CN113353856A - 一种爬绳器 - Google Patents

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张春芝
梁佳雨
郭菾
张云龙
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秦绪杰
杨幸
曹强
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Abstract

本发明提供了一种爬绳器，所述爬绳器包括:一对驱动装置，一对所述驱动装置相对设置且弹性连接，绳子设置于一对所述驱动装置之间，由一对所述驱动装置的相向转动或相背转动驱动绳子做直线移动。通过去除对绳子的缠绕，将绳子直接置入一对所述驱动装置当中，由一对所述驱动装置支撑绳子，使爬绳器不用依靠绳子的刚性，即爬绳器能够适配软绳以及钢索，增加爬绳器的实用性以及适用性，使得爬绳器适应多场景作业使用。

Description

一种爬绳器
技术领域
本发明涉及升降设备技术领域，特别涉及一种爬绳器。
背景技术
现有技术中爬绳器包括多种方式，其中，有利用夹具将绳子锁死来增加摩擦力且过程中使用手动攀爬进行升降，也有将软绳同时绕过多组定滑轮来增加摩擦力。而，在手动类爬绳器中多使用在软绳中且以纯机械类的自锁结构为主，在电控类爬绳器中多以钢索爬升为主，由于软绳的刚性不足，电控类爬绳器无法依靠软绳的刚性做直线爬升运动，因此软绳较少使用电控类爬绳器。
专利号CN202070034U中公开了一种既能够沿着爬绳载人载物上升或下降，又能够确保上升或下降速度可控的便携式动力爬绳器，它包括电池组，机体上装有电磁制动式直流电机，电磁制动式直流电机输出轴与减速器输入轴连接，减速器输出轴与减速器输入轴呈90度分布且减速器输出轴上固有主动绳轮，爬绳缠绕在主动绳轮的绳槽内，翘式制动压绳轮组的中部通过轴销位于主动绳轮一侧上部且翘式制动压绳轮组两端的压绳轮将爬绳翘压压紧，换向绳轮位于主动轮另一侧上方且换向绳轮中的绳槽与主动绳轮中的绳槽相配合，爬绳在主动绳轮绳槽与换向绳轮绳槽之间连续缠绕且由主动绳轮绳槽中引出，速度控制模块位于机体上且速度控制模块信号输出端接电磁制动式直流电机的信号输入端。
然而专利号CN202070034U中虽然解决了爬绳器在软绳上的电控爬升，但由于该爬绳器中爬绳缠绕在主动绳轮的绳槽内，然钢索无法缠绕，使得该爬绳器并不能适用于钢索中，通用较差。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种爬绳器，解决了爬绳器无法同时适用软绳与钢索，通用性较差的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出了一种爬绳器，用于驱动绳子移动，所述爬绳器包括:一对驱动装置，一对所述驱动装置相对设置且弹性连接，绳子设置于一对所述驱动装置之间，由一对所述驱动装置的相向转动或相背转动驱动绳子做直线移动。
优选地，所述驱动装置包括：
外壳，所述外壳内凹有敞口容置腔；
至少一个同步带轮，所述同步带轮装设所述外壳的容置腔内；
驱动组，所述驱动组位于所述外壳的外表面，且所述驱动组的输出端与所述同步带轮同轴连接；
皮带，绕设所述同步带轮的外周，绳子与所述皮带背离所述同步带轮的一侧贴合。
优选地，所述同步带轮的轮缘上设有轮齿，所述皮带靠近所述同步带轮的一侧设置有与所述同步带轮相啮合的凹槽。
优选地，所述皮带背离所述同步带轮的一侧延所述皮带伸展方向设置容置绳子的容置槽。
优选地，所述驱动组包括
电机，所述电机的外表面与所述外壳固定；
主动轮，所述主动轮与所述电机的输出轴同轴设置；
从动轮，所述从动轮与所述主动轮啮合，且所述从动轮与所述同步带轮同轴设置。
优选地，所述驱动装置包括两个及两个以上同步带轮，两个及两个以上所述同步带轮并排设置于所述外壳的容置腔内，且两个及两个以上所述同步带轮相互啮合组成同步带轮组，所述皮带绕所述同步带轮组组成的外周啮合，所述从动轮与其中一所述同步带轮同轴连接，另一个及一个以上所述同步带轮轴接所述外壳。
优选地，所述驱动装置还包括：
U型块，所述U型块位于两个及两个以上所述同步带轮并排设置的末端，且半包围所述同步带轮，并与末端的所述同步带轮轴接。
优选地，所述外壳开设移动孔，所述移动孔位于所述外壳的端部，且与两个及两个以上所述同步带轮并排设置末端的所述同步带轮对应设置，与所述移动孔沿绳子的直线移动方式进行延伸，两个及两个以上所述同步带轮并排设置末端的所述同步带轮以及轴接的U型块同步在所述移动孔内移动。
优选地，所述爬绳器还包括：弹性组件，所述弹性组件包括位于一对所述驱动装置之间的弹簧以及将弹簧两端分别旋接两个所述驱动装置处的紧固螺钉，所述弹簧与所述紧固螺钉固定连接。
优选地，所述爬绳器还包括：
固定板，所述固定板同时连接一对所述驱动装置。
在本发明的实施例中，通过设置一对驱动装置，将绳子放置一对所述驱动装置之间，通过一对所述驱动装置相互的弹性连接进而实现绳子进行弹性挤压，再由一对所述驱动装置的相向转动或相背转动驱动绳子做直线移动，通过去除对绳子的缠绕，将绳子直接置入一对所述驱动装置当中，由一对所述驱动装置支撑绳子，使爬绳器不用依靠绳子的刚性，即爬绳器能够适配软绳以及钢索，增加爬绳器的实用性以及适用性，使得爬绳器适应多场景作业使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或示例性中的技术方案，下面将对实施例或示例性描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的获得其他的附图。
图1为本发明爬绳器的整体结构示意图；
图2为本发明驱动装置的整体结构示意图；
图3为本发明驱动装置去除皮带后的整体结构示意图；
图4为本发明驱动装置去除同步带轮后的整体结构示意图；
图中标识符号说明：
1绳子，2驱动装置，3固定板，4弹簧，21从动轮，22主动轮，23电机，24外壳，25皮带，26同步带轮，27U型块，28移动孔。
具体实施方式
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例一：
如图1-4所示，本发明提供了一种爬绳器，所述爬绳器包括:一对驱动装置2，一对所述驱动装置2相对设置且弹性连接，绳子1设置于一对所述驱动装置2之间，由一对所述驱动装置2的相向转动或相背转动驱动动绳子1做直线移动。
需要说明的是，所述爬绳器适用于软绳以及钢索，其中，为了增加爬绳器的适配性，本申请采用设置一对驱动装置2，将绳子1放置一对所述驱动装置2之间，通过一对所述驱动装置2相互的弹性连接进而实现绳子1进行弹性挤压，再由一对所述驱动装置2的相向转动或相背转动驱动绳子1做直线移动，通过去除对绳子1的缠绕，将绳子1直接置入一对所述驱动装置2当中，由一对所述驱动装置2支撑绳子1，使爬绳器不用依靠绳子1的刚性，即爬绳器能够适配软绳以及钢索。
具体地，所述驱动装置2包括外壳24、驱动组、皮带25以及至少一个同步带轮26，其中，外壳24，所述外壳24内凹有敞口容置腔，一对所述驱动装置2弹性连接时，一对所述驱动装置2中的容置腔的敞口相对，在本实施例中，所述外壳24为长块状，内设置容置腔，所述外壳24的表面开设有至少一对隔所述容置腔相对设置的通孔，所述外壳24选用铝制方管。
至少一个同步带轮26，所述同步带轮26装设所述外壳24的容置腔内，所述同步带轮26包括转动轴与转动轮，所述转动轴穿过所述转动轮的轴心并固定连接，所述同步带轮26横在所述容置腔内，且所述转动轴的两端连接所述通孔，所述转动轮的轮缘上设有轮齿，当然同步带轮26设置数量为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10依次渐进的个数当中选择一个设置，当同步带轮26的数量为一个时，一个同步带轮26将从动轮21同轴传动的动力带动皮带25同步转动，进而实现绳子1的直线移动，若同步带轮26的数量为两个及两个以上时，两个及两个以上所述同步带轮26并排设置于所述外壳24的容置腔内，且两个及两个以上所述同步带轮26相互啮合组成同步带轮26组，所述皮带25绕所述同步带轮26组组成的外周啮合，所述从动轮21与其中一所述同步带轮26同轴连接，其余所述同步带轮26轴接所述外壳24，从动轮21同轴传动动力至同步带轮26组，同步带轮26组的内部多个同步带轮26相互啮合传动带动皮带25同步转动，进而实现绳子1的直线移动。
驱动组，所述驱动组位于所述外壳24的外表面，且所述驱动组的输出端与所述同步带轮26同轴连接，其中，所述驱动组包括电机23、主动轮22以及从动轮21，所述电机23的外表面与所述外壳24固定，所述主动轮22与所述电机23的输出轴同轴设置，所述从动轮21与所述主动轮22啮合，且所述从动轮21穿过通孔与所述同步带轮26同轴设置，所述电机23输出动力时，驱动所述主动轮22转动，再由所述主动轮22将动力传动至所述从动轮21，所述从动轮21与所述同步带轮26同步转动，在本实施例中，所述电机23采用直流无刷电机23，在爬绳器上升时电机23正转，在爬绳器下降时电机23反转，在有电池的情况下，通过电机23反转进而发电，实现电机23反转对电池的反向充电，电池的处理电路与电机23的直流母线电性连接，用于回收爬绳器下降时产生的能量，并将能量存储在电池的储能电容中；在没有电池供应电源情况时，通过驱动器进行能耗制动，使爬绳器进行下降时，将下降速度平稳，当电池断电后，爬绳器下降瞬间给电机23方向充电，电机23产生反向电动势，通过给反向电动势搭建一个通路，形成一个直流磁场，此时电动机的转子切割直流磁通，产生感应电流，在静止磁场和感应电流相互作用下，产生一个阻碍转子转动的制动力矩，因此在电机23转速迅速下降状态下，达到减速刹车的目的。
爬绳器依靠两条皮带25挤压软绳产生足够大的摩擦力，关键点在于爬绳器的驱动元件为直流无刷电机23，优势在于：
1.爬绳器产生的力、速度以及位移都可控制，还能实现无极调速、定点位移，因为，电枢电流与电机23的扭矩成正比，当增大电流时电机23扭矩增大，提升重物的力增大，力增大后，速度增加。位移可控是因为绳子1上升的位移实际上可以转化为电机23转过的转角，属于一种位置环。在本实施例中，速度可以精确到0.01m/s，位置可以精确到1mm，力可以精确到0.1N。
2.爬绳器另接控制器以及信号接收器在电机23上，即实现人工远程遥控操控移动，且通过控制电机23转过的转角实现定点位移的移动(比如每次固定向上或向下移动10m)。
3.电机23适用户外拓展、人工升降作业、救援作业(一般救援作业都是用软绳，使用本申请的爬绳器后可以实现在软绳上的电控升降)和多种通信协议来实现与不同设备的结合使用(比如结合爬壁清洁机器人进行作业升降)。
皮带25，绕设所述同步带轮26的外周，所述皮带25靠近所述同步带轮26的一侧设置有与所述同步带轮26相啮合的凹槽，所述皮带25能与所述同步带轮26通过轮齿与凹槽实现啮合状态，限制所述皮带25与所述同步带轮26的连接状态，进而避免所述皮带25因摩檫力减少而从所述同步带轮26的表面滑落，也对所述皮带25起到很好的固定作用；绳子1与所述皮带25背离所述同步带轮26的一侧贴合，所述皮带25背离所述同步带轮26的一侧延所述皮带25伸展方向设置容置绳子1的容置槽，所述绳子1容置于所述容置槽内，为配合绳子1的形状，所述容置槽设置为半圆形，在绳子1放置在一对所述驱动装置2之间时，一对所述驱动装置2中的皮带25的容置槽分别包裹绳子1，并由弹性作用挤压绳子1，进而增加绳子1在皮带25上的摩檫力，在同步带轮26转动传动皮带25转动时，绳子1根据皮带25的转动做直线移动。
在本实施例中，电机23的输出为3N·m，主动轮22为18齿，从动轮21为54齿，主从齿轮的传动比为1：3，经过主动轮22传递给从动轮21，因此传递给从动轮21的力矩为3×3＝9N·m，从动轮21和同步齿轮同轴，而同步带轮26的半径为2mm，因此同步带轮26得到的力为9N·m÷2mm＝450N，同步带轮26有轮齿，皮带25也有凹槽，两者相互耦合，同步带轮26转动后带动皮带25转，这只是一个电机23的输出力，那么两个电机23的输出力就是900N了，因此本申请爬绳器至少提升90公斤的重物，当然如果承力超过90公斤，则通过改变主动轮22与从动轮21的齿轮比，比如之前是1:3，现在改成1:4甚至1:5，那么整个爬绳器承载重物的能力得到进一步增加。
在本实施例中，通过设置一对驱动装置2，将绳子1放置一对所述驱动装置2之间，通过一对所述驱动装置2相互的弹性连接进而实现绳子1进行弹性挤压，再由一对所述驱动装置2的相向转动或相背转动驱动绳子1做直线移动，通过去除对绳子1的缠绕，将绳子1直接置入一对所述驱动装置2当中，由一对所述驱动装置2支撑绳子1，使爬绳器不用依靠绳子1的刚性，即爬绳器能够适配软绳以及钢索，增加爬绳器的实用性以及适用性，使得爬绳器适应多场景作业使用。
实施例二
如图1-4所示，根据本申请一种爬绳器的实施例一进一步提出实施例二，所述驱动装置2还包括：U型块27，所述U型块27位于两个及两个以上所述同步带轮26并排设置的末端，且半包围所述同步带轮26，并与末端的所述同步带轮26轴接，所述U型块27的U型口朝向两个及两个以上所述同步带轮26并排设置方向，由U型块27保护末端的所述同步带轮26，并支撑所述外壳24的容置腔内形状，避免容置腔的敞口变形。
所述外壳24开设移动孔28，所述移动孔28位于所述外壳24的端部，且与两个及两个以上所述同步带轮26并排设置末端的所述同步带轮26对应设置，与所述移动孔28沿绳子1的直线移动方式进行延伸，两个及两个以上所述同步带轮26并排设置末端的所述同步带轮26以及轴接的U型块27同步在所述移动孔28内移动，通过调整末端的所述同步带轮26以及轴接的U型块27在所述移动孔28内的位置，实现对两个及两个以上所述同步带轮26动力传动运动状态的调整，在末端的所述同步带轮26远离同步带轮26组移动进而实现缓冲传动动力直至传动停止。
本实施例通过U型块27保护末端的所述同步带轮26，并支撑所述外壳24的容置腔内形状，避免容置腔的敞口变形。
实施例三
如图1-4所示，根据上述实施例进一步提出实施例三，本实施例一种爬绳器还包括：弹性组件，所述弹性组件包括位于一对所述驱动装置2之间的弹簧4以及将弹簧4两端分别旋接两个所述驱动装置2处的紧固螺钉，所述弹簧4与所述紧固螺钉固定连接，由紧固螺钉在所述外壳24处转动进而调节弹簧4的弹力，弹簧4弹力影响一对驱动装置2连接后之间的缩紧度，当弹簧4的弹力强时，一对驱动装置2对绳子1的压力增加，绳子1的摩檫力增加，绳子1在一对驱动装置2中更为牢固，当弹簧4的弹力弱时，一对驱动装置2对绳子1的压力减少，绳子1的摩檫力降低，绳子1容易从一对驱动装置2中脱落。
固定板3，所述固定板3同时连接一对所述驱动装置2，其中，固定板3主要连接于驱动装置2的外壳24表面，在本实施例中，主要所述固定板3开设有多个连接孔，多个连接孔对应连接入同步带轮26的转动轴，再由垫圈以及螺母固定，使得一对所述驱动装置2连接更为牢固；所述固定板3上还开设由外接口，外接元器件可直接连接至外接口，例如安装主板，信号接收器，电源等，多种通信协议来实现与不同设备的结合使用(比如结合爬壁清洁机器人进行作业升降)方便操作。
本实施例通过弹性组件增加一对驱动装置2之间的压力，压力作用在绳子1上转换为摩擦力，进而让一对驱动装置2形成自体支撑力，使得爬绳器适用钢索以及软绳，再由固定板3再对一对驱动装置2进一步的加固。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种爬绳器，用于驱动绳子移动，其特征在于，所述爬绳器包括:一对驱动装置，一对所述驱动装置相对设置且弹性连接，绳子设置于一对所述驱动装置之间，由一对所述驱动装置的相向转动或相背转动驱动绳子做直线移动。
2.根据权利要求1所述的爬绳器，其特征在于，所述驱动装置包括：
外壳，所述外壳内凹有敞口容置腔；
至少一个同步带轮，所述同步带轮装设所述外壳的容置腔内；
驱动组，所述驱动组位于所述外壳的外表面，且所述驱动组的输出端与所述同步带轮同轴连接；
皮带，绕设所述同步带轮的外周，绳子与所述皮带背离所述同步带轮的一侧贴合。
3.根据权利要求2所述的爬绳器，其特征在于，所述同步带轮的轮缘上设有轮齿，所述皮带靠近所述同步带轮的一侧设置有与所述同步带轮相啮合的凹槽。
4.根据权利要求3所述的爬绳器，其特征在于，所述皮带背离所述同步带轮的一侧延所述皮带伸展方向设置容置绳子的容置槽。
5.根据权利要求2所述的爬绳器，其特征在于，所述驱动组包括
电机，所述电机的外表面与所述外壳固定；
主动轮，所述主动轮与所述电机的输出轴同轴设置；
从动轮，所述从动轮与所述主动轮啮合，且所述从动轮与所述同步带轮同轴设置。
6.根据权利要求5所述的爬绳器，其特征在于，所述驱动装置包括两个及两个以上同步带轮，两个及两个以上所述同步带轮并排设置于所述外壳的容置腔内，且两个及两个以上所述同步带轮相互啮合组成同步带轮组，所述皮带绕所述同步带轮组组成的外周啮合，所述从动轮与其中一所述同步带轮同轴连接，另一个及一个以上所述同步带轮轴接所述外壳。
7.根据权利要求6所述的爬绳器，其特征在于，所述驱动装置还包括：
U型块，所述U型块位于两个及两个以上所述同步带轮并排设置的末端，且半包围所述同步带轮，并与末端的所述同步带轮轴接。
8.根据权利要求7所述的爬绳器，其特征在于，所述外壳开设移动孔，所述移动孔位于所述外壳的端部，且与两个及两个以上所述同步带轮并排设置末端的所述同步带轮对应设置，与所述移动孔沿绳子的直线移动方式进行延伸，两个及两个以上所述同步带轮并排设置末端的所述同步带轮以及轴接的U型块同步在所述移动孔内移动。
9.根据权利要求1所述的爬绳器，其特征在于，所述爬绳器还包括：弹性组件，所述弹性组件包括位于一对所述驱动装置之间的弹簧以及将弹簧两端分别旋接两个所述驱动装置处的紧固螺钉，所述弹簧与所述紧固螺钉固定连接。
10.根据权利要求1所述的爬绳器，其特征在于，所述爬绳器还包括：
固定板，所述固定板同时连接一对所述驱动装置。
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