用于工业机器的导管支撑结构的制作方法

本申请是申请日为2014年2月11日、申请号为201480000984.1(国际申请号为pct/us2014/015786)、发明名称为“用于工业机器的导管支撑结构”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2013年2月11日提交的美国临时专利申请no.61/763,099、2013年3月15日美国临时专利申请no.61/789,361、和2013年7月16日提交的美国临时专利申请no.61/846,918的优先权。这些申请的整个内容通过引用并入本文。

本发明涉及工业机器。具体地，本发明涉及一种用于土方机械的导管支撑系统。

背景技术：

传统绳铲包括吊杆和联接到吊杆用于旋转和平移运动的铲柄。铲斗或挖斗附接到铲柄并且由经过吊杆的端部的缆绳或绳支撑。绳固定到以可枢转方式联接到挖斗的提环。在吊起阶段期间，绳由起重机卷筒卷起，向上提升挖斗通过材料堆并且释放材料的一部分。一般地，挖斗相对于铲柄的取向是固定的，并且独立于铲柄和吊绳不受到控制。

技术实现要素：

—方面，本发明提供一种工业机器，其包括具有基部和吊杆的框架、以可移动方式联接到吊杆的臂、附件、导管、第一构件和第二构件。吊杆具有联接到基部的第一端和与该第一端相对的第二端。臂包括第一端和第二端。附件联接到臂的第一端。导管从框架延伸到附件。第一构件以可枢转方式联接到框架并且随着臂相对于吊杆移动支撑导管的第一部分。第二构件以可枢转方式联接在第一构件与臂之间，并且随着臂相对于吊杆移动支撑导管的第二部分。

在另一个方面中，本发明提供用于工业机器的导管支撑系统，该工业机器具有支撑吊杆的框架、具有第一端和第二端并且被支撑以便相对于吊杆做平移的和旋转运动的臂、和联接到臂的第一端的附件。导管支撑系统包括用于在框架上的源与附件、第一构件、和第二构件之间提供连通的导管。第一构件被构造成以可枢转方式联接到框架并且支撑导管的第一部分。第二构件被构造成以可枢转方式联接到臂并且相对于第一构件可移动。第二构件支撑导管的第二部分。

在又一个方面中，本发明提供了一种工业机器，其包括：框架，该框架具有基部和联接到基部的吊杆；以可移动方式联接到吊杆的臂；在框架与臂之间的延伸的导管；和支撑结构。吊杆具有第一端以及与第一端相对的第二端。臂包括第一端、第二端、和与臂的第一端相联的附件。支撑结构联接到导管的至少一部分。支撑结构相对于框架和臂中的至少一个可移动以响应于臂相对于框架的移动支撑导管。

通过考虑详细描述和附图，本发明的其它方面将变得显而易见。

附图说明

图1是采矿铲的透视图。

图2为图1所示的铲的铲柄、铲斗、鞍形块、和移动轴的透视图。

图3为导管支撑结构的放大透视图。

图4为图3的导管支撑结构和铲柄的一部分的下透视图。

图5为图1的铲的侧视图，且铲柄在上升缩回位置中。

图6为图1的铲的侧视图，且铲柄在下降延伸位置中。

图7为图1的铲的侧视图，且铲柄在上升延伸位置中。

图8为根据另一个实施例的包括导管支撑结构的采矿铲的透视图。

图9为图8的铲的一部分和导管支撑结构的顶视图。

图10为根据另一个实施例的包括导管支撑结构的采矿铲的透视图。

图11为图10的采矿铲和导管支撑结构的侧视图。

图12为图10的导管支撑结构的透视图。

图13为根据另一个实施例的包括导管支撑结构的采矿铲的透视图。

图14为图13的采矿铲和导管支撑结构的侧视图。

图15为根据另一个实施例的包括导管支撑结构的采矿铲的一部分的侧视图，且铲柄在缩回位置中。

图16为图15的采矿铲的部分和导管支撑结构的侧视图，且铲柄在延伸位置中。

图17为根据另一个实施例的包括导管支撑结构的采矿铲的一部分的侧视图，且铲柄在缩回位置中。

图18为图17的采矿铲的部分和导管支撑结构的侧视图，且铲柄在下降延伸位置中。

图19为图17的采矿铲的部分和导管支撑结构的侧视图，且铲柄在上升延伸位置中。

图20为根据另一个实施例的包括导管支撑结构的采矿铲的侧视图。

图21为图20的采矿铲和导管支撑结构的侧视图。

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中的应用。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目的，并且不应被视为限制性的。

具体实施方式

图1示出由履带14支撑的工业机器，诸如采矿铲10，所述履带14为支撑表面或接地面(未示出)。铲10包括框架18和流体源30，该框架18包括支撑吊杆26的基部22(例如，液压泵和/或存储部-图3)。铲10进一步包括伸长构件或铲柄34、包括枢转致动器42的附件或铲斗38、和导管支撑结构46。基部22包括用于绕旋转轴线(未示出)旋转的旋转结构，所述旋转轴线与对应于支撑表面的坡度(grade)的平面大体垂直。基部22还包括用于卷起和放出缆绳或绳54的起重机卷筒50。虽然关于铲10描述了导管支撑结构46，但是，联动装置46可以用在其它工业机器(包括采矿机器)上。

吊杆26包括联接到基部22的第一端58和与该第一端58相对的第二端62。在该示出的实施例中，第一端58通过铰销接头相对于基部22可枢转。吊杆26进一步包括联接到第二端62的吊杆槽轮66。吊杆槽轮66引导吊杆26的第二端62上方的绳54。绳54通过提环组件70联接到铲斗38，在示出的实施例中，该提环组件70以可枢转方式联接到铲斗38。随着起重机卷筒50将绳54卷进，铲斗38朝吊杆槽轮66移动，并且随着绳54被放出，铲斗38移动远离吊杆槽轮66。在一些实施例中，提环组件70包括用于将绳54维持在与吊杆槽轮66大体相切的取向上的平衡器。

吊杆26还包括移动轴74和一对鞍形块78。移动轴74延伸穿过吊杆26，并且定位在吊杆26的第一端58与第二端62之间。在该示出的实施例中，移动轴74可绕由移动轴74限定的轴线并且朝横向于吊杆26的纵向轴线的方向旋转。移动轴74包括小齿轮82(图2)。鞍形块78可旋转地联接到移动轴74并且相对于吊杆26可旋转。在一个实施例中，每个鞍形块78为三件式鞍形块，其具有两个平行侧部和在所述侧部之间延伸的顶部。

如图2中所示，铲柄34包括一对平行臂86，并且限定第一端90和第二端94。第一端90以可枢转方式联接到铲斗38。第二端94以可移动方式接纳在鞍形块78中。在该示出的实施例中，铲柄臂86定位在吊杆26的任一侧上(图1)，并且以可移动方式经过每个鞍形块78，使得铲柄34能够相对于吊杆26做旋转和平移运动。对绳54的吊起使铲柄34和鞍形块78相对于吊杆26绕移动轴74旋转。铲柄30相对于鞍形块58还可线性地延伸。在该示出的实施例中，每个臂86包括用于接合移动轴74的小齿轮82的齿条98，在铲柄34与吊杆26之间形成齿条和小齿轮联接。移动轴74绕其轴线的旋转使齿条98沿着移动轴74移动，促进铲柄34相对于吊杆26的平移运动。

铲斗38被用来挖掘期望的工作区域、收集材料、和将所收集的材料转移至预定位置(例如，材料处理车辆)。铲斗38包括用于接合材料堆的齿102。每个枢转致动器42联接在铲斗38与铲柄34之间，并且通过使铲斗38绕铲柄第一端90旋转主动地控制铲斗38的坡度(即，铲斗38相对于铲柄34的角度)。

在该示出的实施例中，枢转致动器42是液压缸。另外，在示出的实施例中，铲斗38是蛤壳型铲斗38，其具有后壁106和相对于该后壁106可移动的主体110。从后壁106选择性地移走主体110以清空铲斗38的内含物。主体110可以由一个或多个铲斗缸(未示出)致动。在其它实施例中，铲10可以包括其它类型的附件、铲斗、或挖斗。

参照图3，导管支撑结构46包括第一构件或链杆118和第二构件或链杆122。在该示出的实施例中，支撑结构46包括一对链杆118、122，该一对链杆118、122中的每一个联接到铲柄臂86中的一个。第一链杆118以可枢转方式联接在框架18与第二链杆122之间，并且第二链杆122以可枢转方式联接在第一链杆118与铲柄臂86之间。链杆118、122在接头154处联接到彼此。在该示出的实施例中，接头154和将链杆118、122联接到铲的接头是销接头；在其它实施例中，接头可以是球面轴承、球窝(ball-in-socket)连接件、或其它类型的接头。导管126大致沿着第一链杆118和第二链杆122的长度延伸。导管126联接到第一链杆118和第二链杆122，并且环绕第一链杆118与第二链杆122之间的接头154弯折。在该示出的实施例中，导管126的联接到链杆118、122的部分为固定管，并且柔性部分环绕链杆118、122之间的连接件延伸。防止柔性部分响应于铲柄34的移动而弯折超过导管的弯折半径。

如图4所示，第二链杆122包括第一部分122a、以可枢转方式联接到该第一部分122a的第二部分122b、和紧固至铲柄臂86的附件板130。附件板130诸如通过球形套管或筒状套管以可枢转方式联接到第二部分122b。第二链杆122相对于第一链杆118绕第一轴线134枢转，而第二部分122b相对于第一部分122a绕第二轴线138枢转。导管126环绕第一部分122a与第二部分122b之间的连接件弯折。在铲10的工作期间，铲斗38的侧面可以被不均匀地加载，促使铲柄34相对于鞍形块78横向地偏转或在大体垂直于铲柄34的纵向轴线的平面内移动。第一部分122a与第二部分122b之间的可枢转联接提供附加铰接方向以适应铲柄34的横向或扭转动作，并且防止第一链杆118和第二链杆122束缚。在该示出的实施例中，第二轴线138垂直于第一轴线134。在其它实施例中，第二轴线138相对于第一轴线134可以以另一个角度定位。在又一些其它实施例中，第二链杆122可以被形成为无铰接部分122a和122b的实心构件。

在一个实施例中，链杆118、122相对于彼此的移动可以被限制(例如，通过机械挡块)以从不移动超过第一链杆118与第二链杆122之间的最小角度，使得导管126不弯折超出最小弯折半径。在其它实施例中，第一链杆118与第二链杆122之间的联接件可以包括旋转式接头或液压旋转头，以在每个导管126的联接到第一链杆118的部分与每个导管126的联接到第二链杆122的部分之间提供流体连通。该旋转式接头消除了对于挠性导管部分的需要，并且当铰接链杆118、122在实际任意位置中时提供通过导管126的流体流，而不受导管126的弯折半径的限制。最终，在示出的实施例中，导管支撑结构46不被独立地提供动力，而是替代地在铲柄34受到推压力和吊起力的驱动时跟随铲柄34的动作。在其它实施例中，响应于铲柄34的移动，链杆118、122由独立的电源驱动以枢转。

在图3的实施例中，导管126与定位在基部22上的流体源30流体连通。导管126也与沿着铲柄34延伸的第二导管140流体连通，并且为枢转致动器42(图2)和铲斗缸提供流体。此外，导管126、140可以在独立的线路中传输在不同压力下的多个类型的流体。导管126、140可以将润滑介质(例如，油脂)传输至铲柄34，以便润滑铲柄34和铲斗38上的机械连接件。润滑介质可以包括液体、固体、半固体润滑剂。在又一些其它实施例中，导管126、140在铲斗38与框架18之间提供电连通，以在铲斗38与控制器之间传达信号和/或将电功率输送至电致动器以便操作铲斗38。在一个实施例中，导管140被支撑在可拆卸地连接到铲柄臂86的筒，该筒类似于在2013年10月3日提交的美国专利申请no.14/045,744中所描述的筒，该美国专利申请的整个内容通过引用并入本文。

图5-7示出在铲10的操作期间铲柄34的多个可能的位置。铲柄34相对于框架18旋转以及平移地移动。链杆118、122限定支撑结构46的联接到框架18的第一端和联接到铲柄34的第二端。在操作期间，第一端与第二端之间的距离是可变的，以适应铲柄34与吊杆26之间的移动。随着铲柄34从缩回部分(图5)移动到延伸位置(图6)，链杆118、122移动彼此分离，使得链杆118、122之间的夹角142增加。随着铲柄34朝缩回位置移动(图5)，链杆118、122朝彼此枢转，使得角度142减小。此外，随着铲柄34从降低的位置(图6)移动至升高的位置(图7)，角度142减小。链杆118、122的铰接补偿导管126中的任意“松弛”，并且降低导管126将撞上附近障碍物或结构的可能性。导管支撑结构46简化了将流体输送过允许铲柄34相对于吊杆26的旋转和平移运动的连接件的复杂性，从而在铲柄34的整个动作范围内为附件38提供加压流体、电功率、或电信号。其中，导管支撑结构46允许有效地控制附件的移动，增大附件38的动作范围和效率。

图8和图9示出导管支撑结构46的另一个实施例，其中第一链杆118成形为v形，其包括一对支腿118a、118b，该一对支腿118a、118b具有均在球窝接头处与基部22以可枢转方式相联的端部。支腿118a、118b在顶端(apex)处接合在一起，并且在接头154处联接到第二链杆122。在该示出的实施例中，接头154是销连接件；在其它实施例中，接头154可以是球面轴承、球窝连接、或其它类型的接头。第一链杆118的v形形状在联接件中分配应力，并且降低第一链杆118上的磨损。

在其它实施例中，第一链杆和第二链杆两者都形成为包括一对支腿的v形，并且第二链杆的每个支腿以可枢转方式联接到铲柄臂86中的一个。支撑结构46可以包括一个第一链杆和一个第二链杆，该一个第一链杆和一个第二链杆通过例如接合各链杆的顶端的单个球形或球窝连接件以可枢转方式联接。

图10-12示出导管支撑结构246的另一个实施例。为了简便起见，将仅详细地描述导管支撑结构246与导管支撑结构46之间的差别。类似的部分用相同的附图标记加上200来标识。

如图10-12所示，第一链杆318联接到鞍形块78，而第二链杆322联接在第一链杆318与铲柄34的一部分之间，该一部分在第一端90与第二端94之间。第一链杆318限定支撑结构246的与鞍形块78的顶部以可枢转方式相联的第一端，并且第二链杆322限定支撑结构246的与铲柄34的顶部以可枢转方式相联的第二端。两个链杆318、322支撑固定的导管部分用于输送液压流体、润滑流体、和/或电线。

如图11所示，导管326包括柔性部分，该柔性部分以弯曲的s形状的方式从基部22沿着鞍形块78的侧表面延伸到第一链杆318。如在图1的实施例中，柔性部分环绕第一链杆318与第二链杆322之间的接头延伸。导管326包括用于输送加压流体的流体线路和电气线路两者。在该示出的实施例中，导管326在第二链杆322的联接到铲柄34的端部的下方延伸。导管326沿着铲柄34的上边缘延伸到定位在铲斗38的后壁106上的歧管(未示出)。流体(例如，液压流体，润滑流体)被输送至歧管，流体然后在歧管中被转向到枢转致动器42或机械连接件。

如图12中最佳地示出的，第一链杆318通过销接头或筒状套管以可枢转方式联接到鞍形块78，而第二链杆322通过万向接头或u型接头以可枢转方式联接到铲柄34的臂86。u型接头包括绕第一轴线枢转的第一部分和绕与第一轴线大体垂直的第二轴线枢转的第二部分。万向接头的结构是普通技术人员熟知的，因此不进一步详细描述。此外，第一链杆318与第二链杆322之间的枢转接头是球形联接件。如本文所使用的球形联接件可以包括筒状销，该筒状销在第一链杆318的端部与第二链杆322的端部之间延伸，并且被包封在相对于第一链杆318和第二链杆322可枢转的一个或多个球形套管内。在其它实施例中，球形联接件包括球窝连接件。在又一些其它实施例中，球形联接件包括具有球形形状或外观的多个辊元件的滚柱轴承。上文描述的联接件类型能够整合到支撑结构246中的连接接头中的任一个中。例如，第二链杆322与铲柄臂86之间的连接件能够是筒状销接头而不是u型接头。

图13和图14示出另一个实施例，其中第一链杆318由与流体源30(未示出)流体连通的第一旋转式接头或液压旋转头360以可枢转方式联接到鞍形块78的一侧。第二链杆322在第二旋转式接头364处以可枢转方式联接到铲柄34的一侧。转环360、364通过枢转接头将流体输送至链杆318、322上的导管326。在其它实施例中，第一链杆318联接到移动轴74，并且第二链杆322联接在第一链杆318与铲柄34之间。

图15和图16示出导管支撑结构446的另一个实施例。为了简便起见，将仅详细地描述导管支撑结构446与导管支撑结构46之间的差别。类似的部分用相同的附图标记加上400来标识。

如图15和图16所示，导管支撑结构446包括联接在第一链杆518与第二链杆522之间的第三链杆572。导管526不联接到第三链杆572。第三链杆572在第一链杆518的端部与第二链杆522的端部之间提供最小距离，防止导管526弯折超过最小弯折半径。

图17-19示出导管支撑结构646的另一个实施例。为了简便起见，将仅详细地描述导管支撑结构646与导管支撑结构46之间的差别。类似的部分用相同的附图标记加上600来标识。

参照图17所示，第一链杆718以可枢转方式联接到吊杆26，并且第二链杆722以可枢转方式联接在第一链杆718与铲柄34的一部分之间，该一部分在第一端90与第二端94之间的位置处。在一个实施例中，第一链杆718可枢转至近似110度，第二链杆722可枢转至近似70度，并且链杆718、722之间的总旋转是近似100度。在该示出的实施例中，第一链杆718在第一转环760处联接到与流体源30连通的吊杆26，而第二链杆722通过第二转环764联接到铲柄34。在其它实施例中，链杆718、722可以通过销接头或另一个类型的机械连接件分别联接到吊杆26和铲柄34。导管支撑结构646可以使用吊杆26和铲柄30中的每一个上的一或二个共线枢转点。

导管支撑结构646为流体线路提供直接连接在吊杆26与铲柄30之间的路径，并且链杆718和722在上文描述的实施例中具有比链杆更短的长度。在其它实施例中，第一链杆718相对于吊杆26的枢转点可以定位在不同的位置处，包括在吊杆26的底部上，在铲柄30下面，或从吊杆26的一侧突出。

图20和图21示出导管支撑结构846的另一个实施例。为了简便起见，将仅详细地描述导管支撑结构846与导管支撑结构46之间的差别。类似的部分用相同的附图标记加上800来标识。

在该示出的实施例中，至少一个导管926与流体源830流体连通。导管926包括从基部22延伸到铲柄34的第二端94的柔性部分976，其中，导管926与沿着铲柄34延伸的导管140流体连通。柔性部分976大体维持局部圆形轮廓或环形形状，以便适应铲柄34相对于吊杆26的旋转和平移运动。

此外，柔性部分976的各端部被支撑为远离导管926与基部22之间的联接件以及导管926与铲柄34之间的联接件。在图18所示的实施例中，支撑结构846还包括联接到基部22的第一支撑块944和联接到每个铲柄臂86的第二端94的第二支撑块948。每个支撑块944、948抵抗因铲柄34的移动而施加在导管926上的横向力和扭转力支撑每个导管926的一部分，从而减小导管926及其相关联的装配件上的应力和磨损。

柔性部分976具有足以适应铲柄34的第二端94的任意定位/移动的长度。挠性导管976直接联接到铲柄34的第二端94，从而减小导管976必须适应的范围。在一个实施例中，柔性部分976长到足以适应将铲柄34和铲斗38定位在收拢位置中，在该收拢位置中，铲斗38向内缩回以接合吊杆26的靠近基部22的前部，并且铲柄34充分地缩回且旋转至大致竖直取向。

在其它实施例中，导管支撑结构846包括至少部分地支撑柔性部分976的缆绳轨道(未示出)。缆绳轨道允许导管926在限定的范围内移动，并且响应于铲柄34的动作引导柔性部分976的动作。在其它实施例中，柔性部分976由例如弹簧支撑。

应理解，在上文的一个实施例中公开的特征同样适用于其它实施例。

因此，本发明尤其提供用于工业机器的导管支撑结构。虽然已经参照某些优选的实施例详细地描述了本发明，但是在如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。在权利要求中阐明了本发明的各种特征和优势。