一種消防手持工具助力裝置及其工作方法與流程

2023-04-25 06:42:46

本發明涉及一種消防手持工具助力裝置及其工作方法，屬於消防工具輔助裝置技術領域。

背景技術：

以破拆工具為典型代表的消防員手持工具在消防搶險救援作業中不可或缺，但存在重量大(10kg-20kg)、使用時間長、精度要求高等顯著矛盾。當消防員長時間手持破拆工具等手持工具作業時，會存在肌肉勞損、作業精確度下降的風險，不僅直接威脅消防員自身健康安全，一旦操作失誤，將導致不可估量的後果。

因此消防戰士手持救援搶險工具時的耐受時間、搶險工作效率、人身健康安全等問題，是本領域急需解決的技術難題。

技術實現要素：

本發明的目的是：提供一種消防手持工具助力裝置，可以穿戴，該裝置對比常規外骨骼機構具有無需電機、液壓、氣壓等動力源的顯著優勢，單純依靠彈簧彈性及平行四邊形結構特性達到抵消手持工具垂直方向重力的目的，大大降低機構自重，提高系統穩定性及可靠性，通過多自由度設置滿足不同工況下工作區間的需求，通過模塊化設計達到根據不同情況自由配置的效果，同時，還可以根據消防工具的重量，以及工作對象的高度，對工具的初始高度進行調節。

本發明採取以下技術方案：

一種消防手持工具助力裝置，包括若干彈性單元A、一個工具支架B、一個基架C、若干擺杆D；所述彈性單元A與擺杆D依次首尾相連並且以直立或接近直立方向的轉軸為軸心相互轉動連接；首個擺杆D與基架C以直立或接近直立方向的轉軸為軸心相互轉動連接；末端的彈性單元A與工具支架B固定連接；所述彈性單元A包括平行四邊形結構，所述平行四邊形結構內部設置拉簧A5，拉簧A5兩端與平行四邊形結構較近的一對對角位置連接，拉簧A5其中一端通過絲杆調節機構能夠調節上下位置，從而調節拉簧A5的拉力，進而根據不同工具的重量，以及消防工作對象的高度微調節工具支架B的高度。

進一步的，所述基架C上固定設置的基架杆C1，基架杆C1兩端都有用於與擺杆D連接固定的部位，且基架杆C1的與基架本體的上下固定位置能夠調節；所述基架C具有背帶，供消防戰士背在身上，所述消防手持工具助力裝置用於消防破拆工具的助力。

進一步的，所述平行四邊形結構兩端具有短邊杆A1、A2，所述短邊杆A1、A2具有上下一對銷孔，用於與擺杆D轉動連接，或者與工具支架的支架杆B1固定連接；所述擺杆D實現兩個或兩個以上彈性單元之間的拓展連接。

更進一步的，所述平行四邊形結構還包括兩根長邊杆A3、A4、兩個拉簧座A6、A7、絲杆調節機構；所述絲槓調節機構包括滑塊A8、絲槓A9、絲槓基座A10、固定座A11，所述滑塊A8與絲槓固定連接，隨著絲槓調節上下位置，並帶動一端的拉簧座A6上下移動。

更進一步的，所述短邊杆A1、A2為雙側U型杆件，內側頂點處對稱布置安裝孔共四個，外側頂點處對稱布置安裝孔共兩個；長邊杆A3、A4為等腰梯形U型杆件，下底角處對稱布置安裝孔共四個；短邊杆、長邊杆依次通過八個安裝孔和八個銷軸首尾連接，形成中空的平行四邊形連杆機構。

更進一步的，所述絲槓基座A10固定在短邊杆的內側；所述絲槓A9一端布置凸起旋鈕，旋轉旋鈕可帶動滑塊A8沿絲槓A9軸向運動；所述滑塊A8一側布置U型槽，雙側槽壁對稱布置安裝孔兩個；兩個拉簧座A6、A7一側凸起布置安裝孔；固定座A11一側布置U型槽，雙側槽壁對稱布置安裝孔兩個，固定座A11固連在短邊杆內側下端；彈簧座A6、A7凸起處的安裝孔和滑塊A8或固定座A11中U型槽上的安裝孔通過銷軸連接；所述擺杆D兩端對稱布置兩個銷孔，其中一端通過與彈性單元A中的銷軸A14配合，將擺杆D和短杆A1連接起來；另一端與基架C中的基架杆C1配合連接。

進一步的，所述基架C包括基架杆C1和基板C2，基架杆C1為U型杆件，兩端對稱布置U型槽，槽壁對稱布置銷孔，基架杆C1固連在基板C2底端；擺杆D分別和彈性單元A中的短杆A1、基架C中的基架杆C1配合，將基架C和彈性單元A連接起來，可完成彈性單元A沿基架C的軸向滑動、軸向定位、繞杆轉動。

進一步的，所述工具支架B包括依次連接的工具支架杆B1、連接杆B3、工具夾具B2。

進一步的，所述工具支架杆B1為Z字型杆，工具支架杆B1和彈性單元A中的短邊杆A2配合，將工具支架B和彈性單元A連接起來，可完成工具支架B沿工具支架杆B1的軸向滑動、軸向定位、繞杆轉動；所述工具夾具B2為雙層圓環，內環可相對外環旋轉，外環一側布置一處圓柱凸起；所述連接杆B3為L型杆件，兩端分別布置兩個安裝孔。連接杆B3一端安裝孔與工具夾具B2上的外環圓柱凸起配合連接，使工具夾具B2可繞連接杆轉動；連接杆B3另一端安裝孔與工具支架杆B1一端固定連接。

一種權利要求2所述的消防手持工具助力裝置的工作方法，其特徵在於，包括以下步驟：

首先將基架與上肢固定，再將相應手持工具固定在工具支架B上的工具夾具B2中，操作者根據手持工具重量以及待破拆對象的高度適當調節各個拉簧的鬆緊程度，調解消防手持工具助力裝置上各個轉動功能部件的轉動位置，手持消防工具，進行消防操作；

根據不同工作區間和工況的需求，增減彈性單元A的數量。

本發明的有益效果在於：

1)提供了一種消防手持工具助力裝置，可以穿戴，該裝置對比常規外骨骼機構具有無需電機、液壓、氣壓等動力源的顯著優勢，單純依靠彈簧彈性及平行四邊形結構特性達到抵消手持工具垂直方向重力的目的，大大降低機構自重；

2)提高系統穩定性及可靠性，通過多自由度設置滿足不同工況下工作區間的需求；

3)通過模塊化設計達到根據不同情況自由配置的效果；

4)同時，還可以根據消防工具的重量，以及工作對象的高度，對工具的初始高度進行調節。

5)本消防手持工具助力裝置結構緊湊、質量輕便、適用性強、方便攜帶、模塊化設計、快速組裝，能有效解決消防員在適用破拆工具時遇到的負重問題。

附圖說明

圖1是本發明消防手持工具助力裝置的整體示意圖。

圖2是圖1中彈性單元的結構爆炸圖。

圖3是基架及其與擺杆連接部位的細節圖。

圖4是擺杆的結構示意圖。

圖5是擺杆與彈性單元連接部位的細節圖。

圖6是工具支架的結構示意圖。

圖7是工具支架中的連接杆的示意圖。

圖8是工具支架中的工具夾具的示意圖。

圖9是本發明消防手持工具助力裝置另一實施方式的整體示意圖。

圖10是圖9的局部放大圖。

具體實施方式

實施例一：

參見圖1-圖8，一種消防手持工具助力裝置，包括若干彈性單元A、一個工具支架B、一個基架C、若干擺杆D；所述彈性單元A與擺杆D依次首尾相連並且以直立或接近直立方向的轉軸為軸心相互轉動連接；首個擺杆D與基架C以直立或接近直立方向的轉軸為軸心相互轉動連接；末端的彈性單元A與工具支架B固定連接；所述彈性單元A包括平行四邊形結構，所述平行四邊形結構內部設置拉簧A5，拉簧A5兩端與平行四邊形結構較近的一對對角位置連接，拉簧A5其中一端通過絲杆調節機構能夠調節上下位置，從而調節拉簧A5的拉力，進而根據不同工具的重量，以及消防工作對象的高度微調節工具支架B的高度。

參見圖3，所述基架C上固定設置的基架杆C1，基架杆C1兩端都有用於與擺杆D連接固定的部位，且基架杆C1的與基架本體的上下固定位置能夠調節；所述基架C具有背帶，供消防戰士背在身上，所述消防手持工具助力裝置用於消防破拆工具的助力。

參見圖2，所述平行四邊形結構兩端具有短邊杆A1、A2，所述短邊杆A1、A2具有上下一對銷孔，用於與擺杆D轉動連接，或者與工具支架的支架杆B1固定連接；所述擺杆D實現兩個或兩個以上彈性單元之間的拓展連接。

參見圖2，所述平行四邊形結構還包括兩根長邊杆A3、A4、兩個拉簧座A6、A7、絲杆調節機構；所述絲槓調節機構包括滑塊A8、絲槓A9、絲槓基座A10、固定座A11，所述滑塊A8與絲槓固定連接，隨著絲槓調節上下位置，並帶動一端的拉簧座A6上下移動。

參見圖2，所述短邊杆A1、A2為雙側U型杆件，內側頂點處對稱布置安裝孔共四個，外側頂點處對稱布置安裝孔共兩個；長邊杆A3、A4為等腰梯形U型杆件，下底角處對稱布置安裝孔共四個；短邊杆、長邊杆依次通過八個安裝孔和八個銷軸首尾連接，形成中空的平行四邊形連杆機構。

參見圖2，所述絲槓基座A10固定在短邊杆的內側；所述絲槓A9一端布置凸起旋鈕，旋轉旋鈕可帶動滑塊A8沿絲槓A9軸向運動；所述滑塊A8一側布置U型槽，雙側槽壁對稱布置安裝孔兩個；兩個拉簧座A6、A7一側凸起布置安裝孔；固定座A11一側布置U型槽，雙側槽壁對稱布置安裝孔兩個，固定座A11固連在短邊杆內側下端；彈簧座A6、A7凸起處的安裝孔和滑塊A8或固定座A11中U型槽上的安裝孔通過銷軸連接；所述擺杆D兩端對稱布置兩個銷孔，其中一端通過與彈性單元A中的銷軸A14配合，將擺杆D和短杆A1連接起來；另一端與基架C中的基架杆C1配合連接。

參見圖3，所述基架C包括基架杆C1和基板C2，基架杆C1為U型杆件，兩端對稱布置U型槽，槽壁對稱布置銷孔，基架杆C1固連在基板C2底端；擺杆D分別和彈性單元A中的短杆A1、基架C中的基架杆C1配合，將基架C和彈性單元A連接起來，可完成彈性單元A沿基架C的軸向滑動、軸向定位、繞杆轉動。

參見圖6，所述工具支架B包括依次連接的工具支架杆B1、連接杆B3、工具夾具B2。

參見圖6，所述工具支架杆B1為Z字型杆，工具支架杆B1和彈性單元A中的短邊杆A2配合，將工具支架B和彈性單元A連接起來，可完成工具支架B沿工具支架杆B1的軸向滑動、軸向定位、繞杆轉動；所述工具夾具B2為雙層圓環，內環可相對外環旋轉，外環一側布置一處圓柱凸起；所述連接杆B3為L型杆件，兩端分別布置兩個安裝孔。連接杆B3一端安裝孔與工具夾具B2上的外環圓柱凸起配合連接，使工具夾具B2可繞連接杆轉動；連接杆B3另一端安裝孔與工具支架杆B1一端固定連接。

實施例二：

參見圖1-2，一種消防手持工具助力裝置的工作方法，包括以下步驟：首先將基架與上肢固定，再將相應手持工具固定在工具支架B上的工具夾具B2中，操作者根據手持工具重量以及待破拆對象的高度適當調節各個拉簧的鬆緊程度，調解消防手持工具助力裝置上各個轉動功能部件的轉動位置，手持消防工具，進行消防操作；根據不同工作區間和工況的需求，增減彈性單元A的數量：當消防破拆工具的重量較大時，轉動相應位置上的絲槓A9，將對應的滑塊A8的位置向上調節，增加拉簧的拉力，使平行四邊形結構向接近長方形的趨勢進行變形，從而克服消防工具的重力，使整個類似「手臂」形狀的彈性單元A和擺杆D的組合，以向上略微翹起為趨勢進行變形；相反的，當工具重量較輕，或者消防破拆目標高度位置較低時，調節絲槓A9，將滑塊A8的位置向下調節，使平行四邊形結構向遠離長方形的趨勢進行變形，從而使整個類似「手臂」形狀的彈性單元A和擺杆D的組合，以向下略微放下為趨勢進行變形。

實施例二：

參見圖9-10，與實施例一不同之處是基架C固定設置在地面上，將基架C和彈性單元A連接起來，可完成彈性單元A沿基架C的豎直或接近直立方向滑動、定位、以及水平或接近水平面內的轉動。

以上均為本申請的優選實施例，本領域普通技術人員還可以在此基礎上進行各種變換或改進，在不脫離本申請總的構思的前提下，這些變換或改進都應當屬於本發明要求保護的範圍之內。