用于草皮收割机的平衡式切割头


背景技术：

1.草坪(草皮)是一种活的有机体，当从一个地方移除并且移植到另一个地方时，必须正确处理以确保其存活。通常使用大型机械来收割草皮，诸如图1所示的草皮收割机100。草皮收割机100是拖拉机的形式，并且包括从地面切割草皮板坯的切割头101、将草皮片从地面提升到堆垛输送机103的(多个)倾斜输送机102、安装到支撑机构104的堆垛头105，以及位于托盘支架(不可见)相邻定位的托盘分配器106，堆垛头105将从堆垛输送机103移走的草皮片堆叠在托盘支架上。
2.有两种通用类型的收割机：片式收割机和卷式收割机。卷式收割机将草皮片制成卷，然后将它们堆积在堆垛输送机上以用于拾取。另一方面，片式收割机直接以平放形式堆叠草皮片。草皮收割机100表示板坯收割机。


技术实现要素：

3.本发明扩展到了用于草皮收割机的平衡式切割头。当操作切割头时，切割刀片摆动以将草皮从地面上切断。切割刀片的这种摆动产生了明显的水平振动力，该水平振动力被传递到草皮收割机的切割头和其他部件。切割头可以包括带有配重的曲轴组件，该配重被设计成平衡这些水平振动力。切割头还可以包括带有配重的副轴组件，该配重也被设计成平衡水平振动力，同时还平衡曲轴组件的配重产生的垂直振动力。
4.在一些实施例中，本发明被实施为用于草皮收割机的切割头，该切割头包括：切割刀片组件，该切割刀片组件包括切割刀片，该切割刀片被配置为在前方位置与后方位置之间摆动；曲轴组件，该曲轴组件包括曲轴和一个或多个曲轴配重，该一个或多个曲轴配重被配置为围绕曲轴旋转轴线旋转；以及副轴组件，该副轴组件包括副轴和一个或多个副轴配重，该一个或多个副轴组件被配置为围绕副轴旋转轴线旋转。当切割刀片处于后方位置时，一个或多个曲轴配重和一个或多个副轴配重被配置为分别位于曲轴旋转轴线和副轴旋转轴线的前方。然而，当切割刀片处于前方位置时，一个或多个曲轴配重和一个或多个副轴配重被配置为分别位于曲轴旋转轴线和副轴旋转轴线的后方。此外，当一个或多个曲轴配重位于曲轴旋转轴线上方时，一个或多个副轴配重被配置为位于副轴旋转轴线下方。然而，当一个或多个曲轴配重位于曲轴旋转轴线下方时，一个或多个副轴配重被配置为位于副轴旋转轴线上方。
5.在其他实施例中，本发明被实施为具有切割头的草皮收割机，该草皮收割机包括：切割刀片组件，该切割刀片组件包括切割刀片，该切割刀片被配置为在草皮收割机在地面上行进时摆动，以将草皮从地面上切断；曲轴组件，该曲轴组件包括一个或多个曲轴配重，该一个或多个曲轴配重被配置为旋转，以平衡由切割刀片的摆动产生的水平力；以及副轴组件，该副轴组件包括一个或多个副轴配重，该一个或多个副轴配重被配置为旋转，以平衡由一个或多个曲轴配重的旋转产生的垂直力。
6.在其他实施例中，本发明被实施为用于草皮收割机的切割头，该切割头包括：切割刀片组件，该切割刀片组件具有切割刀片；和曲轴组件，该曲轴组件包括曲轴和一个或多个
曲轴配重，该一个或多个曲轴配重被配置为围绕曲轴旋转轴线旋转。曲轴组件耦接到切割刀片组件并被配置为使切割刀片摆动。一个或多个曲轴配重的旋转平衡了由切割刀片的摆动产生的水平力。切割头还包括副轴组件，该副轴组件具有一个或多个副轴配重，该一个或多个副轴配重被配置为旋转而平衡由切割刀片的摆动产生的水平力，并平衡由一个或多个曲轴配重的旋转产生的垂直力。
7.提供本发明内容以在下面的详细描述中进一步描述简化形式的概念选择，其将在下文的具体实施方式中被进一步描述。该发明内容不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征。
附图说明
8.为了描述可以获得本发明的上述和其他优点及特征的方式，将通过参考附图中图示的本发明的特定实施例来呈现上面简要描述的本发明的更具体的描述。应当理解，这些图仅描绘了本发明的典型实施例，并且因而不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图利用附加的特征和细节来描述和解释本发明，在附图中：
9.图1图示了现有技术的草皮收割机；
10.图2a提供了根据本发明的实施例配置的切割头的后透视图；
11.图2b提供了切割头的后视图；
12.图3a提供了切割头框架和切割头的地面滚轮组件的独立后透视图；
13.图3b提供了切割头的切割刀片组件的独立后透视图；
14.图3c提供了切割头框架和切割头深度控制组件的独立后透视图；
15.图3d提供了切割头的切割刀片组件、曲轴组件、副轴组件和电动机组件的独立后透视图；
16.图3e提供了切割头的切割刀片组件、曲轴组件、副轴组件和电动机组件的独立侧视图；
17.图3f提供了切割头的曲轴组件、副轴组件和电动机组件的独立前透视图；
18.图3g提供了切割头的曲轴组件、副轴组件和电动机组件的一些部件的分解前视图；
19.图3h提供了可以用在曲轴组件和副轴组件中的配重的独立侧视图；以及
20.图4a至图4e图示了如何配置曲轴组件和副轴组件以平衡切割刀片组件。
具体实施方式
21.在本说明书中，术语“草皮收割机”应被解释为被配置为接收从地面切割的草皮并且将它们堆叠起来的机械。这种机械可以是车辆的形式，诸如拖拉机，或者是由另一辆车牵引的拖车的形式。术语“切割头”应被解释为草皮收割机从地面切割草皮的部分。根据本发明的实施例配置的切割头可以用在片式收割机、卷式收割机或从地面切割草皮的任何其他收割机上。
22.图2a和图2b分别提供了根据本发明的实施例配置的切割头200的后透视图和后视图。在该上下文中，切割头200的前部和后部分别对应于采用了切割头的草皮收割机的前部和后部。因此，图2b表示在切割头200用来从地面切割草皮时从切割头后面看到的视图。参
考图1，切割头200可以用来代替切割头101。
23.切割头200包括切割头框架210、地面滚轮组件220、切割刀片组件230、深度控制组件240、曲轴组件250、副轴组件260、电动机组件270和驱动回路280。然而，应当注意，根据本发明的实施例配置的切割头不需要包括这些组件中的每一个组件。为了更好地说明，图3a至图3h提供了这些各种组件的若干独立视图。
24.图3a提供了切割头框架210以及与切割头框架210分离时地面滚轮组件220的独立视图。切割头框架210可以被配置为使切割头200能够连接到草皮收割机，并且容纳和/或支撑各种组件。例如，切割头框架210可以使用美国专利第8,978,779号(“'779号专利”)中描述的技术连接到草皮收割机的悬臂(boom)上，该专利通过引用并入本文。然而，切割头框架210同样可以被配置为使得切割头200能够以任何其他合适的方式连接到草皮收割机。
25.地面滚轮组件220包括一个或多个地面滚轮221、一个或多个地面滚轮刮刀222和形成相对轴线223a的托架223。托架223可以被配置为安装到切割头框架210的底部，以将地面滚轮组件220固定到切割头框架。在所描绘的实施中，两个滚轮221位于相应的轴223a上并且围绕其旋转。每个滚轮221可以经由毂(不可见)固定。地面滚轮刮刀222从托架223向下延伸并且处于抵靠滚轮221的位置，从而从滚轮上刮下灰尘、泥土或其它碎屑。安装座224位于滚轮221的前部并且作为连接点，通过该连接点，切割头框架210可以连接到草皮收割机的悬臂或其他部分。在一些实施例中，安装座224可以用作'779专利中描述的下轭的连接点。
26.图3b提供了切割刀片组件230的独立视图。切割刀片组件230包括位于切割刀片组件230底部的切割刀片231，用作将草皮从地面上切断。特别地，在草皮收割机向前行进时，切割刀片231在草坪下以所需的深度通过，以切断草皮并将其提升到(多个)倾斜输送机。切割刀片231从相对的切割刀片臂232的底端支撑。参考图2a，切割刀片臂232位于切割头框架210的外侧，并且沿着切割头框架边向下并且稍微向后延伸。
27.每个切割刀片臂232的顶端包括连接板232a。每个连接板232a容纳上轴凸轮234a，该上轴凸轮支撑上轴234的对应端。上轴234延伸穿过轴承235(其可以是轴台(pillow block)轴承)，该轴承连接到深度控制组件240，将会在下文更详细地描述。每个切割刀片臂232还包括支撑中心轴233的对应端的轴承233a。如下文详细描述的，中心轴233和上轴234用于使切割刀片231能够沿着基本平行于地面的平面高速摆动。
28.图3c提供了切割头框架210和深度控制组件240的独立视图。深度控制组件240包括安装在切割头框架210的顶部的相对连杆242。轭(yoke)241连接到连杆242的后端并向前延伸，而相对的轴承杆243连接到连杆242的前端并向后延伸。轴承杆243的后端经由连杆244连接到轭241。相应地，当轭241向上枢转时，轴承杆243将相对于切割头框架210被提升。类似地，当轭241向下枢转时，轴承杆243将相对于切割头框架210被降低。
29.轴承235连接到轴承杆243，使得上轴234以及因此切割刀片组件230将随着轭241的升高和降低而升高和降低。致动器245耦接在轭241的前端与固定在切割头框架210内的吊架246之间。因而，致动器245可以伸出和缩回，以升高和降低切割刀片组件230相对于切割头框架210的位置。以这种方式，深度控制组件240可以用来控制切割刀片231的深度。
30.图3d和图3e分别提供了切割臂组件230、曲轴组件250、副轴组件260和电动机组件270的独立后透视图和独立侧视图。电动机组件270的作用是旋转驱动回路280。驱动回路
280围绕曲轴组件250和副轴组件260以使两个组件在相反方向上旋转的方式布线。
31.图3f提供了曲轴组件250、副轴组件260和电动机组件270的独立前透视图。图3g提供了图3g中示出的曲轴组件250、副轴组件260和电动机组件270的部件的子集的分解后视图。如图所示，曲轴组件250包括曲轴251，该曲轴基本平行于中心轴233延伸，并经由相对的轴承253固定到切割头框架210。轴承253允许曲轴251独立于切割头框架210旋转。相对的连接杆252在曲轴251与中心轴233的各自端部之间延伸。每个连接杆252经由轴承252a和固定环252b耦接到曲轴251。如下文更详细描述的，曲轴251的旋转将使中心轴233摆动，并且因此导致切割刀片231摆动。
32.曲轴组件250还包括轮254和位于轮254的相对侧上的配重255。曲轴251延伸穿过轮254并且经由衬套254a固定到该轮上。曲轴251还延伸穿过配重255并固定到该配重255上。驱动回路280围绕轮254延伸，从而驱动曲轴251。在曲轴251旋转时，配重255将同样旋转。
33.副轴组件260包括副轴261，该副轴也基本平行于中心轴233延伸，并且经由轴承262(其可以是轴台轴承)固定到切割头框架210。轴承262允许副轴261独立于切割头框架210旋转。像曲轴组件250一样，副轴组件260包括轮263和位于轮263的相对侧上的配重264。副轴261延伸穿过轮263并且经由衬套263a固定到该轮263上。副轴261还延伸穿过配重264并固定到该配重264上。驱动回路280部分地围绕轮263延伸，从而驱动副轴261。在副轴261旋转时，配重264将同样旋转。
34.电动机组件270包括电动机271，该电动机270经由负载适配器271耦接到轮273。驱动回路280围绕轮273延伸。在一些实施例中，轮254、263和273可以是链轮的形式，并且因此驱动回路280可以是链条或齿/同步带的形式。在一些实施例中，轮254、263和273可以是滑轮的形式，并且因此驱动回路280可以是皮带的形式。不管其类型是什么，驱动回路280可以使曲轴251的旋转与副轴261的旋转同步。换句话说，曲轴251和副轴261可以以相同的速度但在相反的方向上旋转，以确保配重255和264保持下面图4a至图4e中描述的相对位置。
35.曲轴组件250和副轴组件260还可以按不同于图中示出的方式被驱动。例如，可以采用单独的电动机组件来驱动副轴组件260。在这种情况下，单独的电动机组件可以通过电的方式连接到电动机组件270，以确保曲轴251的旋转与副轴261的旋转同步。简单地来讲，只要曲轴251的旋转与副轴261的旋转同步，便可以采用许多不同的技术/配置来驱动曲轴组件250和副轴组件260。
36.如图3e所示，副轴组件260位于电动机组件270与曲轴组件250之间。轮263的底部边缘位于轮254与273的顶部边缘之间延伸的平面下方。通过轮254、263和273的这种布置，传动带280可以缠绕轮254和273，但是在轮263的下面，从而使轮254和263在不同的方向上旋转。替代地，副轴组件260可以位于轮254与273的底部边缘之间延伸的平面下方。在这种布置中，传动带280可以缠绕轮254和273，但是在轮263的上面，从而再次使轮254和263沿不同方向上旋转。
37.在其他实施例中，副轴组件260可以位于相对于曲轴组件250的任何其他位置，并且可以采用附加的轮，以确保驱动回路280使轮254和263沿相反方向上旋转。仅作为一个示例，副轴组件260可以直接位于曲轴组件250的上方。在这种布置中，驱动回路280可以在轮263下方通过，围绕位于轮263前方的另一个轮，然后围绕轮254。
38.图3h提供了配重255/264的独立视图。每个配重255/264可以包括中心部分301和偏移部分302，该中心部分限定旋转轴线301a。偏移部分302表示使配重的质心从旋转轴线偏移的配重部分。在所描绘的实施例中，偏移部分302类似于半圆。然而，偏移部分302可以具有任何其他合适的形状和/或构造。参考图3h中示出了配重255/264的方向，偏移部分302将使质心位于旋转轴线的右侧。
39.在所描绘的实施例中，轮254、263和273在切割头框架210内居中并对齐，同时一对配重255布置在轮254的相对侧上，并且一对配重264布置在轮263的相对侧上。这种布置平衡了配重255和264产生的力。然而，在其他实施例中，单个配重255和单个配重264可以分别用在曲轴组件250和副轴组件260中。
40.图4a至图4e图示了切割刀片组件230是如何被驱动的，以及曲轴组件250和副轴组件260是如何被配置为使切割刀片组件230平衡。在这些图中，虚线400表示切割刀片231的最后的位置。相应地，图4a至图4e中示出的顺序表示切割刀片231最初处于后方位置(图4a)，然后摆动到前方位置(图4c)，最后返回到后方位置(图4e)。
41.当电动机271驱动轮273时，驱动回路280将依次驱动轮254和曲轴251。由于曲轴251与连接杆252之间的耦接，在曲轴251旋转时，连接杆252的后端将来回摆动，从而使切割刀片臂232围绕上轴234枢转。这种枢转使切割刀片231也在后方位置与前方位置之间来回摆动。这些摆动将以高速率进行，以确保切割刀片231干净地将草皮从地面上切断。
42.在切割头200的操作过程中，并且由于大量的切割刀片组件230和高速率的摆动，大量振动形式的力将被施加到切割头框架210并被分配到草皮收割机的各种组件和其他部件上。假设切割刀片231沿着水平面摆动，这些力将主要在水平面上。
43.为了解决切割刀片组件230产生的振动力，曲轴组件250可以包括连接到曲轴251的配重255，从而当切割刀片231处于后方位置时，每个偏移部分302将在曲轴251的旋转轴线的前侧上，当切割刀片231处于前方位置时，每个偏移部分302将在曲轴251的旋转轴线的后侧上。
44.例如，在图4a和图4e中，切割刀片231处于后方位置，并且配重255处于前方位置。相反，在图4c中，切割刀片231处于前方位置，并且配重255处于后方位置。以这种方式，配重255可以平衡切割刀片组件230主要在水平面上产生的振动力。
45.尽管配重255可以抵消水平面上的振动力，但是它们也在垂直面中引入了附加的振动力。例如，在图4b和图4d中，配重255位于曲轴251的旋转轴线的上方和下方。当配重255在这两个位置之间旋转时，将产生垂直振动力并且将其传递到草皮收割机的切割头框架210、各种组件和其他部件。副轴组件260可以被配置为平衡曲轴组件250产生的垂直振动力。附加地，曲轴组件250和副轴组件260都可以被配置为平衡切割刀片组件230产生的水平振动力。
46.如上所述，副轴组件260可以被布置成使得轮263在与轮254相反的方向上旋转。附加地，配重264可以耦接到副轴261，使得当切割刀片231处于后方位置时，配重的每个偏移部分302将在副轴261的旋转轴线的前侧上，并且当切割刀片231处于前方位置时，配重的每个偏移部分302将在副轴261的旋转轴线的后侧上。换句话说，配重255和264可以被布置成使得所有偏移部分302同时处于后方位置(如图4c所示)并且同时处于前方位置(如图4a和4e所示)。以这种方式，配重255和264可以平衡切割刀片组件230产生的水平振动力。
47.相反，因为轮263在与轮254相反的方向上旋转，所以当配重255的偏移部分302处于向上位置时(如图4b所示)，配重264的偏移部分302将处于向下位置，并且当配重255的偏移部分302处于向下位置时(如图4d所示)，配重264的偏移部分302将处于向上位置。以这种方式，配重264可以平衡配重255产生的垂直振动力。
48.总之，曲轴组件250和副轴组件260两者都包括配重255/264，它们被布置成平衡切割刀片组件230摆动时产生的振动力。副轴组件260中的配重264也被布置成平衡当曲轴组件250中的配重255旋转时产生的振动力。
49.通过平衡切割刀片组件230产生的水平振动力和曲轴组件250产生的垂直振动力，本发明可以延长草皮收割机的各种组件和其他部件的寿命。例如，如果振动力没有充分地平衡，诸如致动器245之类的部件可能会相对较快地失效。振动力也可能被传递到驾驶室，可能会使操作员疲劳。
50.在一些实施例中，配重255和264可以基本上完全相同(例如，相同的形状、相同的重量、相同的质心等)。在此类情况下，配重264的数量可以与配重255的数量相匹配。如图所示，该数量可以是两个或者任何其他合适数量的配重。优选地，配重255/264的数量将是偶数(例如，2、4、6等)，相等数量的配重(例如，1、2、3等)位于相应的轮254/263的相对侧上。
51.然而，在其他实施例中，配重255和264可以具有不同的形状、重量、质心等。在此类情况下，配重264的数量可能与配重255的数量不匹配。例如，图中描绘的两个配重264可以用单个配重264来代替，该单个配重相对于配重255具有更大的重量和/或不同的质心。
52.如上所述，在一些实施例中，副轴组件260可以位于与曲轴组件250垂直对齐的位置。这种垂直对齐将使由配重255和264的旋转引起的任何摇摆运动最小化。然而，副轴组件260可以被布置在相对于曲轴组件250的任何合适的位置，只要可以使配重264沿与配重255相反的方向上旋转。
53.在所描绘的设计中，尽管副轴组件260相对于曲轴组件250向后偏移，但是使用'779专利的技术可以使由于偏移引起的任何摇摆运动的影响最小化。特别地，切割头框架210可以使用'779专利中描述的支撑杆和下轭来耦接到草皮收割机的悬臂，这将允许切割头框架210摇摆，而不会将摇摆力传递到草皮收割机的悬臂或其他部件上。
54.在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以按其他特定形式来体现。所描述的实施例在所有方面都仅被认为是说明性的而非限制性的。本发明的范围因而由所附权利要求而并非由前面的描述来指示。所有在权利要求的等同意义和范围内的变化都被涵盖在其范围内。