專利名稱：調(diào)節(jié)爬梯輔助設備的繩索上的牽引力的方法及爬梯輔助設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)爬梯輔助設備的繩索上的牽引力的方法，和一種與基本垂直的梯子一起使用的爬梯輔助設備，該爬梯輔助設備包括一根可以沿梯子移動的繩索和一個馬達，馬達具有功率輸出，用于在繩索上提供基本恒定的牽引力。
背景技術：
這種爬梯輔助設備尤其可以和安裝在風車、柱子、塔、豎井、深井、等中的梯子一起使用，并且在維修和安裝人員在上、下過程中必須隨身攜帶工具或其他壓載物的任何地方，使用這種爬梯輔助設備好處很大。
WO03/071083公開了一種爬梯輔助設備，它包括一根繩索，這根繩索繞位于梯子上端的一個第一輪和位于梯子下端的一個第二輪形成一個閉環(huán)。一個馬達被安裝在梯子的上端，并且與第一輪傳動嚙合。每當一個人打算上、下梯子時，他用任何合適的裝置(例如攀爬設備，它接下來又被連接到人所戴的安全帶上)把自己連接到繩索上，并且通過拉動位于梯子附近的一根啟動/停止開關繩來啟動馬達。控制馬達以向繩索提供恒定的牽引力，例如400N(對應于約40kg)，并且人也因此感到他的體重相應減輕。這樣，上、下梯子就相當方便，這是由于體重例如為75kg的人只須承受35kg。
舉例來說，帶有一根閉環(huán)繩索的其他類似的爬梯輔助設備可見EP-A1-1319796、DE-U1-20216895和FR-A1-2440906。舉例來說，帶有一根開環(huán)繩索的爬梯輔助設備可見EP-A1-1277495，其中開環(huán)繩索卷繞在一個絞盤上，并且?guī)в幸粋€被可滑動地安排在一個導向件上的架子。
在上述參考文獻所示的所有爬梯輔助設備中，除了在FR-A1-2440906中所示的以外，馬達的啟動/停止都通過激活位于梯子附近的一個元件(例如一根開關繩)來操縱。
在FR-A1-2440906所述的爬梯輔助設備中，通過拉動繩索本身來啟動/停止馬達。繩索與連接到馬達上的一個輪子摩擦嚙合，并且由繩索物理激活的復雜的開關設備被安排用來啟動/停止馬達。開關設備包括若干可以移位的元件，當向下的力被施加到馬達任意一側的繩索上時，這些可以移位的元件移動。該爬梯輔助設備有許多缺點。首先，由于某種彈簧必須被壓縮，或者整個馬達必須旋轉，因此為了啟動馬達，必須向繩索提供一定的力。這必須讓人緊緊抓住繩索，并且馬達的立即啟動帶來很大的傷害風險，例如，如果繩索扯掉手套，要么會燒傷手，要么造成其他的手部傷害。其次，如果使用爬梯輔助設備的人打算休息一下，而又不受到任何來自于繩索的力，他必須非常小心，以免在繩索上施加任何向下的力，由于這會立即啟動馬達。
然而，當啟動/停止機構被繩索本身激活時，可以直接接觸的元件的數(shù)目可以大大減少，并且這樣也希望用關于爬梯輔助設備的這一普遍原理來代替使用單獨的啟動/停止繩的原理。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種調(diào)節(jié)所述那種爬梯輔助設備的繩索上的牽引力的方法和一種適用于這種方法的爬梯輔助設備。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，調(diào)節(jié)爬梯輔助設備的繩索上的牽引力的方法包括如下步驟-檢測繩索的任何運動；并且-當沒有牽引力被施加到繩索上并且在第一預定時段檢測到繩索的運動時，牽引力被增加到預定的高水平；并且-當牽引力被施加到繩索上并且在第二預定時段檢測到繩索的運動時，牽引力被保持在預定的高水平；并且-當牽引力被施加到繩索上并且在第二預定時段檢測不到繩索的運動時，牽引力被減小到預定的低水平。
到把用于檢測繩索是否運動的各時段合并完成為止，繩索的小幅運動不會在繩索上產(chǎn)生牽引力。當人把自己連接到繩索上時，繩索可能出現(xiàn)小幅運動，并且在人準備好之前，如果繩索的這些小幅運動在繩索上產(chǎn)生牽引力，這可能至關重要。另外，如果人在梯子上休息一下，并且不想受到來自繩索的力，他只需靜靜地站著，并且在一個預定的時段之后，繩索上的牽引力減小。即使在休息時，實際上也不可能避免繩索的小幅運動，然而根據(jù)本發(fā)明，繩索的小幅運動不會在繩索上產(chǎn)生牽引力。
應該強調(diào)的是，用在這份專利文件中的術語“繩索(line)”意在包括任何形式的柔韌的、細長的、能夠履行所述功能的元件，即包括鋼絲、繩(rope)、帶子、鏈子和其他的撓性、細長元件。
在實際的理由中，以上所指的預定值優(yōu)選根據(jù)以下內(nèi)容設置-第一和第二預定時段都被設置在0.1-10s之間，優(yōu)選在0.2-5s之間，最優(yōu)選在0.4-2s之間。
牽引力的預定高水平被設置在100N-800N之間，優(yōu)選在200N-600N之間，最優(yōu)選在300N-500N之間。
牽引力的預定低水平被設置為低于100N，優(yōu)選低于50N，最優(yōu)選為0N。
為了避免使用爬梯輔助設備的人感到突然失去重量減輕，牽引力減小到預定低水平在一段時間發(fā)生，這可能設置在0.1-10s之間，優(yōu)選在0.2-5s之間，最優(yōu)選在0.4-2s之間。
在一個優(yōu)選實施方式中，爬梯輔助設備如此安排，即繩索的運動產(chǎn)生離散的脈沖，并且如果在第一預定時段和第二預定時段，脈沖的數(shù)目分別超過預定值，就檢測到繩索的運動；但是，如果在第一預定時段和第二預定時段，脈沖的數(shù)目分別小于預定值，就檢測不到繩索的運動。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，起始段中所述的爬梯輔助設備包括用于檢測繩索的任何運動的傳感器，該傳感器被連接到控制器上，該控制器用于根據(jù)來自傳感器的信號，控制馬達的功率輸出，以便
-當在第一預定時段檢測到繩索的運動時，將繩索上的牽引力增加到預定的高水平；并且-當牽引力被施加到繩索上并且在第二預定時段檢測到繩索的運動時，將繩索上的牽引力保持在預定的高水平；并且-當在第二預定時段檢測不到繩索的運動時，將繩索上的牽引力減小到預定的低水平。
該爬梯輔助設備可以實現(xiàn)的優(yōu)點與在談及調(diào)節(jié)爬梯輔助設備的繩索上的牽引力的方法時所述的那些優(yōu)點相同。
在一個優(yōu)選實施方式中，傳感器包括位于驅動輪附近的電感傳感器，該驅動輪被連接到馬達上，并且與繩索摩擦嚙合。使用電感傳感器的一個優(yōu)點在于在使用過程中它不會磨損，由于它不與任何活動元件接觸。
優(yōu)選的是，驅動輪配有一個環(huán)形的、V形凹槽和若干靠近輪緣的橫向通孔；這些通孔的面向內(nèi)的邊緣與繩索摩擦嚙合，而其面向外的邊緣提供可以由電感傳感器檢測到的部件。用這種方式安排驅動輪意味著不需要用特殊的元件與電感傳感器配合。
在一個優(yōu)選實施方式中，傳感器被安排用來產(chǎn)生離散的脈沖，并且如果在第一預定時段和第二預定時段，脈沖的數(shù)目分別超過預定值，就檢測到繩索的運動；但是，如果在第一預定時段和第二預定時段，脈沖的數(shù)目分別小于預定值，就檢測不到繩索的運動。這明確了一個實現(xiàn)在提及本發(fā)明的方法時所述優(yōu)點的特殊方式。
控制器優(yōu)選包括一個I/O單元，I/O單元受程序控制，以便根據(jù)來自傳感器的信號，控制馬達的功率輸出。
繩索可以卷繞在一個絞盤上，但它優(yōu)選形成一個閉環(huán)，由于這能確保一部分繩索總是沿梯子延伸，以便上、下梯子一個或多個人可以隨時隨地把自己連接到繩索上。


下面將參照附圖詳細介紹本發(fā)明，其中圖1展示了本發(fā)明的爬梯輔助設備的示意側視圖；
圖2展示了用在本發(fā)明的爬梯輔助設備上的一部分繩索和攀爬設備的一個實施方式；圖3放大展示了一個驅動輪，還示意性展示了用于確保繩索上所需牽引力的調(diào)節(jié)裝置；圖4是流程圖，解釋了本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選實施方式；圖5是圖表，解釋了在繩索的不同運動條件下牽引力隨時間的變化。
具體實施例方式
圖1展示了與梯子1一起使用的本發(fā)明的爬梯輔助設備的示意側視圖，梯子1被沿梯子1的長度分布的各托架3固定到一面墻2上。梯子1有一個上端4和一個下端5，并且配有若干梯階6，一個人7正在上或爬梯子1。梯子1可以定位在風車、柱子、塔、豎井、深井、等中；然而，本發(fā)明與用途無關。
在圖1所示的實施方式中，在梯子1的下端5提供一個馬達8。馬達8借助一個安裝支架12被安裝在地面11上，安裝支架12被一根鉸鏈14鉸接到地面11上。安裝支架12上與鉸鏈14相對的位置還安有一根彈簧15，彈簧15借助被固定到地面11上的一個螺栓15a使安裝支架偏向地面11。這一安排允許安裝支架12上的馬達8有彈性地向上偏斜。
馬達8，可能通過齒輪裝置，被連接到一個驅動輪10上，驅動輪10在圖3中有更詳細的展示，下面對其作詳細說明。
在梯子1的上端4提供了一個輪子9。一根形成一個閉環(huán)的繩索13被繞在所示的驅動輪10和輪子9上。偏斜的安裝支架12形成一個緊固裝置，它確保繩索13總是被張緊。
繩索13與被驅動連接到馬達8上的驅動輪10摩擦嚙合。這意味著當馬達8被激活時，它會使驅動輪10按如下方式旋轉，即在繩索13上提供預定的牽引力。如果沒有重物被連接到繩索13上，那么驅動輪10會順時針旋轉。旋轉量按如下方式受到電子控制，即人7感到預定量(例如400N，與約40kg的提升力對應)的恒定向上的力。這意味著如果人7的總重為例如90kg，那么他感到他的總重減少了40kg，即他只須承受剩下的50kg。因此，他上、下梯子都變得相當方便。以這種方式控制馬達8是現(xiàn)有的爬梯輔助設備中使用的公知技術，在這份說明書中不再對它進行說明。
在使用中，人7靠近梯子1，并借助任何合適的連接裝置將自己連接到繩索13上，下面將參照圖2介紹連接裝置的一個實施例。連接裝置包括一個鏈節(jié)16，鏈節(jié)16被連接到由人7戴著的一副安全帶17上。當人把自己連接到繩索13上后，啟動馬達8，根據(jù)本發(fā)明，使繩索13沿任一方向(向上/向下)移動即可啟動馬達8。這導致馬達8在繩索13上施加恒定的牽引力，例如如上所述的400N。當用戶開始上梯子1時，他感到他的體重已經(jīng)減少了約40kg，并且他可以非常容易地上梯子1，不用太費力。同樣，他可以同樣容易地爬下梯子1。
當人7到達他的終點(例如一個平臺20)時，他斷開自己與繩索1的連接，并且可以開始在平臺高度處執(zhí)行待做的工作。如果其他人(未示)想到平臺20上陪同第一個人7，由于繩索13形成了一個閉環(huán)，因此這第二個人可以立即把自己連接到繩索13上，并利用爬梯輔助設備按與上述方式類似的方式上梯子1。
圖2展示了用在圖1所示的爬梯輔助設備上的繩索13的一部分和用于連接人7與繩索13的攀爬設備21的一個優(yōu)選實施方式。繩索13可以有任何合適的形式，并且由任何合適的材料制成。這樣，它可以是用于爬山的那種標準繩索。
攀爬設備21也可以是用于爬山的標準設備，包括一塊彎曲的金屬板，形成一個繩索導向件22，還帶有一個彈簧偏置爪23和一個連接開口24。一個連接件(諸如一個可以打開的鏈節(jié)16)被連接到連接開口24上，并且打算連接到由人7(見圖1)戴著的一根安全帶17上。
在使用中，人17將鏈節(jié)16連接到他的安全帶17上，從而確保攀爬設備21與安全帶17的安全連接。然后，用手指沿順時針方向推動彈簧偏置爪23，克服彈簧力將其推至虛線所示的位置，并且繩索13被繩索導向件22握住。然后松開彈簧偏置爪21，并且彈簧使它逆時針旋轉，直到它與繩索13嚙合?，F(xiàn)在沿向上的方向施加到繩索上的任何力都導致彈簧偏置爪23與繩索13嚙合得更緊，從而確保繩索13和攀爬設備之間的安全嚙合。
當爬梯輔助設備的馬達8被啟動時，繩索13就向上移動，直到實現(xiàn)恒定的牽引力(例如400N)。在那時，人7通過攀爬設備21、鏈節(jié)16和他所戴的安全帶17感到與40kg對應的提升力。這意味著當他開始爬上或爬下時，他感到他的總重量減少了40kg，并且由于馬達8的力量控制，他會恒定地感到這個重量減小與他爬上或爬下的速度無關。
圖3放大展示了驅動輪10，并且示意性地展示了用于確保繩索13上所需牽引力的調(diào)節(jié)裝置。驅動輪10的輪緣上配有一個V形凹槽18。此外，還提供了若干靠近輪緣的通孔19，并且這些通孔19的向內(nèi)的邊緣提供良好的、與繩索13的摩擦嚙合，為簡便起見，繩索13用虛線表示。一個傳感器25(在該實施方式中，這是一個電感傳感器)被定位于靠近驅動輪10。這樣，各通孔19也充當傳感器25的鄰近指示器，因此當驅動輪10旋轉時，這被傳感器檢測到，傳感器接下來將相應的脈沖傳輸?shù)娇刂破?6，控制器26只是示意性展示。在該實施方式中，每當一個通孔19通過電感傳感器一次，傳感器25就傳輸一個脈沖。這樣，脈沖的頻率取決于驅動輪10的旋轉速度，根據(jù)本發(fā)明，它用于控制馬達8的啟動和停止。
在初始狀態(tài)，驅動輪10處于靜止狀態(tài)，且馬達8是斷開的。當一個人7打算上梯子1時，如上所述，他將自己連接到繩索13上。然后，他沿任一方向(向上/向下)拉動繩索13，使得驅動輪10沿任一方向旋轉。這被傳感器25測得，傳感器25將脈沖傳輸?shù)娇刂破?，控制?6接下來將調(diào)節(jié)信號傳輸?shù)今R達8。在該實施方式中，控制器26包括一個I/O(輸入/輸出)單元(或I/O模塊)，這里不對它作詳細介紹，因為調(diào)節(jié)和控制領域的專家對它完全熟悉。
根據(jù)本發(fā)明，I/O單元受程序控制，以便在運行的第一預定時段記錄脈沖。如果在預定的時段內(nèi)接收到一定量的脈沖，馬達8即被啟動，并且預定的高水平的牽引力(例如300N-500N之間)被施加到繩索13上。這樣，在某一時段(通常是幾秒鐘)內(nèi)，繩索13上的最初牽引發(fā)出如下信號人7打算上(或下)梯子1，并且想利用讓體重減輕的優(yōu)勢。
只要傳感器25記錄下驅動輪10在旋轉，即只要人7在梯子1上移動，高水平的牽引力即被保持。如果人7停止爬上或爬下，例如，為了執(zhí)行工作或者為了休息一下，驅動輪10也停止，并且傳感器25停止向控制器26傳輸脈沖。如果在第二預定時段從傳感器25沒有接到或者只接到少許脈沖，那么控制器26將按照程序停止馬達8，并且將繩索13上的牽引力減小到0N或者任何其他預定的低水平。無論何時只要人7再次開始上、下梯子1，并且因而拉動繩索13，驅動輪10即開始旋轉，并且脈沖被再次傳輸?shù)娇刂破?6，然后馬達8被再次啟動，人7感到重量減輕。
圖4是圖表，解釋了在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中的繩索13的不同運動條件下，繩索13上的牽引力隨時間的變化。時間刻度的第一部分，即直到T1，表示爬梯輔助設備未使用時的初始狀態(tài)。這樣，預定時段的脈沖數(shù)目少于預定值N，用公式表示為脈沖/時間＜N。在時間T1時，人7已經(jīng)把自己連接到繩索13上，并且為了產(chǎn)生從傳感器25到控制器26的脈沖，拉動繩索。當預定時段的脈沖數(shù)目超過預定值N時，用公式表示為脈沖/時間≥N，牽引力立即增加到預定的水平L1。牽引力被保持在這個水平，直到人7在時間T2時停止，并且從傳感器25到控制器26的脈沖也被停止。當這被記錄一段時間時，即當公式脈沖/時間＜N再次適用時，牽引力被減小到預定的低水平L0，這優(yōu)選與停止馬達8對應，并且在繩索13不提供牽引力。如圖5所示，牽引力優(yōu)選被逐漸減小到低水平L0，這意味著人7不會感到重量減輕突然失去。
如上所述，牽引力的高水平L1優(yōu)選被設置在300N-500N之間，而低水平L0被設置為0N。用于檢測脈沖的預定時段優(yōu)選被設定在0.4-2s之間，而用于使牽引力減小到0N的預定時段優(yōu)選也被設定在0.4-2s之間。根據(jù)爬梯輔助設備的實際應用，所有這些限制當然可以被設定為任何其他合適的值。
操作爬梯輔助設備的這種方式在圖5中也作了簡要展示，圖5是流程圖，解釋了本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施方式。
已經(jīng)參照爬梯輔助設備的一個優(yōu)選實施方式對本發(fā)明作了說明，爬梯輔助設備使用電感傳感器作傳感器，用I/O單元作控制器。然而，其他傳感器和控制器也可以使用。例如，傳感器可以包括結合在馬達中的用于檢測驅動軸是否在旋轉的裝置，或者它可以包括直接作用在繩索上的裝置。
在所示的實施方式中，繩索被形成為閉環(huán)。然而，沒有什么妨礙本發(fā)明應用于帶有用于卷繞繩索的絞盤的爬梯輔助設備。
最后，爬梯輔助設備通常必須補充一個墜落保護系統(tǒng)；然而，這個墜落保護系統(tǒng)在本領域是公知的，它不是本發(fā)明的一部分。
權利要求
1.一種調(diào)節(jié)爬梯輔助設備的繩索(13)上的牽引力的方法，該方法包括如下步驟-檢測繩索(13)的任何運動；并且-當沒有牽引力被施加到繩索(13)上并且在第一預定時段檢測到繩索的運動時，牽引力被增加到預定的高水平(L1)；并且-當牽引力被施加到繩索(13)上并且在第二預定時段檢測到繩索的運動時，牽引力被保持在預定的高水平(L1)；并且-當牽引力被施加到繩索(13)上并且在第二預定時段檢測不到繩索的運動時，牽引力被減小到預定的低水平(L0)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于第一和第二預定時段都被設置在0.1-10s之間，優(yōu)選在0.2-5s之間，最優(yōu)選在0.4-2s之間。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于牽引力的預定高水平(L1)被設置在100N-800N之間，優(yōu)選在200N-600N之間，最優(yōu)選在300N-500N之間。
4.如權利要求1-3中任意一項所述的方法，其特征在于牽引力的預定低水平(L0)被設置為低于100N，優(yōu)選低于50N，最優(yōu)選為0N。
5.如權利要求1-4中任意一項所述的方法，其特征在于牽引力減小到預定低水平(L0)在一段時間發(fā)生。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于使牽引力減小的所述時段被設置在0.1-10s之間，優(yōu)選在0.2-5s之間，最優(yōu)選在0.4-2s之間。
7.如權利要求1-6中任意一項所述的方法，其特征在于繩索(13)的運動產(chǎn)生離散的脈沖，并且如果在第一預定時段和第二預定時段，脈沖的數(shù)目分別超過預定值(N)，就檢測到繩索的運動；但是，如果在第一預定時段和第二預定時段，脈沖的數(shù)目分別小于預定值(N)，就檢測不到繩索的運動。
8.一種與基本垂直的梯子(1)一起使用的爬梯輔助設備，所述爬梯輔助設備包括-一根可以沿梯子(1)移動的繩索(13)，和-一個馬達(8)，馬達具有功率輸出，用于在繩索(13)上提供基本恒定的牽引力，其特征在于爬梯輔助設備包括用于檢測繩索(13)的任何運動的傳感器(25)，該傳感器被連接到控制器(26)上，該控制器(26)用于根據(jù)來自傳感器的信號，控制馬達(8)的功率輸出，以便-當在第一預定時段檢測到繩索的運動時，將繩索(13)上的牽引力增加到預定的高水平(L1)；并且-當牽引力被施加到繩索上并且在第二預定時段檢測到繩索的運動時，將繩索(13)上的牽引力保持在預定的高水平(L1)；并且-當在第二預定時段檢測不到繩索的運動時，將繩索(13)上的牽引力減小到預定的低水平(L0)。
9.如權利要求8所述的爬梯輔助設備，其特征在于傳感器(25)包括位于驅動輪(10)附近的電感傳感器，該驅動輪被連接到馬達(8)上，并且與繩索(13)摩擦嚙合。
10.如權利要求9所述的爬梯輔助設備，其特征在于驅動輪(10)配有一個環(huán)形的、V形凹槽(18)和若干靠近輪緣的橫向通孔(19)；這些通孔的面向內(nèi)的邊緣與繩索(13)摩擦嚙合，而其面向外的邊緣提供可以由電感傳感器檢測到的部件。
11.如權利要求8-10中任意一項所述的爬梯輔助設備，其特征在于傳感器(25)被安排用來產(chǎn)生離散的脈沖，并且如果在第一預定時段和第二預定時段，脈沖的數(shù)目分別超過預定值(N)，就檢測到繩索的運動；但是，如果在第一預定時段和第二預定時段，脈沖的數(shù)目分別小于預定值(N)，就檢測不到繩索的運動。
12.如權利要求8-11中任意一項所述的爬梯輔助設備，其特征在于控制器(26)包括一個I/O單元，I/O單元受程序控制，以便根據(jù)來自傳感器(25)的信號，控制馬達(8)的功率輸出。
13.如權利要求8-12中任意一項所述的爬梯輔助設備，其特征在于繩索(13)形成一個閉環(huán)。
全文摘要
一種調(diào)節(jié)爬梯輔助設備的繩索(13)上的牽引力的方法，其中，檢測繩索(13)的任何運動，并且根據(jù)所檢測到的運動，要么將繩索上的牽引力增加到預定的高水平(L1)，要么將牽引力保持在預定的高水平(L1)，要么將牽引力減小到預定的低水平(L0)。此外，爬梯輔助設備包括一根可以沿梯子(1)移動的繩索(13)和一個馬達(8)，馬達具有功率輸出，用于在繩索(13)上提供基本恒定的牽引力。爬梯輔助設備包括用于檢測繩索(13)的任何運動的傳感器(25)，該傳感器被連接到控制器(26)上，該控制器(26)用于根據(jù)來自傳感器的信號，按上述方式控制馬達(8)的功率輸出。
文檔編號E06C7/18GK1942650SQ200580011661
公開日2007年4月4日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權日2004年3月12日
發(fā)明者P·G·彼得森 申請人:阿萬蒂斯蒂格工廠公司