一种基于伺服电机驱动的下降器的制作方法

本发明属于下降器技术领域，尤其涉及一种基于伺服电机驱动的下降器。

背景技术

目前常见的下降器在使用上分为两类：一是在操作人员处，即操作人员将下降器通过安全钩连接在半身安全带上，然后通过握力控制下降速度，也可由绳索下方末端的人员通过拉紧绳索，由其张力来控制；二是在被困人员处，救援人员将下降器与被困人员连接后，通过控制下降器的下降速度来控制被困人员的下降速度，直至安全到达地面。对于第一类，当操作人员因为意外而突然下坠时，在下降器的保护作用下，动力绳被拉紧且在动力绳的弹性缓冲下，动力绳会出现类似蹦极一样的反复伸长收缩的过程，但是由于动力绳反复缓冲的次数越多，对操作人员的身体越不利，所以就需要一种可以减少反复缓冲次数的下降器。

本发明设计一种基于伺服电机驱动的下降器解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于伺服电机驱动的下降器，它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于伺服电机驱动的下降器，其特征在于：它包括摆动机构、静力绳、导绳条、第一固定板、总固定板、动力绳、摩擦轮、第一单向离合环、伺服电机、u型板、第一绳孔、第二绳孔、驱动轴、l型固定板、驱动轴、驱动环、圆盘、固定轴，其中总固定板上安装有第一固定板和l型固定板；伺服电机和摆动机构安装在总固定板上；导绳条安装在第一固定板上；导绳条由竖直条、第一弧形条和第二弧形条构成；导绳条中开有第一绳孔；第一绳孔贯穿竖直条和第一弧形条且贯穿到第二弧形条的中端；第二弧形条的下端开有第二绳孔且第二绳孔与第一绳孔相通；驱动轴的一端与伺服电机轴相连接，另一端安装有圆盘；固定轴的一端安装在l型固定板上，另一端安装有第一单向离合环；摩擦轮安装在第一单向离合环的外圆面上；驱动环的一端安装在圆盘未连接驱动轴的侧面上，另一端安装在摩擦轮的侧面上；动力绳穿过第一绳孔和第二绳孔与摆动机构和摩擦轮相配合；静力绳的一端安装在摆动机构上。

上述摆动机构包括摆动板、第一涡卷弹簧、销孔、圆孔、压力传感器、销、第一连接块、圆杆，其中摆动板由第一弧形板和第二弧形板构成；第一弧形板和第二弧形板相连接的中间位置开有销孔；第二弧形板上开有圆孔；压力传感器安装在圆孔的内圆面上；u型板中安装有圆杆；圆杆位于圆孔中且与压力传感器相配合；销的一端安装在总固定板上，另一端安装在销孔中；第一涡卷弹簧嵌套在销上，第一涡卷弹簧的一端安装在销的外圆面上，另一端通过第一连接块安装在摆动板上。

上述静力绳的一端安装在u型板上。

上述动力绳与摆动板的一端相摩擦配合。

上述第一绳孔的直径与动力绳的直径相同；第二绳孔的直径大于第一绳孔的直径。

上述竖直条的中心线与静力绳的自然下垂的轴线共线。

作为本技术的进一步改进，上述第一涡卷弹簧始终处于压缩状态。

作为本技术的进一步改进，上述伺服电机的启动由压力传感器控制。

作为本技术的进一步改进，上述第一绳孔的内圆面上涂有润滑材料。

作为本技术的进一步改进，上述动力绳的上端与固定机构相连接。

作为本技术的进一步改进，上述静力绳未连接u型板的一端安装在防护装置上。

本发明中摆动机构：销的一端安装在总固定板上，另一端安装在销孔中，那么摆动板可以围绕销的轴线摆动；第一涡卷弹簧始终处于压缩状态，那么在第一涡卷弹簧的复位作用下，摆动板的一端始终可以与动力绳或者摩擦轮的外圆面相摩擦配合；第一涡卷弹簧所提供的复位力比较小，无法将动力绳通过摩擦接触限位。圆杆与压力传感器相配合，那么当圆杆挤压压力传感器时，压力传感器无法产生信号，伺服电机无法启动；当圆杆未挤压压力传感器时，压力传感器产生信号，伺服电机启动旋转。

导绳条被第一固定板固定；第二绳孔的直径大于第一绳孔的直径，那么动力绳在与摆动板和摩擦轮的接触处，第二绳孔不影响动力绳被摩擦轮拉动。

第一单向离合环被固定轴固定在l型固定板上；摩擦轮安装在第一单向离合环上，由于第一单向离合环的单向作用，那么摩擦轮只能沿着单一方向旋转，且摩擦轮的旋转只能使得动力绳被向下拉；驱动轴的一端与伺服电机轴相连接，另一端安装有圆盘，驱动环的一端安装在圆盘未连接驱动轴的侧面上，另一端安装在摩擦轮的侧面上，那么伺服电机可以经驱动轴、圆盘和驱动环带动摩擦轮旋转。

竖直条的中心线与静力绳的自然下垂的轴线共线，那么位于导绳条之上且未进入第一绳孔的动力绳就与静力绳的自然下垂的轴线共线，这样就保证了本发明在拉动动力绳时，位于导绳条之上且未进入第一绳孔的动力绳始终处于竖直状态，有利于本发明的滑动下降。

上述固定装置安装在攀岩顶处，用于牵引动力绳，保证使用者在向上攀爬过程中，动力绳始终处于拉紧状态；这样当本发明正常滑动于动力绳上时，静力绳松弛长度保证在0.5米内，起到保护使用者的作用。

当使用者利用本发明攀爬时，首先动力绳的上端与固定机构相连接，另一端穿过第一绳孔和第二绳孔与摆动板和摩擦轮相配合；静力绳的一端安装在u型板上，另一端安装在使用者的防护装置上；在静力绳、u型板和圆杆的重力下，圆杆挤压压力传感器。

当使用者攀爬时不小心意外失足后，由于使用者的自由落体，静力绳从松弛状态变为拉紧状态，那么使用者可以经静力绳、u型板和圆杆拉动摆动板的第二弧形板向下摆动，进而第一弧形板向上摆动而紧紧挤压动力绳，在第一单向离合环的单向作用下，摩擦轮无法旋转；动力绳在摩擦轮和摆动板的紧紧挤压下被限位，这样本发明将无法在动力绳上滑动，进而防止了使用者持续下坠。由于动力绳的弹性缓冲作用，当动力绳被拉伸到最大极限时，使用者下坠到最低点，此时使用者的速度为零；随后在动力绳的弹性恢复下，动力绳带动本发明和使用者向上反弹，在反弹的过程中分为两个阶段：第一阶段是：当动力绳拉动本发明向上反弹到静力绳从松弛状态变为拉紧状态时所在的位置时，本发明在反弹力拉动下速度达到最大值，且动力绳处于未被拉伸的状态，动力绳反弹拉动力在本发明速度达到最大值时消失，在第一阶段的反弹过程中，动力绳的反弹拉动力持续拉动着本发明，那么圆杆将持续挤压压力传感器；第二阶段，由于动力绳反弹拉动力的消失，那么在本发明的惯性下，本发明会继续向上移动，位于导绳条之上且未进入第一绳孔的动力绳变的松弛，且在整个移动过程中，由于本发明的使用者会出现失重状态，那么静力绳、u型板和圆杆的重力效应将会失效，圆杆不再挤压压力传感器，那么在压力传感器的控制下，伺服电机启动，进而伺服电机经驱动轴、圆盘和驱动环带动摩擦轮旋转；摩擦轮在此旋转方向上不受第一单向离合环的限制，摩擦轮使得动力绳被向下拉紧；相对地本发明设备在摩擦轮的单向旋转下被向上拉，这样位于导绳条之上且未进入第一绳孔的动力绳的长度就减小了。

当减小的位于导绳条之上且未进入第一绳孔的动力绳再次被本发明设备和使用者拉伸时，重复上述反弹的第一阶段和第二阶段，且随后重复的幅度将会比上一次越来越小，直到本发明设备和使用者不再拉伸动力绳，使用者最终在动力绳的反复缓冲下停止下来。

使用者因为意外而突然下坠时，在下降器的保护作用下，动力绳被拉紧且在动力绳的弹性缓冲下，动力绳会出现类似蹦极一样的反复伸长收缩的过程；本发明的设计减小了的动力绳可被拉伸的长度和次数，这样使用者在下坠过程中的往复缓冲的次数就会减少，对使用者的身体的损害大大降低，更加保护了使用者。

在使用者最后安全地再次抓住攀爬的安全点后，动力绳不在被拉伸，在静力绳、u型板和圆杆的自身重力下，圆杆再次挤压压力传感器，伺服电机最终停止旋转；由于使用者再次抓住攀爬的安全点，所以使用者的身体不在拉动第一弧形板向下摆动，进而摆动板将无法与摩擦轮紧紧挤压配合来摩擦限位动力绳，使用者可以拉动总固定板使得本发明在动力绳上跟随使用者的移动而移动。

相对于传统的下降器技术，本发明利用使用者的突然下坠产生的重力拉动作用，使得摆动板与摩擦轮紧紧配合下将动力绳限位，这样使用者将会在动力绳的缓冲作用下有效的防止使用者的持续下坠；另外在摩擦轮的单向旋转带动下，摩擦轮可以将动力绳向下拉，进而缩短了被拉紧的动力绳的长度，最终使得动力绳反复缓冲的次数减少，更加有效地保护了使用者的身体。本发明结构简单，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是整体部件示意图。

图2是摆动机构示意图。

图3是摆动板结构示意图。

图4是第一涡卷弹簧安装示意图。

图5是导绳条安装示意图。

图6是导绳条剖面正视示意图。

图7是摩擦轮安装示意图。

图8是摩擦轮剖面安装正视示意图。

图9是摩擦轮与动力绳配合示意图。

图中标号名称：1、摆动机构；2、静力绳；3、导绳条；4、第一固定板；5、总固定板；6、动力绳；7、摩擦轮；8、第一单向离合环；9、伺服电机；10、摆动板；11、l型固定板；12、第一涡卷弹簧；13、u型板；14、第一弧形板；15、第二弧形板；16、销孔；17、圆孔；18、压力传感器；19、销；20、第一连接块；21、圆杆；22、固定轴；23、竖直条；24、第一弧形条；25、第二弧形条；26、第一绳孔；27、第二绳孔；28、驱动轴；29、驱动环；30、圆盘。

具体实施方式

如图1所示，它包括摆动机构1、静力绳2、导绳条3、第一固定板4、总固定板5、动力绳6、摩擦轮7、第一单向离合环8、伺服电机9、u型板13、第一绳孔26、第二绳孔27、驱动轴28、l型固定板11、驱动轴28、驱动环29、圆盘30、固定轴22，如图1所示，其中总固定板5上安装有第一固定板4和l型固定板11；伺服电机9和摆动机构1安装在总固定板5上；如图5所示，导绳条3安装在第一固定板4上；导绳条3由竖直条23、第一弧形条24和第二弧形条25构成；如图6所示，导绳条3中开有第一绳孔26；第一绳孔26贯穿竖直条23和第一弧形条24且贯穿到第二弧形条25的中端；第二弧形条25的下端开有第二绳孔27且第二绳孔27与第一绳孔26相通；如图7、8所示，驱动轴28的一端与伺服电机9轴相连接，另一端安装有圆盘30；固定轴22的一端安装在l型固定板11上，另一端安装有第一单向离合环8；摩擦轮7安装在第一单向离合环8的外圆面上；驱动环29的一端安装在圆盘30未连接驱动轴28的侧面上，另一端安装在摩擦轮7的侧面上；如图9所示，动力绳6穿过第一绳孔26和第二绳孔27与摆动机构1和摩擦轮7相配合；如图2所示，静力绳2的一端安装在摆动机构1上。

如图2所示，上述摆动机构1包括摆动板10、第一涡卷弹簧12、销孔16、圆孔17、压力传感器18、销19、第一连接块20、圆杆21，如图3所示，其中摆动板10由第一弧形板14和第二弧形板15构成；第一弧形板14和第二弧形板15相连接的中间位置开有销孔16；第二弧形板15上开有圆孔17；压力传感器18安装在圆孔17的内圆面上；如图2、4所示，u型板13中安装有圆杆21；圆杆21位于圆孔17中且与压力传感器18相配合；销19的一端安装在总固定板5上，另一端安装在销孔16中；第一涡卷弹簧12嵌套在销19上，第一涡卷弹簧12的一端安装在销19的外圆面上，另一端通过第一连接块20安装在摆动板10上。

如图2所示，上述静力绳2的一端安装在u型板13上。

如图9所示，上述动力绳6与摆动板10的一端相摩擦配合。

上述第一绳孔26的直径与动力绳6的直径相同；第二绳孔27的直径大于第一绳孔26的直径。

上述竖直条23的中心线与静力绳2的自然下垂的轴线共线。

上述第一涡卷弹簧12始终处于压缩状态。

上述伺服电机9的启动由压力传感器18控制。

上述第一绳孔26的内圆面上涂有润滑材料。

上述动力绳6的上端与固定机构相连接。

上述静力绳2未连接u型板13的一端安装在防护装置上。

本发明中摆动机构1：销19的一端安装在总固定板5上，另一端安装在销孔16中，那么摆动板10可以围绕销19的轴线摆动；第一涡卷弹簧12始终处于压缩状态，那么在第一涡卷弹簧12的复位作用下，摆动板10的一端始终可以与动力绳6或者摩擦轮7的外圆面相摩擦配合；第一涡卷弹簧12所提供的复位力比较小，无法将动力绳6通过摩擦接触限位。圆杆21与压力传感器18相配合，那么当圆杆21挤压压力传感器18时，压力传感器18无法产生信号，伺服电机9无法启动；当圆杆21未挤压压力传感器18时，压力传感器18产生信号，伺服电机9启动旋转。

导绳条3被第一固定板4固定；第二绳孔27的直径大于第一绳孔26的直径，那么动力绳6在与摆动板10和摩擦轮7的接触处，第二绳孔27不影响动力绳6被摩擦轮7拉动。

第一单向离合环8被固定轴22固定在l型固定板11上；摩擦轮7安装在第一单向离合环8上，由于第一单向离合环8的单向作用，那么摩擦轮7只能沿着单一方向旋转，且摩擦轮7的旋转只能使得动力绳6被向下拉；驱动轴28的一端与伺服电机9轴相连接，另一端安装有圆盘30，驱动环29的一端安装在圆盘30未连接驱动轴28的侧面上，另一端安装在摩擦轮7的侧面上，那么伺服电机9可以经驱动轴28、圆盘30和驱动环29带动摩擦轮7旋转。

竖直条23的中心线与静力绳2的自然下垂的轴线共线，那么位于导绳条3之上且未进入第一绳孔26的动力绳6就与静力绳2的自然下垂的轴线共线，这样就保证了本发明在拉动动力绳6时，位于导绳条3之上且未进入第一绳孔26的动力绳6始终处于竖直状态，有利于本发明的滑动下降。

上述固定装置安装在攀岩顶处，用于牵引动力绳6，保证使用者在向上攀爬过程中，动力绳6始终处于拉紧状态；这样当本发明正常滑动于动力绳6上时，静力绳2松弛长度保证在0.5米内，起到保护使用者的作用。

具体实施方式：当使用者利用本发明攀爬时，首先动力绳6的上端与固定机构相连接，另一端穿过第一绳孔26和第二绳孔27与摆动板10和摩擦轮7相配合；静力绳2的一端安装在u型板13上，另一端安装在使用者的防护装置上；在静力绳2、u型板13和圆杆21的重力下，圆杆21挤压压力传感器18。

当使用者攀爬时不小心意外失足后，由于使用者的自由落体，静力绳2从松弛状态变为拉紧状态，那么使用者可以经静力绳2、u型板13和圆杆21拉动摆动板10的第二弧形板15向下摆动，进而第一弧形板14向上摆动而紧紧挤压动力绳6，在第一单向离合环8的单向作用下，摩擦轮7无法旋转；动力绳6在摩擦轮7和摆动板10的紧紧挤压下被限位，这样本发明将无法在动力绳6上滑动，进而防止了使用者持续下坠。由于动力绳6的弹性缓冲作用，当动力绳6被拉伸到最大极限时，使用者下坠到最低点，此时使用者的速度为零；随后在动力绳6的弹性恢复下，动力绳6带动本发明和使用者向上反弹，在反弹的过程中分为两个阶段：第一阶段是：当动力绳6拉动本发明向上反弹到静力绳2从松弛状态变为拉紧状态时所在的位置时，本发明在反弹力拉动下速度达到最大值，且动力绳6处于未被拉伸的状态，动力绳6反弹拉动力在本发明速度达到最大值时消失，在第一阶段的反弹过程中，动力绳6的反弹拉动力持续拉动着本发明，那么圆杆21将持续挤压压力传感器18；第二阶段，由于动力绳6反弹拉动力的消失，那么在本发明的惯性下，本发明会继续向上移动，位于导绳条3之上且未进入第一绳孔26的动力绳6变的松弛，且在整个移动过程中，由于本发明的使用者会出现失重状态，那么静力绳2、u型板13和圆杆21的重力效应将会失效，圆杆21不再挤压压力传感器18，那么在压力传感器18的控制下，伺服电机9启动，进而伺服电机9经驱动轴28、圆盘30和驱动环29带动摩擦轮7旋转；摩擦轮7在此旋转方向上不受第一单向离合环8的限制，摩擦轮7使得动力绳6被向下拉紧；相对地本发明设备在摩擦轮7的单向旋转下被向上拉，这样位于导绳条3之上且未进入第一绳孔26的动力绳6的长度就减小了。

当减小的位于导绳条3之上且未进入第一绳孔26的动力绳6再次被本发明设备和使用者拉伸时，重复上述反弹的第一阶段和第二阶段，且随后重复的幅度将会比上一次越来越小，直到本发明设备和使用者不再拉伸动力绳6，使用者最终在动力绳6的反复缓冲下停止下来。

使用者因为意外而突然下坠时，在下降器的保护作用下，动力绳6被拉紧且在动力绳6的弹性缓冲下，动力绳6会出现类似蹦极一样的反复伸长收缩的过程；本发明的设计减小了的动力绳6可被拉伸的长度和次数，这样使用者在下坠过程中的往复缓冲的次数就会减少，对使用者的身体的损害大大降低，更加保护了使用者。

在使用者最后安全地再次抓住攀爬的安全点后，动力绳6不在被拉伸，在静力绳2、u型板13和圆杆21的自身重力下，圆杆21再次挤压压力传感器18，伺服电机9最终停止旋转；由于使用者再次抓住攀爬的安全点，所以使用者的身体不在拉动第一弧形板14向下摆动，进而摆动板10将无法与摩擦轮7紧紧挤压配合来摩擦限位动力绳6，使用者可以拉动总固定板5使得本发明在动力绳6上跟随使用者的移动而移动。

综上所述，本发明的主要有益效果是：本发明利用使用者的突然下坠产生的重力拉动作用，使得摆动板10与摩擦轮7紧紧配合下将动力绳6限位，这样使用者将会在动力绳6的缓冲作用下有效的防止使用者的持续下坠；另外在摩擦轮7的单向旋转带动下，摩擦轮7可以将动力绳6向下拉，进而缩短了被拉紧的动力绳6的长度，最终使得动力绳6反复缓冲的次数减少，更加有效地保护了使用者的身体。本发明结构简单，具有较好的使用效果。