CN103534415A - 挖掘器组件、用于挖掘器组件的挖掘器固定器、挖掘器工具以及撞击元件 - Google Patents

Abstract

一种挖掘器组件（100），包括挖掘器工具（200）、挖掘器固定器（300）和可旋转驱动装置（400）；其中挖掘器固定器连接到可旋转驱动装置，挖掘器工具包括基座（220）和能连接到基座的撞击元件（210），该撞击元件包括限定撞击尖端轴线（213）的撞击尖端（212），基座能连接到挖掘器固定器的；挖掘器固定器和挖掘器工具相对于驱动装置被构造为用于使撞击尖端轴线定向在与撞击平面最多成5度的撞击角度内，当通过驱动装置驱动时，撞击尖端将在撞击平面上行进。

Description

挖掘器组件、用于挖掘器组件的挖掘器固定器、挖掘器工具以及撞击元件

技术领域

本发明通常涉及挖掘器（pick）组件，尤其但不排除用于破碎坚硬的或磨蚀性的本体，例如岩石、柏油、煤或混凝土等；并且涉及与之相关的部件，包括挖掘器固定器、挖掘器工具和撞击元件。

背景技术

挖掘器工具可以用于破坏、钻入或反过来破碎结构或本体，例如岩石、柏油、煤或混凝土等，并且可以应用于例如采矿、建筑和道路重建等。例如，在道路重建中，可以将多个挖掘器工具安装在可旋转的滚筒上，并且驱动其在滚筒旋转时抵靠路面铺砌从而粉碎路面。类似方法可以用于例如在煤矿开采中破碎岩层。用于道路整平、土壤稳固、柏油修整、钻探、隧道钻入、露天采矿及其他重型开矿和建筑应用的挖掘器工具通常包括烧结碳化钨尖端。这些尖端在使用中易于由于磨损而损坏。

美国专利号2006/0071538阐述了用于切割坚硬表面（例如在挖掘和采矿工业中使用的）和用于移除混凝土和沥青路面的上表面的机械，该机械采用装配入可旋转滚筒上的工具基座中的工具。该工具包括圆柱柄，该柄可旋转地适配在工具基座中的互补形状的孔内。通过旋转的滚筒将力施加到工具基座和工具，从而强制工具进入待切割的坚硬表面。在操作这种机械的过程中，通过工具的旋转，促使工具围绕其圆周均匀地磨损，从而延长工具的使用寿命。工具以大约7度的角度安装在滚筒上，工具本体与待切割的表面的接触将力的分量施加到垂直于旋转轴线的工具侧面。

用于道路粉碎或采矿的滚筒可以在商业上配备有焊接在滚筒的曲面上的多个挖掘器固定器，可以将挖掘器工具可释放地安装在固定器上。当挖掘器工具由于使用中的磨损需要替换时，可以从其固定器移除该挖掘器工具，并且通过在该固定器上安装新挖掘器来替代。在使用中为了促进各个挖掘器围绕其自身的轴线旋转，将挖掘器固定器连接到滚筒，使得它们与垂直于滚筒的旋转轴线的撞击平面偏离一定角度。该偏离角度可以称为偏斜角。

发明内容

需要一种具有提高效率和长工作寿命的挖掘器工具。

从第一方面看，提供了一种挖掘器组件，该挖掘器组件包括挖掘器工具、挖掘器固定器和可旋转的驱动装置，例如滚筒；其中挖掘器固定器连接到可旋转的驱动装置，挖掘器工具包括基座和能连接到基座的撞击元件，该撞击元件包括限定撞击尖端轴线的撞击尖端，基座能连接到挖掘器固定器；挖掘器固定器和挖掘器工具相对于驱动装置设置为（即当挖掘器组件在装配和使用时）用于使撞击尖端轴线定向在与撞击平面最多成5度、最多2度或最多1度的撞击角度内，当通过驱动装置驱动时，撞击尖端将在撞击平面上行进；或者撞击尖端轴线可以大体上与撞击平面对齐。挖掘器组件例如可以用于破碎路面、岩层。

换句话说，当挖掘器工具连接到挖掘器基座和组件在使用中时，（通过车辆驱动的）旋转驱动装置将驱动挖掘器工具，使得撞击尖端将遵循在垂直于驱动装置的旋转轴线的撞击平面上的弧形路径。撞击元件、基座和挖掘器固定器相对于驱动装置设置，使得撞击尖端轴线可以大体上与撞击平面平行（即与撞击平面对齐）。

本发明设计了多种例示的配置和组合，下面将描述非限制性和非排他性的实施例。

撞击元件可以包括撞击尖端（其也可以称为挖掘器尖端），撞击尖端例如通过铜焊结合而结合到支撑本体，撞击尖端可以包括结合到基底的多晶金刚石撞击结构。基底和/或支撑本体可以包括硬质合金材料。撞击结构可以限定圆锥形侧面，并且包括可以是弄圆（弄钝）以提供与近端相对的钝圆锥形远端撞击端的顶部。撞击尖端可以大体上围绕撞击尖端轴线对称地旋转，撞击尖端轴线可以穿过近端和在远端的顶部。撞击尖端轴线可以是通过撞击尖端的纵向轴线。

撞击元件可以包括超硬撞击尖端，该撞击尖端可以结合到伸长的支撑本体，并且可以称为挖掘器插入件。基座可以包括孔，孔构造为接纳支撑本体，构造为适配在孔中的支撑本体的一部分可以称为插入件柄。撞击元件不可旋转地连接到基座。在一些示例的配置中，支撑本体包括伸长元件或柄部分，其可以压配合或收缩配合到提供在基座中的孔中，该孔构造为容纳支撑本体。

撞击尖端可以具有通过外围侧面连接的相对端部，撞击尖端轴线可以穿过这两端，与外围端面同中心。撞击尖端可旋转地对称于撞击尖端轴线。撞击尖端包括圆锥形面和圆形的顶部，撞击尖端轴线可以穿过顶部。

撞击尖端可以结合到伸长的支撑本体，基座可以包括用于容纳支撑本体的孔，支撑本体通过过盈配合（例如压配合或收缩配合）固定在孔内。

撞击尖端可以包括超硬材料，例如金刚石、立方氮化硼、结合碳化硅金刚石材料或多晶金刚石（PCD）材料。撞击尖端可以包括结合到硬质合金基底的超硬撞击结构，该撞击结构限定具有圆锥形表面区域和圆形中心顶部的工作端。

驱动装置是构造为通过车辆驱动的滚筒。挖掘器组件可以用于道路粉碎或采矿。

在一些示例的配置中，挖掘器固定器可以连接到驱动装置，以使挖掘器固定器与撞击平面偏离一偏置角，偏置角可以至少大约5度或至少大约7度。挖掘器固定器可以相对于驱动装置设置成，在使用中在可旋转安装的挖掘器工具上产生旋转力矩（即用于促使可旋转安装的挖掘器围绕其自身的轴线旋转，在使用中可以是撞击尖端轴线）。基座和/或撞击元件可以构造成，当基座连接到挖掘器固定器时，与偏置角互补，当工作时撞击尖端轴线大体上与撞击平面对齐。

挖掘器固定器可以连接到驱动装置，以使挖掘器固定器与撞击平面偏离一偏置角，挖掘器固定器被构造成，使得当挖掘器工具连接到挖掘器固定器时，至少部分地补偿偏置角，以使撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多5度的撞击角度内。换句话说，补偿使得撞击尖端与撞击平面偏离的角度将减小或大体上被消除。

挖掘器固定器可以包括孔，用于容纳从挖掘器工具的基座伸出的轴，挖掘器固定器的孔和轴相互协作地构造为将挖掘器工具连接到挖掘器固定器；孔被设置成，使得当挖掘器工具连接到挖掘器固定器时，至少部分地补偿偏置角，使得撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多5度的撞击角度内或者大体上与撞击平面对齐。

挖掘器固定器连接到驱动装置，以使挖掘器固定器与撞击平面偏离一偏置角，挖掘器工具构造成，使得当挖掘器工具连接到挖掘器固定器时，至少部分地补偿偏置角，以使撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多5度的撞击角度内或者大体上与撞击平面对齐。

在示例的配置中，基座可以包括用于连接到挖掘器固定器的轴。在一些示例的配置中，轴和孔可以分别放置以提供补偿角，以补偿相对于撞击平面的偏置角，以使在使用中，纵向轴线被约束为大体上在撞击平面中行进，或者撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多5度的撞击角度内。

挖掘器工具的基座被构造成，使得当挖掘器工具连接到挖掘器固定器时，至少部分地补偿偏置角，以使撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多5度的撞击角度内或者大体上与撞击平面对齐。

撞击元件可以包括结合到支撑本体的撞击尖端，并且被构造成撞击尖端轴线定向为与由支撑本体限定的轴向成非零角度，使得当挖掘器组件在使用中装配时中，撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多5度的撞击角度内或者大体上与撞击平面对齐。非零角度可以是至少大约1度、至少大约2度或至少大约5度。

挖掘器固定器可以与撞击平面对齐。换句话说，挖掘器固定器可以相对于驱动装置设置，以使在使用中不会在可旋转安装的挖掘器工具上产生实质的旋转力矩。

撞击尖端可以包括结合到碳化物基底的PCD材料，撞击元件可以包括结合到支撑本体的撞击尖端，支撑本体包括伸长的插入柄；基座可以包括钢并且具有孔，该孔用于容纳插入柄并且通过过盈配合保持插入柄。

挖掘器组件可以包括多个挖掘器工具，所述挖掘器工具通过相应的多个挖掘器固定器连接到滚筒以用于采矿或道路粉碎。至少一些挖掘器组件可以设置成，使得相应的撞击尖端轴线定向为在与撞击平面的最多5度的不同的撞击角度内。一些撞击尖端轴线可以大体上与撞击平面对齐。

从第二方面看，根据本发明提供了用于挖掘器组件的挖掘器固定器，挖掘器固定器被构造成，使得当挖掘器组件在使用中装配时，撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多5度的撞击角度内，或者大体上与撞击平面对齐。通过本发明展望了多种用于挖掘器固定器的配置，包括在此公开的示例的挖掘器固定器配置。

从第三方面看，根据本发明提供了用于挖掘器组件的挖掘器工具，挖掘器工具被构造成，使得当挖掘器组件在使用中装配时，撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多5度的撞击角度内，或者大体上与撞击平面对齐。通过本发明展望了多种用于挖掘器工具的配置，包括在此公开的示例的挖掘器工具配置。

从第四方面看，根据本发明提供了用于挖掘器组件的撞击元件，撞击元件被构造成，使得当挖掘器组件在使用中装配时，撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多5度的撞击角度内，或者大体上与撞击平面对齐。通过本发明展望了多种用于撞击元件的配置，包括在此公开的示例的撞击元件配置。

在一些示例的配置中，挖掘器固定器可以连接到驱动装置，以使挖掘器固定器大体上与撞击平面对齐。

根据本发明的挖掘器组件，由于增进了撞击尖端轴线与撞击平面的对齐而可以具有增加挖掘器效率的方面。一些示例的挖掘器组件可以增加与给出的挖掘器系统关联的灵活性。

附图说明

下面将参考附图描述非限制性的示例的配置，在附图中：

图1是在已装配情况下示例的挖掘器组件的一部分的示意性侧视图，其中在横截面中示出了挖掘器基座；

图2是示例的挖掘器组件的示意性透视图；

图3A和图3B示出了示例的挖掘器工具的示意性正视图，并且图3C示出了当安装在挖掘器固定器上时图3A中所示的示例的示意性侧视图；

图4示出了示例的撞击元件的示意性侧视图；和

图5A和图5B是示例的挖掘器组件的一部分的示意性平视图。

具体实施方式

参考图1，示例的挖掘器组件100包括挖掘器工具200和挖掘器固定器300，挖掘器固定器300焊接到道路粉碎滚筒（图1中未示出）。在图2中示出了包括滚筒400的示例的挖掘器组件，其中多个挖掘器工具200通过相应的挖掘器固定器连接到滚筒400的曲面410。滚筒400的旋转轴线D沿着与滚筒的曲面410平行的滚筒400的中心轴线延伸。

再参考图1，示例的挖掘器工具200包括撞击元件210和钢基座220。撞击元件210包括撞击尖端212，撞击尖端212铜焊结合到通常为圆柱形的硬质合金支撑本体的截头圆锥形的端部，该支撑本体收缩适配到设置在基座220中的孔218中（图1中示出了支撑本体的截头圆锥形部分，从基座220的孔的孔口216凸出）。插入到孔218中的支撑本体部分可以称为插入柄。通常，当以横截面观察时，插入柄可以具有各种形状。例如，插入柄横截面通常可为圆形、椭圆形、卵形、楔形、正方形、矩形、多边形或者半圆形的形状；或者插入柄的横截面形状可以沿着其长度变化。

撞击尖端212包括结合到硬质合金基底的PCD结构，该PCD结构限定通常为圆锥形的撞击表面，该撞击表面包括球形钝中心顶部。撞击尖端212限定撞击尖端轴线213，该轴线穿过在一端的顶部和相对端，撞击尖端212在该相对端处焊接到支撑本体的端部。支撑本体限定支撑本体轴线211，该轴线穿过截头圆锥状端部和插入在孔218中的相对端。在图1所示的示例中，撞击尖端212关于撞击尖端轴线213可旋转地（圆柱状地）对称，并且支撑本体关于支撑本体轴线和撞击尖端可旋转地（圆柱状地）对称，撞击尖端轴线213位于支撑本体轴线211上。

基座220包括轴222，挖掘器固定器300包括用于容纳轴222的孔218。通过插入孔218并通过平头螺钉310固定在孔中的轴222，基座200连接到挖掘器固定器300，当基座200放置到挖掘器固定器300中时平头螺钉310接触固定器210的轴222。使用时，滚筒将旋转和驱动撞击尖端212以沿着弯曲路径弧线A（图1中示意性地示出）行进，这限定了将垂直于旋转轴线的撞击平面。当装配时，挖掘器组件100的部件配合以相对于撞击平面设定撞击尖端轴线213的方位。在撞击尖端轴线213和撞击平面之间的角度称为偏置角。根据本发明的挖掘器组件的示例配置被构造成，使得撞击尖端轴线213大体上在撞击平面内对齐，或者设定为与撞击平面成最大5度、最多大约2度或最多大约1度的角度。

一些示例的挖掘器工具可以构造为部分地或者完全地补偿偏置角，由于该偏置角，挖掘器工具可以与撞击平面偏移（例如，滚筒和焊接在滚筒上的挖掘器固定器可以设计为与包括硬质合金撞击尖端的可旋转挖掘器工具一起使用）。参考图3A和图3B，挖掘器组件的基座200凭借与撞击平面相对更加对齐的基座孔218或者与撞击平面完全对齐的基座孔218补偿初始的偏置角。孔218因此构造成接纳撞击元件210的插入柄，撞击尖端轴线213和支撑本体轴线211在撞击元件210中对齐，以使得支撑本体轴线211也增加了与撞击平面的对齐，可能在撞击平面中完全对齐。这可以通过以相对于轴222的补偿角δ形成孔218来实现。因此，撞击元件210的插入（在支撑本体轴线211和撞击尖端轴线213中对齐）将导致撞击尖端轴线213增加了与撞击平面的对齐，或与撞击平面完全对齐。图3A和图3B中所示的挖掘器工具都例示了相同的原理，唯一不同的是补偿角δ的方向，使得每一个均适合于与撞击平面在相反方向上偏移相同量的挖掘器固定器一起使用，这可以是设置在滚筒的不同侧（即左手侧和右手侧）上的挖掘器固定器的情况。换句话说，图3A和3B描绘了在右侧和左侧的挖掘器工具，以使他们可以在相反方向补偿对齐。图3C示出了安装到示例的挖掘器固定器300上的图3A的挖掘器工具。

在一些示例配置中，基座220的轴222可以构造为与挖掘器固定器的孔300配合，从而提供了补偿角并增加了与基座孔218的对齐，并由此增加了撞击尖端轴线213与撞击平面的对齐。

通过利用根据本发明的补偿基座220补偿在现有的滚筒和挖掘器固定器组件中的偏移能够降低从旋转撞击尖端并从而要求撞击尖端的轴线不与撞击平面对齐的系统转变为撞击尖端包括超硬材料并且不需要在使用中围绕其自身的轴线旋转的系统的成本。由本发明实现的组件可以通过增加撞击尖端的轴线与撞击平面的对齐（可能地使撞击尖端轴线与撞击平面对齐）来表现出提高的挖掘效率，同时允许使用已知的挖掘器固定器和撞击元件。利用本发明的基座220替换现有技术的撞击元件基座将产生这些特征。

参考图4，示例的撞击元件210包括结合到支撑本体220的端部的撞击尖端212，支撑本体220具有用作插入柄（例如，用于插入基座的孔）的部分224。支撑本体的端部是成角度的，以使撞击尖端轴线213与支撑本体220的轴线211成补偿角θ。补偿角θ补偿由基座（未示出）和挖掘器固定器（未示出）的组合带来的初始偏置角，以使当在使用中支撑本体220安装在基座上时，撞击尖端轴线213将以与撞击平面增加的对齐定向。可以选择补偿角θ以完全补偿初始偏置角。

为了有助于撞击元件210在使撞击尖端轴线213与撞击平面对齐所需的正确方向上定向，插入柄224和基座孔（未示出）可以成形为配合并且仅仅允许当插入柄224处于正确方位时才可以插入到基座孔中。为此，插入柄224可以是圆柱形，但是其一侧下方具有平面，或者可以为插入柄224提供导向机构。

具有补偿角θ的撞击元件210可以容易地用于现有的挖掘器组件，该挖掘器组件被构造成，没有补偿角的插入将使得撞击尖端轴线偏离撞击平面。这种偏移可以通过在使用时挖掘器固定器、基座和撞击元件如何相互连接和挖掘器固定器基座如何连接到在撞击平面驱动撞击尖端的驱动设备来支配。

通过利用本发明的撞击元件210补偿现有挖掘器组件中的偏移能够降低从旋转撞击尖端并从而要求撞击尖端的轴线不与撞击平面对齐的系统转变为通过本发明实现的系统的成本。当使用现有技术的挖掘器固定器和基座时，由本发明实现的系统可以通过增加撞击尖端的轴线与撞击平面的对齐（可能地使撞击尖端轴线在撞击平面中对齐），以增加挖掘器效率。利用本发明的撞击元件替换现有技术的撞击元件会产生这些申明的特征。

图5A示出了示例的挖掘器组件的一部分的平面图，该挖掘器组件包括安装在挖掘器固定器300上的挖掘器工具200。撞击尖端轴线213与参考方向R成20度角。图5B描绘了利用本发明的挖掘器工具的挖掘器组件的平面图，具有补偿角以调节撞击尖端轴线213的对齐。图5B所示的挖掘器组件的撞击尖端轴线213相对于参考方向R成13度的角度β。这些不同的补偿角度可以增加撞击尖端212与撞击平面的对齐并增大挖掘效率。

当利用在驱动设备（例如可旋转滚筒）上的多个挖掘器工具时，利用本发明的撞击元件基座、撞击元件、挖掘器工具和挖掘器组件增加了可以与若干撞击尖端结构结合的便利性。本发明可以调整个别撞击尖端相对于撞击平面的方位，增加了在基于现有挖掘器组件设置的驱动设备设计的灵活性。因此，在驱动设备上的多个挖掘器工具可以具有不同的撞击尖端轴线对齐，至少一部分通过利用在此描述的撞击元件或基座调整。

还可以通过调整挖掘器固定器300来补偿偏置角以实现本发明的特征。这可以通过以类似于如上所述的方式调整接纳基座的基座轴222的挖掘器固定器的孔来实现。此外，可以通过调整挖掘器固定器300如何适配驱动设备（例如滚筒）来补偿偏置角。

可以将挖掘器固定器、基座和撞击元件全部连接，以使它们全部对齐，并且使挖掘器固定器相对于撞击平面的方位在撞击尖端轴线相对于撞击平面的方位上。在这种情况下，基座和撞击元件不会导致调整撞击尖端轴线相对于撞击平面的对齐。因此，通过连接到驱动设备的挖掘器固定器，撞击尖端轴线与撞击平面对齐，以使整个组件以及因此的撞击尖端轴线与撞击平面对齐。

可以组合地利用所述的各种补偿部件，以获得使撞击尖端轴线与撞击平面增加的对齐的整体效果。换句话说，不能仅由一个补偿部件来进行期望增进撞击尖端轴线与撞击平面对齐的完全补偿。

此外，还可以利用这些类似的补偿元件来调整撞击尖端轴线以相对于撞击平面成任何角度。

补偿角可以具有增加撞击尖端轴线与撞击平面对齐的效果。增加对齐可以产生提高的挖掘器效率。然而，它可能导致磨损增加。本发明的挖掘器插入基座、撞击元件、挖掘器工具和挖掘器组件能够在撞击尖端磨损和挖掘器效率之间的权衡调整。本发明的撞击元件基座、撞击元件、挖掘器工具和挖掘器组件可以导致撞击尖端轴线以相对于撞击平面小于5度、小于4度或小于3度的角度对齐，或者使得撞击尖端轴线与撞击平面的实质上或者完全对齐。

利用超硬撞击尖端，尤其是以PCD形式的金刚石，将导致撞击尖端的磨损减少。对于包括超硬材料的撞击尖端，故障的主要形式是破碎而不是磨损，因此使用超硬材料使得本发明的撞击元件基座、撞击元件、工具和组件能够受益于增大的挖掘效率（该挖掘效率与具有与撞击平面增加的对齐的撞击尖端相关），同时不会出现撞击尖端的不均匀的或增大的磨损的不利情况，该情况可能会出现在不包括超硬材料的撞击尖端中。虽然不期望被特定理论约束，但是在使用中，撞击尖端包括超硬材料的挖掘器组件可以比撞击尖端由碳化物材料构成的挖掘器组件大体上更缓慢地磨损，因此可以不需要将挖掘器构造成使撞击尖端在使用中围绕撞击尖端轴线旋转（为了使撞击尖端更均匀地磨损）。如果在使用中不需要撞击尖端旋转，则不需要使撞击尖端与撞击平面偏移一偏置角（这样的偏移用于在现有技术的撞击尖端上产生旋转力矩）。因此，当撞击尖端包括超硬材料时，其轴线可以与撞击平面对齐，从而可以增加挖掘器的效率。

撞击元件的支撑本体可以包括硬质合金。基座可以包括钢。

本发明还提供了装配撞击元件、挖掘器工具和挖掘器组件的方法。

撞击尖端可以结合到支撑本体以形成本发明的撞击元件。可以将撞击尖端铜焊到支撑本体。

可以将撞击元件插入到基座孔中。可以将撞击元件压配到基座孔中。或者，撞击元件可以通过加热或冷却撞击元件或基座并且利用热膨胀/收缩来帮助插入而收缩适配，在恢复到环境温度时产生可靠的适配。

撞击元件插入到基座孔中，以使至少撞击尖端从基座凸出。撞击元件的支撑本体的截头圆锥形部分可以从基座孔凸出。撞击元件可以插入到基座孔中，直到它紧靠基座孔内的底座，并且不能再插入了。

基座的轴插入到挖掘器固定器孔中，以将基座固定到挖掘器固定器。可以通过位于挖掘器固定器中的平头螺钉，可以将轴可释放地连接到挖掘器固定器。

可以将挖掘器固定器焊接到例如滚筒等驱动设备，以驱动挖掘器工具。

在操作中，挖掘器工具可以通过其安装在上的驱动设备而被向前驱动，挖掘器工具抵靠待被破碎的结构并且在前端具有撞击尖端。例如，多个挖掘器工具可以安装在用于柏油碎裂的滚筒上，如图2所示，其可以用于破碎道路以重修路面。滚筒连接到车辆并使之旋转。当滚筒开始靠近路面时，随着滚筒旋转，挖掘器工具重复地撞击道路，前沿撞击尖端因而破碎柏油。类似方法可以用于在煤矿开采中破碎含煤岩系。

本发明的撞击元件基座、撞击元件、挖掘器工具和挖掘器组件可以用于临时调整撞击尖端轴线的偏置角。这意味着可以根据需要调整个别撞击尖端轴线的偏置角来使用相同的系统。特别地，当利用具有良好耐磨特性的撞击尖端，例如包括PCD的撞击尖端时，本发明的补偿元件可以用于减小偏置角。这将会增加挖掘效率，同时由于撞击尖端的固有的良好的耐磨特性而不会显著地连累磨损特性。或者，当在利用具有不太好的耐磨特性的撞击尖端时，例如包括硬质合金的撞击尖端时，可以临时增加偏置角。当利用这些相对便宜的撞击尖端时，这将改进撞击尖端在使用中的磨损特性。

可以利用类似于在本文中描述的元件，在不存在偏置角的系统中提供偏置角。这样的零偏置系统是上述的挖掘器固定器、基座和撞击元件全部连接以相对于撞击平面对齐的系统。在这些系统中，挖掘器固定器相对于撞击平面的方位是撞击尖端轴线相对于撞击平面的方位。因此，基座和撞击元件不会促使撞击尖端轴线相对于撞击平面的对齐的调整，相反地，通过挖掘器固定器如何连接到驱动设备来支配撞击尖端轴线的对齐。当将具有良好的固有磨损特性的撞击尖端替换为具有不太好的固有磨损特性的撞击尖端时，通过利用类似于本文中描述的部件，在这样的系统中的提供偏置角是有用的，在使用时具有不太好的固有磨损特性的撞击尖端将受益于偏置角。这样，增加了给定系统的灵活性。

由于利用撞击尖端破碎物体的特性，可以调整撞击尖端轴线的对齐。例如，如果正被破碎的道路区域包括金属物体，或其他坚硬的物体，可以暂时移除相对对齐的PCD撞击尖端，并且临时替换为相对偏移的硬质合金撞击尖端。这将降低损坏相对昂贵的PCD撞击尖端的风险，PCD撞击尖端更倾向于由于破裂而失效。相反地，当希望增加挖掘效率时，相对对齐的PCD撞击尖端可以暂时替换相对偏移的硬质合金撞击尖端。

提供下面的从句作为所公开的挖掘器工具的进一步描述。

1.撞击元件包括撞击尖端和支撑本体，支撑本体包括插入柄，其中插入柄的轴线与撞击尖端的轴线以一定角度偏移。

2.挖掘器工具包括撞击元件和基座，撞击元件包括撞击尖端和支撑本体，支撑本体还包括插入柄；其中在使用中，撞击尖端被约束为在撞击平面内行进，并且撞击尖端的轴线大体上位于撞击平面中。

3.根据从句2所述的挖掘器工具，其中插入柄的轴线与撞击尖端的轴线以一定角度偏移。

4.根据前述从句中的任一项所述的撞击元件或挖掘器工具，其中插入柄与撞击尖端轴线以5度至20度的角度偏移，并且优选的以约7度的角度偏移。

5.根据从句2所述的挖掘器工具，其中插入柄的轴线大体上位于撞击平面中。

6.根据从句2至4中任一项所述的挖掘器工具，其中插入柄的轴线位于撞击平面外。

7.根据从句2至6中任一项所述的挖掘器工具，其中基座包括钢。

8.根据从句2至7中任一项所述的挖掘器工具，其中基座还包括用于连接到挖掘器固定器的轴。

9.根据前述从句中任一项所述的撞击元件或挖掘器工具，其中撞击尖端包括超硬材料。

10.根据从句9所述的撞击元件或挖掘器工具，其中超硬材料包括天然金刚石、人造金刚石和立方氮化硼中的至少一种。

11.根据前述从句中任一项所述的撞击元件或挖掘器工具，其中支撑本体包括硬质合金材料。

12.根据前述从句中任一项所述的撞击元件或挖掘器工具，其中撞击尖端的轴线为大体上延伸通过撞击尖端基座和撞击尖端顶部的中心的轴线。

13.根据前述从句中任一项所述的撞击元件或挖掘器工具，其中支撑本体还包括锥形部分，锥形部分的轴线与撞击尖端的轴线重合。

14.根据从句13所述的撞击元件或挖掘器工具，其中锥形部分是截头圆锥形的。

15.根据前述从句中任一项所述的撞击元件或挖掘器工具，其中插入柄的轴线是纵向轴线。

16.挖掘器设备包括挖掘器固定器，其中如前述从句中的任一项所限定的至少一个撞击尖端或挖掘器工具安装在挖掘器固定器上。

17.挖掘器组件包括挖掘器工具和挖掘器固定器，该挖掘器固定器用于在使用中在撞击平面内驱动挖掘器工具；挖掘器工具包括连接到基座的撞击尖端，撞击尖端限定纵向轴线；挖掘器固定器和基座配合操作地构造为将挖掘器工具安装在挖掘器固定器上，用于使撞击尖端纵向轴线与撞击平面大体上对齐。

18.根据从句16或17所述的挖掘器组件或设备，其中挖掘器固定器被连接到驱动设备。

19.根据从句18所述的挖掘器组件或设备，其中存在多个连接到驱动设备的挖掘器固定器。

20.根据从句18或19所述的挖掘器组件或设备，其中驱动设备包括滚筒。

21.一种制造撞击元件的方法，包括以下步骤：形成支撑本体，该支撑本体包括插入柄；将撞击尖端结合到支撑本体，以使撞击尖端的轴线与插入柄的轴线以一定角度偏移。

22.一种制造挖掘器工具的方法，包括以下步骤：形成包括插入柄的支撑本体；将撞击尖端结合到支撑本体；以及将插入柄插入到基座中，以使在使用中，撞击尖端被约束为在撞击平面内行进，且撞击尖端的轴线大体上位于撞击平面中。

23.根据从句21所述的方法，其中插入柄和基座形成为确保在插入柄插入到基座中时，撞击尖端呈现撞击尖端的轴线大体上位于撞击平面内的位置。

24.根据从句20至22中任一项所述的方法，其中支撑本体形成为具有锥形部分，撞击尖端结合到该锥形部分，以使撞击尖端的轴线和锥形部分的轴线重合。

25.一种制造挖掘器设备的方法，包括以下步骤：从句21至23中任一项所述的制造挖掘器工具的方法的步骤；将基座结合到挖掘器固定器上；以及将挖掘器固定器结合到用于驱动挖掘器工具的驱动设备上，以使当撞击尖端被驱动以在撞击平面内行进时，挖掘器工具被设置成撞击尖端的轴线大体上位于撞击平面中。

26.根据从句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驱动设备。

27.根据从句24或25所述的方法，其中基座形成为具有轴，该方法包括进一步在挖掘器固定器中形成孔，并将轴插入到孔中的步骤。

28.根据从句26所述的方法，其中轴和孔形成为确保撞击尖端呈现撞击尖端的轴线大体上位于撞击平面中的位置。

29.一种在驱动设备上装配挖掘器工具的方法，包括：将具有撞击尖端轴线的撞击元件插入到具有基座的基座中；将基座的基座连接到驱动设备；其中基座的基座和驱动设备成形为互补啮合，挖掘器插入件成形为受约束以使撞击尖端轴线大体上位于驱动设备的设计的撞击平面中。

30.根据从句28所述的方法，其中撞击元件包括从撞击尖端轴线偏离的、用于插入到基座中的柄。

31.根据从句28所述的方法，其中撞击元件包括具有轴线的柄，该轴线与撞击尖端轴线对齐。

32.根据从句28至30中任一项所述的方法，其中基座限定用于接纳撞击元件的轴，该轴定向为促使撞击尖端轴线与撞击平面对齐。

33.根据从句28至31中任一项所述的方法，其中撞击元件依靠平头螺钉固定在基座中。

34.根据从句28至32中任一项所述的方法，其中基座焊接到驱动设备。

在下文中将简要地说明在本文中使用的一些术语。

如在本文中所使用，“超硬”材料的维克斯硬度至少为25GPa。合成和天然金刚石、多晶金刚石（PCD）、立方氮化硼（cBN）和多晶cBN（PCBN）材料是超硬材料的例子。合成金刚石，也称为人造金刚石，是已经制成的金刚石材料。多晶超硬结构包括超硬晶粒的烧结块，其实质部分可以直接或者互相粘结地结合到邻近的晶粒。PCD结构基本上包括或包含PCD材料，PCBN结构基本上包括或包含PCBN材料。

超硬材料的其他例子包括一些复合材料，该复合材料包括通过包含陶瓷材料（例如，碳化硅（SiC）、或硬质合金材料，例如结合钴的WC（Co-bonded WC）材料（例如，如在美国专利编号5,453,105或6,919,040中所描述的））的基体保持在一起的金刚石或cBN晶粒。例如，一些结合碳化硅的金刚石材料可包括分散在SiC基体（其可以包括少量的除了碳化硅形式之外的硅）中的至少大约30%体积百分比的金刚石晶粒。结合碳化硅的金刚石材料的例子在美国专利编号7,008,672、6,709,747、6,179,886、6,447,852以及国际申请公开编号WO2009/013713中描述。

Claims (25)

1.一种挖掘器组件，包括挖掘器工具、挖掘器固定器和可旋转驱动装置；其中挖掘器固定器连接到可旋转驱动装置，挖掘器工具包括基座和能连接到基座的撞击元件，该撞击元件包括限定撞击尖端轴线的撞击尖端，基座能连接到挖掘器固定器；挖掘器固定器和挖掘器工具相对于驱动装置被构造为用于使撞击尖端轴线定向在与撞击平面最多成5度的撞击角度内，当通过驱动装置驱动时，撞击尖端将在撞击平面上行进。

2.根据权利要求1所述的挖掘器组件，其中当挖掘器组件在使用中装配时，撞击尖端轴线与撞击平面对齐。

3.根据权利要求1或2所述的挖掘器组件，其中撞击元件不可旋转地连接到基座。

4.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中撞击尖端具有通过外围侧面连接的相对端部，撞击尖端轴线穿过这两端，与外围侧面同中心。

5.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中撞击尖端关于撞击尖端轴线可旋转地对称。

6.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中撞击尖端包括圆锥形面和圆形顶部，撞击尖端轴线穿过该顶部。

7.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中撞击元件包括结合到伸长的支撑本体的撞击尖端，基座包括用于容纳支撑本体的孔，依靠过盈配合能使支撑本体固定在孔中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中撞击尖端包括超硬材料。

9.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中撞击尖端包括结合到硬质合金基底的超硬撞击结构，该撞击结构限定具有圆锥形表面区域和圆形中心顶部的工作端。

10.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中驱动装置是被构造为通过车辆驱动的滚筒。

11.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中挖掘器组件用于道路粉碎或采矿。

12.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中挖掘器固定器连接到驱动装置，以使挖掘器固定器与撞击平面偏移一偏置角。

13.根据权利要求12所述的挖掘器组件，其中偏置角至少为5度。

14.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中挖掘器固定器连接到驱动装置，以使挖掘器固定器与撞击平面偏移一偏置角，挖掘器固定器被构造成，使得当挖掘器工具连接到挖掘器固定器时，至少部分地补偿偏置角，以使撞击尖端轴线定向成在与撞击平面最多成5度的撞击角度内。

15.根据权利要求14所述的挖掘器组件，其中挖掘器固定器包括用于容纳从挖掘器工具的基座伸出的轴的孔，挖掘器固定器的孔和轴配合地构造为将挖掘器工具连接到挖掘器固定器；挖掘器固定器的孔被构造为，使得当挖掘器工具连接到挖掘器固定器时，至少部分地补偿偏置角，以使撞击尖端轴线定向成在与撞击平面最多成5度的撞击角度内。

16.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中挖掘器固定器连接到驱动装置，以使挖掘器固定器与撞击平面偏移一偏置角，挖掘器工具被构造成，使得当挖掘器工具连接到挖掘器固定器时，至少部分地补偿偏置角，以使撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多成5度的撞击角度内。

17.根据权利要求16所述的挖掘器组件，其中挖掘器工具的基座被构造为，使得当挖掘器工具连接到挖掘器固定器时，至少部分地补偿偏置角，以使撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多成5度的撞击角度内。

18.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中撞击元件包括结合到支撑本体的撞击尖端，并且被构造成使得撞击尖端轴线定向在与通过支撑本体限定的轴线成非零的角度，以使当在使用中装配挖掘器组件时，撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多成5度的撞击角度内。

19.根据权利要求1至11中任一项所述的挖掘器组件，其中挖掘器固定器与撞击平面对齐。

20.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，其中撞击尖端包括结合到碳化物基底的PCD材料，撞击元件包括结合到支撑本体的撞击尖端，支撑本体包括伸长的插入柄；基座包括钢并且具有用于容纳插入柄并通过过盈配合保持插入柄的孔。

21.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件，包括通过相应的多个挖掘器固定器连接到滚筒用于采矿或道路粉碎的多个挖掘器工具。

22.根据权利要求21所述的挖掘器组件，其中至少一些挖掘器组件被设置成，使得相应的撞击尖端轴线定向为在与撞击平面的最多成5度的不同的撞击角度内。

23.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的挖掘器组件的挖掘器固定器，该挖掘器固定器被构造成，使得当在使用中装配挖掘器组件时，撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多成5度的撞击角度内。

24.一种用于根据权利要求1至22中任一项所述的挖掘器组件的挖掘器工具，该挖掘器工具被构造成，使得当在使用中装配挖掘器组件时，撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多成5度的撞击角度内。

25.一种用于根据权利要求1至22中任一项所述的挖掘器组件的撞击元件，该撞击元件被构造成，使得当在使用中装配挖掘器组件时，撞击尖端轴线定向为在与撞击平面最多成5度的撞击角度内。

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