CN109312558A - 用于工具的磨损构件的磨损指示器 - Google Patents

用于工具的磨损构件的磨损指示器 Download PDF

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Abstract

提供一种磨损指示器(118)，该磨损指示器用于机器的磨损构件(16)，其中，磨损构件(16)在机器的使用期间经受磨损。磨损指示器(118)可包括插塞构件，该插塞构件构造成定位在经受磨损的磨损构件(16)的区域中。插塞构件可定向成使得中心轴线沿基本上平行于磨损构件(16)的磨损方向的方向延伸。磨损指示器(118)可包括垂直于插塞构件的中心轴线在沿着中心轴线的轴向隔开平面中剖取的多个明显不同和有区别的轴向横截面(118a、118b、118c、118d)。

Description

用于工具的磨损构件的磨损指示器
技术领域
本发明总地涉及一种磨损指示器，并且更具体地说涉及用于工具的磨损构件的磨损指示器。
背景技术
诸如装载机、挖掘机、液压采矿铲、线缆铲、斗轮以及拉索之类的许多土方作业机器包括用于移动材料(例如，用于从土中挖出材料)的工具。这些工具通常经受在移动材料的同时经历的磨蚀和冲击产生的极度磨损。为了缓解磨损，可更换磨损构件装配于工具并且接合正移动的材料。
授予Akinlua等人的美国专利申请公开2015/0266527A1(’527公开文献)描述了一种用于机器的履带组件的链接件。链接件主体包括第一表面和第二表面，该第一表面构造成接触履带组件的可旋转元件，而该第二表面构造成接触联接于链接件主体的履带靴部。该链接件包括靠近于第一表面限定在链接件主体上的多个标记，其中，每个标记指示链接件主体相对于第一表面的渐进磨损。
’527公开文献的系统可在监控机器的磨损元件的渐进磨损上提供某些益处。然而，会便于识别机器的磨损元件的表面上的磨损程度并且会使得能够自动地识别磨损程度的又一些改进可能是期望的。所公开的实施例可有助于解决这些和其它问题。
发明内容
本发明的一个方面涉及磨损指示器，该磨损指示器用于在机器的使用期间经受磨损的机器磨损构件。磨损指示器可包括插塞构件，该插塞构件构造成定位在经受磨损的机器磨损构件的区域中。插塞构件可定向成使得中心轴线沿基本上平行于机器磨损构件的磨损方向的方向延伸。磨损指示器可包括垂直于插塞构件的中心轴线在沿着中心轴线的轴向隔开平面中剖取的多个明显不同和有区别的轴向横截面。
本发明的另一方面涉及一种机器的磨损构件。该磨损构件可包括在机器的操作期间经受磨损的至少一个表面。该至少一个表面可包括至少一个磨损指示器，该至少一个磨损指示器构造成提供磨损构件的至少一个表面的区域的磨损量的指示。该至少一个磨损指示器可包括插塞，该插塞构造成定位在磨损构件的至少一个表面的区域中。插塞可定向成使得中心轴线沿基本上平行于机器磨损构件的磨损方向的方向延伸。磨损指示器可包括垂直于插塞构件的中心轴线在沿着中心轴线的轴向隔开平面中剖取的多个明显不同和有区别的轴向横截面。
本发明的又一方面涉及磨损指示器检测系统，该磨损指示器检测系统用于自动地检测机器的磨损构件的表面上的磨损量。该磨损指示器检测系统可包括一个或多个传感器装置，该一个或多个传感器装置定位在位于机器的磨损构件的表面区域中的至少一个磨损指示器的检测范围内。一个或多个传感器装置的每个可构造成在磨损构件的表面磨损不同的量而露出磨损指示器的多个隔开区域时辨别至少一个磨损指示器的明显不同和有区别的区域。
附图说明
图1是安装在工具上的多个示例性公开的磨损构件系统的立体图；
图2是图1的若干磨损构件系统的放大立体图：
图3是图1和图2的其中一个磨损构件系统的立体图；
图4是图3的磨损构件系统的示例性公开的安装基部的立体图；
图5是从不同的角度观察的图4所示安装基部的另一立体图；
图6是图3的磨损构件系统的示例性公开的磨损构件的立体图；
图7说明根据本发明的实施例的示例性磨损指示器的若干不同等轴视图；
图8提供在不同磨损阶段下的磨损构件上的示例性磨损指示器的若干示意图示；
图9是磨损指示器检测系统的示意图示；以及
图10是说明根据各个公开的实施例的用于制造磨损指示器的过程的示意图。
具体实施方式
图1和图2说明可附连于工具12的示例性磨损构件系统14。例如，工具12可以是铲斗(如图1中所示)、刮铲、铲、粉碎机、抓钩或松土机，并且可与土方作业机器(例如，装载机、挖掘机、液压采矿铲、线缆铲、斗轮、拉索或其它类型的土方作业机器)相关联。工具12可用于移动材料(例如，用于从土中挖出材料)。磨损构件系统14可附连于工具12的踵部15、17，并且可缓解在移动材料的同时由踵部15、17经历的磨蚀和冲击。
参照图3，每个磨损构件系统14可包括安装基部22、磨损构件16、保持器24以及插塞26。安装基部22可构造成(例如，固定地)附连于工具12的第一表面18和第二表面20(参照图1和2)。磨损构件16可构造成经由安装基部22可拆除地联接于工具12。保持器24可构造成在处于安装位置中时保持磨损构件16联接于安装基部22，且插塞26可构造成保护保持器24。一个或多个磨损指示器118(图6中示出)可包含到磨损构件16的一个或多个表面中，以提供在磨损构件16的那些表面处的磨损量的明显指示。磨损量的“明显”指示指代磨损指示器的各部分的一个或多个特征的差异，该差异由于磨损构件的表面处的磨损而变得暴露出来并且可由人类观察者或者通过一些类型的自动传感器装置检测到。可由人类观察者和自动传感器装置的一个或两者检测的与表面的磨损区域相关联的磨损指示器的一些示例特征可包括磨损指示器的具有不同形状、不同颜色、不同材料、不同纹理、不同的电磁辐射反应性、不同的电磁辐射反射率以及不同的电磁辐射吸收率的至少一种的各部分。例如下文更详细描述的是，磨损指示器118还可使得能够自动地识别由磨损构件16的各个磨损表面上的多个区域的每个所承受的磨损量。虽然附图说明构造成用于将磨损构件附连于诸如料斗之类工具的磨损构件系统，本领域普通技术人员会认识到的是，根据本发明各个实施方式的磨损指示器可包含到机器的任何磨损构件的磨损表面中，其中，磨损构件和磨损指示器在机器使用期间经受磨损。
图4和图5从各个角度说明示例性安装基部22。如图所示，安装基部22可包括大体平面第一基部部分28，该第一基部部分沿纵向方向30延伸。安装基部22还可包括大体平面第二基部部分44，该第二基部部分可沿大体垂直于第一基部部分28的方向(例如垂直方向46所示)从第一基部部分28延伸。
第一基部部分28可以是大体矩形的，并且可具有向内表面32，该向内表面构造成附连于工具12。第一基部部分28还可具有向外表面34，该向外表面与向内表面32相对。此外，第一基部部分28可具有成对相对侧部36、38，该成对相对侧部大体平行于纵向方向30延伸。第一基部部分28还可具有成对相对端部、即第一端部40和第二端部42，该成对相对端部沿大体垂直于纵向方向30的方向(示作纬度方向57)延伸。
参照图4和5，第一基部部分28可限定第一开口60，该第一开口可构造成接收磨损构件16的一部分和保持器24(参照图3)。第一开口60可沿着垂直方向46从向外表面34通过第一基部部分28延伸至向内表面32。第一开口60可完全地由第一基部部分28封围。第一开口60可包括第一部分和第二部分，该第一部分构造成用于接收磨损构件16的一部分，且该第二部分与第一部分邻接来用于接收保持器24。第一开口60的第一和第二部分可具有不同的形状，例如多边形、正方形、圆形、椭圆形、梯形或其它形状。
第一开口60可具有表面66和成对相对端部，该成对相对端部平行于纵向方向30行进。第一开口60的相对端部可包括成对相对凸缘，该成对相对凸缘可邻近于向外表面34从第一开口60的相对端部的下部区域朝向彼此向内延伸。相对凸缘可构造成当保持器24安装在第一开口60中时便于对保持器24的保持。
第一开口60的各部分可由相对倾斜表面76、78限定，该相对倾斜表面在它们从向内表面32延伸至向外表面34时朝向彼此会聚。由于会聚，第一开口60的周界77的在向内表面32处由倾斜表面76、78所限定的至少一部分可大于第一开口60的周界75的在向外表面34处由表面76、78所限定的另一部分。如图4-5中所示，倾斜表面76、78可绕垂直方向46是对称的。例如，倾斜表面76、78两者均可相对于垂直方向46以大约45度的角度β延伸。替代地，倾斜表面76、78两者均可相对于垂直方向46以另一角度延伸。替代地，表面76、78可绕垂直方向46是非对称的，并且可相对于垂直方向46以不同的角度延伸。
第一基部部分28还可包括多个装载垫86，该多个装载垫构造成接触工具12和磨损构件16。装载垫86可构造成沿大体垂直于平面第一基部部分28、大体垂直于平面第二基部部分44以及大体平行于平面第一基部部分28和平面第二基部部分44两者的方向将载荷从磨损构件16传递至安装基部22和工具12。装载垫86可包括第一基部部分28的突部。突部可由表面的围绕第一基部部分28的凸起部分形成。突部可以是大体平台形状的，其中，第一基部部分28表面的凸起部分可向外延伸至大体平坦外表面。装载垫86的外表面可取决于他们对应于或基本上平行于的表面而构成向内表面32、向外表面34、侧部36、38以第二端部42的凸起部分。例如，装载垫86的大体平行于向内表面32的外表面可构成向内表面32的一部分，并且可在这里称为向内表面32。装载垫86可定位在第一基部部分28的角部处，并且可构造成基本上围绕第一基部部分28的角部的至少一部分。装载垫86可从他们的对应表面凸起例如在约0.5毫米至约4毫米之间的距离。从向内表面32凸起并且构成向内表面32的一部分的装载垫86可构造成接触第一表面18。从向外表面34、侧部36、38以及第二端部42凸起的装载垫86可构造成当磨损构件16联接于安装基部22(例如，处于安装位置中)时接触磨损构件16。
第二基部部分44可从第一基部部分28的第二端部42延伸。第二基部部分44可具有向内表面48，该向内表面构造成附连于工具12。第二基部部分44还可具有向外表面50，该向外表面与向内表面48相对。此外，第二基部部分44还可具有成对相对侧部52、54，该成对相对侧部从第一基部部分28延伸。第二基部部分44还可具有成对相对端部、即下部端部56和上部端部58，该成对相对端部沿大体垂直于纵向方向30的方向延伸。
第二基部部分44还可具有突部59，该突部沿大体平行于第一基部部分28的方向从上部端部58延伸。如图4-5中所示，第一基部部分28、第二基部部分44以及突部59可形成大体L形安装基部。如图所示，安装基部22的边缘和角部可以带圆角或倒圆以减小应力。
在一些实施例中，安装基部22可焊接于工具12。为了便于此种焊接，焊接开口可形成在基部22中，以接收焊接材料，且基部部分28、44的相应第一端部40和上部端部58可包括斜切表面以接收焊接材料。例如，基部22中的焊接开口可以是大体椭圆形的，并且可形成在第一基部部分28中。替代地，焊接开口可以是其他形状的，或者可形成在第二基部部分44中。在又一替代例中，焊接开口可形成在第一和第二基部部分28、44两者中。
在第一端部40处，第一基部部分28可具有第一斜切表面82，该第一斜切表面构造成接收焊接材料，用于将第一部分28附连于工具12的第一表面18。当向内表面32附连于工具12时，第一斜切表面82可从向内表面32的端部远离工具12延伸。第一斜切表面82可沿着第一端部40延伸小于第一端部40的整个长度。
在上部端部58处，第二基部部分44可具有第二斜切表面84，该第二斜切表面构造成接收焊接材料，用于将第二基部部分44附连于工具12的第二表面20。当向内表面48附连于工具12时，第二斜切表面84可从向内表面48的端部远离工具12延伸。如图所示，第二斜切表面84可定位在突部59的端部处。第二斜切表面84可沿着上部端部58延伸小于上部端部58的整个长度。基部22中的焊接开口、第一斜切表面82以及第二斜切表面84可组合地使得安装基部22在三个位置处焊接于工具12。
参照图4-5，第二基部部分44的侧部52、54可构造成从第一基部部分28的侧部36、38设置。侧部52、54还可构造成在他们远离第一基部部分28延伸时朝向彼此会聚。如图所示，侧部52、54可以是绕垂直方向46对称的。例如，侧部52、54两者可相对于垂直方向46以大约3度的角度延伸。换言之，在上部端部58处沿着纬度方向57的第二基部部分44可窄于下部端部56处的第二基部部分44。如图4-5中所示，向内表面32在第二端部42和下部端部56处向侧部52、54的过渡部可带圆角，以减小应力。
根据一个实施例，如图4-5中所示，第一基部部分28的向内表面32(包括装载垫86的构成向内表面32的一部分的外表面)可以是凹入的，且具有一定曲率半径。向内表面32(包括装载垫86的构成向内表面32的一部分的外表面)的曲率半径可大体与第一表面18在工具12的踵部15、17处的曲率半径相对应。两个表面的对应曲率半径可便于装载垫86的构成向内表面32的一部分和第一表面18的外表面的齐平匹配。凹入向内表面32可具有在约400毫米和约800毫米之间的曲率半径。在一些实施例中，曲率半径可在约500毫米和约700毫米之间。例如，曲率半径可以是约600毫米。可利用其它曲率半径。在另一替代实施例中，第一基部部分28的向内表面32可以是基本上平坦的。具有平坦向内表面32的安装基部22可用在工具12的第一表面18处，其中，第一表面18对应地是平坦的，以便于表面的齐平匹配。除了向内表面32的曲率半径上的差异以外，安装基部22可另外在两个替代构造中是相同的。
安装基部22可在尺寸上改变，由此使得安装基部22能适配各种不同尺寸的工具12。虽然安装基部22的尺寸可改变，但即使安装基部22和对应的磨损构件系统14的总体尺寸上存在变化，各种尺寸的比值可仍然大体是相同的。
图6说明具有多个磨损指示器118的示例性磨损构件16。如图所示，磨损构件16可包括大体平面的第一磨损构件部分88，该第一磨损构件部分沿纵向方向30延伸。磨损构件16还可包括大体平面的第二磨损构件部分90，该第二磨损构件部分可沿大体垂直于第一磨损构件部分88的方向从第一磨损构件部分88延伸。
第一磨损构件部分88可以是大体矩形的，并且可具有第一向内表面89。第一磨损构件部分88还可具有磨损表面94，该磨损表面与第一向内表面89相对。如图所示，第一磨损构件部分88的沿与第二磨损构件部分90延伸的方向相平行的方向的厚度可在第一磨损构件部分88从第二磨损构件部分90延伸时减小。第一磨损构件部分88可限定第二开口102，该第二开口可构造成用于供保持器24通过(参照图3)。第二开口102可沿着垂直方向46从磨损表面94通过第一磨损构件部分88延伸至第一向内表面89。此外，第二开口102可以是大体矩形形状的。
如图6中所示，磨损表面94可以是凸起的并且具有曲率半径。磨损表面94的曲率半径可大体与第一表面18在工具12的踵部15、17处的曲率半径相对应。凸起磨损表面94可具有在约500毫米和约800毫米之间的曲率半径。在一些实施例中，曲率半径可在约600毫米和约700毫米之间。在一些实施例中，曲率半径可在约650毫米和约660毫米之间。例如，曲率半径可以是约655毫米。
第二磨损构件部分90可以是大体矩形的，并且可具有第二向内表面91，该第二向内表面与第一磨损构件部分88的第一向内表面89邻接。磨损构件16的第一向内表面89和第二向内表面91可限定接收凹穴96，该接收凹穴构造成接收安装基部22。接收凹穴96可以是第一磨损构件部分88和第二磨损构件部分90内的大体矩形凹入空腔。如图所示，接收凹穴96的宽度可小于磨损构件16的宽度。第一磨损构件部分88可包括接收凹穴96的构造成接收第一基部部分28的一部分，且第二磨损构件部分90可包括接收凹穴96的构造成接收第二基部部分44的一部分。接收凹穴96的由第一磨损构件部分88限定的一部分可与第二磨损构件部分90相对地在第一端部92处打开。换言之，沿着纵向方向观察，接收凹穴96可在第一磨损构件部分88的第一端部92处打开。
第一磨损构件部分88的第一向内表面89可限定邻近于第二开口102的突出部104，该突出部构造成用于在附连于工具12时将磨损构件16可拆除地联接于安装基部22。突出部104可定位在第二开口102和磨损构件16的第一端部92之间。突出部104可具有相对的接合侧表面106、108，这些接合侧表面可在它们远离接收凹穴96内的第一向内表面89延伸至突出部104的上表面112时彼此分开。如图6中所示，接合侧表面106、108可绕垂直方向46是对称的。例如，接合侧表面106、108可相对于垂直方向46以例如约45度的角度远离第一向内表面89延伸。当沿着第一磨损构件部分88的大体垂直于第二磨损构件部分90的轴线观察时，突出部104可大体是等腰梯形形状的。如图所示，每个接合表面106、108和第一向内表面89之间的结合部可导圆，以减小突出部104和第一磨损构件部分88内的应力。磨损构件16的其它结合部、边缘和角部也可带圆角或导圆以减小应力。
突出部104还可具有从第一向内表面89延伸至上表面112的前表面114和与前表面114相对的后表面。前表面114和与前表面114相对的后表面可大体垂直于第一向内表面89。突出部104可构造成与安装基部22的第一基部部分28中的第一开口60的一部分形成燕尾状结合部。此外，突出部104可构造成使得突出部104的高度可小于接收凹穴96的深度，从而使得突出部104可完全地定位在接收凹穴96内。换言之，突出部104可构造成使得突出部104中任何部分均不延伸超出接收凹穴96的边界。
参照图6，第二磨损构件部分90可具有相对的侧表面98、100，这些侧表面从第一磨损构件部分88延伸。侧表面98、100一开始沿着它们长度的一部分而远离彼此分开，而然后在它们从第一磨损构件部分88延伸时朝向彼此会聚。侧表面98、100的会聚部分可相对于垂直方向46以一定角度延伸。侧表面98、100相对于垂直方向46的角度可在约15度和约18度之间，或者在替代的实施例中，基本上是平行的。
磨损构件16还可限定一个或多个磨损指示器118，该一个或多个磨损指示器位于磨损构件16的一个或多个磨损表面中。磨损指示器118可构造成提供关于何时应利用新的磨损构件16来更换磨损构件16的指示。关于何时应更换磨损构件16的指示可例如是当磨损构件16的材料的充足部分被磨损而由此通过一个或多个磨损指示器118而露出安装基部22时。换言之，当安装基部22通过一个磨损指示器118的位置处的磨损构件16变得可见时，这可用作应更换磨损构件16的指示。
第一磨损构件部分88可限定磨损指示器118，该磨损指示器在第二开口102和第二端部120之间形成在接收凹穴96内的向内表面89上。磨损指示器118可包括凹部，该凹部远离接收凹穴96从第一向内表面89凹入到第一磨损构件部分88中。第二磨损构件部分90还可限定磨损指示器118，该磨损指示器在第二磨损构件部分90的中心区域中形成在第二向内表面91上。形成在第二向内表面91上的磨损指示器118可包括凹部，该凹部远离接收凹穴96凹入到第二向内表面91中。通过远离接收凹穴96凹入磨损指示器118，应更换磨损构件16的指示可在安装基部22的任何磨损发生之前发生。磨损指示器118从接收凹穴96内的第一向内表面89的凹入深度可在约1毫米和约5毫米之间。在其它实施例中，该深度可以在约2毫米和约4毫米之间。例如，该深度可以是约3毫米。
如图7和图8中所示，根据本发明的各个实施例的磨损指示器118可以是插塞构件，该插塞构件构造成定位在磨损构件16的经受磨损的区域中。插塞构件可定向成使得插塞构件的中心轴线沿基本上平行于磨损构件的磨损方向的方向延伸。这里使用的“基本上平行”指代在相对于插塞构件的中心轴线的方向的正负10度内的方向。磨损指示器118可包括垂直于插塞构件的中心轴线在沿着中心轴线的轴向隔开平面中剖取的多个明显不同和有区别的轴向横截面。这里使用的“明显不同和有区别的轴向横截面”指代插塞构件在沿着插塞构件的中心轴线并且垂直于该中心轴线的轴向隔开位置处剖取的每个单独的轴向横截面处的一个或多个特征之间的差异程度。明显区别于第二轴向横截面的第一轴向横截面具有一个或多个特征，该一个或多个特征可被察觉并且区别于第二轴向横截面的一个或多个特征。当第一和第二轴向横截面彼此轴向地隔开时，第一轴向横截面也是与第二轴向横截面不同的轴向横截面。因此，如这里使用的是，明显不同于并且区别于第二轴向横截面的第一轴向横截面不仅与第二轴向横截面轴向地隔开，而且还能由人类观察者或者由定位在插塞构件的检测范围内的一个或多个传感器装置与第二轴向横截面区别开来。在沿着插塞构件的中心轴线的轴向隔开位置处剖取的有区别轴向横截面可与磨损构件16上的相继磨损增量相对应。在磨损指示器118的各个实施例中，同样将插塞构件磨损至明显有区别的轴向横截面所需的磨损构件16的磨损增量可以是在磨损构件16须更换或维修之前能承受的总体磨损量的某个期望百分比。例如，插塞构件可在磨损方向上设有沿着插塞构件的中心轴线均匀地隔开的N个明显有区别的轴向横截面。在该实施方式中，从插塞构件的一个轴向横截面至插塞构件的相继的明显有区别轴向横截面的磨损构件16的磨损以及磨损指示器118可指示是磨损构件的总体磨损寿命的1/N的磨损量。
例如图7中最佳观察到的是，磨损指示器118的一个示例性实施例可以是插塞，该插塞沿至少一个方向是不对称的。在不对称的插塞构件情形中，多个明显不同和有区别的轴向横截面的在垂直于中心轴线的第一平面中剖取的第一个可具有能与轴向横截面的在第二平面中剖取的第二个辨别的不同形状，该第二平面垂直于中心轴线并且与第一平面隔开与磨损构件上的磨损增量相对应的距离。在图7中说明的示例性实施例中，磨损指示器118在各部分中具有四个明显不同和有区别的轴向横截面118a、118b、118c和118d。在图8中示出沿基本上垂直于磨损指示器118和磨损构件16的磨损方向的方向观察到的每个不同轴向横截面的外观。
虽然图7和图8说明具有四个明显不同和有区别的轴向横截面的磨损指示器118的示例性实施例，但在各个替代实施例中，磨损指示器118可具有垂直于不对称插塞构件的中心轴线剖取的两个或更多个视觉上有区别的轴向横截面。与第二位置处相比，第一位置处的与磨损指示器118上和磨损构件16上较小的磨损量相对应的两个或更多个轴向横截面的一个是比第二位置处的轴向横截面小的圆扇段。如图8中所示，在磨损构件16的第二磨损构件部分90上的位置中，在磨损指示器118的轴向端视图中最佳地观察到该特征。
在图7-9中说明的示例性实施例中的磨损指示器118包括垂直于非对称插塞构件的中心轴线剖取的四个视觉上有区别的轴向横截面。轴向横截面的第一个与磨损构件16的大致25％磨损水平相对应。当沿基本上平行于插塞构件的中心轴线的方向从磨损指示器118的一个端部观察时，第一轴向横截面在磨损构件16和磨损指示器118磨损至磨损指示器118的具有四分之一圆形状的第一部分118a时出现。磨损指示器118的轴向横截面的第二个与磨损构件16的大致50％磨损水平相对应。当沿基本上平行于插塞构件的中心轴线的方向从磨损指示器118的一个端部观察时，第二轴向横截面随着磨损指示器118的具有二分之一圆形状的第二部分118b出现。轴向横截面的第三个与磨损构件16的大致75％磨损水平相对应。当沿基本上平行于插塞构件的中心轴线的方向从磨损指示器118的一个端部观察时，第三轴向横截面随着磨损指示器118的具有四分之三圆形状的第三部分118c出现。轴向横截面的第四个与磨损构件16的大致100％磨损水平相对应。当沿基本上平行于插塞构件的中心轴线的方向从磨损指示器118的一个端部观察时，第四轴向横截面随着磨损指示器118的具有整个圆形状的第四部分118d出现。因此，例如在图8和9中最佳说明的是，例如定位在磨损构件16的第二磨损构件部分90中的磨损指示器118在磨损构件16和磨损指示器118增量地磨损至不同的轴向隔开平面时提供明显不同和有区别的形状。
在磨损指示器118的替代实施例中，插塞构件的多个明显不同和有区别的轴向横截面的在垂直于中心轴线的第一平面中剖取的至少第一个可具有能与轴向横截面的在第二平面中剖取的第二个辨别的不同形状，该第二平面垂直于中心轴线并且与第一平面隔开与磨损构件上的磨损增量相对应的距离。除了不同形状以外，对于非对称插塞构件中的每个轴向横截面可提供设置在每个不同轴向横截面处的有区别着色，或者针对沿着对称插塞构件的中心轴线的轴向隔开平面处的相同形状轴向横截面可提供有区别着色。
在磨损指示器118的另一替代实施例中，插塞构件的多个明显不同和有区别的轴向横截面的在垂直于中心轴线的第一平面中剖取的至少第一个可包括能与轴向横截面的在第二平面中剖取的第二个辨别的不同材料，该第二平面垂直于中心轴线并且与第一平面隔开与磨损构件上的磨损增量相对应的距离。在磨损指示器118的又一替代实施例中，插塞构件的多个明显不同和有区别的轴向横截面的在垂直于中心轴线的第一平面中剖取的至少第一个可包括能与轴向横截面的在第二平面中剖取的第二个辨别的不同纹理，该第二平面垂直于中心轴线并且与第一平面隔开与磨损构件上的磨损增量相对应的距离。
在磨损指示器118的又一些替代实施例中，插塞构件可由弹性体材料和金属材料的至少一种制成。磨损指示器的多个明显不同和有区别的轴向横截面能由于不同形状、不同颜色、不同材料、不同纹理、不同电磁辐射反应性、不同电磁辐射反射率以及不同电磁辐射吸收率的至少一个而彼此辨别。
自动磨损指示器检测系统可包括诸如照相机的一个或多个传感器装置，该一个或多个传感器装置定位在设置于磨损构件16的磨损表面上的一个或多个磨损指示器的检测范围内。图9说明示例性磨损指示器检测系统，并且会在以下段落中进行更详细地讨论。
工业实用性
所公开的磨损指示器可包含到机器的磨损构件上经受磨损的各个表面中。磨损构件可包括诸如图1和2中示出的料斗12的工具，或者在机器的使用期间经受磨损的其它工具或部件。根据本发明的各个实施方式的磨损指示器可生产为单独的部件并且安装到磨损构件的表面中的凹部中，按压到通过磨损构件钻取的通孔中，或者直接地机加工或形成到磨损构件的表面中。此外，多个表面磨损指示器可设置在机器的磨损构件的不同表面的不同区域上，由此使得能够精确地监控磨损构件的总体预期寿命并且便于规划所需的维护间隔。
根据本发明的各个示例性实施例的磨损指示器可便于使用磨损指示器检测系统，用于自动地检测机器的磨损构件的表面上的磨损量。如图9中所示，磨损指示器检测系统可包括一个或多个传感器装置220，该一个或多个传感器装置定位在位于机器的磨损构件16的表面区域中的至少一个磨损指示器118的检测范围230内。一个或多个传感器装置220的每个可构造成在磨损构件16的表面区域磨损不同的量而相继地露出磨损指示器118的多个有区别轴向横截面时辨别至少一个磨损指示器118的明显不同和有区别的轴向横截面。
虽然图9说明照相机用作传感器装置220，但本领域普通技术人员会认识到的是，磨损指示器118的明显不同和有区别的轴向横截面的自动检测可包括使用一个或多个传感器装置，其中，一个或多个传感器装置的每个可包括至少一个传感器，该至少一个传感器构造成检测电磁辐射，并且其中，电磁辐射可包括可见光、紫外光、红外光、无线电波、超声波和X射线的一种或多种。
磨损指示器检测系统还可包括一个或多个传感器装置，该一个或多个传感器装置构造成经由一个或多个有线、无线和蜂窝通信系统发射指示至少一个磨损指示器的明显不同和有区别的区域的信号。
所公开的磨损指示器118可使用诸如铸造或模制的传统技术来制造。替代地，所公开的磨损指示器可使用通常称为添加制造或添加制作的传统技术来制造。已知的添加制造/制作工艺包括诸如3D打印的技术。3D打印是材料可在计算机的控制下沉积在相继层中的工艺。计算机控制添加制作设备以根据三维模型(例如，诸如AMF或STL文件的数据文件)沉积相继层，该三维模型构造成转换成多个切片，例如基本上二维切片，这些切片各自限定磨损指示器的横截面层，以制造或制作磨损指示器。在一个情形中，所公开的磨损指示器会是原始部件，且3D打印工艺会用于制造磨损指示器。在其它情形中，3D工艺会用于复制现有的磨损指示器，并且经复制的磨损指示器可作为零部件售卖。这些经复制的零部件磨损指示器可以是原始磨损指示器的精确复本或者仅仅在非关键方面不同的伪复本。
参照图10，用于表示原始磨损指示器118的三维模型1001可以在计算机可读存储介质1002上，例如，包括软盘、硬盘或磁带的磁性存储器；诸如固态盘(SSD)或闪速存储器的半导体存储器；光盘存储器；磁-光盘存储器；或者能由至少一个处理器读取的信息或数据可存储在其上的任何其它类型的物理存储器。此种存储器介质可结合商业上可获得3D打印机1006使用，以制造或制作磨损指示器118。替代地，三维模型能以流的方式电子地传输至3D打印机1006，而非永久地存储在3D打印机1006的位置处。在任一情形中，三维模型构成磨损指示器的数据表示，该数字表示适合于用在制造磨损指示器中。
该三维模型能以各种已知的方式形成。通常，三维模型通过将表示磨损指示器的数据1003输入至计算机或者诸如基于云的软件操作系统的处理器1004而创建。该数据然后用作表示物理磨损指示器的三维模型。该三维模型旨在适合于制造磨损指示器的目的。在示例性实施例中，三维模型适合于通过添加制造技术来制造磨损指示器的目的。
在图10中示出的一个实施例中，数据的输入可利用3D扫描仪1005来实现。该方法可包含经由接触和数据接收装置来接触磨损指示器以及接收来自接触的数据，以产生三维模型。例如，3D扫描仪1005可以是接触型扫描仪。经扫描的数据可输入到3D建模软件程序中以准备数字数据集。在一个实施例中，接触可以通过使用坐标测量机器进行直接物理接触而发生，该坐标测量机器通过使探针与磨损指示器的表面接触来测量磨损指示器的物理结构，以产生三维模型。在其它实施例中，3D扫描仪1005可以是非接触式扫描仪，且该方法可包括将投射的能量(例如光或超声波)引导到待复制的磨损指示器上并接收经反射的能量。从该经反射能量中，计算机会产生用于制造磨损指示器的计算机可读三维模型。在各个实施例中，多个2D图像可用于创建三维模型。例如，3D物体的2D切片能组合以创建三维模型。代替3D扫描仪，可使用计算机辅助设计(CAD)软件来进行数据的输入。在该情形中，可通过使用CAD软件产生所公开的磨损指示器的虚拟3D模型来形成三维模型。三维模型会从CAD虚拟3D模型中产生，以制造磨损指示器。
用于产生所公开的磨损指示器的添加制造工艺可包含诸如塑料、橡胶、金属之类的材料。在一些实施例中，可执行附加的工艺以产生完工产品。此种附加的工艺可例如包括清洁、硬化、热处理、材料移除以及抛光的一种或多种。可附加于或替代这些所识别的工艺来执行完成完工产品所需的其它工艺。
对于本领域技术人员显而易见的是，可对所公开的磨损指示器、磨损构件和/或磨损指示器检测系统作出各种修改和改变。在考虑了所公开的方法和设备的说明和实践后，其它实施例对于本领域技术人员会是显而易见的。说明书和示例仅仅旨在被认为是示例性的，而真实范围由以下权利要求和他们的等同物所指示。

Claims (10)

1.一种用于机器的磨损构件(16)的磨损指示器(118)，其中，所述磨损构件(16)在所述机器的使用期间经受磨损，且所述磨损指示器(118)包括：
插塞构件(118)，所述插塞构件构造成定位在所述磨损构件的经受磨损的区域中，且所述插塞构件(118)定向成使得中心轴线沿基本上平行于所述磨损构件(16)的磨损方向的方向延伸；以及
磨损指示器(118)，所述磨损指示器包括垂直于所述插塞构件(118)的所述中心轴线在沿着所述中心轴线的轴向隔开平面中剖取的多个明显不同和有区别的轴向横截面。
2.根据权利要求1所述的磨损指示器(118)，其中，所述插塞构件(118)沿至少一个方向是不对称的，且所述多个明显不同和有区别的轴向横截面的在垂直于所述中心轴线的第一平面中剖取的第一个具有能与所述轴向横截面的在第二平面中剖取的第二个辨别的不同形状，所述第二平面垂直于所述中心轴线并且与所述第一平面隔开与所述磨损构件(16)上的磨损增量相对应的距离。
3.根据权利要求2所述的磨损指示器(118)，其中，所述磨损指示器(118)包括垂直于所述非对称插塞构件(118)的所述中心轴线剖取的至少两个视觉上有区别的轴向横截面，并且其中，与第二位置处相比，在第一位置处的与所述插塞构件和所述磨损构件上的较小磨损量相对应的至少两个轴向横截面的一个是比所述第二位置处的所述轴向横截面小的圆扇段。
4.根据权利要求3所述的磨损指示器(118)，其中，所述磨损指示器(118)包括垂直于所述非对称插塞构件的所述中心轴线剖取的四个视觉上有区别的轴向横截面，并且其中，所述轴向横截面的与所述磨损构件的大致25％磨损水平相对应的第一个是四分之一圆，所述轴向横截面的与所述磨损构件的大致50％磨损水平相对应的第二个是二分之一圆，所述轴向横截面的与所述磨损构件的大致75％磨损水平相对应的第三个是四分之三圆，且所述轴向横截面的与所述磨损构件的大致100％磨损水平相对应的第四个是整个圆。
5.根据权利要求1所述的磨损指示器(118)，其中，所述明显不同和有区别的轴向横截面的在垂直于所述中心轴线的第一平面中剖取的第一个具有能与所述轴向横截面的在第二平面中剖取的第二个辨别的不同颜色，所述第二平面垂直于所述中心轴线并且与所述第一平面隔开与所述磨损构件上的磨损增量相对应的距离。
6.根据权利要求1所述的磨损指示器(118)，其中，所述明显不同和有区别的轴向横截面的在垂直于所述中心轴线的第一平面中剖取的第一个包括能与所述轴向横截面的在第二平面中剖取的第二个辨别的不同材料，所述第二平面垂直于所述中心轴线并且与所述第一平面隔开与所述磨损构件上的磨损增量相对应的距离。
7.根据权利要求1所述的磨损指示器(118)，其中，所述明显不同和有区别的轴向横截面的在垂直于所述中心轴线的第一平面中剖取的第一个包括能与所述轴向横截面的在第二平面中剖取的第二个辨别的不同纹理，所述第二平面垂直于所述中心轴线并且与所述第一平面隔开与所述磨损构件上的磨损增量相对应的距离。
8.根据权利要求1所述的磨损指示器(118)，其中，所述插塞构件(118)由弹性体材料制成，且所述多个明显不同和有区别的轴向横截面由于不同形状和不同颜色的至少一种而能彼此辨别。
9.根据权利要求1所述的磨损指示器(118)，其中，所述插塞构件(118)在所述多个轴向横截面的每个处至少部分地由所述多个轴向横截面的每个处的具有明显不同和有区别的特征的一种或多种材料制成，所述特征包括不同的电磁辐射反应性、不同的电磁辐射反射率以及不同的电磁辐射吸收率的至少一种。
10.一种机器的磨损构件(16)，所述磨损构件(16)包括：
至少一个表面，所述至少一个表面在所述机器的操作期间经受磨损，且所述至少一个表面包括至少一个根据权利要求1所述的磨损指示器(118)，所述磨损指示器构造成提供所述磨损构件(16)的所述至少一个表面的区域的磨损量的指示。
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