CN1942650A - 调节爬梯辅助设备的绳索上的牵引力的方法及爬梯辅助设备 - Google Patents
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Abstract
一种调节爬梯辅助设备的绳索(13)上的牵引力的方法，其中，检测绳索(13)的任何运动，并且根据所检测到的运动，要么将绳索上的牵引力增加到预定的高水平(L1)，要么将牵引力保持在预定的高水平(L1)，要么将牵引力减小到预定的低水平(L0)。此外，爬梯辅助设备包括一根可以沿梯子(1)移动的绳索(13)和一个马达(8)，马达具有功率输出，用于在绳索(13)上提供基本恒定的牵引力。爬梯辅助设备包括用于检测绳索(13)的任何运动的传感器(25)，该传感器被连接到控制器(26)上，该控制器(26)用于根据来自传感器的信号，按上述方式控制马达(8)的功率输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种调节爬梯辅助设备的绳索上的牵引力的方法，和一种与基本垂直的梯子一起使用的爬梯辅助设备，该爬梯辅助设备包括一根可以沿梯子移动的绳索和一个马达，马达具有功率输出，用于在绳索上提供基本恒定的牵引力。
背景技术
这种爬梯辅助设备尤其可以和安装在风车、柱子、塔、竖井、深井、等中的梯子一起使用，并且在维修和安装人员在上、下过程中必须随身携带工具或其他压载物的任何地方，使用这种爬梯辅助设备好处很大。
WO03/071083公开了一种爬梯辅助设备，它包括一根绳索，这根绳索绕位于梯子上端的一个第一轮和位于梯子下端的一个第二轮形成一个闭环。一个马达被安装在梯子的上端，并且与第一轮传动啮合。每当一个人打算上、下梯子时，他用任何合适的装置(例如攀爬设备，它接下来又被连接到人所戴的安全带上)把自己连接到绳索上，并且通过拉动位于梯子附近的一根启动/停止开关绳来启动马达。控制马达以向绳索提供恒定的牵引力，例如400N(对应于约40kg)，并且人也因此感到他的体重相应减轻。这样，上、下梯子就相当方便，这是由于体重例如为75kg的人只须承受35kg。
举例来说，带有一根闭环绳索的其他类似的爬梯辅助设备可见EP-A1-1319796、DE-U1-20216895和FR-A1-2440906。举例来说，带有一根开环绳索的爬梯辅助设备可见EP-A1-1277495，其中开环绳索卷绕在一个绞盘上，并且带有一个被可滑动地安排在一个导向件上的架子。
在上述参考文献所示的所有爬梯辅助设备中，除了在FR-A1-2440906中所示的以外，马达的启动/停止都通过激活位于梯子附近的一个元件(例如一根开关绳)来操纵。
在FR-A1-2440906所述的爬梯辅助设备中，通过拉动绳索本身来启动/停止马达。绳索与连接到马达上的一个轮子摩擦啮合，并且由绳索物理激活的复杂的开关设备被安排用来启动/停止马达。开关设备包括若干可以移位的元件，当向下的力被施加到马达任意一侧的绳索上时，这些可以移位的元件移动。该爬梯辅助设备有许多缺点。首先，由于某种弹簧必须被压缩，或者整个马达必须旋转，因此为了启动马达，必须向绳索提供一定的力。这必须让人紧紧抓住绳索，并且马达的立即启动带来很大的伤害风险，例如，如果绳索扯掉手套，要么会烧伤手，要么造成其他的手部伤害。其次，如果使用爬梯辅助设备的人打算休息一下，而又不受到任何来自于绳索的力，他必须非常小心，以免在绳索上施加任何向下的力，由于这会立即启动马达。
然而，当启动/停止机构被绳索本身激活时，可以直接接触的元件的数目可以大大减少，并且这样也希望用关于爬梯辅助设备的这一普遍原理来代替使用单独的启动/停止绳的原理。因此，本发明的目的在于提供一种调节所述那种爬梯辅助设备的绳索上的牵引力的方法和一种适用于这种方法的爬梯辅助设备。
发明内容
根据本发明，调节爬梯辅助设备的绳索上的牵引力的方法包括如下步骤：
-检测绳索的任何运动；并且
-当没有牵引力被施加到绳索上并且在第一预定时段检测到绳索的运动时，牵引力被增加到预定的高水平；并且
-当牵引力被施加到绳索上并且在第二预定时段检测到绳索的运动时，牵引力被保持在预定的高水平；并且
-当牵引力被施加到绳索上并且在第二预定时段检测不到绳索的运动时，牵引力被减小到预定的低水平。
到把用于检测绳索是否运动的各时段合并完成为止，绳索的小幅运动不会在绳索上产生牵引力。当人把自己连接到绳索上时，绳索可能出现小幅运动，并且在人准备好之前，如果绳索的这些小幅运动在绳索上产生牵引力，这可能至关重要。另外，如果人在梯子上休息一下，并且不想受到来自绳索的力，他只需静静地站着，并且在一个预定的时段之后，绳索上的牵引力减小。即使在休息时，实际上也不可能避免绳索的小幅运动，然而根据本发明，绳索的小幅运动不会在绳索上产生牵引力。
应该强调的是，用在这份专利文件中的术语“绳索(line)”意在包括任何形式的柔韧的、细长的、能够履行所述功能的元件，即包括钢丝、绳(rope)、带子、链子和其他的挠性、细长元件。
在实际的理由中，以上所指的预定值优选根据以下内容设置：
-第一和第二预定时段都被设置在0.1-10s之间，优选在0.2-5s之间，最优选在0.4-2s之间。
牵引力的预定高水平被设置在100N-800N之间，优选在200N-600N之间，最优选在300N-500N之间。
牵引力的预定低水平被设置为低于100N，优选低于50N，最优选为0N。
为了避免使用爬梯辅助设备的人感到突然失去重量减轻，牵引力减小到预定低水平在一段时间发生，这可能设置在0.1-10s之间，优选在0.2-5s之间，最优选在0.4-2s之间。
在一个优选实施方式中，爬梯辅助设备如此安排，即绳索的运动产生离散的脉冲，并且如果在第一预定时段和第二预定时段，脉冲的数目分别超过预定值，就检测到绳索的运动；但是，如果在第一预定时段和第二预定时段，脉冲的数目分别小于预定值，就检测不到绳索的运动。
根据本发明的另一方面，起始段中所述的爬梯辅助设备包括用于检测绳索的任何运动的传感器，该传感器被连接到控制器上，该控制器用于根据来自传感器的信号，控制马达的功率输出，以便：
-当在第一预定时段检测到绳索的运动时，将绳索上的牵引力增加到预定的高水平；并且
-当牵引力被施加到绳索上并且在第二预定时段检测到绳索的运动时，将绳索上的牵引力保持在预定的高水平；并且
-当在第二预定时段检测不到绳索的运动时，将绳索上的牵引力减小到预定的低水平。
该爬梯辅助设备可以实现的优点与在谈及调节爬梯辅助设备的绳索上的牵引力的方法时所述的那些优点相同。
在一个优选实施方式中，传感器包括位于驱动轮附近的电感传感器，该驱动轮被连接到马达上，并且与绳索摩擦啮合。使用电感传感器的一个优点在于在使用过程中它不会磨损，由于它不与任何活动元件接触。
优选的是，驱动轮配有一个环形的、V形凹槽和若干靠近轮缘的横向通孔；这些通孔的面向内的边缘与绳索摩擦啮合，而其面向外的边缘提供可以由电感传感器检测到的部件。用这种方式安排驱动轮意味着不需要用特殊的元件与电感传感器配合。
在一个优选实施方式中，传感器被安排用来产生离散的脉冲，并且如果在第一预定时段和第二预定时段，脉冲的数目分别超过预定值，就检测到绳索的运动；但是，如果在第一预定时段和第二预定时段，脉冲的数目分别小于预定值，就检测不到绳索的运动。这明确了一个实现在提及本发明的方法时所述优点的特殊方式。
控制器优选包括一个I/O单元，I/O单元受程序控制，以便根据来自传感器的信号，控制马达的功率输出。
绳索可以卷绕在一个绞盘上，但它优选形成一个闭环，由于这能确保一部分绳索总是沿梯子延伸，以便上、下梯子一个或多个人可以随时随地把自己连接到绳索上。
附图说明
下面将参照附图详细介绍本发明，其中：
图1展示了本发明的爬梯辅助设备的示意侧视图；
图2展示了用在本发明的爬梯辅助设备上的一部分绳索和攀爬设备的一个实施方式；
图3放大展示了一个驱动轮，还示意性展示了用于确保绳索上所需牵引力的调节装置；
图4是流程图，解释了本发明的方法的一个优选实施方式；
图5是图表，解释了在绳索的不同运动条件下牵引力随时间的变化。
具体实施方式
图1展示了与梯子1一起使用的本发明的爬梯辅助设备的示意侧视图，梯子1被沿梯子1的长度分布的各托架3固定到一面墙2上。梯子1有一个上端4和一个下端5，并且配有若干梯阶6，一个人7正在上或爬梯子1。梯子1可以定位在风车、柱子、塔、竖井、深井、等中；然而，本发明与用途无关。
在图1所示的实施方式中，在梯子1的下端5提供一个马达8。马达8借助一个安装支架12被安装在地面11上，安装支架12被一根铰链14铰接到地面11上。安装支架12上与铰链14相对的位置还安有一根弹簧15，弹簧15借助被固定到地面11上的一个螺栓15a使安装支架偏向地面11。这一安排允许安装支架12上的马达8有弹性地向上偏斜。
马达8，可能通过齿轮装置，被连接到一个驱动轮10上，驱动轮10在图3中有更详细的展示，下面对其作详细说明。
在梯子1的上端4提供了一个轮子9。一根形成一个闭环的绳索13被绕在所示的驱动轮10和轮子9上。偏斜的安装支架12形成一个紧固装置，它确保绳索13总是被张紧。
绳索13与被驱动连接到马达8上的驱动轮10摩擦啮合。这意味着当马达8被激活时，它会使驱动轮10按如下方式旋转，即在绳索13上提供预定的牵引力。如果没有重物被连接到绳索13上，那么驱动轮10会顺时针旋转。旋转量按如下方式受到电子控制，即人7感到预定量(例如400N，与约40kg的提升力对应)的恒定向上的力。这意味着如果人7的总重为例如90kg，那么他感到他的总重减少了40kg，即他只须承受剩下的50kg。因此，他上、下梯子都变得相当方便。以这种方式控制马达8是现有的爬梯辅助设备中使用的公知技术，在这份说明书中不再对它进行说明。
在使用中，人7靠近梯子1，并借助任何合适的连接装置将自己连接到绳索13上，下面将参照图2介绍连接装置的一个实施例。连接装置包括一个链节16，链节16被连接到由人7戴着的一副安全带17上。当人把自己连接到绳索13上后，启动马达8，根据本发明，使绳索13沿任一方向(向上/向下)移动即可启动马达8。这导致马达8在绳索13上施加恒定的牵引力，例如如上所述的400N。当用户开始上梯子1时，他感到他的体重已经减少了约40kg，并且他可以非常容易地上梯子1，不用太费力。同样，他可以同样容易地爬下梯子1。
当人7到达他的终点(例如一个平台20)时，他断开自己与绳索1的连接，并且可以开始在平台高度处执行待做的工作。如果其他人(未示)想到平台20上陪同第一个人7，由于绳索13形成了一个闭环，因此这第二个人可以立即把自己连接到绳索13上，并利用爬梯辅助设备按与上述方式类似的方式上梯子1。
图2展示了用在图1所示的爬梯辅助设备上的绳索13的一部分和用于连接人7与绳索13的攀爬设备21的一个优选实施方式。绳索13可以有任何合适的形式，并且由任何合适的材料制成。这样，它可以是用于爬山的那种标准绳索。
攀爬设备21也可以是用于爬山的标准设备，包括一块弯曲的金属板，形成一个绳索导向件22，还带有一个弹簧偏置爪23和一个连接开口24。一个连接件(诸如一个可以打开的链节16)被连接到连接开口24上，并且打算连接到由人7(见图1)戴着的一根安全带17上。
在使用中，人17将链节16连接到他的安全带17上，从而确保攀爬设备21与安全带17的安全连接。然后，用手指沿顺时针方向推动弹簧偏置爪23，克服弹簧力将其推至虚线所示的位置，并且绳索13被绳索导向件22握住。然后松开弹簧偏置爪21，并且弹簧使它逆时针旋转，直到它与绳索13啮合。现在沿向上的方向施加到绳索上的任何力都导致弹簧偏置爪23与绳索13啮合得更紧，从而确保绳索13和攀爬设备之间的安全啮合。
当爬梯辅助设备的马达8被启动时，绳索13就向上移动，直到实现恒定的牵引力(例如400N)。在那时，人7通过攀爬设备21、链节16和他所戴的安全带17感到与40kg对应的提升力。这意味着当他开始爬上或爬下时，他感到他的总重量减少了40kg，并且由于马达8的力量控制，他会恒定地感到这个重量减小与他爬上或爬下的速度无关。
图3放大展示了驱动轮10，并且示意性地展示了用于确保绳索13上所需牵引力的调节装置。驱动轮10的轮缘上配有一个V形凹槽18。此外，还提供了若干靠近轮缘的通孔19，并且这些通孔19的向内的边缘提供良好的、与绳索13的摩擦啮合，为简便起见，绳索13用虚线表示。一个传感器25(在该实施方式中，这是一个电感传感器)被定位于靠近驱动轮10。这样，各通孔19也充当传感器25的邻近指示器，因此当驱动轮10旋转时，这被传感器检测到，传感器接下来将相应的脉冲传输到控制器26，控制器26只是示意性展示。在该实施方式中，每当一个通孔19通过电感传感器一次，传感器25就传输一个脉冲。这样，脉冲的频率取决于驱动轮10的旋转速度，根据本发明，它用于控制马达8的启动和停止。
在初始状态，驱动轮10处于静止状态，且马达8是断开的。当一个人7打算上梯子1时，如上所述，他将自己连接到绳索13上。然后，他沿任一方向(向上/向下)拉动绳索13，使得驱动轮10沿任一方向旋转。这被传感器25测得，传感器25将脉冲传输到控制器，控制器26接下来将调节信号传输到马达8。在该实施方式中，控制器26包括一个I/O(输入/输出)单元(或I/O模块)，这里不对它作详细介绍，因为调节和控制领域的专家对它完全熟悉。
根据本发明，I/O单元受程序控制，以便在运行的第一预定时段记录脉冲。如果在预定的时段内接收到一定量的脉冲，马达8即被启动，并且预定的高水平的牵引力(例如300N-500N之间)被施加到绳索13上。这样，在某一时段(通常是几秒钟)内，绳索13上的最初牵引发出如下信号：人7打算上(或下)梯子1，并且想利用让体重减轻的优势。
只要传感器25记录下驱动轮10在旋转，即只要人7在梯子1上移动，高水平的牵引力即被保持。如果人7停止爬上或爬下，例如，为了执行工作或者为了休息一下，驱动轮10也停止，并且传感器25停止向控制器26传输脉冲。如果在第二预定时段从传感器25没有接到或者只接到少许脉冲，那么控制器26将按照程序停止马达8，并且将绳索13上的牵引力减小到0N或者任何其他预定的低水平。无论何时只要人7再次开始上、下梯子1，并且因而拉动绳索13，驱动轮10即开始旋转，并且脉冲被再次传输到控制器26，然后马达8被再次启动，人7感到重量减轻。
图4是图表，解释了在本发明的一个优选实施方式中的绳索13的不同运动条件下，绳索13上的牵引力随时间的变化。时间刻度的第一部分，即直到T1，表示爬梯辅助设备未使用时的初始状态。这样，预定时段的脉冲数目少于预定值N，用公式表示为：脉冲/时间＜N。在时间T1时，人7已经把自己连接到绳索13上，并且为了产生从传感器25到控制器26的脉冲，拉动绳索。当预定时段的脉冲数目超过预定值N时，用公式表示为：脉冲/时间≥N，牵引力立即增加到预定的水平L1。牵引力被保持在这个水平，直到人7在时间T2时停止，并且从传感器25到控制器26的脉冲也被停止。当这被记录一段时间时，即当公式脉冲/时间＜N再次适用时，牵引力被减小到预定的低水平L0，这优选与停止马达8对应，并且在绳索13不提供牵引力。如图5所示，牵引力优选被逐渐减小到低水平L0，这意味着人7不会感到重量减轻突然失去。
如上所述，牵引力的高水平L1优选被设置在300N-500N之间，而低水平L0被设置为0N。用于检测脉冲的预定时段优选被设定在0.4-2s之间，而用于使牵引力减小到0N的预定时段优选也被设定在0.4-2s之间。根据爬梯辅助设备的实际应用，所有这些限制当然可以被设定为任何其他合适的值。
操作爬梯辅助设备的这种方式在图5中也作了简要展示，图5是流程图，解释了本发明的方法的优选实施方式。
已经参照爬梯辅助设备的一个优选实施方式对本发明作了说明，爬梯辅助设备使用电感传感器作传感器，用I/O单元作控制器。然而，其他传感器和控制器也可以使用。例如，传感器可以包括结合在马达中的用于检测驱动轴是否在旋转的装置，或者它可以包括直接作用在绳索上的装置。
在所示的实施方式中，绳索被形成为闭环。然而，没有什么妨碍本发明应用于带有用于卷绕绳索的绞盘的爬梯辅助设备。
最后，爬梯辅助设备通常必须补充一个坠落保护系统；然而，这个坠落保护系统在本领域是公知的，它不是本发明的一部分。
Claims (13)
1.一种调节爬梯辅助设备的绳索(13)上的牵引力的方法，该方法包括如下步骤：
-检测绳索(13)的任何运动；并且
-当没有牵引力被施加到绳索(13)上并且在第一预定时段检测到绳索的运动时，牵引力被增加到预定的高水平(L1)；并且
-当牵引力被施加到绳索(13)上并且在第二预定时段检测到绳索的运动时，牵引力被保持在预定的高水平(L1)；并且
-当牵引力被施加到绳索(13)上并且在第二预定时段检测不到绳索的运动时，牵引力被减小到预定的低水平(L0)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于第一和第二预定时段都被设置在0.1-10s之间，优选在0.2-5s之间，最优选在0.4-2s之间。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于牵引力的预定高水平(L1)被设置在100N-800N之间，优选在200N-600N之间，最优选在300N-500N之间。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于牵引力的预定低水平(L0)被设置为低于100N，优选低于50N，最优选为0N。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于牵引力减小到预定低水平(L0)在一段时间发生。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于使牵引力减小的所述时段被设置在0.1-10s之间，优选在0.2-5s之间，最优选在0.4-2s之间。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于绳索(13)的运动产生离散的脉冲，并且如果在第一预定时段和第二预定时段，脉冲的数目分别超过预定值(N)，就检测到绳索的运动；但是，如果在第一预定时段和第二预定时段，脉冲的数目分别小于预定值(N)，就检测不到绳索的运动。
8.一种与基本垂直的梯子(1)一起使用的爬梯辅助设备，所述爬梯辅助设备包括：
-一根可以沿梯子(1)移动的绳索(13)，和
-一个马达(8)，马达具有功率输出，用于在绳索(13)上提供基本恒定的牵引力，其特征在于爬梯辅助设备包括用于检测绳索(13)的任何运动的传感器(25)，该传感器被连接到控制器(26)上，该控制器(26)用于根据来自传感器的信号，控制马达(8)的功率输出，以便：
-当在第一预定时段检测到绳索的运动时，将绳索(13)上的牵引力增加到预定的高水平(L1)；并且
-当牵引力被施加到绳索上并且在第二预定时段检测到绳索的运动时，将绳索(13)上的牵引力保持在预定的高水平(L1)；并且
-当在第二预定时段检测不到绳索的运动时，将绳索(13)上的牵引力减小到预定的低水平(L0)。
9.如权利要求8所述的爬梯辅助设备，其特征在于传感器(25)包括位于驱动轮(10)附近的电感传感器，该驱动轮被连接到马达(8)上，并且与绳索(13)摩擦啮合。
10.如权利要求9所述的爬梯辅助设备，其特征在于驱动轮(10)配有一个环形的、V形凹槽(18)和若干靠近轮缘的横向通孔(19)；这些通孔的面向内的边缘与绳索(13)摩擦啮合，而其面向外的边缘提供可以由电感传感器检测到的部件。
11.如权利要求8-10中任意一项所述的爬梯辅助设备，其特征在于传感器(25)被安排用来产生离散的脉冲，并且如果在第一预定时段和第二预定时段，脉冲的数目分别超过预定值(N)，就检测到绳索的运动；但是，如果在第一预定时段和第二预定时段，脉冲的数目分别小于预定值(N)，就检测不到绳索的运动。
12.如权利要求8-11中任意一项所述的爬梯辅助设备，其特征在于控制器(26)包括一个I/O单元，I/O单元受程序控制，以便根据来自传感器(25)的信号，控制马达(8)的功率输出。
13.如权利要求8-12中任意一项所述的爬梯辅助设备，其特征在于绳索(13)形成一个闭环。
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