CN111867364B - 用于放置线扎带的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于放置线扎带的设备。该设备包括：线导引器(41，44，46，100)、形成线导引器(41)的一部分的枢转钩(40)、捆扎线机械进给器(44)、用于切断线的刀片(46)、旋转打结器(30)、单个电动马达(22)、包括用于顺序致动所述钩(40)和所述刀片(46)的轮(60)的传动机构、顺序致动轮(60)的角度位置的第一传感器(130)以及用于控制与第一角度位置传感器(130)相连的电动马达(22)的电子电路(120)。根据本发明，第一角度位置传感器(130)是连续可变的信号传感器，其在360°的角度范围内对顺序致动轮(60)的旋转敏感。本发明可用于树木栽培和葡萄栽培领域。

Description

用于放置线扎带的设备

技术领域

本发明涉及一种用于放置线扎带(线紧固件，attache filaire)的设备。

这种也被称为“捆扎枪”的设备用于树木、灌木或灌木丛的小树枝或枝条的附接，甚至用于葡萄藤到薄支架上、尤其是培育线上的附接。

附接通过由捆扎枪定位和打结(卷成螺旋状，缠绕)的扎带线完成。

在葡萄栽培领域，将葡萄枝和藤条附接在培育支架上是一项耗时的年度作业，它需要放置大量的扎带。每公顷作物要放置的扎带数量从9000到80000不等。

本发明主要应用于树木栽培和葡萄栽培领域。

背景技术

专利EP 0763323给出了现有技术的说明。

所述专利EP 0763323涉及一种配有直流单致动马达的捆扎枪。该捆扎枪在操作员按下枪扳机启动的捆扎循环期间围绕待捆扎元件形成打结的扎带。该马达为枪的扎带放置头提供机械致动，用于从扎带线制备捆扎的功能，以及用于在将扎带放置在待捆扎的元件周围后包含打结扎带线的操作。

该枪的扎带放置头包括枢转钩，该枢转钩构成扎带线导引器的一部分。为围绕待附接的元件，该钩可以在允许待附接元件通过放置头的打开位置和其中可以围绕待捆扎的元件打结扎带线的闭合位置之间枢转。

马达连接到复杂的传动机构上，以用于执行捆扎循环的主要功能，具体地说是进给扎带线、闭合钩、剪断扎带线、旋转打结器以及最后打开钩。

传动机构包括顺序致动轮，该致动轮在旋转一整圈的过程中起作用，从而导致钩的闭合、扎带线进给辊的致动、刀片的致动和钩的打开。致动轮的顺序运动通过一组用于进给辊的齿轮或通过一组用于钩和刀片的凸轮和连杆传输到各个部件。致动钩的凸轮和连杆组包括与进给辊结合的压辊，以用于接合和分离扎带线的推进。

传动机构还包括围绕待捆扎元件打结扎带线的打结器。

顺序致动轮和打结器分别通过飞轮和反向传动联接到马达。以该方式，对于马达在第一旋转方向上的旋转，仅致动顺序致动轮，而打结器保持休止。相反，对于马达在与第一旋转方向相反的旋转方向上的旋转，只有打结器被致动，而顺序致动轮保持休止。

顺序致动轮和打结器的选择性致动是通过根据电动马达指令的操作来实现的。为此，为马达提供了供电和控制电路，用于在第一旋转方向和相反的旋转方向上致动马达的旋转方向和转速。

顺序致动轮包括两个定位在预定角度位置的定位磁体。在定位磁体在霍尔效应传感器前通过的过程中，向用于马达的控制电路发送瞬时信号，以启动用于马达的指令设置的更改(例如转速、方向)。

它与打结器类似，该打结器包括两个对称布置的定位磁体，所述定位磁体在打结器旋转过程中在霍尔效应传感器前相继通过，以便向用于马达的控制电路产生瞬时信号，并在那里同样启动对用于马达的指令设置的更改(例如旋转速度、方向)。

第一个困难在于，定位磁体的定位需要精确加工，需要与磁体在霍尔效应传感器前通过所触发的瞬时信号启动的用于马达的设置有关的精度。

用于顺序致动轮和打结器的定位磁体的角度布置用于在顺序致动轮的一整圈内启动捆扎循环的不同阶段，并且不可能在这些位置之外向马达的控制电路产生信号。

例如，在断开扎带线进给时，用于停止马达的特定指令将要求在顺序致动轮上放置额外的定位磁体，但也要求该磁体产生与捆扎循环期间由其他定位磁体作用产生的信号不同的信号，从而在执行捆扎循环期间，其信号被马达的电子控制电路屏蔽。因此，除捆扎循环外的其他功能的实现将需要倍增辅助定位磁体，其中每个磁体在霍尔效应传感器之前通过时产生不同的信号，在执行捆扎循环期间被屏蔽，并乘以捆扎枪的实现复杂性。这项操作虽然对工具的维护和线的更换是必不可少的，但它是人工完成的，需要大量的努力。

另一个问题与检测预设角度位置时系统的惯性有关。例如，当打结器停止时，它需要相对于扎带线导引器的精确定位，以在旋转打结器之前，在下一个捆扎循环中允许扎带线不受限制地通过。在打结器旋转期间，由于其惯性，无法以足够的精度将它停在所需的角度位置。然后，马达首先被停止，然后重新供电以强烈限制打结器惯性的转速转动，由此在检测到后面的定位磁体时将打结器停止在其预设位置。当马达的速度很快时，这种现象更为重要。

发明内容

在下文中，术语“上游”和“下游”被理解为相对于从扎带线的入口到扎带线放置头中的线导引器末端的线路径的推进方向。

由于检测到顺序致动轮或打结器的预设角度位置，上述打结枪的已知操作在按下扳机以执行完整捆扎循环期间起作用。另一方面，它不允许操作员将工具自动停止在这些预设位置之间的位置的特定操作，但允许例如这些部件的特定定位，以便于维护操作或添加新的扎带线。

已知的捆扎枪操作也不允许在检测到该位置时将工具瞬时停止在该预设位置。此外，如果这种停止是可能的，它将是突然的，并将通过导致其过早磨损而损害工具的机械部件的耐久性，这大大限制工具的寿命。

因此，重要的是既能限定不同于整个捆扎循环的预设角度位置的新的角度位置，又能以大约一度的角度精度预测到达任意角度位置，从而使马达的设置在通过这个角度位置的精确时刻得到满足。

为克服这些困难，本发明更精确地提出了一种扎带(捆绑件，紧固件)放置设备，它包括：

-线导引器，其用于扎带线并且在导线入口和固定的导引器末端之间延伸；

–枢转钩，其具有一个自由钩末端，其中，该钩形成所述线导引器的一部分，并且打开位置和闭合位置之间自由枢转，在所述打开位置中所述自由钩末端与固定导引器末端分离开，在所述闭合位置中所述自由钩末端与所述固定导引器末端对准；

-机械的扎带线(捆绑线)进给器，其设置在所述钩的上游；

-线切断刀片(用于切断线的刀片)，其设置在所述钩的下游；

-旋转打结器，其具有扎带线进给器，所述扎带线进给器布置在钩的上游和下游以及刀片的下游，其中，这些进给器被配置为在旋转打结器与线导引器的对准位置处截取扎带线；

–电动马达，其连接到传动机构，该传动机构包括用于所述钩和所述刀片的顺序致动轮；

-顺序致动轮的第一角度位置传感器，其配置成在顺序致动轮的360°的旋转角度范围内发送连续可变的第一角度位置信号，其中该第一角度位置传感器与顺序致动轮和电动马达中的至少一个相关联；

-用于电动马达的电子控制电路，其连接到第一角度位置传感器，并从该角度位置传感器接收第一角度位置信号，以根据所述第一角度位置信号致动所述马达。

扎带线可包括至少一根金属线，优选带有套管的线，例如布置在两条纸带或塑料材料带之间的软钢或不锈钢线。线储备可以由线圈形成，例如用户皮带上或枪上携带的线圈。通过朝向用户的后部线入口将扎带线插入扎带放置设备中。

然后，扎带线则在扎带放置设备中沿着引导器从线入口到固定的导引器末端行进。

线导引器的主要功能部分由弧形钩形成，该弧形钩用于围绕待捆扎的元件定位。该钩具有两个末端，包括第一末端和第二末端，该第一末端可通过枢轴连杆连接到放置设备的主体上，该第二末端为自由末端，扎带线朝向该第二末端被引导。它也可以是如文献EP1114578中那样围绕中心轴枢转的形式。所述钩是设备的扎带放置头的一部分。

在该钩的被称为“打开”的位置，钩的自由末端远离固定导引器末端，也远离随后描述的打结器。钩的打开位置提供了用于接收待捆扎在扎带放置头上的元件的通道。一般来说，它包括藤蔓或藤条和培育线。

在打开位置，放置头中的扎带线路径中断。

当钩处于被称为“闭合”的位置时，重新建立路径。在闭合位置，钩的自由末端与固定导引器末端相邻并与之对准。由此限定了扎带线的连续路径。

扎带线沿路径的推进由推进进给器提供。推进进给器可以包括位于钩上游的机械进给辊。更精确地说，扎带线可以夹在进给辊和压辊之间，并由进给辊进给。优选地，辊具有压入线的槽，以改进进给而不打滑。

根据另一种可能性，线的推进进给器还可以包括滑动钳口，滑动钳口在相对于钩的远端位置处连续地抓住扎带线并在近端位置将其松开。

如前所述，扎带放置头还包括刀片，用于在将扎带线从导引器的固定末端推出后切断扎带线。将扎带线切断为一定长度的段，该段从刀片延伸到导引器的固定末端，以形成长度均匀的扎带。

刀片例如可以由旋转的切断机形成。

形成扎带的另一个必要部件是旋转打结器。在切断后，打结器在其自由末端、即靠近固定导引器末端的末端和靠近刀片的末端附近截取扎带线。打结器的旋转、更具体地说是打结器的扎带线进给器的旋转，用于旋转地捆绑扎带线的自由末端，并进行打结，以将待捆扎元件周围的扎带拉紧。

一个或多个电动马达可提供操作扎带放置设备的各种机构所需的机械能，其中每个电动马达都与工具的至少一个功能有关，包括线的进给、钩的旋转、扎带线的切断和线的打结。所述一个或多个电动马达可由集成在扎带放置设备中的电池或被用户携带的电池来提供能量。电池可以由同样控制马达的电子电路致动。

传动机构将每个马达连接到一个或多个致动器，钩的闭合和扎带线的切断中的至少两个功能的传动机构包括顺序致动轮。

顺序致动轮配有一定数量的致动凸轮。凸轮与连杆结合，以控制刀片和钩的枢转。凸轮和连杆系统的操作的详细说明见文献EP 0763323。

与顺序致动轮的传动机构相关联的电动马达与用于致动马达的各个阶段(相)的供电的电子控制电路相关联。当它包含被称为“无刷”马达的永磁无刷三相同步马达时，优选有三个阶段。当它包含到产生高工作速度和节省能源的电池时，这种类型的马达是优选的，因为它的产量高。特别是在无刷的情况下，完全消除了摩擦，延长了马达的使用寿命。

具体地，电子控制电路可以设定在多个阶段的马达的旋转方向和马达在每个方向上的旋转速度，以用于加速、保持转速和减速。当工具包括多个电动马达时，电子控制电路还可以用于协调、控制和引导工具的各种马达的功能。

电子控制电路接收第一角度位置信号并确定瞬时电流或电压参数，所述瞬时电流或电压参数被连续施加于马达的多个阶段，以控制马达的瞬时转速。具体地，当它包含永磁无刷三相同步马达时，电子电路计算并应用马达的各连续阶段的供电电流频率。第一角度位置信号是可反映顺序致动轮的瞬时角度位置的信号。

第一角度位置信号由顺序致动轮的第一角度传感器发出。

同样合适的是，第一角度位置传感器不一定与顺序致动轮相关联，而是可与致动顺序致动轮的电动马达相关联，或者通常与机械地连接到具有已知减速或倍增系数的顺序致动轮旋转的任意旋转轴或旋转部件相关联。

因此，当第一角度位置传感器对顺序致动轮的旋转、电动马达的旋转或对另一部件例如旋转地固定在顺序致动轮或马达上的传动轴的旋转敏感时，认为第一角度位置传感器与顺序致动轮或电动马达相关联。

来自第一角度位置传感器的第一角度位置信号可以是来自传感器的直接信号或可以是从来自传感器和/或与电动马达的操作相关的参数的测量的信号计算出的复杂信号。

事实上，如果可以将第一角度位置传感器定位在电动马达上，则也可以(例如在永磁无刷三相同步马达的情况下)通过基于马达参数(例如不同阶段的电压或电流)的算法来确定转子的角度位置。由于马达的参数是由马达的电子控制电路直接决定的，因此，通过例如一个处理器利用来自该指令的信息就足够了。然后，处理器可以提供用于形成第一角度位置信号的信号。

根据本发明的特征，第一角度位置传感器是具有连续可变信号的传感器，其对致动轮在360°角范围内的旋转敏感。换言之，传感器发送的第一角度位置信号用于连续地反映顺序致动轮的角度位置，具体是顺序致动轮在360°范围内的瞬时绝对角度位置。

当信号是可变模拟信号或由连续相继的离散值形成的数字信号时，第一角度位置信号是连续可变的，其中离散值反映了顺序致动轮在一整圈内的瞬时绝对角度位置，因而每个角度位置对应一个不同的值。在这种情况下，值的数目优选大于或等于180或大于360，以便具有优于一度的角度的精度。它还用于预测顺序致动轮到预定角度位置的到达。

该传感器因此与文献EP 0763323的捆扎枪中使用的传感器不同，该文献中的传感器仅当定位磁体在传感器之前通过时发出脉冲信号，并对顺序致动轮的所有位置(除定位磁体标记的位置外)发出零或恒定信号。

本发明的第一角度传感器可以是磁性或光学传感器。

在具体实施例中，第一角度传感器是与安装在轴的轴末端上的至少一个旋转磁体相关联的霍尔效应传感器，该轴旋转地固定到顺序致动轮和与顺序致动轮关联的电动马达中的至少一个。它可以是顺序致动轮的旋转轴，也可以是与顺序致动轮的旋转轴同步的轴。

具体地，磁体可以包括南北两极，在垂直于轴的平面中旋转安装在轴末端，从而产生旋转磁场。随旋转角度而连续变化的磁场可由沿平行于其旋转轴的轴放置的磁体对面的第一角度传感器的一个或多个磁阻或霍尔效应探头感测。

根据第一角度位置传感器的另一种实现可能性，它可以包含光学角度传感器，该光学角度传感器与旋转地固定到顺序致动轮上的圆形测试图案相关联。测试图案可以例如包括连续的光学基准，以便提供顺序致动轮的角度位置的第一采样信号。圆形测试图案可由顺序致动轮负载。在这种情况下，它可以包含商用的光学旋转编码器。

根据第一角度位置传感器的另一种实现可能性，该第一角度位置传感器适用于其中与顺序致动轮相关联的马达是永磁无刷三相同步马达的设备，第一角度位置传感器可包括用于马达的各阶段的电压和电流中的至少一个的测量电路，并包括计算单元，该计算单元被配置为基于来自测量电路的测量信号建立第一角度位置信号。

这里，术语计算单元是指处理器，例如专用集成电路的形式，或执行软件的处理器的形式。

具体地，马达转子的相对角度位置可通过测量确定，即给定马达的各阶段的电压或电流特性的瞬间值，其中可基于电子控制电路发送至马达的各阶段的控制信号中的参数来确定测量。根据转子的位置，再加上马达相对顺序致动轮的机械减速比，可以计算顺序致动轮的相对角度位置。该操作可由第一角度位置传感器的计算单元完成。例如，它包括处理器以及包含减速比数值的存储器。在这种情况下，它可以与对顺序致动轮的参考角度位置敏感的参考传感器相关联。参考传感器例如可以是与定位磁体相关联的简单霍尔效应传感器，例如在捆扎循环开始时，为顺序致动轮提供单一角度参考。在这种情况下，计算单元可用于根据来自马达转子的相对角度位置和参考角度位置的测量信号，确定第一角度位置信号，从而建立顺序致动轮的绝对角度位置。

由第一角度位置传感器发送的第一角度位置信号将有关顺序致动轮的瞬时角度位置的信息传送到马达的电子控制电路。因此，该信息可用于致动，例如，以降低的速度逐渐停止，直到顺序致动轮停止在预定的角度位置。特别地，马达的转速可以伺服(随动，从动，束缚)于顺序致动轮的角度位置。例如，它可以被伺服控制，以便随着接近所需的停止位置而逐渐减速。

这种致动用于避免顺序致动轮的突然停止，同时也减少了停止该致动轮和将其定位到预定角度位置所需的总时间。因此，第一角度位置传感器用于预测与顺序致动轮相关联的马达的控制动作，其中这些动作是在顺序致动轮的位置处于预定位置的时刻完成的。顺序致动轮的预定位置可以预先存储在马达的电子控制电路中，并且可以在不改变工具的机械结构的情况下更改或添加它们。顺序致动轮的每个预定角度位置都可能导致电动马达的控制中的不同动作，因为这些位置在用于工具的控制软件中被考虑，或用于执行捆扎循环或用于执行特定指令。

马达的电子控制电路实际上可以包括专用处理器或由指令软件致动的处理器。用于马达的电子控制电路也可包括存储器，用于存储与马达的控制阶段相关联的顺序致动轮的预设位置。例如，对应于马达的停止旋转、马达的减速或马达的加速的顺序致动轮的预定位置可被存储。

扎带放置设备还可以包括用于旋转打结器的第二角度位置传感器、与旋转打结器相关联的电动马达、以及用于与旋转打结器相关联的所述电动马达的电子控制电路，其中，控制电路连接到第二角度位置传感器，并且接收来自第二角度位置传感器的第二角度位置信号，以用于依据所述第二角度位置传感器致动所述马达。

与旋转打结器相关联的电动马达可以是连接到包括顺序致动轮的传动机构的电动马达。在这种情况下，与旋转打结器相关联的电动马达的电子控制电路也是连接到第一角度位置传感器的电子控制电路，亦即连接到包括顺序致动轮的传动机构的电动马达的电子控制电路。它包含单个电动马达的实施例，该单个电动马达可以选择性地致动顺序致动轮和打结器。

根据另一种可能性，与打结器相关联的电动马达是与连接到包括第一顺序致动轮的传动机构的电动马达不同的电动马达。

在采用两个马达的实施例的情况下，单个控制电路可用于控制和同步用于顺序致动轮的马达和用于打结器的马达的指令。然后，电子控制电路进一步接收第二角度位置信号。

第二角度位置传感器传递第二角度位置信号，允许与打结器相关联的马达的电子控制电路在致动打结器运动的旋转阶段致动马达停止旋转。停止旋转可以被致动，从而使打结器在停止时与扎带线的路径对准。

当用于打结器的扎带线进给器、即进给器臂或可适用的打结器的扎带线通道开口位于允许扎带线在其移动到导引器的固定末端期间自由通过的位置时，打结器被认为与扎带线路径对准，然后在切断扎带线后和在打结器旋转过程中截取扎带线的末端。

与第一角度位置传感器一样，第二角度位置传感器是具有连续可变信号的霍尔效应传感器，其对与打结器旋转固定的轴的旋转敏感。它也可以是与定位在旋转固定至打结器的轴周围的测试图案相关联的光学传感器。

第二角度位置传感器还可以包括简单的传感器，例如具有定位磁体的霍尔效应传感器，它指示打结器的参考的角度位置的通过。在这种情况下，马达可以是永磁无刷三相同步马达，其中可以计算转子的相对角度位置，从而通过知道减速比来计算打结器的绝对角度位置。

来自第二角度传感器的信号可以在360°的角度范围内连续可变。它也可以在一个或多个更有限的角度范围内连续可变，其中每个角度范围在最小值和最大值之间连续变化，其中在使用霍尔效应传感器的示例中，当定位磁体在传感器之前通过时，达到最大值。信号连续可变的一个或多个角度范围大于20°，优选大于40°。第二角度位置传感器可以与例如两个旋转磁体相关联，当打结器本身具有180°轴对称性时，所述两个旋转磁体在与旋转地固定到打结器上的轴垂直的平面中对称地安装在支架上。

在这种情况下，第二角度位置传感器，通过在以每个磁体为中心的角度范围内传送连续可变的信号，对在轴旋转期间由旋转磁体靠近过程中引起的磁场变化敏感。由于打结器是对称的，每个磁体的位置允许打结器被定位，使其与扎带线路径对准。因为可以检测到磁体的接近情况，所以当打结器在扎带线路径上对准时，可以预期有足够的马达减速来停止它。由于打结器的轴对称性，扎带可以在半圈之内拧紧。

正如第一角度位置传感器，当其允许在大于20°且优选大于40°的至少一个角度范围内以大约一度的角度的精度考虑轴的角度位置时，来自第二传感器的第二角度位置信号可被认为是连续可变的。信号可以是模拟信号，也可以是表示轴的任意角度位置的数字信号。

可以使用模拟霍尔效应传感器，例如来自德州仪器公司的DRV5053，在这种情况下，可以知道磁体相对于第二角度位置传感器的角度位置超过40°。优选地，磁体位于打结器的轴线区域内。事实上，磁体越靠近打结器的旋转轴，其角度检测范围就延伸得越大。随着检测范围的扩大，第二角度位置传感器对面的磁体的到达可以更早地被检测到。在两个磁体对应于打结器的轴对称性而对称相对配置的情况下，可以精确地知道其中一个磁体在对应于打结器的轴对称性的180°路径上的位置；当两个磁体到第二角度传感器的距离相等时，第二角度位置信号处于其最小值，当磁体位于第二角度位置传感器的对面时，信号处于其最大值。

如上所述，用于马达的电子控制电路可配置用于马达旋转的至少一个第一停止阶段，在此期间，电动马达的转速伺服于顺序致动轮的角度位置。

伺服控制取决于第一个角度位置信号而发生。

这样的停止阶段也对应于稍后描述的被称为最后阶段的设备的指令处理的阶段。

旋转速度可尤其伺服用于在接近所需角度位置时减速，并在该角度位置停止。

特别地，第一停止阶段可以与钩的打开位置相关联。

换言之，它涉及到顺序致动轮的位置，在此位置，致动凸轮或致动辊来指令连杆的移动，从而导致钩从其闭合位置旋转到其打开位置。在捆扎循环期间，该角度位置对应于循环的开始和结束。

此外，如前所述，用于扎带线的推进进给器可以是辊式进给器，优选地包括用于在不打滑的情况下致动线的槽。它可以包括进给辊和压辊，其中压辊能在进给辊的闭合位置和释放压辊与进给辊之间的通道的提升位置之间移动，以用于停止例如扎带线的进给。

在此阶段，马达的停止阶段也可以与压辊的升高位置相关联。

该停止阶段允许根据需要更好地接近压辊，以便于清洁或更换压辊。它还允许在推进进给器中放置新的扎带线。

压辊可由杆和由顺序致动轮的凸轮推动的连杆致动。

此外，顺序致动轮可以是通过齿轮连接到进给辊的齿轮。在这种情况下，进给辊由顺序致动轮连续致动。但是，只有当顺序致动轮允许压辊和进给辊靠近，从而将扎带线压到进给辊上时，才可以操作扎带线的推进。

当马达在致动顺序致动轮的旋转方向上旋转时，可以提供与压辊的释放位置或钩的打开位置相对应的停止阶段。

致动马达的反向旋转的停止阶段也是可能的，尤其是当共享马达致动顺序致动轮和打结器时。

特别地，马达的电子控制电路可另外配置用于马达旋转的至少一秒的停止阶段，在此期间，电动马达的转速伺服于打结器的角度位置，其中第二停止阶段与前述的打结器与线导引器的对准位置有关。第二停止阶段与第一停止阶段不同。

在该停止阶段，马达的电子控制电路利用来自与打结器关联的第二角度位置传感器的第二角度位置信号。

一种使用如前所述的设备放置扎带线的方法，其可包括以下步骤：

-第一阶段，其包括钩的闭合，将扎带线推进到固定导引器末端，并在与顺序致动轮的旋转相关联的电动马达被来自顺序致动轮的第一角度位置信号控制的情况下切断扎带线；

-第二阶段，其包括打结器的致动，其中与打结器的旋转相关联的电动马达由来自打结器的第二角度位置信号控制；

-最后阶段，其包括钩的打开，将顺序致动轮定位在捆扎循环开始位置，然后停止与顺序致动轮旋转相关的电动马达旋转，其中所述电动马达在最后阶段由来自顺序致动轮的第一角度位置信号控制并在旋转上伺服控制。

将顺序致动轮定位在捆扎循环起始位置，使其能够响应用户触发扳机而立即开始新的捆扎循环。

循环开始位置是其中钩打开的位置。优选地，在此位置，扎带线已经部分地穿过打结器，并且已经部分地接合在钩中。

该过程的第一步骤理解为启动处于捆扎循环开始位置的顺序致动轮。

优选地，第一阶段可以伴随着钩的闭合。在这种情况下，在与用于闭合钩的顺序致动轮的旋转相关联的电动马达的减速和停止阶段，电动马达的转速伺服于顺序致动轮的角度位置。该停止对应于前面讨论的“第一停止阶段”。

与顺序致动轮的旋转相关联的马达转速通过第一角度位置信号伺服于顺序致动轮的角度位置，这特别允许在钩到达闭合位置的同时，降低转速以达到零转速。

利用这一特性，在提高总致动速度的同时，可以精确地达到闭合位置。

利用这一特性，还可以更缓慢地降低马达的转速，这可允许很大一部分的旋转动能得到回收。事实上，马达可包括发电机，用于减缓顺序致动轮的旋转，并在这种情况下，将能量传送给电池。

类似地，该过程的第二阶段可以包括马达减速和停止的阶段，伴随着将打结器定位在与扎带线导引器对准的位置。在这种情况下，在马达的减速和停止阶段，马达的转速伺服于打结器的角度位置。该停止对应于前面讨论的“第二停止阶段”。

伺服控制尤其使其可以同时达到马达的停止旋转和打结器的对准位置。

此外，逐步停止与打结器的旋转相关的电动马达旋转有助于平稳快速地到达打结器的对准位置，而不会对机械部件施加过大的应力，同时也避免了打结器的附加定位阶段。

也可以通过修改工具的致动软件和输入到存储器中的参数(例如新的优选预定角度位置)来添加或修改预设角度位置，而无需机械地修改刀具。此外，可以通过增加顺序致动轮的平均转速和节省额外阶段来缩短捆扎循环时间，同时还可以减少马达突然启动和停止在机械层面的有害影响。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从下面参考附图的描述显现出来。该描述以说明性而非限制性的方式给出。

图1是根据本发明的扎带放置设备的透视图。

图2示出图1中的设备在接收扎带之前围绕树枝的位置。

图3是图1中设备的视图，其中壳体的前部部分和电子控制电路已被抽出。

图4是扎带放置设备的主要部件和用于运动的传动机构的详细透视图。

图5是扎带放置设备的部件的另一透视图。

图6是根据本发明的用于扎带放置设备的马达的转速示意图，其给出了与现有技术的比较示例，并显示了在捆扎循环期间用于本发明的设备的功能的连续操作。

这些附图是按任意比例绘制的。

具体实施方式

在下面描述中，不同图中的相同的、相似的或等同的部件被标上相同的附图标记，以便于将一个图形与另一个图形区分。

图1是用于放置扎带的设备10的透视图。它具有捆扎枪的形状，其配备有手柄12和致动扳机14。手柄12固定在配备有扎带放置头18的设备主体16上。该致动手柄用于启动扎带放置操作。

扎带放置头18具有形成喙状部的端部19。在手柄12后部的另一端具有用于扎带线的入口20。例如，用于扎带线的入口20是用于接收从扎带线线圈中展开的连续扎带线的开口。扎带线未示出。

在优选实施例中，设备主体包围用于机械致动扎带放置头18的单个马达22。马达以虚线表示。

马达由被容纳在手柄12中的可充电电池24提供电能。该电池也是象征性表示。

在扎带放置头18的喙状部19的区域中，可以看到存在打结器30。

图2示出了扎带放置头18的喙状部19在待通过扎带固定的枝条R和培育线F上的接合。扎带未被示出。

在图3中，扎带放置头18的壳体的一部分被取出以便显示主要部件。

可以看到在图1中已经可见的旋转打结器30的存在。打结器配备有两个抓臂。它们构成扎带线进给器32，用于抓取和进给将被打结的扎带线。为简化起见，图中未显示扎带线。

可以注意到在打结器区域中存在钩40。钩被外壳的前部部分遮挡，该前部部分提供了在图1和图2中可见的喙状部19。钩40枢转安装在枢轴42上。它被示出为处于打开位置，该位置允许待捆扎的元件被引入到扎带放置头的喙状部下方。在闭合位置，如图4所示，钩40包围喙状部。

与电动马达相关联的运动传动机构50用于将运动从马达传送到打结器30。该马达的运动也被传送到钩40、用于扎带线的推进进给器44和用于切断扎带线的刀片46。

传动机构50在图4中被更好地显示，其以三维示出机构的部件在工具中的位置。它包括用于纵向轴54的致动小齿轮52，打结器30安装在纵向轴54上。纵向轴54通过致动小齿轮52连接到与打结器的旋转相关联的电动马达上。

在其中该设备的机械部件的致动由单个电动马达完成的优选实施例中，小齿轮52通过飞轮机构56连接纵向轴54，利用该飞轮机构，只在马达沿一个方向旋转时致动纵向轴54。马达在相反旋转方向上的旋转是自由的，不会致动纵向轴54。

传动机构50还包括顺序致动轮60，该顺序致动轮由与它相关联的马达致动。

在其中该设备的机械部件的致动由单个电动马达完成的优选实施例中，所述轮还通过飞轮机构66联接该马达。飞轮机构66只在马达沿与致动打结器的方向相反的方向旋转时用于致动顺序致动轮。联接齿轮用于将电动马达22联接到顺序致动轮60和小齿轮52上，以致动打结器。联接轮在图4中不可见。它以标记58出现在图5中。

顺序致动轮60是用于通过齿轮致动推进进给器44的齿轮。推进进给器44包括进给辊70和压辊72。进给辊70设有齿，用于改善扎带线的进给。它安装在轴91上，该轴旋转地固定在与顺序致动轮60持续接合的齿轮74上。

此外，顺序致动轮60在其侧面具有第一凸轮成形辊80。在其旋转期间，第一凸轮成形辊80致动杆82，该杆82由弹簧84加载并通过第一连杆86致动用于切断扎带线的刀片46。刀片46由与扎带线路径相交的旋转切断机形成。该切断机还配备有致动杆88，该杆具有接收第一连杆86的枢轴。

第一连杆86在承载进给辊70的轴91的上方通过并承载压辊72。压辊围绕固定在连杆86上的轴78自由旋转地安装。因此，通过由压力机或辊72的压力将扎带线保持在进给辊70上、然后分离压力机或辊、并旋转用于切断扎带线的切断机刀片，第一连杆86的运动用于持续推进扎带线。图4保留了这个位置。

图5示出了顺序致动轮的另一功能，即致动钩40。它还显示了马达22通过与锥形轮58接合的马达轴上的锥形小齿轮26对传动机构50的致动。这对应于这样的优选实施例，其中只有一个马达与顺序致动轮和打结器的旋转相关联。

第二凸轮成形辊90安装在顺序致动轮60的与接收第一凸轮成形辊的表面相反的表面上。第二凸轮成形辊90旨在与第二杆92接合。第二杆92的运动是围绕轴91的旋转。该枢转被传递到第二连杆96，该第二连杆通过枢轴42与钩40的杆部98相连。第二连杆96由弹簧94加载。

第二辊90与第二杆92的相互作用使钩40从图4所示的其闭合位置移动到图5所示的其打开位置。当第二辊90离开第二杆92时，弹簧94使第二连杆96返回到其中所述钩闭合的休止位置。

从图4和图5中可以看出，钩40设有槽41，该槽为扎带线提供了导引部分。

因此，扎带线的路径在进给辊70和压辊72之间通过，然后进入由切断机形成的刀片46，用于接合在钩的槽41内，并到达位于打结器30后面的钩40的自由的钩末端43的延伸部中的固定的导引器末端100。

位于扎带线路径中的部件组—尤其是机械的推进进给器44、由切断机形成的刀片46、钩的槽41、打结器30和固定的导引器末端100—构成了扎带线的导引器。扎带线本身是设备的附件，不是该设备的一部分。它未被示出。

打结器30、尤其是构成打结器30的扎带线进给器32的预紧臂在固定的导引器末端100之前并且在切断机出口处和钩的自由末端的下游截取在钩的上游的扎带线。

通过图4所示的打结器30的适当角度定位，可以很好地截取扎带线。这一位置的实现是由于电动马达的致动，其中马达的速度伺服于打结器的角度位置、尤其是在接近期望的位置时。

打结器的角度位置由构成本发明意义上的“第二角度位置传感器”的传感器110来测量。该第二角度位置传感器两个磁体112相关联，这些磁体围绕旋转地固定到打结器30的纵向轴54对称地安装在支架114上，并且处于与该轴垂直的平面中。第二角度位置传感器110优选是模拟传感器。它包含霍尔效应传感器或对由两个磁体112中的每一个产生的磁场的变化敏感的磁电阻。当磁体112中的一个最接近传感器时，磁场是最大的，但传感器在磁体接近时开始传递信号，或者在磁体移开时开始相反地传递信号。因此，在轴旋转一整圈期间，由于两个磁体围绕纵向轴54在直径上相对，由第二角度位置传感器110发出的第二角度位置信号分别通过两个最大值。最大信号给出打结器在静止位置的精确位置。

当两个磁体与第二角度位置传感器110的距离超过20°时，信号以最小值持续通过。因此，可以预测磁体的到达，从而降低马达的速度，以便在磁体到达传感器对面的时刻停止它，而不会超出其位置。

因此，需要注意的是，在这种情况下，有可能在打结器的每一整圈中以角度预测两个特征位置的到达，因为打结器必须在打结循环结束时精确地停止在其中一个位置上，而不需要提前停止马达以便以降低的速度重新启动至后面的位置。考虑到要进行的打结的数量，因此，连续检测停止位置有助于逐步降低马达的速度，以便在最后一圈精确停止在打结器的停止位置上。

第二角度位置传感器110连接到马达22的电子控制电路120，该控制电路利用第二角度位置信号的变化来伺服马达的转速，并致动打结器停止在与扎带线导引器对准的位置，尤其是与由钩40形成的导引器的部分对准。在打结器停止之前，会有减速阶段，在此期间，当接近停止位置时，其速度会降低。一个或多个停止位置可以存储在电子控制电路的存储器121中。

马达22的电子控制电路120还接收来自构成本发明意义上的“第一角度位置传感器”的另一传感器130的信号，该信号即第一角度位置信号。在图5中可以看到示意图。

第一角度位置传感器130优选为具有一个或优选多个霍尔效应探头的传感器。例如，它包含MPS类型的型号为MP9960的传感器。

第一角度位置传感器130与安装在轴134上的磁体132相关联，该轴134旋转地固定到顺序致动轮60。磁体132具有南北两个磁极，它们各自位于与轴134的轴线垂直的单个平面上。所讨论的轴134是接收顺序致动轮和与致动马达接合的联接齿轮58的轴。

轴134和磁体132以及顺序致动轮60的旋转在第一角度位置传感器130附近产生可变磁场，该磁场由第一角度位置传感器130转换成关于顺序致动轮的角度位置数据。该信号被提供给马达22的电子控制电路120，以使马达的速度伺服顺序致动轮的角度位置(包括用于与凸轮80和90的致动位置不同的位置)，并且当马达以致动顺序致动轮60的旋转方向运行时引起马达停止阶段。

在另一实施例中，第一角度位置传感器130可包括简易传感器、例如与用于顺序致动轮的定位磁体相关联的霍尔效应传感器，其指示例如捆扎循环开始位置的角度参考位置。用于参考角度位置的信号随后与马达各阶段的特征例如电压的测量电路140的值结合，从而给出相对于马达22的传感器的角度位置，这些均利用电子控制电路120的处理器160中的缩减特性来计算，从而产生第一角度位置信号。在该功能中，处理器160也是第一角度位置传感器的一部分。

尤其可设想两个具体的停止位置。它既包括图5所示的位置—其中钩40位于其最远的打开位置，也包括图4所示的位置—其中压辊72在参与切断线的运动中从进给辊70上升起。

钩的打开位置是一个重要的位置，在该位置中待附接的元件可以插入扎带放置头18中。

辊的升高位置是便于清洁推进进给器44和根据需要更换压辊72的位置。它还用于接合推进进给器44中的扎带线，或从中移除卡住的扎带线。

停止和维护位置的选择可以通过图1到图3中可见的放置设备主体上的指令界面来完成、尤其是使用“MODE(模式)”按钮来选择特定的预先设定的动作，通过马达的电子控制电路向马达发出指令，并使顺序作动轮旋转到预定位置。停止和维护位置的选择还可以与扳机14的特定致动相结合，例如将该扳机上的压力保持预定时间、例如2秒，该预定时间比扳机的正常致动时间长。

图6中再次示出了用于扎带放置的设备10的操作，该图以实线给出了扎带放置循环期间的马达转速的速度设置200。为了进行比较，由文献EP0763323中描述的设备构成的现有技术的扎带放置循环的设置300用虚线表示。

在图中，旋转速度在纵坐标上标出。正值表示与顺序致动轮的旋转相关联的马达的旋转方向。负值表示导致打结器旋转的、相反的马达旋转方向。它包含具有单个马达的优选实施例。在使用多个马达、尤其是用于致动旋转打结器的不同的马达的情况下，负值表示与打结器相关联的马达的速度设置。

横坐标显示从操作员致动扳机14进行捆扎的时刻开始的完整循环范围内的时间值。可以理解，在时刻0，钩是打开的，待捆扎元件可以插入到捆扎放置头中。

在第一阶段202中，与顺序致动轮相关联的电动马达被致动。随后，线的推进和钩的闭合被同时致动。顺序致动轮继续推进该线，直到其到达固定导引器末端。第一凸轮、即第一辊80与相关联的杆82接触以便通过致动切断机进行线的切断，然后与杆82分离以便在停止马达之前基于恢复弹簧84的作用使压辊72返回以压到该线上。在第一阶段，加速和减速斜率很小，同时将马达旋转设置为直至速度等级V20，例如9000RPM。因此，该设备的机械应力较小。

第一阶段202对应于现有技术的设备中的第一阶段302。

在第二阶段204，与打结器的旋转相关联的马达被致动。这对应于在具有单个马达的优选实施例的情况下马达旋转方向的改变。在此阶段，旋转打结器被旋转，顺序致动轮则保持在固定的角度位置。打结器根据用户的喜好进行更紧或更松的打结来进行捆扎。在该阶段开始时，马达的加速度用于达到转速等级V22，其中该速度的绝对值例如为10000RPM。

与打结器的致动相对应的第二阶段包括马达的渐进且缓慢的减速阶段206。微处理器基于圈数来计算减速阶段206的开始，以计算以逐渐变慢的速度进行的最后的圈数，直到其停止在打结器与扎带线导引器对准的位置。由于速度的逐渐降低，因此可以在马达停止时直接将扎带线打结器精确地定位在其预定位置。

本发明的扎带放置设备的第二阶段204可与现有技术的设备中的打结器的第二致动阶段304相比较。

可以注意到，在本发明的设备的第二阶段204期间，马达的最大转速V22高于现有技术的设备中的马达的速度V12。另一方面，第二阶段204的长度—包括减速阶段206—比现有技术的设备中的第二阶段304短。

在第二阶段204之后，与顺序致动轮相关联的马达被最后一次致动。在优选实施例中，这对应于单个马达的旋转方向的改变。在该最后阶段208中，顺序致动轮在其一整圈内完成旋转。在最后阶段208中，打结器停止，通过作用在杆92上的第二辊90将钩40带回到其初始打开位置，同时致动扎带线进给器以使线穿过打结器并部分推进到钩中。循环结束时，钩完全升起，马达停止，准备进行新的捆扎循环。

作为比较，可以注意到现有技术的捆扎枪在停止阶段308之前存在附加阶段310。该附加阶段310对应于考虑到在阶段304中形成打结时的速度V12和停止时的速度之间的马达的快速减速而对打结器进行的重新定位。这是因为，现有技术的设备中的霍尔效应传感器在打结器到达该位置时，为打结器的轴提供简单的角度位置脉冲。因此，在马达停机期间，考虑到打结器的机械惯性，打结器没有精确定位。因此，附加阶段310用于控制打结器以比形成打结时的速度V12慢的速度V14进行旋转。检测到下一个磁体时停止。从而，旋转能量小得多，在马达停止时更容易精确定位打结器。

如前所述，由于用于现有技术的捆扎枪的马达是直流马达，其转速低于永磁三相同步马达，并且更难管理该设备的捆扎循环的阶段302、304、308和310所示的缓慢加速和减速斜率。速度等级V10、V12和V14例如分别为7400、6000和3500RPM。

还可以注意到，在现有技术中，循环的总长度T1为大约500ms，但由于它包含直流马达，因此它可以根据数值变化，从电池充满电时的450ms到电池被放电但仍允许执行捆扎循环时的550ms。它比采用本发明的扎带放置设备获得的总循环长度T2(约400ms)长。具有更高转速容量和速度伺服的永磁三相同步马达的使用以及提供主要部件的连续角度位置的两个传感器的使用，通过预测其位置，可起到加快循环的平均速度的作用，同时控制马达的加速和减速阶段。这种操作显然更快，也更容易操作机械，提高了其寿命和可靠性。还可以注意到，马达的数字控制对电池的充电状态不敏感。因此，无论充电状态如何，T1的值几乎相同。

Claims (15)

1.一种扎带放置设备(10)，其包括：

-线导引器，其用于扎带线并且在线入口(20)和固定的导引器末端(100)之间延伸；

-枢转的钩(40)，其具有一个自由的钩末端(43)，其中，该钩形成线导引器的一部分，并且在打开位置和闭合位置之间自由枢转，在所述打开位置中所述自由的钩末端(43)与所述固定的导引器末端(100)分开，在所述闭合位置中所述自由的钩末端(43)与所述固定的导引器末端(100)对准；

-用于扎带线的机械的推进进给器(44)，其设置在所述钩(40)的上游；

-用于切断扎带线的刀片(46)，其设置在所述钩的下游；

-旋转打结器(30)，其具有布置在所述钩的上游和下游以及所述刀片的下游的扎带线进给器(32)，其中，所述扎带线进给器被配置为在旋转打结器与线导引器的对准位置中截取扎带线；

-电动马达(22)，其连接到传动机构(50)，所述传动机构包括用于所述钩(40)和所述刀片(46)的顺序致动轮(60)；

-顺序致动轮(60)的第一角度位置传感器(130)，其配置用于在顺序致动轮(60)的360°旋转角度范围上发送连续可变的第一角度位置信号，其中，所述第一角度位置传感器与所述顺序致动轮(60)和所述电动马达(22)中的至少一个相关联；

-用于电动马达(22)的电子控制电路(120)，其连接到所述第一角度位置传感器(130)，并从所述角度位置传感器接收所述第一角度位置信号，以根据所述第一角度位置信号致动所述电动马达。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一角度位置传感器(130)是霍尔效应传感器，它与安装在轴(134)的轴末端上的至少一个旋转磁体(132)相关联，所述轴旋转地固定到所述顺序致动轮(60)和所述电动马达(22)中的至少一个上。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电动马达(22)是永磁无刷三相同步马达；以及其中，所述第一角度位置传感器包括用于所述电动马达的各个阶段的电压和电流中的至少一者的测量电路(140)，以及计算单元，所述计算单元被配置为基于来自所述测量电路的测量信号建立所述第一角度位置信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述用于电动马达(22)的电子控制电路(120)包括存储器(121)，所述存储器用于存储与所述电动马达的控制阶段相关联的顺序致动轮的预设位置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，还包括用于所述旋转打结器(30)的第二角度位置传感器(110)、与所述旋转打结器相关联的电动马达、以及用于与所述旋转打结器相关联的所述电动马达的电子控制电路，其中，与所述旋转打结器相关联的所述电动马达的所述电子控制电路连接到所述第二角度位置传感器，并且接收来自所述第二角度位置传感器的第二角度位置信号，以用于基于所述第二角度位置传感器致动所述电动马达。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，与所述旋转打结器相关联的所述电动马达是连接到包括顺序致动轮(60)的传动机构(50)的电动马达(22)；以及其中，与所述旋转打结器相关联的所述电动马达的所述电子控制电路(120)是连接到所述第一角度位置传感器的所述电子控制电路(120)。

7.根据权利要求5所述的设备，其中，与所述旋转打结器相关联的所述电动马达是与连接到包括顺序致动轮(60)的传动机构(50)的电动马达不同的电动马达。

8.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第二角度位置传感器(110)是具有连续可变信号的霍尔效应传感器，它对与旋转打结器(30)旋转固定在一起的轴(54)的旋转敏感。

9.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第二角度位置传感器(110)与两个磁体(112)相关联，所述两个磁体在垂直于与旋转打结器旋转固定在一起的轴(54)的平面中对称地安装在支架(114)上。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，与传动机构(50)相连的电动马达(22)的电子控制电路(120)以及与旋转打结器相关联的电动马达的电子控制电路分别被配置用于所述与传动机构(50)相连的电动马达的旋转的至少一个第一停止阶段以及所述与旋转打结器相关联的电动马达的旋转的至少一个第一停止阶段，在此期间，转速伺服于顺序致动轮的角度位置。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第一停止阶段与所述钩的闭合位置相关联。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，用于扎带线的推进进给器(44)包括进给辊(70)和压辊(72)，其中所述压辊能在靠近进给辊的位置和释放压辊与进给辊之间的通道的提升位置之间移动，以及其中，电动马达(22)的停止阶段与所述压辊的提升位置相关联。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，与传动机构(50)相连的电动马达(22)的电子控制电路(120)以及与旋转打结器相关联的电动马达的电子控制电路分别被进一步配置用于所述与传动机构(50)相连的电动马达的旋转的至少一个第二停止阶段和所述与旋转打结器相关联的电动马达的旋转的至少一个第二停止阶段，在此期间，转速伺服于旋转打结器(30)的角度位置，其中，所述第二停止阶段与旋转打结器和线导引器的对准位置相关联。

14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传动机构(50)包括飞轮联接器，该飞轮联接器选择性地与顺序致动轮(60)和旋转打结器(30)接合，以用于电动马达(22)的相反方向的旋转。

15.根据权利要求12所述的设备，其中，所述顺序致动轮(60)是通过齿轮连接到进给辊(70)的齿轮。

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