CN113926102B - 一种安全绳自控缓冲防护装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全绳自控缓冲防护装置，包括缓冲制动机构、拉力检测机构和安全绳，缓冲制动机构包括导向主体、固定杆、拉杆、连接件、一级锁紧制动夹具、阻尼器、第一弹性元件和二级锁紧制动夹具，安全绳穿过与固定杆连接的导向主体由其导向，一级锁紧制动夹具的夹头位于导向主体的上方并与阻尼器连接，二级锁紧制动夹具的夹头位于导向主体的下方，固定杆上设有滑动支撑板，第一弹性元件设置于拉杆的底端和滑动支撑板之间，拉力检测机构测量安全绳的拉力，一、二级锁紧制动夹具根据安全绳的拉力动作。本发明还公开了安全绳自控缓冲防护装置的工作方法。本发明可减小意外坠落至安全绳绷紧时的冲击并保证安全绳锁紧，结构简单，实用性强。

Description

一种安全绳自控缓冲防护装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种安全绳防护装置及其工作方法，尤其涉及一种安全绳自控缓冲防护装置及其工作方法。

背景技术

高空作业时，安全绳一端固定在高处，另一端与作业人员或机械设备固定，是现有高空作业中一种较为常见的防护措施，在意外发生时，可以防止作业人员或机械设备从高处跌落，提高了施工的安全性、也保障了作业人员的人身安全。

长期使用后发现，现有技术中的这种防护措施在作业人员或机械设备需要向上攀升时无法助力，可能因为安全绳的松弛而造成绳自身的摆动。当意外发生时，作业人员或机械设备快速坠落直至安全绳被拉紧绷直，在这一过程中，由于下坠速度过快，作业人员或机械设备缺少有效手段控制安全绳的缓慢收放，并且当安全绳最终被拉直时，由于惯性的作用，作业人员或机械设备会因为较大的惯性作用而受到不同程度的伤害。

此外，在利用安全绳进行曳引的设备中，往往采用两条以上的安全绳进行曳引。由于曳引过程中安全绳张力的变化及伸长，在安全绳中产生旋转力矩会将绳头向扭矩放松的方向旋转，因此共同作用的多根安全绳中的其中一部分可能出现异常伸长，从而导致安全绳张力失去平衡。如果任由这种状态发展下去，剩余的安全绳就会产生过大的张力，从而导致出现过早的断裂现象，带来较大的安全隐患。因此也需要对安全绳产生的张力进行释放，比较突出的两点问题如下：(1)随着安全绳所曳引的设备的上下运行，安全绳张力会周期性的产生，安全绳也会周期性的不断扭转收紧与扭转放松，这样会使绳头部分的安全绳容易过度疲劳，寿命降低；(2)有较高的振动性能指标的要求时，由于安全绳张力释放时不断扭转，还会对绳轮轮槽造成不必要的磨损，进而降低绳轮的使用寿命。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种安全绳自控缓冲防护装置，解决现有安全绳在所系人员或设备坠落时，安全绳缺少缓冲，人员或设备受冲击大的问题。本发明还提供了一种安全绳自控缓冲防护装置的工作方法。

本发明技术方案如下：一种安全绳自控缓冲防护装置，包括缓冲制动机构、拉力检测机构和安全绳，所述缓冲制动机构包括导向主体、固定杆、拉杆、连接件、一级锁紧制动夹具、阻尼器、第一弹性元件和二级锁紧制动夹具，所述导向主体设有轴向通孔用于穿设所述安全绳，所述固定杆固定连接于所述导向主体的侧方，所述阻尼器的底端与所述导向主体的底端固定连接，所述阻尼器的顶端与所述拉杆的底端连接，所述固定杆和所述拉杆的顶端分别与所述连接件铰接，所述一级锁紧制动夹具与所述拉杆的底端固定连接，所述一级锁紧制动夹具的夹头位于所述导向主体的轴向通孔的顶端开口上方，所述二级锁紧制动夹具与所述导向主体的底端固定连接，所述二级锁紧制动夹具的夹头位于所述导向主体的轴向通孔的底端开口下方，所述固定杆上设有可沿固定杆移动的滑动支撑板，所述第一弹性元件设置于所述拉杆的底端和所述滑动支撑板之间，所述拉杆底端向所述滑动支撑板移动时通过所述第一弹性元件带动所述滑动支撑板向所述导向主体的底端移动，所述拉力检测机构连接于所述安全绳的自由端和被系主体之间，所述拉力检测机构测量所述安全绳的拉力，所述一级锁紧制动夹具和所述二级锁紧制动夹具根据所述安全绳的拉力动作。

进一步地，所述安全绳自控缓冲防护装置包括绞绳机构，所述安全绳的一端由所述绞绳机构收放，所述安全绳的另一端为自由端，所述绞绳机构根据所述安全绳的拉力收放。

进一步地，所述固定杆和所述拉杆均成对设置并位于所述导向主体的两侧，所述导向主体的顶端通过第一支撑板与所述固定杆固定连接，所述阻尼器的顶端通过浮动支撑板与所述拉杆的底端连接，所述阻尼器的底端通过第二支撑板与所述导向主体的底端固定连接。

进一步地，所述第一弹性元件设置于所述浮动支撑板与所述滑动支撑板之间，所述浮动支撑板设有向下延伸并穿过所述滑动支撑板的导杆，所述导杆的底端与所述滑动支撑板之间设有第一弹性元件。

进一步地，所述第一弹性元件和所述第一弹性元件均为弹簧并套设在所述导杆上。

进一步地，为了用于减小承载安全绳各方向滑动的摩擦力并预防磨损，所述二级锁紧制动夹具的夹头与所述导向主体的轴向通孔的底端开口之间设有用于安全绳导向的带槽滑轮，所述带槽滑轮的槽内表面设有若干滚珠。

进一步地，为了增加安全绳与制动夹具间的摩擦，避免安全绳滑动并减少夹具对安全绳的磨损，所述一级锁紧制动夹具的夹头和所述二级锁紧制动夹具的夹头的夹持面为设有若干横向条纹纹理的硬质橡胶层。

进一步地，为了尽可能地使安全绳在与人员或设备的连接端减少局部扭转位移，所述安全绳自控缓冲防护装置包括滑环固定组件，所述滑环固定组件包括连接法兰盘、转柱和连接转盘，所述连接法兰盘用于连接所述被系主体，所述转柱与所述连接法兰盘固定连接，所述连接转盘套设于所述转柱并与转柱转动连接，所述拉力检测机构的一端与所述安全绳的自由端连接，所述拉力检测机构的另一端与所述连接转盘连接。

一种安全绳自控缓冲防护装置的工作方法，基于上述安全绳自控缓冲防护装置进行，所述拉力检测机构检测得到的安全绳拉力大于第一拉力阈值时，所述一级锁紧制动夹具的夹头夹紧所述安全绳，所述二级锁紧制动夹具的夹头在所述一级锁紧制动夹具动作后延时一段时间夹紧所述安全绳。

一种安全绳自控缓冲防护装置的工作方法，基于上述安全绳自控缓冲防护装置进行，所述拉力检测机构检测得到的安全绳拉力小于第二拉力阈值时，所述绞绳机构收紧所述安全绳直至所述安全绳拉力大于第二拉力阈值；所述安全绳拉力大于第三拉力阈值但不大于第一拉力阈值时，所述绞绳机构释放预设长度的所述安全绳；所述拉力检测机构检测得到的安全绳拉力大于第一拉力阈值时，所述一级锁紧制动夹具的夹头夹紧所述安全绳，所述二级锁紧制动夹具的夹头在所述一级锁紧制动夹具动作后延时一段时间夹紧所述安全绳；其中，第二拉力阈值<第三拉力阈值<第一拉力阈值。

本发明所提供的技术方案的优点在于：

1、本发明在高空发生脱落意外时，安全绳拉力增大的过程中，先由一级锁紧制动夹具对安全绳的夹持利用阻尼器和弹性元件的作用形成多级缓冲，阻缓因自由落体所产生的重力加速度，对自由落体的可提供更佳的阻挠效果，而可减轻因自由落体所造成的瞬间拉力对人、机械等的伤害，够吸收部分冲击能量从而达到降低高空意外造成的伤害，并通过二级锁紧制动夹具保证安全绳锁紧，提高了安全绳的安全性，更具有较佳的保护效果。

2、本发明中滑环固定组件可以满足作业人员、机械设备等在进行任意移动作业时避免安全绳扭曲或长时间作业不注意导致的安全绳旋转缠绕打结情况，同时也避免了作业人员、机械设备等活动受限的缺陷，延长防坠绳、安全绳的使用寿命。

3、本发明通过将带槽滑轮的设置可以满足安全绳在所需角度内任意滑动，此外，带槽滑轮槽内滚珠的设置，使得当有较高的振动性能指标的要求时，安全绳张力释放时不断扭转带槽滑轮不会对安全绳造成不必要的磨损，有效提高了安全绳的使用寿命。

4、采用拉力检测控制绞绳机构的收放能够有效解决安全绳的松弛而造成绳自身的摆动缺陷问题，使得安全绳长度得到有效的利用。

5、本发明结构简单，成本较低，易于推广，并且应用场景广泛，单个装置便能完成任务要求，多装置协同更能保障安全稳定性。

附图说明

图1为实施例的安全绳自控缓冲防护装置结构示意图。

图2为实施例的缓冲制动机构前侧视角结构示意图。

图3为实施例的缓冲制动机构后侧视角结构示意图。

图4为实施例的二级锁紧制动夹具与带槽滑轮局部结构示意图。

图5为实施例的带槽滑轮结构示意图。

图6为实施例的拉力检测机构结构示意图。

图7为实施例的滑环固定组件结构示意图。

图8为实施例的滑环固定组件的剖视示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本说明之后，本领域技术人员对本说明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。

请结合图1至图3所示，本发明的安全绳自控缓冲防护装置包括缓冲制动机构1、拉力检测机构2、滑环固定组件3、安全绳4和绞绳机构。缓冲制动机构1包括导向主体101、固定杆102、拉杆103、连接件104、一级锁紧制动夹具105、阻尼器106、第一缓冲弹簧107、第二缓冲弹簧108以及二级锁紧制动夹具109。

导向主体101为筒型柱状结构，其设有轴向通孔，用于安全绳的导向及位置束缚，轴向通孔内壁呈波纹状，雨天回收安全绳时能够带走多余水渍。固定杆102和拉杆103均设有两根，且分别对称设置在导向主体101的左右两侧。固定杆102的底部固定连接有第二支撑板110，第二支撑板110为异形板，中间部分留有安置固定导向主体的孔，导向主体101的底端与第二支撑板110固定连接。导向主体101的顶端与第一支撑板111固定连接，第一支撑板111为三角平板，中间留有安装固定导向主体111顶端的圆孔，第一支撑板111的左右两端套设在固定杆102上并与固定杆102固定。由此导向主体101通过第一支撑板111和第二支撑板110与两根固定杆102构成一个不可活动的整体。

固定杆102的顶端铰接一连接件115，连接件115同时还与拉杆103的顶端铰接，两者的铰接点不同，拉杆103的移动可以带动连接件115转动。拉杆103的底端与一个浮动支撑板112固定连接，浮动支撑板112通过第一安装固件113连接在一个阻尼器106的伸缩杆上，阻尼器106竖直设置与导向主体101平行，位于导向主体101的后方。阻尼器106的底端通过第二安装固件114连接在第二支撑板110上。阻尼器106用于吸收振动的固有振动能量，其阻尼力一般与振动、运动的速度成比例，使得浮动支撑板112能平稳移动。

第一缓冲弹簧107和第二缓冲弹簧108设置在浮动支撑板112与第二支撑板110之间进行缓冲，具体是，在浮动支撑板112上设有向下延伸的两根导杆115，导杆115的底端还穿过一滑动支撑板116，该滑动支撑板116为一弧形板，滑动支撑板116的左右两端套设在固定杆102上位于第一支撑板111和第二支撑板110之间，可沿固定杆102滑动。滑动支撑板116的弧形向后弯曲避让导向主体101，第一缓冲弹簧107则套设在导杆120上位于浮动支撑板112和滑动支撑板116之间，第二缓冲弹簧108同样套设在导杆120上，第二缓冲弹簧108的顶端与滑动支撑板116固定连接，第二缓冲弹簧108的底端与导杆120的底端固定连接。

在浮动支撑板112上设有一级锁紧制动夹具105。一级锁紧制动夹具105的前伸的夹头位于导向主体101的轴向通孔的顶端开口上方。一级锁紧制动夹具105的夹头的夹持面为硬质橡胶，外表面布有横向条纹状纹路，大大增加与安全绳4接触时的摩擦力，其内部设有传感器对压力反馈以自动调整合适的夹紧力。在第二支撑板110的下方设有二级锁紧制动夹具109。具体的，请结合图4及图5所示，第二支撑板110的底面设有竖直的承重杆117，承重杆117之间设置横向的滑轮固定杆118，带槽滑轮119设置在滑轮固定杆118上。带槽滑轮119的槽内表面设有若干滚珠119a用于减小承载安全绳各方向滑动的摩擦力并预防磨损，增加安全绳使用寿命。二级锁紧制动夹具109设置在承重杆117的底端，二级锁紧制动夹具109的制动电机109a设置在承重杆117上，带槽滑轮119位于导向主体101的轴向通孔的底端开口下方，二级锁紧制动夹具109的夹头位于带槽滑轮119的下方。与一级锁紧制动夹具105类似的，二级锁紧制动夹具109的夹头的夹持面为硬质橡胶，外表面布有横向条纹状纹路，大大增加与安全绳4接触时的摩擦力，其内部设有传感器对压力反馈以自动调整合适的夹紧力。绞绳机构在图中未示出，可采用常见的卷绕机，安全绳4的一端由绞绳机构卷绕，另一端为自由端，其依次穿过导向主体101和带槽滑轮119后与拉力检测机构2连接，同时安全绳保持在一级锁紧制动夹具105及二级锁紧制动夹具109的夹头可夹持的范围内。

请结合图6所示，拉力检测机构2包括拉力检测传感器21、第一环扣22、第二环扣23；第一环扣22和第二环扣23分别设置在拉力检测传感器21的两端，安全绳4的自由端与第二环扣23紧固连接，第一环扣22与滑环固定组件3外侧固连。拉力检测传感器21用于检测安全绳4的拉力，绞绳机构、一级锁紧制动夹具105和二级锁紧制动夹具109根据拉力检测传感器21反馈的拉力进行动作。请结合图7及图8所示。滑环固定组件3包括上连接转盘31、上转柱32、下连接转盘33、下转柱34、连接法兰盘35和滚珠36；上转柱32、下转柱34与上连接转盘31、下连接转盘333对向嵌套设置，空隙部分设有滚珠36，通过滚珠36形成两两相对转动状态，下转柱34与连接法兰盘35固定连接，连接法兰盘35与机械设备等工作对象连接使得滑环固定组件3位置固定。随着整体受力，工作主体不需调整位置且安全绳一直保持单向受力状态，不因工作主体变化而发生局部扭转、位移。滑环固定组件3中间部分为中空状态，可临时放置螺丝刀等简易工具或者电线电缆等物品。

本实施例的安全绳自控缓冲防护装置，其工作方法是这样的：首先本装置安设在高空壁面、起吊装置首端部等场景时，根据实际状态调整装置摆放并固定，安全绳4一端与绞绳机构连接，另一端穿过导向主体101后与拉力检测机构2固定连接，固定杆102的顶端则与地面或者设备支架等固定，完成初始装置状态调整。滑环固定组件3则与工作人员或机械装备等被连接主体固定。在具体使用过程中，会出现任意以下情况：

情况一为正常情况，安全绳4松垮状态拉力检测机构2得到的安全绳4拉力较小或无拉力，假设其小于设定的第二拉力阈值，此时绞绳机构动作收紧安全绳4，随着安全绳4的收紧，安全绳4拉力逐渐增大，当超过第二拉力阈值时，绞绳机构停止收紧。而当需要发送安全绳4时，通过人员或者设备的移动，将使安全绳4拉力增大，当拉力检测机构2得到的安全绳4拉力大于第三拉力阈值(第三拉力阈值>第二拉力阈值)时，此时绞绳机构动作释放预设长度的安全绳4使其放松。在该情况下，无论是收紧还是放松安全绳4，一级锁紧制动夹具105和二级锁紧制动夹具109均不动作，而通过收紧和放松安全绳4的动作可以使安全绳4基本上始终属于轻微绷直状态。

情况二为瞬间受力情况，被连接对象失重脱落等情况出现，安全绳4瞬间受力，拉力检测机构2得到的安全绳4拉力将急剧增大，该过程中，安全绳4拉力首先会大于第三拉力阈值，此时如情况一，绞绳机构动作释放预设长度的安全绳4使其放松，但是由于被连接对象为快速下坠，而绞绳机构动作较缓，因此安全绳4拉力仍将增大，当拉力检测机构2得到的安全绳4拉力大于第一拉力阈值(第一拉力阈值>第三拉力阈值)时，一级锁紧制动夹具105动作，其夹头夹紧安全绳4，此时，安全绳4将带动浮动支撑板112下移，从而使阻尼器106动作，并且将压缩第一缓冲弹簧107且使滑动支撑板116也下移，在滑动支撑板116下移至第二支撑板110后，则第一缓冲弹簧107将进一步压缩，第二缓冲弹簧108被拉长，由此通过阻尼器106、第一缓冲弹簧107和第二缓冲弹簧108的共同作用使人员或设备的下坠得到缓冲。在一级锁紧制动夹具105动作后延时极小一段时间，使二级锁紧制动夹具109动作，其夹头在导向主体101下方夹紧安全绳4，通过一级锁紧制动夹具105和二级锁紧制动夹具109的共同作用保证安全绳不再向下释放。

Claims (8)

1.一种安全绳自控缓冲防护装置，其特征在于，包括缓冲制动机构、拉力检测机构和安全绳，所述缓冲制动机构包括导向主体、固定杆、拉杆、连接件、一级锁紧制动夹具、阻尼器、第一弹性元件和二级锁紧制动夹具，所述导向主体设有轴向通孔用于穿设所述安全绳，所述固定杆和所述拉杆均成对设置并位于所述导向主体的两侧，所述固定杆固定连接于所述导向主体的侧方，所述导向主体的顶端通过第一支撑板与所述固定杆固定连接，所述阻尼器的底端通过第二支撑板与所述导向主体的底端固定连接，所述阻尼器的顶端通过浮动支撑板与所述拉杆的底端连接，所述固定杆和所述拉杆的顶端分别与所述连接件铰接，所述一级锁紧制动夹具与所述拉杆的底端固定连接，所述一级锁紧制动夹具的夹头位于所述导向主体的轴向通孔的顶端开口上方，所述二级锁紧制动夹具与所述导向主体的底端固定连接，所述二级锁紧制动夹具的夹头位于所述导向主体的轴向通孔的底端开口下方，所述固定杆上设有可沿固定杆移动的滑动支撑板，所述第一弹性元件设置于所述拉杆的底端和所述滑动支撑板之间并设置于所述浮动支撑板与所述滑动支撑板之间，所述浮动支撑板设有向下延伸并穿过所述滑动支撑板的导杆，所述导杆的底端与所述滑动支撑板之间设有第二弹性元件，所述拉杆底端向所述滑动支撑板移动时通过所述第一弹性元件带动所述滑动支撑板向所述导向主体的底端移动，所述拉力检测机构连接于所述安全绳的自由端和被系主体之间，所述拉力检测机构测量所述安全绳的拉力，所述一级锁紧制动夹具和所述二级锁紧制动夹具根据所述安全绳的拉力动作。

2.根据权利要求1所述的安全绳自控缓冲防护装置，其特征在于，所述安全绳自控缓冲防护装置包括绞绳机构，所述安全绳的一端由所述绞绳机构收放，所述安全绳的另一端为自由端，所述绞绳机构根据所述安全绳的拉力收放。

3.根据权利要求1所述的安全绳自控缓冲防护装置，其特征在于，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件均为弹簧并套设在所述导杆上。

4.根据权利要求1或2所述的安全绳自控缓冲防护装置，其特征在于，所述二级锁紧制动夹具的夹头与所述导向主体的轴向通孔的底端开口之间设有用于安全绳导向的带槽滑轮，所述带槽滑轮的槽内表面设有若干滚珠。

5.根据权利要求1或2所述的安全绳自控缓冲防护装置，其特征在于，所述一级锁紧制动夹具的夹头和所述二级锁紧制动夹具的夹头的夹持面为设有若干横向条纹纹理的硬质橡胶层。

6.根据权利要求1或2所述的安全绳自控缓冲防护装置，其特征在于，所述安全绳自控缓冲防护装置包括滑环固定组件，所述滑环固定组件包括连接法兰盘、转柱和连接转盘，所述连接法兰盘用于连接所述被系主体，所述转柱与所述连接法兰盘固定连接，所述连接转盘套设于所述转柱并与转柱转动连接，所述拉力检测机构的一端与所述安全绳的自由端连接，所述拉力检测机构的另一端与所述连接转盘连接。

7.一种安全绳自控缓冲防护装置的工作方法，其特征在于，基于权利要求1所述的安全绳自控缓冲防护装置进行，所述拉力检测机构检测得到的安全绳拉力大于第一拉力阈值时，所述一级锁紧制动夹具的夹头夹紧所述安全绳，所述二级锁紧制动夹具的夹头在所述一级锁紧制动夹具动作后延时一段时间夹紧所述安全绳。

8.一种安全绳自控缓冲防护装置的工作方法，其特征在于，基于权利要求2所述的安全绳自控缓冲防护装置进行，所述拉力检测机构检测得到的安全绳拉力小于第二拉力阈值时，所述绞绳机构收紧所述安全绳直至所述安全绳拉力大于第二拉力阈值；所述安全绳拉力大于第三拉力阈值但不大于第一拉力阈值时，所述绞绳机构释放预设长度的所述安全绳；所述拉力检测机构检测得到的安全绳拉力大于第一拉力阈值时，所述一级锁紧制动夹具的夹头夹紧所述安全绳，所述二级锁紧制动夹具的夹头在所述一级锁紧制动夹具动作后延时一段时间夹紧所述安全绳；其中，第二拉力阈值<第三拉力阈值<第一拉力阈值。

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