[發明專利]銑削深度補償系統和方法

在審

• 申請號: 201780043051.4
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN109511270A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: C·J·莫伯格;T·坦曼尼;F·庫恩涅蒙德;M·坦納;P·科爾涅夫;R·比爾辛;B·杜普邦;B·D·洛克伍德;B-A·胡恩;O·科特曼
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: E21C31/02
• 分類號: E21C31/02;E21C25/10;E21C25/08;E21D9/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

用于銑削巖石的銑削深度補償系統基于機器的目標位置和工作面的初始位置確定機器(10)的目標位置、工作面(101)的初始位置和機器的目標姿態。確定機器的實際姿態，并且使用實際姿態和目標姿態之間的差異來確定銑削刀具的動態銑削路徑。動態銑削路徑包括銑削刀具沿著第一路徑、第二路徑和第三路徑的運動。產生指令信號以沿著動態銑削路徑移動銑削刀具。

技術領域

本發明總體上涉及一種銑削系統，并且更具體地涉及一種用于動態地修改銑削刀具的路徑以補償其上安裝該刀具的機器的未對準的系統和方法。

背景技術

在巖石中生成或形成隧道的一種方式是鉆洞，將炸藥插入洞中，并使炸藥起爆。這些炸藥操作需要大量的計劃，并且炸藥的使用可能增加與這些操作相關的風險。

作為替代方案，已經開發了用于在地下切削或銑削隧道和孔的移動式采礦機。在相對軟的材料例如煤中使用這種機器是常見的。然而，由于巖石的性質，在比煤更硬的材料例如用于采礦和道路施工的巖石隧道中切削或銑削隧道和孔可能是有問題的。切削或銑削操作通常去除相對少量的材料，以避免損壞切削刀具和驅動刀具的設備。采礦機的未對準可能導致切削刀具沿著銑削路徑的一部分去除過多的材料并且沿著路徑的其它部分去除不夠的材料。這種不均勻的切削可能導致在切削深度過大的位置處對加工和/或采礦機的過度磨損，并且在切削深度過淺的位置處對材料去除效率低。

美國專利公開號2015/0204190公開了一種用于切削或銑削巖石中的隧道和孔的移動式采礦機。該機器包括可旋轉地安裝在支撐臂上的刀具轉筒。支撐臂可以升高和降低，并且也可以從一側向另一側擺動。滑動滑架單元提供刀具轉筒的進給能力。

前述背景討論僅旨在幫助讀者。其不旨在限制本文所述的創新，也不旨在限制或擴展所討論的現有技術。因此，前面的討論不應該被認為指示現有系統的任何特定元素不適合與本文所述的創新一起使用，也不旨在指示任何元素在實施本文所述的創新中是必需的。這里描述的創新的實現和應用由所附權利要求限定。

發明內容

在一個方面，一種用于沿著工作面銑削材料的系統包括銑削刀具、位置傳感器和控制器。該銑削刀具安裝在機器上，用于沿著工作面去除材料，可圍繞軸線旋轉，并且可沿著第一路徑、第二路徑和第三路徑相對于機器移動，其中第一路徑與第二路徑和第三路徑正交。所述位置傳感器與所述機器相關聯，并可操作以產生指示所述機器的姿態的位置信號。所述控制器被配置為存儲所述機器的期望機器路徑，基于所述期望機器路徑確定所述機器的目標位置，確定所述工作面的初始位置，以及基于所述機器的所述目標位置和所述工作面的所述初始位置確定所述機器的目標姿態。控制器還被配置成基于來自位置傳感器的位置信號確定機器的實際姿態，確定機器的實際姿態和機器的目標姿態之間的差異，以及基于實際姿態和目標姿態之間的差異確定銑削刀具的動態銑削路徑，其中動態銑削路徑包括銑削刀具沿著第一路徑、第二路徑和第三路徑的運動。產生指令信號以沿著動態銑削路徑移動銑削刀具。

在另一方面，一種沿工作面銑削材料的方法包括提供銑削刀具，該銑削刀具安裝在用于沿工作面去除材料的機器上，可圍繞軸線旋轉，并且可相對于機器沿第一路徑、第二路徑和第三路徑移動，其中第一路徑正交于第二路徑和第三路徑。所述方法還包括存儲所述機器的期望機器路徑，基于所述期望機器路徑確定所述機器的目標位置，確定所述工作面的初始位置，以及基于所述機器的所述目標位置和所述工作面的所述初始位置確定所述機器的目標姿態。該方法還包括：基于來自與機器相關聯的位置傳感器的位置信號來確定機器的實際姿態，確定機器的實際姿態和機器的目標姿態之間的差異，以及基于實際姿態和目標姿態之間的差異來確定銑削刀具的動態銑削路徑，其中動態銑削路徑包括銑削刀具沿著第一路徑、第二路徑和第三路徑的運動。產生指令信號以沿著動態銑削路徑移動銑削刀具。