CN112105781A - 斗轮式挖掘机和用于控制斗轮式挖掘机的方法 - Google Patents

斗轮式挖掘机和用于控制斗轮式挖掘机的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112105781A
CN112105781A CN201980014989.2A CN201980014989A CN112105781A CN 112105781 A CN112105781 A CN 112105781A CN 201980014989 A CN201980014989 A CN 201980014989A CN 112105781 A CN112105781 A CN 112105781A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bucket wheel
pivoting
bucket
ist
volume flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980014989.2A
Other languages
English (en)
Inventor
克劳斯·格拉纳
菲利普·苏姆
托马斯·舒尔茨
乔治·赫斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Biberach Parts Co ltd
Original Assignee
Liebherr Biberach Parts Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Biberach Parts Co ltd filed Critical Liebherr Biberach Parts Co ltd
Publication of CN112105781A publication Critical patent/CN112105781A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/22—Component parts
    • E02F3/26—Safety or control devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
    • B65G43/08—Control devices operated by article or material being fed, conveyed or discharged
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G65/00—Loading or unloading
    • B65G65/02—Loading or unloading machines comprising essentially a conveyor for moving the loads associated with a device for picking-up the loads
    • B65G65/16—Loading or unloading machines comprising essentially a conveyor for moving the loads associated with a device for picking-up the loads with rotary pick-up conveyors
    • B65G65/20—Paddle wheels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/181—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels including a conveyor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/183—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with digging unit shiftable relative to the frame
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/188—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with the axis being horizontal and transverse to the direction of travel
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2201/00—Indexing codes relating to handling devices, e.g. conveyors, characterised by the type of product or load being conveyed or handled
    • B65G2201/04—Bulk
    • B65G2201/045—Sand, soil and mineral ore

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Control Of Conveyors (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

本发明涉及斗轮式挖掘机以及用于控制这种斗轮式挖掘机的方法，所述斗轮式挖掘机的斗轮能够被旋转地驱动，并且支撑在可枢转的斗轮转臂上。根据本发明，在指定的枢转角速度的情况下，确定在使所述斗轮以预定枢转角速度枢转时在所述移除输送机上出现的关于枢转角的质量流量和/或体积流量，指定所述移除输送机上的期望的质量流量和/或体积流量，并然后基于所确定的质量流量和/或体积流量以及指定的期望质量流量和/或体积流量来自动地校正先前指定的枢转角速度，以便随后以所述斗轮的已校正的枢转角速度来执行枢转周期。

Description

斗轮式挖掘机和用于控制斗轮式挖掘机的方法
技术领域
本发明涉及斗轮式挖掘机以及用于控制这种斗轮式挖掘机的方法，所述斗轮式挖掘机的斗轮能够被可旋转地驱动并且支撑在可枢转的斗轮转臂上。
背景技术
在例如文献DE 197 26 554 C2所公开的这种斗轮式挖掘机中，在工作运行中旋转的斗轮还额外地枢转，以便通过连续使用的铲斗弧形地清理物料平台。为此，所述斗轮可以被以围绕水平的斗轮轴线旋转的方式驱动，并且支撑在斗轮转臂上，所述斗轮转臂自身能够围绕直立的旋转轴枢转。在此，所述斗轮转臂通常固定在上部结构(Oberwagen)上，所述上部结构可以通过例如具有履带行走装置的下部结构(Unterwagen)行走，并且可以相对于所述下部结构枢转。在此，通过斗轮或其铲斗铲取的移除物料被传送到移除输送机，以便将物料从斗轮朝向上部结构输送，所述移除输送机可以包括布置在可枢转的转臂上的转臂输送带。例如，物料在那里可以通过卸料槽传送到另一移除输送机(例如，装载输送带的形式)。
在此，不容易在移除输送机上实现至少在某种程度上恒定的质量流量或体积流量。当转臂枢转时，斗轮描绘出圆形路径。然而，由于在枢转周期之后例如通过使斗轮式挖掘机经由履带行走装置在挖掘机纵轴方向上行走来进给，所以当斗轮随后再次枢转时，出现镰刀形切面，在镰刀形切面中，切削深度在挖掘机轴线的方向上具有最大值，并朝向边坡逐渐减小，即如图2所示，当斗轮朝向边坡向外时，斗轮所铲取的物料越来越少。如果此处斗轮以转臂的恒定角速度枢转，则物料流量总是越来越少，并且在到达边坡时或多或少完全消失。
为了使物料流量均匀，已经想到的是，不是均匀地控制枢转角速度，而是使其随着枢转角变化。特别地，已经想到所谓的
Figure BDA0002646275190000011
控制，所述
Figure BDA0002646275190000012
控制使枢转角速度增大
Figure BDA0002646275190000013
倍，即朝向边坡增加。假定物料高度关于枢转恒定，则可以认为如下情况是一个很好的近似：在物料高度恒定的情况下，切削深度(即，镰刀形区域)以及清除量以余弦方式朝向边坡减小，因此通过将枢转角速度增加
Figure BDA0002646275190000021
倍可以获得接近恒定的物料流量。
然而，在实践中，这种余弦模型存在明显的偏差，如果实施这种
Figure BDA0002646275190000022
控制，则最终不会在移除输送机上导致均匀的质量流量或体积流量。一方面，顶部平台的物料高度可能有所不同，由此导致物料流量随着枢转而相应地变化。
此外，由于系统的缘故而存在死区时间，所述死区时间在当通过斗轮剥离物料时与当在移除输送机上出现相应的物料流时之间导致时间偏移。在此，所述死区时间是从铲斗剥离物料直到物料出现在移除输送机的可被传感器检测物料的位置时的时间段，这使得很难在考虑到实际的物料流量的情况下进行实际调节。由于斗轮式挖掘机的尺寸以及斗轮的通常较慢的旋转速度的原因，死区时间可能在数十秒的范围内，这意味着典型控制方法失效。
此外，在实践中也几乎不可能创建更详细的控制模型，这是因为干扰变量对传感器可检测的控制变量(驱动装置的扭矩和速度)和/或受控系统的影响无法得到充分检测，因此无法得到补偿。例如，这种干扰变量是朝向桨轮和转臂挤压的风或者是枢转机构上的倾斜度。此外，应当注意，相对于斗轮上的切削力，物料质量的影响相对较小。
在这种情况下，目前在实践中，机器操作员的责任通常在于通过灵敏的手动控制确保物料在移除输送机上的流动合理均匀。通常，操作员自己可以独立地定期地调节并改变枢转机构的速度，以保持输送带装填量恒定，这可以在切削期间通过仔细观察铲斗的装填情况来很好地评估，然而这需要非常有经验的机器操作员。这种手动校正也可以结合前述的
Figure BDA0002646275190000023
控制进行，其中，
Figure BDA0002646275190000024
控制形成基本控制，并针对枢转角指定枢转角速度，然而机器操作员可以对此进行修正。
此外，已经想到的是，提供功率调节，在所述功率调节中，斗轮驱动装置的荷载保持恒定。由此，斗轮式挖掘机在其功率限制下不变地工作，然而取决于岩石的强度，这可以导致非常高的物料流量，并因此可以导致移除输送机的过载。即使移除输送机自身仍然可以处理物料流量，但如果后台的下游系统无法处理这样的物料流量，或者根本不需要最大物料流量，则会出现后续问题。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供改进的斗轮式挖掘机和控制这种斗轮式挖掘机的改进方法，以避免现有技术的缺点，并有利地进一步发展后者。特别地，应该提供改进的控制装置，所述控制装置允许在零和最大值之间简单地设置期望的目标质量流量或体积流量，并且即使在物料高度随着枢转变化的情况下也应尽可能保持期望的目标质量流量或体积流量恒定，而无需构造复杂的传感器系统和复杂的控制模型，也无需面对物料参数变化很大时移除输送机过满的风险。
根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的方法以及根据权利要求5的斗轮式挖掘机实现。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。
因此，本发明提出在考虑到在具有已知的枢转速度和进给距离的前一枢转周期中出现的物料流量的情况下控制枢转角速度，以实现期望的物料流量。为此，记录前一枢转周期，并使用在已知的枢转角速度和已知的进给的情况下出现的关于枢转角的物料流量来校准新枢转周期的枢转角速度，以实现期望的物料流量。根据本发明，在指定的枢转角速度的情况下，确定当在特定进给之后使斗轮以预定的枢转角速度枢转时在移除输送机上出现的关于枢转角的质量流量和/或体积流量，指定移除输送机上的期望的质量流量和/或体积流量，并然后基于所确定的质量流量和/或体积流量、所确定的进给距离和指定的期望质量流量和/或体积流量来自动地校正先前指定的枢转角速度，以便随后以已校正的斗轮枢转角速度来执行枢转周期。
原则上，最初指定的枢转角速度可以以不同的方式来指定。例如，枢转周期可以恒定的枢转角速度运行，并且记录出现的物料流量(在这种情况下，所述物料流量朝向边坡变得越来越小)。可以使用目标物料流量与实际物料流量的比值以及进给距离的比值来校正先前指定的恒定的枢转角速度，以便校正用于下一枢转周期的枢转角速度，从而实现期望的物料流量(特别是恒定的物料流量)。在上述假设(即，在恒定的枢转角速度的情况下，物料流量随着枢转角的增加而降低)下，所述校正导致枢转角速度随着枢转角的增加而增大。
作为上述方式的代替或补充，也可以在枢转角速度的规范上组合连续调节。在这种调节的情况下，可以在每次枢转期间将所测量的质量流量和指定的质量流量相互比较，且可以在每次枢转期间调节枢转角速度。
然而，初始指定的枢转角速度本身也可以是取决于角度的函数，例如具有取决于余弦的曲线，例如在
Figure BDA0002646275190000041
的意义上的曲线。在最佳条件下，这本身会在镰刀形切面的情况下导致恒定的物料流量。然而，如果物料流量由于例如物料特性或高度的变化而发生波动，则在考虑进给距离的同时，通过比较目标物料流量与实际测量的物料流量相应地校准先前指定的取决于余弦的枢转角速度曲线。由此校正余弦曲线。
特别地，枢转角速度的校正可以使用以下关系式进行：
Figure BDA0002646275190000042
其中，ωsoll是目标枢转角速度，ωist是先前指定的枢转角速度，msoll是目标物料流量，mist是测量的实际物料流量，sn是枢转之前的进给距离，并且sn-1是先前枢转之前的进给距离，其中，物料流量的与枢转角相关的记录产生所述枢转角速度的取决于枢转角度的目标曲线。
如果先前指定的枢转角速度
Figure BDA0002646275190000043
已经被指定为取决于枢转角
Figure BDA0002646275190000044
的曲线或函数，则该过程可以用相同的方式进行：
Figure BDA0002646275190000045
在此，可以将质量流量指定为物料流量并进行相应的测量，特别是通过重量传感器测量，所述重量传感器可以布置在移除输送机上，以称重在那里卸载的物料。
然而，替代地或额外地，也可以通过检测在那里卸载的物料的体积来测量在移除输送机上卸载或出现的体积流量。由此，可以使用不同的传感器，借助所述传感器可以确定移除输送机上物料流的表面或表面轮廓。例如，传感器可以是雷达传感器、超声波传感器、光断面传感器和/或激光传感器，通过所述传感器可以扫描并确定表面轮廓，并且可以确定物料流量的横截面积。
如果由传感器同时检测质量流量和体积流量，则也允许确定所清除的物料的密度，这对物料的进一步加工是有利的。
为了不会由于斗轮式挖掘机的死区时间而扭曲枢转角和所产生的物料流量之间的关系，在本发明的有利改进示例中，通过所述死区时间来校正测量的物料流量与测量的枢转角之间的记录关系。
特别地，为了确定在移除输送机上出现的关于枢转角的质量流量和/或体积流量，可以通过质量传感器装置和/或体积传感器装置来相对于斗轮转臂的枢转角检测实际存在于移除输送机上的质量流量和/或体积流量，确定在铲斗剥离物料时与在移除输送机上测量到该剥离物料时之间的死区时间，并且最后在考虑枢转角速度的情况下通过确定的死区时间来校正已测量的质量流量和/或体积流量与枢转角之间的关联性。这种死区时间校正考虑到如下情形：铲斗上剥离的物料不能立即通过传感器设备以检测到质量流量和/或体积流量，而是需要一定的时间段(可能是几秒钟)才能到达那里。
在此，原则上，可以以不同的方式确定死区时间，特别是通过如下方式确定死区时间：监测斗轮式挖掘机的操作变量以关注与对于确定死区时间来说起决定性的时间点相关的特性，即铲斗剥离物料时的时间点以及测量质量流量或体积流量时的测量时间点。特别地，为了确定死区时间，可以确定负载变化和/或斗轮旋转速度变化与质量流量传感器装置和/或体积流量传感器装置的信号变化之间的时间偏移。这是基于以下想法：当通过铲斗剥离物料时，由于在此出现的阻力，斗轮驱动装置的负载消耗(即，例如，电功率消耗或液压功率消耗)增加，且/或斗轮的旋转速度至少短暂地降低，从而可以通过确定相应的能量需求增加或转速降低来确定剥离物料时的时间点。另一方面，当物料流出现在移除输送机上时，质量流量传感器装置和/或体积流量传感器装置的信号将显著变化。替代地或额外地，也可以通过了解几何学特性(斗轮、切割角度、到皮带秤的距离)和运动学特性(斗轮的转速、皮带速度)来确定死区时间。
原则上，通过在前一枢转周期中在已知的枢转角速度的情况下测量的物料流量与期望的目标物料流量的比值以及进给距离的比值实现的对目标枢转角速度的所述增减可以以不同的方式执行。在此，在第一枢转周期，例如在已知的枢转角速度和进给距离的情况下，仅记录相应出现的物料流量(即质量流量和/或体积流量)就足够了。有利地，在此，在平台中不使用第一个切面。在平台的第一个切面中，由于向后并随后向前运动，所确定的进给距离不具有代表性。只有在物料移除的情况下的完全切割之后才可以合理地使用进给距离。然而，在本发明有利的改进示例中，可以连续地调整增减，以便考虑在平台处理时变化的物料特性或者导致的倾斜度变化。例如，可以在每五个或每三个枢转周期之后或者也可以在每个枢转周期之后重新增减或重新校准。
有利地，控制装置或斗轮式挖掘机可以使用斗轮式挖掘机中常见的传感器系统，其中，充分的是，在移除输送机上设置皮带秤，以便在那里可以测量有效的物料重量，并因而能够特别是在检测皮带速度和/或恒定地指定皮带速度时确定质量流量，其中，可以设置用于确定移除输送机的输送速度的皮带速度传感器和/或输送电机转速传感器，此外，可以向用于使斗轮转臂枢转的枢转机构分配角度传感器，以便可以测量角度，也可以同时将其导数用作角速度，其中，替代地，也可以设置单独的角度传感器和角速度传感器。此外，通过合适的传感器(例如电流表或压力传感器和转速传感器)可以测量斗轮或斗轮电机的负载和转速，以便可以确定斗轮的驱动力矩和转速。作为对质量流量的替代或补充，如果以所述方式检测体积流量，则可以如上所述地提供相应的表面传感器。
为了避免斗轮式挖掘机及其驱动装置过载，在本发明的有利改进示例中，在上述的枢转角速度控制装置上组合功率控制装置。如果斗轮式挖掘机或其一个驱动装置有进入过载范围的危险或到达特定的功率限制，则所述功率控制装置减少枢转速度，即斗轮式挖掘机不以预定的目标枢转速度枢转，而是以相应降级减少的目标速度枢转。控制装置与功率控制装置的组合将物料流量限制在功率极限范围内。
附图说明
下面借助优选实施例示例和有关附图详细说明本发明。
图1示出斗轮式挖掘机的示意性侧视图。
图2示出由图1的斗轮式挖掘机产生的镰刀形切面的示意图。
具体实施方式
如图1所示，斗轮式挖掘机1可以以已知的方式具有斗轮2，所述斗轮可以被以围绕水平的斗轮轴线旋转的方式驱动，并且可以在外周侧具有铲斗，以便能够从待处理的区域或平台剥离和铲取物料，特别是泥土和/或岩石。
所述斗轮2可以支撑在斗轮转臂3(转臂的形式)上，所述斗轮转臂可以以能够围绕直立的枢转轴线4枢转的方式铰接在上部结构10上，并且能够通过具有枢转驱动装置的枢转机构进行枢转。更确切地说，所述斗轮转臂3可以与上部结构10一起相对于下部结构11围绕所述直立枢转轴线4枢转，所述下部结构尤其可以具有履带行走装置12。
为了将由卸载斗轮2铲取的物料输送走，可以将例如无限循环输送带形式的移除输送机5
Figure BDA0002646275190000075
分配给所述的转臂或斗轮转臂3。所述移除输送机5将从斗轮2接收的物料沿着转臂朝向上部结构10输送，在那里，可以经由卸料槽8将输送的物料转移到另一移除输送机9，该另一移除输送机可以例如同样包括无限循环输送带，并被构造为装载输送机。
此外，如图1所示，斗轮转臂3可以以能够关于水平横向轴线7上下摆动的方式铰接在上部结构10上。
图2示出在工作操作时斗轮2上的切削条件
Figure BDA0002646275190000076
其中，圆弧2.1示出在第一枢转周期n-1中斗轮2的弧形枢转路径，并且圆弧2.2示出在斗轮式挖掘机1通过使履带行走装置12在斗轮式挖掘机1的纵向方向上行走而进行进给(Vorschub)之后的另一枢转周期n中斗轮的另一弧形路径。图2所示的镰刀形切面的产生既归因于所述的进给，也归因于斗轮2的弧形路径，所述镰刀形切面在挖掘机纵向轴线或进给13的方向上具有最大切削深度，并且切削深度朝向边坡逐渐变小。
在此，转臂或斗轮转臂3的枢转角可以用角度
Figure BDA0002646275190000071
表示，当斗轮转臂3沿着挖掘机的纵向轴线或沿着进给13中立地处于中间位置时，通常
Figure BDA0002646275190000072
Figure BDA0002646275190000073
并且另一方面，当斗轮2已经到达边坡时，
Figure BDA0002646275190000074
因此，在枢转周期中，斗轮2基本上在
Figure BDA0002646275190000081
的范围内枢转，其中，尽管可以设置更小的枢转角范围(例如+/-80°或+/-70°)，但根据图2的不对称设计也是可能的。
斗轮式挖掘机1的控制装置15可以特别地按照如下方式控制斗轮式挖掘机1，所述控制装置例如是包括例如微处理器和被存储在存储器中的软件的电子数据处理装置：
首先，通过相应地控制枢转机构并相应地使斗轮转臂3围绕轴线4枢转，可以在校准周期n-1中使斗轮式挖掘机1以指定枢转角速度ωist枢转。在此情况下，斗轮2被以已知的方式旋转地驱动，以便剥离物料并将其卸载到移除输送机5。例如，指定枢转角速度ωist可以被指定为恒定值，或具有预定的余弦曲线。
在该枢转周期n-1中，通过传感器来检测在移除输送机5上出现的物料流量(特别是质量流量和/或体积流量的形式)。为此，可以为移除输送机5分配质量流量传感器装置16和/或体积流量传感器装置17，所述传感器装置在相应的移除区域中确定在移除输送机5上输送的质量或体积，从而质量流量传感器装置16的信号表示质量流量m，并且体积流量传感器装置17的信号表示体积流量v。
同时，在所述枢转周期n-1中，通过可被分配给枢转机构的角度传感器18和角速度传感器19同时检测枢转角
Figure BDA0002646275190000082
和枢转角速度ω。
将由此检测的作为操作变量的质量流量m、体积流量v、枢转角
Figure BDA0002646275190000083
和枢转角速度ω馈送到控制装置15，特别是馈送到在控制装置中实施的记录装置20，以便相对于枢转角和枢转角速度记录所得的质量流量和/或体积流量。
此外，通过死区时间确定装置21确定死区时间，即挖掘机铲斗剥离物料与质量流量和/或体积流量传感器装置16和17检测到物料之间的时间段。在此，例如，所述死区时间确定装置21可以包括负载消耗传感器(例如，用于检测使斗轮2旋转的旋转驱动装置的电流消耗的电流消耗传感器22的形式)和/或在驱动器为液压构造的情况下的压力传感器和/或用于检测斗轮转速的转速传感器23。具体地，所述死区时间可以通过例如确定能量消耗(例如电流消耗)或压力的特征增加和/或斗轮2的转速的特征减小来确定，其中，可以将这种变化出现时的时间点评估为剥离物料时的时间点。另一方面，监测质量流量传感器装置和/或体积流量传感器装置16或17的信号，以确定何时开始特定的增加。可以将两种变化的出现之间的时间差评估为死区时间。然而，死区时间T也可以通过了解几何学特性(斗轮、切割角度、距皮带秤的距离)和运动学特性(斗轮的转速、皮带速度)来确定。
然后，控制装置15可以通过所述死区时间来校正在枢转周期n-1中记录的关于枢转角
Figure BDA0002646275190000096
的质量流量mist和/或体积流量vist。有利地，可以根据死区时间并根据在枢转周期n-1中已记录的和/或先前已知的枢转角速度ωist确定由死区时间造成的角度偏移，因此，控制装置15可以相应地校正关于枢转角的质量流量和/或体积流量。
随后，对于下一枢转周期n，控制装置15可以将移除输送机5上的期望的物料流量(例如，期望的目标质量流量msoll的形式和/或期望的目标体积物料流量vsoll的形式)用作基准，其中，控制装置15可包括输入装置24(例如滑动控制器、旋钮、操纵杆或触摸屏的形式)，机器操作员或控制中心可以借助输入装置输入期望的目标质量流量或目标体积流量。
控制装置15基于所检测的物料流量、期望的目标物料流量以及相应的进给距离来增减或校准枢转角速度ω。特别地，增减或校准装置25可以被实施在控制装置15中，并且可以借助下列关系式确定目标枢转角速度
Figure BDA0002646275190000091
Figure BDA0002646275190000092
其中，
Figure BDA0002646275190000093
是用于枢转周期n的目标枢转角速度，
Figure BDA0002646275190000094
是用于枢转周期n-1的指定枢转角速度，
Figure BDA0002646275190000095
是通过输入装置24指定的用于枢转周期n的目标质量流量，mist是在枢转周期n-1期间通过传感器测量的质量流量，sn-1是枢转周期n-1之前的先前进给距离，并且sn是枢转周期n之前的进给距离。
如果提供体积流量控制或者应实现期望的体积流量，则所述增减或校准模块25根据下列关系式运行：
Figure BDA0002646275190000101
其中，
Figure BDA0002646275190000102
是用于枢转周期n的目标枢转角速度，
Figure BDA0002646275190000103
是在前一枢转周期n-1期间的枢转角速度，vsoll是设置的目标体积流量，
Figure BDA0002646275190000104
是在前一周期n-1中测量的体积流量，sn-1是枢转周期n-1之前的先前进给距离，并且sn是枢转周期n之前的进给距离。
有利地，期望目标质量流量msoll或目标体积流量vsoll是恒定的，并由此不被指定为枢转角
Figure BDA0002646275190000105
的函数，尽管该指定同样是可能的。
有利地，控制装置15还包括功率限制器26，所述功率限制器组合在枢转角速度控制装置上，并且如前所述，当斗轮式挖掘机1的驱动装置有可能进入过载范围和/或过量的物料有可能在移除输送机5上卸载时限制或降低特定的目标枢转角速度。所述功率限制器26可以通过相应的传感器装置监测驱动装置的功率消耗并且/或者监测质量流量和/或体积流量传感器16和17的信号，以将这些监测结果作为输入变量，并且基于这些输入变量限制或减少枢转角速度。

Claims (12)

1.一种用于控制斗轮式挖掘机(1)的方法，所述斗轮式挖掘机的优选地以恒定速度旋转的斗轮(2)通过斗轮转臂的枢转驱动装置以关于枢转角
Figure FDA0002646275180000011
的角速度(ω)枢转，并由此将移除的物料放置在移除输送机(5)上，所述方法包括如下步骤：
在物料移除的情况下完成关于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000012
的枢转之后，所述斗轮挖掘机通过其行走装置朝向待移除的岩体进行进给运动，并检测已实现的进给距离(sn)；
在另一枢转周期中使所述斗轮转臂(3)枢转，并确定关于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000013
的枢转角速度(ωist)以及在所述移除输送机(5)上出现的关于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000014
的质量流量和/或体积流量(mist，vist)；
在完成该枢转之后，所述斗轮式挖掘机通过其行走装置朝向待移除的岩体进行进给运动，并检测已实现的进给距离(sn+1)；
指定所述移除输送机(5)上的优选恒定的期望的目标质量流量和/或目标体积流量(msoll，vsoll)；
基于先前确定的关于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000019
的质量流量和/或体积流量(mist，vist)、所述期望的质量流量和/或体积流量(msoll，vsoll)、刚刚实现的进给距离(sn+1)和在最后一次枢转之前实现的进给距离(sn)来自动地校正在最后一个枢转周期中确定的取决于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000015
的枢转角速度(ωist)，使得所述出现的质量流量和/或体积流量(mist，vist)接近所述期望的目标质量流量和/或目标体积流量(msoll，vsoll)；并且
在又一枢转周期中使所述斗轮转臂(3)以已校正的取决于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000017
的枢转角速度(ωsoll)枢转。
2.根据前一项权利要求所述的方法，其中，在确定在所述移除输送机(5)上出现的关于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000016
的质量流量和/或体积流量(mist，vist)时：
通过质量流量传感器和/或体积流量传感器(16，17)，以检测所述移除输送机(5)上的与所述斗轮(2)的所述枢转角
Figure FDA0002646275180000018
有关的质量流量和/或体积流量(mist，vist)；
确定从铲斗剥离物料直到在所述移除输送机(5)上检测到该物料时的死区时间(T)；并且
在考虑所确定的关于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000021
的所述枢转角速度(ωist)的同时，通过所确定的死区时间(T)来校正所测量的质量流量和/或体积流量(mist，vist)与所述枢转角
Figure FDA0002646275180000022
的关联性。
3.根据前一项权利要求所述的方法，其中，为了确定所述死区时间(T)，确定所述斗轮式挖掘机的从铲斗剥离物料直到质量流量传感器和/或体积流量传感器(16，17)的几何学特性以及所述斗轮(2)和所述移除输送机(5)的运动学特性，并确定所述斗轮(2)的负载变化和/或所述斗轮的转速变化与所述质量流量传感器和/或体积流量传感器(16，17)的信号变化之间的时间偏移，所述几何学特性特别是传输路径，所述运动学特性特别是所述斗轮的转速和所述移除输送机的速度，其中，通过负载消耗传感器装置(22)和/或斗轮转速传感器装置(23)来测量所述负载变化和/或所述斗轮的转速。
4.根据前两项权利要求中任一项所述的方法，其中，在考虑所述斗轮式挖掘机的从铲斗剥离物料直到质量流量传感器和/或体积流量传感器(16，17)的几何学特性并且考虑所述斗轮(2)和所述移除输送机的运动学特性的同时确定所述死区时间(T)，所述几何学特性特别是传输路径，所述运动学特性特别是所述斗轮的转速和所述移除输送机的速度。
5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，通过功率限制器(26)，监测所述移除输送机(5)的负载和/或所述斗轮式挖掘机的至少一个驱动装置的负载，并且当所述移除输送机(5)的负载和/或所述至少一个驱动装置的负载达到和/或超过负载极限时限制和/或减少所校正的枢转角速度(ωsoll)，所述至少一个驱动装置特别是斗轮驱动装置和/或移除输送机驱动装置。
6.一种具有斗轮(2)和控制装置(15)的斗轮式挖掘机，所述斗轮以能够被旋转地驱动的方式支撑在斗轮转臂(3)上，所述斗轮转臂能够通过枢转机构围绕枢转轴线(4)枢转，所述控制装置用于控制取决于枢转角
Figure FDA0002646275180000023
的枢转角速度(ω)，其特征在于，所述控制装置(15)包括：
确定装置，其用于确定在先前的枢转周期(n)中在使所述斗轮(2)以指定的枢转角速度(ωist)枢转时在所述移除输送机(5)上出现的关于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000031
的质量流量和/或体积流量(mist，vist)；
输入装置(24)，其用于输入所述移除输送机(5)上的期望的目标质量流量和/或目标体积流量(msoll，vsoll)；
用于确定所述斗轮式挖掘机在两次枢转过程之间的进给距离(s)的确定构件；
用于确定取决于所述期望的目标质量流量和/或目标体积流量(msoll，vsoll)的枢转角速度(ωsoll)的确定构件，其中，该确定构件包括校准装置(25)，所述校准装置用于基于所确定的质量流量和/或体积流量(mist，vist)和所述期望的质量流量和/或体积流量(msoll，vsoll)来自动地校正先前指定的枢转角速度(ωist)，和
枢转控制装置，其用于在另一枢转周期(n+1)中使所述斗轮(2)以所校正的枢转角速度(ωsoll)枢转。
7.根据前一项权利要求所述的斗轮式挖掘机，其中，所述输入装置(24)具有选择模块，所述选择模块用于从最小可选的质量流量和/或体积流量和最大可选的质量流量和/或体积流量之间的范围内可变地选择所述期望的质量流量和/或体积流量(msoll，vsoll)。
8.根据前两项权利要求中任一项所述的斗轮式挖掘机，其中，用于确定在使所述斗轮(2)枢转时在所述移除输送机(5)上出现的关于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000032
的质量流量和/或体积流量(mist，vist)的所述确定装置包括：
质量流量传感器和/或体积流量传感器(16，17)，其用于检测所述移除输送机(5)上的质量流量和/或体积流量(mist，vist)；
枢转角传感器(18)，其用于检测所述斗轮式挖掘机(3)的与所述斗轮(2)的枢转角
Figure FDA0002646275180000033
有关的枢转角；
进给传感器装置，其用于检测所述斗轮式挖掘机通过行走装置在两次枢转之间进给的距离；和
记录装置(20)，其用于记录所述移除输送机(5)上的检测的质量流量和/或体积流量(mist，vist)和所述斗轮(2)的检测的枢转角
Figure FDA0002646275180000034
9.根据前一项权利要求所述的斗轮式挖掘机，其中，用于确定在使所述斗轮(2)枢转时在所述移除输送机(5)上出现的关于所述枢转角
Figure FDA0002646275180000042
的质量流量和/或体积流量(mist，vist)的所述确定装置包括：
死区时间确定装置(21)，其用于确定从铲斗剥离物料直到在所述移除输送机(5)上检测到该物料的死区时间(T)；和
校准装置，其用于在考虑指定的枢转角速度(ωist)的同时通过所确定的死区时间(T)来校正所测量的质量流量和/或体积流量(mist，vist)与所述枢转角
Figure FDA0002646275180000041
的记录的相关性。
10.根据前一项权利要求所述的斗轮式挖掘机，其中，所述死区时间确定装置(21)被构造为：基于用于检测所述斗轮(2)的驱动装置的负载消耗的负载消耗传感装置(22)的信号和/或用于检测所述斗轮的转速的斗轮转速传感装置(23)的信号，并基于所述质量流量传感器和/或体积流量传感器(16，17)的信号，确定所述斗轮(2)的负载变化和/或所述斗轮的转速的变化与所述质量流量和/或体积流量(16，17)的信号变化之间的时间偏移。
11.根据前述任一项权利要求所述的斗轮式挖掘机，其中，所述死区时间确定装置(21)被构造为在考虑所述斗轮式挖掘机的从铲斗剥离物料直到质量流量传感器和/或体积流量传感器(16，17)的几何学特性并且考虑所述斗轮(2)和所述移除输送机(5)的运动学特性的同时确定所述死区时间(T)，所述几何学特性特别是运输路径，所述运动学特性特别是所述斗轮的转速和所述移除输送机的速度。
12.根据前述任一项权利要求所述的斗轮式挖掘机，其中，所述控制装置(15)具有功率限制器(26)，所述功率限制器被构造为：监测所述移除输送机(5)的负载和/或所述斗轮式挖掘机的至少一个驱动装置的负载，并且当所述移除输送机(5)的负载和/或所述至少一个驱动装置的负载达到和/或超过负载极限时限制和/或减少所述所校正的枢转角速度(ωsoll)，所述至少一个驱动装置特别是斗轮驱动装置和/或移除输送机驱动装置。
CN201980014989.2A 2018-02-23 2019-02-15 斗轮式挖掘机和用于控制斗轮式挖掘机的方法 Pending CN112105781A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018104153.5 2018-02-23
DE102018104153 2018-02-23
DE102018109498.1 2018-04-20
DE102018109498.1A DE102018109498A1 (de) 2018-02-23 2018-04-20 Schaufelradbagger und Verfahren zum Steuern eines Schaufelradbaggers
PCT/EP2019/053790 WO2019162201A1 (de) 2018-02-23 2019-02-15 Schaufelradbagger und verfahren zum steuern eines schaufelradbaggers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112105781A true CN112105781A (zh) 2020-12-18

Family

ID=67550374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980014989.2A Pending CN112105781A (zh) 2018-02-23 2019-02-15 斗轮式挖掘机和用于控制斗轮式挖掘机的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210032834A1 (zh)
EP (1) EP3735494B1 (zh)
CN (1) CN112105781A (zh)
DE (1) DE102018109498A1 (zh)
ES (1) ES2882609T3 (zh)
WO (1) WO2019162201A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113879860A (zh) * 2021-11-05 2022-01-04 北京华能新锐控制技术有限公司 基于动力学的斗轮堆取料机恒流量取料方法及装置
CN114084585A (zh) * 2021-11-12 2022-02-25 北京华能新锐控制技术有限公司 斗轮堆取料机的直行取料方法及装置
CN114194854A (zh) * 2021-12-03 2022-03-18 中煤科工智能储装技术有限公司 一种可称重式移动取料装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7469127B2 (ja) * 2020-04-17 2024-04-16 株式会社小松製作所 制御システムおよび制御方法
CN113010979B (zh) * 2021-03-01 2023-01-24 潍柴动力股份有限公司 一种挖掘机称重方法及其系统
CN112938517A (zh) * 2021-04-20 2021-06-11 中国电建集团长春发电设备有限公司 基于uwb定位技术的斗轮机无人值守控制系统及方法
CN114314031B (zh) * 2021-11-23 2023-03-17 中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司 用于轮斗挖掘机的具有变截面拱形卸料臂

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412399A1 (de) * 1989-08-08 1991-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Fördermengenregelung eines Schaufelradbaggers oder Schaufelradaufnehmers im Tagebau
CN104838072A (zh) * 2012-09-14 2015-08-12 3D图像自动控制控股有限公司 取料机三维体积速率控制器
CN106364924A (zh) * 2016-11-23 2017-02-01 国电浙江北仑第发电有限公司 一种基于斗轮电流的恒定流量自动取料控制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE974336C (de) * 1952-02-17 1960-11-24 Beteiligungs & Patentverw Gmbh Im Blockbetrieb arbeitender Schaufelradbagger
JPS5598029A (en) * 1979-01-19 1980-07-25 Sumitomo Heavy Ind Ltd Reclaimer with fixed quantity delivery controller
JPS5953324A (ja) * 1982-09-17 1984-03-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd リクレ−マの切込み量自動調整方法
DE19726554C2 (de) * 1997-06-23 2000-06-29 Man Takraf Foerdertechnik Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Volumenbegrenzung des Fördergutstromes eines Schaufelradbaggers
DE202011001637U1 (de) * 2011-01-18 2011-05-26 TAKRAF GmbH, 04347 Schaufel für Lader, Rücklader und Bagger
DE102011100890A1 (de) * 2011-05-07 2012-11-08 Abb Ag Verfahren zur Erkennung und Nachführung der Position einer ortsveränderlichen Übergabeeinrichtung / Verladeeinrichtung eines Schaufelradbaggers oder Eimerkettenbaggers
BR102017002299B1 (pt) * 2017-02-03 2020-11-10 Vale S/A sistema e método de controle para recuperadoras

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412399A1 (de) * 1989-08-08 1991-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Fördermengenregelung eines Schaufelradbaggers oder Schaufelradaufnehmers im Tagebau
CN104838072A (zh) * 2012-09-14 2015-08-12 3D图像自动控制控股有限公司 取料机三维体积速率控制器
CN106364924A (zh) * 2016-11-23 2017-02-01 国电浙江北仑第发电有限公司 一种基于斗轮电流的恒定流量自动取料控制方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113879860A (zh) * 2021-11-05 2022-01-04 北京华能新锐控制技术有限公司 基于动力学的斗轮堆取料机恒流量取料方法及装置
CN113879860B (zh) * 2021-11-05 2023-09-08 北京华能新锐控制技术有限公司 基于动力学的斗轮堆取料机恒流量取料方法及装置
CN114084585A (zh) * 2021-11-12 2022-02-25 北京华能新锐控制技术有限公司 斗轮堆取料机的直行取料方法及装置
CN114084585B (zh) * 2021-11-12 2023-10-20 北京华能新锐控制技术有限公司 斗轮堆取料机的直行取料方法及装置
CN114194854A (zh) * 2021-12-03 2022-03-18 中煤科工智能储装技术有限公司 一种可称重式移动取料装置

Also Published As

Publication number Publication date
ES2882609T3 (es) 2021-12-02
EP3735494A1 (de) 2020-11-11
DE102018109498A1 (de) 2019-08-29
WO2019162201A1 (de) 2019-08-29
US20210032834A1 (en) 2021-02-04
EP3735494B1 (de) 2021-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112105781A (zh) 斗轮式挖掘机和用于控制斗轮式挖掘机的方法
CN102575455B (zh) 用于机器的机具控制系统
JP4676047B2 (ja) 物質状態を確定する方法および装置
EP3690150A1 (en) Work machinery
US4499960A (en) Method for measuring the weight of bulk goods loaded by a hydraulic excavator
EP1079680B1 (en) Ground-crop harvester control system
US20210069932A1 (en) Monitoring system for three-dimensional printing
JPH0626067A (ja) ディッパショベルの掘削制御装置
JP2019056246A (ja) 作業機械の荷重計測システム
WO2019044304A1 (ja) 収穫作業領域特定装置
CN106332599B (zh) 联合收割机
CN113389774A (zh) 基于相对速度的致动器速度校准系统
JP2018145754A (ja) 作業機械の荷重計測装置
JP2019190074A (ja) 作業機械
US20170233957A1 (en) Method for controlling a road finishing machine with a wheel gear and road finishing machine with a wheel gear
CN113389120A (zh) 基于距离的致动器速度校准系统
AU2019294387A1 (en) Energy-efficient control of a device for continuously conveying material
US11434083B2 (en) Reclaimers, reclaimer systems, and methods of using same
JP3910661B2 (ja) 連続アンローダの定量掻取装置
JP2000291078A (ja) 自動運転ショベル
RU2774885C1 (ru) Комплекс для открытой добычи полезных ископаемых и способ его работы
JP4017144B2 (ja) 土質改良装置
JPH0826492A (ja) 連続アンローダの制御方法およびその装置
JPH03199512A (ja) 路面カッタ装置の切削深さ制御装置
CN115373405A (zh) 一种块茎类作物联合收获机控制系统及控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20201218

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication