专利名称：抗剪切挖掘组件的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及挖掘设备。更具体地，本发明涉及在诸如挖沟机、地面轧平机 (terrain leveler)或其它设备的挖掘设备上使用的挖沟链或其它挖掘结构。
背景技术：
挖沟机传统地用于挖一段沟以便在地下铺设管道和电缆。大多数挖沟机包括配备有细长悬臂的牵引单元。该悬臂典型地可在升起的大致水平位置与降下的大致竖直位置之间移动。悬臂典型地包括绕悬臂的周长延伸的连续挖沟链。该链包括用于接合地面以挖沟的多个外部齿或切割器。挖沟机通常还包括用于输送由链挖掘的土远离挖沟机的输送组件。美国专利第6，154，987 ；6, 014，826 ；5, 248，188和5，199，197号中公开了示例性挖沟机。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种具有抗剪切结构的挖掘组件。在一个实施例中，挖掘组件可以包括切割结构承载装置(例如，链条、绳、带、圆筒或适于承载切割结构的其它结构)、安装到切割结构承载装置的切割结构、和设置在切割结构与切割结构承载装置之间的抗剪切交界面。在一个实施例中，切割结构可以通过可移除的紧固件紧固到切割结构承载装置，并且抗剪切互锁结构设置在切割结构承载装置与切割结构之间。在一些实施例中，切割结构包括可更换切割器安装板，其中一个或多个切割器固定到所述切割器安装板，并且切割结构承载装置包括链条、绳、带、圆筒或类似结构。本发明的另一个方面涉及一种具有抗剪切结构的挖沟链形式的挖掘组件。在一个实施例中，挖沟链包括具有链接结构的链条，所述链接结构包括枢转地连接在一起的多个链节。链条的链节中的至少一些可以包括安装面，其中切割器安装板可以紧固到所述安装面。切割器固定到切割器安装板。安装面和切割器安装板具有被构造成在挖沟操作期间在切割器安装板与链条之间传递剪切力的互锁几何结构。以下说明各种另外的方面。所述方面可以涉及单独特征和特征的组合。要理解的是上述总体说明和以下详细说明都只是示例性和说明性的，并且不会限制这里公开的实施例所基于的宽泛的原理。
图1是挖沟机的侧视图；图2是显示图1的挖沟机的各种部件的示意图；图3是根据本发明的原理的可以与图1和图2的挖沟机一起使用的挖沟链的侧视图；图4是图3的挖沟链的一组链节的立体图，切割器安装板被示出为连接到所述一组链节；图5是在切割器安装板被移除的情况下图4的一组链节的另一个立体图；图6是图3的一组链节的侧视图；图7是沿图6的剖面线7-7截得的横截面图；图8是图3的一组链节的端视图；图9是沿图8的剖面线9-9截得的横截面图；图10是沿图8的剖面线10-10截得的横截面图；图11是图3的一组链节的仰视图；图12是根据本发明的原理的可选的一组链节的立体图；图13显示了紧固到在链节组之间延伸的切割器安装板的链节组中的两个链节； 和图14显示了根据本发明的原理的另一个挖沟链的链节。
具体实施例方式图1和图2显示了示例性挖沟机15。该挖沟机15包括连接到第一履带传动装置 18和第二履带传动装置20的发动机17，所述第一履带传动装置18和所述第二履带传动装置20 —起形成挖沟机15的牵引部22。悬臂M枢转地连接到牵引部22。挖沟链沈安装在悬臂M上。挖沟链沈通过链驱动机构23绕着悬臂M的周长被驱动，其中所述链驱动机构由发动机17提供动力。悬臂M可枢转地在升起的运送位置25与降下的挖沟位置27 之间移动。当绕着工地操纵挖沟机15时，悬臂保持处于运送位置25，使得挖沟链沈基本上保持在地面上方。为了挖沟，悬臂M朝向挖沟位置27下降，并且挖沟链沈绕着悬臂M的周长被驱动。当挖沟链沈接触地面时，挖沟链沈的切削齿穿透到地面中并开始挖沟。一旦悬臂M到达挖沟位置27，履带18和20接合，从而使牵引机向前移动。当牵引机22向前移动时，挖沟链26挖沟并从沟中除去地质物质。挖沟机15被公开用于说明可以实现本发明的各个方面的示例性环境。将要认识的是在本领域中已知各种挖沟机，并且本发明的各个方面可以应用在任何类型的挖沟装置或任何其它类型的挖掘装置或土壤移动装置(例如，地面轧平机或其它移动挖掘设备)或与所述任何类型的挖沟装置或任何其它类型的挖掘或土壤移动装置结合使用。图3显示了根据本发明的原理的挖掘部件40 (例如，挖沟链)。挖掘部件40包括显示为一段链条41的切割结构承载装置。在其它实施例中，切割结构承载装置可以包括绳、带、圆筒或类似结构。所述链条41包括通过枢轴销46彼此枢转地相互连接的内链节42 和外链节44。挖掘部件40还包括紧固到链条41的外链节44的切割器安装板48。切割器50(例如，挖掘齿、挖掘钻头等)固定到切割器安装板48。在其它实施例中，切割器安装板 48可以紧固到链条41的内链节42。参照图3和图4，各种基准方向被示出以帮助说明挖掘部件40。基准方向包括X 基准方向、Y基准方向和Z基准方向。Y基准方向垂直于X基准方向和Z基准方向，而Z基准方向垂直于X基准方向和Y基准方向。X基准方向平行于链条41的纵向轴线51，而Y基准方向平行于由链条41的枢轴销46限定的枢转轴线53。参照图4和图5，示出了一组内链节42和外链节44。内链节42被示出为包括基本上相互平行的内侧板或侧条(side bar) 560内侧板56彼此间隔开并定位在链条41的纵向轴线51的相对侧。内侧板56的长度基本上平行于X基准方向。开口 58在Y基准方向上延伸通过内侧板56。衬套/套筒60在内侧板56之间延伸并具有固定在开口 58内的端部。辊子62安装在衬套60上。衬套60保持内侧板56之间的间距，并且辊子62能够绕着衬套60自由旋转。在使用中，辊子62适于接合链轮，所述链轮用于绕着诸如挖沟悬臂的结构驱动挖沟链40并为挖沟链40定路线。枢轴销46配合在衬套60内。衬套60允许内侧板56相对于枢轴销46绕着枢转轴线53旋转/枢转。图4和图5显示了本发明的应用到一种具体类型的链条的方面。然而，将要认识的是本发明的各个方面还可以被应用于其它类型的链条。仍然参照图4和图5，外链节44包括跨在内链节42上的外侧板或侧条64。外侧板64定位在链条41的纵向轴线51的相对侧并基本上相互平行。外侧板64的长度基本上平行于X基准方向。外侧板64限定在基本上平行于Y基准方向的方向上延伸通过外侧板 64的销开口 66。枢轴销46的端部固定在销开口 66内。因此，销46将内链节42连接到外链节44并允许内链节42和外链节44相对于彼此枢转。参照图5-10，外链节44还包括凸缘68，所述凸缘68具有在基本上沿着Y基准方向延伸的方向上从外侧板64向外突出的部分。在一个实施例中，凸缘68与外侧板64—体形成。例如，外侧板64可以通过诸如熔模铸造法的铸造方法与凸缘68—体形成。然而，在其它实施例中，凸缘68可以通过可选的方法固定到外侧板64。此外，在其它实施例中，本发明的多个方面可适用于将切割结构固定到链条的没有向外突出的凸缘的链节。此外，本发明的各个方面适用于没有被布置成内外结构的链节的链条。仍然参照图5-9，外链节44包括在Z基准方向上从外链节44面向外的板接合表面70。板接合表面70可以至少部分地设置在凸缘68上。当切割器安装板48中的一个固定到外链节44中相应的一个外链节时(参见图7和图9)，外链节44的板接合表面70接合切割器安装板48的相应交界面72并与该交界面相对。凸缘68限定在基本上平行于Z基准方向的方向上延伸通过凸缘68的紧固件开口 73。紧固件开口 73容纳用于夹紧或以其它方式将切割器安装板48紧固到凸缘68的紧固件74。外链节44还设有用于防止或限制当挖掘部件40用于挖沟时施加到紧固件74的剪切力的量的结构。例如，剪切力传递装置76 设置在凸缘68与切割器安装板48之间，从而允许在切割器安装板48与凸缘68之间直接传递剪切力而基本上不会将剪切力施加到紧固件74。在所述实施例中，剪切力传递装置76 包括在板接合表面70与切割器安装板48之间的互锁几何结构。例如，外链节44设有突出部78，所述突出部78装配在限定在切割器安装板48中的相应的容纳部80内。突出部78 在基本上沿着Z基准方向延伸的方向上从凸缘68向外突出，并且容纳部80在基本上沿着Z基准方向延伸的方向上延伸到切割器安装板48中。在一些实施例中，突出部78具有与容纳部80互补配合的形状(即，匹配或基本上相似的几何形状)。当在X基准方向上在切割器安装板48与外链节44之间施加剪切载荷(例如，在挖沟期间通过切割器50与地面的接合获得)时，突出部78与切割器安装板48的限定容纳部80的部分之间的接触使剪切载荷在切割器安装板48与外链节44之间直接传递，从而限制或减少通过紧固件74传递的剪切载荷。在一些实施例中，紧固件用于限制切割结构在Z基准方向上相对于切割结构承载装置的移动，并且剪切力传递装置限制切割结构在X基准方向和Y基准方向上相对于切割结构承载装置的移动以限制紧固件受到的剪切力。将要认识的是在一些实施例中，紧固件可以承受至少一些剪切力。然而，剪切力传递装置优选地限制紧固件受到的剪切力的量以防止紧固件在剪切方面出现故障。在一些实施例中，剪切力传递装置承受大多数剪切力。在其它实施例中，可以使用其它类型的相互配合的几何形状和结构。例如，在一些实施例中，突出部和容纳部可以具有不同的几何形状。此外，在一些实施例中，突出部可以设置在切割器安装板48上，而容纳部可以设置在凸缘68中或设置在切割结构承载装置上的其它地方。在一个实施例中，突出部至少部分地在垂直于切割结构承载装置在挖掘期间的移动方向的方向上延伸。互锁几何结构还简化了切割结构到切割结构承载装置的组装。 例如，通过使互锁几何结构配合在一起，板安装凸缘68的紧固件开口 73可以与由切割器安装板48限定的相应的开口 75自动对准(参见图10)，从而有助于在组装期间通过对准的开口插入紧固件74的轴。如图5所示，板安装凸缘68中的每一个都限定至少两个紧固件开口 73，并且剪切力传递装置76至少部分地沿着轴线90定位，轴线90延伸通过限定在紧固件74之间的区域，所述紧固件74安装在被设置成穿过凸缘68中的每一个的一对开口 73中。轴线90平行于枢轴销46的枢转轴线53。板安装凸缘68还可以包括用于在切割器安装板48紧固到凸缘68时有助于拧紧紧固件74的结构。在所述的实施例中，紧固件74中的每一个都被显示为具有轴74a的螺栓、定位在轴的一端处的头部74b和螺纹连接在轴上的螺母74c，其中所述轴7 沿着轴 74a的长度的至少一部分形成有螺纹。如图10和11所示，开口 73限定定位在凸缘68的下侧面92处的容纳部93。容纳部93适于容纳紧固件74的头部或螺母。优选地，容纳部93 被构造成当紧固件74被拧紧时允许在容纳部93与容纳在该容纳部内的紧固件74的头部或螺母之间传递扭矩。例如，容纳部93可以包括一个或多个平坦部，所述平坦部适于接合紧固件74的头部或螺母的相应平坦部，以防止在拧紧紧固件74期间紧固件74的头部或螺母与容纳部93之间的旋转。容纳部93形成开口 73的延伸通过凸缘68的部分。类似的容纳部可以被设置为通过切割器安装板48限定的开口 75的部分。图12显示了根据本发明的原理的可选的外链节44'。链节44'包括具有剪切力传递突出部78'的凸缘68'，所述剪切力传递突出部78'在Y方向上是细长的并适于装配在限定在切割器安装板的下侧面中的相应形状的细长开口内，以有助于在凸缘68'与切割器安装板之间传递剪切力。图13显示了在Y基准方向上是细长的并且连接到两个单独平行的链条41的可选的切割器安装板48'。这类结构可以用在用于挖掘具有相对较大宽度的沟的大型挖沟机上。在一些实施例中，链条41具有至少五英寸的间距P，并且辊子62具有至少3. 5英寸或至少三英寸的外径。该间距被限定为枢轴销46之间的中心到中心的间距。当然，这里公开的方面同样可适用于其它尺寸的链条。图14显示了根据本发明的原理的另一个挖掘部件140。挖掘部件140包括枢转地相互连接以形成链条的多个链节143。链节143限定用于容纳紧固件174的紧固件开口 173，所述紧固件用于将切割器安装板148固定到链节143。紧固件174还延伸通过由板148 限定的开口 175，并通过安装在由链节143限定的凹部147内的捕捉螺母145(示出了一个) 锚固到链节143。剪切力传递装置设置在链节143与切割器安装板148之间。剪切力传递装置包括链节143的突出部178，所述突出部装配在切割器安装板148的容纳部180内。在其它实施例中，容纳部可以设置在容纳切割器安装板的突出部的链节内。从上述详细说明显而易见的是可以在不背离本发明的精神和范围的情况下对本发明的装置进行修改和变型。
权利要求
1.一种挖掘组件，包括切割结构承载装置；由所述切割结构承载装置承载的切割结构；用于将所述切割结构固定到所述切割结构承载装置的紧固件；以及所述切割结构承载装置和所述切割结构具有互锁几何结构，所述互锁几何结构用于在所述切割结构承载装置与所述切割结构之间传递剪切力，以在挖掘操作期间减小施加到所述紧固件的剪切力的量。
2.根据权利要求1所述的挖掘组件，其中，所述切割结构包括固定到切割器安装板的切削齿。
3.根据权利要求2所述的挖掘组件，其中，所述切削齿包括挖沟齿。
4.根据权利要求1所述的挖掘组件，其中，所述互锁几何结构包括由所述切割结构承载装置和所述切割结构中的一个限定的突出部，其中所述互锁几何结构包括由所述切割结构承载装置和所述切割结构中的另一个限定的容纳部，其中所述突出部容纳在所述容纳部内，并且其中所述紧固件将所述切割结构承载装置和所述切割结构固定在一起，使得所述突出部保持在所述容纳部内。
5.根据权利要求4所述的挖掘组件，其中，所述紧固件将所述切割结构夹紧到所述切割结构承载装置。
6.根据权利要求4所述的挖掘组件，其中，所述切割结构承载装置包括链条。
7.根据权利要求4所述的挖掘组件，其中，所述切割结构承载装置选自由带、链条、绳和圆筒构成的组。
8.根据权利要求4所述的挖掘组件，其中，所述切割结构包括固定到切割器安装板的切削齿。
9.一种挖掘组件，包括链条，所述链条包括内链节和通过销枢转地连接到所述内链节的外链节；安装到所述链条的切割结构，所述切割结构包括通过紧固件固定到所述链条的切割器安装板，所述切割结构还包括安装到所述切割器安装板的至少一个切割器；和互锁几何结构，所述互锁几何结构被限定在所述链条与所述切割器安装板之间，用于在所述链条与所述切割器安装板之间传递剪切力。
10.根据权利要求9所述的挖掘组件，其中，所述互锁几何结构包括设置在所述链条和所述切割器安装板中的一个上的突出部，所述突出部装配在由所述链条和所述切割器安装板中的另一个限定的容纳部内。
11.根据权利要求9所述的挖掘组件，其中，所述内链节和所述外链节中的至少一个包括侧板或侧条和从所述侧板或侧条向外突出的凸缘，并且其中所述互锁几何结构包括设置在所述凸缘和所述切割器安装板中的一个上的突出部，所述突出部装配在由所述凸缘和所述切割器安装板中的另一个限定的容纳部内。
12.根据权利要求9所述的挖掘组件，其中，所述外链节包括凸缘，所述凸缘中的每一个都至少限定容纳所述紧固件以将所述切割器安装板固定到所述外链节的第一紧固件开口和第二紧固件开口，其中所述凸缘包括从所述外链节的侧板或侧条向外突出的部分，其中互锁几何结构在所述外链节与所述切割器安装板之间设置在所述凸缘中的每一个处，以及其中所述互锁几何结构的至少多个部分与轴线相交，所述轴线平行于所述枢轴销并延伸通过限定在所述紧固件之间的区域，所述紧固件通过所述第一紧固件开口和所述第二紧固件开口安装。
13.一种挖掘组件，包括链条，所述链条包括枢转地连接在一起的多个链节；安装到所述链条的切割结构，所述切割结构包括通过紧固件固定到所述链条的切割器安装板，所述切割结构还包括安装到所述切割器安装板的至少一个切割器；和互锁几何结构，所述互锁几何结构限定在所述链条与所述切割器安装板之间，用于在所述链条与所述切割器安装板之间传递剪切力。
14.根据权利要求13所述的挖掘组件，其中，所述互锁几何结构包括设置在所述链条和所述切割器安装板中的一个上的突出部，所述突出部装配在由所述链条和所述切割器安装板中的另一个限定的容纳部内。
15.根据权利要求13所述的挖掘组件，其中，所述链节中的至少一个包括侧板或侧条和从所述侧板或侧条向外突出的凸缘，并且其中所述互锁几何结构包括设置在所述凸缘和所述切割器安装板中的一个上的突出部，所述突出部装配在由所述凸缘和所述切割器安装板中的另一个限定的容纳部内。
16.一种挖掘组件，包括链条，所述链条包括枢转地连接在一起的多个链节；安装到所述链条的切割结构，所述切割结构包括通过紧固件固定到所述链条的切割器安装板，所述紧固件延伸通过由所述链条和所述切割器安装板限定的开口，所述切割结构还包括安装到所述切割器安装板的至少一个切割器；所述紧固件包括具有头部的螺栓，所述紧固件还包括螺纹连接在所述螺栓上的螺母；所述开口中的至少一个包括用于容纳所述紧固件中相应的一个紧固件的头部或螺母并防止所述头部或所述螺母旋转的容纳部；以及其中，所述链条包括安装凸缘，所述切割器安装板通过所述紧固件固定到所述安装凸缘，其中所述开口包括由所述安装凸缘限定的第一开口和由所述切割器安装板限定的第二开口，并且其中所述容纳部在所述安装凸缘的下侧面由所述第一开口限定。
17.根据权利要求16所述的挖掘组件，还包括互锁几何结构，所述互锁几何结构被限定在所述链条与所述切割器安装板之间，用于在所述链条与所述切割器安装板之间传递剪切力，其中当所述互锁几何结构互锁时，所述第一开口和所述第二开口相互对准。
全文摘要
本发明公开了一种挖掘组件。该挖掘组件包括切割结构承载装置和由所述切割结构承载装置承载的切割结构。挖掘组件还包括用于将切割结构固定到切割结构承载装置的紧固件。切割结构承载装置和切割结构具有互锁几何结构，所述互锁几何结构用于在切割结构承载装置与切割结构之间传递剪切力，以在挖掘操作期间减小施加到紧固件的剪切力的量。
文档编号E21C35/18GK102498248SQ201080040654
公开日2012年6月13日 申请日期2010年7月12日 优先权日2009年7月13日
发明者丹·霍克, 戴瑞克·德尚, 杰夫·菲雷夫, 格伦·迈因德斯, 迈克尔·范德哈特, 马克·库珀 申请人:维米尔制造公司