切割刀具套筒的旋轉限制系統的製作方法
2023-09-16 18:38:45 2
專利名稱：切割刀具套筒的旋轉限制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及挖鑿刀具，更具體點說，涉及用來減少挖鑿刀具套筒在支承塊內旋轉的旋轉限制系統。
用於連續採礦、挖鑿、或路面開槽這類用途的切割刀具組合件通常具有切割刀具(有時稱為切割頭)可旋轉地裝在支承塊上。支承塊通常用焊接又被裝在滾筒或其他機體上，滾筒或機體又被合適的驅動機構驅動。當數個載有切割刀具的支承塊被裝在滾筒上而滾筒又被驅動時，切割刀具將咬入所要開採或去除的原材料並將它破碎。這種採礦、挖鑿、或路面開槽機械的一般操作是行業中熟知的。
但因支承塊暴露在外，它會受到磨損和不合理的使用，當不再能用時必須從滾筒上割掉或燒掉並更換。為了延長支承塊的使用壽命，有時採用切割刀具套筒(有時被稱為刀頭套筒、刀具夾持器、或刀頭夾持器)。切割刀具裝在刀具套筒內，而套筒又裝在支承塊內。刀具套筒一般具有外部的耐磨表面，在使用時有助於保護支承塊使它不受誤用和磨損的影響，這樣便可縮小由於支承塊更換和滾筒修理而需停工的時間。採用這種刀具滾筒是行業中所熟悉的。
例如，授予D』Angelo的美國專利5,067,775號，在這裡被全部引用供參考。該專利曾披露刀具套筒的使用。更具體點說，如同授予D』Angelo的專利中的
圖1、2和3所示，刀具套筒有一直徑較大的前部和一直徑較小的後部，兩者之間被一傾斜區域連結。當將套筒插入到支承塊的孔內時，直徑較小的後部伸出到支承塊背部之外，並且套筒後部有一槽，其內裝有保持件。刀具套筒的傾斜區域配合在支承塊的傾斜區域內使套筒被夾持在塊內只有微小的軸向運動自由度。套筒還可較自由地在支承塊內旋轉。該套筒當然包括一個刀具孔，在該孔內切削刀具可旋轉地或不旋轉地安裝著。由於套筒的直徑較大的前部從支承塊內向外突出，因此原本將被支承塊承受的、誤用磨損時的衝擊力就被套筒前部承受。
許多典型的刀具套筒保持系統如同上述D』Angelo專利中的系統，都允許刀具套筒在支承塊內旋轉。在通常的採礦式路面開槽，特別是那些含有摩擦材料的用途中，灰塵、汙垢或其他廢棄物會跑到支承塊孔內或刀具套筒與支承塊之間，使刀具套筒和支承塊都受到劇烈的磨損。
過去曾建議或使用過各種方法來限止或防止刀具套筒在支承塊內的旋轉。
例如圖1中示出的現有技術的鋼夾10的等角透視圖，該鋼夾具有內頂點12和外頂點14構成的波狀外形，由Pennsylvania州、Latrobe的Kennametal公司製造。如圖2所示，鋼夾10用在具有鋼夾槽18的刀具套筒16上，使用時先將鋼夾放置在鋼夾槽18內如圖2所示，然後將刀具套筒16插入到支承塊孔內。鋼夾槽18位在刀具套筒16的縱向長度上，使當刀具套筒16完全插入時，鋼夾槽將位在支承塊孔內。這樣鋼夾10就將在支承塊孔內被壓縮，致使內頂點12和外頂點14將與刀具套筒18的鋼夾槽16和支承塊孔18摩擦接合，從而減少刀具套筒對支承塊的旋轉。但這種現有技術的鋼夾10由於磨損和疲勞，特別是在內頂點12或外頂點14上，在使用時有時會失效，致使鋼夾10不能完成減少刀具套筒16在支承塊孔內旋轉的功能。
本發明的目的是要提供一種改進的旋轉限制系統以便用來減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。
實現上述目的和其他一些目的和特點而提供的改進的刀具套筒旋轉限制系統的刀具套筒具有一個前部和一個後部，而刀具旋轉限制系統具有一個位在刀具套筒的後部和支承塊孔之間的旋轉限制件，當刀具套筒被插入到支承塊孔內時，該旋轉限制件沿著刀具套筒的後部在軸向上移動而咬住支承塊孔和刀具套筒的後部，從而減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。
在另一實施例中，刀具套筒旋轉限制系統具有一個套筒體，其上有一套筒凹槽，旋轉限制件位在刀具套筒的凹槽和支承塊孔之間，當刀具套筒被插入到支承塊孔內時，旋轉限制件在套筒凹槽內沿著軸向移動而咬住在支承塊孔內的刀具套筒的凹槽，從而減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。
更具體點說，套筒凹槽為一環形凹槽，而且套筒體可具有一個前部和一個後部，環形凹槽可位在後部上。另外，環形凹槽可具有一個傾斜表面部，使當刀具套筒被插入到支承塊孔內時，旋轉限制件將在環形凹槽內沿著傾斜表面部而在軸向上移動，並在支承塊孔和刀具套筒的後部之間被壓縮，從而減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。傾斜表面部可為截圓錐形部。
在另一個較為具體的實施例中，環形凹槽可具有一個圓筒形部和一個截圓錐形部，圓筒形部比截圓錐形部更接近前部，而截圓錐形部的大直徑尺寸更接近前部，這樣當刀具套筒被插入到支承塊孔內時，旋轉限制件將在環形凹槽內沿著截圓錐形部而在軸向上移動並在環形凹槽和支承塊孔之間被壓縮，從而減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。
在所有這些實施例中，旋轉限制件可由彈性材料製成並可具有O形件的外形。另外，旋轉限制件可突起到環形凹槽外，使當刀具套筒被插入到支承塊孔內時能咬住支承塊孔。
本發明另一個實施例所提供的刀具套筒具有一個刀具套筒體，其上有一前部和一後部，後部上有一環形凹槽，槽內有一傾斜表面部，有一旋轉限制件位在環形凹槽內並從凹槽內向外突起，當刀具套筒被插入到支承塊孔內時，旋轉限制件沿著傾斜表面部在軸向上移動，並在環形凹槽和支承塊孔之間被壓縮而咬住支承塊孔，從而減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。
更具體點說，傾斜表面部為一截圓錐形部，而環形凹槽可包括一個圓筒形部，該圓筒形部可比截圓錐形部更接近刀具套筒的前部，而截圓錐形部可有一大直徑尺寸較接近前部。另外，環形凹槽可具有倒圓的側壁。
本發明具有眾多優點。首先，本發明使切割刀具套筒能夠安裝在支承塊的孔內而可減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。這樣在刀具套筒和支承塊之間由於存在著摩擦材料如灰塵、汙垢或其他廢棄物而可能發生的磨損便可大大減少。
另外，如果旋轉限制件是彈性體，它將不易發生磨損或疲勞失效。再者，如果旋轉限制件為彈性體，它通常具有一個較高的摩擦係數使刀具套筒在支承塊孔內的旋轉可減少到一個較大的程度。
而且，因為旋轉限制件可在刀具套筒和支承塊孔之間被壓縮，摩擦力將被增加，刀具套筒在支承塊孔內的旋轉將被進一步減少。
另外一個優點是刀具套筒通常可轉變成一個可相對於支承塊而正常可旋轉的外形，只要不使用旋轉限制件即可。
在閱讀下面結合附圖對本發明的各實施例所作的詳細說明後當可對本發明另外一些目的和優點有清楚的了解。
在本發明的各實施例被圖示並說明的情況下，這些示出的實施例不應被解釋為對權利要求有所限制。可以預見在不離開本發明範圍的條件下能對這些實施例作出各種改變和修改。
下面簡要說明附圖圖1為現有技術的鋼夾的等角透視圖；圖2為採用圖1中的現有技術鋼夾的現有技術的支承套筒的等角透視圖；圖3為按照本發明的一個實施例示出切割刀具、支承套筒、旋轉限制件、支承塊和保持環的分解的側立視圖；圖4為示出裝配的圖3中構件的、部分為剖面的側立視圖；圖5為圖3所示支承套筒和旋轉限制件的一個較詳細的視圖；圖6為圖3中的旋轉限制件的等角視圖；圖7為與圖5所示類似的另一個支承套筒和旋轉限制件的較詳細的視圖。
圖3和4中示出的刀具套筒旋轉限制系統100包括一個支承塊112、一個刀具套筒114、一個套筒旋轉限制件116和一個切割刀具118。在所示實施例中，切割刀具118可被裝在刀具套筒114內，而刀具套筒114又可被裝在支承塊112內。
這種支承塊112通常有一外部塊表面120，其中一部分為塊基部122。這種支承塊112通常還具有一個支承塊孔124，在外部支承塊表面120上被一承受肩部區126包圍著。這種支承塊是行業中所熟知的並可具有無數種的外形和尺寸。
在使用時，這些支承塊112可按任何一種所需的模式分布在一個滾筒的圓周式長度上或其他物體(未示出)上，而支承塊基部122可被焊接或用其他方法連接在其上。雖然所示支承塊基部122具有一個彎曲的表面以便用焊接或其他方法將支承塊112連接到滾筒表面或類似物上，但應知道支承塊可被製成各種形狀以便安裝到任何所需的物體上如鏈節或任何其他合適的支承式驅動裝置。滾筒或其他物體可被任何一種傳統的或合適的驅動機構驅動以資使切割刀具118與所要切割的原材料咬合併將它們破碎。這種應用為行業內熟知。
刀具套筒114坐落在支承塊孔124內。刀具套筒114有一縱長軸線為「A」的套筒體127，套筒體127有一形狀一般可為所示圓錐形的大頭的前部128，其最前部具有一個套筒坐落區130。刀具套筒114還具有一個直徑較小的後部132，它在肩部134被連結到大的前部128上。本實施例中的後部132如圖所示有一保持槽136。
另外，刀具套筒114通常有一套筒孔138，該孔如圖3和4所示可在其內形成一條孔槽140。這種刀具套筒為行業內所熟知，並可具有無數種的外形和尺寸。
如圖4所示，當將刀具套筒114的後部132插入到支承塊孔124內時，保持槽136就露出而套筒肩部可對接式緊靠在支承塊112的承受肩部區126上，這時可將一個保持環142放置在保持槽136內，藉以防止刀具套筒114使用時在該支承塊孔124內被挪動。這種保持環的使用是行業內一般都知道的。或者，可用其他方法將刀具套筒裝在支承塊112的孔124內。例如在授予D』Angelo的美國專利5,067,775號中所披露的另一種採用多個頸圈件和一個按壓環來安裝的方法。
切割刀具118通常有一瘦長的刀具體150。切割刀具118的切割端152通常有一可由燒結碳化鎢或其他合適材料製成的硬質切割鑲嵌刀片，該刀片一般被裝在具有錐度的外部區156的端頭上，在那裡切割鑲嵌刀片可被銅焊或用其他方法合適地固緊在位。切割刀具118還包括一個刀柄158，它與外部區156在一向外擴張形成刀具肩部160的環形刀具槽159上連結。該槽的作用是當要更換切割刀具118時可用來接納一個工具以便將切割刀具118從刀具套筒114內取出。
刀柄158有一環形保持槽162，其內安置著一個保持件。該保持件在本例中為一具有突起166分布在其周面上的裂開的環形帶164。保持槽162和裂開環形帶164的突起166都位在刀柄158上，當切割刀具被插入到套筒孔138內如圖4所示時，突起166將被按壓到孔槽140內，這樣切割刀具118就被裝配在刀具套筒114內。形式為裂開環形帶的保持件可在套筒孔138內向內退讓，使切割刀具118能被推入到套筒孔138內，然後當切割刀具118完全坐落在套筒孔138內時，突起166可被向外按壓到孔槽140內。裂開環形帶164可將切割刀具118保持在刀具套筒114內，並使切割刀具118可在刀具套筒孔138內作小量的軸向運動，這樣切割刀具118的肩部160就不會鎖緊在套筒的承受區130上，切割刀具118便可在套筒孔138內旋轉。由於這種切割刀具在行業內一般都知道，所以這裡不再進一步詳說。另外應該知道的是，本發明包括具有任何一種外形的任何一種合適切割刀具的使用。
為了本發明的目的即在使用時減少刀具套筒114在支承塊孔124內的旋轉，將旋轉限制件116放置在刀具套筒114的後部和支承塊孔124之間，使旋轉限制件116與這兩者咬合。在本例中，支承塊的咬合表面是在刀具套筒114與支承塊112裝配後，支承塊孔124與旋轉限制件116接觸的那部分表面，而套筒的咬合表面為刀具套筒114的後部132上的一個凹槽170。雖然套筒凹槽170可具有任何合適的形狀，但本例中的凹槽170最好為一環形凹槽而具有一個圓筒形部172和一個傾斜表面部(在本例中為一截圓錐形部174，其大直徑尺寸「E」朝向前部128)。與圓筒形部172鄰接的套筒凹槽170的側壁被倒圓。同樣，與截圓錐形部174鄰接的側壁178也被倒圓。
雖然其他形狀也可應用，但本例的旋轉限制件116最好為如圖3和6所示的O形環，具有圓形的形狀和圓形的截面，並且最好由非金屬的彈性型材料如尼龍、塑料、聚合物、尿烷或腈類橡膠製成，所以如此是為了將它放置在刀具套筒114的後部132上時使它可被引入到套筒凹槽170內如圖5和圖3中的虛線所示。還有另外的優點是，這種彈性材料不僅能抗疲勞、抗磨損，而且能不被腐蝕。而在採礦和挖鑿作業中固有的水分常含有腐蝕性的酸類，因此這個優點是特別有利的。
如從圖5可最好地看到，旋轉限制件116的外直徑最好還被這樣確定，使部分「B」能突起到刀具套筒114的環形凹槽170之外。
使用這個實施例時，如圖5所示，在將旋轉限制件116放置在套筒凹槽170內後，就可將刀具套筒114的後部132插入到支承塊孔124內，這樣旋轉限制件116就會咬住支承塊孔124並趨於沿著刀具套筒114的軸向在方向「C」上移動或「騎行」；更具體點說，沿軸向移動時首先是沿著傾斜表面部即截圓錐形部174，然後沿著套筒凹槽170的圓筒形部172移向前部。結果如圖4所示，旋轉限制件116將在套筒凹槽170和支承塊孔124之間被壓縮，起到類似凸輪的作用，從而可減少或阻止刀具套筒114的旋轉。更具體點說，在本例中刀具套筒114的旋轉是由於旋轉限制件116與刀具套筒114和支承塊孔124的摩擦咬合而減少的。旋轉限制件116的被壓縮能進一步增加摩擦咬合併減少刀具套筒114在支承塊孔124內的旋轉。在使用時這種旋轉的減少甚至可使旋轉完全停止。
當刀具套筒114從支承塊孔124內取出時，旋轉限制件116將反過來趨於沿著刀具套筒114的軸向在與方向「C」相反的方向上移動。結果，當刀具套筒114完全從支承塊孔內取出時，旋轉限制件116將趨向於移到套筒凹槽170的傾斜表面部即截圓錐形部的底部，如圖5所示位置。
當支承塊112具有直徑約為2.00″的孔時，刀具套筒114可合適地採用下表列出的大致尺寸(尺寸標記見圖5)。
D 1.97″E 1.87″F 0.38″G 0.25″
H0.72″當採用具有上列尺寸的刀具套筒114時，最好截圓錐形部174具有一個約為7″的傾斜角I，側壁176的倒圓半徑約為0.12″，側壁178的倒圓半徑約為0.12″。在這種情況下，旋轉限制件116最好也是O形環，並且如果是由腈類橡膠製成，自由直徑最好約為1.42″(尺寸號-221)，但自由直徑在1.36″到1.73″(尺寸號-220到-224)的範圍內也可適用，而橫截面直徑約為0.139″。
圖7示出本發明的刀具套筒的另一個實施例。在本例中，刀具套筒114′與圖5所示的刀具套筒114相同，只是在刀具套筒114′上有一個另外的套筒咬合表面，即在刀具套筒114′的後部132′上的套筒凹槽300，在其內可使用另一種旋轉限制件如圖2所示的鋼夾10，以資進一步或替代地減少或阻止旋轉。
雖然本發明的具體實施例已予圖示並說明，但對本行業的行家來說，顯然可以作無數種的改變和修改而不離開本發明的範圍。例如，並且是沒有限制的，彈性的旋轉限制件可具有任何合適的形狀。而且套筒凹槽不一定是環形凹槽，而可具有任何一種合適的形狀。另外，旋轉限制件可由任何一種合適的材料製成。因此我們希望下列的權利要求應覆蓋所有這些在本發明的創意範圍內的修改和等同物。
權利要求
1.一種刀具套筒旋轉限制系統，用來減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉，該刀具套筒有一前部和一後部，而該刀具套筒旋轉限制系統具有一個位在刀具套筒的後部和支承塊孔之間而與這兩者咬合的旋轉限制件，當將刀具套筒插入到支承塊孔內時，該旋轉限制件沿著刀具套筒的後部在軸向上移動，因此與支承塊孔和刀具套筒的後部咬合，從而減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。
2.按照權利要求1的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，旋轉限制件是由彈性材料製成的。
3.按照權利要求2的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，旋轉限制件的形狀為一O形環。
4.一種刀具套筒旋轉限制系統，用來減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉，該系統具有一個設有套筒凹槽的套筒體，和一個位在刀具套筒凹槽和支承塊孔之間而與這兩者咬合的旋轉限制件，當將刀具套筒插入到支承塊孔內時，該旋轉限制件在套筒凹槽內軸向移動，因此與刀具套筒凹槽和支承塊孔咬合，從而減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。
5.按照權利要求4的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，旋轉限制件是由彈性材料製成的。
6.按照權利要求4的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，套筒凹槽為一環形凹槽。
7.按照權利要求6的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，套筒體有一前部和一後部，而環形凹槽是在後部。
8.按照權利要求7的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，旋轉限制件的形狀為一O形環。
9.按照權利要求7的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，環形凹槽有一傾斜表面部，當將刀具套筒插入到支承塊孔內時，旋轉限制件在環形凹槽內沿著傾斜表面部在軸向上移動，並在支承塊孔和刀具套筒的後部之間被壓縮，從而減少刀具套筒在支承塊內的旋轉。
10.按照權利要求9的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，傾斜表面部為截圓錐形部。
11.按照權利要求10的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，旋轉限制件從環形凹槽內向外突起，因此在將刀具套筒插入到支承塊孔內時，旋轉限制件能咬住支承塊孔。
12.按照權利要求11的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，旋轉限制件的形狀為一O形環。
13.按照權利要求7的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，環形凹槽有一圓筒形部和一截圓錐形部，圓筒形部比截圓錐形部更靠近前部，而截圓錐形部的大直徑端較接近前部，當將刀具套筒插入到支承塊孔內時，旋轉限制件在環形凹槽內沿著截圓錐形部在軸向上移動，並在環形凹槽和支承塊孔之間被壓縮，從而減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。
14.按照權利要求13的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，旋轉限制件從環形凹槽內向外突起，因此當將刀具套筒插入到支承塊孔內時能咬住支承塊孔。
15.按照權利要求14的刀具套筒旋轉限制系統，其特徵為，旋轉限制件的外形為一O形環。
16.一種採用旋轉限制件的刀具套筒，用來減少其在支承塊孔內的旋轉，該刀具套筒具有一個有一前部和一後部的套筒體，在後部上有一環形凹槽，其上有一傾斜表面部，而旋轉限制件位在凹槽內從其內向外突起，並可與支承塊孔咬合，當將刀具套筒插入到支承塊孔內時，旋轉限制件沿著傾斜表面部在軸向上移動，並在環形凹槽和支承塊孔之間被壓縮，從而減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。
17.按照權利要求16的刀具套筒，其特徵為，傾斜表面部為一截圓錐形部。
18.按照權利要求17的刀具套筒，其特徵為，環形凹槽包括一個圓筒形部。
19.按照權利要求18的刀具套筒，其特徵為，圓筒形部比截圓錐形部更靠近前部，而截圓錐形部的大直徑端較接近前部。
20.按照權利要求19的刀具套筒，其特徵為，環形凹槽具有交接處倒圓的側壁。
全文摘要
一種用來減少刀具套筒(114)在支承塊(112)孔(124)內旋轉的刀具套筒旋轉限制系統(100)。刀具套筒有一前部(128)和一後部(132)。刀具套筒旋轉限制系統(100)有一旋轉限制件(116)位在刀具套筒(114)的後部(132)和支承塊孔(124)之間而可與這兩者咬合,當將刀具套筒插入到支承塊孔內時,旋轉限制件(116)沿著刀具套筒的後部在軸向上移動,從而能咬住支承塊孔和刀具套筒的後部並減少刀具套筒在支承塊孔內的旋轉。
文檔編號E21C35/00GK1240495SQ97180763
公開日2000年1月5日 申請日期1997年11月25日 優先權日1997年11月25日
發明者小羅伯特·H·蒙哥馬利 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司