一種仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置的製作方法

2023-12-11 15:44:02 1

本發明涉及機械領域，具體是一種仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置。

背景技術：

我國是一個地震頻繁的國家，對於鋼筋混凝土結構的高層建築，其坍塌後多數為混凝土框架和剪力牆結構。而當地震災害發生之後，救援效率對救援行動是否成功極其重要。結合近年來國內外地震破障救援實際，傳統的用於救援破障混凝土結構的手持式設備主要有：擴張器、鑿巖機、無齒鋸和鏈鋸等。目前這些救援方式都是靠救援隊員手持式工具去現場破障混凝土牆體，這樣以來救援隊員容易疲勞、破障救援效率低和容易二次坍塌造成生命危險。

現有技術中，也存在一些機器人式鏈鋸切割設備，比如申請號us20170066155a1的美國專利公開了一種利用電機傳動驅動鏈鋸的切割裝置，其特點是所述切割木材的裝置在切割的過程中提高了鏈鋸的耐久性和減少了切割過程中的能量損耗。該木材裝置的切割方法，雖然在木材切割過程中實現了機器人式的切割，能夠處在高處切割伐木，使人工的勞動強度降低，降低危險係數，加強了機械式操作，但同時具有的問題是：該切割裝置只是用於高效伐木，不能夠把混凝土剪力牆切割成方形洞來營救被困人員。

另外，申請號201520163122.2的中國專利公開了一種鏈鋸切割機試驗臺，其特點是一種用於對鋼筋混凝土鏈鋸切割機進行混凝土切割的試驗臺。鏈鋸切割機試驗臺能方便高效地對鋼筋混凝土鏈鋸切割機和與之配套的金剛石鋸鏈進行切割性能試驗。該發明雖然結構比較簡單，成本較低，自動化程度有所提高，切割精度也有所提高，提高了試切效率，但有以下缺點：1、當切割混凝土時，遇到裡面的鋼筋或硬質顆粒時，切削力突然變大，容易出現機器抖動，仍有可能使切割刀具報廢；2、由於該裝置是鏈鋸的切割試驗臺，通過移動混凝土塊來進行切割，不能夠切割成方形洞，自動化程度受限制，不能用在地震現場。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置。在切割過程中遇到鋼筋或硬質石塊時，柔性環節可以自行退讓，避免鏈鋸損壞；角度擺動機構與橫向移動機構配合，可調整鏈鋸相對於牆壁的切割角度，實現仿人切割。該裝置結構簡單，效率高，擾動低，使用方便。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，提供一種仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置，包括角度擺動機構和橫向移動機構；其特徵在於所述角度擺動機構包括金剛石鏈鋸機構；所述金剛石鏈鋸機構包括鏈鋸軸、連接盤、圓錐滾子軸承、鏈鋸下底板、第一軸端擋圈、軸承端蓋、感應片、手持式鏈鋸、彈性件、固定端蓋和銷軸；

所述圓錐滾子軸承的內圈安裝在鏈鋸軸的一端，外圈與鏈鋸下底板接觸；所述連接盤通過平鍵與鏈鋸軸連接；所述第一軸端擋圈固定在鏈鋸軸的一端面上，與圓錐滾子軸承的內圈接觸；所述軸承端蓋固定在鏈鋸下底板內；所述手持式鏈鋸與鏈鋸下底板連接；所述鏈鋸下底板通過彈性件與連接盤連接；所述固定端蓋安裝在連接盤上，銷軸安裝在鏈鋸下底板上；所述彈性件通過固定端蓋和銷軸進行定位；所述感應片安裝在連接盤。

與現有技術相比，本發明有益效果在於：

(1)本裝置在橫向切割的過程中，增加了角度擺動機構，在切削力一定的情況下，通過減小手持式鏈鋸的鏈條與鋼筋混凝土牆體的接觸面積來增大壓強，提高切削效率。在擺動過程中，當鏈條與混凝土形成一定角度後，旋轉限位開關工作，利用空心軸蝸輪蝸杆減速器的自鎖功能，對混凝土牆體進行切割。

(2)本裝置增加了柔性環節，即彈性件。通過彈性件把連接盤的旋轉轉化到角度擺動機構的角度擺動調整。彈性件是通過固定端蓋和銷軸進行安裝定位，調整固定端蓋與彈性件之間的間隙，起到調整預緊力大小的作用。在切割過程中所述柔性環節起到蓄能、緩衝和減震的作用，減小系統的振動；遇到鋼筋和硬質石塊切削力突然增大時，能夠自動退讓，避免鏈鋸損壞，延長使用壽命。

(3)金剛石鏈鋸機構是由手持式鏈鋸改裝而成，具有切割平穩、轉速高、擾動低、切削效率高的特點。

(4)本裝置與具有旋轉和進給功能的機架通過法蘭連接，用於給本裝置提供垂直混凝土剪力牆的進給和旋轉。進給的目的為了切透混凝土剪力牆；旋轉的目的為了使本裝置轉位切割出方孔的其餘三邊，形成完整的救援通道，以便擔架進入實施救援。

(5)本裝置具有效率高、擾動低、安全係數高、可分拆、便攜性好、衝擊力小、振動弱和能在狹小空間破障混凝土牆體的優勢，從整體上加強單兵工作能力和破障救援能力。

附圖說明

圖1為本發明仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置一種實施例的整體結構主視圖；

圖2為本發明仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置一種實施例的整體結構左視圖；

圖3為本發明仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置圖2中的角度擺動機構的內部視圖；

圖4為本發明仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置一種實施例的金剛石鏈鋸機構的整體結構軸測圖；

圖5為本發明仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置一種實施例的金剛石鏈鋸機構的整體結構剖視主視圖；

圖6為本發明仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置一種實施例的金剛石鏈鋸機構的整體結構俯視圖；

圖7為本發明仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置一種實施例的角度擺動機構的整體結構軸測圖；

圖8為本發明仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置一種實施例的橫向移動機構的整體結構主視圖；

圖9為本發明仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置一種實施例的橫向移動機構的整體結構剖視俯視圖；(圖中：1、金剛石鏈鋸機構；2、角度擺動機構；3、橫向移動機構；4、鏈鋸軸；5、連接盤；6、圓錐滾子軸承；7、鏈鋸下底板；8、第一軸端擋圈；9、軸承端蓋；10、小平鍵；11、感應片；12、上定位螺釘；13、手持式鏈鋸；14、彈性件；15、固定端蓋；16、銷軸；17、空心軸蝸輪蝸杆減速器；18、第二軸端擋圈；19、下定位螺釘；20、平鍵；21、旋轉限位開關；22、第一彈性聯軸器；23、步進電機；24、移動限位開關；25、直線導軌；26、支撐彎板；27、第二彈性聯軸器；28、橫向切割電機；29、梯形絲槓；30、滑塊；31、絲槓螺母；32、螺母支架；33、平板)

具體實施方式

下面給出本發明的具體實施例。具體實施例僅用於進一步詳細說明本發明，不限制本申請權利要求的保護範圍。

本發明提供了一種仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置(參見圖1-9，簡稱裝置)，包括角度擺動機構2和橫向移動機構3；

所述角度擺動機構2包括金剛石鏈鋸機構1、空心軸蝸輪蝸杆減速器17、第二軸端擋圈18、下定位螺釘19、平鍵20、旋轉限位開關21、第一彈性聯軸器22和步進電機23；所述金剛石鏈鋸機構1包括鏈鋸軸4、連接盤5、圓錐滾子軸承6、鏈鋸下底板7、第一軸端擋圈8、軸承端蓋9、小平鍵10、感應片11、上定位螺釘12、手持式鏈鋸13、彈性件14、固定端蓋15和銷軸16；所述橫向移動機構3包括移動限位開關24、直線導軌25、支撐彎板26、第二彈性聯軸器27、橫向切割電機28、梯形絲槓29、滑塊30、絲槓螺母31和螺母支架32；

所述圓錐滾子軸承6的內圈安裝在鏈鋸軸4的一端，外圈與鏈鋸下底板7接觸；所述連接盤5通過小平鍵10與鏈鋸軸4連接，連接盤5的下端通過鏈鋸軸4的軸肩進行定位，上端通過圓錐滾子軸承6壓緊；所述第一軸端擋圈8通過上定位螺釘12固定在鏈鋸軸4的一端面上，與圓錐滾子軸承6的內圈接觸，對鏈鋸軸4進行軸向定位；所述軸承端蓋9通過螺釘固定在鏈鋸下底板7內，對圓錐滾子軸承6進行軸向定位；所述手持式鏈鋸13通過螺栓與鏈鋸下底板7連接；所述鏈鋸下底板7通過彈性件14與連接盤5連接；所述固定端蓋15安裝在連接盤5上，銷軸16安裝在鏈鋸下底板7上；所述彈性件14通過固定端蓋15和銷軸16進行定位，通過固定端蓋15可以調整彈性件14的預緊力；所述手持式鏈鋸13通過鏈鋸下底板7和一對圓錐滾子軸承6配合，實現空套在鏈鋸軸4上；所述感應片11安裝在連接盤5上，用於金剛石鏈鋸機構1擺動到一定位置時，旋轉限位開關21接近感應片11，旋轉限位開關21工作，從而使角度擺動機構2中的步進電機23停止工作；

所述鏈鋸軸4的另一端安裝在空心軸蝸輪蝸杆減速器17內，周向採用平鍵20與鏈鋸軸4定位，軸向採用鏈鋸軸4的軸肩和第二軸端擋圈18進行定位；所述第二軸端擋圈18通過下定位螺釘19固定在鏈鋸軸4的另一端面上；所述步進電機23的輸出端通過第一彈性聯軸器22與空心軸蝸輪蝸杆減速器17連接；所述旋轉限位開關21安裝在支撐彎板26上；所述空心軸蝸輪蝸杆減速器17通過螺釘與支撐彎板26固定連接；裝置的角度擺動由步進電機23通過第一彈性聯軸器22帶動空心軸蝸輪蝸杆減速器17輸入軸旋轉，進而使鏈鋸實現角度擺動功能，通過步進電機23正反轉，使鏈鋸左右往復擺動，當擺動到一定角度後，旋轉限位開關21工作，擺動停止，進行切割；

所述限位開關24和直線導軌25安裝在平板33上；所述梯形絲槓29通過軸承和軸承座安裝在平板33上；所述橫向切割電機28的輸出軸通過第二彈性聯軸器27與梯形絲槓29連接；所述螺母支架32與絲槓螺母31連接；所述絲槓螺母31與梯形絲槓29連接配合傳動；所述支撐彎板26通過螺釘與螺母支架32連接；所述滑塊30安裝在支撐彎板26上，與直線導軌25配合，實現支撐彎板26的運動；裝置的橫向移動通過橫向切割電機28的旋轉帶動螺母支架32橫向移動，進而使支撐彎板26沿著直線導軌25滑動，在直線導軌25兩端的移動限位開關24，切割到位時，移動限位開關24工作，完成支撐彎板26的橫線移動。

由於手持式鏈鋸13處於空套狀態，要想改變手持式鏈鋸13在切割過程中的擺動角度，必須使連接盤5通過小平鍵10與鏈鋸軸4進行周向定位，連接盤5通過彈性件14與鏈鋸下底板7連接，最後由步進電機23通過第一彈性聯軸器22帶動空心軸蝸輪蝸杆減速器17輸入軸旋轉，進而使鏈鋸實現角度擺動功能，通過步進電機23正反轉，使鏈鋸左右往復擺動。角度調整的意義在於在切削力一定的情況下，通過減小手持式鏈鋸13的鏈條與鋼筋混凝土牆體的接觸面積來增大壓強，提高切削效率。

在切割混凝土的過程中，增加了一個柔性環節，即彈性件，本實施例中彈性件14是橡膠彈簧。彈性件14是空心圓柱橡膠彈簧，通過彈性件14把連接盤5的旋轉轉化到角度擺動機構2的角度擺動調整。彈性件14是通過固定端蓋15和銷軸16進行安裝定位，調整固定端蓋15與彈性件14之間的間隙，起到調整預緊力大小的作用，從而彈性件14在切割過程中起到蓄能、緩衝和減震的作用。

橫向移動機構3可以實現刀具對混凝土剪力牆體的橫向切割，用於切割方形孔的一條邊。

本裝置與具有旋轉和進給功能的機架通過法蘭連接，用於給本裝置提供垂直混凝土剪力牆的進給和旋轉轉位，實現在牆壁上切割多邊形救援通道。進給的目的為了切透混凝土剪力牆；旋轉的目的為了使本裝置切割出完整的救援孔洞，以便擔架進入及時救援。

本發明仿人式柔性鏈鋸破障救援裝置的工作原理和工作流程是：

將本裝置通過法蘭與旋轉和進給功能的機架進行連接，準備切割工作：首先橫向切割電機28通過第二彈性聯軸器27與梯形絲槓29連接，橫向切割電機28的旋轉帶動梯形絲槓29旋轉，轉化成絲槓螺母31和螺母支架32沿梯形絲槓29的移動，從而使支撐彎板26沿著直線導軌25橫向移動，從而使金剛石鏈鋸機構1橫向移動，當金剛石鏈鋸機構1橫向移動到直線導軌25的一端時，移動限位開關24工作，橫向切割電機28停止工作，準備切割過程結束。

然後由旋轉和進給功能的機架提供本裝置中刀具垂直混凝土的進給，轉化成本裝置的縱向移動，進而使本裝置垂直切割混凝土剪力牆，當刀具切透混凝土剪力牆以後，旋轉和進給功能的機架停止工作。橫向移動機構3中的橫向切割電機28工作，通過第二彈性聯軸器18帶動梯形絲槓29旋轉，梯形絲槓29的旋轉通過絲槓螺母31和螺母支架32帶動支撐彎板26和滑塊30沿直線導軌25橫向移動，從而帶動刀具的橫向切割，在橫向切割的過程中，橫向切割一段距離後，橫向切割電機28停止工作，角度擺動機構2通過步進電機23的正轉與第一彈性聯軸器22帶動角度擺動機構2實現金剛石鏈鋸機構1的擺動。當擺動到一定角度後，旋轉限位開關21接觸到右側的感應片11，從而使步進電機23停止工作，停止角度擺動。繼續啟動橫向切割電機28，繼續橫向切割。切割一段距離後，橫向切割電機28停止工作，步進電機23反轉啟動，當旋轉限位開關21接觸到中間的感應片11時，使步進電機23停止工作，角度擺動停止。繼續啟動橫向切割電機28，使繼續橫向切割。切割一段距離後，橫向切割電機28停止工作，步進電機23繼續保持反轉，當旋轉限位開關21接觸到左側感應片11時，步進電機23停止工作，角度擺動停止。繼續啟動橫向切割電機28，使其繼續橫向切割，在橫向切割過程中，不斷地調整刀具的角度重複上面的切割方法。金剛石鏈鋸機構1中刀具切割移動到直線導軌25的另一端時，另一端的移動限位開關24工作，橫向切割電機28停止帶動梯形絲槓29工作。利用旋轉和進給功能的機架中進給電機的反轉功能使本裝置中的刀具快速退刀，使混凝土剪力牆的一條邊切割完成，準備轉位工作。當地震救援現場需要挖掘方形孔洞時，啟動旋轉和進給功能的機架中的轉位電機，使本裝置轉動90°，轉位電機停止工作，繼續重複上述一切步驟，切割另外三條邊，切割出一個完整的方形孔洞，使其進行救援。當地震救援現場條件限制，需要挖掘三角形孔洞時，啟動旋轉和進給功能的機架中的轉位電機，使本裝置轉動120°，轉位電機停止工作，繼續重複上述一切步驟，切割另外兩條邊，切割出一個完整的三角形孔洞，以便擔架進入即使救援。

本發明未述及之處適用於現有技術。