CN107476215A - 一种安全作业用护栏 - Google Patents

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张伟
邵玉峰
张靳
邹仕春
李昌
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State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明涉及一种安全作业用护栏，包括有嵌套插装为一体的外层套柱、中层套柱和内层套柱，外层套柱、中层套柱和内层套柱均为圆柱形空腔结构，中层套柱空腔中装设有升降电机，升降电机与控制装置电气连接，升降电机为双输出轴电机，其上下两个输出轴分别连接有上部丝杆和下部丝杆，下部丝杆为正旋丝杆，上部丝杆为反旋丝杆，上部丝杆套插于内层套柱所开设的丝孔中，下部丝杆套插于外层套柱所开设的丝孔中，升降电机的转动会带动两个丝杆转动，从而通过丝杆传动使中层套柱相对于外层套柱做伸缩运动的同时内层套柱相对于中层套柱做与之相应的伸缩运动。

Description

一种安全作业用护栏
技术领域
本发明涉及一种护栏，具体是一种安全作业用护栏。
背景技术
在电力作业现场装设围栏是保证施工安全的技术措施。长期以来，电力作业现场以装设围栏、警示带和设置隔离挡板为主，其具有以下缺点：1、施工作业繁重，拆装均布方便；2、人员闯入后无法发出报警提示，不能真正起到保护误闯人员的安全。因此，设计一种能够在人员误闯隔离区后发出报警提示、拆装方便的安全作业用护栏是十分有必要的。
中国专利CN106836958A提供了一种“电动智能升降围栏”，其自动化程度高，升降时间短，可在短时间内完成围栏杆的架设，大大缩短施工时间，但其存在如下问题：
(1)单层嵌套插装的升降结构，使其升降行程有限，无法升到较高高度。
(2)围栏杆缺乏底部固定装置，当风力较大时，围栏固定不够牢靠。
(3)缺乏报警提醒装置，单凭放置警杆不能有效的防止人员的误闯。
(4)无法折叠收起，占用体积过大，不便于存放。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种安全作业用护栏，其高度具有更长的伸缩行程、具有更加有效稳固的固定装置且其安装的报警提醒装置可以警告误闯者。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种安全作业用护栏，包括有嵌套插装为一体的外层套柱、中层套柱和内层套柱，外层套柱、中层套柱和内层套柱均为圆柱形空腔结构，中层套柱和外层套柱之间通过导向键套接，两者之间只能轴向伸缩不能相对转动，内层套柱和中层套柱之间通过导向键套接,两者之间只能轴向伸缩不能相对转动，中层套柱空腔中装设有升降电机，升降电机与控制装置电气连接，升降电机为双输出轴电机，其上下两个输出轴分别连接有上部丝杆和下部丝杆，下部丝杆为正旋丝杆，上部丝杆为反旋丝杆，上部丝杆套插于内层套柱所开设的丝孔中，下部丝杆套插于外层套柱所开设的丝孔中，升降电机的转动会带动两个丝杆转动，从而通过丝杆传动使中层套柱相对于外层套柱做伸缩运动的同时内层套柱相对于中层套柱做与之相应的伸缩运动。
外层套柱中下部开设有空腔，空腔内安装有地脚转动电机和控制装置，地脚转动电机输出轴端向下通过联轴器与中心转轴连接，中心转轴外侧套装有中心齿轮轴,中心齿轮轴与中心转轴之间通过导向键套接，导向键使其两者之间只能相对轴向滑动，而不能相对转动，中心齿轮轴上端装有铁环，并且装设有铁环的一端插装于电磁导向套中，电磁导向套卡装于外层套柱中，电磁导向套内圈的不同轴向位置装设有若干圈电磁线圈，电磁线圈与控制装置电气连接，电磁线圈通电后会通过其产生的感应磁场吸引铁环向所述通电的电磁线圈所在位置处移动,并且通过不同轴向位置处的电磁线圈通电,可以通过电磁吸引中心齿轮轴上装设的铁环而带动中心齿轮轴实现不同轴向高度位置的定位。
中心齿轮轴不同高度位置装设有三组齿轮，所述三组齿轮可分别与三个不同高度位置的行星齿轮啮合，所述行星齿轮均与开设于外层套柱底部空腔圆周面所的轮齿相啮合，三个行星齿轮中心分别插装有三个行星齿轮轴，三个行星齿轮轴底端分别与三个对应的地脚内支撑轴接，三个地脚内支撑内端均轴接于外层套筒下部的中心位置处，且可分别相对于轴接处进行独立的转动。
地脚内支撑外端与地脚中间支撑铰接，其铰接处套装有定位卡套，定位卡套外端面与套装于地脚中间支撑上的弹簧抵接，地脚中间支撑外端面中心位置安装有水平电机，水平电机通过导线与控制装置电气连接，水平电机输出轴与地脚丝杆连接，地脚丝杆插装于地脚外支撑上开设的丝孔中，地脚外支撑与地脚中间支撑套接，并且两者之间可以相互轴向伸缩滑动，地脚外支撑外端底面安装有电磁铁，电磁铁执行端与万向滚轮相连，电磁铁与控制装置电气连接，通电时，电磁铁带动万向滚轮伸出，断电时，电磁铁带动万向滚轮收回。
内层套柱顶端安装有风向风速检测装置，风向风速检测装置包括有转动座，转动座与内层套柱之间安装有绝对值编码器，绝对值编码器可以检测转动座的转动角度并反馈给控制装置，转动座上端安装有水平的连接横杆，连接横杆一端安装有导向尾翼，另一端安装有发电机，发电机输出轴连接有扇片，发电机通过导线与控制装置电气连接,以为控制装置提供电力。
更好的，安全作业用护栏上设置有可调角度的红外光栅，可以检测闯入光栅内的人员并通过报警器发出警报。
更好的，安全作业用护栏之间拉接有可拆卸的防护警示条。
更好的,地脚转动电机为带有编码器的伺服电机。
更好的,中心齿轮轴材质为铝青铜，不会产生磁性，并且可以有效减少与其他部件配合传动时产生的摩擦。
本发明的有益效果：
(1)三层套柱嵌套组成的升降结构，可以实现以较小的设备高度尺寸，实现更高的提升高度。
(2)电机带动行星齿轮系实现对围栏底部的支撑地脚的调节机构，可根据风向实时调节支撑地脚的角度分布和长度，使围栏固定更加牢靠。
(3)安全作业用护栏上设置有可调角度的红外光栅，可以检测闯入光栅内的人员并通过报警器发出警报。
(4)可以便捷的控制套柱收起，并且支撑地脚也可以收起，有效缩小设备体积，方便设备的收纳存放。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的部件1处于展开状态的结构图；
图3是本发明的部件1处于收起状态的结构图；
图4是图1的B位置处的局部放大图；
图5是图1的C位置处的局部放大图；
图6是图1的D截面的剖视图；
图7是图1的A位置处中心齿轮轴和上层行星齿轮啮合时的局部放大图；
图8是图1的A位置处中心齿轮轴和中层行星齿轮啮合时的局部放大图；
图9是图1的A位置处中心齿轮轴和下层行星齿轮啮合时的局部放大图；
图10是图1的A位置处中心齿轮轴和三层行星齿轮都啮合时的局部放大图。
图中:
1.支撑地脚，2.行星齿轮转动机构，3.电磁导向套，4.地脚转动电机，5.外层套柱，6.底部丝杆，7.升降电机，8.上部丝杆，9.中层套柱，10.内层套柱，11.风向风速检测装置
101.地脚外支撑，102.电磁铁，103.地脚丝杆，104.地脚电机，105.地脚中间支撑，106.弹簧，107.铰轴，108.定位卡套，109.地脚内支撑，110.万向滚轮
201.中心齿轮轴，202.行星齿轮，203.行星齿轮轴
301.电磁导向套，302.电磁线圈，303.中心齿轮轴，304.铁环，305.中心转轴
1101.绝对值编码器，1102.转动座，1103.连接横杆，1104.导向尾翼，1105.发电机，1106.扇片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种安全作业用护栏，包括有嵌套插装为一体的外层套柱5、中层套柱9和内层套柱10，外层套柱5、中层套柱9和内层套柱10均为圆柱形空腔结构，中层套柱9和外层套柱5之间通过导向键套接，两者之间只能轴向伸缩不能相对转动，内层套柱10和中层套柱9之间通过导向键套接,两者之间只能轴向伸缩不能相对转动，中层套柱9空腔中装设有升降电机7，升降电机7与控制装置电气连接，升降电机7为双输出轴电机，其上下两个输出轴分别连接有上部丝杆8和下部丝杆6，下部丝杆6为正旋丝杆，上部丝杆8为反旋丝杆，上部丝杆8套插于内层套柱10所开设的丝孔中，下部丝杆6套插于外层套柱5所开设的丝孔中，升降电机7的转动会带动两个丝杆转动，从而通过丝杆传动使中层套柱9相对于外层套柱5做伸缩运动的同时内层套柱10相对于中层套柱9做与之相应的伸缩运动。
外层套柱5中下部开设有空腔，空腔内安装有地脚转动电机4和控制装置，地脚转动电机4输出轴端向下通过联轴器与中心转轴305连接，中心转轴305外侧套装有中心齿轮轴201，中心齿轮轴201与中心转轴305之间通过导向键套接，导向键使其两者之间只能相对轴向滑动，而不能相对转动，中心齿轮轴201上端装有铁环304，并且装设有铁环304的一端插装于电磁导向套301中，电磁导向套301卡装于外层套柱5中，电磁导向套301内圈的不同轴向位置装设有若干圈电磁线圈302，电磁线圈302与控制装置电气连接，电磁线圈302通电后会通过其产生的感应磁场吸引铁环304向所述通电的电磁线圈302所在位置处移动,并且通过不同轴向位置处的电磁线圈302通电,可以通过电磁吸引中心齿轮轴201上装设的铁环304而带动中心齿轮轴201实现不同轴向高度位置的定位。
中心齿轮轴201不同高度位置装设有三组齿轮，所述三组齿轮可分别与三个不同高度位置的行星齿轮202啮合，所述行星齿轮202均与开设于外层套柱5底部空腔圆周面所的轮齿相啮合，三个行星齿轮202中心分别插装有三个行星齿轮轴203，三个行星齿轮轴203底端分别与三个对应的地脚内支撑109轴接，三个地脚内支撑109内端互相铰接于外层套柱5底部中心轴线处。
地脚内支撑109外端与地脚中间支撑105铰接，其铰接处套装有定位卡套108，定位卡套108外端面与套装于地脚中间支撑105上的弹簧106抵接，地脚中间支撑105外端面中心位置安装有水平电机104，水平电机104通过导线与控制装置电气连接，水平电机104输出轴与地脚丝杆103连接，地脚丝杆103插装于地脚外支撑101上开设的丝孔中，地脚外支撑101与地脚中间支撑105套接，并且两者之间可以相互轴向伸缩滑动，地脚外支撑101外端底面安装有电磁铁102，电磁铁102执行端与万向滚轮110相连，电磁铁102与控制装置电气连接，通电时，电磁铁102带动万向滚轮110伸出，断电时，电磁铁102带动万向滚轮110收回。
内层套柱10顶端安装有风向风速检测装置11，风向风速检测装置11包括有转动座1102，转动座1102与内层套柱10之间安装有绝对值编码器1101，绝对值编码器1101可以检测转动座1102的转动角度并反馈给控制装置，转动座1102上端安装有水平的连接横杆1103，连接横杆1103一端安装有导向尾翼1104，另一端安装有发电机1105，发电机1105输出轴连接有扇片1106，发电机1105通过导线与控制装置电气连接,以为控制装置提供电力。
安全作业用护栏上设置有可调角度的红外光栅，可以检测闯入光栅内的人员并通过报警器发出警报。
安全作业用护栏之间拉接有可拆卸的防护警示条。
地脚转动电机4为带有编码器的伺服电机。
中心齿轮轴201材质为铝青铜，不会产生磁性，并且可以有效减少与其他部件配合传动时产生的摩擦。
具体使用方法：
步骤1、首先绕铰轴107转动展开三个地脚中间支撑105，当地脚中间支撑105与外层套柱5呈垂直状态时，定位卡套108会在弹簧106的弹力推动下移动到铰轴107关节位置处，此时地脚中间支撑105与地脚内支撑109之间被定位卡套108完全固定，之后将本安全作业用护栏安放于施工作业地点的周围。
步骤2、控制升降电机7转动，使内层套柱10和中层套柱9同时向上伸出，当安全作业用护栏到达合适时，停止升降电机7转动。
步骤3、开启控制装置，此时控制装置会调节地脚转动电机4的伺服原点，使地脚转动电机4在伺服原点位置时，其中一个支撑地脚1的朝向与绝对值编码器1101的零点方位相重合；现有技术中，编码器零点一般作为一个起始位，当每周旋转到固定位置时就会有一脉冲信号，表示又经过了这个特殊位置，可以作为设备特殊位置的一种标记使用，也可以作为连续旋转很多周以后的重新计数的起始位使用。
步骤4、正常情况下，三个支撑地脚1会按120°夹角呈圆周均布排列，当安全作业用护栏受到来自某一方向的强风吹刮时，其顶部的风向风速检测装置11会通过绝对值编码器1101检测到转动座受风转动角度，从而判定来风风向，同时通过检测发电机1105转动产生的电流大小来计算风力的大小，通过控制装置对两者的参数按既定的算法逻辑进行运算处理，计算出最合理的支撑地脚1的排布角度，然后控制支撑地脚1进行相应的运动；
控制装置的算法逻辑为：控制装置收集通过绝对值编码器1101检测到的风向角度数据，然后找出与来风风向所呈夹角最小的支撑地脚1并调整其角度使其朝向正对来风风向，然后再分别依次调整另外两个支撑地脚1，并最终保证三个支撑地脚1按120°夹角呈圆周均布排列；并且调节支撑地脚1角度的同时针对来风风力大小，分别调整支撑地脚1长度的长短，来风风力越大，三个支撑地脚1的长度越长，反之越小。
具体如下:
步骤4.1、调整第一个支撑地脚
控制装置收集绝对值编码器1101检测到的风向角度数据，然后找出与来风风向所呈夹角最小的支撑地脚，控制装置控制安装于对应支撑地脚上的电磁铁102,驱动对应支撑地脚上的万向滚轮110顶出，使万向滚轮110与地面滚动接触，
控制装置控制电磁导向套3上与上述支撑地脚对应的电磁线圈302通电，从而使中心齿轮轴303与对应的行星齿轮202进行啮合驱动，驱使上述支撑地脚转动,控制装置将本次地脚转动电机4调整后的角度存储，以便下次调整时对相应的角度参数进行调取作为参考，
上述支撑地脚调节定位完成后，控制装置通过控制安装于对应支撑地脚上的电磁铁102驱动对应支撑地脚上的万向滚轮110收回，使支撑地脚与地面可靠接触；
步骤4.2、调整第二个支撑地脚
控制装置控制与步骤4.1中所述的支撑地脚相邻的支撑地脚上的电磁铁102,驱动对应支撑地脚上的万向滚轮110顶出，使万向滚轮110与地面滚动接触，
控制装置控制电磁导向套3上与本次欲调整的支撑地脚相对应的电磁线圈302通电，从而使中心齿轮轴303与驱动本次支撑地脚对应的行星齿轮202进行啮合驱动，驱使对应的支撑地脚以同于步骤4.1的方向和角度转动，控制装置将本次地脚转动电机4调整后的角度存储，以便下次调整时对相应的角度参数进行调取作为参考，
上述支撑地脚调节定位完成后，控制装置通过控制安装于对应支撑地脚上的电磁铁102驱动对应支撑地脚上的万向滚轮110收回，使支撑地脚与地面可靠接触；
步骤4.3、调整第三个支撑地脚
控制装置控制第三个支撑地脚上的电磁铁102,驱动对应支撑地脚上的万向滚轮110顶出，使万向滚轮110与地面滚动接触，
控制装置控制电磁导向套3上与本次欲调整的支撑地脚相对应的电磁线圈302通电，从而使中心齿轮轴303与驱动本次支撑地脚对应的行星齿轮202进行啮合驱动，驱使对应支撑地脚以同于步骤4.2的方向和角度转动，控制装置将本次地脚转动电机4调整后的角度存储，以便下次调整时对相应的角度参数进行调取作为参考，
上述支撑地脚调节定位完成后，控制装置通过控制安装于对应支撑地脚上的电磁铁102驱动对应支撑地脚上的万向滚轮110收回，使支撑地脚与地面可靠接触；
步骤4.4、当三个支撑地脚的角度调整完毕后，控制装置控制电磁导向套3使中心齿轮轴303与三个行星齿轮202均啮合，此时整个齿轮系处于锁死状态，三个支撑地脚之间的角度位置保持固定，并最终保证三个支撑地脚1按120°夹角呈圆周均布排列；
进一步说，风向风速检测装置11检测到的来风的风力的大于预设值时，控制装置控制地脚电机104转动，地脚电机104可以带动地脚丝杆103转动，从而使地脚外支撑101和地脚中间支撑105之间的距离增大，从而实现支撑地脚1对护栏的稳定支撑。
进一步说，控制装置控制地脚转动电机4带动支撑地脚1朝所需方向以10°为单位进行摆动,其余每个支撑地脚1依次以相同方向和角度摆动,如果达不到所需角度可重复以上动作流程多次直至达到所需角度，每个支撑地脚1小幅度的摆动会更加有利于本安全作业用护栏的平衡和稳定，最终通过控制装置的自动调节，使安全作业用护栏面对强风吹刮时，可以始终处于最合理的迎风受力状态，有效避免了被风刮倒情况的发生。
步骤5、使用完毕后，控制升降电机7反向转动，使内层套柱10和中层套柱9同时向下收缩，当安全作业用护栏收缩至合适位置后，停止升降电机7转动。然后克服弹簧106的弹力将定位卡套108向支撑地脚1外侧推移，当定位卡套108完全脱出铰轴107铰接位置处后，其不再对地脚中间支撑105和地脚内支撑109起限制定位作用，地脚中间支撑105即可绕铰轴107转动收起，,收起后此装置占用空间更小,更加便于此装置的收纳。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种安全作业用护栏，其特征在于：
包括有嵌套插装为一体的外层套柱(5)、中层套柱(9)和内层套柱(10)，外层套柱(5)、中层套柱(9)和内层套柱(10)均为圆柱形空腔结构，中层套柱(9)和外层套柱(5)之间通过导向键套接，两者之间只能轴向伸缩不能相对转动，内层套柱(10)和中层套柱(9)之间通过导向键套接,两者之间只能轴向伸缩不能相对转动，中层套柱(9)空腔中装设有升降电机(7)，升降电机(7)与控制装置电气连接，升降电机(7)为双输出轴电机，其上下两个输出轴分别连接有上部丝杆(8)和下部丝杆(6)，下部丝杆(6)为正旋丝杆，上部丝杆(8)为反旋丝杆，上部丝杆(8)套插于内层套柱(10)所开设的丝孔中，下部丝杆(6)套插于外层套柱(5)所开设的丝孔中，升降电机(7)的转动会带动两个丝杆转动，从而通过丝杆传动使中层套柱(9)相对于外层套柱(5)做伸缩运动的同时内层套柱(10)相对于中层套柱(9)做与之相应的伸缩运动，
外层套柱(5)中下部开设有空腔，空腔内安装有地脚转动电机(4)和控制装置，地脚转动电机(4)输出轴端向下通过联轴器与中心转轴(305)连接，中心转轴(305)外侧套装有中心齿轮轴(201)，中心齿轮轴(201)与中心转轴(305)之间通过导向键套接，导向键使其两者之间只能相对轴向滑动，而不能相对转动，中心齿轮轴(201)上端装有铁环(304)，并且装设有铁环(304)的一端插装于电磁导向套(301)中，电磁导向套(301)卡装于外层套柱(5)中，电磁导向套(301)内圈的不同轴向位置装设有若干圈电磁线圈(302)，电磁线圈(302)与控制装置电气连接，电磁线圈(302)通电后会通过其产生的感应磁场吸引铁环(304)向所述通电的电磁线圈(302)所在位置处移动,并且通过不同轴向位置处的电磁线圈(302)通电,可以通过电磁吸引中心齿轮轴(201)上装设的铁环(304)而带动中心齿轮轴(201)实现不同轴向高度位置的定位,
中心齿轮轴(201)不同高度位置装设有三组齿轮，所述三组齿轮可分别与三个不同高度位置的行星齿轮(202)啮合，所述行星齿轮(202)均与开设于外层套柱(5)底部空腔圆周面的轮齿相啮合，三个行星齿轮(202)中心分别插装有三个行星齿轮轴(203)，三个行星齿轮轴(203)底端分别与三个对应的地脚内支撑(109)轴接，三个地脚内支撑(109)内端均轴接于外层套筒(5)下部的中心位置处，且可分别相对于轴接处进行独立的转动，
地脚内支撑(109)外端与地脚中间支撑(105)铰接，其铰接处套装有定位卡套(108)，定位卡套(108)外端面与套装于地脚中间支撑(105)上的弹簧(106)抵接，地脚中间支撑(105)外端面中心位置安装有水平电机(104)，水平电机(104)通过导线与控制装置电气连接，水平电机(104)输出轴与地脚丝杆(103)连接，地脚丝杆(103)插装于地脚外支撑(101)上开设的丝孔中，地脚外支撑(101)与地脚中间支撑(105)套接，并且两者之间可以相互轴向伸缩滑动，地脚外支撑(101)外端底面安装有电磁铁(102)，电磁铁(102)执行端与万向滚轮(110)相连，电磁铁(102)与控制装置电气连接，通电时，电磁铁(102)带动万向滚轮(110)伸出，断电时，电磁铁(102)带动万向滚轮(110)收回，
内层套柱(10)顶端安装有风向风速检测装置(11)，风向风速检测装置(11)包括有转动座(1102)，转动座(1102)与内层套柱(10)之间安装有绝对值编码器(1101)，绝对值编码器(1101)可以检测转动座(1102)的转动角度并反馈给控制装置，转动座(1102)上端安装有水平的连接横杆(1103)，连接横杆(1103)一端安装有导向尾翼(1104)，另一端安装有发电机(1105)，发电机(1105)输出轴连接有扇片(1106)，发电机(1105)通过导线与控制装置电气连接,以为控制装置提供电力。
2.根据权利要求1所述的一种安全作业用护栏，其特征在于：
安全作业用护栏上设置有可调角度的红外光栅，可以检测闯入光栅内的人员并通过报警器发出警报。
3.根据权利要求1所述的一种安全作业用护栏，其特征在于：
安全作业用护栏之间拉接有可拆卸的防护警示条。
4.根据权利要求1所述的一种安全作业用护栏，其特征在于：
地脚转动电机(4)为带有编码器的伺服电机。
5.根据权利要求1所述的一种安全作业用护栏，其特征在于：
中心齿轮轴(201)材质为铝青铜，不会产生磁性，并且可以有效减少与其他部件配合传动时产生的摩擦。
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