专利名称：控制采矿机以使刀头摆动的方法
技术领域：
本发明的实施例涉及用于控制诸如连续采矿机的采矿机的方法和系统。
发明内容
连续采矿机通常包括固体刀盘或刀头，所述固体刀盘或刀头包括多个部。然而，凹槽形成在邻接的刀头部之间。凹槽由刀头齿轮箱的连接部产生，在该连接部处传动装置在该刀具齿轮箱内接通以驱动刀盘。包括在刀头上的刀具钻头通常不能到达进入凹槽的材料，并且因此，不能击碎堆积在凹槽内的材料。留在凹槽内的材料往往称为芯材。如果正被切削的材料是软的，那么安装在凹槽中的碎芯机通常能够使芯材破碎。然而，如果材料是硬的，那么在击碎芯材上有困难，采矿机不能有效地钻进到材料中。因此，本发明的实施例提供了用于控制采矿机的系统和方法。一种系统改变在连续采矿机中包括的左运输系统和右运输系统的速度以使刀头在钻进到材料中时来回(例如，左右)交替。刀头的这种交替或“摆动”运动有助于击碎堆积在凹槽内的芯材，这使得采矿机较多产，特别是当切削硬材料时。另外，利用“摆动”运动可以允许采矿机使用诸如盘式刀头的不同类型的刀头而不是ryperveyor式刀具。本发明的一个实施例提供了用于控制采矿机的系统。该系统包括刀头、左运输系统和右运输系统以及刀头控制器。刀头包括多个钻头和多个部，该多个部限定了至少一个凹槽。左运输系统和右运输系统被配置成移动采矿机，并且刀头控制器被配置成改变左运输系统和右运输系统中的至少一个的当前速度，以使所述刀头来回交替，以使所述多个钻头进入与在至少一个凹槽内堆积的材料相接合。本发明的另一实施方式提供了用于控制采矿机的计算机实施的方法，其中采矿机包括包含多个钻头和至少一个凹槽的刀头、被配置用以移动采矿机的左运输系统和右运输系统、和刀头控制器。该方法包括(a)用刀头控制器来设定调整变量；(b)用刀头控制器基于调整变量来调整左运输系统和右运输系统中的至少一个的当前速度；(C)用刀头控制器来改变调整参数；以及(d)重复步骤(b)-(c)以使刀头来回交替，以使所述多个钻头进入与在至少一个凹槽内堆积的材料相接合。本发明的又一实施例提供了非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质采用多个用于控制采矿机的处理器可执行指令编码，其中该采矿机包括包含多个钻头和至少一个凹槽的刀头、以及被配置用以移动采矿机的左运输系统和右运输系统。该指令包括 (a)设定调整参数；(b)基于调整参数来调整左运输系统和右运输系统中的至少一个的速度；(C)改变调整参数；以及(d)重复步骤(b)-(c)以使刀头来回交替以使多个钻头进入与在至少一个凹槽内堆积的材料相接合。
通过考虑详细的描述和附图，本发明的其他方面将变得明显。
图IA和IB是根据本发明的一个实施例的包括碎芯机的连续采矿机的刀头的透视图。图2是图IA和IB的刀头的前视图。图3是运转中的图IA和IB的刀头的顶视图，其中在刀头的部之间的凹槽中的芯材未被切削。图4是运转中的图IA和IB的刀头的顶视图,其中改变左运输速度和右运输速度来切削留在凹槽内的芯材。图5示意性地示出了图IA和IB的刀头的刀头控制器。图6是示出了通过图5的刀头控制器所进行的方法来改变左运输速度和右运输速度。图7示出了根据本发明的一个实施例的波形。
具体实施例方式在详细地解释本发明的任何实施例之前，应理解的是，本发明在其应用上并不限于下列说明书中所阐明的或下列附图中所示出的组件结构和布置的细节。本发明能够具有其他实施例并且能够被以各种方式实施或执行。此外，需理解的是，此处所使用的措辞和术语用于描述目的并且不应被视为限制性的。此处对“包括”、“包含”、或“具有”和其他变型的使用意味着涵盖其后列出的项目和其等同物以及另外的项目。除另行规定或限制之外， 术语“安装”、“连接”、“支撑”、和“耦接”及其变型被广义地使用并且涵盖直接和间接安装、 连接、支撑和耦接。此外，应理解，出于讨论目的，本发明的任何实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，所述硬件、软件、和电子组件或模块可以示出和描述为好像大多数组件在硬件中单独地实现。然而，本领域的普通技术人员基于对这份详细描述的阅读将意识到，在至少一个实施例中，基于本发明的方面的电子器件可以在(例如，存储在非暂态计算机可读介质上的)软件中实现。因此，应注意，可以利用多个基于硬件和软件的设备，以及多个不同结构的组件来实现本发明。此外，如在随后的段落中描述的，在附图中示出的特定机械配置意图例证本发明的实施例并且其他替代机械配置是可能的。图IA和IB示出了根据本发明的一个实施例的连续采矿机12的刀盘或刀头10。 如图IA中所示，刀头10包括多个部14，并且每个部14包括多个钻头15。在邻接部14之间的是碎芯机(“CB”)16。每个CB 16放置在凹槽18内，该凹槽形成在刀头部14之间(参见图2)。凹槽18由刀头齿轮箱的连接部来形成，在该连接部处传动装置在该刀具齿轮箱内接通以驱动刀头10。如上所述，钻头15不能对进入凹槽18的材料进行切削，并且留在凹槽 18中的材料往往被称为芯材。例如，如图3中所示，(以三角形20所表示的)进入凹槽18 的芯材材料在刀头10上的钻头15所能达到的范围之外。因此，芯材20堆积在凹槽18中并且不被钻头15切削。如果芯材由软材料制成，那么放置在每个凹槽18内的CB 16能够击碎芯材。然而，如果芯材由较硬的材料制成，那么CB 16在击碎芯材上有困难，影响采矿机12的性能。如在下文中针对图6更详细地描述的，当CB 16不能有效地击碎堆积在凹槽18内的芯材时，当刀头10钻进到材料中时，该刀头能够来回(例如，左到右)交替。这种交替或 “摆动”运动允许钻头15接触凹槽18内的芯材20。为了进行这种交替运动，能够在预定的时间段内改变刀头10的左运输速度和右运输速度以使刀头10随着采矿机12向前运输左右移动。具体地，连续采矿机12包括运输系统，该运输系统包括履带链，该履带链在采矿机12的每一侧上，能够单独地对每台采矿机进行控制从而以相同或以不同的速度运作。例如，如图IB中所示，采矿机12能够包括右运输系统21，该右运输系统包括右履带链22。采矿机12能够包括相应的左运输系统，该左运输系统包括左履带链，该左履带链在采矿机12 的相对侧上。运输系统当被设定为相同的速度时沿向前方向移动刀头10。然而，每个运输系统能够将刀头10移动到左边或右边，这取决于运输系统的速度是否增加或减小。例如， 如果右运输系统的速度减小到小于左运输系统的速度，那么左运输系统移动较快，这导致刀头10移动到右边。同样地，如果左运输系统的速度减小到小于右运输系统的速度，那么右运输系统移动较快，这导致刀头10移动到左边。当采矿机12钻进到材料中时，通过改变左右运输速度，通过刀头10产生交替或“摆动”运动，这有助于击碎留在凹槽内的芯材。具体地，利用“摆动”运动允许采用在芯材20的左边和右边的刀具钻头15而非一直采用碎芯机16从(如图4中以箭头所示的)两侧攻击芯材20以帮助击碎芯材20。在其他实施例中，能够改变刀头10的特定的盘或部的速度以使刀头10来回交替。应理解，能够通过刀头控制器来控制刀头10。刀头控制器能够包括控制刀头10的运作的电子组件、机械组件、软件组件或其组合。图5示意性地示出了根据本发明的一个实施例的刀头控制器30。应理解，图5示出了刀头控制器30的组件的仅一个实例并且其他配置是可能的。如图5中所示，控制器30包括处理器32、计算机可读介质34、和输入/输出接口 36。处理器32、计算机可读介质34和输入/输出接口 36通过诸如系统总线的一个或多个连接部38来连接。应理解，虽然在图5中示出了仅一个处理器32、计算机可读介质模块34和输入/输出接口 36，但是控制器30能够包括多个处理器32、计算机可读介质模块 34和输入/输出接口 36。还应理解，刀头控制器30能够与其他控制器组合。例如，刀头控制器30能够是用于米矿机12的总体控制器的一部分。处理器32取回并执行在计算机可读介质34中存储的指令。处理器32还能够将数据存储到计算机可读介质34。计算机可读介质34能够包括非暂态计算机可读介质并且能够包括易失性存储器、非易失性存储器或其组合。在一些实施例中，计算机可读介质34 包括盘驱动和其他类型的大容量存储机构。输入/输出接口 36从控制器30外部取回信息并且将信息输出到控制器30外部。 例如，输入/输出接口 36能够将信号、数据、指令发送到机械设备和电子设备、以及向所述机械设备和电子设备询问，所述机械设备和电子设备位于控制器30的外部，该控制器操作和控制刀头10或米矿机12的其他组件。在计算机可读介质34中存储的指令能够包括各种组件或模块，所述各种组件或模块被配置用以当被处理器32执行时执行特定功能。例如，计算机可读介质34能够包括芯材破碎模块40，如图5中所示。芯材破碎模块40能够由处理器32执行以当采矿机12向前12运输时改变刀头10的左运输速度和右运输速度。如上所述,改变运输速度使刀头10 当钻进到材料中时来回交替。这个交替或“摆动”运动有助于击碎在凹槽18中堆积的芯材
20。如下针对图6所述，振幅参数能够用于确定刀头10的交替运动的程度，其确定左运输速度和/或右运输速度改变了多少。周期参数还能够用于确定“摆动”运动的周期，这确定完成一个“摆动”循环花费多长时间。图6是示出了当根据本发明的一个实施例执行芯材破碎模块40时通过控制器30 所执行的方法的流程图。如图6中所示，该方法以确定采矿机12的操作员是否已经发出运输命令(50)开始。当操作员发出运输命令时，该方法确定振幅参数是否被设定为大于零的值(52)。最初，当加载或执行芯材破碎模块40时，能够将振幅参数设定为0，并且将周期参数设定为I秒。如果芯材成为问题并且操作员期望使能“摆动”特征，那么操作员能够经由图形显示(例如，在采矿机12或在用于采矿机12的远程控制站或设备上)将振幅参数设定为非零值。因此，操作员能够将振幅参数设定为表示操作员期望的“摆动”程度的值。操作员还能够以类似的方式设定周期参数。在一些实施例中，振幅参数能够设定在O和30之间， 并且能够设定为采矿机12的最大切削速度的百分比。参数中的一个或两个的值还能够基于对采矿机12操作或检测芯材的各种参数的各种传感器通过模块40自动地设定。例如， 芯材破碎模块40能够自动地确定建议的振幅和/或周期参数，并且能够向操作员显示建议的一个或多个参数用于验证或手动操控。如果振幅参数具有大于零的值，那么该方法确定采矿机12的运输系统是否正向前方向移动(54)。如果运输系统正向前移动，那么采矿机12向前钻进到材料中，并且“摆动”特征应该开始处理在凹槽18中堆积的材料。因此，在一些实施例中，该方法生成诸如图 7中示出的三角波形的波形(在56处)。如下所述，在预定时间段内使用波形来改变左运输系统和右运输系统的速度，以将刀头10移动到左边和右边(例如，“摆动”刀头10)以击碎芯材。模块40基于(即，由操作员或模块40设定的)振幅参数和周期参数的值生成波形。例如，波形具有周期和在波形周期内的各个时间间隔处的当前幅度。三角波形的最大幅度能够为约振幅参数的值，并且波形的周期能够为约周期参数的值(数据60)。可替选地，如图6中所示，如果操作员未发出运输命令(50)，振幅参数不大于零 (在52处)，或运输系统未沿向前方向移动(在54处)，那么采矿机12在如下状态下不运转在凹槽18中堆积的芯材材料有问题。因此，在这种情况下，由如下所述的模块40用于改变运输速度的调整变量被设定为零(在58处)并且不产生三角波形。在波形产生之后，在预定周期内使用波形来改变刀头10的左运输速度和右运输速度。例如，波形的周期设定预定的时间段，在该预定的时间段(即，执行“摆动”运动的时间)内改变运输的速度，并且调整变量被设定为在波形周期期间在每个时间间隔处的波形的当前幅度。因此，最初，在波形生成之后，调整变量被设定为在(例如，波形的开始的)最初时间间隔处的波形的幅度。因此，在波形的周期内的每个时间间隔处，调整变量的值被重置到在那个时间间隔处的波形的幅度。在每个时间间隔处，从左运输或右运输的当前速度加上或减去调整变量，以将左运输或右运输的当前速度来增加或减小波形的当前幅度。当在波形的周期内执行上述过程时，刀头10在“摆动”运动中来回交替，使钻头15与芯材20相接合。当钻头15在“摆动”
7运动期间从左边和从右边攻击芯材20时，芯材20被切削并且被击碎，允许采矿机12继续有效地向前运输。例如，如图6中所示，在三角波形产生(56)或碎芯机调整被设定为零(在58处) 之后，该方法确定调整变量是否具有大于零的值(在62处)。如上所述，如果不需要芯材破碎，那么将调整变量设定为零(在58处)，但是如果期望芯材破碎，那么调整变量是在当前时间间隔处的波形的幅度。因此，如果调整变量具有的值大于零，那么模块40从左运输的当前速度减去调整变量的值以使左运输的速度减少调整变量的值(在64处)。可替选地，如果调整变量不大于零(62)，那么该方法确定调整变量是否具有小于零的值出6)。如果调整变量的值小于零，那么模块40从右运输的当前速度加上负的调整变量的值以使右运输的速度减少调整变量的值出8)。因此，如果已经将调整变量设定为零 (在58处)，那么不通过芯材破碎模块40对左运输或右运输的当前速度作出调整。然而， 如果将调整变量设定为非零值，则基于调整变量来调整左运输速度或右运输速度以使得运输速度中的一个大于另一个，这使刀头10移动到左边或右边。应理解,从一个运输减去调整变量的值等于从另一个运输加上调整变量的值。例如，在68处，能够将调整变量的值加到右运输的当前速度或从左运输的当前速度减去调整变量的值来实现类似的结果(即，刀头10移动到右边)。然而,在一些实施例中，可以更有效地和/或较安全地减慢运输速度而不是加快运输速度。在基于调整变量来改变左运输或右运输的速度之后，能够将调整变量的值调整或重置到在波形周期的下一个或随后的时间间隔处波形的幅度。这个过程能够针对波形的周期重复，这使刀头10来回交替以使钻头15与在凹槽18中堆积的芯材相接合。在整个波形已经被应用之后，模块40能够重复图6中示出的方法，并且如果需要能够产生并应用新的波形。可替选地，能够对最初由模块40所产生的波形再使用或再应用一次或多次。如先前所提及的，改变左运输和右运输的速度使刀头来回交替。刀头的这种“摆动”运动有助于击碎在凹槽18中堆积的芯材，这使得采矿机12较多产，特别是当切削硬材料时。另外，利用“摆动”运动可以允许采矿机12使用诸如盘式刀头的不同类型的刀头而不是ryperveyor式刀具。另外，应理解，产生波形是改变运输系统的速度或使运输系统的速度交替的唯一方式。例如，能够基于恒定值来改变运输速度，针对每个预定的周期将该恒定值应用到运输系统中的每一个。例如，最初，针对(将刀头10移动到左边)预定的时间段，能够使右运输速度减小期望的量，并且因此，针对(将刀头10移动到右边的)预定的时间段，能够使左运输速度减小期望的量。能够根据需要多次重复这个过程以有效地击碎在凹槽18中堆积的芯材。可替选地，能够使用(例如自动或手动设定的)不同量来调整每个运输系统的速度和/或能够针对不同时间段来调整每个运输系统的速度。这种不均匀的交替运动能够产生不均匀的“摆动”，其中刀头10沿一个方向(即，左方或右方)比沿相反的方向移动更多，这能够使整个采矿机12在延长的时间段内移动到左边或右边。另外，在一些实施例中，操作员能够使用显示器上的按钮或开关以对运输速度中的一个手动地增加或减小预定量，只要操作员压制或接合按扭或开关即可。以下权利要求中阐明了本发明的各种特征和优势。
权利要求
1.一种用于控制采矿机的系统，所述系统包括刀头，所述刀头包括多个钻头和多个部，所述多个部限定了至少一个凹槽；左运输系统和右运输系统，所述左运输系统和右运输系统被配置成用以移动所述采矿机；刀头控制器，所述刀头控制器被配置用以改变所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度，以使所述刀头来回交替，以使所述多个钻头与在所述至少一个凹槽内堆积的材料相接合。
2.根据权利要求I所述的系统，其中，所述刀头控制器进一步被配置用以接收来自操作员的振幅参数值。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述刀头控制器被配置用以基于所述振幅参数值来改变所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度以来回交替。
4.根据权利要求I所述的系统，其中，所述刀头控制器被配置用以通过产生波形来改变所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度，所述波形具有周期和在波形周期内的多个时间间隔中的每个时间间隔处的当前幅度。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述刀头控制器被配置用以通过在所述波形的周期内将在所述多个时间间隔中的每一个处的当前幅度施加到所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度，来改变所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述刀头控制器被配置用以通过将所述左运输系统的速度减小所述波形的当前幅度，来在所述波形的周期内将在所述多个 时间间隔中的每一个处的当前幅度施加到所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述刀头控制器被配置用以当所述当前幅度大于零时将所述左运输系统的速度减小所述波形的当前幅度。
8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述刀头控制器被配置用以通过将所述右运输系统的速度减小所述波形的当前幅度，来在所述波形的周期内将在所述多个时间间隔中的每一个处的当前幅度施加到所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述刀头控制器被配置用以当所述波形的当前幅度小于零时将所述右运输系统的速度减小所述波形的当前幅度。
10.一种用于控制具有刀头的采矿机的计算机实施的方法，所述刀头包括多个钻头和至少一个凹槽、被配置用以移动所述采矿机的左运输系统和右运输系统、和刀头控制器，所述方法包括(a)用所述刀头控制器来设定调整变量；(b)用所述刀头控制器基于所述调整变量来调整所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度；(C)用所述刀头控制器来改变所述调整变量；以及(d)重复(b)-(c)以使所述刀头来回交替以使所述多个钻头与在所述至少一个凹槽内堆积的材料相接合。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括在所述刀头控制器处从操作员接收振幅参数值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，设定所述调整变量和改变所述调整变量包括基于振幅参数值来设定所述调整变量和基于振幅参数值来调整所述调整变量。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，设定所述调整变量包括产生波形，所述波形具有周期和在所述波形周期内的多个时间间隔中的每一个处的当前幅度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，设定所述调整变量包括将所述调整变量设定为所述波形的当前幅度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，调整所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的当前速度包括将所述左运输系统的速度减小所述调整变量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述左运输系统的速度减小所述调整变量包括当所述波形的当前幅度大于零时将所述左运输系统的速度减小所述调整变量。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，调整所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的当前速度包括将所述右运输系统的速度减小所述调整变量。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述右运输系统的速度减小所述调整变量包括当所述波形的当前幅度小于零时将所述右运输系统的速度减小所述调整变量。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，改变所述调整变量包括将所述调整变量设定为在随后的时间间隔处的波形的当前幅度。
20.一种非暂态计算机可读介质，所述非暂态计算机可读介质采用多个处理器可执行指令编码用于控制具有刀头的采矿机，所述刀头包括多个钻头和至少一个凹槽、以及被配置用以移动所述采矿机的左运输系统和右运输系统，所述指令包括(a)设定调整变量；(b)基于所述调整变量来调整所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度；(C)改变所述调整变量；以及(d)重复步骤(b)-(c)以使所述刀头来回交替，以使所述多个钻头与在所述至少一个凹槽内堆积的材料相接合。
21.根据权利要求20所述的计算机可读介质，进一步包括用于从操作员接收振幅参数值的指令。
22.根据权利要求21所述的计算机可读介质，其中，所述用于设定所述调整变量的指令包括用于基于所述振幅参数来产生波形的指令，所述波形具有周期和在所述波形周期内的多个时间间隔的每一个处的当前幅度。
23.根据权利要求22所述计算机可读介质，其中，所述用于设定所述调整变量的指令包括用于将所述调整变量设定为在当前时间间隔处的所述波形的当前幅度的指令。
24.根据权利要求23所述的计算机可读介质，其中，所述用于调整所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度的指令包括用于将所述左运输系统和所述右运输系统中的至少一个的速度减小所述调整变量的指令。
25.根据权利要求24所述的计算机可读介质，其中，所述用于改变所述调整变量的指令包括用于将所述调整变量设定为在随后的时间间隔处的波形的当前幅度的指令。
全文摘要
本发明提供一种控制采矿机以使刀头摆动的方法。用于控制采矿机的方法、系统、和计算机可读介质。一种系统，包括刀头、左运输系统、右运输系统和刀头控制器。刀头包括多个钻头和多个部，该多个部限定了至少一个凹槽。左运输系统和右运输系统被配置用以移动采矿机，并且刀头控制器是被配置用以改变左运输系统和右运输系统中的至少一个的当前速度，以使所述多个钻头来回交替，以使所述多个钻头进入与在至少一个凹槽内堆积的材料相接合。
文档编号E21C31/08GK102606155SQ201210019588
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者克里斯·麦考密克, 唐·麦克丹尼尔, 大卫·斯特菲勒 申请人:乔伊·姆·特拉华公司