具有自由輪轉(zhuǎn)的切割元件的刀具組件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種通用刀具組件包括運(yùn)輸裝置，所述運(yùn)輸裝置承載繞軸線自由地旋轉(zhuǎn)的多個(gè)自由輪轉(zhuǎn)的切割元件，其中所述軸線相對(duì)于被切割表面和由所述運(yùn)輸裝置施加的作用線傾斜約兩個(gè)角度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
具有自由輪轉(zhuǎn)的切割元件的刀具組件
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本專(zhuān)利申請(qǐng)要求于2014年1月31日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1/9%，476、于 2014年3月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/947,749?及于2014年6月10日提交的美國(guó)臨時(shí)申 請(qǐng)?zhí)?2/010,171的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明通常設(shè)及刀具組件，更特別地設(shè)及用于挖溝機(jī)器、鉆孔機(jī)、仿形機(jī)W及類(lèi)似 的切割或研磨巖石和泥±設(shè)備的刀具組件。
【背景技術(shù)】
[0004] 用于挖溝機(jī)的當(dāng)前刀具組件的困難之一是切割元件通常不適用于在不改變切割 元件的情況下挖通堅(jiān)硬材料和軟質(zhì)材料。此外，切割元件通常不能穿透某些極端堅(jiān)硬的材 料，諸如混凝±、巖石、樹(shù)粧、凍±和某些類(lèi)型的±地填筑，或最多僅非常緩慢地和/或W高 磨損率穿透運(yùn)種材料。因此，切穿極其堅(jiān)硬的材料在今天是極端昂貴的任務(wù)，并且在許多情 況下是完全不可行的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于道路仿形機(jī)上溝槽等的通用刀具組件，包括承載多 個(gè)自由輪轉(zhuǎn)的切割元件的運(yùn)輸裝置，所述切割元件具有在其外周邊的切割邊緣W及在其至 少一個(gè)側(cè)面上的切割面。所述切割元件的至少一部分傾斜，使得所述切割面與所述切割元 件的作用線成一定角度，所述作用線由所述運(yùn)輸裝置施加。
[0006] 從W下詳細(xì)描述和相應(yīng)附圖，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0007] W下將基于示例性附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。本發(fā)明不限于示例性實(shí)施例。本文 所描述和/或示出的所有特征在本發(fā)明的實(shí)施例中可單獨(dú)使用或在不同的組合中組合。參 考示出如下內(nèi)容的附圖，通過(guò)閱讀W下的詳細(xì)描述，本發(fā)明的各種實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)將 變得顯而易見(jiàn)：
[000引圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種利用刀具組件的挖溝機(jī)機(jī)器的側(cè)視圖；
[0009] 圖2A是通常沿圖1的線2-2獲取的放大剖面；
[0010] 圖2B是圖2A剖面的示意性描述，示出了自由輪轉(zhuǎn)的切割元件的路徑；
[00川圖3是通常沿圖2B的線3-3獲取的剖面；
[0012]圖4是通常沿圖3的線4-4獲取的剖面；
[0013] 圖5A是用于安裝自由輪轉(zhuǎn)的切割元件的替代實(shí)施例的分解透視圖；
[0014] 圖5B是圖5B的自由輪轉(zhuǎn)的切割元件的側(cè)視圖；
[001引圖6是圖5A和5B的自由輪轉(zhuǎn)的切害阮件的組裝側(cè)視圖；
[0016] 圖7是中在圖I的挖溝機(jī)中使用的刀具組件的一個(gè)分段的放大側(cè)視圖；
[0017] 圖8是圖7所示刀具組件的分段的頂部平面視圖；
[0018] 圖9是通常沿圖7中的線7-7獲取的剖面；
[0019]圖10是通常沿圖7中的線8-8獲取的剖面；
[0020] 圖11是通常沿圖7中的線9-9獲取的剖面；
[0021] 圖12A到12D是局部原理圖，示出了在圖1到11的刀具組件中一個(gè)切割元件的定向 中的多種角；
[0022] 圖13A和13B示出了切割元件的其它實(shí)施例，其中切割元件包括硬質(zhì)合金尖頂和純 頂；
[0023] 圖14和15示出了帶有切割元件和獎(jiǎng)葉的運(yùn)輸裝置的一個(gè)分段的視圖；W及
[0024] 圖16示出了一個(gè)沒(méi)有切割元件的運(yùn)輸裝置的分段。
[0025] 圖17是示出了切割元件類(lèi)型和運(yùn)輸裝置結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系的圖表；
[0026] 圖18和19示出了包括沒(méi)有切割元件的分段的運(yùn)輸裝置的不同視圖；
[0027] 圖20和21示出了包括沒(méi)有切割元件的分段的另一運(yùn)輸裝置的不同視圖；
[00%]圖22和23示出了在所有分段上包括切割元件的又一運(yùn)輸裝置的不同視圖；W及
[0029] 圖24到29示出了在圖22和23中沿其長(zhǎng)度獲取的運(yùn)輸裝置的不同視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種改進(jìn)的刀具組件，所述刀具組件在其可包括承載切 割元件的諸如線性、環(huán)形等各類(lèi)運(yùn)輸裝置的意義上，W及在其能夠切穿極其堅(jiān)硬材料W及 諸如沙壤質(zhì)±的軟材料，而不需要頻繁地改變切割元件的意義上是通用的。
[0031] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種改進(jìn)的刀具組件，所述刀具組件能夠W高度切割效率 W及因此W相對(duì)快速的切割速度切斷極其堅(jiān)硬材料，如W高達(dá)每分鐘6到12英寸或更大的 速度切斷各種厚度的加強(qiáng)高強(qiáng)度混凝±。就此而論，本發(fā)明的一個(gè)方面提供產(chǎn)生使材料破 碎的獨(dú)特切割作用的運(yùn)種切割組件，通過(guò)使所述材料主要受到張力而不是壓縮力切割所述 材料。
[0032] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種刀具組件，其中，所述切割元件具有相對(duì)長(zhǎng)的 使用期限，從而減少了定期更換切割元件的停機(jī)時(shí)間并且降低了更換成本。
[0033] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖1至29示出了作為挖溝機(jī)一部分的刀具組件的實(shí)施例，其中，切 割元件被安裝在作為該刀具組件的運(yùn)輸裝置的鏈條上。諸多實(shí)施例適當(dāng)?shù)孛枋隽死帽景l(fā) 明的刀具組件的操作的許多方面和優(yōu)點(diǎn)。然而，本發(fā)明的刀具組件當(dāng)然不限于挖溝。W下在 圖1至29的描述之后更詳細(xì)地描述了根據(jù)本發(fā)明的刀具組件的其它示例性實(shí)施例。
[0034] 首先參考圖1，示出了一種挖溝機(jī)10。挖溝機(jī)包括在軸13上樞轉(zhuǎn)的懸臂12，因此挖 溝機(jī)懸臂可通過(guò)液壓缸14升降。由于通過(guò)挖溝機(jī)挖掘的材料被帶到表面，因此其通過(guò)絞龍 15橫向地移動(dòng)并沿溝槽的一側(cè)或兩側(cè)沉積。替代地，被帶到表面的材料可通過(guò)其它裝置橫 向地移動(dòng)，諸如輸送機(jī)。挖溝機(jī)可包括如圖1所示的傳統(tǒng)懸臂，也可包括具有防凍桿的懸臂 并且在某些情況下為一種用于當(dāng)切穿堅(jiān)硬材料時(shí)為切割元件提供支撐的切石銀輪。
[0035] 在所示的特定實(shí)施例中，挖溝機(jī)的切割元件由循環(huán)鏈條承載，所述循環(huán)鏈條繞從 動(dòng)鏈條輪17安裝在懸臂12的上端，W及繞從動(dòng)鏈條輪18安裝在懸臂下端。在圖1所示的順時(shí) 針?lè)较蛑序?qū)動(dòng)的鏈條16用作被驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸裝置或切割元件的載體。鏈條16的每個(gè)鏈節(jié)19都 配備有通過(guò)螺栓連接件23連接到載體板22的安裝板20(參見(jiàn)圖2A和2B)。
[0036] 安裝在每個(gè)載體板22的外表面上的是一組自由輪轉(zhuǎn)的切割元件30。如在圖3中可 W看出，運(yùn)些切割元件30的每個(gè)都具有軸31，該軸從切割元件的一側(cè)突出W將切割元件W 自由輪轉(zhuǎn)方式樞軸（journal)在附接到載體板22的支架32。替代地，軸可固定在適當(dāng)位置并 且切割元件可包括在W自由輪轉(zhuǎn)的連接中接收該固定軸的孔。如在本文所使用的術(shù)語(yǔ)自由 輪轉(zhuǎn)描述了切割元件連接到在切割組件的運(yùn)輸裝置上的相應(yīng)支架，所述運(yùn)輸裝置在運(yùn)種情 況下為附接到鏈條16的載體板22。具體地，該連接被稱(chēng)為自由輪轉(zhuǎn)的，因此切割組件的組件 或機(jī)器不直接地施加或抑制切割元件相對(duì)于支架的任何旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。相反，在切割元件的自 由輪轉(zhuǎn)連接中，由于在運(yùn)輸裝置(載體板22)和接觸切割元件的外部±制材料(諸如被切割 的表面)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，僅發(fā)生切割元件的任何旋轉(zhuǎn)。
[0037] 在圖示的實(shí)施例中，切割元件與支架的自由輪轉(zhuǎn)連接由作為單個(gè)整體件被保持在 支架32中與切割元件30集成在一起的軸提供。同樣，支架32被固定地連接到載體板22, W保 持切割元件與鏈條16的堅(jiān)固連接。為了將切割元件保持在適當(dāng)位置，軸31可自始至終延伸 通過(guò)在支架32中形成的孔，并通過(guò)止動(dòng)環(huán)21或其它裝置被捕獲在其中。在支架32中的孔的 輪端可稍微外展，如圖3所示，W容納在切割元件30的后表面與軸31合并的拐角中的半徑。 切割組件的軸31的承載表面可由在支架32中的孔的圓柱形壁形成。因此，在切割操作中施 加在切割元件30上的整個(gè)載荷由支架32產(chǎn)生，并最終由載體板22、安裝板20和鏈條組件產(chǎn) 生。一種可用于生產(chǎn)支架32的特定合金鋼將是具有約11到15%儘和0.7到1.4%碳的鋼。運(yùn) 種合金鋼有時(shí)被稱(chēng)為化壯ield儘鋼。
[0038] 作為對(duì)軸31與支架32上孔的直接接合的替代方案，W套筒33形式的磨損構(gòu)件可圍 繞軸31W在軸31和支架32之間提供磨損表面。一種合適的彈黃鋼為用于套筒的可接受材料 的示例。如圖5、6和7所示，磨損構(gòu)件也可被放置在切割元件30的后表面和支架之間。例如， 圖5A和5B的分解視圖示出設(shè)置在切割元件和安裝板之間的W墊圈37(如，澤火鋼)形式的磨 損構(gòu)件。有利地，使用磨損構(gòu)件33、37減少了在切割元件和支架上的磨損，并且當(dāng)磨損構(gòu)件 磨損變薄時(shí)，提供簡(jiǎn)單和廉價(jià)地可替換的部件。圖6示出了一種組裝在一起的切割元件30、 支架32和墊圈37的實(shí)施例的側(cè)視圖。
[0039] 在某些應(yīng)用中，切割元件的外工作邊緣38可W連續(xù)，例如W圓形形狀。然而，在需 要更劇烈的切割作用的許多應(yīng)用中，可能優(yōu)選的是外工作邊緣為切口或銀齒狀W形成齒 部。例如，在圖巧化中示出的切割元件，每個(gè)都具有沿切割元件的圓周間距并且向外W及在 從該元件的切割面36的軸向方向中徑向突出的多個(gè)徑向齒34(參見(jiàn)圖3)。運(yùn)些齒34形成每 個(gè)切割元件30的中斷切割邊緣，從而在任何給定時(shí)刻將切割力集中在由齒34接合的局部區(qū) 域。運(yùn)增強(qiáng)了切割元件的切割作用，允許它們與沒(méi)有齒的圓形切割元件相比穿透更加堅(jiān)硬 的材料。此外，齒間的空間便于釋放由切割元件破碎的松散材料，因此可通過(guò)從一些載體板 22向外延伸的拖拉板35在溝槽之外向上收集和運(yùn)輸該松散材料。
[0040] 切割元件30的切割面36優(yōu)選地中凹W形成凹表面。運(yùn)具有延長(zhǎng)切割齒34的作用， 并進(jìn)一步將切割力集中在切割元件30的外周邊，特別地在外工作邊緣38。切割面36的中屯、 緩解部分(relieved cen化al podion)也進(jìn)一步促進(jìn)移除通過(guò)元件30的切割作用所產(chǎn)生 的松散材料。替代地，切割元件30的切割面36可W平坦。例如，切割元件可形成為帶或不帶 從輪的外表面徑向延伸的齒的簡(jiǎn)易輪。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖2到11所示的每個(gè)切割元件30都相對(duì)于兩個(gè)彼此垂直 的平面傾斜。
[0042] 為了表示切割元件傾斜的方向，圖12A-D示出了在多種方向中傾斜的切割元件30。 為了更好地理解切割元件傾斜的角度，應(yīng)該理解的是，圖12A-D中描述的每個(gè)切割元件都被 定位在由Pl表示的表面上并被安裝到運(yùn)輸裝置22,所述運(yùn)輸裝置施加作用線到在頁(yè)面之外 的切割元件。在運(yùn)種情況下，圖12A所示的切割元件30不傾斜，因此切割元件的旋轉(zhuǎn)軸39平 行于表面Pl并且垂直于作用線。圖12A所示的該切割元件30沿由Pl表示的表面良好地對(duì)齊， 用于外工作邊緣38的理想滾動(dòng)。然而，該理想滾動(dòng)對(duì)于切割該表面來(lái)說(shuō)并不特別地有利。
[0043] 因此，為了提高切割元件30的切割作用，它們傾斜，使得軸在平行于被切割表面Pl 的平面中向前旋轉(zhuǎn)，如圖12B所示，因此切割面36朝由運(yùn)輸裝置22施加的作用線稍微地轉(zhuǎn) 動(dòng)。該角在本文中被限定為側(cè)角〇,如圖8所示。通過(guò)防止理想滾動(dòng)，切割元件30的側(cè)角提高 了切割元件的切割性能，使得在切割元件和被切割材料之間存在更大的相互作用。側(cè)角a也 產(chǎn)生切割元件的更大切割區(qū)域。如果切割元件相對(duì)較薄，上述的側(cè)角傾斜可足W實(shí)現(xiàn)所需 的切割作用。
[0044] 然而，對(duì)于較厚的切割元件30,第二傾角可提供進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。例如，如圖12C所 示，切割元件可W傾斜，旋轉(zhuǎn)軸朝被切割表面成角度，使得切割面36朝該表面稍微地轉(zhuǎn)動(dòng)。 該角在本文中被限定為傾角e。傾角e有利于為切割元件的任一齒提供更強(qiáng)的切割作用角。 運(yùn)可在圖12C中清楚地看出，其中與圖12A的齒相比，鄰近表面Pl的齒更指向表面Pl內(nèi)。傾角 0也有利于降低切割元件后部在被切割表面上拖拉或由被切割表面損害的可能性。
[0045] 切割元件30傾斜的運(yùn)兩個(gè)角a和防4于不同應(yīng)用可稍微變化，并且最佳角將局部地 取決于被切割的特定材料W及制成切割元件30的材料。然而，通常優(yōu)選的是，每個(gè)角都可或 多或少地在約7.5°到30°的范圍內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，在該范圍內(nèi)的角度提供有效的切割作 用，而不在切割元件30上施加過(guò)重載荷。在所示出的刀具組件中（圖3)，每個(gè)切割元件30的 側(cè)角a和傾角e被切割元件的支架32和/或支架的底座所固定，所述底座接收在該支架中的 切割元件的軸31。
[0046] 現(xiàn)在參考圖2到4,用于更詳細(xì)地描述傾斜切割元件30的切割作用，為了便于討論， 將假設(shè)所示出的挖溝機(jī)用于通過(guò)混凝±切割溝槽。一個(gè)切割齒34每次與混凝±接觸，從動(dòng) 鏈條16的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致齒34在混凝±面上被驅(qū)動(dòng)。由于切割元件的傾斜，壓力通過(guò)切割齒 34施加在混凝±上，并集中在齒末端的一個(gè)拐角，從而促進(jìn)齒初始穿透到混凝±內(nèi)。然后， 由于自由輪轉(zhuǎn)的切割元件被鏈條的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，已經(jīng)穿透混凝±的切割齒由于切 割元件的雙傾斜而同時(shí)橫向和縱向地移動(dòng)，從而產(chǎn)生在混凝±上施加拉伸(而不是壓縮)載 荷的滾動(dòng)模阻止作用。通過(guò)齒34沿其半徑的錐形或模形橫截面結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了該模作用（參見(jiàn) 圖3)?；炷篮驮S多其它材料在張力上比在壓縮上更弱，因此更容易通過(guò)隨著該滾動(dòng)模向 前旋轉(zhuǎn)而施加的向上拉伸的拉伸載荷被破碎。在切割元件上還存在更少的磨損，因?yàn)橛苫?凝±提供的對(duì)拉伸載荷的阻力遠(yuǎn)低于對(duì)壓縮載荷的阻力。
[0047] 切割元件的滾動(dòng)模作用使混凝±斷裂成相對(duì)較大的碎片，而不是通過(guò)破碎的壓縮 載荷作為塵±或微粒研磨掉混凝±。運(yùn)類(lèi)切割作用高效，并且因此可W相對(duì)較快的切割速 率進(jìn)行，同時(shí)延長(zhǎng)了切割元件的壽命。
[004引如可從圖2和8到11最明顯看出的，切割元件30彼此橫向地偏移，因此在由單獨(dú)切 割元件所加工的表面中形成的切口在溝槽底部上彼此重疊，相鄰切口的中屯、之間的距離為 單獨(dú)刀具的規(guī)格，從而在溝槽中產(chǎn)生相對(duì)平坦的底表面。根據(jù)被切割材料，該規(guī)格可多于或 少于所示出的特定規(guī)格。此外，所選擇的切割元件30被定向W切割側(cè)壁而不是溝槽的底部， W減輕鏈條中的末端底部切割元件一部分載荷，通過(guò)在溝槽側(cè)壁上拖動(dòng)或損害底部切割元 件的最外層部分，所述載荷另外將施加在其上。因此，在圖7和8所示的特定實(shí)施例中，四組 (每組都安裝在一個(gè)載體板22上)切割元件30(a)-30(m)都被定向W切溝槽的底部。載體板 22可具有不同數(shù)量的切割元件30,從在某些情況下沒(méi)有切割元件30到四個(gè)或更多切割元件 30。運(yùn)些組通常彼此橫向地偏移，因此其切口或規(guī)格W相當(dāng)規(guī)律的模式彼此重疊，如圖2B中 可最明顯地看出。傾斜切割元件30的運(yùn)種布置導(dǎo)致每個(gè)切割元件沿僅外工作邊緣和相應(yīng)溝 槽底部的相對(duì)較小分段切割，運(yùn)意味著依賴(lài)于被挖掘材料，可僅存在每個(gè)切割元件的僅少 數(shù)齒，所述切割元件在任何給定時(shí)刻與被切割材料接合，或在巖層被切割的地方，切割元件 的幾個(gè)齒可在材料被切割的同時(shí)接合。如果被切割材料相對(duì)較薄，諸如混凝±，通過(guò)齒形切 割元件30進(jìn)一步集中被施加到混凝±或其它被切割材料的切割力。
[0049] 可通過(guò)在不同的橫向位置安裝各種切割元件，W及通過(guò)安裝切割元件W面對(duì)溝槽 的右側(cè)或左側(cè)，實(shí)現(xiàn)在圖7和8中的多種切割元件30(a)-30(m)之間的橫向偏移或規(guī)格。例 如，圖7和8中的兩對(duì)切割元件30(a)、30(b)和30化）、30(g)朝向相同的各自方向，并具有相 同的側(cè)角a,但相對(duì)于被切割表面安裝在稍微不同的橫向位置。因此，運(yùn)四個(gè)切割元件30 (a)、30(b)和30化）、30(g)的切口彼此橫向地偏移，如在圖9和10中可W清楚地看出。類(lèi)似 地，兩個(gè)切割元件30(c)和30Q)具有相同的傾角和側(cè)角，但安裝在稍微不同的橫向位置并 且面向相對(duì)的方向W實(shí)現(xiàn)在其各自切口中的所需橫向偏移(再次參見(jiàn)圖9和10)。
[0050] 切割元件30之間的橫向偏移或規(guī)格W及切割元件的實(shí)際數(shù)量可根據(jù)被挖掘或切 穿的特定材料定制。根據(jù)被挖掘材料，可增加或減少切割元件30的規(guī)格和實(shí)際數(shù)量。例如諸 如在很容易穿透的諸如灰塵、肥±或相對(duì)軟質(zhì)粘±等柔軟材料中，可能需要更少的切割元 件30，并且事實(shí)上，一些循環(huán)鏈條驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸裝置分段22可在其上不具有切割元件，并且僅 包括獎(jiǎng)葉55用于將切割材料運(yùn)輸?shù)綔喜壑?，如圖18到21所示。
[0051] 在圖14到16中詳細(xì)地示出運(yùn)種運(yùn)輸裝置分段22的一個(gè)示例。對(duì)于僅帶有獎(jiǎng)葉的每 兩個(gè)或W上的從動(dòng)運(yùn)輸裝置分段22來(lái)說(shuō)，運(yùn)種實(shí)施例的一個(gè)示例可包括一個(gè)帶有切割元件 30的從動(dòng)運(yùn)輸裝置。在圖18到21中示出了運(yùn)種運(yùn)輸裝置或鏈條的兩個(gè)實(shí)施例。圖18和19中 所示的實(shí)施例在每隔一個(gè)分段22上具有切割元件。圖20和21所示的實(shí)施例在每=個(gè)分段22 上具有切割元件30。在運(yùn)些實(shí)施例中，每個(gè)分段22都包括獎(jiǎng)葉55。圖14和15W不同視野示出 了具有切割元件30的分段22,而圖16示出了沒(méi)有切割元件30的分段。
[0052] 圖18到21所示的實(shí)施例例證了可適當(dāng)?shù)仄ヅ涞奖患庸げ牧系那懈钤?0和獎(jiǎng)葉 55的一系列結(jié)構(gòu)的示例。圖17示出了被加工材料的硬度W及切割元件30和獎(jiǎng)葉55的密度的 通常關(guān)系。例如，在相對(duì)容易切割的非常柔軟的材料中，包括切割元件30的至少一些從動(dòng)運(yùn) 輸裝置分段22可具有被移除部分直接在該切割元件后面的獎(jiǎng)葉55,如圖18和19所示，W減 輕被切割元件切割的任何材料弄壞切割元件。并且同時(shí)，可測(cè)量地增加運(yùn)些切割元件30在 柔軟材料中的規(guī)格。
[0053] 在替代方案中，當(dāng)挖通相對(duì)更難W穿透的材料時(shí)，如頁(yè)巖、石灰?guī)r和其它高耐壓強(qiáng) 度泥±材料和巖石、漸青，從動(dòng)運(yùn)輸裝置上切割元件的數(shù)量可隨著挖溝難度增加而增加，并 且也可減少在從動(dòng)運(yùn)輸裝置上切割元件之間的規(guī)格或距離。對(duì)于每個(gè)帶有獎(jiǎng)葉的從動(dòng)運(yùn)輸 裝置分段，運(yùn)種實(shí)施例的一個(gè)示例可包括一個(gè)帶有切割元件的從動(dòng)運(yùn)輸裝置，如圖22到23 所示。同時(shí)，可減少在有些難于挖溝的材料中切割元件之間的規(guī)格或距離。
[0054] 當(dāng)被挖掘的材料極其堅(jiān)硬和難W穿透時(shí)，從動(dòng)運(yùn)輸裝置的分段22可裝載有接近最 大值，即使不是最大數(shù)量的切割元件30。運(yùn)種材料的一個(gè)示例包括混凝±、鋼筋混凝±和通 常在采礦應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的極其堅(jiān)硬的巖石。在運(yùn)種實(shí)施例的一個(gè)示例中，從動(dòng)運(yùn)輸裝置的每 個(gè)分段22具有安裝在其上的一個(gè)或多個(gè)切割元件。此外，在運(yùn)種極其堅(jiān)硬和難W挖溝的材 料中切割元件之間的規(guī)格或距離可進(jìn)一步減少到最小值，其在某些情況下取決于切割元件 的直徑。例如，切割元件之間的規(guī)格或切割間距可小至0.25英寸或通常小于0.375英寸。
[0055] W下的表格是在示例性實(shí)施例中示出切割元件30的可能間距的主列表。該主列表 假定在相鄰元件30之間的0.125英寸的間距。設(shè)置該表格用于8.5英寸寬的溝槽。如果溝槽 更寬，表格適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展。
[0化6]
[0化7]
[005引從W上的主表1，多種不同鏈條可被構(gòu)造成最佳地匹配被加工材料。W下表2示出 了可從表1中的主間距得出的=種可能結(jié)構(gòu)。
[0化9]

[0063]
[0064] 在圖7和8的說(shuō)明性實(shí)施例中被定向W切割溝槽的側(cè)壁51和52的特定組切割元件 30為元件30(n)到30(q)(在圖8中最佳地看出）。因此，對(duì)于運(yùn)四個(gè)切割元件30,運(yùn)些切割元 件的參考平面變成如在圖11中最佳看出的溝槽的相應(yīng)側(cè)壁。例如，兩個(gè)切割元件30 (n)和30 (P)相對(duì)于溝槽的一個(gè)側(cè)壁52W共同側(cè)角0傾斜，并且其它兩個(gè)切割元件30(0)和30(q)相對(duì) 于溝槽的另一側(cè)壁51W相同側(cè)角傾斜。
[0065] 如在圖2B可最明顯地看出，側(cè)切割元件30(r〇到30(q)對(duì)于切割溝槽的側(cè)壁51和52 有效，W防止拖拉或損害另外將接觸側(cè)壁的任何溝槽底部切割元件的后部。也就是說(shuō)，在沒(méi) 有側(cè)切割元件30(r〇到30(q)的情況下，由于最接近溝槽壁側(cè)的兩個(gè)切割元件沿溝槽底部滾 動(dòng)，它們將沿外工作面38的相對(duì)較短部分切割溝槽底部。然而，向外橫向延伸的切割元件的 后部也會(huì)沿溝槽的側(cè)壁拖拉并受到明顯的磨損。側(cè)切割元件30(n)到30(q)的提供從而導(dǎo)致 在所有切割元件中基本等同分享切割載荷，包括側(cè)切割元件本身。切割載荷的該相對(duì)等同 分布從圖2中顯而易見(jiàn)。
[0066] 在圖22到29所示的替代結(jié)構(gòu)中，某些切割元件30可W允許切割溝槽的極端拐角的 角度傾斜。用于切割溝槽拐角的傾斜角不同于切割溝槽底部或側(cè)壁所需要的傾斜角。用于 切割溝槽的極端底部的代表性切割元件30在圖24和25中被示出為切割元件30。用于切割溝 槽的極端側(cè)壁的代表性元件30在圖7和8所示的實(shí)施例中被示出為元件30(r〇到30(q)。為了 切割圖22到29的實(shí)施例的極端拐角，傾斜的切割元件30的角度可在圖28和29中示出。圖28 和29為沿鏈條的長(zhǎng)度獲取的視圖，如分別在圖22和23中的剖面線28-28、29-29所示。
[0067] 將會(huì)理解的是，在圖7到11W及22到29的實(shí)施例中所示的整組切割元件30沿鏈條 16的長(zhǎng)度重復(fù)多次。在運(yùn)些重復(fù)組的每組內(nèi)，切割元件30相對(duì)于鏈條16的中屯、線對(duì)稱(chēng)分布。 運(yùn)種對(duì)稱(chēng)分布趨于平衡在切割操作中被施加在鏈條上的側(cè)推力載荷，從而減少鏈條組件上 的側(cè)推力壓力并延長(zhǎng)其壽命。
[0068] 在本發(fā)明的所示實(shí)施例中，刀具組件體現(xiàn)為挖溝機(jī)并且運(yùn)輸裝置為施加作用線到 切割元件的鏈條，切割元件對(duì)于其接觸被切割表面的鏈條的路徑部分保持線性。然而，切割 組件可在運(yùn)輸裝置呈現(xiàn)其它形式的其它實(shí)施例中實(shí)施。例如，運(yùn)輸裝置可被設(shè)計(jì)為一種其 上安裝有自由輪轉(zhuǎn)的切割元件的大型旋轉(zhuǎn)主體。在運(yùn)種實(shí)施例中，自由輪轉(zhuǎn)的切割元件可 被安裝到旋轉(zhuǎn)主體的外圓周或旋轉(zhuǎn)主體的表面。例如，運(yùn)輸裝置可W是一種形成仿形機(jī)的 大型滾筒。在運(yùn)種情況下，切割元件可W自由輪轉(zhuǎn)方式安裝在滾筒的圓周，該滾筒旋轉(zhuǎn)W在 表面切除。在另一實(shí)施例中，刀具組件可體現(xiàn)為巖石輪，該輪用作運(yùn)輸裝置并且切割元件W 自由輪轉(zhuǎn)方式安裝在該輪的外圓周。在又一示例實(shí)施例中，切割元件可被安裝到用作運(yùn)輸 裝置的軸，W形成一種鉆機(jī)或僮床。在運(yùn)種情況下，切割元件可安裝在軸的外圓周上和/或 在軸的端面上。此外，軸的端面可W是平的，或具有諸如錐形的輪廓。在運(yùn)些情況的每一個(gè) 中，運(yùn)輸裝置將具有轉(zhuǎn)動(dòng)的而非線性的運(yùn)動(dòng)并且切割元件的作用線將連續(xù)地變化。然而，自 由輪轉(zhuǎn)的切割元件會(huì)仍然傾斜，W在被切割表面上滾動(dòng)，并且將從該表面切除材料。
[0069] 在圖2到12所示的實(shí)施例中，切割元件被描繪為由單一材料形成，一種作為具有約 12%的饑，約3.25%碳和更少量的銘和鋼的鋼的特定合金鋼。當(dāng)然，還存在許多其它類(lèi)型的 高強(qiáng)度耐磨材料。在運(yùn)種實(shí)施例中，切割元件可由許多高屈服強(qiáng)度和耐磨的材料制造，諸如 包括耐磨鋼合金的合適金屬。替代地，切割元件30可包括形成切割元件的外工作邊緣38的 插入件。例如，如圖13A和13B所示，每個(gè)齒34可包括保持分別高度耐磨材料制成的插入件39 (A)或39(B)的空腔，諸如硬質(zhì)合金或金剛石刀頭材料。一種合適材料示例是碳化鶴（如， 90%鶴和10%鉆）。在某些應(yīng)用中，使用運(yùn)種插入件39(A)或39(B)可大幅地延長(zhǎng)切割元件30 的壽命。圖13A示出了與圖13B中的純末端插入件39(B)相比，具有用于相對(duì)較軟材料的尖銳 末端插入件39(A)的切割元件30。純末端最適合于切割極端堅(jiān)硬材料。
[0070] 正如在從動(dòng)運(yùn)輸裝置上的切割元件30的結(jié)構(gòu)和間距可變化，切割元件的直徑也可 不同。例如，切割元件的尺寸范圍可從幾英寸直徑到小于一英寸直徑。直徑的選擇可依賴(lài)于 特定從動(dòng)運(yùn)輸裝置W及應(yīng)用切割元件的特定應(yīng)用。不管運(yùn)輸裝置是否是鏈條，如附圖所示， 或者切割元件是否安裝在旋轉(zhuǎn)軸或管上，運(yùn)些變化是可能的。
[0071] 在描述本發(fā)明的上下文中（特別地在W下權(quán)利要求的上下文中）使用術(shù)語(yǔ)"一個(gè) (a)"、"一個(gè)(an)"、"該(the)"、"至少一個(gè)"及類(lèi)似指示物將被解釋為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)，除非 本文另有表示或上下文明顯矛盾。在一個(gè)或多個(gè)物品的列表前面使用術(shù)語(yǔ)"至少一個(gè)"（例 如，"至少一個(gè)A和B")被解釋為意味著從所列物品中選擇的一個(gè)物品(A或B)或兩個(gè)或W上 所列物品的任何組合（A和B )，除非本文另有表示或上下文明顯矛盾。術(shù)語(yǔ)"包括 (comprising)"、"具有化aving)"、"包括（including)"和"包含（containing)"將被解釋為 開(kāi)放式短語(yǔ)(即，意味著"包括但不限于"），除非另有指示。本文中數(shù)值范圍的敘述僅旨在用 作個(gè)別地引用落入該范圍內(nèi)的每個(gè)單獨(dú)值的簡(jiǎn)寫(xiě)方法，除非本文另有表示，并且每個(gè)單獨(dú) 值被結(jié)合到說(shuō)明書(shū)中，如同本文單獨(dú)敘述過(guò)。本文所述的所有方法可W任何合適的順序?qū)?施，除非本文另有表示或上下文明顯矛盾。使用任一和所有示例或本文所提供的示例性語(yǔ) 言（如，"諸如"）僅旨在更好地說(shuō)明本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制，除非另有聲明。 說(shuō)明書(shū)中任何語(yǔ)言均不應(yīng)解釋為將任何未要求權(quán)利保護(hù)的元素作為實(shí)施本發(fā)明的基本要 素。
[0072] 本文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，包括發(fā)明人已知的用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方 式。在閱讀W上描述后，運(yùn)些優(yōu)選實(shí)施例的變型對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可變得顯而易見(jiàn)。發(fā) 明人期望本領(lǐng)域技術(shù)人員采用運(yùn)種適當(dāng)?shù)淖冃?，并且發(fā)明人希望W與本文所具體描述的不 同方式實(shí)踐本發(fā)明。因此，本發(fā)明包括如適用法律所允許的所附權(quán)利要求的發(fā)明主題的所 有修改及等效方案。此外，本發(fā)明包含在所有可能變型中上述元素的任意組合，除非另有表 示或上下文明顯矛盾。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通用刀具組件，包括： 運(yùn)輸裝置，所述運(yùn)輸裝置承載繞相應(yīng)軸線能夠自由地旋轉(zhuǎn)的多個(gè)自由輪轉(zhuǎn)的切割元 件， 所述切割元件的至少一部分的相應(yīng)軸線以及相應(yīng)表面朝被切割表面的平面傾斜一傾 角，并且 所述相應(yīng)軸線和相應(yīng)表面也朝運(yùn)動(dòng)方向傾斜一側(cè)角。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用刀具組件，其中，所述切割元件的每個(gè)的切割面都是凹 面。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用刀具組件，其中，所述傾角在7.5°到30°的范圍內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用刀具組件，其中，所述側(cè)角在7.5°到30°的范圍內(nèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用刀具組件，其中，所述切割元件彼此橫向地偏移，因此相 對(duì)于每個(gè)單獨(dú)切割元件的切口大小，所述切割元件的整個(gè)組件具有寬切口。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用刀具組件，其中，每個(gè)切割元件具有中斷的外工作面，以 形成繞著所述切割元件間隔開(kāi)的徑向齒。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的通用刀具組件，其中，所述切割齒從每個(gè)切割元件的中心部分 軸向和徑向地突出。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用刀具組件，其中，所述運(yùn)輸裝置是包括多個(gè)鏈節(jié)的鏈條， 并且其中，多個(gè)所述切割元件安裝在所述鏈條的每個(gè)鏈節(jié)上。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用刀具組件，其中，所述運(yùn)輸裝置是旋轉(zhuǎn)主體。10. -種通用刀具組件，包括： 運(yùn)輸裝置，所述運(yùn)輸裝置承載繞相應(yīng)軸線能夠自由地旋轉(zhuǎn)的多個(gè)自由輪轉(zhuǎn)的切割元 件， 所述切割元件的至少一部分的相應(yīng)軸線以及相應(yīng)表面朝被切割表面的平面傾斜一傾 角，并且 所述相應(yīng)軸線和相應(yīng)表面也朝運(yùn)動(dòng)方向傾斜一側(cè)角， 其中，所述切割元件相對(duì)于彼此地定位或構(gòu)造為使得在其切割的相互作用中不損害所 述切割元件。
【文檔編號(hào)】E21C25/00GK106029988SQ201580006366
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日
【發(fā)明人】勒羅伊·G·哈根布赫
【申請(qǐng)人】勒羅伊·G·哈根布赫