专利名称：具有两个牵引缆绳的绞车的负荷平衡装置及装备这种装置的绞车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种牵引负荷的平衡装置，具体的说用于一种绞车，该绞车分别用于两个或者更多牵引缆绳的同时卷绕、退绕，以及装备有这种装置的一种绞车和装备有至少一个上述的绞车的一种吊篮。
这种绞车，特别具有一种两用卷绕装置，卷筒或连接滑轮，每一种所述装置都有自己的缆绳，这种绞车获得大量的应用。特别是对于某些形状的这种绞车，被使用于电梯或者更特别地用于对非常高的建筑物的外墙进行维护与清洗的吊篮。这样的吊篮一般由4根缆绳支撑，第一对缆绳设置在该吊篮的第一窄边上而第二对缆绳设置在该吊篮的第二窄边上。每一对缆绳从装备有两个卷筒的绞车起卷绕/退绕，每个绞车都有它自己的可独立于其它绞车操纵的马达。每个绞车的卷绕/退绕速度的调整是通过机械装置，电气装置或电子装置以已知的方式进行的，即每队缆绳以相同的速度退绕或卷绕以便该吊篮保持水平。相反地，对于确定的一对缆绳中的两根缆绳，鉴于它们的卷绕或退卷速度，由一个唯一的绞车，分别通过一个唯一的马达操纵，但是为了保持所述的这些装置的平衡它们不能发挥作用。在例如这种情况下，当缆绳中的一条在其卷筒上非规则卷绕时在一对缆绳中的两根缆绳之间会发生失衡，导致了随后那些圈所卷绕的直径大于另外的缆绳所环绕卷绕的直径。在这种情况中，该卷绕在一较大直径上的缆绳将倾向于接管全部牵引负荷，即会导致该吊篮的失衡，甚至由于过载缆绳的断裂导致在该吊篮中的升起的人员处于危险状态。
第一机械装置能够保证在尽管其中一条缆绳错误卷绕的情况下同一对缆绳的两根缆绳上仍具有相同的拉力，在于将该两根缆绳汇集在一个滑轮上。然而在其中一根缆绳断裂的情况下，这样的装置可能是危险的，因为此时另外的缆绳不受约束且不再由两根缆绳中的每一根拉住该吊篮。
根据另一种装置，该两根缆绳固定在一平衡杆的两端上，该平衡杆的中心以转动的方式固定在悬梁或吊篮上。该装置不会碰到前面提到的不方便，相反通过该平衡杆的长度限制了两根缆绳间的可接受的长度差。
在上述的两个装置中，平衡装置的捆缚用物、滑轮的轮毂或者平衡杆的中心只发生在该吊篮或该悬梁上的一点上，即最终对该吊篮的平衡不利。
因此本发明第一个目标是提出负荷平衡装置，用于一种装备有至少一对牵引缆绳的绞车，使得能够避免上述的不便。
本发明的另一个目标是提出一种装备有至少一对牵引缆绳及至少一个负荷平衡装置的绞车，该负荷平衡装置能够始终确保缆绳所悬挂物的安全。
本发明还有另一个目标，提出一种装备有至少一个具有一个负荷平衡装置的绞车的外墙维护吊篮。
通过具有在独立权利要求中所提到的特征的一种负荷平衡装置、绞车和吊篮，结合附属权利要求中所描述的具体实施例及变形可获得这些目标。
下面的本说明书对照阅读附图描述了根据本发明的装置的几个实施方式，该附图包括
图1是外墙清洗装置的一部分的正视图；图2是上图的装置的一部分的端部视图；图3是本发明的平衡装置的实施方式的纵剖视图；图4是上图的装置从正面平行截剖的视图；图5是本发明的平衡装置的第二种实施方式纵向截剖视图；图6是上图装置的从正面平行截剖的视图；以及图7是图5、6的装置的一部分的功能的示意演示。
图1和图2中，我们有一幢包含竖直外墙10和屋顶11的屋子1，这里所示为平的屋顶。该屋子1装备有外墙10的清洗/维护装置2，该装置2包含第一缆绳对21和位于配备在框架25上的两个支撑梁23、24的第二缆绳对22所吊挂的吊篮20，该装置最好能够在屋顶上移动以便该吊篮能够触及到整个外墙10。
这里所示吊篮特别包括各承载有可分别使该吊篮20沿外墙10升降的绞车3的两个端面20A和20B。该第一绞车3特别包括一个第一马达30，最好是一个电动马达、一个第一减速器31以及两个同轴装在壁20A上的卷筒32和33，而该第二绞车包括一个第二马达34、一个第二减速器35和另外两个同轴装在壁20B上的卷筒36和37。该第一绞车的两个滚筒各容纳第一缆绳对21相应的一个缆绳210和211，而第二卷筒36、37各容纳第二缆绳对22相应的一个缆绳220和221。该第一对缆绳21的缆绳210和211的自由端最好可拆卸地固定在梁23上而缆绳220和221的自由端以同样的方式固定在梁24上。
一个控制装置38供电和控制每一个马达30和34。
为了以可选择的方式并根据所选该卷筒的形状，该吊篮还可以包括用39示意表示的可以实现一个或几个下面的功能的补充装置，这些功能有沿如图1所示在卷筒和装置39之间的空间内平行于卷筒转轴的轴分配的缆绳210、211和220、221的通道，并具有这样的形状，即如在图2中所看到的那样，每个缆绳对设置在与上述的轴垂直的平面内，或者对于未在附图中表示的吊篮的另外一种实施方式来说设置在与所述轴平行的平面内，在装置39和梁24之间的部分内；在相应卷筒上分配每个缆绳的装置(trancannage)及安全制动器，当检测到缆绳断裂时阻止住一个或多个缆绳。这些不同的装置是已知技术，因此在这里不再详细描述。
上面的一个或多个缆绳在所述的一个或多个卷筒上的非标准卷绕可能导致在缆绳210和211之间和220和221之间的负载分配失衡，或者导致相应于环绕横向摆动的纵轴R或环绕纵向摆动的横轴T的角度偏移或此两种偏移的结合而带来的该吊篮的失衡。
对于所示实施例来说，当环绕轴T偏移时，该偏移可以在两个马达30和34的相对速度上，通过所述偏移的自动检测装置进行或者控制装置38手动进行补偿。
对于分别由一个马达30、34控制第一绞车的两个卷筒32和33或者第二绞车的卷筒36和37，通过刚刚描述过的装置不可能补偿环绕轴R的偏移。
因此根据本发明建议，在每个绞车的两个卷筒32和33及相应的两个卷筒36和37之间安装机械平衡装置。
根据第一种实施方式，该平衡装置包括三轴机械式差速减速器，如图3和4所示的行星齿轮系4。该装置4包括一个输入轴40，根据需要可由减速器31或35或马达直接驱动。太阳轮41固定安装在轴40上。一个或多个行星轮一方面与太阳轮41啮合，一方面与具有内轮齿的外齿圈43啮合。该齿圈43承载适用于一个提升系统的卷筒32或36。每一个行星齿轮42可转动地安装在轴420上，所述的轴420固定在一个侧板44上可绕轴40的端部自由转动的。该侧板44承载卷筒33或37。
参考图4，假定在太阳轮41上轴40分别顺时针转动，当分别阻挡住齿圈43上卷筒32或36，可以看到承载卷筒33或37的侧板也顺时针转动。相反如果分别阻挡住该侧板44上的卷筒33或37时，可以看到当轴40顺时针转动时卷筒32或36逆时针转动。而且如图4中所示为了使吊篮同时上升或下降，一对缆绳的两根缆绳必须在卷筒上方向相反地卷绕。
当一对缆绳的两根缆绳在两个卷筒上施加相同的牵引负荷时，该牵引负荷平衡装置4以下面的方式发挥作用，即分别施加相同的力偶，根据相反的方向，该两个卷筒随着轴40的转动而转动，因而使吊篮依据轴40的转动方向上升下降。当缆绳中的一条依据不同于另一条缆绳的直径卷绕时，使得施加在该缆绳上的负荷比施加在另外的缆绳上的负荷更重要，设置有张的最紧的缆绳的卷筒被卡住时，使得另外的卷筒产生的运动继续进行直到负荷差被消除并且施加在两条缆绳上的负荷再次大致相同。
在两个卷筒之间还有一个差速平衡装置使得当缆绳中的一条比另一条较厉害地拉紧时，由该卷筒上的该拉紧的缆绳建立的力偶可以使与该卷筒相连的齿圈或侧板转变为该装置的一固定点，因而允许了其它元件、侧板或齿圈以及相连的卷筒消除负荷差，该力偶还使得该传动轴被传动或不被传动。通过这个装置，因而既使该两个卷筒的转速不相同，一个缆绳对的该两根缆绳还是始终受到大致相同的牵引负荷。
对照刚刚描述过的装置，可以设计本装置结构的各种变形。例如所示的不同齿轮之间的尺寸比可以不同于所描述过的或表示过的，正如已知的行星的三轴减速器结构的变形，如不同于这里示出的行星齿轮数目或者其它的齿轮啮合模式。
根据本发明的平衡装置的第二种实施方式示出在图5和6中。该装置也是一种三轴机械式差速减速器基本上与名为注册商标为Cyclo的已知的圆摆线减速器一样，其中在EP-0.291.052中描述了一种具体的实施方式。
该装置5包括一个输入轴50，如同前述的装置的轴40一样来自一个中间的减速器或者直接来自驱动马达。轴50包括一个固定在轴上的偏心圆柱支承部分51。该偏心支承部分偏心转动传动一个具有一个安装在该偏心支承部分51上的圆柱中心孔520或者一些适当的转动装置的齿轮52，该齿轮52还具有一个下面将更具体地描述其具体实施方式
的外轮齿521，以及在与中心孔520和轮齿521同轴的直径上的均匀间隔的多个圆周孔522。该装置5还包括一个具有内轮齿530的外齿圈53，后面还将描述其具体实施方式
，该外齿圈53与齿轮52的轮齿521部分啮合。一个侧板54可自由转动安装在轴50上，并承载有多个分别与轮52的孔522相对应的凸出杆540。从图上可以看到孔522的直径大于杆540的直径；事实上，该装置孔/杆用于把轮52的偏心转动以侧板54的轴50为中心传递转动。因此一个孔522的直径等于杆540的直径加上该轮52的偏心值。为了传递该运动可以有一个或多个孔/杆间隙，也可能是一个或多个孔设置在侧板54上而该相应的一个或多个杆固定在轮52上。该外齿圈承载有分别承载缆绳210或220的卷筒32或36，而侧板54承载分别承载缆绳211或221的卷筒33或37。
图7示出了刚描述过的装置的一部分的最佳实施方式，显示了轮52与齿圈53的啮合。该齿圈53具有多个半圆柱形凹槽，每一个凹槽承载一个在该凹槽中自由转动的滚子。在该示例中，齿圈53包括20个凹槽531和同样多的滚子532。该偏心轮52在其外缘上具有多个半圆柱形凹槽523，这里所述半圆柱凹槽523数目与滚子532相比少一个。因此可以理解到如果该齿圈53被卡住，轴50转19圈则偏心轮52转一圈，轴50转一圈则侧板54或所携带的卷筒33或37分别转一圈。相反当分别阻挡住侧板54或卷筒33或37、轮52时，轴50转一圈则该齿圈53及所携带的卷筒32或36分别转20圈。
相对于根据所描述的第一种实施方式的行星轮差速平衡装置，根据所描述的第二实施方式的圆摆线差速平衡装置的优势在于，卷筒相对于传动轴的速比很明显的更大了，使得通过第二实施方式的圆摆线平衡装置可以避免将速度减速器31或35放置到该平衡装置的输入轴50和马达之间。
可以设计出圆摆线差速平衡装置的结构的不同变形，如轮52上的滚子532的数目和凹槽523的数目差大于1，如为2或3。同样轮52的外轮齿521与齿圈53的内轮齿530的差值也可以象这里所描述的，可以为，同时有一个或多个齿啮合的常规轮齿521和530。还可以建立如EP-0.291.052文件所描述的圆摆线差速平衡装置，该装置包括几个偏心放置的平行轮52，以便更柔和更均匀地分配负荷。
还可以预见用作平衡装置的其它类型的减速器。例如具有注册商标Harmonic Drive的减速器或更一般的用于汽车上的机械差速器，将能够很好地完成所期望的牵引负荷平衡装置的功能。总体上讲，不管哪一种机械减速器安装在两卷筒之间，都将能够用作平衡装置。出于装置的小型化，最好使用三轴减速器。
根据任一个所设计的实施方式的平衡装置可以由一种脱开装置完成，例如棘爪装置，使得当吊篮在地上时容易从卷筒上退绕缆绳以便将它们固定到悬梁上。
根据任一个所设计的实施方式的平衡装置也可以使用装备两个连接滑轮而不是卷筒的绞车；该连接滑轮最好同时装备已知的能够使该缆绳连接到该滑轮的外缘的一部分上的装置。
图中所示的并且之前描述过的吊篮已知具有分别固定在其四个角上的四根缆绳，也可以设计其它固定缆绳的结构，例如在含有吊篮的纵轴的平面内四条缆绳直线排列。
还有已经描述了装在绞车上的吊篮；一种在吊篮外设置有两个绞车3的装置，如在承载有梁23和24的结构25上或直接在这些梁上。在这种实施方式中也将具有由唯一一个马达驱动的唯一一个绞车，该马达轴支承在两套卷筒上，每一套卷筒包括根据所述任一实施方式的平衡装置。而且总体上说，对应于唯一一个马达轴的唯一一个绞车可以包括几对卷筒和/或连接轮，其中每对都包含有其自己的平衡装置。
根据所述任一实施方式的平衡装置，以及承载一个这样的平衡装置的该绞车，都已经为用于与吊篮一起用来维护建筑物外墙进行了描述和显示；但是无论是平衡装置还是该绞车也都可以用于其它应用中。
权利要求
1.由一般的机动装置(30；34)转动驱动的卷绕装置(32，33；36，37)上的两条缆绳(210，211；220，221)所施加的牵引负荷的平衡装置，其特征在于，其包括一个机械差速减速器(4；5)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械差速减速器是一个三轴减速器(4；5)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，该两个卷绕装置(32，33；36，37)彼此方向相反转动以便获得卷绕或退绕两条缆绳(210，211；220，221)的共同运动。
4.根据前面的任一项权利要求所述的装置，其特征在于，该机械差速减速器为一种行星轮减速器(4)。
5.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，该机械差速减速器为一种圆摆线减速器(5)。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，它包括，承载一太阳轮(41)的输入轴(40)，至少一个在一侧板(44)上转动固定的行星轮(42)，该侧板(44)在与输入轴同轴的轴上可自由转动，一个内啮合的外齿圈(43)，部分在太阳轮(41)上啮合另一部分在外齿圈(43)上啮合的所述的一个或多个行星轮(42)，承载卷绕装置(33，37)的侧板(44)和承载另外的卷绕装置(32，36)的外齿圈。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，它包括装备至少一个偏心圆柱支承部分(51)的输入轴(50)，至少一个在所述偏心圆柱支承部分上可自由转动的外轮齿(521)的齿轮(52)以及至少一个将偏心圆周力转变为向心圆周力的装置(522)，一个内轮齿(530)的外齿圈(53)，在所述的齿轮(52)的轮齿(520)上啮合，一个侧板(54)，与由将偏心圆周力转变为向心圆周力的装置(522，540)所转动驱动的输入轴同轴地自由转动，承载卷绕装置(33，37)的侧板(54)和承载另外的卷绕装置(32，36)的外齿圈。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该外齿圈的内轮齿(530)由第一数量的第一半圆柱凹槽组成，该内轮齿包括在所述的每一个第一凹槽中自由转动的滚子(532)，该轮(52)的外轮齿(520)由第二数量的第二圆柱凹槽(523)组成，在未容纳在所述第一凹槽中的滚子的部分上与该外轮齿啮合。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，第一凹槽(531)的该第一数量大于第二凹槽(523)的该第二数量。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，第一凹槽(531)的该第一数量与第二凹槽(523)的该第二数量之间的差值至少为一。
11.根据权利要求7-10任一项所述的装置，其特征在于，所述的将偏心圆周力转变为向心圆周力的装置(522，540)包括至少一个杆(540)，该杆平行于输入轴(50)并与一圆孔(522)配合，其中该圆孔的内直径至少等于杆的外直径加上所述偏心圆柱支承部分(51)的偏心率。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，至少一个所述圆孔(522)设置在齿轮(52)上，至少一个所述的杆(540)固定在所述侧板(54)上。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，至少一个所述圆孔(522)设置在所述侧板(54)上，至少一个所述的杆(540)固定在齿轮(52)上。
14.根据前面任一项权利要求所述的装置，其特征在于，其补充有由在输入轴(40；50)上动作的减速器(31；35)。
15.根据前面任一项权利要求所述的装置，其特征在于，其补充有一个导向机构(39)，该导向机构(39)能够使缆绳(210，211；220，221)经过第一位置到第二位置，反之亦可，其中在第一位置所述的缆绳在平行于卷绕装置(32，33；36，37)的转轴的轴上分开，在第二位置中所述的缆绳在垂直于所述轴的平面中设置。
16.根据权利要求1-14任一项所述的装置，其特征在于，其补充有一个导向装置(39)，该导向机构(39)能够使缆绳(210，211；220，221)经过第一位置到第二位置，反之亦可，其中在第一位置所述的缆绳在平行于卷绕装置(32，33；36，37)的转轴的轴上分开，在第二位置中所述的缆绳在垂直于所述轴的平面中设置。
17.根据前面任一项权利要求所述的装置，其特征在于，其补充有一个分配装置(trancannage)(39)，当卷绕该缆绳在卷绕装置上时该分配装置(39)能够将每一条缆绳(210，211；220，221)均匀分配在其卷绕装置(32，33；36，37)上。
18.根据前面任一项权利要求所述的装置，其特征在于，其补充有一个紧急制动装置(39)，当所述的装置检测到一根缆绳断裂时该装置(39)能够卡住其它缆绳。
19.包含至少一对分别用于在唯一一个机动装置(30；34)的作用下至少一个缆绳对(210，211；220，221)的同时卷绕和退绕的卷绕装置(32，33；36，37)的绞车(3)，其特征在于，它装备有根据前面的任一项的权利要求所述的平衡装置(4；5)。
20.根据权利要求19所述的绞车，其特征在于，其包括至少一对由两个卷筒(32，33；36，37)组成的卷绕装置。
21.根据权利要求19所述的绞车，其特征在于，其包括至少一对由两个连接滑轮组成的卷绕装置。
22.用于维护外墙(10)的吊篮(20)，其特征在于，它装备有至少一个根据权利要求19-21任一项所述的绞车。
全文摘要
本平衡装置(4；5)由行星或圆摆线类型的机械差速减速器组成。该减速器设置在绞车(3)上，该绞车具有两个卷筒(32，33；36，37)并可以使施加在卷筒上的力偶平衡。而且如果一根缆绳(210，211，220，221)在卷筒上卷绕不好，该平衡装置可以使施加在每一个缆绳上的力保持相同。一个这样的装置对于确保维护建筑物外墙的吊篮的安全特别有效。
文档编号E04G3/32GK1391530SQ00816054
公开日2003年1月15日 申请日期2000年10月27日 优先权日1999年11月23日
发明者A·瓦钦斯基 申请人:普卢姆塔茨有限公司