葉片式抹地機的製作方法

2023-04-29 05:34:31 1

專利名稱：葉片式抹地機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1前序部分所述的葉片式抹地機。
背景技術：
這種葉片式抹地機主要用於在混凝土尚未硬透的情況下抹平混凝土表面，特別是地面。作為葉片式抹地機實踐中證明有效的除了手導向的葉片式抹地機外，還有操作者可以坐在裝置本身上並在所要抹平的混凝土上行駛的可駕駛的葉片式抹地機。除了提高舒適性外，由此還可以避免腳踩在尚軟的混凝土表面上。此外在可駕駛的葉片式抹地機上坐在裝置上的操作者的重量還附加起到抹平作用。
葉片式抹地機通常由一個裡面安裝傳動裝置的機架組成。傳動裝置在可駕駛的葉片式抹地機情況下傳動至少兩個旋轉件，它們具有各自一個由傳動裝置傳動上面各自固定旋轉葉片的傳動軸。旋轉葉片基本上水平延伸，從而整個裝置利用旋轉葉片平放在所要抹平的混凝土表面上。旋轉葉片通過傳動裝置進行旋轉並從所要抹平的表面駛過。因為旋轉葉片的定位角可以相對於支承其的傳動軸調整，所以可以產生不同的壓力作用。這樣操作者可以使旋轉葉片首先以相對平的定位角和低轉速駛過新鋪的混凝土表面，而在硬透過程即將結束之前可以明顯更大的定位角向表面施加更高的局部壓力，以便將表面壓光。各旋轉葉片定位角的調整利用本身公知的葉片移動完成，其中，操作者例如可以通過操縱手柄對旋轉葉片的位置施加影響。
圖1示出這樣一種US 6.368.016B1也公開了的葉片式抹地機。它以透視示意圖示出一種可駕駛的葉片式抹地機。
在一般稱為機架1的框架上安裝一個座椅2，操作者或駕駛員可以坐在上面。處於座椅2下面的是一個未示出的傳動裝置，例如可以通過加注口3輸入燃料的內燃機。
在機架1的下面可以看到兩個旋轉件4、5。旋轉件4、5具有各自一個傳動軸6和多個葉片7(圖1中各自四個)。旋轉件4、5通過傳動裝置相向旋轉傳動。
環繞旋轉件4、5設置由多個支承件和板材件組成的保護架8，以避免站在葉片式抹地機附近人員的腳意外伸入旋轉件的區域內或者受到碾壓。
US 6.368.016 B1中介紹了用於調整葉片7定位角的多種可能性，所以這裡不再進行過多介紹。
如圖所示，葉片7隨同支承其的傳動軸6旋轉運動，從而既相對於傳動軸6也相對於所要壓實的地基(混凝土表面)進行迴轉運動。
由此在房間的角落上存在的問題是，葉片7不能一直深入到角落內，從而較大區域得不到抹平。這些區域必須然後用手工後續處理，這樣會造成表面狀態上的質量缺陷或一般意味著增加勞動成本。

發明內容
本發明的目的在於，對葉片式抹地機進行如下改進，使其可以更好地抹平角落區域。
該目的依據本發明通過權利要求1所述的葉片式抹地機得以實現。本發明具有優點的進一步構成在從屬權利要求中予以說明。
依據本發明的葉片式抹地機具有葉片偏轉裝置，葉片通過其可以在通過傳動軸旋轉時-與地基相關-在不同於圓形軌跡的軌跡上移動。
通過葉片偏轉裝置特別是達到葉片優選沿其縱軸線，也就是沿它們所固定在傳動軸上的軸線或從葉片固定部位向葉片尖延伸的軸線可以向外周期性移動。葉片的縱軸線因此與傳動軸的旋轉軸線基本上徑向相對。按照這種方式，葉片在角落區域內可以從其零位或起始位置中移出，而它們可以重新移入其他旋轉位置內並此外也許甚至在剩餘的旋轉區域內在圓形軌跡上運動。
根據葉片的偏轉因此可以完全抹平角落區域。
依據本發明的解決方案既可以用於具有一個旋轉件的手導向葉片式抹地機也可以用於具有兩個或者多個旋轉件的可駕駛葉片式抹地機。
在本發明一種具有優點的構成中，具有傳動軸和葉片的旋轉件通過葉片偏轉裝置可周期性地從零位中偏轉出來，在該位置上葉片在其與地基相關旋轉時描繪一個圓形軌跡。零位因此是通常的起始位置，在該位置上葉片-如現有技術中那樣-完全正常地在圓形軌跡上旋轉。葉片偏轉裝置使旋轉件現在這樣移動，使通過葉片形成的星形葉片周期性移動到角落內並在繼續旋轉時重新拉出。葉片的外端，也就是葉片尖在此方面具有優點地具有與葉片半徑約45％的斜面。
偏轉的周期可以相當於葉片轉速的一倍、兩倍、三倍或者四倍頻率。
在本發明的另一種實施方式中，葉片通過葉片偏轉裝置可與傳動軸相關在不同於圓形軌跡的軌跡上移動。因此在上述實施方式中，包括傳動軸在內的整個旋轉件從「零位」中偏轉出來，而在現在所介紹的實施方式中，僅傳動軸保留在常見的起始位置或者零位上，而葉片通過葉片偏轉裝置在其環繞傳動軸旋轉期間沿其縱軸線這樣移動，使其不跟隨圓形軌跡。
在本發明一種特別具有優點的進一步構成中，葉片偏轉裝置具有內擺線傳動機構。內擺線是一個點在一個孔的內表面上無滑動滾動的輪邊緣上的運動曲線。孔的直徑應為輪的整倍數。如果觀察輪上一個不是處於輪邊緣上，而是徑向繼續向內的點，那麼可以稱其為縮短的內擺線。
內擺線傳動機構具有一個保持在支架上的齒圈(相當於孔)，其中軸線與傳動軸的旋轉軸線重合。齒圈的內部旋轉多個內齒輪(相當於上述的「輪」)，它們各自分配給一個葉片。內齒輪的數量因此與葉片的數量相應，其中，依據目的可以使用三到六個葉片。
內齒輪通過例如圓盤或者行星齒輪架支承。
此外具有導向裝置，通過其可為每個葉片將葉片所屬的內齒輪的面上具有的導向點的運動的與傳動軸的旋轉軸線相關的徑向分量傳遞到所分配的葉片上。這意味著，在葉片環繞傳動軸旋轉時，內齒輪連同葉片旋轉並與此同時在齒圈的內部滾壓。由此內齒輪轉動，從而各自在其側面(齒面)上確定的導向點仿照內擺線運動。導向點這種運動的徑向分量被傳遞到各自所分配的葉片上，從而葉片在確定部位上徑向向外並此後重新向內運動。按照這種方式無需很大的控制開支便可以實現葉片抹平相當清晰定界的銳角區域。這些區域的角度這樣確定，使葉片也可以很容易地移動到角落內。
對於葉片偏轉裝置來說特別具有優點的是，內齒輪的直徑為齒圈孔徑的三分之一或者四分之一。
具有優點的是，齒圈和內齒輪是相互嚙合的齒輪，從而可以避免滑動。
在本發明一種特別具有優點的進一步構成中，所稱的導向點與內齒輪旋轉軸線的徑向距離可在不同位置上進行校正，以便按照這種方式產生不同(縮短)的內擺線。如果導向點可根據內齒輪旋轉軸線的高度進行校正，那麼它不再跟蹤一條內擺線，而是進行一種簡單的圓形運動，由此葉片也僅在環繞傳動軸的圓形軌跡上運動。
導向點的運動傳遞到分配給它的葉片上可簡單地以機械的方式實現。例如，導向裝置可以具有軸頸，它們各自固定在內齒輪上的導向點上並嵌入葉片內。
葉片的運動可以通過葉片在其對著傳動軸的末端上在連杆內引導進行支持。連杆的形狀在此方面不言而喻應與所選擇的內擺線相配合。可以選擇使用導杆。
在本發明的另一種實施方式中，葉片偏轉裝置具有與傳動軸同軸設置的連杆導軌以及每個葉片各自具有一個最好由兩個擺動杆組成的擺動杆裝置。每個葉片在此方面通過擺動杆裝置沿其縱軸線引導。屬於擺動杆裝置的擺動杆也在在連杆導軌上這樣引導，使通過連杆導軌強加給擺動杆的運動與傳動軸的旋轉軸線相關的徑向分量可以傳遞到由這些擺動杆各自引導的葉片上。如果每個葉片具有兩個擺動杆，那麼它們在此方面是葉片的一種平行導軌類型。葉片旋轉時它們在連杆上移動並完成連杆導軌強加給它們的運動，這種運動也被傳遞到葉片上。
在本發明的另一種實施方式中，葉片偏轉裝置具有力傳動裝置，它們單獨分配給各自的葉片。這意味著，每個葉片可單獨在激活分配給其的力傳動裝置情況下在其相對於傳動軸的徑向位置中沿其縱軸線移動。
力傳動裝置可通過控制裝置進行控制，從而其激活並因此各自的葉片位置可與旋轉件的旋轉位置相協調。該控制裝置可以非常方便地實現葉片幾乎任意的運動軌跡。
在一種特別具有優點的進一步構成中設置一距離傳感裝置，利用其可以識別葉片式抹地機與障礙物的距離。它例如可以是超聲波傳感器或者無線電定位裝置，後者例如作為轎車上的電子泊車助手近年來得到日益廣泛的應用(例如梅塞德斯-奔馳公司的「Parktronic」系統)。特別合適的是，距離傳感裝置具有環繞葉片式抹地機分布的多個傳感器，以便可靠地識別障礙物。但也可以使用簡單的機械測徑儀。
在傳感器的適當分布情況下，相應的信號可以通過角落識別裝置進行分析，能夠識別出角落的存在以及其相對於可以與葉片式抹地機的機架部位的位置。這種信息可以傳送到控制裝置上，後者再控制力傳動裝置，使葉片在其旋轉時儘可能遠地移動到角落內，以便按照這種方式抹平儘可能大的角落區域。


下面藉助附圖對本發明的這些和其他優點以及特徵進行詳細說明。其中圖1示出一種公知的可駕駛葉片式抹地機的透視圖；圖2示出本發明第一實施方式中星形葉片的不同位置；圖3示意示出內擺線的展開；圖4示意示出縮短內擺線的展開；圖5示出本發明第二實施方式中星形葉片的運動曲線；圖6示出本發明第二實施方式一種變體方案的運動曲線；圖7示出本發明第三實施方式星形葉片的運動曲線。
具體實施例方式
藉助圖1結合現有技術已經介紹了一種葉片式抹地機。對本發明來說，重要的是旋轉件4、5的區域，特別是在傳動軸6與保持在其上的葉片7的共同作用方面。
圖2示意示出本發明第一實施方式中旋轉件的運動，其中，整個旋轉件(例如圖1中的旋轉件4)周期性以旋轉件或葉片轉速的四倍頻率線性移動到所要抹平的角落12內並重新拉出。
為此圖2示出旋轉件的、特別是示意示出四個葉片7的四個位置。起始位置稱為位置a、a＇，在該位置上四個葉片7中兩個葉片的各自末端a、a＇與形成角落12的兩個牆壁10、11垂直。
在旋轉件旋轉15°進入位置b、b′期間，其中心(示意示出傳動軸6)在角落12的方向從起點6向角落12分布的直線上移動。傳動軸6在角落12方向直線上的移動在繼續旋轉時增加15°(旋轉位置c、c′)，直至最後在旋轉總計45°後到達位置d、d′，在該位置上葉片尖(附圖符號d)準確到達角落12。
在繼續旋轉時，傳動軸6必須重新沿直線從角落12中出來回移到與位置a、a＇相應的起始位置內，而旋轉件連同葉片7繼續旋轉。
旋轉件的偏轉可以利用相應控制的力傳動裝置進行。
在本發明的第二實施方式中，葉片偏轉裝置具有內擺線傳動機構。如果輪無滑動地在一個孔的內表面滾動，那麼該輪邊緣上的一個點構成作為運動曲線的內擺線。在此方面，孔的直徑必須為輪直徑的整數倍。
圖3a)示出內擺線，其中，小(虛線)輪的直徑為(虛線)孔的孔直徑的三分之一。內擺線具有三個換向點。
在圖3b)中，小輪的直徑為孔直徑的四分之一，從而形成具有四個換向點的內擺線。
如果觀察該輪上的一個點，該點繼續徑向向內靠近輪的旋轉軸線，那麼就稱為圖4所示的縮短的內擺線。
在第二實施方式中可以具有優點地利用內擺線的運動形式，以便在機械上控制葉片7的縱向運動。
為此在機架1上固定一個未示出的嚙合齒圈，其中軸線與傳動軸6的旋轉軸線重合。齒圈的內部旋轉多個同樣未示出的內齒輪，它們各自分配給一個葉片並與齒圈嚙合。一個齒圈上可以旋轉六個或者更少的內齒輪。如果需要六個以上的內齒輪，它們應在多個平行的平面上旋轉。
內部旋轉的小內齒輪設置在一個具有多個分布在圓周上的支承點的圓盤上並通過這些支承點環繞軸線(傳動軸6)在齒圈的中心上傳動。支承點這樣設置在圓盤上，使內齒輪在齒圈上固定旋轉。
各葉片7大致在其中心經樞軸承固定在內齒輪的軸頸上。鉸接軸頸在內齒輪上的位置根據縮短內擺線的理論不完全處於內齒輪的邊緣上，而是更加向內。
葉片7的內端應基本上與旋轉傳動裝置(傳動軸6)的中心線對中心。葉片7在那裡可以利用具有連杆的移動件引導。
為使葉片7在其移出的位置上也能夠實際一直靠近界定所要壓實的地基的牆壁，合適地可構成出於安全技術原因所要求的護板，例如保護架8，其可以局部掀起或者柔性地回移。
圖5示出葉片輪緣在四個尖角內擺線中的運動形式。內曲線表示使葉片7通過導向點運動的內擺線的運動曲線。外曲線為葉片7環繞傳動軸6旋轉時葉片尖的運動曲線。葉片7的不同位置通過虛線舉例示意示出。
圖6示出具有三個尖角的內擺線，其中，內齒輪的直徑為齒圈的三分之一。在這裡為進行說明示出環繞僅示意示出的傳動軸6的旋轉軸線旋轉期間不同的葉片位置。可以明顯看出，可以簡單地將葉片式抹地機利用通過內擺線形成的葉片尖運動到所要抹平的角落內。
在設計葉片偏轉裝置時必須注意的是，葉片7上各自存在的抹平邊無時不進行返回運動。與向前運動相反的微小偏移時就會使抹平邊埋入所要壓實的地面內並對抹平效果產生不利影響。
在本發明第二實施方式的一種變體方案中，內齒輪上存在的導向點或那裡具有的軸頸移動設置在內齒輪上。如果軸頸一直移動到內齒輪的中心內，也就是移動到旋轉軸線的高度上，那麼葉片7進行傳統葉片式抹地機的常規圓形運動。
在本發明的第三實施方式中，每個葉片懸掛在擺動杆裝置上，該裝置可以使葉片沿其縱軸線徑向移動。徑向移動通過連杆產生，其形狀可以自由選擇。連杆的形狀例如可與上述的內擺線相應。但它不必三個或者四個尖角構成。擺動杆裝置最好可以為每個葉片具有兩個未示出的擺動杆用於支承葉片。
傳動軸6旋轉運動的轉矩通過兩個擺動杆傳遞到各自所分配的葉片上。
在這種實施方式中可以視為優點的是，通過連杆可以更自由地構成葉片7的運動軌跡，而且葉片7例如僅需為「尖端」(內擺線的尖角)從其圓形軌跡中運動出來。但因為然後作用於葉片式抹地機的力由於不同的摩擦比而不再對稱，所以存在的危險是葉片式抹地機不希望地側面向外漂移。因此具有優點的是，相對面上-與傳動軸相關-的葉片運動與其他葉片的交叉運動相反。
圖7示出這樣一種運動圖。內曲線描繪一種可能的連杆曲線，如果葉片在其旋轉時純徑向移動的話，則該曲線影響外部輪廓。該外部輪廓又相當於葉片所要經過的面積。圖7中通過虛線還示出不同的葉片位置。
本發明的該第三實施方式中存在的優點是，可以實現幾乎任意的刀尖角。小於90°的銳角對操作者來說具有優點，因為他因此也可以移動到非常狹窄的角落內。
因此在這種實施方式中存在的可能性是，通過不同的，例如不對稱的連杆形狀補償力。在具有兩個旋轉件(圖1)的可駕駛葉片式抹地機上，可以簡單方式從反向軸線的傾角中獲得葉片徑向偏轉所需的反作用力。
在本發明的第四實施方式中，所要運動的葉片通過可單獨控制的力傳動裝置徑向移動。這種力傳動裝置例如可以是液壓缸或者電動致動器。
從機架1向旋轉的傳動軸6上的能量傳遞可以在適當的位置上進行。為在取決於葉片的旋轉位置情況下使其精確定位可設置一控制裝置，它可以單獨控制每個葉片的力傳動裝置。控制裝置也可以與旋轉傳動裝置的處理器連接，以便使葉片的運動與旋轉運動同步。利用控制裝置可以選擇葉片常規的圓形運動或者「角落運動」。此外在壓實更大面積時，也許不希望或不需要通過很遠距離使葉片跟蹤不同於圓形運動的軌跡。然後僅在角落的附近依據目的可以利用控制裝置改變葉片的運動斷面。
在本發明第四實施方式的一種特殊的進一步構成中，距離傳感器可以識別到界線牆壁的距離並這樣相應控制葉片位置。特別是在準確識別距離時，葉片各自僅一定程度上徑向偏轉，使其尖端直接對著牆壁，但或多或少不行駛。這樣在抹平牆壁附近的地基時大大減輕操作者的勞動，因為他不必再像以往那樣為精確抹平直至牆壁的區域而全神貫注地工作。角落也可以按照這種方式從任何起始位置進行抹平，從而對不同於90°角的角落也可以迅速和高效地進行處理。
權利要求
1.葉片式抹地機，具有-可在所要抹平的地基上移動的機架(1)；-傳動裝置；以及具有-至少一個保持在機架(1)上的旋轉件(4、5)，該旋轉件具有由傳動裝置旋轉傳動的傳動軸(6)以及多個保持在傳動軸(6)上的葉片(7)，其中，葉片式抹地機利用葉片(7)平放在地基上；其特徵在於，具有葉片偏轉裝置，葉片(7)通過該裝置可以在通過傳動軸(6)旋轉時在與地基相關不同於圓形軌跡的軌跡上移動。
2.按權利要求1所述的葉片式抹地機，其特徵在於，旋轉件(4、5)通過葉片偏轉裝置可周期性從零位中偏轉出來，在該位置上葉片(7)在其與地基相關旋轉時描繪一個圓形軌跡。
3.按權利要求2所述的葉片式抹地機，其特徵在於，偏轉的周期相當於葉片轉速的一倍、兩倍或者四倍頻率。
4.按權利要求1所述的葉片式抹地機，其特徵在於，葉片(7)在其旋轉時可通過葉片偏轉裝置在與傳動軸(6)相關不同於圓形軌跡的軌跡上移動。
5.按權利要求4所述的葉片式抹地機，其特徵在於，每個葉片(7)可通過葉片偏轉裝置相對於傳動軸(6)沿其縱軸線移動。
6.按權利要求4或5所述的葉片式抹地機，其特徵在於，葉片偏轉裝置具有內擺線傳動機構，該機構具有-一個保持在支架(1)上的齒圈，其中軸線與傳動軸(6)的旋轉軸線重合；-多個內齒輪，它們各自分配給一個葉片(7)並在齒圈的內部旋轉；-一個支承內齒輪的齒輪架，以及具有-導向裝置，通過其可為每個葉片(7)連同所分配的內齒輪將各自內齒輪的面上具有的導向點的運動的與傳動軸(6)的旋轉軸線相關的徑向分量傳遞到所分配的葉片(7)上。
7.按權利要求6所述的葉片式抹地機，其特徵在於，齒圈的內徑大於內齒輪外徑的整數倍。
8.按權利要求6或7所述的葉片式抹地機，其特徵在於，齒圈和內齒輪各自具有輪齒，以及內齒輪與齒圈嚙合。
9.按權利要求6-8之一所述的葉片式抹地機，其特徵在於，在每個內齒輪上各自導向點與內齒輪旋轉軸線的徑向距離可在多個不同位置上進行校正。
10.按權利要求6-9之一所述的葉片式抹地機，其特徵在於，每個導向點可校正到各自內齒輪旋轉軸線的高度。
11.按權利要求6-10之一所述的葉片式抹地機，其特徵在於，導向裝置具有軸頸，它們固定在內齒輪上的導向點上並嵌入葉片(7)內。
12.按權利要求6-11之一所述的葉片式抹地機，其特徵在於，葉片(7)在其對著傳動軸(6)的末端上在連杆內引導。
13.按權利要求4或5之一所述的葉片式抹地機，其特徵在於，-葉片偏轉裝置具有與傳動軸(6)同軸設置的連杆導軌和每個葉片(7)各自具有一個擺動杆裝置；-每個葉片(7)在分配給其的擺動杆裝置上沿其縱軸線引導；-擺動杆裝置在連杆導軌上這樣引導，使通過連杆導軌強加給擺動杆裝置的運動的與傳動軸(6)的旋轉軸線相關的徑向分量可以傳遞到由該擺動杆裝置各自引導的葉片上。
14.按權利要求4或5之一所述的葉片式抹地機，其特徵在於，葉片偏轉裝置具有單獨分配給各自葉片(7)的力傳動裝置。
15.按權利要求14所述的葉片式抹地機，其特徵在於，力傳動裝置可通過控制裝置進行控制。
16.按權利要求15所述的葉片式抹地機，其特徵在於，-具有距離傳感裝置，用於識別葉片式抹地機與障礙物的距離；-距離傳感裝置的信號可傳送到角落識別裝置上；-如果角落識別裝置與機架的位置相關識別在哪個方向或角位置上通過障礙物形成角落，則可從角落識別裝置向控制裝置傳送角落信號，以及-力傳動裝置通過控制裝置可這樣進行控制，使距角落最近的葉片(7)通過分配給其的力傳動裝置沿其縱軸線這樣移動，使角落通過葉片(7)在其環繞傳動軸(6)繼續旋轉時至少進一步抹平。
17.按權利要求1-16之一所述的葉片式抹地機，其特徵在於，至少葉片(7)的外端由防外力作用的柔性護板(8)覆蓋。
全文摘要
本發明涉及一種葉片式抹地機，具有至少一個保持在機架(1)上的旋轉件(4、5)，該件具有旋轉傳動的傳動軸(6)以及多個保持在傳動軸(6)上的葉片(7)。具有葉片偏轉裝置，葉片(7)通過其可以在通過傳動軸(6)旋轉時在與地基相關不同於環形軌跡的軌跡上移動。
文檔編號E04F21/24GK1965135SQ200580011330
公開日2007年5月16日 申請日期2005年4月22日 優先權日2004年4月23日
發明者O·W·斯坦佐 申請人:威克建設設備有限公司