CN104221576A - 往复运动 - Google Patents

Abstract

用于减缓往复运动的刀杆(12)的震动的装置，其与连接到割草机(11)的动力输出器(46)的支撑和传动组(20)联接，所述支撑和传动组(20)包括在相对于割草机前进方向并垂直于动力输出器(46)的轴线的横向方向上将来自所述动力输出器(46)的旋转运动转换为具有平直往复运动的可移动刀片的运动的运动转换系统，其中所述可移动刀片保持与限制于支撑和传动组(20)的切割元件(15)接合，该装置进一步提供了与第一运动转换系统相配合的第二运动转换系统，其将旋转运动转换为可移动刀片(17)的平直往复运动，从而使得平衡块(37)在相反于可移动刀片(17)的方向上交替地前进和后退，其中第二运动系统由第一运动系统移动。

Description

往复运动

本发明涉及用于减缓往复运动刀杆的震动的装置。

现今，在使用具有往复运动刀杆的切割装置领域，特别是所谓的割草机，存在与震动有关的问题。

通常，这种类型的切割装置装配在步行用户割草、草料、植物所采用的大部分的割草机上，包括专业领域以及业余爱好的割草机。

图1到5显示了这些装置的现有技术状态及其在割草机11中的应用。特别地，现今的刀杆12由本领域称之为“导杆”且通常由钢制成的结构支撑部分13组成。这一结构部分13具有的宽度等于待切割的宽度，并且通过机械支撑和传动组20与割草机的结构一体制造。

一定数量的切割元件或者切割齿15(具有尖锐的三角形)通过诸如螺栓14而刚性地固定到所述支撑部分或者导杆13上，并有助于形成所谓的梳。

这些切割元件15的上表面在受限于结构部分13时形成了由一定数量的齿构成的平面，这些齿为三角形，其侧面包括侧向的尖锐边缘。尖锐边缘可以安装有突齿16从而在切割期间着重扣住草叶。也可以有相反的舌状物或者其他等同物(未示出)来提高切割的有效性。

刀片17靠在所限定的上述平面上，刀片通过一系列刚性或者弹性的定位器(也就是所谓的刀片保持器18)保持与该平面紧密接触。

刀片17通常由钢制成，且也具有一定数量的切割元件19或者小刀片，其具有带有尖锐切割侧边(图4)的三角形或者梯形形状。

草的切割通过两个运动而进行：刀杆12在草丛中通过与其一体的割草机11的移动而被推动向前移动，这种情况下，待切割的草叶穿过梳子的空间。通常也由马达41(图1)来移动的割草机的机械支撑和传动组20(图6)一般来说是吸热的，且同时承载刀片17，并将具有适当频率和振幅的往复运动赋予相同的刀片。所述机械支撑和传动组20刚性地连接到引导杆13并连接到刀片17的中心或者侧面，且具有与将要进行的运动传动兼容的铰接装置42。这种情况下，刀片17的切割小刀片19根据由梳子的切割元件15所限定的空间而交替地经过，并进行与剪刀相似的切割程序。

这一切割装置和相关的支撑及传动组工作得极其良好，但是不会没有问题。

为了使得刀杆12有效并起作用，作为工具的活动部件的刀片17的各种不可或缺的物理特征实际上必须纳入考虑中。

刀片17必须足够结实才能进行切割且抵御可能的意外以及意想不到的冲击和应力。它也必须较为耐磨，从而保证足够的使用期限并满足切割边缘随时间变化的持续性。

最终，刀杆12及其上的刀片17必须具有与它们所操作的割草机11的重量、动力及优先使用所一致的宽度。现在最为专业或者半专业的割草机与重量范围在1到2米的杆一起工作。

最终，刀片17连接到通过具有结实和适当结构的机械连接来移动的运动的支撑及传动组20。

这些必备要素形成的刀片17具有显著的重量，比如约3千克每米宽度。

还必须的是(特别是对于专业用途来说)，植物的切割刀片要锐利且精准。要不然植物会受损，减少或者危害获得后续切割的可能性。

如果机器用于切割作为动物养料的草料，不精确的切割会使得产品的质量恶化，因为它会产生降低其质量和价值的异常发酵。

获得这一结果的重要参数是相关速度，在这一速度下，小刀片的切割边缘撞到草的边缘，强迫它们抵住梳子的切割元件。在一定范围内，这个速度越大，切割就会越好。刀片17因此必须高频往复运动，通常是每分钟完成1000个周期或者更高的程度。

因为与刀片自身以及待切割的蔬菜相关联的物理原因，每一程必须至少为几厘米，通常达到从5-10厘米的数值范围。

运动的本质与行程的频率以及刀片的质量一起形成了显著地加速以及因而形成的高惯性力。

使用这些刀杆的割草机通常在相同轴的端部仅安装两个轮43，刀杆12在一端而把手44在另一端。惯性往复力形成动量，机器的自然结构将动量放大并转换为具有高强度的震动。

这些震动自然对使用寿命和机械可靠性有损，但是最重要的是对于易于使用来说造成了明显的退化，它们损害了人体工程学、使使用者疲劳，因而需要更频繁的和长时间的停止。

已经研究了各个阶段中的策略，从而防止这些震动的扩展，基本上包括了隔绝敏感部分或者在其源头就试着消除震动。

目前已经观察到，隔绝割草机的剩余部分是特别有问题的，因为这些震动从能量的观点来看是非常重要的，且其频率需要隔绝装置的过大范围的运动。这些运动经常不与机器的使用兼容，或者不能简单地利用具有合理成本的机械装置来获得。它们可以任意形式继续扰乱刚性连接到割草机的剩余机械部分。

至今，已经研发出了所谓的双运动刀杆，其中，刀片和梳子通过往复相对运动而移动。在这种类型的杆中，惯性力更平衡且减少了由此导致的震动，尽管未能完全消除。

本发明的总的目的在于以极其简单、经济且特别有用的方式解决现有技术刀杆中的上述缺陷。

本发明的另一个目的在于提供一种装置，在切割刀片操作性移动期间而该装置能够消除或最小化割草机刀杆的惯性力。

本发明的另一个目的在于提供一种利用保持最优切割功能的交替运动而在刀杆中减轻震动的装置。

从上述目的来看，根据本发明，提出了一种装置，用于减缓往复运动的刀杆中的震动，其具有从属权利要求限定的特征。

本发明的结构性和功能性特征以及相对于现有技术的优点将从下面的说明中参考附图变得清晰，附图显示了根据本发明形成的用于减缓具有往复运动的刀杆中的震动的装置的实施方式。

附图中：

-图1，2，3，4和5为示意性视图，显示了根据现有技术生产的割草机、刀杆及其放大细节、切割刀片及其细节；

-图6为设有支撑和传动组的刀杆的示意性透视图，该支撑和传动组安装有根据本发明的装置；

-图7为图6所示的根据本发明的装置的放大的部分截面透视图；

-图8为图7中装置的部分透视图；

-图9和10为从图8装置下方和上方看的平面视图；

-图11，12和13为前述装置操作阶段从下方看的示意性视图；

-图14显示了图9和10中所示的元件的轨迹路线。

如前所述，割草机11通过运动的支撑和传动组20承载刀杆12。

刀片17通过结实的且适宜结构的机械连接最终连接到运动的传动组20。

更特别地，如图6和7所示，刀杆12的刀片17的运动的支撑及传动组20通过支撑件45受限于割草机11的前面部分，该支撑件45的定位对应于由旋转轴形成的动力输出器46。

支撑件45事实上是中空的，其与整个装置的承载部(carter)40联接；水平轴47由轴承21和22支撑并穿过该支撑件45。轴47在其向着内部的自由端承载着接头23，因而其借助割草机11的动力输出器46旋转。

在相反端，轴47在其法兰型端部48之一上包括偏心销24，其与柱形桶状游标25的孔53接合。柱形桶状游标25在内曲柄26的柱状座49中竖直地自由滑动。

通过有槽的联接件27，内曲柄26与由轴承29和30支撑在承载部40内部的立轴28的下端接合，因此能够绕着轴28振动。通过第二有槽联接件31，所述立轴28在其上端与外曲柄32的第一端部接合，因此外曲柄32也能够像内曲柄26一样绕着轴28振动。

外曲柄32在其第二相反端之一处承载铰接辊33，因而其连接到刀片17并接合在被限制在相同刀片(图6-10)上方的铰接装置42中。

这形成了在横切于割草机11前进方向且垂直于动力输出器46轴线的方向上将动力输出器46的旋转运动转化为可移动刀片17的运动(平的往复运动)的转换运动系统。

此外，根据本发明，在内曲柄26上有一通孔36，其上端具有扩大的直径，辅助销34在此用作可移动支轴。通过成对的轴承35，辅助销34支撑自由振动的平衡块37。所述平衡块37在后端具有延伸部38，其插入到柱状桶形游标39中，用作固定的支轴。柱状桶形游标39自由地竖直滑动，并在位于承载部40中的柱状座51内旋转。这个联接使得部件之间发生成角度的和轴向的运动，并形成另一个运动系统，用于平衡块37在相反于可移动刀片17的方向上的往复运动，其中后一个运动系统与上述第一个运动系统相配合并由其移动。

特别地，平衡块37的形式为这样：其重心尽可能地靠近刀杆12的刀片17，比如如52所示。

如上所述，该装置的整个机构被包在支撑承载部40的壳体内，且不会形成任何阻碍。可能的阻碍物实际上扰乱了草的切割和排放，且这个承载部40的存在保持了不可或缺的润滑并保持部件不受污染剂的作用。

为了保证本发明的有效性，平衡块37的定位和相对运动必须满足一些特殊条件。

所述块37必须定位为尽可能靠近刀片17，这样，由于两种惯性力的作用线并非十分一致，使得残余扭矩最小化。

平衡块37的运动必须尽可能直，从而形成尽可能与刀片17的惯性力平行的惯性力。

用于平衡块的运行的块产品必须尽可能接近所述块和刀片之间相同产品的值。

这些需求与使切割后的草立刻在刀片17后面排放的必要性形成对比。如果过于庞大的块靠近刀片17定位，切割后的草不能被排放，且会快速积聚，对切割形成了障碍。

重心的移动有利地不是圆形的，因为其由两个相反的圆形移动组合而成，且这形成了向着在机构内不具有其他复杂性的情况下得到优化的直线移动的轨迹。图11到13中重心52的运动由圆周的两个相反圆弧的组合而形成。

作为具有相反凹面的活动轴的辅助销34的类似移动，与震动块37绕着由柱状桶形游标39限定的固定轴发生的所描述的圆形轨迹25重叠。这种情况下，形成的轨迹与刀片的直线轨迹更为相似。

图14显示了上述轨迹路径。所述图14提供了震动块37的固定轴以及支承相同震动块37的活动轴34的更为清楚的展示。

C指弧形轨迹，该弧形为相同活动轴34的圆周的弧形。

震动块37的重心52可以绕着具有曲线轨迹的线E(用虚线表示)移动(如果其仅仅绕着固定轴39震动)。

反之并且有利地，另一方面，根据本发明，重心52的轨迹用实线F表示，该实线由第二运动系统的存在而形成，极其接近用G表示的理想直线轨迹。

可以清楚地看到，震动块37仅仅通过构成运动而获得，该震动块37受到销的限制而基本上进行直线运动。

随着刀片17以绝对的直线运动来移动，其效率增加。

为了发生这种双向运动，平衡块37的后延伸部38和柱状桶形游标39在某程度上使平衡块37的旋转和平移发生，该后延伸部38和柱状桶形游标39可自由地在位于承载部40中的柱形座51中竖直地滑动，这都在图11到13的作用阶段清楚地示出。

块37绕着由定位在内曲柄26上的活动轴34移动的固定轴39震动。两轴之间的距离大大小于轴39和重心52之间的间距，并形成了杠杆效应。这种情况下，重心52的移动被放大得相当大，因为其可以在加速和平衡惯性效果上形成显著增加的效果(甚至是在未利用过高的阻碍块37的情况下)。

在优选的可选实施方式中，也可以有第二平衡块54，其可以定位在第一内曲柄26上，该曲柄对于消除由于运动反转而导致的震动更为有贡献，增加了上述定位在额外运动系统上的平衡块37的效果。

因而可以观察到，根据本发明，抵消来自源头的震动的策略已经形成，以防止相同震动扩散。

这避免了必须隔绝割草机的一些部分，所述隔绝特别地有问题，因为这些震动从能量角度来看很显著，但是其频率需要隔绝装置过度广泛的移动。这些移动经常不与机器的使用兼容，或者不能简单地利用具有可接受成本的机械装置来获得。

本发明已经公开了一种装置，其消除了随着力出现而形成震动运动的力。该效果因此已经由使用具有适宜值的块获得，在抵住具有计算的幅度的刀片的反向运动中可按往复运动移动，从而大部分惯性往复力可以消除。

因此在把手、结构以及驱动控制上减少了震动程度，在使用的人体工程学和容易程度上显著增加。因为震动力在源头处消除，震动在整个机器中减少了，保护机械部件不受应力影响(该应力危害其可靠度)。

杆的支撑功能、刀片驱动以及平衡块的移动有利地整合，并包含在单个承载部40中，其具有使得所有内部部件浸在油槽中的适当形式。所形成的机构适于专业使用，因为其是气密的且对使用环境中常见的粉末以及污染剂不敏感。经常性的润滑提高了机构的可靠性以及工作期间生成的热量的驱散。

此外，在源头处废除该现象使得该装置适于所有的机器构造，这些机器构造具有不同的块分布。该装置自身的尺寸必须仅与刀杆相关，其必须驱动并适于刀杆以及由此形成的刀片块的广泛的宽度范围。

因而说明书前序部分提出的目标得以达到。

本发明装置的实施方式所用的结构形式以及材料和组装模式可以显然不同于那些仅仅为了示例以及非限定性目的在附图中示出的内容。

本发明的保护范围因此通过附随的权利要求来限定。

Claims (7)

1.用于减缓往复运动的刀杆(12)的震动的装置，该刀杆与连接到割草机(11)的动力输出器(46)的支撑和传动组(20)相联接，所述支撑和传动组(20)包括运动转换系统，所述运动转换系统在相对于割草机前进方向且垂直于动力输出器(46)轴线的横向方向上将来自所述动力输出器(46)的旋转运动转换为平整且具有往复运动的可移动刀片(17)的运动，其中所述可移动刀片保持与被限于所述支撑和转换组(20)的切割元件(15)接合，其特征在于，另一个第二运动系统与用于将所述可移动刀片(17)的旋转运动转换为平直的往复运动的所述第一运动转换系统相配合，从而在相反于所述移动刀片(17)的方向上形成平衡块(37)的交替的向后及向前移动，其中所述第二运动系统由第一运动系统移动。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述第一和第二运动系统容纳在单个承载部(40)中。

3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于，所述动力输出器(46)通过偏心销(24)连接到曲柄(26，32)的柱状座(49)上，曲柄的自由端可旋转地连接(33，42)到所述可移动刀片(17)，所述第二运动系统的所述震动块(37)铰接到(在34中)所述曲柄(26，32)的中间位置中并绕着包容承载部(40)的固定轴(39)限制在其端部之一处。

4.根据权利要求3的装置，其特征在于，所述固定轴包括柱形桶状游标(39)，其可以自由地竖直滑动，并在位于所述承载部(40)中的柱形座(51)中旋转。

5.根据权利要求3的装置，其特征在于，所述曲柄包括内曲柄(26)，其与支撑(在29，30中)在所述承载部(40)内部的轴(28)接合，且外曲柄(32)在一侧被所述轴(28)限制，且在另一侧通过辊(33)连接到限制于上述可移动刀片(17)上方的铰链装置(42)上。

6.根据前述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，所述平衡块(37)具有这样的形式，从而使得重心(52)尽可能接近刀杆(12)的所述可移动刀片(17)。

7.根据前述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，所述平衡块(37)的重心在其震动期间沿着基本上直线的轨迹。