CN105240010A - 可变角度的切削头保持组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可变角度的切削头保持组件。一种用于将切削头安装在切割机处的切削头保持组件。该组件包括支架本体，用以接收柄状适配器，其中切割头可在适配器的一端处拆卸。环形肩部设置在适配器的切削头安装端处，该适配器的切削头安装端具有楔形构造，以便将切削头相对于适配器的柄以倾斜角度安装，以提供期望的切削头冲角。

Description

可变角度的切削头保持组件
技术领域
本发明涉及一种用于将切削头(cuttingbit)安装在切割机处的切削头保持组件，并且特别地但非排它地，涉及可构造成改变切削头冲角的组件。
背景技术
已经针对各种特定应用(包括：采矿、挖沟、挖隧道、地基钻孔、路面铣削等等)而研制了岩石切割和挖掘机。典型地，呈可旋转滚筒形式的驱动本体或者钻头包括多个可更换的切削头，其提供了针对材料或者矿面的接触点。
比如，移动式采矿机包括可旋转切割头部，其中在旋转滚筒上设置切削头。随着切削头接触岩石的表面，它们偶然破裂并不可避免地磨损，导致降低的切割效率并需要更换。因此，期望的是经由可释放安装组件将切削头安装在切割头部(或驱动本体)处，该可释放安装组件使得在维护和维修期间能够便利并快速地更换切削头。
切削头(可替代地称为“切割截齿”或“工具截齿”)安装部在如下文献中进行了描述：US3,342,531；US3,627,381；US3,932,952；US4,343,516；US5,261,499；WO96/31682；US5,799,741；WO98/39553；US2008/0258536；US2008/0309148；WO2010/027315；US2011/0278908；EP1069278；EP1033216；DE102009052351和EP2514918。
切削头已经研制出来，其可以考虑落入至少两种一般类型中。第一种一般类型包括附接在伸长轴部的一端处的鼻部，而第二种类型包括具有内部腔体的切削头，该内部腔体配合到“适配器”的端部上，该适配器包括突起头部以及伸长轴部，头部被接收在切削头的内部腔体内，且柄部固定到在安装件本体内延伸的贯通钻孔处。
切削头撞击岩石的角度被称为“冲角”，且该角度是重要的切割参数。超硬截齿材料，比如金刚石复合物，呈现出增强的耐磨性且对于某些岩石类型来说是理想的。然而，由于其脆性，与更为传统的范围40°到50°相比，55°到60°的较大冲角是优选的。传统的截齿支架或者安装件以预定的冲角固定截齿，且目前不能使得操作者便利地改变冲角，以利用对于最适合的特殊的切割应用以及岩石或矿物类型可用的不同截齿材料的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种切削头保持组件，以允许设定不同的截齿安装角度。进一步的特定目的在于允许便利且快速地更换由不同材料形成的截齿，经由采用相对于截齿支架的不同的冲角设定，优化这些由不同材料形成的截齿。又进一步的特定目的在于提供一种组件，该组件允许在切割头部处便利地更换(在工作环境中)和可靠地安装不同截齿，而不需要更换在头部安装的截齿支架。
可以经由截齿保持组件而实现这些目的，在该截齿保持组件中，截齿可释放地安装在适配器处，该适配器具有轴状构造，该适配器相应地可释放地安装在截齿支架处。特别地，适配器构造有在轴的一端处的截齿安装突起，该截齿安装突起取向为相对于轴的纵向轴线成一个预定横交角度。这种布置对于以倾斜取向(代表预定的冲角)安装截齿是有效的。。通过更换具有相对于轴的中心轴线以不同横交角度设定的相应安装突起的适配器，可以便利地调整截齿冲角。特别地，适配器可经由传统的保持件组件可释放地保持在支架处，传统保持件组件可选地呈可与轴和截齿支架接合的可释放的夹子、环或者螺栓形式。此外，截齿可借助于对应的保持件可释放地接合在阳型突起处，以在突起和切削头之间提供可释放联接。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于将切削头安装在切割机处的切削头保持组件，该组件包括：支架本体，该支架本体具有在本体的前端和后端之间的方向上延伸的钻孔，端表面定位在钻孔的入口处；伸长切削头轴部，该伸长切削头轴部具有中心纵向轴线并被构造成轴向延伸到钻孔中，以将轴部安装在支架本体处；轴部在一端处由阳型突起终止，该阳型突起构造成被接收在阴型腔体内，该阴型腔体形成于可附接到轴部的切削头内，突起被构造成经由保持件将切削头可释放地保持在轴部处；肩部，该肩部从阳型突起与轴部的第一端的轴向接合处从轴部径向向外突出，肩部的下侧表面被构造成以触碰接触或者几乎触碰接触的方式与端表面匹配，从而在支架本体处支撑轴部的安装；其特征在于，阳型突起的中心纵向轴线与轴部的纵向轴线横交对准，使得相对于轴部以大致倾斜的角度θ固定阳型突起，以便将切削头相对于支架本体以预定的冲角安装。
有利地，切削头可旋转地安装在突起处，而适配器(包括伸长轴部和阳型突起)不可旋转地安装在支架本体处，以便当切削头安装在适配器处时维持切削头的预定冲角。根据另一个方面的本发明也可以包括一组或者一套零件，所述一组或一套零件包括多个适配器，所述多个适配器具有不同构造的相应的肩部，以便提供相对于轴部的纵向轴线以不同的相应的角度倾斜或者倾向的相应的阳型突起。这种布置是有利的，允许使用者在支架本体处便利地更换不同适配器，以在使用中保持期望的切削头冲角。
优选地，肩部被构造为楔形，该楔形具有相对于轴向较薄部分的轴向较厚部分，下侧表面设置在楔形的下侧处。相应的部分代表了绕着中心轴线的肩部周向区域。在绕着轴线的周向方向上，肩部的相对轴向厚度按照光滑的无缝过渡改变，以便提供不间断的环形表面，用以支撑与切削头的后表面以及支架本体的轴向前表面的接触。这种布置有利于有效分布从切削头通过肩部传递到支架本体的负载力。据此且优选地，肩部包括向前面向的表面，以与切削头的向后面向的表面匹配。
优选地，阳型突起的纵向轴线与轴部的纵向轴线横交的角度在1°到60°；1°到40°；1°到30°；2°到20°；且更优选地5°到15°的范围中。这种布置有效地提供通过在支架本体处更换不同适配器而可获得的不同的冲角设定的期望范围，其中每一个适配器具有不同的相应的倾斜角度。
优选地，轴部或肩部进一步包括第一锁定构件，且支架本体包括第二锁定构件，第一构件和第二构件被构造成接合轴部并防止轴部在钻孔内旋转。可选择地，第一构件包括从轴部径向突出或从肩部轴向突出的阳型抵接部，且第二构件包括凹部，以至少部分地接收第一构件。互锁的凸耳和沟槽布置是将适配器可旋转地锁定在支架本体处以防止不期望的旋转的便利装置。根据另外的实施例，适配器和支架本体可包括多个凸耳和凹部匹配部件，所述多个凸耳和凹部匹配部件绕着轴部的中心轴线周向地分布且间隔开。另外，相应的锁定部件可设置在适配器和支架本体的不同轴向位置处，这些不同轴向位置包括比如，相对于前部安装的切削头来说：轴向前部位置、轴向中间位置和轴向后部位置。
优选地，肩部与轴部一体地形成。这样的布置有利地提供可靠的和坚固的适配器，该可靠和坚固的适配器有效地可靠地将负载力从切削头传递到支架本体并且减少应力集中的产生。
优选地，阳型突起的轴向后部区域包括从肩部轴向向前延伸的凹形或渐缩的环形表面，从而以紧密触碰接触的方式与切削头的腔体内的凸形或渐缩的表面匹配。据此，负载力均匀地并有效地从切削头传递到适配器，同时允许切削头在适配器上旋转。
优选地，轴部包括足以轴向延伸穿过钻孔的长度，使得轴部的向后的第二端从支架本体的后端突出；并且该组件进一步包括保持件，该保持件可在轴部的第二端处或朝向轴部的第二端安装，从而将轴部可释放地保持在支架本体处。适配器可经由多个不同机构而轴向地锁定在支架本体处，所述多个不同机构包括比如，本领域技术人员可以理解的是：螺纹轴和螺栓布置；可释放夹子；孔和销布置或者凸耳和沟槽布置，以及锁定项圈或者环布置。
可选地，阳型突起的轴向长度大体上在从肩部向后延伸的轴部的轴向长度的1/4到1/2的范围中。这种布置有效地提供了将切削头固定安装在适配器的前端处，同时提供了适配器在支架本体内的固定安装。
可选地，保持件包括环，并且突起包括缩进通道，以至少部分地接收环，使得环被径向地容纳在突起和切削头之间。
根据本发明的第二方面，提供了用于安装在切割机处的切削头组件，该切削头组件包括：如本文所述的保持组件；以及切削头，该切削头具有在第一端处的切削尖端以及从第二端向内突出的腔体，经由阳型突起在腔体内的匹配，将切削头可释放地安装在轴部处。
优选地，肩部为环形，从而提供了环形的下侧表面。优选地，肩部包括足以将切削头的第二端与支架本体的前端轴向间隔开并在切削头第二端和支架本体前端之间提供空间间隙的轴向长度。该空间间隙足以在切削头和支架本体之间提供非触碰接触，以保证负载力唯一地经由适配器从切削头传递到支架本体。肩部的最小轴向长度因此被构造成在阳型突起的整个倾斜角度范围内避免切削头和支架本体之间的触碰接触。切削头的最后部分和支架本体的相应的最前部分之间的轴向间隔距离可针对具有不同突起倾斜角度的不同适配器而改变。
附图说明
将仅通过示例并参考附图描述本发明的特定实施方式，在附图中：
图1为根据本发明的特定实施方式的切削头组件的外部侧视图，其中切割头部经由中间柄状适配器而可释放地安装在安装件本体处；
图2为穿过图1的切削头组件的截面侧视图；
图3为图2的切削头组件的分解的外部透视图，且为了说明性的目的，已将切削头移除；
图4为根据本发明另一特定实施方式的切削头保持组件的分解的外部透视图，且为了说明性的目的，已将切削头移除。
具体实施方式
参考图1，切削头组件100适于安装在切割机(未示出)的可旋转切割头部(或滚筒)的外表面处。组件100包括切削头101，该切削头101经由伸长适配器102而可释放且可旋转地安装在切削头支架103处，该伸长适配器102相应地可释放地安装在切削头支架本体103处。切削头101包括大致锥形轮廓，该大致锥形轮廓具有安装切削尖端106的前端104以及被安装在支架本体103的前端107处的后端105。支架本体103经由从支架本体103的一侧侧向突出的安装凸缘109而安装在切割头部(或滚筒)处。肩部110从适配器102径向向外突出，并包括大致楔形的构造。肩部110包括：向前面向的环形表面111，该向前面向的环形表面111定位为与切削头后端105接触；和向后面向的环形表面112，该向后面向的环形表面112定位为与在支架本体前端107处的环形表面113接触。据此，肩部110被构造为将切削头101从支架本体103轴向间隔开，从而这两个部件以非触碰接触的方式间隔开。另外地，切削头101经由肩部110的楔形构造而被安装成相对于适配器102成倾斜的横交角度，以便当切削头101与岩石接触时，提供期望的冲角。
参考图2，适配器102包括伸长轴部220，该伸长轴部220从肩部110轴向向后延伸，且特别地从向后面向的表面112轴向向后延伸。轴部220在第一端处由大体上用附图标记202表示的阳型突起终止。突起202包括大致圆形的端面210，并且具有经由外部凹形表面206径向向外张开的主体，该外部凹形表面206在其最后端处经由轴向短柱形表面208终止，该轴向短柱形表面208从向前面向的环形表面111轴向向前延伸。轴部220的第二端212从支架本体103的后端108轴向向后突出，其中轴部220容纳在贯通钻孔218内，该贯通钻孔218轴向延伸穿过在前端107和后端108之间的支架本体103。环形沟槽217在轴部第二端212处缩进，以接收保持夹(未示出)或者类似物，从而将适配器102轴向锁定在支架本体103处。另外地，轴部220包括环形通道216，该环形通道216大致位于在肩部110和第二端212之间的轴向中间，以部分地容纳附接环215并与附接环215接合，该附接环215夹在轴部220以及限定钻孔218的内表面之间。
切削头101包括大体上由附图标记201表示的内部腔体，内部腔体从后端105轴向向内延伸。腔体201成形为且设定尺寸为以大体紧密配合接触的方式接收突起202，使得切削头101经由在突起202和腔体201之间的联接可便利地安装于适配器102和从适配器102拆卸。此外，切削头101经由中间联接环204而可旋转地安装在突起202处，该中间联接环204容纳在腔体201内并径向地定位在突起202和腔体201的内部面向的表面207之间。特别地，环形通道203从腔体表面207径向缩进到切削头101中，从而至少部分地容纳环204。同样地，对应通道205缩进突起202内，从而至少部分地接收环204的相反面，使得环204被容纳在相应的通道203、205内以及两者之间，从而将切削头101可释放地保持在适配器102处。腔体表面207在腔体开口的区域(该区域从后端105轴向向内延伸)处包括凸曲率，以便以紧密触碰式接触的方式与在肩部110的紧邻轴向前方的位置处的突起202的外部凹形表面匹配。这种构造有利地优化了在破碎冲击期间被施加到切削头101的负载力的分布，以避免在该区域处的应力集中。
肩部110包括具有前环形表面111和后环形表面112的环形构造，前环形表面111和后环形表面112定位为分别与切削头后端105处的后环形表面200和适配器本体环形表面113形成紧密接合接触。相应的肩部抵接表面111、112彼此横交对准并且被柱形表面219间隔开。因为肩部110为楔形，所以其包括绕着纵向轴线211在周向方向上不均匀的轴向厚度，肩部110绕着该纵向轴线211居中，使得表面219在轴向方向上延伸但与轴线211横交对准。特别地，肩部110的周向段214比对应的周向段213在轴向上厚。据此，柱形表面219的长度(在大致轴向方向上)在较厚段214处比在较薄段213处大。此外，并根据具体实施方式，在较厚段214处柱形表面219距离轴线211的径向间隔比在较薄段213处表面219距离轴线211的对应径向间隔大。肩部110的这种楔形构造为切削头101提供了有效的成角度的底座，使得切削头101的中心轴线209经由倾斜角度θ与轴部的轴线211横交地对准。轴线209也对应于被居中地接收在腔体201内的突起202的中心轴线。根据具体实施方式，突起202和切削头101相对于轴线211延伸的倾斜角度在8°到12°的范围内。
为了维持突起202(和因此切削头101)相对于切削头支架表面113和轴部的轴线211的期望角度对准，适配器102经由旋转锁定机构而可旋转地锁定在支架本体103处。特别地，并参考图3，锁定机构包括阳型抵接部301，该阳型抵接部301在肩部110的紧邻后方且特别地在向后面向的肩部表面112处从轴部220径向向外突出。据此，抵接部301形成为被设置在轴部220前端处的凸耳。对应的凹部300形成在钻孔218的开口302内，该对应的凹部300成形为且设定尺寸为容纳抵接凸耳301，并且继而将适配器102旋转地锁定在支架本体103处。特别地，经由在凸耳301和凹部300之间的匹配的抵接接触而防止轴部220在钻孔218内绕着轴线211旋转。
图4示出了可替换的实施例，其中凸耳或者轴向突起401从肩部的向后面向的表面112向后延伸。凸耳401形成为截头圆柱并与轴部220径向间隔开。根据另一个实施例，支架本体103包括对应的大致柱形凹部400，该对应的大致柱形凹部400缩进向前面向的环形表面113中且与钻孔的开口302径向间隔开。据此，当适配器102安装在支架本体103处时，凸耳401接合到凹部400中，以将轴部220旋转地锁定在钻孔218内。

Claims (15)

1.一种用于将切削头(101)安装在切割机处的切削头(101)保持组件(100)，所述组件包括：
支架本体(103)，所述支架本体(103)具有在所述本体(103)的前端(107)和后端(108)之间的方向上延伸的钻孔(218)，端表面(113)被定位在所述钻孔(218)的入口(302)处；
伸长切削头(101)轴部(220)，所述伸长切削头(101)轴部(220)具有中心纵向轴线(211)并且被构造成轴向延伸到所述钻孔(218)中，从而将所述轴部(220)安装在所述支架本体(103)处；
所述轴部(220)在一端处由阳型突起(202)终止，所述阳型突起被构造成被接收在阴型腔体(201)内，所述阴型腔体(201)被形成于能够附接到所述轴部(220)的切削头(101)内，所述突起(202)被构造成经由保持件(204)将所述切削头(101)可释放地保持在所述轴部(220)处；
肩部(110)，所述肩部(110)在所述阳型突起(202)和所述轴部(220)的第一端的轴向接合处从所述轴部(220)径向向外突出，所述肩部(110)的下侧表面(112)被构造成以触碰接触或几乎触碰接触的方式与所述端表面(113)匹配，以支撑将所述轴部(220)安装在所述支架本体(103)处；
其特征在于：
所述阳型突起(202)的中心纵向轴线(209)与所述轴部(220)的所述纵向轴线(211)横交对准，使得将所述阳型突起(202)相对于所述轴部(220)以大致倾斜的角度(θ)固定，以便将所述切削头(101)相对于所述支架本体(103)以预定的冲角安装。
2.根据权利要求1所述的组件，其中所述肩部(110)被构造为楔形，所述楔形具有相对于轴向较薄部分(213)的轴向较厚部分(214)，所述下侧表面(112)被设置在所述肩部(110)的下侧处。
3.根据权利要求2所述的组件，其中所述下侧表面(112)和所述端表面(113)是大致平面的，以便以紧密触碰接触的方式匹配。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其中所述肩部(110)包括向前面向的表面(111)，所述向前面向的表面(111)用以与所述切削头(101)的向后面向的表面(200)匹配。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其中所述阳型突起(202)的所述纵向轴线(209)与所述轴部(220)的所述纵向轴线(211)横交的所述角度(θ)在1°到60°的范围中。
6.根据权利要求5所述的组件，其中所述角度(θ)的范围是2°到20°。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其中所述轴部(220)或所述肩部(110)进一步包括第一锁定构件(301，401)，并且所述支架本体(103)包括第二锁定构件(300，400)，所述第一和第二构件(301，401，300，400)被构造成接合所述轴部(220)并防止所述轴部(220)在所述钻孔(218)内旋转。
8.根据权利要求7所述的组件，其中所述第一构件(301，401)包括从所述轴部(220)或所述肩部(110)突出的阳型抵接部，并且所述第二构件(300，400)包括至少部分地接收所述第一构件(301，401)的凹部。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其中所述肩部(110)与所述轴部(220)一体地形成。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其中所述阳型突起(202)的轴向后部区域包括凹形或者渐缩的环形表面(206)，所述凹形或者渐缩的环形表面(206)从所述肩部(110)轴向向前延伸，以便以紧密触碰接触的方式与所述切削头(101)的所述腔体(201)内的凸形或者渐缩的表面(207)匹配。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其中所述轴部(220)包括是以轴向延伸穿过所述钻孔(218)的长度，使得所述轴部(220)的向后的第二端(212)从所述支架本体(103)的所述后端(108)突出；并且
所述组件进一步包括保持件，所述保持件能够在所述轴部(220)的所述第二端(212)处或者朝向所述轴部(220)的所述第二端安装，以将所述轴部(220)可释放地保持在所述支架本体(103)处。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其中所述阳型突起(202)的轴向长度大体上在从所述肩部(110)向后延伸的所述轴部(220)的轴向长度的1/4到1/2的范围中。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其中所述保持件(204)包括环，且所述突起(202)包括缩进通道(205)，所述缩进通道(205)用以至少部分地接收所述环，使得所述环被径向地容纳在所述突起(202)和所述切削头(101)之间。
14.一种用于安装在切割机处的切削头组件，包括：
根据前述权利要求中的任一项所述的保持组件(100)；和
切削头(101)，所述切削头(101)具有在第一端(104)处的切削尖端(106)以及从第二端(105)向内突出的腔体(201)，经由所述阳型突起(202)在所述腔体(201)内的匹配，将所述切削头(101)可释放地安装在所述轴部(220)处。
15.根据权利要求14所述的组件，其中所述肩部(110)为环形，以提供环形的下侧表面(112)。
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