CN114467474B - 一种可调节切割宽度的刀盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节切割宽度的刀盘装置，包括刀盘，所述刀盘上设有刀片伸缩机构，所述刀片伸缩机构上连接刀片，还包括能够随所述刀片伸缩机构一起同步移动的被检测元件，所述被检测元件通过检测元件实现对切割宽度的测量，机器获取切割宽度后，实现对遍历路径的调节。本发明一种可调节切割宽度的刀盘装置，该刀盘装置的刀片间距可以很方便的进行调节，并且，机器可以获取调节后的切割宽度，进而根据调节后的切割宽度，改变遍历路径间距Dw，提升切割质量和切割效率。

Description

一种可调节切割宽度的刀盘装置

技术领域

本发明涉及一种可调节切割宽度的刀盘装置。

背景技术

在割草机器人中，通常割草宽度是固定的。在一些应用场景下，比如在草坪上切割图形之类的情况下，单一的切割宽度会带来一定的不便，甚至需要准备多台不同切割宽度的设备来配合完成。

另外，现有割草机器人在工作区域内自主切割行进过程中，当遍历路径间距Dw小于切割宽度时，会导致机器切割路线延长，切割效率变低。当遍历路径间距Dw大于切割宽度时，会导致机器割草不完全，切割质量差。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种可调节切割宽度的刀盘装置，该刀盘装置的刀片间距可以很方便的进行调节，并且，机器可以获取调节后的切割宽度，进而根据调节后的切割宽度，改变遍历路径间距Dw，提升切割质量和切割效率。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种可调节切割宽度的刀盘装置，用于割草机，割草机上设置有可升降的电机桶，电机桶内设置有电机，电机输出端连接刀盘，

所述刀盘上设有刀片伸缩机构，所述刀片伸缩机构上连接刀片，还包括被检测元件和检测元件，所述被检测元件能够随所述刀片伸缩机构一起同步移动，所述被检测元件和检测元件配合实现对切割宽度的测量。

所述被检测元件具有高度不等的表面结构；

所述检测元件为设置在被检测元件上方的测距传感器，所述测距传感器用于测量被检测元件上表面距离其探头之间的距离。

位于刀盘上部的电机桶上设置有传感器安装座，传感器安装座上安装所述测距传感器。

被检测元件上表面为磨砂面、台阶面或锯齿面，当被检测元件上表面为锯齿面或者台阶面时，单个台阶宽度不超过5mm，不小于齿条的齿距。

所述刀片伸缩机构包括：

调节旋钮，可转动地设置在刀盘背离电机的一侧中心，调节旋钮上设有轮齿；

至少一对齿条调节件，以所述调节旋钮为中心相对设置，齿条调节件上的齿条与调节旋钮上的轮齿相啮合，齿条调节件上设有刀片；

限位部件，设置在所述刀盘上，用于对所述调节旋钮进行限位止转。

所述限位部件包括：

旋钮盖板，通过锁紧件与所述刀盘之间固定连接；

旋钮盖板上设有限位刻度孔，所述调节旋钮上朝向旋钮盖板的一侧表面上设有与所述限位刻度孔相配合的弹性限位探针。

所述刀盘上设有限位柱；

所述齿条调节件上设有限位滑槽，所述齿条调节件通过所述限位滑槽与刀盘上的限位柱配合以约束齿条调节件在刀盘上的径向运动范围。

所述限位柱为开设内螺纹的螺丝柱；

所述锁紧件为固定螺丝，旋钮盖板上开设有供所述固定螺丝穿过的孔，通过固定螺丝与所述刀盘上的螺丝柱相配合实现旋钮盖板和刀盘之间相固定。

齿条调节件包括结构相同的第一齿条调节件和第二齿条调节件，均为L形，L形的齿条调节件包括相互垂直的长直臂和短直臂，所述长直臂上开设齿条部分，所述短直臂上连接所述刀片。

所述刀盘上位于所述第一齿条调节件的长直臂远离调节旋钮一侧设有第一限位筋条；位于所述第二齿条调节件长直臂远离调节旋钮一侧设有第二限位筋条，第一齿条调节件的短直臂和第二齿条调节件的短直臂相对所述调节旋钮左右对称布置。

所述被检测元件整体为半圆环状结构，其上表面为高度不等的表面，被检测件底部设置有定位槽和安装孔；

齿条调节件上对应定位槽设置有定位凸起，刀片通过螺栓安装在齿条调节件的刀片安装孔上，螺栓伸出旋入刀片安装孔中，实现齿条调节件与被检测元件的连接，定位凸起套嵌在刀盘的导向槽内，齿条调节件移动时，带动被检测元件一起移动。

有益效果：

第一．本发明在割草机的刀盘上，通过设置齿轮与齿条配合的装置，当需要调节割草宽度时候，只需要拧动调节旋钮，设置在调节旋钮上的轮齿会带动第一齿条调节件上齿条一，以及第二齿条调节件上齿条二做啮合运动，使第一齿条调节件与第二齿条调节件做刀盘径向相对运动，调节刀片之间的宽度，达到调整割草宽度的目的。安装在调节旋钮上的限位探针球头部位在旋钮盖板上对应的限位刻度孔中起止转作用，拧动调节旋钮时，限位探针球头部位压缩内部弹簧，从限位刻度孔中脱开，到需要的位置时，再次进入对应的限位刻度孔中落锁，完成调节过程。

第二．增加了被检测元件和监测元件，被检测元件和监测元件配合可以实现对切割宽度的测量，基于上述机构，当用户在调节完成切割宽度后，机器可以获取调节后的切割宽度，进而根据调节后的切割宽度，改变遍历路径间距Dw，提升切割质量和切割效率。

附图说明

图1是本发明所述设备爆炸分解示意图。

图2是本发明所述案例调节装置组装初始位置示意图。

图3是本发明所述案例调节旋钮后的示意图；

图4是本发明所述案例旋钮盖板组装后示意图；

图5是本发明增加被检测元件以及监测元件的结构示意图；

图6是本发明刀盘结构示意图；

图7是本发明被检测元件的结构示意图；

图8是本发明被检测元件的的背面结构示意图；

图9是本发明齿条调节件的背面结构示意图；

图10是本发明电机桶上安装测距传感器的结构示意图；

图11是本发明电机桶上安装测距传感器的剖视图；

图12是本发明齿条调节件移动过程中，被检测元件位置发生变化后，测距传感器监测到的距离值变化的结构示意图；

图13是本发明割草机在工作区域中工作时，其遍历路线之间的间距Dw 示意图；

图14是本发明被检测元件上表面设置为磨砂面或为台阶面或锯齿面的结构示意图。

其中，1为割草电机；

2为电机桶；2.1为传感器安装座；

3为联轴器；

4为刀盘，4.1为第一限位筋条，4.2为第二限位筋条；4.3为导向槽；

5为轴帽；

6为第一齿条调节件，6.1为第一限位滑槽，6.2为第一齿条；6.3为定位凸起；6.4为刀片安装孔；

7为第二齿条调节件，7.1为第二限位滑槽，7.2为第二齿条；

8为调节旋钮，8.1为轮齿，8.2为把手；

9为旋钮盖板，9.1为限位刻度孔；

10为刀片；11为弹性限位探针；

12为检测元件；

13为第一被检测元件；13.1为定位槽；13.2为安装孔；

14为第二被检测元件；100为机器；200为工作区域；300为遍历路线；Dw为遍历路线之间的间距。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种可调节切割宽度的刀盘装置，包括：割草电机1，电机桶2，联轴器3，刀盘4，轴帽5，第一齿条调节件6，第二齿条调节件7，调节旋钮8，旋钮盖板9，刀片10，弹性限位探针11，其中，所述割草电机1通过螺钉与电机桶2连接，所述刀盘4通过联轴器3与割草电机1连接，

所述旋钮盖板9通过锁紧件与所述刀盘4之间固定连接，且连接后在所述旋钮盖板9和刀盘4之间形成容纳所述调节旋钮8的齿轮安装槽，对调节旋钮8、第一齿条调节件6以及第二齿条调节件7在刀盘轴向起限位作用。

当需要调节割草宽度时候，只需要拧动调节旋钮8，设置在调节旋钮8上的轮齿8.1会带动第一齿条调节件6上第一齿条6.2，以及第二齿条调节件上第二齿条6.2啮合运动，使第一齿条调节件6与第二齿条调节件做刀盘径向相对运动，调节两个刀片10之间的宽度，达到调整割草宽度的目的。

旋钮盖板上设有限位刻度孔，所述调节旋钮上朝向旋钮盖板的一侧表面上设有与所述限位刻度孔相配合的弹性限位探针。对调节旋钮8起限位止转及刻度提示作用。拧动调节旋钮8时，限位探针11球头部位压缩内部弹簧，从限位刻度孔9.1中脱开，到需要的位置时，再次进入对应的限位刻度孔9.1中落锁，完成调节过程。

实施例2

如图2和图3所示，所述刀盘上设有限位柱，所述第一齿条调节件6和第二齿条调节件7上分别设有限位滑槽，所述第一齿条调节件6和第二齿条调节7件通过所述限位滑槽与刀盘4上的限位柱配合以约束刀片在刀盘径向运动范围。

作为实施例2技术方案的进一步优选，所述限位柱为开设内螺纹的螺丝柱；所述锁紧件为固定螺丝，旋钮盖板9上开设有供所述固定螺丝穿过的孔，通过固定螺丝与所述刀盘4上的限位螺丝柱相配合实现旋钮盖板9和刀盘4之间相固定。

实施例3

如图2和图3所示，所述第一齿条调节件6和第二齿条调节件7结构相同，均为L形，L形的齿条调节件包括相互垂直的长直臂和短直臂，所述长直臂上开设齿条部分，所述短直臂上连接所述刀片。

所述刀盘上所述第一齿条调节件6的长直臂远离调节旋钮一侧设有第一限位筋条；位于所述第二齿条调节件长直臂远离调节旋钮一侧设有第二限位筋条，第一齿条调节件6的短直臂和第二齿条调节件7的短直臂相对所述调节旋钮左右对称布置。

实施例4

该实施例是基于实施例1技术方案的进一步优化，与实施例1的区别在于，如图5所示，本实施例在原有结构基础上，增加了被检测元件以及监测元件12，被检测元件和监测元件配合可以实现对切割宽度的测量，机器获取切割宽度后，可以实现对遍历路径的调节。第一被检测元件13和第二被检测元件14分别与第一齿条调节件6和第二齿条调节件7安装。本实施例中，刀盘4结构如下，刀盘4上设置有导向槽4.3；

被检测元件结构如下面两图所示，被检测元件13整体为半圆环状结构，其上表面为高度不等的表面，本实施中为圆锥形面，被检测件13底部设置有定位槽13.1和安装孔13.2。

第一齿条调节件6上对应定位槽13.1设置有定位凸起6.3，在安装时，定位凸起6.3嵌入定位槽13.1中，刀片通过螺栓安装在刀片安装孔6.4上，同时螺栓伸出旋入安装孔13.2中，实现第一齿条调节件6与第一被检测元件13的连接，定位凸起6.3套嵌在刀盘4的导向槽4.3内，第一齿条调节件6移动时，带动被检测元件一起移动。

如图10和图11所示，电机桶2上设置有传感器安装座2.1，传感器安装座2.1上安装有测距传感器12，具体可以激光传感器、超声波传感器等。测距传感器12可以测量被检测元件13上表面距离其探头之间的距离。

如图12所示，由于被检测元件13上表面高度不均匀，在第一齿条调节件移动过程中（即刀片割草宽度调节过程中），被检测元件13位置发生变化后，测距传感器12监测到的距离值D1和D2不同，通过D1和D2的数值，可以对应得到刀片切割的宽度。

根据刀片切割的宽度，可以进一步调节机器100在工作区域200中工作时，其遍历路线300之间的间距Dw，通常，Dw设定值不超过机器切割宽度，最优Dw等于切割宽度。

基于上述机构，当用户在调节完成切割宽度后，机器可以获取调节后的切割宽度，进而根据调节后的切割宽度，改变遍历路径间距Dw，提升切割质量和切割效率。

当遍历路径间距Dw小于切割宽度时，会导致机器切割路线延长，切割效率变低。当遍历路径间距Dw大于切割宽度时，会导致机器割草不完全，切割质量差。

实施例5

该实施例与实施例4的区别在于，

为了监测准确，被检测元件上表面设置为磨砂面，或者设置为台阶面/锯齿面，如图14所示，设置为锯齿面或者台阶面时，单个台阶宽度不超过5mm，不小于齿条的齿距。过大的台阶宽度会导致监测数据与割草宽度实际变化数据之间存在较大的误差。过小的台阶宽度，并不会提升监测精度，反而会增加加工难度。

实施例4和实施例5中，被检测元件13/14组合可以构成一个近似圆环形的结构，其目的在于尽量使被检测元件13/14在运动过程中，起上表面能完全覆盖刀盘上表面，当被检测元件13/14向两侧移动时，不可避免的在两者之间出现间隙，检测元件12在检测过程中，可能检测到两者之间间隙的部分，导致参数不真实，无法反应实际被检测元件13/14上表面距离检测元件12的距离。另一方面，由于被检测元件13/14上表面为圆锥形面，其向两侧移动后，旋转过程中，由于被检测元件13/14上表面相对于检测元件12位置的不同，高度示数存在一定变化。针对上述问题，提供下面解决方案：

检测元件12可以采用激光传感器或者超声波传感器，其采样频率较高，在实际检测过程中，可以设定较长一段时间的采样时间，例如3s、5s或者更长时间。在采样时间内，检测元件12可以获得一组数据，通过对该组数据进行筛选，得到最终用于进行切割宽度判断的数据。需要注意的时，检测元件12的采样频率与刀盘转动频率不可设置为相同或者整数倍数关系，否则检测参数无意义。检测元件12的采样频率与刀盘转动频率不相同且为非整数倍数关系的情况下，在一定的采样时间内，检测元件12可以获得刀盘上一周位置点的距离数据。

当检测元件12检测位置为检测元件13/14之间的间隙时，该值是确定已知的，由于该值没有实际意义，将该值从检测元件在采用时间内检测获得的数据组中剔除，之后，选取检测元件12检测到的最大距离值，用于进行刀盘切割宽度的判断。实施例4和实施例5中，检测元件12检测到的距离值越大，表明刀盘切割宽度越小，选取最大距离值作为进行切割宽度判断的依据，可以避免过大的估计了实际切割宽度，防止遍历路径宽度过大，影响切割质量。

Claims (8)

1.一种可调节切割宽度的刀盘装置，用于割草机，割草机上设置有可升降的电机桶，电机桶内设置有电机，电机输出端连接刀盘，

其特征在于，

所述刀盘上设有刀片伸缩机构，所述刀片伸缩机构上连接刀片，还包括被检测元件和检测元件，所述被检测元件能够随所述刀片伸缩机构一起同步移动，所述被检测元件和检测元件配合实现对切割宽度的测量；

所述被检测元件具有高度不等的表面结构；

所述检测元件为设置在被检测元件上方的测距传感器，所述测距传感器用于测量被检测元件上表面距离其探头之间的距离；

所述刀片伸缩机构包括：

调节旋钮，可转动地设置在刀盘背离电机的一侧中心，调节旋钮上设有轮齿；

至少一对齿条调节件，以所述调节旋钮为中心相对设置，齿条调节件上的齿条与调节旋钮上的轮齿相啮合，齿条调节件上设有刀片；

限位部件，设置在所述刀盘上，用于对所述调节旋钮进行限位止转；

所述被检测元件整体为半圆环状结构，其上表面为高度不等的表面，被检测件底部设置有定位槽和安装孔；

齿条调节件上对应定位槽设置有定位凸起，刀片通过螺栓安装在齿条调节件的刀片安装孔上，螺栓伸出旋入刀片安装孔中，实现齿条调节件与被检测元件的连接，定位凸起套嵌在刀盘的导向槽内，齿条调节件移动时，带动被检测元件一起移动；

当用户在调节完成切割宽度后，割草机能够获取调节后的切割宽度，进而根据调节后的切割宽度，改变遍历路径间距，提升切割质量和切割效率。

2.根据权利要求1所述的可调节切割宽度的刀盘装置，其特征在于，

位于刀盘上部的电机桶上设置有传感器安装座，传感器安装座上安装所述测距传感器。

3.根据权利要求1所述的可调节切割宽度的刀盘装置，其特征在于，

被检测元件上表面为磨砂面、台阶面或锯齿面，当被检测元件上表面为锯齿面或者台阶面时，单个台阶宽度不超过5mm，不小于齿条的齿距。

4.根据权利要求1所述的可调节切割宽度的刀盘装置，其特征在于，所述限位部件包括：

旋钮盖板，通过锁紧件与所述刀盘之间固定连接；

旋钮盖板上设有限位刻度孔，所述调节旋钮上朝向旋钮盖板的一侧表面上设有与所述限位刻度孔相配合的弹性限位探针。

5.根据权利要求1所述的可调节切割宽度的刀盘装置，其特征在于，

所述刀盘上设有限位柱；

所述齿条调节件上设有限位滑槽，所述齿条调节件通过所述限位滑槽与刀盘上的限位柱配合以约束齿条调节件在刀盘上的径向运动范围。

6.根据权利要求4所述的可调节切割宽度的刀盘装置，其特征在于，所述限位柱为开设内螺纹的螺丝柱；

所述锁紧件为固定螺丝，旋钮盖板上开设有供所述固定螺丝穿过的孔，通过固定螺丝与所述刀盘上的螺丝柱相配合实现旋钮盖板和刀盘之间相固定。

7.根据权利要求1所述的可调节切割宽度的刀盘装置，其特征在于，齿条调节件包括结构相同的第一齿条调节件和第二齿条调节件，均为L形，L形的齿条调节件包括相互垂直的长直臂和短直臂，所述长直臂上开设齿条部分，所述短直臂上连接所述刀片。

8.根据权利要求7所述的可调节切割宽度的刀盘装置，其特征在于，所述刀盘上位于所述第一齿条调节件的长直臂远离调节旋钮一侧设有第一限位筋条；位于所述第二齿条调节件长直臂远离调节旋钮一侧设有第二限位筋条，第一齿条调节件的短直臂和第二齿条调节件的短直臂相对所述调节旋钮左右对称布置。