專利名稱：壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的裝置是一個電磁制動裝置，主要應(yīng)用于機(jī)電一體化自動爬繩裝置。
技術(shù)背景本發(fā)明涉及的裝置即壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置主要應(yīng)用于便攜式、 一體化自動爬繩裝置。 該保障機(jī)構(gòu)通過向爬繩裝置中繩索提供偏壓，增大繩索與壓緊輪之間摩擦力以增大裝置本身 自持力，確保在大重負(fù)情形、或其它制動裝置失效情形下發(fā)生裝置失控，威脅操作人員生命 安全。目前，應(yīng)用于便攜式、 一體化自動爬繩裝置的、具有相似技術(shù)特征，即采用壓緊輪、 連桿和相關(guān)機(jī)械元件作為部件的壓輪鎖緊機(jī)構(gòu)存在以下技術(shù)缺陷(1)采用凸輪而不是偏心 輪作為壓緊輪，其走線槽經(jīng)滾花后帶有均勻分布的鋸齒狀花紋，在增大壓緊輪與繩索摩擦力 的同時(shí)，極易對繩索造成損傷；(2)上述壓輪鎖緊機(jī)構(gòu)為非電控、完全機(jī)械化的機(jī)械聯(lián)動裝 置，其缺點(diǎn)在于鎖緊機(jī)構(gòu)的動作執(zhí)行完全依賴于操作人員的控制，即操作人員必須通過按 下-釋放機(jī)械開關(guān)裝置，決定該開關(guān)上所固接的連桿以及連桿末端所固接凸輪的運(yùn)動方向；上 述機(jī)械聯(lián)動裝置存在較大缺陷作為主要的安全保障機(jī)構(gòu)，其動作執(zhí)行完全依賴于操作人員 的判斷，在操作人員判斷失效或無法判斷情形下，無法主動執(zhí)行安全動作，危害操作人員人 身安全(美國US2006/0017047 Al， 2006年1月26日)。發(fā)明內(nèi)容鑒于本發(fā)明基于上述環(huán)境，因此本發(fā)明的主要目標(biāo)是為特定的便攜式、 一體化自動爬繩 裝置提供一種有效的、用于安全防護(hù)的、基于偏心輪和拉入式電磁鐵的電磁壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián) 動裝置。本發(fā)明的特征在于，這是一種便攜式、 一體化自動爬繩裝置采用的壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置，該壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置含有 一對壓緊輪、壓緊輪把手、連桿和含拉入式電磁鐵的電 磁推拉機(jī)構(gòu)，其中一對壓緊輪，中間夾有繩索，該繩索一端為固定端并通過特殊固定裝置固定于目標(biāo)高度， 另一端則進(jìn)入自動爬繩裝置，繩索纏繞于裝置內(nèi)滑輪機(jī)構(gòu)中的滑輪之上，通過繩、輪之間摩 擦力，自動爬繩裝置可帶動所攜帶的重物上升或下降。在自動爬繩裝置上升和下降過程中， 繩索與自動爬繩裝置及其內(nèi)部機(jī)構(gòu)，包括上述壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置之間存在方向相反的相 對位移。在上述一對壓緊輪中，位于所述電磁鐵推拉機(jī)構(gòu)同側(cè)的壓緊輪為偏心輪，其旋轉(zhuǎn)中 心位于幾何中心的上方，在該旋轉(zhuǎn)中心上固定著一個壓緊輪把手。連桿， 一端通過鉸鏈與所述偏心輪把手的另一端相連。含拉入式電磁鐵的電磁推拉機(jī)構(gòu)，含有拉入式電磁鐵、滑板、T型滑槽、L型頂板、頂 柱以及復(fù)位彈簧，其中拉入式電磁鐵，由動鐵芯、線圈和動鐵芯外殼組成，所述動鐵芯上連接有一根推桿，該 推桿懸空端通過鉸鏈與所述連桿的另一端相連，所述動鐵芯外殼固定在所述滑板的水平臂上。T型滑槽，連接在所述自動爬繩裝置的基座上，所述滑板沿著所述動鐵芯軸向在該T型 滑槽內(nèi)進(jìn)行雙向來回滑動。頂板，與所述滑板的垂直臂固定連接，所述頂板和滑板的垂直臂上開有通孔，供裝有復(fù) 位彈簧的頂柱在所述自動爬繩裝置斷電進(jìn)而線圈斷電時(shí)隨著動鐵芯向逼近所述偏心輪方向移 動；所述復(fù)位彈簧沿軸向安裝在所述頂柱上，卡在頂柱一端的擋板和所述頂板另一側(cè)之間。 自動爬繩裝置斷電進(jìn)而線圈斷電時(shí)，動鐵芯推桿輸出行程和推力，使得偏心輪與繩索接觸， 由于上述繩、輪間存在摩擦力，所述偏心輪在摩擦力帶動下，通過把手、連桿，使上述頂柱 在所述線圈斷電時(shí)能夠克服復(fù)位彈簧的拉力作用，并隨著動鐵芯向逼近所述偏心輪方向移動， 直至繩索被鎖死為止，而不至使所述自動爬繩裝置的重負(fù)失控下滑，反之，當(dāng)自動爬繩裝置 通電進(jìn)而線圈通電時(shí)，動鐵芯推桿向釋放壓力的方向輸出行程和推力，釋放繩索，并在裝有 復(fù)位彈簧的頂柱的拉力作用下復(fù)位。和其它應(yīng)用于便攜式、 一體化自動爬繩裝置的壓輪鎖緊機(jī)構(gòu)不同，本發(fā)明采用的偏心輪、 電磁鐵及其推拉結(jié)構(gòu)確保操作人員在突發(fā)情形下，如裝置斷電、操作人員無法判斷、電機(jī)抱 閘失效等情形下迅速提供足夠的壓緊力，避免爬繩裝置下滑而無需施加人工千預(yù)。


附圖描述了上述裝置的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、意圖，進(jìn)一步說明各組成部件之間的關(guān)系和連接方式。附圖中-圖l是本發(fā)明涉及的壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置的布局圖，示出了本發(fā)明裝置中的主要組成 部件、物理布局、連接關(guān)系和工作原理。圖2是圖1中所描述拉入式電磁鐵的具體安裝結(jié)構(gòu)，即電磁推拉結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)說明 a.側(cè)視圖，b.正視圖，C.俯視圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的第一部分是壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置的部件組成。本發(fā)明裝置主要包括下列部件: 壓緊輪一對，偏心輪把手，連桿，電磁推拉結(jié)構(gòu)。采用上述部件組成本發(fā)明裝置的原因描述 如下便攜式、 一體化自動爬繩裝置停止升降時(shí)可以用偏心輪的摩擦力鎖緊繩索，但升降時(shí) 又不能和繩輪有較大的摩擦力。這樣偏心輪就必須有下述執(zhí)行動作鎖住和放開。為提高本 發(fā)明裝置及其應(yīng)用環(huán)境的自動化程度，控制偏心輪動作的驅(qū)動裝置采用拉入式電磁鐵，但直 接采用上述拉入式電磁鐵，所能輸出的推力小，行程短，無法滿足設(shè)計(jì)和使用要求。因此采 用特殊裝置，即包含壓緊輪一對，偏心輪把手，連桿及以拉入式電磁鐵為主要執(zhí)行部件的電 磁推拉結(jié)構(gòu)在內(nèi)的整套機(jī)電聯(lián)動裝置，目的在于使拉入式電磁鐵僅起開關(guān)作用，靠便攜式、 一體化自動爬繩裝置所攜帶重負(fù)使偏心輪鎖緊，靠便攜式、 一體化自動爬繩裝置中電機(jī)減速 機(jī)的驅(qū)動力、拉入式電磁鐵推桿的作用力以及電磁推拉結(jié)構(gòu)中復(fù)位彈簧的拉力使偏心輪放開。 其中，為擴(kuò)大行程，電磁鐵通過連桿與偏心輪把手一端用鉸鏈相連，而偏心輪把手另一端通 過銷固定在電磁鐵同側(cè)偏心輪旋轉(zhuǎn)中心處，該偏心輪與異側(cè)壓緊輪幾何中心處于同一水平高 度，而偏心輪旋轉(zhuǎn)中心略高于幾何中心。偏心輪與異側(cè)壓緊輪之間為繩索通過的空間。通過 上述組成部件及其布局方式、連接方式，拉入式電磁鐵在自動爬繩裝置斷電情形下將輸出一 定推力和行程，繼而導(dǎo)致連桿產(chǎn)生位移、繼而偏心輪把手產(chǎn)生繞偏心輪旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)位移， 最后帶動偏心輪產(chǎn)生與偏心輪把手同向的旋轉(zhuǎn)位移，由于偏心輪旋轉(zhuǎn)中心略高于其幾何中心， 偏心輪將協(xié)同異側(cè)壓緊輪共同壓住其間的繩索。但僅僅靠偏心輪與壓緊輪產(chǎn)生的夾緊力將不 足以夾緊繩索。要想滿足鎖緊要求，解決辦法就是利用便攜式、 一體化自動爬繩裝置所攜帶 重負(fù)，使電磁推拉結(jié)構(gòu)僅起"開關(guān)"作用。上述技術(shù)方案中，電磁鐵通電時(shí)偏心輪不和繩索 產(chǎn)生接觸；當(dāng)自動爬繩裝置斷電進(jìn)而電磁鐵斷電時(shí)使偏心輪壓住繩子，由于便攜式、 一體化 自動爬繩裝置所攜帶重負(fù)受重力作用而產(chǎn)生的下降趨勢的影響，繩索相對便攜式、 一體化自動爬繩裝置及其內(nèi)部機(jī)構(gòu)包括壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置有向上運(yùn)動的趨勢，此時(shí)，偏心輪和繩 子之間的摩擦力使偏心輪繼續(xù)向增大壓緊力的方向旋轉(zhuǎn)從而不斷增大壓緊力，直到鎖死繩索 為止。如果繩索被偏心輪鎖死，顯然電磁推拉結(jié)構(gòu)難以獨(dú)立使其立即回位。實(shí)際上解除鎖緊 狀態(tài)是系統(tǒng)恢復(fù)供電后由電機(jī)減速機(jī)觸發(fā)，解除鎖緊狀態(tài)時(shí)首先便攜式、 一體化自動爬繩裝 置中的電機(jī)減速機(jī)(在電機(jī)帶動下)轉(zhuǎn)動，即而帶動繩輪、繩索產(chǎn)生位移，同時(shí)繩索與偏心 輪之間摩擦力將使偏心輪向鎖緊方向的相反方向旋轉(zhuǎn)一個角度，使鎖緊力減小，同時(shí)，在拉 入式電磁鐵內(nèi)部線圈通電后產(chǎn)生的吸引力作用下，電磁鐵推桿將帶動負(fù)載，即連桿、偏心輪 把手以及偏心輪整體回位。自動爬繩裝置斷電進(jìn)而電磁鐵斷電后，拉入式電磁鐵將通過推桿 再次輸出行程和推力，繼而帶動連桿、繼而偏心輪把手，最后由偏心輪向鎖緊方向旋轉(zhuǎn)一個 角度，達(dá)到上述鎖緊-釋放繩索的效果。本發(fā)明的第二部分是電磁推拉結(jié)構(gòu)的部件組成，及各部件尤其是安裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在本 發(fā)明第一部分中，當(dāng)自動爬繩裝置斷電進(jìn)而拉入式電磁鐵斷電時(shí)，該電磁鐵推桿輸出額定行 程，推動連桿、偏心輪把手，使偏心輪轉(zhuǎn)動并壓住繩子，如果該壓緊力不夠，則由于便攜式、 一體化自動爬繩裝置所攜帶重負(fù)的自重影響，便攜式、 一體化自動爬繩裝置存在下降趨勢(此 時(shí)未下降)，則繩索相對便攜式、 一體化自動爬繩裝置及其內(nèi)部機(jī)構(gòu)包括壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝 置有上升的趨勢，此時(shí)偏心輪和繩子之間的摩擦力將使偏心輪繼續(xù)向增大壓緊力的旋轉(zhuǎn)方向 旋轉(zhuǎn)以增大壓緊力，直到鎖死為止。應(yīng)用該技術(shù)方案需要解決的問題是電磁鐵要能夠在一定 行程范圍內(nèi)整體浮動。具體要求為上述拉入式電磁鐵及所在便攜式、 一體化自動爬繩裝置 斷電時(shí)，上述電磁鐵推桿輸出額定行程，并推動連桿、偏心輪把手，使偏心輪轉(zhuǎn)動并壓住繩 子時(shí)所產(chǎn)生的壓緊力為一固定值，若該壓緊力足以夾緊繩索而不至于使便攜式、 一體化自動 爬繩裝置及其重負(fù)失控下滑，則偏心輪轉(zhuǎn)動角度不再變化；若該壓緊力不足以夾緊繩索而致 使便攜式、 一體化自動爬繩裝置及其重負(fù)存在下滑趨勢，則偏心輪轉(zhuǎn)動角度將在該下滑趨勢 及相應(yīng)摩擦力作用下，向增大壓緊力的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)以增大壓緊力，并帶動偏心輪把手，連 桿和電磁鐵產(chǎn)生位移。故電磁鐵應(yīng)當(dāng)能夠按照實(shí)際所需壓緊力大小自由滑動，這里的關(guān)鍵技 術(shù)是電磁鐵在整個電磁推拉結(jié)構(gòu)中的安裝結(jié)構(gòu)。首先，拉入式電磁鐵被安裝在一塊滑板上， 并可以在兩塊固定板組成的T型滑動槽中雙向滑動。安裝結(jié)構(gòu)中還存在一塊帶孔頂板，用于 限制電磁鐵回程路徑?；迳线€固定著拉柱，該拉柱可以在頂板孔中滑動，拉柱上裝有復(fù)位 彈簧，因此，電磁鐵整體向遠(yuǎn)離頂板方向運(yùn)動時(shí)還需克服一定的彈簧阻(拉)力。上述機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)在自動爬繩裝置斷電進(jìn)而電磁鐵斷電后，首先由電磁鐵推桿向遠(yuǎn)離頂板的方向輸出 行程和推力，以及在大重負(fù)情形下，偏心輪帶動電磁鐵繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，電磁鐵整體克服復(fù)位彈 簧拉力繼續(xù)向遠(yuǎn)離頂板方向輸出行程(此時(shí)復(fù)位彈簧被拉伸)。自動爬繩裝置通電進(jìn)而電磁鐵 通電后，首先由便攜式、 一體化自動爬繩裝置中的電機(jī)減速機(jī)使偏心輪鎖緊裝置松開，繼而 電磁鐵整體在被拉伸的復(fù)位彈簧作用下向靠近頂板的方向位移；由于電磁鐵是拉入式的，在 其內(nèi)部線圈通電后所產(chǎn)生的吸引力作用下，該電磁鐵推桿將外部載荷，即連桿、偏心輪把手、 偏心輪拉回原位，繩索被釋放。圖1是壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置的部件組成示意圖。其中，拉入式電磁鐵1中推桿2通過 鉸鏈與連桿3—端相連接，連桿3另一端通過鉸鏈與偏心輪把手4一端相連，偏心輪把手4 另一端通過銷固定在偏心輪5旋轉(zhuǎn)中心處，該旋轉(zhuǎn)中心位置略高于其幾何中心，偏心輪5與 壓緊輪6分別位于繩索7兩側(cè)，在推桿2輸出行程和推力時(shí)產(chǎn)生壓緊力，壓緊輪旋轉(zhuǎn)中心與 幾何中心重合，供電電線8為壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置提供電能。選擇拉入式電磁鐵l行程為 10mm，可輸出推力2kg，偏心輪把手4的長度L1、連桿3的長度L2分別為59. 8腿、50mm， 偏心輪5直徑D為32mm，偏心量e為2. 5mm，則電磁鐵1輸出上述行程和推力時(shí)，偏心輪將 轉(zhuǎn)動一個角度e， e=15°，且作用在偏心輪5上傳動力w為3. 08kg;偏心輪5與繩索7被夾 緊面之間的摩擦系數(shù)f為0. 2，故偏心輪5與繩索7被夾緊面摩擦角4)為11. 3°，又偏心輪5 中壓力角a為8. 25°，回轉(zhuǎn)中心到接觸點(diǎn)距離P為16. 64mm，故偏心輪5輸出的夾緊力F為27 kg，此時(shí)偏心輪5輸出的有效行程s為0.647mm。對于本發(fā)明裝置所處的便攜式、 一體化自 動爬繩裝置，尤其是其攜帶大重負(fù)情形下，上述夾緊力通常不足以偏心夾緊繩索7。因此， 在拉入式電磁鐵輸出行程和推力，并導(dǎo)致偏心輪5輸出上述行程和夾緊力后，偏心輪5與繩 索7接觸，并由偏心輪5協(xié)同異側(cè)壓緊輪6壓緊繩索7，利用便攜式、 一體化自動爬繩裝置 的自重及攜帶重負(fù)所受重力影響，偏心輪5和繩索7之間的摩擦力使偏心輪5繼續(xù)朝增大夾 緊力的方向旋轉(zhuǎn)以不斷增大夾緊力，直到繩索7被鎖死為止。根據(jù)上述實(shí)施方案，拉入式電 磁鐵1及其推桿2、連桿3、偏心輪把手4與偏心輪5起開關(guān)作用，決定偏心輪5與繩索7之 間的接觸狀態(tài)，當(dāng)偏心輪5與繩索7接觸后，如果保證便攜式、 一體化自動爬繩裝置及攜帶 重負(fù)不至下滑所需夾緊力小于或等于27kg，則拉入式電磁鐵l整體不應(yīng)該沿其軸向移動，反 之，拉入式電磁鐵1整體需在偏心輪5的拉動作用下沿軸向移動，以增大偏心輪5與繩索7 之間的夾緊力。圖2是拉入式電磁鐵的具體安裝結(jié)構(gòu)。其中，拉入式電磁鐵1安裝在一個L型滑板9上， 滑板9相鄰兩側(cè)為兩塊固定板組成的T型滑槽11，拉入式電磁鐵l可以在滑槽ll中沿著內(nèi) 部動鐵芯軸向進(jìn)行雙向滑動，但拉入式電磁鐵1的后退行程將受頂板10的限制。頂板10上 帶孔且滑板9上固定的拉柱12可以在頂板10的孔中滑動，拉柱12上裝有復(fù)位彈簧13，使 得拉入式電磁鐵1整體向遠(yuǎn)離頂板10的方向運(yùn)動時(shí)必須克服一定的彈簧阻力。安裝時(shí)，滑板 9與頂板10之間、滑板9與滑槽11所含兩塊固定板之間，可通過法蘭加普通螺栓相互固定； 滑板9、頂板10及滑槽11所含兩塊固定板可各自通過普通螺栓定位于便攜式、 一體化自動 爬繩裝置基座上；在頂板IO、拉柱12末段套件與復(fù)位彈簧13接觸點(diǎn)上均焊有園鉤環(huán)，復(fù)位 彈簧13可通過其兩端的端部鉤環(huán)固定于頂板10與拉柱12末段套件上。
權(quán)利要求
1.壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置，其特征在于，這是一種便攜式、一體化自動爬繩裝置采用的壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置，該壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置含有一對壓緊輪、壓緊輪把手、連桿和含拉入式電磁鐵的電磁推拉機(jī)構(gòu)，其中一對壓緊輪，中間夾有繩索，該繩索一端為固定端并通過固定裝置固定于設(shè)定目標(biāo)高度，另一端則進(jìn)入自動爬繩裝置，繩索纏繞于裝置內(nèi)滑輪機(jī)構(gòu)中的滑輪之上，通過繩、輪之間摩擦力，自動爬繩裝置帶動所攜帶的重物上升或下降，在自動爬繩裝置上升和下降過程中，繩索與自動爬繩裝置及其內(nèi)部機(jī)構(gòu)，包括上述壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置之間存在方向相反的相對位移，在上述一對壓緊輪中，位于所述電磁鐵推拉機(jī)構(gòu)同側(cè)的壓緊輪為偏心輪，其旋轉(zhuǎn)中心位于幾何中心的上方，在該旋轉(zhuǎn)中心上固定著一個壓緊輪把手；連桿，一端通過鉸鏈與所述偏心輪把手的另一端相連；含拉入式電磁鐵的電磁推拉機(jī)構(gòu)，含有拉入式電磁鐵、滑板、T型滑槽、L型頂板、頂柱以及復(fù)位彈簧，其中拉入式電磁鐵，由動鐵芯、線圈和動鐵芯外殼組成，所述動鐵芯上連接有一根推桿，該推桿懸空端通過鉸鏈與所述連桿的另一端相連，所述動鐵芯外殼固定在所述滑板的水平臂上；T型滑槽，連接在所述自動爬繩裝置的基座上，所述滑板沿著所述動鐵芯軸向在該T型滑槽內(nèi)進(jìn)行雙向來回滑動；頂板，與所述滑板的垂直臂固定連接，所述頂板和滑板的垂直臂上開有通孔，供裝有復(fù)位彈簧的頂柱在所述自動爬繩裝置斷電進(jìn)而線圈斷電時(shí)隨著動鐵芯向逼近所述偏心輪方向移動；所述復(fù)位彈簧沿軸向安裝在所述頂柱上，卡在頂柱一端的擋板和所述頂板另一側(cè)之間，自動爬繩裝置斷電進(jìn)而線圈斷電時(shí)，動鐵芯推桿向壓緊方向輸出行程和推力，使得偏心輪與繩索接觸，由于上述繩、輪間存在摩擦力，所述偏心輪在摩擦力帶動下，通過把手、連桿，使上述頂柱在所述線圈斷電時(shí)能夠克服復(fù)位彈簧的拉力作用，并隨著動鐵芯向逼近所述偏心輪方向移動，直至繩索被鎖死為止，而不至使所述自動爬繩裝置的重負(fù)失控下滑，反之，當(dāng)自動爬繩裝置通電進(jìn)而線圈通電時(shí)，動鐵芯推桿向釋放壓力的方向輸出行程和推力，釋放繩索，并在裝有復(fù)位彈簧的頂柱的拉力作用下復(fù)位。
全文摘要
壓輪鎖緊機(jī)電聯(lián)動裝置屬于自動爬升裝置技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，含有用于夾住繩索的一對壓緊輪，其中一個是偏心輪；與偏心輪旋轉(zhuǎn)中心相連的壓緊輪把手；與壓緊輪把手相連的連桿，以及通過動鐵芯上的推桿與連桿一端相連的全拉入式電磁鐵的電磁推拉機(jī)構(gòu)。在自動爬繩裝置斷電進(jìn)而電磁鐵斷電時(shí)偏心輪壓緊繩索，電磁鐵在壓緊輪接觸面所受摩擦力作用下，克服電磁推拉機(jī)構(gòu)中帶有復(fù)位彈簧的頂柱的作用，產(chǎn)生一定的滑動，繼續(xù)壓緊繩索，一直到鎖死為止，以確保操作人員在裝置斷電、電機(jī)抱閘失效等突發(fā)情形下迅速提供足夠的壓緊力，避免自動爬繩裝置下滑而無需人工干預(yù)。
文檔編號B66D5/32GK101244796SQ20081010207
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者葉佩青, 輝 張, 張宏生, 彤 趙, 錢學(xué)雷 申請人:清華大學(xué);北京龍靈科技有限公司