CN113582061B - 一种机械式自动排绳器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机械式自动排绳器，包括具有单向螺纹槽且与绕绳轴平行设置的螺杆、可轴向移动但沿周向固定地设于所述螺杆上的滑台、由单数个齿轮依次传动连接构成的第一传动路径、由复数个齿轮依次传动连接构成的第二传动路径、变向驱动机构；第一传动路径的一端的齿轮与所述螺杆传动连接，另一端的齿轮定义为第一转向齿轮；第二传动路径的一端的齿轮与螺杆传动连接，另一端的齿轮定义为第二转向齿轮；变向驱动机构包括能够在第一转向齿轮和第二转向齿轮之间切换以驱动其中之一的转向驱动齿轮；利用具有单向螺纹槽的螺杆完成排绳功能，螺杆的制造成本低且制造简单；螺杆直接与滑台螺纹连接，滑台或螺杆的损耗率低，结构稳定性高。

Description

一种机械式自动排绳器

技术领域

本发明涉及排绳装置技术领域，尤其涉及一种机械式自动排绳器。

背景技术

现有的升降装置一般通过绳索牵引升降，而其中会通过绕绳轴卷绕以收放绳索；为使得绳索在绕绳轴上能够整齐排列，以避免绳索太乱而打结，会结合排绳器对卷绕过程中的绳索进行整理；参考公开号为CN204474221U的中国专利、公开号为CN204232132U的中国专利等，可见现在的排绳器基本上都是利用双向螺杆进行排绳，通过在双向螺杆上设置对绳索限位的滑台，使双向螺杆和绕绳轴同步转动，当绕绳轴在卷绕绳索中，双向螺杆上的滑台沿轴向移动，使得绳索在卷绕时整齐排列；而由于双向螺杆上具有两条相对设置的螺纹槽，当滑台沿一条螺纹槽移动到的尽头后，会跳转以与另一条螺纹槽配合，从而往相反方向移动，从而实现绳索在绕绳轴往复层叠。

然而，双向螺杆的精度要求高，制造成本和制造难度也高；另外，滑台内需要具有一如月牙状的构件以实现从一条螺纹槽跳转到另一条螺纹槽上，该月牙状构件的结构可参考公开号为CN108853766A的中国专利，由于该月牙状构件需要不断在螺纹槽内移动且跳转，损耗率较高，容易损坏，从而使得排绳器的稳定性不够高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种机械式自动排绳器，能够解决现有排绳器的排绳功能不稳定且制造难度高的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种机械式自动排绳器，包括：

螺杆，其上设有单向螺纹槽，与绕绳轴平行设置；

滑台，绕绳轴上的绳索穿过所述滑台，所述滑台与所述螺杆螺纹连接，所述滑台可轴向移动但沿周向固定地设于所述螺杆上；

第一传动路径，由单数个齿轮依次传动连接构成，其一端的齿轮与所述螺杆传动连接，另一端的齿轮定义为第一转向齿轮；

第二传动路径，由复数个齿轮依次传动连接构成，其一端的齿轮与所述螺杆传动连接，另一端的齿轮定义为第二转向齿轮；

变向驱动机构，包括能够在所述第一转向齿轮和所述第二转向齿轮之间切换以驱动其中之一的转向驱动齿轮；所述转向驱动齿轮与所述绕绳轴同步转动；

其中，所述第一传动路径和所述第二传动路径相互独立；或所述第一传动路径和所述第二传动路径部分重合。

作为所述机械式自动排绳器的进一步可选方案，所述变向驱动机构包括：

变向行星架，所述变向行星架上设有多个所述转向驱动齿轮，所述转向驱动齿轮作为所述变向行星架上的行星轮；

排绳同步轴，与绕绳轴同步转动，其上设有同步转动的变向太阳轮，所述变向太阳轮与所述转向驱动齿轮啮合；

间歇运动机构，包括连续原动件和间歇从动件，所述连续原动件与所述排绳同步轴通过减速机构传动连接；所述间歇从动件与所述变向行星架同步转动连接；

其中，两个相邻的转向驱动齿轮与所述变向行星架的中心轴线的夹角为第一夹角，所述第一转向齿轮、第二转向齿轮与所述变向行星架的中心轴线的夹角为第二夹角，所述第一夹角为第二夹角的两倍；所述排绳同步轴与所述螺杆的转速相同。

作为所述机械式自动排绳器的进一步可选方案，包括机架，所述连续原动件为装有圆柱销的主动拨盘，所述间歇从动件为槽轮。

作为所述机械式自动排绳器的进一步可选方案，所述螺杆可转动地设置在所述机架上。

作为所述机械式自动排绳器的进一步可选方案，所述变向行星架和所述间歇从动件均可转动地套接在所述排绳同步轴上；所述排绳同步轴外设有与其平行设置的支撑杆，所述连续原动件可转动地设置在所述支撑杆上。

作为所述机械式自动排绳器的进一步可选方案，所述减速机构包括由多个齿轮依次传动连接构成的减速传动路径，所述减速传动路径上的齿轮分别套接于所述排绳同步轴和所述支撑杆上，所述减速传动路径的一端的齿轮与所述排绳同步轴同步转动连接，另一端的齿轮与所述连续原动件同步转动连接。

作为所述机械式自动排绳器的进一步可选方案，所述减速传动路径上的齿轮包括有不完全齿轮。

作为所述机械式自动排绳器的进一步可选方案，所述支撑杆固定于所述机架上，所述排绳同步轴可转动地设于所述机架上。

作为所述机械式自动排绳器的进一步可选方案，所述滑台上包括有两个相对设置以夹持绳索的导轮，所述导轮的外圆周表面具有用于卡固绳索的轮毂部。

作为所述机械式自动排绳器的进一步可选方案，所述滑台上设置有可移动的导绳架，所述导轮可转动地设置在所述导绳架上。

本发明的有益效果有：利用具有单向螺纹槽的螺杆完成排绳功能，螺杆的制造成本低且制造简单；螺杆直接与滑台螺纹连接，滑台或螺杆的损耗率低，结构稳定性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。

图1为一种自助式高空作业升降器的结构示意图；

图2为一种自助式高空作业升降器的内部结构示意图；

图3为所述驱动装置的爆炸示意图；

图4为所述驱动装置设置在所述绕绳轴内的剖视示意图；

图5为所述主轴的结构示意图；

图6为排绳器与绕绳轴的连接示意图；

图7为所述排绳器的结构示意图；

图8为所述排绳器的爆炸示意图之一；

图9为所述排绳器的侧视图；

图10为所述排绳器的爆炸示意图之二；

图11为所述排绳器安装在所述机架上的结构示意图；

图中：1、机架；11、外壳；12、安全绑带；

2、绕绳轴；21、绳索；22、驱动板；

3、排绳器；31、螺杆；32、滑台；321、导轮；322、导绳架；33、第一传动路径；331、第一转向齿轮；34、第二传动路径；341、第二转向齿轮；35、变向驱动机构；351、变向行星架；352、转向驱动齿轮；353、连续原动件；354、间歇从动件；355、排绳同步轴；356、变向太阳轮；357、减速机构；358、支撑杆；a、第一夹角；b、第二夹角；

4、驱动装置；41、支撑筒；42、外转式驱动器；421、内定子；422、外转子；43、驱动筒；44、驱动行星架；45、主轴；451、驱动太阳轮；46、多级行星减速机构；47、保护筒。

具体实施方式

下面将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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参考图1-11，示出了一种自助式高空作业升降器，包括机架1、绕绳轴2、驱动装置4、排绳器3；参考图2，所述绕绳轴2可转动地设置在所述机架1上，所述绕绳轴2上设有通过卷绕而实现收放的绳索21；参考图3和图4，所述驱动装置4用于驱动所述绕绳轴2转动。

其中，为便于使绳索21在绕绳轴2上整齐排列，所述排绳器3用于对卷绕时的绳索21进行编排；参考图6-11，所述排绳器3包括具有单向螺纹槽且与绕绳轴2平行设置的螺杆31、可轴向移动但沿周向固定地设于所述螺杆31上的滑台32、由单数个齿轮依次传动连接构成的第一传动路径33、由复数个齿轮依次传动连接构成的第二传动路径34、变向驱动机构35；所述滑台32与所述螺杆31螺纹连接，通过转动所述螺杆31以驱动所述滑台32沿轴向移动，所述绳索21穿过所述滑台32；所述第一传动路径33的一端的齿轮与所述螺杆31传动连接，另一端的齿轮定义为第一转向齿轮331；所述第二传动路径34的一端的齿轮与所述螺杆31传动连接，另一端的齿轮定义为第二转向齿轮341；所述变向驱动机构35包括能够在所述第一转向齿轮331和所述第二转向齿轮341之间切换以驱动其中之一的转向驱动齿轮352，所述转向驱动齿轮352与所述绕绳轴2同步转动。换而言之，参考图9，当所述转向驱动齿轮352啮合于所述第一转向齿轮331时，所述转向驱动齿轮352通过第一传动路径33驱动所述螺杆31转动，所述螺杆31与所述转动驱动齿轮的转动方向相同；而当所述转向驱动齿轮352啮合于所述第二转向齿轮341时，所述转向驱动齿轮352通过第二传动路径34驱动所述螺杆31转动，所述螺杆31与所述转动驱动齿轮的转动方向相反；如此，通过改变所述螺杆31的转动方向，使得所述滑台32在所述螺杆31上沿轴向移动的方向得到切换；需要说明的是，在所述绕绳轴2转动时，所述螺杆31同步驱动所述滑台32移动，如此使得绳索21在移动的过程中进行卷绕，从而令绳索21将所述绕绳轴2上轴向的空间铺设满；而所述绕绳轴2上绳索21卷绕多圈而铺满一层后，需要使所述绳索21往另一方向铺设，从而来回铺满所述绕绳轴2；如此，所述螺杆31改变转动方向的时机，就在于绳索21将绕绳轴2的轴向空间的一层铺满时；简单而言，即若绳索21需要卷绕若干圈可以铺满所述绕绳轴2的一层，当所述绕绳轴2转动若干圈时，所述转动驱动齿轮切换一次。

上述方案具体的，可以通过所述机架1对所述滑台32进行限位，使得所述滑台32无法进行周向转动，如此，当所述螺杆31转动时，所述滑台32只能沿所述螺杆31的轴向移动；该结构原理为现有技术，可参考丝杠机构，故未图示。其中，所述第一传动路径33和所述第二传动路径34可以相互独立；或基于节约空间体积和减少零件的考虑，参考图9，所述第一传动路径33和所述第二传动路径34部分重合，即有部分齿轮既属于所述第一传动路径33，也属于所述第二传动路径34。

上述方案具体的，为便于准确把握所述转动驱动齿轮的切换时机，参考图7-10，所述变向驱动机构35包括：变向行星架351，所述变向行星架351上设有多个所述转向驱动齿轮352，所述转向驱动齿轮352作为所述变向行星架351上的行星轮；排绳同步轴355，与绕绳轴2同步转动，其上设有同步转动的变向太阳轮356，所述变向太阳轮356与所述转向驱动齿轮352啮合；间歇运动机构，包括连续原动件353和间歇从动件354，所述连续原动件353与所述排绳同步轴355通过减速机构357传动连接；所述间歇从动件354与所述变向行星架351同步转动连接；其中，两个相邻的转向驱动齿轮352与所述变向行星架351的中心轴线的夹角为第一夹角a，所述第一转向齿轮331、第二转向齿轮341与所述变向行星架351的中心轴线的夹角为第二夹角b，所述第一夹角a为第二夹角b的两倍；所述排绳同步轴355与所述螺杆31的转速相同。所述排绳同步轴355与所述螺杆31的转速相同。

具体而言，所述绕绳轴2与所述排绳同步轴355同步转动，所述排绳同步轴355上的变向太阳轮356驱动所述变向行星架351上的转向驱动齿轮352驱动，而所述转向驱动齿轮352通过所述第一传动路径33或所述第二传动路径34驱动所述螺杆31转动，从而使得所述滑台32移动；而同时，所述排绳同步轴355上通过减速机构357驱动所述连续原动件353转动，而所述连续原动件353驱动所述间歇从动件354转动，所述间歇从动件354为间歇性运动，当其运动时，所述变向行星架351被转动一定角度，使得所述转向驱动齿轮352在所述第一转向齿轮331和所述第二转向齿轮341之间切换以驱动其中之一，从而使得所述螺杆31变向；其中所述减速机构357的减速比取决于绳索21铺满所述绕绳轴2一层的圈数，例如若绳索21需要卷绕16圈才能将绕绳轴2轴向空间上的一层铺满，则所述减速机构357的减速比为16:1，当所述排绳同步轴355转动16圈时，所述连续原动件353转动1圈，从而使所述间歇从动件354转动一定角度，使得所述转动驱动齿轮在所述第一转向齿轮331和所述第二转向齿轮341之间切换以驱动其中之一。

其中，为实现每次切换，均有一个转动驱动齿轮与所述第一转向齿轮331或所述第二转向齿轮341的其中之一啮合，参考图8和图9，两个相邻的转向驱动齿轮352与所述变向行星架351的中心轴线的夹角为第一夹角a，所述第一转向齿轮331、第二转向齿轮341与所述变向行星架351的中心轴线的夹角为第二夹角b，所述第一夹角a为第二夹角b的两倍；所述间歇从动件354每次的转动角度等于第二夹角b；简单而言，参考图9，本实施例中，所述第一夹角a为120°，所述第二夹角b为60°，所述转向驱动齿轮352有三个，初始时，一个转向齿轮啮合于所述第二转向齿轮341，当所述变向行星架351顺时针转动一次时，该转向驱动齿轮352从所述第二转向齿轮341切换到第一转向齿轮331上，当所述变向行星架351顺时针再转动一次时，该转向驱动齿轮352从所述第一转向齿轮331上脱离，而另一个转向驱动齿轮352啮合于所述第二转向齿轮341，如此，随着所述变向行星架351转动，通过不同的转向驱动齿轮352与所述第一转向齿轮331和所述第二转向齿轮341的其中之一啮合，实现螺杆31转向的切换。

上述方案中，所述连续原动件353可以为装有圆柱销的主动拨盘，所述间歇从动件354可以为槽轮。为便于设置，所述螺杆31可转动地设置在所述机架1上；为节约空间，参考图10和图11，所述变向行星架351和所述间歇从动件354均可转动地套接在所述排绳同步轴355上；所述排绳同步轴355外设有与其平行设置的支撑杆358，所述连续原动件353可转动地设置在所述支撑杆358上；所述减速机构357包括由多个齿轮依次传动连接构成的减速传动路径，所述减速传动路径上的齿轮分别套接于所述排绳同步轴355和所述支撑杆358上，所述减速传动路径的一端的齿轮与所述排绳同步轴355同步转动连接，另一端的齿轮与所述连续原动件353同步转动连接。其中，所述减速传动路径上的齿轮包括有不完全齿轮，利用不完全齿轮进行减速传动，可以使所述减速齿轮路径上的齿轮大小相同，便于在空间内的布置。

上述方案中，为避免所述滑台32与绳索21之间的摩擦太大，导致绳索21被磨损，参考图8，所述滑台32上包括有两个相对设置以夹持绳索21的导轮321，所述导轮321的外圆周表面具有用于卡固绳索21的轮毂部。所述滑台32上设置有可移动的导绳架322，所述导轮321可转动地设置在所述导绳架322上。如此，绳索21在所述滑台32上得到缓冲，即使绳索21在卷绕和移动的过程中，也不会发生太大的摩擦，能够提高绳索21的使用寿命。

上述方案具体的，为方便使用者佩戴，从而用于高空作业，参考图1和图2，所述机架1上覆盖有外壳11，所述机架1上设置有供佩戴者背负的安全绑带12；其中，所述安全绑带12可以包括肩带、腰带和腿部绑带，确保使用者与该升降器紧密连接，避免在高空中，使用者与升降器分离。所述机架1上应设置为所述外转式驱动器42供电的电源(图未标记)，如可充电的电池。

在一些具体的实施方式中，为尽可能缩小升降器的体积，便于使用射佩戴，参考图2-5，所述绕绳轴2轴向中空；所述驱动装置4设于所述绕绳轴2内部；所述驱动装置4包括轴向中空的支撑筒41、具有自锁功能的外转式驱动器42、主轴45、具有内齿圈的驱动筒43、驱动行星架44；所述外转式驱动器42包括固定套接在所述支撑筒41上的内定子421和可转动地套接在所述内定子421外的外转子422；所述外转子422与所述驱动筒43固定连接以同步转动；所述驱动行星架44上具有与所述驱动筒43的内齿圈啮合的若干行星轮，所述主轴45设置在所述支撑筒41内且所述主轴45上设有啮合于所述驱动行星架44上的行星轮的驱动太阳轮451；所述绕绳轴2内设有驱动板22，所述驱动行星架44与所述驱动板22传动连接；在所述主轴45被固定的状态下，所述外转子422驱动所述驱动行星架44转动，所述驱动行星架44驱动所述驱动板22转动以实现所述绕绳轴2的转动；所述排绳同步轴355与所述驱动板22同轴设置且在圆周方向上固定连接。

换而言之，所述驱动筒43的内齿圈、驱动行星架44上的行星轮以及所述主轴45上的驱动太阳轮451组成行星轮系结构；初始状态下，所述主轴45被固定，所述驱动太阳轮451不转动，当为所述外转式驱动器42供电时，令所述外转子422转动，所述外转子422令所述驱动筒43转动，所述驱动筒43的内齿圈令所述驱动行星架44转动，所述驱动行星架44驱动所述驱动板22转动以实现所述绕绳轴2的转动；通过改变所述外转式驱动器42的正转反转，使所述绕绳轴2收起绳索21或放出绳索21，实现该升降器的爬升或下降。当所述外转式驱动器42不通电时，利用其自锁功能，令所述外转子422和所述内定子421相对固定，在所述驱动筒43的内齿圈以及所述驱动太阳轮451均被固定的状态下，所述驱动行星架44无法转动，从而使得所述绕绳轴2被固定，无法收起绳索21或放出绳索21。该驱动装置4设于所述绕绳轴2的内部，可以有效缩小设备的体积，便于使用者佩戴。

上述方案具体的，参考图3和图4，所述驱动行星架44连接多级行星减速机构46，所述多级行星减速机构46最后一级的行星架与所述绕绳轴2内的驱动板22同轴设置且固定连接；所述外转式驱动器42和所述多级行星减速机构46外设有保护筒47，所述保护筒47与所述机架1固定连接，所述保护筒47内具有与所述多级行星减速机构46配合的内齿圈。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械式自动排绳器，其特征在于，包括：

螺杆，其上设有单向螺纹槽，与绕绳轴平行设置；

滑台，绕绳轴上的绳索穿过所述滑台，所述滑台与所述螺杆螺纹连接，所述滑台可轴向移动但沿周向固定地设于所述螺杆上；

第一传动路径，由单数个齿轮依次传动连接构成，其一端的齿轮与所述螺杆传动连接，另一端的齿轮定义为第一转向齿轮；

第二传动路径，由复数个齿轮依次传动连接构成，其一端的齿轮与所述螺杆传动连接，另一端的齿轮定义为第二转向齿轮；

变向驱动机构，包括能够在所述第一转向齿轮和所述第二转向齿轮之间切换以驱动其中之一的转向驱动齿轮；所述转向驱动齿轮与所述绕绳轴同步转动；

其中，所述第一传动路径和所述第二传动路径相互独立；或所述第一传动路径和所述第二传动路径部分重合。

2.根据权利要求1所述的一种机械式自动排绳器，其特征在于，所述变向驱动机构包括：

变向行星架，所述变向行星架上设有多个所述转向驱动齿轮，所述转向驱动齿轮作为所述变向行星架上的行星轮；

排绳同步轴，与绕绳轴同步转动，其上设有同步转动的变向太阳轮，所述变向太阳轮与所述转向驱动齿轮啮合；

间歇运动机构，包括连续原动件和间歇从动件，所述连续原动件与所述排绳同步轴通过减速机构传动连接；所述间歇从动件与所述变向行星架同步转动连接；

其中，两个相邻的转向驱动齿轮与所述变向行星架的中心轴线的夹角为第一夹角，所述第一转向齿轮、第二转向齿轮与所述变向行星架的中心轴线的夹角为第二夹角，所述第一夹角为第二夹角的两倍；所述排绳同步轴与所述螺杆的转速相同。

3.根据权利要求2所述的一种机械式自动排绳器，其特征在于，包括机架，所述连续原动件为装有圆柱销的主动拨盘，所述间歇从动件为槽轮。

4.根据权利要求3所述的一种机械式自动排绳器，其特征在于，所述螺杆可转动地设置在所述机架上。

5.根据权利要求4所述的一种机械式自动排绳器，其特征在于，所述变向行星架和所述间歇从动件均可转动地套接在所述排绳同步轴上；所述排绳同步轴外设有与其平行设置的支撑杆，所述连续原动件可转动地设置在所述支撑杆上。

6.根据权利要求5所述的一种机械式自动排绳器，其特征在于，所述减速机构包括由多个齿轮依次传动连接构成的减速传动路径，所述减速传动路径上的齿轮分别套接于所述排绳同步轴和所述支撑杆上，所述减速传动路径的一端的齿轮与所述排绳同步轴同步转动连接，另一端的齿轮与所述连续原动件同步转动连接。

7.根据权利要求6所述的一种机械式自动排绳器，其特征在于，所述减速传动路径上的齿轮包括有不完全齿轮。

8.根据权利要求5所述的一种机械式自动排绳器，其特征在于，所述支撑杆固定于所述机架上，所述排绳同步轴可转动地设于所述机架上。

9.根据权利要求1所述的一种机械式自动排绳器，其特征在于，所述滑台上包括有两个相对设置以夹持绳索的导轮，所述导轮的外圆周表面具有用于卡固绳索的轮毂部。

10.根据权利要求9所述的一种机械式自动排绳器，其特征在于，所述滑台上设置有可移动的导绳架，所述导轮可转动地设置在所述导绳架上。

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