专利名称：一次性的磁性底刀的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮式割草机，尤其是轮式割草机的一次性磁性底刀。
背景技术：
轮式割草机使用剪切作用而非撕裂作用来剪草和类似的植物。这种轮式割草机的割草质量通常较高，但比旋转式割草机需要更多的维护。高尔夫球场的主管都喜欢这种割草机，因为在这些地方，例如在高尔夫球绿地上，重要的是草的外观和健康。
在典型的轮式割草机组件中，通常被称为底棒或支撑物的连接件以刚性的方式连接到轮子上，而可更换的底刀连接到底棒上。底刀与轮轴保持平行，并位于轮刀附近，因此轮子和底刀可实现高质量的剪切作用。通常，调节机构允许底棒相对轮子运动，因此底刀可以移动到与旋转的轮子成合适的关系。
传统上，底刀是用许多螺钉连接到底棒上的，这些螺钉穿过底刀上的孔，并与底棒上的螺纹孔相啮合。这种传统的方案通常使用10个甚至更多的螺钉来将底刀连接到底棒上。这样，更换底刀就需要取下这些螺钉、替换底刀、并用螺钉将新的底刀固定到底棒上。通常，底刀连接到底棒的底侧，因此必须将割草机抬得足够高，或者将其部分拆开，从而够着轮式割草机组件的底侧，以取下螺钉和底刀。典型的高尔夫球场所用的轮式割草机装置可能使用多个轮式割草机组件。更换轮式割草机上的底刀，尤其是带有多个轮子的割草机，需要相当长的手工劳动时间和相应的停机时间。
当底刀被螺钉固定到底棒上时，进入到割草机内的石头或类似的碎块会卡在固定的底刀和轮子之间，并毁坏轮式割草机组件的一个或多个部分。遇到基本上被埋住的障碍物时，底刀也会被毁坏。由于要满足正常运行所需的紧公差，因此底刀的损伤会带来较大的经济损失，而且更换底刀会很费事。此外，底刀用得越多，就会越钝。在底刀上研磨出新的刀刃也需要时间和专门的技术，这也增加了维护成本。
发明内容
本申请涉及一种轮式割草机组件，它包括旋转安装到机架上的轮式割草机、用于使轮子绕轮轴旋转的驱动器、至少一个安装在机架上的磁化的支撑物、在操作位置时依靠磁性保持在支撑物附近的底刀保持器、以及插在支撑物和底刀保持器之间的底刀，这样底刀被定向成与轮子成合适的切割关系。另外，本申请还涉及一种在操作位置时依靠磁性保持在支撑物附近的底刀保持器，并且该底刀保持器至少载有一把底刀。轮式割草机组件还包括一个啮合装置，它可防止底刀相对支撑物滑动，而当保持器在操作位置时，如果沿背离支撑物方向施加到保持器上的分离力大于支撑物施加到保持器上的引力，那么它又允许保持器离开支撑物。
本申请还涉及一种轮式割草机组件，它包括机架、连接到机架上用于移动割草机的主推进器、由机架支撑并用于使主推进器工作的动力源、旋转安装到机架上的轮式割草机、用于使轮子绕轮轴旋转的驱动器、以及至少一个安装到机架上的磁化支撑物。该轮式割草机组件还包括在操作位置时依靠磁性保持在支撑物附近的底刀保持器、以及插在支撑物和底刀保持器之间的底刀，这样底刀被定向成与轮子成合适的切割关系。另外，该轮式割草机组件还包括至少一把由底刀保持器支撑的底刀。该轮式割草机组件还包括一个啮合装置，它可防止保持器相对支撑物滑动，而当保持器在操作位置时，如果沿背离保持器方向施加到保持器上的分离力大于支撑物施加到保持器上的引力，那么它又允许支撑物离开磁体。
通过下面的详细说明，还可以了解本发明其他的应用领域。尽管详细的说明书和特定的示例简要说明了本发明的各种实施例，但不难理解，它们只是用于解释而非限制本发明的范围。
通过详细的说明书和附图可以更清楚的理解本申请，其中图1是根据各个实施例而安装的手扶轮式割草机的分解透视图；图2是根据各个实施例而构造的轮式割草机组件的分解透视图；图3是根据各个实施例而构造的磁性底棒的顶部的透视图；图4是图3所示底棒的底侧的透视图；图5是连接到图3所示磁性底棒上的底刀的透视图；图6是图5所示的底刀在图3所示的磁性底棒上位于操作位置时的示意图；图7是另一把底刀在图3所示的磁性底棒上位于操作位置时的示意图；图8是根据第一制造方法而制造的底刀的平面图；图9是图8所示底刀的横截面图；图10是用于形成图8所示底刀的毛坯的平面图；图11是图8所示的底刀经过多次研磨操作后的平面图；图12是图11所示底刀的横截面图；图13是图11所示的底刀经过多次研磨操作后的平面图；图14是图13所示底刀的横截面图；图15是根据第二制造方法而制造的底刀的平面图；图16是图15所示底刀的横截面图。
具体实施例方式
下面对各实施例的说明本质上只是解释性的，而不是为了限制这里所述的各实施例、其用途或用法。
图1展示了根据各实施例而构造的割草机10的基本元件。所示的割草机10为手扶式割草机，但是割草机10也可以是任何一种轮式割草机，它包括一个或多个轮式割草设备。割草机10包括切割单元12，该切割单元12包括结合到机架16上的动力源或发动机15以及结合到机架16上的手柄14。牵引辊18旋转结合到机架16上，并驱动性地连接到发动机15上。切割单元12还包括轮式割草机组件20，其详细信息表示于图2-5中。传动装置24包括多个链轮25，它们有选择性地将发动机15的旋转输出扭矩传递到牵引辊18。传动装置24包括介于发动机15和传动装置24之间的离合器26。离合器26在啮合或断开模式下操作，用于有选择性地将动力从发动机15传递到牵引辊18。车轮28被结合到牵引辊18上，并且也被发动机15有选择性地驱动，从而为平移手扶式割草机10提供动力，这通常是在平移操作模式期间进行。
图2示意性地展示了轮式割草机组件20的主要部分。轮式割草机组件20包括安装到机架16上且能够相对旋转的割草轮30。轮式割草机组件20可以用在各种形式的割草机上，包括乘式割草机和手扶式割草机。驱动器使轮子30绕轮轴A旋转。磁性底棒32连接到机架16上，底刀34依靠磁性连接到磁性底棒32上。通常，轮子30还包括调节机构，用于改变磁性底棒32与轮子30之间的相对位置，这是为了在底刀34和轮子30之间提供合适的切割关系。
图3和4展示了根据一些实施例而构造的磁性底棒32的一些实施例。磁性底棒32包括多个磁体36。磁体36被嵌在磁性底棒32内，并提供基本平齐的表面以连接底刀34。底刀34依靠磁性被保持在磁体36上，并用定位销40将其保持在操作位置。
图5展示了根据一些实施例而构造的底刀34。底刀34包括第一刀刃34A和第二刀刃34B。刀刃34A和34B在底刀34中相对的侧面上，在任何时候都只允许一个刀刃34A处于操作位置。当刀刃34A变钝时，可以翻转底刀34以使另一个刀刃34B朝向工作方向。当两个刀刃34A和34B都变钝时，可以取下、丢弃、并更换底刀34。底刀34还包括用于与磁性底棒32的定位销40相啮合的凹槽42。当定位销40和凹槽42完全对准时，底刀34就不能滑出与磁性底棒32相对的位置。
图6展示了磁性底刀组件的一些实施例。底刀34依靠磁性连接到磁性底棒32上。底棒32的定位销40与底刀34的凹槽42和磁性支撑板44啮合，从而确保底刀34和轮子30之间有合适的切割关系。磁性支撑板44还在磁性底棒32和底刀34之间提供额外的磁性引力，从而防止底刀34从底棒32上断开。
在某些用途中，磁性支撑板44的选择可以影响轮式割草机组件20的操作。根据草的长度和密度，可能需要不同强度的磁性支撑板44。例如，当草较矮、不太可能损坏轮式割草机组件20时，可用较弱的磁性支撑板44来切割高尔夫球场上的青草。割密度较大的草可能需要额外的磁力以防止底刀34从磁性底棒32上断开。这就需要较强的磁性支撑板44。尽管额外的磁力由磁性支撑板44提供，但磁力仍允许底刀34从磁性底棒32上断开以防止损坏轮式割草机组件20。磁性支撑板44可以用钢铁制成，底刀34用诸如回火弹簧钢的挠性更大的材料制成。
如图6所示，底刀34可以用一块材料形成。另外，图7展示了一些实施例中底刀组件的第二种构造。图7包括依靠磁性连接到磁性支撑板44上的磁性底棒32。磁性底棒32的定位销40与位于磁性支撑板44上的凹槽42啮合。这一啮合确保底刀46A和46B与轮子30成合适的切割关系。在第二构造中，一对底刀46A和46B被结合到支撑板44的相对的两端上。可以采用任何一种结合方法将底刀46A和46B紧固到磁性支撑板44上，例如胶粘或铆接。
如上所述，第一和第二底刀46A和46B被结合到磁性支撑板44上。只有一把底刀46A是必要的，但是，如果第一底刀46A变钝，可以翻转磁性支撑板44以使第二底刀46B朝向操作方向，从而提供刀刃。磁性支撑板44可以用钢铁制成，而第一和第二底刀46A和46B用诸如回火弹簧钢的挠性更大的材料制成。
这里所述的实施例可以有多种实现方式，包括制造如一些实施例所述的新的轮式切割组件，或者生产改进的底棒或支撑机架的配套元件，这些改进的底棒或机架配套元件允许各实施例的磁性底刀连接方法在现有的割草机中实施。
另外，各实施例的磁性底刀18可以根据各制造方法而制造。更特别的是，如图8-14所示，底刀18可以用碳钢制造，特别是AISI 1566热轧酸洗油浸钢或其他合适的材料，它一般被标记为100。在如图6所示的底棒16的操作位置处，碳钢底刀100与底刀18一样，也依靠磁性被保持在磁体20上，因此底刀100以与底刀18相同的方式被定向成与轮子2成合适的切割关系。
下面，特别参照图8-14来详细讨论碳钢底刀100的制造步骤。扁平的毛坯101首先被切割成合适的长度。然后，使扁平的毛坯101通过冲压机或压制机，冲压机或压制机首先压扁并拉直扁平的毛坯101，然后在毛坯上施加弯曲力。尽管在轮式割草机中，这种形状可以改变，但底刀100目前的形状包括一般为扁平的安装部分102和翻转的刀刃部分104。如图9所示，翻转的刀刃部分104起初包括连接末端108和安装部分102的半径部分106。特别的是，由于经过了形成碳钢的冲压过程，因此半径部分106包括外表面110，如图9所示，外表面110在安装部分102的下表面112下方延伸。本领域的熟练技术人员不难理解，在下表面112下方延伸的外表面110的这种状况不合要求，因为它可能会妨碍正常割草，并且/或者可能接触到地面。此外，这种状况可能还会限制轮式割草机的最小割草高度。因此，优选磨掉这一外表面110以形成一个通常不受阻碍的下表面。
如图11和12所示，所示的底刀100通过一系列研磨操作而完成，这些研磨操作足以除去外表面110并形成多个面以生成最终所需的形状。特别的是，如图12所示，底刀100包括钝的切割面114，它从安装部分102的下表面112向上延伸。钝的切割面114优选以约为3-8°的相对角度从下表面112向上延伸，例如5°。钝的切割面114过渡到超钝的切割面116，后者以相对于下表面112约为8°的较大的斜率进一步向上延伸。底刀100包括前面118和顶面120，前面118通常垂直于下表面112，例如两者的夹角约为90°；顶面120相对下表面112约为5-15°，例如8-10°。前面118和顶面120在边缘121处相交。钝的切割面114、超钝的切割面116、前面118和顶面120都要通过各种研磨操作而形成，这些操作需要底刀100通过铣床。在这些研磨操作之后，对底刀100进行热处理以提供足够的硬度，从而减少底刀100在操作过程中的磨损。
现在参见图11，热处理之后，还要在底刀100的安装部分102上形成一对通孔122。在制造过程中，这对孔122用于在随后的研磨操作中定位底刀100。另外，安装部分102上还形成有第二对孔124。与孔36相似，这第二对孔124的尺寸被加工成适于容纳底棒16上的栓26。
最后，如图13和14所示，完成底刀100的最后研磨。特别的是，通过热处理之后的研磨操作，顶面120被最终磨掉，因此它相对下表面的倾斜度约为3-8°，例如约为5.5°。与之相似，前面118也被磨掉，从而生成刀刃126以代替边缘121。刀刃126的特定斜率取决于所需的相对于轮子2的切割构造。
尽管底刀100提供了多个有利的切割特性和耐磨性，但可能导致其制造成本较高，且过程复杂。因此，一些实施例提供了这样一种制造底刀的方法，它能取消许多研磨步骤、热处理、以及复杂的结构。
参见图15和16，所示的底刀200用简化的工艺制成。更特别的是，底刀200由弹簧钢制成，尤其是C1095无锈的蓝色回火弹簧钢ASTM A682，它被硬化至约为47C的最小洛氏硬度值。在图6所示底刀16上的操作位置时，弹簧钢底刀200与底刀18和100相似，也依靠磁性被保持在磁体20上，因此底刀200以与底刀18相同的方式被定向成与轮子2成合适的切割关系。
仍参见图15和16，下面详细讨论弹簧钢底刀200的制造步骤。不难理解，与底刀100相比，弹簧钢底刀200的制造步骤被大大简化，这使得制造复杂性和制造成本降低。一般为扁平的毛坯(未示)被输送到冷轧成型机内，该冷轧成型机向毛坯施加弯曲力。扁平的毛坯优选为一卷弹簧钢，可以用连续、无间断的加工过程快速而容易地使其成形。如图15和16所示，毛坯通过一系列辊子被成形为所需的形状。由于弹簧钢性质的原因，这种成形工艺可能需要一次或多次弯曲和过度弯曲操作，以生成所需的最终形状。
尽管最终形状在轮式割草机的设计中可以改变，但底刀200目前的形状包括一般为扁平的安装部分202和翻转的刀刃部分204。如图16所示，翻转的刀刃部分204以约为9°的相对角度从安装部分202向上延伸。从图中不难理解，与底刀100不同——底刀100包括在冲压过程中形成的半径部分106的向下延伸的突出外表面110，一些实施例的冷轧成形工艺不产生这种效果，因此就不需要研磨钝的切割表面114和超钝的切割表面116。这样，弹簧钢的使用允许使用辊轧成形而不是冲压，因此除了最终研磨前面218以形成切割表面之外，许多研磨操作都被取消。
如图15所示，底刀200还包括一对通过安装部分102而形成的孔224。与孔36相似，这对孔224的尺寸被加工成适于容纳底棒16上的栓26。
弹簧钢底刀200与传统的螺钉固定底刀、甚至是底刀100相比，具有许多优点。特别是，底刀200由弹簧钢制成，因此能根据简单的冷轧成形技术来制造底刀。以前在制造磁性底刀时，还未使用过这种技术，它大大简化了制造工艺，因此无需复杂的压扁、拉直、成形、研磨、以及热处理操作。
对实施例的说明本质上仅仅是解释性的，这样不超出各实施例要点的改变都将被涵盖在各实施例的范围内。不应认为这些改变超出了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种轮式割草机组件，包括旋转安装到机架上的轮式割草机；用于使轮子绕轮轴旋转的驱动器；至少一个安装在机架上的磁化的支撑物；在操作位置时依靠磁性保持在支撑物附近的底刀保持器；插在支撑物和底刀保持器之间的底刀，以便底刀被定向成与轮子成切割关系；以及啮合装置，用于防止底刀相对于支撑物滑动，当保持器在操作位置时，如果沿背离支撑物方向施加到保持器上的分离力大于支撑物施加到保持器上的引力，允许保持器离开底刀。
2.如权利要求1所述的轮式割草机组件，其中，啮合装置进一步包括形成于该支撑物上的多个定位元件。
3.如权利要求2所述的轮式割草机组件，其中，啮合装置进一步包括形成于保持器上的多个孔，用于使定位元件啮合到支撑物上。
4.如权利要求1所述的轮式割草机组件，其中，啮合装置进一步包括形成于保持器上的多个孔，用于使定位元件与支撑物啮合。
5.如权利要求1所述的轮式割草机组件，其中，底刀具有第一侧和第二侧，每一侧都被安装以提供切割功能，并且底刀可以被定向，以使第一侧和第二侧中的一侧提供切割功能。
6.如权利要求1所述的轮式割草机组件，其中，底刀由比保持器挠性更大的材料制成。
7.如权利要求1所述的轮式割草机组件，其中，底刀是回火弹簧钢。
8.如权利要求1所述的轮式割草机组件，其中，根据所选择的至少一个保持器和支撑物的不同，支撑物和保持器之间的引力可以改变。
9.如权利要求1所述的轮式割草机组件，其中，底刀可以更换。
10.如权利要求1所述的轮式割草机组件，其中，保持器从不同厚度的多个保持器中选择。
11.如权利要求1所述的轮式割草机组件，其中，进一步包括支撑轮式割草机组件的乘式或手扶式割草机。
12.一种轮式割草机组件，包括旋转安装到机架上的轮式割草机；用于使轮子绕轮轴旋转的驱动器；至少一个安装在机架上的磁化的支撑物；在操作位置时依靠磁性保持在支撑物附近的底刀保持器；由底刀保持器支撑的底刀；以及啮合装置，用于防止保持器相对支撑物滑动，当保持器在操作位置时，如果沿背离保持器方向施加到保持器上的分离力大于支撑物施加到保持器上的引力，允许支撑物离开磁体。
13.如权利要求12所述的轮式割草机组件，其中，底刀被胶粘到保持器上。
14.如权利要求12所述的轮式割草机组件，其中，底刀被铆接到保持器上。
15.如权利要求12所述的轮式割草机组件，其中，进一步包括支撑在保持器上的第二底刀，第二底刀与第一底刀相对。
16.如权利要求15所述的轮式割草机组件，其中，底刀被胶粘到保持器上。
17.如权利要求15所述的轮式割草机组件，其中，底刀被铆接到保持器上。
18.如权利要求15所述的轮式割草机组件，其中，啮合装置进一步包括形成于保持器上的多个孔，用于使定位元件与支撑物啮合。
19.如权利要求12所述的轮式割草机组件，其中，啮合装置进一步包括形成于保持器上的多个孔，用于使定位元件与支撑物啮合。
20.如权利要求15所述的轮式割草机组件，其中，底刀具有第一侧和第二侧，每一侧都被安装以提供切割功能，并且底刀可以被定向，以使第一侧和第二侧中的一侧提供切割功能。
21.如权利要求15所述的轮式割草机组件，其中，底刀是回火弹簧钢。
22.如权利要求15所述的轮式割草机组件，其中，进一步包括支撑轮式割草机组件的乘式或手扶式割草机。
23.一种轮式割草机组件，包括机架；连接到机架上用于移动割草机的主推进器；由机架支撑并用于使主推进器工作的动力源；旋转安装到机架上的轮式割草机；用于使轮子绕轮轴旋转的驱动器；至少一个安装到机架上的磁化的支撑物；在操作位置时依靠磁性保持在支撑物附近的底刀保持器；以及插在支撑物和底刀保持器之间的底刀，以便底刀被定向成与轮子成合适的切割关系。
24.如权利要求1所述的轮式割草机组件，其中，进一步包括啮合装置，用于防止保持器相对支撑物滑动，当保持器在操作位置时，如果沿背离支撑物方向施加到保持器上的分离力大于支撑物施加到保持器上的引力，允许保持器离开磁体。
25.如权利要求24所述的轮式割草机组件，其中，啮合装置进一步包括形成于支撑物上的多个定位元件。
26.如权利要求25所述的轮式割草机组件，其中，啮合装置进一步包括形成于保持器上的多个孔，用于使定位元件啮合到支撑物上。
27.如权利要求24所述的轮式割草机组件，其中，啮合装置进一步包括形成于保持器上的多个孔，用于使定位元件啮合到支撑物上。
28.如权利要求23所述的轮式割草机组件，其中，底刀具有第一侧和第二侧，每一侧都被安装以提供切割功能，并且底刀可以被定向，以使第一侧和第二侧中的一侧提供切割功能。
29.如权利要求23所述的轮式割草机组件，其中，底刀由比保持器挠性更大的材料制成。
30.如权利要求23所述的轮式割草机组件，其中，底刀是回火弹簧钢。
31.如权利要求23所述的轮式割草机组件，其中，根据所选择的至少一个保持器和支撑物的不同，支撑物和保持器之间的磁性引力可以改变。
32.如权利要求23所述的轮式割草机组件，其中，底刀可以更换。
33.如权利要求23所述的轮式割草机组件，其中，保持器从不同厚度的多个保持器中选择。
34.如权利要求23所述的轮式割草机组件，其中，进一步包括支撑轮式割草机组件的乘式或手扶式割草机。
35.一种轮式割草机组件，包括机架；连接到机架上用于移动割草机的主推进器；由机架支撑并用于使主推进器工作的动力源；旋转安装到机架上的轮式割草机；用于使轮子绕轮轴旋转的驱动器；至少一个安装到机架上的磁化的支撑物；在操作位置时依靠磁性保持在支撑物附近的底刀保持器；以及由底刀保持器支撑的底刀。
36.如权利要求35所述的轮式割草机组件，其中，进一步包括啮合装置，用于防止保持器相对支撑物滑动，当保持器在操作位置时，如果沿背离保持器方向施加到保持器上的分离力大于支撑物施加到保持器上的引力，允许支撑物离开磁体。
37.如权利要求36所述的轮式割草机组件，其中，底刀被胶粘到保持器上。
38.如权利要求36所述的轮式割草机组件，其中，底刀被铆接到保持器上。
39.如权利要求36所述的轮式割草机组件，其中，进一步包括支撑在保持器上的第二底刀，该第二底刀与第一底刀相对。
40.如权利要求39所述的轮式割草机组件，其中，第二底刀被胶粘到保持器上。
41.如权利要求40所述的轮式割草机组件，其中，第二底刀被铆接到保持器上。
42.如权利要求36所述的轮式割草机组件，其中，啮合装置进一步包括形成于保持器上的多个孔，用于使定位元件与支撑物啮合。
43.如权利要求42所述的轮式割草机组件，其中，啮合装置进一步包括形成于保持器上的多个孔，用于使定位元件啮合到支撑物上。
44.如权利要求35所述的轮式割草机组件，其中，底刀包括第一侧和第二侧，每一侧都被安装以提供切割功能，并且底刀可以被定向，以使第一侧和第二侧中的一侧提供切割功能。
45.如权利要求35所述的轮式割草机组件，其中，底刀是回火弹簧钢。
46.如权利要求35所述的轮式割草机组件，其中，进一步包括支撑轮式割草机组件的乘式或手扶式割草机。
全文摘要
轮式割草机组件包括至少一块磁性支撑板、底刀保持器和底刀。其中磁性支撑板安装到割草机机架上，底刀保持器在操作位置时依靠磁性被保持在支撑物附近，底刀被插在支撑物和底刀保持器之间，从而使底刀被定向成与轮子成切割关系。
文档编号A01D34/412GK1692692SQ20051006836
公开日2005年11月9日 申请日期2005年5月8日 优先权日2004年5月4日
发明者乔纳森·多姆·F·马汉, 詹姆斯·伯克利 申请人:特克斯特朗有限公司