用于可更換工具的保持系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種保持系統，提供該保持系統用于將可更換工具連接到作業器具。保持系統可以包括套筒，套筒構造為接收在作業器具和可更換工具的對應的孔內。套筒可以具有穿過該套筒外表面的徑向定向孔。保持系統也可以具有設置在套筒內的銷。銷可以具有凸輪凸角，凸輪凸角安置在靠近套筒的徑向定向孔的一端并且徑向地偏離中心軸線。保持系統還可以具有設置在套筒的徑向定向孔內并構造為騎坐在凸輪凸角上的鍵。在銷旋轉過程中，鍵可以從收縮位置移動到啟動位置，在該啟動位置鍵延伸超過套筒的外表面。該保持系統可以容易地更換磨損的元件，并且與現有的凸輪驅動系統相比減小了銷不對準的可能性。
【專利說明】用于可更換工具的保持系統
【技術領域】
[0001]本實用新型通常涉及一種具有凸輪驅動鍵的工具保持系統。
【背景技術】
[0002]地面工程機器，例如鏈式挖土機、挖掘機、輪式裝載機和前部挖土機，包括通常用于挖入、破碎或者另外移動土層材料的器具。這些器具遭受極端的磨損和沖擊，這導致它們損耗。為了延長器具的使用壽命，多種地面接合工具可以在經受最大磨損的區域連接到地面工程機器。這些地面接合工具利用保持系統可替換地連接到器具。
[0003]在1978年I月10日發布的Kaarlela的美國專利4，067，657 (〃’ 657專利〃)公開了用于保持連接到器具的地面接合工具的示意性的系統。明確地，’ 657專利公開了一種用于松土機的凸輪鎖緊保持裝置。凸輪鎖緊保持裝置包括圓柱形銷，其穿過在松土機鏟柄和松土機尖頭中的對應的孔。以一定距離間隔的鍵相互地安裝在銷的外部環形面內，調節螺釘螺紋地配置在相反的銷的軸向端部。當轉矩施加給調節螺釘時，調節螺釘被軸向地驅動到銷中以接合關聯的鍵的端部，并且促使鍵徑向向外地與松土機尖頭支撐接觸，從而將尖頭固定到鏟柄。
[0004]盡管適用于一些申請，但是’ 657專利的保持裝置并不是最優的。尤其是，隨著時間，鏟柄、尖頭和保持裝置的元件可能磨損，導致連接部的松開。雖然調節螺釘的附加張緊力可能使得該接合再擰緊，但是最后足夠的磨損仍然可能發生，因此附加的張緊力也不再起作用。當發生這種情況是，必須更換保持裝置。這樣的更換是耗時的和昂貴的。另外，松動的連接部可能使機器操作員對于保持裝置的耐久性產生懷疑。此外，因為’ 657專利的鍵是分別延伸接觸松土機尖頭的，因此可能的是圓柱形銷在松土機鏟柄的孔內翹起。這可能導致連接部過早的松脫或者損壞。
【發明內容】
[0005]本實用新型涉及一種保持系統，該保持系統用于將可更換工具連接到作業器具，所述保持系統提供可容易替換的磨損元件，并且與現有的凸輪驅動系統相比，其減少潛在的銷不對準的問題。
[0006]技術方案是，一種用于可更換工具的保持系統，所述可更換工具連接到作業器具，所述保持系統包括:
[0007]套筒，其構造為可接收在所述作業器具和所述可更換工具中的相應的孔內，所述套筒具有穿過所述套筒的外表面的徑向定向孔；
[0008]銷，其設置在所述套筒內，并且具有凸輪凸角，所述凸輪凸角定位在靠近所述套筒的所述徑向定向孔的一端并且徑向地偏離中心軸線；和
[0009]鍵，其設置在所述套筒的所述徑向定向孔內并且構造為騎坐在所述凸輪凸角上，所述鍵在所述銷的旋轉過程中可從收縮位置移動到啟動位置，在所述啟動位置，所述鍵徑向地延伸超過所述套筒的外表面。
[0010]所述鍵構造為通過所述銷的旋轉被拉入所述套筒中。
[0011]所述鍵包括:
[0012]沿軸向延伸到圍繞所述凸輪凸角的下凹軌道中的壁架；和
[0013]從所述壁架的一端伸出的通常為圓柱形的凸起，其中，所述凸起的高度是所述壁架的長度的二分之一。
[0014]所述套筒包括徑向鍵槽，所述徑向鍵槽在所述銷的一側沿軸向延伸，所述徑向鍵槽構造為當在所述銷的組裝過程中收回所述鍵時接收所述鍵。
[0015]還包括密封，其圍繞所述鍵設置，并且構造為接合所述套筒。
[0016]所述套筒包括開口端和封閉端；以及
[0017]所述保持系統還包括帽，所述帽構造為封閉所述開口端，并有選擇地阻止所述銷的旋轉。
[0018]所述帽包括開口，所述開口構造成為所述銷的一端提供工具入口。
[0019]所述銷包括凸起，所述凸起通過所述帽的開口延伸。
[0020]還包括密封，所述密封設置在所述帽和所述套筒之間。
[0021]所述套筒包括開口端和封閉端，和第一軸承凹座，所述第一軸承凹座形成在所述封閉端內并且構造為接收所述銷的第一軸承柱；以及
[0022]所述帽包括第二軸承凹座，所述第二軸承凹座構造為接收所述銷的第二軸承柱，其中，所述第一軸承凹座和第二軸承凹座構造為支撐所述銷的旋轉。
[0023]在本實用新型的一個方面，保持系統可以包括套筒，套筒構造為接收在作業器具和可更換工具的對應的孔內。套筒可以具有徑向地定位的穿過其外表面的孔。保持系統也可以包括配置在套筒內的銷。銷可以具有安置在靠近套筒的徑向定向孔的一端的凸輪凸角，該凸輪凸角徑向地偏離中心軸。保持系統還可以包括配置在套筒的徑向定向孔內的鍵，鍵構造為騎坐在凸輪凸角上。在銷旋轉過程中，鍵可以從收縮位置移動到啟動位置，在此鍵徑向地延伸超過套筒的外表面。
[0024]上述的技術方案促使多個鍵被同時地延伸，因此可以改善保持系統的應用性和可靠性。此外，當鍵磨損時，它們可以分別地更換，從而減少維護成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是示意性地公開的機器的側視圖。
[0026]圖2是可以用于與圖1的機器連接的示意性地公開的工具保持系統的分解視圖；
[0027]圖3是圖2的工具保持系統的截面圖；和
[0028]圖4-圖7是圖2和圖3的工具保持系統的示意性地公開的元件的立體圖。
【具體實施方式】
[0029]圖1圖示的活動機器10具有可操作地連接在前端作業器具12。在公開的實施方式中，機器10是繩索挖土機。然而，應當考慮到的是，機器10可以包括現有技術已知的任何其他類型的活動的或者固定的機器，例如輪式裝載機、挖掘機、自行平路機、挖土機或者其他類似的機器。機器10可以構造為在分派任務完成的工程中使用作業器具12以輸送材料，例如土地表面層和礦石。盡管顯示的是安置在機器10的前端，但是可以考慮到的是，作業器具12可以替代地或者另外地按照要求被安置在機器10的中部或后部。
[0030]作業器具12可以包括任何用于執行特別任務的裝置。例如，作業器具12可以是鏟斗(如圖1所示)，輪葉、鏟、粉碎機、抓斗、松土機或者任何其他現有技術中已知的材料移動裝置。另外，盡管在圖1的實施方式中的連接方式是相對于機器10提升、彎曲和傾倒的，但是作業器具12可以替代地或者另外地旋轉、搖擺、樞轉、滑動、延伸、開/關，或者以現有技術中已知的其他方式動作。
[0031]作業器具12可以配備安置在切割刃16的一個或多個地面接合工具(GET) 14。例如，公開的鏟斗可以具有多個類似的齒組件，它們沿著切割刃16的一段間隔分離。盡管顯示為單點、尖銳的齒組件，應當考慮到的是，GET 14可以采用現有技術中已知的任何其他方式，例如叉(例如多點)結構，鑿結構或者鈍頭結構。
[0032]GET 14可以是傳統的單塊或者多塊元件，其可移除地連接到作業器具12。在圖2和圖3所示的實施方式中，GET 14是單塊元件，其經由保持系統20在切割刃16連接到作業器具12的固定鼻18。固定鼻18可以以現有技術中已知的任何方式連接切割刃16，例如通過焊接、螺紋緊固件、整體柱和夾子等。其后，保持系統20可以用于可移除地將GET 14連接到作業器具12。
[0033]GET 14和固定鼻18兩者通常可以中空的結構元件，并且GET 14的基底端22可以構造為裝在固定鼻18上。一對對準孔24 (在圖2中僅顯示了一個)可以形成在GET 14的基底端22，位于它的相對的側壁內，并且相應的孔26可以形成在固定鼻18內。當GET 14放置在固定鼻18上時，孔24可以通常與孔26對準，因此產生一個對準的空間，其接收保持系統20。孔24、26可以各自包括防旋轉結構27，一旦安裝在對準的空間中之后，其阻止保持系統20旋轉。在公開的實施方式中，防旋轉結構27是一個不對稱的開口(例如不對稱的三角形的或橢圓形的開口)，其允許保持系統20僅僅一個單一的方位插入。
[0034]保持系統20可以包括這樣的元件，其以可移動的方式插入以將GET 14夾持在固定鼻18。具體地，保持系統20可以包括，尤其是套筒28、銷30、兩個鍵32和帽34。如下面的更詳細地介紹，套筒28可以插入到對準孔24、26中；銷30可以可滑動地接收在套筒28內；鍵32可以與套筒28的端部間隔分離地安置；并且帽34可以關閉套筒28的一端，因此將銷30和鍵32保持在套筒28內。
[0035]如圖3和圖4所示，套筒28通常可以為中空的圓柱狀元件，具有封閉端35和開口端36。徑向定向孔38可以形成在套筒28的各個相對端，位于其外表面內，并且構造為可滑動地接收相應的鍵32。各個孔38通常可以是圓形的或者橢圓形的，并且具有軸40，其向內延伸以與套筒28的中心軸線42交叉成大約90度的角度。孔38的軸40通常可以彼此平行。環形槽44可以形成在各孔38，并且構造為接收相應的密封45(在圖3中唯一顯示的O型密封圈)，密封圍繞鍵32并且封堵套筒28的內部空間。
[0036]套筒28可以包括防旋轉結構46，該特征構造為接合上述的防旋轉特征27。在公開的實施方式中，防旋轉結構46是安置在套筒28的一側的半徑的凸起，因此套筒28的橫截面具有不對稱的三角形或橢圓形。這樣的凸起可以驗證套筒28的大部分長度軸向地延伸，并且安置與孔38相對的套筒28的側面。在公開的實施方式中，防旋轉結構46是朝向GET14向前定位的，并且一旦完全裝配好之后遠離固定鼻18，但是也可以使用其他的結構。斜面48可以形成在防旋轉特征46的各個端部以在孔24、26不完全對準時促使組件進入到孔24,26 中。
[0037]套筒28可以包括附加的特征，該附加的特征構造為與保持系統20的其他元件相互作用。例如，套筒28可以包括安置在封閉端35的軸承凹座50，安置在開口端36的螺紋52，和徑向的鍵槽54，鍵槽在開口端35和封閉端36之間軸向地延伸。軸承凹座50可以構造為接收銷30的相應的軸承柱56，從而支撐銷30的旋轉。螺紋52可以構造為接合帽34的相應的螺紋58。徑向的鍵槽54可以構造成為鍵32在組織過程中提供必需的間隙，并且有助于將鍵32保持為與孔38徑向對準。徑向鍵槽54也可以產生圍繞各個鍵32的空間，其構造為收集和存儲通過孔38進入套筒28的碎片(例如，在通過孔38收回到套筒28之前，碎片已經與鍵32粘附住了)。
[0038]如圖5所不，帽34可以包括內表面60,夕卜表面62,和在內表面和外表面60,62之間的軸向延伸的螺紋58。軸承凹座64可以形成在內表面60，并且構造為支撐在與套筒28內的軸承凹座50相對的端部的軸承柱56。工具接合特征66(例如，六邊形的或正方形的凹座)可以形成在外表面以用于安裝帽34。軸承凹座64可以是易于從外表面62接近的(例如，通過工具接合特征66)，因此工具可以插入到銷30的一端或者圍繞銷30的一端，并且由于施加轉矩到銷30以促使它旋轉。環形槽68可以形成在靠近內表面60的軸向的螺紋端58。環形槽68可以構造為接收密封(例如O型密封圈，圖中未顯示)，密封與臺肩70在套筒28的開口端36 (參考圖4)接合，以封堵套筒28的內部空間。
[0039]如圖3和圖6所示，銷30通常可以是圓柱狀的，并且包括在各個端的凸輪凸角72，由此軸承柱56伸出。當保持系統20完全安裝時，凸輪凸角72可以通常靠近孔38安置。凸輪凸角72可以是圓柱狀的凸起，它們與中心軸線42偏離，因此當銷30在第一方向旋轉時，沿著凸輪凸角72的外部圓柱表面騎坐的鍵32相對于軸線42徑向向內地延伸到啟動位置。環形通道76可以是下凹，位于銷30的軸向端內，圍繞凸輪凸角72，并且構造為接收相應的鍵32的拱形壁架78 (參考圖7)。也就是說，壁架78可以騎坐在軌道76的內部，并且當銷30是在相對于第一方向的第二方向旋轉時，軌道76可以作用為徑向地向后向內拉動鍵32到收縮位置。
[0040]銷30可以包括安置在帽端的工具接合結構79(8卩，在端部與帽34關聯)。當帽34與套筒28連接時，工具接合結構79可以是易于接近的。在圖6公開的實施例中，工具接合結構79是構造為從軸承柱56通過帽34向外伸出。在圖3中所示的另一個實施例中，工具接合結構79是形成在軸承柱56內的正方形的或六邊形的凹座，并是可以通過帽34的開口看到的。在任一個結構中，在帽34已經松開之后，工具(圖中未顯示)可以與工具接合特征79連接，并且用于旋轉銷30，從而伸出或者收回鍵32。在鍵32伸出后，帽34可以依靠銷30的帽端上緊，從而阻止在任意方向的額外的旋轉。
[0041]如圖3和圖7所示，鍵32可以包括通常圓柱形的或者橢圓形的凸起80，凸起在壁架78 —端徑向向外地延伸。壁架78的內表面可以彎曲以匹配凸輪凸角72的外部輪廓，同時凸起80的外端表面可以彎曲以匹配徑向鍵槽54的內部輪廓。在公開的實施方式中，鍵32的高度大致等于壁架78的軸向長度的I這樣的布置可以有助于減小在組裝過程中鍵32在徑向鍵槽54內的約束。
[0042]如圖3的橫截面所示，銷30在套筒28內的旋轉可以導致兩個鍵32的同時的從收縮位置朝向啟動位置的往復運動。具體地，當銷30旋轉時，凸輪凸角72也可以從第一位置朝向第二位置旋轉，在第一位置，最大半徑的頂點或者區域從鍵32離開，在第二位置，頂點抵靠鍵32的壁架78。當頂點與鍵32抵靠時，鍵32可以在后部用力(例如，在圖3中向左偵D以壓靠GET 14的基底端22。當鍵32壓靠GET 14時，可以產生反作用的力，其向前推動銷30和套筒28抵靠固定鼻18的末端。這樣的動作可以導致GET 14的動作，以與固定鼻18更大地接合，并且使得相應的連接緊密。相反，當凸輪凸角72的頂點從鍵32離開時，可以向前拉動鍵32 (例如，在圖3中向右側)，并且通過壁架78與軌道76的接合遠離GET14的基底端22。當鍵32從GET 14脫離時，可以產生反作用力，拉動銷30和套筒28向后遠離固定鼻18的末端。這樣的動作可以導致相關的連接松開。
[0043]只有當帽34松開時，銷30可以旋轉。也就是說，帽34，除了封閉套筒28的端部之后，也可以作用為有選擇地阻止銷30的旋轉。如圖3所示，帽34可以構造為當完全裝配時接合銷30的端部，從而通過摩擦將銷30鎖定到套筒28。因此，只有當帽34已經充分地松開以降低該摩擦時，銷30才可以旋轉。應當注意到的是，不需要完全移除帽34以允許銷30旋轉。也就是說，帽34可以松開，銷30旋轉以緊固GET 14與緊固鼻18的連接，然后帽34再次被上緊以阻止銷30反向旋轉。這樣能夠有助于減少需要對于GET 14的維護時間。
[0044]工業實用性
[0045]公開的工具保持系統可以適用于多種地面工作機器，例如繩索挖土機，輪式裝載機，挖掘機，前部挖土機，挖土機和推土機。當用于可移動地將地面接合工具連接到這些機器的作業器具時，地面接合工具可以在整個操作過程中保持與作業器具的緊密接合。因此，公開的工具保持系統可以有助于延長器具和機器的使用壽命，同時也有助于操作者對地面接合工具的耐久性方面抱有信心。現在將詳細地描述工具保持系統20的使用改進了 GET14與作業器具12的連接。
[0046]GET 14與作業器具12的連接可以從在固定鼻18的末端部分上將基底端22移動到通常對準孔24和孔26的位置開始。通常在這些孔對準之后，保持系統20(包括套筒28、銷30、鍵32和帽34已經與鍵32 —起組裝在它們的收縮位置)可以放入到孔中。之后，工具可以經由帽34連接到銷30的工具接合特征66，并且銷30可以在位于套筒28內的第一方向旋轉。如上所述，這樣的旋轉可以促使凸輪凸角72的頂點同時推動兩個鍵32徑向向外地通過在套筒28中的孔38，并且接合GET 14的基底端22。一旦實現在GET 14和固定鼻18之間的足夠程度的接合，帽34可以上緊以接合相應的銷30的端部，并且阻止其另外的旋轉。(在帽34松開之后)銷30在相反方向的旋轉可以導致鍵32向后通過孔38縮回到套筒28中。
[0047]因為兩個鍵32可以同時延伸，因此保持系統20的實用性和可靠性得到了改進。也就是說，保養技術員僅僅需要完成單個動作以促使兩個鍵32延伸，這可以有助于減少在保養期間的人力和消耗的時間。另外，因為兩個鍵32可以同時以相同的量值延伸，套筒28和銷30在孔24、26內的翹起的可能性變小了。因此，與保持系統20的緊固的連接已經具有高的可靠性。此外，當鍵32磨損時，它們可以分別地替換，從而減少了保持系統20的維護成本。
【權利要求】
1.一種用于可更換工具(14)的保持系統(20)，所述可更換工具(14)連接到作業器具(12)，其特征在于，所述保持系統(20)包括: 套筒(28)，其構造為可接收在所述作業器具和所述可更換工具(14)中的相應的孔(24,26)內，所述套筒(28)具有穿過所述套筒(28)的外表面的徑向定向孔(38)； 銷(30)，其設置在所述套筒(28)內，并且具有凸輪凸角(72)，所述凸輪凸角(72)定位在靠近所述套筒(28)的所述徑向定向孔(38)的一端并且徑向地偏離中心軸線(42);和 鍵(32)，其設置在所述套筒(28)的所述徑向定向孔(38)內并且構造為騎坐在所述凸輪凸角(72)上，所述鍵(32)在所述銷(30)的旋轉過程中可從收縮位置移動到啟動位置，在所述啟動位置，所述鍵(32 )徑向地延伸超過所述套筒(28 )的外表面。
2.根據權利要求1所述的保持系統(20)，其特征在于所述鍵(32)構造為通過所述銷(30)的旋轉被拉入所述套筒(28)中。
3.根據權利要求2所述的保持系統(20)，其特征在于所述鍵(32)包括: 沿軸向延伸到圍繞所述凸輪凸角(72)的下凹軌道(76)中的壁架(78);和 從所述壁架(78 )的一端伸出的通常為圓柱形的凸起(80 )， 其中所述凸起(80)的高度是所述壁架(78)的長度的二分之一。
4.根據權利要求1所述的保持系統(20)，其特征在于所述套筒(28)包括徑向鍵槽(54)，所述徑向鍵槽(54)在所述銷(30)的一側沿軸向延伸，所述徑向鍵槽(54)構造為當在所述銷(30)的組裝過程中收回所述鍵(32)時接收所述鍵(32)。
5.根據權利要求1所述的保持系統(20)，其特征在于還包括密封(45)，其圍繞所述鍵(32 )設置，并且構造為接合所述套筒(28 )。
6.根據權利要求1所述的保持系統(20)，其特征在于:所述套筒(28)包括開口端(36)和封閉端(35);以及 所述保持系統(20)還包括帽(34)，所述帽(34)構造為封閉所述開口端(36)，并有選擇地阻止所述銷(30)的旋轉。
7.根據權利要求6所述的保持系統(20)，其特征在于所述帽(34)包括開口(66)，所述開口(66)構造成為所述銷(30)的一端提供工具入口。
8.根據權利要求7所述的保持系統(20)，其特征在于所述銷(30)包括凸起(56)，所述凸起(56)通過所述帽(34)的開口延伸。
9.根據權利要求7所述的保持系統(20)，其特征在于還包括密封(45)，所述密封(45)設置在所述帽(34 )和所述套筒(28 )之間。
10.根據權利要求6所述的保持系統(20)，其特征在于:所述套筒(28)包括開口端(36 )和封閉端(35 )，和第一軸承凹座(50 )，所述第一軸承凹座(50 )形成在所述封閉端(35 )內并且構造為接收所述銷(30)的第一軸承柱(56);以及所述帽(34)包括第二軸承凹座(50)，所述第二軸承凹座(50)構造為接收所述銷(30)的第二軸承柱(56)，其中，所述第一軸承凹座和第二軸承凹座構造為支撐所述銷(30)的旋轉。
【文檔編號】E02F9/28GK203977490SQ201420396398
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2013年7月23日
【發明者】S·A·萬尼塔姆比, T·R·蘭普雷克特, R·薩默, M·波萊姆斯基 申請人:卡特彼勒公司