JP2009526935A - 摩耗アセンブリ - Google Patents

Abstract

ノーズを有するベースと、ソケットを有する摩耗部材とを含む掘削装置に摩耗部材を固定するための摩耗アセンブリ。ノーズおよびソケットにはそれの中央位置に１つまたは複数の相補形の安定化表面がそれぞれ設けられる。

Description

本発明は、掘削装置に摩耗部材を固定するための摩耗アセンブリに関する。

摩耗部品は通常、摩耗から装置を保護するために、および掘削作業を促進するために掘削バケットまたはカッターヘッドなどの掘削装置の刃口部に沿って取り付けられる。摩耗部品は掘削歯、シュラウド等を含むことがある。この種の摩耗部品は典型的に、ベース、摩耗部材、およびベースに摩耗部材を着脱自在に保持するためのロックを含む。

掘削歯に関して、ベースは掘削装置の刃口部に固定されるノーズを含む（例えば、バケットのリップ）。ノーズは刃口部の一体部分として、あるいは溶接または機械的取付けによって刃口部に固定される１つまたは複数のアダプタの一部として形成され得る。

ポイントがノーズの上に嵌合される。ポイントは地面に貫入し地面を粉砕するために前面掘削刃の方に狭くなる。組み合わされたノーズおよびポイントは、ロックがノーズに対してポイントを着脱自在に保持するようにその中へ受け入れられる開口を協働して画定する。

通常、これらの種類の摩耗部品は苛酷な条件および重荷重にさらされる。したがって、摩耗部材はある期間にわたってすり減って、取り替えられることを必要とする。この種の摩耗部材の強度、安定性、耐久性、貫入性、安全性、および取替え容易性を高めようとして多くの設計が様々な成功度で開発されている。

本発明は、高められた安定性、強度、耐久性、貫入性、安全性、および取替え容易性を得るために掘削装置に摩耗部材を固定するための摩耗アセンブリの改良に関する。

本発明の１つの態様によれば、ベースおよび摩耗部材はノーズおよびソケットを画定し、このノーズおよびソケットはより強固でより安定な構造を提供するようにアセンブリの長手方向軸線に実質的に平行に延在する相補形の安定化表面で形成される。安定化表面のうちの１つまたは複数のものはノーズおよびソケットの中央部分に概ね沿って、およびこれらの構成部品の外縁から離れて形成される。結果として、使用の間に予想される高荷重はより強固でより長く存続するベース構造体を得るために、極端な曲げファイバ上ではなくノーズのより堅牢な部分によって主として担持される。この構造は構成部品に沿った高い応力集中の形成をさらに低減する。

本発明の他の態様では、摩耗部材は支持ノーズを受け入れるための後端部にソケット開口を含む。ソケットは頂部壁、底部壁、および側壁によって画定され、長手方向軸線を有する。頂部壁および底部壁のうちの少なくとも１つは安定化突起を含み、この安定化突起のそれぞれは、ノーズのＶ字形の窪みの両側に当たっているように異なる方向に向く支持面を有する。

本発明の他の態様では、各構成部品の安定化表面の対が、垂直荷重および側方荷重に耐える際に高められた安定性を与えるように互いに対してある幅方向角で形成される。１つの例示の実施形態では、安定化表面はノーズおよびソケットのうちの少なくとも１つの側面にＶ字形の形状を形成する。

本発明の１つの他の態様では、安定化表面は、継続的な摩耗部材の取付けによって、または摩耗部材の過度の摩耗によって生じる損傷および摩耗からこれらのベース表面を保護するようにノーズ内に隠される。

本発明の他の態様では、ノーズおよびソケットは使用の間に起り得る重負荷に耐えるのに使える安定化表面を極限まで拡大するために、すべての方面（すなわち、頂部壁、底部壁、および側壁）に相補形の窪みおよび突起を用いて形成される。

本発明の他の態様では、ノーズおよびソケットは、高められた安定性を得るために概ねＸ字形の横向きの断面を有するようにそれぞれ形成される。これらの形状を形成する窪みおよび突起は安定化表面によって画定されることが好ましいが、各利点はアセンブリの長手方向軸線に実質的に平行でない支持面を使用することでやはり実現され得る。

本発明の１つの他の態様では、前端部および／またはノーズおよびソケットの本体は概ね卵形の形状で形成される。この構造は、高い強度およびより長いノーズ寿命を与え、応力集中を低減するようにはっきりした角を省略し、地面について貫入性を高めるために減少された厚さを与える。

本発明は、掘削装置に摩耗部材１２を着脱自在に取り付けるための摩耗アセンブリ１０に関する。この応用例では、摩耗部材１２は掘削バケットのリップに取り付けられる掘削歯のためのポイントによって説明される。しかし、この摩耗部材は他の種類の製品（例えば、シュラウド）によることができ、または他の装置（例えば、浚渫機のカッターヘッド）に取り付けられることもできる。そのうえ、前方の、後方の、上の、下の、垂直の、水平のなどの相対語は図１を参照した説明の便宜上使用されるものであり、したがって、他の方向づけも可能である。

１つの実施形態（図１）では、ポイント１２は、バケットのリップまたは他の掘削装置（図示せず）に固定されるノーズ１４に嵌合するように構成される。この実施形態では、ノーズは掘削バケットに固定されるベース１５の前側部分である。ベース（図示せず）の後部の取付け端部はいくつかの方法でバケットのリップに固定され得る。例えば、ノーズはリップを有する鋳物によるなどのリップの一体部分として形成され、あるいは別な方法で溶接または機械的取付けによって固定され得る。ベースが溶接されまたはロック機構によってリップに固定される場合、ベースはリップの上方に延在する１つまたは２つの後部脚を含むことになる。これらの状況では通常、ベースはアダプタと称される。また、ベースは複数の互いに連結されたアダプタから成ることもできる。ポイントはノーズを受け入れるようにソケットを含む。次いで、ポイントおよびノーズはロック１６によって互いに固定される。

ノーズ１４は、前端部２４に向かって収束する頂部壁２０および底部壁２１、ならびに反対側の側壁２２および側壁２３を備える本体２５を有する（図２から図６）。各側壁の後方部分は互いに対して概ね平行である（すなわち、その結果前方に僅かに収束する）。またもちろん、他の形状も可能である。前端部２４は、長手方向軸線３４に実質的に平行である頂部安定化表面３０および底部安定化表面３２で形成される。用語「実質的に平行な」とは、平行な表面、ならびに製造目的のために小さな角度（例えば、約１°から約７°）で軸３４から後方に末広に発散する表面を含むことが意図される。１つの好ましい実施形態では、それぞれの安定化表面３０および安定化表面３２は僅かに約５°で、および最も好ましくは約２°から約３°で軸３４に対して後方に末広に発散する。例示した実施形態では、安定化表面３０および安定化表面３２は、ノーズの側面に接するように横向きに湾曲される。このように、安定化表面はノーズ１４の前端部２４全体の周りに形成される。もちろん、他の形状も可能である。

例示した実施形態では、前端部２４は、卵形の前方壁３６を有する概ね卵形の横断面形状を有する。同様に、ノーズ１４の本体２５もまた安定化窪み１２７および安定化窪み１２９を除いて概ね卵形の横断面形状を有する。図３に見られるように、本体２５はその長さの大部分にわたって前端部２４から後方に拡大する。卵形の形状のノーズの使用はより長いノーズ寿命となる高強度のノーズ部分を形成する。また、卵形の形状は角の存在を少なくし、したがってノーズの外縁に沿って応力集中を低減する。卵形の形状はまた流線型曲線をなす形状をも与え、この流線型曲線をなす形状は掘削作業中に地面の中への貫入性を改善する。すなわち、摩耗部材はノーズを受け入れるために卵形の形状のソケットを用いて形成され、それにより摩耗部材がより良い貫入性を得るためによりスリムな形状を有することができる。それにもかかわらず、ノーズの前端部および本体は他の形状を有することもできる。すなわち、例えばノーズおよびソケットはより多くの角のあることができ、かつ概ね長方形の安定化表面、ならびに／あるいはノーズの本体として概ね平坦で角のある頂部壁、底部壁、および側壁を有する概ね平行六面体の前端部を画定することもできる。ノーズの一般的な形状（すなわち、卵形の形状）はかなり変化することができる。

１つの実施形態（図２から図６）では、ノーズ１４の頂部壁２０、底部壁２１、側壁２２、および側壁２３は、軸３４に実質的にそれぞれ平行である一対の安定化表面４０〜安定化表面４７をそれぞれ含む。前方の安定化表面３０および安定化表面３２で留意されるように、これらの後部の安定化表面４０〜安定化表面４７は、僅かに約５°で長手方向軸線３４に対して、および最も好ましくは約２°から約３°で軸線３４に対して傾斜させられることが好ましい。ノーズの任意の部分がポイントからの荷重を時々担持することができるが、安定化表面はポイントによってノーズに加えられる荷重に耐えるための主要な表面であることが意図される。

摩耗部材１２は、前方の作業端部６０および後部の取付け端部６２を画定する頂部、底部、および側部を備える（図１、図７、および図８）。ポイントに関しては、作業端部は前面掘削刃６６を有するビットである。掘削刃は直線セグメントとして示されているが、刃先および掘削刃は掘削作業で使用される形状のいずれをも有することができる。取付け端部６２はソケット７０を用いて形成され、このソケット７０は掘削装置にポイントを支持するためのノーズ１４を受け入れる（図示せず）。ソケット７０はポイント１２の頂部５０、底部５１、側部５２、および側部５３の内壁によって形成される。ソケット７０はいくつかの変化を含むことができるが、ノーズ１４と相補形である形状を有することが好ましい。

１つの実施形態（図７）では、ソケット７０は、頂部安定化表面９０および底部安定化表面９２を有する前端部９４、ならびにノーズの前端部２４に適合するように概ね楕円形の前面９８を含む。ソケットの頂部壁１００、底部壁１０１、側壁１０２、および側壁１０３は、ノーズ１４の頂部壁２０、底部壁２１、側壁２２、および側壁２３を補完するように前端部９４から後方に延在する。これらの壁１００〜壁１０３のそれぞれは、ノーズの安定化表面４０〜安定化表面４７に当たっている安定化表面１１０〜安定化表面１１７を用いて形成されることが好ましい。ノーズの安定化表面３０、安定化表面３２、安定化表面４０〜安定化表面４７の場合と同様に、ソケット７０の安定化表面９０、安定化表面９２、および安定化表面１１０〜安定化表面１１７は、長手方向軸線３４に実質的に平行である。ポイントの安定化表面はノーズの安定化表面に適合するように設計され、すなわち、ノーズの安定化表面が軸３４に対して約２°の角度で末広に発散する場合、ソケットの安定化表面もまた軸３４に対して約２°の角度で末広に発散することが好ましい。しかし、ソケット７０の安定化表面１１０〜安定化表面１１７は、ノーズ１４の安定化表面４０〜安定化表面４７に比べて僅かにより小さい角度（例えば、１°または２°）で軸３４に対して傾斜されることができて、例えば、ノーズおよびソケットの後方部分に沿って特定の位置（複数の位置）において向かい合った安定化表面の間で強制的に緊密な係合をさせる。

頂部壁２０および底部壁２１の安定化表面４０〜安定化表面４３は、ノーズの最も肉厚で最も堅牢な部分に配置されるようにノーズの中央部分にそれぞれ形成される。これらの安定化表面はノーズを横切って完全に延在するのではなくてその中央部分に限定されることが好ましい。このように、荷重は最も大きな曲げが生じるノーズの外側部分によって主として担持されることはない。そのうえ、外縁から遠ざかるように安定化表面４０〜安定化表面４３を保つことはまた、ノーズ１４とベース１５の取付け部分との間の遷移部分において高い応力集中の発生を低減するのにも使用され得る。安定化表面４０〜安定化表面４３の各側面に対するノーズ１４の側部１１９は、強度、および時々ノーズ１４とベース１５の後部の取付け部分との間のより滑らかな遷移部分を与えるように、安定化表面４０〜安定化表面４３よりもより急峻な角度で軸３４に対して末広に発散することが好ましい。それにもかかわらず、安定化表面４０〜安定化表面４３、および安定化表面１１０〜安定化表面１１３は、ノーズおよびソケットの幅および深さ全体に延在することもできる。

安定化表面３０、安定化表面３２、安定化表面４０〜安定化表面４３、安定化表面９０、安定化表面９２、および安定化表面１１０〜安定化表面１１３は、重荷重の下でさえもノーズ表面にポイントを安定して支持する。後部の安定化表面４０〜安定化表面４３、および安定化表面１１０〜安定化表面１１３は、向上した作動を得るために前方の安定化表面３０、安定化表面３２、安定化表面９０および安定化表面９２に対して段状に重ねられる（すなわち、垂直方向に間隔を置いて配置される）ことが好ましいが、この種の段列は必要ではない。

垂直な構成部品を有する荷重（本明細書では垂直荷重と呼ばれる）がポイント１２の掘削刃６６沿いに加えられる場合、ポイントはノーズから離れて前方に進むように駆り立てられる。例えば、下向きの荷重Ｌ１が掘削刃６６の頂部に加えられる場合（図１）、ポイント１２はノーズ１４の表面で前方に進むように駆り立てられ、これによりソケット７０の前方の安定化表面９０はノーズ１４の前端部２４のところの安定化表面３０に当たっている。また、ポイント１２の底部の後方部分１２１はノーズ１４の底部の後方部分に当たって上方へ引き寄せられて、これによりソケットの後部の安定化表面１１２および安定化表面１１３はノーズの安定化表面４２および安定化表面４３に当たっている。実質的に平行な安定化表面は収束面と比べてポイントに対してより安定な支持を与え、その結果ロックを頼ることがより少なくなる。例えば、荷重Ｌ１が、安定化表面４２、安定化表面４３、安定化表面１１２、安定化表面１１３なしで頂部壁および底部壁を収束することによって画定されるノーズおよびソケットに加えられた場合、ノーズの上にポイントを進めるように駆り立てることは底部の収束壁の後方部分に当接することによって一部は対抗される。これらの壁は傾けられるので、この当接は前方向にポイントを駆り立てる傾向があり、これにはロックによって対抗されなければならない。したがってこの種の構成では、より大きなロックがノーズにポイントを保持するのに必要とされる。次には、より大きなロックはノーズおよびポイントにより大きな開口を必要とし、したがってアセンブリの強度全体を低下させる。本発明では、安定化表面３０、安定化表面４２、安定化表面４３、安定化表面９０、安定化表面１１２、および安定化表面１１３は、このように前方へポイントを駆り立てることを少なくするように長手方向軸線３４に実質的に平行である。結果として、ポイントはノーズに安定して支持され、それによりマウントの強度および安定性を増大し、摩耗を低減し、より小さなロックを使用することができる。上方へ向けられた垂直荷重については、安定化表面３２、安定化表面４０、安定化表面４１、安定化表面９２、安定化表面１１０、および安定化表面１１１が同様に機能する。

例示の実施形態（図２〜図６）では、頂部壁２０の安定化表面４０および安定化表面４１は横方向に互いに対して傾けられる（図２〜図４）。同じ方法で、安定化表面４２および安定化表面４３は互いに対してある幅方向角で設定される。角をなす安定化表面４０〜安定化表面４３は対称形であることが好ましい。同じように、安定化表面１１０〜安定化表面１１３はノーズ１４の安定化表面４０〜安定化表面４３に当たっているように傾斜面を形成する。この横方向傾斜は、安定化表面４０〜安定化表面４３がソケット７０の安定化表面１１０〜安定化表面１１３に係合し、かつ荷重Ｌ２（図１）のような側面または側方の構成部品による荷重（本明細書では側方荷重と呼ばれる）に耐えることを可能にする。垂直荷重に耐える同じ表面が同時に側方荷重に耐えることは、バケットまたは他の掘削装置が地面を貫いて押し込まれるにつれて方向を変える際、通常、荷重がポイントに加えられるので有利である。横向きの傾斜面の場合、たとえ荷重が変わっても（例えば、垂直荷重以上のものから側方荷重以上のものまで）同じ表面間の支承は引き続き発生し得る。この構成では、ポイントの移動および構成部品の摩耗を低減することができる。

安定化表面４０〜安定化表面４１、および安定化表面４２〜安定化表面４３は約９０°と約１８０°との間の角度φで、最も好ましくは約１６０°で互いに対して方向づけられることが好ましい（図４）。この角度は一般に、予想される荷重および機械の作動を考慮することに基づいて選択される。通常、例外が存在する場合があるが、角度φは重い垂直荷重が予想される場合は大きく、より重い側方荷重が予想される場合はより小さいことが好ましいであろう。重い垂直荷重が普通であるので、通常、安定化表面間の角度は大きなものになる。しかし、この幅方向角φはかなり変化し、ライトデューティ作動、または非常に高い側方荷重での作動のようなある一定の環境では９０°よりも小さいことがある。

図２および図３に見られるように、後部の安定化表面４０〜安定化表面４１、および安定化表面４２〜安定化表面４３は平面であり、ノーズにＶ字形の窪み１２７を形成するように方向づけられることが好ましい。しかし、これらの後部の安定化表面は無数の異なる形状および方向づけを有することもできる。本発明の目的はそれぞれの異なる形状に完全には適合され得ないが、それでも、その変化は本発明のある態様を実現することができる。例えば、後部の安定化表面は平面であることを必要とせず、凸湾曲または凹湾曲で形成されることもできる。後部の安定化表面は浅いＵ字形の連続した湾曲を画定するように形成されることができ、したがって傾斜した安定化表面は互いの中に途切れずによどみなく進む。後部の安定化表面は、概ね横方向傾斜はなくかつ側方荷重に耐えるように中央表面に対して事実上任意の鈍角で２つの側面の安定化表面を備える、中央安定化表面を有する概ね台形の窪みを形成することもできる。後部の安定化表面は変化する角度で互いに対して傾けられることもできる。ノーズの安定化窪みおよびソケットの相補形の突起を形成することは、マルチプルポイントを取り付けることによってあるいはポイントを介して摩耗される穴の故に、ノーズ表面を摩耗し変形する恐れを低減するために好まれる。それにもかかわらず窪みおよび突起は逆向きにされることもできる。また、垂直荷重は側方荷重よりもより一層重要であることが多いので、安定化表面は、側縁に対して間隔を空けた関係であるが横方向傾斜はなしにノーズ上で中央に配置されることもできる。

後部の安定化表面４０〜安定化表面４３は一般的に、ノーズの後端部のところに、またはその近くに配置される場合に最も効果的である。それ故に、例示の実施形態（図２〜図６）では、安定化表面４０〜安定化表面４３の前方部分１２３は前方のポイントの方へ収束する。もちろん、前方部分１２３は他の先狭まり形状、非収束形状を有し、または完全に取り除くこともできる。安定化表面４０〜安定化表面４１は安定化表面４２〜安定化表面４３のちょうど正反対のものであることが好ましいが、そうであることは要求されない。

これらの方向づけのそれぞれにおいて、ポイントの安定化表面１１０〜安定化表面１１３はノーズの安定化表面を補完することが好ましいが、変化を使用することもできる。したがって、例示のように、安定化表面１１０および安定化表面１１１は安定化表面４０および安定化表面４１を補完し、安定化表面１１２および安定化表面１１３は安定化表面４２および安定化表面４３を補完する。それ故に、例示の実施形態では、ソケット７０の頂部壁１００の安定化表面１１０および安定化表面１１１は概ねＶ字形の安定化突起１２５を画定するように形成され、これらの安定化表面は約１６０°の角度λで互いに対して傾斜して、ノーズ１４の安定化表面４０および安定化表面４１によって形成される安定化窪み１２７の中に嵌合する（図７）。同じように、ソケット７０の底部表面１０１の安定化表面１１２および安定化表面１１３はＶ字形の安定化突起１２５を形成して、ノーズの安定化表面４２および安定化表面４３によって形成される安定化窪み１２７に互いに組み合って嵌合する。それにもかかわらず、ソケット７０の安定化表面の対のそれぞれの間（表面１１０と表面１１１との間のような）の側方角λは、ノーズの対応する安定化表面のそれぞれの対の間（表面４０と表面４１との間のような）の角φに対して僅かに変えられることもできて、ある位置において（例えば、安定化窪み１２７および安定化窪み１２９の中央に沿って）締まり嵌めを確実にする。

代替方法として、ソケット７０の安定化突起は、安定化窪み１２７に嵌合するように他の形状または形態を有することができる。例えば、安定化突起１２５ａは、Ｖ字形の安定化窪み１２７、相補形の湾曲した窪み、または突起を受け入れるように構成される他の窪み形状に嵌合するように、湾曲した（例えば、半球状の）形状（図９）を有することもできる。また、安定化突起１２５ｂ（図１０）は、その中にこの安定化突起が受け入れられる安定化窪み１２７よりも薄肉であることもできる。安定化突起は、窪み１２７よりも短い長さを有し、窪みの長さに沿って部分的にのみ延在し（図１１）、またはセグメントの間に隙間を有する中断された長さを有することがある。また、安定化突起は、ボルト、ロック、または他の手段によって然るべき場所に保持されるスペーサなどの別個の構成部品によって与えられる場合もある。さらにまた、複数の安定化突起１２５ｄが単一の中央突起の位置に設けられる場合もある（図１２）。またある環境では、例えばライトデューティ作動では、限られた利点が、安定化表面４０〜安定化表面４３および安定化表面１１０〜安定化表面１１３の代わりに長手方向軸線３４に実質的に平行でない支持面により画定される、例えばノーズおよびソケットの頂部壁および底部壁の窪みおよび突起を使用することによって達成され得る。

また、ノーズ１４の側壁２２および側壁２３は安定化表面４４〜安定化表面４７を用いて形成されることが好ましい（図２〜図６）。これらの安定化表面４４〜安定化表面４７もまた長手方向軸線３４に実質的に平行である。例示の実施形態では、安定化表面４４および安定化表面４５は、ノーズ１４の側壁２２に沿って長手方向の窪みまたは溝１２９を画定するように互いに対して角度θで方向づけられる（図４）。同じように、安定化表面４６および安定化表面４７もまた、側壁２３に沿って窪みまたは溝１２９を画定するように互いに対して角度θで方向づけられる。これらの安定化表面４４および安定化表面４５、ならびに安定化表面４６および安定化表面４７は、約９０°と１８０°との間の角度θで、最も好ましくは約１２０°で設定されることが好ましい。それにもかかわらず、実質的に９０°よりも小さい角度、および重い垂直荷重またはライトデューティ作動のようなある環境ではさらに平行な関係に至るまでの角度を含めた他の角度が選択されることもできる。側壁２２および側壁２３に沿った安定化窪み１２９はソケット７０に形成される相補形の安定化突起１３１を受け入れるように構成される。安定化突起１３１は、ノーズ１４の安定化表面４４〜安定化表面４７に当たっているように傾斜面を形成する安定化表面１１４〜安定化表面１１７によって画定される（図７）。側面の安定化表面１１４と安定化表面１１５との間、および側面の安定化表面１１６と安定化表面１１７との間の側方角αは、表面４４と表面４５との間、および表面４６と表面４７との間の角θに適合することが好ましい。それにもかかわらず、後部の安定化表面１１０〜安定化表面１１３について議論されたように、ソケット７０の側面の安定化表面のそれぞれの対の間の角度は、特定の位置において（例えば、安定化窪み１２９の中央に沿って）締まり嵌めを形成するように、ノーズ１４の側面の安定化表面から僅かに変えられることもできる。また、上記で議論された安定化窪み１２７および安定化突起１２５の形状の変化は窪み１２９および突起１３１に対しても等しく適用できる。

前方の安定化表面３０および安定化表面３２は、Ｌ２のような側方荷重に耐えるように側面の安定化表面４４〜安定化表面４７に関連して働く。例えば、側方荷重Ｌ２を加えると、ポイント１２はノーズ１４を傾かせる。前方の安定化表面９０および安定化表面９２の側方部分は、側方荷重Ｌ２が加えられるとノーズの前方の安定化表面３０および安定化表面３２に当たっているように側方へ内向きに押される。ポイント１２の反対側の側壁５２の後方部分は、安定化表面１１４および安定化表面１１５が安定化表面４４および安定化表面４５に当たっているように内向きに引き寄せられる。安定化表面３０、安定化表面３２、安定化表面４６、安定化表面４７、安定化表面９０、安定化表面９２、安定化表面１１６、および安定化表面１１７は、向きの互いに反対な側方荷重に対して同じように機能する。

安定化表面４４〜安定化表面４７の角をなす方向づけは、これらの側面の安定化表面が側方荷重および垂直荷重に耐えるようにソケット７０の安定化表面１１４〜安定化表面１１７に当たっていることを可能にする。好ましい構成では、後部の安定化表面４０〜安定化表面４３、および安定化表面１１０〜安定化表面１１３は、第１に垂直荷重に耐えかつ第２に側方荷重に耐えるように、垂直よりも水平に接近して方向づけられる。側面の安定化表面４４〜安定化表面４７、および安定化表面１１４〜安定化表面１１７は、第１に側方荷重に耐えかつ第２に垂直荷重に耐えるように、水平よりも垂直に接近して方向づけられる。しかし他の方向づけも可能である。例えば重負荷条件では、すべての安定化表面４０〜安定化表面４７、および安定化表面１１０〜安定化表面１１７は垂直よりもさらに大きく水平であり得る。次いで使用時に好ましい構成では、垂直荷重および側方荷重は、前方の安定化表面３０、安定化表面３２、安定化表面９０、安定化表面９２、後部の安定化表面４０〜安定化表面４３、後部の安定化表面１１０〜安定化表面１１３、側面の安定化表面４４〜安定化表面４７、および側面の安定化表面１１４〜安定化表面１１７によってそれぞれ対抗される。ノーズおよびソケットの頂部壁、底部壁、および側壁のそれぞれに安定化表面を設けることは、ポイントを支持するのに使用され得る安定化表面の面積を極限まで増加する。

安定化表面４４〜安定化表面４７は、軸３４を通して延在する水平面に対して等しく傾斜する。それにもかかわらず、特に、より高い垂直上向荷重が垂直下向荷重に比べて予想される場合（あるいは逆もまた同じ）、非対称の配置が可能である。後部の安定化表面４０〜安定化表面４３について上記で議論されたように、側面の安定化表面４４〜安定化表面４７は様々な異なる形状を用いて形成され得る。例えば、表面４４〜表面４７は平面であることが好ましいが、これらは凸面、凹面、湾曲であり、または角のあるセグメントから成っていることができる。溝１２９もまた概ねＵ字形横断面または台形横断面を用いて形成されることもできる。また、安定化窪み１２９はソケット７０の側壁１０２および側壁１０３について形成されることができ、安定化突起１３１はノーズ１４の側壁２２および側壁２３について形成されることができる。

好ましい摩耗アセンブリでは、安定化表面４０〜安定化表面４７は、ノーズ１４の頂部壁２０、底部壁２１、側壁２２、および側壁２３のそれぞれに安定化窪み１２７および安定化窪み１２９を画定し、これにより窪みを有するノーズのこれらの部分は概ねＸ字形の断面形状を有する（図２および図８）。ソケット７０は、窪み１２７および窪み１２９の中に嵌合するように頂部壁１００、底部壁１０１、側壁１０２、および側壁１０３のそれぞれに沿って相補形の安定化突起１２５および安定化突起１３１を有し、したがってＸ字形のソケットを画定する。概ねＶ字形の窪み１２７および窪み１２９が好まれるが、他の形状の安定化窪みおよび安定化突起が概ねＸ字形のノーズおよびソケットを形成するのに使用され得る。この形状は、垂直荷重および側方荷重に抗してポイントを安定して取り付け、ノーズの最も強固で最も堅牢な部分によって高荷重を支持し、応力集中を低減する曲げが最も大きいノーズの側部を第一に頼りにすることを回避する。また、Ｘ字形断面のノーズおよびソケットは、頂部壁２０、底部壁２１、側壁２２、および側壁２３のそれぞれに類似の窪みを有するが軸３４に対して実質的に平行に延在する安定化表面を使用することのないある一定の応用において、限られた利点を伴って使用されることもできる。

また、ノーズはＸ字形の断面以外の形状を用いて形成され得る。例えば、ノーズおよびポイントは、頂部および底部の安定化表面４０〜安定化表面４３ならびに安定化表面１１０〜安定化表面１１３を含むことができるが、側面の安定化表面４４〜安定化表面４７および安定化表面１１４〜安定化表面１１７は全くない。他の代替方法では、ノーズは、側面の安定化表面４４〜安定化表面４７および安定化表面１１４〜安定化表面１１７を用いて形成され得るが、頂部壁および底部壁の安定化窪み１２７はない。また、ノーズおよびポイントには、底部壁に沿っただけの後部の安定化表面のような安定化表面の１つのセットのみが設けられることもある。また、前方の安定化表面３０、安定化表面３２、安定化表面９０、および安定化表面９２は省略することもできるが、これらは、使用される後部の安定化表面および側面の安定化表面のいずれの変化を伴っても使用されることが好ましい。

上記で留意されたように、ロック１６はノーズ１４に摩耗部材１２を着脱自在に固定するのに使用される（図１および図８）。１つの実施形態では、ノーズ１４は側壁２２に溝１４０を画定する（図２〜図６）。溝１４０はその外側にかつ各端部に開いており、および別様にベースあるいは側壁１４２、前壁１４４、および後壁１４６によって画定される。摩耗部材１２は、ポイント１２がロック１６を受け入れるための開口１６０をひとまとめにして画定するようにノーズ１４の上へ組み立てられる場合に、溝１４０と概ね位置合わせするように相補形の通路１５０を含む（図１、および図７〜図８）。通路１５０はロック１６を受け入れることができるようにポイント１２の頂部壁５０に開放端１５１を含む。ソケット７０の中に、通路１５０はその内側に開いており、および別様にベースあるいは側壁１５２、前壁１５４、および後壁１５６によって画定される。側面の安定化表面４４〜安定化表面４７および安定化表面１１４〜安定化表面１１７により、溝１４０の前壁１４４および後壁１４６、ならびに通路１５０の前壁１５４および後壁１５６は相補形の波形の形状を有する。ノーズ１４の前壁１４４、および摩耗部材１２の後壁１５６がロック１６に第一に係合する表面である。通路１５０は底部壁５１に開かれることが好ましいが、所望の場合は閉じることもできる。

ポイント１２は１つのロック１６のみによって固定されるが、このポイントは２つの通路１５０および通路１５０’を含むことが好ましい（それぞれの側壁５２および側壁５３に沿うものである）。通路１５０および通路１５０’は、通路１５０が頂部壁５０にロック１６を受け入れるように開きかつ側壁５２に沿って延在すること、および通路１５０’が底部壁５１にロック１６を受け入れるように開きかつ側壁５３に沿って延在すること以外は全く同一である。２つの通路の場合には、ポイントは逆向きにされることができ（すなわち、軸３４の周りに１８０°回転され得る）、いずれの方向づけについても然るべき場所にロックされる。

ロック１６が穴１６０の中に挿入されると、これはノーズ１４からポイント１２を解除することを防止するようにノーズ１４の前壁１４４、およびポイント１２の後壁１５６に対向する。したがって、組み立てられた状態では、溝１４０は通路１５０の後方に片寄らされ、その結果前壁１４４は前壁１５４の後方に片寄らされ、後壁１４６は後壁１５６の後方に片寄らされる。好ましい構成では、穴１６０は、これが開放端１５１から延在するにつれて狭くなる。すなわち、前壁１４４および側壁１４２が開放端１５１から離れて延在するにつれてそれぞれ、前壁１４４は後壁１５６に向かって収束し、側壁１４２は側壁１５２に向かって収束する。また、溝１４０および通路１５０もこれらが開放端１５１から延在するにつれて収束し、したがって前壁１４４は後壁１４６に向かって収束し、前壁１５４は後壁１５６に向かって収束することが好ましい。

ロック１６は、参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６、９９３、８６１号に開示されるようなラッチを備えた収束する構成を有する。一般に、ロック１６は穴１６０内にロック１６を固定することができるように、ノーズ１４にポイント１２を保持するための本体１６５、およびポイント１２に止め子１６６を係合するためのラッチ（図示せず）を含む。本体１６５は、穴１６０の中に最初に通過させられる挿入端１６９、および後方端１７１を含む。ロックの本体１６５は挿入端１６９に向かって収束し、前壁および後壁は互いに向かって収束し、側壁は互いに向かって収束することが好ましい。このようにロック１６が収束することは、穴１６０の形状に適合してアセンブリの中へおよび外へ、梃子で動かされ得るロックを与える。隙間１８３は、開口１６０からロック１６を取り外すことができるようにバール工具を挿入するために後方端１７１の近くに形成される。また、隙間スペース１８４も開放端１５１の前方にポイント１２内に形成されて、バール工具が隙間１８３に近づくことを可能にする。

本発明の第２の実施形態（図１３〜図１５）では、摩耗アセンブリ２１０はノーズ２１４を有するベースと、ノーズ２１４を受け入れるためのソケット２７０を有する摩耗部材２１２とを含む。摩耗アセンブリ２１０のノーズおよびソケットは、ロック装置以外は摩耗アセンブリ１０と同一である。摩耗アセンブリ２１０では、ロック２１６はノーズ２１４の中央通路２２０、および摩耗部材２１２の対応する穴２２２の中に受け入れられる。図９で見られるように、通路２２０は安定化窪み２２７の中に開口する。穴２２２は摩耗部材２１２の頂部部分および底部部分のそれぞれに形成されて、垂直な位置合わせでは、ロックに係合しかつ／または摩耗部材がノーズ２１４に対して逆向きにされることができる。あるいは、通路２２０および穴２２２はノーズ２１４および摩耗部材２１２を通して水平に延在することもできる。

ロック２１６は、参照により本明細書に組み込まれている米国特許第７、１７１、７７１号で説明されるような楔２２４およびスプール２２６を含む。楔２２４は丸まった細くなる外面、螺旋状ねじ２３４、および工具を係合する空孔２３６を有する。スプール２２６は外側の通路２２０を定めるアーム２４６を伴って形成される。各アームはその外端部に顕著なリップ２４７を含むことが好ましく、このリップ２４７は使用中にロックの放出を予想してポイント２１２のレリーフ２４９の中に嵌まっている。スプール２２６は楔２２４の螺旋状ねじ２３４と噛み合うように、好ましくは一連の螺旋条セグメントの形をとったねじ形成部２４２を含む。スプール２２６は部分的に楔２２４の周りを包み、楔２２４を受け入れるように凹面形内面２４０を備えるトラフ２３９を有する。ゴム、気泡ゴム、または他の弾性材料から成る弾性プラグ（図示せず）が、所望の場合は楔２２４に押し当たり弛むことを防止するように、トラフ２３９の穴に設けられることがある。スプールは、通路２２０が好適に収束することを許容するようにその下端部に向かって収束することが好ましい。また、スプールは通路２２０の底端を通して、および下方の穴２２２の中により良く嵌合するように先端が縮小されて形成される場合がある。

使用時には、スプール２２６は通路２２０の前壁２２８に押し当たり、アーム２４６の端部は摩耗部材２１２の頂部部分および底部部分の後壁２５６に押し当たる。隙間は通常、スプール２２６と通路２２０の後壁２３０との間に存在する。楔２２４の螺旋溝２３４の間に延在するランド２５８は通路２２０の前壁２２８に固定する。インサート（図示せず）が楔と前壁２２８との間に配置されることがある。あるいは、スプールは前壁２２８に対して配置され、楔は後壁２５６に対して配置されることもできる。ロック２１６を据え付けるために、スプール２２６および楔２２４の先端２５２が頂部の穴２２２を通しておよび通路２２０の中にゆるく挿入される。レンチまたは他の適切な工具が楔２２４の後方端２５４の空孔２３６の中に挿入されて、楔を回転させ、通路２２０の中にさらに先に楔を引き寄せる。

多くの他のロックの設計がノーズに摩耗部材を固定するのに使用されることもできる。例えば、ロック１６は従来のサンドイッチピン（ｓａｎｄｗｉｃｈ ｐｉｎ）構造であることができ、これはアセンブリの中に槌打ちされる。この種のロックは、よく知られた方法で、垂直または水平にノーズおよびポイントの中央の穴を突き通すこともできる。

本発明による摩耗アセンブリの透視図である。 本摩耗アセンブリのノーズの後部透視図である。 ノーズの前面透視図である。 ノーズの正面図である。 ノーズの上面図である。 ノーズの側面図である。 本摩耗アセンブリの摩耗部材の一部分の後部透視図である。 ロックの直ぐ後方の横断面に沿って切り取られた摩耗アセンブリの部分透視図である。 安定化突起の異なる例を示す摩耗部材の頂部壁に沿った横断面図である。 安定化突起の異なる例を示す摩耗部材の頂部壁に沿った横断面図である。 安定化突起の異なる例を示す摩耗部材の頂部壁に沿った横断面図である。 安定化突起の異なる例を示す摩耗部材の頂部壁に沿った横断面図である。 他のロック装置を用いた本発明の摩耗アセンブリの透視図である。 他の摩耗アセンブリの一部分の軸方向断面図である。 他の摩耗アセンブリのロックの分解透視図である。

Claims (25)

1. 前端部、後端部、および支持ノーズを受け入れるための前記後端部のソケット開口を備え、前記ソケットが頂部壁、底部壁、および側壁によって画定されかつ長手方向軸線を有し、前記頂部壁および前記底部壁のうちの少なくとも１つが安定化突起を含み、それぞれの前記安定化突起が前記ノーズのＶ字形の窪みの両側に当たっているように異なる方向に向く支持面を有し、それぞれの前記安定化突起が前記長手方向軸線に実質的に平行に軸方向に延在する、掘削装置用の摩耗部材。
2. それぞれの前記安定化突起が、前記それぞれの頂部壁または底部壁の中央に配置され、前記側壁から間隔を置いて配置され、かつ前記後端部の近くに配置される、請求項１に記載の摩耗部材。
3. １つの前記安定化突起が、前記頂部壁および前記底部壁のそれぞれに沿って設けられる、請求項１に記載の摩耗部材。
4. それぞれの前記安定化突起が、概ねＶ字形の横断面形状を有する、請求項１に記載の摩耗部材。
5. それぞれの前記安定化突起が、概ね湾曲した横断面形状を有する、請求項１に記載の摩耗部材。
6. 前記側壁のそれぞれが、前記ノーズの窪み内に受け入れるための１つの前記安定化突起を含む、請求項１に記載の摩耗部材。
7. 側壁に沿ったそれぞれの前記安定化突起が、前記それぞれの側壁に沿って中央に配置され、前記頂部壁および前記底部壁から間隔を置いて配置される、請求項６に記載の摩耗部材。
8. 前記側壁の前記安定化表面が、概ねＶ字形の横断面形状をそれぞれ有する、請求項６に記載の摩耗部材。
9. 前記掘削装置に前記摩耗部材を固定するようにロックを受け入れるための少なくとも１つの穴をさらに含む、請求項１に記載の摩耗部材。
10. 前端部、後端部、および支持ノーズを受け入れるための前記後端部のソケット開口を備え、前記ソケットが頂部壁、底部壁、および側壁によって画定され、前記頂部壁および前記底部壁のうちの少なくとも１つが、前記それぞれの頂部壁または底部壁に沿って中央位置に向かって横向きに収束するように横方向に互いに対して角度をなす一対の第１の傾斜面を含む、掘削装置用の摩耗部材。
11. １つの前記対の第１の傾斜面が、概ねＶ字形の形状を画定するように前記頂部壁および前記底部壁のそれぞれに設けられる、請求項１０に記載の摩耗部材。
12. 前記ソケットが長手方向軸線を含み、前記第１の傾斜面のそれぞれが前記長手方向軸線に向かって前記ソケットの中に突出する、請求項１１に記載の摩耗部材。
13. 前記第１の傾斜面のそれぞれが前記長手方向軸線に実質的に平行である、請求項１１に記載の摩耗部材。
14. 前記側壁のそれぞれが、前記それぞれの側壁に沿って中央位置に向かって横向きに収束するように横方向に互いに対して角度をなす一対の第２の傾斜面を含む、請求項１１に記載の摩耗部材。
15. 前端部、後端部、および前記後端部のソケット開口を備え、前記ソケットが長手方向軸線、および前記長手方向軸線に直角な概ねＸ字形の形状を有する、掘削装置用の摩耗部材。
16. 前記ソケットが、前記長手方向軸線に概ね平行に延在する一対の横傾斜面をそれぞれ有する頂部壁、底部壁、および側壁によって画定される、請求項１５に記載の摩耗部材。
17. 前記概ねＸ字形の形状が、前記ソケットの実質的な部分に沿って延在する、請求項１５に記載の摩耗部材。
18. 前端部、後端部、および支持ノーズを受け入れるための前記後端部のソケット開口を備え、前記ソケットが頂部壁、底部壁、および側壁によって画定されかつ長手方向軸線を有し、前記頂部壁、前記底部壁、および前記側壁のそれぞれが一対の安定化表面を含み、それぞれの前記対の前記安定化表面が前記長手方向軸線に向かって前記ソケットの中に突出する概ねＶ字形の形状を画定するように横向きに傾けられ、それぞれの前記安定化表面が前記長手方向軸線に実質的に平行に延在する掘削装置用の摩耗部材であって、それぞれの前記対の安定化表面は前記ソケットの隣接する壁から相隔たるそのそれぞれの壁の上で中央に配置され、それぞれの前記対の前記安定化表面は互いに対して鈍角のところにある摩耗部材。
19. それぞれの前記安定化表面が、僅かに約５°の角度で前記長手方向軸線から軸方向に末広に発散する、請求項１８に記載の摩耗部材。
20. 前端部、後端部、および支持ノーズを受け入れるための前記後端部のソケット開口を備え、前記ソケットが頂部壁、底部壁、および側壁によって画定されかつ長手方向軸線を有し、前記側壁が前記それぞれの側壁に沿って中央位置に向かって横方向に収束し、かつ内向き突起を画定する一対の傾斜安定化表面をそれぞれ含み、それぞれの前記安定化表面が前記長手方向軸線に実質的に平行に延在する、掘削装置用の摩耗部材。
21. それぞれの前記対の前記安定化表面が、鈍角で横方向に互いに対して角度をなす、請求項２０に記載の摩耗部材。
22. 前端部、後端部、および支持ノーズを受け入れるための前記後端部のソケット開口を備え、前記ソケットが長手方向軸線、および前記ノーズの相補形の表面に当たっているための１つまたは複数の安定化表面を有し、それぞれの前記安定化表面が前記長手方向軸線に実質的に平行に延在し、前記ソケットが前記１つまたは複数の安定化表面以外は概ね卵形の横断面形状を有する、掘削装置用の摩耗部材。
23. 一対の前記安定化表面が前記ソケットの対向する壁に形成され、それぞれの前記対の前記安定化表面が、前記それぞれの壁の中央位置に向かって収束するように互いに対して横向きに角度をなす、請求項２２に記載の摩耗部材。
24. 掘削装置に固定され、かつノーズを有するベースと、
    前端部、後端部、および前記ノーズを受け入れるための前記後端部のソケット開口を備え、前記ソケットが頂部壁、底部壁、および側壁によって画定されかつ長手方向軸線を有し、前記頂部壁および前記底部壁のうちの少なくとも１つが安定化突起を含み、それぞれの前記安定化突起が前記ノーズのＶ字形の窪みの両側に当たっているように異なる方向に向く一対の表面を有し、それぞれの前記安定化突起が前記長手方向軸線に実質的に平行に軸方向に延在する、掘削装置用の摩耗部材と、
    前記ベースに前記摩耗部材を着脱自在に固定するためのロックと
    を備える掘削装置用の摩耗アセンブリ。
25. 掘削装置に固定されかつ前記掘削装置から前方に突出し、頂部壁、底部壁、および側壁によって画定されかつ長手方向軸線を有し、前記頂部壁、前記底部壁、および前記側壁のそれぞれが一対の安定化表面を含み、それぞれの前記対の安定化表面が前記長手方向軸線に向かって突出する概ねＶ字形の形状を画定するように傾けられ、それぞれの前記安定化表面が前記長手方向軸線に実質的に平行に延在する、ノーズを提供するステップと、
    頂部壁、底部壁、および側壁を画定するソケットを含む摩耗部材を提供するステップと、
    前記ノーズが前記ソケットの中に受け入れられ、その結果（i）前記ソケットの前記頂部壁および前記底部壁が前記ノーズの前記頂部表面および前記底部表面に係合し、（ii）前記ソケットの前記側壁が前記ソケットの前記側面に係合し、（iii）前記ノーズおよび前記摩耗部材が穴をひとまとめにして画定するように、前記ノーズの上方に前記摩耗部材を配置するステップと、
    前記ノーズに前記摩耗部材を固定するように前記穴の中にロックを挿入するステップと
    を含む、掘削装置に摩耗部材を取り付けるための方法。

Images