一种自动操作连续采掘机的方法和系统

摘要

一种自动操作连续采掘机的方法和系统。一种方法包括：自动操作至少一个致动器以将支撑刀盘的平台定位在预定启动位置，自动操作至少一个致动器以将平台向切削面推进直到刀盘接触切削面并且刀盘和切削面之间的物理力的至少一个指示超过预定值，以及将切削面的至少一个坐标自动保存到计算机可读介质，至少一个坐标基于，当指示超过预定值时至少一个致动器的参数。

权利要求

1.一种自动操作连续采掘机的方法，所述方法包括：

自动操作至少一个致动器以将支撑刀盘的平台定位在预定启动位置；

自动操作所述至少一个致动器以将所述平台向切削面推进直到所述刀盘接触所述切削面，并且所述刀盘和所述切削面之间的物理力的至少一个指示超过预定值；以及将所述切削面的至少一个坐标自动保存到计算机可读介质，所述至少一个坐标基于当所述指示超过所述预定值时所述至少一个致动器的参数。

2.如权利要求1所述的方法，还包括从遥控单元接收命令以开始自动化找面操作。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

自动检查至少一个机器互锁；以及

当已设置所述至少一个机器互锁时，自动停止所述采掘机的自动化操作。

4.如权利要求1所述的方法，还包括自动操作至少一个第二致动器以将臂摆动到预定摆动启动位置，所述臂联接到所述平台并包括所述刀盘。

5.如权利要求4所述的方法，还包括基于当所述指示超过所述预定值时所述至少一个第二致动器的参数自动保存所述切削面的至少一个第二坐标。

6.如权利要求1所述的方法，还包括自动操作至少一个第二致动器以将臂倾斜到预定倾斜启动位置，所述臂联接到所述平台并包括所述刀盘。

7.如权利要求6所述的方法，还包括基于当所述指示超过所述预定值时所述至少一个第二致动器的参数自动保存所述切削面的至少一个第二坐标。

8.如权利要求1所述的方法，其中，自动操作所述至少一个致动器以将所述平台向所述切削面推进包括自动操作所述至少一个致动器直到所述至少一个致动器的压力超过预定压力值。

9.如权利要求1所述的方法，还包括在保存所述至少一个坐标之后，自动操作所述至少一个致动器以将所述平台从所述切削面缩回预定距离。

10.如权利要求9所述的方法，还包括在将所述平台缩回所述预定距离之后，自动操作至少一个第二致动器以将臂摆动到预定切削位置，所述臂联接到所述平台并包括所述刀盘。

11.如权利要求1所述的方法，还包括在实施所述切削面的切削之后，自动更新保存的所述至少一个坐标。

12.如权利要求11所述的方法，其中，自动更新保存的所述至少一个坐标包括向保存的所述至少一个坐标加上所述切削的深度。

13.如权利要求1所述的方法，还包括访问保存的所述至少一个坐标并基于所述至少一个坐标自动操作所述至少一个致动器以将所述采掘机定位成实施所述切削面的切削。

14.如权利要求1所述的方法，还包括访问保存的所述至少一个坐标并基于所述至少一个坐标自动操作所述至少一个致动器以将所述采掘机定位成重新开始所述切削面的被中断的切削。

15.一种自动化操作连续采掘机的系统，所述系统包括：支撑刀盘的平台；

用于线性地移动所述平台的至少一个致动器；以及

控制系统，所述控制系统被配置为通过以下步骤实施自动化找面操作而无需人工互动，(i)操作所述至少一个致动器以将所述平台定位在预定启动位置，(ii)操作所述至少一个致动器以将所述平台向切削面推进直到所述刀盘接触所述切削面并且所述刀盘和所述切削面之间的物理力的至少一个指示超过预定值，以及(iii)将所述切削面的至少一个坐标保存到计算机可读介质，所述至少一个坐标基于当所述指示超过所述预定值时所述至少一个致动器的参数。

16.如权利要求15所述的系统，其中，所述至少一个致动器包括至少一个液压汽缸。

17.如权利要求15所述的系统，其中，所述至少一个致动器包括气动致动器、电动致动器和机械致动器中的至少一个。

18.如权利要求15所述的系统，其中，所述物理力的至少一个指示包括所述至少一个致动器的压力。

19.如权利要求18所述的系统，其中，所述预定值是大约120bar。

20.如权利要求15所述的系统，其中，所述物理力的至少一个指示包括施加到所述至少一个致动器的电流、所述至少一个致动器的部件之间的力以及所述至少一个致动器的至少一个部件的物理位置中的至少一个。

21.如权利要求15所述的系统，其中，所述切削面的至少一个坐标包括当所述指示超过所述预定值时所述至少一个致动器的伸展。

22.如权利要求15所述的系统，还包括：

臂，所述臂联接到所述平台并包括所述刀盘；以及

至少一个第二致动器，所述至少一个第二致动器用于水平地摆动所述臂。

23.如权利要求22所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为操作所述至少一个第二致动器以将所述臂摆动到预定摆动启动位置。

24.如权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为基于当所述指示超过所述预定值时所述至少一个第二致动器的参数保存所述切削面的至少一个第二坐标。

25.如权利要求15所述的系统，还包括：

臂，所述臂联接到所述平台并包括所述刀盘；以及

至少一个第二致动器，所述至少一个第二致动器用于垂直地倾斜所述臂。

26.如权利要求25所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为操作所述至少一个第二致动器以将所述臂倾斜到预定倾斜启动位置。

27.如权利要求26所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为基于当所述指示超过所述预定值时所述至少一个第二致动器的参数保存所述切削面的至少一个第二坐标。

28.如权利要求27所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为在实施所述切削面的切削之后基于在实施所述切削之后所述至少一个第二致动器的位置更新保存的所述至少一个第二坐标。

29.如权利要求15所述的系统，其中，所述刀盘包括至少一个振荡盘形刀具。

30.如权利要求15所述的系统，其中，所述预定启动位置是所述至少一个致动器的最小行程。

31.如权利要求15所述的系统，其中，所述预定启动位置是所述致动器从1097毫米到

1103毫米的伸展。

32.如权利要求15所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为在保存所述至少一个坐标之后，操作所述至少一个致动器以将所述平台从所述切削面缩回预定距离。

33.如权利要求32所述的系统，其中，所述预定距离从33毫米到37毫米。

34.如权利要求15所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为在实施所述切削面的切削之后更新保存的所述至少一个坐标。

35.如权利要求34所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为通过向所述至少一个坐标加上所述切削的深度更新保存的所述至少一个坐标。

36.一种自动操作连续采掘机的系统，所述系统包括：平台；

臂，所述臂联接到所述平台并包括刀盘；

第一致动器，所述第一致动器被配置为线性地移动所述平台；

第二致动器，所述第二致动器被配置为水平地摆动所述臂；

第三致动器，所述第三致动器被配置为垂直地倾斜所述臂；以及控制系统，所述控制系统被配置为

(i)自动操作所述第一致动器以将所述平台定位在预定推进启动位置，(ii)自动操作所述第二致动器以将所述臂定位在预定摆动启动位置，(iii)自动操作所述第三致动器以将所述臂定位在预定倾斜启动位置，(iv)自动操作所述第一致动器以将所述平台从所述预定推进启动位置向切削面移动直到所述刀盘接触所述切削面且所述第一致动器加压到预定压力值，(v)基于当所述第一致动器加压到所述预定压力值时所述第一致动器的位置自动保存所述切削面的第一坐标，(vi)基于当所述第一致动器加压到所述预定压力值时所述第二致动器的位置自动保存所述切削面的第二坐标，以及(vii)基于当所述第一致动器加压到所述预定压力值时所述第三致动器的位置自动保存所述切削面的第三坐标。

37.如权利要求36所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为(i)自动访问保存的第一坐标，第二坐标和第三坐标；

(ii)基于保存的所述第一坐标自动定位所述平台，

(iii)基于保存的所述第二坐标和保存的所述第三坐标自动定位所述臂，以及自动操作所述第一致动器和所述第二致动器以实施所述切削面的切削。

38.如权利要求37所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为在实施所述切削之后基于所述切削的深度更新所述第一坐标。

39.如权利要求37所述的系统，其中，所述控制系统进一步被配置为在实施所述切削之后基于在实施所述切削之后所述第三致动器的位置更新所述第三坐标。

说明书

一种自动操作连续采掘机的方法和系统

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2011年8月3日提交的美国临时专利申请第61/514542号、2011年8月3日提交的美国临时专利申请第61/514543号以及2011年8月3日提交的美国临时专利申请第61/514566号的优先权权益，其全部内容以参考的方式纳入本文。还以参考的方式将2012年
8月3日提交且题为“AUTOMATED OPERATIONS OF A MINING MACHINE（采掘机的自动化操作）”的PCT专利申请第PCT/US2012/049532号（律师档案第051077-9192-WO00号）和2012年8月3日提交且题为“STABILIZATION SYSTEM FOR MINFNG MACHINE（采掘机的稳定系统）”的美国非临时专利申请第13/566150号（律师档案第051077-9239-US00号）的全部内容纳入本申请。

背景技术

[0003] 本发明的各实施例涉及诸如硬岩连续采掘机的采掘机的自动化操作。

[0004] 传统上，使用爆破挖掘或机械挖掘实施硬岩挖掘。爆破挖掘包括在被挖掘的岩石中钻小孔以及用炸药填充孔。接着按设计成破碎所需体积的岩石的顺序引爆炸药。破碎后的岩石接着通过装运设备去除。岩石破碎的猛烈特性阻止爆破过程的自动化以及因此使得过程无效率和不可预测。

[0005] 机械挖掘消除炸药的使用以及使用卷边盘形刀具技术以破碎挖掘的岩石。然而，卷边盘形刀具要求施加非常大的力以压碎和破碎在挖掘情况下的岩石。例如，每个刀具所需的平均力大约50吨且每个采掘机所经受的典型最大力通常超过100吨。考虑到这些力要求，通常是 以阵列的方式布置多个刀具（例如50个刀具），从而按很小间隔、平行路线横切岩石。该刀具阵列可重达800吨或以上且通常需要大约千千瓦数量级的电力。这样，该机器仅可经济地用于诸如水和电力供应的隧道的大项目。

[0006] 振荡盘形采掘机（通常称为硬岩连续采掘机）克服涉及卷边盘形刀具的很多问题。振荡盘形采掘机使用离心驱动盘形刀具以切削原料。由于盘形刀具的振荡特性，振荡盘形采掘机要求比卷边盘形刀具更小的力来破碎原料。因此，振荡盘形采掘机比卷边盘形刀具操作上更有效率。然而，振荡盘形采掘机仍遭受涉及操作员安全和无效率操作的问题。具体地说，手动操作机器通常要求操作员位于机器附近以观察其操作。

发明内容

[0007] 因此，本发明的实施例提供自动操作连续采掘机的方法和系统。一个方法包括：自动操作至少一个致动器以将支撑刀盘的平台定位在预定启动位置；以及自动操作至少一个致动器以将平台向切削面推进直到刀盘接触切削面并且刀盘和切削面之间的物理力的至少一个指示超过预定值。方法还包括将切削面的至少一个坐标自动保存到计算机可读介质，至少一个坐标基于当指示超过预定值时至少一个致动器的参数。

[0008] 一个系统包括支撑刀盘的平台，用于线性地移动平台的至少一个致动器，以及被配置为实施自动化找面操作而无需人工互动的控制系统。控制系统通过以下步骤实施自动化找面操作（，i）操作至少一个致动器以将平台定位在预定启动位置（，ii）操作至少一个致动器以将平台向切削面推进直到刀盘接触切削面并且刀盘和切削面之间的物理力的至少一个指示超过预定值，以及(iii)将切削面的至少一个坐标保存到计算机可读介质，至少一个坐标基于当指示超过预定值时至少一个致动器的参数。

[0009] 另一系统包括平台和联接到平台并包括刀盘的臂。系统还包括被配置为线性地移动平台的第一致动器、被配置为水平地摆动臂的第二致动器以及被配置为垂直地倾斜臂的第三致动器。另外，系统包括控制系统，该控制系统被配置为(i)自动操作第一致动器以将平台定位在预定推进启动位置，(ii)自动操作第二致动器以将臂定位在预定摆动启动位置，(iii)自动操作第三致动器以将臂定位在预定倾斜启动位置，以及(iv)自动操作第一致动器以将平台从预定启动位置向切削面移动直到刀盘接触切削面且第一致动器加压到预定压力值。控制系统进一步被配置为(v)基于当第一致动器加压到预定压力值时第一致动器的位置自动保存切削面的第一坐标，基于当第一致动器加压到预定压力值时第二致动器的位置自动保存切削面的第二坐标，以及(vii)基于当第一致动器加压到预定压力值时第三致动器的位置自动保存切削面的第三坐标。

[0010] 另一方法包括访问存储在计算机可读介质中的切削面的至少一个坐标，自动操作至少一个致动器以将平台定位到离至少一个坐标预定启动距离，平台支撑刀盘，以及自动操作至少一个致动器以将平台向切削面推进并超过至少一个坐标预定切削深度，从而使用刀盘实施切削面的切削。

[0011] 又一个系统包括支撑刀盘的平台，被配置为线性地移动平台的至少一个致动器，以及被配置为实施自动化切削操作而没有人工互动的控制系统。控制系统通过以下步骤实施自动切削操作，(i)访问存储在计算机可读介质中的切削面的至少一个坐标，(ii)操作至少一个致动器以将平台定位到离至少一个坐标预定距离，以及(iii)操作至少一个致动器以将平台向切削面推进并超过至少一个坐标预定切削深度，从而使用刀盘实施切削切削面。

[0012] 又一系统包括平台和联接到平台并包括刀盘的臂。系统还包括被 配置为线性地移动平台的第一致动器、被配置为水平地摆动臂的第二致动器以及被配置为垂直地倾斜臂的第三致动器。另外，系统包括控制系统，该控制系统被配置为访问存储在计算机可读介质中的切削面的第一坐标和切削面的第二坐标，(ii)自动操作第一致动器以将平台定位到离第一坐标预定启动距离，(iii)自动操作第二致动器以将臂定位在预定切削位置，以及基于第二坐标自动操作第三致动器以定位臂。控制系统进一步被配置为自动操作第一致动器以将平台向切削面推进并超过第一坐标预定切削深度，自动操作第二致动器以将臂摆动到最大摆动角度，从而使用刀盘切削切削面，以及基于预定切削深度自动更新第一坐标。

[0013] 另一方法包括访问存储在计算机可读介质中的切削面的至少一个坐标，自动操作第一致动器以将平台定位到离至少一个坐标预定间隙距离，平台支撑刀盘，以及在将平台定位到离至少一个坐标预定间隙距离之后，自动操作第二致动器以将臂定位在调度（tramming）位置，臂联接到平台并包括刀盘。

[0014] 另一系统包括平台、联接到平台并包括刀盘的臂、被配置为线性地移动平台的第一致动器，以及被配置为水平地摆动臂的第二致动器。系统还包括被配置为实施自动预调度（pre-tramming）操作而无需人工互动的控制系统。控制系统通过以下步骤实施预调度操作，(i)访问存储在计算机可读介质中的切削面的至少一个坐标，(ii)操作第一致动器以将平台定位到离至少一个坐标预定间隙距离，以及(iii)在将平台定位到离至少一个坐标预定间隙距离之后操作第二致动器以将臂摆动到预定调度位置。

[0015] 又一系统包括平台、联接到平台并包括刀盘的臂、被配置为线性地移动平台的第一致动器，以及被配置为水平地摆动臂的第二致动器。系统还包括控制系统，该控制系统被配置为(i)自动访问切削面的至少一个坐标，(ii)自动操作第一致动器以将平台定位在离至少一个坐标预 定距离，以及(iii)在平台定位在离至少一个坐标预定距离之后自动操作第二致动器以将臂摆动到调度位置。控制系统进一步被配置为(iv)在将臂摆动到调度位置之后自动操作第一致动器以将平台定位在预定切削位置，以及(v)在平台定位在切削位置之后调度（tram）机器。

[0016] 又一方法包括使用包括在可枢转地联接到可移动平台的臂中的刀盘实施自动化切削操作而无需人工互动，以及停止自动化切削操作而无需人工互动。停止自动化切削操作包括(i)停止驱动刀盘的至少一个电动机，(ii)操作第一致动器以将平台从切削面缩回预定距离，以及(iii)操作第二致动器以将臂摆动到预定调度位置。

[0017] 另一系统包括平台、联接到平台并包括刀盘的臂、被配置为线性地移动平台的第一致动器，以及被配置为水平地摆动臂的第二致动器。系统还包括控制系统，该控制系统被配置为实施自动化切削操作而无需人工互动以及停止自动化切削操作而无需人工互动。控制系统通过以下步骤停止自动化切削操作，(i)停止驱动刀盘的至少一个电动机，(ii)操作第一致动器以将平台从切削面缩回预定距离，以及(iii)操作第二致动器以将臂摆动到预定调度位置。

[0018] 又一系统包括平台、联接到平台并包括刀盘的臂、被配置为线性地移动平台的第一致动器，以及被配置为水平地摆动臂的第二致动器。控制系统还包括控制系统，该控制系统被配置为当泵运行时从遥控单元接收停机命令并响应于命令实施自动化停机操作而无需人工互动。控制系统通过以下步骤实施自动化停机操作，(i)操作第一致动器以将平台定位在推进切削位置，(ii)在平台定位在推进切削位置之后操作第二致动器以将臂摆动到摆动切削位置，以及(iii)在臂定位在摆动切削位置之后停止泵。

附图说明

[0019] 图1示出一种硬岩连续采掘机。

[0020] 图2是图1的采掘机的切削机构的立体图。

[0021] 图3是图2的切削机构的立体分解图。

[0022] 图4是沿图2中的轴线34截取的图2的切削机构的刀盘的局部剖视图。

[0023] 图5是图1的采掘机的示意性局部俯视图。

[0024] 图6是安装图1的采掘机的臂的枢转机构的立体图。

[0025] 图7是图6的臂和枢转机构的剖视图。

[0026] 图8示意性地示出图1的采掘机的控制系统。

[0027] 图9a-c示意性地示出图8的控制系统的至少一个控制器。

[0028] 图10a-b是示出通过图8的控制系统实施的自动化预调度操作的流程图。

[0029] 图11a-c是示出通过图8的控制系统实施的自动化找面操作的流程图。

[0030] 图12a-g是示出通过图8的控制系统实施的自动化切削操作的流程图。

[0031] 图13是示出通过图8的控制系统实施的自动化停止切削操作的流程图。

[0032] 图14a-b是示出通过图8的控制系统实施的自动化停机操作的流程图。

具体实施方式

[0033] 在详细解释本发明的任何实施例之前，应理解本发明的应用不限于以下说明书中阐述或附图中示出的结构的细节和部件的布置。本发明可具有其它实施例并可以其它方式实践或实施。而且，本文描述的方法、操作和序列可按不同次序实施。因此，除非本文另有说明外，没有从其中在本申请的详细描述或权力要求书中表示的元件、步骤或限制的次序暗示必须的次序。而且，除非本文另有说明外，本文所描述的方法和过程步骤可组合成更少步骤或分成另外步骤。

[0034] 另外，应理解本文所采用的措辞和术语是为说明的目的而不应认 为是限制。本文中“包含”、“包括”或“具有”及其变型的使用意思是包括此后所列项目及其等同物以及另外项目。术语“安装的”、“连接的”和“联接的”广泛地被使用以及包括直接和间接的安装、连接和联接。另外，“连接的”和“联接的”不管是直接还是间接，不限于物理的或机械的连接或联接，以及可包括电气连接或联接。而且，电子通讯和通知可使用包括直接连接、无线连接等的任何已知方式实施。

[0035] 还应该注意，多种硬件和基于设备的软件以及多种不同结构部件可用于实施本发明。另外，应该理解，本发明的实施例可包括硬件、软件以及电子部件或模块，为了讨论的目的，该硬件、软件以及电子部件或模块可说明和描述为假设仅仅部件的大部分在硬件中实现。然而，本领域的普通技术人员以及基于阅读该详细说明可认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子设备方面可在由一个或多个处理器执行的软件（例如，存储在非暂时性计算机可读介质上）中执行。这样，应该注意，多种硬件和基于设备的软件以及多种不同结构部件可用于实施本发明。而且，以及如随后段落中描述的，附图中所示的具体机械构造旨在例示本发明的实施例以及其它可能的替代机械构造。例如，在说明书描述的“控制器”可包括诸如一个或多个处理器、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口以及连接部件的各种连接（例如系统总线）的标准处理部件。

[0036] 图1示出一种连续采掘机10。机器10包括本体或框架12、可枢转地附接到框架12的切削机构22，以及驱动机器10的一对履带24。机器10具有平行于机器10的行进方向的纵向轴线25。每个履带24由电动机（例如，液压电动机）驱动以调度采掘机10，以及控制和同步电动机以提供推进、后退、停止和转向动作。在某些实施例中，采掘机10还包括稳定系统26，该稳定系统26有助于在操作过程中稳定和定位（例如，使水平）采掘机10。

[0037] 如图2和3中所示，切削机构22包括刀盘26、具有纵向轴线34的臂或切削悬臂30，以及用于将刀盘26附接到臂30的支架42。臂30在框架12前部的枢转轴线44上枢转。最靠近臂30的框架12的前部限定垂直平面45，该垂直平面45包括枢转轴线44并垂直于纵向轴线25。
在本申请的上下文内以及除非另有说明，当臂30的位置被指定为角度时，平面45用作被指定角度的参考点。例如，如果臂30定位在大约90度，则其定位在离平面45大约90度（例如，大约平行于采掘机10的框架12的纵向轴线25）。

[0038] 刀盘26包括法兰54和三个开口58（参见图3）。每个开口58可松开地接纳盘形刀具组件66。盘形刀具组件66彼此间隔开并沿独立的轴线定向。每个盘形刀具组件66限定纵向转动轴线70（示出为70a、70b和70c），以及盘形刀具组件66以一个角度安装使得组件66的转动轴线70不平行且不会相交。例如，如图2中所示，中间盘形刀具组件66a的轴线70a基本上与臂30的纵向轴线34同轴。下盘形刀具组件66b的轴线70b与中间盘形刀具组件66a的轴线70a成一定角度。上盘形刀具组件66c的轴线70c与下盘形刀具组件66b的轴线70b和中间盘形刀具组件66a的轴线70a成一定角度。当刀盘26接合原料时，盘形刀具组件66的这种布置产生均匀切削。另外实施例可包括以各种位置布置的更少或更多盘形刀具组件66。

[0039] 如图4中所示，刀盘26还包括吸收质量74，由诸如铅的重原料制成的该吸收质量74位于包围三个开口58的刀盘26的内部容积中。通过使三个离心地驱动盘形刀具组件66共用公共重物重量，需要较少总重且允许更轻和更紧凑设计。在一个实施例中，大约6吨在三个盘形刀具组件66中共用。安装布置被配置为对由每个盘形刀具组件66施加的大约平均力作出反应，而最大切削力被吸收质量74吸收而不是被臂30或其他支撑结构吸收。每个盘形刀具组件66的质量相对小于吸收质量74。

[0040] 如图3中所示，臂30包括顶部82和底部86。支架42包括法兰94。支架42以诸如焊接的任何合适方式固定到臂30。支架42通过U形沟槽98附接到刀盘26。每个沟槽98接纳刀盘法兰54和支架法兰94以将刀盘26固定到支架42。弹性套筒（未示出）放置在刀盘26和支架42之间以将刀盘振动与臂30隔离开。

[0041] 盘形刀具组件66通过刀具电动机驱动以离心方式移动。例如，这通过使用驱动轴（未示出）驱动盘形刀具组件66完成，该驱动轴具有限定第一转动轴线的第一部分和限定第二转动轴线的第二部分，第二转动轴线径向地偏离第一转动轴线。离心移动的大小与轴的每个部分的转动轴线之间的径向偏离量成比例。在一个实施例中，偏离量是几毫米，以及盘形刀具组件66通过相对小幅度以诸如大约3000RPM的高频率离心地驱动。

[0042] 盘形刀具组件66的离心移动产生抵靠原料的类似手提钻的动作，致使岩石拉伸断裂，从而将岩石碎片从岩石表面移走。具体地说，盘形刀具组件66抵靠表面的动作类似于凿子在诸如岩石的易碎原料中发生拉伸应力的动作，该动作致使有效地拉力破坏。岩石中产生拉伸断裂所需的力小于传统卷边盘形刀具移除同量岩石所需的力一个数量级。在某些实施例中，盘形刀具组件66还可垂下使得当盘形组件66振荡时转动轴线70以正弦曲线方式移动。这可通过使盘形刀具驱动轴绕该轴线有角度地转动偏离盘形刀具壳体而完成。如图2中所示，喷水器99安装在邻近每个盘形刀具组件66的前部且定位成将水导向原料。喷水器99将水或其他流体喷向正被切削的原料以有助于移出和移除成碎片的原料以及控制采掘过程中产生的粉尘。

[0043] 通过将臂30向原料（即，向切削面）推进以及摆动臂30来操作采掘机10以切削原料。在操作过程中，当臂30沿顺时针方向（如图2中从臂30的顶部看）摆动时，下盘形刀具组件66b第一个接触原料。当下盘形刀具组件66b接触原料时，移出的原料远离切削面。中间盘 形刀具组件66a在下盘形刀具组件66b之后接触原料，以及由中间盘形刀具组件66a移出的原料通过由下盘形刀具组件66b产生的空间远离切削面。同样地，上盘形刀具组件66c在中间盘形刀具组件66a之后接合原料，以及由上盘形刀具组件66c移出的原料通过由中间盘形刀具组件66a产生的空间掉到地面或矿井地面上。因此，由于盘形刀具组件66从最低位置到最高位置接触原料，由前面盘形刀具移出的材料不会被随后盘形刀具再压碎，这减小对盘形刀具组件66的磨损。另外，定位盘形刀具组件66使得每个盘形刀具66切入原料同等深度，这防止可阻碍采掘机10进度的原料中的不均匀性。

[0044] 图5是图10的采掘机的示意性局部俯视图。如图5中示意性所示，机器10的框架12包括向前平台128和向后平台130。机器10还包括用于将向前平台128向前（例如，朝向原料）移动的一个或多个致动器136。在某些实施例中，致动器136还可将向后平台130向前移动（例如，朝向向前平台128）。例如，在某些实施例中，平台128和130可使用锚固系统锚固在地面或地上以提供支撑。当平台128和130的一个被锚固时，致动器136仅可移动未被锚固的平台。锚固系统可包括紧固到每个平台128和130的钻头144，该钻头144可延伸进入地面。如在本申请内使用的，致动器可包括液压致动器（例如，液压汽缸或活塞）、气动致动器、电动致动器（例如，开关或继电器或压电致动器）、机械致动器（例如，螺栓或凸轮致动器）或用于移动采掘机部件的其他类型的机构或系统。

[0045] 在某些实施例中，原料处理系统可与采掘机10一起使用。原料处理系统可包括铲土机、真空系统、破碎特大原料的破碎机或压碎机、以及输送系统145（参见图5）。原料处理系统将切削的原料从切削面移走。原料处理系统的部分可安装在采掘机10上或不在采掘机10上。例如，输送系统145可定位在臂30下面并沿着机器10的至少一侧以收集和运送移出的原料。类似地，真空系统可不安装在机器10上。如以下更详细描述的（参见图8），原料处理系统的某些部件可由包括在 采掘机10中的控制器控制。具体地说，包括在采掘机10中的一个或多个控制器可通过有线或无线链接将命令传到原料处理系统。在某些实施例中，原料处理系统的部件还可就地手动控制或通过遥控单元控制。

[0046] 如图5中所示，臂30安装在沿向前平台128上的轨道（未示出）滑动的推进平台或可滑动框架168上。一个或多个致动器（“推进致动器171和172”）锚固到向前平台128且沿轨道线性地移动推进平台168。因此，联接到推进平台168的臂30可相对于向前平台128平移。推进致动器171和172的位置匹配成防止推进平台168无意地倾斜。在某些实施例中，推进平台168的伸展范围可从0毫米（未伸展）到大约1500毫米（即，完全伸展）。在以下描述中，推进平台168的位置可用推进致动器171和172的伸展表示。在某些实施例中，每个推进致动器171和172具有大约200毫米的行程。

[0047] 臂30在枢转轴线44上水平地左右摆动以驱动盘形刀具组件66进入原料。具体地说，臂30使用枢转组件132在枢转轴线44处安装到推进平台168。枢转组件132包括允许臂30水平地摆动的枢轴133。臂30使用一个或多个致动器（“摆动致动器160和164”）左右摆动，该一个或多个致动器连接在臂30和推进平台168之间。摆动致动器160和164可被配置为通过大约150度的最大弧度摆动臂30。在某些实施例中，机器10还包括使臂30转动的转动致动器，该转动致动器增加臂转动程度以及改善切削机构22的定位。

[0048] 臂30还垂直地上下移动（即，改变臂的高度）。例如，如图6和7中所示，允许臂30水平地摆动的枢转组件132可包括允许臂30垂直地枢转或倾斜的另外枢轴组件204。枢轴组件204包括开口支撑销208，该开口支撑销208包括上销209和下销210。上销209附接到臂30的上部以及下销210附接到臂30的下部。臂30通过在上球面轴承壳体216和上销209之间的上球面轴承211安装在上销209上，以及臂108 通过在下球面轴承壳体和下销210之间的下球面轴承213安装在下销210上。球面轴承壳体216和224中的每个通过接纳器228和232相对于臂平台168保持固定，如图7中示意性所示。

[0049] 为了垂直上下移动臂30（即，倾斜切削机构22），杆234附接到下球面轴承壳体224（参见图6）。销236附接到杆234且在其基部枢转地附接到臂平台168。如图6中所示，一个或多个致动器（“倾斜致动器237”）连接在销236的顶部和推进平台168之间以使下球面轴承壳体224枢转以及因此使臂30枢转或倾斜。附接到推进平台168的同一杆和销还附接到下球面轴承壳体224的相对侧，其为枢转组件204提供固定枢转点。在某些实施例中，倾斜致动器237可使臂30倾斜离臂30的水平位置上下大约1.5度。

[0050] 因此，在某些实施例中，采掘机10包括用于定位和移动臂30的多个致动器。具体地说，摆动致动器160和164用于臂30的回转或摆动，推进致动器171和172用于臂30的伸展和缩回，以及倾斜致动器237用于臂30的倾斜或升高。应该理解，另外或更少致动器可用于实施臂30的具体移动。当致动器包括一个或多个液压致动器时，每个液压致动器可装配有线性可变差动传感器（“LVDT”）或提供致动器行程位置信号的其它传感器以及压力变送器。每个液压致动器还可装配有或者比例阀或者负载保持阀以在未致动时将致动器锁定就位。当使用除了液压致动器外的其它类型致动器时，致动器可包括用于提供关于致动器状态的类似信息的传感器和用于将致动器锁定在具体位置的机构。

[0051] 采掘机10还包括控制采掘机10操作的控制系统。如以下更详细描述的，控制系统自动实施采掘机10的某些操作而无需人工互动。一般而言，控制系统可自动开始自动化序列或响应于人工命令（例如，来自由操作员操作的遥控单元）。在自动化操作开始之后，控制系统实施自动化序列而无需人工互动。

[0052] 图8示意性地示出根据本发明实施例的采掘机10的控制系统250。如图8中所示，控制系统250包括至少一个控制器252。具体地说，控制系统250包括第一控制器252a（即，“控制器1”）、第二控制器252b（即，“控制器2”）和第三控制器252c（即，“控制器3”）。

[0053] 在某些实施例中，第一控制器252a使用履带24控制机器10的调度以及控制稳定系统25。第一控制器252a还可控制与远程控制单元的通信。另外，在某些实施例中，第一控制器252a控制驱动包括在采掘机10中的至少一些致动器和/或电动机的一个或多个泵。第二控制器252b可控制盘形刀具组件66（例如，刀具电动机）和臂30的移动（例如，摆动致动器160和164、推进致动器171和172以及倾斜致动器237）。第二控制器252b还可控制位于机器
10上或不在机器10上的指示器，该指示器（例如，可视地、可听见地等）提供信息给操作员和其他人员。另外，第二控制器252b可控制真空系统以及可与遥控单元及其它外部系统和设备通信。在某些实施例中，第三控制器252c控制采掘机10与外部设备及系统（例如，机器输入/输出扩展）之间的通信。应该理解，由控制器252实施的功能可组合在单个控制器中或分布在另外的控制器中。类似地，控制器250可包括位于采掘机10外部的另外控制器252。图8中所示的三个控制器252及其相关联功能设置成系统250的一个示例配置。

[0054] 控制器252通过系统总线254通信。如图8中所示，采掘机10的其它部件还连接到并通过总线254通信。具体地说，包括在机器10中的致动器255连接到总线254且可与控制器252通信（例如，从控制器接收命令和提供信息给控制器）。致动器255可包括用于移动向前和/或向后平台128和130的致动器136、摆动致动器160和164、推进致动器171和172，以及倾斜致动器237。在某些实施例中，控制器252通过总线254发送操作命令给致动器255以及可从致动器255（例如，从与每个致动器255相关联的LVDT）接收位置和压力信息。

[0055] 驱动盘形刀具组件66的电动机256（即，“刀具电动机”）和/或履带24还连接到总线254且与控制器252通信。另外，泵单元257连接到总线254且与控制器252通信。如以下更详细描述的，泵单元257提供油给采掘机10中的至少某些致动器和电动机。具体地说，泵单元
257可包括三个主泵单元，该三个主泵单元控制电动机和与履带24和臂30相关联的致动器（例如，摆动致动器160和164、推进致动器171和172，以及倾斜致动器237）。在某些实施例中，泵单元257还控制水泵以及提供静压轴承油给盘形刀具组件66。而且，在某些实施例中，泵单元257控制各种致动器和包括在稳定系统25中的致动器。

[0056] 控制器252还可与包括在采掘机10中的诸如声、光报警的各种机器指示器258以及相关联显示器通讯。指示器258用于将信息传递给操作员和人员。采掘机10还可包括收发器260，该收发器260允许采掘机10发送数据给采掘机10外部的部件以及从采掘机10外部的部件接收数据（例如，命令、记录、操作参数等）。例如，控制器252可使用接收器260来与遥控单元261（例如，手持式遥控单元）和诸如监控和数据采集（“SCAD A”）系统的其它外部监视或控制系统进行通信。具体地说，在某些实施例中，操作员可使用遥控单元261发布命令给采掘机10。遥控单元261还可包括无线电发射机、脐带电缆连接器或两者。遥控单元261允许操作员开始诸如开关采掘机10、停止采掘机10、启动和停止采掘机10的各种部件和系统、稳定采掘机10、开始自动化操作、开始手动操作和关闭采掘机10的采掘机10的各种操作。控制器
252还可使用收发器260来与原料处理系统262通讯，该原料处理系统262包括真空系统262和输送系统145。

[0057] 如图8中所示，数据采集系统266还可连接到总线254以及可将机器操作数据采集和记录在计算机可读介质中。计算机可读介质可以是可移动或可转移的以允许数据在个人计算机（例如，便携式电脑、PDA、智能电话、平板电脑等）上查看。数据采集系统266还可被配 置为通过网络连接（例如，以太网连接）、电缆（例如，通用串行总线（“USB”）电缆）或其它类型的有线或无线连接传输数据。在某些实施例中，数据采集系统266当采掘机10实施切削时，自动启动采集数据，而当切削停止时，自动停止采集数据。

[0058] 另外，控制器252还与用于监视目的和/或控制目的的采掘机10的其它系统、传感器和部件通讯。例如，如图8中所示，控制器252可与多个传感器267通讯，该传感器267提供关于机器10操作的信息。传感器267可包括电动机电流传感器、温度传感器、继电器传感器、油传感器、位置传感器、压力传感器等。传感器26提供关于油温、致动器的位置、轴承油压、检测到的水等的信息。如以下更详细描述的，控制器252使用来自传感器267的信息以自动操作机器10。

[0059] 图9a-c示意性地示出控制器252。如图9a-c中所示，每个控制器252包括处理器270、计算机可读介质272和输入/输出接口274。应该理解，在某些实施例中，控制器252包括多个处理器270、计算机可读介质模块272和/或输入/输出接口274。而且，在某些实施例中，每个控制器252的部件不同（例如，与控制器2比较，控制器1包括另外部件）。在某些实施例中，每个控制器252封闭在结实、防尘外壳中。

[0060] 处理器270检索并执行存储在计算机可读介质272中的指令。处理器270还将数据存储到计算机可读介质272。计算机可读介质272包括非暂时性计算机可读介质以及包括易失性存储器、非易失性存储器（例如，闪存）或其组合。输入/输出接口274从控制器252外部（例如，从总线254）接收信息以及输出信息到控制器252外部（例如，到总线254）。在某些实施例中，输入/输出接口274还将从控制器252外部接收的数据存储到计算机可读介质272，以及，类似地，从计算机可读介质272检索数据以输出到控制器252外部。

[0061] 存储在每个控制器252的计算机可读介质272中的指令当通过处 理器270执行时实施具体功能。例如，如以下更详细描述的，控制器252执行指令以实施采掘机的各种自动化操作。具体地说，如以下更详细描述的，控制器252可控制采掘机自动（即，无需与操作员人工互动）实施预调度操作、找面操作、切削操作、停止切削操作和停机操作。作为这些操作的一部分，控制器252自动操作致动器255、电动机256、泵单元257、收发器260、指示器258以及与采掘机10相关联的其它部件和系统。控制器252在这些自动化操作过程中还可与原料处理系统262、供水系统以及与采掘机10相关联的电气系统通讯。

[0062] 机器操作

[0063] 为了启动机器10，操作员打开电源断路器。操作员或工程师接着检查机器10的各种操作参数（例如，使用SCADA系统）。操作参数可包括倾斜速度、推进和缩回速度、摆动速度、切削深度、最大臂摆动角度、倾斜增量调整、自动切削参数以及切削和摆动位置。在检查参数之后，操作员可激活遥控单元261并通过遥控单元261开始命令以启动泵单元257。在某些实施例中，在泵单元257启动之前发出大约10秒的声音报警以提醒人员机器10正在启动。在某些实施例中，控制系统250在泵257启动之前还确认与泵单元257相关联的电路互锁是可用的。如果电路互锁是可用的，则控制系统250启动与泵单元257相关联的电动机。随着泵单元257运行，操作员可使用遥控单元261将机器10调度、倾斜和摆动到所需位置。

[0064] 预调度

[0065] 在机器10启动之后但在调度机器10之前，臂30定位在预定调度位置以安全地调度机器10。该操作通常称为“预调度”。控制系统250可自动实施预调度。具体地说，如以上参照图9a-c所提到的，控制器252包括存储在计算机可读介质272中以及可通过处理器270执行以实施采掘机10的各种自动化操作的软件。在某些实施例中，软件包括用于实施自动化预调度操作的指令。图10a-b示出自动化预调度操作的另外细节。

[0066] 自动化预调度操作可手动或自动地开始。为了手动开始操作，操作员可从遥控单元261选择预调度功能或按钮，且遥控单元261可发送“开始”命令给控制系统250。如下所述，控制系统250在自动化切削操作过程中还可自动开始自动化预调度操作（参见图12f）。

[0067] 在自动化预调度操作开始之后（在299），控制系统250实施自动化操作而无需人工互动。具体地说，如图10a中所示，控制系统250确定是否定位了切削面（在300）。该操作通常称为“找面”操作且可包括使平台168和臂30与切削面对准。接着可基于对准好的平台168和臂30的位置（例如，伸展、角度和倾斜）确定切削面的坐标。

[0068] 找面

[0069] 控制系统250可实施自动化找面操作。具体地说，如以上参照图9a-c所提到的，控制器252包括存储在计算机可读介质272中以及可通过处理器270执行以实施采掘机10的各种自动化操作的软件。在某些实施例中，软件包括用于实施自动化找面操作的指令。为了开始自动化找面操作，操作员可从遥控单元261选择找面功能或按钮，且遥控单元261可发送“开始”命令给控制系统250。而且，在某些实施例中，控制系统250自动开始找面操作。例如，如果还未定位切削面，控制系统250可自动开始作为自动化预调度操作一部分的自动化找面操作（在300，参见图10a）。图11a-c示出自动化找面操作的另外细节。

[0070] 在自动化找面操作开始之后（在301），控制系统250实施操作而无需人工互动。具体地说，如图11a中所示，控制系统250确定互锁是否已跳开或设置（在302）。如果互锁在找面操作过程中的任何时候已跳开或设置（即，不“正确”），则控制系统250结束自动化找面操作。如果互锁未跳开或设置（即，“正确”）（在302），则控制系统250将推进平台168和臂30定位在预定启动位置。预定启动位置可包 括推进启动位置和摆动启动位置。在某些实施例中，预定启动位置还包括倾斜启动位置。

[0071] 具体地说，如图11a所示，如果互锁正确（在302），则控制系统250自动操作倾斜致动器237以将臂30倾斜到倾斜启动位置（在304）。臂30的倾斜或垂直升高有助于采掘机10通过将盘形刀具组件66与矿脉对准沿矿带或矿脉切削。因此，臂的垂直位置应从一个切削到另一个得以保持以确保有效切削。在某些实施例中，倾斜启动位置为大约135毫米，但该数值可根据正被切削的具体矿脉的轮廓和采掘机10的其它参数改变。倾斜启动位置可指定为与臂30的默认垂直位置的角度、表示倾斜致动器237伸展的毫米或与臂30的默认垂直位置的垂直位移。在某些实施例中，倾斜启动位置与以下参照自动化切削操作所述的倾斜切削位置一样（参见图12a-12g）。

[0072] 当臂30到达倾斜启动位置时且同时互锁保持正确(在302和308),控制系统250自动操作推进致动器171和172以将推进平台168移动到推进启动位置(在310)。在某些实施例中，推进启动位置是推进致动器171和172的最小行程或伸展，在该位置可发生切削（例如1100毫米）。推进启动位置可与以下参照自动化切削操作所述的推进切削位置一样（参见图
12a-12g）。

[0073] 当平台168在推进启动位置范围内（例如，从大约1097毫米伸展到大约1103毫米）时（在312）且同时互锁保持正确（在308和314，参见图11b），控制系统250自动操作摆动致动器160和164以将臂30摆动到摆动启动位置（在316）。在某些实施例中，摆动启动位置为大约90度（即，大约平行于采掘机10的框架12的纵向轴25），其是摆动角度，切削深度在该摆动角度最大。在其他实施例中，摆动启动位置与以下参照自动化切削操作所述的摆动切削位置一样（参见图12a-12g）。

[0074] 当臂30在摆动启动位置范围内（例如，在摆动启动位置的大约1度内）时（在318）且同时互锁保持正确（在314和320），控制系统250找到相对于预定启动位置的切削面。具体地说，控制系统250自动操作推进致动器171和172以（例如，以设置的速度）推进平台168直到盘形刀具组件66中的一个接触（即，“找到”）切削面（在322）。具体地说，控制系统250操作推进致动器171和172以使刀盘26向切削面推进直到中间盘形刀具组件66a与切削面接触。控制系统250还持续使平台168（以及相应地刀盘26）向切削面推进直到刀盘26和切削面之间的物理力超过预定阈值。当物理力达到或超过预定阈值时，刀盘26正确地定位抵靠切削面以基于臂30和/或平台168的位置确定切削面的至少一个坐标。

[0075] 在某些实施例中，控制系统250间接测量刀盘26和切削面之间的物理力。具体地说，推进致动器171和172的参数可提供刀盘26和切削面之间的物理力的一个或多个指示。控制系统250可确定这些指示是否等于或超过预定值以间接确定刀盘26和切削面之间的物理力是否已达到预定阈值。例如，如果推进致动器171和172包括液压汽缸，则控制系统250可使用致动器171和172的压力值作为刀盘26和切削面之间的物理力的指示。具体地说，控制系统250可使平台168向切削面推进直到推进致动器171和172被加压到预定阈值（例如，
120bar）。当致动器171和172包括气动致动器时，控制系统250可使用类似的压力值作为刀盘26和切削面之间的物理力的指示。在某些实施例中，控制系统250可使用供应给致动器
171和172的电流、致动器171和172的部件之间的力值或致动器171和172的部件的物理位置的各参数作为刀盘26和切削面之间的物理力的指示。诸如摆动致动器160和164、倾斜汽缸
237和传感器267的机器10的其它部件还可提供刀盘26和切削面之间的物理力的一个或多个指示。

[0076] 当刀盘26和切削面之间的物理力的指示等于或超过预定值时（在324），控制系统250基于倾斜致动器237、推进致动器171和172和/ 或摆动致动器160和164的当前位置保存切削面的至少一个坐标（例如，到控制器252中的一个的计算机可读介质）（在325）。在某些实施例中，坐标包括推进面位置、摆动面位置和倾斜面位置。推进面位置基于推进平台168的位置，摆动面位置基于臂30的角度，以及倾斜面位置基于臂30的倾斜。具体地说，推进面位置可基于推进致动器171和172的伸展或行程。类似地，摆动面位置可基于摆动致动器160和164的伸展或行程，以及倾斜面位置可基于倾斜致动器237的伸展或行程。因此，当中间盘形刀具组件66a正在接触切削面时，切削面的坐标可根据推进致动器171和172的行程、臂30的角度和倾斜致动器237的行程加以指定。

[0077] 在保存切削面坐标之后（在325）且同时互锁保持正确（在326），控制系统250自动操作推进致动器171和172以将推进平台168从识别的切削面缩回预定缩回距离（例如，以防止盘形刀具组件66当臂30摆动时拖拽抵靠工作面）（在328）。在某些实施例中，缩回距离从大约20毫米到大约35毫米。当推进平台168在缩回距离范围内（例如，在离缩回距离大约2毫米内）时（在330）且同时互锁保持正确（在332），控制系统250自动操作摆动致动器160和164以将臂30摆动到预定摆动切削位置（例如，在预定摆动速度下）（在334）。摆动切削位置可以是臂30的角度，在该角度通过采掘机10实施的所有切削启动。当臂30在摆动切削位置范围内（例如，在摆动切削位置的1度范围内）时（在336），找面操作结束。

[0078] 在保存切削面的坐标之后，控制系统250（和/或包括在采掘机10中或在采掘机10外的其它控制系统）可从计算机可读介质访问坐标。例如，当启动切削面的新切削时以及当预调度机器10时，控制系统250可访问坐标。如果坐标丢失（例如，在切削过程中发生断电期间），控制系统250还可访问已保存的坐标。如以下更详细描述的，在实施切削之后，控制系统250还可更新切削面的已保存的坐标以说明切削深度。

[0079] 在某些实施例中，控制系统250可指定已保存的坐标或者为手动找到的或者为自动找到的坐标。例如，控制系统250可分别保存手动找到的坐标和自动找到的坐标。另外，如果实施手动找面操作，则控制系统250可保存手动找到的找面坐标以及可重置自动找到的坐标（例如，通过将自动找到的坐标设置成0或其它默认值或无效值），反之亦然。当实施手动找面操作时，重置自动找到的坐标，反之亦然,可以防止控制系统250将无效坐标用于切削面。

[0080] 回到图10a和自动化预调度操作，当已定位切削面时（在300），控制系统250确定互锁是否正确（在350）。如果在预调度操作过程中的任何时候互锁不正确，则控制系统250结束自动化预调度操作。如果互锁正确，控制系统250自动操作推进致动器171和172以将推进平台168缩回到预定间隙距离。预定间隙距离可大约离切削面50毫米。例如，控制系统250可访问所存储的切削面坐标且可根据所访问坐标将推进平台158缩回预定间隙距离。具体地说，控制系统250可将推进平台168缩回离所保存的推进面位置大约50毫米。将平台168缩回到间隙距离防止盘形刀具组件66当臂30在预调度过程中摆动时接触和拖拽切削面。

[0081] 当推进平台168到达间隙距离（例如，在间隙距离的大约2毫米内）时（在354）且同时互锁保持正确（在350和356，参见图10b），控制系统250将臂30摆动到预定调度位置（在358）。在某些实施例中，调度位置为大约90度。然而，调度位置可设置成当调度机器10时防止刀盘26在切削面上拖拽的任何角度。调度位置还可选择成有助于将采掘机重心向后移动尽可能远，这有助于在调度过程中稳定机器10。

[0082] 当臂30到达调度位置且互锁保持正确时(在356和362),控制系统250自动操作推进致动器171和172以将推进平台168缩回到预定推进 切削位置(在364)。在某些实施例中，推进切削位置是推进致动器171和172的最小伸展，在该位置，切削可启动（例如，从大约1097毫米到大约1103毫米）。当推进平台168在推进切削位置范围内（例如，在或超过推进切削位置）时（在366），自动化预调度操作结束。

[0083] 在已预调度机器10之后，可安全地调度机器10（例如，到切削切削的启动位置）。为了正向或反向调度机器10，操作员可按压一个按钮或按钮的组合并沿所需方向致动在遥控单元261上的操纵杆（即，以发布“正向调度”或“反向调度”命令）。当操作员发布正向调度或反向调度命令时，松开履带24的制动且电动机沿命令方向驱动履带24。控制系统250匹配履带24的驱动速度以防止机器10无意地回转以及正确地引导机器10。在某些实施例中，如果两个履带24之间的速度差大于预定值预定时间，则控制系统250自动禁止调度。

[0084] 在某些实施例中，机器10可装配有激光位移传感器，该激光位移传感器被配置为测量刀盘26离切削面有多远。如果机器10调度到太靠近切削面，则控制系统250自动使臂30不能水平地摆动以防止损害盘形刀具组件66。而且，在某些实施例中，当操作员正将机器10向切削面调度时，如果机器10（例如，刀盘26）在切削面的预定最小距离内，则控制系统250可自动禁止调度。

[0085] 在某些实施例中，控制系统250进一步被配置为实施自动化调度（即，“自动调度”或“自动进行调度”）以及操作员可使自动调度功能有效或无效。在某些实施例中，当推进致动器171和172在自动化切削操作过程中达到预定最大伸展时，操作员使自动调度有效以允许控制系统自动调度机器10。当激活自动调度功能时，控制系统250将机器10在预定调度速度下向前调度预定调度距离且接着自动停止。在某些实施例中，在自动调度之后，在重新开始切削之前稳定（例如，手动地或自动地）机器10。

[0086] 切削

[0087] 在机器10已调度（例如，到启动位置）之后，控制系统250可实施自动化切削操作（即，“自动切削”）。具体地说，如以上参照图9a-c所提到的，控制器252包括存储在计算机可读介质272中以及可通过处理器270执行以实施采掘机10的各种自动化操作的软件。在某些实施例中，软件包括用于实施自动化切削操作的指令。自动切削周期要求最少操作员互动以及降低与采掘活动相关联的风险。在自动化切削操作过程中，机器10在控制系统250的控制下自主操作且无需人工互动。然而，控制系统250可从遥控单元261或远程操作员站（例如，SCAD A）（例如无线地）接收命令和数据，从而停止或超驰自动化切削操作。控制系统250还可接收数据（例如，通过总线254），控制系统250根据采掘机10的目前操作参数使用该数据来调整或结束自动化切削序列。具体地说，在某些实施例中，控制系统250持续监视机器10的操作参数且在系统故障的情形中或如果操作参数在设定限制外关闭或中止自动化切削操作。而且，如果机器10已稳定（例如，使用稳定系统25）且切削面已找到（参见以上参照图11a-c所述的找面操作），则控制系统250仅可允许切削。而且，如果操作员从遥控单元261发布中止命令，则控制系统250中止自动化切削操作。

[0088] 为了手动开始自动化切削操作，操作员可从遥控单元261选择启动切削功能或按钮，且遥控单元261可发送“开始”命令给控制系统250。在某些实施例中，当操作员选择启动切削功能，数据采集系统266自动启动（例如根据来自遥控单元261和/或控制系统250的命令）以监视和记录切削操作。在某些实施例中，控制系统250还可自动开始自动化切削操作（例如，在自动调度机器10以针对新切削序列重新定位机器10之后）。图12a-g示出自动化切削操作的另外细节。

[0089] 如图12a所示，在自动化切削操作开始之后（在400），控制系统250（例如，第二控制器252b）确定互锁是否正确（在401）。如果在自动化切削操作过程中的任何时候互锁不正确，则控制系统250结 束自动化切削操作，如图12b中所示。具体地说，为了结束自动化切削操作，控制系统250确定是否已设置停止互锁（在402）。在某些实施例中，当切削已开始但随后机器状态指示必须停止或中止切削时，设置停止互锁。因此，如果已设置停止互锁，则控制系统250执行或实施自动化“停止切削”操作（在404）以确保正确和安全停止自动化切削操作。以下参照图13提供关于自动化停止切削操作的另外细节。

[0090] 如图12b中所示，除了检查是否设置停止互锁外（在402），控制系统250还停止盘形刀具组件66（例如，相关联的刀具电动机）（在406）、停止在每个盘形组件66上的喷水器99（在408），以及停止原料处理系统262的真空系统264和其它部件（在410）。应该理解，取决于自动化切削操作的状态，当该自动化切削操作停止或终止时，不是所有机器10的这些部件都可能正在操作。因此，图12b示出当停止自动化切削操作时可以根据需要停止的部件。

[0091] 在某些实施例中，当停止自动化切削操作时，控制系统250立即停止刀具电动机、喷水器99和泵单元257。然而，在某些实施例中，控制系统延迟关闭原料处理系统262的真空系统264和其它部件以允许清理在真空和输送线中的原料。在停止与机器10相关联的这些部件和实施自动化停止切削操作之后（若需要），自动化切削操作结束。

[0092] 回到图12a，如果互锁正确（在401），则控制系统250启动真空系统264（在412）。在某些实施例中，控制系统250发送（例如，无线地）启动命令给真空系统264（例如，使用收发器260）。控制系统250还可等待来自真空系统164的反馈以确认真空系统264在控制系统250持续自动化切削操作之前正在运行。如果真空系统264启动失败，则互锁可设成强制控制系统250停止自动化切削操作。另外，如果在自动化切削操作过程中控制系统250失去与真空系统264的通讯，则真空系统264保持运行但可就地停止。在自动化切削操作过程中，控制系统250还可监视真空系统264的压力。如果真空压力降到预定最 小压力值以下或如果真空系统264就地停止，则控制系统250允许结束当前自动化切削操作，但是，当切削操作完成时，控制系统250中止自动化切削操作并开始自动化停止切削操作(参见图13)。

[0093] 如果互锁正确（在401，参见图12a），则控制系统250还将机器10定位在预定切削启动位置（例如，推进平台168和臂30）。由于可能的是，平台168和臂30使用遥控单元261手动移动，在启动切削之前将推进平台168和臂30移动到预定切削启动位置确保所有切削从预定位置启动。因此，在每个自动化切削操作启动时将机器10定位在切削启动位置确保一致的切削。在某些实施例中，切削启动位置包括推进切削位置、摆动切削位置和倾斜切削位置。

[0094] 为了将平台168和臂30定位在预定启动位置,控制系统250(例如,控制器2)访问存储的切削面坐标并自动操作推进致动器171和172以将推进平台168推进或缩回到推进切削位置（在404）。在某些实施例中，推进切削位置离切削面（即，离包括在切削面保存的坐标中的推进面位置）大约35毫米，这防止盘形刀具组件66当臂30摆动时在工作面上拖拽同时仍使机器10保持足够接近切削面以防止在切削前后不必要的调度。因此，如果推进平台168定位到切削面大约32毫米或更近（即，离推进面位置），则控制系统250将推进平台168缩回以在平台168和切削面之间产生足够空间从而允许臂30摆动。或者，如果推进平台离切削面大约38毫米或更远（即，离推进面位置），则控制系统250使推进平台168推进以将平台168定位到离切削面恰当（例如，最小）距离。

[0095] 当推进平台168定位成允许臂30清理切削面（例如，在离切削面大约33毫米到37毫米内）时（在416），控制系统250确定臂30的当前摆动角度是否在摆动切削位置的可接受范围外（在418）。具体地说，控制系统250确定臂30的目前摆动角度离摆动切削位置是否大于2度。摆动切削位置可以是诸如大约12度的臂30的预定角度，所有切 削从该位置启动。如图12c中所示，如果当前摆动角度在可接受范围外，则控制系统250确定互锁是否还正确（在
420）且自动操作摆动致动器160和164以将臂30（例如，顺时针或逆时针）摆动到摆动切削位置（在422）。在某些实施例中，在将臂30摆动到摆动切削位置的同时，控制系统250还启动与盘形刀具组件66相关联的电动机。在其它实施例中，如下所述，刀具电动机在自动切削操作过程中可稍后启动。

[0096] 当臂30定位在摆动切削位置（例如，离摆动切削位置大约1度内）时（在424），控制系统250确定臂30是否在倾斜切削位置（在426，参见图12g）。具体地说，控制系统250确定臂30的目前倾斜角度是否在倾斜切削位置的大约2度内。在某些实施例中，倾斜切削位置设成倾斜面位置。因此，控制系统250访问保存的切削面坐标以确定如何倾斜臂30。如图12g中所示，如果臂30不在倾斜切削位置（例如，臂30的当前倾斜角度离倾斜切削位置大于2度）且同时互锁保持正确（在430），则控制系统250自动操作倾斜致动器237以将刀盘26倾斜到倾斜切削位置（在432）。

[0097] 当推进平台168定位在推进切削位置且臂30定位在摆动切削位置和倾斜切削位置（或在每个的可接受范围内）时，臂30和推进平台168定位在切削启动位置且切削可启动。具体地说，如图12d中所示，在机器10定位在切削启动位置之后，控制系统250检查互锁正确（在440）并启动刀具电动机（在442）。在某些实施例中，依次启动电动机。

[0098] 随着刀具电动机运行，控制系统250自动操作推进致动器171和172以将平台168向切削面推进直到其超过包括在切削面坐标中的所保存的推进面位置达称作“切削深度”的预定深度值（即，当刀盘26顺时针摆动时矿脉切削的最大深度）（在446）。在某些实施例中，控制系统250自动控制推进致动器171和172的速度和位置以确保将致动器171和172的位置进行匹配（例如，在大约0.1%误差内）以防止推进平台168以及相应地臂30无意地回转。

[0099] 当推进平台168到达切削深度以及随着刀具电动机运行，控制系统250启动喷水器99以将切削原料从盘形刀具组件66的表面清理（在448）。在某些实施例中，控制系统250在大约100bar的压力下开始运行喷水器99。如图12e中所示，在启动喷水器99之后，控制系统
250检查互锁（在450）、确认刀具电动机在运行（在452）以及确认真空系统在运行（在454）。
在某些实施例中，当喷水器99和真空系统的压力达到预定压力值时，控制系统250提高喷水器压力（在456）。例如，在某些实施例中，控制系统250将喷水器压力提高到切削压力（例如，
250bar）。

[0100] 如图12e中所示，当推进平台168达到切削深度时，控制系统250也自动操作摆动致动器160和164以（例如顺时针）摆动臂30（在458），其以弧形的方式切削矿脉。如上所述，控制系统250以往复的方式（即，一个推进同时另一个缩回）操作摆动致动器以使刀盘26产生圆形或弧形运动。控制系统250使用每个摆动致动器160和164的位置以计算刀盘26在弧形上行进的角度。在某些实施例中，控制系统250使用适合于数学算法（例如，多项式曲线）的致动器行程来计算角度。控制系统250使用计算好的角度来确定臂30的摆动速度。具体地说，控制系统250根据数学算法（例如，多项式曲线）控制臂30的摆动速度，该数学算法确定给定摆动角度的速度限制。例如，控制系统250可控制摆动速度以遵循恒定速度或速度限制算法或控制设定的速度限制以与刀具电动机负载成比例适应性地摆动臂30。因此，控制系统250控制臂30以及相关联刀盘26的摆动以确保将切削实施到所需深度和宽度。

[0101] 控制系统250摆动臂30直到刀盘26达到预定最大摆动角度（在460）。当臂30当前的角度达到最大摆动角度（或在最大摆动角度的大约1度内）时，控制系统250降低喷水器99的压力（例如，100bar）（在470，参见图12f）。控制系统250还更新所保存的切削面坐标（例 如，存储在控制器252的计算机可读介质272之一中）（在472）。在某些实施例中，控制系统250通过将切削深度加上包括在所保存的切削面坐标中的推进面位置来更新坐标。而且，如果要求水平控制，则控制系统250根据预定增量水平控制值更新包括在所保存的切削面坐标中的倾斜面位置（例如，从所保存的倾斜面位置加上或减去增量水平控制值）。

[0102] 另外，如果推进致动器171和172没有达到最大伸展（这要求调度机器以将机器10重新定位在切削面范围内）（在474）且同时互锁保持正确（在476），则控制系统250操作推进致动器171和172以将推进平台168从切削面缩回预定间隙距离（例如，大约25毫米到大约35毫米）（在480），从而在臂30摆动到摆动切削位置时防止盘形刀具组件66拖拽抵靠工作面。当平台168定位在间隙距离（在482）（例如，平台168定位在离更新的切削面至少大约25毫米），控制系统250将臂30（例如，逆时针）摆动到摆动切削位置（在422，参见图12c）。具体地说，控制系统250如上所述将臂30摆动到摆动切削位置且重复图12c-g中所示的切削周期。
在某些实施例中，为了在开始切削之后实施随后切削，控制系统250将推进平台168推进等于切削深度加上间隙距离的距离。

[0103] 当推进致动器171和172达到最大伸展时（在474），必须调度机器10以将机器10定位在新切削启动位置，在该位置臂30可再次推进进入切削面。在某些实施例中，当致动器171和172达到最大伸展时，控制系统250激活以上参照图10a-b所述的自动化预调度操作（在482）且在机器已自动预调度之后自动调度机器10。在机器预调度和调度之后，机器10可（例如，自动地）操作成实施另外切削直到累积机器推进达到预定距离，该预定距离大约等于联接到机器10的电力电缆的长度。当该距离达到时，机器必须（例如向后）调度并为随后切削重新定位。

[0104] 停止切削

[0105] 如上所提到的，在自动化切削操作过程中，操作员可通过按压遥控单元261上的任何按钮或通过移动遥控单元261上的操纵杆中断当前切削周期，以及遥控单元261可发送“开始”命令给控制系统250。如果在自动化切削周期过程中具体操作参数超过预定阈值（例如，如果一个或多个机器互锁被设置或被触发），则控制系统250还可自动中断当前自动化切削周期。在某些实施例中，当切削停止（或者手动或者自动）时，控制系统250停止刀具电动机并中止自动化切削操作。控制系统250还可实施自动化停止切削操作。具体地说，如以上参照图9a-c所提到的，控制器252包括存储在计算机可读介质272中以及可通过处理器270执行以实施采掘机10的各种自动化操作的软件。在某些实施例中，软件包括用于实施自动化停止切削操作的指令。图13示出通过根据本发明的一个实施例的控制系统250实施的自动化停止切削操作。

[0106] 在某些实施例中，如果操作员手动停止当前切削周期，则自动化停止切削操作开始。另外，如果在自动化停止切削操作过程中，超过某些操作参数，则控制系统250自动中止自动化切削操作并开始自动化停止切削操作。例如，在某些实施例中，在自动化切削操作过程中，当推进平台168达到最大伸展时控制系统250自动停止自动化切削操作使得机器可针对另外切削序列重新定位。在自动化切削操作过程中，当具体非紧急故障发生时，控制系统250还可自动开始自动化停止切削操作。例如，当(i)刀具电动机电流或绕组温度超过预定值，(ii)刀具电动机保护继电器通讯失去，(iii)自动化切削操作的任何部分未能执行，(iv)油含水到一定量级，(v)刀具液压轴承油或水流或压力失去或过度，或(vi)刀具液压轴承油温超过预定值时，控制系统250可开始自动化停止切削操作。在某些实施例中，控制系统250使用来自传感器267的信息以确定触发自动化停止切削操作的这些情况的一个或多个是否发生。

[0107] 自动停止切削周期确保切削有效且安全地停止以及允许机器10安全地从在自动化切削操作过程中发生的某些系统故障（例如，不需要紧急或非紧急停机的故障）中恢复。另外，在某些实施例中，自动停止切削操作还将臂30和推进平台168重新定位在允许维护以及其他操作员容易访问机器10和与臂30相关联的部件（例如盘形刀具组件66）以实施任何所需维护的位置。而且，实施自动化停止切削操作还可允许从一系列切削快速转换到另一系列。具体地说，自动化停止切削操作将机器10自动定位在调度位置，这为机器10随后切削作准备。

[0108] 当自动化停止切削操作开始时（在500），控制系统250实施自动化停止切削操作而无需人工互动。具体地说，如图13a中所示，控制系统250确定机器互锁是否正确（在501）。控制系统250还自动操作推进致动器171和172以将推进平台168从切削面缩回维护距离（在502）。具体地说，控制系统250将推进平台168从切削面缩回离包括在保存的切削面坐标中的推进面位置大约50毫米。推进平台168从切削面缩回维护距离允许盘形刀具组件66当臂
30摆动时清理切削面。

[0109] 当推进平台168达到维护距离（例如，定位在离维护距离大约3毫米内）时（在506）且同时互锁保持正确（在508），控制系统250自动操作摆动致动器160和164以将臂30摆动到调度位置（在510）。当臂30在调度位置（例如，在调度位置的大约1度内）时（在512），自动化停止切削操作结束。

[0110] 停机

[0111] 机器10的停机还可实施为自动化操作。具体地说，如以上参照图9a-c所提到的，控制器252包括存储在计算机可读介质272中以及可通过处理器270执行以实施采掘机10的各种自动化操作的软件。在某些实施例中，软件包括用于实施自动化停机操作的指令。使用自动化停机操作允许机器（例如，响应于来自遥控单元261的命令）完成为机器10随后启动作准备的受控停机。受控停机还有助于在换班之后的 机器准备，这减少机器停工期。

[0112] 在某些实施例中，为了开始自动化停机操作，当泵单元257运行时，操作员按压并保持在遥控单元261上的停机按钮（例如，至少2秒钟）。控制系统250还可自动开始自动化停机操作（例如，根据在自动化切削操作过程中发生的机器故障）。在自动化停机操作开始之后（在600），控制系统250实施自动化停机操作而无需人工互动。具体地说，如图14a中所示，控制系统250确定机器互锁是否正确（在601）以及自动操作推进致动器171和172以将推进平台168推进或缩回到推进切削位置（例如，大约1100毫米）（在602）。

[0113] 当平台168达到推进切削位置（例如，在推进切削位置的大约2毫米内）时（在604），控制系统250确定臂30是否定位在摆动切削位置（在606）。如果臂30在摆动切削位置（例如，臂30的当前角度在摆动切削位置的大约2度内），则自动化停机操作结束。如果臂30不在摆动切削位置（例如，臂30的当前角度不在摆动切削位置的大约2度内）且同时互锁保持正确（在607，参见图14b），控制系统250自动操作摆动致动器160和164以将臂30摆动到摆动切削位置（在608）。在某些实施例中，控制系统250根据臂30相对于摆动切削位置的位置顺时针或逆时针摆动臂30。当臂30达到摆动切削位置（例如，在摆动切削位置的大约1度内）时（在610），控制系统250自动停止泵单元257（在612）和真空系统（在614）且自动化停止切削操作结束。

[0114] 在机器10停机之后，操作员可关闭机器10。当机器10隔离时，所有控制电源将处于断开状态，但控制器252可保持通电直到包括在机器中的电池放电到预定最小电压。另外，当机器10隔离时，控制器252可保持通电状态而可使控制器252的输出无效以防止控制器252实施任何控制功能。而且，如果机器10空闲预定空闲时间，则控制器252可自动停止泵单元257的电动机作为安全预防措施并且节能。

[0115] 在某些实施例中，还可实施紧急停止。为了开始紧急停止，操作员可按压位于机器10或遥控单元261或另一外部系统或设备（例如，SCADA）上的紧急停止按钮。按压紧急停止按钮构成不受控停机且控制系统250立即停止泵单元257。

[0116] 应该理解，在某些实施例中，在任一个上述自动化操作过程中，操作员可通过按压遥控单元261或另一外部系统或设备（例如，SCADA）上的具体或任何按钮或机构（例如，操纵杆）取消自动化操作。另外，在上述自动化操作过程中使用的参数可根据采掘环境、原料和采掘机10的其它参数以及/或与机器10一起使用的其它机械设备而变化。在某些实施例中，参数可由操作员通过SCADA或得到机器参数和提供参数给控制系统250的另一系统或接口手动设置。

[0117] 因此，如上所述，可自动实施采掘机的操作。当自动实施时，遥控单元261可用于开始自动化操作。在自动化操作之前、之后和过程中可实施各种检查和测试以确保操作正确和安全地实施。通过自动化操作，采掘机可在更安全操作条件下更有效率地使用。

[0118] 本发明的各种特征在以下权利要求书中阐述。