本發(fā)明涉及一種消防手持工具助力裝置及其工作方法，屬于消防工具輔助裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

以破拆工具為典型代表的消防員手持工具在消防搶險救援作業(yè)中不可或缺，但存在重量大(10kg-20kg)、使用時間長、精度要求高等顯著矛盾。當消防員長時間手持破拆工具等手持工具作業(yè)時，會存在肌肉勞損、作業(yè)精確度下降的風險，不僅直接威脅消防員自身健康安全，一旦操作失誤，將導(dǎo)致不可估量的后果。

因此消防戰(zhàn)士手持救援搶險工具時的耐受時間、搶險工作效率、人身健康安全等問題，是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種消防手持工具助力裝置，可以穿戴，該裝置對比常規(guī)外骨骼機構(gòu)具有無需電機、液壓、氣壓等動力源的顯著優(yōu)勢，單純依靠彈簧彈性及平行四邊形結(jié)構(gòu)特性達到抵消手持工具垂直方向重力的目的，大大降低機構(gòu)自重，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性，通過多自由度設(shè)置滿足不同工況下工作區(qū)間的需求，通過模塊化設(shè)計達到根據(jù)不同情況自由配置的效果，同時，還可以根據(jù)消防工具的重量，以及工作對象的高度，對工具的初始高度進行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種消防手持工具助力裝置，包括若干彈性單元A、一個工具支架B、一個基架C、若干擺桿D；所述彈性單元A與擺桿D依次首尾相連并且以直立或接近直立方向的轉(zhuǎn)軸為軸心相互轉(zhuǎn)動連接；首個擺桿D與基架C以直立或接近直立方向的轉(zhuǎn)軸為軸心相互轉(zhuǎn)動連接；末端的彈性單元A與工具支架B固定連接；所述彈性單元A包括平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述平行四邊形結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置拉簧A5，拉簧A5兩端與平行四邊形結(jié)構(gòu)較近的一對對角位置連接，拉簧A5其中一端通過絲桿調(diào)節(jié)機構(gòu)能夠調(diào)節(jié)上下位置，從而調(diào)節(jié)拉簧A5的拉力，進而根據(jù)不同工具的重量，以及消防工作對象的高度微調(diào)節(jié)工具支架B的高度。

進一步的，所述基架C上固定設(shè)置的基架桿C1，基架桿C1兩端都有用于與擺桿D連接固定的部位，且基架桿C1的與基架本體的上下固定位置能夠調(diào)節(jié)；所述基架C具有背帶，供消防戰(zhàn)士背在身上，所述消防手持工具助力裝置用于消防破拆工具的助力。

進一步的，所述平行四邊形結(jié)構(gòu)兩端具有短邊桿A1、A2，所述短邊桿A1、A2具有上下一對銷孔，用于與擺桿D轉(zhuǎn)動連接，或者與工具支架的支架桿B1固定連接；所述擺桿D實現(xiàn)兩個或兩個以上彈性單元之間的拓展連接。

更進一步的，所述平行四邊形結(jié)構(gòu)還包括兩根長邊桿A3、A4、兩個拉簧座A6、A7、絲桿調(diào)節(jié)機構(gòu)；所述絲杠調(diào)節(jié)機構(gòu)包括滑塊A8、絲杠A9、絲杠基座A10、固定座A11，所述滑塊A8與絲杠固定連接，隨著絲杠調(diào)節(jié)上下位置，并帶動一端的拉簧座A6上下移動。

更進一步的，所述短邊桿A1、A2為雙側(cè)U型桿件，內(nèi)側(cè)頂點處對稱布置安裝孔共四個，外側(cè)頂點處對稱布置安裝孔共兩個；長邊桿A3、A4為等腰梯形U型桿件，下底角處對稱布置安裝孔共四個；短邊桿、長邊桿依次通過八個安裝孔和八個銷軸首尾連接，形成中空的平行四邊形連桿機構(gòu)。

更進一步的，所述絲杠基座A10固定在短邊桿的內(nèi)側(cè)；所述絲杠A9一端布置凸起旋鈕，旋轉(zhuǎn)旋鈕可帶動滑塊A8沿絲杠A9軸向運動；所述滑塊A8一側(cè)布置U型槽，雙側(cè)槽壁對稱布置安裝孔兩個；兩個拉簧座A6、A7一側(cè)凸起布置安裝孔；固定座A11一側(cè)布置U型槽，雙側(cè)槽壁對稱布置安裝孔兩個，固定座A11固連在短邊桿內(nèi)側(cè)下端；彈簧座A6、A7凸起處的安裝孔和滑塊A8或固定座A11中U型槽上的安裝孔通過銷軸連接；所述擺桿D兩端對稱布置兩個銷孔，其中一端通過與彈性單元A中的銷軸A14配合，將擺桿D和短桿A1連接起來；另一端與基架C中的基架桿C1配合連接。

進一步的，所述基架C包括基架桿C1和基板C2，基架桿C1為U型桿件，兩端對稱布置U型槽，槽壁對稱布置銷孔，基架桿C1固連在基板C2底端；擺桿D分別和彈性單元A中的短桿A1、基架C中的基架桿C1配合，將基架C和彈性單元A連接起來，可完成彈性單元A沿基架C的軸向滑動、軸向定位、繞桿轉(zhuǎn)動。

進一步的，所述工具支架B包括依次連接的工具支架桿B1、連接桿B3、工具夾具B2。

進一步的，所述工具支架桿B1為Z字型桿，工具支架桿B1和彈性單元A中的短邊桿A2配合，將工具支架B和彈性單元A連接起來，可完成工具支架B沿工具支架桿B1的軸向滑動、軸向定位、繞桿轉(zhuǎn)動；所述工具夾具B2為雙層圓環(huán)，內(nèi)環(huán)可相對外環(huán)旋轉(zhuǎn)，外環(huán)一側(cè)布置一處圓柱凸起；所述連接桿B3為L型桿件，兩端分別布置兩個安裝孔。連接桿B3一端安裝孔與工具夾具B2上的外環(huán)圓柱凸起配合連接，使工具夾具B2可繞連接桿轉(zhuǎn)動；連接桿B3另一端安裝孔與工具支架桿B1一端固定連接。

一種權(quán)利要求2所述的消防手持工具助力裝置的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

首先將基架與上肢固定，再將相應(yīng)手持工具固定在工具支架B上的工具夾具B2中，操作者根據(jù)手持工具重量以及待破拆對象的高度適當調(diào)節(jié)各個拉簧的松緊程度，調(diào)解消防手持工具助力裝置上各個轉(zhuǎn)動功能部件的轉(zhuǎn)動位置，手持消防工具，進行消防操作；

根據(jù)不同工作區(qū)間和工況的需求，增減彈性單元A的數(shù)量。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)提供了一種消防手持工具助力裝置，可以穿戴，該裝置對比常規(guī)外骨骼機構(gòu)具有無需電機、液壓、氣壓等動力源的顯著優(yōu)勢，單純依靠彈簧彈性及平行四邊形結(jié)構(gòu)特性達到抵消手持工具垂直方向重力的目的，大大降低機構(gòu)自重；

2)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性，通過多自由度設(shè)置滿足不同工況下工作區(qū)間的需求；

3)通過模塊化設(shè)計達到根據(jù)不同情況自由配置的效果；

4)同時，還可以根據(jù)消防工具的重量，以及工作對象的高度，對工具的初始高度進行調(diào)節(jié)。

5)本消防手持工具助力裝置結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕便、適用性強、方便攜帶、模塊化設(shè)計、快速組裝，能有效解決消防員在適用破拆工具時遇到的負重問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明消防手持工具助力裝置的整體示意圖。

圖2是圖1中彈性單元的結(jié)構(gòu)爆炸圖。

圖3是基架及其與擺桿連接部位的細節(jié)圖。

圖4是擺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是擺桿與彈性單元連接部位的細節(jié)圖。

圖6是工具支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是工具支架中的連接桿的示意圖。

圖8是工具支架中的工具夾具的示意圖。

圖9是本發(fā)明消防手持工具助力裝置另一實施方式的整體示意圖。

圖10是圖9的局部放大圖。

具體實施方式

實施例一：

參見圖1-圖8，一種消防手持工具助力裝置，包括若干彈性單元A、一個工具支架B、一個基架C、若干擺桿D；所述彈性單元A與擺桿D依次首尾相連并且以直立或接近直立方向的轉(zhuǎn)軸為軸心相互轉(zhuǎn)動連接；首個擺桿D與基架C以直立或接近直立方向的轉(zhuǎn)軸為軸心相互轉(zhuǎn)動連接；末端的彈性單元A與工具支架B固定連接；所述彈性單元A包括平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述平行四邊形結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置拉簧A5，拉簧A5兩端與平行四邊形結(jié)構(gòu)較近的一對對角位置連接，拉簧A5其中一端通過絲桿調(diào)節(jié)機構(gòu)能夠調(diào)節(jié)上下位置，從而調(diào)節(jié)拉簧A5的拉力，進而根據(jù)不同工具的重量，以及消防工作對象的高度微調(diào)節(jié)工具支架B的高度。

參見圖3，所述基架C上固定設(shè)置的基架桿C1，基架桿C1兩端都有用于與擺桿D連接固定的部位，且基架桿C1的與基架本體的上下固定位置能夠調(diào)節(jié)；所述基架C具有背帶，供消防戰(zhàn)士背在身上，所述消防手持工具助力裝置用于消防破拆工具的助力。

參見圖2，所述平行四邊形結(jié)構(gòu)兩端具有短邊桿A1、A2，所述短邊桿A1、A2具有上下一對銷孔，用于與擺桿D轉(zhuǎn)動連接，或者與工具支架的支架桿B1固定連接；所述擺桿D實現(xiàn)兩個或兩個以上彈性單元之間的拓展連接。

參見圖2，所述平行四邊形結(jié)構(gòu)還包括兩根長邊桿A3、A4、兩個拉簧座A6、A7、絲桿調(diào)節(jié)機構(gòu)；所述絲杠調(diào)節(jié)機構(gòu)包括滑塊A8、絲杠A9、絲杠基座A10、固定座A11，所述滑塊A8與絲杠固定連接，隨著絲杠調(diào)節(jié)上下位置，并帶動一端的拉簧座A6上下移動。

參見圖2，所述短邊桿A1、A2為雙側(cè)U型桿件，內(nèi)側(cè)頂點處對稱布置安裝孔共四個，外側(cè)頂點處對稱布置安裝孔共兩個；長邊桿A3、A4為等腰梯形U型桿件，下底角處對稱布置安裝孔共四個；短邊桿、長邊桿依次通過八個安裝孔和八個銷軸首尾連接，形成中空的平行四邊形連桿機構(gòu)。

參見圖2，所述絲杠基座A10固定在短邊桿的內(nèi)側(cè)；所述絲杠A9一端布置凸起旋鈕，旋轉(zhuǎn)旋鈕可帶動滑塊A8沿絲杠A9軸向運動；所述滑塊A8一側(cè)布置U型槽，雙側(cè)槽壁對稱布置安裝孔兩個；兩個拉簧座A6、A7一側(cè)凸起布置安裝孔；固定座A11一側(cè)布置U型槽，雙側(cè)槽壁對稱布置安裝孔兩個，固定座A11固連在短邊桿內(nèi)側(cè)下端；彈簧座A6、A7凸起處的安裝孔和滑塊A8或固定座A11中U型槽上的安裝孔通過銷軸連接；所述擺桿D兩端對稱布置兩個銷孔，其中一端通過與彈性單元A中的銷軸A14配合，將擺桿D和短桿A1連接起來；另一端與基架C中的基架桿C1配合連接。

參見圖3，所述基架C包括基架桿C1和基板C2，基架桿C1為U型桿件，兩端對稱布置U型槽，槽壁對稱布置銷孔，基架桿C1固連在基板C2底端；擺桿D分別和彈性單元A中的短桿A1、基架C中的基架桿C1配合，將基架C和彈性單元A連接起來，可完成彈性單元A沿基架C的軸向滑動、軸向定位、繞桿轉(zhuǎn)動。

參見圖6，所述工具支架B包括依次連接的工具支架桿B1、連接桿B3、工具夾具B2。

參見圖6，所述工具支架桿B1為Z字型桿，工具支架桿B1和彈性單元A中的短邊桿A2配合，將工具支架B和彈性單元A連接起來，可完成工具支架B沿工具支架桿B1的軸向滑動、軸向定位、繞桿轉(zhuǎn)動；所述工具夾具B2為雙層圓環(huán)，內(nèi)環(huán)可相對外環(huán)旋轉(zhuǎn)，外環(huán)一側(cè)布置一處圓柱凸起；所述連接桿B3為L型桿件，兩端分別布置兩個安裝孔。連接桿B3一端安裝孔與工具夾具B2上的外環(huán)圓柱凸起配合連接，使工具夾具B2可繞連接桿轉(zhuǎn)動；連接桿B3另一端安裝孔與工具支架桿B1一端固定連接。

實施例二：

參見圖1-2，一種消防手持工具助力裝置的工作方法，包括以下步驟：首先將基架與上肢固定，再將相應(yīng)手持工具固定在工具支架B上的工具夾具B2中，操作者根據(jù)手持工具重量以及待破拆對象的高度適當調(diào)節(jié)各個拉簧的松緊程度，調(diào)解消防手持工具助力裝置上各個轉(zhuǎn)動功能部件的轉(zhuǎn)動位置，手持消防工具，進行消防操作；根據(jù)不同工作區(qū)間和工況的需求，增減彈性單元A的數(shù)量：當消防破拆工具的重量較大時，轉(zhuǎn)動相應(yīng)位置上的絲杠A9，將對應(yīng)的滑塊A8的位置向上調(diào)節(jié)，增加拉簧的拉力，使平行四邊形結(jié)構(gòu)向接近長方形的趨勢進行變形，從而克服消防工具的重力，使整個類似“手臂”形狀的彈性單元A和擺桿D的組合，以向上略微翹起為趨勢進行變形；相反的，當工具重量較輕，或者消防破拆目標高度位置較低時，調(diào)節(jié)絲杠A9，將滑塊A8的位置向下調(diào)節(jié)，使平行四邊形結(jié)構(gòu)向遠離長方形的趨勢進行變形，從而使整個類似“手臂”形狀的彈性單元A和擺桿D的組合，以向下略微放下為趨勢進行變形。

實施例二：

參見圖9-10，與實施例一不同之處是基架C固定設(shè)置在地面上，將基架C和彈性單元A連接起來，可完成彈性單元A沿基架C的豎直或接近直立方向滑動、定位、以及水平或接近水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。

以上均為本申請的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還可以在此基礎(chǔ)上進行各種變換或改進，在不脫離本申請總的構(gòu)思的前提下，這些變換或改進都應(yīng)當屬于本發(fā)明要求保護的范圍之內(nèi)。