CN106744414B - 具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机。包括卷筒机构上的定位爪和凸轮、拉线驱动机构、金属拉线、拉线护套和平衡拉簧，底座机构与卷筒筒体的筒体制动凸缘底部配合连接，拉线驱动机构安装于卷筒腹板轴上，金属拉线两端分别连接拉线驱动机构与底座机构，平衡拉簧两端连接拉线驱动机构与支座；在坠落时通过卷筒腹板轴上离心锤离心力带动定位爪和凸轮分离，进而带动凸轮接触到拉线驱动机构使得拉线驱动机构旋转，拉线驱动机构通过金属拉线带动底座机构制动筒体制动凸缘，从而使得卷筒筒体停止旋转，实现防坠。本发明撇弃了传统方法，通过对卷扬机最终执行元件卷筒的直接制动，保证了安全性，动作灵敏、制动距离短。

Description

具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机

技术领域

本发明涉及舞台机械领域中的台上吊杆卷扬机，尤其涉及一种具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机。

背景技术

舞台吊杆满部于剧院舞台的上空，是舞台机械台上机械中数量最多、使用最频繁的机械设备。舞台吊杆主要被用于悬吊舞台布景或是舞台灯具，多数的吊杆设备要参与舞台表演，需要与舞台剧目情节的发展相配合完成相应的升降动作，即要按照演出的要求更换舞台背景，一般的，舞台吊杆的升降是靠舞台吊杆卷扬机驱动完成的。由于舞台吊杆参与演出且位于表演区域的上空，演出时其下方有演职人员长期进行表演活动，所以吊杆卷扬系统的安全性是保证演出顺利进行的重要的技术基础条件之一，因此，除了在设计、制造和安装的过程中应遵守国家及行业的各项安全规范之外，应用在高等级剧场中的舞台吊杆卷扬机应在某些极端情况下还具有可靠的安全性能。例如在卷扬机机械系统中，驱动电机的出轴与减速机的入轴在传动系统中往往是薄弱环节，当在吊杆超载或是吊杆上行限位失灵导致杆体与舞台栅顶相撞、驱动负载突然加大的情况下，驱动电机出轴或是减速机入轴断轴的几率大大增加，因此，在上述极端情况下，应有可靠的技术措施防止杆体坠落至舞台面造成人员的伤亡或是设备的损坏。中华人民共和国文化行业标准——《舞台机械台上设备安全》(WH/T28-2007)规定了舞台吊杆卷扬系统中机械及电气控制各部分的设计、制造及安装的安全性能指标，在众多指标中，对于非正常情况下的超速现象，此标准从电气控制的角度来加以控制与防护，但是，对于由于驱动电机出轴或是减速机入轴断轴而引起的超速与杆体的坠落，仅仅从电气控制的角度是无法控制与制止的。鉴于以上情况，现有技术中缺少了一种完全机械式的具有防坠功能的舞台吊杆卷扬机。

发明内容

针对实现以上安全性能的需要，本发明提供了一种纯机械式的、可在驱动电机出轴或是减速机入轴断轴的极端情况下对卷筒制动，防止吊杆坠落舞台面的具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明包括底座机构、支座、带座轴承、卷筒机构和减速电机，带座轴承固定于支座上且支座固定于底座机构上，减速电机固定于底座机构上，卷筒机构轴装于带座轴承和减速电机之间，卷筒机构由减速电机带动旋转；所述卷筒机构包括卷筒腹板轴、促动调节杆、平衡连杆、两个离心锤和卷筒筒体，卷筒腹板轴为分成大端、中间轴段和小端的三级阶梯轴结构，卷筒腹板轴的大端固定于卷筒筒体远离减速电机一端的内壁并与卷筒筒体同轴配合安装，卷筒腹板轴的小端伸入安装到带座轴承的轴承孔内；两个离心锤分别铰接地对称安装在卷筒腹板轴大端的内侧端面上，平衡连杆的两端分别铰接在第一离心锤的锤头部和第二离心锤的尾部，促动调节杆的两端分别铰接在第一离心锤的尾部及卷筒腹板轴大端的内侧面上。

所述卷筒机构还包括安装在靠近第一离心锤侧的定位爪、定位扭簧、凸轮、凸轮扭簧、爪轴和凸轮轴，凸轮设置在卷筒腹板轴大端的外侧，凸轮与第一离心锤通过穿设在卷筒腹板轴大端上的凸轮轴同轴转动，凸轮扭簧套装在凸轮轴上并且两端分别固定在卷筒腹板轴大端外侧端面和凸轮内侧端面上；定位爪贯穿于第一离心锤旁边的卷筒腹板轴的缺口槽，并且两端通过穿设在靠近卷筒腹板轴大端外沿上的爪轴与卷筒腹板轴大端的内外端面连接，定位扭簧套装在爪轴上并且两端分别固定在卷筒腹板轴大端外侧端面和定位爪内侧端面，定位爪的内侧部固定有螺栓，螺栓连接到第一离心锤的外侧面，定位爪外侧部和凸轮之间连接；还包括拉线驱动机构、金属拉线、拉线护套和平衡拉簧，所述卷筒筒体在靠近带座轴承的端面外缘设有薄片状的筒体制动凸缘，底座机构与筒体制动凸缘底部相配合连接，拉线驱动机构安装于卷筒腹板轴的中间轴段上，金属拉线从拉线护套中伸出的两端分别连接拉线驱动机构与底座机构，平衡拉簧两端分别连接拉线驱动机构与所述的支座。

在坠落时卷筒腹板轴和卷筒筒体同步快速旋转，通过卷筒腹板轴上的第一离心锤产生的离心力带动定位爪和凸轮分离，进而带动凸轮接触到拉线驱动机构使得拉线驱动机构旋转，拉线驱动机构通过金属拉线带动底座机构制动筒体制动凸缘，从而使得卷筒筒体停止旋转，实现防坠。

所述的凸轮扭簧使凸轮绕凸轮轴轴线的旋转方向和定位扭簧使定位爪绕爪轴轴线的旋转方向相反。

所述底座机构包括底框和安装在底框上的两个楔块组件，两个楔块组件分别对称地安装在所述筒体制动凸缘下部的两侧，每个楔块组件均包括连接板、钳座、滚轮滚柱组、楔形块、导向板和拉簧，钳座位于所述筒体制动凸缘下部侧面，钳座两侧面与连接板固定连接形成一个稳固的框架结构，钳座一端与底框固定连接，另一端开有楔形缺口槽，楔形块置于钳座的楔形缺口槽内并按与楔形缺口槽形状吻合地布置，楔形块一侧的楔形侧面靠近钳座楔形缺口槽的槽壁，楔形块另一侧的平行侧面靠近筒体制动凸缘并与筒体制动凸缘端面平行；楔形块的上表面开有与楔形侧面方向平行的导向槽而下表面为一平面，滚轮滚柱组安装在楔形块的楔形侧面与钳座楔形缺口槽的槽壁之间，使得楔形块和钳座之间通过滚轮滚柱组滚动连接，导向板一端固定于钳座上表面，另一端悬挑至楔形块上方并嵌入楔形块的导向槽中；楔形块的小端与金属拉线连接，楔形块从小端到大端的方向与卷扬机放绳时筒体制动凸缘下部运动方向相反，拉簧的两端分别固定在楔形块的大端和底框。

所述楔形块的楔形角小于两侧面摩擦角的差值，两侧面摩擦角指的是楔形块平行侧面和筒体制动凸缘之间接触面的摩擦角以及楔形块楔形侧面和钳座楔形缺口槽的槽壁之间接触面的摩擦角。

所述拉线驱动机构包括夹箍、第一减摩片、减摩轴套、第二减摩片和摩擦组件，摩擦组件套装在卷筒腹板轴的中间轴段上并通过夹箍轴向固定，摩擦组件和卷筒腹板轴中间轴段的轴面之间设置用于减小摩擦的减摩轴套，摩擦组件和夹箍之间设置用于减小摩擦的第一减摩片，摩擦组件和卷筒腹板轴中间轴段的台阶面之间设置用于减小摩擦的第二减摩片；摩擦组件包括摩擦盘以及分别置于摩擦盘两侧的拉线端环和摩擦施压轮，摩擦施压轮用于与凸轮连接，靠近摩擦施压轮侧的摩擦盘端面的内侧圆周设有沿周向均匀分布的矩形凸牙，摩擦施压轮的轴孔孔壁设有沿周向均匀分布的矩形滑槽，通过矩形滑槽与矩形凸牙相嵌安装使得摩擦盘和摩擦施压轮同轴旋转连接；摩擦施压轮在与摩擦盘连接的端面上沿周向均布开有压簧深孔，压簧深孔内安装有压簧，压簧顶接在摩擦盘带有矩形凸牙的端面的平面部分，摩擦盘通过矩形凸牙与矩形滑槽配合以及压簧的作用和摩擦施压轮形成弹性的轴向滑动连接；靠近拉线端环侧的摩擦盘端面为平侧面并镶嵌固定有摩擦片，摩擦盘平侧面经摩擦片与拉线端环一端面连接，拉线端环另一端面边缘在对称的两侧均设有肋部，其中一侧的肋部与金属拉线连接，另一侧的肋部与平衡拉簧一端连接，平衡拉簧另一端连接到支座。

所述的夹箍为分成对称两部分的剖分结构并通过螺栓夹紧固定于所述卷筒腹板轴的中间轴段上将摩擦组件轴向限位。

所述的凸轮的凸部靠近定位爪，定位爪在靠近凸轮侧设有尖喙，定位爪通过尖喙与凸轮的凸部压紧连接；在卷扬机正常工作时凸轮与摩擦施压轮不接触，在快速坠落时与定位爪分离后的凸轮在凸轮扭簧作用下与摩擦施压轮相切接触；凸轮位于所述的摩擦施压轮的外圆周上方并且偏心安装，凸轮转动中心和接触点的连线与摩擦施压轮圆心和凸轮圆心的连线之间形成的夹角小于接触点处的摩擦角，接触点是凸轮与摩擦施压轮之间接触的接触点。

本发明的优点和有益效果是：

本发明利用了安装于卷筒中的离心锤在卷筒超速旋转状态下离心力超过设定弹簧限制力从而产生的径向位移来触发底座双楔形块对卷筒制动凸缘夹紧制动的原理，撇弃了传统的靠传感器检测电机转速进而控制电机尾部电磁失电制动器动作对电动机制动的方法，通过对卷扬机最终执行元件卷筒的直接制动，最大限度保证了在电机出轴或是减速机入轴断裂、吊杆快速下坠的极端情况下卷扬系统的机械安全性，具有动作灵敏、制动距离短，特别适用于高速舞台吊杆卷扬机的特点。

附图说明

图1为卷扬机的外形示意图；

图2为卷扬机非减速机端的侧剖视图；

图3为图2中的A-A剖视示意图；

图4为图2中的B-B剖视示意图；

图5为图2中的C-C剖视示意图；

图6为卷扬机非减速机端的底座俯视图；

图7为定位爪的立体结构示意图；

图8为图2中F处的局部放大剖视图；

图9为拉线驱动机构的立体结构分解示意图。

图中：1—底座机构，2—支座，3—带座轴承，4—拉线驱动机构，5—卷筒机构，6—减速电机，7—金属拉线，8—拉线护套，9—平衡拉簧，101—底框，102—连接板，103—钳座，104—滚轮滚柱组，105—楔形块，106—导向板，107—拉簧，401—夹箍，402—第一减摩片，403—拉线端环，404—摩擦施压轮，40401—压簧，40402—矩形滑槽，405—减摩轴套，406—第二减摩片，407—摩擦盘，40701—矩形凸牙，40702—摩擦片，501—卷筒腹板轴，502—凸轮，503—凸轮扭簧，504—定位爪，505—定位扭簧，506—爪轴，507—凸轮轴，508—促动调节杆，509—平衡连杆，510—第一离心锤，511—卷筒筒体，51101—筒体制动凸缘，512—第二离心锤。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1所示，本发明具体实施包括底座机构1、支座2、带座轴承3、卷筒机构5和减速电机6，带座轴承3固定于支座2上且支座2固定于底座机构1上，减速电机6固定于底座机构1上，卷筒机构5轴装于带座轴承3和减速电机6之间，卷筒机构5由减速电机6带动旋转。

如图2、图3所示，卷筒机构5包括卷筒腹板轴501、促动调节杆508、平衡连杆509、两个离心锤510、512和卷筒筒体511以及安装在靠近第一离心锤510侧的定位爪504、定位扭簧505、凸轮502、凸轮扭簧503、爪轴506和凸轮轴507，卷筒腹板轴501为分成大端、中间轴段和小端的三级阶梯轴结构，卷筒腹板轴501的大端固定于卷筒筒体511远离减速电机6一端的内壁并与卷筒筒体511同轴配合安装，卷筒腹板轴501的小端伸入安装到带座轴承3的轴承孔内；两个离心锤510、512分别铰接地对称安装在卷筒腹板轴501大端的内侧端面上，平衡连杆509的两端分别铰接在与定位爪504同侧的第一离心锤510的锤头部和第二离心锤512的尾部，促动调节杆508的两端分别铰接在与定位爪504同侧的第一离心锤510的尾部及卷筒腹板轴501大端的内侧面上。通过调节促动调节杆508上的弹簧，可使两个离心锤510在额定速度下保持相对静止，无向外的径向位移。

卷筒机构5的凸轮502设置在卷筒腹板轴501大端的外侧，凸轮502与第一离心锤510通过穿设在卷筒腹板轴501大端上的凸轮轴507同轴转动，凸轮扭簧503套装在凸轮轴507上并且两端分别固定在卷筒腹板轴501大端外侧端面和凸轮502内侧端面上，凸轮扭簧503使凸轮502绕凸轮轴507的轴线旋转。定位爪504贯穿于第一离心锤510旁边的卷筒腹板轴501的缺口槽，并且两端通过穿设在靠近卷筒腹板轴501大端外沿上的爪轴506与卷筒腹板轴501大端的内外端面连接，定位扭簧505套装在爪轴506上并且两端分别固定在卷筒腹板轴501大端外侧端面和定位爪504内侧端面，定位爪504的内侧部固定有径向安装的螺栓，螺栓连接到第一离心锤510的外侧面，定位扭簧505使定位爪504绕爪轴506的轴线转动。如图4所示，凸轮扭簧503使凸轮502绕凸轮轴507轴线的旋转方向和定位扭簧505使定位爪504绕爪轴506轴线的旋转方向相反，定位爪504外侧部向下压紧连接在凸轮502上。

如图1、图2及图5所示，本发明还包括拉线驱动机构4、金属拉线7、拉线护套8和平衡拉簧9，卷筒筒体511在靠近带座轴承3的端面外缘设有薄片状的筒体制动凸缘51101，筒体制动凸缘51101位于卷筒筒体511远离减速电机6的一端，底座机构1与筒体制动凸缘51101底部相配合连接，拉线驱动机构4安装于卷筒腹板轴501的中间轴段上，金属拉线7从拉线护套8中伸出的两端分别连接拉线驱动机构4与底座机构1，平衡拉簧9两端分别连接拉线驱动机构4与支座2。

在卷扬机上悬挂的重物坠落时，卷筒腹板轴501和卷筒筒体511会同步快速旋转，通过卷筒腹板轴501上的第一离心锤510产生的离心力带动定位爪504和凸轮502分离，进而带动凸轮502接触到拉线驱动机构4使得拉线驱动机构4和卷筒腹板轴501同步旋转，拉线驱动机构4通过金属拉线7带动底座机构1制动筒体制动凸缘51101，从而使得卷筒筒体511停止旋转，实现防坠。

如图2、图6所示，底座机构1包括底框101和安装在底框101上的两个楔块组件，两个楔块组件分别对称地安装在筒体制动凸缘51101下部的两侧，每个楔块组件均包括连接板102、钳座103、滚轮滚柱组104、楔形块105、导向板106和拉簧107，钳座103位于筒体制动凸缘51101下部侧面，钳座103两侧面与连接板102固定连接形成一个稳固的框架结构，钳座103一端与底框101固定连接，另一端开有楔形缺口槽，楔形块105置于钳座103的楔形缺口槽内并按与楔形缺口槽形状吻合地布置，楔形块105一侧的楔形侧面靠近钳座103楔形缺口槽的槽壁，楔形块105另一侧的平行侧面靠近筒体制动凸缘51101并与筒体制动凸缘51101端面平行。

楔形块105的上表面开有与楔形侧面方向平行的导向槽而下表面为一平面，滚轮滚柱组104安装在楔形块105的楔形侧面与钳座103楔形缺口槽的槽壁之间，滚轮滚柱组104分别与楔形块105的楔形侧面、钳座103楔形缺口槽的槽壁之间滚动连接，从而使得楔形块105和钳座103之间通过滚轮滚柱组104滚动连接，导向板106一端固定于钳座103上表面，另一端悬挑至楔形块105上方并嵌入楔形块105的导向槽中，导向板106悬挑端为倒L形折弯结构并与楔形块105的导向槽滑动配合。

楔形块105的小端与金属拉线7连接，楔形块105从小端到大端的方向与卷扬机放绳时筒体制动凸缘51101下部运动方向相反，拉簧107的两端分别固定在楔形块105的大端和底框101，拉簧107的拉力将楔形块105向其大端侧移动，使得两个楔块组件中的两个楔形块105相距距离增大，从而远离筒体制动凸缘51101。

楔形块105的楔形角小于两侧面摩擦角的差值，两侧面摩擦角指的是楔形块105平行侧面和筒体制动凸缘51101之间接触面的摩擦角以及楔形块105楔形侧面和钳座103楔形缺口槽的槽壁之间接触面的摩擦角。由于卷扬机绳槽卷绕方向为右旋，如图3所示中正常放绳工作的卷扬机旋转方向为顺时针，所以当卷扬机放绳吊杆下降时，筒体制动凸缘51101的运动方向指向图6中的上方，不仅如此，由于楔形块105平侧面的滑动摩擦系数大于与之相对的斜侧面的滚动摩擦系数，所以楔形块105平侧面的摩擦角要大于斜侧面的摩擦角，而楔形块105的楔形角小于两侧面摩擦角的差值使楔形块具有自锁性，这时如果拉动楔形块105同样向上方运动并与筒体制动凸缘51101接触，楔形块105将被筒体制动凸缘51101带入到钳座103的楔形缺口槽与筒体制动凸缘51101形成的楔形空间内并越楔越紧，最终迫使卷筒机构5停止转动。

如图8、图9所示，拉线驱动机构4包括夹箍401、第一减摩片402、减摩轴套405、第二减摩片406和摩擦组件，摩擦组件套装在卷筒腹板轴501的中间轴段上并通过夹箍401轴向固定，摩擦组件和卷筒腹板轴501中间轴段的轴面之间设置用于减小摩擦的减摩轴套405，摩擦组件和夹箍401之间设置用于减小摩擦的第一减摩片402，摩擦组件和卷筒腹板轴501中间轴段的台阶面之间设置用于减小摩擦的第二减摩片406。夹箍401为分成对称两部分的剖分结构并通过螺栓夹紧固定于卷筒腹板轴501的中间轴段上将摩擦组件轴向限位。

摩擦组件包括摩擦盘407以及分别置于摩擦盘407两侧的拉线端环403和摩擦施压轮404，摩擦施压轮404用于与凸轮502连接，靠近摩擦施压轮404侧的摩擦盘407端面的内侧圆周设有沿周向均匀分布的矩形凸牙40701，摩擦施压轮404的轴孔孔壁设有沿周向均匀分布的矩形滑槽40402，通过矩形滑槽40402与矩形凸牙40701相嵌安装使得摩擦盘407和摩擦施压轮404同轴旋转连接；摩擦施压轮404在与摩擦盘407连接的端面上沿周向均布开有压簧深孔，压簧深孔内安装有压簧40401，压簧40401顶接在摩擦盘407带有矩形凸牙40701的端面的平面部分，摩擦盘407通过矩形凸牙40701与矩形滑槽40402配合以及压簧40401的作用和摩擦施压轮404形成弹性的轴向滑动连接。

靠近拉线端环403侧的摩擦盘407端面为平侧面并镶嵌固定有摩擦片40702，摩擦盘407平侧面经摩擦片40702与拉线端环403一端面连接，拉线端环403与摩擦片40702连接的端面为平整面，拉线端环403另一端面边缘在对称的两侧均设有肋部，其中一侧的肋部与金属拉线7连接，另一侧的肋部与平衡拉簧9一端连接，平衡拉簧9另一端连接到支座2。

摩擦施压轮404在远离摩擦盘407的端面为平面并且经第二减摩片406与卷筒腹板轴501中间轴段的台阶面连接，拉线端环403的平整面与摩擦盘407平侧面的摩擦片40702压紧接触，拉线端环403另一端面经第一减摩片402和夹箍401连接，减摩轴套405空套于第一减摩片402与第二减摩片406之间的轴径上，摩擦施压轮404、摩擦盘407及拉线端环403均空套在减摩轴套405上。

如图4所示，凸轮502的凸部靠近定位爪504，定位爪504在靠近凸轮502侧设有尖喙，定位爪504通过尖喙与凸轮502的凸部压紧连接；在卷扬机正常工作时凸轮502与摩擦施压轮404不接触，在快速坠落时与定位爪504分离后的凸轮502在凸轮扭簧503作用下与摩擦施压轮404相切接触；凸轮502位于摩擦施压轮404的外圆周上方并且偏心安装，即凸轮502转动中心不位于圆心，位于偏心位置；凸轮502转动中心和接触点的连线与摩擦施压轮404圆心和凸轮502圆心的连线之间形成的夹角小于接触点处的当量摩擦角，接触点是凸轮502与摩擦施压轮404之间接触的接触点。这样，当凸轮502与卷筒筒体511一起旋转时，凸轮502与摩擦施压轮404间的摩擦力矩使得凸轮502转向两轮转动中心的连线且自锁无法松脱，从而带动摩擦施压轮404与卷筒筒体511一起旋转。

如图5、图6所示，本发明设置有两条金属拉线7，分别对应操作左右两个楔形块105，每条金属拉线7的一端与对应的楔形块105的小端固定连接，两条金属拉线7的另一端共同固定在同侧的拉线端环403上的一个肋部上，两条拉线护套8分别外套在两条金属拉线7上，拉线护套8一端固定在底框101的侧面，拉线护套8的另一端固定在支座2的下表面，平衡拉簧9的一端与拉线端环403另一个肋部固定连接，平衡拉簧9的另一端固定在支座2的上表面，拉线端环403上两侧的放射状肋条相对于通过卷筒筒体511轴线的铅垂平面对称布置。金属拉线7把与楔形块105大端相连的拉簧107的拉力传递到拉线端环403的一侧，同时，与拉线端环403另一侧相连的平衡拉簧9提供了与拉簧107相平衡的拉力，这样尽管摩擦施压轮404、摩擦盘407及拉线端环403被压紧，但由于第一减摩片402与第二减摩片406的摩擦系数比较小，在拉簧107和平衡拉簧9的平衡作用下，卷筒腹板轴501的任意转动并不影响摩擦施压轮404、摩擦盘407及拉线端环403的静止状态。

本发明的具体实施过程如下：

如图3、图4所示，在正常使用的情况下，图3中的卷筒筒体511顺时针旋转，图4中的定位爪504在定位扭簧505的作用下产生顺时针的扭矩，使图7中所示的定位爪504外侧突出的尖喙压住凸轮502的凸部上表面，从而与凸轮扭簧503产生的逆时针扭距相平衡，迫使凸轮502定位于远离卷筒筒体511的轴线并且不与摩擦施压轮404接触的位置。这时，图7中所示的定位爪504的另一侧的螺栓的尖端正好与第一离心锤510相接触。与此同时，空套在卷筒腹板轴501中间轴段上的拉线端环403在拉簧107和平衡拉簧9的作用下并不与卷筒腹板轴501一起转动。

当电机出轴或是减速机入轴断裂、吊杆快速下坠的极端情况发生时，由于卷筒腹板轴501随着卷筒筒体511快速旋转，两个离心锤的离心力克服了促动调节杆508的限定力从而向外移动，第一离心锤510向外的甩动带动了定位爪504克服定位扭簧505的作用力向着远离卷筒筒体511轴线方向的摆动，第一离心锤510摆动到如图3所示的虚线部分，从而解除了对凸轮502的压制，这样，凸轮502在凸轮扭簧503作用下就与摩擦施压轮404接触，凸轮502移动到如图4所示的虚线部分，从而使得在凸轮502与摩擦施压轮404之间摩擦力作用下带动摩擦施压轮404与卷筒筒体511一起转动。进而摩擦施压轮404带动摩擦盘407同轴旋转，摩擦盘407通过摩擦力带动拉线端环403旋转，并且由于拉簧107产生的扭矩并不能克服因压簧40401压紧摩擦盘407与拉线端环403而在两者接触面上产生的摩擦力矩，所以拉线端环403能够与摩擦施压轮404一起旋转而拉动楔形块105与筒体制动凸缘51101接触，如图5所示中拉线端环403是顺时针旋转，最终由于两个楔形块105的夹紧，迫使卷筒机构5停止转动。

此外，由于卷筒机构5从制动到停止的过程中需要转过一定的角度，摩擦施压轮404由于凸轮502的自锁功能也同样要随着卷筒机构5一起转动，但楔形块105由于自身具有自锁性，一旦与筒体制动凸缘51101接触后不会发生过大的位移。随着制动的进行，金属拉线7所受的拉力会逐步增大，并且金属拉线7不能被一直拉动拉长，拉动到楔形块小端到极限位置后金属拉线7不能被再拉长，因此当拉力产生的扭矩超过摩擦盘407与拉线端环403两者接触面上的摩擦力矩时，拉线端环403会相对摩擦盘407打滑，从而保护金属拉线7不被拉断。

由此，本发明实现了机械式的防止吊杆坠落舞台面的功能。

Claims (8)

1.一种具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机，包括底座机构(1)、支座(2)、带座轴承(3)、卷筒机构(5)和减速电机(6)，带座轴承(3)固定于支座(2)上且支座(2)固定于底座机构(1)上，减速电机(6)固定于底座机构(1)上，卷筒机构(5)轴装于带座轴承(3)和减速电机(6)之间，卷筒机构(5)由减速电机(6)带动旋转；

所述卷筒机构(5)包括卷筒腹板轴(501)、促动调节杆(508)、平衡连杆(509)、两个离心锤(510、512)和卷筒筒体(511)，卷筒腹板轴(501)为分成大端、中间轴段和小端的三级阶梯轴结构，卷筒腹板轴(501)的大端固定于卷筒筒体(511)远离减速电机(6)一端的内壁并与卷筒筒体(511)同轴配合安装，卷筒腹板轴(501)的小端伸入安装到带座轴承(3)的轴承孔内；两个离心锤(510、512)分别铰接地对称安装在卷筒腹板轴(501)大端的内侧端面上，平衡连杆(509)的两端分别铰接在第一离心锤(510)的锤头部和第二离心锤(512)的尾部，促动调节杆(508)的两端分别铰接在第一离心锤(510)的尾部及卷筒腹板轴(501)大端的内侧面上；其特征在于：

所述卷筒机构(5)还包括安装在靠近第一离心锤(510)侧的定位爪(504)、定位扭簧(505)、凸轮(502)、凸轮扭簧(503)、爪轴(506)和凸轮轴(507)，凸轮(502)设置在卷筒腹板轴(501)大端的外侧，凸轮(502)与第一离心锤(510)通过穿设在卷筒腹板轴(501)大端上的凸轮轴(507)同轴转动，凸轮扭簧(503)套装在凸轮轴(507)上并且两端分别固定在卷筒腹板轴(501)大端外侧端面和凸轮(502)内侧端面上；定位爪(504)贯穿于第一离心锤(510)旁边的卷筒腹板轴(501)的缺口槽，并且两端通过穿设在靠近卷筒腹板轴(501)大端外沿上的爪轴(506)与卷筒腹板轴(501)大端的内外端面连接，定位扭簧(505)套装在爪轴(506)上并且两端分别固定在卷筒腹板轴(501)大端外侧端面和定位爪(504)内侧端面，定位爪(504)的内侧部固定有螺栓，螺栓连接到第一离心锤(510)的外侧面，定位爪(504)外侧部和凸轮(502)之间连接；

还包括拉线驱动机构(4)、金属拉线(7)、拉线护套(8)和平衡拉簧(9)，所述卷筒筒体(511)在靠近带座轴承(3)的端面外缘设有薄片状的筒体制动凸缘(51101)，底座机构(1)与筒体制动凸缘(51101)底部相配合连接，拉线驱动机构(4)安装于卷筒腹板轴(501)的中间轴段上，金属拉线(7)从拉线护套(8)中伸出的两端分别连接拉线驱动机构(4)与底座机构(1)，平衡拉簧(9)两端分别连接拉线驱动机构(4)与所述的支座(2)。

2.根据权利要求1所述的一种具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机，其特征在于：在坠落时卷筒腹板轴(501)和卷筒筒体(511)同步快速旋转，通过卷筒腹板轴(501)上的第一离心锤(510)产生的离心力带动定位爪(504)和凸轮(502)分离，进而带动凸轮(502)接触到拉线驱动机构(4)使得拉线驱动机构(4)旋转，拉线驱动机构(4)通过金属拉线(7)带动底座机构(1)制动筒体制动凸缘(51101)，从而使得卷筒筒体(511)停止旋转，实现防坠。

3.根据权利要求1所述的一种具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机，其特征在于：所述的凸轮扭簧(503)使凸轮(502)绕凸轮轴(507)轴线的旋转方向和定位扭簧(505)使定位爪(504)绕爪轴(506)轴线的旋转方向相反。

4.根据权利要求1所述的一种具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机，其特征在于：所述底座机构(1)包括底框(101)和安装在底框(101)上的两个楔块组件，两个楔块组件分别对称地安装在所述筒体制动凸缘(51101)下部的两侧，每个楔块组件均包括连接板(102)、钳座(103)、滚轮滚柱组(104)、楔形块(105)、导向板(106)和拉簧(107)，钳座(103)位于所述筒体制动凸缘(51101)下部侧面，钳座(103)两侧面与连接板(102)固定连接形成一个稳固的框架结构，钳座(103)一端与底框(101)固定连接，另一端开有楔形缺口槽，楔形块(105)置于钳座(103)的楔形缺口槽内并按与楔形缺口槽形状吻合地布置，楔形块(105)一侧的楔形侧面靠近钳座(103)楔形缺口槽的槽壁，楔形块(105)另一侧的平行侧面靠近筒体制动凸缘(51101)并与筒体制动凸缘(51101)端面平行；

楔形块(105)的上表面开有与楔形侧面方向平行的导向槽而下表面为一平面，滚轮滚柱组(104)安装在楔形块(105)的楔形侧面与钳座(103)楔形缺口槽的槽壁之间，使得楔形块(105)和钳座(103)之间通过滚轮滚柱组(104)滚动连接，导向板(106)一端固定于钳座(103)上表面，另一端悬挑至楔形块(105)上方并嵌入楔形块(105)的导向槽中；楔形块(105)的小端与金属拉线(7)连接，楔形块(105)从小端到大端的方向与卷扬机放绳时筒体制动凸缘(51101)下部运动方向相反，拉簧(107)的两端分别固定在楔形块(105)的大端和底框(101)。

5.根据权利要求4所述的一种具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机，其特征在于：所述楔形块(105)的楔形角小于两侧面摩擦角的差值，两侧面摩擦角指的是楔形块(105)平行侧面和筒体制动凸缘(51101)之间接触面的摩擦角以及楔形块(105)楔形侧面和钳座(103)楔形缺口槽的槽壁之间接触面的摩擦角。

6.根据权利要求1所述的一种具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机，其特征在于：所述拉线驱动机构(4)包括夹箍(401)、第一减摩片(402)、减摩轴套(405)、第二减摩片(406)和摩擦组件，摩擦组件套装在卷筒腹板轴(501)的中间轴段上并通过夹箍(401)轴向固定，摩擦组件和卷筒腹板轴(501)中间轴段的轴面之间设置用于减小摩擦的减摩轴套(405)，摩擦组件和夹箍(401)之间设置用于减小摩擦的第一减摩片(402)，摩擦组件和卷筒腹板轴(501)中间轴段的台阶面之间设置用于减小摩擦的第二减摩片(406)；

摩擦组件包括摩擦盘(407)以及分别置于摩擦盘(407)两侧的拉线端环(403)和摩擦施压轮(404)，摩擦施压轮(404)用于与凸轮(502)连接，靠近摩擦施压轮(404)侧的摩擦盘(407)端面的内侧圆周设有沿周向均匀分布的矩形凸牙(40701)，摩擦施压轮(404)的轴孔孔壁设有沿周向均匀分布的矩形滑槽(40402)，通过矩形滑槽(40402)与矩形凸牙(40701)相嵌安装使得摩擦盘(407)和摩擦施压轮(404)同轴旋转连接；摩擦施压轮(404)在与摩擦盘(407)连接的端面上沿周向均布开有压簧深孔，压簧深孔内安装有压簧(40401)，压簧(40401)顶接在摩擦盘(407)带有矩形凸牙(40701)的端面部分，摩擦盘(407)通过矩形凸牙(40701)与矩形滑槽(40402)配合以及压簧(40401)的作用和摩擦施压轮(404)形成弹性的轴向滑动连接；靠近拉线端环(403)侧的摩擦盘(407)端面为平侧面并镶嵌固定有摩擦片(40702)，摩擦盘(407)平侧面经摩擦片(40702)与拉线端环(403)一端面连接，拉线端环(403)另一端面边缘在对称的两侧均设有肋部，其中一侧的肋部与金属拉线(7)连接，另一侧的肋部与平衡拉簧(9)一端连接，平衡拉簧(9)另一端连接到支座(2)。

7.根据权利要求6所述的一种具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机，其特征在于：所述的夹箍(401)为分成对称两部分的剖分结构并通过螺栓夹紧固定于所述卷筒腹板轴(501)的中间轴段上将摩擦组件轴向限位。

8.根据权利要求1所述的一种具有机械式防坠功能的舞台吊杆卷扬机，其特征在于：所述的凸轮(502)的凸部靠近定位爪(504)，定位爪(504)在靠近凸轮(502)侧设有尖喙，定位爪(504)通过尖喙与凸轮(502)的凸部压紧连接；在卷扬机正常工作时凸轮(502)与摩擦施压轮(404)不接触，在快速坠落时与定位爪(504)分离后的凸轮(502)在凸轮扭簧(503)作用下与摩擦施压轮(404)相切接触；凸轮(502)位于所述的摩擦施压轮(404)的外圆周上方并且偏心安装，凸轮(502)转动中心和接触点的连线与摩擦施压轮(404)圆心和凸轮(502)圆心的连线之间形成的夹角小于接触点处的摩擦角，接触点是凸轮(502)与摩擦施压轮(404)之间接触的接触点。

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