割台高度传感器.pdf

发本明公开一种被构造成用于固定到农业收割割台(108)的割台高度传感器装置(100)，所述割台高度传感器装置(100)包括具有四条杆(110、112、118、124)的四连杆结构、和感测元件(106)，其中所述感测元件(106)设置成用于感测四连杆结构中的至少一个杆相对于四连杆结构中的另一个杆的相对移动。

权利要求书
1.  一种割台高度传感器装置(100)，构造成用于固定到农业收割割台(108)，所述割台高度传感器装置(100)包括:
安装支架(102)，所述安装支架构造成用于固定到农业收割割台(108)，其中所述安装支架(102)限定四连杆结构的第一杆(110)；
第二杆(112)，所述第二杆可枢转地联接到安装支架(102)，以围绕第一枢轴线(116)相对于第一杆(110)枢转；
第三杆(118)，所述第三杆枢转地联接到安装支架(102)，以围绕第二枢轴线(122)相对于第一杆(110)枢转；
第四杆(124)，所述第四杆可枢转地联接到第二杆(112)，以围绕第三枢轴线(130)相对于第二杆(112)枢转，并且可枢转地联接到第三杆(118)以围绕第四枢轴线(132)相对于第三杆(118)枢转；和
感测元件(106)，所述感测元件设置成感测第一杆(110)、第二杆(112)、第三杆(118)和第四杆(124)中的至少一个杆相对于第一杆(110)、第二杆(112)、第三杆(118)、和第四杆(124)中的另一个杆的相对移动。

2.  根据权利要求1所述的割台高度传感器装置(100)，其中
所述第四杆(124)包括地面接合尖端(136)。

3.  根据权利要求2所述的割台高度传感器装置(100)，其中
所述地面接合尖端(136)基本上在地面接合尖端(136)的操作移动的全部范围被设置在第一枢轴线(116)和第三枢轴线(130)的前方。

4.  根据权利要求3所述的割台高度传感器装置(100)，其中
所述地面接合尖端(136)被设置在第二枢轴线(122)和第四枢轴线(132)的前方。

5.  根据权利要求1所述的割台高度传感器装置(100)，其中
所述第四杆(124)包括分离接头(134)。

6.  根据权利要求5所述的割台高度传感器装置(100)，其中
所述分离接头(134)在第四杆(124)的操作移动的全部范围被设置在第三枢轴线(130)和第四枢轴线(132)的前方。

7.  根据权利要求1所述的割台高度传感器装置(100)，其中
所述第一杆(110)、第二杆(112)、第三杆(118)和第四杆(124)中的一个杆包括地面接合尖端(136)，并且其中所述地面接合尖端(136)基本上在感测元件(106)的操作移动的全部范围上设置在感测元件(106)的前方。

8.  根据权利要求1所述的割台高度传感器装置(100)，其中
所述农业收割割台(108)包括臂(200)，并且其中所述臂(200)构造成用于支撑环形带输送机(206)，并且其中所述割台高度传感器装置(100)在上操作位置(216)时可以构造成基本完全地被接收在臂(200)内侧。

9.  根据权利要求5所述的割台高度传感器装置(100)，其中
所述分离接头(134)被第一弹簧(144)和第二弹簧(146)中的至少一个弹簧偏置。

10.  根据权利要求5所述的割台高度传感器装置(100)，其中
当农业收割割台(108)沿与收割时的移动方向(“V”)相反的方向驱动时，所述分离接头(134)被偏置以弯曲。

11.  根据权利要求1所述的割台高度传感器装置(100)，其中
所述农业收割割台(108)包括臂(200)，并且其中所述臂(200)是作物分配器。

说明书割台高度传感器
技术领域
本发明涉及农业收割设备。更具体地，本发明涉及用于检测农业收割割台的高度的传感器。
背景技术
诸如割晒机(windrower)或联合收割机的农业收割机械典型地具有支撑在农业收割机械前面的农业收割割台，农业收割机械携带农业收割割台以在田地收割作物。
这些农业收割割台典型地在高度上相对于自行进车辆动态可调节。该调节典型地通过监控指示农业收割割台在田地上方的高度的高度传感器的电子控制单元(ECU)进行。
ECU读取高度传感器，确定农业收割割台是否太低或太高，并且如果农业收割割台相对于农业收割机械太高或太低，并且因此相对于农业收割机械在其上方移动的地面太高或太低，控制致动器(例如一个或更多液压缸)随后抬升和降低农业收割割台。
近年来，更长、更轻、并且移动更快和更靠近地面的农业收割割台已经得到发展。
已经出现的一个问题是由于与地面碰撞而导致损坏农业收割割台的风险增加。
部分问题是由于感测到农业收割割台太低和采取诸如相对于农业收割机械(并且因此相对于地面)抬升农业收割割台的校正作用之间的固有延迟时间。
这正变成一个问题，由于割台高度传感器的传统设置相对非常靠后，且或者所述传感器附接到农业收割机械，或者所述传感器附接到农业收割割台的后部。
在US2013104508(A1)中示出的一个布置中，高度传感器附接紧 挨着收割平台(也称为“带式输送器割台”或“带式输送器平台”)的往复式刀具后面。传感器臂在地面上的接触点在感测元件后面，所述接触点又在往复式刀具后面。该布置是有利的，因为所述布置允许多个高度传感器沿着往复式刀具的长度设置，然而，所述布置也意味着高度不能被感测到，直到农业收割割台的前部(诸如作物分配器)已经在从地面的突出部上方通过(并且潜在地与其碰撞)。
在US2011271653(A1)中示出的另一个布置中，高度传感器附接在往复式刀具前方，用于作物分配器上的列单元。作物分配器基本在往复式刀具前方延伸，以在所述作物到达往复式刀具之前分配作物。然而即使在该布置中，传感器臂是在感测元件后面的细长构件，并且因而基本在作物分配器的前方尖端的后面。尽管该布置可以大幅减少往复式刀具与地面碰撞的风险，但是在传感器后面与地面接触的点的位置将仍然允许发生一些碰撞。
发明内容
因此，需要的是，在比现有技术的高度传感器更向前的位置处感测地面上方的高度的新型高度传感器布置。
本发明的一个目的在于提供这种新型高度传感器布置。
根据本发明的一方面，提供一种构造成用于固定到农业收割割台的割台高度传感器装置，割台高度传感器装置包括：安装支架，所述安装支架构造成用于固定到农业收割割台，其中安装支架限定四连杆结构的第一杆；第二杆，所述第二杆可枢转地联接到安装支架，以围绕第一枢轴线相对于第一杆枢转；第三杆，所述第三杆可枢转地联接到安装支架，以围绕第二枢轴线相对于第一杆枢转；第四杆，所述第四杆可枢转地联接到第二杆，以围绕第三枢轴线相对于第二杆枢转，并且进一步可枢转地联接到第三杆以围绕第四枢轴线相对于第三杆枢转；和感测元件，所述感测元件设置成感测第一杆、第二杆、第三杆和第四杆中的至少一个杆相对于第一杆、第二杆、第三杆、和第四杆中的另一个杆的相对移动。
第四杆可以包括地面接合尖端。
地面接合尖端可以基本上在地面接合尖端的操作移动的全部范围设置在第一枢轴线和第三枢轴线的前方。
地面接合尖端可以设置在第二枢轴线和第四枢轴线的前方。
第四杆可以包括分离接头。
分离接头可以在第四杆的操作移动的全部范围设置在第三枢轴线和第四枢轴线的前方。
第一杆、第二杆、第三杆和第四杆中的一个杆可以包括地面接合尖端，并且地面接合尖端可以基本上在感测元件的操作移动的全部范围设置在感测元件的前方。
农业收割割台可以包括臂，并且臂可以构造成用于支撑环形带输送机，并且割台高度传感器装置在上操作位置时可以构造成基本完全地被接收在臂内侧。
分离接头可以被第一弹簧和第二弹簧中的至少一个弹簧偏置。
当农业收割割台沿与收割时其移动方向相反的方向驱动时，分离接头可以被偏置以弯曲。
农业收割割台可以包括臂并且臂可以是作物分配器。
附图说明
图1是根据本发明的割台高度传感器装置的透视图。
图2是联接到图1的割台高度传感器装置的带式输送器平台的臂的侧视图。
图3是图1和2的割台高度传感器装置的分离接头的局部透视图。
具体实施方式
术语“一侧至另一侧”、“向一侧”、“横向地”或“横向的”指水平的并且大致平行于往复式刀具的纵向长度的和农业收割割台自身的纵向长度的方向。该方向垂直于农业收割机械和农业收割割台移动通过田地收割作物时的移动方向“V”。术语“在前面”、“前面”、“向前的”、“前”等指移动方向“V”。术语“后面的”、“后”、“在后面”、“到…后部”等指方向与移动方向“V”相反的方向。
图1中，割台高度传感器装置100包括安装支架102、传感器臂104和感测元件106。
安装支架102构造成用于固定到农业收割割台108(图2)。安装支架102可枢转地联接到传感器臂104，以允许传感器臂104相对于安装支架102并且因此相对于农业收割割台108向上和向下移动。安装支架102还支撑感测元件106。
感测元件106联接到传感器臂104，以感测相对于安装支架102并且因而相对于农业收割割台108的传感器臂104的位置改变。这里示出的感测元件106是简单的旋转传感器，诸如电阻器、电位计、转轴编码器、或构造成用于产生指示传感器轴相对于传感器主体的相对旋转的信号的其它的装置。在另一布置中，使用线性传感器或接近传感器。旋转传感器的优势是传感器组件可以被制作得非常紧凑。进一步，旋转传感器容易联接到典型地被支撑在限定枢轴线的枢转接头并且围绕该枢轴线旋转的传感器臂，以指示农业收割割台的高度改变枢转点。
传感器臂104为包括连接到四个枢转接头的四杆的四连杆结构的形式。四杆在四个枢转接头彼此联接，并且被限定为围绕那些接头相对彼此枢转。
安装支架102限定四连杆结构中的第一杆110。
安装支架102在枢转接头114联接到四连杆结构中的第二杆112。枢转接头114限定第二杆112围绕枢轴线116相对于安装支架102枢转。
安装支架102在枢转接头120联接到四连杆结构中的第三杆118。枢转接头120限定第三杆118围绕枢轴线122相对于安装支架102枢转。
四连杆结构的第四杆124分别地在枢转接头126和枢转接头128可枢转地连接到第二杆112的下端并且在联接到第三杆118的下端。
枢转接头126限定第四杆124围绕枢轴线130相对于第二杆112枢转。
枢转接头128限定第四杆围绕枢轴线132相对于第三杆118枢转。
枢轴线116、枢轴线122、枢轴线130、和枢轴线132大致水平和横向延伸。进一步，枢轴线116、枢轴线122、枢轴线130、和枢轴线132彼此平行延伸。
第四杆124包括分离接头134和地面接合尖端136。分离接头134沿着地面接合尖端136和枢转接头128之间的第四杆124设置。分离接头134允许农业收割割台被沿与移动方向“V”相反的方向驱动时，地面接合尖端136(和地面接合尖端136从其延伸的轴138)向上枢转。这减小当支撑农业收割割台108的农业收割机械被反向驱动时，损坏传感器臂104的风险。
参见图1和3，分离接头134被轴138的上端限定，所述轴138通过枢转销142被固定到壳体140。枢转销142在一个端部处被支撑在壳体140的一侧且在另一个端部处被支撑在壳体140的另一侧。枢转销142延伸通过轴138中的对应的孔。
通过该布置，包括地面接合尖端136和所述地面接合尖端136被固定到其上的轴138的第四杆124的下部，被允许相对于第四杆124的上部(即枢转接头126和枢转接头128被设置在其中的第四杆124的部分)向上枢转。枢转销限定第四杆124的下部相对于第四杆124的上部枢转，以围绕枢轴线137彼此相对枢转。
为保持第四杆124沿本文图中示出的定向，提供第一弹簧144和第二弹簧146(二者构造为线圈弹簧)，两个弹簧分别设置在轴138的横向侧面上。第一弹簧144和第二弹簧146具有两个端部，一个端部接合壳体140，并且另一端部接合轴138。第一弹簧144和第二弹簧146围绕枢转销142和枢轴线137盘绕。枢轴线137平行于枢轴线116、枢轴线122、枢轴线130、和枢轴线132。
第一弹簧144和第二弹簧146被预加载，使得它们保持轴138稳固地抵靠通过壳体140形成的抵接处148(见图3)。
选择用于第一弹簧144和第二弹簧146的预加载，使得在正常的收割操作(即沿移动方向“V”的操作)过程中，轴138将保持与壳体140的抵接处148接触。
选择用于第一弹簧144和第二弹簧146的预加载，使得在沿与方 向“V”相反的方向的移动过程中，任何作用在地面接合尖端136上的地面力将允许地面接合尖端136和所述地面接合尖端136安装到其上的轴138向上枢转远离抵接处148，从而防止(或减少)对割台高度传感器装置100的任何损坏，否则该地面力将使得地面接合尖端136自身嵌入地面中。用于第一弹簧144和第二弹簧146的预加载因此朝地面向下偏置轴138和地面接合尖端136。同时，用于第一弹簧144和第二弹簧146的预加载能够被作用在尖端上的地面力克服，否则作用在尖端上的地面力将导致损坏。
图2描绘在其优选的操作位置的割台高度传感器装置100。割台高度传感器装置100被固定到支撑在农业收割割台108的横向延伸框架(未示出)上的臂200的前端。臂200在设置于臂的后部的枢转点202处支撑在框架上。臂200支撑辊204，环形带输送机206围绕辊204循环。臂200和辊204大致前后延伸，平行于移动方向“V”。所述臂200和辊204在其前端208处稍微地向下倾斜。往复式刀具的刀具保护装置210支撑在臂200的前部。刀具保护装置210支撑常规布置的往复杆构件(不示出)，用于沿大致平行于地面并且与移动方向“V”成直角的方向往复移动。地面接合尖端136通过四连杆结构的几何形状限定以跟随路径212。路径212大致是垂直的，并且(在图示的实施例中)向上和向后二者延伸。当地面接合尖端136在伸出(较低的)位置214时，路径212限定相对于垂直方向向后的25°至45°的角度。当地面接合尖端136在缩回(上面的)位置216时，路径212限定相对于垂直方向向后的5°至35°的角度。在这两个位置之间的地面接合尖端136的每个位置处，路径212跟随连续的弧线，并且因而当路径212在其伸出(较低的)位置和其缩回(上面的)位置之间移动时，路径212向后成一定角度。
路径212被四连杆结构的每个杆110、112、118、124的相对长度和将四杆联接到一起的枢转接头114、120、126、128的位置的相对距离限定。
在其移动的通常范围上的地面接合尖端136的每个地面接合位置(例如从较低的(伸出)位置214到上面的(缩回)位置216)被设置在 枢转接头114、枢转接头120、枢转接头126、和枢转接头128的前方。
进一步，在其移动的通常范围上的地面接合尖端136的每个地面接合位置被设置在枢轴线116、枢轴线122、枢轴线130、和枢轴线132的前方。
进一步，在其移动的通常范围上的地面接合尖端136的每个地面接合位置被设置在感测元件106的前方。
这具有允许割台高度传感器装置100完全在现有技术传感器位置布置的前方的位置处感测地面的位置的优势。进一步，因为大部分割台高度传感器装置100被设置在地面接合尖端136的地面接合位置后面，多个构件可以被布置成其被缩回其被固定到的农业收割割台108上的结构的内侧并且受到保护。例如，在图2示出的实施例中，感测元件106被定位在臂200的空的内侧中。进一步，当地面接合尖端136位于其最高点时，四连杆结构的其它元件也被接收在该空的内侧中。在地面接合尖端136上面的(缩回)位置216中，地面接合尖端的底部(接触地面的部分)是割台高度传感器装置100的最低部分，并且所有其它元件被设置在其上方并且被臂200保护。割台高度传感器装置100因此能够被基本完全地接收在臂200内侧。此外，在其上面的(缩回)位置216的割台高度传感器装置100被设置在滑动托板(skid shoe)220的较低的地面接合表面上方。通过这种方式，无论农业收割割台108下降至如何低，甚至与地面接触时，对割台高度传感器装置100的损坏被消除(或最小化)。
应该理解本文中示出和讨论的具体实施例不是可以实现本发明的仅有方式。所述实施例是目前本发明的优选的实施例，但是本发明包括权利要求限定的所有技术方案。在农业收割机和农业收割割台的设计和制造领域熟练的人可以很容易地预见落入本发明权利要求保护范围内的本发明的其它的变化。
例如，分离接头134可以设置在四连杆结构的不同的位置处，以保证地面接合尖端136将向上弯曲而不是戳进土壤。
作为另外的示例，如果土壤坚硬，或地面接合尖端136足够大而 不能戳进土壤，则分离接头134可以移除。
作为另外的示例，如果与地面的接触点不需要特别向前，地面接合尖端136可以向后移动并且轴138可以移除。
作为另外的示例，感测元件106可以设置在枢转接头120而不是枢转接头114处。
作为另外的示例，臂200是设置于农业收割割台108的一个端部处的作物分配器。
作为另外的示例，分离接头134的定向可以反向，使得第四杆124的下部限定壳体140，并且第四杆124的上部限定接收在壳体140中的轴138。