用于采掘机的刀头的制作方法
【专利说明】用于采掘机的刀头
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年9月14日提交的美国临时专利申请N0.61/701,256的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及地下采掘机，并且具体地涉及一种用于地下采掘机的刀头。
【背景技术】
[0004]硬岩石连续采掘机包括具有摆动切割盘的刀头。摆动盘式刀具通过轴承传输所有的动态切割力，并且由于切割盘的高载荷和高速，轴承的寿命是有限的。此外，摆动盘要求在主切割区域中具有大的面密封表面面积，而切割盘通常在约50Hz的频率下摆动。难以密封具有高表面速度的大区域，并且由于切割操作产生大量高度研磨的岩石颗粒的事实，这是进一步复杂的。被污染的环境和高表面速度的结合使密封部上的磨损加速，并且缩短密封部的工作寿命。此外，密封部和高度加载的轴承中的缺陷能够结合以更进一步增加盘式刀具组件的维护和更换。这些因素还限制切割盘的摆动的频率和偏心距，从而限制可用于岩石切割的总功率。
[0005]此外，摆动盘式刀具系统通常缺乏直接监控在切割表面处的盘式刀具的行为的装置。因此，难以(例如，在岩石的硬度改变时)感测切割条件的改变。因此，操作员无法控制盘式刀具以使切割性能最优化。
【发明内容】
[0006]在一些方面中，本发明提供了一种用于采掘机的刀头，采掘机包括框架和可移动地联接到该框架的吊杆。该刀头包括第一构件、切割钻头和第二构件。该第一构件包括第一端和第二端并且包括第一质量。该切割钻头靠近第二端联接到第一构件，并且包括切割刀刃。该第二构件绕轴线可旋转，并且包括相对于该轴线偏心地定位的第二质量。该第二质量和第一质量至少部分地限定组合质心。第二质量的旋转导致第一构件和切割钻头绕组合质心沿着闭合路径摆动。
[0007]在其它方面中，本发明提供了一种采掘机，其包括用于将采掘机支撑在支撑表面上的框架、吊杆和刀头。该吊杆包括联接到框架的第一端和远离框架定位的第二端。刀头联接到吊杆的第二端，该刀头包括第一构件、切割钻头和第二构件。该第一构件限定第一端和第二端，并且包括第一质量和将所述第一质量支撑在吊杆的第二端上的联接构件。该切割钻头靠近第二端联接到第一构件，并且包括切割刀刃。该第一构件和切割钻头至少部分地限定第一质心。该第二构件绕轴线可旋转，并且包括相对于该轴线偏心地定位的第二质量。第二质量限定第二质心。第一质心和第二质心限定组合质心。第二质量绕轴线的旋转导致第一构件和切割钻头绕组合质心沿着闭合路径摆动。
[0008]在其它方面中，本发明提供了一种采掘机，其包括用于将采掘机支撑在支撑表面上的框架、吊杆、刀头和联接构件。该吊杆包括联接到框架的第一端和远离框架定位的第二端；该第二端包括支架。该刀头包括第一构件和切割钻头。第一构件包括联接到支架的第一端和第二端。该切割钻头靠近第二端联接到第一构件。联接构件将第一构件支撑在吊杆的第二端上，以促进刀头相对于吊杆的摆动。
[0009]在其它方面中，本发明提供了一种用于采掘机的刀头，该采掘机包括框架和可移动地联接到框架的吊杆。该刀头包括第一构件、切割钻头、流体导管和多个喷嘴。第一构件包括第一端和第二端，并且相对于第二端可移动。该切割钻头靠近第二端联接到第一构件。流体导管延伸穿过第一构件，并且被构造成与流体源流体连通。喷嘴被定位在切割刀刃上，所述喷嘴与流体导管流体连通。
[0010]在其它方面中，本发明提供了一种用于从岩石壁移除材料的方法。该方法包括:使切割刀刃移动通过岩石壁以在岩石壁中产生第一槽；使切割刀刃移动通过岩石壁以在岩石壁中产生第二槽，该第二槽通过未切部分与第一槽分离，该未切部分限定附接到壁的基部表面；将切口切割到未切部分的基部表面中；和在未切部分上施加力以使未切部分从壁断开。
[0011]在其它方面中，本发明提供了一种用于控制采掘机的方法。该方法包括:感测刀头的切割效率的指示量的值；将感测值与期望值相比较；在第一方向上将操作参数从初始值修改到第二值；检测切割效率的指示量的改变；和当切割效率的指示量的改变表现为提高时，在第一方向上进一步将操作参数修改为第三值。
[0012]在其它方面中，本发明提供了一种用于控制采掘机的方法。该方法包括:感测第一刀具的切割效率的指示量的第一值；感测第二刀具的切割效率的指示量的第二值；将所述第一值与所述第二值相比较，以检测所述第一值是否小于所述第二值；当所述第一值小于所述第二值时，修改所述第二刀具的操作参数使得所述第二值匹配所述第一值。
[0013]通过考虑详细描述和附图，本发明的其它方面将变得明显。
【附图说明】
[0014]图1为接合矿壁的采掘机的透视图。
[0015]图2为图1的采掘机的前透视图。
[0016]图3为刀头的透视图。
[0017]图3A为图3的刀头的侧透视图。
[0018]图4为图3的刀头的分解前透视图。
[0019]图5为图3的刀头的分解后透视图。
[0020]图6为沿着线6-6截取的图3的刀头的截面图。
[0021]图7为接合矿壁的刀头的侧视图。
[0022]图8为接合矿壁的刀头的放大侧视图。
[0023]图9为根据另一个实施例的刀头的透视图。
[0024]图9A为图9的刀头的侧透视图。
[0025]图10为根据另一个实施例的刀头的分解透视图。
[0026]图11为沿着线11-11截取的图10的刀头的截面图。
[0027]图12为根据另一个实施例的刀头的截面图。
[0028]图13为示出流体流动路径的图12的刀头的截面图。
[0029]图14为切割钻头的透视图。
[0030]在详细地解释本发明的任何实施例之前，需理解的是，本发明的应用不限于在以下描述中所阐述的或附图所示的部件的结构和布置的细节。本发明能够涵盖其它实施例，并且可以各种方式实践或实施。另外，需理解的是，本文所使用的措辞和术语是出于说明的目的，并且不应被视为限制性的。此处对“包含”、“包括”或“具有”和其变型的使用意味着笼括其后列出的项目和其等同物以及另外的项目。术语“安装”、“连接”和“联接”广泛地被使用，并且包括直接和间接的安装、连接和联接。此外，“连接”和“联接”不管是直接还是间接，不限于物理或机械连接或联接，并且能够包括电气或液压连接或联接。另外，电子通信和通知可以使用包括直接连接、无线连接等的任何已知方式被实施。
【具体实施方式】
[0031]如图1和图2中所示，采掘机10包括框架14、吊杆18、和支撑在吊杆18上用于接合矿壁26的刀头22。框架14包括轨30，用于使框架14在支撑表面或矿地(未示出)上移动。框架14进一步包括集聚头32，该集聚头32靠近刀头22邻近矿地定位。集聚头32包括甲板(deck) 34和旋转指形件38，旋转指形件38将切割材料驱策到输送机(未示出)上。框架14还包括可枢转地联接到框架14的一对臂42。臂42能够延伸到集聚头32前面的位置以便将切割材料引导到甲板34上。
[0032]吊杆18在一端处可枢转地联接到框架14，一个或多个第一致动器46的操作使吊杆18相对于框架14枢转、延伸和缩回。在该示出的实施例中，第一致动器46是液压缸。另夕卜，在示出的实施例中，吊杆18在吊杆18的与框架14相对于的一端上可枢转地支撑刀头22。第二致动器50(图2)使刀头22相对于吊杆18枢转。刀头22被定位成使得刀头22以受控的力与矿壁26接合。第一致动器46的操作使吊杆18相对于框架14移动，从而使刀头22在矿壁26移动以产生所需的切割轮廓。在刀头22与吊杆18之间的角度被连续地监测。角度的传感器数据被提供给用于控制吊杆18的位置的控制系统。能够调节吊杆18的移动速度以匹配挖掘速率或输送至矿壁26的能量。
[0033]如图3所示，联接构件或安装支架58支撑刀头22，以便相对于吊杆18 (图2)枢转移动。在图3的实施例中，刀头22包括第一端62、第二端66和靠近第一端62的支撑板70。在示出的实施例中，刀头22包括用于将刀头22支撑在安装支架58上的联接构件或臂60?多个销74绕支撑板70的周边定位并且延伸穿过支撑板70和臂60。每个销74支撑弹簧78，该弹簧78对由矿壁26施加在刀头22上的力起反作用。弹簧78还使吊杆18对于来自刀头22的振动力的传输隔离。在一些实施例中，每个销74还支撑阻尼器。参照图3A，刀头22的几何形状和重量限定大致定位在第一端62与切割钻头86之间的组合质心80。可以修改刀头22的部件的尺寸、形状和密度以调节质心80相对于切割钻头86的位置。
[0034]在其它实施例中，不同类型的刀头(包括具有常规摆动盘式刀具的刀头)可以通过销74和弹簧78联接到臂60。在又一些其它实施例中，板簧或铰链联接在支撑板70与吊杆18之间。板簧由诸如碳纤维复合材料的抗疲劳材料制成。板簧消除对机械枢转的需要