相关申请
本申请是2012年10月19日提交的题为“ToothAssemblyforExcavatingApparatuswithRareEarthMaterial”的美国申请序列号13/656,203的接续申请。美国申请序列号13/656,203享有2011年10月20日提交的美国临时申请序列号61/549,509的优先权，该临时申请的
技术实现要素：
通过引用并入本文。
技术领域
本发明一般涉及遭受高度磨损的可更换机器零件，并且更具体地涉及用于挖掘设备并具有稀土材料的齿组件。
背景技术：
挖掘和平整设备(诸如挖掘机、反铲挖土机、前端装载机等)经常使用安装在牙角、挖掘机的唇部、边缘等上的可更换齿组件，以便提供承受挖掘作业所导致的反复冲击载荷和高度磨损的牺牲零件。在这些系统中，每个齿组件通常包括楔形适配器，该楔形适配器直接安装在抓斗、铲斗、或者设备中可替代的挖掘或刮擦机构的牙角上。用于接触将被挖掘的材料的楔形齿尖在前方安装到适配器上并且牢固地固定到适配器。
齿尖的连接通常借助于被插入到适配器的插入腔内的一个或多个插入件而完成。插入件内部制有螺纹以容纳将齿尖固定到适配器的螺栓。因为在更换齿时必须拧入或者旋松固定齿尖的螺栓，所以安装和移除使用这样的系统固定的齿尖需要大量的时间和努力。这些拧紧和旋松操作通常需要使用电动冲击扳手。此外，使用这种工具会出现过度扭转，这将导致损坏螺纹并且可能对操作人员造成人身伤害。
发明内容
根据本公开的特定结构，可以基本上减小或者消除与用于挖掘设备的齿组件相关的缺点和问题。
根据本公开的特定结构，用于连接设备部件的系统可以包括一个磁耦合组件。磁耦合组件可以将齿尖连接到适配器。磁耦合组件可以至少部分被容纳在适配器中形成的凹槽内。磁耦合组件可以包括插入件和磁耦合器。插入件可以被放置在适配器的凹槽内，并且插入件可以包括内凹槽。磁耦合器可以容纳在插入件的内凹槽内。
本公开的特定结构提供的技术优点可以包括允许挖掘设备或其它可更换机器零件的操作人员快速并有效地安装和移除可更换零件。当齿尖在使用期间恶化或磨损时，利用机械更换工具和加热元件中的一者或多者可以快速并有效地移除磁耦合器。这种磁耦合器可以通过大幅度减少可更换零件的更换时间，来允许操作人员在更长的时间以及更少的空闲时间内利用挖掘设备和其它机器零件。
附图说明
图1示出根据本公开的特定结构的连接系统的立体图。
图2A示出根据本公开的特定结构的连接系统的齿组件的分解俯视剖视图；图2B示出根据本公开的特定结构的插入件的半剖立体图；以及图2C示出根据本公开的特定结构的固定销的半剖立体图。
图3A示出根据本公开的特定结构的连接系统的另一个齿组件的分解俯视剖视图；图3B示出根据本公开的特定结构的插入件的半剖立体图；以及图3C示出根据本公开的特定结构的磁耦合器的半剖立体图。
图4A示出可用于移除根据本公开的特定结构的磁耦合器的机械移除工具；图4B示出图4A的机械移除工具的侧视图。
图5示出可用于移除根据本公开的特定结构的磁耦合器的加热元件的俯视图。
图6A示出根据本公开的特定结构的磁耦合器的俯视图；图6B示出图6A的磁耦合器的半剖侧视图；以及图6C示出图6A的磁耦合器的底视图。
具体实施方式
本文描述了根据本公开的特定结构的连接系统，具体参照将可更换齿连接到挖掘设备(例如，吊铲抓斗)以及将可更换齿从挖掘设备(例如，吊铲抓斗)中移除，并且更具体地参照将可更换齿连接到美国专利号5,337,495，6,502,336和7,032,334中公开的组件中以及将可更换齿从美国专利号5,337,495，6,502,336和7,032,334中公开的组件中移除，其通过引用并入本文。然而，本领域的技术人员应当理解本公开的构造可以应用到使用可更换零件的其它机器上。这些机器的示例可以包括井下钻头和相关工具、输送带配件、吊铲抓斗上的中心磨损护罩和翼护罩、用于履带式车辆的履带板、机枪和火炮膛零件、切削刃、销、保护器、松土器组件等。
参照附图并且具体参照图1，本发明的齿组件一般用附图标记1示出，并且可以被安装在传统挖掘机的抓斗或铲斗的常规牙角2上。齿组件1可以包括安装有可移除齿尖15的楔形适配器3，该可移除齿尖可以具有接触边缘18并且可以借助于一个或多个(例如，一对)齿尖保持销33而被安装在适配器3上。每个齿尖保持销33可以延伸通过在可移除齿尖15的齿尖侧壁上的齿尖保持销开口，并且可以拧入到一个或多个(例如，一对)插入件49中。在某些构造中，齿组件1可以包括横向安装顶部磨损盖和底部磨损盖，可以借助于侧板螺栓将每个盖拧到适配器3上。在一些构造中，适配器3可以包括楔形适配器底座，其从底板到适配器3的鼻梁逐渐变细并且可以终止于适配器3的鼻部。用于容纳阀芯和同伴楔并且用于将适配器3安装在牙角2上的底板锁定开口可以设置在适配器底座的底板中。一对横向、垂直取向、隔开的稳定槽可以设置在适配器底座的侧面。隔开的、平行的顶肋槽可以横向设置在适配器底座的底板的顶锥形面中，并且在某些构造中，顶肋槽可以是T-形。类似地，可以沿与顶肋槽相同的相关位置，将一对隔开的、T-形的底肋槽设置在底锥形面和适配器底座的座板的表面中的一者或多者中。根据本领域的技术人员的知识，顶肋槽和底肋槽或者可以形成为“燕尾”和替代锁定构造中的一者或多者。
可以使用销组件34将适配器3连接到牙角2。在挖掘和/或采矿作业期间，适配器3可能受到显著的磨损和破裂的影响。当可移除适配器3撞击相邻的土壤、岩石、和其它研磨材料时，可能遭受极端的冲击载荷。因此，期望可以使适配器体3及时更换为类似或者相同结构的新的或者修复的组件。否则，牙角2、抓斗、铲斗、和其它挖掘设备中的一者或多者会需要被更频繁得更换，这可能增加与其相关的设备和劳动力的成本。通过将可移除适配器3设置在牙角2的位置处(否则牙角将会受到显著的磨损)，这种装置的使用寿命可以通过更换与挖掘设备相关的选定零件而延长。
为了防止牙角2过度磨损，例如，可以将适配器3与牙角2连接。结果，适配器3可以在挖掘期间至少部分避开稀土材料和/或保护牙角2使其免受稀土材料的影响。牙角2可以构造成被容纳在适配器3中的开口中。当适配器3和牙角2连接时，牙角2的第一侧面和第二侧面可以邻接适配器3的第一侧面和第二侧面布置。
适配器3和牙角2的结构可以在本发明的教导范围内显著变化。例如，虽然上述将适配器3描述为具有第一锥形表面和第二锥形表面，但是在其它结构中，适配器3可以只包括一个锥形侧面。或者，适配器3可以不具有任何锥形侧面。此外，虽然上述将适配器3描述为具有一般彼此平行的第一侧面和第二侧面，但是在其它结构中，第一侧面和第二侧面的一者或多者可以是锥形的，从而第一侧面和第二侧面可以彼此不平行。在本公开的教导范围内，可以对牙角2进行类似的改变。一般情况下，可以选择挖掘部件的结构，以便承受挖掘作业期间引起的过度磨损，并且提供保护从而免受挖掘作业期间引起的过度磨损的影响。
牙角2可以包括销孔58，其从牙角2的第一侧面开始并且至少部分延伸通过牙角2。在图1中，销孔58从第一侧面到第二侧面延伸通过牙角2。销孔58可以被构造成至少部分容纳其中的销组件34。销孔58和销组件34可以共同提供简化安装适配器3以及从牙角2上移除适配器3中的一者或多者。因此，该领域中的操作人员可以快速、容易地安装、移除、或者更换适配器3。此外，销孔58和销组件34的结构防止工具主体在其使用期间相对于牙角2移动。
在某些结构中，销组件34可以包括细长的插入件60和插头69。插入件60可以被构造成至少部分容纳在销孔58内。因此，销孔58的形状和尺寸可以对应于插入件60的形状和尺寸。销孔58和插入件60的结构可以在本发明的教导范围内显著变化。在特定的结构中，插入件60可以为可包括多个相等宽度的侧面的几何形状。因为销孔58的形状可以对应于插入件60的形状，销孔58可以为可包括多个相等宽度的边侧面的几何形状。在特定的结构中，插入件60和销孔58中的每个都可以具有三至八个侧面。然而，插入件60和销孔58可以为任何合适的几何形状。销组件34可以包括一个或者多个插头69，其可以构造成与插入件60中的插头孔配合。插头孔可以至少部分延伸通过插入件60，并且可以被构造成至少部分容纳其中的一个或者多个插头69。在图1中，插头孔从第一端部到第二端部完全延伸通过插入件60。因此，插头孔可以被构造成在第一端部容纳第一插头并且在第二端部容纳第二插头。然而，也承认，插头孔可以不完全延伸通过插入件60。当插头孔没有完全延伸通过插入件60时，可以使用单个插头69。
在作业中，在安装结构中，插头69和插入件60可以共同将适配器3连接到牙角2上。牙角2的侧面可以包括各个开口，其可以被构造成通过各个开口至少部分容纳一个或者多个插头69的一部分。可以在适配器3的侧面上选择各个位置的开口，以便分别与销孔58的第一端部和第二端部对准。当适配器3被恰当地定位在牙角2上时，销孔58和开口可以被对准，使得假想中心轴、大致中心轴中的一者或多者，以及一个或多个其它纵轴可以延伸通过适配器3和插入件60的开口。在安装位置，可以将插头69插入通过每个适配器3的开口并且将插头插入到至少一部分销孔58中，以便将适配器3连接到牙角2。在正确的安装位置，插头69可以从适配器3的侧面上凹入约0.125至1.000英寸(inch)。在特定的结构中，插头69可以从适配器3的侧面上凹入约0.25至0.5英寸。
图2A-2C示出图1所示的适配器3和可移除齿尖15之间的连接的不同的视图。如上所述，插入件49可以定位到适配器3的凹槽内。随后齿尖15可以定位到适配器3上。此后，可以通过螺接或者其它适当的连接机构将保持销33连接到每个插入件49上。插入件49可以适当地成形，以便防止安装时在适配器3中转动。例如，如图2B所示，插入件49可以成六边形并且可以包括可被构造成容纳保持销33的螺纹内部。如图2C所示，保持销33可以制成螺纹并且包括容纳工具的凹槽部分，该工具用于将保持销33拧进插入件49内。
可以使用销组件34，以与图2A所示的适配器3和可移除齿尖15之间的连接类似的方式，将适配器3连接到牙角2上。具体地，插入件60可以定位到销孔58内，并且随后适配器3可以定位到牙角2上。此后，可以通过螺接或者其它适当的连接机构，将插头69放置在每个销孔58内并且将插头连接到插入件60中的每个销孔。如图1所示，插入件60可以为圆柱形；然而，在某种结构中，插入件60可以适当地成形，以便防止安装时在牙角2内旋转(例如，类似于插入件49的六边形)。此外，在某些结构中(例如，图1中描述的那些结构)，插入件60可以从牙角2的第一侧面到牙角的第二侧面延伸通过牙角2。插入件60可以包括可被构造成容纳插头69并且与图2B所示的插入件49的螺纹部分类似的螺纹内部。插头69可以是螺纹的并且可以包括被构造成容纳工具的凹槽部分，该工具用于将插头69拧进插入件60内，每个插头可以与图2C所示的保持销33的相应部分类似。
图3A-3C示出适配器3和可移除齿尖15之间的连接以及实施根据某些结构的磁耦合器61和插入件41的不同视图。在某些结构中，插入件41和磁耦合器61的配对可以与配对插入件49和保持销33一起使用，以便将适配器3和可移除齿尖15连接到一起。因此，磁耦合器61可以代替螺纹保持销33和螺纹插入件49而与插入件41一起使用，以便将齿尖15固定到适配器3。例如，如图3A所述，可以通过将插入件41放置在适配器3的凹槽内，将齿尖15定位到适配器3上，并且将磁耦合器61定位到插入件41上以将齿尖15连接到适配器3。磁耦合器61可以提供可以将适配器3牢固地连接到齿尖15上的高强度的磁连接。磁耦合器61可以放置在插入件41中形成的凹槽43内，如图3B所示。将磁耦合器61放置到凹槽43内可以大幅度减少或者消除磁耦合器61在挖掘设备的作业期间相对于插入件41的移动或漂移。在一些结构中，凹槽43可以形成为围绕磁耦合器61的直径设置0.010英寸的间隙。或者，在其它结构中，磁耦合器可以是任何适当的尺寸并且可以形成为与任何适当的插入件的间隙匹配。在某些结构中，插入件41可以形成有凹槽43和螺纹部分，使得插入件41可以被构造成容纳磁耦合器61或者保持销33。
可以通过使插入件41与磁耦合器61相配合或者使磁耦合器的特征与插入件60相结合，以与图3A所示的适配器3和可移除齿尖15之间的连接相类似的方式将适配器3连接到牙角2。在某些结构中，如图3B所示，插入件60可以形成有与插入件41的凹槽43类似的凹槽，而非螺纹内部。因此，磁耦合器61可以代替螺纹插头69和插入件60的螺纹样式与插入件60一起使用，以便将适配器3固定到齿尖2。例如，类似于图3A所示的适配器3和可移除齿尖15之间的连接，通过将插入件60定位到销孔58内，使适配器3位于牙角2的下方，并且将磁耦合器61定位到插入件60的凹槽上，可以将适配器3连接到牙角2。在一些结构中，插入件60可以形成有与插入件41的凹槽43类似的凹槽以及螺纹部分，使得插入件60可以被构造成容纳上述磁耦合器61或者螺纹插头69。
在特定的结构中，磁耦合器61可以部分由任何高强度的磁性材料(包括，但不限于，钕和钐钴磁性材料)制造而成。如图3C所示，磁耦合器61可以为带有圆柱孔(例如，孔63)的大致圆柱形或者盘形，该圆柱孔放置在中心。然而，在替代的结构中，磁耦合器61可以为矩形、卵形、六边形、或者其它任何合适的形状，并且凹槽43以及在插入件60中形成的凹槽可以为类似的形状。磁耦合器61可以包括至少部分被防护罩65包围的稀土材料芯64。防护罩65可以至少部分被防护套66包围。在一些结构中，防护罩65由黄铜材料构成，并且防护套66可以由刚材构成。用防护罩65和防护套66至少部分围绕稀土材料芯64可以使磁耦合器将稀土材料芯64的磁力引导在单一的方向上，该方向是从图3A和3C中的磁性表面62向外突出的方向。此外，防护套66可以保护稀土材料芯64免受破裂或断裂的影响，该破裂和断裂是由于在挖掘设备的作业期间施加到稀土材料芯64上的力。从而防护套66保护磁耦合器61的稀土材料芯64的完整性。在一些结构中，磁耦合器61未形成有防护罩和防护套中的一者或多者，以便在从磁性表面62向外突出的其它方向或者之外的方向利用稀土材料芯64提供的磁力。
如图3B所示，插入件41可以包括凹槽42，其形成为容纳其中的连接器导向件70。当修改成与磁耦合器61连接时，插入件60也可以包括与凹槽42相对应的附加凹槽，该附加凹槽也可以形成为容纳其中的连接器导向件70。在特定的结构中，连接器导向件70可以为大致T-形，其具有大致细长的纵向部分和连接到其底部的横片或者盘形部分。连接器导向件70可以促使将磁耦合器61快速安全地安装到插入件41上。例如，为了将磁耦合器61连接到插入件41上或者连接到插入件41内，可以将插入件41定位到适配器3中，并且可以将齿尖15定位到适配器3上。可以通过具有磁性表面62的磁耦合器61的孔63将磁耦合器61放置到耦合器导向件70的细长部分，该磁性表面位于远离连接在耦合器导向件70的底座上的横片或者盘形件并且朝向适配器3的位置处。耦合器导向件70可以由非磁性材料形成，以便确保磁耦合器61不会被吸引到耦合器导向件70并且不会与耦合器导向件70连接。耦合器导向件70(其上放置有磁耦合器61)可以位于在插入件41中形成的凹槽42和在插入件60中形成的相应凹槽中的一者或多者内。随后，可以施加力，以便使磁耦合器61在耦合器导向件70上向前滑动，直至由磁耦合器61提供的磁力将磁耦合器61固定到插入件41。例如，如果在试图安装期间，磁耦合器61变成被吸引到适配器3的边缘或者被适配器的边缘阻挡，耦合器导向件70可以用于移位和移动磁耦合器61，直到磁耦合器61清除适配器3的阻碍边缘并且从而滑入连接到插入件41的适配器3的开口中。
在某些结构中，磁耦合器61可以足够长，以便通过接触适配器3中开口的侧面将适配器3固定到牙角2，其中，通过该开口放置磁耦合器61。从而磁耦合器61可以在挖掘设备或者其它可更换机器零件的工作期间防止适配器3从牙角2上脱开。在某些结构中，磁耦合器61可以足够长，以便通过接触适配器3中开口的侧面将齿尖15固定到适配器3，其中，通过该开口放置磁耦合器61。从而，磁耦合器可以在挖掘设备或者其它可更换机器零件的工作期间防止齿尖15从适配器3上脱开。孔63一旦被连接到插入件41和插入件61中的一者或多者，可以由孔填充材料填充，其中，该填充材料形成为具有与孔63相同的大小和宽度。孔填充材料可以在作业期间防止灰尘、岩石碎片、或者其它研磨材料进入磁耦合器61。例如，孔63可以填充有氯丁橡胶筒，该氯丁橡胶筒可以形成为装入并且填充孔63的区域。在替代结构中，可以省略插入件41和插入件60以及用于其上的各个孔中的一者或多者，并且磁耦合器61可以直接与牙角2和适配器3中的一者或多者连接。
磁耦合器61可以允许快速并有效地更换机床零件。例如，可以使用磁耦合器61将齿尖15连接到适配器3，并且随后，当齿尖15在使用期间恶化或者磨损时，可以利用机器更换工具40和加热元件80中的一者或多者快速并有效地移除齿尖15，其中，该机械更换工具和加热元件将在下文详细描述。通过大幅度减少更换零件的更换时间，磁耦合器61可以允许更长时间地利用挖掘设备和其它机器零件。
图4A、4B、和5示出用于从插入件41和插入件60中移除磁耦合器61的各种系统和方法。在一些结构中，磁耦合器61可以从其外表面制有螺纹或者攻丝，使得机械移除工具40可以与磁耦合器61连接。如图4A和4B所示，机械移除工具40可以在其端部制有螺纹。因此，机械移除工具40可以拧到磁耦合器61的螺纹或者螺纹部分。随后，可以施加力，以便使机械移除工具40的一部分相对于机械移除工具40的支撑后部快速并高力地滑动，使得机械移除工具40可以断开磁耦合器61与插入件41和插入件60中的一者或多者的磁力连接。在一些结构中，力可以足够快速、足够大，以便断开由磁耦合器61引起的磁力连接。随后，可以移除或者更换齿尖15和适配器3中的一者或多者，并且重复使用或者丢弃磁耦合器61。
图5示出可以在一些结构中用于断开磁耦合器61的磁力连接的加热元件80。加热元件80可以利用标准的110伏交流电，以便产生超过500华氏度的热量。然而，一般来讲，加热元件80可以以任何合适的方式来提供热量，并且将热量提供到任何合适的度数。加热元件80可以被插入到孔63中。由加热元件80提供的热量可以用于去除磁耦合器61的磁性。例如，可以用于特定结构中的钕在被加热到约375华氏度的温度时会失去它的磁性。因此，加热元件80可以用于快速并安全地移除磁耦合器61，使得可以安装更换的磁化磁耦合器61。
图6A-6C示出如上所述的相对于图3A和3C的磁耦合器61。图6A示出磁性表面62面向观察者的磁耦合器61的俯视图。如图6A所示，磁耦合器61可以包括具有圆柱形切口形成孔63的稀土材料芯64。稀土材料芯64可以至少部分被防护罩65包围。防护罩65可以至少部分被防护套66包围以便保护芯64的完整性。稀土材料芯64、防护罩65、和防护套66、以及插入件41和插入件60中的一者或者多者可以被称为磁耦合组件。图6B示出示出了孔63、稀土材料芯64、防护罩65、和防护套66的磁耦合器61的半剖侧视图。在一些结构中，磁耦合器61可以在头部67制有螺纹，这可以允许磁耦合器61被连接到用于移除的机械移除工具40上。图6C示出磁性表面62背向观察者的磁耦合器61的底视图。图6C示出防护套66和孔63。在一些结构中，磁耦合器61可以具有2.0英寸的直径以及1.25英寸的长度。在替代结构中，根据特定的应用和设备，磁耦合器61可以构造成具有任何适当的尺寸，并且磁耦合器61是连接的。
在某些结构中，磁耦合器61与插入件41和插入件60中的一者或多者可以互换。
在替代结构中，磁耦合器61可以与牙角2、适配器3、和齿尖15中的一者或多者整体形成。在这种替代结构中，磁耦合器61可以代替牙角2、适配器3、和齿尖15中的一者或多者中的一个或多个孔和凹槽而被布置在牙角1、适配器3、和齿尖15中的一者或多者中。
此外，在一些结构中，插入件41和插入件60中的一者或多者可以与牙角2、适配器3、和齿尖15中的一者或多者整体形成。在这种结构中，磁耦合器61可以代替牙角2、适配器3、和齿尖15中的一者或多者中的一个或多个孔和凹槽而被布置在牙角1、适配器3、和齿尖15中的一者或多者中。
虽然结合各种示例结构和示例实施例描述本发明，但是本领域的技术人员应当理解，可以在不脱离本发明的范围内，对上述的结构、构造、和实施例进行变形和修改。例如，本发明包括本文所公开的各种元件和特征的可能组合，并且在本申请的范围内，可以采取其它方式互相结合权利要求中以及上述公开的特定元件和特征，使得应当认为本申请还涉及包括其它可能组合的其它实施例。考虑到本文公开的本发明的说明书和实践，与本发明的范围相一致的其它结构、构造、和实施例对本领域的技术人员来说是显而易见的。说明书和描述的示例是用来说明本发明的真实范围，本发明的实际范围由以下权利要求来限定。