CN106892378B - 一种用于防爆消防机器人的防爆升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于防爆消防机器人的防爆升降装置，该装置由防爆壳体组件、电动升降杆组件、导向定位组件、线缆托链组件、数据采集箱组件等五部分组成。数据采集箱体安装有防爆摄像机、多气体数据采集器、拾音器等设备，在电动升降杆组件的带动下做升降运动，从而检测不同高度的环境信息。该装置具有安全的防爆结构及简洁高效的传动机构，工作稳定可靠，故障率低。

Description

一种用于防爆消防机器人的防爆升降装置

技术领域

本发明属于消防机器人领域，具体说是一种防爆消防机器人防爆升降装置。

背景技术

防爆消防灭火侦察机器人在火灾扑救、侦察，尤其在石化、燃气等易爆环境的火灾扑救、侦察等作业活动中发挥着重要作用。对提高救援安全性、减少人员伤亡具有重要意义。公开号为105999598A的发明专利公开了一种“防爆消防灭火侦察机器人”，该机器人包括消防机器人本体和远程控制箱两部分。机器人本体采用防爆设计，其上携带的升降组件，可随现场情况上下移动，调整视频和气体采集高度。升降组件的驱动电机采用了防爆设计，但是由于电机防爆及传动结构设计复杂，导致升降组件组装工艺技术难度高、故障率高而且生产效率低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新的防爆升降装置，该装置具有安全的防爆结构及简洁高效的传动机构，工作稳定可靠，故障率低。

本发明采用的技术方案是：一种用于防爆消防侦察机器人的防爆升降装置，该装置由防爆壳体组件、电动升降杆组件、导向定位组件、线缆托链组件、数据采集箱组件等五部分组成。

所述的防爆壳体组件具备耐爆和隔爆两种性能，既能够承受内部爆炸性气体混合物爆炸时产生的压力，而自身不产生破坏和危险的变形，又能使爆炸时喷出的火焰不会引燃外部气体，从而保证爆炸性气体现场的安全。组件中的主壳体与壳盖通过螺栓联接在一起，形成一个平面隔爆面。打开壳盖后，可以对电动升降杆组件进行安装、调试。组件中的隔爆套与主壳体通过螺栓联接在一起，隔爆套与主壳体、升降杆分别形成圆筒隔爆面。隔爆套采用摩擦时不产生火花的铜材质加工，保证升降杆在隔爆套中做升降运动时不产生火花。组件中电缆接入装置采用直入式结构，通过垫圈、胶圈、压紧螺母将防爆电缆固定在线嘴座内。

所述的电动升降杆组件由电机、传动齿轮、螺杆、螺母、升降杆、限位开关、壳体组成。电机输出正转或反转的高速转动，通过三级齿轮传动降速后传递给螺杆转动，螺杆的转动推动安装在螺杆上的螺母做上升或下降的直线运动。在壳体的上、下限位处安装有限位开关，当推杆运动到限位位置触发限位开关时，控制系统会给出控制信号切断电机电源。

所述的导向定位组件的作用是对升降杆组件进行运动的导向和定位，防止升降杆组件发生绕升降杆轴的旋转动作，以致影响视频摄像机采集图像的准确性。其组成包括上导向筒、下导向筒、滚动轴承、固定轴、压盖等组成。上导向筒与数据采集箱联接，下导向筒与防爆壳体联接，滚动轴承通过固定轴及压盖成90度交叉固定在下导向筒上。当升降杆上升时，上导向筒随数据采集箱一起运动，固定在下导向筒上的两组滚动轴承紧贴上导向筒内侧壁滚动，准确定位上导向筒的运动轨迹。

所述的线缆托链组件由托链、托链槽、托链护罩、托链固定板等组成。数据采集箱中各种电气设备的线缆通过托链约束在一起，与托链共同形成一个倒S形柔性随动线路。随着数据采集箱的上升和下降，线缆在托链槽及托链护罩内做随动运动。

所述的数据采集箱由采集箱体、防爆摄像机、多气体数据采集器、拾音器、电源指示灯组成。采集箱体用于安装固定各种设备，防爆摄像机采集前方及后方的视频信息。多气体数据采集器可以采集最多6种有毒气体的现场数据。拾音器收集现场的环境声音。电源指示灯用于显示机器人的电源接通状态。

综上所述，该装置具有安全的防爆结构及简洁高效的传动机构，工作稳定可靠，故障率低。

附图说明

图1为本发明前视立体结构图。

图2为本发明后视立体结构图。

图3为本发明主视图。

图4为本发明左视图。

图5为图3中的A-A剖视图。

图6为图3中的B-B剖视图。

图7为图4中的C-C剖视图。

图8为图7中E的局部放大图。

图9为图4中的D-D剖视图。

图10为升降装置升起后的示意图。

图11为电动升降杆组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

一种用于防爆消防侦察机器人的防爆升降装置，该装置由防爆壳体组件、电动升降杆组件、导向定位组件、线缆托链组件和数据采集箱组件等五部分组成。

如图1、图6、图7所示，防爆壳体组件包括壳盖1、主壳体2、垫圈23、胶圈22、压紧螺母24、隔爆套12及防水密封圈11。

如图11 所示，电动升降杆组件包括电机28、传动齿轮组29、壳体30、螺杆31、螺母33、升降杆35、下限位开关32和上限位开关34。

如图1、图9所示，线缆托链组件由托链槽5、托链护罩3、托链固定板4及托链26、线缆27组成。

如图2、图8所示，导向定位组件包括下导向筒7、上导向筒8、固定轴15、压盖16、滚动轴承一17和滚动轴承二36。

如图1、图5、图7所示，数据采集箱由采集箱体6、防爆摄像机一13、防爆摄像机二37、电源指示灯14、多气体数据采集器19和拾音器18组成。

所述电动升降杆组件安装在防爆壳体组件内部，使电机28、下限位开关32和上限位开关34等非本安型的电气器件与外部爆炸性气体环境安全隔离。电动升降杆组件的升降杆35通过隔爆套12从防爆壳体组件中伸出，它们之间的间隙为圆筒隔爆间隙。数据采集箱组件安装在升降杆35的顶端，它随着升降杆35在电机28驱动下做上升或下降运动，用于采集不同流层的气体信息。导向定位组件的下导向筒7安装在防爆壳体组件的主壳体2上，上导向筒8安装在采集箱体6上。当数据采集箱做上升或下降运动时，上导向筒8跟着一起做随动运动，为数据采集箱做导向定位。线缆托链组件的托链26的一端通过托链固定板4安装在采集箱体6上，另一端安装在托链槽5上，托链槽5安装在防爆壳体组件上。当数据采集箱做上升或下降运动时，托链26做跟随运动。

防爆壳体组件的防爆设计按照防爆国家标准（GB3836）进行，其中壳盖1与主壳体2的平面隔爆的间隙ic≤0.15mm，隔爆面宽度L=15mm，隔爆套12与主壳体2及升降杆10之间的圆筒隔爆的间隙ic≤0.2mm，隔爆面宽度L=15mm。由于本发明应用在消防领域，需要保证防爆壳内的电气设备的防水要求，因此在壳盖1、隔爆套12上加工了密封圈槽，通过安装防水密封圈11实现防水密封。

电动升降杆组件的传动齿轮组29设计成两级降速，第一级传动比46：12，第二级传动比46：24，螺杆31的直线运动速度90mm/s。螺杆31采用内置结构，安装在升降杆35内，升降杆35与螺母33组合在一起。随着螺杆31的转动，升降杆35在壳体30中做上升或下降的直线运动。

导向定位组件的下导向筒7、上导向筒8采用标准方管型材加工，两个导向筒嵌套组合在一起。滚动轴承一17和滚动轴承二36成90度交叉布置，并安装在下导向筒7的上端，当嵌套在下导向筒7外部的上导向筒8随数据采集箱上升或下降时，滚动轴承一17和滚动轴承二36精确定位了上导向筒8的运动轨迹，从而保证了数据采集箱的稳定运行。

线缆托链组件的托链槽5是一个U形槽，用于固定及收纳托链26。托链26的一端固定在托链槽5的上端，另一端通过托链固定板4固定在采集箱体6上。托链护罩3固定在托链槽5上，并与托链槽5一起将托链26包围防护起来。托链26采用了半开放式托链，托链一侧可以打开，可以放便的拆装线缆27。

数据采集箱的采集箱体6外形呈六边棱柱形，前面安装有防爆摄像机一13、后面安装有防爆摄像机二37，用于采集前方和后方的视频数据。在采集箱体6的前面安装有拾音器18，用于采集声音数据。在采集箱体6的顶端安装有电源指示灯14，用于指示机器人的电源状态。在采集箱体6的四个侧面均开有密布的φ4小孔，外界的气体通过小孔进入采集箱体6内，箱体内的多气体数据采集器19实时地检测气体信息，并传输给控制终端。

本发明的工作过程是：电机28执行上升的正转转动，此转动通过传动齿轮组29、螺杆31和螺母33的减速后，推动升降杆35做上升运动。此时，安装在升降杆35顶端的数据采集箱组件在升降杆35的推动下缓慢上升，托链26、上导向筒8同时跟随数据采集箱组件缓慢上升。在上升过程中，数据采集箱组件中的多气体数据采集器19不间断的采集不同流层的气体数据，并通过线缆27传输至机器人本体的主控模块，再由机器人无线传输至远端的主控箱供实时分析处理。当数据采集箱组件上升到最高点时，升降杆35触碰上限位开关34，电机28停止转动。当远程主控发出下降指令时，电机28执行下降的反转转动，将数据采集箱组件缓慢下放。当数据采集箱组件下降到最低点时，升降杆35触碰下限位开关32，电机28停止转动，工作流程结束。

Claims (5)

1.一种用于防爆消防机器人的防爆升降装置，其特征是：该装置由防爆壳体组件、电动升降杆组件、导向定位组件、线缆托链组件和数据采集箱组件五部分组成；所述防爆壳体组件包括壳盖（1）、主壳体（2）、垫圈（23）、胶圈（22）、压紧螺母（24）、隔爆套（12）和防水密封圈（11）；电动升降杆组件包括电机（28）、传动齿轮组（29）、壳体（30）、螺杆（31）、螺母（33）、升降杆（35）、下限位开关（32）和上限位开关（34）；导向定位组件包括下导向筒（7）、上导向筒（8）、固定轴（15）、压盖（16）、滚动轴承一（17）和滚动轴承二（36）；线缆托链组件包括托链槽（5）、托链护罩（3）、托链固定板（4）、托链（26）和线缆（27）；数据采集箱组件包括采集箱体（6）、防爆摄像机一（13）、防爆摄像机二（37）、电源指示灯（14）、拾音器（18）和用于采集最多6种有毒气体的现场数据的多气体数据采集器（19）；电动升降杆组件安装在防爆壳体组件内部，电动升降杆组件的升降杆（35）通过隔爆套（12）从防爆壳体组件中伸出，电动升降杆组件的升降杆（35）和隔爆套（12）之间的间隙为圆筒隔爆间隙；数据采集箱组件安装在升降杆（35）的顶端，在电机（28）的驱动下，随着升降杆（35）做上升或下降运动；导向定位组件的下导向筒（7）安装在防爆壳体组件的主壳体（2）上，上导向筒（8）安装在采集箱体（6）上；线缆托链组件的托链（26）的一端通过托链固定板（4）安装在采集箱体（6）上，另一端安装在托链槽（5）上，托链槽（5）安装在防爆壳体组件上。

2.根据权利要求1所述的一种用于防爆消防机器人的防爆升降装置，其特征是：所述电动升降杆组件中，传动齿轮组（29）为两级降速，第一级传动比46：12，第二级传动比46：24，螺杆（31）的直线运动速度90mm/s；螺杆（31）采用内置结构，安装在升降杆（35）内，升降杆（35）与螺母（33）组合在一起，随着螺杆（31）的转动，升降杆（35）在壳体（30）中做上升或下降的直线运动。

3.根据权利要求1所述的一种用于防爆消防机器人的防爆升降装置，其特征是：所述导向定位组件的下导向筒（7）和上导向筒（8）采用标准方管型材加工，两个导向筒嵌套组合在一起，滚动轴承一（17）和滚动轴承二（36）成90度交叉布置，并安装在下导向筒（7）的上端，当嵌套在下导向筒（7）外部的上导向筒（8）随数据采集箱上升或下降时，滚动轴承一（17）和滚动轴承二（36）精确定位了上导向筒（ 8） 的运动轨迹，从而保证了数据采集箱的稳定运行。

4.根据权利要求1所述的一种用于防爆消防机器人的防爆升降装置，其特征是：所述线缆托链组件的托链槽（5）为一U形槽，用于固定及收纳托链（26）；托链（26）的一端固定在托链槽（5）的上端，另一端通过托链固定板（4）固定在采集箱体（6）上；托链护罩（3）固定在托链槽（5）上，并与托链槽（5）一起将托链（26）包围防护起来，托链（26）采用了半开放式托链，托链一侧可以打开，可以方便的拆装线缆（27）。

5.根据权利要求1所述的一种用于防爆消防机器人的防爆升降装置，其特征是：所述数据采集箱组件的采集箱体（6）外形呈六边棱柱形，前面安装有防爆摄像机一（13），后面安装有防爆摄像机二（37），在采集箱体（6）的前面安装有拾音器（18），在采集箱体（6）的顶端安装有电源指示灯（14），在采集箱体（6）的四个侧面均开有密布的φ4小孔，外界的气体通过小孔进入采集箱体（6）内，箱体内的多气体数据采集器（19）实时地检测气体信息，并传输给控制终端。