檢測鈍化的和磨損的切割截齒的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種采掘機(jī)械，其包括：底架；致動(dòng)器；切割滾筒，其由所述底架支撐并由所述致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)；切割截齒，其被聯(lián)接至所述切割滾筒；以及控制器。所述控制器包括處理器和存儲(chǔ)器并被配置成：測量所述致動(dòng)器的特征；基于所述致動(dòng)器的被測出的特征，確定所述切割截齒是否磨損；當(dāng)確定所述切割截齒磨損時(shí)，輸出信號(hào)。
【專利說明】檢測鈍化的和磨損的切割截齒的系統(tǒng)和方法
[0001 ] 相關(guān)申請
[0002]本申請要求申請日為2015年4月9日、申請?zhí)枮?2/145377的美國臨時(shí)申請的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請的全部內(nèi)容特此并入本申請中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)械，比如但不限于采掘機(jī)械。
【背景技術(shù)】
[0004]地下采掘機(jī)械，例如長壁剪切機(jī)和連續(xù)采煤機(jī)，會(huì)使用附著在旋轉(zhuǎn)的切割滾筒上的多個(gè)切割截齒(cutter bit)，以便采掘(例如切割)物料。在切割物料的過程中，切割截齒會(huì)被磨損和/或變鈍，這反過來降低了掘取物料的速度。
[0005]鈍化的或磨損的截齒增加了切割物料所需要的力，因此降低了操作效率。此外，鈍化的或磨損的截齒增加了空氣中灰塵和顆粒物的量，并且可能發(fā)生災(zāi)難性的錯(cuò)誤，這些截齒如果沒有被檢測出并從將要被排出的物料中移除，可能會(huì)對位于下游的處理設(shè)備造成嚴(yán)重的損害。通常而言，在采掘的中斷期間，會(huì)伺機(jī)更換切割截齒，并且是基于目測進(jìn)行更換。這種過程是任意的且不一致的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，本發(fā)明提供了一種采掘機(jī)械，其包括:底架;致動(dòng)器;切割滾筒，其由所述底架支撐并由所述致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)；切割截齒，其被聯(lián)接至所述切割滾筒；以及控制器。所述控制器包括處理器和存儲(chǔ)器，并且所述控制器被配置成:測量所述致動(dòng)器的特征;基于所述致動(dòng)器的被測出的特征，確定所述切割截齒是否磨損；當(dāng)確定所述切割截齒磨損時(shí)，輸出信號(hào)。
[0007]在另一【具體實(shí)施方式】中，本發(fā)明提供了一種檢測由采掘機(jī)械的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的切割截齒的磨損的方法。所述方法包括:通過傳感器檢測所述致動(dòng)器的特征;基于所述致動(dòng)器的特征，通過控制器確定所述切割截齒是否磨損；當(dāng)確定所述切割截齒磨損時(shí)，從所述控制器輸出信號(hào)。
[0008]借助于詳細(xì)的描述和附圖，本發(fā)明的其它方面將更加清楚。
【附圖說明】
[0009]圖1示出了根據(jù)一些【具體實(shí)施方式】的采掘機(jī)械的透視圖；
[0010]圖2示出了圖1的根據(jù)本發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】的采掘機(jī)械的單個(gè)切割截齒的透視圖；
[0011]圖3示出了圖1的根據(jù)本發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】的采掘機(jī)械的控制系統(tǒng)的方框圖；
[0012]圖4示出了圖3的根據(jù)本發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】的控制系統(tǒng)所使用的多個(gè)圖表；
[0013]圖5示出了圖3的根據(jù)本發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】的控制系統(tǒng)所使用的圖表；
[0014]圖6示出了圖3的根據(jù)本發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】的控制系統(tǒng)的過程。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在本發(fā)明的任何實(shí)施例被詳細(xì)地解釋之前，應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明在應(yīng)用方面不限于在下面的描述所介紹的或在下面的附圖中所示出的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和部件布局。本發(fā)明可以具有其他的實(shí)施例，并能夠以多種方式來實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤?。此外，?yīng)當(dāng)明白，在本文中所運(yùn)用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，而不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制性的?！鞍?、“包括”或“具有”和它們在本文中的變型的使用將包含在其后面所列出的項(xiàng)目及它的等同和額外的項(xiàng)目。除非另有指明或限定，術(shù)語“安裝”，“連接”，“支撐”和“聯(lián)接”以及它們的變型可以被廣泛地應(yīng)用并且包含直接和間接的安裝、連接、支撐和聯(lián)接。
[0016]此外，應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可以包括硬件、軟件和電子部件或模塊，為了討論的目的，其可以被例示或描述成猶如大多數(shù)部件僅僅在硬件中被實(shí)施。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員基于對具體的描述的閱讀能夠認(rèn)識(shí)到，在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的基于電子的方面可以在可被一個(gè)或多個(gè)處理單元執(zhí)行的軟件(例如，存儲(chǔ)于永久性的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))中被實(shí)施，處理單元比如可以是微處理器和/或?qū)Ｓ眉呻娐?“ASICs”)。同樣地，需要注意的是，眾多基于硬件和軟件的設(shè)備以及眾多不同的結(jié)構(gòu)性部件可被用于實(shí)施本發(fā)明。例如，說明書中描述的“服務(wù)器”和“計(jì)算設(shè)備”可以包括一個(gè)或多個(gè)處理單元、一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)模塊、一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出界面以及連接多個(gè)部件的多個(gè)連接器(例如，系統(tǒng)總線)。
[0017]圖1示出了采掘機(jī)械100，例如連續(xù)采煤機(jī)。雖然示出為連續(xù)采煤機(jī)，然而在其它【具體實(shí)施方式】中(未顯示)，采掘機(jī)械100可以是長壁剪切機(jī)、碎石機(jī)或者其它類型的采掘機(jī)械。此外，本發(fā)明不限于采掘機(jī)械，其可以結(jié)合各種各樣的具有振動(dòng)盤(oscillatingdiscs)或鉆頭的裝置一起使用。
[0018]采掘機(jī)械100包括支架或底架102，支架或底架102支撐切割系統(tǒng)105，切割系統(tǒng)105包括旋轉(zhuǎn)滾筒110，旋轉(zhuǎn)滾筒110具有用于從待采掘的表面切割物料(例如，煤、鹽或其它采掘物料)的一個(gè)或多個(gè)切割截齒115。切割系統(tǒng)105由一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器220(圖3)通過齒輪箱222(圖3)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。齒輪箱222將一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器220機(jī)械連接至旋轉(zhuǎn)滾筒110。也就是說，齒輪箱222(圖3)接收來自一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器220的輸出，并且反過來驅(qū)動(dòng)滾筒110。切割截齒115被可更換地聯(lián)接至滾筒110。
[0019]圖2示出了單個(gè)的切割截齒115。每個(gè)切割截齒115包括基座120和掘齒(pick)或截齒125?；?20將切割截齒115可松釋地聯(lián)接至滾筒110。掘齒125與物料嚙合(S卩，掘齒125被強(qiáng)制穿入在原來位置的礦層，以掘取物料)ο在任何給定的時(shí)間，多個(gè)掘齒125可以與物料嚙合。
[0020]圖3是方框圖，示出了采掘機(jī)械100的控制系統(tǒng)200、致動(dòng)器220和齒輪箱222。控制系統(tǒng)200包括控制器205，控制器205具有硬件和軟件的結(jié)合，該硬件和軟件的結(jié)合可操作成控制采掘機(jī)械100的操作與控制系統(tǒng)200的操作以及其他事項(xiàng)。例如，控制器205包括處理器210和存儲(chǔ)器215?？刂破?05可以通過電和/或通信的方式連接至采掘機(jī)械的各種各樣的模塊和部件，比如但不限于電源模塊225、用戶界面230和輸入/輸出(I/O)模塊235。在一些【具體實(shí)施方式】中，控制器205被還以電和/或通信的方式連接至一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器220。
[0021]在一些【具體實(shí)施方式】中，控制器205包括提供電力、操作控制和保護(hù)至控制器205和/或米掘機(jī)械100內(nèi)的部件和模塊的多個(gè)電氣和電子部件。例如，控制器205包括處理器210(例如微處理器、微控制器或其它合適的可編程裝置)和存儲(chǔ)器215等。處理器210和存儲(chǔ)器215以及被連接到控制器200的不同模塊通過一條或多條控制和/或數(shù)據(jù)總線連接。在一些實(shí)施例中，控制器205部分或完全地在半導(dǎo)體(現(xiàn)場可編程陣列[“FPGA” ]半導(dǎo)體)芯片上實(shí)現(xiàn)，比如，該芯片可以是一種通過寄存器傳送級(“RTL”)設(shè)計(jì)過程所開發(fā)的芯片。
[0022]存儲(chǔ)器215包括例如程序儲(chǔ)存區(qū)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)。程序儲(chǔ)存區(qū)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)可以包括不同類型的存儲(chǔ)器的組合，諸如只讀存儲(chǔ)器("ROM")、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器("RAM")(例如動(dòng)態(tài)RAM[ 〃DRAM〃]、同步DRAM[ 〃SDRAM〃]等)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(〃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(chǔ)器裝置。處理器210被連接到存儲(chǔ)器215并執(zhí)行被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器215的RAM(例如在執(zhí)行期間)、存儲(chǔ)器215的ROM(例如在基本永久基礎(chǔ)上)或諸如其它存儲(chǔ)器或磁盤的其它非易失性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的軟件指令。包括在采掘機(jī)械100的實(shí)施中的軟件可以被儲(chǔ)存在控制器205的存儲(chǔ)器215中。所述軟件包括例如固件、一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序、程序數(shù)據(jù)、篩選程序、規(guī)則、一個(gè)或多個(gè)程序模塊以及其它可執(zhí)行指令?？刂破?05被配置成從存儲(chǔ)器215獲取并執(zhí)行涉及本文描述的控制流程和方法的指令等。在其它結(jié)構(gòu)中，控制器205包括另外的、更少的或不同的部件。
[0023]如上所述，控制器205還被通信聯(lián)接至一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器220。致動(dòng)器220通過齒輪箱222可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)切割系統(tǒng)105。致動(dòng)器220可以是施加力的任何致動(dòng)器(例如旋轉(zhuǎn)力、線性力等)。在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，致動(dòng)器220是電動(dòng)機(jī)，比如但不限于交流(AC)電動(dòng)機(jī)(例如同步電動(dòng)機(jī)、AC感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等)、直流電動(dòng)機(jī)(例如換向器直流電動(dòng)機(jī)、永磁直流電動(dòng)機(jī)、電磁式直流電動(dòng)機(jī)等)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)或其他類型的磁阻電動(dòng)機(jī)。在另一【具體實(shí)施方式】中，致動(dòng)器220是液壓馬達(dá)，比如但不限于線性液壓馬達(dá)(即液壓缸)或徑向柱塞式液壓馬達(dá)。在一些實(shí)施方式中，采掘機(jī)械100包括多個(gè)致動(dòng)器220，這些致動(dòng)器220用于操作采掘機(jī)械100的不同方面。在該【具體實(shí)施方式】中，致動(dòng)器220可以是AC電動(dòng)機(jī)、DC電動(dòng)機(jī)和液壓馬達(dá)的結(jié)合。例如，但不限于，AC電動(dòng)機(jī)或DC電動(dòng)機(jī)可以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)切割系統(tǒng)105，而液壓馬達(dá)可以對切割負(fù)載做出反應(yīng)并對切割系統(tǒng)105進(jìn)行定位。
[0024]電源模塊225向控制器205或采掘機(jī)械100的其它部件或模塊提供額定的AC或DC電壓。電源模塊225例如由具有額定線電壓的電源供電。電源模塊225還被配置成提供較低電壓，以操作控制器205或采掘機(jī)械100內(nèi)部的電路和部件。在其它【具體實(shí)施方式】中，控制器205或采掘機(jī)械100內(nèi)的其它部件和模塊由不依賴電網(wǎng)的電源(例如發(fā)電機(jī)、太陽能板、電池等)供電。
[0025]用戶界面230用來控制或監(jiān)視采掘機(jī)械100。用戶界面230包括數(shù)字和模擬的輸入或輸出設(shè)備的組合，其中需要這些設(shè)備來獲得對采掘機(jī)械100進(jìn)行期望水平的控制和監(jiān)視。例如，用戶界面230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(gè)旋鈕、表盤、開關(guān)、按鈕等。顯示器例如是液晶顯示器("LCD")、發(fā)光二極管(〃1^0〃)顯示器、有機(jī)1^0(〃01^0〃)顯示器、電致發(fā)光顯示器(飛0)〃)、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射體顯示器(〃SED〃)、場致發(fā)射顯示器(〃FED〃)、薄膜晶體管(〃TFT〃)LCD等。用戶界面230還能夠被配置成實(shí)時(shí)或大致實(shí)時(shí)地顯示與采掘機(jī)械100相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)。例如，用戶界面230被配置成顯示所測量的采掘機(jī)械100的電特征和采掘機(jī)械100的狀況。在一些實(shí)施方式中，結(jié)合一個(gè)或多個(gè)指示器(例如LED、揚(yáng)聲器等)來控制用戶界面230，以提供采掘機(jī)械100的狀態(tài)或狀況的視覺或聽覺指示。
[0026]I/O模塊235被配置成將來自控制器205的數(shù)據(jù)輸入和輸出至外部設(shè)備。如下文中的詳細(xì)描述，I/o模塊235可以無線地或通過纜線輸入和輸出數(shù)據(jù)。在一些【具體實(shí)施方式】中，盡管沒有示出，I/O模塊235可以被通信聯(lián)接至網(wǎng)絡(luò)模塊。網(wǎng)絡(luò)模塊被配置成連接至網(wǎng)絡(luò)并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。在一些【具體實(shí)施方式】中，網(wǎng)絡(luò)諸如是廣域網(wǎng)(“WAN”)(例如，基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)，比如全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(“GSM”)網(wǎng)絡(luò)、通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS”)網(wǎng)絡(luò)、碼分多址連接(“CDMA”)網(wǎng)絡(luò)、演進(jìn)數(shù)據(jù)優(yōu)化(“EV-D0”)網(wǎng)路、GSM演進(jìn)的增強(qiáng)數(shù)據(jù)率(“EDGE”)網(wǎng)絡(luò)、3GSM網(wǎng)絡(luò)、4GSM網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字增強(qiáng)無線通信(“DECT”)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字AMPS( “IS-136/TDMA”)網(wǎng)絡(luò)或者集成數(shù)字增強(qiáng)(“iDEN”)網(wǎng)絡(luò)等)。
[0027]在其他【具體實(shí)施方式】中，網(wǎng)絡(luò)諸如是局域網(wǎng)(“LAN”)、鄰近區(qū)域網(wǎng)(“NAN”)、家庭區(qū)域網(wǎng)(“HAN”)或者個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(“PAN” )，這些網(wǎng)絡(luò)使用各種各樣的通信協(xié)議中任何一種，比如W1-F1、藍(lán)牙、ZigBee等?？梢允褂靡环N或多種加密技術(shù)來保護(hù)由網(wǎng)絡(luò)模塊或者控制器205通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行的通訊，加密技術(shù)比如有:用于基于端口的網(wǎng)絡(luò)安全的IEEE 802.1標(biāo)準(zhǔn)、預(yù)共享密鑰、可擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議(“ΕΑΡ”)、有線等效加密(“WEP”)、臨時(shí)密鑰完整性協(xié)議(“ΤΚΙΡ”)、無線網(wǎng)絡(luò)保護(hù)訪問(“WPA”)等等。網(wǎng)絡(luò)模塊和網(wǎng)絡(luò)之間的連接比如是有線連接、無線連接或者無線和有線連接的結(jié)合。同樣地，控制器205和網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)模塊之間的連接是有線連接、無線連接或者無線和有線連接的結(jié)合。在一些【具體實(shí)施方式】中，控制器205和網(wǎng)絡(luò)模塊包括一個(gè)或多個(gè)通信端口(例如，以太網(wǎng)、串行高級技術(shù)附件(“SATA” )、通用串行總線(“USB”)、集成驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備(“IDE”)等等)，通信端口用于轉(zhuǎn)移、接收或存儲(chǔ)與采掘機(jī)械100或者采掘機(jī)械100的操作相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。
[0028]在操作中，當(dāng)滾筒110旋轉(zhuǎn)時(shí)，單個(gè)掘齒125被強(qiáng)制與礦面嚙合，以便掘取待采掘的物料。力被施加在單個(gè)的掘齒125上，以便維持與物料的嚙合以及維持穿過物料的移動(dòng)。在任何給定的時(shí)間，多個(gè)掘齒125可以與物料嚙合。與物料嚙合的單個(gè)掘齒125的力結(jié)合起來生成凈切割力。凈切割力以及所述一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器220的扭矩(例如在旋轉(zhuǎn)滾筒110上的扭矩)結(jié)合起來產(chǎn)生采掘機(jī)械100的切割負(fù)載。
[0029]可以在一段時(shí)間內(nèi)檢測凈切割力(例如凈切割力的水平和變化)、一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器220的扭矩(例如旋轉(zhuǎn)滾筒110的扭矩的水平和變化)以及采掘機(jī)械100的生產(chǎn)率(即在預(yù)先確定的時(shí)期內(nèi)由采掘機(jī)械100開采的物料的量)。切割負(fù)載(例如，凈切割力和扭矩)和生產(chǎn)率的變化于是被用于檢測鈍化的或缺失的掘齒125。
[0030]在一些【具體實(shí)施方式】中，可以通過致動(dòng)器220的電壓和電流傳感來檢測切割負(fù)載(例如旋轉(zhuǎn)滾筒110的凈切割力和扭矩)。在另一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，可以通過致動(dòng)器的電壓和電流傳感以及液壓系統(tǒng)的壓力傳感來檢測切割負(fù)載。在該【具體實(shí)施方式】中，基于模型的估計(jì)器可以轉(zhuǎn)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，以能對通過測量感應(yīng)到的電壓、電流和/或壓力而得到的切割負(fù)載進(jìn)行量化。
[0031]可以實(shí)時(shí)地平均計(jì)算切割負(fù)載的量化，在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)跟蹤切割負(fù)載的量化，并且將切割負(fù)載的量化與采掘機(jī)械100的生成率相比較。通過檢測以下的內(nèi)容可以檢測出鈍化的或磨損的掘齒125: (I)與在采掘機(jī)械100的近期操作中所獲得的數(shù)據(jù)相比，切割負(fù)載與生產(chǎn)率之間關(guān)系變化；(2)切割負(fù)載之間(例如，在切割系統(tǒng)105上的平均扭矩與水平或垂直切割力之間)的關(guān)系變化。在此，術(shù)語“鈍化”或“磨損”可以被定義成掘齒125上的預(yù)先確定的磨損量。例如，但不限于，鈍化或磨損可以被定義成掘齒125上的預(yù)先確定的劣化距離。作為另一個(gè)示例，但不限于，鈍化的或磨損的可以被定義成掘齒125上的預(yù)先確定的劣化百分比。
[0032]在一些【具體實(shí)施方式】中，分解器(resolver)有助于切割系統(tǒng)105的旋轉(zhuǎn)角的精確測量，其中旋轉(zhuǎn)角的測量相對于在采掘機(jī)械100 (例如，底架102)上的確定的參考角。在該【具體實(shí)施方式】中，實(shí)時(shí)地估計(jì)切割負(fù)載，并且瞬時(shí)的切割負(fù)載與切割系統(tǒng)105的角度有關(guān)。切割負(fù)載曲線(例如，切割系統(tǒng)105的力和扭矩對比于角度)與作為基線的切割負(fù)載曲線之間的差異，可以指示出鈍化的或缺失的掘齒125。切割系統(tǒng)105的一種已知的掘齒排列被用于確定鈍化的或缺失的掘齒125的最可能的結(jié)合，以生成被觀察到的相對于作為基線的切割負(fù)載曲線的差異。
[0033I圖4示出了多個(gè)相頻圖400。相頻圖400示出了在運(yùn)行狀態(tài)(例如，運(yùn)行周期)期間的采掘機(jī)械100的性能。在一些【具體實(shí)施方式】中，采掘機(jī)械100的性能由采掘機(jī)械100為完成運(yùn)行狀態(tài)所花費(fèi)的時(shí)間量來確定。當(dāng)采掘機(jī)械100的性能和/或環(huán)境變化時(shí)，相頻圖400的標(biāo)出點(diǎn)在連續(xù)的運(yùn)行狀態(tài)內(nèi)會(huì)發(fā)生變化。
[0034]在一個(gè)操作實(shí)施例中，相頻圖400被用于在運(yùn)行狀態(tài)期間測量生產(chǎn)率。在該【具體實(shí)施方式】中，如上所述，相頻圖400可以被用于分析切割負(fù)載與生產(chǎn)率之間的關(guān)系的變化。
[0035]在一些【具體實(shí)施方式】中，相頻圖400示出了在運(yùn)行狀態(tài)的每個(gè)相的頻率的直方圖。在一些【具體實(shí)施方式】中，頻率是重復(fù)事件發(fā)生的數(shù)量，比如但不限于，每個(gè)單位時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)的具體的相。在該【具體實(shí)施方式】中，運(yùn)行狀態(tài)可以包括下述的相:移動(dòng)、深挖、剪切、修剪和抬頭。
[0036]在示出的【具體實(shí)施方式】中，多個(gè)相頻圖400包括移動(dòng)頻率圖405、深挖頻率圖410、剪切頻率圖415、清掃(C/UP)頻率圖420以及組合圖425，相頻圖可以包括更多或者更少。移動(dòng)、深挖、剪切和清掃是在運(yùn)行狀態(tài)期間的米掘機(jī)械100的相的不例。
[0037]對實(shí)時(shí)切割負(fù)載的估計(jì)被輸入至過濾算法。過濾算法使用切割系統(tǒng)105的已知的掘齒排列以及掘齒125的切割動(dòng)作的力模型來估計(jì)單個(gè)掘齒125的磨損百分比。過濾算法同時(shí)估測切割系統(tǒng)105與礦層之間的嚙合角度以及每個(gè)掘齒125的磨損參數(shù)。掘齒125的磨損程度對照著預(yù)先確定的閾值來檢測。當(dāng)掘齒125的磨損程度超過預(yù)先確定的閾值時(shí)，就該更換掘齒125 了。
[0038]圖5示出了圖表500，其示出了在一段時(shí)期內(nèi)采掘機(jī)械100的多個(gè)部件所使用的能量的多少。在一些實(shí)施例中，該時(shí)期包括多個(gè)運(yùn)行狀態(tài)。在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，能量被圖示為一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行狀態(tài)(例如切割周期505a、505b、505c、505d)內(nèi)的電流(A)。在一些【具體實(shí)施方式】中，電流(A)被用于代表采掘機(jī)械100的能量使用。在該實(shí)施方式中，針對切割系統(tǒng)105的高度以及當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)對電流(A)進(jìn)行了標(biāo)繪。如上所述，采掘機(jī)械的100的當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)于是可以被用作將生產(chǎn)率與平均切割負(fù)載進(jìn)行比較的基礎(chǔ)。
[0039]在一些實(shí)施方式中，每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)包括多個(gè)事件(例如，相)，比如:移動(dòng)(機(jī)動(dòng))、深挖、剪切、修剪以及抬頭。在其他【具體實(shí)施方式】中，每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)可以包括更多或更少的事件。在一些【具體實(shí)施方式】中，圖表500還包括采掘機(jī)械100的其它活動(dòng)。在該【具體實(shí)施方式】中，其它活動(dòng)可以包括但不限于:周期內(nèi)的半深挖、周期內(nèi)的停工時(shí)間、采掘機(jī)械100的重定位以及一般的地面清掃。
[0040]圖6是流程圖，其根據(jù)本發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】示出了采掘機(jī)械100的過程600。應(yīng)當(dāng)理解，過程600中公開的步驟的順序是可變的。此外，額外的步驟可以被加入到順序中，并且并非需要所有的步驟。
[0041 ]在步驟605，控制系統(tǒng)200或者控制器205檢測一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器220的特征?？刂葡到y(tǒng)200或者控制器205接下來基于所監(jiān)測的特征來確定一個(gè)或多個(gè)切割截齒是否鈍化或者磨損(步驟610)。當(dāng)控制系統(tǒng)200或控制器205確定一個(gè)或多個(gè)切割截齒是鈍化的或者磨損的，那么就輸出信號(hào)(步驟620)。當(dāng)控制系統(tǒng)200或控制器205確定一個(gè)或多個(gè)切割截齒不是鈍化的或者磨損的，那么步驟600返回步驟605并且繼續(xù)檢測一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器220的特征。
[0042]因此，本發(fā)明提供了使用凈切割力、扭矩和生產(chǎn)率來檢測鈍化的和磨損的切割截齒的系統(tǒng)和方法等。該系統(tǒng)和方法可以與各種采掘機(jī)械或者各種具有振動(dòng)盤或鉆頭的裝置一起使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種米掘機(jī)械，包括: 底架； 致動(dòng)器； 切割滾筒，其由所述底架支撐并由所述致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)； 切割截齒，其被聯(lián)接至所述切割滾筒；以及 控制器，其具有處理器和存儲(chǔ)器，并且所述控制器被配置成: 測量所述致動(dòng)器的特征； 基于所述致動(dòng)器的被測出的特征，確定所述切割截齒是否磨損； 當(dāng)確定所述切割截齒磨損時(shí)，輸出信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采掘機(jī)械，其特征在于，所述致動(dòng)器是電動(dòng)機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采掘機(jī)械，其特征在于，所述致動(dòng)器的特征是選自向所述電動(dòng)機(jī)供給的電壓和向所述電動(dòng)機(jī)供給的電流中的至少一個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采掘機(jī)械，其特征在于，所述致動(dòng)器是液壓系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采掘機(jī)械，其特征在于，所述致動(dòng)器的特征是由所述液壓系統(tǒng)生成的壓力。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采掘機(jī)械，其特征在于，所述控制器還確定所述采掘機(jī)械的生產(chǎn)率。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采掘機(jī)械，其特征在于，所述控制器通過將所述致動(dòng)器的特征與所述采掘機(jī)械的生產(chǎn)率進(jìn)行比較而確定所述切割截齒是否磨損。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采掘機(jī)械，其特征在于，當(dāng)達(dá)到預(yù)先確定的劣化長度時(shí)，確定所述切割截齒磨損。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采掘機(jī)械，其特征在于，當(dāng)達(dá)到預(yù)先確定的劣化百分比時(shí)，確定所述切割截齒磨損。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采掘機(jī)械，其特征在于，所述致動(dòng)器是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述切割滾筒的電動(dòng)機(jī)，并且所述采掘機(jī)械還包括對所述切割滾筒進(jìn)行定位的液壓系統(tǒng)。11.一種檢測由采掘機(jī)械的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的切割截齒的磨損的方法，包括: 通過傳感器檢測所述致動(dòng)器的特征； 基于所述致動(dòng)器的特征，通過控制器確定所述切割截齒是否磨損； 當(dāng)確定所述切割截齒磨損時(shí)，從所述控制器輸出信號(hào)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述致動(dòng)器是電動(dòng)機(jī)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述致動(dòng)器的特征是選自向所述電動(dòng)機(jī)供給的電壓和向所述電動(dòng)機(jī)供給的電流中的至少一個(gè)。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述致動(dòng)器是液壓系統(tǒng)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述致動(dòng)器的特征是由所述液壓系統(tǒng)生成的壓力。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括確定所述采掘機(jī)械的生產(chǎn)率。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，確定所述切割截齒是否磨損的步驟包括:將所述致動(dòng)器的特征與所述采掘機(jī)械的生產(chǎn)率進(jìn)行比較。18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，當(dāng)達(dá)到預(yù)先確定的劣化長度時(shí)，確定所述切割截齒磨損。19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，當(dāng)達(dá)到預(yù)先確定的劣化百分比時(shí)，確定所述切割截齒磨損。20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述致動(dòng)器是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述切割滾筒的電動(dòng)機(jī)，并且所述方法還包括:通過第二傳感器檢測對所述切割滾筒進(jìn)行定位的液壓系統(tǒng)的第二特征。
【文檔編號(hào)】E21C35/18GK106050233SQ201610220469
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月11日 公開號(hào)201610220469.5, CN 106050233 A, CN 106050233A, CN 201610220469, CN-A-106050233, CN106050233 A, CN106050233A, CN201610220469, CN201610220469.5
【發(fā)明人】E·L·多希尼, B·斯尼曼, D·斯特菲勒, A·里德, H·范迪克
【申請人】喬伊·姆·特拉華公司