CN103717265B - 防坠器 - Google Patents

Abstract

一种降低用户108坠落时的损伤的防坠器100，该防坠器包括：可转动的卷轴314，在卷轴314上卷绕有带子200，从卷轴314引出带子200，并且带子200缩回所述卷轴314上；扭力杆310，该扭力杆310通过所述卷轴314）可操作地连接至带子200，从而在扭力杆310和卷轴314转动时在卷轴314上产生大致恒定的反作用力，从而吸收坠落的动能；根据权利要求1的较佳实施例所述的防坠器100还包括计数机构500，以在卷轴314上保持带子200的预留量，以使扭力杆310能够在其操作范围内扭转，而不遇到带子终止的情况。

Description

防坠器

背景技术和发明内容

防坠器或防坠装置通常被包含在由在较高高度处工作的人员佩戴的背带内；防坠器降低工人从他或她的工作台坠落时可能发生的损伤。

更具体地，本发明包括一种用于用户的保护装置或防坠器，以防止用户从较高位置跌落或可能跌落，这种防坠器包括：框架；转动地支承在框架上的卷轴；一段柔性连接构件，该柔性连接构件包括一定长度的带子或绳子或线材，该连接构件具有被固定至卷轴的一端和适合被连接至连接器的第二端，该连接器包括用于将第二端固定至附近结构的重量支承构件的钩子。在解锁操作模式期间，能够从卷轴拉出连接构件，并且能够通过复卷弹簧将该连接构件反向卷绕到卷轴上。该防坠器也包括扭力杆，扭力杆具有第一端和第二端，第一端被固定至卷轴的一侧并且可随卷轴移动，第二端被连接至第一锁定轮，当装置已进入锁定操作模式时，能够选择性地锁定该第一锁定轮使其不转动。在进入锁定模式并且对连接构件和卷轴加载后，如果用户坠落，该扭力杆扭转给定的圈数。该防坠器包括卷带量计数机构，在解锁操作模式期间，该卷带量计数机构工作，并且当已从卷轴引出可确定长度的柔性连接构件或者替代地当可确定长度的柔性连接构件留在卷轴上时，该卷带量计数机构就使得防坠器进入锁定操作状态。该功能确保了如果用户随后坠落，卷轴上的连接构件（带子或系索）的量将足以使扭力杆随后转过给定的回转圈数。在优选实施例中，该防坠器包括加速度传感器，当与已从卷轴伸出的所述一段连接构件无关地在第一动态水平下引出连接构件时，该加速度传感器能够使防坠器开始进入锁定操作模式。

附图说明

图1示意地示出作为用户或工人佩戴的背带的一部分的本发明的防坠器。

图2是本发明的防坠器的剖视图。

图3是防坠器的分解图。

图3a是防坠器的一部分的进一步放大图。

图4是防坠器处于解锁操作模式时的包含在防坠器内的控制机构的侧视图。

图4a是锁定机构的正投影图。

图4b是通过图2的截面4b-4b的剖视图。

图5示意地示出防坠器的用户正在坠落或者接近坠落的情况。

图6示意地示出防坠器中包含的扭力杆产生的能量吸收力。

图7是正时轮的平面图。

图8和9示出具有正时爪和正时轮的相互操作关系。

图10示意地示出防坠器的另一种操作模式。

具体实施方式

图1示出其中使用本发明的防坠器100的典型环境。能够看出，该防坠器包括紧固件102，该紧固件连接至钩环104，钩环104被包含在用户或工人108佩戴的背带106中。将防坠器100固定至或附接至背带的手段对于本发明来说不是主要的。从防坠器延伸出一定长度的系索或带子200，带子的末端202被连接至诸如安全钩204的紧固件，这使得用户/工人能够将安全钩固定至附近结构中的某些元件，诸如管道、钩子，或者结构中的其它互补的紧固件或互补的特征。优选地，工人108将安全钩固定至高于防坠器高度的位置处的结构。

大致能够看出，防坠器的功能是将工人栓系至附近的结构210。在解锁操作模式中，本防坠器100基本起弹簧加载的系绳的作用，在该模式中，能够从防坠器的外壳抽出系索或带子或系绳，并且能够使其缩回到外壳中。在第二操作模式中，防坠器监测已经抽出的连接构件（系索、带子）的量，然后以可确定的长度进入锁定操作模式。在与第二操作模式相关的操作模式中，本发明的防坠器在少量连接构件（系索、带子）已经缩回到外壳中之后就恢复为其解锁操作模式。本防坠器也将进入其锁定操作模式，其特征在于当用户正在以预定加速度坠落时激活的紧急情况锁定模式。早期防坠器不包括任何能量吸收机构，并且当防坠器进入锁定操作模式时，连接构件（系索、带子）变紧，并且正在坠落的用户经历明显的急拉负荷，这可能进一步伤害用户。这种能量吸收机构包括折叠的系索（带子）的在受负荷时会断裂的精心设计的部段。本防坠器包括使用扭力杆的能量吸收操作模式，从而在通过防坠器的操作阻止用户坠落时，降低作用在用户身上的反作用力。

参考图2和3，图2是防坠器100的剖视图，图3是分解图。该防坠器包括U形框架300，其具有中心部分302和两个相对侧部304和306。框架300的中心部分302支承能连结到图1中所示的钩环104的连接器/紧固件102，如上所述，钩环104又固定至背带106。框架可转动地支承扭力杆310；扭力杆在末端312处连结到绕线筒或卷轴314。系索或带子200卷绕在卷轴周围；带子可通过销315结合至卷轴。末端312还包括弹簧心轴316，其连结到通过罩盖或覆罩盖（未标号）保护的反卷弹簧318。当从防坠器100拉出或移出系索或带子200时，弹簧318的反卷力增大，从而使带子200缩回至防坠器内。扭力杆310包括另一端322。第一和第二锁定轮324和326可转动地连接到扭力杆近端322，并且与其一起转动。也将第二锁定轮称为导轮。该扭力杆包括延伸端323，在所示实施例中，延伸端323形成为被压入扭力杆内的销。扭力杆起卷轴的中心轴的作用。与框架的各侧部306并排定位的是在图4中示意地示出的多个控制机构350。防坠器100还包括锁定爪228，通过也在图4a中所示的一个或更多控制机构350的操作，该锁定爪选择性地运动到与锁定轮324的一个齿324a接触。锁定爪绕被固定至框架侧部306的销229转动。锁定轮包括多个齿326a。通过固定至框架并且形成有匹配的第一侧部342和第二侧部344的双侧罩盖340保护防坠器100的各种内部机构。罩盖340的与连接器102大致相对的罩盖部分能够形成也在图1中示出的e形槽346，在将带子反向卷绕到卷轴314上时，e形槽346引导带子的轨迹。

再次参考图2和图3，图3是防坠器100的分解图。图2中示意地示出的控制机构350包括惯性传感器400，该惯性传感器常用于安全带收缩器，并且在本领域中称其为卷带量传感器，该惯性传感器400被布置在扭力杆的延伸部分323附近，并且与其一起转动。封闭惯性传感器400的是锁定帽（lockcup，锁定杯状物）4，其包括也在图4中示出的激活凹槽404，在该激活凹槽404内接纳有连接销406。连接销406是包括一个或更多齿231的锁定爪228的延伸部分。图4b是通过图4的截面4b-4b的截面图，并且示出与侧部306相邻的衬板307、惯性传感器400，和具有齿411的传感器爪408，齿411与锁定帽内部上的齿410啮合。爪408附接至锁定轮324，并且通过弹簧409偏置成与锁定帽的齿脱开。在卷轴的转动加速度超过预定值的情况期间，在末端323处与扭力杆一起转动的惯性传感器400致使传感器爪408与锁定帽402配合，从而将锁定帽联接至转动的扭力杆。锁定帽的转动改变了凹槽404的方向，凹槽404又使销406向齿324a运动，这将锁定爪228运动成与其中一个齿324a锁定啮合，由此使防坠器锁定。锁定帽沿相反方向的运动使锁定爪与锁定齿脱开。通过弹簧444可转动地偏压锁定帽402，弹簧444使锁定帽沿趋向于使锁定爪228与锁定齿324a脱开的方向转动。

简要参考图5，其示出位于结构109、诸如建筑物或较高起重机上的用户108。如果用户已坠落或者接近坠落，卷轴/扭力杆的转动将快速超过预定的加速度水平，惯性传感器400对该转动起反作用，并且防坠器进入其锁定操作模式。在该操作模式期间，由于锁定爪228与锁定轮324的配合以及锁定轮324与扭力杆310的联接端322的配合，扭力杆310被锁定，所以如图2中所示，扭力杆310的右侧部分不能再转动。然而，用户坠落时产生的力将被传递给带子或系索200，然后传递给卷轴314。这些力将处于趋向于使卷轴转动、然后由于联接端312而传递给扭力杆的方向，由此使扭力杆扭转。随着扭力杆扭转，扭力杆产生趋向于减缓用户坠落的抑制力。通过这种方式，扭力杆吸收坠落的能量。

如果用户以将导致上述防坠器锁定的加速度例如水平地从一个位置移动至另一位置，防坠器可能无意中进入锁定操作模式。如果发生了这种情况，用户将简单地释放带子/系索上的任何张力，从而使得防坠器在复位弹簧的影响下缩回少量带子，这将使防坠器从这种操作模式解锁。

简要参考图6，其示出在扭力杆的设计范围内扭转扭力杆多（N）次时，扭力杆产生的力F。本发明的一种益处在于，扭力杆定位在防坠器的罩盖内。一些防坠器与带子的被缝合在一起的几段重叠。在坠落期间，被缝合的带子的各层裂开，以吸收坠落能量。本发明的优点在于，扭力杆产生大致恒定的吸收力，并且也不受环境污染的影响，这是因为扭力杆位于外壳内；与之相比，带子或系索的被缝合的各层不位于外壳内。

再次参考图2、3、3a和4。控制机构350包括大致上文所述的卷带量（web）计数机构500。卷带量计数机构500的目的在于，暗中追踪已从防坠器抽出的带子的量，并且对其起作用，并且然后将防坠器的操作模式从其解锁操作模式变为锁定操作模式，解锁操作模式允许将带子抽出防坠器以及允许带子缩回防坠器，在锁定操作模式中，防坠器被锁定，从而抑制进一步抽出带子，直到用户采取进一步动作。计数机构500被联接至扭力杆的末端323，并且包括在锁定帽402的外表面上形成的第一组齿502。防坠器另外包括与末端323一起转动的第一驱动构件504。构件504接纳于小齿轮506内，小齿轮506包括内部表面507、多个外部齿508和传递销509。构件504包括偏心周界503，该偏心周界503通过使偏心部503与内表面507的接触而将构件504的转动转换为小齿轮506沿相反方向的转动。计数机构包括正时轮520。该正时轮包括中心开口522和凹槽524，凹槽524接纳销509。驱动构件504的中心部分505通过齿轮506中的开口507延伸，并且延伸到正时轮520中的开口522中。通过销509将小齿轮的转动传递给正时轮520。随着带子被拉出卷轴314，或者随着带子被反向卷绕到卷轴314上，扭力杆和卷轴沿一个方向、然后沿另一个方向转动。类似地，随着抽出和缩回带子，计数机构500的各种构件沿一个方向、然后沿另一个方向转动。图3a和4的箭头525示出在从卷轴314抽出带子时，正时轮520的运动方向。

计数机构350还包括正时爪530，正时爪530通过图3、3a、4和其它图中所示的弹簧532朝着配合位置被弹性加载。正时爪530包括位于一端处的配合末端534以及中心孔536，销538接纳于中心孔536内，以使正时爪能够转动。销538从锁定帽402的一部分延伸。正时爪530还包括远端540，该远端包括凸台542，以接纳偏置弹簧532的一端。弹簧532的另一端接纳于作为锁定帽402的一部分形成的销544上。从上述图中能够看出，弹簧532在端部540上施加向外的力，从而趋向于如图3和4中所示沿顺时针方向转动正时爪500。

再次参考图3、4和7，并且更具体地参照正时爪530的边缘构造。在图7中能够看出，边缘550绕正时爪周向延伸。边缘550的宽度或半径绕正时爪530的大部分周缘都大致恒定。边缘550突然止于点552处，并且正时轮的外边缘过渡为较小半径的边缘554。此外，在位置556处，边缘550沿渐变表面562过渡，并且过渡为较小半径的边缘554。正时爪还如图4a中所示还包括设计成与齿326a啮合的锁定齿570。图4示出处于解锁操作模式的防坠器，正时爪530向外运动以与较大半径的表面550配合。

简要参考图8和9，其示出在从防坠器抽出带子200时的正时轮520的位置。随着带子被抽出，小齿轮506和正时轮540如图9中和由箭头525所示沿顺时针方向转动。当系索或带子完全缩回或未伸出太多时，正时爪搁置于较大半径的边缘550上。在正时爪530处于较大半径的边缘550上的情况下，防止锁定齿570与齿326a啮合。这代表防坠器的正常操作模式，在该正常操作模式下能够自由地抽出带子，和使带子返回其卷轴。随着从卷轴抽出越来越多的带子，如图10中概要示出的，将达到带子的最大操作长度。在图8中示出这种状况，正时轮520转动至使得正时爪530能够沿表面562过渡、然后过渡到缩小直径的边缘554的位置。随着正时爪运动至缩小直径的半径表面554，弹簧532继续使锁定齿570偏置成与一个齿326a啮合。此时，由于锁定齿570与导轮或锁定轮326的一个齿326a啮合，锁定帽402再次联接至转动卷轴和扭力杆。由于系索/带子中的张力，锁定帽402的稍微额外转动就再次导致锁定爪228转动到与一个齿324a啮合，从而使防坠器再次进入锁定操作模式。图9示出本发明的另一实施例。主要能量吸收机构是扭力杆。在图9中，带子200包括通过缝线200b保持在一起的一系列折叠部200a。在坠落期间，这些缝线将裂开，从而吸收附加的能量。缝线可构造成在扭力杆扭转之前或之后分开。

如图所示，将部段562的长度选择为相当小，以使得用户能够快速从锁定操作模式释放，并且再次进入解锁操作模式。如果用户不动并且在系索或带子上保持张力，防坠器将保持锁定操作模式，向用户发出他不能沿当前方向中再次运动的信号。如果用户沿相反方向运动约1英寸以减小系索上的张力，卷轴将稍微转动，并且爪534将骑跨到过渡表面562上，并且抵靠于较大半径的边缘上，并且再次将锁定齿570抬离锁定齿236a。将计数机构500的各种参数选择成能够从防坠器抽出的带子的最大可操作长度将导致仍绕该卷轴转动的带子长度最小。

在已经锁定了卷轴/扭力杆和用户坠落后，在该操作模式下返回到上述扭力杆的操作，扭力杆将由于在用户坠落时产生的惯性力加载而转动。随着扭力杆被加载，扭力杆在其操作范围内转动许多次，并且随着其转动，由于卷轴也转动，所以从防坠器抽出或拉出可确定量的带子。由于卷带量计数操作，允许留在卷轴上的最小带子长度等于或大于在防坠器的扭力杆操作模式期间将从防坠器抽出的带子量。

当然，不偏离本发明的范围，能够执行对本发明的上述实施例的许多变化和变型。因此，该范围有意仅由附加权利要求的范围限定。

Claims (10)

1.一种降低用户坠落时的损伤的防坠器，所述防坠器包括：可转动的卷轴，在所述卷轴上卷绕有一段柔性连接构件，所述连接构件包括一段带子或绳子，所述连接构件从所述卷轴引出，并且缩回到所述卷轴上；扭力杆，所述扭力杆通过所述卷轴可操作地连接至所述连接构件，从而在所述扭力杆和卷轴转动时对所述卷轴产生大致恒定的反作用力，以吸收坠落的动能。

2.根据权利要求1所述的防坠器，其特征在于，还包括计数机构，以在所述卷轴上保持储备量的带子或绳子，从而使得所述扭力杆能够在其操作范围内扭转，而不遇到带子或绳子终止的情况。

3.根据权利要求2所述的防坠器，其特征在于，当与已从所述卷轴引出的带子或绳子的长度无关地在第一动态水平下引出所述带子或绳子时，所述计数机构还能够使所述防坠器的操作模式变化，从而使得能够锁定所述防坠器。

4.根据权利要求1所述的防坠器，其特征在于，所述扭力杆具有第一端和第二端，所述第一端被固定至所述卷轴的一侧，并且能随所述卷轴运动，所述第二端被连接至第一锁定轮，当所述防坠器处于锁定操作模式时，能够锁定所述第一锁定轮使其不转动，所述扭力杆能够在进入锁定模式并且所述带子或绳子和卷轴被加载之后扭转过给定圈数。

5.根据权利要求1所述的防坠器，其特征在于，还包括：反卷弹簧，以将所述带子或绳子反向卷绕到所述卷轴上，所述带子或绳子能够从所述卷轴引出，并且能够被反向卷绕到所述卷轴上。

6.根据权利要求1所述的防坠器，其特征在于，还包括：计数机构，当发生从所述卷轴引出可确定长度的柔性带子时，所述计数机构能够防止进一步引出所述带子或绳子，同时在所述卷轴上留有足够量的带子或绳子，以使所述扭力杆之后能够转过给定的回转圈数。

7.根据权利要求6所述的防坠器，其特征在于，当与已从所述卷轴引出的带子或绳子的长度无关地在第一动态水平下引出所述带子或绳子时，所述计数机构还能够使所述防坠器的操作模式变化，从而使得能够锁定所述防坠器。

8.根据权利要求1所述的防坠器，其特征在于，所述带子或绳子具有被固定至所述卷轴的一端和适于连接至连接器的第二端，所述连接器用于将所述第二端固定至结构的重量支承构件。

9.根据权利要求8所述的防坠器，其特征在于，所述连接器包括钩子。

10.根据权利要求1所述的防坠器，其特征在于，所述一段柔性连接构件是带子。