CN104541784A - 用于收割割台的高度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于农业收割割台的高度传感器(100)，所述高度传感器(100)包括传感器元件(104)和传感器臂(110)，所述传感器臂包括多个轴元件(118、120、122)，并且所述多个轴元件(118、120、122)中的每个轴元件可枢转地联接到轴元件(118、120、122)中的邻近的一个轴元件，并且其中所述多个轴元件(118、120、122)被线缆(312)保持在预定的操作位置，并且其中所述线缆(312)延伸通过所述多个轴元件(118)。

Description

用于收割割台的高度传感器

技术领域

本发明涉及用于农业收割机的收割割台。具体地，本发明涉及用于农业收割割台的高度传感器。

背景技术

用于农业收割机的收割割台典型地被以预定的高度支承在地面上方。为控制收割割台移动的高度，通常设置传感器以感测收割割台和地面之间的距离。

在一个布置中，设置沿着地面拖拉的刚性臂。在该布置中，刚性臂在其上端部处连接到旋转传感器元件，并且在其下端部处沿着地面拖拉。当刚性臂的地面接合端部被地面向上推动时，刚性臂的上端部使得旋转传感器旋转。

当农业收割割台反转方向时，该布置出现一个问题。当这个问题发生时，刚性臂的地面接合端部嵌入地面中，在其下端部处被向前拉动，并且折断或损坏传感器元件和/或刚性臂。

在US6202395(B1)中示出的另一布置中，通过用卷簧替换刚性传感器臂的一部分稍微减轻损坏的问题。这使得臂变得柔性并且因而所述臂可以翻转。然而，传感器臂的暴露的弹簧线圈聚集污染物，如污垢、树叶、细枝和插入线圈使其分开的其它小碎料。取决于这些污染物所插入的地方，所述污染物可以在所述臂的中间引起臂自己永久的变形或“弯曲”。该传感器臂中间的弯曲导致传感器臂指示错误的高度。此外，弯曲传感器臂所需要的力的大小不能在合适的位置发生改变。这是传感器臂的卷簧部分的弹簧常数的功能。在该布置中可以改变弹簧力的唯一方法是通过移除和更换整个传感器臂。此外，无论臂是否向后、向前、向左或向右弯曲，弯曲传感器臂所需要的力的大小是相同的。有利的可以是提供一臂，该臂是相对刚性的并且不能沿横向方向弯曲，然而具有在车辆反转方向并且传感器臂具有断开或被损坏的危险时可以容易地向前弯曲的下端部。US6202395(B1)的布置不能使传感器臂基于传感器臂的弯曲方向(即向后、向前、或侧向)而具有不同柔性。

在CA2511418(A1)示出的另一布置中，通过提供由塑料复合材料制成的细长传感器臂消除之前的例子的卷簧。这解决了插入卷簧部分的线圈之间的污染物的问题，但是也提供了更容易损坏的传感器臂。在CA2511418(A1)的布置中，传感器臂被制作得非常细长，并且远端部(即地面接合端部)必须被用链条连接或用缆绳到农业收割割台的底架，以防止传感器臂向前弯曲。由于传感器臂的较长的长度，所述传感器臂接触地面的点在传感器元件自身非常靠后的位置处，并且因而在农业收割割台的前部与地面碰撞之前，所述接触器可能不会感测到农业收割割台的高度的突然的改变。

在另一布置中，弹簧加载式反向接头被设置在所述臂的上端部处，在该上端部处该反向接头连接到感测元件。该布置允许通过在反向接头处的弯曲/枢转而允许在所述臂的下端处向前推动所述臂。该布置仅提供臂可以向前弯曲的单独的点/接头，然而臂的其它部分保持是直的和刚性的。除非围绕传感器臂提供足够的间隙，否则虽然传感器臂可以反转，但是不能向前弯曲并且折叠得足够平以完全避免损害传感器臂和/或感测元件，特别当收割割台被设置成接近地面时。

因此，需要的是减少或消除由这些现有布置呈现的问题中的一些或全部的用于农业收割割台的高度传感器。

本发明的一个目的在于提供这种高度传感器。

发明内容

在本文中公开了数个发明。第一，传感器臂包括多个轴元件，所述多个轴元件依靠延伸通过所述多个轴元件并且在所述多个轴元件之间延伸的线缆拉紧。第二，传感器臂包括在其端部处联接到一起并且被交搭的多个轴元件。第三，传感器臂由多个轴元件制成，其中传感器臂可以沿着传感器臂的长度在轴元件之间的多个接头处弯曲。第四，传感器臂具有多个轴元件，并且具有弹簧加载式线缆，该线缆基本沿着传感器臂的整个长度延伸并被固定在传感器臂的底部。第五，传感器臂具有穿过(但是不固定到)多个邻近的轴元件从而促使邻近的轴元件彼此相对重新定位它们自己的纵向线缆。第六，传感器臂包括相同的多个抵接轴元件。总之，这些发明提供了本文中标示的所有的优点。

根据本发明的第一方面，提供了用于在沿收割方向(V)移动的同时收割农业作物的农业收割割台的高度传感器，高度传感器包括：传感器元件(104)；传感器臂(110)，所述传感器臂包括多个轴元件(118、120、122)，其中多个轴元件(118、120、122)中的每个轴元件能够枢转地联接到轴元件(118、120、122)中的邻近的一个轴元件，并且其中所述多个轴元件(118、120、122)被线缆(312)保持在预定的操作位置，并且其中线缆(312)延伸通过所述多个轴元件(118)。

所述多个轴元件中的每个轴元件可以限定延伸通过该轴元件的通道(414)，并且线缆(312)延伸通过所述通道(414)。

线缆可以在一个端部处被固定到所述多个轴元件中的较低的一个轴元件(122)，并且被滑动地支撑在所述多个轴元件(118、120)中的多个第二轴元件(118)中并且延伸通过所述多个第二轴元件。

卷簧可以被设置在传感器臂(110)的上端处。

线缆可以具有上端，并且线缆(312)的上端可以联接到卷簧(302)。

线缆可以被预加载荷以将传感器臂(110)保持成固定的操作形状。

高度传感器可以进一步包括多个枢转销(124)，其中所述多个枢转销(124)中的每个枢转销将所述多个轴元件(118、120、122)中的每个轴元件能够枢转地联接到所述多个轴元件(118、120、122)中的邻近的一个轴元件。

所述多个枢转销中的每个枢转销可以垂直于收割方向(V)延伸。

所述多个枢转销中的每个枢转销可以沿平行于所述多个销(124)中的其他枢转销的方向延伸。

所述多个轴元件中的每个轴元件可以被构造成与所述多个轴元件(118)中的其他轴元件相同。

所述多个轴元件中的每个轴元件的上端可以被接收到所述多个轴元件(118、120)中的每个轴元件的下端。

所述多个轴元件中的每个轴元件的下端可以被交搭到所述多个轴元件(118、122)中的另一个轴元件的上端上。

附图说明

图1是根据本发明的高度传感器的侧视图。

图2是图1的高度传感器的透视图。

图3是通过在图2的截面线3-3处截取的图1-2的高度传感器的整个长度的剖视图。

图4A、4B、4C和4D是图1-3的高度传感器的感测臂的多段中的一段的左侧、下端、上端、和底侧视图。

具体实施方式

参见图1-2，高度传感器100被示出安装到支撑结构102。支撑结构102和高度传感器100沿方向”V”移动通过农业田地。方向“V”是收割方向：当通过支撑结构102和高度传感器100被安装到其上的农业收割割台收割作物时，支撑结构102上的高度传感器100的移动方向。

支撑结构102形成农业收割割台的框架的一部分，或被安装到农业收割割台的框架。在这种情况下，支撑结构102可以被用作向前延伸的臂，该臂用于在平台的前缘处支撑往复式割刀。所述支撑结构102还可以被用作浮动臂，该浮动臂用于支撑还被称为是“带式输送器平台”或“带式输送器顶部”的收割平台的输送机滚筒或输送带。可选择地，所述支撑结构102可以被用作设置在行作物收割割台的任一端部处或中央区域中的行作物分离器。可替换地，所述支撑结构102可以被用作设置在收割平台的任一端部处的作物分禾器。

高度传感器100包括安装在板106上的传感器元件104。该板被多个紧固件108固定至支撑结构102。

高度传感器100进一步包括传感器臂110。传感器臂110在其上端处联接到传感器元件104。传感器臂110大致向下和向后延伸。传感器臂110具有被构造成用于接合地面并且沿着地面拖拉的下端112。

传感器臂110包括包封弹簧(见图3)的上部114。上部114在其上端处固定到传感器元件104。

传感器臂110进一步包括下部116，下部116进一步包含多个(图中是九个)轴元件118、上端接轴元件120、和下端接轴元件122。传感器臂110呈细长轴的形式。各个轴元件118、120、122中的每个轴元件包括该细长轴的较短的段。各个轴元件118、120、122以驱动链中的各个链节联接到一起的相同方式、端部到端部的布置串联联接到一起，以形成传感器臂110。

所述多个轴元件118中的每个轴元件包括联接到所述多个轴元件118中的邻近的第一个轴元件的下端的上端。

所述多个轴元件118中的每个轴元件包括联接到所述多个轴元件118中的邻近的第二个轴元件的下端。

所有的轴元件118构造上彼此相同，并且因而下文关于所述多个轴元件118中的每个轴元件的讨论对所有的多个轴元件118同样适用。

所述多个轴元件118中的每个轴元件通过枢转销124可枢转地联接到所述多个轴元件118中的邻近的一个轴元件。这些枢转销124在所述多个轴元件118中的每个轴元件的上端处限定枢轴线126，该枢轴线126平行于在所述多个轴元件118中的每个轴元件的下端处的枢轴线126(见图2)。通过这种方式，由枢转销124限定的所有的枢轴线126彼此平行并且沿着下部116的长度分隔开。所有的枢轴线126水平地并相对于支撑结构102和农业收割割台的移动方向“V”大致横向地延伸。

上端接轴元件120具有被构造成接合所述多个轴元件118的中最高的轴元件的上端的下端。上端接轴元件120具有构造成用于接合上部114的下端的上端。

下端接轴元件122具有被构造成接合所述多个轴元件118中的最低的一个轴元件的下端的上端。下端接轴元件122具有被构造成用于接合地面并且沿着地面拖拉的下端。下端接轴元件122的下端形成传感器臂110的下端112。

参见图3，传感器臂110的上部114是中空的管的形式并且限定腔300。腔300限定直圆筒。腔300包封卷簧302。卷簧302的下端抵接上部114和腔300的底部304。卷簧302的上端抵接弹簧定位器306。

弹簧定位器306包括垫圈308，垫圈308具有通过该垫圈308的孔。垫圈308的尺寸允许其在腔300的内侧向上和向下滑动。弹簧定位器306进一步包括抵接垫圈308的螺纹紧固件310。细长和柔性的线缆312在线缆312的上端处螺纹地接合到螺纹紧固件310。

线缆312向下延伸通过卷簧302的线圈并且通过上部114的底部中的孔离开腔300。

线缆312延伸通过上端接轴元件120的中空的中央区域，通过所述多个轴元件118的中空的中央区域，通过下端接轴元件122的中空的中央区域。线缆312在其下端处具有抵接并且被保持在下端接轴元件122中的金属箍314。

通过这种方式，卷簧302可以被设置成拉伸状态。线缆312以弹簧加载轴元件118、120、122。通过卷簧302施加到线缆312的张力将上端接轴元件120、所述多个轴元件118和下端接轴元件122拉到一起。该张力将轴元件拉到一起，并且强迫所述轴元件呈现图1-3示出的正常的操作形状。

如将更详细地在下文所述，各个元件可以彼此相对向前弯曲，特别地当农业收割割台反向移动(即与移动方向“V”相反)并且下端112在地面上拖曳时，但是当传感器臂110被释放时，卷簧和线缆布置自动地使得它们返回到图1-3示出的形状。

上端接轴元件120的上端具有环形引导件316，该环形引导件316被接收在上部114的下端中的对应的形环凹槽318中。形环引导件316和形环凹槽318的尺寸被形成为使得上端接轴元件120可以相对于上部114旋转。所述上端接轴元件120围绕基本上平行于线缆312的纵向长度的轴线旋转。因为上端接轴元件120、所述多个轴元件118和下端接轴元件122通过枢转销124可枢转地彼此联接，该引导件和凹槽布置允许传感器臂110的下部116相对于上部114枢转。

图4A-4D示出所述多个轴元件118中的每个单独的轴元件118的细节。每个轴元件118关于垂直地并且沿前后移动方向“V”延伸的平面“X”(图4B、4D)对称。

第一孔402和抵接件416被设置在轴元件118的上端处。第一孔402沿垂直于轴元件118的纵向长度和垂直于线缆312的纵向长度的方向延伸通过轴元件118的上体部分404。

类似地，两个孔406在轴元件118的下端408处被设置在轴元件118的相对的横向侧面中。这两个孔406形成在被设置在轴元件118的下端408的相反的侧面上的两个凸缘410中。匹配抵接件418也被设置在轴元件118的下端408处。

上体部分404的尺寸形成为使得所述上体部分404被接收到两个凸缘410之间的间隙中。在该位置，第一孔402和两个孔406被以下述方式对准(如图4A所示)：枢转销124中的一个枢转销可以插入通过第一孔402和两个孔406，并且允许由此被固定到一起的两个邻近的轴元件118围绕枢转销124限定的枢轴线126相对于彼此枢转。

上端接轴元件120的下端被构造成与最高的轴元件118A的下端相同。所述上端接轴元件120通过枢转销124被类似地联接到最高的轴元件118A，并且类似地，围绕枢转销124限定的枢轴线126相对于最高的轴元件118A枢转。

下端接轴元件122的上端被构造成与最低的轴元件118B的上端相同。所述下端接轴元件122通过枢转销124被类似地联接到最低的轴元件118B，并且类似地，围绕枢转销124限定的枢轴线126相对于最低的轴元件118B枢转。

第一孔402和两个孔406被设置在轴元件118的前侧。轴元件118的主体限定细长的通道414，通道414穿过轴元件118的主体。每段通道414被设置成使得该段通道414与轴元件118被固定到其上的邻近的轴元件118中的相似的通道414对准。通过这种方式，轴元件118中的每个轴元件中的通道414形成基本上沿着传感器臂110的下部116的全部长度延伸的长的、连续的通道。所述通道是线缆312通过的通道。

当线缆312被拉紧(通过适当地拧紧或松开线缆312的上端上的螺纹紧固件310)时，所述线缆312将上端接轴元件120、所述多个轴元件118、和下端接轴元件122拉到一起。所述线缆312机械地接合上端接轴元件120和下端接轴元件122。设置在上端接轴元件120和下端接轴元件122之间的所有的轴元件118不通过线缆312被直接拉紧。线缆312自由地通过轴元件118，并且当传感器臂110的下部116从本文中图示的位置向前弯曲和再次向后弯曲时，线缆312可以相对于轴元件118滑动。线缆312相对于各个轴元件118的滑动能力允许下部弯曲，这使得枢转销124限定的任何枢转接头可以最佳地减小由地面施加到传感器臂110的下端112的压力，并且从而最小化损坏传感器臂110的可能性。

进一步，该布置在抵接件416和匹配抵接件418(见图4)之间均匀分配抵接力。更加进一步，通过共同的线缆进行的张紧消除了在每个枢转销124处提供单独的张紧弹簧以在抵接件416和匹配抵接件418(见图4)之间分别施加抵接力的必要性。

因为所有的轴元件118、120、122被固定到一起，并且彼此相对枢转，线缆312中的该张力促使所有的轴元件118、120、122围绕它们的枢转销124枢转，直到位于轴元件118的上端处的抵接件416(所述抵接件416被设置在线缆312的与枢转销124相反的侧面上)在紧邻的轴元件118的下端处抵接匹配抵接件418。该抵接关系在图4A中被最佳示出。这防止每个轴元件118相对于其邻近的轴元件进一步旋转。

正是所述抵接关系导致传感器臂110的下部116形成具有图1中示出的弯曲的刚性的、预定的形状。

尽管该抵接关系防止轴元件118、120、122相对于彼此进一步枢转到后部，但是轴元件118、120、122可以相对于彼此向前枢转(围绕枢转销124)，因为线缆被卷簧302拉紧并且可以增加长度。

特别地，下部116可以在传感器臂110下端112处向前枢转，即使传感器臂110的上端是固定的。当所述下部116向前枢转时，每个抵接件416将被拉动远离其匹配抵接件418，并且下部116的轴元件118、120、122中的每个轴元件将相对于该轴元件被固定到其上的邻近的轴元件118、120、122向前枢转。正是这种灵活性减小当支撑农业收割割台的农业车辆反向移动(即在收割过程中沿与移动方向“V”相反的方向)时，损坏高度传感器100的可能性。

在正常收割操作过程中，当传感器臂110沿着地面被拖动沿方向“V”移动时，下部116将保持其如图1所示的形状，甚至当整个臂相对于地面向上和向下枢转并且旋转传感器元件104时。该运动导致传感器元件104旋转并且指示在支撑结构102下方的地面的上升和下降(并且因此至少农业收割割台的上升和下降)。

然而，有时，农业收割割台的方向被反转并且农业收割割台沿与方向“V”相反的方向移动。例如，这将在携带农业收割割台的车辆的操作员反转其移动方向并且后退车辆时发生。

当该反转出现时，下端112搁放在其上的地面将向前牵拉下端112，使于轴元件118、120、122中的每个轴元件相对于它邻近的轴元件向前枢转。抵接件416和匹配抵接件418将被拉开，并且当线缆312被向下拉动到下部116时卷簧302将被压缩。传感器臂110将免于反转影响而未被损坏，而不是被嵌入地面中并且折断或以其他方式被损坏。

轴元件118、120、122中的每个轴元件的构造通过限制污垢、枝条、细枝、或其它的颗粒物质进入抵接件416和匹配抵接件418之间形成的间隙的能力，进一步保护了传感器臂110。

特别地，抵接件416和匹配抵接件418被交搭(shing1ed)。覆盖盖子420从抵接件416向外延伸，并且在匹配抵接件418的顶部上延伸。该盖子使得污垢和其它的污染物偏转远离抵接件416和匹配抵接418之间。此外，两个凸缘410被设置在每个轴元件118的下端处，并且从那里向下延伸。两个凸缘410向下延伸并且覆盖固定到这两个凸缘410的轴元件118的上体部分404的横向侧面。通过这种方式，降落到轴元件118上的污染物被偏转远离邻接上体部分404的两个凸缘410的内表面，这两个内表面彼此相对枢转并且彼此摩擦。实际上，这使传感器臂110的横向侧面在相邻的轴元件118之间的每个接头处交搭。

此外，通过在传感器臂的前缘(即向前的边缘)上设置第一孔402和两个孔406，沿着前缘没有污垢或其它的污染物可以嵌入其中的间隙。通过这种方式，本发明的布置与包括柔性卷簧轴部分的传感器臂不同，例如诸如US6202395(B1)示出的那些布置。在这些布置中，传感器臂可以沿所有的方向弯曲，将邻近的线圈拉开并且从而允许污染物插入弹簧线圈之间，从而阻止所述传感器臂返回到其初始(未弯曲)位置。

作为额外的优点，并且与US6202395(B1)的布置中示出的不同，本发明的传感器臂不能向后弯曲并且从而给出高度的错误读数。

作为还一优点，并且也与US6202395(B1)的布置中示出的不同，通过枢转销124对轴元件118、120、122中的每个轴元件进行联接防止传感器臂110在地面上方移动时，传感器臂110被奇怪地侧向弯曲。此外，相比之下，US6202395(B1)的卷簧布置可以侧向以及向前和向后弯曲。US6202395(B1)的卷簧提供在相同负载下沿每个方向进行相等的弯曲的传感器臂。

当然，传感器臂110的侧向弯曲的一些减少可能是有利的，例如稍微地侧向平移以绕过障碍物，如田地中的玉米桩，否则该障碍物将给出高度的错误指示。

通过稍微地扩大第一孔402以便允许在通过枢转销124限定的每个接头处进行有限程度的侧向弯曲，可以使得该传感器臂110轻微地侧向平移(与传感器臂110的向前的弯曲相比是轻微的，在本文中示出的布置中的结构这种向前的弯曲可以允许传感器臂110对半折叠)可以，而被提供。

作为还一优点，并且也与US6202395(B1)的布置中示出的不同，当传感器臂110沿相反方向移动时，可以通过改变卷簧302的操作长度修改传感器臂110的下端112的向前弯曲的总量。卷簧302的操作长度越短，轴元件118、120、122可以相对于其邻近的轴元件向前枢转(即弯曲)的距离越短。进一步，通过一个调节(即上紧或放松螺纹紧固件310)以改变卷簧302上的预载荷，向前弯曲传感器臂110所需要的力的大小可以分别增加或减少。

Claims (12)

1.一种用于在沿收割方向(V)移动的同时收割农业作物的农业收割割台的高度传感器(100)，所述高度传感器包括：

传感器元件(104)；和

传感器臂(110)，所述传感器臂包括多个轴元件(118、120、122)，其中所述多个轴元件(118、120、122)中的每个轴元件能够枢转地联接到所述多个轴元件(118、120、122)中的邻近的一个轴元件，并且其中所述多个轴元件(118、120、122)被线缆(312)保持在预定的操作位置，并且其中所述线缆(312)延伸通过所述多个轴元件(118)。

2.根据权利要求1所述的高度传感器(100)，其中所述多个轴元件(118、120)中的每个轴元件限定延伸通过该轴元件的通道(414)，并且线缆(312)延伸通过所述通道(414)。

3.根据权利要求1所述的高度传感器(100)，其中所述线缆(312)在一个端部处被固定到所述多个轴元件中的较低的一个轴元件(122)，并且被滑动地支撑在所述多个轴元件(118、120)中的多个第二轴元件(118)轴元件中并且延伸通过所述多个第二轴元件。

4.根据权利要求3所述的高度传感器(100)，进一步包括卷簧(302)，所述卷簧被设置在传感器臂(110)的上端处。

5.根据权利要求4所述的高度传感器(100)，其中所述线缆(312)具有上端，并且其中所述线缆(312)的上端联接到卷簧(302)。

6.根据权利要求5所述的高度传感器(100)，其中所述线缆(312)被预加载荷以将传感器臂(110)保持成固定的操作形状。

7.根据权利要求1所述的高度传感器(100)，进一步包括多个枢转销(124)，其中所述多个枢转销(124)中的每个枢转销将所述多个轴元件(118、120、122)中的每个轴元件能够枢转地联接到所述多个轴元件(118、120、122)中的邻近的一个轴元件。

8.根据权利要求7所述的高度传感器(100)，其中所述多个枢转销(124)中的每个枢转销垂直于收割方向(V)延伸。

9.根据权利要求8所述的高度传感器(100)，其中所述多个枢转销(124)中的每个枢转销沿平行于所述多个枢转销(124)中的其他枢转销的方向延伸。

10.根据权利要求1所述的高度传感器(100)，其中所述多个轴元件(118)中的每个轴元件被构造成与所述多个轴元件(118)中的其他轴元件相同。

11.根据权利要求1所述的高度传感器(100)，其中所述多个轴元件(118、120)中的每个轴元件的上端被接收到所述多个轴元件(118、120)中的每个轴元件的下端中。

12.根据权利要求11所述的高度传感器(100)，其中所述多个轴元件(118、122)中的每个轴元件的下端交搭到所述多个轴元件(118、122)中的另一个轴元件的上端上。