CN109328251B - 用于固定到土方作业设备的地面接合耐磨零件的装卸系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于装卸土方作业设备上所使用的地面接合耐磨零件的装卸系统，所述装卸系统包括从设备拆除和装卸耐磨零件和/或安装新耐磨零件的装卸工具。所述工具可包括接合和/或脱离由所述耐磨构件保持的锁的扭力工具或其他工具。所述装卸系统允许操作员与待拆除或安装的重型零件保持一定距离，从而降低受伤风险。

Description

用于固定到土方作业设备的地面接合耐磨零件的装卸系统

技术领域

本公开涉及用于装卸固定到土方作业设备的地面接合耐磨零件诸如地面接合工具(GET)的装卸系统，以及用于拆除和安装此类耐磨零件的方法。

背景技术

在采矿和建筑中，通常沿着土方作业设备的挖掘边缘(诸如索斗铲机、线缆铲、正铲、液压挖掘机、装载机、斗轮挖掘机等的铲斗)提供地面接合耐磨零件(例如，顶端和护罩)。这些耐磨零件保护底层设备免于过度磨损，并且在一些情况下还执行其他功能，诸如破开挖掘边缘前面的地面。在使用期间，这些耐磨零件可遇到重荷载和高磨损状况。因此，必须定期更换这些耐磨零件。

这些耐磨零件通常安装在固定到土方作业设备(例如，沿着挖掘边缘)的基座上，且利用固定到基座的耐磨零件接合地面。该耐磨零件往往会更快磨坏并且在基座(其也可为可更换的耐磨零件)也必须维修或更换之前通常要更换多次。这种耐磨零件的一个示例是挖掘斗齿的顶端，其附接到土方作业机的铲斗的斗唇。斗齿通常包括作为基座固定到铲斗的斗唇的适配器，以及附接到适配器以引发与地面的接触的顶端或尖端。销或其他种类的锁用于将尖端固定到适配器。

存在与土方作业设备的地面接合耐磨零件的拆除和安装相关联的许多挑战和危害。耐磨零件可较庞大、笨重和/或不灵便，从而在拆除和安装期间提升、保持和/或操纵耐磨零件时带来困难和/或危害。磨损的零件可也为彼此不均匀的。耐磨零件的维护需要重型工具的支撑设备和运输，这可带来受伤风险，尤其是在不利条件(例如，极热或极冷、雨、雪、雨夹雪、黑暗等)下使用时。这些风险可因以下因素而加大：提升特征(诸如提升孔眼)被磨损掉、零件的复杂几何形状、空间限制、零件的取向、用于将零件固定到提升机的复杂或不稳定索具、工人所穿戴的厚重手套、受冲击的泥土微尘、拆除和安装所需的锤等。

发明内容

本公开涉及用于装卸与土方作业设备(例如，挖掘设备)一起使用的地面接合耐磨零件的装卸系统。该装卸系统可有利于地面接合耐磨零件的轻松、快速和/或安全拆除和/或安装、和/或耐磨零件的其他装卸。

在一个实施方案中，用于土方作业设备的地面接合耐磨零件的装卸系统包括装卸工具，该装卸工具具有抓持并释放耐磨零件后部的一对可动臂，以及接合耐磨零件前部并在耐磨零件前部下面的支撑件。操纵器支撑并移动装卸工具，以接合耐磨零件并且将耐磨零件安装到土方作业设备上和/或从土方作业设备拆除耐磨零件。控制器控制装卸工具和操纵器的移动。

在另一个实施方案中，用于土方作业设备的地面接合耐磨零件的装卸系统包括多个离散装卸工具，每个装卸工具包括抓持并释放耐磨零件的抓持组件；操纵器，该操纵器具有连接器，该连接器单独地接合并移动每个装卸工具以接合耐磨零件，以便将耐磨零件安装到基座上和/或从基座拆除耐磨零件；和控制器，所述控制器控制操纵器和装卸工具的移动。

在另一个实施方案中，用于土方作业设备的地面接合耐磨零件的装卸系统包括装卸工具，该装卸工具包括用于接合耐磨零件上的鼻部的相对轴承表面，以及用于接合并释放鼻部中的锁开口的支撑件。操纵器支撑并移动装卸工具，以接合耐磨零件并且将耐磨零件安装到基座上和/或从基座拆除耐磨零件。控制器控制装卸工具和操纵器的移动。

在另一个实施方案中，用于拆除安装在土方作业设备的基座上的地面接合耐磨零件的方法包括将多个离散装卸工具之一连接到操纵器，每个装卸工具包括抓持并释放耐磨零件的抓持组件；操作操纵器以将连接的装卸工具放置在耐磨零件近侧；操作连接的装卸工具以接合耐磨零件；移动将耐磨零件固定到基座的锁以释放基座；以及操作操纵器以从土方作业设备拉动由装卸工具接合的耐磨零件。

在另一个实施方案中，拆除安装在固定到土方作业设备的基座上的地面接合耐磨零件的方法包括操作具有装卸工具的操纵器，由此使装卸工具位于耐磨零件近侧；操作具有臂和支撑件的装卸工具，使得臂抓持耐磨零件的后部并且支撑件接合耐磨零件的前部并在耐磨零件的前部下面；在装卸工具已抓持耐磨零件之后移动将耐磨零件固定到基座的锁以释放基座；以及操作操纵器以从基座拉动具有耐磨零件的装卸工具。

在另一个实施方案中，拆除安装在固定到土方作业设备的基座上的地面接合耐磨零件的方法包括操作具有装卸工具的操纵器，由此使装卸工具位于耐磨零件近侧；操作装卸工具，该装卸工具具有接合耐磨零件上的鼻部的轴承表面以及接合鼻部中的锁开口的支撑件；在装卸工具已抓持耐磨零件之后移动将耐磨零件固定到基座的锁以释放基座；以及操作操纵器以从基座拉动具有耐磨零件的装卸工具。

在另一个实施方案中，用于更换安装在土方作业设备的基座上的地面接合磨损耐磨零件的方法包括连接多个离散装卸工具之一，每个装卸工具包括保持并释放耐磨零件的抓持组件；操作操纵器以将连接的装卸工具放置在土方作业设备的基座上的磨损耐磨零件近侧；操作连接的装卸工具以接合并保持磨损耐磨零件；移动将磨损耐磨零件固定到基座的锁以释放磨损耐磨零件；操作操纵器以从土方作业设备拉动由装卸工具接合的磨损耐磨零件；从装卸工具释放磨损耐磨零件；操作操纵器以将装卸工具放置在新耐磨零件近侧；操作装卸工具以接合并保持新耐磨零件；移动锁以将新耐磨零件固定到基座；以及操作装卸工具以释放土方作业设备的基座上的新耐磨零件。

在另一个实施方案中，用于拆除安装在土方作业设备的基座上的地面接合耐磨零件的方法包括手动地操作具有操作员力倍增器和装卸工具的操纵器以将装卸工具放置在土方作业设备上的耐磨零件近侧；致动装卸工具以牢固地保持耐磨零件；移动将耐磨零件保持到土方作业设备的至少一个锁以释放土方作业设备；以及在锁移动之后手动地操作操纵器以远离土方作业设备移动由装卸工具保持的耐磨零件。

在另一个实施方案中，用于更换安装在土方作业设备的基座上的地面接合耐磨零件的方法包括手动地操作具有操作员力倍增器和装卸工具的操纵器以将装卸工具放置在土方作业设备上的磨损耐磨零件近侧；致动装卸工具以牢固地保持磨损耐磨零件；移动将磨损耐磨零件保持到土方作业设备的至少一个锁以释放土方作业设备；手动地操作操纵器以远离土方作业设备移动由装卸工具保持的磨损耐磨零件；从装卸工具释放磨损耐磨零件；手动地操作操纵器以将装卸工具放置在新耐磨零件近侧；致动装卸工具以牢固地保持新耐磨零件；手动地操作操纵器以将由操纵器保持的新耐磨零件放置在土方作业设备上的位置中；移动至少一个锁以将新耐磨零件保持到土方作业设备；以及从装卸工具释放新耐磨零件。

在另一个实施方案中，用于土方作业设备的地面接合耐磨零件的装卸系统包括手动操作的操纵器，该操纵器结合了操作员力倍增器；以及装卸工具，所述装卸工具连接到操纵器，并且具有保持并释放耐磨零件的抓持组件以便从土方作业设备拆除耐磨零件和/或将耐磨零件安装到土方作业设备上。在一个实施方案中，操纵器是智能辅助装置。在另一个实施方案中，操纵器包括工具平衡器。

在另一个实施方案中，用于土方作业设备的地面接合耐磨零件的装卸系统包括起重机、具有作为竖直操作员力倍增器的工具平衡器的索具系统、以及具有抓持并释放耐磨零件的臂的装卸工具。

在另一个实施方案中，装卸系统包括从基座拆除耐磨零件的装卸工具，该装卸工具包括轴承表面接合横向于耐磨零件的轴线的表面的臂、以及接合耐磨零件的前部的支撑件。致动器使轴承表面和推力表面之一移位以向耐磨零件施加轴向压缩力。在另一个实施方案中，装卸系统轴向地拉动装卸工具以将耐磨零件与基座分开。

在另一个实施方案中，定位耐磨零件的装卸系统包括关节式臂，该关节式臂具有定位耐磨零件的装卸工具以及支撑耐磨零件的起重机。装卸系统可包括起重机与耐磨零件之间的索具工具以接合装卸工具。

在另一个实施方案中，装卸系统包括接合多个工具的关节式臂，每个工具在将耐磨零件与基座分开中执行不同功能。在另一个实施方案中，关节式臂和工具各自包括在将臂接合到工具时向工具提供动力的对应动力连接器。

在另一个实施方案中，用于更换土方作业设备上的耐磨零件的装卸系统包括图像处理系统，该图像处理系统收集耐磨零件的图像并且确定耐磨零件上的基准点的坐标。在另一个实施方案中，图像处理系统确定间隔已知距离的两个基准点的坐标。在另一个实施方案中，该基准由操作员定位在耐磨零件上。在另一个实施方案中，该基准是回射器。

在另一个实施方案中，将磨损耐磨零件与相邻构件分开的装卸系统包括关节式臂以及连接到该臂的装卸工具，该装卸工具具有撬动工具，并且该装卸工具使撬动工具在耐磨零件与相邻构件之间的间隙中旋转以将耐磨零件与相邻构件分开。

在另一个实施方案中，将磨损耐磨零件与相邻构件分开的装卸系统包括关节式臂以及连接到该臂的装卸工具，该装卸工具包括具有轴承表面的向后延伸的臂以及连接到所述臂的致动器，以沿相反方向承载在耐磨零件和相邻零件上，从而将耐磨零件与相邻零件分开。在另一个实施方案中，装卸系统将分开的耐磨零件沉积在支撑车辆的箱体中，该箱体可为倾斜的以回收这些零件。

在另一个实施方案中，支撑耐磨零件的装卸系统包括关节式臂以及连接到该臂的装卸工具，该装卸工具具有接合耐磨零件的鼻部的轴承表面、接合耐磨零件的向后延伸的臂以及接合并转动螺纹锁部件的扭力工具。

在另一个实施方案中，装卸系统包括用于分配耐磨零件的架子，该架子包括具有将耐磨零件保持在径向位置的多个工具头的旋转式圆盘输送器、使该圆盘输送器旋转的致动器、以及控制器，该控制器连接到致动器以使该圆盘输送器旋转并且将耐磨零件定位在便于取回的转位位置。在另一个实施方案中，装卸系统包括关节式臂，该关节式臂返回到转位位置以进入圆盘输送器的转位位置。

在另一个实施方案中，用于从土方作业设备拆除耐磨零件的装卸系统包括使耐磨零件的螺纹部件旋转的装卸工具以及支撑耐磨零件的装卸工具。在另一个实施方案中，使螺纹部件旋转的装卸工具将扭力工具插入螺纹部件的凹陷部中。在另一个实施方案中，装卸工具在耐磨零件与相邻构件之间的间隙中转动撬动工具。在另一个实施方案中，关节式臂接合装卸工具。

在另一个实施方案中，用于从土方作业设备拆除耐磨零件的装卸系统包括支撑耐磨零件的装卸工具，并且耐磨零件包括在工具抓持耐磨零件的情况下将数据传输到该工具的通信装置。

在另一个实施方案中，用于拆除耐磨零件的方法包括将来自遥控器的命令发送到装卸系统的处理器；在处理器处接收该命令；在装卸工具的致动器处执行该命令；以及利用连接到致动器的臂夹持耐磨零件。

在另一个实施方案中，用于耐磨零件的装卸系统包括作为操作员力倍增器的操纵器以及连接到操纵器且具有夹持耐磨零件的臂的装卸工具。在另一个实施方案中，用于耐磨零件的装卸系统包括起重机、具有作为竖直操作员力倍增器的工具平衡器的索具系统、以及具有抓持并释放耐磨零件的后部的臂的装卸工具。

在另一个实施方案中，装卸工具可包括多个离散工具头，这些工具头可操作以装卸不同的地面接合耐磨零件。在一个实施方案中，装卸工具包括用于顶端的一个工具头以及用于适配器的第二工具头。在另一个实施方案中，装卸工具包括用于装卸一个尺寸的耐磨零件的一个工具头，以及用于装卸不同尺寸的耐磨零件的第二工具头。在另一个实施方案中，一个工具头用于尖端，并且另一个工具头用于护罩。其他布置是可能的，包括具有几乎任何数量的工具头的装卸工具。

在另一个实施方案中，装卸工具包括转盘，该转盘有利于多个装卸工具头的轻松定位以接合耐磨零件。

在另一个实施方案中，装卸工具包括底盘以及弹性地耦接到底盘的用于装卸地面接合耐磨零件的至少一个工具头。该弹性耦接提供了便于与耐磨零件接合和/或适应支撑该工具的主要操纵器的不精确性的运动自由度。

在另一个实施方案中，装卸工具包括用于由突出特征保持地面接合耐磨零件的支撑件，该突出特征诸如是为支撑另一个耐磨零件而提供的顶端的鼻部或前部。在一个实施方案中，支撑件限定向其中接收鼻部的腔体，以及抵抗鼻部从支撑件拆除的保持器。

在另一个实施方案中，装卸工具由工人远程地操作，因此耐磨零件的装卸可在工人不接触该零件的情况下进行，并且保持工人与耐磨零件相隔合适的距离以降低受伤风险。

在另一个实施方案中，装卸工具可包括适用于与挖掘机的斗杆或其他操纵器(例如，卡车装载式液压起重机)常规附接的连接器。这种连接器的使用允许装卸工具在矿山和建筑工地处轻松且大致普遍的使用。

在另一个实施方案中，装卸工具可包括用于牢固地保持地面接合耐磨零件的至少一个工具头，以及用于由索具或提升孔眼固定地面接合耐磨零件的耦接头。该特征组合提供了接合、操纵和移动耐磨零件的通用性。在一个实施方案中，耦接头凹进在装卸工具的底部内以允许与耐磨零件的轻松连接，而不会破坏装卸工具稳定地设置在地面上的能力。

上述方面、实施方案和示例可独立地使用，或者可与其中的两者或更多者一起联用。为了更好地理解本发明的方面的优点和特征，可以参考以下描述性内容和附图，它们描述和说明与本公开相关的各种构型和概念。

附图说明

图1是安装在卡车上的与具有耐磨零件的铲斗相邻的装卸系统的透视图。

图2是装卸工具的透视图。

图2A是图2的装卸工具的透视图。

图2B是图2的装卸工具的侧正视图。

图3是地面接合工具的透视图。

图3A是附接有地面接合工具的铲斗的斗唇的透视图。

图4是铲斗的斗唇上的斗齿的分解透视图。

图5是支撑挖掘斗齿的装卸工具的侧正视图。

图6是支撑挖掘斗齿的装卸工具的侧正视图。

图7是支撑挖掘斗齿的装卸工具的顶视图。

图7A是图7的装卸工具的侧正视图。

图8是支撑挖掘斗齿的装卸工具的侧正视图。

图8A是图8的装卸工具在A-A处的剖视图。

图9是拔取器工具和挖掘斗齿的侧正视图。

图9A是图9的拔取器工具在A处的细部图。

图10是拔取器工具的侧正视图。

图10A是图10的拔取器工具在A-A处的剖视图。

图10B是图10的拔取器工具在B-B处的剖视图。

图11是与起重机一起使用的支撑挖掘斗齿的索具工具的侧视图。

图11A是与起重机一起使用的支撑适配器的索具工具的透视图。

图11B是用于支撑适配器的替代索具工具的透视图。

图12是具有基准点的耐磨组件的透视图。

图13是相机以及具有基准点的耐磨组件的侧正视图。

图13A是图13的耐磨组件的透视图以及不同视角的相机图像。

图14是具有弹性支撑件的工具主体的透视图。

图15是装卸工具的透视图。

图16是旋转180°的图15的装卸工具的透视图。

图17是安装在卡车上的装卸系统的透视图，该装卸系统具有耐磨零件的圆盘输送器架子。

图18是三轴接头的侧正视图。

图18A是图18的三轴接头的透视图。

图19是挖掘机的侧视图。

具体实施方式

本公开涉及用于装卸土方作业设备上所使用的地面接合耐磨零件的装卸系统，以及用于拆除和/或安装此类耐磨零件和/或耐磨零件的其他装卸的方法。装卸系统在耐磨零件装卸的速度、方便性和/或安全性方面提供了优点。该系统可用于将多种多样的地面接合耐磨零件安装在许多种土方作业设备上和/或从许多种土方作业设备拆除多种多样的地面接合耐磨零件，该土方作业设备包括例如推土机、装载机、索斗铲机、线缆铲、正铲、液压挖掘机、挖泥船绞刀、铲斗、斗唇、铲刀、耙路机、采煤机滚筒、连续采矿机等。此类地面接合产品的示例包括尖端、适配器、中间适配器、护罩、转轮、截齿、耐磨板等。如本文所用，土方作业设备有时可指各种挖掘机或其他运土机、这些机器的地面接合部件(诸如铲斗、绞刀头、采煤机滚筒等)、或者这些机器和这些部件的组合。

装卸系统10可包括关节式臂或操纵器10A，其在操纵器的端部处优选地具有通用连接器(诸如附接点或承窝12)以向连接到操纵器的多种装卸工具提供支撑和动力。操纵器可如图1所示的那样安装在卡车1上以提供移动性，但操纵器可连接到其他车辆(例如，挖掘机)或者可移动或不可移动的其他基座(例如，拖车或站点)。卡车可包括用于保持磨损和新的耐磨零件7的架子90，但其他圆盘输送器、卡座、箱体或其他支撑布置也可用于磨损和新的耐磨零件。操纵器可在工具库14中获取工具25，这些工具执行特定功能，诸如支撑耐磨零件、转动锁、夹持护罩、去除微尘和/或从基座去除耐磨零件。卡车可包括用于在处理器8和操作员输入端2A之间传输数据的通信装置2。处理器8可执行诸如处理数据、存储数据和控制机器移动的功能。卡车可任选地包括起重机或升降机200，其可围绕基座枢转以支撑荷载。升降机可任选地包括索具200A，诸如提升机、滑轮、链、工具和连杆。

装卸系统可在地面接合耐磨零件的拆除和/或安装方面提供有益效果，并且还可用于其他装卸活动，诸如将耐磨零件移动到不同位置。装卸系统可允许工人避免耐磨零件接触并且远离耐磨零件；即，工人可与待拆除或安装的耐磨零件物理地隔开合适的距离以便降低受伤风险。装卸系统可包括多个装卸工具，这些装卸工具交替地与操纵器互连以便装卸不同样式的耐磨零件，其中不同样式可意指不同尺寸的耐磨零件和/或具有不同设计的耐磨零件。装卸系统在矿山中可为有利的，在矿山中，耐磨零件可较笨重、庞大和/或不灵便，拆除和安装可能在所有时间和/或所有天气条件下进行，和/或这些机器可处于遥远、多变和/或不可预知的环境中，从而使耐磨零件的更换难以完成和/或完成起来有危害。装卸系统可显著减少维护土方作业设备所需的工时数并且减少机器停工时间。装卸系统也可在其他土方作业操作(诸如在建筑工地处)中提供优点。

在一个示例中，土方作业设备包括可用于在挖掘期间收集泥土材料的铲斗3。铲斗3可附接到挖掘机或脱离。铲斗3具有斗唇5，该斗唇沿着铲斗的宽度限定挖掘边缘6。挖掘边缘是引起与地面的接触的设备的部分。斗齿和/或护罩形式的地面接合耐磨零件通常固定到挖掘边缘以保护铲斗免于过早磨损，破开挖掘边缘前面的地面，和/或将泥土材料收集到铲斗中。在所示实施方案中，诸如美国专利9,222,243中所公开的斗齿7和护罩9附接到斗唇，该专利全文以引用方式并入本文。然而，装卸系统可装卸其他类型的斗齿和其他种类的耐磨零件(例如，护罩)。

装卸工具25可包括抓持装置1000，如图2所示。抓持装置1000包括一对相对的臂1061，它们相对于顶端或尖端15横向地移动以抓持并释放顶端。臂1061各自以枢转方式固定到臂支撑件1063，以便响应于致动器1067而围绕枢轴销1065移动，所述致动器在该示例中是液压缸。每个臂1061包括在相对侧面上接触并保持顶端15的抓持器1069。每个抓持器1069优选地以枢转方式附接到相应臂1061的自由端。在该实施方案中，装卸工具25连接到在连接器12处通过互补连接器10B、10C提供的液压动力。然而，可使用其他种类的致动器，诸如电致动器(例如，齿条与小齿轮、滚珠螺杆等)，并且电动力源可为挖掘机、电池或其他装置。工具可包括手动操作的机械致动器。在一个这样的示例中，操纵器将包括智能辅助装置(IAD)，操作员可由此轻松地手动操纵一个或多个工具头和耐磨零件以便从土方作业设备拆除以及安装到土方作业设备上。

抓持装置1000包括至少部分地与顶端的前部19的形状互补的支撑件或推力板1087。支撑件1087连接到支撑件致动器1089，该支撑件致动器可使板相对于底盘或工具主体1092向前和向后移动。在顶端由臂1061保持在后部的情况下，支撑件向后(或向前)移动以接合顶端的前部19。这在顶端的后部处的抓持件1069与支撑顶端19的前部的支撑件1087之间提供了顶端的有效保持。另选地，这些臂可为轴向地可调节的，并且该支撑件固定到这些臂或底盘。可使用保持耐磨零件15的其他布置。在替代实施方案中，不使用支撑件，并且这些臂完全支撑耐磨零件。

为了拆除磨损耐磨零件15(在该示例中为顶端)，装卸工具25被支撑设备(诸如卡车1)带到耐磨零件附近，并且操纵器被操作以将装卸工具定位在磨损耐磨零件近侧。在耐磨零件定位在臂1061之间的情况下，这些臂朝向彼此移动，直到抓持器1069接触顶端的相对侧面以牢固地保持顶端不掉落或滑移。支撑件根据需要移动以接合斗齿的前部。在磨损顶端15由装卸工具保持之后，锁由该工具的不同部分、另一个工具或单独地由操作员调节到回缩位置，如下文详述。然后支撑装卸工具25的操纵器10A回缩，并且耐磨零件与上面安装了该耐磨零件的基座分开。一旦耐磨零件被拆除，操纵器10A就移动带有顶端15的装卸工具25以将磨损顶端放置在处置场，诸如箱体、卡车厢、货盘、地面或其他处置磨损耐磨零件的位置。在磨损顶端处于架子90中的情况下，臂1061分开以释放耐磨零件。

为了将新耐磨零件或顶端15安装在基座或适配器13上，将工具25定位在耐磨零件附近，使得臂1061定位在新顶端周围。在该实施方案中，新顶端储存在架子90中的搁架上，但其他布置是可能的。臂1061闭合以抓持顶端的后部的相对侧面，并且根据需要调节支撑件，使之接合顶端的前部。操纵器10A从架子拉动顶端，并且将顶端移动到将安装该顶端的基座前方的位置。然后向后移动耐磨零件，以便耐磨零件中的腔体接收基座；在该示例中，适配器的鼻部被接收到顶端中。然后由装卸工具的部件、另一个工具或单独地由操作员移动锁以将耐磨零件固定到基座。

为了限制腔体的轴承表面在鼻部的轴承表面上的结合或楔入，该工具可包括弹性安装以提供耐磨零件相对于支撑鼻部的细小移动。可通过控制工具25的位置的致动器和/或具有阻尼或浮动模式的保持装置1050来提供弹性安装。致动器中的阻尼允许致动器在检测到结合情形时减小向耐磨零件施加的力。致动器中的阻尼或浮动是本领域技术人员所理解的，此处将不详述。另选地，可提供弹簧以提供装卸工具的弹性安装。

在一个实施方案中，耐磨组件或斗齿7包括焊接到斗唇5的基座适配器11、固定到基座适配器11的中间适配器13、以及固定到中间适配器13的顶端或尖端15。基座适配器11包括跨骑斗唇的一对分叉腿部16，以及支撑中间适配器13的鼻部17。中间适配器13包括与基座适配器11的鼻部17互补并接收该鼻部的向后开口的腔体18，以及支撑顶端15的向前延伸的鼻部20。顶端15包括与鼻部20互补并接收该鼻部的向后开口的腔体22，以及引发与地面的接触的前端19。锁21将顶端15固定到中间适配器13，并且将中间适配器13固定到基座适配器11。一个锁21配合在顶端15的顶壁26中的孔23中以选择性地接合适配器13，并且一个锁21接收在中间适配器13的每个侧壁27中的孔28中以选择性地接合基座适配器11。虽然耐磨组件7中的锁并无分别，但它们可不同。耐磨零件的该构型是用于说明目的的示例。其他构造是可能的。例如，顶端可安装到整体铸造在斗唇中的斗唇的鼻部，而无需适配器。

提及的耐磨零件和基座基于上下文。一般来讲，耐磨零件是固定到基座或从基座拆除的牺牲零件。然而，第一耐磨零件的基座也可为固定到不同基座的耐磨零件。例如，顶端15是固定到中间适配器13形式的基座的耐磨零件，中间适配器13是固定到基座适配器11形式的基座的耐磨零件，并且基座适配器11是固定到斗唇5形式的基座的耐磨零件。在铲斗的寿命期间，耐磨零件11、13、15在其相应基座需要更换之前通常要更换多次。其他种类的耐磨零件可由工具25运输、操纵、拆除和/或安装，包括例如护罩9、转轮或其他种类的斗齿。

装卸系统10优选地由操作员使用遥控器2A远程控制。这允许工人在装卸操作(诸如拆除和安装)期间避免接触耐磨零件或紧邻耐磨零件。然而，即使工人有时在装卸操作的一部分或全部期间接触耐磨零件或在耐磨零件近侧，装卸系统10也可提供有益效果。作为一个示例，操作员在手动清除锁和/或耐磨零件周围埋入的微尘时可接触或紧邻耐磨零件。作为另一个示例，装卸系统10可被构造为允许操作员手动定位该工具，使之与锁适当接合。在其他实施方案中，装卸系统10可由办公室或挖掘机驾驶室中的人员远程控制。

仅为了方便讨论，具有需要更换的地面接合耐磨零件的土方作业设备将称为“接受维修的设备”，并且用于支撑并定位装卸系统10的工具的设备将称为“支撑设备”。这些旨在作为一般术语，并且包括各种不同土方作业设备和不同支撑布置。

操纵器可在工具库14中获取装卸工具25。操纵器可被定位成与工具相邻并且在连接器12处连接到该工具。操纵器可将该工具返回到适当位置，与该工具断开连接，并且选择另一个工具来执行另一种功能。

工具可通过若干方法中的任何一种方法机械地连接到连接器。例如，工具和连接器可包括诸如突出部和狭槽的螺旋特征，它们通过工具和连接器的相对旋转来彼此接合以接合突出部和狭槽。连接器可采用卡口安装构造。闩锁可接合在连接器与工具之间以防止工具和连接器的意外旋转和分开。工具和连接器的分开可包括在这些部件的相对旋转之前闩锁的脱离。其他布置是可能的。

另选地，装卸工具可包括连接器31，诸如具有一对横向杆33的安装支架，以实现与多种挖掘机中的任何一者的动臂(例如，与挖掘机39的斗杆40)几乎通用的附接(图15)；即，连接器31是一种通常用于将铲斗和其他工具连接到挖掘机的动臂的连接器。其他无需旋转的连接器或特征(诸如螺纹或机械闩锁)可替代地用于牢固地连接工具和连接器。

将装卸工具连接到连接器可包括向工具提供液压压力、电和/或空气压力形式的动力。工具和连接器可包括传导表面，这些传导表面在被连接时进行机械接触以向工具提供电动力。另选地，连接器和工具可包括液压连接件10B、10C，这些液压连接件接合在连接到连接器的工具上以向工具提供液压动力。可向工具提供其他形式的动力作为液压动力或电动力的补充或替代。另选地，工具可包括内部动力源。将工具连接到连接器可包括在工具与卡车1上的处理器8之间建立数据连接。操作员可使用遥控装置来与处理器进行通信。另选地，操作员可直接与附接到连接器的工具进行通信，而无需数据跨过连接器接口。

装卸系统10是相对紧凑且稳定的，并且可易于运输到各种工地。作为一个示例，装卸工具可如图1中那样由卡车支撑。装卸工具可耦接到挖掘机39，该挖掘机被驾驶到接受维修的设备。装卸工具可在需要时保持固定到待用的挖掘机，或可根据需要附接和脱离。作为另一个示例，装卸工具可由诸如维修卡车1的车辆运载到接受维修的设备，然后在该位点耦接到挖掘机。作为另一个示例，装卸工具可耦接到对接受维修的设备进行维修的固定支撑件，诸如车间或工作台。装卸系统可处于固定位置，并且土方作业设备可定位在与固定位置相邻的限定位置以允许耐磨零件的维护。其他布置也是可能的。

装卸系统10可获取具有不同设计和/或被配置为执行特定功能的装卸工具25。在一个实施方案中，图5示出了装卸工具150。顶端15挂在具有支架90A和90B形式的基座的架子90上，这些支架通过接合锁孔23和顶端的后边缘来保持顶端。工具150包括一个(或多个)臂152，该臂包括固定到工具主体25A的支架151、带具153和支撑件154。带具是在完全磨损时近似顶端15的圆周的环。工具150可在顶端上方滑动，升高顶端以脱离支架，并且远离壁拉动顶端。一旦从架子拆除，装卸工具就可将顶端安装在中间适配器的鼻部上。该工具可类似地通过以下方式将磨损顶端安装到架子：抵靠架子定位顶端并且降低顶端，以便支架90A接合开口。另选地，磨损顶端可沉积在箱体中以便进行回收。工具150具有不需要任何致动器或移动零件来操作的优点。可使用最小占地空间将新的和磨损的耐磨零件安装在架子上。

图6示出了支撑顶端15的装卸工具175。该工具包括具有顶臂177和底臂179的抓持组件176。每个臂包括从工具主体25A延伸到支架177B、179B的基座177A、179A，以及以与延伸部成一定角度从支架向后延伸到轴承表面177D、179D的延伸部177C、179C。轴承表面接合顶端的横向表面。顶部轴承表面接合锁孔23，并且底部轴承表面接合耐磨零件的后边缘15A，该后边缘横向于顶端15或耐磨组件7的纵向轴线LA延伸。然而，两个臂均可接合顶端的后边缘。这允许这些臂承载在耐磨零件上，从而将耐磨零件前端向前纵向地保持到工具主体上的凹陷部25R形式的支撑件中和/或支架中。每个臂上的致动器181承载在凸耳183上以提供臂的横向移动，从而接合和脱离耐磨零件。致动器可被配置为还将耐磨零件的前部向前拉动到工具的凹陷部25R中。为了给耐磨零件提供附加支撑，图7和图7A示出了具有臂177和179的类似工具175A，这些臂接合耐磨零件的侧面上的后边缘15A而非抓持耐磨零件的顶部和底部。

图8和图8A示出了用于支撑顶端15的工具200。该工具包括抓持组件201，该抓持组件具有附接到工具主体25A的向后延伸的杆202。前向臂204A和204B以及后臂206A和206B从杆向下延伸到垫204和206。一个或多个致动器208控制臂的横向移动以接合和脱离顶端15。在接合顶端时，抓持组件支撑顶端以便运输和/或安装。

操纵器10A可在装卸工具25固定到耐磨零件时从基座拉动耐磨零件。然而，装卸工具25可包括耐磨零件拔取器，如图9和图9A所示。可需要显著的轴向力以将耐磨零件与上面安装了该耐磨零件的基座分开。可提供附加工具部件275作为装卸工具的一部分或用作离散工具。在一个示例中，工具部件275与安装在适配器13上的顶端15接合。工具部件包括终止于头部279的向后延伸的臂277。头部包括致动器281、凸轮臂283和凸轮285。凸轮插入到由耐磨零件的后边缘15A和适配器的前边缘13A限定的间隙中。凸轮可呈现许多不同的形状，但一般具有长度和较窄的宽度。宽度小于间隙尺寸，并且长度大于间隙尺寸Dg。当致动器281延伸以推动臂283时，工具部件使凸轮在间隙中旋转。该臂使凸轮旋转。当凸轮承载在这些表面上时生成轴向力，该轴向力促使耐磨零件离开基座。耐磨零件相对于适配器的初始移动破坏聚积的微尘，并且拔取耐磨零件所需的力显著下降。可以以若干不同方式中的任何一种方式驱动凸轮。可使用扭力传动器，诸如液压传动器、电传动器、链传动器或螺杆传动器。可使用执行类似功能的其他撬动构型。耐磨零件拔取器可另选地由操作员独立于工具25进行操作。

图10、图10A和图10B示出了拔取器装置工具部件的另一个实施方案。工具300向耐磨零件和适配器施加轴向力以将它们分开。拔取器装置被示出为具有两个臂，这两个臂从工具主体向后延伸，并且终止于从这些臂向内延伸的轴承部分302A和304A。轴承表面接合13A和15A处的耐磨零件之间的间隙。臂302附接到致动器306，该致动器起到回缩该臂的作用。臂304附接到致动器308，该致动器起到延伸该臂的作用。操作致动器会引起臂302拉动顶端15以及臂304推动适配器13，从而促使它们分开。在耐磨零件与适配器分开的情况下，耐磨零件可支撑在工具主体中凹陷部25R形式的支撑件与臂302之间。臂302可由支架308A连接到致动器310以使这些臂围绕枢轴312和314枢转。使这些臂枢转会使轴承表面与耐磨零件分开，从而耐磨零件可与工具分开。另选地，拔取器可去除耐磨零件，并且第二装卸工具可用于从基座拆除耐磨零件。

另选地，拔取器装置可在与所示不同的位置处抓持耐磨零件。工具可在一个侧面上具有臂，或可在两个侧面上具有类似构型的臂。工具臂304可承载在斗唇或耐磨零件向后的另一部分上，以在斗唇与耐磨零件的杠杆点之间施加轴向力。拔取器可同时对耐磨零件的相对侧面施加力，和/或可在交替侧面上施加力。拔取器可结合振荡器一起使用，以同时施加轴向力和横向振荡器力。振荡力可有效地破坏限制耐磨零件与基座分开的淤积物。

起重机200作为操纵器可任选地结合工具(特别是拔取装置)一起使用。起重机可包括索具200A，诸如链、孔眼和/或钩，其连接到安装在锁开口中的提升构件的孔眼。起重机可由操作员所访问的相同远程接口进行控制，以在与基座分开时装卸耐磨零件。利用起重机支撑耐磨零件允许工具的尺寸和构型被设定为在不支撑耐磨零件的情况下执行分开和附接功能。

在另一个实施方案中，起重机或操纵器可为用于支撑耐磨零件的智能辅助装置(IAD)；IAD操纵器可如图17所示。IAD是计算机控制的伺服驱动工具，其使操作员能够以最小施加力提升、移动和定位有效荷载。IAD可充当力倍增器，从而允许操作员在最省力和精细控制的情况下装卸重荷载。IAD通常控制荷载以在三维中倍增操作员施加的力。IAD可结合到关节式臂中。工具平衡器用于控制荷载的提升并且沿竖直方向倍增操作员施加的力。这种装卸系统可包括结合IAD功能的操纵器以及具有抓持并释放耐磨零件的臂的装卸工具。装卸工具可如上在示例性装卸工具中所讨论的那样抓持耐磨零件，或采用其他方式。在另一个实施方案中，用于耐磨零件的装卸系统可包括起重机、具有作为竖直操作员力倍增器的工具平衡器的索具系统、以及具有抓持并释放耐磨零件的后部的臂的装卸工具。

如图11所示的索具工具可限制磨损顶端的旋转。索具200A包括提升机226、前链227、后链228和孔眼229以接合锁孔23。索具工具231在后链与孔眼之间接合索具。前部231A由前链227支撑。后部231B向下承载在与后边缘15A相邻的斗齿上，以在与基座分开时限制耐磨零件的旋转。索具工具可包括向后延伸部(未示出)以及后链向后的附加链以提供附加支撑和平衡。图11的索具200A可结合工具平衡器或IAD功能。

图11A示出了用于支撑适配器的索具工具235。在该实施方案中，提升孔眼安装在适配器的每个侧面上的锁孔中。索具包括附接到孔眼的后链229A和229B。装卸工具235被示出为具有在每个侧面上接合后链的横向构件。索具工具的前部235A由前链227支撑，并且后部235B向下承载在适配器的后部上以限制适配器的旋转。

索具工具可用于操纵并装卸耐磨零件。装卸系统10可包括工具242以接合索具工具的前部231A或235A，从而移动耐磨零件并使之取向。工具242可在不支撑耐磨零件的情况下有效地接合索具工具以操纵耐磨零件。当安装耐磨零件或从支撑件的鼻部拆除耐磨零件时，索具工具承载在耐磨零件上。当拉动装卸工具以从基座去除耐磨零件时，可将振动器应用于耐磨零件。

图11B中示出了索具工具的替代构型，其类似于具有前部235A’和后部235B’的工具235’。另选地，索具工具可为容纳耐磨零件的卡座。卡座可具有顶壁、底壁和侧壁且内部保持有耐磨零件。索具可连接到卡座以支撑耐磨零件。

装卸系统可包括用于限定坐标系的数据采集装置，诸如数字相机24或其他图像捕获装置。相机可获取工具、接受维修的设备和/或支撑设备的图像。相机所捕获的图像可用于使工具和支撑设备顺着接受维修的设备取向。接受维修的设备可包括一个或多个基准点30，其允许支撑设备建立耐磨零件的坐标系以便以耐磨零件相对于支撑设备和连接器的一定取向和位置进行更换。基准点可为在图像中可区分的特征，诸如耐磨零件的铸造特征或耐磨零件的部件诸如锁。图像处理系统可用于定位图像中的基准并且为图像中的基准提供坐标。另选地，可使用发射器和无线电接收器、声波发射器和声波接收器、或其他设备来确定基准点坐标。另选地，装卸系统可在处理器处从与土方作业设备相关联的数据采集系统接收数据，和/或由安装在土方作业设备上的耐磨零件中提供的传感器接收数据。

相机24可连接到访问图像处理软件的处理器。该软件可处理来自相机的图像，并且区分图像中的特征。例如，该软件可被编程为区分图像中的一个或多个基准点并且确定其在该图像中的位置。该软件可配准到坐标系，并且工具、箱体的位置和其他特征坐标可与该软件配准。基准是用于定位耐磨零件的已知特征的参考点。基准可配准到图像处理软件中的已知特征以确定耐磨零件的取向和坐标。

特征可附接到接受维修的设备以充当基准点。基准点可为具有不同图案的一个或多个粘合剂贴纸，其由操作员施加到耐磨零件。基准点可为定位在耐磨零件或接受维修的设备上的已知位置处的反射器或立方反射器(回射器)。

在一个实施方案中，基准是如图13所示的立方反射器。第一回射器30A和第二回射器30B安装在回射器基座30C的每一端上。基座30C可包括将基座30C固定到耐磨零件15的磁体。基座30C可放置在耐磨零件的顶部上并在锁开口的后部。立方反射器或回射器使图像返回到光源。任何光源都直接反射回到该光源。立方反射器是本领域技术人员熟知的，因此将不进一步详细描述。安装在基座上的回射器之间的距离X是已知值。

光源24A(诸如LED)可定位在相机的镜头前方，如图13A所示。当相机指向耐磨零件上的回射器时，相机可捕获包括来自回射器的光的图像。当相机与两个回射器共线时，一个光图像在另一个光图像的正后方，如图13A所示。当将相机从回射器前方朝左或右移动时，光图像将水平地分开。当将相机从回射器前方移动到回射器上方的位置时，光图像将竖直地分开。在回射器之间的距离已知且相机在图像之间移动的距离已知的情况下，可使用三角法建立回射器和接受维修的设备相对于相机和装卸系统的坐标和取向。第一坐标系可被编程为包括装卸系统的特征(诸如箱体和架子)相对于臂和/或相机的坐标和取向。可针对耐磨零件和/或接受维修的设备的坐标和取向来确定第二坐标系。

这是位置确定系统的一个示例。可使用其他位置确定系统。用于建立目标的坐标系的系统是本领域技术人员熟知的。取向系统可使用wi-fi定位系统、射频识别技术(RFID)、蜂窝技术ZigBee、超宽带(UWB)、蓝牙、惯性导航系统(INS)、惯性测量单元(IMU)以及基于多传感器的系统。可使用红外、超声、地磁、辅助式GPS、LIDAR、RADAR和/或通用软件无线电外设(USRP)等许多系统。可使用任何定位系统来使装卸系统的操作(完全或部分)自动化。定位系统可结合耐磨零件的测量/监测系统一起使用。例如，采集耐磨零件的图像以确定该零件的磨蚀程度的相机还可识别耐磨零件的基准点。另选地，耐磨零件中记录耐磨零件的操作参数并将数据传输到接收器的系统可用于使装卸系统相对于该零件取向并限定坐标系。

另选地，操作员可将工具手动地定位到相对于耐磨零件的设定位置。该起始位置可提供基准和工具操作的轴线。例如，操作员可将工具的扭力接口定位在锁的凹陷部中。当从该位置初始化该系统时，该工具可涉及朝该位置的所有移动以针对工具对耐磨零件所起的功能适当地定位所有工具，从而实现自动或半自动操作。

装卸系统10可用于拆除并安装顶端15和中间适配器13。然而，装卸系统可例如被结构化为拆除和/或安装其他种类、尺寸和组合的耐磨零件。仅作为示例，装卸系统可被构造为装卸顶端15、中间适配器13、基座适配器11、护罩9、其他种类的斗齿和/或护罩的部件、翼型护罩、耐磨顶盖、转轮和/或固定到基座的其他种类的地面接合耐磨零件的任何组合。在一个实施方案中，操纵器10A可接合任何数量的工具25以适合特定的耐磨零件的种类和尺寸以及待执行的操作。各种工具25可由卡车(或其他支撑件)支撑以根据需要由操纵器10A选择性接合以便使用。

在另一个实施方案中，装卸工具25包括用于装卸不同种类的地面接合耐磨零件的两个离散操作工具头，而不是具有装卸两个耐磨零件的每一者的两个离散工具。如图15和图16所示，装卸工具25包括装卸顶端15的第一工具头35以及装卸中间适配器13的第二工具头37。但可提供工具头以考虑其他产品或差异。仅作为示例，可提供不同工具头以装卸(i)不同尺寸的相同耐磨零件、(ii)不同种类的斗齿、和/或(iii)不同种类的耐磨零件诸如护罩和尖端。这些工具头也可另选地被结构化为固定到操纵器10A的连接器12的离散工具。

在所示实施方案中，工具头35、37从外壳29内所含的底盘的相对侧面延伸。转盘43优选地设置在连接器31与底盘之间以实现根据所需的操作来轻松转动工具25。然而，装卸工具25的转动可通过其他方式完成，诸如由支撑设备进行的操纵、或与支撑设备脱离和可逆地附接。在其他实施方案中，工具头可以以其他方式布置。例如，工具头可以以相对于彼此的90°(或以其他取向)延伸，而非附图所示的180°。装卸工具可通过例如使工具头以与彼此所成的更小角度取向来支撑超过两个工具头。例如，90°间距可容纳四个工具头，且一个工具头从外壳29的每个侧面延伸。如果需要，工具头的部件可竖直地隔开以避免干扰相邻工具头。此外，多个工具头可通过例如以下方式设置在相同侧面上：调节不同工具部件或交换工具部件以在需要时呈现接合所期望的耐磨零件所需的部件。例如，用于接收并保持不同尺寸的鼻部的不同支撑件(如下文进一步讨论)可为相同工具头的一部分，其中不同支撑件根据需要被取向在待使用的位置中。作为另一个示例，这种支撑件可为可调节的，以保持不同尺寸或种类的鼻部。还可提供旋转工具架，其可结合其他部件诸如砖石冲击钻、针束除锈机等以及用于锁清除和拆除的六角钻头。还可使用其他精细拆除部件，诸如美国专利申请20150107075中所公开，该专利申请全文以引用方式并入本文。也可提供用于其他操作的其他部件。

工具头可具有多种多样的构造，具体取决于待装卸的特定的耐磨零件、用于将耐磨零件保持在适当位置的锁、以及上面使用了耐磨零件的土方作业设备。工具头可包括保持装置和锁操作装置。另选地，锁可由操作员独立地致动。在该实施方案中，工具头35包括牢固地保持顶端15的保持装置50，以及在其保持位置和释放位置之间移动锁21的锁操作装置52。类似地，工具头37包括牢固地保持适配器13的保持装置54，并且调节锁21的一对锁操作装置56是适配器13的侧壁27。

在一个实施方案中，保持装置50包括一对相对的臂61，它们朝向和远离顶端15移动以抓持并释放顶端。臂61各自以枢转方式固定到臂支撑件63，以便在致动器67作用下围绕枢轴销65移动，所述致动器在该示例中是液压缸。在该实施方案中，装卸工具25连接到由挖掘机39提供的液压动力。然而，可使用其他种类的致动器，诸如电致动器(例如，齿条与小齿轮、滚珠螺杆等)。在该替代示例中，电动力源可为挖掘机、电池或其他装置。每个臂61包括在相对侧面上接触并保持顶端15的抓持器69。每个抓持器69优选地以枢转方式附接到相应臂61的自由端。抓持器69还优选地包括多个摩擦构件71(例如，粗糙的抓持工具钢垫、碳化物等)以更牢固地保持顶端15免于滑动。

锁操作装置52包括接合螺纹销75的柄83。在该实施方案中，柄83包括具有六角构型的自由端85以接收在销75的头部89中形成的六角凹陷部87中。柄83的相对端耦接到马达76或其他提供扭力的装置以使柄83沿任一方向旋转，从而在其保持位置和释放位置之间调节锁21。马达以液压驱动，但可具有另一种构造(例如，电动马达)。柄83和马达76由具有平行连杆的中心臂81支撑，以在臂的调节期间保持柄83的取向。该连杆在液压缸(或其他致动器)的作用下在向上释放位置与向下接合位置之间移动。臂81支撑在可调安装台82上，该可调安装台能够相对于由臂61保持的顶端15的位置向左右和内外移动臂81，以便微调柄83的位置以接合在凹陷部87中。安装台82包括用于引导所需的运动的导轨、引导件等，以及齿条与小齿轮、链和链轮等、液压(或其他)驱动马达。这种或另一种锁操作装置可包括在图2所示的工具25中。

将耐磨零件附接到基座包括将耐磨零件取向成使其与基座轴向对齐。耐磨零件和基座的小失准可导致在完全安置耐磨零件之前结合轴承表面。用于装卸耐磨零件的工具将包括用于移动并对齐耐磨零件的抓持件或接触点。工具25可保持与耐磨零件的弹性连接，这允许耐磨零件响应于耐磨零件与基座的接触而偏转。其中轴承表面法向力此前将在耐磨零件被推到基座上时增加，直到耐磨零件结合在基座上，此处耐磨零件的弹性安装提供了顺应性并且允许耐磨零件在法向力增加时偏转。小偏转可克服结合，从而允许耐磨零件安置在基座上。弹性连接可使用弹簧安装或弹性体安装以允许少量的耐磨零件偏转。也可在例如操纵器10A的液压传动器中提供浮动特征。安装期间工具的振动还可促进耐磨零件的偏转并且完成基座上的安装。

臂61、81安装在工具头框架91上，可弹性地耦接到中心底盘(外壳29内)。底盘支撑工具头35、37，并且将工具头连接到转盘43，继而连接到连接器31。在一个实施方案中，工具头35由球形接头附接到底盘92以便为耐磨零件的装卸提供一些运动自由度。沿着工具头的底部的多个弹簧94为工具头提供弹性支撑，但可使用其他弹性连接。通过球形接头和弹簧94进行的弹性连接在抓持顶端15时为工具头35提供了柔性，从而在底盘优选地通过连接器31固定到挖掘机39时方便装卸过程。弹性连接还为挖掘机39的动臂40相对于接受维修的设备的移动提供了一些缓冲和运动自由度。然而，工具头35与底盘的连接可为刚性的。操纵器可受到充分控制(例如，利用机器人操纵器)，使得可易于使用刚性连接或可在组件中的其他地方提供弹性连接。工具头35与底盘92的连接也可为可调节的，以使得其可在柔性(例如，用于操作)或被锁定为刚性连接(例如，用于运输)之间转变。在一个实施方案中，液压缸推挤工具头35以收紧球形接头组件并防止运动自由度。

工具头37在图14中被示出为由球形接头93和多个弹簧94附接到底盘，在该实施方案中，这与工具头35的布置相同。可使用其他连接(弹性连接以及其他)。与工具头35一样，当在支撑件93中接收耐磨零件13时，弹性连接为工具头37提供了柔性。弹性连接还在操纵装卸工具25中提供了相对于挖掘机39的动臂40的移动的一些缓冲和运动自由度。与工具头35的连接一样，工具头37可具有刚性连接或者可为弹性或刚性的可调连接。在一个实施方案中，安装到底盘92的液压缸98膨胀以推挤工具头37，从而收紧球形接头96并且限制由球形接头96和弹簧94提供的运动自由度。另选地，致动器可受到抑制以在斗齿安装到鼻部时限制轴承表面之间的法向力。

连接到臂的装卸工具25可包括喷水器以从汇集的区域(包括锁凹陷部以及相邻零件之间的接口)清除微尘。采矿操作中的细颗粒可汇集和淤积以形成限制进入的硬压实体。喷水器可破碎这些压实体以允许工具进入关键区域。

为了拆除磨损顶端15，装卸工具25被支撑设备带到该顶端附近。如果铲斗3附接到挖掘机，则该机器可使铲斗取向成更便于装卸工具25进入。在顶端定位在臂61之间的情况下，这些臂朝向彼此移动，直到抓持器69接触顶端的相对侧面以牢固地保持顶端而不掉落或滑移。可根据需要由安装台82向前/向后和/或向右/向左调节臂81，以使柄83与凹陷部87对齐。然后降低柄83以便插入到锁21的螺纹销75中的凹陷部87中，并且旋转该柄以将销向外调节到释放位置，在该释放位置中，销脱离鼻部20中的凹陷部77。通过动臂40的操作来从鼻部20拉动顶端15。在一些情形中，工人可通过清除受冲击的微尘而使耐磨零件的拆除变得容易。微尘可由工人手动地去除或由设置在工具25上的装置去除，诸如美国专利申请2015010705中所公开，该专利申请全文以引用方式并入本文。在适当位置结合耐磨零件的微尘和淤积物可由下述振荡器或冲击器进行分离。一旦顶端被拆除，挖掘机39就移动带有顶端15的装卸工具25以将磨损顶端放置在箱体91中(图14)或其他处置场，诸如卡车厢、货盘、地面或其他处置磨损耐磨零件的位置。在磨损顶端位于箱体91中的情况下，从锁21撤回柄83并且使臂61分开以释放耐磨零件。从鼻部20拉动顶端15。

为了将新顶端15安装在适配器13上，将工具25定位在耐磨零件附近，使得臂61定位在新顶端周围。在该实施方案中，新顶端储存在架子90中的搁架上。然而，可使用其他布置来保持新顶端。例如，新顶端可由多种不同定制支撑件支撑或由普通支撑件(诸如货盘、维修车辆、地面等)支撑。臂61闭合以抓持顶端的相对侧面。一旦顶端由臂61保持，就优选地调节臂81并且将柄83插入到螺纹销75中的凹陷部87中。虽然新顶端中的锁21通常以释放位置提供，但在安装在适配器13上之前柄83与销75的接合允许在锁尚未处于释放位置的情况下将锁调节到释放位置。挖掘机将装卸工具摆动到接受维修的设备，并且将新顶端安装到适配器13的鼻部20上。一旦新顶端完全安置在鼻部上，就驱动柄83使销75向内移动以将锁21设定在保持位置。通过升高臂81而从凹陷部87拉出柄83，并且臂61展开以释放顶端。如果需要或期望，工人可在新顶端安装之前手动地或通过工具25上的装置从暴露的鼻部20清除微尘。

如果中间适配器13需要随顶端15一起更换，则装卸工具25可在安装新顶端15之前拆除磨损适配器13。装卸工具25由转盘43摆动约180°以将工具头37定位成与适配器13相对。工具头37包括牢固地保持适配器13的保持装置54，以及释放将适配器13保持到适配器11的锁21的锁操作装置56。该工具头可另选地为待由操纵器10A接合的单独装卸工具。

在一个实施方案中，保持装置54包括限定与鼻部20的形状互补的腔体95的支撑件93，但可使用其他保持耐磨零件13的布置(例如，如用于顶端的臂或其他用于接触并保持鼻部的特定部分的装置)。支撑件93可为壳体以限定基本上或完全包围鼻部20的封闭腔体，或可为更开放的框架以限定局部腔体，该局部腔体充分接合鼻部的所选部分以由鼻部稳定而牢固地保持并支撑耐磨零件。作为另一种替代方案，该支撑件可为可调节的，以接收不同尺寸或种类的鼻部。在使用中，支撑件93接收在鼻部20上方，且鼻部接收在腔体95中。

一旦鼻部完全安置在支撑件93中，就致动保持器97以在支撑件93内接合并保持鼻部20。在一个示例中，保持器97是由安装在支撑件93上的液压缸103驱动以接触鼻部20的杆99。杆99可移动到鼻部20中的凹陷部77(即，接收锁21的螺纹销75的相同凹陷部)中以将鼻部牢固地保持到支撑件93。杆99在液压缸103作用下可上下移动，但可使用其他致动器。当杆处于向上或回缩位置时，鼻部20可插入腔体95或从该腔体拆除。杆移动到向下或延伸位置以将鼻部20和因此的适配器13牢固地保持到支撑件93。可使用其他种类的保持器，包括使用了凹陷部77的保持器和未使用该凹陷部的保持器。仅作为一个示例，支撑件93可为可调节的以向内移位并且紧紧地保持鼻部的至少某些表面。

使用耐磨零件的鼻部(当可用时)单独地或与其他装置协同地保持耐磨零件可以提供稳定且易于促进的连接。这些鼻部被设计为在土方作业操作(诸如挖掘)期间保持耐磨零件时抵抗重荷载，并且足够牢固以便为耐磨零件提供支撑。这些鼻部通常包括配合表面，这些配合表面被保持到相对紧密的公差，这可使支撑件上的互补表面(即，在接收鼻部的腔体内)进行更轻松且更稳定的接合。另外，由于这些鼻部大致由耐磨零件覆盖，它们往往经历比适配器的其他部分更少的磨损。通过使用鼻部，装卸工具可装卸包括中间适配器(诸如适配器13)和基座适配器(诸如适配器11)的几乎任何适配器，而不论它们是否由锁、螺栓、卷轴和楔块、焊接等固定。

工具25的锁操作装置56用于在其保持位置和释放位置之间调节锁21。在一个实施方案中，锁操作装置56包括一对臂105以及每个臂105的端部处的锁接合装置107。锁接合装置107接合并转动锁21的销75以使销在其保持位置和释放位置之间移动。每个锁接合装置107包括由外壳119支撑的柄115和马达117。每个柄115的自由端121具有六角形状以匹配地配合在销75的凹陷部87中。马达117使柄115旋转以在保持位置和释放位置之间向内和向外调节销75。马达117优选地为液压马达，但可使用其他种类的马达或提供扭力的方法。

每个臂105固定到支撑件93的侧壁109，但其他布置是可能的。每个臂105具有平行连杆以使相应柄115以枢转方式朝向和远离彼此移动，同时保持柄115处于适当位置以接收在对应凹陷部87中，但可使用其他布置。臂105可由液压缸113驱动，但其他致动器是可能的。在一个实施方案中，不存在调节(除臂105的前后枢转之外)，因为鼻部20的前端与侧壁27中的锁21之间的距离保持相对不变，即考虑一般在鼻部的前端上发生的最小磨损。因此，当鼻部20完全安置在支撑件93中时，柄115通常将配合在凹陷部87内。然而，可在臂105与支撑件93之间(或其他地方，诸如在臂105与锁接合装置107之间)提供调节机构以根据需要或期望来实现柄115的调节。

一旦杆99稳固地安置在鼻部20中的锁接收凹陷部77中，臂105就向内移动，以使得柄115插入到锁21的凹陷部87中，并且被驱动以将锁21调节到其释放位置。一旦锁21被释放，挖掘机动臂40就被操作以从基座适配器11拉动中间适配器13。与顶端15的拆除一样，可手动地或利用工具25清除任何抑制拆除的微尘。一旦被拆除，动臂40就移动带有适配器13的装卸工具25以将该适配器放置在架子90中或其他处置磨损耐磨零件的位置。在磨损适配器位于架子90中的情况下，通过分开臂105来从锁21撤回柄115，并且升高杆99以释放耐磨零件。然后从鼻部20拉动支撑件93。可在将锁21调节到其释放位置后的任何时间撤回柄115。

然后可将新的中间适配器13安装在基座适配器11的鼻部17上。装卸工具25由挖掘机定位以将支撑件93放置在架子90中的新适配器13的鼻部20上方或其他地方。保持杆99被驱动到鼻部20中的锁接收凹陷部77中，以将适配器13牢固地保持到支撑件93，即鼻部20位于腔体95中。在锁需要移动到释放位置的情况下，锁接合装置107优选地在基座适配器11上的安装之前接合锁21。然后重新定位并调节装卸工具以将适配器13安装在适配器11的鼻部17上。一旦适配器13完全安置在鼻部17上，就驱动锁接合装置107以将锁21调节到其保持位置，之后可撤回柄115和保持器97。

在一个实施方案中，装卸工具还包括用于由索具或提升孔眼固定地面接合耐磨零件的耦接头123(图15)。在该实施方案中，耦接头是接收在凹陷部125中的扣钩以允许与耐磨零件的轻松连接，而不会破坏装卸工具稳定地设置在地面上的能力。这可允许使用单个挖掘机以任一方式装卸零件，而不需要拆卸装卸工具。该特征组合提供了接合、操纵和移动耐磨零件的通用性。在一个其他实施方案中，耦接头是跨越装卸工具的主体内的凹陷部125的杆127的形式。也可使用其他耦接头布置。

连接到操纵器的工具可包括摇动耐磨零件的振荡器。在挖掘操作期间汇集在支撑件与耐磨零件之间的空间中的微尘可淤积成将耐磨零件结合到支撑件的混凝土的稠度。分开耐磨零件包括破坏淤积物以解开耐磨零件，这可需要很大水平的力。向耐磨零件施加振荡力可分离淤积物以使耐磨零件的拆除变得容易。振荡器可以以许多不同方式操作。在一个示例中，团块偏离轴线的中心旋转。振荡器可诸如通过弹性体安装件或弹簧弹性地安装到底盘或基座以允许受限的移动。根据接触力及与耐磨零件接触的类型，可向耐磨零件施加不同种类的力。可使振荡器与耐磨零件接触以施加振荡力。另选地，振荡器可与耐磨零件略微隔开以便反复冲击耐磨零件。振荡器可围绕鼻部移动以冲击耐磨零件并且在不同点处以沿不同方向施加的力碰撞耐磨零件。优选地在耐磨零件的前向部分处施加振荡器作用以向耐磨零件承窝的轴承表面和承窝中所接收的支撑构件的鼻部施加杠杆作用。

另选地，装卸工具25可充当耐磨零件上的冲击器以分离淤积物。该工具可以以与凿岩锤类似的方式发挥作用，其延伸凿或头部快速循环以延伸和碰撞耐磨构件。冲击器工具还可用于设置和释放锤打的锁。虽然上文已描述了螺纹锁，但包括诸如斜面和楔块的部件的锁可用于将耐磨零件固定到支撑件。楔块被驱动或捶打到开口中以抵靠耐磨零件和支撑件，从而将该零件保持到该支撑件。类似地，在耐磨零件的使用寿命结束时，通过冲击楔块的另一端而从开口驱出楔块。冲击器装卸工具可用于在耐磨零件中设置和拆除锤打的锁。

装卸工具可包括电弧焊接及氧乙炔焊接和切割功能以便将耐磨零件保持在土方作业设备上。耐磨零件在一些情形中可通过用焊枪切割来最迅速拆除，或可通过将耐磨零件焊接到支撑件来固定到支撑件。

装卸工具可安装和拆除化学活化的锁。耐磨零件可通过由化学反应形成的锁来固定到支撑件。例如，耐磨零件可安装到支撑件，并且耐磨零件和支撑件包括对齐的开口。装卸工具可将反应性物质注入对齐的开口中。反应性物质填充对齐的开口并且开始固化成刚性或半刚性部件，该部件适形于对齐的开口并且将耐磨零件固定到支撑件。另选地，该工具可将刚性部件插入对齐的开口中。然后将反应性物质注入开口中以填充刚性部件周围的空间。随后，在该部件的使用寿命结束时，装卸工具可注入溶剂，该溶剂溶解反应性物质并且从支撑件释放耐磨零件。该物质可为诸如环氧树脂、聚合物或弹性体的材料。

耐磨零件可结合用于信息共享(包括标识、位置和条件状态)的电子系统。例如，插入到耐磨零件的孔中以将耐磨零件固定到基座的锁可包括RFID标签。RFID发射应答器可位于土方作业设备上，其将定期轮询铲斗的斗唇上的每个斗齿中的RFID。当未从斗齿锁接收到信号时，向操作员发送警报以指示斗齿已从铲斗丢失。US20160237640和US20160237657中提出了耐磨零件数据系统，所述专利据此全文以引用方式并入。工具和远程系统可通过结合在耐磨零件中的电子系统的遥感来确定位置并且识别特定的耐磨零件。例如，可通过结合到臂的工具来轮询耐磨零件的锁中的RFID标签，并且确定其相对于该工具的位置。该工具可从电子系统检索标识号或条件状态。该工具可对锁的位置以及该工具相对于耐磨零件的参考网格进行三角测量或确定。该工具可与耐磨零件组件中的超过一个电子系统(诸如具有如RFID标签的系统的多个锁系统)进行通信。其他识别器(例如，蓝牙信号、无源发射器或有源发射器)可另选地用于代替RFID标签。

新耐磨零件可由作为如图17中所见的圆盘输送器90C的架子设置在卡车1上。圆盘输送器可包括保持待安装的单独耐磨零件的若干隔室。圆盘输送器可由处理器8控制并且旋转到转位位置。当工具25从圆盘输送器拉动待安装的耐磨零件时，圆盘输送器可旋转到转位位置以在与上一耐磨零件相同的位置中呈现下一新耐磨零件。这允许臂每次进入相同位置以拉动另一个零件。圆盘输送器可具有一个层，或可具有含超过一个转位位置的多个储存层。另选地，圆盘输送器可在转位位置处呈现空箱体，并且臂可将从土方作业设备拆除的已使用的零件放入空箱体中。然后圆盘输送器可旋转以呈现臂可拉动以待安装的新耐磨零件。另选地，臂可将已使用的耐磨零件放入卡车上的箱体32中。在安装工作结束时，可倾倒箱体以回收已使用的零件。工具库14可类似地被配置为用于在转位位置分配工具的圆盘输送器或盒。另选地，圆盘输送器可分配耐磨零件和工具。图17的操纵器10A可结合或为智能辅助装置。操纵器可充当操作员力倍增器。操作员所施加的荷载控制力(其小于实际沿预期方向移动荷载所需的力)由操纵器以足以沿预期方向移动荷载的力施加到荷载。图1的操纵器可类似地结合IAD。

操纵器10A可包括三轴接头组件400。在一个实施方案中，图18和图18A中的关节式臂形式的操纵器包括接头组件400的区段402。区段402在销408处以枢转方式连接到第一支架406并且受到致动器404的作用，该致动器控制该支架相对于该区段的枢转移动。第二支架412在销410处以枢转方式连接到第一支架406。第二支架的枢转移动由一个或多个致动器411控制。第二支架由转盘414附接到第三支架418，该转盘的运动由致动器416控制。第三支架的远端包括充当连接到工具25的承窝12的特征。第一支架在408处围绕第一X轴旋转。第二支架在销410处围绕Y轴旋转，并且第三支架通过转盘414围绕Z轴旋转。每条轴线沿所示取向正交于其他轴线。当接头组件部件移动时，这些轴线可相对于彼此形成锐角。接头组件400为在第三支架418的远端处附接到组件连接器418A的工具25提供三轴移动。这些接头可由液压传动器或其他传动器控制。接头组件顺序地定位这些轴线，使相邻支架连接在一起以向装卸工具提供所需运动。所示接头组件是用于说明目的的示例。部件相对于彼此采用不同顺序的其他构型是可能的，并且执行类似功能。

装卸工具25可由将无线通信传输到装卸工具的远程装置进行控制。可提供接收器2和处理器8，它们可控制各种液压缸和马达的阀门。特别是当使用其他马达和致动器时，可使用其他种类的布置。这种控制允许工人在装卸操作期间避免与耐磨零件接触，并且保持在离这些零件的安全距离处。激光器(未示出)可设置在站点上以提供瞄准线，这些瞄准线可帮助操作员将柄83、115定位在锁21中的凹陷部87中。相机可设置在站点35、37上(作为激光器的补充或单独设置)以有助于工具25与耐磨零件的连接。

装卸工具25的一些或所有动作可完全或部分自动化。相机24的使用还可用于帮助操作员或使工具25的操作完全自动化。此外，一些过程可手动地执行。例如，在采用其他构造的情况下，可由工人手动地将柄引导到锁的螺纹销中的六角凹陷部中，并且可用手将提升孔眼拧入锁开口中。虽然上文提供了某些示例，但装卸工具25可用于装卸多种多样的不同地面接合耐磨零件。可对保持装置和锁操作装置作出各种变化以适应待装卸的耐磨零件的各种尺寸和种类。

工具25还可收集并传送与待安装和/或拆除的耐磨零件有关的数据。该数据可包括例如耐磨零件的照片、重量、安装/拆除所需的扭力、安装/拆除所需的时间、向人员发出的耐磨零件更换的通知等。工具25还可与耐磨零件中提供的传感器传送数据和/或从这些传感器接收数据。该工具可向耐磨零件传感器提供与例如耐磨零件更换的更换日期、时间、位置、持续时间等相关的数据。该工具还可从耐磨零件传感器接收与例如磨损寿命、冲击、性能等相关的数据，诸如美国专利申请15/043,482中所公开，该专利申请全文以引用方式并入本文。

土方作业设备旨在作为一般术语，是指用于采矿、建造和其他运土活动的多种机器中的任一种，这些机器例如包括索斗铲机、线缆铲、正铲、液压挖掘机、装载机、推土机、挖泥船绞刀等。术语土方作业设备也是指这些机器的地面接触部件，诸如铲斗、铲刀或绞刀头。为方便讨论，使用了诸如前、后、顶、底等相对术语。例如，在GET的语境中，“前”或“向前”一般用来指示在使用期间(例如，在挖掘时)的通常行进方向，并且“上”或“顶”一般用作对材料例如在收集在铲斗中时从上方经过的表面的参考。然而，已经认识到，在各种土方作业机的操作中，耐磨零件可按各种方式取向，并且在使用期间以所有种类的方向移动。

Claims (15)

1.一种用于土方作业设备的地面接合耐磨零件的装卸系统，所述装卸系统包括：

多个离散装卸工具，每个装卸工具包括抓持并释放第一耐磨零件或第二耐磨零件的抓持组件，其中每个装卸工具的抓持组件包括一对能够移动臂、选择性地移动所述臂以抓持并释放所述第一耐磨零件或第二耐磨零件的至少一个致动器，其中所述装卸工具中的第一装卸工具的抓持组件适于抓持第一耐磨零件，所述装卸工具中的第二装卸工具的抓持组件适于抓持第二耐磨零件，并且其中第二耐磨零件与第一耐磨零件不同；

操纵器，所述操纵器具有连接器，所述连接器单独地接合并移动每个所述装卸工具以接合耐磨零件，以便将所述第一耐磨零件或第二耐磨零件安装到土方作业设备的基座上和/或从土方作业设备的基座拆除所述第一耐磨零件或第二耐磨零件；和

控制器，所述控制器控制所述操纵器和所述装卸工具的所述移动。

2.根据权利要求1所述的装卸系统，其中所述装卸工具之一的所述抓持组件接合所述耐磨零件的鼻部。

3.根据权利要求1所述的装卸系统，其中所述操纵器包括支撑所述装卸工具的三轴接头，其中所述三轴接头的三条轴线间隔开并且彼此顺序地布置。

4.根据权利要求3所述的装卸系统，包括液压传动器，所述液压传动器为所述装卸工具和所述操纵器提供动力。

5.根据权利要求1所述的装卸系统，其中所述装卸工具中的至少一者包括锁释放装置，所述锁释放装置能够移动以接触并释放将所述耐磨零件固定到所述基座的锁。

6.根据权利要求5所述的装卸系统，其中所述锁释放装置包括旋转传动器，所述旋转传动器将螺纹部件转动到所述锁中。

7.根据权利要求1所述的装卸系统，其中每个装卸工具的抓持组件包括接合耐磨零件的前端的支撑件。

8.根据权利要求1所述的装卸系统，其中第二耐磨零件具有与第一耐磨零件不同的尺寸。

9.根据权利要求1所述的装卸系统，其中第二耐磨零件具有与第一耐磨零件不同的设计。

10.一种用于土方作业设备的地面接合耐磨零件的装卸系统，所述装卸系统包括：

装卸工具，所述装卸工具包括用于接合所述耐磨零件上的鼻部的轴承表面、能够移动到所述鼻部的锁开口中以用于接合并释放所述锁开口以保持耐磨零件的保持器、和能够移动以接触并释放将所述耐磨零件固定到基座的锁的锁释放装置，所述锁释放装置包括旋转传动器，所述旋转传动器将螺纹部件转动到所述锁中；

操纵器，所述操纵器支撑并移动所述装卸工具，以接合所述耐磨零件，并且将所述耐磨零件安装到基座上和/或从基座拆除所述耐磨零件；和

控制器，所述控制器控制所述装卸工具和所述操纵器的所述移动。

11.根据权利要求10所述的装卸系统，其中所述操纵器包括支撑所述装卸工具的三轴接头，其中所述三轴接头的三条轴线间隔开并且彼此顺序地布置。

12.根据权利要求11所述的装卸系统，包括液压传动器，所述液压传动器为所述装卸工具和所述操纵器提供动力。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的装卸系统，包括用于不同样式的第二耐磨零件的第二装卸工具，所述第二装卸工具包括用于抓持和释放所述第二耐磨零件的抓持组件。

14.根据权利要求13所述的装卸系统，其中所述操纵器包括连接器，所述连接器交替地接合每个所述装卸工具。

15.根据权利要求13所述的装卸系统，其中所述装卸工具和第二装卸工具连接到单个底盘，所述底盘能够将所述装卸工具和第二装卸工具交替地移动到要接合耐磨零件的位置中。

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