CN101432494A - 桅杆升降机和桅杆升降系统 - Google Patents

Abstract

一种联接在桅杆升降机上的工作平台和桅杆之间的升降系统。所述升降系统包括过载离合器、超越制动器和紧急制动器，该过载离合器在升降系统中出现过载时滑动，该超越制动器防止升降系统运行到完全降下位置之外，并防止升降系统在平台被挂住时运行。升降系统是安全并轻质的，并对控制工作平台在桅杆上的位置是有效的。

Description

桅杆升降机和桅杆升降系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年3月22日提交的美国临时专利申请No.60/784,473的权益，该申请的全部内容通过参考结合于此。

技术领域

本发明涉及一种人员升降机，更具体地，涉及一种包括通过升降系统在桅杆上上升和下降的工作平台的可移动升降机。该升降机可以是自立的(free-standing)或非自立的，并可以通过单个使用者运输和操作。

背景技术

梯子的概念已经存在几千年了。但是，现有的梯子是笨重的并且难于操作。此外，传统的梯子可能是不稳定的，尤其是在不平坦的地面上更是如此，并且工作区域限制为使用者能够达到的范围。

生产梯子的公司不愿意开发动力机械产品。但是，需要开发一种可以实现梯子的许多优点(例如可以由单个操作者架起并使用、质量较轻等)，并同时在可移动动力机器中提供很好稳定性和较大工作区域的人员升降机。

桅杆爬升平台是已知的，并通常包括可以自立或由墙壁或其他支撑结构支撑的桅杆。但是，现有的桅杆爬升机具有1000lbs的最小SWL载荷，并且由于它们的尺寸而不能由单个使用者移动或操作。立式桅杆产品和高空工作平台包括移动平台并通常仅仅是自立组件。这些机器也通常太大而不便于移动，并且无法在便携性、低成本和易于使用等方面实现由梯子提供的优点。

为了实现便携性、轻质量，需要可靠的升降系统机构，以提供对升降人员的装置所期望的功能性。

发明内容

一种桅杆升降机，包括：基部或桅杆框架；桅杆，支撑工作平台的滑架可以在所述桅杆上移动；以及动力源，该动力源可以是自带动力单元或使用者供应的源如动力钻(power drill)。各种部件可以用作模块化系统的一部分，在该模块化系统中可以以各种模式使用模块化部件。

滑架和升降系统的示例性特征包括过载离合器与超越制动器结合使用，以防止升降机构例如索等在达到行程底部或如果遇到障碍物时从卷扬筒退绕。紧急制动器在索失效的情况下固定工作平台，该紧急制动器在行程底部的运动既用于停止退绕筒的解绕，也用于提供在运输期间把滑架保持在下位置的掣子(latch)等等。

可以在平台和滑架之间设置能量吸收部件，所述能量吸收部件减小施加在结构上的峰值载荷。这个部件在不太可能发生的整个提升系统和制动失效的情况下提供一种溃缩区域。

另一个示例性部件是用于伸缩式桅杆的弹簧安装的阶梯状辊。

在本发明的一个示例性实施方式中，桅杆升降机包括：支撑在桅杆基部上的桅杆；可移动地固定到桅杆的工作平台；和联接在工作平台和桅杆之间的升降系统。升降系统实现工作平台在桅杆上的提升和降下。升降系统包括过载离合器、超越制动器和紧急制动器，该过载离合器在升降系统上出现过载时或达到行程终点时的至少一个情况下滑动，该超越制动器防止升降系统运行到完全降下位置之外。如果平台被挂住，超越制动器也可以防止升降系统运行。

优选地，升降系统还包括可操作地连接到卷扬筒的蜗杆驱动齿轮箱，其中该齿轮箱通过可与动力源联接的驱动轴驱动。至少一根升降索(优选为两根)从一端缠绕在卷扬筒上，并在另一端固定到桅杆。第二制动器或惯性装置可以与蜗杆驱动器串连。

在一个实施方式中，紧急制动器被朝向接合位置偏压，其中升降索可以与紧急制动器协作，使得升降索上的张力把紧急制动器保持在脱开位置。可以在工作平台和桅杆基部之间安装能量吸收构件。

驱动源可以是动力单元或手持动力钻中的一个。驱动轴优选地被朝向脱开位置偏压，使得启动驱动轴可能需要抵抗偏压的相反力。

超越制动器优选包括与爪式离合器(dog clutch)协作的制动杆，其中在升降索失去张力后，制动杆把爪式离合器移动到与蜗杆传动器相接合，从而使蜗杆传动齿轮箱停转。这里，爪式离合器可以是允许平台提升并防止平台放下的单向爪式离合器。

优选地，升降系统的重量约为30lbs。

在一个实施方式中，桅杆基部构造成使得桅杆升降机是自立的。

附图说明

以下将参照附图详细描述本发明的这些和其他方面和优点，附图中：

图1是根据示例性构造的桅杆升降机的立体图；

图2是用于桅杆升降机的升降系统的前视立体图；

图3是升降系统的后视立体图；以及

图4示出了能量吸收构件。

具体实施方式

参考图1，这里描述的桅杆升降机大体上包括支撑桅杆14的基部或桅杆框架12，工作平台13可以在桅杆14上通过滑架组件或升降系统15在放下位置(如图1所示)和升高位置之间移动。优选地，部件是模块化的，从而使得机器可以被快速可靠地装配和拆卸，以便于由一个人加以运送。一般而言，部件的组装花费普通技术工人不到30秒的时间。模块化系统也允许在不同类型的桅杆和基部设计上使用各种部件，从而提高了产品的灵活性。在可选实施方式中，桅杆14包括伸缩部分，以提供可以收缩成更紧凑以便于运输的高度更大的桅杆。图1中所示的桅杆升降机是自立桅杆升降机，即，机器能够自进支撑和定位。下面描述的升降结构的部件同样可应用于非自立的机器，并且并不意味着本发明局限于所示的示例性自立升降机实施方式。

基部或桅杆框架12设置有单向收缩的脚轮(castor)系统。这保证在使用者位于平台上时没有脚轮弹簧效应。当空载时，简单的触发使脚轮启动，以便于把升降机移动到工作位置。

工作平台13通过安装销、钩和闭锁(所有这些仅需要不到10秒的简单装配操作即可安全地完成接合，并且难于以不安全方式的进行错误的组装)固定到滑架或升降系统15。参考图2和图3，一个或优选两个升降索1、2通过张力平衡环(未示出)连接在桅杆14的顶部，该张力平衡环保证每根索上的张力相等，同时在桅杆14的顶部保持独立的索终端。索1、2沿桅杆14的前部延伸，并进入滑架15。辊18把滑架15安装到桅杆14上，并还确保平台13不绕桅杆14旋转。辊18优选地为阶梯状且由弹簧加载，以作用于伸缩变化。

索1、2在缠绕到主卷扬筒4上之前通过紧急制动器释放惰辊3。通过蜗杆传动齿轮箱8转动卷扬筒4以缠绕两个升降索1、2从而实现平台升降。在优选实施方式中，卷扬筒4被开槽，以帮助保证索1、2以恒定的直径缠绕到筒4上，直到达到筒的中部，在这之后，索1、2卷回到它们自身上。

蜗杆传动齿轮箱8通过驱动轴10驱动，该驱动轴10可以通过模块化动力单元或可选地通过手持动力钻等启动。驱动轴10设置有两动作操作，需要轴被压下以接合蜗杆传动齿轮箱8并旋转。利用手持动力钻，两动作启动需要操作者推下到轴上，并拉动钻上的触发器，以移动平台13。如果操作者无法通过过载离合器启动第二动作，会保护操作者不受过大的反冲，该过载离合器在没有适当地完成第二动作时会滑动。利用动力单元，把动力单元固定到驱动轴10可以把驱动轴固定在用于启动的推下位置上。齿轮箱8优选地在底侧上也具有输出端，以允许在不胜任操作者的情况下从下面手动下降。

升降索1、2上的张力通过惰辊3向钟形曲柄17施加力，该钟形曲柄17与紧急制动器框架5和它的安装连杆11相配合地操作，以使闸皮6从桅杆14松开，并在升降索1、2上保有张力的同时保持为从桅杆14松开。这样，这个构造允许滑架15在正常使用时自由地移动。

在索1、2上失去张力的情况下，通过连杆11附接在顶部前辊18轴和制动器框架5之间的弹簧致使闸皮6与桅杆14接触，并且由于闸皮6和桅杆14之间的较大摩擦，围绕桅杆14会发生前后闸皮的交叉连接(cross-binding)，并且紧急制动器框架5接合在桅杆14上。平台13上的载荷不再由索1、2中的张力支撑，而是通过安装连杆11、紧急制动器框架5和闸皮6支撑。

该系统设计成使得紧急制动器在升降索1、2失去张力后下降一非常小的量，这有助于最小化启动紧急制动器所产生的冲击力。考虑到在制动器的紧急接合中所施加的较大的峰值力，通过自加强(self-energizing)紧急制动器的接合产生的快速减速产生的能量会对机器具有破坏性。这里描述的构造通过如图4所示的安装在滑架15和平台13之间的结合能量吸收构件20(例如能量吸收橡胶弹簧)来使峰值加载的程度最小。当与设计中的其他特征结合时，能量吸收橡胶弹簧20的额外益处是在灾难性故障的情况下抑制作用于使用者的最大G力的塌缩区效应(类似于现代汽车中的塌缩区)。

继续参考图2和图3，过载离合器9在驱动轴10上操作，以保证可以通过卷扬筒4升降不超过最大安全工作载荷加一小裕量的载荷。在概念的优选实施方式中，过载离合器9作用于通过驱动轴10输入到齿轮箱8的转矩，但也可以结合到驱动链的另一部分，以实现相同的结果。任何适合的装置可以用作过载离合器9，本发明不局限于特定设计。在一个构造中，油槽中的一组垫圈用作过载离合器，其中在施加预定载荷(转矩)后，垫圈相对于彼此滑动。

在传动链中也结合有超越制动器7。当机器完全下降到行程底部时以及在平台13在向下的行程中被挂在障碍物上这一不太可能的事件中，超越制动器7起阻止升降索1、2卷离筒4的作用。超越制动器7通过作用在杠杆臂7a上的销19来检测紧急制动机构中的张力丧失，杠杆臂7a被弹簧加载以与紧急制动框架5接合。当索1、2中失去张力时(通常仅由于达到了行程底部)，紧急制动框架5移动，这致使超越制动杠杆7a把爪式离合器7b降低到驱动轴10上，使得驱动轴10停转。然后，来自驱动马达的动力被吸收到过载离合器9，这产生会使操作者停止操作马达的噪音。

爪式离合器7b优选地为单向爪式离合器装置，其在被致动时允许进行沿上升方向的行程，并且在其被致动时防止沿下降方向的行程，因此防止索1、2从筒4跑出或卷绕到筒4的端部上。这个设计意味着操作者可以从超越制动器7被接合的位置提升，因为这又在索1、2上产生张力，从而松开紧急制动器并松开超越制动器7。

惰辊3的运动与紧急制动器的运动相关。在行程的底部，惰辊安装件用于把滑架15锁在桅杆14上的放下位置上。这提供了额外的优点，即保证滑架在桅杆被从保持滑架的基部提升时不会移动。这也使滑架在运送期间不沿桅杆移动。

这个设计的整体结果是，可通过两个升降索和紧急制动器攀升桅杆的滑架，并有过载控制、行程终点控制、超越控制和行程底部的自动打开/关闭锁止掣子(lock down latch)。这个简单的机构包括所有这些特性，而重量仅为约30lbs。

如上所述，所述构造不需要使用任何电或电子装置就可以实现这些重要的安全和操作功能，从而使设计在成本、重量和维护方面简化。但是，对于本领域技术人员，显而易见的是也可以使用电或电子设备来实现这些功能，并且本发明没有必要限制为所说明的结构。

虽然结合目前认为是最可行和优选的实施方式对本发明进行了说明，但应当理解，本发明并不局限于所公开的实施方式，恰恰相反，本发明意在于覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效结构。

Claims (13)

1、一种桅杆升降机，包括：

支撑在桅杆基部上的桅杆；

可移动地固定在所述桅杆上的工作平台；以及

升降系统，所述升降系统联接在所述工作平台和所述桅杆之间，所述升降系统实现所述工作平台在所述桅杆上的提升和降下，并包括：

过载离合器，所述过载离合器在所述升降系统上出现过载或在行程终点处的至少一种情况下滑动，

超越制动器，所述超越制动器防止所述升降系统运行到完全降下位置之外；以及

紧急制动器。

2、根据权利要求1所述的桅杆升降机，其中，所述升降系统包括：

可操作地连接到卷扬筒的蜗杆传动齿轮箱，所述齿轮箱通过可与驱动源联接的驱动轴驱动；以及

至少一根升降索，所述至少一根升降索可以从一端缠绕在卷扬筒上，并在相反端处固定到桅杆。

3、根据权利要求2所述的桅杆升降机，其中，所述升降系统包括两根升降索。

4、根据权利要求2所述的桅杆升降机，其中，所述紧急制动器被朝向接合位置偏压，并且其中所述升降索与紧急制动器协作，使得升降索上的张力把所述紧急制动器保持在脱离的位置上。

5、根据权利要求4所述的桅杆升降机，还包括安装在所述工作平台和所述桅杆基部之间的能量吸收构件。

6、根据权利要求2所述的桅杆升降机，其中，所述驱动源是动力单元或手持动力钻中的一个。

7、根据权利要求6所述的桅杆升降机，其中，所述驱动轴被朝向脱离位置偏压，使得对驱动轴的启动需要抵抗偏压的相反力。

8、根据权利要求2所述的桅杆升降机，其中，所述超越制动器包括可与爪式离合器协作的制动杆，并且其中在升降索中失去张力后，制动杆把爪式离合器移动成与所述蜗杆传动齿轮箱接合，从而使蜗杆传动齿轮箱停转。

9、根据权利要求8所述的桅杆升降机，其中，所述爪式离合器包括允许平台提升并防止平台降下的单向爪式离合器。

10、根据权利要求1所述的桅杆升降机，其中，所述升降系统的重量约为30lbs。

11、根据权利要求1所述的桅杆升降机，其中，所述桅杆基部构造成使得所述桅杆升降机是自立的。

12、根据权利要求1所述的桅杆升降机，其中，所述超越制动器构造成在所述平台被挂住的情况下防止所述升降系统运行。

13、一种联接在工作平台和桅杆之间的升降系统，所述升降系统实现工作平台在桅杆上的提升和降下，其中所述升降系统包括：

过载离合器，所述过载离合器在升降系统上出现过载或达到行程终点的至少一个情况下时滑动；

超越制动器，所述超越制动器防止所述升降系统运行到完全降下位置之外；以及

紧急制动器。

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