DE102012104176B4

DE102012104176B4 - Verfahren und System zur Überwachung des Betriebs eines Seilbaggers

Info

Publication number: DE102012104176B4
Application number: DE102012104176.8A
Authority: DE
Inventors: Claude Wesley Keefer
Original assignee: Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Current assignee: Caterpillar Trimble Control Technologies LLC
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: US8498787B2; CN102797461A; AU2012201039A1; US20120303224A1; CN102797461B; AU2012201039B2; DE102012104176A1

Abstract

Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger (10), der einen Baggeraufbau (12) besitzt, der drehbar auf einer Basis (14) gelagert ist, einen Ausleger (20), der sich von diesem Baggeraufbau (12) nach oben erstreckt und an seinem unteren Ende mit diesem Baggeraufbau (12) verbunden ist, eine Seilrolle (22), die am oberen Ende des Auslegers (20) gelagert ist, eine vom Ausleger (20) durch ein sich über die Seilrolle (22) erstreckendes Schaufelseil (26) getragene Baggerschaufel (24), eine auf dem Baggeraufbau (12) angebrachte und mit dem Schaufelseil (26) verbundene Seilwinde (28), wobei die Seilwinde (28) zum Anheben und Absenken der Baggerschaufel (24) eine Seiltrommel (30) und einen Elektromotor (32) zum Auf- und Abwickeln des Schaufelseils (26) auf der Seiltrommel (30) einschließt, einen an der Baggerschaufel (24) angebrachten Schaufelarm (34), der von einem Armmechanismus (36) zu dessen Bewegung zum Baggeraufbau (12) hin und von ihm weg getragenen wird, das Überwachungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: einen auf dem Schaufelarm (34) angebrachten Neigungsmesser (42), um einen die Neigung des Schaufelarms (34) anzeigenden Ausgang zu liefern, einen Stromsensor (44) zur Ermittlung des Niveaus des dem Elektromotor (32) zugeführten elektrischen Stroms, und eine Überwachungsschaltung, die feststellt, wenn der Stromsensor (44) während einer eine vorgegebene Zeitspanne überschreitenden Zeitspanne eine Anzeige eines das Schwellenniveau eines beim Bagger fließenden Stroms überschreitenden Stromniveaus ausgibt, und der Neigungsmesser (42) während der die vorgegebene Zeitspanne überschreitenden Zeitspanne anzeigt, daß die Neigung des Schaufelarms (34) unter einem dem Bagger zugeordneten Neigungsschwellenwert liegt, wobei die Überwachungsschaltung einen Ausgang liefert, der anzeigt, daß der Seilbagger (10) eine die Baggerschaufel (24) mit Material füllende Baggeraktion vollendet hat.

Description

HINTERGRUND
Dies betrifft ein Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger und ein Verfahren zum Betrieb eines Überwachungssystems für einen elektrischen Seilbagger. Elektrische Seilbagger sind große Baggermaschinen, die weite Verwendung beim Abtragen von Material finden, wie beispielsweise beim Bergbau. Das Verfahren, Material von einem Bergbaugelände abzutragen, wird im Allgemeinen durch den Gebrauch eines digitalen Modells der Topographie des Arbeitsgeländes unterstützt, einschließlich von Angaben, die die Orte von Erzablagerungen im Bereich des Arbeitsgeländes ebenso definieren, wie die unterschiedlichen Konzentrationen oder den Gehalt an Erz, wie auch die Topologie des Arbeitsgeländes. Das Modell des Arbeitsgeländes kann auch Eigentumsgrenzen einschließen, nicht nur der Mine selbst, sondern auch interne Grenzen, die Bereiche der Mine markieren, die in anderem Besitz sind. Unter Nutzung dieser Information kann ein Minenplan entwickelt werden, der die Weise definiert, in der die Deckschicht und das Erz aus dem Arbeitsgelände abgetragen werden. Früher war es üblich, daß Erkundungs- und Absteckungsmannschaften das Arbeitsgelände mit Flaggen oder Pfählen kennzeichnen, um das Modell des Arbeitsgeländes widerzuspiegeln. Das Modell des Arbeitsgeländes und die Position der Absteckpfähle mußten dann periodisch aktualisiert werden, um den Fortschritt des Abbaus auf dem Arbeitsgelände widerzugeben.
Um den zum Setzen der Pfähle erforderlichen Arbeitsaufwand zu reduzieren und die Arbeit eines elektrischen Seilbaggers zu vereinfachen, wurden verschiedene Systeme entwickelt, die mit dem Fortgang des Abbaus Schritt halten. Ein solches System wird durch das am 26. Januar 1999 an Henderson et al. erteilte U.S. Patent Nr. 5,864,060 A offenbart. Das Henderson-System überwacht den Fortschritt eines Baggers auf dem Arbeitsgelände in erster Linie anhand der Zeit, während der die Maschine in verschiedenen Positionen gehalten wird. Das System stellt die Winkelgeschwindigkeit des Baggers fest, wenn er sich aus einer Position, in der das Baggern vollendet ist, um eine vertikale Achse in eine Position dreht, in der der Bagger entladen wird. Ansprechend darauf, daß die Winkelgeschwindigkeit geringer ist, als eine angegebene Größe wird die Maschine gestoppt und dieser Zustand wird festgestellt. Die Zeitspanne, während welcher die Maschine gestoppt ist, wird gemessen. Der Arbeitszyklus der Maschine wird dann auf der Basis dieser Messung festgestellt.
Ein anderes Überwachungssystem wird in dem am 15. Dezember 1998 an Fournier et al. erteilten U.S. Patent Nr. 5,850,341 A gezeigt. Beim Fournier-System wird die Aktion zum Umschalten des Baggergetriebes von vorwärts auf rückwärts festgestellt. Dies wird vom System als ein Anzeichen dafür wahrgenommen, daß mit dem Bagger gebaggert wird. Das Fourier-System und andere Systeme sind nicht so direkt und geradlinig, als es sonst erwünscht sein kann. Außerdem ist es wünschenswert, daß das Überwachungssystem in der Lage ist, die Art des abgebauten Erzes zu bestimmen, sowie das einen großen Erzanteil enthaltende Erdreich von dem Erdreich zu unterscheiden, das einen geringen oder keinen Erzanteil aufweist.
Ein Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das die Menge des in einen LKW geladenen Materials erfasst, ist ferner in der U.S. Patentanmeldung US 4,677,579 A offenbart. Das erteilte U.S. Patent US 6,225,574 B1 zeigt ein weiteres Beispiel eines Überwachungssystem für einen Seilbagger.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend vom Stand der Technik war es Aufgabe, ein bekanntes Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger weiterzuentwickeln. Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 8. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger stellt fest, wenn der Bagger eine Baggeraktion vollendet hat. Der elektrische Seilbagger besitzt einen Baggeraufbau, der drehbar auf einer Basis gelagert ist, einen Ausleger, der sich von diesem Baggeraufbau nach oben erstreckt und an seinem unteren Ende mit diesem Baggeraufbau verbunden ist, eine Seilrolle, die am oberen Ende des Auslegers gelagert ist, eine vom Ausleger durch ein sich über die Seilrolle erstreckendes Schaufelseil getragene Baggerschaufel, eine auf dem Baggeraufbau angebrachte und mit dem Schaufelseil verbundene Seilwinde, wobei die Seilwinde zum Anheben und Absenken der Baggerschaufel eine Seiltrommel und einen Elektromotor zum Auf- und Abwickeln des Schaufelseils auf der Seiltrommel einschließt, sowie einen an der Baggerschaufel angebrachten Schaufelarm, der von einem Armmechanismus zu dessen Bewegung zum Baggeraufbau hin und von ihm weg getragenen wird. Das System umfaßt einen Neigungsmesser, einen Stromsensor und eine Überwachungsschaltung. Der Neigungsmesser ist auf dem Schaufelarm angebracht, um einen die Neigung des Schaufelarms anzeigenden Ausgang zu liefern. Der Stromsensor ermittelt das Niveaus des dem Elektromotor der Seilwinde zugeführten elektrischen Stroms. Schließlich stellt die Überwachungsschaltung fest, wenn der Stromsensor eine Anzeige eines, das Schwellenniveau eines während einer eine vorgegebene Zeitspanne überschreitenden Zeitspanne beim Bagger fließenden Stroms überschreitenden Stromniveaus ausgibt, und während einer solchen Zeitspanne der Neigungsmesser anzeigt, daß diese Neigung des Schaufelarms unter einem dem Bagger zugeordneten Neigungsschwellenwert liegt. In einem solchen Falle liefert die Überwachungsschaltung einen Ausgang, der anzeigt, daß der Seilagger eine die Baggerschaufel mit Material füllende Baggeraktion vollendet hat.
Das Überwachungssystem kann auch ein Paar von auf dem Baggeraufbau angebrachten GPS-Empfängern umfassen, und einen Sensor im Armmechanismus zur Feststellung der Verschiebung des Schaufelarms gegenüber dem Ausleger. Die Überwachungsschaltung kann auf die GPS-Empfänger und den Sensor im Armmechanismus ansprechen, um die Position und Ausrichtung des Baggeraufbaus des elektrischen Seilbaggers und den Ort der Baggeraktion festzustellen.
Das Überwachungssystem kann weiter einen Rotationsensor zur Feststellung der Drehung des Aufbaus des elektrischen Seilbaggers auf der Basis einschließen, und einen dem Auslösehebel für die Baggershaufel zugeordneten Sensor zur Feststellung einer Betätigung des Auslösehebels durch einen Baggerführer. Die Überwachungsschaltung kann auf den Rotationsensor und den dem Auslösehebel zugeordneten Sensor ansprechen, um es festzustellen, wenn eine Materiallast in der Baggerschaufel nach einer Drehung des Baggeraufbaus um einen minimalen Drehwinkel abgekippt wurde. In einem solchen Falle gibt die Überwachungsschaltung ein Signal aus, das anzeigt, daß der Bagger eine Abkippaktion ausgeführt hat.
Das Überwachungssystem kann weiter einen Speicher einschließen, in welchem ein Modell des Arbeitsgeländes gespeichert ist, das Daten besitzt, die speziell den Ort und den Erzgehalt auf dem Arbeitsgelände anzeigen. Das Überwachungssystem vergleicht jede Baggeraktion mit diesem Geländemodell, um das Erz in dem in der Baggerschaufel befindlichen Material zu bestimmen, so daß die Baggerschaufel in einen passenden Transportlastwagen ausgekippt werden kann.
Ein Verfahren zur Überwachung der Aktion eines elektrischen Seilbaggers umfaßt folgende Schritte: Bestimmung der Neigung des Schaufelarms, Feststellung des Niveaus des dem Elektromotor zugeführten elektrischen Stroms, Feststellen, wenn das Stromniveau einen Schwellenwert für den beim Bagger fließenden Strom während einer Zeitspanne überschreitet, die eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet, und sich während einer solchen Zeitspanne der Schaufelarm unter einer Schwellenneigung für das Bagger befindet, und Lieferung eines Ausgangssignals, das anzeigt, daß der Bagger eine Baggeraktion beendet hat. Das Überwachungssystem kann weiter ein Paar von auf dem Baggeraufbau angebrachten GPS-Empfängern einschließen, oder einen einzigen GPS-Empfänger und einen Spursensor, und das Verfahren kann weiter folgende Schritte einschließen: Feststellung der Verschiebung des Schaufelarms relativ zum Ausleger, Feststellung von Ort und Ausrichtung des Baggeraufbaus des elektrischen Seilbaggers und Feststellung des Orts der Baggeraktion. Der elektrische Seilbagger kann weiter einen Rotationssensor zur Feststellung der Drehung des Aufbaus des elektrischen Seilbaggers einschließen, oder er kann die GPS-Empfänger und einen Spursensor auf dem Aufbau des Seilbaggers zur Feststellung der Drehung benutzen, und einen dem Auslösehebel für die Baggerschaufel zugeordneten Sensor zur Feststellung der Betätigung des Auslösehebels durch einen Baggerführer. Das Verfahren kann weiter den Schritt einschließen, festzustellen, wenn nachfolgend auf die Drehung des Baggeraufbaus um einen minimalen Schwenkwinkel eine Materiallast in der Baggerschaufel ausgekippt wurde. Das Überwachungssystem kann weiter einen Speicher einschließen, in dem ein Modell des Arbeitsgeländes gespeichert ist, das Daten besitzt, die speziell den Ort, einschließlich einer Höheninformation, und den Erzgehalt auf dem Arbeitsgelände anzeigen. Das Verfahren kann weiter die Schritte einschließen, jede festgestellte Baggeraktion mit dem Geländemodell zu vergleichen, um das Erz in dem aus der Baggeraktion stammenden Material in der Baggerschaufel festzustellen, so daß die Baggerschaufel in einen geeigneten Transportlastwagen ausgekippt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht eines elektrischen Seilbaggers, der eine Ausführungsform des Überwachungssystems enthält;
2 ist eine Rückansicht des in 1 gezeigten Seilbaggers;
3 ist eine schematische Seitenansicht, die die Bewegung der Baggerschaufel während eines Arbeitszyklus darstellt und das Abladen des Materials aus der Baggerschaufel in einen seinem Transport dienenden Lastkraftwagen, und
4 ist ein Schaltbild des Überwachungssystems.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die 1 und 2 sind eine Seitenansicht bzw. eine Rückansicht eines elektrischen Seilbaggers (nachfolgend auch einfach nur als „Bagger” bezeichnet) 10, der eine Ausführungsform des Überwachungssystems enthält. Der Bagger 10 schließt einen Baggeraufbau (nachfolgend auch einfach nur als „Aufbau” bezeichnet) 12 ein, der drehbar auf einer Basis 14 gelagert ist. Die Basis 14 schließt ein Paar Laufflächen 16 ein, die von einem (nicht gezeigten) Motor angetrieben werden, so daß der Bagger 10 über ein Minengelände bewegt werden kann. Als Motor kann ein Dieselmotor, können Elektromotoren oder kann ein, seine Leistung aus einem vom Bagger mitgeführten Motor-Generatorensatz beziehender Elektromotor, sein. Der Bagger 10 wird von einem sich in einer Kabine 18 aufhaltenden Baggerführer gesteuert. Ein (zur besseren Übersichtlichkeit in 2 weggelassener) Ausleger 20 erstreckt sich vom Baggeraufbau 12 nach oben und ist mit seinem unteren Ende mit dem Aufbau 12 verbunden. Bei der dargestellten Baggerkonstruktion wird der Ausleger 20 gegenüber dem Aufbau 12 in einer fixen Position gehalten, er kann aber auch einen Winkelsensor aufweisen, um die Positionsgenauigkeit der berechneten Schaufelposition weiter zu verbessern. Einige Baggerkonstruktionen besitzen jedoch Ausleger, die gegenüber dem Baggeraufbau angehoben und abgesenkt werden können. Eine Seilrolle 22 ist am oberen Ende des Auslegers 20 gelagert. Eine Baggerschaufel (nachfolgend auch einfach nur als „Schaufel” bezeichnet) 24 ist am Ausleger 20 durch ein Schaufelseil 26 aufgehängt, das sich über die Seilrolle 22 erstreckt. Eine Seilwinde 28 (4) ist am Baggeraufbau 12 gelagert und mit dem Schaufelseil 26 verbunden. Die Seilwinde 28 schließt eine Windentrommel 30 und einen Elektromotor 32 ein, um das Schaufelseil 26 auf die Windentrommel 30 auf- und von ihr abzuwickeln. Offensichtlich wird dadurch die Baggerschaufel 24 angehoben und abgesenkt. Ein Schaufelarm 34 ist an der Baggerschaufel 24 befestigt und wird von einem Armmechanismus 36 abgestützt, um den Schaufelarm 34 gegen den Aufbau 12 des Baggers 10 und von diesem weg zu bewegen. Der Armmechanismus 36 schließt eine Sattelanordnung 38 und einen Motor 40 (4) ein, um den Schaufelarm 34 gegen den Aufbau 12 des Baggers 10 und von diesem weg zu bewegen. Ein Rotationssensor wird benutzt, um die Umdrehungen des Motors 40 oder des Ritzels zu zählen, die die Verschiebung des Schaufelarms 34 in der Sattelanordnung 38 vornehmen, wodurch eine berechenbare Position der Baggerschaufel 24 ausgegeben wird. Es ist zu beachten, daß der Rotationssensor ein Reduziergetriebe enthalten kann, um den Meßbereich des Rotationssensors mit dem erforderlichen Verschiebungsbereich der Baggerschaufel abzustimmen.
Das Überwachungssystem schließt einen Neigungsmesser 42 ein, der am Schaufelarm 34 befestigt ist. Der Neigungsmesser 42 liefert einen Ausgang, der die Neigung des Schaufelarms 34 anzeigt. Wie in 4 zu sehen ist, schließt das Überwachungssystem auch einen Stromsensor 44 ein, der das Niveau des elektrischen Stroms feststellt, der dem Elektromotor 32 zugeführt wird. Eine Überwachungsschaltung 46, die die Form eines Computerprozessors annehmen kann, ist für den Neigungsmesser 42 und den Stromsensor 44 zuständig. Die Überwachungsschaltung stellt es basierend auf ihren Eingangswerten fest, wenn der elektrische Seilbagger eine Baggeroperation beendet hat. Insbesondere stellt es die Überwachungsschaltung 46 fest, wenn der Stromsensor 44 für eine eine vorgegebene Zeitspanne überschreitende Zeitspanne ein Stromniveau anzeigt, das einen vorgegebenen Schwellenwert des für das Bagger dienenden Stroms überschreitet, und während einer solchen Zeitspanne der Neigungsmesser anzeigt, daß der Schaufelarm sich unterhalb eines Schwellenwerts für die Neigung beim Bagger befindet. Diese beiden Bedingungen, ein ausreichend hohes, anhaltendes Niveau des Stroms und ein Schaufelarm, der während dieser Zeitspanne ausreichend abgesenkt ist, sind für das Überwachungssystem ausreichend, um zu dem Schluß zu kommen, daß eine Baggeraktion ausgeführt wurde. Das vorgegebene Schwellenniveau des für das Bagger dienenden Stroms kann auf ein Stromniveau eingestellt werden, das geringer ist als der vom Motor maximal während eines normalen Baggerzyklus gezogene Strom und als der vom Motor gezogene Strom, falls der Bagger die Baggerbewegung durchlaufen hätte, ohne tatsächlich die Schaufel mit Material zu füllen. Beispielsweise kann das vorgegebene Schwellenniveau für den Baggerstrom auf den Durchschnitt dieser beiden Stromniveaus eingestellt werden. Die vorgegebene Zeitspanne wird auf die minimale Länge der Zeit eingestellt, die für den Bagger erforderlich ist, um eine Baggerbewegung der Schaufel 24 auszuführen. Ein Beispiel der normalen Schaufelbewegung der Schaufel 24 ist allgemein in unterbrochenen Linien 24' in 3 dargestellt. Die Neigung des Schaufelarms, die als Neigung zum Bagger ausgewählt wird, kann zwischen vertikal (das heißt mit gerade nach unten hängendem Schaufelarm) und 20 Grad (das heißt mit um 20 Grad unter horizontal verlaufendem Schaufelarm 34) gewählt werden. Somit liefert die Überwachungsschaltung 46 einen Ausgang, der anzeigt, daß der Bagger 10 eine Baggeraktion vollendet hat, wenn der Motor 32 während einer festgesetzten Zeitspanne ausreichend Strom zieht, während der Schaufelarm 34 derart ausgerichtet ist, daß das Bagger möglich ist (z. B. zwischen vertikal und 20 Grad).
Das Überwachungssystem schließt weiter ein Paar von GPS-Empfängern 48 und 50 ein oder ein einziges GPS und einen Kurssensor, die auf dem Baggerkörper 12 angebracht sind, und einen Sensor 52 im Armmechanismus 36 zur Ermittlung der Bewegung des Schaufelarms 34 gegenüber dem Ausleger 20. Die Überwachungsschaltung 46 ist zuständig für die GPS-Empfänger und den Sensor 52 im Armmechanismus, um die Position und Ausrichtung des Aufbaus 12 des elektrischen Seilbaggers die Position der Schaufel festzustellen und darauf basierend die Position der Schaufel 24 während der Baggeraktion. Weil die Position und Ausrichtung des Aufbaus 12 des Baggers auf dem Arbeitsgelände durch die GPS-Empfänger (oder einen einzigen GPS-Empfänger und einen Kurssensor) und einen Sensor für die Neigung des Aufbaus 53 bekannt sind, und die relative Position der Schaufel 24 in Bezug auf den Aufbau 12 durch die Ausrichtung und Verschiebung des Schaufelarms 34, die Aufbauneigung und den Winkel des Auslegers bekannt ist, ist auch die präzise Position der Baggeraktion bekannt.
Der elektrische Seilbagger 10 schließt weiter einen Rotationssensor 54 ein. Der Sensor 54 stellt die Drehung des Aufbaus 12 des elektrischen Seilbaggers 10 auf der Basis 14 des Baggers fest. Alternativ kann die Drehung des Aufbaus der Maschine aus den Ausgangssignalen der GPS-Empfänger oder von einem Kurssensor festgestellt werden. Ein Auslösehebel 56 für die Schaufel ist in der Kabine des Baggerführers 18 vorgesehen, um es dem Baggerführer zu ermöglichen, wie in 1 gezeigt, die Schaufel 24 zu öffnen, um die während der vorhergehenden Baggeraktion in der Schaufel 24 aufgenommene Materiallast abzuladen. Die 3 zeigt einen Lastkraftwagen 58 in einer Position zur Aufnahme einer Materiallast aus der Schaufel 24. Typischer Weise sind während der Baggerarbeiten einer oder mehrere Lastkraftwagen auf einem Minengelände auf beiden Seiten des Baggers 10 angeordnet. Nachdem der Bagger einen Baggerzyklus durchlaufen hat und deshalb eine Materialmenge in der Schaufel 24 trägt, wird sich der Aufbau des Baggers gegen einen Lastkraftwagen drehen. Die Schaufel wird über dem Lastkraftwagen angeordnet, der Hebel 56 wird betätigt und das Material im Lastkraftwagen abgeladen. Der Bagger wird in seine Arbeitsposition zurückbewegt und diese Aktion wird wiederholt, bis der Lastkraftwagen gefüllt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein leerer Lastkraftwagen in die Position zur Aufnahme des vom Bagger ausgegrabenen Materials gebracht. Ein dem Auslösehebel für die Schaufel zugeordneter Sensor 58 stellt die Betätigung des Auslösehebels 56 für die Schaufel durch den Baggerführer fest und gibt eine Betätigungsmeldung an die Überwachungsschaltung aus. Die Überwachungsschaltung 46 spricht auf den Rotationssensor 54 und den der Schaufel zugeordneter Sensor 58 an, um festzustellen, wenn nachfolgend auf eine Drehung des Aufbaus 12 über einen minimalen Drehwinkel eine Ladung des Materials in der Baggerschaufel 24 abgekippt wurde. Der minimale Drehwinkel kann beispielsweise auf 45 Grad eingestellt sein. Nach einer Baggeraktion muß eine Abkippaktion registriert sein, bevor vom System eine zweite Baggeraktion zugelassen wird.
Es ist zu beachten, daß das Überwachungssystem das Aufnehmen jeder Schaufel voll Material von einer bestimmten Stelle des Minengeländes überwacht, sowie das Entleeren jeder Schaufel voll Material in einen Lastkraftwagen zur Entfernung von der Mine. Das Überwachungssystem schließt einen Speicher 60 ein, in dem ein Modell des Betriebsgeländes gespeichert ist. Das Geländemodell wird durch Daten definiert, die über das gesamte Betriebsgelände hinweg Position und Grad des Erzgehalts angeben. Die Positionsinformation schließt Daten in drei Dimensionen ein. Typischer Weise wurde das Geländemodell durch Erfassung des Arbeitsgeländes durch jede einer Anzahl von konventionellen Ermittlungstechniken entwickelt und durch Entnahme von Erzproben an über das Gelände verteilten, auseinanderliegenden Orten. Die Erzproben werden hinsichtlich des Erztyps und seiner Qualität analysiert und diese Daten werden mit den Konturinformationen kombiniert, um das Geländemodell zu vervollständigen. Das Überwachungssystem bewahrt deshalb den Überblick über die Position der Erzlagerstätten, die abgebaut werden, und auch die Wiederherstellung der Oberflächenkontur der Mine.
Falls gewünscht, kann das Überwachungssystem dem Führer des elektrischen Seilbaggers eine Information liefern, wenn Abbaubereiche des Betriebsgeländes eine Erzqualität aufweisen, die nicht ausreichend hoch für einen Abbau ist. Das Überwachungssystem wird auf das Geländemodell zugreifen, wenn jede Schaufel des Materials vom Gelände gebaggert wird. Das Überwachungssystem entscheidet, ob das Erz in der Schaufel verarbeitet oder beseitigt werden soll, und diese Information wird dann auf dem Display 62 dem Baggerführer angezeigt. Verschiedene Lastkraftwagen können dem Bagger benachbart positioniert werden, wobei einer der Lastkraftwagen für Material reserviert ist, das entfernt und beseitigt werden soll. Der Baggerführer wird entsprechend der angezeigten Information handeln und das Material wird in den entsprechenden Lastkraftwagen abgekippt. Es ist ersichtlich, daß die Topologie durch das System aktualisiert werden kann, wenn der Bagger betrieben wird, Material vom Gelände entfernt und die Kontur des Geländes verändert. Es ist verständlich, daß, falls mehrere Bagger in Betrieb sind, ihre Überwachungssysteme über eine drahtlose Verbindungschaltung 64 drahtlos kommunizieren können, um ein aktualisiertes Geländemodell zu erhalten, das alle Baggerarbeit reflektiert, die von allen Bagger auf dem Gelände ausgeführt wird.

Claims

Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger (10), der einen Baggeraufbau (12) besitzt, der drehbar auf einer Basis (14) gelagert ist, einen Ausleger (20), der sich von diesem Baggeraufbau (12) nach oben erstreckt und an seinem unteren Ende mit diesem Baggeraufbau (12) verbunden ist, eine Seilrolle (22), die am oberen Ende des Auslegers (20) gelagert ist, eine vom Ausleger (20) durch ein sich über die Seilrolle (22) erstreckendes Schaufelseil (26) getragene Baggerschaufel (24), eine auf dem Baggeraufbau (12) angebrachte und mit dem Schaufelseil (26) verbundene Seilwinde (28), wobei die Seilwinde (28) zum Anheben und Absenken der Baggerschaufel (24) eine Seiltrommel (30) und einen Elektromotor (32) zum Auf- und Abwickeln des Schaufelseils (26) auf der Seiltrommel (30) einschließt, einen an der Baggerschaufel (24) angebrachten Schaufelarm (34), der von einem Armmechanismus (36) zu dessen Bewegung zum Baggeraufbau (12) hin und von ihm weg getragenen wird, das Überwachungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: einen auf dem Schaufelarm (34) angebrachten Neigungsmesser (42), um einen die Neigung des Schaufelarms (34) anzeigenden Ausgang zu liefern, einen Stromsensor (44) zur Ermittlung des Niveaus des dem Elektromotor (32) zugeführten elektrischen Stroms, und eine Überwachungsschaltung, die feststellt, wenn der Stromsensor (44) während einer eine vorgegebene Zeitspanne überschreitenden Zeitspanne eine Anzeige eines das Schwellenniveau eines beim Bagger fließenden Stroms überschreitenden Stromniveaus ausgibt, und der Neigungsmesser (42) während der die vorgegebene Zeitspanne überschreitenden Zeitspanne anzeigt, daß die Neigung des Schaufelarms (34) unter einem dem Bagger zugeordneten Neigungsschwellenwert liegt, wobei die Überwachungsschaltung einen Ausgang liefert, der anzeigt, daß der Seilbagger (10) eine die Baggerschaufel (24) mit Material füllende Baggeraktion vollendet hat.
Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger (10) nach Anspruch 1, bei welchem das Überwachungssystem weiter ein Paar von auf dem Baggeraufbau (12) angebrachten GPS-Empfängern (48, 50) umfaßt, und einen Sensor (52) in dem Armmechanismus (36) zur Feststellung der Verschiebung des Schaufelarms (34) gegenüber dem Ausleger (20), wobei die Überwachungsschaltung auf die GPS-Empfänger (48, 50) und den Sensor (52) in dem Armmechanismus (36) anspricht, um die Position und Ausrichtung des Baggeraufbaus (12) des elektrischen Seilbaggers (10) und den Ort der Baggeraktion festzustellen.
Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger (10) nach Anspruch 2, bei welchem der elektrische Seilbagger (10) weiter einen Rotationssensor (54) zur Feststellung der Drehung des Baggeraufbaus (12) des elektrischen Seilbaggers (10) auf der Basis (14) einschließt, und einen dem Auslösehebel (56) für die Baggerschaufel (24) zugeordneten Sensor (58), um eine Betätigung des Auslösehebels (56) durch einen Baggerführer abzutasten, und bei welchem die Überwachungsschaltung auf den Rotationssensor (54) und den dem Auslösehebel (56) für die Baggerschaufel (24) zugeordneten Sensor (58) anspricht, um es festzustellen, wenn eine Materiallast in der Baggerschaufel (24) nach einer Drehung des Baggeraufbaus (12) um einen minimalen Drehwinkel abgekippt wurde.
Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger (10) nach Anspruch 3, bei welchem das Überwachungssystem weiter einen Speicher (60) einschließt, in welchem ein Modell des Arbeitsgeländes gespeichert ist, das Daten besitzt, die speziell den Ort und den Erzgehalt auf dem Arbeitsgelände anzeigen, und bei welchem das Überwachungssystem jede Baggeraktion mit dem Geländemodell vergleicht, um das Erz in dem in der Baggerschaufel (24) befindlichen Material zu bestimmen, so daß die Baggerschaufel (24) in einen passenden Transportlastwagen ausgekippt werden kann.
Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger (10) nach Anspruch 1, bei welchem das Überwachungssystem weiter auf dem Baggeraufbau (12) angebracht einen GPS-Empfänger (48, 50) und einen Spursensor einschließt, und einen Sensor (52) in dem Armmechanismus (36) zur Feststellung der Verschiebung des Schaufelarms (34) gegenüber dem Ausleger (20), wobei die Überwachungsschaltung auf den GPS-Empfänger (48, 50), auf den Spursensor und auf den Sensor (52) in dem Armmechanismus (36) anspricht, um den Ort und die Ausrichtung des Baggeraufbaus des elektrischen Seilbaggers (10) und den Ort der Baggeraktion zu ermitteln.
Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger (10) nach Anspruch 5, bei welchem der elektrische Seilbagger (10) weiter einen dem Auslösehebel für die Baggerschaufel zugeordneten Sensor einschließt, zum Erkennen einer Betätigung des Auslösehebels für die Baggerschaufel durch einen Baggerführer, und bei welchem die Überwachungsschaltung auf die durch den GPS-Empfänger (48, 50) und den Spursensor ermittelte Drehung anspricht, und auf den dem Auslösehebel (56) für die Baggerschaufel (24) zugeordneten Sensor (58) zur Feststellung, wenn nachfolgend auf die Drehung des Baggeraufbaus (12) über einen minimalen Drehwinkel eine Materiallast aus der Baggerschaufel (24) ausgekippt wurde.
Überwachungssystem für einen elektrischen Seilbagger (10) nach Anspruch 6, bei welchem das Überwachungssystem weiter einen Speicher (60) einschließt, in welchem ein Modell des Arbeitsgeländes gespeichert ist, das Daten besitzt, die speziell die Höhe, den Ort und den Erzgehalt auf dem Arbeitsgelände anzeigen, und bei welchem das Überwachungssystem jede Baggeraktion mit dem Geländemodell vergleicht, um das Erz in dem in der Baggerschaufel (24) befindlichen Material zu bestimmen, so daß die Baggerschaufel (24) in einen geeigneten Transportlastwagen ausgekippt werden kann.
Verfahren zur Überwachung der Aktion eines elektrischen Seilbaggers (10), der einen Baggeraufbau (12) besitzt, der drehbar auf einer Basis (14) gelagert ist, einen Ausleger (20), der sich von diesem Baggeraufbau (12) nach oben erstreckt und an seinem unteren Ende mit diesem Baggeraufbau (12) verbunden ist, eine Seilrolle (22), die am oberen Ende des Auslegers (20) gelagert ist, eine vom Ausleger (20) durch ein sich über die Seilrolle (22) erstreckendes Schaufelseil (26) getragene Baggerschaufel (24), eine auf dem Baggeraufbau (12) angebrachte und mit dem Schaufelseil (26) verbundene Seilwinde (28), wobei die Seilwinde (28) eine Seiltrommel (30) und einen Elektromotor (32) zum Auf- und Abwickeln des Schaufelseils (26) auf der Seiltrommel (30) zum Anheben und Absenken der Baggerschaufel (24) einschließt, einen an der Baggerschaufel (24) angebrachten Schaufelarm (34), der von einem Armmechanismus (36) zu dessen Bewegung zum Baggeraufbau (12) hin und von ihm weg getragenen wird, umfassend folgende Schritte: Bestimmen der Neigung des Schaufelarms (34) mittels eines auf dem Schaufelarm (34) angebrachten Neigungsmessers (42), Feststellen des Niveaus des dem Elektromotor (32) zugeführten elektrischen Stroms mittels eines Stromsensors (44), Feststellen, wenn das Stromniveau einen Schwellenwert für den beim Bagger fließenden Strom während einer Zeitspanne überschreitet, die eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet, und während der die vorgegebene Zeitspanne überschreitenden Zeitspanne der Schaufelarm (34) sich unter einem dem Bagger zugeordneten Neigungsschwellenwert befindet, und Liefern eines Ausgangssignals, das anzeigt, daß der Seilbagger (10) eine Baggeraktion beendet hat.
Verfahren zur Überwachung der Aktion eines elektrischen Seilbaggers (10) nach Anspruch 8, bei dem das Überwachungssystem weiter ein Paar von auf dem Baggeraufbau (12) angebrachten GPS-Empfängern (48, 50) einschließt und das Verfahren weiter folgende Schritte einschließt: Feststellen der Verschiebung des Schaufelarms (34) relativ zum Ausleger (20), Feststellen des Neigungswinkels des Baggeraufbaus (12), Feststellen von Ort und Ausrichtung des Baggeraufbaus (12) des elektrischen Seilbaggers (10), und Feststellung des Orts dieser Baggeraktion.
Verfahren zur Überwachung der Aktion eines elektrischen Seilbaggers (10) nach Anspruch 9, bei dem der elektrische Seilbagger (10) weiter einen Rotationssensor (54) zur Feststellung der Drehung des Baggeraufbaus (12) des elektrischen Seilbaggers (10) auf der Basis (14) einschließt, und einen dem Auslösehebel (56) für die Baggerschaufel (24) zugeordneten Sensor (58) zur Feststellung der Betätigung des Auslösehebels (56) durch einen Baggerführer, und bei dem das Verfahren weiter den Schritt einschließt, festzustellen, wenn nachfolgend auf die Drehung des Baggeraufbaus (12) um einen minimalen Schwenkwinkel eine Materiallast in der Baggerschaufel (24) ausgekippt wurde.
Verfahren zur Überwachung der Aktion eines elektrischen Seilbaggers (10) nach Anspruch 10, bei dem das Überwachungssystem weiter einen Speicher (60) einschließt, in dem ein Modell des Arbeitsgeländes gespeichert ist, das Daten besitzt, die speziell den Ort und den Erzgehalt auf dem Arbeitsgelände anzeigen, und bei welchem das Verfahren weiter die Schritte einschließt, jede festgestellte Baggeraktion mit dem Geländemodell zu vergleichen, um das Erz in dem aus der Baggeraktion stammenden Material in der Baggerschaufel (24) festzustellen, so daß die Baggerschaufel (24) in einen geeigneten Transportlastwagen ausgekippt werden kann.
Verfahren zur Überwachung der Aktion eines elektrischen Seilbaggers (10) nach Anspruch 8, bei dem das Überwachungssystem weiter einen GPS-Empfänger (48, 50) und einen Spursensor einschließt, die auf dem Baggeraufbau (12) angebracht sind, und wobei das Verfahren weiter die folgenden Schritte einschließt: Feststellen der Verschiebung des Schaufelarms (34) gegenüber dem Ausleger (20), Feststellung von Ort und Ausrichtung des Baggeraufbaus (12) des elektrischen Seilbaggers (10) aus den Ausgangssignalen des GPS-Empfängers (48, 50) und des Spursensors, und Feststellung des Orts der Baggeraktion.
Verfahren zur Überwachung der Aktion eines elektrischen Seilbaggers (10) nach Anspruch 12, bei dem die Drehung des elektrischen Seilbaggers (10) anhand der Ausgangssignale des GPS-Empfängers (48, 50) und des Spursensors festgestellt wird, wobei der elektrische Seilbagger (10) weiter einen dem Auslösehebel (56) für die Baggerschaufel (24) zugeordneten Sensor (58) zur Feststellung der Betätigung des Auslösehebels (56) durch einen Baggerführer einschließt, und das Verfahren weiter den Schritt einschließt, es festzustellen, wenn nachfolgend auf die Drehung des Baggeraufbaus (12) um einen minimalen Schwenkwinkel eine Materiallast in der Baggerschaufel (24) ausgekippt wurde.
Verfahren zur Überwachung der Aktion eines elektrischen Seilbaggers (10) nach Anspruch 8, bei dem das Überwachungssystem weiter ein Paar von auf dem Baggeraufbau (12) angebrachten GPS-Empfängern (48, 50) einschließt, und einen dem Auslösehebel (56) für die Baggerschaufel (24) zugeordneten Sensor (58) zur Feststellung der Betätigung des Auslösehebels (56) durch einen Baggerführer, und bei dem das Verfahren weiter folgende Schritte einschließt: Feststellen der Verschiebung des Arms gegenüber dem Ausleger (20), Feststellen von Ort und Ausrichtung des Baggeraufbaus (12) des elektrischen Seilbaggers (10) aus den Ausgangssignalen der GPS-Empfänger (48, 50), Feststellen des Orts der Baggeraktion aus den Ausgangssignalen der GPS-Empfänger (48, 50), Feststellen der Drehung des Seilbaggers (10) aus den Ausgangssignalen der GPS-Empfänger (48, 50), und Feststellen, wenn nachfolgend auf die Drehung des Baggeraufbaus (12) um einen minimalen Schwenkwinkel eine Materiallast in der Baggerschaufel (24) ausgekippt wurde.