锯木夹的浮动控制系统及浮动控制方法、高空树枝修剪车与流程

1.本发明涉及树枝修剪车技术领域，特别地，涉及一种锯木夹的浮动控制系统及浮动控制方法，另外，还特别涉及一种采用上述浮动控制系统的高空树枝修剪车。


背景技术：

2.高空树枝修剪车主要用于对城市道路、公园或小区等地高大树木的枝杈进行修剪，如图1所示，高空树枝修剪车包括底盘1、转台2、臂架3、锯木夹4和支腿5，作业时利用支腿5将整车支起以形成稳定的作业平台，转台2可带动臂架3和锯木夹4进行360
°
全方位旋转，从而对各方位的树枝进行修剪，臂架3可带动锯木夹4进行变幅和伸缩动作，从而对不同高度的树枝进行修剪。其中，锯木夹4是高空树枝修剪车负责树枝修剪的工作装置，如图2所示，锯木夹4包括第一回转减速机6、第二回转减速机7、抓手8、链锯9和监控系统10，第一回转减速机6和第二回转减速机7的作用是使抓手8对准需修剪的树枝，第一回转减速机6可使锯木夹4左右摆动，第二回转减速机7可使锯木夹4绕其中心轴线进行旋转，抓手8的作用是在进行树枝切断作业时抓取树枝，防止切断后的树枝从高空直接掉落至地面，链锯9的作用是切断树枝，而监控系统10包含安装于锯木夹4上的微型摄像头以及安装在操作台或遥控装置上的显示屏，用于监控锯木夹4的实时作业状态。因此，抓手8抓取树枝的姿态完全依赖于第一回转减速机6和第二回转减速机7对锯木夹姿态的调整，如果抓手8未抓正，即抓取的树枝与抓手8的侧面不垂直，抓手8就会受到一个扭矩载荷，当载荷足够大时可能会对整车稳定性产生一定影响；另外，在链锯9进行树枝修剪时，扭矩载荷会使正在被切断的树枝发生位移，导致链锯9卡滞，从而出现切不断树枝的情况。目前，在进行树枝修剪作业时，主要是操作者通过摄像头观察抓树枝的角度，不断地调整第一回转减速机6和第二回转减速机7以调整抓手8的姿态，使抓手8尽量抓正，但是手动调整费时费力，而且很难将锯木夹4调整至最佳作业姿态，即抓手8抓正树枝。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种锯木夹的浮动控制系统及浮动控制方法、高空树枝修剪车，以解决现有手动调整锯木夹姿态的方式存在的费时费力且难以将锯木夹调整至最佳作业姿态的技术问题。
4.根据本发明的一个方面，提供一种锯木夹的浮动控制系统，包括：
5.油缸，用于驱动锯木夹的抓手合拢或松开；
6.第一马达和第二马达，分别用于驱动第一回转减速机和第二回转减速机的外圈转动；
7.第一换向阀、第二换向阀和第三换向阀，分别设置在油缸、第一马达和第二马达与液压系统的主油路之间的连接管路上；
8.第一电磁阀和第二电磁阀，分别用于控制第一马达和第二马达的进、出油口之间的通断；
9.控制器，分别与液压系统、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀电性连接，用于先控制第二换向阀和第三换向阀得电，第一马达和第二马达分别驱动第一回转减速机和第二回转减速机的外圈转动，以使锯木夹对准目标树枝，然后同时控制第一换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀得电、控制第二换向阀和第三换向阀失电，油缸驱动抓手合拢以抓取树枝，且第一回转减速机和第二回转减速机的外圈处于浮动状态，使得在抓手抓紧树枝的过程中，第一回转减速机和第二回转减速机的外圈进行自适应调整，以将锯木夹调整至最佳抓取姿态。
10.进一步地，控制器还用于在锯木夹调整至最佳抓取姿态后，控制第二换向阀和第三换向阀失电，以锁止第一回转减速机和第二回转减速机的外圈。
11.进一步地，第一电磁阀和第二电磁阀为两位四通换向阀，两位四通换向阀的两个工作油口分别与马达的进、出油口连接，进油口和回油口均与主回油路连接，在控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀得电后，马达的进、出油口均与主回油路连通，此时马达处于自由旋转状态，从而使第一回转减速机和第二回转减速机的外圈处于浮动状态。
12.进一步地，第一电磁阀和第二电磁阀为两位两通电磁阀，其设置在马达的进、出油口之间，在控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀得电后，马达的进、出油口直接连通，此时马达处于自由旋转状态，从而使第一回转减速机和第二回转减速机的外圈处于浮动状态。
13.进一步地，控制器通过控制第一马达和第二马达的旋转方向来控制锯木夹的摆动方向和旋转方向，并通过控制第一马达和第二马达的转速来控制锯木夹的摆动角度和旋转角度，以调节锯木夹的位姿。
14.进一步地，在将锯木夹对准目标树枝的过程中，通过锯木夹的监控系统实时观测锯木夹的姿态。
15.另外，本发明还提供一种锯木夹的浮动控制方法，采用如上所述的浮动控制系统，包括以下内容：
16.控制第二换向阀和第三换向阀得电，通过控制第一马达和第二马达的工作状态使锯木夹对准目标树枝；
17.同时控制第一换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀得电、控制第二换向阀和第三换向阀失电，使得在抓手抓紧树枝的过程中，第一回转减速机和第二回转减速机的外圈进行自适应调整，以将锯木夹调整至最佳抓取姿态。
18.进一步地，在锯木夹调整至最佳抓取姿态后，还包括以下内容：
19.控制第二换向阀和第三换向阀失电，以锁止第一回转减速机和第二回转减速机的外圈。
20.进一步地，在将锯木夹对准目标树枝的过程中，通过控制第一马达和第二马达的旋转方向来控制锯木夹的摆动方向和旋转方向，并通过控制第一马达和第二马达的转速来控制锯木夹的摆动角度和旋转角度。
21.另外，本发明还提供一种高空树枝修剪车，采用如上所述的锯木夹的浮动控制系统。
22.本发明具有以下效果：
23.本发明的锯木夹的浮动控制系统，在下达树枝抓取指令后，先控制第二换向阀和第三换向阀得电，液压系统向第一马达和第二马达供油以驱动两个马达转动，从而驱动第
一回转减速机和第二回转减速机的外圈转动，进而使锯木夹进行左右摆动和绕中心轴线旋转，在使锯木夹对准目标树枝后，再同时控制第一换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀得电、控制第二换向阀和第三换向阀失电，此时油缸伸出驱动抓手合拢以抓取树枝，同时第一马达和第二马达处于自由旋转状态，第一回转减速机和第二回转减速机的外圈处于浮动状态，从而在抓手抓取树枝的过程中，通过树枝对抓手的反作用力驱动第一回转减速机和第二回转减速机的外圈进行自适应转动，实现锯木夹姿态的自适应调整，最终在抓手夹紧树枝时锯木夹也调整至最佳抓取姿态。其可以根据所抓树枝自动地调整作业姿态，浮动调整自适应，在修剪各种角度、方位的树枝时均能自动调整至最佳作业姿态，保证抓手抓正树枝后再进行作业，一方面消除了抓手对整车的额外拖拽、扭转载荷，使整车更加安全、稳定，另一方面使链锯动作更加顺利，避免频繁卡锯，对链锯本身的使用寿命也更加有利，而且提高了抓取、锯木的工作效率，从而提高了树枝修剪效率。
24.可以理解，本实施例的锯木夹的浮动控制方法、高空树枝修剪车同样具有上述优点。
25.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
26.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
27.图1是现有高空树枝修剪车的结构示意图。
28.图2是现有锯木夹的结构示意图。
29.图3是本发明优选实施例的锯木夹的浮动控制系统的液压原理示意图。
30.图4是本发明另一实施例的锯木夹的浮动控制系统的液压原理示意图。
31.图5是本发明另一实施例的锯木夹的浮动控制方法的流程示意图。
32.附图标记说明
33.1、底盘；2、转台；3、臂架；4、锯木夹；5、支腿；6、第一回转减速机；7、第二回转减速机；8、抓手；9、链锯；10、监控系统；100、油缸；101、第一马达；102、第二马达；103、第一换向阀；104、第二换向阀；105、第三换向阀；106、第一电磁阀；107、第二换向阀。
具体实施方式
34.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
35.如图3所示，本发明的优选实施例提供一种锯木夹的浮动控制系统，包括：
36.油缸100，用于驱动锯木夹的抓手合拢或松开；
37.第一马达101和第二马达102，分别用于驱动第一回转减速机和第二回转减速机的外圈转动；
38.第一换向阀103、第二换向阀104和第三换向阀105，分别设置在油缸100、第一马达101和第二马达102与液压系统的主油路之间的连接管路上；
39.第一电磁阀106和第二电磁阀107，分别用于控制第一马达101和第二马达102的
进、出油口之间的通断；
40.控制器，分别与液压系统、第一换向阀103、第二换向阀104、第三换向阀105、第一电磁阀106和第二电磁阀107电性连接，用于先控制第二换向阀104和第三换向阀105得电，第一马达101和第二马达102分别驱动第一回转减速机和第二回转减速机的外圈转动，以使锯木夹对准目标树枝，然后同时控制第一换向阀103、第一电磁阀106和第二电磁阀107得电、控制第二换向阀104和第三换向阀105失电，油缸100驱动抓手合拢以抓取树枝，且第一回转减速机和第二回转减速机的外圈处于浮动状态，使得在抓手抓紧树枝的过程中，第一回转减速机和第二回转减速机的外圈进行自适应调整，以将锯木夹调整至最佳抓取姿态。
41.可以理解，油缸100与锯木夹的至少一个抓手驱动连接，当油缸100伸出时驱动锯木夹的抓手合拢以抓取树枝，当油缸100缩回时驱动锯木夹的抓手松开。锯木夹的第一回转减速机和第二回转减速机的内圈均为固定，第一回转减速机和第二回转减速机的外圈分别与第一马达101和第二马达102驱动连接，通过第一马达101驱动第一回转减速机的外圈转动、通过第二马达102驱动第二回转减速机的外圈转动，或者通过第二马达102驱动第一回转减速机的外圈转动、而通过第一马达101驱动第二回转减速机的外圈转动，从而实现回转减速机的内外圈相对转动，从而可以驱动锯木夹进行左右摆动和绕中心轴线旋转。其中，锯木夹的摆动方向和旋转方向由马达旋转方向决定，例如，当第一马达101正旋时，驱动锯木夹向左摆动，而当第一马达101反旋时，驱动锯木夹向右摆动；当第二马达102正旋时，驱动锯木夹绕中心轴线顺时针转动，当第二马达102反旋时，驱动锯木夹绕中心轴线逆时针转动。第一换向阀103设置在油缸100与液压系统的主油路连接的管路上，具体地，第一换向阀103的两个工作油口分别与油缸100的进、出油口连接，第一换向阀103的进油口与主供油路连接、出油口与主回油路连接，通过控制第一换向阀103的工作状态来控制油缸100的工作状态。第二换向阀104设置在第一马达101与液压系统的主油路之间的连接管路上，具体地，第二换向阀104的两个工作油口分别与油缸第一马达101的进、出油口连接，第二换向阀104的进油口与主供油路连接、出油口与主回油路连接，通过控制第二换向阀104的工作状态来控制第一马达101的工作状态。第三换向阀105设置在第二马达102与液压系统的主油路之间的连接管路上，具体地，第三换向阀105的两个工作油口分别与油缸第二马达102的进、出油口连接，第三换向阀105的进油口与主供油路连接、出油口与主回油路连接，通过控制第三换向阀105的工作状态来控制第二马达102的工作状态。可选地，所述第一换向阀103、第二换向阀104和第三换向阀105为三位四通电磁换向阀。当第一换向阀103处于中位时，油缸100不工作，当第一换向阀103左位得电时，液压系统向油缸100的无杆腔供油，驱动油缸100伸出，当第一换向阀103右位得电时，液压系统向油缸100的有杆腔供油，驱动油缸100缩回。当然，在本发明的其它实施例中，也可以是第一换向阀103右位得电时油缸100伸出，左位得电时油缸100缩回。当第二换向阀104和第三换向阀105处于中位时，第一马达101和第二马达102不工作，当第二换向阀104和第三换向阀105左位得电时，第一马达101和第二马达102正旋，而当第二换向阀104和第三换向阀105右位得电时，第一马达101和第二马达102反旋。当然，在本发明的其它实施例中，也可以是第二换向阀104和第三换向阀105右位得电时，第一马达101和第二马达102正旋，而当第二换向阀104和第三换向阀105左位得电时，第一马达101和第二马达102反旋。第一电磁阀106用于控制第一马达101的进、出油口之间的通断，当第一电磁阀106导通时，第一马达101的进、出油口之间直接连通。第二电磁阀107用于控
制第二马达102的进、出油口之间的通断，当第二电磁阀107导通时，第二马达102的进、出油口之间直接连通。
42.可以理解，本实施例的锯木夹的浮动控制系统，在下达树枝抓取指令后，先控制第二换向阀104和第三换向阀105得电，液压系统向第一马达101和第二马达102供油以驱动两个马达转动，从而驱动第一回转减速机和第二回转减速机的外圈转动，进而使锯木夹进行左右摆动和绕中心轴线旋转，在使锯木夹对准目标树枝后，再同时控制第一换向阀103、第一电磁阀106和第二电磁阀107得电、控制第二换向阀104和第三换向阀105失电，此时油缸100伸出驱动抓手合拢以抓取树枝，同时第一马达101和第二马达102处于自由旋转状态，第一回转减速机和第二回转减速机的外圈处于浮动状态，从而在抓手抓取树枝的过程中，通过树枝对抓手的反作用力驱动第一回转减速机和第二回转减速机的外圈进行自适应转动，实现锯木夹姿态的自适应调整，最终在抓手夹紧树枝时锯木夹也调整至最佳抓取姿态。本发明的锯木夹的浮动控制系统，可以根据所抓树枝自动地调整作业姿态，浮动调整自适应，在修剪各种角度、方位的树枝时均能自动调整至最佳作业姿态，保证抓手抓正树枝后再进行作业，一方面消除了抓手对整车的额外拖拽、扭转载荷，使整车更加安全、稳定，另一方面使链锯动作更加顺利，避免频繁卡锯，对链锯本身的使用寿命也更加有利，而且提高了抓取、锯木的工作效率，从而提高了树枝修剪效率。
43.可以理解，控制器还用于在锯木夹调整至最佳抓取姿态后，控制第二换向阀104和第三换向阀105失电，以锁止第一回转减速机和第二回转减速机的外圈。当抓手抓正且夹紧目标树枝后，控制器控制第二换向阀104和第三换向阀105失电，第一马达101和第二马达102不能再旋转，第一回转减速机和第二回转减速机的外圈无法转动，从而实现第一回转减速机和第二回转减速机锁止，防止在链锯切断树枝的过程中树枝发生位移。
44.具体地，第一电磁阀106和第二电磁阀107为两位四通换向阀，两位四通换向阀的两个工作油口分别与马达的进、出油口连接，进油口和回油口均与主回油路连接，在控制器控制第一电磁阀106和第二电磁阀107得电后，马达的进、出油口均与主回油路连通，且第二换向阀104和第三换向阀105不得电处于中位，液压系统不再向第一马达101和第二马达102供油，此时马达处于自由旋转状态，从而使第一回转减速机和第二回转减速机的外圈处于浮动状态。
45.可选地，如图4所示，在本发明的另一实施例中，作为另一种选择，第一电磁阀106和第二电磁阀107为两位两通电磁阀，其直接设置在马达的进、出油口之间，在控制器控制第一电磁阀106和第二电磁阀107得电后，马达的进、出油口直接连通，且第二换向阀104和第三换向阀105不得电处于中位，液压系统不再向第一马达101和第二马达102供油，此时马达处于自由旋转状态，从而使第一回转减速机和第二回转减速机的外圈处于浮动状态。
46.可以理解，控制器通过控制第一马达101和第二马达102的旋转方向来控制锯木夹的摆动方向和旋转方向，并通过控制第一马达101和第二马达102的转速来控制锯木夹的摆动角度和旋转角度，以调节锯木夹的位姿。具体的调整过程可以是手动进行，也可以是基于图像识别进行位置定位后自动进行。可选地，在将锯木夹对准目标树枝的过程中，操作者可以通过锯木夹的监控系统实时观测锯木夹的姿态，以便于根据锯木夹的实时姿态手动控制第一马达101和第二马达102的工作状态，使锯木夹尽快调整至对准目标树枝，从而提高了修剪效率。
47.另外，如图5所示，本发明的另一实施例还提供一种锯木夹的浮动控制方法，优选采用如上所述的浮动控制系统，浮动控制方法包括以下内容：
48.步骤s1：控制第二换向阀104和第三换向阀105得电，通过控制第一马达101和第二马达102的工作状态使锯木夹对准目标树枝；
49.步骤s2：同时控制第一换向阀103、第一电磁阀106和第二电磁阀107得电、控制第二换向阀104和第三换向阀105失电，使得在抓手抓紧树枝的过程中，第一回转减速机和第二回转减速机的外圈进行自适应调整，以将锯木夹调整至最佳抓取姿态。
50.可以理解，本实施例的锯木夹的浮动控制方法，在下达树枝抓取指令后，先控制第二换向阀104和第三换向阀105得电，液压系统向第一马达101和第二马达102供油以驱动两个马达转动，从而驱动第一回转减速机和第二回转减速机的外圈转动，进而使锯木夹进行左右摆动和绕中心轴线旋转，在使锯木夹对准目标树枝后，再同时控制第一换向阀103、第一电磁阀106和第二电磁阀107得电、控制第二换向阀104和第三换向阀105失电，此时油缸100伸出驱动抓手合拢以抓取树枝，同时第一马达101和第二马达102处于自由旋转状态，第一回转减速机和第二回转减速机的外圈处于浮动状态，从而在抓手抓取树枝的过程中，通过树枝对抓手的反作用力驱动第一回转减速机和第二回转减速机的外圈进行自适应转动，实现锯木夹姿态的自适应调整，最终在抓手夹紧树枝时锯木夹也调整至最佳抓取姿态。本发明的锯木夹的浮动控制方法，可以根据所抓树枝自动地调整作业姿态，浮动调整自适应，在修剪各种角度、方位的树枝时均能自动调整至最佳作业姿态，保证抓手抓正树枝后再进行作业，一方面消除了抓手对整车的额外拖拽、扭转载荷，使整车更加安全、稳定，另一方面使链锯动作更加顺利，避免频繁卡锯，对链锯本身的使用寿命也更加有利，而且提高了抓取、锯木的工作效率，从而提高了树枝修剪效率。
51.可以理解，在锯木夹调整至最佳抓取姿态后，锯木夹的浮动控制方法还包括以下内容：
52.步骤s3：控制第二换向阀104和第三换向阀105失电，以锁止第一回转减速机和第二回转减速机的外圈。
53.可以理解，在将锯木夹对准目标树枝的过程中，通过控制第一马达101和第二马达102的旋转方向来控制锯木夹的摆动方向和旋转方向，并通过控制第一马达101和第二马达102的转速来控制锯木夹的摆动角度和旋转角度。
54.另外，本发明的另一实施例还提供一种高空树枝修剪车，采用如上所述的锯木夹的浮动控制系统。
55.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。