CN102940946A - 一种伺服控制消防炮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服控制消防炮，包括炮身以及炮头，所述炮身的进水口端通过水平伺服控制机构与入口蜗轮轴连通，其出水口端通过垂直伺服控制机构与出口蜗轮轴连通，所述出口蜗轮轴与炮头固定连接。本发明通过电气控制分别对水平及垂直两个方向的伺服电机发出动作命令，实现炮头出水口作相适应的角度调整，水平伺服控制机构和垂直伺服控制机构的结构设计有效解决了现有消防炮结构存在的炮身在沿水平面转动及沿垂直于水平面转动时的结构工艺性差、刚性差及回转精度低的问题。

Description

一种伺服控制消防炮

技术领域

本发明属于消防设备技术领域，具体涉及到一种伺服控制消防炮。

背景技术

消防炮是目前消防装备中灭火效率最高、对生命财产最安全的一种高新科技产品，相对于其他的消防产品，具有射程远、操作简单的特点。而为了扩大消防炮使用的适应范围，通常在消防炮中设置有水平、垂直回转机构，现有消防炮的回转机构通常存在炮身在沿水平面转动及沿垂直于水平面转动时的结构工艺性差、刚性差及回转精度低的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种整体刚性强、回转定位精度高且加工、装配及维护简单的伺服控制消防炮。

本发明技术的技术方案是这样实现的：一种伺服控制消防炮，包括炮身以及炮头，其特征在于：所述炮身的进水口端通过水平伺服控制机构与入口蜗轮轴连通，其出水口端通过垂直伺服控制机构与出口蜗轮轴连通，所述出口蜗轮轴与炮头固定连接。

本发明所述的伺服控制消防炮，其所述水平伺服控制机构包括下驱动箱体、水平伺服电机、水平蜗杆以及水平蜗轮，所述炮身的进水口端通过下连接盘与下驱动箱体固定连接，所述水平伺服电机的外壳与下驱动箱体连接在一起，所述水平蜗杆一端与水平伺服电机动力输出端驱动连接，所述水平蜗杆与水平蜗轮啮合，所述水平蜗轮与入口蜗轮轴通过花键配合连接。

本发明所述的伺服控制消防炮，其所述入口蜗轮轴置于下驱动箱体内，在所述入口蜗轮轴与下驱动箱体之间设置有水平回转限位机构。

本发明所述的伺服控制消防炮，其所述水平回转限位机构包括设置在入口蜗轮轴与下驱动箱体之间的下限位环，所述下限位环与入口蜗轮轴通过花键配合连接，在所述下限位环的圆周面上开有小于360°的导向槽，在所述下驱动箱体上设置有限位挡块，在所述限位挡块内圆弧面上沿圆周方向开有与下限位环上导向槽对应配合的腰形沉槽，在所述腰形沉槽内设置有钢珠。

本发明所述的伺服控制消防炮，其所述水平蜗杆一端通过水平联轴套与水平伺服电机动力输出端驱动连接。

本发明所述的伺服控制消防炮，其所述水平蜗杆远离水平伺服电机的一端与水平调节手轮连接。

本发明所述的伺服控制消防炮，其所述垂直伺服控制机构包括上驱动箱体、垂直伺服电机、垂直蜗杆以及垂直蜗轮，所述炮身的出水口端通过上连接盘与上驱动箱体固定连接，所述垂直伺服电机的外壳与上驱动箱体连接在一起，所述垂直蜗杆一端与垂直伺服电机的动力输出端驱动连接，所述垂直蜗杆与垂直蜗轮啮合，所述垂直蜗轮与出口蜗轮轴通过花键配合连接。

本发明所述的伺服控制消防炮，其所述出口蜗轮轴置于上驱动箱体内，在所述出口蜗轮轴与上驱动箱体之间设置有垂直回转限位机构。

本发明所述的伺服控制消防炮，其所述垂直回转限位机构包括设置在出口蜗轮轴与上驱动箱体之间的上限位环，所述上限位环与出口蜗轮轴通过花键配合连接，在所述上驱动箱体上设置有限位螺钉，所述上限位环沿圆周方向设置有与限位螺钉配合的导向槽。

本发明所述的伺服控制消防炮，其所述垂直蜗杆远离垂直伺服电机的一端与垂直调节手轮连接。

本发明通过电气控制分别对水平及垂直两个方向的伺服电机发出动作命令，实现炮头出水口作相适应的角度调整，水平伺服控制机构和垂直伺服控制机构的结构设计有效解决了现有消防炮结构存在的炮身在沿水平面转动及沿垂直于水平面转动时的结构工艺性差、刚性差及回转精度低的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中A-A剖面图。

图中标记：1为炮身，2为炮头，3为入口蜗轮轴，4为出口蜗轮轴，5为下驱动箱体，6为水平伺服电机，7为水平蜗杆，8为水平蜗轮，9为下连接盘，10为下限位环，11为水平联轴套，12为水平调节手轮，13为上驱动箱体，14为垂直伺服电机，15为垂直蜗杆，16为垂直蜗轮，17为上限位环，18为垂直调节手轮，19为压力检测器，20为连接法兰，21为轴承，22为密封圈，24为上连接盘，25为限位挡块，26为钢珠，27为限位螺钉。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，一种伺服控制消防炮，包括炮身1以及炮头2，所述炮身1的进水口端通过水平伺服控制机构与入口蜗轮轴3连通，其出水口端通过垂直伺服控制机构与出口蜗轮轴4连通，所述出口蜗轮轴4与炮头2固定连接，所述入口蜗轮轴3通过连接法兰20与前置连接零件固定。

其中，所述水平伺服控制机构包括下驱动箱体5、水平伺服电机6、水平蜗杆7以及水平蜗轮8，所述炮身1的进水口端通过下连接盘9与下驱动箱体5固定连接，所述水平伺服电机6的外壳与下驱动箱体5连接在一起，所述水平蜗杆7一端通过水平联轴套11与水平伺服电机6动力输出端驱动连接，其另一端与水平调节手轮12连接，所述水平蜗杆7与水平蜗轮8啮合，所述水平蜗轮8与入口蜗轮轴3通过花键配合连接，所述入口蜗轮轴3及水平蜗轮8置于下驱动箱体5内，在所述入口蜗轮轴3与下驱动箱体5之间设置有水平回转限位机构、轴承21及密封圈22。

所述水平回转限位机构包括设置在入口蜗轮轴3与下驱动箱体5之间的下限位环10，所述下限位环10与入口蜗轮轴3通过花键配合连接，在所述下限位环10的圆周面上开有小于360°的导向槽，在所述下驱动箱体5上设置有限位挡块25，在所述限位挡块25内圆弧面上沿圆周方向开有与下限位环10上导向槽对应配合的腰形沉槽，在所述腰形沉槽内设置有钢珠26。

其中，所述垂直伺服控制机构包括上驱动箱体13、垂直伺服电机14、垂直蜗杆15以及垂直蜗轮16，所述炮身1的出水口端通过上连接盘24与上驱动箱体13固定连接，所述垂直伺服电机14的外壳与上驱动箱体13连接在一起，所述垂直蜗杆15一端通过垂直联轴套与垂直伺服电机14的动力输出端驱动连接，其另一端与垂直调节手轮18连接，所述垂直蜗杆15与垂直蜗轮16啮合，所述垂直蜗轮16与出口蜗轮轴4通过花键配合连接，所述出口蜗轮轴4及垂直蜗轮16置于上驱动箱体13内，在所述出口蜗轮轴4与上驱动箱体13之间设置有垂直回转限位机构、轴承21及密封圈22。

所述垂直回转限位机构包括设置在出口蜗轮轴4与上驱动箱体13之间的上限位环17，所述上限位环17与出口蜗轮轴4通过花键配合连接，在所述上驱动箱体13上设置有限位螺钉27，所述上限位环17沿圆周方向设置有与限位螺钉27配合的导向槽。

在所述炮头2处设置有出水压力检测器19以及火灾定位器，其与本装置外的火灾探测器及电气监测控制装置组成自动探测、自动寻找、自动灭火的闭环伺服控制系统。

本发明的工作原理：

入水出入走向：入口蜗轮轴下端中央过孔为消防水入水口，消防水经炮身中央过孔及出口蜗轮轴，由炮头出水端喷出。

水平回转：水平伺服回转是由水平伺服电机输出轴经水平联轴套带动水平蜗杆沿电机轴线旋转；水平蜗杆与水平蜗轮啮合，入口蜗轮轴与水平蜗轮采用花键配合连接，因入口蜗轮轴下端面被前置连接零件固定，使其自身不转动，限制水平蜗轮不能转动，因而使水平蜗杆沿水平蜗轮圆周绕水平蜗轮中心作圆周旋转，从而使水平蜗杆既要作自转，又要绕水平蜗轮圆周转动，即水平蜗杆运动轨迹为行星运动。因水平蜗杆、水平联轴套及水平伺服电机是通过水平伺服电机端面与下驱动箱体连接在一起的，因此，水平蜗杆在作沿水平蜗轮中心作圆周旋转时，下驱动箱体与水平蜗杆一道围绕水平蜗轮圆周作公转；下驱动箱体与炮身是通过下连接盘紧固连接，从而实现了炮身及炮身上部零件均沿水平蜗轮中心作水平方向的转动，实现了本伺服控制消防炮出水端沿水平方向的圆周转动。其中，水平调节手轮用于手动操作，实现人工进行水平回转，采用伺服控制回转与手动回转两种方式，以应对一旦伺服控制失效、采用手工回转补救措施，符合通用的消防规范要求。

垂直回转：垂直伺服回转是由垂直伺服电机输出轴经垂直联轴套带动垂直蜗杆沿电机轴线旋转；垂直蜗杆与垂直蜗轮啮合，出口蜗轮轴与垂直蜗轮采用花键配合连接，因出口蜗轮轴没有被其他零件固定，使其自身的回转未被限制，因而当垂直蜗杆回转时，垂直蜗杆与垂直蜗轮啮合，使垂直蜗轮作旋转，垂直蜗轮通过花键与出口蜗轮轴连接，从而带动出口蜗轮轴及与其固定连接的炮头同步转动。因垂直蜗杆只作自转，垂直伺服电机转动时，上驱动箱体及炮身不转动，只有炮头与出口蜗轮轴作垂直面的转动，实现了本伺服控制消防炮出水端沿垂直方向的圆周转动。其中，垂直调节手轮用于手动操作，实现人工进行垂直回转，采用伺服控制回转与手动回转两种方式，以应对一旦伺服控制失效、采用手工回转补救措施，符合通用的消防规范要求。

回转极限限位机构：下限位环用于下驱动箱体连同炮身水平方向顺时针及逆时针回转时的限位，上限位环用于炮头垂直方向顺时针及逆时针回转时的限位。

水平回转的限位机构：入口蜗轮轴通过花键配合装有下限位环，下限位环圆周面上开有小于360°且供钢球滑动的导向槽；下驱动箱体上配有限位挡块，限位挡块内圆弧面上沿圆周方向开有腰形沉槽，钢珠置于此槽内。当下驱动箱体顺时针或逆时针回转时，钢球沿下限位环的圆周弧槽表面转动，转到下限位环的导向槽的极限位置时，此时钢球将沿限位块的内圆弧腰形沉槽继续回转，直至转到限位块腰形沉槽的另一端极限位置，从而实现了水平回转限位、且转角大于360°。

垂直回转的限位机构：上驱动箱体上装有一个限位螺钉，上限位环沿圆周方向开有一段与限位螺钉对应配合的导向槽，垂直方向顺时针或逆时针回转时，垂直蜗杆通过垂直蜗轮的花键带动出口蜗轮轴转动，出口蜗轮轴再通过花键配合带动上限位环回转，直至碰到限位螺钉时停止回转，从而实现了垂直回转限位、且转角大于120°。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种伺服控制消防炮，包括炮身（1）以及炮头（2），其特征在于：所述炮身（1）的进水口端通过水平伺服控制机构与入口蜗轮轴（3）连通，其出水口端通过垂直伺服控制机构与出口蜗轮轴（4）连通，所述出口蜗轮轴（4）与炮头（2）固定连接。

2.根据权利要求1所述的伺服控制消防炮，其特征在于：所述水平伺服控制机构包括下驱动箱体（5）、水平伺服电机（6）、水平蜗杆（7）以及水平蜗轮（8），所述炮身（1）的进水口端通过下连接盘（9）与下驱动箱体（5）固定连接，所述水平伺服电机（6）的外壳与下驱动箱体（5）连接在一起，所述水平蜗杆（7）一端与水平伺服电机（6）动力输出端驱动连接，所述水平蜗杆（7）与水平蜗轮（8）啮合，所述水平蜗轮（8）与入口蜗轮轴（3）通过花键配合连接。

3.根据权利要求2所述的伺服控制消防炮，其特征在于：所述入口蜗轮轴（3）置于下驱动箱体（5）内，在所述入口蜗轮轴（3）与下驱动箱体（5）之间设置有水平回转限位机构。

4.根据权利要求3所述的伺服控制消防炮，其特征在于：所述水平回转限位机构包括设置在入口蜗轮轴（3）与下驱动箱体（5）之间的下限位环（10），所述下限位环（10）与入口蜗轮轴（3）通过花键配合连接，在所述下限位环（10）的圆周面上开有小于360°的导向槽，在所述下驱动箱体（5）上设置有限位挡块（25），在所述限位挡块（25）内圆弧面上沿圆周方向开有与下限位环（10）上导向槽对应配合的腰形沉槽，在所述腰形沉槽内设置有钢珠（26）。

5.根据权利要求4所述的伺服控制消防炮，其特征在于：所述水平蜗杆（7）一端通过水平联轴套（11）与水平伺服电机（6）动力输出端驱动连接，其另一端与水平调节手轮（12）连接。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的伺服控制消防炮，其特征在于：所述垂直伺服控制机构包括上驱动箱体（13）、垂直伺服电机（14）、垂直蜗杆（15）以及垂直蜗轮（16），所述炮身（1）的出水口端通过上连接盘（24）与上驱动箱体（13）固定连接，所述垂直伺服电机（14）的外壳与上驱动箱体（13）连接在一起，所述垂直蜗杆（15）一端与垂直伺服电机（14）的动力输出端驱动连接，所述垂直蜗杆（15）与垂直蜗轮（16）啮合，所述垂直蜗轮（16）与出口蜗轮轴（4）通过花键配合连接。

7.根据权利要求6所述的伺服控制消防炮，其特征在于：所述出口蜗轮轴（4）置于上驱动箱体（13）内，在所述出口蜗轮轴（4）与上驱动箱体（13）之间设置有垂直回转限位机构。

8.根据权利要求7所述的伺服控制消防炮，其特征在于：所述垂直回转限位机构包括设置在出口蜗轮轴（4）与上驱动箱体（13）之间的上限位环（17），所述上限位环（17）与出口蜗轮轴（4）通过花键配合连接，在所述上驱动箱体（13）上设置有限位螺钉（27），所述上限位环（17）沿圆周方向设置有与限位螺钉（27）配合的导向槽。

9.根据权利要求8所述的伺服控制消防炮，其特征在于：所述垂直蜗杆（15）一端通过垂直联轴套与垂直伺服电机（14）的动力输出端驱动连接，其另一端与垂直调节手轮（18）连接。

10.根据权利要求9所述的伺服控制消防炮，其特征在于：在所述炮头（2）处设置有出水压力检测器（19）以及火灾定位器。

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