桅杆升降装置以及桅杆升降系统的制作方法

专利名称：桅杆升降装置以及桅杆升降系统的制作方法
桅杆升降装置以及桅杆升降系统相关申请的交叉引用
本申请是2007年3月22日提交的国际专利申请号为PCT/US2007/007060的申 请的部分连续案，上述国际专利申请要求2006年3月22日提交的美国临时专利申请第 60/784，473号的利益，通过引用将上述每个专利申请的整个内容加入本文。关于联邦发起的研究或发展的声明 (不适用)。
背景技术：
本发明涉及一种人员升降装置，更特别地涉及一种便携式的升降机器，其包括通 过升降系统在桅杆上上升和下降的工作平台。升降机器可以是自立式(free-standing)的 或非自立式的、由单个使用者可运输的和可操作的。梯子已有几千年的历史。但是，现存的梯子很笨重并且移动困难。另外，传统的梯 子特别在不平滑的地面上不稳定，而且工作区域被限制在使用者伸手可及的范围内。梯子公司不情愿发展动力机械产品。但是发展人员升降装置是值得期待的，这种 人员升降装置能够实现梯子的很多优点，例如，能通过单个的操作者设置和使用以及是轻 量的，等等，同时在便携式动力机器中具有更高的稳定性和更大的工作区域。桅杆攀爬平台是已知的并且典型地包括能自立式的或由墙或其他支撑结构支撑 的桅杆。但是现存的桅杆攀爬物的最小安全工作载荷为1000磅，并且由于其尺寸，不是便 携式的或不能由单个使用者操作。垂直的桅杆产品和空中工作平台包括移动平台并且通常 是只是自立式的组件。这些机器典型地携带起来太大，并且没有梯子在便携、低成本和使用 简单方面所具有的许多优点。实现便携性、轻量、可靠的升降系统机构是值得期待的，这种机构提供了期望的用 于升降人员的装置的功能性。

发明内容
桅杆升降装置包括基部或桅杆框架、桅杆以及动力源，支撑工作平台的滑架能在 桅杆上移动，动力源可以是机载动力组(power pack)或使用者提供源，例如电钻。各种部 件也能作为模块系统的部件被使用，在模块系统中模块部件能被用在各种模型中。滑架和升降系统的具体结构包括使用过载离合器和超速离合器以避免升降机构 (例如吊索或类似物)在达到行程的尽头之后或如果遇到障碍物时不能从缠绕鼓上展开。在 吊索张力失去或吊索损坏的情况下，紧急制动器将工作平台紧固到桅杆上，在行程的尽头 紧急制动器与桅杆的接合能阻止吊索从鼓上进一步展开以及在运输时在下降位置提供把 持滑架的闩锁，等等。在平台和滑架之间也可设置能量吸收部件，能量吸收部件能减少施加在结构上的 峰值冲击载荷。在完全的吊索损坏和紧急制动这种太可能的情况下，这种部件提供了一种 弹性缓冲和/或溃缩区。
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另一个具体结构是用于伸缩桅杆的弹性设置的步进(stepped)辊。在具体的实施方式中，桅杆升降装置包括被支撑在桅杆基部上的桅杆、活动地紧 固在桅杆上的工作平台，以及连接在工作平台和桅杆之间的升降系统。升降系统实现工作 平台在桅杆上的上升和下降。升降系统包括至少一条通过制动框架连接在工作平台和桅杆 之间的吊索以及连接至工作平台的提升鼓，其中基于吊索上的张力量，制动框架能在接合 位置和脱离位置移动。升降系统另外包括连接至制动框架的弹簧，弹簧朝向接合位置驱动 制动框架，并且升降系统或滑架闩锁组件包括与制动框架连接的滑架闩锁钩以及紧固至桅 杆的销。当制动框架被移动到接合位置时，滑架闩锁钩能与销接合以在可移动平台滑架和 桅杆之间形成闩锁。当运输桅杆时，这种闩锁系统能阻止滑架沿桅杆行进。升降系统优选地包括可操作地连接至提升鼓的蜗杆驱动齿轮箱，其中通过与驱动 源连接的驱动轴驱动齿轮箱。升降系统可包括两条或更多的吊索。在一种设置中，桅杆升 降装置另外包括与制动框架配合的惰辊，惰辊与制动框架一起能在接合位置和脱离位置之 间移动，其中惰辊朝接合位置偏离，并且其中吊索与惰辊配合从而使得吊索上的张力将制 动框架保持在脱离位置。驱动源可以是一种动力组或手持电钻。在本文中，驱动轴可朝脱离位置偏离从而 开启驱动轴需要克服偏离的反力。桅杆基部被优选地构造成使得桅杆升降装置是自立式的，虽然桅杆升降装置能自 由站立或倾斜。在另一个具体实施方式
中，能连接在工作平台和桅杆之间的升降系统实现工作平 台在桅杆上的上升和下降。升降系统包括至少一条连接在工作平台和桅杆之间的吊索； 与所述至少一条吊索配合并且能在接合位置和脱离位置之间移动的紧急制动器，基于吊索 上的张力，紧急制动器在接合位置接合桅杆，在脱离位置将滑架从桅杆上脱离；以及与紧急 制动器配合的滑架闩锁组件，当工作平台到达最低位置时滑架闩锁组件自动地将工作平台 锁定在桅杆上。升降系统另外包括吊索张力感应装置，例如与紧急制动器连接并且与紧急 制动器一起能在接合位置和脱离位置之间移动的惰辊。在一种设置中，滑架闩锁组件包括与惰辊连接的滑架闩锁钩以及紧固到桅杆上的 销。当惰辊被设置在接合位置时，滑架闩锁钩能与桅杆上的销接合。可以在桅杆的不同高 度设置多个销以及销可以位于桅杆的一侧或两侧。在另一种设置中，滑架闩锁组件被构造 成当升降张力被施加到吊索上时自动地释放工作平台。


参考附图本发明的这些或其他方面以及有益效果将被详细地描述。图1是根据一种具体构造的桅杆升降装置的立体图。图2是用于桅杆升降装置的升降系统的主视立体图。图3是升降系统的后视立体图。图4是升降系统的侧视图。图5是位于桅杆上的升降系统的侧视图。图6显示了能量吸收构件。
具体实施例方式参考图1，此处所描述的桅杆升降装置一般包括用于支撑桅杆14的基部或桅杆框 架12，在桅杆14上工作平台13通过滑动架组件或升降系统15能在下降位置(图1所示) 与上升位置之间移动。优选地，所述组件是模块组件，因此使得所述机器能被快速地以及可 靠地装配和拆解，从而便于由一个人运输。部件装配通常花费一般技术人员不足30秒。模 块组件系统还允许将各种不同的部件用在不同类型的桅杆和基部设计上，增加产品的多功 能性。在选择性的实施方式中，桅杆14包括用于更高桅杆的伸缩部分，所述伸缩部分能缩 回从而运输时更加紧凑。图1所示的桅杆升降装置是自立式的桅杆升降装置，也即，该机器 能够独立支撑和定位。下面描述的升降结构的部件同样适于非自立式的机器，并且本发明 并不必然意味着被限定于图示的自立式的升降装置。基部或桅杆框架12具有单行道缩回脚轮系统。这使得当使用者在平台上时无弹 性脚轮支撑平台。无使用者在平台上，简单的启动能调度脚轮以便于重新布置升降装置。工作平台13通过安装销、钩以及闩锁被紧固到滑架或升降系统15上，所有这些结 构在简单装配操作中接合，这种装配操作花费不足10秒即可安全地完成，并且所有这些结 构不易使用不安全的方式被不正确地装配。参考图2-5，一条或优选为两条吊索1，2在桅杆 14的顶部通过张力平衡环(未示)被连接，张力平衡环能确保在每条吊索上的张力相等，同 时在桅杆14的顶部保持独立的吊索终端。吊索1，2沿桅杆14的前面延伸并且延伸至滑架 15内。滚轴18将滑架15安装在桅杆14上并且能确保平台13不会绕桅杆14旋转。滚轴 18优选地被步进并且被弹性加载以作用于伸缩变化。吊索1，2在被缠绕到主提升鼓4上之前优选地经过紧急制动释放惰辊3。平台升 降装置通过蜗杆驱动齿轮箱8来实现，蜗杆驱动齿轮箱8旋转提升鼓4以缠绕吊索1，2。在 优选的实施方式中，提升鼓4被开槽以有助于确保吊索1，2在直径恒定的第一层缠绕到提 升鼓4上直至达到鼓的中间，其后吊索1，2向后旋转缠绕在自身上以形成第二层。蜗杆驱动齿轮箱8通过驱动轴10被驱动，驱动轴10可通过模块动力组被启动或 选择性地通过手持电钻或类似物被启动。驱动轴10具有双向操作，要求驱动轴被向下推动 以接合蜗杆驱动齿轮箱8并且被旋转。对于手持电钻，双向启动要求操作员向下推动驱动 轴并且拉动电钻上的触发器以移动平台13。如果操作者不能通过过载离合器开启第二动 作，可防止操作者经受过大的后冲扭矩，如果第二动作不能适当地完成，过载离合器就会滑 动。使用动力组，将动力组紧固到驱动轴10上可将驱动轴固定在用于开启的下推位置。齿 轮箱8优选地在底侧具有输入端，以在操作者不能胜任的情况下允许从下面人工地下降。吊索1，2上的张力由任何适当的装置被感应。在一种结构中，吊索张力通过惰辊 3对曲拐17施加力，其与紧急制动框架或惰辊框架5及其安装连杆11 一起操作以导致闸 皮6从桅杆14上释放并且当张力依然保持在吊索1，2上时保持与桅杆14脱离。例如，这 种构造允许滑架15在正常使用中自由地移动。在使用摇摆制动框架5时可省去惰辊3，摇摆制动框架5通过吊索1，2上的张力脱 离并且当张力失去时接合。也即，在吊索1，2上的张力失去时，通过连杆11附接在上前辊 18的轮轴和制动框架5之间的弹簧四导致闸皮6与桅杆14接触，并且由于闸皮6与桅杆 14之间大的摩擦以及通过连杆11施加到紧急制动框架5前面的平台的重量导致紧急制动 框架5绕桅杆14的横向约束(cross-binding)，从而将紧急制动框架5锁定在桅杆14上。平台上的载荷不再由吊索1，2上的张力支撑，而是通过安装连杆11、紧急制动框架5和闸皮 6由桅杆14支撑。本系统被设计从而使得在非常少量的下落中紧急制动器接合，伴随着吊索1，2上 张力的损失，这有助于减少来自紧急制动器开启的冲力。来自快速减速的能量会对机器有 损坏，上述快速减速由自激紧急制动器的接合引起，机器被给予高的峰值力，这种力能在制 动器的紧急接合中被施加。此处所描述的结构减小了峰值的范围，这种峰值通过引入能量 吸收构件20 —例如图6中所示的设置在滑架15和平台13之间的能量吸收橡胶弹簧一来 加载。当与本设计中的其他部件结合时能量吸收橡胶弹簧20的另一好处是溃缩区效应，这 种溃缩区效应在灾难性的操作失误的情况下限制施加在使用者上的最大G力(类似现代汽 车中的溃缩区)。继续参考图2 — 5，过载离合器9操作驱动轴10以确保只有最大安全工作载荷加 上小的边际能由提升鼓4提升。在本发明的优选实施方式中过载离合器9通过驱动轴10 将驱动扭矩传递到齿轮箱8，但过载离合器9可被加入到驱动链的另一部分以实现相同的 结果。任何合适的装置能用于过载离合器9，并且本发明并不限于具体的设计。在一种结构 中，油缸中的一系列交错的弹簧载荷垫圈或类似物作为过载离合器，其中在使用预先确定 的载荷(扭矩)时，垫圈之间相互滑动。超速制动器7也被引入驱动链中。当机器完全下降到行程的尽头时，以及同样地 在向下的行程中，平台13被套牢在障碍物上的未必会出现的情况下，超速制动器7停止正 在从鼓4上卷开的吊索1，2。超速制动器7通过紧急制动机构5感应吊索1，2上的张力损 失，紧急制动机构5通过销19或其他的接合部件作用于杠杆臂7a，杠杆臂7a被弹性加载以 接合紧急制动框架5。当吊索1，2失去张力时(通常仅由于到达行程的尽头)，紧急制动框架 5移动至其接合位置，这导致超速制动杠杆7a将爪形离合器7b下降到驱动轴10上从而驱 动轴10被阻止进一步旋转。来自驱动电机的功率然后被滑动过载离合器9吸收，当滑动过 载离合器9滑动时，其会产生诱使操作者停止操作电机的噪音。爪形离合器7b优选地是单行道爪行离合器装置，当其被开启时它允许沿升降方 向行进，而阻止当其被开启时沿下降方向行进，因此避免吊索1，2松弛、用尽或缠绕到鼓4 的端部。这种设计使得操作者能从一个位置升降，在该位置超速制动器7被接合，这进而产 生吊索1，2上的张力，吊索进而释放紧急制动器(以及滑架至桅杆闩锁)并且释放超速制动 器7 ο惰辊3能在紧急制动器接合位置和脱离位置之间移动，在接合位置时吊索1，2处 于低的张力下，而在脱离位置时吊索1，2支撑加载平台的重量。在行程的尽头，平台依靠在 基部上，导致吊索1，2上低的张力，从而引起惰辊支架或曲拐17与紧急制动器接合位置一 致地旋转。当平台处于完全下降的位置时，在该位置使用曲拐17以将滑架15锁定到桅杆 14上。也即，如图3 — 4所示，当吊索1，2上的张力失去时(通常由于到达行程的尽头)，紧 急制动框架5通过弹簧四的作用被枢接进图3中顺时针)，弹簧四优选地被附接在上前滚 轴18的轮轴和制动框架5之间(虽然弹簧可从任何地方附接在滑架上)，这进而导致滑架闩 锁组件30，32 (在图3中示意地显示)，滑架锁定组件30，32包括附接至曲拐17以向内朝桅 杆14的中心旋转的滑架闩锁钩30。当滑架处于行程的尽头时，这种运动将滑架闩锁钩30 带到组件的销32下方，销32位于桅杆14上。因此，在行程的尽头，滑架被自动地闩锁到桅杆14上。当操作者驱动平台13沿桅杆14向上时，吊索1，2上的张力反向于弹簧四的力 以移动紧急制动框架5 (图3中逆时针)，这进而释放滑架闩锁钩30。这种结构提供了额外 的优势，即确保当桅杆从把持滑架的基部升降时滑架不移动。这也阻止滑架在运输中沿桅 杆移动。本设计的总体结果是能使用一条或更多(优选是两条)吊索攀爬桅杆的滑架，加上 紧急制动器、加上过载控制、端部行程控制、超速控制以及在行程的尽头的自动开/关锁定 闩锁。这种简单的机构包括所有这些部件也仅重约30磅。正如所述的，这种结构实现了一些重要的安全性和操作功能，而没有使用任何电 性的或电子的装置，因此保持这种设计在成本、重量和维护方面都很简单。但是，能使用电 性的或电子的装置来执行这些功能，并且本发明并不必然意味着限制于所述的结构，这对 于本领域普通技术人员是显而易见的。虽然，结合目前被认为是最实用的和优选的实施方式描述了本发明，但是可认为 本发明并不限于所述的实施方式，相反，它要涵盖各种包含在从属权利要求的构思和范围 内的修改和等同的设置。
权利要求
1.一种桅杆升降装置，其包括被支撑在桅杆基座上的桅杆；活动地固定至所述桅杆的工作平台；以及连接在所述 工作平台和所述桅杆之间的升降系统，所述升降系统实现所述工作平台在所述桅杆上的上 升和下降，并且所述升降系统包括通过制动框架连接在所述工作平台和所述桅杆之间的至少一条吊索以及连接到所述 工作平台的提升鼓，其中，基于所述吊索上的张力量，所述制动框架能在接合位置和脱离位 置之间移动，连接到所述制动框架并且向接合位置驱动所述制动框架朝的弹簧，以及滑架 闩锁组件，所述滑架闩锁组件包括与所述制动框架结合的滑架闩锁钩以及紧固至所述桅杆 的销，其中当所述制动框架被设置在接合位置时，所述滑架闩锁钩能与所述销接合。
2.根据权利要求1所述的桅杆升降装置，其中所述升降系统包括能操作地连接到所述 提升鼓的蜗杆驱动齿轮箱，所述蜗杆驱动齿轮箱通过能与驱动源连接的驱动轴被驱动。
3.根据权利要求2所述的桅杆升降装置，其中所述驱动源是一种动力组或手持电钻。
4.根据权利要求3所述的桅杆升降装置，其中所述驱动轴朝脱离位置偏离从而使得开 启所述驱动轴需要克服偏离的反力。
5.根据权利要求1所述的桅杆升降装置，其中所述升降系统包括两条吊索。
6.根据权利要求1所述的桅杆升降装置，所述桅杆升降装置进一步包括能与所述制动 框架配合并且能与所述制动框架一起在所述接合位置和所述脱离位置之间移动的惰辊，其 中所述惰辊朝所述接合位置偏离，并且其中所述吊索能与所述惰辊配合从而使得所述吊索 上的张力将所述制动框架保持在所述脱离位置。
7.根据权利要求1所述的桅杆升降装置，其中所述桅杆基部被构造成使得所述桅杆升 降装置是自立式的。
8.一种能连接在工作平台和桅杆之间的升降系统，所述升降系统能实现所述工作平台 在所述桅杆上的上升和下降，其中所述升降系统包括至少一条连接在所述工作平台和所 述桅杆之间的吊索；能与所述至少一条吊索配合并且能基于所述吊索上的张力量在接合所 述桅杆的接合位置和脱离所述桅杆的脱离位置之间移动的紧急制动器；以及能与所述紧急制动器配合的滑架闩锁组件，当所述工作平台到达最低位置时，所述滑 架闩锁组件自动地将所述工作平台锁定至桅杆。
9.根据权利要求8所述的升降系统，所述升降系统进一步包括与所述紧急制动器连接 的并且能与所述紧急制动器一起在所述接合位置和所述脱离位置之间移动的惰辊。
10.根据权利要求9所述的升降系统，其中所述滑架闩锁组件包括与所述惰辊连接的 滑架闩锁钩以及紧固在所述桅杆上的销，其中当所述惰辊被设置在所述接合位置时，所述 滑架闩锁钩能与所述销接合。
11.根据权利要求8所述的升降系统，其中所述滑架闩锁组件被构造成当提升张力被 施加到所述吊索上时自动地释放所述工作平台。
全文摘要
一种升降系统被连接在工作平台和桅杆升降装置的桅杆之间。升降系统包括至少一条通过惰辊连接在工作平台和桅杆之间的吊索以及连接至工作平台的提升鼓。惰辊能基于吊索上的张力量在接合位置和脱离位置之间移动。弹簧被连接至惰辊并且朝向接合位置驱动惰辊。滑架闩锁组件包括与导辊连接的滑架闩锁钩以及紧固到桅杆上的销。当惰辊被设置在接合位置时，滑架闩锁钩能与销接合。
文档编号B66F11/04GK102123936SQ200980131437
公开日2011年7月13日 申请日期2009年8月11日 优先权日2008年8月12日
发明者亚历山大·迈克臣·哈迪·麦克尼尔, 休·利思戈·斯塔克, 弗兰克·福纳萨利, 杰弗里·乔治·坎贝尔 申请人:Jlg工业公司