CN1741733A - 用于割灌机、切边机或类似设备的切割头 - Google Patents

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)和用于支承所述切割线的至少一个弯曲表面(120)，所述表面在所述切割线离开所述通道的出口区域(115)和所述切割头的周边区域之间延伸。根据本发明，所述通道从所述切割头的旋转轴(C)偏离地延伸(A)，从而具有由其最靠近所述旋转轴的边缘构成的内缘，当所述切割头旋转时所述内边缘对应于所述切割线的后缘，并且所述弯曲部分从所述内缘延伸。这用于减小弯曲部分的曲率半径，同时不需要增加切割头的直径。

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。

在这类设备中，一条或多条切割线被牢固地连接到由马达驱动装置所驱动的切割头上，同时相对于旋转轴大致径向地延伸，所述切割线是逐渐从储备装置上解开的或者以单个股的形式存在的。

在基本的实现形式中，线出口通道常常由安装在所述切割头周边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所述眼孔从所述切割头伸出。

在使用该设备期间，切割头以高速旋转，该切割头尤其会受到植物的坚固部分(树干等)或者障碍物(石头等)产生的高应力。在该情况下，所述切割线将倾向于在离心作用下离开它通常所处的径向方向。结果，所述切割线在眼孔附近经受幅度和频率都极高的弯曲，所述切割线经常在该区域断裂。

这要求操作者要么替换该切割线(在使用单独的线股时)，要么从位于切割头中的储备装置(线轴)解开一段新的切割线，当切割线断裂发生在眼孔附近，而防碍操作者的手指直接接近时，操作最为困难。

因此，在任一情况细执行该操作都需要手巧。

也已经开发出了一些切割头，其中弯曲的切割线支承部分设在线出口的任一侧，从而当所述切割线如上所述地受到应力时其受到的弯曲应力被限制。这确实减小了切割线上的应力，并且它断裂的频率更低。文献…给出了与该弯曲部分适配的切割头的例子。

应当注意到，现有技术的弯曲部分对圆形截面的小直径的聚酰胺切割线是有效的。该线容易仿效弯曲部分的曲线而弯曲，同时不会产生过度疲劳。

相反，对用于更粗糙工作(清除灌木丛，切割长草等)的切割线来说，即对于更大截面的线和/或带有特定结构(例如切割区中的齿、较硬材料，用于减小噪音的凸出或凹口等)的线来说，该弯曲部分效率大大降低。所述切割线会弯曲得更小并且不会产生疲劳，并且所述线不会试图仿效不产生疲劳的该弯曲部分。

并列地，不可能增加该弯曲部分的曲率半径而不明显增加切割头的直径，并且由于尺寸、重量、尤其是成本原因，也不希望增加切割头的直径。假如有必要在切割头的旋转轴和其周边之间同时设置弯曲部分和用于切割线的安装结构(特别是用于单独的线股的阻断物(blocker)或者弯曲路径，在设有放线机构时的供线卷轴)，弯曲部分仅能够具有较小的曲率半径。

本发明设法减小现有技术的这些限制并且提出一种切割头，该切割头的线出口弯曲部分(一个或多个)可以具有小曲率半径(和因此增加的一个或多个曲率半径)，同时不必相应地增加所述切割头的直径。

为了该目的，本发明提供了一种用于割灌机、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所述切割线的至少一个弯曲表面，所述表面在所述线从所述通道离开的出口区域和所述切割头的周边区域之间延伸，其特征在于所述通道相对于所述切割头的旋转轴偏离地延伸，从而具有由其最靠近所述旋转轴的边缘构成的内缘，当所述切割头旋转时所述内边缘对应于所述切割线的后缘，并且其特征还在于所述弯曲部分从所述内缘延伸。

该切割头的某些优选但非限定性的方面在于：

·所述切割线通道基本上为直线的；

·所述切割线通道位于离所述切割头的旋转轴的指定距离处，并且所述弯曲表面至少局部地具有大于所述距离的曲率半径；

·所述弯曲部分具有恒定的曲率半径，或者可变的曲率半径；

·所述弯曲部分基本上切向地连接所述切割线通道，和/或所述切割头的周边区域；

·第二弯曲部分设在与其内缘相反的所述通道的外缘和所述切割头的周边区域之间；

·设有两个切割线通道和它们各自的弯曲部分；

·所述两个切割线通道位于所述切割头的旋转轴的两侧上，并且所述各个通道的线出口位于所述切割头的直径相对的区域；

·所述切割线具有多边形横截面；

·所述切割线具有约大于3mm的宽度。

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侧面视图。

图4是构成本发明的切割头的一部分的大致呈盘状的部件的平面图。

图5是组装形成切割头的两个盘状部件的轮廓图。

图6是大致呈盘状的中间部件的轮廓图，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轮廓图。

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立体图。

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描绘了根据本发明的用于割灌机、切边机或类似设备的切割头，其通篇用附图标记100表示，固定装置202(垫圈，螺母，旋转的分度机构)，以及用于以实质上完全传统方式与所述固定装置配合的配对板(counterplate)，其中所述切割头适合安装到为该目的而设置的传动轴200的末端。

在这里，切割头是通过在两个盘状部件110a和110b的彼此面对的表面上，叠加和组装用于运行线股和用于紧固这些线股的装置而实现的，所述盘状部件与传动轴200的旋转轴同心，这可以在下面具体地被了解。

图1显示了组装到轴200之前的切割头100，而图2和3分别显示了安装在该轴上的切割头的局部剖视图和正视图。

现在参考图4，该图显示了帮助实现切割头的盘状部件110(可能是图1-3中的部件110a和11b中的一个)。它带有中心孔1100，传动轴200可以穿过该中心孔。

该部件110包括一组45°的斜面(bevel)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。所述斜面的总体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。区域112沿轴线A延伸，轴线A位于离盘状部件的中心C一段距离D处。

在开口113，斜面的曲率半径小，当线股被放置在适当位置时，它简单地引导该线股。

在线出口115，斜面111″限定了弯曲支承区120，作为优选，所述支承区一方面不改变斜率地与切割线通道区域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，弯曲支承区遇到抵抗切割和导致其退让的障碍物时，该弯曲支承区120支承线股(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得多。

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，由于本发明的布置，可以设计大得多的曲率半径R，并且这可以(至少局部地)等于甚至明显大于距离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。

在线股通道区域112的剖面上，盘状部件110也包括用以接纳线锁定制动件(locking shoe)的腔114，该锁定制动件将在后面描述。目前，需要在这里提及的是，该腔通向切割线通道区域并且在相对侧上包括垂直的、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，并且在靠近表面116的最远离轴线A的末端也包括用以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与一个或多个类似设计的其它盘状部件。

最后，图4显示了部件10包括相对于上述结构旋转180°对称的一些第二通道，用于第二线股的支承和锁定结构，这些结构由相同的附图标记加上“首”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的配对部件之上。

应当理解这样的组装形成了规则的菱形线股通道。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而不会陷入线通道即可。

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。这几组结构中的一个形成部件110a的结构的配对结构，而这几组结构中的其它结构形成部件110b的结构的配对结构。结果，为了适配中间部件110c，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线股和两个直径方向上相对的出口的上层，和带有两个其它线股并且也带有两个直径方向上相对的出口的下层，但是后者相对于前者偏移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，线出口的开口未在该图中被表示。

已经证实，当很好地选择切割线层的平面之间的距离时，这种带有两层的切割线的结构有利于对植物材料的切割。更特别地，仍然参考图7，已经证实，如果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倍时，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，其对角测量值大约为5.6mm，在两个切割平面之间的高度差约大于10mm。

在该构造下，如果如上所述，线出口彼此偏移一角度，同样有利于切割。作为优选，该偏移被设置成使得线出口在圆周方向被等间隔分布，这也被描述了。

然而，对于不等间隔的线出口(特别是，如果上层结构和下层结构之间的角偏移不为90°，会获得获得这样的线出口)，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，安装了三个线股300，所述线股在线出口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、和两个终端部件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，和通过在上部件和下部件110、110b之间设置两个这样的中间部件，实现了线出口规则地沿圆周方向分布的三层切割头。

图8A为一个单独的线股300示出了由切割头形成的弯曲支承表面120的立体图，该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线通道出口处呈现带有90°底角的V形轮廓，也就是适合于切割线300的横截面的轮廓。这样的支承表面因此用于在任何时候将切割线紧固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，弯曲支承表面的轮廓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，它避免了在切割方向的垂直方向上浪费动能(使用的垂直方向)。

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(基本的单切割层实施形式的部件110a和110b)。该机构包括放置在容纳腔中的制动件400，所述容纳腔通过在其中一个盘状部件(这里为110a)中(见图4)形成的腔114，并通过在与其并列布置的另一个盘状部件(在这里为110b)中限定的配对部件腔而形成。

该制动件400具有第一面和相对面402，所述第一面具有在切割线通道112的轴线A的横向上延伸并且用以与啮合在所述通道112中的切割线300咬合的多个齿404，所述相对面相对于上述的第一面以一定倾斜角延伸并且用以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作用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，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)，该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(适度的)力推回制动件400，因此制动件能够通过贴着其容纳腔背面116的滑动而升高必要的距离，以让线股通过。线股优选地被推动直到图9中的其左边末端到达开口113的区域，如该相同的图所示。因此，操作者可以确保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，倾斜前截面406引导切割线股，从而使它在带齿一侧上正确地穿过制动件400下方。

众所周知，一旦沿箭头F′的相反反向的拉力施加到线股上，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倾向于以夹紧方式通过其齿404在切割线股300上施加紧固力，所述紧固力总是随着拉力的增加而增大，这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，这种带有滑动制动件的锁定机构的特别优点，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己知凸轮机构配合的长度大得多。

其它的优点为：(i)切割线股可以容易地通过开口115插入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边，和(ii)锁定机构可以放置在通道112和切割头的周边之间，即不会防碍用于将切割头的中心区域，用于将切割头安装到切割设备上的结构(用于轴和螺母的凹窝)要被定位在该中心区域。

在图9和10所示的实施例中，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延伸。

根据另一个有利方面，可以设想，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)的形状以改善切割线的紧固。

因此，尽管图9和10中齿404和切割线之间的配合仅发生在与制动件相对定位的切割线脊的平面，也可以设计成采用适合于切割线形状的轮廓的齿，如图11和12所示。在这些图中，存在两组彼此以90°定向的齿404a、404b，以形成包括凹窝403的轮廓。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，并且在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了。

更普遍地，可以将制动件400的齿的平面设计成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如何。

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中的锁定制动件不仅对于如上所述的按照菱形布置的方形横截面的切割线，而且对于许多其它横截面的切割线，尤其是圆形横截面的切割线，改善了紧固效果。

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区域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布置在相对于由枢轴401限定的旋转轴偏心的圆扇区上。

在本实施例中，可以看到，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，齿的该轮廓进一步改善了对许多形状的切割线的锁定。

当然，本发明并不局限于所述和所示的实施例，本领域的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现。

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)和用于支承所述切割线的至少一个弯曲表面(120)，所述表面在所述切割线离开所述通道的出口区域(115)和所述切割头的周边区域之间延伸，其特征在于所述通道从所述切割头的旋转轴(C)偏离地延伸(A)，从而具有由其最靠近所述旋转轴的边缘构成的内缘，当所述切割头旋转时所述内边缘对应于所述切割线的后缘，并且其特征还在于所述弯曲部分从所述内缘延伸。

2.根据权利要求1所述的切割头，其特征在于：所述切割线通道(112)基本上为线性。

3.根据权利要求2所述的切割头，其特征在于：所述切割线通道(112)位于离所述切割头的旋转轴(C)的指定距离(D)处，并且所述弯曲表面(120)至少局部地具有大于所述距离的曲率半径。

4.根据权利要求1-3之一所述的切割头，其特征在于：所述弯曲部分(120)具有恒定的曲率半径。

5.根据权利要求1-3之一所述的切割头，其特征在于：所述弯曲部分(120)具有可变的曲率半径。

6.根据权利要求1-5之一所述的切割头，其特征在于：所述弯曲部分(120)基本上切向地连接所述切割线通道(112)。

7.根据权利要求1-6之一所述的切割头，其特征在于：所述弯曲部分(120)基本上切向地连接所述切割头的周边区域。

8.根据权利要求1-7之一所述的切割头，其特征在于：第二弯曲部分(122)设在与其内缘相对的所述通道(112)的外缘和所述切割头的周边区域之间。

9.根据权利要求1-8之一所述的切割头，其特征在于：设有两个切割线通道(112，112′)和它们各自的弯曲部分(120，120′)。

10.根据权利要求9所述的切割头，其特征在于：所述两个切割线通道(112，112′)位于所述切割头的旋转轴的两侧上，并且所述各个通道的线出口(115)位于所述切割头的直径相对的区域。

11.根据权利要求1-10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。

12.根据权利要求11所述的切割头，其特征在于：所述切割线(300)具有约大于3mm的宽度。

13.一种植物切割设备，例如割灌机、切边机或类似装置，其特征在于：它包括权利要求1-12之一所述的切割头和适合驱动所述切割头旋转的马达。

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