權(quán)利要求書： 1.用于礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制方法，所述礦山機(jī)械直流電鏟包括推壓桿(A)、提升纜繩(B)、懸臂(C)、卷輪(D)和鏟斗(E)，所述方法包括以下步驟：電機(jī)編碼器檢測(cè)鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置并將檢測(cè)到的鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置發(fā)送給電機(jī)控制器(10)，

將駕駛員對(duì)鏟斗的驅(qū)動(dòng)指令傳輸給電機(jī)控制器(10)，

所述電機(jī)控制器(10)判斷所述鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置是否位于正常作業(yè)區(qū)域中，所述正常作業(yè)區(qū)域?yàn)橐酝茐簵U的長(zhǎng)度為半徑，從所述推壓桿豎直向下開始經(jīng)過鏟斗在地面下挖路徑，直至推壓桿上的零部件恰好要碰觸到懸臂或卷輪時(shí)鏟斗所在的部位處經(jīng)過的扇形區(qū)域，所述鏟斗在通過推壓桿(A)和提升纜繩(B)進(jìn)行運(yùn)行期間在所述正常作業(yè)區(qū)域內(nèi)不會(huì)與所述礦山機(jī)械直流電鏟的其余部件發(fā)生碰撞，當(dāng)所述電機(jī)控制器(10)判斷所述鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置位于正常作業(yè)區(qū)域中時(shí)，所述電機(jī)控制器(10)根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)指令進(jìn)行致動(dòng)，使得所述推壓桿(A)和所述提升纜繩(B)執(zhí)行所述驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)指令包括驅(qū)動(dòng)推壓桿(A)和提升纜繩(B)的方向驅(qū)動(dòng)指令和速度驅(qū)動(dòng)指令。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述正常作業(yè)區(qū)域包括鏟斗從地面開始向下挖掘礦石直至該鏟斗挖掘至最深處的下挖區(qū)段，在所述下挖區(qū)段中所述鏟斗的運(yùn)動(dòng)路徑呈拋物線狀。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述電機(jī)編碼器還檢測(cè)鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行速度和鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行方向并將檢測(cè)到的鏟斗當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向發(fā)送給所述電機(jī)控制器(10)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述正常作業(yè)區(qū)域包括緩沖區(qū)(H)，所述緩沖區(qū)與所述正常作業(yè)區(qū)域邊界鄰接地設(shè)置并且構(gòu)造成環(huán)形，鏟斗在所述正常作業(yè)區(qū)域內(nèi)但是在緩沖區(qū)外運(yùn)行時(shí)，所述電機(jī)控制器(10)使得所述推壓桿(A)和所述提升纜繩(B)執(zhí)行所接收到的驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述電機(jī)控制器(10)判斷所述鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置是否位于緩沖區(qū)(H)中，當(dāng)所述電機(jī)控制器(10)判斷所述鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置位于緩沖區(qū)中時(shí)，所述電機(jī)控制器(10)進(jìn)一步判斷接收到的方向驅(qū)動(dòng)指令為朝向鄰近的正常作業(yè)區(qū)域邊界還是背離鄰近的正常作業(yè)區(qū)域邊界，當(dāng)所述電機(jī)控制器(10)接收到的方向驅(qū)動(dòng)指令為背離鄰近正常作業(yè)區(qū)域邊界時(shí)，所述電機(jī)控制器(10)使得所述推壓桿(A)和所述提升纜繩(B)執(zhí)行所接收到的驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作，當(dāng)所述電機(jī)控制器(10)接收到的方向驅(qū)動(dòng)指令為朝向鄰近的正常作業(yè)區(qū)域邊界時(shí)，所述電機(jī)控制器(10)比較速度驅(qū)動(dòng)指令與第一預(yù)設(shè)速度，其中，所述第一預(yù)設(shè)速度小于鏟斗正常作業(yè)速度，在速度驅(qū)動(dòng)指令高于第一預(yù)設(shè)速度時(shí)，所述電機(jī)控制器(10)使得所述推壓桿(A)和所述提升纜繩(B)以第一預(yù)設(shè)速度執(zhí)行所述驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作，而在速度驅(qū)動(dòng)指令低于第一預(yù)設(shè)速度時(shí)，所述電機(jī)控制器(10)使得所述推壓桿(A)和所述提升纜繩(B)以速度驅(qū)動(dòng)指令的速度執(zhí)行所述驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)速度根據(jù)所述礦山機(jī)械直流電鏟的載重量確定。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，電機(jī)編碼器實(shí)時(shí)地檢測(cè)鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置、當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向并將其反饋給所述電機(jī)控制器(10)，所述電機(jī)控制器(10)基于實(shí)時(shí)檢測(cè)到的當(dāng)前運(yùn)行位置、當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向檢查所述驅(qū)動(dòng)指令的執(zhí)行。

9.用于礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，所述控制系統(tǒng)包括：主令手柄，所述主令手柄從駕駛員接收驅(qū)動(dòng)指令，

電機(jī)控制器(10)，所述主令手柄與所述電機(jī)控制器(10)通信連接并且將接收到的驅(qū)動(dòng)指令傳輸給所述電機(jī)控制器(10)，電機(jī)編碼器，所述電機(jī)編碼器與所述電機(jī)控制器(10)通信連接，所述電機(jī)編碼器用于檢測(cè)鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置并將檢測(cè)到的鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置發(fā)送給電機(jī)控制器(10)，和執(zhí)行機(jī)組，所述電機(jī)控制器(10)驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行機(jī)組使得所述鏟斗執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，

所述主令手柄包括提升主令手柄(201)和推壓主令手柄(202)，所述提升主令手柄(201)從駕駛員接收對(duì)提升纜繩(B)的驅(qū)動(dòng)指令，推壓主令手柄(202)從駕駛員接收對(duì)推壓桿(A)的驅(qū)動(dòng)指令；和/或所述電機(jī)編碼器包括提升電機(jī)編碼器(301)和推壓電機(jī)編碼器(302)，所述提升電機(jī)編碼器(301)檢測(cè)提升纜繩(B)的當(dāng)前運(yùn)行位置、當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向，推壓電機(jī)編碼器(302)檢測(cè)推壓桿(A)的當(dāng)前運(yùn)行位置、當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向；和/或所述執(zhí)行機(jī)組包括提升機(jī)組(401)和推壓機(jī)組(402)，所述提升機(jī)組(401)基于電機(jī)控制器(10)的指令使得提升纜繩(B)動(dòng)作，推壓機(jī)組(402)基于電機(jī)控制器(10)的指令使得推壓桿(A)動(dòng)作。

說明書： 礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制方法和控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及用于礦山機(jī)械、尤其大型礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制方法和控制系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002] 直流電鏟是一種大型礦山機(jī)械，主要負(fù)責(zé)礦石挖掘，裝車作業(yè)等。圖1示出了礦山機(jī)械直流電鏟的示意圖。直流電鏟包括有推壓桿、提升纜繩、懸臂、卷輪和鏟斗。推壓桿能在固定于懸臂上的套筒中被引導(dǎo)。推壓桿和提升纜繩在下端部與鏟斗連接，從而能夠通過推壓桿和提升纜繩的配合工作，驅(qū)動(dòng)鏟斗完成推壓和提升，以挖掘礦石和進(jìn)行裝車作業(yè)。[0003] 為避免極限動(dòng)作造成相關(guān)部件的損傷和碰撞，從而影響整個(gè)直流電鏟的性能及作業(yè)安全性，有必要對(duì)鏟斗的作業(yè)區(qū)域進(jìn)行限定。當(dāng)前直流電鏟將鏟斗的作業(yè)區(qū)域主要限制在針對(duì)提升纜繩設(shè)置的最短行程部位和最長(zhǎng)行程部位之間以及在推壓桿上接近兩端部處設(shè)置的最短行程部位和最長(zhǎng)行程部位之間。

[0004] 在直流電鏟作業(yè)時(shí)行程開關(guān)檢測(cè)最短行程部位和最長(zhǎng)行程部位。在檢測(cè)到已經(jīng)到達(dá)最短行程部位和最長(zhǎng)行程部位時(shí)，行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)來觸發(fā)相關(guān)卷纜電機(jī)抱閘，使得系統(tǒng)緊急停止，由此防止鏟斗超出其作業(yè)區(qū)域而出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)。[0005] 上述這種現(xiàn)有技術(shù)中的檢測(cè)方法非常呆笨，其僅僅以推壓桿和提升纜繩限位來將作業(yè)區(qū)域確定為以推壓桿為半徑的圓與垂直線和懸臂相交的區(qū)域，這樣的作業(yè)區(qū)域限制得過寬，使得在所限定的正常作業(yè)區(qū)域內(nèi)也可能會(huì)發(fā)生部件碰撞特別是鏟斗與懸臂之間的碰撞，或造成整機(jī)頂起而引發(fā)電機(jī)超載，這些都無法通過限位來完成檢測(cè)，只能通過駕駛員自身操作經(jīng)驗(yàn)來避免。此外，一旦超過作業(yè)區(qū)域范圍作業(yè)，由于系統(tǒng)緊急停止，相關(guān)部件都將克服巨大慣性，極易造成部件損傷。發(fā)明內(nèi)容[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種用于礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制方法，該方法通過利用電機(jī)編碼器取代現(xiàn)有技術(shù)中的行程開關(guān)檢測(cè)鏟斗的運(yùn)行情況，有效地將鏟斗控制在合理的正常作業(yè)區(qū)域中，防止因鏟斗過度移動(dòng)造成的部件損壞而給客戶帶來的經(jīng)濟(jì)損失。[0007] 該目的通過一種用于礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制方法實(shí)現(xiàn)，礦山機(jī)械直流電鏟包括推壓桿、提升纜繩、懸臂、卷輪和鏟斗，所述方法包括以下步驟：[0008] 電機(jī)編碼器檢測(cè)鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置并將檢測(cè)到的鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置發(fā)送給電機(jī)控制器；

[0009] 將駕駛員對(duì)鏟斗的驅(qū)動(dòng)指令傳輸給電機(jī)控制器；[0010] 所述電機(jī)控制器判斷所述鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置是否位于正常作業(yè)區(qū)域中，所述正常作業(yè)區(qū)域?yàn)橐酝茐簵U的長(zhǎng)度為半徑，從所述推壓桿豎直向下開始經(jīng)過鏟斗在地面下挖路徑，直至推壓桿上的零部件恰好要碰觸到懸臂或卷輪時(shí)鏟斗所在的部位處經(jīng)過的扇形區(qū)

域，所述鏟斗在通過推壓桿和提升纜繩運(yùn)行期間在所述正常作業(yè)區(qū)域內(nèi)不會(huì)與所述礦山機(jī)械直流電鏟的其余部件發(fā)生碰撞；

[0011] 當(dāng)所述電機(jī)控制器判斷所述鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置位于正常作業(yè)區(qū)域中時(shí)，所述電機(jī)控制器根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)指令進(jìn)行致動(dòng)，使得所述推壓桿和所述提升纜繩執(zhí)行所述驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作。[0012] 通過這種對(duì)鏟斗的控制方法，能夠在運(yùn)行時(shí)有效地將鏟斗限定在合理的正常作業(yè)區(qū)域中，避免了鏟斗與其他部分碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。[0013] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述驅(qū)動(dòng)指令包括驅(qū)動(dòng)推壓桿和提升纜繩的方向驅(qū)動(dòng)指令和速度驅(qū)動(dòng)指令。駕駛員通過方向驅(qū)動(dòng)指令和速度驅(qū)動(dòng)指令控制推壓桿和提升纜繩的運(yùn)行方向和運(yùn)行速度。[0014] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述正常作業(yè)區(qū)域包括鏟斗從地面開始向下挖掘礦石直至該鏟斗挖掘至最深處的下挖區(qū)段，在所述下挖區(qū)段中所述鏟斗的運(yùn)動(dòng)路徑呈拋物線。當(dāng)推壓桿從豎直向下的位置開始進(jìn)行作業(yè)時(shí)，鏟斗挖掘地下的礦石，該挖掘路徑不是正圓形的弧段。另外，鏟斗在正常作業(yè)下不允許超過下落邊界，下落邊界為推壓桿豎直向下放置的位置，由此確保直流電鏟不會(huì)被頂起。[0015] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電機(jī)編碼器還檢測(cè)鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行速度和鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行方向，并將檢測(cè)到的鏟斗當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向發(fā)送給所述電機(jī)控制器。利用電機(jī)編碼器取代現(xiàn)有技術(shù)中的行程開關(guān)檢測(cè)鏟斗的運(yùn)行情況，使得正常作業(yè)區(qū)域的限制更符合挖掘工況并且更好地避免鏟斗與其他部件發(fā)生碰撞。通過檢測(cè)鏟斗的運(yùn)行方向和運(yùn)行速度，能夠基于該運(yùn)行方向和運(yùn)行速度使得鏟斗快速回撤以及以正常運(yùn)行速度運(yùn)行。[0016] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述正常作業(yè)區(qū)域包括緩沖區(qū)，所述緩沖區(qū)與所述正常作業(yè)區(qū)域邊界鄰接地設(shè)置并且構(gòu)造成環(huán)形。鏟斗在所述正常作業(yè)區(qū)域內(nèi)但是在緩沖區(qū)外運(yùn)行時(shí)，所述電機(jī)控制器使得所述推壓桿和所述提升纜繩執(zhí)行所接收到的驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作。[0017] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電機(jī)控制器判斷所述鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置是否位于緩沖區(qū)中。當(dāng)所述電機(jī)控制器判斷所述鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置位于緩沖區(qū)中時(shí)，所述電機(jī)控制器進(jìn)一步判斷接收到的方向驅(qū)動(dòng)指令為朝向鄰近的正常作業(yè)區(qū)域邊界還是背離鄰近的正常作業(yè)區(qū)域邊界，當(dāng)所述電機(jī)控制器接收到的方向驅(qū)動(dòng)指令為背離鄰近正常作業(yè)區(qū)域邊界時(shí)，所述電機(jī)控制器使得所述推壓桿和所述提升纜繩執(zhí)行所接收到的驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作；當(dāng)所述電機(jī)控制器接收到的方向驅(qū)動(dòng)指令為朝向鄰近的正常作業(yè)區(qū)域邊界時(shí)，所述電機(jī)控制器比較速度驅(qū)動(dòng)指令與第一預(yù)設(shè)速度，其中，所述第一預(yù)設(shè)速度小于鏟斗正常作業(yè)速度，在速度驅(qū)動(dòng)指令高于第一預(yù)設(shè)速度時(shí)，所述電機(jī)控制器使得所述推壓桿和所述提升纜繩以第一預(yù)設(shè)速度執(zhí)行所述驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作，在速度驅(qū)動(dòng)指令低于第一預(yù)設(shè)速度時(shí)，所述電機(jī)控制器使得所述推壓桿和所述提升纜繩以速度驅(qū)動(dòng)指令的速度執(zhí)行所述驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作。通過設(shè)置緩沖區(qū)并令鏟斗在緩沖區(qū)外以正常運(yùn)行速度運(yùn)行，在緩沖區(qū)內(nèi)以低速運(yùn)行，由此防止停止時(shí)急停慣性損害部件。電鏟在正常作業(yè)區(qū)域中但是在緩沖區(qū)外以正常作業(yè)速度運(yùn)行，該正常作業(yè)速度通常高于緩沖區(qū)內(nèi)的第一預(yù)設(shè)速度，該第一預(yù)設(shè)速度確保當(dāng)鏟斗運(yùn)動(dòng)到正常作業(yè)區(qū)域邊界時(shí)不會(huì)由于急?；驊T性而造成部件損壞。

[0018] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一預(yù)設(shè)速度根據(jù)所述礦山機(jī)械直流電鏟的載重量確定。由此使得鏟斗根據(jù)實(shí)際情況在緩沖區(qū)中盡可能地以較低的第一預(yù)設(shè)速度運(yùn)行。[0019] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，電機(jī)編碼器實(shí)時(shí)地檢測(cè)鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置、當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向并將其反饋給所述電機(jī)控制器，所述電機(jī)控制器能基于實(shí)時(shí)檢測(cè)到的當(dāng)前運(yùn)行位置、當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向檢查所述驅(qū)動(dòng)指令的執(zhí)行。如果電機(jī)控制器接收到的當(dāng)前運(yùn)行位置、當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向與發(fā)出的驅(qū)動(dòng)指令不同，則可及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整和控制。[0020] 本發(fā)明還涉及一種用于礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的方法，所述控制系統(tǒng)包括：主令手柄，所述主令手柄從駕駛員接收驅(qū)動(dòng)指令；電機(jī)控制器，所述主令手柄與所述電機(jī)控制器通信連接并且將接收到的驅(qū)動(dòng)指令傳輸給所述電機(jī)控制器；電機(jī)編碼器，所述電機(jī)編碼器與所述電機(jī)控制器通信連接，所述電機(jī)編碼器用于檢測(cè)鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置并將檢測(cè)到的鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置發(fā)送給電機(jī)控制器；和執(zhí)行機(jī)組，所述電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行機(jī)組使得所述鏟斗執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。[0021] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述主令手柄包括提升主令手柄和推壓主令手柄，所述提升主令手柄從駕駛員接收對(duì)提升纜繩的驅(qū)動(dòng)指令，推壓主令手柄從駕駛員接收對(duì)推壓桿的驅(qū)動(dòng)指令。[0022] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電機(jī)編碼器包括提升電機(jī)編碼器和推壓電機(jī)編碼器，所述提升電機(jī)編碼器檢測(cè)提升纜繩的當(dāng)前運(yùn)行位置、當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向，推壓電機(jī)編碼器檢測(cè)推壓桿的當(dāng)前運(yùn)行位置、當(dāng)前運(yùn)行速度和當(dāng)前運(yùn)行方向。[0023] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述執(zhí)行機(jī)組包括提升機(jī)組和推壓機(jī)組，所述提升機(jī)組基于電機(jī)控制器的指令使得提升纜繩動(dòng)作，推壓機(jī)組基于電機(jī)控制器的指令使得推壓桿動(dòng)作。

[0024] 根據(jù)本發(fā)明的用于礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制系統(tǒng)具有根據(jù)本發(fā)明的用于礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制方法的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明[0025] 以下結(jié)合附圖以具體實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。這里所描述的僅僅是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在所述優(yōu)選實(shí)施方式的基礎(chǔ)上想到能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的其他方式，所述其他方式同樣落入本發(fā)明的范圍。[0026] 圖1示出了礦山機(jī)械直流電鏟的示意圖。[0027] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的對(duì)直流電鏟的鏟斗的控制系統(tǒng)。[0028] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的對(duì)直流電鏟的控制方法的流程圖。具體實(shí)施方式[0029] 以下結(jié)合附圖以具體實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。這里所描述的僅僅是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在所述優(yōu)選實(shí)施方式的基礎(chǔ)上想到能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的其他方式，所述其他方式同樣落入本發(fā)明的范圍。對(duì)于附圖，方向性的術(shù)語，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等，是參照所描述的附圖的定向而使用的。由于本發(fā)明的實(shí)施方式的組件能夠被以多種定向?qū)嵤@些方向性術(shù)語是用于說明的目的，而不是限制的目的。[0030] 圖1示出了礦山機(jī)械直流電鏟1的示意圖。直流電鏟1包括有推壓桿A、提升纜繩B、懸臂C、卷輪D和鏟斗E。推壓桿A能夠被引導(dǎo)在固定于懸臂C上的套筒中運(yùn)動(dòng)。推壓桿A和提升纜繩B在下端部與鏟斗E連接，從而能夠通過推壓桿A和提升纜繩B的共同作用實(shí)現(xiàn)對(duì)鏟斗的推壓和提升，以實(shí)施挖掘礦石和進(jìn)行裝車作業(yè)。[0031] 首先參見圖1示例性地解釋直流電鏟的鏟斗的作業(yè)區(qū)域。在圖1中示出了以推壓桿A的長(zhǎng)度為半徑、推壓桿A與懸臂C的交點(diǎn)為圓心o的圓。線z1與線z2之間所包圍的扇形區(qū)域?yàn)榕鲎矃^(qū)域，其中，線z1是從圓心o開始朝向卷輪D的中心延伸的線，線z2是從圓心o開始朝向通過提升纜繩B提升鏟斗使得推壓桿A上的零部件恰好剛要碰觸到懸臂C或卷輪D時(shí)鏟斗所在的部位處的線。線z1與線z2的夾角為α。在直流電鏟作業(yè)時(shí)鏟斗在該碰撞區(qū)域中會(huì)發(fā)生推壓桿上的零部件或鏟斗與懸臂C或卷輪D之間的碰撞，因此碰撞區(qū)域是非正常作業(yè)區(qū)域。

[0032] 從線z2開始，以推壓桿A的長(zhǎng)度為半徑沿鏟斗下落方向直至經(jīng)過圓心o的豎直線z3所包圍的大致扇形區(qū)域?yàn)殓P斗的正常作業(yè)區(qū)域，在此，經(jīng)過圓心o的豎直線z3與地面U有交點(diǎn)a，線z2與線z3的夾角為β，該夾角β對(duì)應(yīng)于弧段a?c，其中，在圖1中可見在a?c弧段中還包括一區(qū)段a?b，區(qū)段a?b為下挖區(qū)段，即鏟斗從地面開始向下挖掘礦石直至該鏟斗挖掘至最深處的區(qū)段。在直流電鏟的實(shí)際工作中，區(qū)段a?b通常不是正圓的圓弧區(qū)段，而是根據(jù)推壓桿A所施加的力以及提升纜繩B的提升高度而呈拋物線狀。[0033] 在此，a?c弧段與半徑所包圍的區(qū)域?yàn)檎Ｗ鳂I(yè)區(qū)域，而c?d弧段與半徑所包圍的區(qū)域?yàn)榕鲎矃^(qū)域，即非正常作業(yè)區(qū)域。[0034] 線z2在此是提升邊界，推壓桿A在提升過程中在該提升邊界處停止，即，在直流電鏟作業(yè)期間，推壓桿A的提升高度不可超過該提升邊界。線z3在此是下落邊界，推壓桿A在下落過程中不可超過該下落邊界，否則會(huì)出現(xiàn)直流電鏟被頂起的風(fēng)險(xiǎn)?；《蝍?c是鏟斗在運(yùn)行時(shí)推壓桿伸出最長(zhǎng)的情況下所經(jīng)過的外部運(yùn)行邊界。在此提升邊界、下落邊界和外部運(yùn)行邊界一起圍成正常作業(yè)區(qū)域并且共同形成了正常作業(yè)區(qū)域邊界。[0035] 在此需要指明的是，正常作業(yè)區(qū)域的設(shè)定根據(jù)機(jī)型，例如具體地根據(jù)提升纜繩B和推壓桿A的長(zhǎng)度以及卷輪D或懸臂C的尺寸會(huì)有所不同。[0036] 另外，根據(jù)本發(fā)明在正常作業(yè)區(qū)域中還設(shè)有緩沖區(qū)H，該緩沖區(qū)與正常作業(yè)區(qū)域邊界鄰接地設(shè)置。即，在正常作業(yè)區(qū)域內(nèi)部鄰近邊界形成一環(huán)形的緩沖區(qū)H。在鏟斗朝向正常作業(yè)區(qū)域邊界運(yùn)行的過程中，在緩沖區(qū)中盡可能地以降低的速度勻速運(yùn)動(dòng)，由此使得鏟斗以該降低的速度運(yùn)動(dòng)到邊界，不會(huì)由于鏟斗過度移動(dòng)或鏟斗抖動(dòng)引起部件損傷。[0037] 參見圖2，根據(jù)本發(fā)明的對(duì)直流電鏟的鏟斗的控制系統(tǒng)主要包括設(shè)置在駕駛室內(nèi)扶手箱上的主令手柄以及設(shè)置在直流電鏟的機(jī)艙中的電機(jī)控制器10、電機(jī)編碼器和執(zhí)行機(jī)組。其中，直流電鏟的機(jī)艙位于駕駛室之下。

[0038] 在此，主令手柄與電機(jī)控制器10通信連接并且駕駛員在主令手柄上施加的驅(qū)動(dòng)指令被發(fā)送給電機(jī)控制器10。電機(jī)控制器10與執(zhí)行機(jī)組通信連接并且將有效的執(zhí)行指令發(fā)送給執(zhí)行機(jī)組，使其驅(qū)動(dòng)推壓桿A和提升纜繩B進(jìn)行動(dòng)作。此外，電機(jī)編碼器用于檢測(cè)推壓桿A和提升纜繩B的運(yùn)行方向和運(yùn)行位置。電機(jī)編碼器與電機(jī)控制器10通信連接并能夠?qū)z測(cè)到的推壓桿A和提升纜繩B的運(yùn)行方向和運(yùn)行位置發(fā)送給電機(jī)控制器10。[0039] 進(jìn)一步地，主令手柄包括提升主令手柄201和推壓主令手柄202。通過提升主令手柄201可輸入期望的提升纜繩B的提升方向和/或提升速度，通過推壓主令手柄202可輸入期望的推壓桿A的推壓方向和/或推壓速度。電機(jī)編碼器包括提升電機(jī)編碼器301和推壓電機(jī)編碼器302，提升電機(jī)編碼器301用于檢測(cè)、尤其實(shí)時(shí)地檢測(cè)提升纜繩B的提升方向和提升速度，而推壓電機(jī)編碼器302用于檢測(cè)、尤其實(shí)時(shí)地檢測(cè)推壓桿A的推壓方向和推壓速度。通過提升電機(jī)編碼器301和推壓電機(jī)編碼器302還可檢測(cè)、尤其實(shí)時(shí)地檢測(cè)鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置。執(zhí)行機(jī)組包括提升機(jī)組401和推壓機(jī)組402，提升機(jī)組401用于驅(qū)動(dòng)提升纜繩B的提升和下降，推壓機(jī)組402用于驅(qū)動(dòng)推壓桿A的提升和下降。

[0040] 下面結(jié)合圖2和圖3詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的對(duì)直流電鏟的鏟斗的控制方法：[0041] 電機(jī)編碼器檢測(cè)鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置并將檢測(cè)到的鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置發(fā)送給電機(jī)控制器10，

[0042] 將駕駛員對(duì)鏟斗的驅(qū)動(dòng)指令傳輸給電機(jī)控制器10，[0043] 所述電機(jī)控制器10判斷所述鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置是否位于正常作業(yè)區(qū)域中，所述正常作業(yè)區(qū)域?yàn)樗鲧P斗通過推壓桿A和提升纜繩B進(jìn)行運(yùn)行期間不會(huì)與所述礦山機(jī)械直流電鏟的其余部件發(fā)生碰撞的區(qū)域，具體地，所述正常作業(yè)區(qū)域?yàn)橐酝茐簵U的長(zhǎng)度為半徑，從所述推壓桿豎直向下開始經(jīng)過鏟斗在地面下挖路徑，直至推壓桿上的零部件恰好要碰觸到懸臂或卷輪時(shí)鏟斗所在的部位處經(jīng)過的扇形區(qū)域，

[0044] 當(dāng)所述電機(jī)控制器10判斷所述鏟斗當(dāng)前運(yùn)行位置位于正常作業(yè)區(qū)域中時(shí)，所述電機(jī)控制器10根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)指令進(jìn)行致動(dòng)，使得所述推壓桿A和所述提升纜繩B執(zhí)行所述驅(qū)動(dòng)指令的動(dòng)作。[0045] 在考慮到緩沖區(qū)的情況下，所述方法包括以下步驟：[0046] 電機(jī)編碼器、即提升電機(jī)編碼器301和推壓電機(jī)編碼器302分別檢測(cè)、尤其實(shí)時(shí)地檢測(cè)提升纜繩B和推壓桿A的運(yùn)行位置、運(yùn)行方向和運(yùn)行速度并且對(duì)其進(jìn)行記錄。此外，提升電機(jī)編碼器301和推壓電機(jī)編碼器302將檢測(cè)到的鏟斗的運(yùn)行位置、運(yùn)行方向和運(yùn)行速度傳輸給電機(jī)控制器10。[0047] 直流電鏟的駕駛員在駕駛室中通過操作主令手柄將驅(qū)動(dòng)指令傳輸給電機(jī)控制器10。其中，通過操作提升主令手柄201將提升驅(qū)動(dòng)指令傳輸給電機(jī)控制器10，而通過操作推壓主令手柄202將推壓驅(qū)動(dòng)指令傳輸給電機(jī)控制器10。

[0048] 電機(jī)控制器10在接收到驅(qū)動(dòng)指令之后對(duì)其進(jìn)行判斷，判斷該驅(qū)動(dòng)指令是否是有效指令。在此，電機(jī)控制器10首先基于推壓桿A和提升纜繩B的當(dāng)前運(yùn)行位置判斷鏟斗當(dāng)前是否處于正常作業(yè)區(qū)域中。如果鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置處于非正常作業(yè)區(qū)域中或處于正常作業(yè)區(qū)域邊界，電機(jī)控制器10判斷該驅(qū)動(dòng)指令無效，即，電機(jī)控制器不將驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送給執(zhí)行機(jī)組。[0049] 如果電機(jī)控制器10判斷出鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置處于正常作業(yè)區(qū)域中，此時(shí)電機(jī)控制器10基于推壓桿A和提升纜繩B的當(dāng)前運(yùn)行位置進(jìn)一步判斷鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置是否處于緩沖區(qū)H中。如果此時(shí)電機(jī)控制器10判斷鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置未處于緩沖區(qū)H中，則電機(jī)控制器10將接收到的驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送至執(zhí)行機(jī)組，即，將提升驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送給提升機(jī)組401以及將推壓驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送給推壓機(jī)組402，使得推壓桿A和提升纜繩B根據(jù)駕駛員的驅(qū)動(dòng)指令進(jìn)行動(dòng)作，直至完成動(dòng)作或鏟斗的運(yùn)行位置達(dá)到緩沖區(qū)H。

[0050] 如果電機(jī)控制器10判斷鏟斗的當(dāng)前運(yùn)行位置處于緩沖區(qū)H中，此時(shí)電機(jī)控制器10還將基于駕駛員的驅(qū)動(dòng)指令中的方向驅(qū)動(dòng)指令進(jìn)行判斷。如果方向驅(qū)動(dòng)指令是使鏟斗背離正常作業(yè)區(qū)域邊界的方向動(dòng)作，則電機(jī)控制器10將接收到的驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送至執(zhí)行機(jī)組，即，將提升驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送給提升機(jī)組401以及將推壓驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送給推壓機(jī)組402，使得推壓桿A和提升纜繩B根據(jù)駕駛員的驅(qū)動(dòng)指令進(jìn)行動(dòng)作。

[0051] 如果方向驅(qū)動(dòng)指令是使鏟斗朝向正常作業(yè)區(qū)域邊界的方向動(dòng)作，則電機(jī)控制器10比較驅(qū)動(dòng)指令中的速度運(yùn)行指令與第一預(yù)設(shè)速度，其中，所述第一預(yù)設(shè)速度小于鏟斗正常作業(yè)速度，電鏟在正常作業(yè)區(qū)域中但是在緩沖區(qū)外以該正常作業(yè)速度運(yùn)行，該第一預(yù)設(shè)速度確保，當(dāng)鏟斗運(yùn)動(dòng)到正常作業(yè)區(qū)域邊界時(shí)不會(huì)由于急?；驊T性而造成部件損壞。如果速度運(yùn)行指令小于第一預(yù)設(shè)速度，則電機(jī)控制器10將接收到的驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送至執(zhí)行機(jī)組，即，將提升驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送給提升機(jī)組401以及將推壓驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送給推壓機(jī)組402，使得推壓桿A和提升纜繩B根據(jù)駕駛員的驅(qū)動(dòng)指令進(jìn)行動(dòng)作，直至完成動(dòng)作或鏟斗的運(yùn)行位置達(dá)到正常作業(yè)區(qū)域邊界。如果速度運(yùn)行指令大于第一預(yù)設(shè)速度，則電機(jī)控制器10將接收到的方向驅(qū)動(dòng)指令發(fā)送至執(zhí)行機(jī)組，但是使得推壓桿A和提升纜繩B根據(jù)方向驅(qū)動(dòng)指令以第一預(yù)設(shè)速度進(jìn)行動(dòng)作，直至完成動(dòng)作或鏟斗的運(yùn)行位置達(dá)到正常作業(yè)區(qū)域邊界。[0052] 在此，電機(jī)編碼器、即提升電機(jī)編碼器301和推壓電機(jī)編碼器302尤其實(shí)時(shí)地檢測(cè)提升纜繩B和推壓桿A的運(yùn)行方向、運(yùn)行速度和運(yùn)行位置并且將其反饋給電機(jī)控制器10，電機(jī)控制器10比較其發(fā)送給提升機(jī)組401和推壓機(jī)組402的驅(qū)動(dòng)指令中的方向驅(qū)動(dòng)指令與電機(jī)編碼器檢測(cè)到的運(yùn)行方向以及比較速度驅(qū)動(dòng)指令與電機(jī)編碼器檢測(cè)到的運(yùn)行速度是否

一致，由此監(jiān)控并校正執(zhí)行機(jī)組的動(dòng)作。

[0053] 根據(jù)本發(fā)明的用于礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制系統(tǒng)能夠執(zhí)行上述控制方法。[0054] 在根據(jù)本發(fā)明的用于礦山機(jī)械直流電鏟的鏟斗的控制方法和/或控制系統(tǒng)中，通過在控制系統(tǒng)中添加電機(jī)編碼器并取消現(xiàn)有技術(shù)中的行程開關(guān)的設(shè)計(jì)，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)提升電機(jī)和推壓電機(jī)的工作范圍的有效控制，改變檢測(cè)手段、鏟斗位置計(jì)算方法和系統(tǒng)控制邏輯，完美實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)鏟斗運(yùn)動(dòng)，將鏟斗的運(yùn)動(dòng)限定在正常作業(yè)區(qū)域內(nèi)。尤其通過設(shè)定緩沖區(qū)，實(shí)現(xiàn)在緩沖區(qū)內(nèi)及時(shí)減速，劃定合理鏟斗工作區(qū)域，從而避免因鏟斗過度移動(dòng)造成部件損壞給客戶帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

[0055] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種修改、補(bǔ)充或采用替代方式，但不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。