输送带紧固件及其制造方法
【专利说明】输送带紧固件及其制造方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2014年8月18日提交的美国临时专利申请62/038，669号的权益，由此该美国临时专利申请以其整体通过援引加入本文。
技术领域
[0002]本发明涉及输送带紧固件及其制造方法，以及更具体地涉及输送带紧固件，其使用卡钉、铆钉或其它方式将紧固件固定到输送带。
【背景技术】
[0003]输送带用于将材料或货物从一个地方输送到另一个地方。输送带通常以预定长度提供，这需要带紧固件将一段长度的带的两个端部固定到一起以形成连续带。输送带紧固件也用于修复在操作过程中诸如通过扯裂或撕裂而被损坏的输送带。带紧固件可以是铰接类型的，且可卡钉、铆接或以其它方式固定到带端部且随后通过铰链销连接在一起。
[0004]授予希克(Schick)的美国专利4，060，877号公开了一种类型的紧固件，其具有用于固定到输送带端部的间隔开的臂和连接所述臂的铰链接头。紧固件的臂固定到输送带的一个端部，以及铰链接头与从固定到输送带另一端部的紧固件的臂突出的铰链接头相互接合。铰链接头通过铰链销联接到一起，所述铰链销通过由相互接合的铰链接头所形成的开口。每个紧固件的铰链接头相对于紧固件的臂具有减小的宽度以便允许铰链接头之间的相互接合。减小的宽度会降低紧固件在铰链接头处的强度，其中当输送带和其上的紧固件在输送带系统的滚筒或托辊上行进时所述紧固件在铰链接头处经受高负载力。
[0005]美国专利4，060, 877号公开了紧固件由在其整个长度上具有几乎恒定宽度的一片金属片材制成。为了形成铰链接头，该片金属片材的各面折回抵靠彼此以便驻留在基本上垂直于紧固件夹紧舌片的平面内。美国专利4，060，877号公开了将金属片材折回以形成铰链接头U形横截面的该过程增强铰链接头。然而，折回金属片材以形成铰接接头U形横截面的步骤使得紧固件的制造复杂化，并由于需要将该片金属片材的扁平横截面变成紧固件铰链接头U形结构而增加紧固件的生产成本。
[0006]授予希克(Schick)的美国专利5，182，933号公开了生产用于将输送带相互连接的U形夹的方法。该夹利用在金属条带上连续进行的深拉和冲压操作而形成。夹具有上臂和下臂，每个臂有孔，铆钉或固定卡钉将通过所述孔延伸以便将夹固定到输送带端部中之一上。来自输送带操作的负载会导致在上臂和下臂中形成从所述孔沿着臂向外扩散的裂纹或弱化区域。由于上臂和下臂的包括孔的区段是扁平的，臂的抵抗裂纹蔓延的能力取决于臂区段的厚度。增加臂区段的厚度可以使得臂区段更结实和能够更好地抵抗裂纹从孔蔓延，但是臂区段的厚度增加会增加夹在输送带上的高度或轮廓。夹在输送带上的高度增加会对输送带清洁器造成较大的磨损，原因是更高的夹在输送带每次旋转时撞击输送带清洁器。
【发明内容】
[0007]根据一个方面，提供用于将输送带的端部拼接到一起的输送带紧固件，其具有主体，所述主体具有一对相对的外侧端部部分以及具有在外侧端部部分之间纵向延伸的长度的长形梁部分。梁部分具有上部部分，下部部分，和弯曲成使得上部部分在下部部分上方取向成在其间间隔开间隙的弧形环状部分。长形梁部分具有跨过其的沿着梁部分长度大致均匀的横截面。梁部分作为适于输送带紧固件的刚性承载构件来操作，且梁部分的横截面在整个梁部分上提供相对大的面积惯性矩，以便抵抗梁部分由于来自输送带操作的负载而挠曲。此外，梁部分的高刚性提供在环状部分处的抗偏转强度，当输送带围绕输送带系统的头部滚筒和惰轮行进时在环状部分处经受来自铰链销的高负载。
[0008]紧固件主体还包括在梁部分的上部部分处从梁部分侧向延伸的腹板部分以及在梁部分的下部部分处从梁部分侧向延伸的腹板部分。腹板部分相对于所述梁部分具有减小的厚度，使得梁部分的上部部分和下部部分相对于侧向相邻的腹板部分凸起。紧固件主体具有在厚度减小的腹板部分中的孔，其从梁部分侧向偏移且尺寸定制成接纳附接构件，其中梁部分的沿着附接构件延伸的凸起的上部部分和下部部分被接纳在厚度减小的腹板部分的孔内。由于梁部分的上部部分和下部部分沿着附接构件延伸，所述梁部分的上部部分和下部部分可在输送带操作期间吸收冲击，而不是由附接构件吸收冲击。
[0009]在一种形式中，梁部分的上部部分和下部部分包括从厚度减小的腹板部分的背离输送带的外表面向外延伸的壁。附接构件可以是卡钉，其具有腿部和弯曲部，腿部压配合到厚度减小的腹板部分中的一个的孔内，且弯曲部用于连接抵靠该一个腹板部分的外表面安置的腿部。如在下文更详细地论述的那样，一旦卡钉被驱送到输送带端部内，则梁部分的外壁保护卡钉的弯曲部和腿部端部。梁部分的上部部分和下部部分还可包括沉入到输送带内的内表面肋部，其将梁部分的上部部分和下部部分夹紧到输送带上，且给输送带端部提供高强度的夹持。
[0010]根据另一个方面，提供用于输送带的板状紧固件，其具有上部板状部分和下部板状部分，所述板状部分具有增加上部板状部分和下部板状部分的刚性的变化的厚度。更具体地，上部板状部分和下部板状部分别具有背离带的外表面和用于接合带的内表面。上部板状部分和下部板状部分具有在外表面和内表面之间的跨过外表面和内表面侧向延伸的变化的厚度。所述紧固件包括用于将板状部分连接到输送带端部的至少一个附接构件和在附接构件任一侧处远离带向外突出的外表面壁。因为外表面壁在附接构件的任一侧处向外突出，因此外表面壁的材料抵抗从附接构件跨过上部板状部和下部板状部分蔓延的裂纹或弱化区域。外表面壁由此凭借抵抗裂纹或弱化区域从附接构件扩散而增加紧固件的耐久性。
[0011]上部板状部分和下部板状部分具有朝向所述带向内突出的内表面肋部，其中所述内表面肋部与外表面壁垂直地对准并从所述至少一个附接构件侧向偏移。内表面肋部咬合到输送带内并接合输送带，其中将上部板状部分和下部板状部分夹紧到输送带端部上。上部板状部分和下部板状部分具有在对准的壁和肋部之间侧向延伸的板状区段，该板状区段具有厚度小于对准的壁和肋部的恒定厚度。在对准的壁和肋部之间侧向延伸的较薄板状区段提供一个区域，所述区域用于接纳所述至少一个附接构件，同时外表面壁在附接构件的任一侧上向外突出，以便保护附接构件例如避免接触被输送的材料或碰撞输送带刮刀刀片。
[0012]在一种形式中，所述紧固件包括环状部分，其与上部板状部分和下部板状部分的外表面壁和内表面肋部纵向对准。环状部分以及垂直对准的外表面壁和内表面肋部具有大于板状区段厚度的相同厚度。环状部分以及垂直对准的壁和肋部的对准以及由其导致的均匀厚度通过消除环状部分以及上部板状部分和下部板状部分之间的厚度变化而给环状部分提供高的强度，其中在环状部分连接到上部板状部分和下部板状部分的位置处其可作为应力集中点操作。
[0013]上部板状部分和下部板状部分及环状部分可由冷乳或冷拉材料制成，使得它们非常坚硬和耐用。在一种方案中，上部板状部分和下部板状部分及环状部分由冷乳钢材制成并具有洛氏B标尺上的约95至约105范围内的硬度，优选为洛氏B标尺上的约100的硬度。
[0014]在另一个方面，提供用于将输送带端部拼接到一起的铰链环板状紧固件(hinge-loop plate fastener)。所述紧固件具有由预定高硬度水平的乳制还料材料形成的主体。紧固件主体包括乳制的上部板状部分和下部板状部分，每一个板状部分具有侧向延伸跨过其的变化的截面。板状部分具有乳制的外侧凸起部分和内侧凸起部分，其中外侧凸起部分在至少一个附接构件的任一侧上纵向延伸。所述紧固件还包括乳制的环状部分，其包括高硬度水平的坯料材料并具有在板状部分之间延伸的弧形构造。因为弧形环状部分被乳制并具有高硬度水平的乳制坯料材料，因此环状部分不需要额外的处理来获得其预定高硬度水平。这种方案与现有的紧固件形成对比，现有的紧固件诸如授予希克(Schick)的美国专利4，060, 877号的紧固件，该紧固件具有铰链接头，所述铰链接头具有通过将铰链接头的区段折回到其自身上以形成铰链接头而形成的U形截面，该过程将该现有紧固件的制造复杂化。
[0015]在一种形式中，乳制的环状部分与上部板状部分和下部板状部分的外侧凸起部分对准并连续地延伸。这改善了在沿着板状部分延伸的凸起部分和接触输送带的铰链销的环状部分之间分担的拉伸负载。
[0016]根据另一方面，提供用于将输送带的端部连接到一起的板状紧固件，其包括三个卡钉，每个卡钉具有一对腿部和连接腿部的弯曲部。所述紧固件具有上部板状部分，其具有用于邻近带的端部设置的内侧边缘，其中上部板状部分通过卡钉夹紧到其上。三个卡钉的中间一个在纵向上更靠近上部板状部分的内侧边缘偏移，使得另外两个卡钉进一步远离所述内侧边缘。外侧卡钉的腿部从而穿透输送带，比中间卡钉的相应腿部更加远离输送带的端部，这将输送带的更厚区段定位在外侧卡钉腿部和输送带端部之间，并增加将紧固件从输送带拉出的阻力。换言之，外侧卡钉的腿部穿透输送带，比中间卡钉腿部更加远离输送带的端部，从而增强外侧卡钉后移(reach back)到输送带内并增加将紧固件从输送带拉出的阻力。
[0017]在一种形式中，该板状紧固件是铰链环板状紧固件，并且还包括下部板状部分以及连接上部板状部分和下部板状部分的至少一个铰链环状部分。上部板状部分具有三对孔，适于在上部板状部分中的卡钉，其中成对的孔中的每一个纵向对准。下部板也具有三对孔，其与上部板状部分中的成对孔对准。因为上部板状部分和下部板状部分中的孔对准，所述卡钉的腿部可驱送通过上部板状部分的孔，通过输送带，并进入到下部板状部分的孔内。卡钉腿部包括穿过下部板状部分的孔之后弯曲抵靠下部板状部分外表面的端部。
[0018]上部板状部分可具有变化的截面厚度，包括其中形成上部板状部分的孔的通道以及沿着至少两个通道的任一侧纵向延伸的直立壁。直立壁保护安置在通道中的相应卡钉的弯曲部，其中上部板状部分夹紧到带上。通道可包括在上部板状部分的突出部分上形成的外侧通道，其延伸到上部板的侧向侧中的一个，其中直立壁中的一个位于另一个侧向侧处。当一对紧固件的上部板状部分在输送带上彼此相邻地附接时，在上部板状部分中的一个的侧向侧处的直立壁配合以便保护卡钉的与上部板状部分中的另一个的突出部分相关联的弯曲部。
[0019]紧固件的上部板状部分还可具有在其侧向侧处的上部板状部分的外表面和内表面之间延伸的竖向表面。竖向表面具有的轮廓适合于允许相邻的上部板状部分以紧密间隔或接合的关系横跨输送带附接。竖向表面提供相邻的上部板状部分之间的间隙并允许上部板状部分通过带成槽(belting troughing)而相对于彼此运动。通过允许相邻的上部板状部分的运动，上部板状部分所附接的输送带在上部板状部分之间的区域处经受较少的拉伸，这在对输送带的成槽(troughing)操作期间降低输送带中的应力。
[0020]根据另一方面，提供制造适于输送带的板状紧固件的方法。该方法包括使得纵向延伸的材料条带纵向地通过处理设备来形成板状紧固件，所述材料条带具有在侧向方向上横跨条带的变化的截面厚度。具有变化的截面厚度的条带包括沿着条带连续地纵向延伸的至少一条通道。该方法还包括通过所述处理设备在至少一个通道的紧固件板状部分处形成通过较薄材料条带的小孔，以便允许板状紧固件的至少一个附接构件延伸通过小孔。因为小孔在至少一个通道的紧固件板状部分内形成，所以所述至少一个通道可接纳和保护所述至少一个紧固件构件，其中紧固件构件延伸通过小孔。
[0021]在一种方案中，在使得条带纵向通过处理设备来形成板状紧固件之前，所述材料条带被冷乳或冷拉来提供在侧向方向上横跨条带的变化的截面厚度。通过利用冷乳或冷拉来在条带中提供变化的截面厚度，用于形成板状紧固件的处理设备并不需要包括形成条带变化的截面厚度的操作。这与一些现有方案形成对比，现有方案需要将材料条带的区段折返来构建紧固件的横截面，诸如在授予希克(Schick)的美国专利4，060，877号中所述的那样。因此执行该方法的处理设备可以更有效和成本更低的方式操作，诸如通过要求较小吨位的冲床来用材料条带形成板状紧固件。
[0022]该方法还可包括通过处理设备形成至少一个长形窗口，其在至少一个通道的紧固件板状部分之间通过较薄材料条带，剩下条带的至少一个较厚部分邻近所述窗口，以便形成板状紧固件的至少一个厚的环状部分。通过在材料条带中形成至少一个长形窗口，当紧固件连接到输送带的相对端部以及环状部分围绕铰链销相互接合时，由材料条带形成的紧固件的至少一个长形窗口提供接纳邻近紧固件的至少一个环状部分的间隙。此外，所述材料条带具有预定的硬度，以及形成所述至少一个窗口不改变环状部分中材料的预定硬度。因此，至少一个环状部分具有较高的硬度和强度，而不需要现有技术的附加折返操作，这简化了紧固件的制造。
【附图说明】
[0023]图1是输送带拼接接头的透视图，其包括固定到输送带端部的紧固件，其中在输送带一端部上的紧固件的环状部分围绕铰链销与在输送带另一端部上的紧固件的环状部分相互嗤合；
[0024]图2是图1所示紧固件之一的透视图，示出预设在紧固件上部板状部分内的两个卡钉;
[0025]图2A是图2所示紧固件的侧视图，示出在夹紧到输送带端部上之前处于打开构造下的紧固件的上部板状部分和下部板状部分；
[0026]图3是跨过图2中的线3-3所取的上部板状部分的截面视图，示出上部板状部分的孔从板状部分外表面上的凸起壁侧向偏移；
[0027]图4是跨过图2中的线4-4所取的下部板状部分的截面视图，示出凸起壁从下部板状部分的外表面向外延伸；
[0028]图5是跨过图2中的线5-5所取的截面视图，示出紧固件环状部分的截面，其具有的厚度与图3和图4中所示的凸起壁处的上部板状部分和下部板状部分的厚度相匹配；
[0029]图6是跨过图2中的线6-6所取的截面视图，示出上部板状部分内表面上的突起肋部与上部板状部分外表面上的壁垂直对准；
[0030]图7是图2所示紧固件的主体由其制成的材料条带的透视图，示出垂直对准的壁和肋部已经在该材料条带内形成；
[0031]图8和图9是在主体的环状部分弯曲以及卡钉预设在上部板状部分内之前，图2所示紧固件主体的俯视图和仰视图；
[0032]图10是形成图2所示紧固件的方法的示意图；
[0033]图11是另一紧固件的透视图，示出三个卡钉预设在紧固件的上部板状部分上；
[0034]图12是跨过图11中的线12-12所取的紧固件的截面视图，示出紧固件固定到围绕输送带的头部滚筒被拉动的输送带端部；
[0035]图13是跨过图11中的线13-13所取的紧固件的截面视图，示出当紧固件围绕图12所示的头部滚筒拉动时的紧固件环状部分的基部区段的横截面和基部区段的中性轴线；
[0036]图14是跨过图11中的线14-14所取的上部板状部分的截面视图，示出上部板状部分的孔的尺寸定制成接纳卡钉的腿部；
[0037]图15是跨过图11中的线15-15所取的紧固件的下部板状部分的截面视图，示出从下部板状部分的内表面向内延伸的肋部，其与从下部板状部分的外表面向外延伸的壁垂直地对准；
[0038]图16是图14的放大部分，示出上部板状部分在其一个侧向侧处的竖向表面，其具有向内成锥形的轮廓以便给沿着输送带端部的附近紧固件的侧向侧提供间隙；
[0039]图17是跨过图11中的线17-17所取的截面视图，示出下部板状部分在紧固件的另一侧向侧处的竖向表面具有竖向表面的不同锥度的内侧部分和外侧部分；
[0040]图18是图11所示的紧固件的主体从其制成的材料条带的透视图，示出垂直对准的壁和肋部已经在该材料条带内形成；
[0041]图19和图20是在主体的环状部分弯曲以及卡钉预设在紧固件的上部板状部分内之前，图11所示紧固件主体的俯视图和仰视图；
[0042]图21是输送带拼接接头的透视图，其包括固定到输送带端部的紧固件，其中在输送带一端部上的紧固件的环状部分围绕铰链销与在输送带另一端部上的紧固件的环状部分相互嗤合；
[0043]图22是图21所示的成一组的几个紧固件的透视图，示出三个卡钉预设在每个紧固件的上部板状部分上；
[0044]图23是图21所示的输送带端部之一和铰链销的俯视图，示出紧固件的卡钉驱送到输送带端部内以及紧固件的环状部分围绕铰链销延伸；
[0045]图24是跨过图23中的线24_24所取的截面视图，示出卡钉的腿部在紧固件之一的上部板状部分和下部板状部分之间延伸通过输送带；
[0046]图25是跨过图23中的线25_25所取的截面视图，示出在紧固件的上部板状部分上的凸起壁、紧固件的对准环状部分、以及在紧固件的下部板状部分上的凸起壁的基本上恒定的厚度；
[0047]图26是跨过图23中的线26_26的截面视图，示出卡钉的腿部延伸通过输送带以及一个卡钉的端部弯曲抵靠紧固件的下部板状部分的外表面；
[0048]图27是跨过图22中的线27_27所取的紧固件的上部板状部分的截面视图，示出上部板状部分的变化的截面，该上部板状部分包括在上部板状部分的外表面上的凸起壁和在所述板状部分的内表面上的突起肋部；
[0049]图28是跨过图22中的线28_28所取的紧固件的下部板状部分的截面视图，示出固定到紧固件下部板状部分的内表面上的连接线；
[0050]图29是图26的一部分的放大视图，示出卡钉腿部延伸通过下部板状部分的孔以及卡钉腿部的端部部分弯曲抵靠下部板状部分的外表面；
[0051]图30是图27 —部分的放大视图，示出在上部板状部分的一个侧向侧处的竖向表面；
[0052]图31是图27 —部分的放大视图，示出在上部板状部分的相对侧向侧处的上部板状部