動地傳送到數(shù)據(jù)中屯、。數(shù)據(jù)中屯、330 儲存通過網(wǎng)絡(luò)290從數(shù)據(jù)記錄器或記錄儀315接收的信息和數(shù)據(jù)。儲存在數(shù)據(jù)中屯、330的 信息和數(shù)據(jù)能夠被遠(yuǎn)程計算機(jī)或服務(wù)器335訪問，用于處理和分析。例如，遠(yuǎn)程計算機(jī)或服 務(wù)器335能夠被構(gòu)造成通過執(zhí)行與諸如MATLAB液的數(shù)值計算環(huán)境相關(guān)聯(lián)的指令來處理 和分析所儲存的信息和數(shù)據(jù)。處理和分析過的信息和數(shù)據(jù)能夠被編譯并被輸出到報告數(shù)據(jù) 庫345來存儲。例如，報告數(shù)據(jù)庫345能夠存儲來自數(shù)據(jù)中屯、330的基于小時、時段、日、星 期、月、年、操作、位置、部件、工作周期、挖掘周期、操作員、開采的材料、礦藏環(huán)境（例如硬 邊角）、有效載荷等的信息和數(shù)據(jù)報告。儲存在報告數(shù)據(jù)庫345中的報告能夠被用來確定挖 掘機(jī)10上特定伊操作的效果、監(jiān)視挖掘機(jī)10的操作壽命和損害、確定生產(chǎn)力趨勢等。第二 用戶界面340能夠被用來訪問儲存在數(shù)據(jù)中屯、330中的信息和數(shù)據(jù)，使用數(shù)值計算環(huán)境來 處理信息和數(shù)據(jù)，或訪問一個或多個儲存在報告數(shù)據(jù)庫345中的報告。
[0033] 圖4示意用于動力挖掘機(jī)10的更詳細(xì)控制系統(tǒng)400。例如，動力挖掘機(jī)10包括主 控制器405、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)410、控制箱415、輔助控制箱420、操作員駕駛室425、第一提升驅(qū)動 模塊430、第二提升驅(qū)動模塊435、推擠驅(qū)動模塊440、擺動驅(qū)動模塊445、提升現(xiàn)場模塊450、 推擠現(xiàn)場模塊455和擺動現(xiàn)場模塊460?？刂葡到y(tǒng)400的各個部件由例如使用用于工業(yè)自 動化的一個或多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的光纖通信系統(tǒng)連接并通過該光纖通信系統(tǒng)通信，所述光纖通 信系統(tǒng)諸如過程現(xiàn)場總線（"PR0FIBUS")、W太網(wǎng)、控制網(wǎng)、基金會現(xiàn)場總線、INTERBUS、控制 器局域網(wǎng)廣CAN")總線等?？刂葡到y(tǒng)400能夠包括W上參照圖2所述的部件和模塊。例 如，一個或多個提升馬達(dá)和/或驅(qū)動裝置215對應(yīng)于第一和第二提升驅(qū)動模塊430和435， 一個或多個推擠馬達(dá)和/或驅(qū)動裝置220對應(yīng)于推擠驅(qū)動模塊440,并且一個或多個擺動馬 達(dá)和/或驅(qū)動裝置225對應(yīng)于擺動驅(qū)動模塊445。用戶界面210和指示器205能夠被包括 在操作員駕駛室425等中。負(fù)載銷應(yīng)變計、傾斜計110和吊架銷能夠?qū)㈦娦盘柼峁┑街骺?制器405、控制箱415、輔助控制箱420等。
[0034] 第一提升驅(qū)動模塊430、第二提升驅(qū)動模塊435、推擠驅(qū)動模塊440和擺動驅(qū)動模 塊445能夠被構(gòu)造成從例如主控制器接收控制信號，W控制挖掘機(jī)10的提升、推擠和擺動 操作。所述控制信號與用于挖掘機(jī)10的提升、推擠和擺動馬達(dá)215、220和225的驅(qū)動信號 相關(guān)聯(lián)。當(dāng)驅(qū)動信號被施加到馬達(dá)215、220和225時，馬達(dá)的輸出（例如，電氣和機(jī)械輸 出）被監(jiān)視并被反饋回到主控制器405 (例如，經(jīng)由現(xiàn)場模塊450-460)。馬達(dá)的輸出包括例 如馬達(dá)速度、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩、馬達(dá)功率、馬達(dá)電流等?；谂c挖掘機(jī)10相關(guān)聯(lián)的該些和其它信號 (例如，來自傾斜計110的信號），主控制器405被構(gòu)造成確定或計算挖掘機(jī)10或其部件的 一個或多個操作狀態(tài)或位置。在一些實施例中，主控制器405確定伊斗位置、伊斗桿角度或 位置、提升繩包角、提升馬達(dá)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)廣RPM")，推擠馬達(dá)RPM、伊斗速度、伊斗加速度等。
[0035] 上述挖掘機(jī)10的控制器200和控制系統(tǒng)400被用來實施挖掘機(jī)10的智能挖掘控 審IJ ("IDC")。IDC被用來動態(tài)地控制提升和推擠力的施加，W在挖掘操作期間增加挖掘機(jī)10 的生產(chǎn)率、最小化挖掘機(jī)10的重屯、廣CG")偏移、減少挖掘機(jī)的向前和向后傾覆力矩，并減 少挖掘機(jī)10的各個部件（例如移動基座15、轉(zhuǎn)臺25、機(jī)械甲板30、下端40等）上的結(jié)構(gòu)疲 勞。
[0036] 例如，IDC被構(gòu)造成基于其中伊斗70或伊斗桿85的位置和當(dāng)前或目前的提升釋 放拉力水平動態(tài)地改變最大容許推擠扭矩，W限制挖掘機(jī)10的向前和/或向后傾覆力矩。 此外，IDC被構(gòu)造成當(dāng)伊斗70撞擊礦藏時，基于例如伊斗70的確定的加速度動態(tài)地改變?nèi)?許推擠縮回扭矩（即在推擠方向上的減速扭矩、負(fù)推擠扭矩或再生扭矩），W減少推擠馬達(dá) 速度。
[0037] IDC能夠被分成本文稱為平衡推擠控制（"BCC")和撞擊推擠控制廣ICC")的兩個 控制操作。BCC和ICC能夠通過例如控制器200或挖掘機(jī)10的主控制器405 -前一后地或 單獨地執(zhí)行。BCC被構(gòu)造成在提升釋放拉力低時限制推擠力，W減少挖掘機(jī)10的靜態(tài)傾覆 力矩。當(dāng)伊斗70在開始挖掘操作之前處于卷起位置時，提升釋放拉力通常是低的，并且隨 后當(dāng)伊斗70撞擊和穿透礦藏時增加。推擠力通常在伊斗桿85延伸W維持或增加礦藏穿透 時增加。在挖掘周期中的該樣的時間點處，挖掘機(jī)10易于受到由通過伊斗桿85向后擴(kuò)散 的過度推擠反作用力引起的懸臂頂升（jacking)的影響。懸臂頂升能夠?qū)е聭冶鄣趵K50 中的張力減少，并且能夠增加與從前到后或向后傾覆力矩相關(guān)聯(lián)的CG偏移。BCC和ICC被 構(gòu)造成一起或單獨地實施，W在挖掘操作期間減少或最小化向后CG偏移并減少或消除懸 臂頂升W及減少從吊繩50移除的負(fù)載量。通過減少或消除懸臂頂升并保持吊繩50中的張 力，從前到后或向后的CG偏移（例如沿水平方向的偏移）被減小或最小化。
[0038] 參照圖5-8的流程500示意用于挖掘機(jī)10的IDC的實施方式。在圖5-8中提供的 本發(fā)明的實施例中，IDC包括BCC和ICC兩者。雖然參照流程500結(jié)合地描述BCC和ICC， 但是BCC和ICC每個均能夠在挖掘機(jī)10或其它工業(yè)機(jī)械中單獨地實施。在一些實施例中， 與ICC的周期時間（例如10ms周期時間）相比，使用更慢的周期時間（例如100ms周期時 間）來執(zhí)行BCC。在一些實施例中，周期時間在執(zhí)行流程500期間能夠動態(tài)地變化或改變。
[0039] 流程500與挖掘操作和在挖掘操作期間施加的提升和推擠力相關(guān)聯(lián)，并且在本文 中關(guān)于挖掘操作和在挖掘操作期間施加的提升和推擠力描述流程500。流程500例示IDC 的實施例，并且該流程500能夠通過控制器200或主控制器405來執(zhí)行。關(guān)于流程500在 此描述的各個步驟能夠同時地、并行地或W不同于所示連續(xù)執(zhí)行方式的次序執(zhí)行。還能夠 使用比所示意的實施例中示出的更少的步驟來執(zhí)行流程500。例如，一個或多個函數(shù)、公式 或算法能夠被用于基于提升釋放拉力水平來計算期望推擠扭矩限值，而非使用多個闊值比 較。另外，在一些實施例中，諸如緩變率（參見步驟620)和闊縮回因子廣TRF")(參見步驟 575)的數(shù)值具有固定值或存儲值并且不必設(shè)定。在該樣的情形中，對于該樣的數(shù)值的設(shè)定 步驟能夠從流程500刪去。使用一個或多個傳感器240 (例如一個或多個傾斜計、一個或多 個旋轉(zhuǎn)變壓器、一個或多個驅(qū)動模塊、一個或多個現(xiàn)場模塊、一個或多個轉(zhuǎn)速計等）來實現(xiàn) 流程500的設(shè)及例如確定伊斗桿角度、確定推擠扭矩、確定提升釋放拉力、確定推擠速度等 的步驟，能夠使用由控制器200執(zhí)行的指令來處理和分析所述傳感器240, W確定挖掘機(jī)10 的特征的數(shù)值。如上所述，能夠使用諸如P&H液CeMurion?系統(tǒng)的系統(tǒng)來完成該樣的步 驟。
[0040] 流程500從BCC開始。其中，BCC能夠關(guān)于硬邊角化ard toes)增加伊的挖掘能 力、增加伊斗填充因子、防止伊斗從硬邊角彈開、在挖掘周期早期維持礦藏穿透力、減少在 礦藏中失速的可能性并使挖掘機(jī)的總體操作平穩(wěn)。例如，在沒有BCC的情況下，在挖掘礦藏 的邊角時可用的推擠扭矩的量能夠抵著地面推動伊斗70并取消一部分的施加的提升釋放 拉力或完全停止提升。另外，通過在挖掘周期早期增加挖掘機(jī)10的有效性和在硬邊角環(huán)境 中穿透礦藏的能力，操作員能夠為挖掘機(jī)10建立平臺。當(dāng)挖掘機(jī)10從平臺操作時，挖掘機(jī) 10不向上挖掘，并且能夠在直接朝向礦藏的方向上最大化伊斗70的動量。
[0041] 圖5和6示意用于IDC的流程500的BCC部分。在步驟505,確定推擠扭矩比。推擠 扭矩比表示推擠扭矩的標(biāo)準(zhǔn)操作值對一個或多個推擠馬達(dá)220被操作或限制的扭矩的比， 如下所述。例如，推擠扭矩比可W用0-1之間的小數(shù)值來表示?？商娲?，推擠扭矩比可W 表示為對應(yīng)于具體小數(shù)值（例如0. 5)的百分比（例如50% )。接著確定伊斗桿85的角度 (步驟510)。如果，在步驟515,伊斗桿85的角度在第一角度限值廣ANGLE1")和第二角度 限值廣ANGLE2")之間，則流程500進(jìn)行到步驟520。如果伊斗桿85的角度不在ANGLE1和 ANGLE2之間，則流程500返回到步驟510,在步驟510再次確定伊斗桿85的角度。ANGLE1 和ANGLE2可W采用在關(guān)于水平軸線或平行于挖掘機(jī)10位于其上的表面延伸的平面（例 如，伊斗桿85的水平位置）例如大約20°和大約90°之間的數(shù)值。在其它實施例中，可 W使用分別地小于或大于20°或者小于或大于90°的用于ANGLE1和ANGLE2的數(shù)值。例 如，ANGLE1可W具有大約10°的數(shù)值，并且ANGLE2可W具有大約90°的數(shù)值。ANGLE1和 ANGLE2用于限定其中IDC有效的操作范圍。在一些實施例中，ANGLE1和ANGLE2關(guān)于伊斗 桿85的水平平面或水平位置在大約0°和大約90°的范圍內(nèi)。
[0042] 在步驟520,確定一個或多個推擠馬達(dá)220的推擠扭矩。推擠扭矩在伊斗桿85被 推動遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10 (例如，朝向礦藏）時具有正值而在伊斗桿被朝向挖掘機(jī)10 (例如，遠(yuǎn)離 礦藏）拉動時具有負(fù)值。例如，推擠扭矩值的正負(fù)獨立于一個或多個推擠馬達(dá)220的旋轉(zhuǎn) 方向。例如，導(dǎo)致伊斗桿85朝向礦藏推擠的一個或多個推擠馬達(dá)220的旋轉(zhuǎn)被認(rèn)為是正旋 轉(zhuǎn)速度，并且導(dǎo)致伊斗桿85朝向挖掘機(jī)10縮回的一個或多個推擠馬達(dá)220的旋轉(zhuǎn)被認(rèn)為 是負(fù)旋轉(zhuǎn)速度。如果一個或多個推擠馬達(dá)220的旋轉(zhuǎn)速度是正的（即大于0)，則伊斗桿85 朝向礦藏推擠。如果一個或多個推擠馬達(dá)220的旋轉(zhuǎn)速度是負(fù)的（即小于0)，則伊斗桿85 朝向挖掘機(jī)10縮回。然而，一個或多個推擠馬達(dá)220的推擠扭矩能夠在延伸伊斗桿85時 是負(fù)的，并且能夠在縮回伊斗桿85時是正的。如果，在步驟525,推擠扭矩是負(fù)的，則該流 程返回到步驟510,在步驟510再次確定伊斗桿85的角度。如果，在步驟525,推擠速度是 正的，則流程進(jìn)行到步驟530。在其它實施例中，挖掘機(jī)10的不同的特征（例如推擠馬達(dá) 電流）能夠被用來確定例如伊斗桿85是朝向礦藏推擠還是朝向挖掘機(jī)10縮回，如上所述。 另外地或替代地，伊斗70的運動能夠被確定為或者朝向挖掘機(jī)10或者遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10,在 挖掘機(jī)10的操作員駕駛室內(nèi)的一個或多個操作員控制裝置能夠被用來確定伊斗桿85的運 動，與鞍狀塊90相關(guān)聯(lián)的一個或多個傳感器能夠被用來確定伊斗桿85的運動等。
[0043] 在確定伊斗桿85被朝向礦藏推擠之后，確定提升釋放拉力的水平（步驟530)。例 如基于一個或多個提升馬達(dá)215的一個或多個特征來確定提升釋放拉力的水平。一個或多 個提升馬達(dá)215的特征能夠包括馬達(dá)速度、馬達(dá)電壓、馬達(dá)電流、馬達(dá)功率、馬達(dá)功率因數(shù) 等。在確定提升釋放拉力之后，流程500進(jìn)行到在圖6中示出并參照圖6描述的部分B。
[0044] 在圖6中的步驟535,將確定的提升釋放拉力與第一提升釋放拉力水平或限值 廣化1")進(jìn)行比較。如果確定的提升釋放拉力小于或大約等于化1，則用于推擠延伸操作的 推擠扭矩限值被設(shè)定成等于第一推擠扭矩限制值廣化1")(步驟540)。記號"Q1"在本文用 于推擠延伸操作，W標(biāo)識挖掘機(jī)10的操作模式，在所述操作模式中，一個或多個推擠馬達(dá) 220的扭矩是正的（例如伊斗70被推動遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10)并且一個或多個推馬達(dá)220的速度 是正的（伊斗70被移動遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10)。在推擠扭矩限值已經(jīng)在步驟540被設(shè)定之后，流 程500進(jìn)行到在圖7中示出并參照圖7描述的部分C。如果在步驟535提升釋放拉力不是 小于或大約等于化1，則將提升釋放拉力與第二提升釋放拉力水平或限值廣化2")比較（步 驟545)，W確定提升釋放拉力是否處于化1和化2之間。如果所確定的提升釋放拉力小于或 大約等于化2且大于化1，則將推擠扭矩限值Q1設(shè)定成等于第二推擠扭矩限制值廣化2") (步驟550)。在推擠扭矩限值已經(jīng)在步驟550被設(shè)定之后，流程500進(jìn)行到圖7中的部分 C。如果在步驟545提升釋放拉力不是小于或大約等于化2,則將提升釋放拉力與第S提升 釋放拉力水平或限值廣化3")比較（步驟555)，W確定提升釋放拉力是否處于化2和化3 之間。如果所確定的提升釋放拉力小于或大約等于化3且大于化2,則將推擠扭矩限值Q1 設(shè)定成等于第S推擠扭矩限制值廣化3")(步驟560)。在推擠扭矩限值已經(jīng)在步驟560被 設(shè)定之后，流程500進(jìn)行到在圖7中的部分C。如果在步驟555提升釋放拉力不是小于或 大約等于化3,則將推擠扭矩限值Q1設(shè)定成等于第四推擠扭矩限制值廣化4")(步驟565)。 在推擠扭矩限值已經(jīng)在步驟565被設(shè)定之后，流程500返回到部分A (圖5)中的步驟510， 在步驟510再次確定伊斗桿角度。
[0045] 能夠基于例如工業(yè)機(jī)械的類型、伊的類型或型號等來設(shè)定、制定或預(yù)先確定第一、 二和S提升釋放拉力水平化1、化2和化3。作為說明性實例，第一提升釋放拉力水平化1具 有標(biāo)準(zhǔn)提升的大約10%的數(shù)值（例如一個或多個提升馬達(dá)220的標(biāo)準(zhǔn)或額定運行功率或扭 矩的大約10 % )，第二提升釋放拉力水平化2具有標(biāo)準(zhǔn)提升的大約22 %的數(shù)值，第S提升釋 放拉力水平化3具有標(biāo)準(zhǔn)提升的大約50%的數(shù)值。在其它實施例中，化1、化2、和化3可W 具有不同數(shù)值（例如，化1 > 20%，化2 > 40%，化3 > 60% )。然而，與化1、化2和化3呈 現(xiàn)的實際數(shù)值無關(guān)地，限值的相對量值之間的關(guān)系保持相同（即化1< >化2< >化3)。在 本發(fā)明的一些實施例中，兩個或多于=個提升釋放拉力水平被用來設(shè)定推擠扭矩限值（例 如四個、五個、六個等）?；谄谕目刂凭鹊乃絹碓O(shè)定提升釋放拉力水平的數(shù)目。例 如，推擠扭矩設(shè)定的逐漸增加能夠通過增加實際提升釋放拉力與其比較的提升釋放拉力水 平的數(shù)目來實現(xiàn)。在一些實施例中，基于推擠扭矩限值來設(shè)定提升釋放拉力水平，W確保足 夠的提升釋放拉力被施加到伊斗70, W抵消由推擠扭矩導(dǎo)致的吊繩張力的損失。例如，提升 釋放拉力水平和推擠扭矩限值被平衡，使得在挖掘操作期間不缺失超過大約30%的吊繩張 力。在一些實施例中，如果推擠扭矩相對于提升釋放拉力過高，則提升釋放拉力能夠與推擠 扭矩發(fā)生沖突，并減小挖掘機(jī)10的生產(chǎn)率。
[0046] 推擠扭矩限值化1、化2、化3和化4還可W具有各種數(shù)值。作為說明性實例，化1、 CL2XL3和CL4隨提升釋放拉力增加至多增加到標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩（例如，基于一個或多個推擠 馬達(dá)220的標(biāo)準(zhǔn)操作功率或扭矩的百分比）。在一個實施例中，CL1 > 18%、CL2 > 54%、 化3>100%并且化4>100%。在其它實施例中，化1、化2、化3和化4可采用不同的數(shù)值。 然而，與化1、化2、化3和化4采用的數(shù)值無關(guān)地，限值的相對量值之間的關(guān)系保持相同（即 化1< >化2< > CHL3< > CHL4。另外，如上文關(guān)于提升釋放拉力水平所述，能夠使用另外的 或更少的推擠扭矩限值。例如，所使用的推擠扭矩限值的數(shù)目取決于用于控制挖掘機(jī)10的 提升釋放拉力水平的數(shù)目（例如推擠扭矩限值的數(shù)目=提升釋放拉力水平的數(shù)目+1)。在 一些實施例中，推擠扭矩限值被設(shè)定為提升釋放拉力水平的百分比或比，或被設(shè)定為提升 釋放拉力水平的函數(shù)。
[0047] 在如上述設(shè)定推擠扭矩限值之后，流程500進(jìn)入ICC部分，其中，監(jiān)視伊斗70或伊 斗桿85的加速度（負(fù)加速度或減速），W減輕伊斗撞擊礦藏（例如硬邊角環(huán)境中）的影響 并減小挖掘機(jī)10的動態(tài)傾覆力矩。例如，如果伊斗70在推擠方向上被礦藏（例如硬邊角） 快速停止，則必須消散一個或多個推擠馬達(dá)220和推擠傳動裝置中的動能和旋轉(zhuǎn)慣性。在 常規(guī)挖掘機(jī)中，該動能通過使懸臂頂升來消散，使懸臂頂升導(dǎo)致挖掘機(jī)10的向后傾覆力矩 和CG偏移。為了防止或減輕向后傾覆力矩，W另一方式消散一個或多個推擠馬達(dá)220的動 能。具體地，ICC被構(gòu)造成監(jiān)視例如伊斗70、伊斗桿85等的加速度。當(dāng)達(dá)到超過闊加速度 值或縮回因子（W下描述）的加速度（例如負(fù)加速度或減速）時，設(shè)定參考速度（例如等 于0)，并增加一個或多個推擠馬達(dá)220的最大容許縮回扭矩。雖然伊斗桿85的運動方向 不會反轉(zhuǎn)，但是施加到一個或多個推擠馬達(dá)220的縮回扭矩能夠消散一個或多個推擠馬達(dá) 220和推擠傳動裝置的向前動能。通過消散一個或多個推擠馬達(dá)220的動能，減少或消除伊 斗10在撞擊礦藏時的向后傾覆力矩。
[0048] 圖7和8示意用于IDC的流程500的ICC部分。在步驟570,確定闊縮回因子 ("TRF")。TRF能夠例如從存儲器（例如存儲器255)取得、計算出、手動設(shè)定等。TRF可W 具有例如在大約-300和大約-25之間的數(shù)值。在一些實施例中，不同范圍的數(shù)值能夠用 于TRF(例如在大約0和大約-500之間）。負(fù)的TRF表示伊斗70的沿負(fù)方向（例如朝向 挖掘機(jī)10)的加速或伊斗70的減速。TFR能夠用來確定伊斗70是否已撞擊礦藏W及是否 應(yīng)初始化ICC W消散一個或多個推擠馬達(dá)220和推擠傳動裝置的動能。在一些實施例中， TRF是與伊斗70、伊斗桿85等的加速度相關(guān)聯(lián)的闊加速度數(shù)值。修改TRF控制ICC的敏感 度和在伊斗70撞擊礦藏時將一個或多個推擠馬達(dá)220強制到零速度參考值的頻率。因為 ICC在更低的加速度的情形下更容易被觸發(fā)，所W設(shè)定越敏感，一個或多個推擠馬達(dá)220就 更頻繁地被強制成零速度參考值。設(shè)定TRF還可W包括設(shè)定速度參考值被施加的時間值或 時段T。在一些實施例中，時間值T可W被設(shè)定成0. 1和1. 0秒之間的數(shù)值。在其它實施例 中，時間值T可W被設(shè)定成大于1. 0秒的數(shù)值（例如1. 0和2. 0秒之間）。時間值T是基于 (例如，伊斗70與礦藏的撞擊之后的）動態(tài)事件的估算的或預(yù)期的持續(xù)時間的。在一些實 施例中，時間值T基于一個或多個操作員對所產(chǎn)生的操作員控制的缺失的容忍度。在TRF 已被設(shè)定之后，再次確定伊斗桿85的角度（步驟575)。然后將伊斗桿85的角度與第一伊 斗桿角度闊值廣ANGLE1")和第二伊斗桿角度闊值廣ANGLE2")進(jìn)行比較（步驟580)。第 一伊斗桿角度闊值A(chǔ)NGLE1和第二伊斗桿角度闊值A(chǔ)NGLE2可W具有任何各種數(shù)值。例如， 在一個實施例中，ANGLE1具有關(guān)于水平平面（例如，與挖掘機(jī)10位于其上的地面平行的平 面）大約40°的數(shù)值，并且ANGLE2具有關(guān)于所述水平平面大約90°的數(shù)值（例如，伊斗桿 相對于地面垂直）。在一些實施例中，ANGLE1和ANGLE2具有在關(guān)于水平平面大約0°和關(guān) 于水平平面大約90°范圍內(nèi)的不同數(shù)值。
[0049] 如果伊斗桿85的角度大于或近似等于ANGLE1且小于或近似等于ANGLE2,則流程 500進(jìn)行到步驟585。如果伊斗桿85的角度不是大于或近似等于ANGLE1且小于或近似等 于ANGLE2,則流程500返回到部分D和步驟575,其中再次確定伊斗桿的角度。在步驟585， 控制器200或主控制器405確定推擠扭矩是否為正。如上所述，與伊斗桿85的運動方向無 關(guān)地，推擠扭矩可W是正的或負(fù)的。例如，當(dāng)伊斗桿85朝向礦藏推擠時，伊斗由于重力而被 拉動遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10。在該樣的情形中，推擠速度是正的（即移動遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10)并且推擠 扭矩是負(fù)的（使由于重力拉動遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10的伊斗慢下來）。然而，當(dāng)伊斗70初始地撞擊 礦藏時，伊斗桿85可繼續(xù)向前移動（即推擠速度是正的），但是現(xiàn)在與礦藏撞擊產(chǎn)生的力導(dǎo) 致伊斗桿85朝向礦藏推進(jìn)，W抵抗該反作用力并保持正推擠速度（即推擠扭矩是正的）。 如果推擠扭矩是負(fù)的，則流程500返回到部分D和步驟575。如果推擠扭矩是正的，則流程 500進(jìn)行到步驟590,其中將推擠扭矩與推擠扭矩闊值進(jìn)行比較。
[0050] 推擠扭矩闊值可W被設(shè)定為例如標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩的大約30%。在一些實施例中， 推擠扭矩闊值大于標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩的大約30% (例如，在標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩的大約30%和大約 100%之間）。在其它實施例中，推擠扭矩闊值小于標(biāo)準(zhǔn)推擠扭矩的大約30% (例如，在標(biāo) 準(zhǔn)推擠扭矩的大約0%和大約30%之間）。推擠扭矩闊值被設(shè)定成足夠的數(shù)值，W例如限制 其中在依然減少挖掘機(jī)10的CG偏移的同時實施ICC的情形的數(shù)目。如果在步驟590處控 制器200確定推擠扭矩不是大于或近似等于推擠扭矩闊值，則流程500返回到部分D和步 驟575。如果推擠扭矩大于或近似等于推擠扭矩闊值，則流程500進(jìn)行到步驟595。在步驟 595,控制器確定推擠速度是否為正（例如移動遠(yuǎn)離挖掘機(jī)10)。如果推擠速度不是正的，貝U 流程500返回到部分D和步驟575。如果推擠速度是正的，則確定挖掘機(jī)10的加速度（例 如負(fù)加速度或減速）（步驟600)。挖掘機(jī)10的加速度例如是伊斗70的加速度、伊斗桿85 的加速度等。加速度是使用例如來自一個或多個傳感器240 (例如一個或多個旋轉(zhuǎn)變壓器） 的信號確定的，控制器200能夠使用所述信號來計算伊斗70或伊斗桿85的位置、伊斗70 或伊斗桿85的速度W及伊斗70或伊斗桿85的加速度。在一些實施例中，所確定的加速度 能夠被過濾，W防止任何加速度尖峰或測量誤差影響ICC的運行。在已確定好加速度之后， 流程500轉(zhuǎn)入在圖8中示出并參照圖8描述的部分E。
[0化1] 參照圖8,控制器200確定在流程500的步驟600處確定的加速度是否為負(fù)（步驟 605)。如果加速度不是負(fù)的，則流程500返回到在圖5中示出并參照圖5描述的部分F和 步驟530。如果加速度是負(fù)的，則計算縮回因子廣RF")(例如減速因子、負(fù)加速度因子等） (步驟610)?？s回因子RF被用來確定伊斗70或伊斗桿85的負(fù)加速度（即減速）的大小 是否足W初始化ICC。在一些實施例中，縮回因子RF被計算為推擠馬達(dá)扭矩對所確定的加 速度的比。在其它實施例中，縮回因子RF被計算為估算扭矩對實際扭矩或預(yù)測加速度對實 際加速度的比。在一些實施例中，所確定的加速度的平均值可用來計算縮回因子RF。在一 些實施例中，RF是與伊斗70、伊斗桿85等的加速度相關(guān)聯(lián)的加速度值。與用來計算縮回因 子RF的精確因子無關(guān)地，能夠?qū)⒖s回因子RF與闊縮回因子TRF進(jìn)行比較（步驟615)。如 果縮回因子RF大于或近似等于闊縮回因子TRF并小于0,則流程500進(jìn)行到步驟620。如 果縮回因子RF不是大于或近似等于闊縮回因子TRF并小于0,則流程500返回到在圖5中 示出并參照圖5描述的部分F。
[0052] 在步驟620處，設(shè)定緩變率。緩變率例如是預(yù)置時間，在該預(yù)置時間期間，推擠馬 達(dá)驅(qū)動裝置或推擠驅(qū)動模塊440將一個或多個推擠馬達(dá)220的速度從當(dāng)前或目前速度值改 變到新的速度值。該樣，緩變率能夠影響挖掘機(jī)10對動態(tài)事件（例如，伊斗70撞擊礦藏） 進(jìn)行阻巧的能力。如果緩變率不適于允許推擠驅(qū)動模塊440實現(xiàn)期望的速度改變，則挖掘 機(jī)10不能夠正確對動態(tài)事件進(jìn)行阻巧。在一些實施例中，緩變率越高，響應(yīng)動態(tài)事件的速 度就越慢。該樣，在步驟620處，緩變率被設(shè)定成足夠小，W確保挖掘機(jī)10能夠?qū)討B(tài)事件 進(jìn)行阻巧。例如，基于馬達(dá)速度、馬達(dá)扭矩、伊斗速度、伊斗加速度、推擠驅(qū)動裝置440的一 個或多個限值、一個或多個推擠馬達(dá)220的一個或多個限值等來設(shè)定緩變率。在一些實施 例中，緩變率是恒定的（例如，線性的）。在其它實施例中，緩變率能夠相對于例如時間、馬 達(dá)速度等動態(tài)地變化。
[0化3] 在步驟620之后，設(shè)定計數(shù)器或另一合適定時器（步驟625)。例如，計數(shù)器被設(shè)定 用W監(jiān)視或控制新推擠縮回扭矩和速度參考值被設(shè)定或施加的次數(shù)（如下所述）。在一些 實施例中，計數(shù)器對處理單元250的每個時鐘周期增量，直到其達(dá)到預(yù)定的或已建立的數(shù) 值（例如時間值T)。然后在步驟630設(shè)定推擠縮回扭矩。
[0054] 在正常操作期間，一個或多個推擠馬達(dá)的推擠縮回扭矩被設(shè)定成例如標(biāo)準(zhǔn)值或正 常操作限值（即100% )的大約90%。然而，在諸如伊斗70撞擊礦藏的動態(tài)事件期間，正 常運行限值的90-100%的縮回扭矩通常不足W消散一個或多個推擠馬達(dá)220和推擠傳動 裝置的動能，W防止懸臂頂升。該樣，在步驟630處，推擠縮回扭矩被設(shè)定成超過用于一個 或多個推擠馬達(dá)220的縮回扭矩的標(biāo)準(zhǔn)值或正常操作限值的數(shù)值。在一些實施例中，縮回 扭矩被設(shè)定成縮回扭矩正常操作限值的大約150%。在其它實施例中，縮回扭矩被設(shè)定成 在縮回扭矩正常操作限值的大約150%和大約100%之間的數(shù)值。在又一實施例中，縮回扭 矩被設(shè)定成大于縮回扭矩正常操作限值的大約150%。在該樣的實施例中，縮回扭矩受到 例如馬達(dá)的運行特征的限制（例如，有些馬達(dá)與其它馬達(dá)相比能夠允許更大的縮回扭矩）。 該樣，基于一個或多個推擠馬達(dá)220的特征，縮回扭矩可W被設(shè)定成正常操作限值的大約 150%和大約400%之間的數(shù)值。在一些實施例中，縮回扭矩或推擠扭矩是沿著與所確定的 加速度的方向?qū)?yīng)的方向設(shè)定的。例如，沿負(fù)方向（即，朝向伊）的加速度或替代地沿推擠 方向（即，遠(yuǎn)離伊）的減速導(dǎo)致設(shè)定推擠扭矩（例如負(fù)推擠扭矩、減速扭矩、再生扭矩等） 或負(fù)馬達(dá)電流。
[0055] 在步驟630設(shè)置推擠縮回扭矩之后，設(shè)定速度參考值（步驟635)。速度參考值是 被選擇或確定W消散一個或多個推擠馬達(dá)220和推擠傳動裝置的動能的一個或多個推擠 馬達(dá)220的期望未來速度（例如，0)。當(dāng)速度參考值已被設(shè)定時，對動態(tài)事件（例如，伊斗撞 擊礦藏）的阻巧被自動執(zhí)行，W消散一個或多個推擠馬達(dá)220和推擠傳動裝置的動能。針 對時間值T設(shè)定速度參考值（例如，為0)，W消散一個或多個推擠馬達(dá)220和推擠傳動裝置 的動能，如上所述。在一些實施例中，速度參考值能夠是動態(tài)的并在時間值T期間改變（例 如，線性改變、非線性改變、指數(shù)改變等）。在其它實施例中，速度參考值能夠是基于例如實 際速度與期望速度、估算速度或另一參考速度之間的差的。在步驟635之后，流程500進(jìn)行 到在圖9中示出并參照圖9描述的部分G。
[0化6] 在圖9中的步驟640,將計數(shù)器與時間值T進(jìn)行比較。如果計數(shù)器不等于時間值 T，則計數(shù)器增量（步驟645)并且流程500返回到步驟640。如果，在步驟640,計數(shù)器等于 時間值T，則將推擠縮回扭矩重新設(shè)定回到標(biāo)準(zhǔn)值或馬達(dá)的正常操作限值內(nèi)（例如，推擠縮 回扭矩<> 100% )(步驟650)，將速度參考值設(shè)定成等于操作員的速度參考值（例如，基 于諸如操縱桿的控制裝置）（步驟655)，并且將緩變率重新設(shè)定成用于挖掘機(jī)10的操作的 標(biāo)準(zhǔn)值（步驟660)。在已重新設(shè)定緩變率之后，流程500返回在圖5中示出并參照圖5描 述的部分F。在一些實施例中，控制器200或主控制器405還能夠監(jiān)視伊斗桿85或伊斗70 相對于礦藏的位置，并在撞擊礦藏之前減慢伊斗桿85或伊斗70的運動，W減少與一個或多 個推擠馬達(dá)220和推擠傳動裝置相關(guān)聯(lián)的動能。
[0化7] 因此，本發(fā)明尤其是提供了用于基于伊斗的提升釋放拉力和減速來控制工業(yè)機(jī)械 的一個或多個推擠扭矩限值的系統(tǒng)、方法、裝置和計算機(jī)可讀介質(zhì)。本發(fā)明的各種特征和優(yōu) 勢在權(quán)利要求書中闡述。
【權(quán)利要求】
1. 一種控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的方法，所述工業(yè)機(jī)械包括鏟斗桿和推擠馬達(dá)驅(qū)動裝 置，所述方法包括： 確定所述鏟斗桿的角度； 將所述鏟斗桿的所述角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進(jìn)行比較； 確定提升釋放拉力； 將所述提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進(jìn)行比較；以及 基于所述鏟斗桿的所述角度與所述一個或多個鏟斗桿角度限值的比較和所述提升釋 放拉力與所述一個或多個提升釋放拉力限值的比較，對所述推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置設(shè)定推擠 扭矩限值， 其中設(shè)定推擠扭矩限值包括：當(dāng)所述提升釋放拉力小于或大約等于所述一個或多個提 升釋放拉力限值中的第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設(shè)定為第一推擠扭矩 限值；以及當(dāng)所述提升釋放拉力大于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的所述第一提升 釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設(shè)定為第二推擠扭矩限值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述提升釋放拉力增加時，所述推擠扭矩限值 增加。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個鏟斗桿角度限值在相對于所述 鏟斗桿的水平位置的大約零度和大約九十度之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二推擠扭矩限值大于所述第一推擠扭矩 限值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述工業(yè)機(jī)械是繩索挖掘機(jī)。
6. -種工業(yè)機(jī)械，包括： 鏟斗桿，所述鏟斗桿與鏟斗連接； 推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置，所述推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置被構(gòu)造成向推擠馬達(dá)提供一個或多個控制 信號，所述推擠馬達(dá)能夠操作用以向所述鏟斗桿提供力，以使所述鏟斗桿朝向礦藏移動或 移動遠(yuǎn)離礦藏，以及 控制器，所述控制器連接到所述推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置，所述控制器被構(gòu)造用于 確定所述鏟斗桿的角度， 將所述鏟斗桿的所述角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進(jìn)行比較； 確定提升釋放拉力， 將所述提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進(jìn)行比較；以及 基于所述鏟斗桿的所述角度與所述一個或多個鏟斗桿角度限值的比較和所述提升釋 放拉力與所述一個或多個提升釋放拉力限值的比較，對所述推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置設(shè)定推擠扭 矩限值， 其中設(shè)定推擠扭矩限值包括：當(dāng)所述提升釋放拉力小于或大約等于所述一個或多個提 升釋放拉力限值中的第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設(shè)定為第一推擠扭矩 限值；以及當(dāng)所述提升釋放拉力大于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的所述第一提升 釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設(shè)定為第二推擠扭矩限值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的工業(yè)機(jī)械，其中，當(dāng)所述提升釋放拉力增加時，所述推擠扭矩 限值增加。
8. 根據(jù)利要求6所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述一個或多個鏟斗桿角度限值在相對于所 述鏟斗桿的水平位置的大約零度和大約九十度之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述第二推擠扭矩限值大于所述第一推擠 扭矩限值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述工業(yè)機(jī)械是繩索挖掘機(jī)。
11. 一種控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的方法，所述方法包括： 確定與所述工業(yè)機(jī)械相關(guān)聯(lián)的提升釋放拉力； 基于所述工業(yè)機(jī)械的所確定的提升釋放拉力來確定推擠驅(qū)動裝置的推擠扭矩限制值； 以及 將所述推擠驅(qū)動裝置的推擠扭矩限值設(shè)定為所述推擠扭矩限制值，以將與推擠操作相 關(guān)聯(lián)的扭矩限制到所述推擠扭矩限制值， 其中確定推擠扭矩限值包括：將所確定的提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限 值進(jìn)行比較，以及 其中設(shè)定推擠扭矩限值包括：當(dāng)所確定的提升釋放拉力小于或大約等于所述一個或多 個提升釋放拉力限值中的第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設(shè)定為第一推擠 扭矩限值；和當(dāng)所確定的提升釋放拉力大于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的所述第 一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設(shè)定為第二推擠扭矩限值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括： 確定鏟斗桿的角度；以及 將所述鏟斗桿的所述角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進(jìn)行比較。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述一個或多個鏟斗桿角度限值在相對于所 述鏟斗桿的水平位置的大約零度和大約九十度之間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第二推擠扭矩限值大于所述第一推擠扭 矩限值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述推擠扭矩限值是所確定的提升釋放拉力 的函數(shù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，當(dāng)所確定的提升釋放拉力增加時，所述推擠扭 矩限值增加。
17. -種工業(yè)機(jī)械，包括： 鏟斗桿，所述鏟斗桿與鏟斗連接； 推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置，所述推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置被構(gòu)造成向推擠馬達(dá)提供一個或多個控制 信號，所述推擠馬達(dá)能夠操作用以向所述鏟斗桿提供力，以使所述鏟斗桿朝向礦藏移動或 移動遠(yuǎn)離礦藏，以及 控制器，所述控制器連接到所述推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置，所述控制器被構(gòu)造用于 確定提升釋放拉力， 將所述提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進(jìn)行比較，以及 基于所述提升釋放拉力與所述一個或多個提升釋放拉力限值的比較，對所述推擠馬達(dá) 驅(qū)動裝置設(shè)定推擠扭矩限值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器被構(gòu)造用于確定所述工業(yè)機(jī) 械的狀態(tài)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器被構(gòu)造用于基于所確定的工 業(yè)機(jī)械的狀態(tài)來設(shè)定推擠扭矩限值。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器被構(gòu)造用于 確定所述鏟斗的位置、所述鏟斗桿的角度和所述鏟斗桿的位置中的一者，以及 基于所確定的所述鏟斗的位置、所述鏟斗桿的角度和所述鏟斗桿的位置中的一者來設(shè) 定推擠扭矩限值。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器被構(gòu)造用于 確定所述鏟斗桿的角度，以及 基于所述鏟斗桿的角度對所述推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置設(shè)定推擠扭矩限值。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器被構(gòu)造用于 將所述鏟斗桿的角度與一個或多個鏟斗桿角度限值進(jìn)行比較，以及 基于所述鏟斗桿的角度與所述一個或多個鏟斗桿角度限值的比較，對所述推擠馬達(dá)驅(qū) 動裝置設(shè)定推擠扭矩限值。
23. 根據(jù)利要求22所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述一個或多個鏟斗桿角度限值在相對于 所述鏟斗桿的水平位置的大約零度和大約九十度之間。
24. 根據(jù)利要求18所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器被構(gòu)造用于確定以下中的一者： 所述鏟斗的位置、所述鏟斗的速度、所述鏟斗的加速度、所述鏟斗桿的角度、所述鏟斗桿的 位置、提升繩的包角、提升馬達(dá)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)、以及推擠馬達(dá)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。
25. 根據(jù)利要求17所述的工業(yè)機(jī)械，其中，當(dāng)所述提升釋放拉力增加時，所述推擠扭矩 限值增加。
26. 根據(jù)利要求17所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器被構(gòu)造成當(dāng)所述提升釋放拉力 小于或大約等于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的第一提升釋放拉力限值時，將所述 推擠扭矩限值設(shè)定為第一推擠扭矩限值；以及當(dāng)所述提升釋放拉力大于所述一個或多個提 升釋放拉力限值中的所述第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設(shè)定為第二推擠 扭矩限值。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述第二推擠扭矩限值大于所述第一推 擠扭矩限值。
28. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述工業(yè)機(jī)械包括繩索挖掘機(jī)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述工業(yè)機(jī)械包括AC工業(yè)機(jī)械。
30. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述工業(yè)機(jī)械包括DC工業(yè)機(jī)械。
31. -種控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的方法，所述工業(yè)機(jī)械包括鏟斗和推擠馬達(dá)驅(qū)動裝 置，所述方法包括： 確定作用在所述鏟斗上的力； 基于所確定的作用在所述鏟斗上的力，確定所述推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置的推擠扭矩限制 值；以及 利用控制器，將所述推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置的推擠扭矩限值設(shè)定為所述推擠扭矩限制值， 以將與推擠操作相關(guān)聯(lián)的扭矩限制到所述推擠扭矩限制值； 其中確定推擠扭矩限值包括：將作用在所述鏟斗上的力與一個或多個力限值進(jìn)行比 較；以及 其中設(shè)定推擠扭矩限值包括：當(dāng)作用在所述鏟斗上的力小于或大約等于所述一個或多 個力限值中的第一力限值時，將所述推擠扭矩限值設(shè)定為第一推擠扭矩限值；和當(dāng)作用在 所述鏟斗上的力大于所述一個或多個力限值中的所述第一力限值時，將所述推擠扭矩限值 設(shè)定為第二推擠扭矩限值。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，確定作用在所述鏟斗上的力包括確定提升釋 放拉力。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，將作用在所述鏟斗上的力與一個或多個力限 值進(jìn)行比較包括將所述提升釋放拉力與一個或多個提升釋放拉力限值進(jìn)行比較，并且其中 設(shè)定推擠扭矩限值包括基于所述提升釋放拉力與所述一個或多個提升釋放拉力限值的比 較來設(shè)定推擠扭矩限值。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，設(shè)定推擠扭矩限值包括：當(dāng)所述提升釋放拉力 小于或大約等于所述一個或多個提升釋放拉力限值中的第一提升釋放拉力限值時，將所述 推擠扭矩限值設(shè)定為第一推擠扭矩限值；以及當(dāng)所述提升釋放拉力大于所述一個或多個提 升釋放拉力限值中的所述第一提升釋放拉力限值時，將所述推擠扭矩限值設(shè)定為第二推擠 扭矩限值。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述第二推擠扭矩限值大于所述第一推擠扭 矩限值。
36. 根據(jù)利要求32所述的方法，其中，當(dāng)所述提升釋放拉力增加時，所述推擠扭矩限值 增加。
37. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括確定所述工業(yè)機(jī)械的狀態(tài)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，設(shè)定推擠扭矩限值包括基于所確定的工業(yè)機(jī) 械的狀態(tài)來設(shè)定推擠扭矩限值。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，確定所述工業(yè)機(jī)械的狀態(tài)包括確定鏟斗位置、 鏟斗桿角度和鏟斗桿位置中的一者，并且其中設(shè)定推擠扭矩限值包括基于所確定的鏟斗位 置、鏟斗桿角度和鏟斗桿位置中的一者來設(shè)定推擠扭矩限值。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，確定所述工業(yè)機(jī)械的狀態(tài)包括確定所述鏟斗 桿角度，并且其中設(shè)定推擠扭矩限值包括基于所述鏟斗桿角度來設(shè)定推擠扭矩限值。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，還包括將所述鏟斗桿角度與一個或多個鏟斗桿角度 限值進(jìn)行比較，并且其中設(shè)定推擠扭矩限值包括基于所述鏟斗桿角度與所述一個或多個鏟 斗桿角度限值的比較來設(shè)定推擠扭矩限值。
42. 根據(jù)利要求41所述的方法，其中，所述一個或多個鏟斗桿角度限值在相對于鏟斗 桿的水平位置的大約零度和大約九十度之間。
43. 根據(jù)利要求37所述的方法，其中，確定所述工業(yè)機(jī)械的狀態(tài)包括確定以下中的一 者：鏟斗位置、鏟斗桿角度、鏟斗桿位置、提升繩包角、提升馬達(dá)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)、推擠馬達(dá)每分 鐘轉(zhuǎn)數(shù)、鏟斗速度、以及鏟斗加速度。
44. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，作用在所述鏟斗上的力包括在所述工業(yè)機(jī)械 上產(chǎn)生傾覆力矩的力。
45. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，確定作用在所述鏟斗上的力包括確定作用在 負(fù)載銷上的力。
46. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，確定作用在所述鏟斗上的力包括確定吊繩中 的張力。
47. 一種工業(yè)機(jī)械，包括： 鏟斗； 推擠驅(qū)動裝置，所述推擠驅(qū)動裝置被構(gòu)造成向推擠致動器提供控制信號，所述推擠致 動器能夠操作用以向所述鏟斗提供推擠力以產(chǎn)生推擠運動；以及 控制器，所述控制器連接到所述推擠驅(qū)動裝置，所述控制器被構(gòu)造用于 確定作用在所述鏟斗上的提升力， 基于所確定的提升力確定推擠力限制值，所述推擠力限制值作為所確定的提升力的函 數(shù)來確定，以及 將所述推擠驅(qū)動裝置的推擠力限值設(shè)定為所確定的推擠力限制值。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造用于確定所述 工業(yè)機(jī)械的狀態(tài)。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造用于基于所確 定的工業(yè)機(jī)械的狀態(tài)來設(shè)定推擠力限值。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造用于 確定所述鏟斗的位置，以及 基于所確定的所述鏟斗的位置來設(shè)定推擠力限值。
51. 根據(jù)利要求48所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述控制器進(jìn)一步被構(gòu)造用于確定以下中 的一者：所述鏟斗的位置、所述鏟斗的速度、所述鏟斗的加速度、鏟斗桿的角度、鏟斗桿的位 置、提升繩的包角、提升馬達(dá)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)、以及推擠馬達(dá)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。
52. 根據(jù)利要求47所述的工業(yè)機(jī)械，其中，當(dāng)所述提升力增加時，所述推擠力限制值增 加。
53. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述工業(yè)機(jī)械包括繩索挖掘機(jī)。
54. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述工業(yè)機(jī)械包括AC工業(yè)機(jī)械。
55. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述工業(yè)機(jī)械包括DC工業(yè)機(jī)械。
56. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述推擠驅(qū)動裝置是推擠馬達(dá)驅(qū)動裝置。
57. 根據(jù)權(quán)利要求56所述的工業(yè)機(jī)械，其中，所述推擠致動器是推擠馬達(dá)。
58. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的工業(yè)機(jī)械，其中，作用在所述鏟斗上的力包括在所述工業(yè) 機(jī)械上產(chǎn)生傾覆力矩的力。
59. -種控制工業(yè)機(jī)械的挖掘操作的方法，所述工業(yè)機(jī)械包括鏟斗和推擠驅(qū)動裝置，所 述方法包括： 確定作用在所述鏟斗上的力； 基于所確定的作用在所述鏟斗上的力，確定所述推擠驅(qū)動裝置的推擠力限制值；以及 利用控制器，將所述推擠驅(qū)動裝置的推擠力限值設(shè)定為所述推擠力限制值，以將與推 擠運動相關(guān)聯(lián)的推擠力限制到所述推擠力限制值， 其中確定推擠力限制值包括：基于作用在所述鏟斗上的力確定所述推擠力限制值。
60. 根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中，確定作用在所述鏟斗上的力包括確定提升釋 放拉力。
61. 根據(jù)利要求60所述的方法，其中，當(dāng)所述提升釋放拉力增加時，所述推擠力限制值 增加。
62. 根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，進(jìn)一步包括確定所述工業(yè)機(jī)械的狀態(tài)。
63. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中，設(shè)定推擠力限制值包括基于所確定的工業(yè)機(jī) 械的狀態(tài)來設(shè)定推擠力限值。
64. 根據(jù)利要求63所述的方法，其中，確定所述工業(yè)機(jī)械的狀態(tài)包括確定鏟斗位置、鏟 斗桿角度和鏟斗桿位置中的一者，并且其中設(shè)定推擠力限值包括基于所確定的鏟斗位置、 鏟斗桿角度和鏟斗桿位置中的一者來設(shè)定推擠力限值。
65. 根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中，作用在所述鏟斗上的力包括在所述工業(yè)機(jī)械 上產(chǎn)生傾覆力矩的力。
66. 根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中，確定作用在所述鏟斗上的力包括確定作用在 負(fù)載銷上的力。
67. 根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中，確定作用在所述鏟斗上的力包括確定吊繩中 的張力。
【文檔編號】E02F3/43GK104480985SQ201410592638
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月29日
【發(fā)明者】約瑟夫·科爾威爾, 威廉·耶倫, 馬克·埃默森, 邁克爾·林斯特羅斯 申請人:哈尼施費格爾技術(shù)公司