一种消防手持工具助力装置及其工作方法与流程

本发明涉及一种消防手持工具助力装置及其工作方法，属于消防工具辅助装置技术领域。

背景技术：

以破拆工具为典型代表的消防员手持工具在消防抢险救援作业中不可或缺，但存在重量大(10kg-20kg)、使用时间长、精度要求高等显著矛盾。当消防员长时间手持破拆工具等手持工具作业时，会存在肌肉劳损、作业精确度下降的风险，不仅直接威胁消防员自身健康安全，一旦操作失误，将导致不可估量的后果。

因此消防战士手持救援抢险工具时的耐受时间、抢险工作效率、人身健康安全等问题，是本领域急需解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种消防手持工具助力装置，可以穿戴，该装置对比常规外骨骼机构具有无需电机、液压、气压等动力源的显著优势，单纯依靠弹簧弹性及平行四边形结构特性达到抵消手持工具垂直方向重力的目的，大大降低机构自重，提高系统稳定性及可靠性，通过多自由度设置满足不同工况下工作区间的需求，通过模块化设计达到根据不同情况自由配置的效果，同时，还可以根据消防工具的重量，以及工作对象的高度，对工具的初始高度进行调节。

本发明采取以下技术方案：

一种消防手持工具助力装置，包括若干弹性单元A、一个工具支架B、一个基架C、若干摆杆D；所述弹性单元A与摆杆D依次首尾相连并且以直立或接近直立方向的转轴为轴心相互转动连接；首个摆杆D与基架C以直立或接近直立方向的转轴为轴心相互转动连接；末端的弹性单元A与工具支架B固定连接；所述弹性单元A包括平行四边形结构，所述平行四边形结构内部设置拉簧A5，拉簧A5两端与平行四边形结构较近的一对对角位置连接，拉簧A5其中一端通过丝杆调节机构能够调节上下位置，从而调节拉簧A5的拉力，进而根据不同工具的重量，以及消防工作对象的高度微调节工具支架B的高度。

进一步的，所述基架C上固定设置的基架杆C1，基架杆C1两端都有用于与摆杆D连接固定的部位，且基架杆C1的与基架本体的上下固定位置能够调节；所述基架C具有背带，供消防战士背在身上，所述消防手持工具助力装置用于消防破拆工具的助力。

进一步的，所述平行四边形结构两端具有短边杆A1、A2，所述短边杆A1、A2具有上下一对销孔，用于与摆杆D转动连接，或者与工具支架的支架杆B1固定连接；所述摆杆D实现两个或两个以上弹性单元之间的拓展连接。

更进一步的，所述平行四边形结构还包括两根长边杆A3、A4、两个拉簧座A6、A7、丝杆调节机构；所述丝杠调节机构包括滑块A8、丝杠A9、丝杠基座A10、固定座A11，所述滑块A8与丝杠固定连接，随着丝杠调节上下位置，并带动一端的拉簧座A6上下移动。

更进一步的，所述短边杆A1、A2为双侧U型杆件，内侧顶点处对称布置安装孔共四个，外侧顶点处对称布置安装孔共两个；长边杆A3、A4为等腰梯形U型杆件，下底角处对称布置安装孔共四个；短边杆、长边杆依次通过八个安装孔和八个销轴首尾连接，形成中空的平行四边形连杆机构。

更进一步的，所述丝杠基座A10固定在短边杆的内侧；所述丝杠A9一端布置凸起旋钮，旋转旋钮可带动滑块A8沿丝杠A9轴向运动；所述滑块A8一侧布置U型槽，双侧槽壁对称布置安装孔两个；两个拉簧座A6、A7一侧凸起布置安装孔；固定座A11一侧布置U型槽，双侧槽壁对称布置安装孔两个，固定座A11固连在短边杆内侧下端；弹簧座A6、A7凸起处的安装孔和滑块A8或固定座A11中U型槽上的安装孔通过销轴连接；所述摆杆D两端对称布置两个销孔，其中一端通过与弹性单元A中的销轴A14配合，将摆杆D和短杆A1连接起来；另一端与基架C中的基架杆C1配合连接。

进一步的，所述基架C包括基架杆C1和基板C2，基架杆C1为U型杆件，两端对称布置U型槽，槽壁对称布置销孔，基架杆C1固连在基板C2底端；摆杆D分别和弹性单元A中的短杆A1、基架C中的基架杆C1配合，将基架C和弹性单元A连接起来，可完成弹性单元A沿基架C的轴向滑动、轴向定位、绕杆转动。

进一步的，所述工具支架B包括依次连接的工具支架杆B1、连接杆B3、工具夹具B2。

进一步的，所述工具支架杆B1为Z字型杆，工具支架杆B1和弹性单元A中的短边杆A2配合，将工具支架B和弹性单元A连接起来，可完成工具支架B沿工具支架杆B1的轴向滑动、轴向定位、绕杆转动；所述工具夹具B2为双层圆环，内环可相对外环旋转，外环一侧布置一处圆柱凸起；所述连接杆B3为L型杆件，两端分别布置两个安装孔。连接杆B3一端安装孔与工具夹具B2上的外环圆柱凸起配合连接，使工具夹具B2可绕连接杆转动；连接杆B3另一端安装孔与工具支架杆B1一端固定连接。

一种权利要求2所述的消防手持工具助力装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先将基架与上肢固定，再将相应手持工具固定在工具支架B上的工具夹具B2中，操作者根据手持工具重量以及待破拆对象的高度适当调节各个拉簧的松紧程度，调解消防手持工具助力装置上各个转动功能部件的转动位置，手持消防工具，进行消防操作；

根据不同工作区间和工况的需求，增减弹性单元A的数量。

本发明的有益效果在于：

1)提供了一种消防手持工具助力装置，可以穿戴，该装置对比常规外骨骼机构具有无需电机、液压、气压等动力源的显著优势，单纯依靠弹簧弹性及平行四边形结构特性达到抵消手持工具垂直方向重力的目的，大大降低机构自重；

2)提高系统稳定性及可靠性，通过多自由度设置满足不同工况下工作区间的需求；

3)通过模块化设计达到根据不同情况自由配置的效果；

4)同时，还可以根据消防工具的重量，以及工作对象的高度，对工具的初始高度进行调节。

5)本消防手持工具助力装置结构紧凑、质量轻便、适用性强、方便携带、模块化设计、快速组装，能有效解决消防员在适用破拆工具时遇到的负重问题。

附图说明

图1是本发明消防手持工具助力装置的整体示意图。

图2是图1中弹性单元的结构爆炸图。

图3是基架及其与摆杆连接部位的细节图。

图4是摆杆的结构示意图。

图5是摆杆与弹性单元连接部位的细节图。

图6是工具支架的结构示意图。

图7是工具支架中的连接杆的示意图。

图8是工具支架中的工具夹具的示意图。

图9是本发明消防手持工具助力装置另一实施方式的整体示意图。

图10是图9的局部放大图。

具体实施方式

实施例一：

参见图1-图8，一种消防手持工具助力装置，包括若干弹性单元A、一个工具支架B、一个基架C、若干摆杆D；所述弹性单元A与摆杆D依次首尾相连并且以直立或接近直立方向的转轴为轴心相互转动连接；首个摆杆D与基架C以直立或接近直立方向的转轴为轴心相互转动连接；末端的弹性单元A与工具支架B固定连接；所述弹性单元A包括平行四边形结构，所述平行四边形结构内部设置拉簧A5，拉簧A5两端与平行四边形结构较近的一对对角位置连接，拉簧A5其中一端通过丝杆调节机构能够调节上下位置，从而调节拉簧A5的拉力，进而根据不同工具的重量，以及消防工作对象的高度微调节工具支架B的高度。

参见图3，所述基架C上固定设置的基架杆C1，基架杆C1两端都有用于与摆杆D连接固定的部位，且基架杆C1的与基架本体的上下固定位置能够调节；所述基架C具有背带，供消防战士背在身上，所述消防手持工具助力装置用于消防破拆工具的助力。

参见图2，所述平行四边形结构两端具有短边杆A1、A2，所述短边杆A1、A2具有上下一对销孔，用于与摆杆D转动连接，或者与工具支架的支架杆B1固定连接；所述摆杆D实现两个或两个以上弹性单元之间的拓展连接。

参见图2，所述平行四边形结构还包括两根长边杆A3、A4、两个拉簧座A6、A7、丝杆调节机构；所述丝杠调节机构包括滑块A8、丝杠A9、丝杠基座A10、固定座A11，所述滑块A8与丝杠固定连接，随着丝杠调节上下位置，并带动一端的拉簧座A6上下移动。

参见图2，所述短边杆A1、A2为双侧U型杆件，内侧顶点处对称布置安装孔共四个，外侧顶点处对称布置安装孔共两个；长边杆A3、A4为等腰梯形U型杆件，下底角处对称布置安装孔共四个；短边杆、长边杆依次通过八个安装孔和八个销轴首尾连接，形成中空的平行四边形连杆机构。

参见图2，所述丝杠基座A10固定在短边杆的内侧；所述丝杠A9一端布置凸起旋钮，旋转旋钮可带动滑块A8沿丝杠A9轴向运动；所述滑块A8一侧布置U型槽，双侧槽壁对称布置安装孔两个；两个拉簧座A6、A7一侧凸起布置安装孔；固定座A11一侧布置U型槽，双侧槽壁对称布置安装孔两个，固定座A11固连在短边杆内侧下端；弹簧座A6、A7凸起处的安装孔和滑块A8或固定座A11中U型槽上的安装孔通过销轴连接；所述摆杆D两端对称布置两个销孔，其中一端通过与弹性单元A中的销轴A14配合，将摆杆D和短杆A1连接起来；另一端与基架C中的基架杆C1配合连接。

参见图3，所述基架C包括基架杆C1和基板C2，基架杆C1为U型杆件，两端对称布置U型槽，槽壁对称布置销孔，基架杆C1固连在基板C2底端；摆杆D分别和弹性单元A中的短杆A1、基架C中的基架杆C1配合，将基架C和弹性单元A连接起来，可完成弹性单元A沿基架C的轴向滑动、轴向定位、绕杆转动。

参见图6，所述工具支架B包括依次连接的工具支架杆B1、连接杆B3、工具夹具B2。

参见图6，所述工具支架杆B1为Z字型杆，工具支架杆B1和弹性单元A中的短边杆A2配合，将工具支架B和弹性单元A连接起来，可完成工具支架B沿工具支架杆B1的轴向滑动、轴向定位、绕杆转动；所述工具夹具B2为双层圆环，内环可相对外环旋转，外环一侧布置一处圆柱凸起；所述连接杆B3为L型杆件，两端分别布置两个安装孔。连接杆B3一端安装孔与工具夹具B2上的外环圆柱凸起配合连接，使工具夹具B2可绕连接杆转动；连接杆B3另一端安装孔与工具支架杆B1一端固定连接。

实施例二：

参见图1-2，一种消防手持工具助力装置的工作方法，包括以下步骤：首先将基架与上肢固定，再将相应手持工具固定在工具支架B上的工具夹具B2中，操作者根据手持工具重量以及待破拆对象的高度适当调节各个拉簧的松紧程度，调解消防手持工具助力装置上各个转动功能部件的转动位置，手持消防工具，进行消防操作；根据不同工作区间和工况的需求，增减弹性单元A的数量：当消防破拆工具的重量较大时，转动相应位置上的丝杠A9，将对应的滑块A8的位置向上调节，增加拉簧的拉力，使平行四边形结构向接近长方形的趋势进行变形，从而克服消防工具的重力，使整个类似“手臂”形状的弹性单元A和摆杆D的组合，以向上略微翘起为趋势进行变形；相反的，当工具重量较轻，或者消防破拆目标高度位置较低时，调节丝杠A9，将滑块A8的位置向下调节，使平行四边形结构向远离长方形的趋势进行变形，从而使整个类似“手臂”形状的弹性单元A和摆杆D的组合，以向下略微放下为趋势进行变形。

实施例二：

参见图9-10，与实施例一不同之处是基架C固定设置在地面上，将基架C和弹性单元A连接起来，可完成弹性单元A沿基架C的竖直或接近直立方向滑动、定位、以及水平或接近水平面内的转动。

以上均为本申请的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。