CN115517092B - 一种传动式绝缘降噪高枝锯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高枝锯技术领域，公开了一种传动式绝缘降噪高枝锯，在使用前，可以通过扭矩传感器对锯刀的关键紧固标准件进行自检，防止有的标准件看似已经拧紧，但是还没有达到额定扭矩，导致使用过程中扭矩衰减速度较快，使紧固件松动，带来安全隐患，也防止紧固件没达到额定扭矩导致切割时噪音过大；在使用时，实时采集驱动电机当前工作电流，并通过当前工作电流判断锯刀当前的状态，防止锯刀卡阻带来安全隐患，同时，避免驱动电机过载，根据当前工作电流，实时调整驱动电机的转速，也能避免高枝锯修剪一段树枝作业完成后，驱动电机仍然带动锯刀旋转，造成安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及高枝锯技术领域，具体涉及一种传动式绝缘降噪高枝锯。
背景技术
高枝锯是指高位树枝修枝锯又称割草机、机动镰，是园林绿化中修剪树木常用的园林机械之一，它是单人操作难度大、危险性强的一种园林机械。主要应用领域有园林绿化、庭院维护、公路清理、森林防火、庄稼收获等。
由于高枝锯在使用时危险性较大，因此使用前的检查和使用中对电锯工作状态的监测就显得至关重要，这样就可以提前规避吊安全隐患。
中国专利“CN108617314B”公开了一种高枝锯的控制方法、高枝锯及存储介质，所述方法通过高枝锯进入正常工作前检测高枝锯的标定开关是否开启，如果是，则控制高枝锯进入标定状态，否则控制高枝锯进入正常工作状态；在高枝锯进入正常工作状态时，检测马达工作时的电压和电流，在电压和电流超过预设范围时，控制高枝锯进入保护状态，从而增加了高枝锯的使用寿命。
但是，上述专利在工作前的检测过程中，并没有考虑到锯刀紧固用的标准件是否满足额定扭矩，若不满足额定扭矩，在使用过程中就会扭矩衰减速度较快，使紧固件松动，带来安全隐患，而且，上述专利在工作室发现电压和电流超过预设范围时，控制高枝锯进入保护状态，并没有考虑面对过载的情况如何调节电机转速，也没有考虑到，高枝锯在完成一段裁剪作业时，使用人员，没有及时关闭驱动电机，驱动电机仍然带动锯刀旋转，造成安全隐患。
发明内容
为解决上述提的问题，本发明的提供了一种传动式绝缘降噪高枝锯。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种传动式绝缘降噪高枝锯，包括：控制组件、传动杆和锯刀组件，所述传动杆的一端与控制组件固定连接，所述传动杆的另一端与锯刀组件固定连接；
所述锯刀组件包括锯刀、扭矩传感器和驱动电机，所述驱动电机用于驱动锯刀工作，所述扭矩传感器用于检测锯刀关键紧固标准件的扭矩；
所述控制组件包括主控制器、储存模块、驱动模块和处理模块；
主控制器：与主控制器、储存模块、驱动模块和处理模块连接，用于控制整个高枝锯工作；
储存模块：与主控制器连接，用于储存计算机程序和相关数据；
驱动模块：与主控制器连接，用于控制驱动电机工作；
处理模块：与主控制器连接，包括采集模块和执行模块，采集模块用于采集驱动电机的工作电流，执行模块用于执行储存在储存模块中的计算机程序。
通过上述技术方案，通过传动杆连接控制组件和锯刀组件，锯刀组件通过驱动电机运转带动锯刀切割树枝，实现对高空中树枝的切割，控制组件通过主控制器驱动各个模块工作，核心模块是处理模块，为使本发明的高枝锯在作业过程中更加安全、高效，处理模块通过计算机程序中的控制策略控制驱动电机运转。
作为本发明方案的进一步描述，所述控制组件的工作方法包括如下步骤：
步骤S1：使用前，对高枝锯进行自检；
步骤S2：自检完成后，将锯刀组件移动到需要切割的树障位置，处理模块通过驱动模块先启动驱动电机后再进行切割动作，且启动时锯刀不能放置在树障上；
步骤S3：锯刀对树障的切割过程中，实时采集驱动电机的当前工作电流I0，并通过当前工作电流I0判断锯刀的当前工作状态；
步骤S4：切割完成后，关闭驱动电机，重返步骤S2。
通过上述技术方案，使用人员可以通过本发明提出的高枝锯完成高处树枝修剪。
作为本发明方案的进一步描述，所述步骤S1中自检主要是检测锯刀组件中的关键紧固标准件的扭矩是否衰减，具体方法包括如下步骤：
步骤S11、根据扭矩传感器测量出的关键紧固标准件的扭矩判断是否满足额定扭矩；
步骤S12、若不满足，根据紧固标准件的额定扭矩设定扭力扳手扭矩值；
步骤S13、用扭力扳手对准紧固标准件，然后顺时针转动，达到设定扭矩值时，发出清晰的咔嗒声，并且在手柄上可感觉到轻微震动，然后继续转动扭力扳手3-5秒，此时，该标准件扭矩满足要求；
步骤S14、重复步骤S12，对下一个标准件进行校核。
通过上述技术方案，可以在使用本发明提出的高枝锯前，对锯刀组件中所有紧固用的标准件进行自检，防止有的标准件看似已经拧紧，但是还没有达到额定扭矩，导致使用过程中扭矩衰减速度较快，使紧固件松动，带来安全隐患，也防止紧固件没达到额定扭矩导致切割时噪音过大。
作为本发明方案的进一步描述，所述步骤S3的具体工作方法为：
步骤S31、设定好驱动电机卡阻电流阈值I1；
步骤S32、若驱动电机当前工作电流I0大于等于卡阻电流阈值I1，则判定锯刀处于切割卡阻状态，处理模块将此状态信息传递给主控制器，主控制器收到此信息后立即通过驱动模块控制驱动电机停止工作；
步骤S33、若驱动电机当前工作电流I0大于等于驱动电机过载电流I2，则判定锯刀处于切割过载状态，处理模块将此状态信息传递给主控制器，主控制器收到此信息后立即通过驱动模块控制驱动电机的转速；
步骤S34、若***当前工作电流I0和***空载电流I3满足下式，I4为设定好的判断参数：
|I0-I3|≤I4；
且这种状态持续0.5秒以上，则判定高枝锯处于切割作业完成状态，处理模块应立即将此状态信息传递给主控制器，主控制器收到此信息后立即通过驱动模块控制驱动电机停止工作。
作为本发明方案的进一步描述，所述步骤S33中控制驱动电机的转速的方法为：
驱动电机的转速满足下式：
Vk+1＝Vk+K(I0-I2)；
Vk+1和Vk分别是K+1和K时刻的转速，K为调节参数，处理模块根据当前工作电流I0和驱动电机过载电流I2的差值，来调节驱动电机的转速。
通过上述技术方案，本发明通过实时采集驱动电机当前工作电流，并将通过当前工作电流判断锯刀当前的状态，防止锯刀卡阻带来安全隐患，同时，避免驱动电机过载，根据当前工作电流，实时调整驱动电机的转速，也能避免高枝锯修剪一段树枝作业完成后，驱动电机仍然带动锯刀旋转，造成安全隐患。
作为本发明方案的进一步描述，所述传动杆包括传动杆本体，所述传动杆本体靠近锯刀组件的一端设有卡接头，所述传动杆本体靠近锯刀组件的一端两侧分别设有第一安装板和第二安装板。
作为本发明方案的进一步描述，所述第一安装板上固定有驱动马达，所述驱动马达的输出轴固定有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的另一端与第二安装板转动连接，所述滚珠丝杆上滑动设置有对称分布的两个卡接块一，所述卡接块一的内壁与滚珠丝杆的滑动副固定连接，卡接块一的外壁与卡接头滑动连接，且滚珠丝杆转动时，两个卡接块一向不同的方向滑动。
作为本发明方案的进一步描述，所述卡接块一的顶部设有卡接槽，两个卡接块一之间设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与两个卡接块一固定连接，所述锯刀组件靠近传动杆的一端设有卡接端，所述卡接端的端部设有与卡接槽相适配卡接块二。
通过上述技术方案，通过驱动马达运转带动滚珠丝杆转动，滚珠丝杆转动带动两个卡接块一夹持固定住卡接块二，从而将传动杆与锯刀组件固定。
作为本发明方案的进一步描述，所述步骤S32中，若锯刀卡死在待切割树枝中，使得驱动电机无法顺利停止，则处理模块立即驱动马达运转带动滚珠丝杆转动，从而带动两个卡接块一远离卡接端，实现锯刀组件与传动杆的脱离。
通过上述技术方案，在出现锯刀卡死在待切割树木中，驱动电机又无法关闭时，则立即触发驱动马达运转带动滚珠丝杆转动，从而带动两个卡接块一远离卡接端，实现锯刀组件与传动杆的脱离，保证使用人员的安全。
有益效果：1、本发明在使用前，可以通过扭矩传感器对锯刀的关键紧固标准件进行自检，防止有的标准件看似已经拧紧，但是还没有达到额定扭矩，导致使用过程中扭矩衰减速度较快，使紧固件松动，带来安全隐患，也防止紧固件没达到额定扭矩导致切割时噪音过大。
2、本发明在使用时，实时采集驱动电机当前工作电流，并通过当前工作电流判断锯刀当前的状态，防止锯刀卡阻带来安全隐患，同时，避免驱动电机过载，根据当前工作电流，实时调整驱动电机的转速，也能避免高枝锯修剪一段树枝作业完成后，驱动电机仍然带动锯刀旋转，造成安全隐患。
3、本发明在出现锯刀卡死在待切割树木中，驱动电机又无法关闭时，则立即触发驱动马达运转带动滚珠丝杆转动，从而带动两个卡接块一远离卡接端，实现锯刀组件与传动杆的脱离，保证使用人员的安全。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明控制组件模块结构示意图；
图3为本发明使用方法流程示意图；
图4为本发明传动杆与锯刀组件之间的连接处的结构示意图一；
图5为本发明传动杆与锯刀组件之间的连接处的结构示意图二；
附图说明：1、控制组件；2、传动杆；3、锯刀组件；11、主控制器；12、储存模块；13、驱动模块；14、处理模块；21、传动杆本体；22、卡接头；23、第一安装板；24、第二安装板；25、驱动马达；26、滚珠丝杆；27、卡接块一；28、卡接槽；29、缓冲弹簧；33、卡接端；34、卡接块二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种传动式绝缘降噪高枝锯，包括：控制组件1、传动杆2和锯刀组件3，其特征在于，所述传动杆2的一端与控制组件1固定连接，所述传动杆2的另一端与锯刀组件3固定连接；
所述锯刀组件3包括锯刀、扭矩传感器和驱动电机，所述驱动电机用于驱动锯刀工作，所述扭矩传感器用于检测锯刀关键紧固标准件的扭矩；
所述锯刀组件3还包括润滑油壶，在使用过程中，可以向锯刀自动添加润滑油，降低切割时的噪音。
请参阅图2所示，所述控制组件1包括主控制器11、储存模块12、驱动模块13和处理模块14；
主控制器11：与主控制器11、储存模块12、驱动模块13和处理模块14连接，用于控制整个高枝锯工作；
储存模块12：与主控制器11连接，用于储存计算机程序和相关数据；
驱动模块13：与主控制器连接，用于控制驱动电机工作；
处理模块14：与主控制器11连接，包括采集模块和执行模块，采集模块用于采集驱动电机的工作电流，执行模块用于执行储存在储存模块12中的计算机程序。
请参阅图3所示，所述控制组件1的工作方法包括如下步骤：
步骤S1：使用前，对高枝锯进行自检；
所述步骤S1中自检主要是检测锯刀组件3中的关键紧固标准件的扭矩是否衰减，具体方法包括如下步骤：
步骤S11、根据扭矩传感器测量出的关键紧固标准件的扭矩判断是否满足额定扭矩；
步骤S12、若不满足，根据紧固标准件的额定扭矩设定扭力扳手扭矩值；
步骤S13、用扭力扳手对准紧固标准件，然后顺时针转动，达到设定扭矩值时，发出清晰的咔嗒声，并且在手柄上可感觉到轻微震动，然后继续转动扭力扳手3-5秒，此时，该标准件扭矩满足要求；
步骤S14、重复步骤S12，对下一个标准件进行校核。
步骤S2：自检完成后，将锯刀组件3移动到需要切割的树障位置，处理模块14通过驱动模块先启动驱动电机后再进行切割动作，且启动时锯刀不能放置在树障上；
步骤S3：锯刀对树障的切割过程中，实时采集驱动电机的当前工作电流I0，并通过当前工作电流I0判断锯刀的当前工作状态；
所述步骤S3的具体工作方法为：
步骤S31、设定好驱动电机卡阻电流阈值I1；
步骤S32、若驱动电机当前工作电流I0大于等于卡阻电流阈值I1，则判定锯刀处于切割卡阻状态，处理模块14将此状态信息传递给主控制器11，主控制器11收到此信息后立即通过驱动模块13控制驱动电机停止工作；
步骤S33、若驱动电机当前工作电流I0大于等于驱动电机过载电流I2，则判定锯刀处于切割过载状态，处理模块14将此状态信息传递给主控制器11，主控制器11收到此信息后立即通过驱动模块13控制驱动电机的转速；
所述步骤S33中控制驱动电机的转速的方法为：
驱动电机的转速满足下式：
Vk+1＝Vk+K(I0-I2)；
Vk+1和Vk分别是K+1和K时刻的转速，K为调节参数，处理模块14根据当前工作电流I0和驱动电机过载电流I2的差值，来调节驱动电机的转速。
步骤S34、若***当前工作电流I0和***空载电流I3满足下式，I4为设定好的判断参数：
|I0-I3|≤I4；
且这种状态持续0.5秒以上，则判定高枝锯处于切割作业完成状态，一次树枝切割作业完成后，若不能及时控制驱动电机停止转动，则会带来不安全因素，为避免上述过冲情况的发生，当判定切割作业完成后，处理模块14应立即将此状态信息传递给主控制器11，主控制器11收到此信息后立即通过驱动模块13控制驱动电机停止工作。
步骤S4：切割完成后，关闭驱动电机，重返步骤S2。
使用时，通过传动杆2连接控制组件1和锯刀组件3，锯刀组件3通过驱动电机运转带动锯刀切割树枝，实现对高空中树枝的切割，控制组件1通过主控制器11驱动各个模块工作，核心模块是处理模块14，为了使本发明的高枝锯在作业过程中更加安全、高效，处理模块14通过计算机程序中的控制策略控制驱动电机运转。
本发明的处理模块14通过实时采集驱动电机当前工作电流，并将通过当前工作电流判断锯刀当前的状态，防止锯刀卡阻带来安全隐患，同时，避免驱动电机过载，根据当前工作电流，实时调整驱动电机的转速，也能避免高枝锯修剪一段树枝作业完成后，驱动电机仍然带动锯刀旋转，造成安全隐患。
请参阅图4-图5所示，所述传动杆2包括传动杆本体21，所述传动杆本体21靠近锯刀组件3的一端设有卡接头22，所述传动杆本体21靠近锯刀组件3的一端两侧分别设有第一安装板23和第二安装板24。
所述第一安装板23上固定有驱动马达25，所述驱动马达25的输出轴固定有滚珠丝杆26，所述滚珠丝杆26的另一端与第二安装板24转动连接，所述滚珠丝杆26上滑动设置有对称分布的两个卡接块一27，所述卡接块一27的内壁与滚珠丝杆26的滑动副固定连接，卡接块一27的外壁与卡接头22滑动连接，且滚珠丝杆26转动时，两个卡接块一27向不同的方向滑动。
所述卡接块一27的顶部设有卡接槽28，两个卡接块一27之间设有缓冲弹簧29，所述缓冲弹簧29的两端分别与两个卡接块一27固定连接，所述锯刀组件3靠近传动杆2的一端设有卡接端33，所述卡接端33的端部设有与卡接槽28相适配卡接块二34。
使用时，通过驱动马达25运转带动滚珠丝杆26转动，滚珠丝杆26转动带动两个卡接块一27夹持固定住卡接块二34，从而将传动杆2与锯刀组件3固定。
所述步骤S32中，若锯刀卡死在待切割树枝中，使得驱动电机无法顺利停止，则处理模块14立即驱动马达25运转带动滚珠丝杆26转动，从而带动两个卡接块一27远离卡接端33，实现锯刀组件3与传动杆2的脱离。
使用时，在出现锯刀卡死在待切割树木中，驱动电机又无法关闭时，则立即触发驱动马达25运转带动滚珠丝杆26转动，从而带动两个卡接块一27远离卡接端33，实现锯刀组件与传动杆的脱离，保证使用人员的安全。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种传动式绝缘降噪高枝锯，包括：控制组件(1)、传动杆(2)和锯刀组件(3)，其特征在于，所述传动杆(2)的一端与控制组件(1)固定连接，所述传动杆(2)的另一端与锯刀组件(3)固定连接；
所述锯刀组件(3)包括锯刀、扭矩传感器和驱动电机，所述驱动电机用于驱动锯刀工作，所述扭矩传感器用于检测锯刀关键紧固标准件的扭矩；
所述控制组件(1)包括主控制器(11)、储存模块(12)、驱动模块(13)和处理模块(14)；
主控制器(11)：主控制器(11)与储存模块(12)、驱动模块(13)和处理模块(14)连接，用于控制整个高枝锯工作；
储存模块(12)：与主控制器(11)连接，用于储存计算机程序和相关数据；
驱动模块(13)：与主控制器连接，用于控制驱动电机工作；
处理模块(14)：与主控制器(11)连接，包括采集模块和执行模块，采集模块用于采集驱动电机的工作电流，执行模块用于执行储存在储存模块(12)中的计算机程序；
所述传动杆(2)包括传动杆本体(21)，所述传动杆本体(21)靠近锯刀组件(3)的一端设有卡接头(22)，所述传动杆本体(21)靠近锯刀组件(3)的一端两侧分别设有第一安装板(23)和第二安装板(24)；
所述第一安装板(23)上固定有驱动马达(25)，所述驱动马达(25)的输出轴固定有滚珠丝杆(26)，所述滚珠丝杆(26)的另一端与第二安装板(24)转动连接，所述滚珠丝杆(26)上滑动设置有对称分布的两个卡接块一(27)，所述卡接块一(27)的内壁与滚珠丝杆(26)的滑动副固定连接，卡接块一(27)的外壁与卡接头(22)滑动连接，且滚珠丝杆(26)转动时，两个卡接块一(27)向不同的方向滑动；
所述卡接块一(27)的顶部设有卡接槽(28)，两个卡接块一(27)之间设有缓冲弹簧(29)，所述缓冲弹簧(29)的两端分别与两个卡接块一(27)固定连接，所述锯刀组件(3)靠近传动杆(2)的一端设有卡接端(33)，所述卡接端(33)的端部设有与卡接槽(28)相适配卡接块二(34)。
2.根据权利要求1所述的传动式绝缘降噪高枝锯，其特征在于，所述控制组件(1)的工作方法包括如下步骤：
步骤S1：使用前，对高枝锯进行自检；
步骤S2：自检完成后，将锯刀组件(3)移动到需要切割的树障位置，处理模块(14)通过驱动模块先启动驱动电机后再进行切割动作，且启动时锯刀不能放置在树障上；
步骤S3：锯刀对树障的切割过程中，实时采集驱动电机的当前工作电流I0，并通过当前工作电流I0判断锯刀的当前工作状态；
步骤S4：切割完成后，关闭驱动电机，重返步骤S2。
3.根据权利要求2所述的传动式绝缘降噪高枝锯，其特征在于，所述步骤S1中自检主要是检测锯刀组件(3)中的关键紧固标准件的扭矩是否衰减，具体方法包括如下步骤：
步骤S11、根据扭矩传感器测量出的关键紧固标准件的扭矩判断是否满足额定扭矩；
步骤S12、若不满足，根据紧固标准件的额定扭矩设定扭力扳手扭矩值；
步骤S13、用扭力扳手对准紧固标准件，然后顺时针转动，达到设定扭矩值时，发出清晰的咔嗒声，并且在手柄上可感觉到轻微震动，然后继续转动扭力扳手3-5秒，此时，该标准件扭矩满足要求；
步骤S14、重复步骤S12，对下一个标准件进行校核。
4.根据权利要求2所述的传动式绝缘降噪高枝锯，其特征在于，所述步骤S3的具体工作方法为：
步骤S31、设定好驱动电机卡阻电流阈值I1；
步骤S32、若驱动电机当前工作电流I0大于等于卡阻电流阈值I1，则判定锯刀处于切割卡阻状态，处理模块(14)将此状态信息传递给主控制器(11)，主控制器(11)收到此信息后立即通过驱动模块(13)控制驱动电机停止工作；
步骤S33、若驱动电机当前工作电流I0大于等于驱动电机过载电流I2，则判定锯刀处于切割过载状态，处理模块(14)将此状态信息传递给主控制器(11)，主控制器(11)收到此信息后立即通过驱动模块(13)控制驱动电机的转速；
步骤S34、若***当前工作电流I0和***空载电流I3满足下式，I4为设定好的判断参数：
|I0-I3|≤I4；
且这种状态持续0.5秒以上，则判定高枝锯处于切割作业完成状态，处理模块(14)应立即将此状态信息传递给主控制器(11)，主控制器(11)收到此信息后立即通过驱动模块(13)控制驱动电机停止工作。
5.根据权利要求4所述的传动式绝缘降噪高枝锯，其特征在于，所述步骤S33中控制驱动电机的转速的方法为：
驱动电机的转速满足下式：
Vk+1＝Vk+K(I0-I2)；
Vk+1和Vk分别是K+1和K时刻的转速，K为调节参数，处理模块(14)根据当前工作电流I0和驱动电机过载电流I2的差值，来调节驱动电机的转速。
6.根据权利要求4所述的传动式绝缘降噪高枝锯，其特征在于，所述步骤S32中，若锯刀卡死在待切割树枝中，使得驱动电机无法顺利停止，则处理模块(14)立即驱动马达(25)运转带动滚珠丝杆(26)转动，从而带动两个卡接块一(27)远离卡接端(33)，实现锯刀组件(3)与传动杆(2)的脱离。
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