一种夹持式园林电动高枝锯及使用方法与流程

本发明涉及果园管理设备领域，尤其涉及一种夹持式园林电动高枝锯及使用方法。

背景技术：

目前园林中采用的修剪高枝锯有手工高枝锯和动力高枝锯两种形式。手工高枝锯完全依靠人力对枝条进行切割工作，工作人员劳动强度很大。动力高枝锯一般采用油锯或电锯整体安装在长杆顶端，使用时用长杆举起锯对枝条进行切割，切割的锯条采用直线锯片、圆盘锯片或链条锯片。由于工作部件在长杆顶端，工作人员长时间工作时很容易疲劳，劳动强度依然较大。另外，一般动力高枝锯使用的油锯或电锯，其结构复杂，不便于操作和维修，而且体积大，锯体较重，举起时十分费力。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、体积小、重量轻、切割速度可调的夹持式园林电动高枝锯。

本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于上述电动高枝锯的使用方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种夹持式园林电动高枝锯，主要包括用于切割树枝的直线锯模块、夹紧树枝的夹持模块、驱动直线锯模块旋转的变速箱、驱动电机、支撑杆组、控制手柄和系统控制模块。所述变速箱和夹持模块均安装在支撑杆组的顶部。所述驱动电机和直线锯模块均安装在变速箱上，所述变速箱的动力输入轴与驱动电机连接，输出轴与直线锯模块连接，驱动电机经过变速箱减速后驱动直线锯模块旋转切断树枝。所述控制手柄安装在支撑杆组的握持部位，用户在举起高枝锯时方便操作按钮。所述系统控制模块通过电缆分别与直线锯模块、夹持模块、驱动电机和控制手柄连接；用于控制直线锯模块的开和关，控制夹持模块的夹紧和释放，控制驱动电机的正转和反转，接受控制手柄的控制信息。

具体的，所述夹持模块主要包括夹持支架、固定机械手、夹持机械手、用于吸引夹持机械手的电磁铁、转轴和用于撑开两机械手的弹簧。所述夹持支架与变速箱固定连接，固定机械手安装在夹持支架上，夹持模块夹住树枝时用于承担整个高枝锯的重量，大大减轻了工人的劳动强度。所述夹持机械手通过转轴与夹持支架活动连接，夹紧时，夹持机械手绕着转轴向上转动，将树枝夹紧在两个机械手之间。所述电磁铁固定在固定机械手上，通电后电磁铁获得磁性，吸引夹持机械手向上运动对树枝进行夹紧。所述弹簧设置在固定机械手与夹持机械手之间，一端与固定机械手连接，另一端与夹持机械手连接；非夹持状态时，固定机械手和夹持机械手在弹簧的作用下相互分开；当电磁铁通电后，夹持机械手克服弹簧的阻力与固定机械手一起夹紧树枝。

作为本发明的优选方案，由于系统控制模块较重，用手提着劳动强度大而且不方便，因此，本发明所述系统控制模块采用背负式设计，工人对树枝进行修剪时将系统控制模块背在身上，既减轻了工人的负担，又方便工人随意移动作业。该背负式系统控制模块主要包括背负架、以及安装在背负架上的12V锂电池、单片机控制单元和调频逆变器转换电路板。所述单片机控制单元分别与12V锂电池和调频逆变器转换电路板连接。由于直线电机和普通电机工作原理相同，使用交流电驱动，交流频率越大，运行速度越快，所以通过调节交流频率就可以方便地调节直线锯条锯切的速度。

具体的，所述变速箱包括变速箱本体、以及安装在变速箱本体内的蜗杆、蜗轮和动力输出轴。所述蜗杆与驱动电机连接，蜗轮安装在蜗杆的上方，其轴线垂直与蜗杆的轴线，与蜗杆传动连接。所述动力输出轴的一端与蜗轮连接，另一端与直线锯模块连接，将动力输出到直线锯模块。作为本发明的优选方案，所述动力输出轴采用正六棱轴，并且在轴上与直线锯模块连接的一端设有定位孔，在定位孔内插入销轴与直线锯模块实现定位安装，由于结构简单，因此拆装方便，也便于日后维修。

具体的，所述直线锯模块包括提供切割动力的直线电机、与变速箱连接的固定座和用于切割树枝的直线锯条。所述固定座与变速箱的输出轴连接。所述直线电机的定子安装在固定座上。所述直线锯条安装在直线电机的滑杆上，并通过螺钉固定，方便更换锯条。

具体的，所述控制手柄包括开关组和旋钮组。所述开关组包括电源开关、夹持开关(控制夹紧和松开)、直线锯锯切开关(控制直线锯开和关)和直线锯旋转开关(控制直线锯旋转切断树枝)；所述旋钮组包括用于调节直线锯的锯切速度调节旋钮和旋转转速调节旋钮。

进一步的，由于高枝锯的重量几乎由固定机械手来承担，因此本发明所述固定机械手和夹持机械手的内侧均设有软橡胶层，可以有效避免机械手夹紧时对枝条造成损伤。

作为本发明的优选方案，所述支撑杆组采用空心铝合金管制成，可以有效降低高枝锯的整体重量。另外，支撑杆之间的连接处采用螺纹连接，既可以起到固定作用，又可以方便调节支撑杆长度，以适应不同高度枝条的修剪工作。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：

一种夹持式园林电动高枝锯的使用方法，该方法主要包括如下步骤：

步骤S1:接通电源并打开电源开关，举起支撑杆将固定机械手搭扣在需要锯切的树枝上。

步骤S2:按下夹持开关，电磁铁吸合，夹持机械手和固定机械手共同将树枝夹紧。

步骤S3:打开锯切开关，直线锯带着锯条直线往复运动，对树枝进行切割；通过调节锯切速度调节旋钮可以调整锯条运动的快慢，适应不同树种和不同直径的树枝，既保证切割效率，又可以保护锯条，避免锯条因过载而降低刀片寿命。

步骤S4:打开旋转开关，驱动电机通过变速箱减速后带动直线锯绕变速箱输出轴转动切断树枝；通过调节旋转转速调节旋钮可以调整直线锯旋转的快慢，适应不同尺寸的树枝，既保证切割效率，又可以保护锯条，避免锯条因过载而降低刀片寿命。

步骤S5:当树枝被切断后，关闭锯切开关和直线锯模块旋转开关，系统单片机控制驱动电机驱动直线锯回转复位。

步骤S6:直线锯复位后关闭夹持开关，电磁铁释放，夹持机械手在弹簧的作用下将树枝松开，完成修剪工作准备进行下一次锯切。

本发明的工作过程和原理是：工人通过支撑杆组的握持部将高枝锯举起并挂在需要切割的树枝上，操作夹持开关将树枝夹紧，直线锯启动对树枝进行锯切，驱动电机通过变速箱带动直线锯旋转，从而将树枝切断。由于增加了夹持模块使得原本由工人承担的重量转移到夹持模块上，明显降低了工人的劳动强度。安装在握持部位的操作开关和旋钮方便工人随时调节，有效提高了修剪树枝的效率。模块化设计有助于优化高枝锯的结构，减小体积，减轻重量。本发明的结构简单、体积小、重量轻、易于操作和维修，长时间操作时可以有效减轻工人的劳动强度，提高工作效率。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明设计的夹持机构用于承担整个高枝锯的重量，可以有效减轻工人的负担，降低劳动强度。

(2)本发明采用绿色节能的直线锯代替传统的油锯，噪声小、无污染、更环保。

(3)本发明采用筒式电机简化机械结构设计，同时很大程度上减小了工作部件的重量，降低工人的劳动强度，与传统使用曲柄连杆的高枝锯相比，具有结构相对简单、能量损耗小、工作效率高等优点。

(4)本发明所提供的高枝锯体积小、转动灵活、操作方便，十分适用于枝条密集、空间狭窄的树林里。

(5)本发明采用单片机智能控制模块作为控制核心，另外支撑杆的长度、锯条切割的速度、直线锯模块旋转的速度均可调，这些设计均可以提高高枝锯通用性，使高枝锯适用于多种果树的修剪工作，降低农民的使用成本。

(6)本发明采用模块化设计，各个部件均可拆卸，方便维修与更换，提高机器的通用性。

(7)本发明设计的高枝锯具有整体体积小、重量轻、切割速度可调等优点，可实现降低工人劳动强度，减小修剪枝条时造成的损伤，提高修剪枝条切口质量的目的。

附图说明

图1是本发明所提供的高枝锯的立体图。

图2是本发明所提供的高枝锯的结构示意图。

图3是本发明所提供的夹持模块的结构示意图。

图4是本发明所提供的高枝锯工作部分的结构示意图。

图5是本发明所提供的控制手柄的结构示意图。

上述附图中的标号说明：

1-直线锯模块，2-夹持模块，3-变速箱，4-驱动电机，5-支撑杆组，6-控制手柄，7-系统控制模块；

11-直线电机，12-固定座，13-直线锯条；21-夹持支架，22-电磁铁，23-固定机械手，24-软橡胶层，25-夹持机械手，26-弹簧，27-转轴；31-蜗轮，32-动力输出轴，33-蜗杆，34-变速箱本体；61-电源开关，62-夹持开关，63-直线锯锯切开关，64-直线锯旋转开关，65-锯切速度调节旋钮，66-旋转转速调节旋钮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明公开了一种夹持式园林电动高枝锯，主要包括用于切割树枝的直线锯模块1、夹紧树枝的夹持模块2、驱动直线锯模块1旋转的变速箱3、驱动电机4、支撑杆组5、控制手柄6和系统控制模块7。所述变速箱3和夹持模块2均安装在支撑杆组5的顶部。所述驱动电机4和直线锯模块1均安装在变速箱3上，所述变速箱3的动力输入轴与驱动电机4连接，输出轴与直线锯模块1连接，驱动电机4经过变速箱3减速后驱动直线锯模块1旋转切断树枝。所述控制手柄6安装在支撑杆组5的握持部位，用户在举起高枝锯时方便操作按钮。所述系统控制模块7通过电缆分别与直线锯模块1、夹持模块2、驱动电机4和控制手柄6连接；用于控制直线锯模块1的开和关，控制夹持模块2的夹紧和释放，控制驱动电机4的正转和翻转，接受控制手柄6的控制信息。

具体的，结合图1和图3所示，所述夹持模块2主要包括夹持支架21、固定机械手23、夹持机械手25、用于吸引夹持机械手25的电磁铁22、转轴27和用于撑开两机械手的弹簧26。所述夹持支架21与变速箱3固定连接，固定机械手23安装在夹持支架21上，挂在树枝上时用于承担整个高枝锯的重量，大大减轻了工人的劳动强度。所述夹持机械手25通过转轴27与夹持支架21活动连接，夹紧时，夹持机械手25绕着转轴27向上转动，将树枝夹紧在两个机械手之间。所述电磁铁22固定在固定机械手23上，通电后电磁铁22获得磁性，吸引夹持机械手25向上运动对树枝进行夹紧。所述弹簧26设置在固定机械手23与夹持机械手25之间，一端与固定机械手23连接，另一端与夹持机械手25连接；非夹持状态时，固定机械手23和夹持机械手25在弹簧26的作用下相互分开；当电磁铁22通电后，夹持机械手25克服弹簧26的阻力与固定机械手23一齐将树枝夹紧。

作为本发明的优选方案，由于系统控制模块7较重，用手提着劳动强度大而且不方便，因此，本发明所述系统控制模块7采用背负式设计，工人对树枝进行修剪时将系统控制模块7背在身上，既减轻了工人的负担，又方便工人随意移动作业。该背负式系统控制模块7主要包括背负架、以及安装在背负架上的12V锂电池、单片机控制单元和调频逆变器转换电路板。所述单片机控制单元分别与12V锂电池和调频逆变器转换电路板连接。由于直线电机11和普通电机工作原理相同，使用交流电驱动，交流频率越大，运行速度越快，所以通过调节交流频率就可以方便地调节直线锯条13锯切的速度。

具体的，结合图1和图4所示，所述变速箱3包括变速箱本体34、以及安装在变速箱本体34内的蜗杆33、蜗轮31和动力输出轴32。所述蜗杆33与驱动电机4连接，蜗轮31安装在蜗杆33的上方，其轴线垂直与蜗杆33的轴线，与蜗杆33传动连接。所述动力输出轴32的一端与蜗轮31连接，另一端与直线锯模块1连接，将动力输出到直线锯模块1。作为本发明的优选方案，所述动力输出轴32采用正六棱轴，并且在轴上与直线锯模块1连接的一端设有定位孔，在定位孔内插入销轴与直线锯模块1实现定位安装，由于结构简单，因此拆装方便，也便于日后维修。

具体的，结合图1和图4所示，所述直线锯模块1包括提供切割动力的直线电机11、与变速箱3连接的固定座12和用于切割树枝的直线锯条13。所述固定座12与变速箱3的输出轴连接。所述直线电机11安装在固定座12上。所述直线锯条13安装在直线电机11上，并通过螺钉固定，方便拆装和日后维修。

具体的，如图1和图5所示，所述控制手柄6包括开关组和旋钮组。所述开关组包括电源开关61、夹持开关62(控制夹紧和松开)、直线锯锯切开关63(控制直线锯开和关)和直线锯旋转开关64(控制直线锯旋转切断树枝)；所述旋钮组包括用于调节直线锯的锯切速度调节旋钮65和旋转转速调节旋钮66。

进一步的，如图3所示，由于高枝锯的重量几乎由固定机械手23来承担，因此本发明所述固定机械手23和夹持机械手25的内侧均设有软橡胶层24，可以有效避免机械手夹紧时对枝条造成损伤。

作为本发明的优选方案，所述支撑杆组5采用空心铝合金管制成，可以有效降低高枝锯的整体重量。另外，支撑杆之间的连接处采用螺纹连接，既可以起到固定作用，又可以方便调节支撑杆组5的长度，以适应不同高度枝条的修剪工作。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：

一种夹持式园林电动高枝锯的使用方法，该方法主要包括如下步骤：

步骤S1:接通电源并打开电源开关61，举起支撑杆将固定机械手23搭扣在需要锯切的树枝上。

步骤S2:按下夹持开关62，电磁铁22吸合，夹持机械手25和固定机械手23共同将树枝夹紧。

步骤S3:打开锯切开关，直线锯带着锯条直线往复运动，对树枝进行切割；通过调节锯切速度调节旋钮65可以调整锯条运动的快慢，适应不同树种和不同直径的树枝，既保证切割效率，又可以保护锯条，避免锯条因过载而降低刀片寿命。

步骤S4:打开旋转开关，驱动电机4通过变速箱3减速后带动直线锯绕变速箱3输出轴转动切断树枝；通过调节旋转转速调节旋钮66可以调整直线锯旋转的快慢，适应不同尺寸的树枝，既保证切割效率，又可以保护锯条，避免锯条因过载而降低刀片寿命。

步骤S5:当树枝被切断后，驱动电机4驱动直线锯回转复位。

步骤S6:直线锯复位后关闭锯切开关，直线锯停止工作，关闭夹持开关62，电磁铁22释放，夹持机械手25在弹簧26的作用下将树枝松开，完成修剪工作并进行下一次锯切。

本发明的工作过程和原理是：工人通过支撑杆组5的握持部将高枝锯举起并挂在需要切割的树枝上，操作夹持开关62将树枝夹紧，直线锯启动对树枝进行锯切，驱动电机4通过变速箱3带动直线锯旋转，从而将树枝切断。由于增加了夹持模块2使得原本由工人承担的重量转移到夹持模块2上，明显降低了工人的劳动强度。安装在握持部位的操作开关和旋钮方便工人随时调节，有效提高了修剪树枝的效率。模块化设计有助于优化高枝锯的结构，减小体积，减轻重量。本发明的结构简单、体积小、重量轻、易于操作和维修，长时间操作时可以有效减轻工人的劳动强度，提高工作效率。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。