挖掘器組件、用于挖掘器組件的挖掘器固定器、挖掘器工具以及撞擊元件的制作方法
【專利摘要】一種挖掘器組件（100），包括挖掘器工具（200）、挖掘器固定器（300）和可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置（400）；其中挖掘器固定器連接到可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，挖掘器工具包括基座（220）和能連接到基座的撞擊元件（210），該撞擊元件包括限定撞擊尖端軸線（213）的撞擊尖端（212），基座能連接到挖掘器固定器的；挖掘器固定器和挖掘器工具相對于驅(qū)動裝置被構(gòu)造為用于使撞擊尖端軸線定向在與撞擊平面最多成5度的撞擊角度內(nèi)，當(dāng)通過驅(qū)動裝置驅(qū)動時，撞擊尖端將在撞擊平面上行進(jìn)。
【專利說明】挖掘器組件、用于挖掘器組件的挖掘器固定器、挖掘器工具以及撞擊元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及挖掘器(pick)組件，尤其但不排除用于破碎堅硬的或磨蝕性的本體，例如巖石、柏油、煤或混凝土等；并且涉及與之相關(guān)的部件，包括挖掘器固定器、挖掘器工具和撞擊兀件。
【背景技術(shù)】
[0002]挖掘器工具可以用于破壞、鉆入或反過來破碎結(jié)構(gòu)或本體，例如巖石、柏油、煤或混凝土等，并且可以應(yīng)用于例如采礦、建筑和道路重建等。例如，在道路重建中，可以將多個挖掘器工具安裝在可旋轉(zhuǎn)的滾筒上，并且驅(qū)動其在滾筒旋轉(zhuǎn)時抵靠路面鋪砌從而粉碎路面。類似方法可以用于例如在煤礦開采中破碎巖層。用于道路整平、土壤穩(wěn)固、柏油修整、鉆探、隧道鉆入、露天采礦及其他重型開礦和建筑應(yīng)用的挖掘器工具通常包括燒結(jié)碳化鎢尖端。這些尖端在使用中易于由于磨損而損壞。
[0003]美國專利號2006/0071538闡述了用于切割堅硬表面(例如在挖掘和采礦エ業(yè)中使用的)和用于移除混凝土和浙青路面的上表面的機(jī)械，該機(jī)械采用裝配入可旋轉(zhuǎn)滾筒上的工具基座中的工具。該工具包括圓柱柄，該柄可旋轉(zhuǎn)地適配在工具基座中的互補(bǔ)形狀的孔內(nèi)。通過旋轉(zhuǎn)的滾筒將力施加到工具基座和工具，從而強(qiáng)制工具進(jìn)入待切割的堅硬表面。在操作這種機(jī)械的過程中，通過工具的旋轉(zhuǎn)，促使工具圍繞其圓周均勻地磨損，從而延長エ具的使用壽命。工具以大約7度的角度安裝在滾筒上，工具本體與待切割的表面的接觸將力的分量施加到垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的工具側(cè)面。
[0004]用于道路粉碎或采礦的滾筒可以在商業(yè)上配備有焊接在滾筒的曲面上的多個挖掘器固定器，可以將挖掘器工具可釋放地安裝在固定器上。當(dāng)挖掘器工具由于使用中的磨損需要替換時，可以從其固定器移除該挖掘器工具，并且通過在該固定器上安裝新挖掘器來替代。在使用中為了促進(jìn)各個挖掘器圍繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn)，將挖掘器固定器連接到滾筒，使得它們與垂直于滾筒的旋轉(zhuǎn)軸線的撞擊平面偏離一定角度。該偏離角度可以稱為偏斜角。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]需要ー種具有提高效率和長工作壽命的挖掘器工具。
[0006]從第一方面看，提供了ー種挖掘器組件，該挖掘器組件包括挖掘器工具、挖掘器固定器和可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置，例如滾筒；其中挖掘器固定器連接到可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置，挖掘器工具包括基座和能連接到基座的撞擊元件，該撞擊元件包括限定撞擊尖端軸線的撞擊尖端，基座能連接到挖掘器固定器；挖掘器固定器和挖掘器工具相對于驅(qū)動裝置設(shè)置為(即當(dāng)挖掘器組件在裝配和使用吋)用于使撞擊尖端軸線定向在與撞擊平面最多成5度、最多2度或最多I度的撞擊角度內(nèi)，當(dāng)通過驅(qū)動裝置驅(qū)動時，撞擊尖端將在撞擊平面上行進(jìn)；或者撞擊尖端軸線可以大體上與撞擊平面對齊。挖掘器組件例如可以用于破碎路面、巖層。[0007]換句話說，當(dāng)挖掘器工具連接到挖掘器基座和組件在使用中吋，(通過車輛驅(qū)動的)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置將驅(qū)動挖掘器工具，使得撞擊尖端將遵循在垂直于驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)軸線的撞擊平面上的弧形路徑。撞擊元件、基座和挖掘器固定器相對于驅(qū)動裝置設(shè)置，使得撞擊尖端軸線可以大體上與撞擊平面平行(即與撞擊平面對齊)。
[0008]本發(fā)明設(shè)計了多種例示的配置和組合，下面將描述非限制性和非排他性的實施例。
[0009]撞擊元件可以包括撞擊尖端(其也可以稱為挖掘器尖端)，撞擊尖端例如通過銅焊結(jié)合而結(jié)合到支撐本體，撞擊尖端可以包括結(jié)合到基底的多晶金剛石撞擊結(jié)構(gòu)。基底和/或支撐本體可以包括硬質(zhì)合金材料。撞擊結(jié)構(gòu)可以限定圓錐形側(cè)面，并且包括可以是弄圓(弄鈍)以提供與近端相対的鈍圓錐形遠(yuǎn)端撞擊端的頂部。撞擊尖端可以大體上圍繞撞擊尖端軸線對稱地旋轉(zhuǎn)，撞擊尖端軸線可以穿過近端和在遠(yuǎn)端的頂部。撞擊尖端軸線可以是通過撞擊尖端的縱向軸線。
[0010]撞擊元件可以包括超硬撞擊尖端，該撞擊尖端可以結(jié)合到伸長的支撐本體，并且可以稱為挖掘器插入件?；梢园?，孔構(gòu)造為接納支撐本體，構(gòu)造為適配在孔中的支撐本體的一部分可以稱為插入件柄。撞擊元件不可旋轉(zhuǎn)地連接到基座。在一些示例的配置中，支撐本體包括伸長元件或柄部分，其可以壓配合或收縮配合到提供在基座中的孔中，該孔構(gòu)造為容納支撐本體。
[0011]撞擊尖端可以具有通過外圍側(cè)面連接的相對端部，撞擊尖端軸線可以穿過這兩立而，與外圍ゑ而面冋中心。撞擊尖ゑ而可旋轉(zhuǎn)地對稱于撞擊尖ゑ而軸線。撞擊尖ゑ而包括圓維形面和圓形的頂部，撞擊尖端軸線可以穿過頂部。
[0012]撞擊尖端可以結(jié)合到伸長的支撐本體，基座可以包括用于容納支撐本體的孔，支撐本體通過過盈配合(例如壓配合或收縮配合)固定在孔內(nèi)。
[0013]撞擊尖端可以包括超硬材料，例如金剛石、立方氮化硼、結(jié)合碳化硅金剛石材料或多晶金剛石(PCD)材料。撞擊尖端可以包括結(jié)合到硬質(zhì)合金基底的超硬撞擊結(jié)構(gòu)，該撞擊結(jié)構(gòu)限定具有圓錐形表面區(qū)域和圓形中心頂部的工作端。
[0014]驅(qū)動裝置是構(gòu)造為通過車輛驅(qū)動的滾筒。挖掘器組件可以用于道路粉碎或采礦。
[0015]在一些示例的配置中，挖掘器固定器可以連接到驅(qū)動裝置，以使挖掘器固定器與撞擊平面偏離ー偏置角，偏置角可以至少大約5度或至少大約7度。挖掘器固定器可以相對于驅(qū)動裝置設(shè)置成，在使用中在可旋轉(zhuǎn)安裝的挖掘器工具上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)カ矩(即用于促使可旋轉(zhuǎn)安裝的挖掘器圍繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn)，在使用中可以是撞擊尖端軸線)。基座和/或撞擊元件可以構(gòu)造成，當(dāng)基座連接到挖掘器固定器時，與偏置角互補(bǔ)，當(dāng)工作時撞擊尖端軸線大體上與撞擊平面對齊。
[0016]挖掘器固定器可以連接到驅(qū)動裝置，以使挖掘器固定器與撞擊平面偏離ー偏置角，挖掘器固定器被構(gòu)造成，使得當(dāng)挖掘器工具連接到挖掘器固定器時，至少部分地補(bǔ)償偏置角，以使撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多5度的撞擊角度內(nèi)。換句話說，補(bǔ)償使得撞擊尖端與撞擊平面偏離的角度將減小或大體上被消除。
[0017]挖掘器固定器可以包括孔，用于容納從挖掘器工具的基座伸出的軸，挖掘器固定器的孔和軸相互協(xié)作地構(gòu)造為將挖掘器工具連接到挖掘器固定器；孔被設(shè)置成，使得當(dāng)挖掘器工具連接到挖掘器固定器時，至少部分地補(bǔ)償偏置角，使得撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多5度的撞擊角度內(nèi)或者大體上與撞擊平面對齊。
[0018]挖掘器固定器連接到驅(qū)動裝置，以使挖掘器固定器與撞擊平面偏離ー偏置角，挖掘器工具構(gòu)造成，使得當(dāng)挖掘器工具連接到挖掘器固定器時，至少部分地補(bǔ)償偏置角，以使撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多5度的撞擊角度內(nèi)或者大體上與撞擊平面對齊。
[0019]在示例的配置中，基座可以包括用于連接到挖掘器固定器的軸。在一些示例的配置中，軸和孔可以分別放置以提供補(bǔ)償角，以補(bǔ)償相對于撞擊平面的偏置角，以使在使用中，縱向軸線被約束為大體上在撞擊平面中行進(jìn)，或者撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多5度的撞擊角度內(nèi)。
[0020]挖掘器工具的基座被構(gòu)造成，使得當(dāng)挖掘器工具連接到挖掘器固定器時，至少部分地補(bǔ)償偏置角，以使撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多5度的撞擊角度內(nèi)或者大體上與撞擊平面對齊。
[0021]撞擊元件可以包括結(jié)合到支撐本體的撞擊尖端，并且被構(gòu)造成撞擊尖端軸線定向為與由支撐本體限定的軸向成非零角度，使得當(dāng)挖掘器組件在使用中裝配時中，撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多5度的撞擊角度內(nèi)或者大體上與撞擊平面對齊。非零角度可以是至少大約I度、至少大約2度或至少大約5度。
[0022]挖掘器固定器可以與撞擊平面對齊。換句話說，挖掘器固定器可以相對于驅(qū)動裝置設(shè)置，以使在使用中不會在可旋轉(zhuǎn)安裝的挖掘器工具上產(chǎn)生實質(zhì)的旋轉(zhuǎn)カ矩。
[0023]撞擊尖端可以包括結(jié)合到碳化物基底的PCD材料，撞擊元件可以包括結(jié)合到支撐本體的撞擊尖端，支撐本體包括伸長的插入柄；基座可以包括鋼并且具有孔，該孔用于容納插入柄并且通過過盈配合保持插入柄。
[0024]挖掘器組件可以包括多個挖掘器工具，所述挖掘器工具通過相應(yīng)的多個挖掘器固定器連接到滾筒以用于采礦或道路粉碎。至少ー些挖掘器組件可以設(shè)置成，使得相應(yīng)的撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面的最多5度的不同的撞擊角度內(nèi)。一些撞擊尖端軸線可以大體上與撞擊平面對齊。
[0025]從第二方面看，根據(jù)本發(fā)明提供了用于挖掘器組件的挖掘器固定器，挖掘器固定器被構(gòu)造成，使得當(dāng)挖掘器組件在使用中裝配時，撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多5度的撞擊角度內(nèi)，或者大體上與撞擊平面對齊。通過本發(fā)明展望了多種用于挖掘器固定器的配置，包括在此公開的示例的挖掘器固定器配置。
[0026]從第三方面看，根據(jù)本發(fā)明提供了用于挖掘器組件的挖掘器工具，挖掘器工具被構(gòu)造成，使得當(dāng)挖掘器組件在使用中裝配時，撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多5度的撞擊角度內(nèi)，或者大體上與撞擊平面對齊。通過本發(fā)明展望了多種用于挖掘器工具的配置，包括在此公開的示例的挖掘器工具配置。
[0027]從第四方面看，根據(jù)本發(fā)明提供了用于挖掘器組件的撞擊元件，撞擊元件被構(gòu)造成，使得當(dāng)挖掘器組件在使用中裝配時，撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多5度的撞擊角度內(nèi)，或者大體上與撞擊平面對齊。通過本發(fā)明展望了多種用于撞擊元件的配置，包括在此公開的示例的撞擊元件配置。
[0028]在一些示例的配置中，挖掘器固定器可以連接到驅(qū)動裝置，以使挖掘器固定器大體上與撞擊平面對齊。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的挖掘器組件，由于增進(jìn)了撞擊尖端軸線與撞擊平面的對齊而可以具有增加挖掘器效率的方面。一些示例的挖掘器組件可以增加與給出的挖掘器系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的靈活性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]下面將參考附圖描述非限制性的示例的配置，在附圖中:
[0031]圖1是在已裝配情況下示例的挖掘器組件的一部分的示意性側(cè)視圖，其中在橫截面中示出了挖掘器基座；
[0032]圖2是示例的挖掘器組件的示意性透視圖；
[0033]圖3A和圖3B示出了示例的挖掘器工具的示意性正視圖，并且圖3C示出了當(dāng)安裝在挖掘器固定器上時圖3A中所示的示例的示意性側(cè)視圖；
[0034]圖4示出了示例的撞擊元件的示意性側(cè)視圖；和
[0035]圖5A和圖5B是示例的挖掘器組件的一部分的示意性平視圖。
【具體實施方式】
[0036]參考圖1，示例的挖掘器組件100包括挖掘器工具200和挖掘器固定器300，挖掘器固定器300焊接到道路粉碎滾筒(圖1中未示出)。在圖2中示出了包括滾筒400的示例的挖掘器組件，其中多個挖掘器工具200通過相應(yīng)的挖掘器固定器連接到滾筒400的曲面410。滾筒400的旋轉(zhuǎn)軸線D沿著與滾筒的曲面410平行的滾筒400的中心軸線延伸。
[0037]再參考圖1，示例的挖掘器工具200包括撞擊元件210和鋼基座220。撞擊元件210包括撞擊尖端212，撞擊尖端212銅焊結(jié)合到通常為圓柱形的硬質(zhì)合金支撐本體的截頭圓錐形的端部，該支撐本體收縮適配到設(shè)置在基座220中的孔218中(圖1中示出了支撐本體的截頭圓錐形部分，從基座220的孔的孔ロ 216凸出)。插入到孔218中的支撐本體部分可以稱為插入柄。通常，當(dāng)以橫截面觀察時，插入柄可以具有各種形狀。例如，插入柄橫截面通?？蔀閳A形、橢圓形、卵形、楔形、正方形、矩形、多邊形或者半圓形的形狀；或者插入柄的橫截面形狀可以沿著其長度變化。
[0038]撞擊尖端212包括結(jié)合到硬質(zhì)合金基底的P⑶結(jié)構(gòu)，該P⑶結(jié)構(gòu)限定通常為圓錐形的撞擊表面，該撞擊表面包括球形純中心頂部。撞擊尖212限定撞擊尖％5軸線213，該軸線穿過在一端的頂部和相對端，撞擊尖端212在該相對端處焊接到支撐本體的端部。支撐本體限定支撐本體軸線211，該軸線穿過截頭圓錐狀端部和插入在孔218中的相對端。在圖1所示的示例中，撞擊尖端212關(guān)于撞擊尖端軸線213可旋轉(zhuǎn)地(圓柱狀地)對稱，并且支撐本體關(guān)于支撐本體軸線和撞擊尖端可旋轉(zhuǎn)地(圓柱狀地)對稱，撞擊尖端軸線213位干支撐本體軸線211上。
[0039]基座220包括軸222，挖掘器固定器300包括用于容納軸222的孔218。通過插入孔218并通過平頭螺釘310固定在孔中的軸222，基座200連接到挖掘器固定器300，當(dāng)基座200放置到挖掘器固定器300中時平頭螺釘310接觸固定器210的軸222。使用時，滾筒將旋轉(zhuǎn)和驅(qū)動撞擊尖端212以沿著彎曲路徑弧線A (圖1中示意性地示出)行進(jìn)，這限定了將垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的撞擊平面。當(dāng)裝配時，挖掘器組件100的部件配合以相對于撞擊平面設(shè)定撞擊尖端軸線213的方位。在撞擊尖端軸線213和撞擊平面之間的角度稱為偏置角。根據(jù)本發(fā)明的挖掘器組件的示例配置被構(gòu)造成，使得撞擊尖端軸線213大體上在撞擊平面內(nèi)對齊，或者設(shè)定為與撞擊平面成最大5度、最多大約2度或最多大約I度的角度。
[0040]一些示例的挖掘器工具可以構(gòu)造為部分地或者完全地補(bǔ)償偏置角，由于該偏置角，挖掘器工具可以與撞擊平面偏移(例如，滾筒和焊接在滾筒上的挖掘器固定器可以設(shè)計為與包括硬質(zhì)合金撞擊尖端的可旋轉(zhuǎn)挖掘器工具一起使用)。參考圖3A和圖3B，挖掘器組件的基座200憑借與撞擊平面相對更加對齊的基座孔218或者與撞擊平面完全對齊的基座孔218補(bǔ)償初始的偏置角?？?18因此構(gòu)造成接納撞擊元件210的插入柄，撞擊尖端軸線213和支撐本體軸線211在撞擊元件210中對齊，以使得支撐本體軸線211也增加了與撞擊平面的對齊，可能在撞擊平面中完全對齊。這可以通過以相對于軸222的補(bǔ)償角8形成孔218來實現(xiàn)。因此，撞擊元件210的插入(在支撐本體軸線211和撞擊尖端軸線213中對齊)將導(dǎo)致撞擊尖端軸線213增加了與撞擊平面的對齊，或與撞擊平面完全對齊。圖3A和圖3B中所示的挖掘器工具都例示了相同的原理，唯一不同的是補(bǔ)償角8的方向，使得每ー個均適合干與撞擊平面在相反方向上偏移相同量的挖掘器固定器一起使用，這可以是設(shè)置在滾筒的不同側(cè)(即左手側(cè)和右手側(cè))上的挖掘器固定器的情況。換句話說，圖3A和3B描繪了在右側(cè)和左側(cè)的挖掘器工具，以使他們可以在相反方向補(bǔ)償對齊。圖3C示出了安裝到示例的挖掘器固定器300上的圖3A的挖掘器工具。
[0041]在一些示例配置中，基座220的軸222可以構(gòu)造為與挖掘器固定器的孔300配合，從而提供了補(bǔ)償角并增加了與基座孔218的對齊，并由此增加了撞擊尖端軸線213與撞擊平面的對齊。
[0042]通過利用根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償基座220補(bǔ)償在現(xiàn)有的滾筒和挖掘器固定器組件中的偏移能夠降低從旋轉(zhuǎn)撞擊尖端并從而要求撞擊尖端的軸線不與撞擊平面對齊的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽矒艏舛税ǔ膊牧喜⑶也恍枰谑褂弥袊@其自身的軸線旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)的成本。由本發(fā)明實現(xiàn)的組件可以通過増加撞擊尖端的軸線與撞擊平面的對齊(可能地使撞擊尖端軸線與撞擊平面對齊)來表現(xiàn)出提高的挖掘效率，同時允許使用已知的挖掘器固定器和撞擊元件。利用本發(fā)明的基座220替換現(xiàn)有技術(shù)的撞擊元件基座將產(chǎn)生這些特征。
[0043]參考圖4，示例的撞擊元件210包括結(jié)合到支撐本體220的端部的撞擊尖端212，支撐本體220具有用作插入柄(例如，用于插入基座的孔)的部分224。支撐本體的端部是成角度的，以使撞擊尖端軸線213與支撐本體220的軸線211成補(bǔ)償角0。補(bǔ)償角0補(bǔ)償由基座(未示出)和挖掘器固定器(未示出)的組合帶來的初始偏置角，以使當(dāng)在使用中支撐本體220安裝在基座上時，撞擊尖端軸線213將以與撞擊平面增加的對齊定向?？梢赃x擇補(bǔ)償角9以完全補(bǔ)償初始偏置角。
[0044]為了有助于撞擊元件210在使撞擊尖端軸線213與撞擊平面對齊所需的正確方向上定向，插入柄224和基座孔(未示出)可以成形為配合并且僅僅允許當(dāng)插入柄224處于正確方位時才可以插入到基座孔中。為此，插入柄224可以是圓柱形，但是其ー側(cè)下方具有平面，或者可以為插入柄224提供導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
[0045]具有補(bǔ)償角0的撞擊元件210可以容易地用于現(xiàn)有的挖掘器組件，該挖掘器組件被構(gòu)造成，沒有補(bǔ)償角的插入將使得撞擊尖端軸線偏離撞擊平面。這種偏移可以通過在使用時挖掘器固定器、基座和撞擊元件如何相互連接和挖掘器固定器基座如何連接到在撞擊平面驅(qū)動撞擊尖端的驅(qū)動設(shè)備來支配。
[0046]通過利用本發(fā)明的撞擊元件210補(bǔ)償現(xiàn)有挖掘器組件中的偏移能夠降低從旋轉(zhuǎn)撞擊尖端并從而要求撞擊尖端的軸線不與撞擊平面對齊的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^本發(fā)明實現(xiàn)的系統(tǒng)的成本。當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)的挖掘器固定器和基座吋，由本發(fā)明實現(xiàn)的系統(tǒng)可以通過增加撞擊尖端的軸線與撞擊平面的對齊(可能地使撞擊尖端軸線在撞擊平面中對齊)，以增加挖掘器效率。利用本發(fā)明的撞擊元件替換現(xiàn)有技術(shù)的撞擊元件會產(chǎn)生這些申明的特征。
[0047]圖5A示出了示例的挖掘器組件的一部分的平面圖，該挖掘器組件包括安裝在挖掘器固定器300上的挖掘器工具200。撞擊尖端軸線213與參考方向R成20度角。圖5B描繪了利用本發(fā)明的挖掘器工具的挖掘器組件的平面圖，具有補(bǔ)償角以調(diào)節(jié)撞擊尖端軸線213的對齊。圖5B所示的挖掘器組件的撞擊尖端軸線213相對于參考方向R成13度的角度這些不同的補(bǔ)償角度可以增加撞擊尖端212與撞擊平面的對齊并増大挖掘效率。
[0048]當(dāng)利用在驅(qū)動設(shè)備(例如可旋轉(zhuǎn)滾筒)上的多個挖掘器工具吋，利用本發(fā)明的撞擊元件基座、撞擊元件、挖掘器工具和挖掘器組件增加了可以與若干撞擊尖端結(jié)構(gòu)結(jié)合的便利性。本發(fā)明可以調(diào)整個別撞擊尖端相對于撞擊平面的方位，増加了在基于現(xiàn)有挖掘器組件設(shè)置的驅(qū)動設(shè)備設(shè)計的靈活性。因此，在驅(qū)動設(shè)備上的多個挖掘器工具可以具有不同的撞擊尖端軸線對齊，至少一部分通過利用在此描述的撞擊元件或基座調(diào)整。
[0049]還可以通過調(diào)整挖掘器固定器300來補(bǔ)償偏置角以實現(xiàn)本發(fā)明的特征。這可以通過以類似于如上所述的方式調(diào)整接納基座的基座軸222的挖掘器固定器的孔來實現(xiàn)。此夕卜，可以通過調(diào)整挖掘器固定器300如何適配驅(qū)動設(shè)備(例如滾筒)來補(bǔ)償偏置角。
[0050]可以將挖掘器固定器、基座和撞擊元件全部連接，以使它們?nèi)繉R，并且使挖掘器固定器相對于撞擊平面的方位在撞擊尖端軸線相對于撞擊平面的方位上。在這種情況下，基座和撞擊元件不會導(dǎo)致調(diào)整撞擊尖端軸線相對于撞擊平面的對齊。因此，通過連接到驅(qū)動設(shè)備的挖掘器固定器，撞擊尖端軸線與撞擊平面對齊，以使整個組件以及因此的撞擊尖端軸線與撞擊平面對齊。
[0051]可以組合地利用所述的各種補(bǔ)償部件，以獲得使撞擊尖端軸線與撞擊平面増加的對齊的整體效果。換句話說，不能僅由ー個補(bǔ)償部件來進(jìn)行期望增進(jìn)撞擊尖端軸線與撞擊平面對齊的完全補(bǔ)償。
[0052]此外，還可以利用這些類似的補(bǔ)償元件來調(diào)整撞擊尖端軸線以相對于撞擊平面成任何角度。
[0053]補(bǔ)償角可以具有増加撞擊尖端軸線與撞擊平面對齊的效果。増加對齊可以產(chǎn)生提高的挖掘器效率。然而，它可能導(dǎo)致磨損增加。本發(fā)明的挖掘器插入基座、撞擊元件、挖掘器工具和挖掘器組件能夠在撞擊尖端磨損和挖掘器效率之間的權(quán)衡調(diào)整。本發(fā)明的撞擊元件基座、撞擊元件、挖掘器工具和挖掘器組件可以導(dǎo)致撞擊尖端軸線以相對于撞擊平面小于5度、小于4度或小于3度的角度對齊，或者使得撞擊尖端軸線與撞擊平面的實質(zhì)上或者完全對齊。
[0054]利用超硬撞擊尖端，尤其是以PCD形式的金剛石，將導(dǎo)致撞擊尖端的磨損減少。對于包括超硬材料的撞擊尖端，故障的主要形式是破碎而不是磨損，因此使用超硬材料使得本發(fā)明的撞擊元件基座、撞擊元件、工具和組件能夠受益于增大的挖掘效率(該挖掘效率與具有與撞擊平面増加的對齊的撞擊尖端相關(guān))，同時不會出現(xiàn)撞擊尖端的不均勻的或増大的磨損的不利情況，該情況可能會出現(xiàn)在不包括超硬材料的撞擊尖端中。雖然不期望被特定理論約束，但是在使用中，撞擊尖端包括超硬材料的挖掘器組件可以比撞擊尖端由碳化物材料構(gòu)成的挖掘器組件大體上更緩慢地磨損，因此可以不需要將挖掘器構(gòu)造成使撞擊尖端在使用中圍繞撞擊尖端軸線旋轉(zhuǎn)(為了使撞擊尖端更均勻地磨損)。如果在使用中不需要撞擊尖端旋轉(zhuǎn)，則不需要使撞擊尖端與撞擊平面偏移一偏置角(這樣的偏移用于在現(xiàn)有技術(shù)的撞擊尖端上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)カ矩)。因此，當(dāng)撞擊尖端包括超硬材料時，其軸線可以與撞擊平面對齊，從而可以增加挖掘器的效率。
[0055]撞擊元件的支撐本體可以包括硬質(zhì)合金?；梢园ㄤ?。
[0056]本發(fā)明還提供了裝配撞擊元件、挖掘器工具和挖掘器組件的方法。
[0057]撞擊尖端可以結(jié)合到支撐本體以形成本發(fā)明的撞擊元件。可以將撞擊尖端銅焊到支撐本體。
[0058]可以將撞擊元件插入到基座孔中?？梢詫⒆矒粼号涞交字小；蛘?，撞擊元件可以通過加熱或冷卻撞擊元件或基座并且利用熱膨脹/收縮來幫助插入而收縮適配，在恢復(fù)到環(huán)境溫度時產(chǎn)生可靠的適配。
[0059]撞擊元件插入到基座孔中，以使至少撞擊尖端從基座凸出。撞擊元件的支撐本體的截頭圓錐形部分可以從基座孔凸出。撞擊元件可以插入到基座孔中，直到它緊靠基座孔內(nèi)的底座，并且不能再插入了。
[0060]基座的軸插入到挖掘器固定器孔中，以將基座固定到挖掘器固定器。可以通過位于挖掘器固定器中的平頭螺釘，可以將軸可釋放地連接到挖掘器固定器。
[0061]可以將挖掘器固定器焊接到例如滾筒等驅(qū)動設(shè)備，以驅(qū)動挖掘器工具。
[0062]在操作中，挖掘器工具可以通過其安裝在上的驅(qū)動設(shè)備而被向前驅(qū)動，挖掘器エ具抵靠待被破碎的結(jié)構(gòu)并且在前端具有撞擊尖端。例如，多個挖掘器工具可以安裝在用于柏油碎裂的滾筒上，如圖2所示，其可以用于破碎道路以重修路面。滾筒連接到車輛并使之旋轉(zhuǎn)。當(dāng)滾筒開始靠近路面吋，隨著滾筒旋轉(zhuǎn)，挖掘器工具重復(fù)地撞擊道路，前沿撞擊尖端因而破碎柏油。類似方法可以用于在煤礦開采中破碎含煤巖系。
[0063]本發(fā)明的撞擊元件基座、撞擊元件、挖掘器工具和挖掘器組件可以用于臨時調(diào)整撞擊尖端軸線的偏置角。這意味著可以根據(jù)需要調(diào)整個別撞擊尖端軸線的偏置角來使用相同的系統(tǒng)。特別地，當(dāng)利用具有良好耐磨特性的撞擊尖端，例如包括PCD的撞擊尖端時，本發(fā)明的補(bǔ)償元件可以用于減小偏置角。這將會増加挖掘效率，同時由于撞擊尖端的固有的良好的耐磨特性而不會顯著地連累磨損特性。或者，當(dāng)在利用具有不太好的耐磨特性的撞擊尖端時，例如包括硬質(zhì)合金的撞擊尖端時，可以臨時増加偏置角。當(dāng)利用這些相對便宜的撞擊尖端吋，這將改進(jìn)撞擊尖端在使用中的磨損特性。
[0064]可以利用類似于在本文中描述的元件，在不存在偏置角的系統(tǒng)中提供偏置角。這樣的零偏置系統(tǒng)是上述的挖掘器固定器、基座和撞擊元件全部連接以相對于撞擊平面對齊的系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，挖掘器固定器相對于撞擊平面的方位是撞擊尖端軸線相對于撞擊平面的方位。因此，基座和撞擊元件不會促使撞擊尖端軸線相對于撞擊平面的對齊的調(diào)整，相反地，通過挖掘器固定器如何連接到驅(qū)動設(shè)備來支配撞擊尖端軸線的對齊。當(dāng)將具有良好的固有磨損特性的撞擊尖端替換為具有不太好的固有磨損特性的撞擊尖端時，通過利用類似于本文中描述的部件，在這樣的系統(tǒng)中的提供偏置角是有用的，在使用時具有不太好的固有磨損特性的撞擊尖端將受益于偏置角。這樣，増加了給定系統(tǒng)的靈活性。
[0065]由于利用撞擊尖端破碎物體的特性，可以調(diào)整撞擊尖端軸線的對齊。例如，如果正被破碎的道路區(qū)域包括金屬物體，或其他堅硬的物體，可以暫時移除相對對齊的PCD撞擊尖端，并且臨時替換為相對偏移的硬質(zhì)合金撞擊尖端。這將降低損壞相對昂貴的PCD撞擊尖端的風(fēng)險，PCD撞擊尖端更傾向于由于破裂而失效。相反地，當(dāng)希望增加挖掘效率時，相對對齊的PCD撞擊尖端可以暫時替換相對偏移的硬質(zhì)合金撞擊尖端。
[0066]提供下面的從句作為所公開的挖掘器工具的進(jìn)ー步描述。
[0067]1.撞擊元件包括撞擊尖端和支撐本體，支撐本體包括插入柄，其中插入柄的軸線與撞擊尖端的軸線以一定角度偏移。
[0068]2.挖掘器工具包括撞擊兀件和基座，撞擊兀件包括撞擊尖％5和支撐本體，支撐本體還包括插入柄；其中在使用中，撞擊尖端被約束為在撞擊平面內(nèi)行進(jìn)，并且撞擊尖端的軸線大體上位于撞擊平面中。
[0069]3.根據(jù)從句2所述的挖掘器工具，其中插入柄的軸線與撞擊尖端的軸線以一定角度偏移。
[0070]4.根據(jù)前述從句中的任一項所述的撞擊元件或挖掘器工具，其中插入柄與撞擊尖端軸線以5度至20度的角度偏移，并且優(yōu)選的以約7度的角度偏移。
[0071]5.根據(jù)從句2所述的挖掘器工具，其中插入柄的軸線大體上位于撞擊平面中。
[0072]6.根據(jù)從句2至4中任一項所述的挖掘器工具，其中插入柄的軸線位于撞擊平面外。
[0073]7.根據(jù)從句2至6中任一項所述的挖掘器工具，其中基座包括鋼。
[0074]8.根據(jù)從句2至7中任一項所述的挖掘器工具，其中基座還包括用于連接到挖掘器固定器的軸。
[0075]9.根據(jù)前述從句中任一項所述的撞擊元件或挖掘器工具，其中撞擊尖端包括超硬材料。
[0076]10.根據(jù)從句9所述的撞擊元件或挖掘器工具，其中超硬材料包括天然金剛石、人造金剛石和立方氮化硼中的至少ー種。
[0077]11.根據(jù)前述從句中任一項所述的撞擊元件或挖掘器工具，其中支撐本體包括硬質(zhì)合金材料。
[0078]12.根據(jù)前述從句中任一項所述的撞擊元件或挖掘器工具，其中撞擊尖端的軸線為大體上延伸通過撞擊尖端基座和撞擊尖端頂部的中心的軸線。
[0079]13.根據(jù)前述從句中任一項所述的撞擊元件或挖掘器工具，其中支撐本體還包括錐形部分，錐形部分的軸線與撞擊尖端的軸線重合。
[0080]14.根據(jù)從句13所述的撞擊元件或挖掘器工具，其中錐形部分是截頭圓錐形的。
[0081]15.根據(jù)前述從句中任一項所述的撞擊元件或挖掘器工具，其中插入柄的軸線是縱向軸線。
[0082]16.挖掘器設(shè)備包括挖掘器固定器，其中如前述從句中的任ー項所限定的至少ー個撞擊尖端或挖掘器工具安裝在挖掘器固定器上。
[0083]17.挖掘器組件包括挖掘器工具和挖掘器固定器，該挖掘器固定器用于在使用中在撞擊平面內(nèi)驅(qū)動挖掘器工具；挖掘器工具包括連接到基座的撞擊尖端，撞擊尖端限定縱向軸線；挖掘器固定器和基座配合操作地構(gòu)造為將挖掘器工具安裝在挖掘器固定器上，用于使撞擊尖端縱向軸線與撞擊平面大體上對齊。[0084]18.根據(jù)從句16或17所述的挖掘器組件或設(shè)備，其中挖掘器固定器被連接到驅(qū)動設(shè)備。
[0085]19.根據(jù)從句18所述的挖掘器組件或設(shè)備，其中存在多個連接到驅(qū)動設(shè)備的挖掘器固定器。
[0086]20.根據(jù)從句18或19所述的挖掘器組件或設(shè)備，其中驅(qū)動設(shè)備包括滾筒。
[0087]21.一種制造撞擊元件的方法，包括以下步驟:形成支撐本體，該支撐本體包括插入柄；將撞擊尖端結(jié)合到支撐本體，以使撞擊尖端的軸線與插入柄的軸線以一定角度偏移。
[0088]22.一種制造挖掘器工具的方法，包括以下步驟:形成包括插入柄的支撐本體；將撞擊尖端結(jié)合到支撐本體；以及將插入柄插入到基座中，以使在使用中，撞擊尖端被約束為在撞擊平面內(nèi)行迸，且撞擊尖端的軸線大體上位于撞擊平面中。
[0089]23.根據(jù)從句21所述的方法，其中插入柄和基座形成為確保在插入柄插入到基座中時，撞擊尖端呈現(xiàn)撞擊尖端的軸線大體上位于撞擊平面內(nèi)的位置。
[0090]24.根據(jù)從句20至22中任一項所述的方法，其中支撐本體形成為具有錐形部分，撞擊尖端結(jié)合到該錐形部分，以使撞擊尖端的軸線和錐形部分的軸線重合。
[0091]25.一種制造挖掘器設(shè)備的方法，包括以下步驟:從句21至23中任一項所述的制造挖掘器工具的方法的步驟；將基座結(jié)合到挖掘器固定器上；以及將挖掘器固定器結(jié)合到用于驅(qū)動挖掘器工具的驅(qū)動設(shè)備上，以使當(dāng)撞擊尖端被驅(qū)動以在撞擊平面內(nèi)行進(jìn)時，挖掘器工具被設(shè)置成撞擊尖端的軸線大體上位于撞擊平面中。
[0092]26.根據(jù)從句24所述的方法，其中挖掘器工具焊接到挖掘器固定器和/或挖掘器固定器焊接到驅(qū)動設(shè)備。
[0093]27.根據(jù)從句24或25所述的方法，其中基座形成為具有軸，該方法包括進(jìn)ー步在挖掘器固定器中形成孔，并將軸插入到孔中的步驟。
[0094]28.根據(jù)從句26所述的方法，其中軸和孔形成為確保撞擊尖端呈現(xiàn)撞擊尖端的軸線大體上位于撞擊平面中的位置。
[0095]29.一種在驅(qū)動設(shè)備上裝配挖掘器工具的方法，包括:將具有撞擊尖端軸線的撞擊兀件摘入到具有基座的基座中；將基座的基座連接到驅(qū)動設(shè)備；其中基座的基座和驅(qū)動設(shè)備成形為互補(bǔ)嚙合，挖掘器插入件成形為受約束以使撞擊尖端軸線大體上位于驅(qū)動設(shè)備的設(shè)計的撞擊平面中。
[0096]30.根據(jù)從句28所述的方法，其中撞擊元件包括從撞擊尖端軸線偏離的、用于插入到基座中的柄。
[0097]31.根據(jù)從句28所述的方法,其中撞擊兀件包括具有軸線的柄,該軸線與撞擊尖端軸線對齊。
[0098]32.根據(jù)從句28至30中任一項所述的方法，其中基座限定用于接納撞擊元件的軸，該軸定向為促使撞擊尖端軸線與撞擊平面對齊。
[0099]33.根據(jù)從句28至31中任一項所述的方法，其中撞擊元件依靠平頭螺釘固定在基座中。
[0100]34.根據(jù)從句28至32中任一項所述的方法，其中基座焊接到驅(qū)動設(shè)備。
[0101]在下文中將簡要地說明在本文中使用的ー些術(shù)語。
[0102]如在本文中所使用，“超硬”材料的維克斯硬度至少為25GPa。合成和天然金剛石、多晶金剛石(P⑶)、立方氮化硼(cBN)和多晶cBN (PCBN)材料是超硬材料的例子。合成金剛石，也稱為人造金剛石，是已經(jīng)制成的金剛石材料。多晶超硬結(jié)構(gòu)包括超硬晶粒的燒結(jié)塊，其實質(zhì)部分可以直接或者互相粘結(jié)地結(jié)合到鄰近的晶粒。PCD結(jié)構(gòu)基本上包括或包含PCD材料，PCBN結(jié)構(gòu)基本上包括或包含PCBN材料。
[0103]超硬材料的其他例子包括一些復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括通過包含陶瓷材料(例如，碳化硅(SiC)、或硬質(zhì)合金材料，例如結(jié)合鈷的WC (Co-bonded WC)材料(例如，如在美國專利編號5，453，105或6，919，040中所描述的))的基體保持在一起的金剛石或cBN晶粒。例如，一些結(jié)合碳化硅的金剛石材料可包括分散在SiC基體(其可以包括少量的除了碳化硅形式之外的硅)中的至少大約30%體積百分比的金剛石晶粒。結(jié)合碳化硅的金剛石材料的例子在美國專利編號7，008，672,6, 709，747,6, 179，886,6, 447，852以及國際申請公開編號W02009/013713中描述。
【權(quán)利要求】
1.ー種挖掘器組件，包括挖掘器工具、挖掘器固定器和可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；其中挖掘器固定器連接到可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，挖掘器工具包括基座和能連接到基座的撞擊元件，該撞擊元件包括限定撞擊尖端軸線的撞擊尖端，基座能連接到挖掘器固定器；挖掘器固定器和挖掘器工具相對于驅(qū)動裝置被構(gòu)造為用于使撞擊尖端軸線定向在與撞擊平面最多成5度的撞擊角度內(nèi)，當(dāng)通過驅(qū)動裝置驅(qū)動時，撞擊尖端將在撞擊平面上行迸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖掘器組件，其中當(dāng)挖掘器組件在使用中裝配時，撞擊尖端軸線與撞擊平面對齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖掘器組件，其中撞擊元件不可旋轉(zhuǎn)地連接到基座。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中撞擊尖端具有通過外圍側(cè)面連接的相對端部，撞擊尖端軸線穿過這兩端，與外圍側(cè)面同中心。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中撞擊尖端關(guān)于撞擊尖端軸線可旋轉(zhuǎn)地對稱。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中撞擊尖端包括圓錐形面和圓形頂部，撞擊尖端軸線穿過該頂部。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中撞擊元件包括結(jié)合到伸長的支撐本體的撞擊尖端，基座包括用于容納支撐本體的孔，依靠過盈配合能使支撐本體固定在孔中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中撞擊尖端包括超硬材料。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中撞擊尖端包括結(jié)合到硬質(zhì)合金基底的超硬撞擊結(jié)構(gòu)，該撞擊結(jié)構(gòu)限定具有圓錐形表面區(qū)域和圓形中心頂部的工作端。`
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中驅(qū)動裝置是被構(gòu)造為通過車輛驅(qū)動的滾筒。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中挖掘器組件用于道路粉碎或米礦。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中挖掘器固定器連接到驅(qū)動裝置，以使挖掘器固定器與撞擊平面偏移一偏置角。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的挖掘器組件，其中偏置角至少為5度。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中挖掘器固定器連接到驅(qū)動裝置，以使挖掘器固定器與撞擊平面偏移一偏置角，挖掘器固定器被構(gòu)造成，使得當(dāng)挖掘器エ具連接到挖掘器固定器時，至少部分地補(bǔ)償偏置角，以使撞擊尖端軸線定向成在與撞擊平面最多成5度的撞擊角度內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的挖掘器組件，其中挖掘器固定器包括用于容納從挖掘器エ具的基座伸出的軸的孔，挖掘器固定器的孔和軸配合地構(gòu)造為將挖掘器工具連接到挖掘器固定器；挖掘器固定器的孔被構(gòu)造為，使得當(dāng)挖掘器工具連接到挖掘器固定器時，至少部分地補(bǔ)償偏置角，以使撞擊尖端軸線定向成在與撞擊平面最多成5度的撞擊角度內(nèi)。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中挖掘器固定器連接到驅(qū)動裝置，以使挖掘器固定器與撞擊平面偏移一偏置角，挖掘器工具被構(gòu)造成，使得當(dāng)挖掘器工具連接到挖掘器固定器時，至少部分地補(bǔ)償偏置角，以使撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多成5度的撞擊角度內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的挖掘器組件，其中挖掘器工具的基座被構(gòu)造為，使得當(dāng)挖掘器工具連接到挖掘器固定器時，至少部分地補(bǔ)償偏置角，以使撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多成5度的撞擊角度內(nèi)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中撞擊元件包括結(jié)合到支撐本體的撞擊尖端，并且被構(gòu)造成使得撞擊尖端軸線定向在與通過支撐本體限定的軸線成非零的角度，以使當(dāng)在使用中裝配挖掘器組件時，撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多成5度的撞擊角度內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任ー項所述的挖掘器組件，其中挖掘器固定器與撞擊平面對齊。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，其中撞擊尖端包括結(jié)合到碳化物基底的PCD材料，撞擊元件包括結(jié)合到支撐本體的撞擊尖端，支撐本體包括伸長的插入柄；基座包括鋼并且具有用于容納插入柄并通過過盈配合保持插入柄的孔。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項所述的挖掘器組件，包括通過相應(yīng)的多個挖掘器固定器連接到滾筒用于采礦或道路粉碎的多個挖掘器工具。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的挖掘器組件，其中至少ー些挖掘器組件被設(shè)置成，使得相應(yīng)的撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面的最多成5度的不同的撞擊角度內(nèi)。
23.ー種用于根據(jù)前述 權(quán)利要求中任一項所述的挖掘器組件的挖掘器固定器，該挖掘器固定器被構(gòu)造成，使得當(dāng)在使用中裝配挖掘器組件時，撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多成5度的撞擊角度內(nèi)。
24.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項所述的挖掘器組件的挖掘器工具，該挖掘器工具被構(gòu)造成，使得當(dāng)在使用中裝配挖掘器組件時，撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多成5度的撞擊角度內(nèi)。
25.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項所述的挖掘器組件的撞擊元件，該撞擊元件被構(gòu)造成，使得當(dāng)在使用中裝配挖掘器組件時，撞擊尖端軸線定向為在與撞擊平面最多成5度的撞擊角度內(nèi)。
【文檔編號】E21C35/18GK103534415SQ201280021890
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】康納利斯·羅勞夫·瓊格爾, 貝恩德·海恩里?！だ锼? 弗蘭克·弗里德里?！だ章? 申請人:第六元素公司, 第六元素研磨劑股份有限公司