JP5469108B2 - 解放自在のカップリングアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、分離可能な部品を互いに解放自在に固定するための、更に詳細には、掘削等で使用される磨耗アッセンブリの構成要素を互いに固定するためのカップリングアッセンブリに関する。

掘削機器は、代表的には、下側にある製品を早期磨耗から保護するため、様々な磨耗部品を含む。磨耗部品は、単にプロテクター（例えば磨耗キャップ）として機能してもよく、又は追加の機能（例えば掘削歯）を備えていてもよい。いずれの場合でも、使用中になくなることがないように磨耗部品を掘削機器にしっかりと保持するのが望ましく、更に、磨耗時の交換を容易にするため、取り外し及び設置を行うことができる。機器の停止時間を短くするため、磨耗した磨耗部品を現場で容易に且つ手早く交換できるのが望ましい。磨耗部品は、通常、磨耗により交換しなければならない材料の量を小さくするため、三つ（又はそれ以上）の構成要素で形成されている。その結果、磨耗部品は、一般的には、掘削機器に固定された支持構造、この支持構造に取り付けられる磨耗部材、及び磨耗部材を支持構造に保持するためのロックを含む。

一例として、掘削歯は、通常は、支持構造としてのアダプタ、磨耗部材としての歯ポイント即ちチップ、及びポイントをアダプタに保持するためのロック即ちリテーナを含む。アダプタは掘削バケットの前掘削縁部に固定され、前方に突出してポイント用のマウントを画成するノーズを含む。アダプタは単一の一体の部材であってもよいし、互いに組み立てられた複数の構成要素でできていてもよい。ポイントは、前掘削端部及びアダプタノーズを受け入れる後方に開放したソケットを含む。ロックをアッセンブリに挿入し、ポイントをアダプタに解放自在に保持する。

掘削歯のロックは、代表的には細長いピン部材であり、アダプタ及びポイントの両方が協働して画成する開口部に嵌着される。開口部は、米国特許第５，４６９，６４８号におけるようにアダプタノーズの側部に沿って画成されていてもよいし、米国特許第５，０６８，９８６号におけるようにノーズを通して画成されていてもよい。いずれの場合でも、ロックの挿入及び取り外しは大型のハンマーを使用して行われていた。このようにロックをハンマーで打ち込むことは、骨の折れる仕事であり、作業員が怪我をする危険がある。
米国特許第５，４６９，６４８号 米国特許第５，０６８，９８６号 ロックは、通常、ロックが抜けないようにすることと付随してポイントが使用中に無くならないようにするため、通路にきつく受け入れられる。このきつい嵌着は、ロック用の開口部を画成するポイント及びアダプタの穴が部分的にしか整合していないこと、開口部にゴム製の挿入体が設けられていること、及び／又はロックと開口部との間で寸法をぴったりとさせることによって行うことができる。しかしながら、ロックが開口部にきつく受け入れられるようにすると、ロックをアッセンブリにハンマーを用いて出し入れすることに伴う困難及び危険が大きくなるということは理解されよう。

ロックは、更に、多くの場合、ポイントをアダプタにしっかりと締め付ける性能を備えていない。ゴム製の挿入体が、休止時に歯に幾らかの締め付け効果を提供するけれども、挿入体は、使用中に荷重が加わった場合の実際の締め付けを行うには強度が足りない。更に、多くのロックは、部品が磨耗したときに再締め付けすることができない。更に、歯で使用される多くのロックは、部品の磨耗及び締め付け度の低下に従って失われ易い。

これらの困難は、掘削歯でのロックの使用に厳密に限定されるものではなく、掘削作業で使用される他の磨耗部品の使用にも適用される。別の例では、アダプタは、支持構造を画成する掘削バケットのリップに嵌着した磨耗部材である。歯の多くの磨耗がポイントに加わるけれども、アダプタもまた磨耗し、時折交換する必要がある。現場で交換を行うため、アダプタをバケットに機械的に取り付けることができる。一つの一般的なアプローチは、米国特許第３，１２１，２８９号に開示されているようなホイッスラー型アダプタを使用することである。この場合、アダプタには、バケットリップを跨ぐ二叉脚部が形成されている。アダプタ脚部及びバケットリップには、整合してロックを受け入れる開口部が形成されている。ロックは、この場合、全体にＣ形状のスプール及び楔を含む。スプールのアームはアダプタ脚部の後端と重なる。脚部の外面及びアームの内面は各々後方に及びリップから遠ざかる方向に傾斜している。次いで、通常はハンマーで楔を開口部に打ち込み、スプールを後方に押圧する。スプールをこのように後方に移動することにより、アームでアダプタ脚部をリップにぴったりと当て、アダプタが使用中に移動したり外れたりしないようにする。ポイントの取り付けと同様に、楔をハンマーで開口部に打ち込むことは、困難であり且つ潜在的に危険は作業である。
米国特許第３，１２１，２８９号 多くのアッセンブリにおいて、この他のファクタにより、磨耗部材の交換が必要な場合、ロックの取り外し及び挿入の困難性を更に高めてしまう。例えば、横方向に挿入したロック（例えば、米国特許第４，３２６，３２８号を参照されたい）のように、隣接した構成要素がぴったりとしていると、ハンマーでロックをアッセンブリに入れたり出したりする上で困難が生じる。更に、ロックを受け入れる開口部に微かな粒子が詰まり、これによりロックのアクセス及び取り外しが困難になる。更に、ホイッスラー型アタッチメントでは、楔をアッセンブリから打ち出すためのアクセスを提供するため、バケット全体をその前端を下にして引っ繰り返さなければならない。バケットのこの配向によりロックの取り外しが困難になり且つ危険になる。これは、作業員が開口部にバケットの下からアクセスし、楔を大型のハンマーで上方に駆動しなければならないためである。この危険は、場合によっては非常に大型であるドラグラインバケットと関連して特に明らかである。更に、使用中に楔が外れてしまうことがあるため、多くの設備において、楔をその関連するスプールに仮付け溶接することが一般的に行われている。かくして、楔の取り外しは更に困難になる。 米国特許第４，３２６，３２８号 掘削機器で使用するためのハンマーを用いないロックを製造する試みがなされてきた。例えば、米国特許第５，７８４，８１３号及び米国特許第５，８６５，５１８号には、ポイントをアダプタに固定するためのねじ駆動式楔型ロックが開示されており、米国特許第４，４３３，４９６号にはアダプタをバケットに固定するためのねじ駆動式楔が開示されている。これらの駆動装置によりハンマーに対する必要がなくなったけれども、これらの装置は多くの部品を必要とし、かくしてロックの複雑さが大きくなり価格が高くなった。微かな粒子の侵入により取り外しが更に困難になる。これは、このような微かな粒子が摩擦を増大し、ねじ連結部と干渉するためである。更に、標準的なボルトを使用することにより、微かな粒子がねじ山の周囲に溜まって「固着」し、ボルトの回転及び部品の取り外しを極めて困難にする。 米国特許第５，７８４，８１３号 米国特許第５，８６５，５１８号 米国特許第４，４３３，４９６号

分離可能な部品を互いにしっかりと容易に且つ確実に解放自在に保持するための改良カップリングアッセンブリに関する。更に、本発明のロックは、手動レンチ又は動力レンチを使用することによって設置及び取り外しを容易に行うことができる。ロックをアッセンブリに装着したり取り外したりするためにハンマーや梃子を必要としない。

本発明は、掘削作業と関連して磨耗部材を支持構造に固定するのに特に有用である。本発明のロックは使用が容易であり、摩擦アッセンブリにしっかりと保持され、ロックをアッセンブリに装着したり取り外したりするためにハンマーを用いることと関連した危険がなく、磨耗部材を支持構造に効果的に装着するように作動する。

本発明の一つの特徴では、テーパしたロック部材には、ロック部材をアッセンブリの係止位置に引き込むのに使用されるねじ形成部が形成されている。ロック部材は、次いで、アッセンブリに当接し、アッセンブリの構成要素を互いに保持する。ロック部材に設けられたねじ形成部を使用することにより、使用中にロック部材が飛び出す危険を、ハンマーで所定の場所に打ち込んだだけのロックと比較して小さくする。

本発明の別の特徴では、楔及びスプールが互に螺着し、ハンマーを用いることなく、磨耗アッセンブリへの楔の打ち込み及び取り外しが行われる。楔及びスプールを直接連結することにより、ボルト、ワッシャ、ナット、及び他の部品に対する必要をなくし、そのため部品点数が少なくなる。この効率的な構造により、ロックを安価に製造でき、使用が容易であり、部品をなくしたり部品が壊れることによって、又は微粒子や過酷な掘削環境で遭遇する様々な困難によって作動不能になることが少ない。更に、楔は、所期の作業に必要な締め付け度を提供するためにアッセンブリに打ち込むことができ、及び／又は使用中に磨耗を被った後にアッセンブリを再度締め付けることができる。

一つの好ましい構造では、楔は、かなりの大きさのランドを形成するピッチが広いねじ形成部を含み、これにより、楔は、磨耗部材を支持構造に保持するために磨耗アッセンブリに圧力を直接加えることができる。一実施例では、楔にはその外周に沿って螺旋状溝が形成されており、この螺旋状溝は、スプール又はアッセンブリの他の部品に沿った全体にトラフ形状の凹所に形成された螺旋状隆起部セグメントと係合する。楔を回転することにより、楔をスプールに沿って及び磨耗アッセンブリの内外に移動する。楔をアッセンブリ内に移動することによりロックの深さを増大し、これによって磨耗部材を支持構造にきつく係合する。

ラッチアッセンブリは、好ましくは、楔を所定位置に固定的に保持し且つ望ましからぬ使用中の部品の喪失を回避するために設けられる。好ましい構造では、楔には、スプール、磨耗部材、又は支持構造等の隣接した構成要素に設けられたラッチと相互作用する歯が形成されている。歯及びラッチは、楔を開口部に更に打ち込む方向に楔を回転できるように、及び楔を引っ込める方向に回転しないように形成されている。ラッチは、更に、磨耗部材及び／又は支持構造が磨耗し始めたときにロックをアッセンブリに保持するように機能する。

本発明のロックは簡単であり、しっかりとしており、信頼性があり、最小の部品点数しか必要としない。このロックは、更に、作業員が理解する上で直観的に容易である。ハンマーをなくすことによって、磨耗部材の交換が容易になり、危険性が低下する。更に、ロックにより、磨耗アッセンブリを選択的に締め付けることができ、そのため、例えば支持構造が部分的に磨耗したとき、磨耗部材の再締め付けが容易になり、又は元々の取り付けが良好になる。これらの、及び他の利点は、添付図面及び以下の説明から明らかになるであろう。

本発明は、分離可能な部品を互いに解放自在に保持するためのカップリングアッセンブリに関する。本発明は用途が広いけれども、掘削作業で磨耗部材を支持構造に取り外し自在に固定する上で特に有用である。磨耗部材は、例えば、ポイント、アダプタ、シュラウド、又は他の交換自在の構成要素であってもよい。

一つの好ましい構造では、ロック１０は楔１２及びスプール１４を含む（図２乃至図５参照）。ロックは、広範な構成要素を互いに固定するのに使用できるけれども、掘削機の歯の部品を互いに保持する状態で図１に示してある。本発明のこの実施例では、ロックは、支持構造がアダプタ１７として形成されており且つ磨耗部材がポイント又はチップ１９として画成された磨耗アッセンブリ１５に配置されている。ロック１０は、ポイント１９の穴２３及びアダプタ１７の穴２５が協働して画成する磨耗アッセンブリ１５の開口部２１に受け入れられ、ポイントをアダプタに解放自在に保持する（図１乃至図８参照）。穴２３及び２５は、各々、楔及びスプールの不整合が起こらないようにするため、好ましくは長さ方向で細長いが、これらの穴は、円形であってもよいし他の形状であってもよい。

楔１２は、好ましくは、丸味のある外面１６が前端１８に向かってテーパした截頭円錐形形状を有する（図１乃至図４参照）。好ましくはピッチが大きい螺旋状溝２０の形態のねじ形成部２２が楔の外面１６に沿って形成されている。従って、比較的広幅の螺旋状ランドセグメント２４が隣接した螺旋状溝セグメント間に存在する。このランドセグメントは、アダプタ１７の穴２５の前面３１及びスプール１４の凹所３６の壁３７に押し付けられる大きな表面積を提供する。ランドセグメントが比較的大きいため、ロックは大きな荷重に、受容可能なレベルの応力で及びアダプタの穴２５の壁にねじ山を形成する必要なしに耐えることができる。更に、溝２０のピッチが大きいため、楔を開口部２１に手早く出し入れできる。

一つの好ましい構造では、楔に設けられたねじ山のピッチは、２．５４ｃｍ（１インチ）程度であり、ねじ山を形成する溝の幅は約０．３１７５ｃｍ（１／８インチ）であるが、ピッチ及び溝幅は大幅に変更できる。溝には、好ましくは、ピーニング又は他の損傷が起こり難い丈夫なねじを形成するため、湾曲した隅部が形成されている。楔の後端２７には、楔を回すためにレンチ等の工具との係合を容易にするため、旋回形成部２９が設けられている。好ましい実施例では、形成部２９は正方形のソケットであるが、他の構成を使用してもよい。

楔のテーパは、支持構造上で磨耗部材のテークアップを増減するため、変化させることができる。例えば、楔のテーパが増大すると、支持構造の設定位置への磨耗部材の移動速度が増大するが、それに引き換えて締め付け力が低下する（即ち、楔を回すために更に多くのトルクを必要とする）。楔のテーパは、特定の仕事に合わせて設計できる。全ての場合において、ロックの保持力は、楔の前端が小さ過ぎるように形成されていない限り、十分な強度を提供するため、ほぼ同じである。

スプール１４は、好ましくは、全体にＣ形状の形体を有し、本体２６及びアーム２８を含む（図１、図２、及び図５参照）。この例では、アームは、ポイント１９の穴２３の後壁部分３０に押し付けられるようにかなり短い（図８参照）。しかしながら、アームの特定の形状及び大きさは、ロックに受け入れられる部品の構造及び使用に応じて大幅に変化できる。更に、支持構造の開口部が、本体の後壁を磨耗部材の開口部の後壁部分に押し付けることができる大きさであり、スプールが適切に固定される場合には、アームを全くなくしてもよい。同様に、この種の構造では、ロックを逆にし、楔が磨耗部材に押し付けられ且つスプールが支持構造に押し付けられるようにしてもよい。

スプール１４の本体２６には、楔の一部を受け入れるため、全体にトラフ形状の凹所３６が形成されている（図５参照）。この凹所には、溝２０に嵌まる少なくとも一つの突出部として画成されたねじ形成部４２が設けられている。このようにして、楔及びスプールは互いに螺着できる。突出部は様々な形状及び大きさで形成できるが、凹所３６は、好ましくは、楔１２に設けられた溝２０と相補的な、スプールに設けられた多数の隆起部４０を含む。これらの隆起部４０は、螺旋状溝２０と同じピッチの螺旋状セグメントとして形成されている。その結果、楔を回すと楔が開口部の内外に移動するようにこれらの隆起部が溝に受け入れられる。隆起部４０は、好ましくは凹所３６の全長に沿って設けられるが、所望であれば、これよりも少数の又は場合によっては一つの隆起部を設けてもよい。更に、各隆起部は、好ましくは凹所３６全体に亘って延びているが、所望であればこれよりも短くてもよい。

好ましい構造では、螺旋状溝２０は楔の長さに沿って同じピッチを有する。楔がテーパしているため、ねじ山の角度は、溝が前端１８から後端２７まで延びるに従って次第に浅くなるように変化する。この変化は、内ねじ及び外ねじが協働し且つ互いに結着しないように、内ねじと外ねじとの間に隙間空間が形成されることを必要とする。この構造は、この場合、相対的に緩い螺着を形成する。

変形例の構成として、ポイント１９に画成された穴２３の前壁部分に、楔の溝２０と係合する隆起部を、スプールの隆起部４０に加えて又はこれに代えて形成してもよい。この隆起部は、図６及び図７でわかるように、本体６２によって簡単に形成してもよいが、スプール１４ａに本体６２ａ（図９及び図１０参照）を設けるのと同様に、穴の前壁部分に延長部及び／又は他の隆起部を設けてもよい。同様に、溝２０と係合する一つ又はそれ以上の隆起部（又は他の突出部）を、その代わりに、アダプタ１７の穴２５の壁構造に（他の隆起部に加えて又はこれ等の隆起部に代えて）形成してもよい。ねじ形成部がポイント及び／又はアダプタに形成されたこれらの変形例では、磨耗部材を支持構造に対して保持するスプールなしで楔を開口部に挿入できる。わかるように、ポイントの穴は、楔とポイントの穴の後壁部分又は開口部の後壁に設けられた隆起部との間で直接的に支承接触できるように、比較的小さい必要がある。

ねじ形成部を逆にし、楔に形成された螺旋状隆起部を受け入れる溝がポイント、アダプタ、及び／又はスプールに形成されるようにしてもよい。隆起部を使用して楔にねじ山を形成し、溝をスプールだけに形成し、アダプタ壁に溝を形成しなくてもよい（又はその逆）が、隆起部は、向き合った表面に適合溝が設けられていないと、ランドセグメント２４と同様の良好な支承面を形成しない。それにも拘わらず、楔に設けられたランド隆起部は、滑らかなアダプタ壁及び／又はスプールの滑らかな凹所でも低応力環境で使用できる。この変形例では、楔９４は、好ましくは、広幅の外縁部９８を持つ隆起部９６を有する（図１５参照）。それにも拘わらず、楔には、アダプタ壁及び／又はスプールに食い込むように設計された隆起部が設けられる。最後に、アッセンブリにねじ込んだときにスプール及び／又はアダプタ壁にねじ山を切り込むタッピン隆起部１０３を持つ楔１０１を成形できる（図１６参照）。

スプール１４の凹所３６は、好ましくは、楔の形状と相補的に及びランドセグメント２４の前部分をアダプタに当接した状態で全体に垂直方向に位置決めされ、アダプタ１７のノーズとしっかりと固定的に接触させる（図５及び図８参照）ように一端３８に向かってテーパしている。この配向により、楔を安定させ、楔を磨耗アッセンブリ１５にきつく挿入したときに構成要素に発生する応力を小さくする。好ましい構造では、凹所は、ランドセグメント２４の前部分を垂直配向で（図示のとおりに）配置するように楔のテーパの２倍でテーパしている。わかるように、この構造の目的は、ランドセグメントの前部分を、厳密に垂直に配向することではなく、これらの前部分が係合する部材の壁と実質的に平行に配向することである。好ましい構造では、凹所３６には、楔が締め付け方向での突出移動の終わりにあるとき、楔の形状と相補的であるように設計された凹状の湾曲が設けられている。このようにして、楔は、加えられた荷重に最もよく抵抗でき、締めつけ中にスプールと結着しない。それにも拘わらず、他の形状が可能である。

使用に当たっては、磨耗部材１９をアダプタ１７のノーズ４６に取り付けたとき（図１及び図８参照）、ロック１０を磨耗アッセンブリ１５の開口部２１に挿入する。ロック１０は、好ましくは、別体の構成要素として（即ち先ず最初にスプールを挿入する）開口部２１に配置されるが、場合によっては、集合的にユニットとして（即ち楔を凹状３６に部分的に配置した状態で）挿入してもよい。いずれの場合でも、アーム２８の自由端５０は、磨耗部材１９の穴２３の後壁部分３０と係合した状態で配置される。次いで楔を回転し、楔１２のランドセグメント２４の前部分が穴２５の前壁部分３１に押し付けられ且つスプール１４のアーム２８が穴２３の後壁部分３０に押し付けられるように開口部２１内に駆動する。楔を回転し続けるとロックの深さ（即ちポイントのアダプタノーズ上への移動軸線と平行な方向での距離）が更に拡大し、その結果、アーム２８が磨耗部材１９を支持構造１７上で更に押す。この回転は、所望の締め付け度に達した後に停止される。ロック受け入れ開口部２１でテーパした楔を使用することによって、楔の大部分と開口部の壁との間に大きな隙間が存在する。その結果、掘削作業によって生じた微かな粒子が開口部に固く詰め込まれることがない。たとえ微かな粒子が開口部に詰め込まれたとしても、レンチで楔を回すことによって楔を容易に引き出すことができる。楔がテーパした形状をしているため、ロックの周囲の開口部は、図示の配向でアッセンブリの底部で大きくなる。この構成では、微かな粒子は、楔を緩めると落下する。好ましい構造の楔の溝が比較的広いため、微かな粒子をロックから出すことができ、これによってロックがアッセンブリに「固着」しないようにする。更に、ねじ山を備えた楔がテーパした形状を備えているため、アッセンブリは楔を僅かに回すだけで手早く緩められる。所望であれば、ゴム製のキャップ等（図示せず）を使用し、微かな粒子がソケット２９に入らないようにすることができる。

好ましい構造では、楔を開口部に保持するため、ラッチングアッセンブリ５６が設けられる。図２、図３、図４、及び図８でわかるように、好ましくは、ラッチ６０と協働するラチェット歯５８を溝２０に設ける。溝に凹所を形成することにより、これらの歯が楔及びスプールの螺着の妨げにならず、楔と支持構造１７及びスプール１４との係合の妨げにならない。ラチェット歯は、磨耗部材１９（図６、図７、及び図８参照）、スプール１４（図１０、及び図１２参照）、又は支持構造（図示せず）のいずれかに取り付けられたラッチ６０と係合するようになっている。歯は、楔を締め付け方向に回転させることができるが緩め方向での回転を阻止するように傾斜している。歯は、全体として、使用のために楔を一杯に締め付けたときにラッチが歯と確実に係合するように、溝２０の長さの約１／３にに沿って形成されている必要がある。勿論、歯は所望に従って溝の長さの約１／３以上又はそれ以下に沿って位置決めされていてもよい。楔に設けられた歯の数及びこれらの歯の位置は、互いに連結される部品間で期待される移動量、及び構成要素の期待される磨耗、及びロックの再締め付けでほぼ決まる。歯は、好ましくは、ラッチ６０が歯と固定的に係合し且つ楔の応力が最小であるように、楔の後端に沿って、即ち楔の幅が最も広いところに位置決めされる。それにも拘わらず、この他の構成が可能である。歯は、両方向での望ましからぬ回転を妨げるが、レンチ等の力が加わった状態で回転でき、即ち十分な荷重の作用により戻り止めを引っ込めて楔を締め付け方向又は緩め方向に回転させることができる逆転可能な種類であってもよい。更に、歯をなくすこともできる。別の変形例は、使用中に楔が誤って回転することを摩擦によって妨げるため、楔に力を加えるようにラッチ６０を設計することである。

ラッチ６０は、好ましくは本体６２及び弾性部材６３を含み、これらは、一方の穴２３に開放したキャビティ６４（図６及び図７参照）内に嵌着する。本体には、楔１２のラチェット歯５８と係合する戻り止め６５が設けられている。弾性部材は、戻り止め６５を押圧してラチェット歯と係合させ、楔の広幅の部分が開口部２１に押し込まれる際に本体をキャビティ内に引っ込めることができる。好ましい実施例では、本体６２は、スプール１４の隆起部４０と相補的な螺旋状隆起部６６を含む。即ち、この隆起部は、隆起部４０の軌道と同じピッチであり且つ適合するように位置決めされる。作業員がスプールを開口部２１に置くため、キャビティ６４は、本体が必要に応じてシフトし、隆起部６６が隆起部４０と確実に相補的であるように、本体６２を隙間を伴って受け入れることができる。スプールに僅かの調節範囲しかないため、穴２３を画成する壁にアームを当てた状態で適正に位置決めできる場合、隙間は必ずしも大きくなくてもよい（例えば、大型のシステムで０．７６２ｍｍ（０．０３インチ）程度）。更に、溝２０は、楔１２の前端１８から後端２７に向かって延びるに従って幅が狭くなるように形成されていてもよい。このようにして、最初に不整合であっても、溝をスプール１４の隆起部４０及び本体６２の隆起部６６と容易に係合させることができ、溝が狭くなるに従って本体６２を徐々にシフトさせて隆起部４０と整合させる。本体６２は、好ましくは、接着剤（又は注入成形）によって弾性部材６３に結合され、これは、接着剤によってキャビティ６４に結合される。それにも拘わらず、本体及び弾性部材を摩擦又は他の手段によってキャビティ６４に保持してもよい。本体は、好ましくは、プラスチック、鋼、又は掘削機の作動中に楔が回転しないように保持する上で必須の力を提供する任意の他の材料で形成されており、弾性部材はゴムで形成されているが、この他の材料を使用してもよい。

使用にあたっては、隆起部６６が溝２０に受け入れられる。楔が締め付け位置に達したとき、戻り止め６５が歯５８と係合する。しかしながら、歯が傾斜しているため、及び弾性部材６３が設けられているため、楔を締め付け方向に回転したとき、ラッチは歯を乗り越える。戻り止め６５は歯５８を係止し、楔が逆方向に回転しないようにする。戻り止めは、楔をレンチで解放方向に回したとき、本体６２から壊れるように設計されている。戻り止めを破壊する力は、レンチによって加えられることが予測される通常の力の範囲内にあるが、掘削歯の通常の使用により楔に加えられることが予測されるトルクよりもかなり大きい。別の態様では、ラッチを引っ込めることができるようにし且つ楔を逆回転するために戻り止めを歯と係合した状態から外すことができるようにするスロット又は他の手段を設けてもよい。隆起部６６及び隆起部４０が溝２０に受け入れられることは、表面の磨耗により歯に緩みが生じた後でも、楔を開口部２１に保持するように機能する。

別の態様では、アダプタ１７の穴２５の前壁部分５１に沿って形成されたキャビティ内にラッチ６０を位置決めしてもよい。ラッチは、上文中に説明したポイント１９に取り付けられた場合と同様に機能する。更に、所望であれば、楔１２と穴２５の前壁部分５１との間に挿入体（図示せず）を位置決めしてもよい。挿入体は、スプール１４の凹所３６と同様の隆起部を持つ凹所を含んでもよいし、楔を受け入れる滑らかな凹所を備えているだけでもよい。挿入体は、アダプタ（又は他の支持構造）の大きな開口部の空間を埋めるのに使用でき、又は大きな機械的利点又は他の理由によりピッチが小さいねじ山が形成され、それでもアダプタに当接する大きな表面領域を提供する楔を受け入れるのに使用できる。更に、挿入体の前面は、アダプタとロックとの間の支承面積を増大することによって、部品に発生した応力を減少するため、穴２５の前壁部分５１と噛み合うように形成されていてもよい。挿入体を所定の場所に保持するため、ラッチ等を使用してもよい。ラッチ６０等のラッチを挿入体に設けてもよい。

変形例では（図９及び図１０参照）、ロック１０ａは、スプール１４ａの凹所３６ａに形成されたキャビティ６４ａに取り付けられたラッチ６０ａを有する。ラッチ６０と同様に、ラッチ６０ａは、好ましくは、螺旋状隆起部６６ａ及び戻り止め６５ａを備えた本体及び弾性部材６３ａを含む。ラッチ６０ａは、上文中にラッチ６０について論じたのと同様に作動する。楔に設けられた歯５８は、スプール、磨耗部材、又は支持構造のいずれにラッチが取り付けられているのかに拘わらず、同じ方法で形成される。図９でわかるように、隆起部６６ａは一つの隆起部４０の連続部として位置決めされる。ラッチ６０は楔の後端２７に最も近い隆起部４０と整合した状態で示してあるが、ラッチは凹所３６ａに沿ったいずれの場所に形成されていてもよい。ラッチを再位置決めする場合、楔１２の歯５８をラッチ６０ａの戻り止め６５ａと係合するように溝２０内で再位置決めする必要がある。

ロック１０ａをホイッスラー型アタッチメントで使用するようになったスプール１４ａとともに示す（図１１及び図１２参照）。それにも拘わらず、ポイントをアダプタに、シュラウドをリップに、又はこの他の分離可能な構成要素を互いに固定するため、ラッチ６０ａ等のラッチを含むスプールを使用できる。例示の実施例では、スプール１４ａのアーム２８ａの内面７０は、ホイッスラー型アダプタ１７の後端に従来の方法で形成された傾斜面７２と噛み合うように本体２６ａから遠ざかるに従って末広がりになっている。使用に当たっては、アダプタ１７の二叉の脚部７４が掘削バケットのリップ７６を跨ぐ。これらの脚部の各々には、リップ７６に形成された穴８０と整合する細長い穴７８が設けられている。整合した穴７８、８０は、ロック１０ａを受け入れる開口部８２を協働して画成する。ロック１０と同様に、ロック１０ａは、好ましくは、別体の構成要素として設置され、先ず最初にスプール１４ａを開口部８２に設置するが、楔１２が凹所３６ａ内に部分的に配置されたユニットとして設置することもできる。いずれの場合でも、ロック１０ａを開口部８２に挿入した後、楔を締め付け方向に回し、楔を開口部８２に打ち込む（図１２参照）。この打ち込みは、スプールアームがアダプタをリップに対して十分に把持するまで続行される。脚部７４の細長い穴７８に関し、ラッチをスプール１４又はリップ８０に取り付ける必要がある。それにも拘わらず、このような細長い開口部に関して使用した場合、磨耗が起こり始めた後、アッセンブリを締め付け状態に維持するため、ロックをこの構成で必要に応じて再締め付けできる。歯について使用するための上文中に論じた様々なロックの実施例は、ホイッスラー型連結部でも使用できる。

上述のように、挿入体９０をロックの部分として支持構造の穴の前壁部分と楔との間に設けることができる（図１３及び図１４参照）。例示の実施例では、ロック１０ｂは挿入体９０が追加されているだけでロック１０ａと同じであり、従って、共通の参照番号を使用した。挿入体は、好ましくは、楔が一杯に前進させた位置にあるときに楔の形状と相補的な滑らかな凹所が設けられた後面９１を含むが、この他の形状であってもよく、及び／又は溝２０に受け入れられる隆起部（隆起部４０に加えて又はこれらの隆起部の代わりに）が設けられていてもよい。楔の回転中に挿入体が移動しないようにするため、挿入体は、好ましくはリップ９２を含み、これらのリップがリップ７６に溶接される。それにも拘わらず、ラッチ又は他の手段を使用して挿入体を所定位置に固定してもよい。挿入体は、リップを磨耗から保護し及び／又はリップ又は他の構成要素の拡大開口部を埋めるように機能する。

本発明によるロックは、２００３年４月３０日に出願された「掘削機の掘削縁部用の磨耗アッセンブリ」という表題の現在継続中の特許出願第１０／４２５，６０６に開示されているように、又は２００３年４月３０日に出願された「掘削縁部用磨耗アッセンブリ」という表題の現在継続中の特許出願第１０／４２５，６０５に開示されているように、他の種類のアダプタ（又は他の磨耗部材）をバケットリップに固定するのに使用できる。これらの特許出願に触れたことにより、これらの特許出願に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。

追加の支持を提供するため、又は使用中の楔の応力を低減することによって構成要素の寿命を長くするため、他の様々な変形例を使用できる。
一例として、楔１２、及びスプール１４ａと本質的に同じ構造を持つ（他の変更も可能である）スプール１１４（図１７参照）が、アダプタ１１９を掘削バケットのリップ１７６に保持した状態で示してある。この例では、追加の支持のため、アダプタ１１９の脚部１７４の端部がストップブロック１２０に嵌着するようになっているが、ストップブロックは重要ではなく、省略してもよい。更に、楔１２とリップの開口部１８０の前壁との間の挿入体１９０には、リップの内面及び外面と重なる延長アーム１９２が設けられている。これらの延長アームは、挿入体に対して追加の支持を提供し、アームをリップに溶接する表面を増大する。わかるように、増大したアーム長を収容する隙間１９３がアダプタ内に設けられているのがよい。

別の例では、（図１８及び図１９参照）、挿入体１９０ａと楔１１２との間にクレードル２００を設ける。このクレードル２００は、好ましくは、楔と当接するためのトラフ形状の後面２０２（図１４の挿入体９０の表面９１と同様）を含み（他の表面も可能である）、湾曲した凹状の前面２０４（横方向軸線を中心として全体に湾曲している）を含む。この実施例では、挿入体１９０ａの後面１９１ａは、横方向軸線を中心として（例えば図１４に挿入体９０について示してあるように垂直方向軸線を中心としてでなく）全体に湾曲するようにクレードル表面２０４と相補的である。それにも拘わらず、クレードル２００の前面２０４もまた、凹状の湾曲形態を備えており、スプール１４ａ又は挿入体９０が楔１２を受け入れるのと同様に挿入体１９０を受け入れる全体に垂直なトラフを画成する。挿入体１９０ａの後壁１９１ａは、形成されたトラフ内に受け入れられる相補的に凸状をなしたクラウン表面形状を有する。トラフ及びクラウン表面を逆にし、トラフを挿入体に設け、クラウン表面をクレードルに設けてもよい。リップ１７６の開口部１８０の前壁には、クレードル２００の前面２０４と直接当接する凸状の壁が形成されていてもよいが、リップを保護し現存のリップ構造に嵌着できるように挿入体１９０を設けるのが好ましい。

アダプタ１１９を使用するとき、加えられた荷重によりアダプタ脚部１７４はリップ１７６の内側面及び外側面に沿って長さ方向に即ち前後にシフトしようとする。ストップブロック１２０を使用することによって内方への移動が制限されるけれども、脚部は、それでも、前方に引っ張られる傾向がある。いずれにせよ、脚部のこのシフトにより楔に大きな圧縮荷重が加わり、楔に応力が発生し、これにより有用寿命が短くなる。クレードル２００を使用することにより、楔１２及びクレードル２００は挿入体１９０ａを中心として（即ち全体に横方向に延びる軸線を中心として）揺動でき、これにより脚部の交互のシフトを吸収することによって楔の応力を低減し、かくして楔の有用寿命を延ばす。

図１８のａ及びｂに示すように、アダプタに加わった下方への荷重は、アダプタ１１９の上脚部をリップ１７６の内側面に沿って前方にシフトさせる傾向がある。ストップブロック１２０なしで使用した場合、これに付随して下脚部の後方へのシフトが生じる。この例に関し、上脚部のこの前方へのシフトにより大きな圧縮力が楔に加わり、通常は楔の圧縮によって吸収される特定の大きさの締まり嵌めＨが発生する。図１８のｂに示すようにクレードルを使用した場合には、上脚部の前方へのシフトはクレードルのシフトによって少なくとも部分的に吸収され、その結果、アダプタ脚部が前方に同じ量だけシフトした場合、締まり嵌めｈの大きさが締まり嵌めＨよりも小さくなる。

楔のシフトにより、荷重に抵抗する接触表面積を大きくし、これによってロックの構成要素、特に楔に局所的ピーニング又は他の損傷が生じ難いようにロックを自動的に調節できる。

変形例（図２０参照）では、クレードル２１０は、湾曲した（全体に横方向軸線を中心として湾曲した）凸状の前面２１２を含み、この前面が挿入体１９０ｂの凹状の後面に受け入れられる。この実施例では、クレードル及び楔は、クレードル２００について上文中に論じたように、荷重によるアダプタ１１９の脚部のシフトを吸収するためにシフトするようになっている。

変形例の構造（図２１参照）として、クレードル２２０には、オフセット形成部を持つ前面２２４が形成されている。更に詳細には、前面２２４は上部分２２５及び下部分２２６を含み、これらは、クレードル２１０で使用されたような凸状の湾曲を各々有する。前面２２４の中央部分２２７は、好ましくは、上下の部分２２５、２２６とほぼ同じ曲率半径で同じ点を中心とする、凸状をなして湾曲した引っ込んだ表面を有する。挿入体１９０ｂは、相補的後面を有する。クレードル２２０は、かくして、クレードル２１０と本質的に同じ方法で作動するが、リップ１７６及びアダプタ１１９の小さな開口部で使用するため、薄くなっている。

別の変形例として、アダプタ脚部１７４のシフトを吸収するため、クレードル２３０を短い楔１１２とともに使用してもよい。この実施例では、スプールがなくしてある。更に詳細には、クレードル２３０は、クレードル２１０とほぼ同様の凸状の前面２３４を含む。しかしながら、クレードル２３０は、更に、スプール１４の代わりに下脚部１７４に当接する延長アーム２３１を含む。

更に、ロックを同様にシフトし、脚部のシフトを良好に吸収するため、従来の楔−スプール構成（即ち非回転楔）でクレードルを同様に使用できる。
別の実施例では（図２３、図２４、及び図２５参照）、スプール３１４が磨耗部材３１９と一体成形してある。この構造では、シュラウド３１９又は他の磨耗部材は、リップ３７６を跨ぐ一対の脚部３７４を含む。一方の脚部３７４ａ（この例では内脚部）には、楔１２を受け入れるための開口部３７８が形成されている。スプール３１４は、脚部３７４の一体の部分として注入成形（又は他の方法で成形）されており、開口部３７８の後壁を形成する。スプール３１４には、スプール１４ａ（又はスプール１４）について上文中に開示したのと同じ前構造が設けられている。スプール３１４は、更に、脚部３７４の内側３７５から突出し、リップ３７６の穴３８０に嵌着し、後壁３８１に当接する。脚部３７４ｂは脚部３７４ａよりも短い。これにより、磨耗部材３１９をリップ３７６上で揺動し、スプール３１４を開口部３８０内に置くことができる。図２３及び図２４では、磨耗部材３１９はリップ３７６を中心として部分的に揺動させた状態で示してあり、シュラウド３１４がリップ３７６の穴３８０内に配置されようとしている。磨耗部材３１９がリップ３７６に完全に嵌着された後、上文中に開示したように楔１２を挿入し、締め付ける。

本発明のロックは、様々な異なるアッセンブリで別体の部品を互いに保持するために使用できる。本発明は、ポイントをアダプタに固定する上で、アダプタ又はシュラウドをリップに固定する上で使用するのに特に適しているが、本発明は、掘削作業で他の磨耗部材を固定するのにも、又は掘削作業で使用できる又は掘削作業で使用されない他の分離可能な構成要素を固定するのにも使用できる。更に、以上の説明は、本発明の好ましい実施例に関する。特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び広範な特徴から逸脱することなく、様々な他の実施例並びに多くの変更及び変形を行うことができる。

ポイントをアダプタに固定する本発明によるカップリングアッセンブリの斜視図である。 本発明によるロックの側面図である。 ロックの楔の斜視図である。 楔の拡大部分斜視図である。 ロックのスプールの斜視図である。 本発明のカップリングアッセンブリのラッチを持つ磨耗部材の斜視図である。 図６に示す磨耗部材の拡大部分斜視図である。 組み立てた状態の図１の８−８線に沿ったカップリングアッセンブリの断面図である。 ロック用の変形例のスプールの斜視図である。 変形例のスプールの分解斜視図である。 アダプタをバケットリップにホイッスラー型連結部で固定するようになった、変形例のスプールを含む本発明による第２ロックの側面図である。 図１１のロックを使用する別の磨耗アッセンブリの長さ方向軸線に沿った断面図である。 楔と支持構造との間に挿入体を含む変形例についての図１２と同じ線に沿った断面図である。 図１３の変形例で使用された挿入体の斜視図である。 変形例の楔構造の斜視図である。 別の変形例の楔構造の斜視図である。 変形例についての図１２と同じ線に沿った断面図である。 別の変形例についての図１２と同じ線に沿った断面図である。 クレードルを持たないロックでの磨耗部材のシフトを示す断面図である。 クレードルを備えたロックでの磨耗部材のシフトを示す断面図である。 磨耗部材を省略した、図１８に示す変形例で使用されたクレードルの斜視図である。 別の変形例についての図１２と同じ線に沿った断面図である。 別の変形例についての図１２と同じ線に沿った断面図である。 別の変形例についての図１２と同じ線に沿った断面図である。 磨耗部材がリップに部分的に嵌着した別の変形例の斜視図である。 図２３の実施例の同じ配向での側面図である。 図２３の磨耗部材のリップの穴との嵌着の、リップに一杯に嵌着した場合の部分断面図である。

１０ ロック
１２ 楔
１４ スプール
１５ 磨耗アッセンブリ
１６ 外面
１７ アダプタ
１８ 前端
１９ ポイント
２０ 螺旋状溝
２１ 開口部
２２ ねじ形成部
２３ 穴
２４ 螺旋状ランドセグメント
２５ 穴
２６ 本体
２７ 楔後端
２８ アーム
２９ 旋回形成部
３０ 後壁部分
３１ 前面
３６ 凹所
３７ 壁
４２ ねじ形成部
４０ 隆起部

Claims (21)

1. 掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
   支持構造と、
   前記支持構造に取り付けられた磨耗部材と、
   磨耗から前記掘削装置を保護するために前記磨耗部材を前記支持構造に解放自在に固定する楔とを備え、
   前記支持構造及び前記磨耗部材は前記楔を受け入れるための開口部を協働して画成し、
   前記楔は、前端と後端と該前端と後端との間を延びる長さとを有し、
   前記楔は、実質的に全体の長さに沿って前記前端に向かってテーパしており、該楔の外面に沿って軸方向に延びる螺旋状溝によって画成された螺旋形状ねじが形成されており、
   前記螺旋形状ねじは、前記楔を一方方向に回転することにより前記楔を開口部内に移動して前記磨耗部材を前記支持構造に装着するように、及び、前記楔が反対方向に回転することにより前記楔の取り外しのために前記開口部の外に移動するように、前記楔の螺旋状溝の中に受け入れられる、前記開口部のトラフ形状の凹所に形成された少なくとも一つの隆起部として画定されたねじ形成部に螺着し、
   前記楔は、前記摩耗部材に加えられた荷重に抵抗するために前記開口部の前面及び後面に当接する、前記螺旋状溝間のランドセグメントを有する、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
2. 請求項１に記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
   前記溝の各巻回部対間に前記ランドセグメントとして存在する前記楔の外面が、前記楔に対する支承面を提供する、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
3. 請求項１又は２に記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
   前記楔と前記開口部の壁との間に嵌着するスプールを更に含み、前記楔は、この楔を前記開口部内で締め付けるときに前記スプールに沿って移動できる、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
4. 請求項３に記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
   前記開口部の前記少なくとも一つの隆起部は、前記スプールに形成されて前記溝と係合する、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
5. 請求項３又は４に記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
   前記スプールは、本体及び一対のアームを含む全体にＣ形体を有する、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
6. 請求項５に記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
   前記各アームは、相手側のアームに面する内縁を有し、該内縁は、前記本体から離れて延びるように相互に分かれている、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
7. 請求項１乃至６のいずれか一つに記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
   前記楔の緩みに抵抗する保持部を更に備える、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
8. 請求項７に記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
   前記保持部は、前記磨耗部材に取り付けられている、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
9. 請求項７に記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
   前記保持部は、前記スプールに取り付けられている、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
10. 請求項１乃至９のいずれか一つに記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
    前記スプールの反対側で前記楔と係合する挿入体を更に備える、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
    前記磨耗部材はポイントであり、前記支持構造はアダプタであり、これらは互いに取り付けられて掘削歯を形成する、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
12. 請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の掘削装置用磨耗アッセンブリにおいて、
    前記磨耗部材はアダプタであり、前記支持構造は掘削用バケットのリップである、掘削装置用磨耗アッセンブリ。
13. 掘削装置用磨耗アッセンブリの二つの分離可能なコンポーネントによって画成された開口部に受け入れられるロックにおいて、
    第１端と、第２端と、該第１端及び第２端を通って中心を延びる縦軸線と、前記開口部に最初に受け入れられる該第１端に向かってテーパする該縦軸線を中心とした、第１ねじ形成部を含む円形外面とを有する楔と、
    前記楔を受け入れるためのおおむね凹状面をもつトラフと、前記楔上の前記第１ねじ形成部と係合する第２ねじ形成部とを有するスプールとを備え、
    前記楔と前記スプールは、前記第１ねじ形成部と前記第２ねじ形成部との螺合によって前記開口部で互いに螺着しており、
    前記楔を前記縦軸線を中心にして回転することにより、該縦軸線におおむね平行な方向でかつ前記スプールの前記トラフに沿って前記開口部の前記楔を移動し、前記ロックを前記開口部に締め付け、これによって、前記楔と前記スプールが、対向方向に前記分離可能なコンポーネントを押圧し、該二つのコンポーネントを相互に保持する、ロック。
14. 請求項１３に記載のロックにおいて、
    前記スプールは、本体と、前記トラフから離間して延びる該本体の両端にアームとを有する、ロック。
15. 請求項１４に記載のロックにおいて、
    前記各アームは、後方向に外側にテーパする内面を有する、ロック。
16. 請求項１３乃至１５のいずれか一つに記載のロックにおいて、
    前記第１ねじ形成部は、螺旋状溝であり、前記第２ねじ形成部は少なくとも一つの突出部である、ロック。
17. 請求項１６に記載のロックにおいて、
    前記スプールの前記突出部は、前記トラフに沿った離間配置関係にある一連の螺旋状隆起部を有する、ロック。
18. 請求項１３乃至１７のいずれか一つに記載のロックにおいて、
    前記楔を回転するための前記楔の前記第２端部のツール受け入れ形成部を更に有する、ロック。
19. 請求項１３乃至１８のいずれか一つに記載のロックにおいて、
    前記楔の緩みに抵抗するために該楔に抗して弾性的に押圧された保持部を更に有する、ロック。
20. 請求項１３乃至１９のいずれか一つに記載のロックにおいて、
    前記ねじ形成部の各巻回部間に存在する前記外面の外面が、前記ロックに対する支承面を提供する、ロック。
21. 請求項１３乃至２０のいずれか一つに記載のロックにおいて、
    前記スプールの反対側で前記楔と係合する挿入体を更に備える、ロック。

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