地面作業工具系統的製作方法

2023-08-11 04:08:46 1

專利名稱：地面作業工具系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種地面作業工具，更具體地，涉及用於將地面作業工具保持在鏟鬥、 刮鏟和其它作業工具上的系統。
背景技術：
很多建築和採礦機器，例如挖土機、輪式裝載機、液壓礦鏟、電纜鏟、鬥輪和拉鏟挖 掘機使用鏟鬥將材料從土中挖出。鏟鬥可能經受來自挖掘過程中經歷的磨擦和衝擊的極度 磨損。其它建築和採礦機器，例如推土機也包括用來移動土和石頭等材料的刮鏟或者其它 工具。這些刮鏟和其它工具也可能經受由於磨擦和其它耐磨機構的極度磨損。鏟鬥和刮鏟以及其它土作業工具可以通過包括地面作業工具(GET)來保護而不 受磨損。GET通常被形成為齒、護邊器和其它部件，它們在最具破壞性的磨擦和衝擊發生的 區域連接到鏟鬥或刮鏟上。例如，鏟鬥的切削刃可以用環繞並保護該邊緣的護邊器來保護。因此，GET的一個目的是用作耐磨材料並且承受否則會發生在鏟鬥、刮鏟或其它工 具上的磨損。當GET已經磨損時可以將其去掉並用合理成本的新的GET來更換以繼續保護 鏟鬥。用於拉鏟挖掘機和液壓挖掘機的大鏟鬥的成本是相當可觀的，因此保護它們免受磨 損並且及早更換是很重要的。與磨損並更換整個鏟鬥相比，磨損並更換GET更加經濟。除了保護免受磨損的目的之外，GET的另一個目的可以是提供更加有效的挖掘。例 如，安裝在鏟鬥的邊緣上的齒可以允許鏟鬥刺入土壤或石頭中並且更加省力地進行更有效 的挖掘。已經提出和使用了用於將GET可拆卸地連接到鏟鬥和其它工具上的很多系統。這 些系統通常提供使GET保持到鏟鬥或其它工具上的銷或其它緊固件。這些已知的系統存在 很多問題和缺點。例如，在有些條件下，由於生鏽或由於其它材料進入銷周圍的空間並造成 束縛或粘連，銷會卡在GET內。作為一些已知的連接系統的缺點的另一個例子，有些系統需 要錘子來敲進銷或其它緊固件。對於大的GET系統，敲進銷所需的錘子可能同樣非常大，並 且在困難的場地條件下揮動這樣大的錘子是令技術人員反感的。銷或者其它緊固件必須是非常安全可靠的並且不允許GET從鏟鬥或者其它作業 工具上脫落，即使在GET大範圍磨損時。如果GET從鏟鬥或者刮鏟上脫落，它會進入壓碎機 或其它加工機器並造成損害。如果GET無意中從鏟鬥脫落，也可能發生其它問題，包括當 GET脫落時留下的鏟鬥的無保護的暴露區域在該問題被察覺到並補救之前發生的廣泛磨 損。現有技術中的GET連接系統並不能總是充分可靠地將GET保持到鏟鬥或其它作業工具 上。總之，現有技術的GET連接系統還有改進的空間。本發明提供這些改進。


圖1至3是表示根據本發明原理的GET連接系統的示意性裝配圖。其中，在圖1 中，柱(通常連接到適配器)滑動到鎖的槽中，該鎖與末端接合；在圖2中，柱接合在槽中； 並且在圖3中，鎖轉動到鎖定位置。圖4是第一實施方式的末端、鎖定保持器和鎖以及它們可以裝配到一起的方式的 視圖；圖5是根據圖4的第一實施方式的末端、保持襯套和鎖組件的視圖，其中，鎖位於 未鎖定位置。圖6是圖5的組件的側視圖；圖7是圖5的組件的後視圖；圖8是圖5的組件沿圖7中指出的平面8-8截取的截面圖；圖9是根據圖4的第一實施方式的末端、保持襯套和鎖組件的視圖，其中，鎖位於 鎖定位置；圖10是圖9的組件的側視圖；圖11是圖9的組件的後視圖；圖12是圖9的組件沿圖11中指出的平面12-12截取的截面圖；圖13是根據第一實施方式的適配器的視圖；圖13A是圖13的適配器的側視圖；圖14是根據第一實施方式的末端、保持襯套、鎖和適配器組件的裝配圖；圖15是圖14的組件沿圖14的平面15_15截取的截面圖，其中，鎖位於鎖定位置；圖16是圖14的組件沿圖14的平面15_15截取的截面圖，其中，鎖位於未鎖定位 置；圖17是圖15的適配器的截面圖(在該視圖中移去了末端、保持襯套和鎖)；圖18是圖15的末端、鎖、保持襯套的截面圖(在該視圖中移去了適配器)；圖19是圖15的末端和保持襯套的截面圖(在該視圖中移去了適配器和鎖)；圖20是圖15的末端的截面圖(在該視圖中移去了適配器、鎖、保持襯套)；圖21a_e是第一實施方式的鎖的視圖；圖22a_e是第一實施方式的保持襯套的視圖。
具體實施例方式圖1至22示出了根據本發明的用於GET連接系統的實施方式和示意性構思。這 些圖的目的僅在於幫助解釋本發明的原理。因此，這些圖不應當被理解成將本發明的範圍 限制到這裡所示的實施方式和示意性構思。可以想到符合本文教導的本發明原理的GET連 接系統的其它實施方式，並且這些其它實施方式也包括在專利保護範圍內。圖1至3示意性地說明了 GET連接系統是如何將GET固定到鏟鬥或者刮鏟上以及 如何鎖定和打開所述GET。首先參照圖1，其示出了柱或者銷10。柱10可以被連接到鏟鬥、刮鏟或者其它作 業工具上或者與鏟鬥、刮鏟或者其它作業工具相關聯。在圖1中僅示出了柱10的一部分。出於說明GET連接系統與柱相互作用的方式的目的，與鏟鬥、刮鏟或者其它作業工具連接 的柱10部分已經從該視圖中移去。還示出了鎖20。鎖20包括形成於其中的用於容納柱 10的一部分的槽21。鎖20容納在末端40的鎖腔41中。鎖腔41的形狀允許將鎖20裝配 到其中並且還允許鎖20相對於末端40轉動。鎖20可以被直接放置到鎖腔41中，或者可 以繞鎖20的一部分且在鎖20和鎖腔41之間設置保持襯套30。該任選的保持襯套30的目 的和好處將在下文中更加詳細地解釋。現在參照圖2，其是顯示出被放置到鎖20的槽21內的柱10的視圖。為了使柱10 進入槽21，需要使柱10通過形成在末端40中的槽42。這通常通過將末端40和鎖20滑動 到鏟鬥、刮鏟或者作業工具的一部分上並且滑動到柱10上而發生。例如，鏟鬥可以包括帶 有適配器突出部的適配器，該適配器突出部以該產業中公知的方式配合到在末端40中形 成的凹部43中。柱10可以與適配器連接。柱10首先滑動通過槽42，然後滑動到槽21中。 槽21不必是所示的通槽，也可以是與槽42類似的盲槽。在鎖20轉動至圖2中所示的相對 於末端40的定向時，柱10可以自由地滑動進入和滑出槽21。鎖20的該第一位置是未鎖定 位置。現在參照圖3，在該情形下鎖20已經轉過180度到達相對於末端40的新的定向。 鎖20的該第二位置是鎖定位置。在該鎖定位置，槽21的開口不再與槽42對準。鎖20包 括通過將上腿部23和相對的下腿部24連接起來的後腿部22形成的C形部分。槽21位於 相對的上腿部23和下腿部24之間。在圖3中所示的鎖20的鎖定位置，後腿部22阻止柱 10離開槽21並通過槽42滑出。因此，在鎖20轉動到鎖定位置時，末端40被鎖定在柱10 以及柱10所連接的鏟鬥、刮鏟或者作業工具上。圖1至3示意性地示出了 GET連接系統的基本功能。該系統可以適合很多不同的 應用。例如，該系統可以用來將很多不同種類的切削刃連接到刮鏟、末端、護邊器、側切刀和 鏟鬥的其它附件、壓實機輪的末端等。圖1至3中所示的基本設計的很多變形也是可行的。 本領域的普通技術人員能夠改裝基本部件以適應給定應用的特定需要。例如，根據給定的 應用的特定需要，柱10、鎖20和槽21的形狀可以廣泛地加以改變。又例如，末端40可以被 更廣泛地限定為第一元件40，該第一元件40可以採取用於鏟鬥或者鬆土機的末端的形式， 或者可以採取護邊器、側梁保護件或者GET的其它形式。又例如，連接到柱10的結構可以被 更廣泛地限定為第二元件，並且可以採取永久或者可拆卸地連接到鏟鬥的適配器的形式， 或者可以採取鏟鬥側梁或者基緣、或者期望將GET連接到該作業工具上的任何其它部分的 形式。又例如，鎖20的轉動方式可以根據應用的需要加以改變。鎖20可以包括能夠由穿 過末端40中的孔設置的工具進行轉動的部分。或者，可以修改柱10的端部，使得柱10能 夠通過柱10和鎖20 —起轉動的方式配合到槽21中。然後末端40中的孔可以提供接近柱 10的端部的通道，並且可以轉動柱10以引起鎖20相應轉動。在仍然利用該連接系統的基 本原理時，很多不同的設計也是可行的。圖4至22示出了根據這些原理的GET連接系統的第一實施方式。該第一實施方 式也是很多附加、任選特徵的典型，這些特徵可以被包含以滿足特定的需要或提供可選的 好處。首先參照圖4，其示出了鎖200、保持襯套300和末端400。末端400可以由鋼或任 何其它合適的材料製造。末端400的外部以被設計用來接觸土壤和石頭並且承受或者抵抗磨擦和衝擊力的表面為特徵。該外表面可以形成相對鋒利的前緣401以允許末端400刺入 土壤或者石頭中並便於挖掘。末端400還可以包括上部402、下部403和側部404。在圖4 所示的設計中，上部402、下部403和側部404接合到一起並形成前緣401。上部402、下部 403和側部404還形成內部的適配器容納腔430。適配器容納腔430的形狀用來容納適配 器的突出部(見圖13)。適配器容納腔430通過後部或者後表面405展現末端400。後表 面由上部402、下部403和側部404限定邊界。若干環圈406可以連接到末端的任何外表面 上以便於在安裝過程中提升和定位末端400。末端400還包括鄰近鎖腔420設置的槽410。鎖腔420的尺寸能夠在其中容納鎖 200和任選地在其中容納保持襯套300。鎖腔420還包括從鎖腔420通向末端400外部的 鎖開口 421 (圖6)。槽410包括側壁411和底壁412。側壁411從適配器容納腔430朝底 壁412延伸，使得底壁412凹陷並低於適配器容納腔430的周圍表面並且槽410大致包含 在側部404內。側壁411和底壁412可以限定平行於該槽的縱向軸線延伸的對稱平面。槽 410的縱向軸線從後表面405朝鎖腔420延伸。當末端400被插入到作業工具上或從作業 工具移去時(見圖16，箭頭A)，槽410的縱向軸線也可以相對於作業工具平行於末端400 的運動方向延伸。槽410的一端朝後表面405打開，相對的另一端朝鎖腔420打開。保持襯套300可以由塑料或者任何其它合適的材料形成。如果由塑料形成，則其 可能期望的是通過注塑成型來生產。鎖200可以由鋼或者任何其它合適的材料形成。如果 末端400和鎖200都由鋼形成，則塑料保持襯套300具有特定的好處。首先，塑料保持襯套 能夠防止金屬與金屬接觸，磨損機理通常以這種接觸呈現。其次，塑料保持襯套能夠有助於 防止末端和鎖之間的腐蝕或者其他過程，隨著時間的流逝，末端和鎖之間的腐蝕或其他過 程會造成鎖卡在末端中並使鎖難以轉動。如果鎖不能容易地轉動，則要將末端從作業工具 移去將更加困難。第三，能夠比鋼更容易偏轉的塑料保持襯套允許在末端和保持襯套之間 以及在鎖和保持襯套之間的保持關係，如在下面全面地描述的。因此，選擇塑料來形成保持 襯套300可能尤其有利。 參照圖4和圖22a_22e，保持襯套300包括形成在大致周向的裙部320中的槽310。 裙部320可以是圓錐形的。頭部330連接到裙部320的較窄的端部上。頭部330包括開口 331和撓性凸片332。凸片332的彎曲通過形成在頭部330中的釋放孔333來促進。參照圖4和圖21a_21e，鎖200包括槽210。槽210形成在鎖200的C形部分220 中。C形部分220包括後腿部221、上腿部222和下腿部223。槽210介於上腿部222和下 腿部223之間。頭部230在C形部分220的上方。頭部230包括形成在其中的兩個鎖銷 (detent) 231、232和設置在鎖銷231、232之間的環形表面233。止動凸片234也形成在頭 部230中。頭部還包括工具接觸面235。圖5至8示出了被裝配到保持襯套300中的鎖200的視圖，以及被裝配到末端400 中的保持襯套300的視圖。在這些視圖的每一個中，鎖200被轉動到其第一位置或者未鎖定 位置。當鎖200處於未鎖定位置時，適配器或者作業工具的部分可以插入到適配器容納腔 430中，並且柱或與適配器相關聯的其它部分將同時滑動通過槽410、槽310並進入槽210中。圖6是顯示保持襯套300和鎖200通過末端400的鎖開口 421伸出的視圖。工具 界面235可以通過適當的工具接近以幫助相對於保持襯套300和末端400轉動鎖200。可以使用任何種類的合適的工具和工具界面。優選地，工具包括凸出部分，並且工具界面235 包括凹入部分。在未鎖定位置，凸片332保持在鎖銷232中。隨著鎖200相對於保持襯套300轉 動，凸片332彎曲並從鎖銷232出來。圖9至12示出了鎖200轉動至其第二位置或者鎖定 位置。在鎖定位置，凸片232保持在鎖銷231中。通過使止動凸片234接觸保持襯套300 的頭部330來阻止鎖200相對於保持襯套300的進一步轉動。同樣，當鎖轉回到其未鎖定 位置時，止動凸片234在凸片332進入鎖銷231時將接觸頭部330。該鎖銷和止動系統給了 技術人員在鎖200轉動到其未鎖定位置或鎖定位置時非常良好的觸感。該良好的觸感的部 分原因在於，保持襯套300是由塑料製成的並且凸片332足夠撓性以允許其容易地轉動，同 時凸片332也向鎖銷231、232提供足夠的保持力以將鎖200固定在其鎖定位置或者未鎖定 位置。鎖200從其鎖定位置到其未鎖定位置的運動不需要像常見於很多類型的GET的銷保 持系統的那樣使用錘子或者其它工具。不需要錘子的系統越來越受到技術人員的喜歡。當鎖200裝配到保持襯套300中時，鎖200和保持襯套300的結構積極地幫助使 兩者保持在一起。保持襯套300的裙部320限定內部的環形表面340。鎖200包括外部的 環形表面240。當鎖200相對於保持襯套300轉動時，內部的環形表面340騎靠在外部的 環形表面240上。在該實施方式中，環形表面240、340也逐漸變細，形成大體的圓錐形。內 部的環形表面包括在其上形成的肋341，肋341在大致圓周方向延伸。當鎖200被定位在 保持襯套300內部時，肋341與外部的環形表面240幹涉。為了將鎖200配合到保持襯套 300內，必須施加足夠的力以偏轉保持襯套300，從而使肋341能夠運動超過外部的環形表 面240。一旦肋341運動超過外部的環形表面240，肋341和保持襯套300就能回到更加自 然、不受偏轉的位置。肋341將騎靠在C形部分230的下表面224上，阻止鎖200從保持襯 套300無意中滑出。鎖200能夠在保持襯套300內相對於保持襯套300轉動。同樣，當保持襯套300被裝配到末端400的鎖腔420中時，保持襯套300和末端400 的結構積極的幫助使兩者保持在一起。保持襯套300的裙部320限定外表面350。外表面 350包括在大致圓周方向形成的肋351。互補的槽422(圖4)形成在末端400的鎖腔420 中。當保持襯套300被裝配到鎖腔420中時，肋351首先與鎖腔420幹涉。為了將保持襯 套300配合到鎖腔420內，必須施加足夠的力以偏轉保持襯套300，使得肋351滑動超過與 其幹涉的鎖腔420表面直到肋351卡扣到槽422中。一旦被安裝到鎖腔420中，保持襯套 300就不能相對於末端400轉動。將肋351配合到槽422中阻止了轉動。同樣，鎖開口 421 是非圓形的。保持襯套300的頭部330的配合到鎖開口 421中的部分也是非圓形的。頭部 330配合到鎖開口 421中以及頭部330和鎖開口 421的非圓形形狀也阻止保持襯套300相 對於末端400轉動。在正常情況下，將鎖200保持到保持襯套300，以及將保持襯套300保持到末端 400具有很多好處。首先，在將末端組件(包括末端400、保持襯套300和鎖200)的替換件 發送到工作場地的過程中，所有的三個部件保持在一起，而不會混淆或丟失。其次，在安裝 過程中，當末端組件滑動到適配器或者其它作業工具上時，使所有的三個部件相對於彼此 保持就位是很簡單的。安裝有時可能在具有挑戰性的場地條件下進行，包括泥濘和雪。將 所有部件保持在一起的能力可以防止它們落到泥濘和雪中以及丟失。另外，戴保護手套的 技術人員不需要移動較小的不容易抓握和操作的鎖200和保持襯套300。總之，該特徵極大地提高了安裝的容易性和速度。現在參照圖13至17，其示出了可以與末端400、保持襯套300和鎖200 —起使用 的適配器100。適配器100包括突出部110。突出部110的形狀能夠配合到末端400的適 配器容納腔430內。突出部110的形狀和適配器容納腔430的互補形狀可以選擇以適應任 何特定的需要或應用。在現有的GET系統中已經使用了若干不同的形狀，並且可以選擇任 何合適的總體形狀。突出部110包括相對的傾斜的上表面111和下表面112以及平的前表 面115，上表面111和下表面112朝向彼此傾斜並且朝向兩個相對的平表面113、114傾斜。 突出部110還包括兩個相對的側表面116、117。與突出部110相對的是後部118，該後部118可以包括第二適配器容納腔119。在 該實施方式中，如在本領域已知的，適配器100能夠被接收到安裝於作業工具上的第二適 配器上。第二適配器(未示出)可以包括與第二適配器容納腔119互補的突出部分。柱120形成在側表面117上。該實施方式中的柱120為大致圓錐形。其它形狀也 可以選擇來適應其它的設計。柱120包括大致圓錐形表面121和大致平的端表面122。如 圖17所示的，圓錐形表面121限定該圓錐形的中心軸線A。圓錐形表面121以大約10到30 度的錐度β形成，更優選以大約20度的錐度形成。適配器100限定如圖17中所示的對稱 平面B (除了柱120和有關結構，適配器100總體上關於平面B對稱)。平面B和軸線A之 間的角度α為接近65度至85度，並且更優選為大約75度。適配器100還包括緊挨柱120並且在柱120後(在後部118的方向)的側表面117 中的半環形的切口 130。緊挨柱120並且在柱120後(在後部118的方向)，適配器100還 包括從側表面117上方立起的橫檔(rail) 140。橫檔140的總體尺寸和形狀用來匹配末端 400 的槽 410。圖15至16示出了安裝到適配器100上的末端400、保持襯套300和鎖200的截 面圖。圖15示出了鎖200轉動到其鎖定位置從而末端400能夠從適配器100移去。圖16 示出了鎖200轉動到其未鎖定位置從而末端400能夠沿著箭頭A的方向從適配器100滑 脫。在每個視圖中，橫檔140被顯示為定位在槽410中，在此用來阻擋灰塵和其他碎片進入 槽410。如果允許灰塵和碎片進入槽410，則它們可能受影響並使得末端400的移去變得困 難，因為在移去末端400時，柱120必須滑動通過槽410。在柱120的中心軸線A相對於對稱平面B呈角度定位的情況下，圖15示出了圓錐 表面121的與處於鎖定位置的鎖200接觸的最靠後部分呈現的角度近乎垂直於筆直地將末 端400從適配器100拉脫的力的方向(如箭頭A指出的)。這有助於阻止將末端400從適 配器100拉離的力使末端400扭曲，導致鎖200偏離位置，引起故障中鎖200從柱120滑脫。 以這種方式定位柱120還使易於將鎖200推動到鎖腔420中的反作用力的大小最小化。該 最小化的反作用力可以由末端400中的壓縮力抵消。圖19示出了當被定位到末端400中時，保持襯套300具有相對於末端400的對稱 平面B呈γ角度設置的下表面334，該γ角度大約在5度至25度，更優選地為15度。鎖 200的頭部230具有抵接保持襯套300的下表面334並在其上滑動的支撐表面236。在下 表面334以該角度設置的情況下，鎖200在其鎖定位置和未鎖定位置之間繞大致平行於柱 120的中心軸線A的軸線轉動。工業實用性
前述的地面作業工具系統可以在用工業中，為建築和採礦機器和其它種類的機器 上的鏟鬥、刮鏟和其它作業工具提供保護和改進的挖掘能力。
權利要求
一種用於將地面作業工具(400)連接到工作器械的適配器(100)，所述適配器包括突出部(110)，其形狀能夠配合到所述地面作業工具中形成的腔內，所述突出部(110)包括側表面(117)；柱(120)，其形成在所述突出部(110)的所述側表面(117)上，所述柱(120)包括側表面(121)和端表面(122)；和切口(130)，其延伸到所述突出部(110)的所述側表面(117)中並且沿周向環繞所述柱(120)的一部分。
2.根據權利要求1所述的適配器(100)，其中，所述突出部(110)還包括相對的側表 面(116)、相對的傾斜的上表面和下表面(111，112)以及連接到所述相對的傾斜的上表面 和下表面(111，112)的相對的平表面(113，114)，其中，所述相對的傾斜的上表面和下表面 (111，112)和所述相對的平表面(113，114)在所述相對的側表面(116，117)之間延伸。
3.根據權利要求2所述的適配器(100)，其中，所述突出部(110)還包括連接到所述相 對的平表面(113，114)的平的前表面(115)。
4.根據權利要求1所述的適配器(100)，其中，所述柱(120)的所述側表面(121)是圓 錐形的。
5.根據權利要求4所述的適配器(100)，其中，所述柱(120)的所述側表面(121)限定 所述圓錐形的中心軸線(A)，並且所述圓錐形相對於所述中心軸線(A)以大約10度到30度 的錐度(β)形成。
6.根據權利要求5所述的適配器(100)，其中，所述錐度(β)大約為20度。
7.根據權利要求5所述的適配器(100)，其中，所述適配器限定對稱平面(B)，並且所述 中心軸線㈧和所述對稱平面⑶之間所形成的角度(α)大約為65度至85度。
8.根據權利要求7所述的適配器(100)，其中，所述角度(α)為大約75度。
9.根據權利要求1所述的適配器(100)，其中，所述地面作業工具包括具有C形部分 (220)的可轉動的鎖(200)，所述C形部分(220)限定槽(210)，並且其中所述切口 (130)的 尺寸能夠接收所述可轉動的鎖(200)的所述C形部分(220)。
10.根據權利要求1所述的適配器(100)，還包括從所述側表面(117)突出、靠近所述 切口 (130)定位且與所述柱(120)相對的橫檔(140)。
11.根據權利要求10所述的適配器(100)，其中，所述地面作業工具包括形成有槽 (410)的側部(404)，並且其中在將所述適配器(100)連接到所述地面作業工具(400)時， 所述突出部(110)的側表面(117)上的所述橫檔(140)還被定位成待插入到所述槽(410) 中。
12.根據權利要求11所述的適配器(100)，其中，所述橫檔(140)的尺寸和形狀能夠與 所述地面作業工具(400)的所述槽(410)匹配。
13.根據權利要求1所述的適配器(100)，還包括與所述突出部(110)相對並且限定適 配器腔(119)的後部(118)。
全文摘要
本發明涉及一種地面作業工具系統。該地面作業工具系統包括例如末端的地面作業工具(40)、安裝到作業工具或者作業工具的一部分的適配器(10)和轉動的鎖構件(20)。地面作業工具連接到適配器，並且適配器的柱部分滑動到設置在鎖上的槽(21)中。轉動鎖從而進入槽中的入口被阻塞並且柱不能滑出槽。處於該位置的鎖是位於鎖定位置，柱保持在鎖的槽中使得地面作業工具保持到適配器。
文檔編號E02F9/28GK101886407SQ20101023025
公開日2010年11月17日 申請日期2007年8月16日 優先權日2006年8月16日
發明者C·哈德爾, M·史密斯 申請人:卡特彼勒公司