用于監(jiān)視粉碎元件的磨損的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本公開(kāi)的多個(gè)方面涉及用于顯示粉碎部件上的粉碎元件(例如鑿子、齒等)的磨損狀態(tài)的顯示結(jié)構(gòu)。在某些示例中，顯示結(jié)構(gòu)可以包括以行和列的形式實(shí)時(shí)地馬上可視地描述所有粉碎元件的矩陣。通過(guò)諸如不同的顏色、不同的數(shù)字、不同的字母、形狀、條形碼等的技術(shù)可以指示粉碎元件的磨損狀態(tài)。本公開(kāi)的另一方面涉及自動(dòng)系統(tǒng)，其中遠(yuǎn)程方能夠在顯示結(jié)構(gòu)上同時(shí)監(jiān)視多個(gè)機(jī)器的粉碎元件的磨損狀態(tài)。對(duì)于各個(gè)機(jī)器，遠(yuǎn)程方(例如，操作員、供給源、監(jiān)控員、主辦公室)能夠分別接收無(wú)線信號(hào)，該無(wú)線信號(hào)表示何時(shí)粉碎元件接近需要更換。
【專利說(shuō)明】用于監(jiān)視粉碎元件的磨損的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)?jiān)?015年2月18日提交為PCT國(guó)際專利申請(qǐng)，并且要求2014年2月19日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/941，828的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的內(nèi)容在此通過(guò)援弓I全部納入此文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開(kāi)總體上涉及一種用于感測(cè)被設(shè)計(jì)為粉碎或分解材料的機(jī)器的自治系統(tǒng)中的磨損的系統(tǒng)和方法。在自治系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程方能夠監(jiān)控串聯(lián)地和/或獨(dú)立于彼此作業(yè)的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器。更具體地，本公開(kāi)涉及用于感測(cè)由諸如地面挖掘機(jī)等的挖掘機(jī)使用的粉碎元件的磨損的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]較硬的材料通常被處理為用于采礦和建筑。多種材料包括巖石、水泥、瀝青、煤和多種其他類型的基于礦物的材料。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用于減小這些硬質(zhì)材料的尺寸的多種不同方法。一種傳統(tǒng)的材料尺寸減小方法是在材料中鉆一個(gè)較小的孔，并且該孔然后被填滿炸藥，該炸藥被點(diǎn)燃，然后導(dǎo)致減小尺寸的快速和節(jié)省成本的方法。然而，對(duì)于此技術(shù)存在多種缺點(diǎn)，包括潛在的傷害風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生不期望的噪音、震動(dòng)以及灰塵，以及在空間有限或存在導(dǎo)致其他氣體點(diǎn)燃的潛在風(fēng)險(xiǎn)的很多情況下該處理難以使用的事實(shí)。
[0005]由于與爆破技術(shù)相關(guān)的上述缺點(diǎn)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了替代方法以用于粉碎較硬材料。主要的替代方法是使用具有轉(zhuǎn)動(dòng)的粉碎部件的粉碎機(jī)器，該粉碎部件使得剛性的且專用的粉碎元件移動(dòng)通過(guò)行進(jìn)路徑。粉碎部件能夠包括轉(zhuǎn)鼓，該轉(zhuǎn)鼓使得粉碎元件移動(dòng)通過(guò)圓形的行進(jìn)路徑。此種鼓一般地被連接到它們相應(yīng)的機(jī)器，從而鼓的位置和取向能夠被控制以使得粉碎元件與正被粉碎的材料接觸。替代的粉碎部件能夠包括承載粉碎元件的懸臂安裝的鏈條。該鏈條典型地圍繞它們相應(yīng)的懸臂被驅(qū)動(dòng)/被旋轉(zhuǎn)。粉碎元件被安裝到由鏈條限定的行進(jìn)路徑并且沿著該行進(jìn)路徑移動(dòng)。在使用中，懸臂被移動(dòng)(例如，通過(guò)樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))到粉碎元件與正被粉碎的材料接觸的位置。
[0006]上述類型的示例機(jī)器在美國(guó)專利N0.7，290，360中被公開(kāi)了。公開(kāi)的機(jī)器是地表挖掘機(jī)，該挖掘機(jī)用于諸如地表采礦、地面平整、地形平整和通過(guò)移除一層或多層材料而用于新建或重建的地點(diǎn)準(zhǔn)備的應(yīng)用。該類型的表面挖掘機(jī)提供了對(duì)于爆破和鍛打的合算的替代方案，并且提供在一次通過(guò)之后產(chǎn)生一致的輸出材料的優(yōu)點(diǎn)。這能夠降低對(duì)于粗碎機(jī)、大載貨車(chē)、大拖運(yùn)卡車(chē)以及將材料運(yùn)輸?shù)剿榱蠙C(jī)的相關(guān)許可的需求。
[0007]粉碎機(jī)的粉碎元件已經(jīng)被開(kāi)發(fā)以承受與材料粉碎行為相關(guān)的沖擊載荷和磨損。粉碎元件能夠以多種形狀和尺寸構(gòu)造，并且已經(jīng)被標(biāo)有多種術(shù)語(yǔ)，包括切割件、鑿子、挖撬工具(picks )、鋸齒等。典型粉碎元件包括前緣沖擊點(diǎn)或緣和基部。該基部構(gòu)造為被裝配到安裝結(jié)構(gòu)，該安裝結(jié)構(gòu)與在材料粉碎應(yīng)用中用于承載粉碎元件的鼓或鏈條集合為一體。與材料粉碎應(yīng)用相關(guān)的嚴(yán)茍1環(huán)境有效地保證了粉碎元件隨著時(shí)間將被磨損。因此，粉碎元件被設(shè)計(jì)為可更換的，雖然安裝結(jié)構(gòu)不試圖頻繁地被更換。例如，當(dāng)給定的粉碎元件變得磨損時(shí)，從其相應(yīng)的安裝結(jié)構(gòu)上移除該粉碎元件并且更換一個(gè)新的未磨損的粉碎元件。
[0008]通常地，粉碎元件的尖端或邊緣與粉碎元件的基部相比具有較硬的結(jié)構(gòu)(例如，固定的硬質(zhì)合金結(jié)構(gòu))。當(dāng)使用新的粉碎元件以粉碎材料時(shí)，前緣點(diǎn)或邊緣被暴露向主要的沖擊和磨損行為。然而，一旦前緣尖端或邊緣變得磨損，那么基部被暴露向更多的沖擊和磨損行為。當(dāng)此現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，將產(chǎn)生多種潛在的問(wèn)題，包括基部在分解材料是不夠高效的，從而導(dǎo)致低效的操作。該低效率可能導(dǎo)致火花的產(chǎn)生和/或過(guò)量的熱，這將導(dǎo)致爆炸和/或火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，如在能夠存在甲烷氣體的煤礦應(yīng)用中可能發(fā)生的那樣。此外，與前緣點(diǎn)或尖端相比，基部一般地較快地磨損。這是很明顯的，因?yàn)榛糠乐狗鬯樵惭b結(jié)構(gòu)被暴露向磨損。因此，一旦粉碎元件的前緣邊緣或點(diǎn)被磨損，那么機(jī)器在基部磨損完之前只能操作較短的時(shí)間，從而導(dǎo)致如下的情況:鼓或鏈條的安裝結(jié)構(gòu)接觸正被粉碎的材料。一旦粉碎元件磨損到此程度，存在導(dǎo)致鼓或鏈條的安裝結(jié)構(gòu)被損壞的風(fēng)險(xiǎn)。安裝結(jié)構(gòu)不容易被修復(fù)，從而最終潛在的損壞可能很難修復(fù)且修復(fù)成本較高。
[0009]由于這些問(wèn)題，在磨損已經(jīng)進(jìn)行到無(wú)法接收程度之前更換粉碎元件是有很明顯的優(yōu)勢(shì)的。系統(tǒng)已經(jīng)被設(shè)計(jì)為監(jiān)控切割件的狀況，從而允許操作員中斷操作并且在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間更換切割件。用于監(jiān)控粉碎元件的示例系統(tǒng)在AT3826832、DE 10015005以及US 2010/0076697中被公開(kāi)了。雖然存在磨損感測(cè)系統(tǒng)，但是在此領(lǐng)域需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本公開(kāi)的多個(gè)方面涉及用于顯示粉碎部件上的粉碎元件(例如鑿子、齒等)的磨損狀態(tài)的顯示結(jié)構(gòu)。在某些示例中，顯示結(jié)構(gòu)可以包括實(shí)時(shí)地馬上可視地描述所有粉碎元件的矩陣。通過(guò)諸如提供等同于特定磨損水平的不同的顏色、不同的數(shù)字、不同的字母、條形碼、形狀等的技術(shù)可以指示粉碎元件的磨損狀態(tài)。在一個(gè)示例中，能夠使用彩色編碼系統(tǒng)，其中，綠色表示給定的粉碎元件具有可接受水平的磨損，黃色表示給定的粉碎元件具有中度水平的磨損，并且紅色表示給定的粉碎元件需要更換。在某些示例中，閃爍的紅色表示給定的齒需要立即更換。在此種示例中，一旦給定的粉碎元件到達(dá)了預(yù)定的磨損狀態(tài)，用于機(jī)器的控制器可以自動(dòng)地停止機(jī)器的操作。
[0011 ]在一個(gè)示例中，操作員能夠手動(dòng)地選擇粉碎元件，并且控制器將自動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)鼓，從而所選擇的粉碎元件被定位在具體的轉(zhuǎn)換位置(換出位置)以用于訪問(wèn)和更換粉碎元件。在某些示例中，顯示結(jié)構(gòu)能夠包括卷動(dòng)矩陣，在該矩陣中，實(shí)時(shí)地探測(cè)粉碎元件相對(duì)于參考點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。替代地，控制器可以被設(shè)置有算法或其他控制邏輯，該控制邏輯在操作員的請(qǐng)求下自動(dòng)地將挖掘鼓轉(zhuǎn)換到換出位置。此操作可以遠(yuǎn)程或者現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行。
[0012]本公開(kāi)的另一方涉及自動(dòng)系統(tǒng)，其中遠(yuǎn)程方能夠在顯示器上監(jiān)視一個(gè)或多個(gè)機(jī)器的粉碎元件的磨損狀態(tài)。遠(yuǎn)程方可以包括操作員、監(jiān)控員、主辦公室、倉(cāng)庫(kù)等。無(wú)線信號(hào)可以被發(fā)送到遠(yuǎn)程方，從而當(dāng)粉碎元件接近需要更換時(shí)發(fā)送警報(bào)。這系統(tǒng)允許粉碎元件的部件的預(yù)定和/或跟隨粉碎元件多久需要更換。
[0013]多個(gè)額外的方面在下文的說(shuō)明書(shū)中被提及。這些方面涉及各個(gè)特征以及這些特征的組合。應(yīng)當(dāng)理解前文的總體說(shuō)明和下文的詳細(xì)說(shuō)明是示例性的并且僅僅是解釋性的，不限制本文公開(kāi)的實(shí)施例所基于的寬泛概念。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理的包含粉碎元件磨損感測(cè)系統(tǒng)的地表挖掘機(jī)的側(cè)視圖；
[0015]圖2示出了具有行列格式的卷動(dòng)矩陣中的顯示監(jiān)視器的示例；
[0016]圖3是示出如圖2所示的卷動(dòng)矩陣的特征的顯示監(jiān)視器；
[0017]圖4是示出如圖2所示的卷動(dòng)矩陣的特征的顯示監(jiān)視器；
[0018]圖5是示出如圖2所示的卷動(dòng)矩陣的特征的顯示監(jiān)視器；
[0019]圖6是示出如圖2所示的卷動(dòng)矩陣的特征的顯示監(jiān)視器；
[0020]圖7是示出如圖2所示的卷動(dòng)矩陣的特征的顯示監(jiān)視器；
[0021 ]圖8示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理的感測(cè)系統(tǒng)的示例；
[0022]圖9是根據(jù)本公開(kāi)的原理的用于描述粉碎元件的磨損的示例方法的流程圖；以及
[0023]圖10示出了能夠用于圖1的機(jī)器的粉碎元件。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1示出了包括牽引車(chē)22的地表挖掘機(jī)20(例如，自動(dòng)機(jī)器)的示例，該牽引車(chē)22具有主底盤(pán)24(8卩，主框架)，該主底盤(pán)24包括前端26和后端28。主底盤(pán)24被支撐在地表驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(即，推進(jìn)系統(tǒng))上，該地表驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠包括用于在地面上推進(jìn)地表挖掘機(jī)20的多個(gè)推進(jìn)結(jié)構(gòu)，諸如輪或履帶30。操作室32被定位在主底盤(pán)24的頂側(cè)。挖掘工具34被安裝在主底盤(pán)24的后端28。挖掘工具34包括挖掘鼓36，圍繞鼓軸線38可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)挖掘鼓36(例如，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng))。挖掘鼓36承載多個(gè)粉碎元件40(例如，齒)，該粉碎元件40適于切割巖石或其他基于礦物的硬質(zhì)材料(例如，瀝青、水泥)。挖掘鼓3 6能夠安裝到懸臂，該懸臂能夠在較低的挖掘位置(參見(jiàn)圖1)和升起的運(yùn)輸位置(未示出)之間樞轉(zhuǎn)。護(hù)罩42至少部分地圍繞/包圍挖掘鼓36。在其他實(shí)施例中，挖掘鼓36可以不被安裝。
[0025]在使用地表挖掘機(jī)20時(shí)，地表挖掘機(jī)20被移動(dòng)到挖掘地點(diǎn)，同時(shí)挖掘工具34處于運(yùn)輸位置中。當(dāng)期望在挖掘地點(diǎn)進(jìn)行挖掘時(shí)，挖掘工具34被從運(yùn)輸位置下降到挖掘位置(參見(jiàn)圖1)。雖然在挖掘位置中，挖掘鼓36在方向44上圍繞軸線38轉(zhuǎn)動(dòng)，從而挖掘鼓36使用向上切割的動(dòng)作移走材料的期望厚度T。在挖掘處理期間，履帶30在向前方向46上推進(jìn)地表挖掘機(jī)20，由此使得材料的具有厚度T的頂層被挖走。隨著地表挖掘機(jī)20在向前方向46上移動(dòng)，粉碎元件40掘進(jìn)挖掘鼓36之下的材料中，從而留下被挖掘的材料。地表挖掘機(jī)20能夠用于的示例挖掘應(yīng)用包括地表采礦、路面銑刨，地形平整、建筑準(zhǔn)備和其他活動(dòng)。在其他示例中，鼓36能夠被構(gòu)造為使用上行切割運(yùn)動(dòng)或下行切割運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行挖掘。
[0026]參考圖2，示出了以具有行列格式的卷動(dòng)矩陣的方式描述粉碎元件40的顯示監(jiān)視器64的示例。在該示例中，描述的顯示監(jiān)視器64顯示6個(gè)行和7個(gè)列的粉碎元件40。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)到在其他實(shí)施例中行列的數(shù)量可以變化。在某些示例中，顯示監(jiān)視器64能夠被安裝在地表挖掘機(jī)20的操作室中，或者顯示監(jiān)視器64能夠是可以遠(yuǎn)程地使用的移動(dòng)單元。在圖6中更加詳細(xì)地示出和說(shuō)明了示例性的粉碎元件40。
[0027]在一個(gè)示例中，隨著挖掘鼓36轉(zhuǎn)動(dòng)，多行粉碎元件40沿著矩陣屏幕在方向42中卷動(dòng)，從而在給定的時(shí)間點(diǎn)(例如，實(shí)時(shí)地)提供粉碎元件40的圓周位置的可視指示。換言之，顯示監(jiān)視器64能夠被構(gòu)造為可視地卷動(dòng)通過(guò)粉碎元件40的轉(zhuǎn)動(dòng)位置以允許實(shí)時(shí)地可視地監(jiān)視粉碎元件40的磨損。例如，圖2-7示出了顯示在顯示監(jiān)視器64上的粉碎元件40的卷動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。在某些示例中，顯示監(jiān)視器64能夠被用于馬上實(shí)時(shí)地馬上可視地看見(jiàn)/表示所有的粉碎元件40。該顯示監(jiān)視器64能夠立刻顯示粉碎元件40的磨損狀況，從而操作員能夠可視地看見(jiàn)正被顯示的粉碎元件40中的每一個(gè)的磨損狀況。
[0028]通過(guò)諸如顏色代碼、數(shù)字代碼、字母代碼、條形碼、圖形、形狀等的技術(shù)能夠顯示粉碎元件40的磨損狀況。如果粉碎元件40已經(jīng)達(dá)到警告閾值或者需要更換，顯示監(jiān)視器64將通過(guò)使用例如代碼指示此種狀況。在一個(gè)示例中，能夠使用彩色編碼系統(tǒng)，其中，綠色表示給定的粉碎元件40具有可接受水平的磨損，黃色表示給定的粉碎元件40具有中度水平的磨損，并且紅色表示給定的粉碎元件40需要更換。替代地或組合地，聲音警告(例如，蜂鳴聲、預(yù)先錄制的留言)和/或其他可感知警告(例如，閃光)也能夠被用做系統(tǒng)的一部分。
[0029]參考圖2-7，顯示監(jiān)視器64包括用于顯示粉碎元件40的磨損的多種代碼。在示出的示例中，示出了多種代碼，諸如顏色代碼、數(shù)字代碼、條形碼和幾何圖形代碼。應(yīng)當(dāng)理解，可以顯示其他代碼。在示出的實(shí)施例中，顏色代碼由字母G(綠色)，Y(黃色)和R(紅色)表示。在特定示例中，閃爍的紅光或屏幕符號(hào)表示給定的粉碎元件40需要立即更換。在其他示例中，通過(guò)使用不同的數(shù)字、形狀和條形碼能夠在顯示監(jiān)視器64上表示類似水平的磨損。通過(guò)具有I至10之間的數(shù)字能夠表示數(shù)字代碼，數(shù)字1-10表示磨損量，從而最小的數(shù)字I表示從很小的磨損到?jīng)]有磨損，最大的數(shù)字10表示大量或明顯的磨損(例如，類似與如上的顏色，在屏幕上閃爍“10”能夠被用于指示需要立即更換)。類似地，條形碼能夠通過(guò)具有條碼數(shù)量能夠表示磨損量，該條碼數(shù)量代表粉碎元件40上的磨損量，從而一個(gè)條碼表示從很小的磨損到?jīng)]有磨損，三個(gè)以上的條碼表示大量的磨損。形狀的類型也可以被用于表示磨損量。方形能夠被用于代表可接受水平的磨損，圓形能夠代表中度水平的磨損，并且三角形能夠代表大量的磨損，并且菱形能夠代表需要更換。
[0030]在某些示例中，顯示監(jiān)視器64能夠被構(gòu)造為顯示較小的窗口72，從而觀察挖掘鼓36上的給定區(qū)域中的較少粉碎元件40。顯示監(jiān)視器64能夠被設(shè)置為和構(gòu)造為允許操作員集中在特定的粉碎元件40上。在此種構(gòu)造中，操作員能夠利用顯示監(jiān)視器64密切地觀察和診斷粉碎元件40的磨損，并且確定是否需要更換。
[0031]在其他示例中，顯示監(jiān)視器64能夠被構(gòu)造為包括用作參考位置的換出位置P(change-out posit1n)，從而一旦粉碎元件40已經(jīng)達(dá)到警告閾值或者需要更換便更換粉碎元件40。在一些示例中，操作員能夠使用控制器以手動(dòng)地轉(zhuǎn)換或停止挖掘鼓36的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得給定的行與換出位置P對(duì)齊，同時(shí)使用顯示監(jiān)視器64來(lái)提供鼓36的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)位置的可視指示。
[0032]顯示監(jiān)視器64能夠被用于促進(jìn)挖掘機(jī)的自動(dòng)操作。在自動(dòng)系統(tǒng)中，顯示監(jiān)視器64能夠被可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)機(jī)器的人員遠(yuǎn)程地使用。換言之，自動(dòng)意味著操作員遠(yuǎn)程地監(jiān)視/控制處于特定條件下的至少一個(gè)挖掘機(jī)的操作(例如，至少一個(gè)地表采礦機(jī))，多個(gè)挖掘機(jī)(例如，地表采礦機(jī))能夠被同時(shí)地自動(dòng)監(jiān)視/控制。例如，操作員、監(jiān)督人、第三方和/或任何數(shù)量的控制團(tuán)隊(duì)能夠遠(yuǎn)程地監(jiān)視協(xié)同地作業(yè)和/或獨(dú)立地作業(yè)的多個(gè)機(jī)器。遠(yuǎn)程的個(gè)人可以使用顯示監(jiān)視器64以觀察正被控制的多個(gè)機(jī)器的每一個(gè)中的操作狀況。例如，自動(dòng)系統(tǒng)中的多個(gè)機(jī)器的每一個(gè)能夠使用顯示監(jiān)視器64被遠(yuǎn)程地監(jiān)視，以可視地檢查粉碎元件40的磨損狀況。在一個(gè)示例中，遠(yuǎn)程的個(gè)人可以使用顯示監(jiān)視器64通過(guò)推物理按鈕或其他觸發(fā)器，通過(guò)觸摸或點(diǎn)擊屏幕圖標(biāo)等，能夠在多個(gè)機(jī)器的多個(gè)顯示屏幕之間切換或移動(dòng)。各個(gè)機(jī)器可以具有其自己的顯示屏幕，當(dāng)希望時(shí)，這些顯示屏幕能夠被顯示在顯示監(jiān)視器64上。也就是，根據(jù)瀏覽設(shè)置，一個(gè)或多個(gè)顯示屏幕能夠被顯示在顯示監(jiān)視器64上。在其他示例上，基于且至少部分地基于正被監(jiān)視的挖掘機(jī)的數(shù)量，可以使用一個(gè)或以上顯示監(jiān)視器64。通過(guò)遠(yuǎn)程地監(jiān)視自動(dòng)系統(tǒng)中的機(jī)器，存在減少停機(jī)時(shí)間的可能性，例如，由于停止以檢查粉碎元件40的磨損狀況而造成的停機(jī)。通過(guò)遠(yuǎn)程地使用顯示監(jiān)視器64，能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)視所有的使用中的自動(dòng)機(jī)器。
[0033 ]參考圖4，示出了感測(cè)系統(tǒng)58的示例。感測(cè)系統(tǒng)58能夠被用于確定粉碎元件40的磨損狀況。感測(cè)系統(tǒng)58能夠包括傳感器60、傳感器60陣列、控制系統(tǒng)62和顯示監(jiān)視器64。在一個(gè)示例中，傳感器60被構(gòu)造為感測(cè)粉碎元件40的未磨損狀況并且將指示未磨損狀況的信息傳遞到控制系統(tǒng)62。傳感器60能夠被構(gòu)造為在操作期間探測(cè)粉碎元件40的磨損狀況。隨著粉碎元件40掘進(jìn)挖掘鼓36之下的材料中，粉碎元件40變得被磨損。傳感器60例如可以感測(cè)粉碎元件40從安裝結(jié)構(gòu)中突出的距離的變化。在其他示例中，傳感器60可以感測(cè)粉碎元件40從挖掘鼓36上的任何位置上突出的距離的變化。在一個(gè)示例中，傳感器60可以感測(cè)距離挖掘鼓36上的任何參考點(diǎn)的距離或者偏離挖掘鼓36的距離。然而，應(yīng)當(dāng)理解，傳感器60能夠感測(cè)除了距離之外的且還處于本系統(tǒng)的范圍之內(nèi)的其他參數(shù)，只要參數(shù)能夠被用于探測(cè)給定的粉碎元件40的磨損水平。例如，傳感器60能夠是高速攝像機(jī)、紅外傳感器、磁場(chǎng)傳感器，這些傳感器能夠被用于直接監(jiān)視給定的粉碎元件40的輪廓。
[0034]控制系統(tǒng)62能夠包括存儲(chǔ)器66，該存儲(chǔ)器66存儲(chǔ)磨損68的預(yù)定關(guān)系和期望值70。基于比期望值70大的磨損68的預(yù)定關(guān)系的改變，控制系統(tǒng)62能夠被構(gòu)造為產(chǎn)生錯(cuò)誤/警告信號(hào)。錯(cuò)誤信號(hào)能夠被傳遞到顯示監(jiān)視器64，該信號(hào)指示粉碎元件40的磨損狀況。感測(cè)系統(tǒng)58能夠被用在自動(dòng)情況下，其中在該自動(dòng)情況下，操作員正監(jiān)控協(xié)同作業(yè)的多個(gè)機(jī)器。在此示例中，用于自動(dòng)機(jī)器的控制系統(tǒng)62也能夠自動(dòng)地停止自動(dòng)機(jī)器的操作，一旦給定的齒超過(guò)期望的磨損值70。顯示監(jiān)視器64能夠被安裝在機(jī)器上，或者顯示監(jiān)視器64能夠是遠(yuǎn)程的(例如，具有遠(yuǎn)程操作員)。
[0035]在一個(gè)示例中，傳感器60能夠包括激光掃描儀、雷達(dá)掃描儀、電荷耦合裝置或紅外攝像機(jī)。在其他示例中，傳感器60能夠被用于利用非接觸式測(cè)量系統(tǒng)或光學(xué)測(cè)量來(lái)測(cè)量粉碎元件40的磨損。在美國(guó)專利N0.8,386,196 B2中公開(kāi)了示例的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，該專利的內(nèi)容通過(guò)引用全部納入此文。
[0036]在某些示例中，感測(cè)系統(tǒng)58能夠包括傳感器60，該傳感器60產(chǎn)生交替電磁場(chǎng)，隨著粉碎元件40通過(guò)挖掘鼓36圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線38轉(zhuǎn)動(dòng)，粉碎元件40經(jīng)過(guò)該電磁場(chǎng)。粉碎元件40能夠分別具有金屬構(gòu)造，從而當(dāng)粉碎元件40通過(guò)傳感器60的電磁場(chǎng)時(shí)，在粉碎元件40的表面形成渦電流。通過(guò)該現(xiàn)象而轉(zhuǎn)換的能量大小直接基于粉碎元件40的經(jīng)過(guò)電磁場(chǎng)的表面積。轉(zhuǎn)換自磁場(chǎng)的能量大小能夠被探測(cè)到，并且能夠通過(guò)傳感器60上的電流的減小表示。因?yàn)檗D(zhuǎn)換的能量的大小基于物體的經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的尺寸，所以隨著粉碎元件40經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)而感測(cè)的電流的減小量是粉碎元件40的尺寸的表示。
[0037]隨著粉碎元件40在使用期間磨損，粉碎元件40的經(jīng)過(guò)傳感器60的磁場(chǎng)的表面積減小，從而隨著粉碎元件40經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)較少的能量被傳遞到粉碎元件40。因?yàn)檩^少的能量被傳遞到粉碎元件40，所以能夠感測(cè)到電流的較小的減小。因此，隨著粉碎元件40經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)，通過(guò)監(jiān)視電流下降的幅度，可能根據(jù)傳感器監(jiān)視粉碎元件40的磨損狀況。用于監(jiān)視磨損的示例方法在PCT專利申請(qǐng)N0.PCT/US2013/074672中被公開(kāi)了，該申請(qǐng)的全文通過(guò)引用全部納入此文。
[0038]在某些示例中，遠(yuǎn)程顯示器能夠被用于使得數(shù)據(jù)對(duì)于遠(yuǎn)程車(chē)輛中的操作員而言是可用的。與遠(yuǎn)程顯示器的通信能夠使得遠(yuǎn)程操作員注意到磨損狀況改變。在一個(gè)示例中，操作員能夠通過(guò)按下按鈕、點(diǎn)擊/觸摸屏幕圖標(biāo)等(尤其是用于需要被改變的粉碎元件40的按鈕或屏幕圖標(biāo))而選擇粉碎元件40中的一個(gè)，控制系統(tǒng)62能夠自動(dòng)地轉(zhuǎn)換挖掘鼓36。尤其是挖掘鼓36能夠被轉(zhuǎn)向，從而所選的粉碎元件40處于適于訪問(wèn)和更換粉碎元件40的換出位置P?？刂葡到y(tǒng)62能夠自動(dòng)地使得挖掘鼓36轉(zhuǎn)動(dòng)以與包括待被更換的挖掘鼓36的特定行對(duì)齊，同時(shí)跳過(guò)所有的其他行?？刂葡到y(tǒng)62能夠被設(shè)置有算法或其他控制邏輯，該算法或控制邏輯基于操作員的請(qǐng)求自動(dòng)地將所選的粉碎元件40移動(dòng)到換出位置P。在其他示例中，算法能夠自動(dòng)地將需要更換的粉碎元件40定位在換出位置P。
[0039]在其他示例中，操作員能夠使用顯示監(jiān)視器64以遠(yuǎn)程地控制挖掘鼓36的位置從而提供關(guān)于挖掘鼓36的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的反饋。在一個(gè)示例中，自動(dòng)機(jī)器的感測(cè)系統(tǒng)58能夠向遠(yuǎn)程操作員通知需要更換一個(gè)或多個(gè)粉碎元件40的預(yù)告。各個(gè)機(jī)器的磨損狀況的無(wú)線通信能夠被發(fā)送到操作員并且被顯示在顯示監(jiān)視器64上。通過(guò)無(wú)線通信，遠(yuǎn)程操作員能夠?qū)⑼诰蚬?6轉(zhuǎn)動(dòng)到用于更換粉碎元件40的換出位置P。在其他示例中，當(dāng)粉碎元件40丟失和/或已經(jīng)超出臨界磨損水平時(shí)，感測(cè)系統(tǒng)58能夠提供自動(dòng)關(guān)機(jī)。
[0040]如果粉碎元件40完好，感測(cè)系統(tǒng)58允許操作員使用粉碎元件40在挖掘鼓36上的位置基于其被校準(zhǔn)的讀數(shù)和其最后一次的讀數(shù)來(lái)重新校準(zhǔn)粉碎元件40。在某些示例中，感測(cè)系統(tǒng)58能夠包括粉碎元件更換輔助特征。該更換輔助特征能夠被構(gòu)造為向操作員通知壞的粉碎元件40的位置，從而操作員能夠更加人體工程適宜地和/或更加容易地更換粉碎元件40。在其他示例中，能夠使用自動(dòng)粉碎元件更換系統(tǒng)以換出粉碎元件40。
[0041]在某些示例中，感測(cè)系統(tǒng)58的顯示監(jiān)視器64能夠同時(shí)與遠(yuǎn)程第三方(例如，供給源，主辦公室，倉(cāng)庫(kù)等)通信，從而當(dāng)粉碎元件40接近需要更換時(shí)通知該第三方。在此種情況下，遠(yuǎn)程操作員能夠在配送更換部件的情況下協(xié)作更換粉碎元件40。該系統(tǒng)能夠有助于節(jié)省部件預(yù)定的時(shí)間，因?yàn)楫?dāng)遠(yuǎn)程第三方在知曉粉碎元件40的磨損狀況時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)視部件例如能夠被預(yù)定。應(yīng)當(dāng)理解粉碎元件40的磨損感測(cè)能夠是自動(dòng)的。此外，遠(yuǎn)程第三方能夠被提供報(bào)告，該報(bào)告總結(jié)哪個(gè)或哪些粉碎元件40需要被更換。這能夠允許遠(yuǎn)程第三方維持用于更換部件的供給的準(zhǔn)確存貨，并且更好地監(jiān)視粉碎元件40被更好的頻率，以及用于以后的訂單的計(jì)劃。
[0042]參考圖5，示出了用于控制自動(dòng)系統(tǒng)的示例方法74的流程圖。該方法包括探測(cè)粉碎元件40的磨損。尤其是，方法74描述了用于更換磨損的粉碎元件40的自動(dòng)控制協(xié)議。在方框76中，粉碎元件40的可探測(cè)磨損被連續(xù)地監(jiān)視。如上所述，遠(yuǎn)程操作員能夠使用如上所述的顯示監(jiān)視器64監(jiān)視粉碎元件40的磨損。
[0043]在方框78中，確定粉碎元件40的磨損狀況是否已經(jīng)達(dá)到了警告閾值。換言之，確定存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)存儲(chǔ)器66中的磨損的期望預(yù)定關(guān)系和現(xiàn)存的預(yù)定關(guān)系之間的改變是否大于期望值70。如果還沒(méi)有達(dá)到警告閾值，那么程序結(jié)束。如果存在滿足警告閾值的改變，那么控制進(jìn)行到方框82。當(dāng)然，可以限定其他預(yù)警告閾值。例如，在綠黃紅圖案中，預(yù)警告閾值可以被用于將指示顏色從綠色變?yōu)辄S色，因此指示能夠使用的磨損水平，例如從而觸發(fā)更換粉碎元件40的訂單和/或向操作員警告給定粉碎元件40的使用壽命接近終止。
[0044]在方框82中，能夠向操作團(tuán)隊(duì)發(fā)送無(wú)線通信以向他們警示粉碎元件40(例如，齒、鑿等)接近需要更換。在一個(gè)示例中，操作團(tuán)隊(duì)能夠包括負(fù)責(zé)更換粉碎元件40的主要操作員。主要操作員也可以負(fù)責(zé)啟動(dòng)和停止不同的自動(dòng)過(guò)程。主要操作員主要監(jiān)管和檢查錯(cuò)誤或警告信息。在其他實(shí)施例中，操作團(tuán)隊(duì)可以包括輔助操作員，該輔助操作員起到與主要操作員相同的作用。輔助操作員能夠提供額外的人工動(dòng)力以更換粉碎元件40。在某些實(shí)施例中，操作團(tuán)隊(duì)可以包括負(fù)責(zé)使得自動(dòng)機(jī)器和操作員成功地運(yùn)行的監(jiān)督員工，也可以包括管理和執(zhí)行統(tǒng)調(diào)的員工。
[0045]在方框84中，確定是否粉碎元件40的磨損狀態(tài)已經(jīng)達(dá)到其可用極限。如果粉碎元件40的磨損狀態(tài)的改變位于預(yù)定值范圍內(nèi)，那么程序結(jié)束。如果粉碎元件40的磨損狀態(tài)的改變大于期望的使用預(yù)定值，那么程序進(jìn)行到方框86。在方框84中的磨損確定能夠用作安全機(jī)構(gòu)以保護(hù)地表挖掘機(jī)20。
[0046]在方框86中，無(wú)線通信被構(gòu)造為被發(fā)送到操作團(tuán)隊(duì)以向他們警示粉碎元件40需要更換以繼續(xù)操作。此種警告能夠是自動(dòng)機(jī)器開(kāi)始更換操作的指示。在方框88中描述了更換操作的第一步。方框88的程序是升起挖掘鼓36。在方法的方框90中，挖掘鼓36的轉(zhuǎn)動(dòng)被停止，從而開(kāi)始準(zhǔn)備更換粉碎元件40。
[0047]一旦挖掘鼓36被停止，那么方法的方框92允許挖掘鼓36被轉(zhuǎn)向到人因設(shè)計(jì)適宜的位置。挖掘鼓36能夠被定位成使得操作員或者自動(dòng)式齒更換系統(tǒng)能夠容易地接觸到被更換的粉碎元件40的高度和位置。
[0048]在方框92中，該方法提供跟隨挖掘鼓36的轉(zhuǎn)動(dòng)位置以及各個(gè)粉碎元件40的位置。當(dāng)粉碎元件40磨損超過(guò)可用極限時(shí)，挖掘鼓36能夠轉(zhuǎn)動(dòng)從而待被更換的粉碎元件40處于便于到達(dá)和更換的人因設(shè)計(jì)適宜的更換位置(即，換出位置P)。因?yàn)楦袦y(cè)系統(tǒng)58被構(gòu)造為識(shí)別需要更換的粉碎元件40，所有能夠容易地定位粉碎元件40的特定位置或方位從而進(jìn)行更換。因此，挖掘鼓36能夠自動(dòng)地停止在待被更換的粉碎元件40的位置處。然而，應(yīng)當(dāng)理解方框90和方框92的步驟能夠顛倒，其中挖掘鼓36被減速并且被轉(zhuǎn)向到換出位置P并且然后在達(dá)到此位置的情況下停止。
[0049]在方法的方框94中，自動(dòng)機(jī)器被空轉(zhuǎn)。自動(dòng)機(jī)器被維持在低怠速下以用于冷卻階段。該程序然后進(jìn)行到方框96以關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0050]在方框98中，方法提供粉碎元件40的更換，同時(shí)挖掘鼓36被保持/停止在人因設(shè)計(jì)使用的更換位置(即，換出位置P)。在該更換時(shí)序中，遠(yuǎn)程控制(未示出)能夠被用于使得轉(zhuǎn)向通過(guò)剩下的粉碎元件40。例如，在每一次更換之后，遠(yuǎn)程控制能夠被用于前進(jìn)到下一個(gè)需要更換的粉碎元件40。在所有的被識(shí)別到的粉碎元件40都被更換之后，自動(dòng)機(jī)器能夠重啟操作并且向前移動(dòng)。
[0051 ]在方框100中，方法允許向操作團(tuán)隊(duì)發(fā)送無(wú)線通信以向他們通知已經(jīng)被更換的粉碎元件40的數(shù)量。在一個(gè)示例中，可以生成數(shù)據(jù)以跟蹤每個(gè)工具保持基礎(chǔ)的粉碎元件40更換。在特定實(shí)施例中，可以跟隨每個(gè)工具保持基礎(chǔ)上的粉碎元件40的更換。在此情況下。更換數(shù)據(jù)可以用于監(jiān)控用于各個(gè)工具保持件的服務(wù)。在其他實(shí)施例種，能夠收集關(guān)于道具設(shè)計(jì)修改之間的磨損比較。在某些實(shí)施例中，生成的數(shù)據(jù)量能夠有助于確定各個(gè)磨損更換和用于各個(gè)粉碎元件40的磨損嚴(yán)重程度之間的操作持續(xù)時(shí)間。
[0052]通過(guò)多個(gè)裝置能夠發(fā)送粉碎元件40(參見(jiàn)圖2)的磨損裝置和警告的無(wú)線通信。在一個(gè)示例中，無(wú)線通信能夠包括無(wú)線遠(yuǎn)程控制射頻。遠(yuǎn)程位置可以包括LCD顯示器以經(jīng)由顏色代碼、數(shù)字代碼、字母代碼等提供粉碎元件40的磨損狀態(tài)的清楚通信。在某些實(shí)施例中，無(wú)線通信能夠是遠(yuǎn)程傳送類型通信。遠(yuǎn)程傳送技術(shù)能夠被用于管理和跟蹤粉碎元件40的性能。遠(yuǎn)程傳送能夠使用W1-F1、衛(wèi)星、直接廣播技術(shù)和/或移動(dòng)通信以獲得數(shù)據(jù)以傳送到服務(wù)器，然后數(shù)據(jù)在服務(wù)器中被處理并且經(jīng)由因特網(wǎng)能夠進(jìn)一步訪問(wèn)該數(shù)據(jù)。該技術(shù)能夠維持粉碎元件磨損的記錄并且允許進(jìn)行趨勢(shì)監(jiān)控。應(yīng)當(dāng)理解硬件通信在本系統(tǒng)中是可能的，如果例如傳感器和顯示器都是本地的話(例如，在一個(gè)挖掘機(jī)上)。
[°°53] 參考圖6，示出了粉碎元件40的示例。該粉碎元件40被描述為具有前緣尖端48的齒，該前緣尖端48被支撐在基部50上。在其他實(shí)施例中，粉碎元件40可以包括切割件、挖撬工具(picks)、鑿、刀片、其他類型的切割、磨碎、或碾碎裝置。在某些實(shí)施例中，前緣尖端48能夠比基部50硬。例如，前緣尖端48能夠是實(shí)心的、硬質(zhì)合金插入件，而基部50能夠是硬質(zhì)鋼。在某些實(shí)施例中，粉碎元件40能夠可移除地被安裝在挖掘鼓36。例如，粉碎元件40能夠被固定在安裝機(jī)構(gòu)中，諸如與挖掘鼓36—體的凹部(未示出)中。
[0054]在某些實(shí)施例中，粉碎元件40還包括肩部52、軸54和周向槽56。肩部52從基部50徑向地向外眼神，并且具有大于基部50的最大截面尺寸的截面尺寸。軸54軸向地從粉碎元件40的肩部延伸，并且具有比肩部52的截面尺寸小的截面尺寸。粉碎元件40的軸54還可以包括沿著軸54向內(nèi)變細(xì)的部分。粉碎元件40被構(gòu)造為安裝到安裝機(jī)構(gòu)中，該安裝機(jī)構(gòu)與在礦物粉碎應(yīng)用中承載粉碎元件40的鼓或鏈一體化或者以其他方式被連接到鼓或鏈。粉碎元件40被設(shè)計(jì)為在探測(cè)到磨損的情況下便于更換。
[0055]從前述的詳細(xì)說(shuō)明中，顯而易見(jiàn)的是:在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的基礎(chǔ)上可以做出修改和改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于控制自動(dòng)系統(tǒng)的方法，所述方法包括:感測(cè)挖掘機(jī)的鼓上的粉碎元件的磨損狀態(tài)；以及 將磨損狀態(tài)的無(wú)線信號(hào)發(fā)送到遠(yuǎn)程方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，遠(yuǎn)程方是操作員和第三方中的一個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，遠(yuǎn)程方是第三方，并且第三方包括供給源、主辦公 室、或倉(cāng)庫(kù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括在顯示監(jiān)視器上顯示粉碎元件的磨損狀〇5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，粉碎元件被實(shí)時(shí)地全部一起顯示在顯示監(jiān)視器上。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，顯示監(jiān)視器被構(gòu)造為顯示粉碎元件的連續(xù)的一 圈，其中，顯示粉碎元件相對(duì)于參考點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，并且其中，參考點(diǎn)是換出位置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述方法還包括使用算法自動(dòng)地將挖掘鼓轉(zhuǎn)換到換出位置。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述方法包括監(jiān)視多個(gè)機(jī)器并且遠(yuǎn)程地在顯示監(jiān)視器 上顯示多個(gè)機(jī)器中的每一個(gè)上的粉碎元件的磨損狀態(tài)的步驟。9.一種用于監(jiān)視和診斷挖掘機(jī)上的挖掘鼓的粉碎元件的自動(dòng)控制方法，感測(cè)系統(tǒng)與用 于監(jiān)視和診斷粉碎元件的控制系統(tǒng)一體化，所述方法包括:在操作期間監(jiān)視粉碎元件的磨損狀態(tài)；感測(cè)粉碎元件的磨損狀態(tài)的改變；將粉碎元件的磨損狀態(tài)的通信發(fā)送到與控制系統(tǒng)一體化的顯示結(jié)構(gòu)；在探測(cè)到粉碎元件的磨損狀態(tài)的改變超過(guò)可用極限的情況下，向操作員報(bào)警以更換粉 碎元件；基于粉碎元件的磨損狀態(tài)關(guān)閉挖掘機(jī)的操作；升起挖掘鼓；將挖掘鼓轉(zhuǎn)換到人因設(shè)計(jì)適宜的位置，以準(zhǔn)備更換粉碎元件；以及 更換粉碎元件同時(shí)將鼓保持在人因設(shè)計(jì)適宜的位置以用于更換粉碎元件。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，磨損狀態(tài)是代碼的形式，所述代碼選自由顏色代 碼、數(shù)字代碼和字母代碼組成的組。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，顯示結(jié)構(gòu)可視地以卷動(dòng)矩陣的形式描述所有粉 碎元件。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還促進(jìn)用在操作員同時(shí)監(jiān)視多個(gè)機(jī)器的自動(dòng)情況下的控制。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，還包括在探測(cè)到粉碎元件的磨損狀態(tài)的改變超 過(guò)可用極限的情況下，向第三方發(fā)送無(wú)線通信。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，操作員能夠使用顯示結(jié)構(gòu)手動(dòng)地和人因設(shè)計(jì)地 使得挖掘鼓上的粉碎元件與換出位置對(duì)齊。15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，控制器包括算法，該算法用于自動(dòng)地將挖掘鼓轉(zhuǎn) 動(dòng)到期望的換出位置以更換粉碎元件。16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，粉碎元件的相應(yīng)磨損狀態(tài)全部一起被實(shí)時(shí)地顯 示在顯示結(jié)構(gòu)上。17.—種顯示結(jié)構(gòu)，所述顯示結(jié)構(gòu)與用于監(jiān)視和診斷挖掘機(jī)上的粉碎元件的感測(cè)系統(tǒng) 一體化，所述感測(cè)系統(tǒng)包括與存儲(chǔ)器和顯示結(jié)構(gòu)通信的控制系統(tǒng)，所述顯示結(jié)構(gòu)包括:顯示器，所述顯示器包括顯示屏幕，所述顯示器適于將所有的粉碎元件的磨損狀態(tài)全 部一起顯示，其中，所述存儲(chǔ)器被構(gòu)造為存儲(chǔ)與粉碎元件的磨損狀態(tài)相關(guān)的信息。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示結(jié)構(gòu)，其中，實(shí)時(shí)地顯示所有粉碎元件的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，顯示器顯示粉碎元件的滾動(dòng)的一圈，從而能夠 觀察到粉碎元件相對(duì)于參考點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，，還促進(jìn)用在自動(dòng)情況下的顯示的控制，其中，操作員 監(jiān)視多個(gè)機(jī)器并且遠(yuǎn)程地在顯示屏幕上顯示多個(gè)機(jī)器中的每一個(gè)上的粉碎元件的磨損狀〇
【文檔編號(hào)】E02F9/26GK106029993SQ201580009266
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年2月18日
【發(fā)明人】約瑟夫·D·斯托克, 泰·哈特威克
【申請(qǐng)人】維米爾制造公司