WO2020043052A1

WO2020043052A1 - 一种反吊升降器

Info

Publication number: WO2020043052A1
Application number: PCT/CN2019/102530
Authority: WO
Inventors: 陈伟晓
Original assignee: 陈伟晓
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2020-03-05

Abstract

本发明提供了一种反吊升降器，包括：绕绳爬升单元，在驱动力作用下使绕绳轴旋转以将绳索收纳，实现反吊升降器整体爬升；重力垂降单元，在佩戴者重力作用下反转所述绕绳轴以将所述绳索释放，实现所述反吊升降器下降，并通过制动单元实现对所述反吊升降器下降的控制。本发明提供的反吊升降器将爬升单元和垂降单元设计成两个相对独立的机构，在驱动力作用下实现反吊升降器整体爬升，尤其在下降时可提供多重制动，使得下降过程更安全，且更加简单可控。

Description

一种反吊升降器

技术领域

本发明一种反吊升降器。

背景技术

现代社会高速发展。近年来，高层建筑越发普遍，各大城市高楼林立。在我们享受科技高度发达的经济时代娱乐生活的同时，很多高层建筑的安全问题逐渐显露出来了。如高山探险、高楼作业、火灾、地震等问题显得尤为突出。

技术问题

目前在高山探险、高楼作业中，主要采用绳索、安全带、夹绳下降器等设备。原有的产品在降落控制上，只要操作不慎、不熟练，绳索若碰到水油或设备发生故障，非常危险。在上升方面必须有外界力量上拉或吃力攀绳，出外不易带与回收不方便存在的缺陷。高楼逃生目前的产品采用绳索缓冲器，在降落过程中，速度不能自主控制，在复杂环境下，难以避开障碍物，不能自主的空中停止、上升，而且容易卡绳。

技术解决方案

为解决上述问题，本发明提出了一种方便易带，在没有外界动力辅助下，能够实现在手动控制高空个人安全降落、半空停止作业、手动上升等功能的反吊升降器。

一种反吊升降器，包括：

绕绳爬升单元，在驱动力作用下使绕绳轴旋转以将绳索收纳，实现反吊升降器整体爬升；

重力垂降单元，在佩戴者重力作用下反转所述绕绳轴以将所述绳索释放，实现所述反吊升降器下降，并通过制动单元实现对所述反吊升降器下降的控制。

有益效果

本发明提供的反吊升降器将爬升单元和垂降单元设计成两个相对独立的机构，在驱动力作用下实现反吊升降器整体爬升，尤其在下降时可提供多重制动，使得下降过程更安全，且更加简单可控，可广泛适用于高山探险、高楼作业、高楼逃生等领域。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例隐藏外壳后的结构示意图；

图2为图1中主轴、旋转柱装配示意图；

图3为本发明实施例第一主动制动单元装配示意图；

图4为本发明实施例第一主动制动单元之启动控制器结构示意图；

图5为本发明实施例第二主动制动单元及被动制动单元结构示意图；

图6为本发明实施例驱动单元结构示意图；

图7为本发明实施例排绳器结构示意图；

图8为本发明实施例排绳器之往复丝杠、滑块以及定位轴装配示意图

图9为本发明实施例外部结构示意图。

本发明的最佳实施方式

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做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。

本发明的实施方式

一种反吊升降器，设计为包括了绕绳爬升单元和重力垂降单元两个独立的运动机构，其中绕绳爬升单元在驱动力作用下使绕绳轴旋转以将绳索收纳，实现反吊升降器整体爬升；重力垂降单元，在佩戴者重力作用下反转所述绕绳轴以将所述绳索释放，实现所述反吊升降器下降，并通过制动单元实现对所述反吊升降器下降的控制。

上述设计方案，将用于下降的重力垂降单元设计为与绕绳爬升单元具有相对独立运动副的机构，使重力垂降单元在释放绳索下降时收制动单元的保护及控制，而绕绳爬升单元在上升时则不受重力垂降单元中制动单元的干涉。

以下是上述核心内容的实现方式：

如图1、2所示，所述绕绳爬升单元包括绳索1、绕绳轴2以及驱动单元，所述绳索1的一端设有用于与安全固定物连接固定的连接器，本实施例中的连接器采用快速卡扣3，另一端与所述绕绳轴2连接以便于缠绕在所述绕绳轴2上进行收纳，所述绕绳轴2与驱动单元连接，由所述驱动单元控制所述绕绳轴2旋转绕绳，驱动单元（暂未标示）可以根据设计需要采用电机或由人工提供动力；所述重力垂降单元包括主轴4、制动单元，所述主轴4通过单向轴承5安装于所述绕绳轴2内，使所述绕绳轴2在旋转绕绳时与所述主轴4相对旋转，并使所述主轴4在所述单向轴承5限制下带动所述绕绳轴2反向旋转以释放绳索1，集合通过所述制动单元（暂未标示）提供的制动力，使所述反吊升降器的下降安全可控。

上述实施方案中，为实现绕绳爬升单元、重力垂降单元的组装，本发明的反吊升降器提供了支架6及安装板7，其中支架6材料在保证强度的同时可根据应用领域进行选择；此外支架6造型整体为平板状，也可以根据人体工程设计为贴合背部的弧面形状，并提供安全带8以供佩戴者背负，其中安全带8可以包括肩带、腰带以及腿部绑带；在所述支架6的下方两侧分别设有安装板7，本实施例中两侧的安装板7可以是双层结构以便于后叙齿轮组的安装，上述实施例方案中的主轴4整体通过单向轴承5安装于所述绕绳轴2内，该主轴4的两端则分别通过两个主轴轴承9安装于两侧的安装板7。

结合图3、4所示，所述制动单元包括设于主轴4左侧的第一主动制动单元，所述第一主动制动单元包括夹盘、棘轮10、棘爪（未标示）、离合绳（图4中标示）以及启动控制器，本实施例中夹盘设有两片，分别为第一夹盘11、第二夹盘12，第一夹盘11、第二夹盘12与所述主轴4连接并通过第一摩擦片13、第二摩擦片14分别与所述棘轮10呈面接触，所述棘轮10与所述主轴4或第一夹盘11或第二夹盘12铰接，在棘轮10不受棘爪限制时因棘轮10与第一夹盘11、第二夹盘12之间的摩擦力存在，可与主轴4、第一夹盘11及第二夹盘12同步转动；所述棘爪安装在左侧的安装板7上，并与所述离合绳的一端连接，所述离合绳的另一端作为控制端与启动控制器连接，以使所述棘爪在所述启动控制器的控制下实现与所述棘轮10啮合或脱离，在初始状态，棘轮10受棘爪的限制不能转动，第一夹盘11、第二夹盘12需要克服与棘轮10的摩擦力才能转动，从而限制了主轴4的转动，防止绳索1从反吊升降器中抽出，也防止所述反吊升降器突发性下降。所述主轴4上设有可沿所述主轴4轴向移动的旋钮15，以通过所述旋钮15调节所述第一夹盘11、第二夹盘12与所述棘轮10之间的摩擦力。

结合图4所示，本实施例所述启动控制器包括启动按键16、第一反拉直齿17、反拉齿轮18、第二反拉直齿19，所述启动按键16与所述第一反拉直齿17连接，并设有用于复位的第一复位弹簧20，当按下启动按键16时，启动按键16带动第一反拉直齿17下压，所述第一反拉直齿17的齿面与所述反拉齿轮18啮合，所述反拉齿轮18与所述第二反拉直齿19的齿面啮合，所述第二反拉直齿19通过连接件与所述离合绳21的控制端连接，在第一反拉齿轮18的带动下将第二反拉直齿19上提从而扯动离合绳21，进而控制棘爪脱离棘轮10；当松开启动按键16时，第一反拉直齿17带动反拉齿轮18、第二反拉直齿19复位，从而放松离合绳21，进而控制棘爪与棘轮10啮合。

结合图5所示，所述制动单元包括设于主轴4右侧的第二主动制动单元，所述第二主动制动单元包括鼓刹22，所述鼓刹22安装于绕绳轴2，本实施例中鼓刹22安装于绕绳轴2的右端内侧，所述鼓刹22初始状态为制动状态，并由主动控制器控制，防止所述反吊升降器急速下降。上述主动控制器可以设计为操控面板，也可以如下述实施例中的采用通过人工控制，具体的：

继续结合参考图5，所述主动控制器包括相连接的下降摇杆23（图1中标示）、第一万向节24、控制轴25以及鼓刹带动臂26，所述控制轴25铰接有V形摆臂27，且所述V形摆臂27位于所述鼓刹带动臂26的转动行程范围内（鼓刹带动臂26受控制轴25带动，运动轨迹为往复弧线运动，非圆周运动），以使所述鼓刹带动臂26在转动时能够拨动所述V形摆臂27，进而实现所述下降摇杆23在下压时通过所述鼓刹带动臂26拨动所述V形摆臂27，在所述下降摇杆23提升时所述鼓刹带动臂26脱离所述V形摆臂27；所述V形摆臂27的一端通过推力弹簧47、连杆48与所述鼓刹22的控制端传动连接，所述V形摆臂27的另一端连接有第二复位弹簧28，在第二复位弹簧28的拉力下，V形摆臂27推动推力弹簧47，推力弹簧47产生推动力将所述连杆48推压，使鼓刹在初始状态即产生制动力；当鼓刹摆臂26拨动V形摆臂27，使得推力弹簧47的推动力减小，鼓刹产生制动力减少，实现通过所述下降摇杆23控制所述鼓刹22。

上述实施例方案中，第二复位弹簧28连接于一调节块49，调节块固定连接于一调节螺杆50，调节螺杆50通过一含有内螺纹的固定块51安装在右侧安装板上，可通过旋转调节螺杆50改变调节块49的位置，进而调整第二复位弹簧28的拉力，改变鼓刹的初始制动力。

使用时，通过第一万向节24将下降摇杆23置于水平位置，此时鼓刹22的初始状态不受影响，依然为制动状态保证安全，在下压下降摇杆23时，下降摇杆23通过第一万向节24带动控制轴25转动，控制轴25进一步带动所述鼓刹带动臂26转动，当鼓刹带动臂26转动一定的角度后拨动所述V形摆臂27，所述V形摆臂27的一端与所述鼓刹22传动连接，以通过控制所述下降摇杆23实现放松鼓刹22实现下降；抬起下降摇杆23至水平位置，即下降摇杆23复位过程中，鼓刹带动臂26在回转时脱离了对V形摆臂27的拨动，V形摆臂27在第二复位弹簧28的作用下复位，进而逐渐恢复鼓刹22的制动状态。

此外，图4中所示启动控制器整体设于下降摇杆23中，唯启动按键16可以设于下降摇杆23的端部，第一反拉直齿17、反拉齿轮18、第二反拉直齿19位于下降摇杆23内，离合绳21也可以从下降摇杆23中穿过与棘爪连接，方便反吊升降器使用者用大拇指操控启动按钮，用手掌操控下降摇杆23控制下降速度。

上述实施例方案中的第一主动制动单元、第二主动制动单元，是指在初始状态即对重力垂降单元提供制动力，第一主动制动单元为防止反吊升降器突然下降，第二主动制动单元为实现手动控速下降。

此外，本发明提供的反吊升降器还提供了被动制动单元，即在初始状态不对重力垂降单元提供制动力，仅通过人工操作实现对反吊升降器的进一步操控：

继续参考图5，所述制动单元还包括被动制动单元，所述被动制动单元包括抱刹29，所述抱刹29安装于绕绳轴2右侧，并由被动控制器控制，通过操作被动控制器，使所述反吊升降器实现应急制动。

具体的，所述被动控制器包括相连接的下降摇杆23、第一万向节24、控制轴25以及抱刹带动臂52，所述控制轴25铰接有抱刹摆臂30，其中下降摇杆23、第一万向节24、控制轴25可与第二主动制动单元中主动控制器的下降摇杆23、第一万向节24、控制轴25共用，所述抱刹摆臂30位于所述抱刹带动臂52的转动行程范围内（抱刹带动臂52受控制轴25带动，运动轨迹为往复弧线运动，非圆周运动），当抱刹带动臂52转动一定的角度后拨动所述抱刹摆臂30，抱刹摆臂30的自由端与所述抱刹29连接，以通过控制所述下降摇杆23从初始水平位置进行提升，将所述抱刹29抱紧，，实现了应急状态下的制动，通过控制所述下降摇杆23从提升位置恢复至初始水平位置，将所述抱刹29放松。

上述实施例中，通过一个下降摇杆23，实现了对第二主动制动单元以及被动制动单元的控制，且操作方式符合人类动作及思维习惯：下降摇杆23从初始水平位置下压，实现反吊升降器缓慢下降，并通过调节下压位置实现下降速度的控制；下降摇杆23从初始水平位置上提，实现了应急状态下的制动。

结合图6所示，所述驱动单元包括相连接的爬升摇杆31（图1中标示）、第二万向节32、传动轴33、传动齿轮34以及离合齿轮35，所述离合齿轮35在所述爬升摇杆31的控制下与所述绕绳轴2上的绕绳齿轮36啮合或脱离，以实现所述绕绳轴2步进式的旋转，进而将绳索1收纳，实现反吊升降器整体爬升。

继续参考图6，所述驱动单元还包括齿轮带动臂37，所述齿轮带动臂37安装于带动轴承39的外圈，带动轴承39的内圈安装于所述传动轴，以将齿轮带动臂37铰接于所述传动轴33，并通过调节螺丝38调节所述齿轮带动臂37与所述传动轴33或所述传动齿轮34的摩擦力，当传动轴33正向旋转（爬升动作）时，齿轮带动臂37在摩擦力的作用下带动离合轮35，将离合轮35与绕绳齿轮36啮合，并在离合轮35与绕绳齿轮36啮合后向离合轮35施加压力防止脱离，所述齿轮带动臂37的自由端设有弧形槽，所述离合齿轮35的轮轴位于所述弧形槽中，所述离合齿轮35的轮轴两端分别安装于安装板的弧形孔中以限位，所述弧形孔与所述传动轴33同心，以使所述离合齿轮35在所述爬升摇杆31的控制下正向旋转时与所述绕绳轴2上的绕绳齿轮36啮合，并在所述爬升摇杆31的控制下反向旋转时与所述绕绳轴2上的绕绳齿轮36脱离。

结合图7、图8所示，还包括排绳器，所述排绳器包括往复丝杠40、滑块41以及定位轴42，所述往复丝杠40通过齿轮组43与所述绕绳轴2传动连接，使绕绳轴2转动带动往复丝杠40转动，往复丝杠40设有两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽，所述螺纹槽两端与所述往复丝杠40本体的过渡处形成楔形面，所述滑块41内设有与所述滑块41铰接的拨块44，所述拨块44与所述往复丝杠40的其中一条螺纹槽连接，拨块44的截面长度大于两条螺纹槽交汇处的缺口长度，所述拨块44在未到达往复丝杠40的端部之前不会自行切换运动轨道，实现所述滑块41在所述往复丝杠40上的往复运动，所述滑块41还与一条平行于所述往复丝杠40的定位轴42滑动连接以防止所述滑块41自转，所述绳索1的一端从通孔中穿过所述滑块41后与所述绕绳轴2连接，实现反吊升降器爬升过程中的自动排绳，通孔内还设有可以调节的夹绳片45以防止绳索1回绕。

结合图9所示，支架6外部设有外壳46，将上述绕绳爬升单元和重力垂降单元包覆，外壳46由硬质材料如金属板、具有防火功能的硬塑料制成，外壳外侧设有加强筋，外壳下部为圆角结构。

工业实用性

本发明提供的反吊升降器能够实现个人自主背起产品移动至所要到的达目的地。具体操作如下：首先，在需要降落的地方找到固定物体，如：树、大石头、柱、门、护栏等，先将本设备的安全带8捆绑在身体上并扣紧，一手拉出本设备绳索1将快速扣连接在固定物体上，一手控制下降摇杆23，并用母指按下降摇杆23端部的启动按键16，将绳索1拉出到能足够绑住固定物体与降落点之间的长度，然后松开启动按键16将绳索1长度固定准备降落，在降落前先做好降落姿势，一手控制爬升摇杆31，一手控制下降摇杆23，摇动爬升摇杆31可以调整固定点与降落点之间绳索1的合适距离，以免绳索1松弛，避免影响降落难度。其次，绳索1距离调整好以后，将下降摇杆23与爬升摇杆31返回初始位置，准备降落，将下降摇杆23慢慢摇下的同时人也慢慢降落，降落速度由下降摇杆23控制：摇下快、拉上慢，拉回原位则停止下降。本设备可设计自动减速器，防止手动操作不当过快降落。如果是半空作业的话，在到达作业目的地之后把降落杆拉回原位，停止后可以把爬升摇杆31上下摇动，起到上升功能，可以来避开障碍物，找到合适位置，则把爬升摇杆31拉回原位则停止上升。如果是高山探险等则继续控制降落杆继续往下降。降落过快时可以将降落杆拉起到最高位置，降落将应急制动刹住快速停止。到达目的地后，将爬升摇杆31往外折至固定点呈旋转形态，摇动爬升摇杆31进行回收绳索1。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

一种反吊升降器，其特征在于包括：

绕绳爬升单元，在驱动力作用下使绕绳轴旋转以将绳索收纳，实现反吊升降器整体爬升；

重力垂降单元，在佩戴者重力作用下反转所述绕绳轴以将所述绳索释放，实现所述反吊升降器下降，并通过制动单元实现对所述反吊升降器下降的控制。
如权利要求1所述的一种反吊升降器，其特征在于：

所述绕绳爬升单元包括绳索、绕绳轴以及驱动单元，所述绳索的一端设有用于与安全固定物连接固定的连接器，另一端与所述绕绳轴连接以便于缠绕在所述绕绳轴上进行收纳，所述绕绳轴与驱动单元连接，由所述驱动单元控制所述绕绳轴旋转绕绳；

所述重力垂降单元包括主轴、制动单元，所述主轴通过单向轴承安装于所述绕绳轴内，使所述绕绳轴在旋转绕绳时与所述主轴相对旋转，并使所述主轴在所述单向轴承限制下带动所述绕绳轴反向旋转以释放绳索，并通过所述制动单元提供制动力，使所述反吊升降器的下降安全可控。
如权利要求2所述的一种反吊升降器，其特征在于：

所述制动单元包括第一主动制动单元，所述第一主动制动单元包括夹盘、棘轮、棘爪、离合绳以及启动控制器，所述夹盘与所述主轴连接并通过摩擦片与所述棘轮呈面接触，所述棘轮与所述主轴或所述夹盘铰接；

所述棘爪与所述离合绳的一端连接，所述离合绳的另一端作为控制端与启动控制器连接，以使所述棘爪在所述启动控制器的控制下实现与所述棘轮啮合或脱离。
如权利要求3所述的一种反吊升降器，其特征在于：

所述启动控制器包括启动按键、第一反拉直齿、反拉齿轮、第二反拉直齿，所述启动按键与所述第一反拉直齿连接，并设有用于复位的第一复位弹簧，所述第一反拉直齿的齿面与所述反拉齿轮啮合，所述反拉齿轮与所述第二反拉直齿的齿面啮合，所述第二反拉直齿与所述离合绳的控制端连接。
如权利要求3所述的一种反吊升降器，其特征在于：

所述主轴上设有可沿所述主轴轴向移动的旋钮，以通过所述旋钮调节所述夹盘与所述棘轮之间的摩擦力。
如权利要求2所述的一种反吊升降器，其特征在于：

所述制动单元包括第二主动制动单元，所述第二主动制动单元包括鼓刹，所述鼓刹安装于绕绳轴，所述鼓刹初始状态为制动状态，并由主动控制器控制，实现手动控速下降。
如权利要求6所述的一种反吊升降器，其特征在于：

所述主动控制器包括相连接的下降摇杆、控制轴以及鼓刹带动臂，所述控制轴铰接有V形摆臂，且所述V形摆臂位于所述鼓刹带动臂的转动行程范围内，以使所述鼓刹带动臂在转动时能拨动所述V形摆臂，进而实现所述下降摇杆在下压时通过所述鼓刹带动臂拨动所述V形摆臂，所述下降摇杆在复位时所述鼓刹带动臂脱离所述V形摆臂；

所述V形摆臂的一端通过推力弹簧、连杆与所述鼓刹传动连接，所述V形摆臂的另一端连接有第二复位弹簧，以实现鼓刹的初始状态为制动状态，并实现通过所述下降摇杆控制所述鼓刹。
如权利要求2所述的一种反吊升降器，其特征在于：

所述制动单元还包括被动制动单元，所述被动制动单元包括抱刹，所述抱刹安装于绕绳轴，并由被动控制器控制，用于应急制动。
如权利要求8所述的一种反吊升降器，其特征在于：

所述被动控制器包括相连接的下降摇杆、控制轴以及抱刹带动臂，所述控制轴铰接有抱刹摆臂，且所述抱刹摆臂位于所述抱刹带动臂的转动行程范围内，以使所述抱刹带动臂在转动时能拨动所述抱刹摆臂，所述抱刹摆臂的自由端与所述抱刹连接，以通过控制所述下降摇杆从初始水平位置进行提升，将所述抱刹抱紧，通过控制所述下降摇杆从提升位置恢复至初始水平位置，将所述抱刹放松，实现应急制动。
如权利要求2所述的一种反吊升降器，其特征在于：

所述驱动单元包括相连接的爬升摇杆、第二万向节、传动轴、传动齿轮以及离合齿轮，所述离合齿轮在所述爬升摇杆的控制下与所述绕绳轴上的绕绳齿轮啮合或脱离，以实现所述绕绳轴步进式的旋转，进而将绳索收纳，实现反吊升降器整体爬升。
如权利要求10所述的一种反吊升降器，其特征在于：

所述驱动单元还包括齿轮带动臂，所述齿轮带动臂铰接于所述传动轴，并通过调节螺丝调节所述齿轮带动臂与所述传动轴或所述传动齿轮的摩擦力，所述齿轮带动臂的自由端设有弧形槽，所述离合齿轮的轮轴位于所述弧形槽中，所述离合齿轮的轮轴两端分别安装于弧形孔中，所述弧形孔与所述传动轴同心，以使所述离合齿轮在所述爬升摇杆的控制下正向旋转时与所述绕绳轴上的绕绳齿轮啮合，并在所述爬升摇杆的控制下反向旋转时与所述绕绳轴上的绕绳齿轮脱离。
如权利要求2所述的一种反吊升降器，其特征在于：

还包括排绳器，所述排绳器包括往复丝杠、滑块以及定位轴，所述往复丝杠与所述绕绳轴传动连接，其设有两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽，所述螺纹槽两端与所述往复丝杠本体的过渡处形成楔形面，所述滑块内设有与所述滑块铰接的拨块，所述拨块与所述往复丝杠的其中一条螺纹槽连接，实现所述滑块在所述往复丝杠上的往复运动，所述滑块还与一条平行于所述往复丝杠的定位轴滑动连接以防止所述滑块自转，所述绳索的一端穿过所述滑块后与所述绕绳轴连接，实现反吊升降器爬升过程中的自动排绳。