模块化地面接合工具系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月18日提交的序列号为62/424,161的美国临时申请的优先权，其公开的内容通过引用的方式整体并入本申请并要求优先权。

本发明涉及一种挖掘铲车(miningshovel)，更具体地，涉及用于挖掘铲车铲斗的地面接合工具系统。

背景技术：

工业挖掘机械，例如电动绳铲或动力铲车、拉铲挖掘机等被用于执行挖掘操作，以从矿堆移除物料。在传统的绳铲中，铲斗连接在手柄上，并且铲斗由穿过悬臂滑轮的绳缆或绳索支撑。绳索固定到可枢转地连接到铲斗的提梁。手柄沿鞍座移动，以操纵铲斗的位置。在起重阶段，绳索通过机械底座内的绞盘卷起，从而将铲斗向上提升而穿过矿堆并使待挖掘的物料离析。为了释放放置在铲斗内的物料，铲斗门被可枢转地连接到铲斗。当铲斗门没有被锁定到铲斗时，铲斗门枢转离开铲斗的底部，从而通过铲斗的底部释放物料。

铲斗通常包括地面接合工具，地面接合工具包括连接到铲斗唇部的适配件、齿尖和/或防护件(shroud)。地面接合工具用于挖穿物料堆，并承受由铲斗经历的大量整体磨损。目前的适配件和防护件直接连接到唇部，而支腿跨在唇部的顶部和底部两者之上。除了适配件或防护件的从唇部向前延伸的那部分已经提供的磨损保护之外，支腿还提供了以下双重目的：在结构上将适配件或防护件支撑在唇部，并且还沿着唇部的顶部和底部提供额外的物料磨损保护。

技术实现要素：

通过考虑具体实施方式和附图，本发明的其它方面将变得更为清晰。

根据某一构造，一种工具系统包括铲斗，所述铲斗包括具有多个孔口的唇部，所述孔口至少部分地延伸穿过所述唇部。所述工具系统还包括模块化适配件，所述模块化适配件配置成被沿着插入轴线部分地插入所述孔口中的一个。所述适配件被配置成可拆卸地连接到所述唇部。所述适配件包括被配置成延伸到所述孔口中的第一部分，以及配置成从所述孔口延伸出来的第二部分。所述工具系统还包括具有紧固件的锁定系统，所述紧固件配置成至少部分地延伸到所述孔口中并且将所述适配件连接到所述唇部。

根据另一构造，一种适配件被配置成可拆卸地连接至铲斗的唇部，所述适配件包括：第一部分和从所述第一部分延伸的第二部分。所述第一部分配置成沿着轴线被插入到所述唇部中的第一孔口内。第二孔口延伸穿过所述第一部分。所述第二孔口配置成接纳紧固件。

通过考虑具体实施方式和附图，本发明的其它方面将变得更为清晰。

附图说明

图1挖掘铲车的透视图。

图2和3是根据某一构造的、与挖掘铲车一起使用的模块化地面接合工具系统的透视图。

图4是模块化地面接合工具系统的透视图，其示出了铲斗的唇部以及唇部内的多个孔口。

图5-9是模块化地面接合工具系统的模块化适配件的透视图和剖视图。

图10是模块化地面接合工具系统的模块化防护件的剖视图。

图11-13是根据另一构造的模块化地面接合工具系统的透视图，其示出了连接到唇部的单独的磨损组件。

图14是根据另一构造的模块化地面接合工具系统的透视图，其示出了锁定系统。

图15是根据另一构造的模块化地面接合工具系统的透视图。

图16是图15的模块化地面接合工具系统的分解图，其示出了锁定系统。

图17和18是图15的模块化地面接合工具系统的模块化适配件的剖视图和透视图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解的是，本发明的应用不限于以下描述中阐述的或下面的附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。而且，应该理解，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应该被认为是限制性的。

图1示出了动力铲车10。铲车10包括：移动底座15，驱动履带20，转台25，旋转框架30，悬臂35，悬臂35的下端40(也被称作为悬臂脚)，悬臂35的上端45(也被称作为悬臂点)，拉索50，起重台架抗拉构件55，起重台架抗压构件60，可旋转地安装在悬臂35的上端45的滑轮65，铲斗70，可枢转地连接到铲斗70的铲斗门75，起重绳索80，绞车卷筒(未示出)，铲柄85，鞍块90，传输轴95和传动装置(也被称作为挖掘驱动器，未示出)。转台25限定铲车10的旋转轴100。旋转轴100垂直于平面105，平面105由底座15限定，并且通常对应于地面或者支撑面的坡度。

移动底座15由驱动履带20支撑。移动底座15支撑转台25和旋转框架30。转台25能够相对于移动底座15进行360度的旋转。悬臂35在下端40处被可枢转地连接到旋转框架30。悬臂35被拉索50保持成相对旋转框架30向上并向外延伸，拉索50被固定到起重台架抗拉构件55和起重台架抗压构件60上。起重台架抗压构件60被安装在旋转框架30上。

铲斗70通过起重绳索80从悬臂35悬吊下来。起重绳索80被缠绕在滑轮65上，并在提梁(bail)110处被连接到铲斗70上。起重绳索80被固定在旋转框架30的绞车卷筒上(未示出)。绞车卷筒(winchdrum)受包含传动装置(未示出)的至少一个电动机(未示出)驱动。当绞车卷筒转动时，起重绳索80被放出以降低铲斗70或者被拉入以提升铲斗70。铲柄85同样被连接到铲斗70。铲柄85被可滑动地支撑在鞍块90中，并且鞍块90在传输轴95处被可枢转地安装到悬臂35上。铲柄85包括在其上的齿条和齿结构，该结构啮合被安装在鞍块90中的传动小齿轮(未示出)。传动小齿轮由电动机和传动装置(未示出)驱动，以使铲柄85相对于鞍块90伸长或者缩回。

电源(未示出)被安装在旋转框架30上，以向用于驱动绞车卷筒的起重电动机(未示出)、用于驱动挖掘(crowd)传输装置的一个或多个挖掘电动机(未示出)，以及用于转动转台25的一个或多个旋转电动机(未示出)供电。挖掘、起重和旋转电动机中的每一个都由其自身的电动机控制器驱动，或者响应于来自控制器(未示出)的控制信号而被驱动。

图2-10示出了与铲车机械10或与其他挖掘机器一起使用的模块化地面接合工具系统200。模块化地面接合工具系统200包括具有唇部210的铲斗205，以及通过唇部210中的孔口225可拆除地连接到唇部210的多个模块化适配件215和模块化防护件220。

在一些构造中，铲车10的铲斗70可以用铲斗205代替。在其它构造中，铲斗70被改装以包括孔口225，以接收各种模块化适配件215和模块化防护件220。在另一些构造中，挖掘机械在最初就构造成包括铲斗205。

如图4所示，在所示的构造中，唇部210包括彼此均匀间隔开的十三个孔口225。其他结构包括与所示不同数量和布置的孔口225。例如，在一些构造中，提供少于十三个的孔口225。在一些结构中，提供多于十三个的孔口225。在一些结构中，孔口225的间隔与所示的不同。在一些构造中，孔口225中的至少一个具有与图示不同的尺寸和/或形状。在一些构造中，所有的孔口225均具有相同的尺寸和形状，而在其他构造中，孔口225中的至少一个具有与另一孔口225不同的尺寸和/或形状。

如图2-4和8-10所示，每个孔口225均从唇部210的第一外侧230到唇部210的相对的第二内侧235完全延伸穿过唇部210。如图9所示，孔口225从唇部210的第一侧230向唇部210的第二侧235移动时会发生直径的变化。在所示的构造中，每一个孔口225均具有与第一侧230相邻的第一直径240、在第一侧230和第二侧235之间的第二直径245，以及与第二侧235相邻的第三直径250。在所示的结构中，第一直径240大于第二直径245和第三直径250，第二直径小于第一直径240和第三直径250。

如图3所示，在所示的构造中，铲斗205包括沿着铲斗205的底部260放置的加强元件255。加强元件255是彼此均匀间隔开并且沿着铲斗205彼此平行延伸的细长肋。加强元件255沿着铲斗205的底部260延伸到唇部210的内侧235。加强元件255与孔口225相间，从而使单个加强元件255在沿着垂直于唇部210内侧235的方向观察时位于任何两个孔口225之间。其他构造包括与所示不同尺寸、形状和布置的加强元件255。在一些构造中，铲斗205不包括加强元件255。

如图5-9所示，每个模块化适配件215均包括第一部分265和第二部分270，第一部分265的尺寸和形状设置成正好被接合到孔口225中的任何一个，第二部分270从第一部分265延伸，第二部分270的尺寸和形状设置成从孔口225延伸出来。在所示结构中，第一部分265是细长杆，其尺寸和形状被设置成滑入孔口225中的一个，并且为铲斗205上的模块化适配件215提供结构支撑和稳定性(例如，与现有适配件中出现的使用支腿跨在铲斗唇部的相对两侧上相对)。第一部分265的横截面逐渐变小，从而使第一部分265的靠近第二部分270的横截面大于远离第二部分270的横截面。在所示的构造中，第一部分265具有的总体尺寸和形状大致等于孔口225中的至少一个的尺寸和形状，从而一旦将第一部分265插入孔口225中，第一部分265通常在孔口225内保持摩擦配合。如图5和图6所示，在一些构造中，第一部分265具有大致四叶草形(clover-shaped)的横截面。然而，其他结构包括与所示不同的各种其他形状和尺寸。例如，如图7所示，在一些结构中，模块化适配件215具有带有圆形横截面形状的第一部分265。

继续参考图5-9，第二部分270包括中央主体275和从中心主体275延伸的配合突出部280，配合突出部280的尺寸和形状被设置成连接到齿尖285。模块化适配件215的第一部分265从中心主体275延伸出来。中心主体275具有比第一部分265和孔口225更大的横截面，从而当模块化适配件215连接到唇部210时，中心主体275抵靠唇部210的第一外侧230(图8和9)。配合突出部280具有比中心主体275更小的横截面，并且横截面通常随着远离中心主体275逐渐变小。如图9所示，配合突出部280的尺寸和形状设置成被正好接合到齿尖285中的具有对应形状的凹形凹座290中。齿尖285承受由铲车10挖掘的物料所带来的磨损，并且通过多种不同的机构或技术中的任何一种而被保持在配合突出部280上。例如，在一些构造中，齿尖285完全通过摩擦配合被保持在配合突出部280上。在其它结构中，使用销或其他结构(例如，市售的结构或系统)将齿尖285保持在模块化适配件215上。在一些构造中，齿尖285是市售的齿尖。

继续参考5-9，模块化适配件215包括适配件孔口295，其从模块化适配件215的第一部分265延伸到模块化适配件215的第二部分270。如图9所示，适配件孔口295是通孔，其包括具有第一直径305的第一区域300和具有第二直径315的第二区域310。在一些构造中，第一区域300是带螺纹的。第二直径315大于第一直径305。适配件孔口295沿着轴线330(图9)从第一部分265的端部表面320延伸到配合突出部280的倾斜表面325。如图9所示，轴线330与将第一部分265插入唇部210的孔口225中的轴线相同。

继续参考图9，模块化地面接合工具系统200包括锁定系统335，锁定系统335将模块化适配件215可拆除地锁定至唇部210。在所示的结构中，锁定系统335包括紧固件340(例如，螺栓)，其形状和尺寸设置成延伸到模块化适配件215的适配件孔口295中。紧固件340包括第一部分345和第二部分350(例如头部)，第一部分345具有的直径等于或小于适配件孔口295的第一直径305，第二部分350具有的直径大于第一直径305并且等于或小于适配件孔口295的第二直径315。紧固件340可以在倾斜表面325处插入适配件孔口295，直到第二部分350达到适配件孔口295的第一区域300和第二区域310之间的过渡部分，其中第二部分350然后被阻止沿着轴线330进一步平移。在一些构造中，第二部分350是接纳工具以推动、螺动(threaded)或以其他方式移动紧固件340穿过适配件孔口295的头部。

继续参考图9，锁定系统335还包括接纳紧固件340的螺母355(例如带螺纹的)。如图8所示，螺母355的直径大于唇部210的孔口225的第二直径245。通过使紧固件340旋转通过螺母355，和/或将螺母355旋转到紧固件340上，紧固件340和螺母355相对于彼此拧紧，并且模块化适配件215被紧紧地拉住而靠在唇部210的第一外侧230上。

如图10所示，每个模块化防护件220均包括第一部分360和第二部分365，第一部分360的尺寸和形状设置成被正好接合到任何一个孔口225中，第二部分365从第一部分360延伸，第二部分360的尺寸和形状设置成从孔口225延伸出来。在所示结构中，第一部分360是细长杆，其尺寸和形状被设置成滑入孔口225中的一个。第一部分360的横截面逐渐变小，从而使第一部分360的靠近第二部分365的横截面大于远离第二部分365的横截面。在所示的构造中，第一部分360具有的总体尺寸和形状大致等于孔口225中的至少一个的尺寸和形状，从而使第一部分360通常在孔口225内保持摩擦配合。

继续参考图10，第二部分365包括中央主体370和从中心主体370延伸的磨损突出部375。模块化防护件220的第一部分360从中心主体370延伸出来。如图10所示，中心主体370具有的横截面比第一部分360和唇部210内的孔口225更大，从而当模块化防护件220连接到唇部210时，中心主体370抵靠唇部210的第一外侧230。磨损突出部375具有的横截面比中心主体370更小，并且横截面通常随着远离中心主体370而逐渐变小。如图8和10所示，磨损突出部375保持暴露在唇部210外，从而承受铲车10挖掘的物料所带来的磨损。

继续参考图10，模块化防护件220包括孔口380，孔口380从模块化防护件220的第一部分360延伸到模块化防护件220的第二部分365。如图10所示，孔口380是通孔，其包括具有第一直径390的第一区域385和具有第二直径400的第二区域395。在一些构造中，第一区域385是带螺纹的。第二直径400大于第一直径390。孔口380沿着轴线415从第一部分360的端部表面405延伸到磨损突出部375的倾斜表面410。如图10所示，轴线415与将第一部分360插入唇部210的孔口225中的轴线相同。

继续参考图10，与图9一样，将模块化适配件215可拆除地锁定至唇部210的相同的锁定系统335可以被可选地用于将模块化防护件220可拆卸地锁定至唇部210。因此，如图10所示，紧固件340在倾斜表面410处插入孔口380，并且可以被连接至螺母355。

图11-13示出了模块化地面接合工具系统500，其包括具有唇部510的铲斗505以及单独的磨损部件515，单独的磨损部件515连接至铲斗505，以进一步承受由铲车10挖掘的物料所带来的磨损。单独的磨损部件515每个都具有大致矩形的形状，并从铲斗505的内表面520向上突出。其他构造包括与所示不同的形状和尺寸。在一些构造中，单独的磨损部件515被一体地形成为铲斗505的一部分。

继续参考图11-13，模块化地面接合工具系统500包括模块化适配件525(图11和12)和模块化防护件(modularshrouds)530(图13)，模块化适配件525和模块化防护件530中的每一个均正好接合到唇部510内不同孔口535中的任一个，这与地面接合工具系统200类似。如图11-13所示，单独的磨损部件515被间隔开并且大致邻近模块化适配件525和防护件530放置，然而其他结构包括不同的位置。模块化地面接合工具系统500还包括锁定系统540，以将模块化适配件525和模块化防护件530可拆卸地锁定到唇部510。另外，类似于上述的模块化适配件215，模块化适配件525连接到齿尖545。没有提供对模块化适配件525、模块化防护件530、锁定系统540和齿尖545的描述，因为它们与上述在模块化地面接合工具系统200中所描述的相同。

单独的磨损部件515与单独的模块化适配件525和模块化防护件530本身结合使用允许由铲斗505经受的总体磨损在各种部件之间分配，对于每个部件而言，可以根据自身经受的磨损来根据需要进行更换。例如，在一些构造中，在使用铲斗505的过程中，单独的磨损部件515可能比模块化适配件525或模块化防护件530磨损得更慢。因此，模块化适配件525和模块化防护件530可根据需要进行更换，而单独的磨损部件515保持在原位。

图14示出了模块化地面接合工具系统600，其包括具有唇部610的铲斗605以及单独的磨损部件615，单独的磨损部件615连接至铲斗605的内表面620，以进一步承受由铲车10挖掘的物料所带来的磨损。模块化地面接合工具系统600包括模块化适配件625(和模块化防护件，未示出)，模块化适配件625和模块化防护件中的每一个均被正好纳入唇部610内的各个孔口630中的任一个，这与地面接合工具系统200和500类似。如图14所示，单独的磨损部件615被间隔开并且大致邻近模块化适配件525和防护件放置，然而其他结构包括不同的位置。模块化适配件625还连接到齿尖640。此外，模块化地面接合工具系统600还包括锁定系统645，以将模块化适配件625(或模块化防护件)可拆卸地锁定到唇部610。

继续参考图14，孔口630从唇部610的第一外侧650延伸到唇部610的相对的第二内侧655。孔口630具有邻近第一外侧650的第一直径660以及邻近第二内侧655的第二直径665。孔口630在第一直径660与第二直径665之间逐渐连续减小。

锁定系统645包括紧固件670(例如与上述紧固件340相似或相同的螺栓)，其形状和尺寸设置成延伸到模块化适配件625的孔口675(例如，螺纹孔)中。如图14所示，孔口675是盲孔，其在唇部610内的模块化适配件625的内侧端开口。紧固件670包括具有第一直径的第一部分680(例如带螺纹的)和具有更大的第二直径的第二部分685(例如，头部)。在一些构造中，第二部分685是接纳工具以推动、螺动或以其他方式移动紧固件670进入孔口675的头部。

继续参考图14，锁定系统645还包括垫圈690，垫圈690具有的直径大于唇部610的孔口630的第二直径665。为了锁定模块化适配件625，沿着朝向齿尖640的方向从模块化适配件625的后面将紧固件670移入(例如螺入)孔口675。随着紧固件670转动，第二部分685最终接触垫圈690，垫圈690起到防止第二部分685进一步平移的作用。随后当紧固件670再次旋转时，模块化适配件625被拉住而紧靠唇部610的第一外侧650，从而将模块适配件625锁定到唇部610。

图15-18示出了模块化地面接合工具系统700，其包括具有唇部710的铲斗705、单独的磨损部件725(例如，承受磨损)、以及通过唇部710中的孔口730可拆卸地连接到唇部710的多个单独的模块化适配件715和模块化防护件720。模块化适配件715连接到齿尖740。在所示的构造中，孔口730完全延伸通过唇部710，尽管在其他构造中孔口730仅部分地延伸通过唇部710(例如，作为盲孔)。模块化地面接合工具系统700还包括锁定系统745，以将模块化适配件715和/或模块化防护件720可拆卸地锁定到唇部710。模块化地面接合工具系统700类似于模块化地面接合工具系统200、500和600，为了简洁起见，在此仅讨论不同之处。

如图16-18所示，每个模块化适配件715均包括第一部分765和第二部分770，第一部分765的尺寸和形状设置成被正好接合到任何一个孔口730中，第二部分770从第一部分765延伸，其尺寸和形状设置成从孔口730延伸出来。在所示的构造中，第一部分765和第二部分770各自均是锥形的，然而其他结构包括与所示不同的形状和尺寸。第一部分765包括沿着轴线840定向的狭槽750，轴线840垂直于轴线845，模块适配件715沿着轴线845插入通过孔口730。狭槽750沿着轴线840完全延伸穿过第一部分765。第二部分770包括中心主体775和配合突出部780，配合突出部780从中心主体775延伸出来并且其尺寸和形状被设置成连接到齿尖740。连接孔口755延伸到配合突出部780中并且沿着轴线850定向，轴线850正交于轴线840和轴线845。在一些构造中，连接孔口755一起形成完全延伸穿过配合突出部780的单个通孔。

如图17和18所示，配合突出部780的尺寸和形状设置成被正好接合到齿尖740中的具有对应形状的凹形凹座790。齿尖740通过销760(图16)而保持在配合突出部780和模块适配件715上，销760被插入到连接孔口755中。当配合突出部780被纳入到凹形凹座790中时，齿尖740具有与连接孔口755(图16)对齐的孔口785(图16)。在所示的结构中，通过孔口785和连接孔口755插入各个销760，以将齿尖740连接到模块化适配件715。其他构造通过各种其他机构(其它销等)将模块化适配件715连接到齿尖740。

继续参考图16和17，锁定系统745包括紧固件795。在图示的结构中，紧固件795包括具有突耳(tab)875的第一楔形元件855，以及第二楔形元件860。锁定系统745还包括延伸到铲斗唇部710内的孔口800(并且在一些实施例中，进一步延伸穿过在唇部710上的单独的磨损部件725中的一个)。孔口800沿着与轴线840平行或重合的轴线870与孔口730相交。

在组装期间，将模块化适配件715插入到孔口730中，以使狭槽750沿着轴线870与孔口800对齐。紧固件795然后被插入孔口800和狭槽750，以将模块化适配件715连接至铲斗唇部710。例如，在一些构造中，第一楔形元件855被插入孔口800和狭槽750。第二楔形元件860然后被插入(例如通过锤子或其他工具推动)孔口800和狭槽750。位于第二楔形元件860上的导轨865连接到第一楔形元件855上的导轨(未示出)，从而将第一楔形元件855和第二楔形元件860引导和连接在一起。当第一楔形元件855和第二楔形元件860连接在一起并且第二楔形元件860已经被向下推动时，突耳875延伸到唇部710内的台肩(ledge)877上，从而有助于将模块化适配件715固定在合适的位置。其他构造包括与所示不同的紧固件795，其可以部分地或完全地插入孔口800，以将模块化适配件715固定到铲斗唇部710。

如图15-17所示，在一些构造中，轴环(collar)815围绕中央主体775的一部分(或围绕防护件720的一部分)延伸。如图16所示，轴环815包括突出部820和中心开口825。突出部820接合在铲斗705的内表面830上(内表面830面向接纳物料的铲斗705的内侧)，使得轴环815可以与唇部710邻接。当模块化适配件715被插入到孔口730中时，模块化适配件715的第一部分765被插入轴环815的中心开口825。在一些构造中，中心开口825的横截面的大小和形状与中心主体775的横截面的大小和形状大体类似。这为模块化适配件715提供了在轴环815内的稳固配合。在图示的结构中，如图17中所示，当模块化适配件715连接到铲斗705时，齿尖740的端部817邻近轴环815，使得轴环815紧密配合在齿尖740和铲斗唇部710之间。其他构造包括与所示不同的各种其他形状和尺寸的轴环815。

在一些构造中，这里描述的一个或多个模块化适配件215、525、625、715与其对应的齿尖285、545、640、740一体形成为单件，从而形成插入到铲斗唇部中的一个孔口内的单件的磨损结构(例如，整体式结构)。例如，如图17所示，在一些构造中，配合突出部780不与齿尖740配合。相反，配合突出部780和齿尖740整体地形成为远离中心主体775延伸的单个结构。

尽管参照某些优选实施例详细描述了本发明，但是在所描述的本发明的一个或多个独立方面的范围和精神内存在变化和修改。