CN1741737A - 用于割灌机、切边机或类似设备的切割头 - Google Patents

用于割灌机、切边机或类似设备的切割头 Download PDF

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Abstract

一种用于割灌机、切边机或类似设备的切割头，该切割头包括用于切割线(300)的通道(112)和用于支承在所述通道的线出口区域和所述切割头的周围区域之间延伸的切割线的至少一个倒角(120)。根据本发明，所述倒角的表面具有基本与所述切割线(300)的横截面的一部分互补的凹形轮廓(120a，120b)，从而使得当所述切割线沿所述切割头旋转方向的反向弯曲而靠在所述倒角上时，该凹部引导所述切割线。因此当在所述倒角上产生连续碰撞时所述切割线的轨迹可以被稳定并且其疲劳被限制。

Description

用于割灌机、切边机或类似设备的切割头
本发明大体涉及用于切断植物的设备的领域，例如割灌机、切边机等。
在该类型的设备中，逐渐从储备物解开的或者以独立的切割线替换的一条或多条切割线固定连接到通过马达驱动该设备而被驱动旋转的旋转切割头，同时相对于旋转轴大致径向地伸展。
在基本的实现形式中，切割线出口通道常常由安装在所述切割头周围表面上的金属眼孔或类似眼孔形成，并且各个切割线股通过它们从所述切割头伸出。
在使用该设备期间，其中切割头以高速旋转，该切割头可能受到强力地作用，尤其受到植物的坚固部分(树干等)或者障碍物(石头等)的作用。在该情况下，它将倾向于离开径向方向，其中在离心力的作用下，它倾向于移动。结果是在眼孔附近的切割线的弯曲幅度和频率最大，所述切割线经常在该区域断裂。
这迫使操作者要么替换该切割线(在切割线由独立的切割线股制造的情况下)，要么从位于切割头中的储备处(线轴)解开另一段长度的切割线，当切割线在眼孔平面发生断裂时，操作者的手指直接触及，操作更加困难。
因此该操作在两种情况下都很棘手。
也已经开发出了一些切割头，其中在切割线出口，倒角提供于该出口的每一侧上以支承该切割线，以便当切割线如上所述地被作用时限制暴露的切割线的弯曲应力。切割线疲劳被有效地减小，并且断裂频率变得更低。文献US-A-4043037，US-A-4062114，US-A-4335510，EP-A-0824854和US-A-6035618给出了与带有不同程度曲率的该倒角适配的切割头的例子。
另外，文献US-A-4054992和文献US-A-4362007提出具有稍微中空剖面的倒角，但是不能期望在大幅运动情况下明显改善切割线的引导。
本发明旨在改进用于切割线的这些弯曲表面以便在可能的大幅度连续弯曲期间明显更好地稳定该切割线的轨迹和消除切割线疲劳。
具体而言，本发明提出了一种用于割灌机、切边机或类似设备的切割头，该切割头包括用于切割线的通道和用于支承在所述通道的切割线出口区域和所述切割头的周围区域之间伸展的切割线的至少一个倒角，其特征在于所述倒角的表面具有基本与所述切割线的横截面的一部分互补的凹形轮廓，从而当所述切割线沿所述切割头旋转方向的反向弯曲以靠在所述倒角上时，在凹窝中引导所述切割线。
该切割头的某些优选但非限定性的方面在于：
*形成于所述倒角中的所述凹部基本连续地连接所述切割线通道。
*所述倒角位于切割线出口附近的所述切割线通道的加宽区上。
*所述倒角的表面轮廓是恒定的。
*对所述切割线通道的布置将所述切割线维持在指定的方位。
*所述切割线具有多边形横截面，并且带有位于其后缘的平面的脊。
*所述凹形轮廓大体为V形。
*所述切割线在其前缘的平面具有切割边缘。
*所述倒角基本上切向地连接所述切割头的周围区域。
*第二倒角设在与所述带有凹形轮廓的倒角相对的所述切割线通道的一侧上，该第二倒角也具有凹形轮廓。
*所述切割线具有关于轴向中平面对称的横截面，并且所述两个倒角的凹形轮廓是相同的。
*所述倒角或每个倒角的凹部形成于组装在一起形成所述切割线通道的两个部件和所述一个倒角或多个倒角会合的区域。
本发明也提出了一种植物切割设备，例如割灌机、切边机或类似设备，其特征在于它包括上述的切割头和适合驱动所述切割头旋转的马达。
本发明的其它方面，目的和优点将更清楚地从后面的优选实施例的随后具体描述显见，所述优选实施例仅仅作为非限定的例子给出并且参考附图，其中：
图1-3是显示本发明的一个实施例的切割头的三个正视图。
图4是构成本发明的切割头的一部分的大致盘状部件的平面图。
图5是组装形成切割头的两个盘状部件的侧视图。
图6是大致盘状中间部件的侧视图，该部件可以与其它两个部件形成本发明的另一个切割头。
图7是处于组装状态的所述另一个切割头的侧视图。
图8是图7中的切割头的示意性平面图，在后者中安装了四个切割线股。
图8A为切割线股中的一个透视地显示了由切割头限定的弯曲支承区。
图9显示了图4中盘状部件的细节，该盘状部件与锁定切割线股的装置适配在一起。
图10是沿图9中的线X-X的横截面图。
图11是切割线锁定装置的第一变化实施例的横截面图。
图12是属于图11中锁定装置的锁定元件的透视图。
图13是切割线锁定装置的第二变化实施例的横截面图。
图14是切割线锁定装置的第三变化的横截面图。
图15是切割线锁定装置的第四变化的平面图，和
图16是沿图15中的线XVI-XVI的剖面图。
首先应当注意的是，在各个图之间，相同或类似的元件或部件尽可能由相同的附图标记表示。
图1-3表示根据本发明的用于割灌机、切边机或类似设备的切割头(其通篇用参考数字100表示)，其适于安装到驱动轴200的末端，固定装置202(垫圈，螺母，旋转的分度机构)与配对板(counterplate)完全以传统方式进行配合以达到安装切割头的目的。
切割头在这里通过叠加和组装两个盘状部件110a和110b而实现，所述盘状部件与传动轴200的旋转轴同心，并且在它们彼此面对的表面上包括用于移动切割线线股和用于将紧固这些切割线股的结构，这可以在下面具体地被了解。
图1显示了组装到转轴200之前的切割头100，而图2和3分别显示了安装到转轴上了的切割头的部分剖视图和正视图。
现在参考图4，该图显示了帮助实现切割头的盘状部件110(可以是图1-3中的部件110a和11b中的一个)。它带有中心孔1100，驱动轴200可以穿过该中心孔。
该部件110包括一组45°的斜面111，111′(外斜面)和111″(中心斜面)，这组斜面在内部界定了该部件的升高部分和在外部界定了该部件的凹陷部分。所述斜面的总轮廓在这里为圆形并仿效该盘的轮廓，并且从该轮廓回缩一定的距离。
特别地，两个斜面111，111″彼此相邻地沿直线延伸以界定切割线股通道的第一区域112，该通道在作为切割线股的出口的第一开口113和第二开口115通向外面。沿区域112延伸的轴线A与盘状部件的中心C相距一定的距离D(如图所示)。
在开口113，斜面的曲率半径小，当切割线股被放置在适当位置时它简单地引导该切割线股。
在切割线出口115，斜面111″限定了弯曲支承区120，作为优选所述支承区不改变斜率地一方面与切割线通道区域112连接，另一方面与所述三个斜面连接而成的圆周区域连接。在切割期间，尤其当切割头旋转，切割线遇到抵抗切割和导致它放弃的障碍物时，该弯曲支承区120支承切割线股(切割头的旋转方向由箭头F给出)。需要重点注意的是，根据本发明的一个方面，由于切割线通道112相对于部件110的中心C的侧向偏移，也就是相对于切割头的旋转轴的侧向偏移，因此能够使弯曲支承区120的曲率半径比现有技术中使用从中心C几何延伸的切割线通道所能获得的曲率半径大的多。
具体而言，在现有技术的情况下，已知道切割头的中心区域必然由转轴占据，在轴向一方面用于实现切割线股的锁定、另一方面用于实现弯曲支承表面的可用空间非常小。
相反，由于本发明的结构，可以实现大的多的曲率半径R，并且这可以(至少局部地)等于甚至显著地大于距离D。
应当注意的是弯曲支承区可以具有所需的任何弯曲几何形状(圆形，带有不同半径的圆扇形，椭圆形，抛物线形等)。尤其应当理解的是可以具有一个和多个恒定的曲率半径，和/或一个连续变化的曲率半径。
由于弯曲支承区的不太显著的曲率，作用显著减小，同样切割线股的疲劳也显著减小，这是因为后者的材料受到小得多的应力，这对于包括用以促进切割的装置(齿等)，和/或在旋转期间用以减小噪音的装置(凹窝，凸出等)，和/或例如用以增加耐磨损性的不同材料区域(充填聚酰胺等)的现代切割线尤其重要。
在切割线股通道区域112的剖面上，盘状部件110也包括用于接纳切割线锁定制动件(locking shoe)的容纳腔114，该锁定制动件将在后面描述。目前，需要在这里提及的是该容纳腔通向切割线通道区域，并且该容纳腔包括：在相对侧上垂直的、不倾斜的表面，该表面相对于切割线通道112的轴线A成一个角度；还包括靠近表面116的最远离轴线A的末端用于楔入制动件压力弹簧的暗凹窝117，这将在下面具体地被了解。
在图4中还表示了孔118，所述孔适合由螺钉或螺栓穿过以用于组装部件110，其由一个或多个类似设计的其它盘状部件组成。
最后，图4显示了部件110包括相对于上述结构旋转180°对称的第二通道，用于第二切割线股的支承和锁定结构，这些结构由相同的参考标记加上“主(prime)”字标记表示。
图5更具体地显示了通过组装第一盘状部件110a和第二盘状部件110b而实现的切割头，其中第一盘状部件包括如图4所示的结构，第二盘状部件包括镜像对称的相应结构，使得在组装期间所有这些结构都被放置在属于另一部件110a的它们的配对部件之上。
应当理解这样的组装形成了规则的菱形切割线股通道。通过使用大致方形横截面并且稍小于在切割头中形成的通道的横截面的切割线股，这些通道支撑着切割线股，使得每个切割线股的脊将构成用于切割的引导区，因此提高了切割效率。
然而将会注意到这样的切割头可以与任何横截面的切割线股一起使用，只要它们能够被啮合且不会卡入切割线通道。
应当理解，在参考图4所述的结构的基础上，图5实现了带有两个切割线的切割头，这两个切割线在垂直方向位于相同水平并且在两个直径相对的位置沿相对于严格径向方向的倾斜方向从切割头离开。
图6示出了另一个盘状部件110c的正视图，该盘状部件构成了切割头的第三中间部件。
该部件110c分别在其两面的每一个上包括类似于在图4中表示的两组结构，并优选地带有90°的相互偏移。这两组结构中的一个形成部件110a的结构的配对结构，另一个形成部件110b的结构的配对结构。可想而知，适配中间部件110c后，部件110a和110b的结构相互偏移90°角。
这样，应当理解切割头的实现包括带有两个切割线股和两个直径相对的出口的上层，和带有两个其它切割线股并且也带有两个直径相对的出口的下层，但是后者相对于前者偏离90°。
该切割头在图7中以正视图示出。该图中显示了两个开口，分别为113ac和113cb，它们偏移90°角并且分别属于两层，切割线出口的开口未在该图中被表示。
已经证明当很好地选择切割线层的平面之间的距离时，带有两层的切割线的该结构有利于对植物的切割。更特别地，当仍然参考图7，已经证实，如果在两个切割线层的相应平面Pab和Pbc之间的距离H2等于或大于切割线高H1的大约1.8倍时(基本对应其通道的高度)，并且优选地等于或小于相同高度H1的大约5倍，那么会获得特别满意的切割效果。例如，对于带有边长4mm的方形横截面的切割线，即对角测量值大约为5.6mm，在两个切割平面之间的高度偏差约大于10mm。
在该构造下，如果如上所述，切割线出口彼此偏移一个角度，同样有利于切割。作为优选，并如所述，该偏移被设置成使得切割线出口在圆周方向等间隔地分布。
然而，对于不规则间隔的切割线出口(特别地当上层结构和下层结构之间的角偏移不为90°时获得)，也能够获得满意的效果。
图8表示图7中切割头的俯视示意图。在该切割头中安装了三个切割线股300，所述切割线股在切割线出口115伸出并且基本在开口113停止。在该图中也表示了用于切割线股的弯曲支承表面120。切割头的旋转方向由箭头F示出。
另外，应当理解按照前述通过使用部件110c类型的两个或更多的中间部件，和终端部件110a和110，可以实现带有任何数量的层的切割头。
例如，通过使用其上和下结构互相偏移60°的中间部件，和通过在上和下部件110a，110b之间提供两个这样的中间部件，实现了切割线出口规则地沿圆周方向分布的三层切割头。
图8A为一个单独的切割线股300示出了由切割头形成的弯曲支承表面120的透视图，该切割线股由其长度的一部分表示。
应当理解该弯曲支承表面由两个相邻盘状部件110a和110b的弯曲支承区域120a，120b形成(例如在图5中的类型的情况下)，所述支承区域又属于各个部件的45°斜面111″。
该弯曲支承表面因此在切割线通道出口处呈现带有90°底角的V形横截面，也就是适合切割线300的横截面的剖面。该支承表面因此用于在任何时候将切割线保持在其最佳的切割方向，尤其当在受到植物阻力影响，它靠在支承表面120上时。
当然，弯曲支承表面的剖面将与切割线的横截面相适应。在这点上，即使在圆形横截面的切割线的情况下，也可以预见切割线靠在具有凹圆形剖面的弯曲支承区域上。这使切割线疲劳最小化并且当它开始靠在所述区域上时通过使其轨迹稳定在切割平面中而增加了切割效率。特别地，它避免了沿切割方向的横向浪费动能(与使用方向垂直的方向)。
图9和10示出了切割线锁定机构，其安装到一对盘状部件中(用单切割层实现的基本形式的部件110a和110b)。该机构包括放置在外壳中的制动件400，所述外壳通过在其中一个盘状部件(这里为110a)中(见图4)形成的容纳腔114，和通过在与其并列布置的另一个盘状部件(在这里为110b)中限定的配对部件容纳腔形成。
该制动件400具有第一面和相对面402，所述第一面具有多个齿404，该齿404向线通道112的轴线A的横向延伸并用于咬着啮合在所述通道112中的切割线300；所述相对402面相对于上述的第一面以一个倾斜角延伸并且用于靠在其容纳腔的背面上，该背面由两个盘状部件的面116限定。
压力弹簧500在由两个盘状部件的暗凹窝117连接限定的弹簧座和形成于制动件400的压力区域中的凹窝408之间起作用，所述压力区域位于所述制动件的最大高度的区域中。
在相对侧(前侧)，制动件具有倾斜截面406，该倾斜截面406从位于最前面的齿404朝顶部成一个倾斜角。
事先被切成所需长度的切割线股300从其出口115沿图9中的箭头F′方向被啮合在其通道112中。因此，它克服弹簧500的(适度)力推回制动件400，因此制动件能够通过贴靠着其容纳腔的背面116，116滑动而升高必要的距离以让切割线股通过。切割线股优选地被推动直到图9中的其左边末端到达在该相同的图中示出的开口113的区域。因此操作者可以保证切割线已经完全啮合在锁定制动件之上。在这里应当注意的是倾斜的前截面406引导切割线股，从而使它正确地在带齿一侧上穿过制动件400下方。
众所周知，当沿箭头F′的相反反向的拉力一施加到切割线股上，其典型地为该装置正在工作时的情况，通过与植物的摩擦和碰撞，用作单向锁定件的制动件400倾向于通过其齿404在切割线股300上施加紧固力，紧固夹紧力总是随着拉力增加而增加，这在很大程度上是由于容纳腔的倾斜面116，116，提供了与制动件的面402配合的楔入效果。
尤其当与带有齿凸轮或类似装置的已知机构相比时，带有滑动制动件的该锁定机构的特别优点是，一方面在于由制动件施加在切割线股上的紧固力可以很强，所述制动件由制动件容纳腔114，114的背面116，116极紧地和坚实地支撑，另一方面在于根据切割线300的长度，齿404与切割线配合的长度可以比与已知凸轮机构配合的长度大得多。
其它的优点为(i)切割线股可以容易通过开口115***到通道中和容易地通过相对的开口113从通道移除，这两个开口都位于切割头的周围，和(ii)锁定机构可以放置在通道112和切割头的周围之间，亦即，不会干扰用于将切割头安装到切割设备上的所述结构(用于轴和螺母的凹窝)所处的切割头中心区域。
在图9和10所示的实施例中，并且如图10所示，紧固切割线股的齿404沿切割线的横向方向线性地伸展。
根据另一个有利方面，可见，切割线股锁定元件(而且无论它是滑动制动件，枢转凸轮，或者任何其它夹紧元件)做成的形状有利于提高其对切割线紧固性。
因此，图9和10中齿404和切割线之间的配合简易地发生在与制动件相对定位的切割线脊的平面，可见，如图11和12所示，齿采用适合于切割线形状的轮廓。在这些图中，存在两组彼此以90°取向以形成包括凹窝403的轮廓的齿404a，404b。结果，就方形横截面的切割线而言，每系列的齿可以与切割线的整个面，或者该面的大部分配合，并且制动件和切割线之间用于保持后者的配合长度进一步增加。
更普遍地，在制动件400的齿的平面可以设想任何凹形轮廓以更好地接纳切割线，而不管后者的横截面形状。
因此图13示出了这样的情况，其中制动件400的齿区域的轮廓具有中心弯曲凹窝，和在该凹窝的每一侧凸起的两列齿404a，404b。在该情况下，主要是齿和切割线之间的双排接触增加了夹紧力。
在这里将注意到图11，12和13中的锁定制动件对紧固效率的提高，不仅用如上所述的按照菱形结构的方形横截面的切割线有效，而且对用许多其它横截面的切割线也都有效，特别提到是圆形横截面的切割线也有效。
图14部分地示出了这样的情况，其中使用圆形横截面的切割线300，利用一排齿404，所述齿具有适合于接纳切割线的凸部，并且切割线的曲率半径和齿轮廓的曲率半径优选地彼此类似。
应当理解带有与切割线接触的凹形轮廓的切割线锁定元件的使用不仅应用于制动件的情况，而且应用于诸如凸轮这样的其它类型元件的情况。
因此图15和16示出了在圆形横截面的情况下，在安装到枢轴401并被压力弹簧500作用的凸轮400的帮助下切割线300的锁定。齿404布置在圆心不与枢轴401限定的旋转轴重合的圆扇区上。
在本实施例中可以注意到凸轮具有两排彼此大致直线延伸的齿404a，404b(见图16)，这两排由中心凹槽403分离。在这里齿的该轮廓进一步提高了对许多形状的切割线的锁定。
自然地，本发明并不局限于所述和所示的实施例，本领域的熟练技术人员将能够提供许多变化和改进。
此外，应当理解前述的新切割头的不同方面可以频繁地彼此独立地或者以不同方式组合地实施。

Claims (13)

1.一种用于割灌机、切边机或类似设备的切割头，该切割头包括用于切割线(300)的通道(112)和用于支承在所述通道的切割线出口区域和所述切割头的周围区域之间伸展的切割线的至少一个倒角(120)，其特征在于：所述倒角的表面具有基本与所述切割线(300)的横截面的一部分互补的凹形轮廓(120a，120b)，从而使得当所述切割线沿所述切割头旋转方向的反向弯曲而靠在所述倒角上时，该凹部引导所述切割线。
2.根据权利要求1所述的切割头，其特征在于：形成于所述倒角(120)中的所述凹部(120a，120b)基本连续地连接所述切割线通道。
3.根据权利要求2所述的切割头，其特征在于：所述倒角(120)位于切割线出(115)附近的所述切割线通道的加宽区上。
4.根据权利要求1-3之一所述的切割头，其特征在于：所述倒角(120)的表面轮廓是恒定的。
5.根据权利要求1-4之一所述的切割头，其特征在于：对所述切割线通道(112)的布置将所述切割线维持在指定的方位(300)。
6.根据权利要求1-5之一所述的切割头，其特征在于：所述切割线(300)具有多边形横截面，并且带有位于其后缘的平面的脊。
7.根据权利要求6所述的切割头，其特征在于：所述凹形轮廓(120a，120b)大体为V形。
8.根据权利要求6或7所述的切割头，其特征在于：所述切割线(300)在其前缘的平面具有切割边缘。
9.根据权利要求1-8之一所述的切割头，其特征在于：所述倒角(120)基本上切向地连接所述切割头的周围区域。
10.根据权利要求1-9之一所述的切割头，其特征在于：第二倒角(122)设在与所述带有凹形轮廓的倒角(120)相对的所述切割线通道的一侧上，并且该第二倒角也具有凹形轮廓。
11.根据权利要求10所述的切割头，其特征在于：所述切割线(300)具有关于轴向中平面对称的横截面，并且所述两个倒角的凹形轮廓是相同的。
12.根据权利要求1-11之一所述的切割头，其特征在于：所述倒角或每个倒角的凹部(120a，120b)形成于组装在一起形成所述切割线通道(112)的两个部件(110a，110b)和所述一个倒角(120)或多个倒角(120，122)会合的区域。
13.一种植物切割设备，例如割灌机、切边机或类似设备，其特征在于：它包括权利要求1-12之一所述的切割头(100)和适合驱动所述切割头旋转的马达。
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