专利名称：工具保持装置及方法
技术领域：
本发明总的涉及一种具有一可拆卸工具的工具组合件，尤其涉及一种具有一可拆卸工作工具的液压或气动锤组合件。
背景技术：
液压锤用于工作现场以用于在搬运大块的坚硬物体之前将该物体打碎。液压锤可安装于反铲机或挖掘机上，或者可手持。通常，锤子组合件由液压或气动压力源提供动力。在一工作行程或动力冲程过程中，在活塞的第一凸肩上施加较高的流体压力，从而沿向前的方向驱动活塞。然后活塞撞击工作工具，该工作工具被向前驱动，从而使工作工具的工作末端撞击石块、水泥、沥青或其它要被打碎的坚硬物体。
在一返回行程期间，在活塞的第二凸肩上施加流体压力以使活塞回到其初始位置。
工作工具被保持在一套管中，一般将该套管称为一前端罩。一般使用一工具止动销来将工作工具保持在该前端罩中。该销子延伸穿过前端罩的一侧并在工作工具中与被机加工的一横向槽接合。该槽的高度大于该销子的直径，从而可允许锤子在一个限定的运动范围内前后往复运动。由于反复碰撞，该销子和槽在使用中会产生毛刺。在使用过程中，需要在将工具从前端罩上拆下之前将销子拆下。然后，在可将销子或工具重新放到前端罩中之前必须除去毛刺。另外，销子限制了工具的旋转，因此会将不希望的扭矩从工具传给工具组合件及其所安装的机器。
本发明的一个目的是克服上述的一个或多个缺点。
发明内容
根据本发明的第一个方面提供有一种工具组合件，该组合件包括形成一腔室的一壳体、布置在该腔室中的一往复的工作工具以及具有一孔的一工具保持件，该工作工具延伸穿过该孔。该壳体包括一接合装置，该装置通过该工具保持件和壳体的相对旋转而使工具保持件和壳体接合。工作工具设置有保持装置，在工具保持件与壳体接合时该装置能防止工作工具被拆离壳体。
根据本发明的第二个方面提供有一种将一工作工具安装在一工具组合件中的方法，该方法包括以下步骤设置包括形成有一腔室的一壳体的一工具组合件和具有一孔的一工具保持件；将一工作工具插入该工具保持件的该孔中；通过工具保持件和壳体的相对旋转而使工具保持件和壳体接合，从而固定该工作工具以使它在腔室中往复运动；以及将工具保持件和壳体锁定而不能相对旋转。
图1是根据本发明的一锤子组合件的立体图；图2是图1的锤子组合件的分解图；以及图3示出了图1的锤子组合件的前端罩和工作工具的纵截面图。
具体实施例方式
参见图1到图3，其中示出了一工具组合件10，具体是一种液压锤工具组合件，该组合件可连接于反铲机或挖掘机(未示出)。该工具组合件10包括一壳体11、形成在该壳体11中的一腔室16、一活塞18和一工作工具20。该壳体11是一个两件组合式壳体，包括一上壳体构件12和一下壳体构件14，该下壳体构件通常被称为一前端罩，它两通常分别形成一上、下腔室，这两腔室一起组成腔室16。活塞18可工作地容纳在腔室16中，从而活塞18可沿箭头22和24的大致方向平移。具体来说，在一个工作行程过程中，活塞18沿箭头22的大致方向移动，从而撞击工作工具20。相反，在返回行程中，活塞18沿箭头24的大致方向运动。
一液压回路(未示出)提供了加压流体以在工作行程中将活塞18推向工作工具20以及在返回行程中使活塞18返回。不再对该液压回路进行进一步的描述，因为任何适当的液压装置都可被用来向活塞18提供加压流体，比如US 5,944,120中所描述的装置，这对于熟悉本领域技术的人员来说是显而易见的。
在邻近工作行程结束处，活塞18撞击工作工具20的上端40。工作工具20包括一轴42、一保持法兰44和一末端46。该轴42穿过形式为带一中心孔82的一套筒的一工具保持件80。该孔82具有小于保持法兰44的直径，从而限制工作工具20沿箭头22的大致方向的运动，从而限制活塞18沿该方向运动。在本发明的一个变型中，工具保持装置可包括为任意合适形状的工作工具的一部分而非保持法兰44，该工作工具的形状为侧向尺寸大于工具保持件80的孔82的尺寸。
如下所述，可将工具保持件80从壳体11上拆下，从而可将其末端46结构不同的各种工作工具20连接于工具组合件10。当活塞18撞击工作工具20时，活塞18的力通过工作工具20沿箭头22的大致方向被传递给末端46。另外，该力施加在诸如石块、水泥或沥青之类的坚硬物体上以将坚硬物体打碎。
上、下壳体构件12、14由一壳体接合装置50连接。在所示的实施例中，该壳体接合装置50包括绕上壳体构件12的一插头部分54的周边等距设置的四个凸耳52。它们的形状被设置成当将插头部分54插入下壳体构件14时，四个凸耳52可在形成在插座部分56的内壁上的四个突起部(未示出)之间通过。上壳体构件12随后相对于下壳体构件14旋转45°，从而使诸凸耳52接合在诸突起58之下。
设置形式为四个顶起螺丝70的预加应力装置用来推动四个凸耳52的面向上方的配合表面72而使之抵靠于设置在四个形成于插座部分56的内壁上的突起部上的、相应的面向下方的表面。诸螺丝70接合在绕上壳体构件12的一圆形法兰78的周边等距设置的诸螺纹孔76中。诸顶起螺丝70接合于形成在下壳体构件14的上端的、面向上方的一支承表面79。
工具保持件80和壳体11由一接合装置90连接。在所示的实施例中，该接合装置90包括绕工具保持件80的一插头部分94的周边等距设置的四个凸耳92。它们的形状被设置成当将插头部分94插入下壳体构件14的插座部分96时，四个凸耳92可在形成在一插座部分96的内壁100上的四个突起部98之间通过。工具保持件80随后相对于下壳体构件14旋转，从而使诸凸耳92接合于诸突起部98之下。可以理解的是可以设想出其它形式的互相接合的突起，且凸耳和突起的形状和数量可改变且不限于附图所示的情况。在插座部分96的内壁100上可形成一挡块(未示出)，从而在工具保持件80旋转时，诸凸耳92之一与该挡块接触以表示已被充分旋转到位。
形式为两组螺丝110的锁定装置设置在壳体11中的诸孔中。它们与工具保持件80的插头部分94接合并阻止工具保持件80和壳体11的相对旋转。然而，也可以设置任何其它适当的锁定装置，且如果需要的话还可省略锁定组合件。
设置了形式为一弹性密封环112的预加应力装置，以推动壳体11上的突起部98的第一配合表面114使之抵靠于工具保持件80上的凸耳92的第二配合表面116。
工作工具20沿箭头22方向的运动由保持法兰44与下套筒或工具保持件80之间的碰撞所限制，而工作工具20沿箭头24方向的运动由工具顶部40与柱形工具挡块120的一凸肩118之间的碰撞所限定，该工具挡块与下壳体构件14接合。
虽然本发明是参照凸耳和突起部进行描述的，但可以理解也可以设置其它形式的互相接合的突起。例如，工具保持件80上的第二配合表面可设置在形成一阳螺纹的一螺旋突起部上，并与壳体11上的作为一阴螺纹的一相应的螺旋突起部的第一配合表面接合。在另一个实施例中，接合装置可为一插栓式管接头，其中在工具保持件80的插头部分94上设置有两个或更多个销子，这些销子与设置在插座部分96的内表面上的两个或更多个L形插口接合。
虽然本发明是参照插头部分94形成在工具保持件80上而插座部分96形成在壳体11上的实施例描述的，但该接合装置的设置可以是相反的，即，插头部分形成在壳体11上而插座部分形成在工具保持件80上。
虽然以上所述的预加应力装置包括一弹性密封环112，但也可使用其它的预加应力装置，比如诸弹簧或其它将工具保持件80和壳体11推开的弹性装置。在工具保持件80和壳体11上设有对应的螺旋突起部的情况下，预加应力装置可为壳体构件在一紧固扭矩的作用下引起螺纹的弹性或塑性变形。
工业应用性为了将一工作工具20拆下，首先将诸定位螺丝110或其它的锁定装置松开，将工具保持件80旋转45°直到诸凸耳92对准壳体11的插座部分96的内壁110上的诸突起部98之间的诸间隙部分。然后可沿箭头22的方向将工具保持件80和工作工具20从壳体11上拆下。要替换工作工具20，则反向进行该过程。
虽然本发明是参照工具由一液压致动的活塞驱动的一锤子组合件来描述的，但本发明也可应用于任何具有可通过一适当的驱动装置和/或返回装置而在一腔室中运动的一往复工作工具的工具组合件。本发明包括气动工具和其它冲击工具。
本发明不需要一保持销，从而就不免除了一灰尘进入通道并简化了工具替换的工艺，这是因为不需要从销子或工具清除毛刺的缘故。另外，由于工具保持件可使应力分散更均匀，因此还避免了在接触点上的应力集中。
与现有技术中的保持销不同，本发明可使工作工具旋转，从而为工作工具提供更加均匀的磨损并延长工具寿命。如果特定的环境需要工具不旋转，则工具保持法兰44可包括诸纵向销(未示出)，它与壳体11的内壁100中的诸纵向槽(未示出)接合。
虽然在附图和前述的说明中对本发明进行了详细描述，但应该认为这样的说明和描述只是示例性的而非限制，可以理解这里只示出并描述了优选实施例，落入本发明的精神实质所有改变和变型都要受到保护。
权利要求
1.一种工具组合件，包括形成一腔室的一壳体、布置在该腔室中的一往复的工作工具以及具有一孔的一工具保持件，该工作工具延伸穿过该孔；其中，该壳体包括一接合装置，该装置通过该工具保持件和该壳体的相对旋转而使工具保持件和壳体接合；以及，工作工具设置有一保持装置，在工具保持件与壳体接合时该装置能防止工作工具被拆离壳体。
2.如权利要求1所述的工具组合件，其特征在于，接合装置包括在工具保持件和壳体上的互相接合的诸突起部。
3.如权利要求1或2所述的工具组合件，其特征在于，接合装置包括一插栓式管接头。
4.如权利要求1至2中任意一项所述的工具组合件，其特征在于，接合装置包括上、下壳体构件上的互相接合的诸螺旋突起部。
5.如以上任意一项权利要求所述的工具组合件，其特征在于，该组合件还包括用于锁定工具保持件和壳体而使它们不能相对旋转的锁定装置。
6.如权利要求5所述的工具组合件，其特征在于，锁定装置包括一个或多个锁定螺丝。
7.如以上任意一项权利要求所述的工具组合件，其特征在于，保持装置包括工作工具的一部分，该部分的尺寸大于工具保持件的孔的尺寸。
8.如以上任意一项权利要求所述的工具组合件，其特征在于，该组合件还包括适于将工具保持件从壳体推开的预加应力装置。
9.如权利要求8所述的工具组合件，其特征在于，接合装置包括壳体上的一第一配合表面，该表面适于与工具保持件上的一第二配合表面接合，该预加应力装置被布置成推动这两个配合表面以使它两互相抵靠。
10.如权利要求9所述的工具组合件，其特征在于，预加应力装置包括一弹簧，该弹簧被布置成在壳体和工具保持件之间起作用。
11.一种包括以上任意一项权利要求所述的工具组合件的液压锤。
12.一种将一工作工具安装在一工具组合件中的方法，包括以下步骤设置包括形成有一腔室的一壳体的一工具组合件和具有一孔的一工具保持件；将一工作工具插入该工具保持件的该孔中；通过工具保持件和壳体的相对旋转而使工具保持件和壳体接合，从而固定该工作工具以使它在腔室中往复运动；以及将工具保持件和壳体锁定而不能相对旋转。
全文摘要
一种工具组合件，例如一种液压或气动锤组合件包括形成有一腔室的一壳体、布置在该腔室中的一可运动往复工作工具以及具有一孔的一工具保持件，该工作工具延伸穿过该孔。该壳体包括一接合装置，该装置通过该工具保持件和壳体的相对旋转而使工具保持件和壳体接合。工作工具设置有如一保持法兰之类的保持装置，在工具保持件与壳体接合时该装置能防止工作工具被拆离壳体。本发明不需要一保持销，从而使工作工具可旋转，避免了磨损，增常了工具的寿命并简化了工具的替换。
文档编号B25D17/00GK1880029SQ20061009137
公开日2006年12月20日 申请日期2006年6月14日 优先权日2005年6月15日
发明者L·P·彼勒斯二世 申请人:卡特彼勒公司