[發明專利]登高助力裝置及其操作方法

有效

• 申請號: 201110421509.X
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102536107A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 韓敏
• 申請（專利權）人: 上海和蘊機電科技有限公司
• 主分類號: E06C7/12
• 分類號: E06C7/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種登高助力裝置，尤其是適用于在風塔、通信塔、煙囪等長行程登高的場合、為操作人員提供助力、從而減少勞動強度的登高助力裝置。

背景技術

在風塔、通信塔、煙囪等具有較大高度的設備設施中，通常都安裝有供工作人員上下使用的爬梯。為了減少工作人員的勞動強度——這一方面可以提高勞動效率、另一方面也會間接提高安全性，部分設施中安裝了與爬梯相配套的由含有電機的驅動主機提供動力的助力裝置，這種裝置通過開環或閉合的繩索與工作人員的安全帶相連接，由電機驅動繩索從而向工作人員提供助力。

在文獻號為EP1277495A1、200420072742.7的專利文獻中公開了使用開環的牽引繩的助力裝置，牽引繩的一端被固定至位于爬梯下部的驅動主機的卷筒上，另一端向上繞過位于爬梯頂部的轉向輪后成為自由端，與工作人員的安全帶相連。這一技術方法，在機械傳動領域被稱為強制驅動；其優點是牽引繩的直線運動與主機的旋轉完全同步，但也存在以下這些缺點：卷筒的體積和重量較大、牽引繩在卷筒上的相互擠壓會導致壽命降低、每次使用前必須使自由端回到指定位置、自由端上下運行時容易因為自身的擺動而與爬梯及周邊設施發生干涉、碰撞、甚至卡死。

由于卷筒驅動存在的上述缺點，所以在登高助力裝置中，由位于爬梯下部的包含電機和驅動輪的驅動主機、位于爬梯上部的轉向輪、及一根閉合的連接兩者的驅動繩構成的驅動系統得到了廣泛應用。在文獻號為DE20216895U1、EP1319796A1、WO2005/088063、WO2005/095750、WO2009/126541、200720103979.0、200820059968.1的專利文獻中，都公開了使用這一系統的助力裝置。

作為公知技術，通過閉合驅動繩提供助力的核心，是驅動主機要通過由驅動輪-驅動繩構成的摩擦副向驅動繩輸出驅動力；而這一傳動方式，從機械傳動的角度而言，被稱為曳引傳動。登高助力裝置的曳引特性可以概括為：驅動輪兩側的驅動繩的拉力(以下簡稱為T₁、T₂)之和等于張緊力(以下簡稱為N)；拉力之差等于驅動力(以下簡稱為F)；拉力的比值符合歐拉公式。具體可以用下列公式表達：

T₁+T₂＝N

T₁-T₂＝F

T₁/T₂＝e^fα其中，f為驅動輪-驅動繩間的當量摩擦系數，α為驅動繩在驅動輪上的包角。

聯立可得：即：該裝置所能輸出的最大助力取決于f、α和N。

對于登高助力裝置而言，隨著驅動輪和驅動繩的選定及機構的確定，f、α值即已確定且保持穩定；而張緊力N雖在設備安裝時通過調整符合了設計要求，但其數值會逐漸變小并最終導致整個裝置的驅動力不足，其現象表現為在驅動過程中驅動輪和驅動繩間出現打滑及磨損。閉合驅動繩張緊力會逐漸變小是由繩索的固有特性決定的：首先繩索在張緊力作用下會出現殘余變形，這在登高行程較大的場合尤其顯著；其次在運轉過程中，繩索經過驅動輪和轉向輪時的彎折會導致疲勞變形。上述變形都屬于永久變形且隨著時間累積和使用次數的增加而不斷變大。因此，必須有效檢測驅動輪的實際張緊力，并補償驅動繩的永久變形。

在上述專利中，僅WO2005/088063示意性地給出了一個張緊裝置，但該杠桿結構對于繩索永久變形的補償能力相當有限；在市場上已有的產品中，亦未見到可以有效監測張緊力、并能通過簡單操作對其予以調整的裝置及方法。目前，為了應對登高助力裝置中閉合繩索的殘余變形，通常采用以下辦法：

1.在安裝調試的過程中，利用在繩纜行業廣泛使用的緊繩器盡可能緊地收緊繩索，在收緊狀態下將繩索連接為閉合，之后拆去緊繩器。這種作業方法會導致繩索、登高助力裝置的結構件、甚至安裝登高助力裝置的設備設施都會承受較大載荷，影響整個裝置以及設備設施的壽命和安全性；

2.當驅動繩發生較大的永久變形并導致驅動輪和驅動繩間出現打滑時，拆開繩索接頭，按照項1所述的方法重新收緊繩索，之后剪去多余的部分并重新連接。由于需要使用緊繩器及結繩工具，所以登高助力裝置的使用者無法在發現驅動繩打滑后立刻解決，只能暫停使用，在下次到達現場時攜帶相關工具并予以處理。事實上，使用緊繩器收緊繩索，以及結繩的工作都具有一定的技術性及勞動強度，除非受過培訓，否則大部分登高助力裝置的使用者無法完成操作。

采用閉合驅動繩的登高助力裝置必須有效解決以下問題：