CN2180421Y - 消防机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工业机械手领域。

消防机械手是一个具有六自由度的空腔管道机 械手，它安装在消防车上。它由本体、手臂、手腕、龙 头、控制系统、斜拉机构和登高机构七部分组成。手 臂不仅可以伸缩，还可以多节加接，三根斜拉索、斜拉 臂与手臂组成的三角锥体形结构，改变了机械手传统 的受力结构。本实用新型对于有毒、易爆炸、火灾，以 自动控制灭火方式，保障消防人员的人身安全。

Description

本实用新型属于工业机械手领域。

目前，普通消防车对于超高层建筑物无法快速登高灭火，超长的云梯弯曲强度和刚度有限，另外，其功能单一，对于有毒、易爆炸火灾，消防人员的安全受到危胁。

本实用新型的目的在于克服上述已知技术的缺陷，从而提供一种可快速登高，强度高、安全可靠的消防机械手。

本实用新型的目的是通过如下措施达到的：

该装置结构包括本体、手臂、手腕、龙头、斜拉机构和登高机构，其中：

本体：转筒（6）套在环形电机（5）（ZDJ）和环形通道（4）内，用大螺母（1）将其安装在底板（3）上，底板（3）与消防车相连，环形电机（5）带动转筒及整个机械手旋转；

手臂：臂关节（15）上端与内小套管（17）和外大套管（16）相连，两边用大圆螺母（13）与转筒（6）上端相连，固定在转筒（6）上的臂关节电机（14）（BDJ）利用花键轴使臂关节摆动，内大套管（20）和外小套管（21）的上端都与腕连节（22）的下端相连，多个小套管套在一起组成一个单作用伸缩式油缸YG1，多个大小套管套装在一起组成一节伸缩臂，多节伸缩臂加接时，伸缩臂的底节下端与臂关节相连，顶节的上端与腕连节相连，中间部分首尾相连；

手腕：腕连节（22）左右侧面装有两个侧面火警传感器（37）（BCJ），后侧面装有一个后火警传感器（38）（BHJ），左下和右下水平面上装有两个下火警传感器（39）（BXJ），腕连节（22）右端用小圆螺母（24）与腕关节（23）相连，固定在腕连节上的腕关节电机（25）（WDJ）通过花键轴使腕关节（23）上下摆动，腕关节右端与外筒（27）、内小套管（26）的左端相连，内外小套管（26）、（28）套装在一起组成一个单作用伸缩式油缸YG2，内外筒和内外小套管套装在一起组成一个伸缩腕，两筒之间的空腔与其紧固件组成一个伸缩式油缸YG3；

龙头：喷头（32）左端与内筒右端相连，固定在内筒上的喷头电机（36）（TDJ）驱动喷头左右摆动，喷头右端上下左右四个侧面上装有四个主火警传感器（35），依次表示为：WSJ、WXJ、WZJ、WYJ，在喷头中段下表面上装一辅助火警传感器（33）（WFJ），喷头内腔设有两个柱销（34），当机械手无法到达时，这两个柱销可以与带快卸接头的软管快速连接，在喷头上表面上还可安装摄像机；

斜拉机构：它由前斜拉索（12）、前绞车（7），后斜拉索（41）、后绞车（42）、滑轮（10）和斜拉臂及臂头（11）等组成，一个后斜拉臂固连在臂关节（15）上，两个前斜拉臂固连在转筒（6）上；当手臂伸缩时，前绞车（7）和后绞车（42）靠各自的伺服电机（SDJ，DDJ）控制收放斜拉索，使斜拉索和斜拉臂与手臂三者始终成三角锥体型，伸缩臂多节加接时，一方面要更换上具有相同数目滑轮的臂头，另一方面要在前后绞车上增至相同数目的绞轮，这样，有几节伸缩臂加接，就组成几个嵌套在一起的三角锥体，有几个斜拉点都相当于几个铰支座，从而极大地增强了机械手的弯曲强度。

登高机构：它由吊篮（30）、吊钩（31）、吊索（40）、卷扬机（43）、滑索（9）、滑索绞车（8）及滑轮等组成，卷扬机由电机GDJ驱动，滑索绞车由电机HDJ驱动。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.登高机构的卷扬机和滑索绞车由电机驱动，登高迅速，适用于超高层建筑物使用。

2.斜拉索和斜拉臂与手臂始终成三角锥体型，极大增强了机械手的弯曲强度和刚度。

3.灭火方式多样，并可实现自动控制，保障了消防队员的人身安全。

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型的主剖视图

图2是图1的A－A剖视

图3是图1的C－C剖视

图4是本实用新型控制电路图

在图1中：（1）大螺母；（2）轴承；（3）底板；（4）环形通道；（5）环形电机；（6）转筒；（7）前绞车；（8）滑索绞车；（9）滑索；（10）滑轮；（11）臂头；（12）前斜拉索；（13）大圆螺母；（14）臂关节电机；（15）臂关节；（16）大套管；（17）内小套管；（18）套管；（19）中小套管；（20）内大套管；（21）外小套管；（22）腕连节；（23）腕关节；（24）圆螺母；（25）腕关节电机；（26）内小套管；（27）外筒；（28）外小套管；（29）内筒；（30）吊篮；（31）吊钩；（32）喷头；（33）传感器；（34）柱销；（35）传感器；（36）喷头电机；（37）传感器；（38）传感器；（39）传感器；（40）吊索；（41）后斜拉索；（42）后绞车；（43）卷扬机。

二、工作情况：

当装有本机械手的消防车开进消防现场，并停在有利消防位置时，操作人员如果选择自动消防灭火方式，按下自动按钮AT1（见图4），动合触点K1闭合，自锁继电J1将其自锁，再按下启动按钮ATO，动合触点KO闭合，自锁继电器JO将其自锁。臂关节伺服电机BDJ得电，将手臂竖起，同时前斜拉索伺服电机SDJ得电，适当释放两根前斜拉索，保证手臂上摆时不受阻碍。手臂完全竖起时，位置开关XKO1的一个动断触点断开，两个动合触点闭合，自锁继电器JO1将XKO1的三个触点自锁，动断触点断开，BDJ和SDJ失电停止工作。一个动合触点闭合，接通手控下行电路，随时可对系统实施手动控制。另一个动合触点闭合，系统进入自动工作状态。手臂完全坚起的同时，位置开关XKO2的动合触点闭合，此时，如果机械手未达到灭火高度，则各传感器不参与工作，电流经位置开关XKO2的动合触点和BXK触点分六路：一路使气电阀QF1得电，沟通气瓶QP至气液传送器QY1的气路，高压气体进入气液传送器QY1；一路使手臂液电阀YDF1得电，高压液压油从气液传送器QY1出来，经单向阀DF、液电阀YDF1进入手臂油缸YG1，手臂伸出；另外两路使前后斜拉索绞车伺服电机SDJ、DDJ得电适度释放斜拉索，保证斜拉索与手臂的伸出同步动作；其余两路使卷扬机电机GDJ和滑索电机HDJ得电释放两索，使手臂伸出时不受绳索阻碍。达到灭火高度时，安装在腕连节左下或右下表面的火警传感器得到火警信号，下火警继电器BXJ得电，一方面BXK的动断触点断开，QF1失电，阀处于中立位置，液压油路保持原有压力，YDF1失电，关死YG1的油路，手臂保持在一定高度，同时SDJ、DDJ、GDJ、HDJ失电，它们都处于刹车状态；另一方面，BXK的动合触点闭合，腕关节电机WDJ得电，将手腕上摆至水平位置或喷头下传感器接受到火警信号，火警继电器WXJ得电，WXK的动断触点断开，WDJ失电，同时WXK的动合触点闭合，此时，如果喷头是正好对正火源的，信号灯DZD亮，否则不亮。假如火源在手臂的左边，安装在腕连节左侧面的传感器一定有火警信号，或者左比右信号强，这时火警传感器BCJ得电，将BZK的动合触点闭合，环形电机ZDJ得电使机械手左转，直至左侧面无火警信号或左右信号强度相等，BCJ失电，BZK断开，ZDJ失电，BCJ失电的同时，动断触点BCK闭合，对正信号灯亮，此时，若喷头离火源太远，可按下按钮AT3，臂关节电机BDJ反向得电，手臂下摆，使喷头更接近火源。如果此时喷头正对火源，则安装在喷头四个侧面上的火警传感器都有火警信号，火警继电器WQJ得电，延时触点WQK延时闭合，稍时等待调整喷头与火源的距离。WQK闭合后，灭火泵电机MDJ带动灭火泵MYB工作，灭火液从MYB出来，经消防机械手的内腔通道喷向火源。同时，灭火工作灯MHD亮，当火源被扑灭时，喷头四个侧面上的传感器都无火警信号，继电器WQJ失电，WQK断开，工作灯熄灭，灭火电机MDJ和灭火泵停止工作。

在灭火过程中控制系统可以自动调整喷射方向，当机械手刚到达到灭火高度时，假如喷头左传感器的火警信号比右侧强，这时，左火警继电器WZJ得电，WCK动合触点闭合，继电器3J得电，将ZYK自锁在上合下断的位置，喷头电机TDJ得电，驱动喷头左转，到达终点时，如果左传感器仍有火警信号，则TDJ继续左转，将位置开关XK2压下闭合，环形电机ZDJ得电，驱动整个机械手左转，直至左传感器被遮蔽无火警信号，WZJ失电，自锁继电器3J失电，ZYK解除自锁。此时火若尚未扑灭，右侧传感器一定有火警信号，右火警继电器WYJ得电，WCK继续闭合，ZYK的动断触点断开，动合触点闭合，自锁继电器4J得电，将ZYK自锁在上断下合位置上，喷头电机TDJ反向得电，TDJ驱动喷头右转，到达终点时，若右传感器仍有火警信号，TDJ继续右转，将位置开关XK1压下闭合，环形电机ZDJ反向得电，驱动整个机械手右转，直至右传感器被遮蔽无火警信号。如此循环往复，每往复一次，灭火液所到之处若能将火扑灭，则喷头下传感器就接受不到火警信号，下火警继电器WXJ失电，WXK的动断触点闭合，由于火焰是向上，所以自从喷头对着火源之后，上火警传感器始终能接受到火警信号，火警继电器WSJ始终得电，动合触点WSK始终是闭合的。当WXK的动断触点闭合后，腕关节电机WDJ得电，驱动手腕上摆，至下传感器WXJ得电，WXK的动断触点断开，WDJ失电，手腕不再上摆。喷头与机械手的左右往复摆动与手腕的不断上摆，就可以将灭火液喷遍整个火源，直到火源被扑灭，上下左右传感器都接受不到火警信号，火警继电器WQJ失电，WQK断开，灭火泵停止工作，自动灭火程序结束。

遇到有毒，容易爆炸的火灾，在喷头上安装一台摄相机，再配置一显示器，就可以更直观有效地实施远距离遥控消防救护，从而能确保消防人员的安全。

遇到大跨度高层建筑物火灾，如大商场等场所，喷头离火源很远时，可以将带有快卸接头的软管与喷头内的两个柱销快速连接，迅速实施人工灭火。

在灭火过程中，消防人员需要登高时，消防人员在吊篮中座好并系好安全带后，按下按钮AT12，动合触点K12闭合，自锁继电器J12将其自锁，卷扬机的伺服电机GDJ得电，将吊篮吊起，到达顶点时，位置开关XK4断开，GDJ失电并保持在该高度。当消防人员需要走进建筑物时，按下按钮AT13，动合触点K13闭合，自锁继电器J13将其自锁，一方面手腕液电阀YDF2得电，沟通手腕油缸YG2进YG3回的油路，手腕内筒伸出，使吊篮靠近建筑物。另一方面卷扬机电机GDJ反向得电，随内筒的伸出适当释放吊索，保证吊索不阻碍内筒的伸出，内筒完全伸出时，位置开关XK7断开，或者需要停止时，再次按动按钮AT13，使其弹起，K13断开，YDF2、GDJ失电，内筒停止伸出，GDJ处于刹车保持状态。如果有被救人员需要送下时，被救人员在吊篮中座好并系好安全带后，按下按钮AT11，动合触点K11闭合，自锁继电器J11将其自锁，卷扬机电机GDJ反向得电，释放吊索，将吊篮送下，到底时位置开关XK3断开，GDJ失电，卷扬机停止工作。

当灭火和救护工作结束或需要返回时，按下返回按钮AT16，动合触点K16闭合，自锁继电器J16得电将其自锁，此时，若手腕内筒是伸出的，则手腕液电阀反向得电，沟通YD3进YD2回的油路，使内筒缩回至终点，位置开关XK8的动断触点断开，动合触点闭合，YDF2失电。此时，假如手臂不是垂直的，XKO2的动断触点是闭合的，臂关节电机BDJ得电，将手臂摆至垂直，XKO2的动断触点断开，BDJ失电，XKO2的动合触点闭合，腕关节电机WDJ得电，将手腕下摆至终点，位置开关XK9的动断触点断开，WDJ失电，XK9的动合触点闭合，电流分成6路；一路使手臂气电阀QF1得电，关住气瓶QP气路，打开气液传送器QY1气室通大气的气路，放出高压气体，另一路使手臂液电阀YDF1得电，沟通油缸YG1经限压阀的回油路。另外两路使前后绞车伺服电机SDJ、DDJ得电，将斜拉索卷回并下拉伸缩臂使其缩回，其余两路使卷扬机电机GDJ和滑索电机HDJ得电，将绳索卷回。伸缩臂缩回终点时，位置开关XK10的动断触点断开，动合触点闭合，此时，如果机械手处在中立偏左的位置，则记忆继电器1J已将动合触点1K锁在闭合位置，电流通过1K使环形电机ZDJ得电，驱动机械手右转至中立位置，位置开关XK11的动断触点断开，ZDJ失电，XK11的动合触点闭合，使臂关节电机BDJ得电，将手臂下摆至水平终点位置，位置开关XK12断开，至此消防灭火工作全部结束。

Claims (1)

1、一种消防机械手，包括本体、手臂、手腕、龙头、斜拉机构和登高机构，其特征在于：本体：转筒(6)套在环形电机(5)(ZDJ)和环形通道(4)内，用大螺母(1)将其安装在底板(3)上，底板(3)与消防车相连，环形电机(5)带动转筒及整个机械手旋转；

手臂：臂关节(15)上端与内小套管(17)和外大套管(16)相连，两边用大圆螺母(13)与转筒(6)上端相连，固定在转筒(6)上的臂关节电机(14)(BDJ)利用花键轴使臂关节摆动，内大套管(20)和外小套管(21)的上端都与腕连节(22)的下端相连，多个小套管套在一起组成一个单作用伸缩式油缸YG1，多个大小套管套装在一起组成一节伸缩臂，多节伸缩臂加接时，伸缩臂的底节下端与臂关节相连，顶节的上端与腕连节相连，中间部分首尾相连；

手腕：腕连节(22)左右侧面装有两个侧面火警传感器(37)(BCJ)，后侧面装有一个后火警传感器(38)(BHJ)，左下和右下水平面上装有两个下火警传感器(39)(BXJ)，腕连节(22)右端用小圆螺母(24)与腕关节(23)相连，固定在腕连节上的腕关节电机(25)(WDJ)通过花键轴使腕关节(23)上下摆动，腕关节右端与外筒(27)、内小套管(26)的左端相连，内外小套管(26)、(28)套装在一起组成一个单作用伸缩式油缸YG2，内外筒和内外小套管套装在一起组成一个伸缩腕，两筒之间的空腔与其紧固件组成一个伸缩式油缸YG3；

龙头：喷头(32)左端与内筒右端相连，固定在内筒上的喷头电机(36)(TDJ)驱动喷头左右摆动，喷头右端上下左右四个侧面上装有四个主火警传感器(35)，依次表示为：WSJ、WXJ、WZJ、WYJ，在喷头中段下表面上装一辅助火警传感器(33)(WFJ)，喷头内腔设有两个柱销(34)，当机械手无法到达时，这两个柱销可以与带快卸接头的软管快速连接，在喷头上表面上还可安装摄像机；

斜拉机构：它由前斜拉索(12)、前绞车(7)，后斜拉索(41)、后绞车(42)、滑轮(10)和斜拉臂及臂头(11)等组成，一个后斜拉臂固连在臂关节(15)上，两个前斜拉臂固连在转筒(6)上；

登高机构：它由吊篮(30)、吊钩(31)、吊索(40)、卷扬机(43)、滑索(9)、滑索绞车(8)及滑轮等组成，卷扬机由电机GDJ驱动，滑索绞车由电机HDJ驱动。

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