CN105190304A - 用于地面接合工具的腐蚀监控系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种与机器(10)一起使用的腐蚀监控系统(36)。所述磨蚀监控系统可具有超声波传感器(38)，所述超声波传感器嵌入可连接到机器的地面接合工具(24，26)的可更换切削刃(30)内。腐蚀监控系统还可具有与超声波传感器相关联的无线通信元件(40)，以及可车载安装在机器上且经由无线通信元件与超声波传感器通信的控制器(44)。所述控制器可配置成用于基于来自超声波传感器的信号监控切削刃的磨损率。

Description

用于地面接合工具的腐蚀监控系统

技术领域

本发明总体上涉及一种腐蚀监控系统，并且更具体地涉及一种用于地面接合工具的腐蚀监控系统。

背景技术

例如自动平地机、推土机、轮式装载机和挖掘机等机器通常被用于物料搬运应用中。这些机器包括具有配置成用于与物料接触的切削刃的地面接合工具。在切削刃的使用过程中，物料摩擦切削刃，导致其被腐蚀。因此，所述切削刃有时可拆卸地附接到所述工具上并被定期更换。可选择地，整个地面接合工具被定期更换。

当确定切削刃或工具本身被腐蚀超过容许的极限时，对它们进行更换。为了实现上述判断，通常叫来维修技术员到所述机器，使用测量卷尺测量切削刃的长度。然后，将所测量的长度与容许的极限进行比较，以及基于所述比较进行选择性地更换。确定何时更换切削刃和/或工具的这一过程不仅劳动强度大而且不精确。

在2006年11月2日公布的Barscevicius等人的美国专利公告2006/0243839(“所述’839公告”)中描述了一种测量工具腐蚀的可选方式。具体地，所述’839公告公开了使用嵌入传感器测量破碎机磨损部件的腐蚀。所述传感器由电阻器网络构成，由于所述传感器随着被监控的磨损部件之磨蚀也受到磨损，随之各电阻器在电阻器网络中渐遭腐蚀。随着磨损部件(以及电阻器)的磨蚀，传感器的总电阻发生改变。然后，将与所述改变的电阻相关联的信号输送到破碎机设置控制系统，所述破碎机用于设置破碎机的控制参数。

尽管所述’839公告中的磨损传感器可提供一种监控磨损部件的腐蚀的方式，但是其可能不是最佳的。特别地，所述传感器可能需要在磨损部件的制造过程中将电阻器嵌入到磨损部件中。在一些应用中，所述制造过程对于电阻器来说可能过于苛刻，从而使传感器发生故障。另外，所述传感器在破碎机的使用过程中损坏，从而使所述传感器不能被再次使用。此外，电阻器网络可能需要很大的电力以提供给所述传感器。这种大量的电力可能需要与传感器硬接线连接，这会妨碍传感器在一些应用中的使用。此外，由电阻器网络产生的信号可随着各个电阻器从网络中移除而逐步改变，从而限制传感器产生的信号的精确度。

本发明的腐蚀监控系统解决了上述需求中的一个或多个和/或解决了现有技术中的其他问题。

发明内容

一方面，本发明涉及一种与机器一起使用的腐蚀监控系统。所述磨蚀监控系统可包括超声波传感器，所述超声波传感器嵌入可连接到机器的地面接合工具的可更换切削刃内。腐蚀监控系统还可包括与超声波传感器相关联的无线通信元件，以及可车载安装在移动机器上且经由所述无线通信元件与超声波传感器通信的控制器。所述控制器可配置成用于基于来自超声波传感器的信号监控切削刃的磨损率。

另一方面，本发明涉及一种地面接合工具。所述地面接合工具可包括基部构件，以及可拆卸地连接到所述基部构件的切削刃。切削刃可具有形成在其中的孔，并且地面接合工具可进一步包括设置在所述孔内的超声波传感器。超声波传感器可配置成用于产生指示切削刃的长度的信号。

附图说明

图1是所公开的示例性机器的等比示意图；以及

图2是可结合图1的机器使用的所公开的示例性的腐蚀监控系统的图解示意图。

具体实施方式

图1示出了机器10的一个示例性实施例。机器10可以是，例如自动平地机、反铲装载机、农用拖拉机、轮式装载机、滑移转向装载机、推土机、挖掘机或本领域已知的任何其他类型的机器。当为自动平地机时，机器10可包括可操纵的前机架12和枢接于前机架12的从动后机架14。前机架12可包括一对前轮16(或其他牵引设备)，并且可支撑操作员工作站18。后机架14可包括用于容纳电源(例如发动机)和相关联的冷却组件的腔室20，电源可操作地耦连至主要用于推进机器10的后轮22(或其他牵引设备)。轮22可一前一后地设置在后机架14的相对侧。机器10的转向可以是前轮转向和前机架12相对于后机架14铰接的功能作用的结果。

机器10还可包括一个或多个地面接合工具，例如可操作地连接到前机架12并由前机架12支撑的牵引杆-圆-犁板(DCM)24，以及可操作地连接到后机架14并由后机架14支撑的裂土器总成26。可以想到的是，如果需要，DCM24和/或裂土器总成26可连接到机器10的另一部分并由机器10的另一部分支撑，例如前机架12和/或后机架14的另一部分。DCM24和裂土器总成26都可经由独立的液压缸装置28支撑。液压缸装置28可配置成用于使DCM24和裂土器总成26垂直朝着和远离前机架12偏移，使DCM24和裂土器总成26从一侧向另一侧偏移，和/或使DCM24和裂土器总成26在大约水平或垂直轴线上旋转。可以想到的是，如果需要，DCM24和裂土器总成26可以以另外的和/或与上面描述不同的方式移动。还可以想到的是，另外的、不同的和/或更少的地面接合工具可连接到机器10。

连接到机器10的地面接合工具中的一个或多个可以装配有可拆卸的切削刃30。切削刃30可配置成用于接合物料表面并且可在机器10的整个生命周期中磨损掉。在切削刃30磨损到阈值量之后，应该更换切削刃30以有助于保证机器10的生产率和/或效率。切削刃30的使用也可有助于降低每个地面接合工具的基部构件32所经历的磨损量，所述基部构件32比较昂贵和/或难于维护。如图2所示，切削刃30可以通过一个或多个紧固件34可拆卸地连接到相应的地面接合工具的基部构件32上。

图2示出了与DCM24相连的磨损监控系统(“EMS”)36。然而，应该注意到的是，EMS36同样可以与裂土器总成26和/或具有可拆卸的切削刃30的机器10的任何其他地面接合工具相连。下面将进行详细阐述，EMS36可具有配合监控切削刃30的磨损并确定何时应该更换切削刃30的组件。这些组件尤其可包括嵌入切削刃30内的传感器38、与传感器38相关联的通信元件40、配置成用于向传感器38和通信元件40供电的电池42，以及车载地安装在机器10上并经由通信元件40与传感器38通信的控制器44。

传感器38可以是设置在形成于切削刃30中的孔46内的超声波传感器。传感器38可大致呈圆柱形并具有以相对于切削刃30的线性终端50约90°定位的中心轴线48。可以想到的是，如果需要，传感器38可以具有另外的形状和/或以不同的角度定位。作为超声波传感器，传感器38可具有在切削刃30内产生高频声波的换能器。继而传感器38可以对所产生的回波进行评估，所述回波由传感器38重新接收。然后，(通过传感器38和/或控制器44)计算发送信号和接收回波之间的时间间隔，以确定传感器38到终端50的距离(即，切削刃30剩余的可磨损长度)。随着切削刃30的磨损，所述时间间隔可能减少，并且传感器38可产生与所述长度对应的信号。所述信号可被送至控制器44进行处理。

通信元件40可以是能够将来自传感器38的信号无线输送至控制器44的本领域中已知的任何类型的通信元件。无线通信可包括卫星无线通信、蜂窝式无线通信、红外无线通信，以及任何其他类型的无线通信。在一个实施例中，通信元件40使用基部构件32的物料作为通信媒介以声和/或电的方式发送信号。

电池42可以与传感器38和通信元件40一起封装在切削刃30的孔46内，并且螺纹帽52可封闭以及密封孔46的端部。可以想到的是，如果需要，孔46可以可选择地通过耐用的灌封材料密封起来。电池42可以配置成用于在一段有限时间内向传感器38和通信元件40供电。在所公开的实施例中，有限时间段可以大约与额定的切削刃30与基部构件32一起使用的时间一样长。通过这种方式，当移除切削刃30时，可以将传感器38和通信元件40从孔46中取出并连同新电池42安装在替代的切削刃30的孔46中。电池42可以采用本领域中已知的任何形式。

控制器44可具体化为包括用于控制EMS36操作的装置的单个微处理器或多个微处理器。许多市场上可买到的微处理器都可以配置成用于执行控制器44的功能。应当理解的是，控制器44能够很容易地在通用机器中实现为能够控制多种机器功能的微处理器。控制器44可包括存储器、第二存储设备、处理器，以及用于运行应用和/或记录来自传感器38的信号的任何其他组件。各种其他电路，例如，电源电路、信号调理电路、电磁驱动器电路，以及其他类型的电路都可与控制器44相连。

将来自传感器38的信号与切削刃30的磨损值相关联的一个或多个映射可存储在控制器44的存储器中。这些映射中的每一个可包括表格、曲线图和/或公式形式的数据集合。在下文将更为详细地描述，控制器44可配置成用于从存储在控制器44的存储器中的可用关系映射中选择特定的映射以自动确定和/或产生关于组件磨损的通知。

由控制器44产生的通知可显示在位于操作员工作站18内的显示器54上。所述通知可提供关于切削刃30的当前尺寸、切削刃30的剩余使用寿命和/或需要更换切削刃30的可视和/或可听警报。通过这种方式，操作员能够在切削刃30完全磨损时提前调度机器10的维护。

在一些实施例中，EMS36能够与非车载实体56通信。特别地，EMS36可以装配有可连接于控制器44的通信设备58。通信设备58可配置成用于在控制器44与非车载实体56之间无线地传递消息。所述无线通信可包括卫星无线通信、蜂窝式无线通信、红外无线通信，以及任何其他类型的无线通信。例如，非车载实体56可以是客服人员，并且所述通信可包括关于磨损值的消息、已磨损组件(例如，特定的切削刃30)的标识，和/或用于客服人员的指令。所述指令可与指示客服人员向机器10的所有者提供更换组件的报价和/或利用所有者调度机器10的服务相关联。

工业实用性

所公开的腐蚀监控系统可与具有带可拆卸的切削刃的地面接合工具的任何机器一起使用。所公开的腐蚀监控系统能够确定切削刃的当前长度、切削刃的剩余使用寿命量，和/或切削刃的磨损率。所公开的腐蚀监控系统还能够显示关于这些参数的通知和/或向非车载实体传递所述通知。所述通知可以持续地产生，或者可选择地，仅在与一个或多个阈值进行比较之后提示需要产生通知(例如，仅当剩余使用寿命和/或当前长度小于阈值寿命或长度时)。

因为传感器38可被组装到所公开的地面接合工具的现有特征中(即，组装到孔46中)，所以制造地面接合工具的过程可能不会对传感器38产生有害影响。另外，因为传感器38在切削刃30的使用过程中可能不被破坏，所以如果需要，传感器38可以被重复使用。此外，传感器38可需要很少的电力，因此，电池42可相对简单又价廉。事实上，在一个实例中，传感器38可在约1/hr的频率下运行(即，约每小时产生一次测量信号)，并且在这个频率下运行时，电池42可维持约6-9个月(或更长)。这种少量的电力消耗，与传感器38和控制器44之间的无线连接配合，可便于在苛刻的应用中使用传感器38。此外，传感器38产生的信号在每小时中的变化非常微小，因此，在测量切削刃30的磨损率方面非常精确。

在不背离本发明的范围的情况下对本发明的腐蚀监控系统作出的多种修改和变更对本领域的技术人员将是显而易见的。从文中公开的腐蚀监控系统的说明和实践角度考虑，其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。其意图在于指出，本说明书和实例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求书及其等价内容指出。

Claims (10)

1.一种用于机器(10)的腐蚀监控系统(36)，包括：

超声波传感器(38)，所述超声波传感器(38)嵌入能够连接到所述机器的地面接合工具(24，26)的可更换切削刃(30)内；

无线通信元件(40)，所述无线通信元件(40)与所述超声波传感器相关联；以及

控制器(44)，所述控制器(44)配置成车载安装在所述机器上且经由所述无线通信元件与所述超声波传感器通信，所述控制器配置成基于来自所述超声波传感器的信号监控所述切削刃的磨损率。

2.根据权利要求1所述的腐蚀监控系统，还包括与所述超声波传感器和所述无线通信元件相关联的电池(42)。

3.根据权利要求2所述的腐蚀监控系统，其中，所述电池配置成向所述超声波传感器和所述无线通信元件供电，供电时间大约与切削刃用于地面接合工具上的额定时间一样长。

4.根据权利要求2所述的腐蚀监控系统，其中，所述超声波传感器、所述无线通信元件，以及所述电池均一起安装在形成于所述切削刃内部的孔(46)中。

5.根据权利要求4所述的腐蚀监控系统，其中，所述超声波传感器大致呈圆柱形并且具有以相对于所述切削刃的终端(50)大约90°的角定位的轴线(48)。

6.根据权利要求4所述的腐蚀监控系统，其中，所述孔形成于所述地面接合工具的切削刃与基部构件(32)之间的连接位置处。

7.根据权利要求4所述的腐蚀监控系统，还包括配置成用于接合并密封所述孔的端部的螺纹帽(52)。

8.根据权利要求1所述的腐蚀监控系统，还包括配置成用于在所述控制器与非车载实体(56)之间传输消息的通信设备(58)。

9.根据权利要求1所述的腐蚀监控系统，其中，所述控制器配置成用于：

确定所述切削刃的长度；

将所述切削刃的长度与阈值长度进行此较；以及

基于所述此较选择性地产生通知。

10.根据权利要求9所述的腐蚀监控系统，其中，所述通知指示所述切削刃的估计使用寿命。