本实用新型涉及一种多功能高空作业升降器。
背景技术：
在本申请人另案申请的专利中，提供了一种方便易带，在没有外界动力辅助下，能够实现在手动控制高空个人安全降落、半空停止作业、手动上升等功能的反吊升降器。该反吊升降器将爬升单元和垂降单元设计成两个相对独立的机构，在驱动力作用下实现反吊升降器整体爬升，尤其在下降时可提供多重制动，使得下降过程更安全，且更加简单可控。
上述反吊升降器可广泛适用于高山探险、高楼作业等领域，且主要为人力驱动而设计，以避免供电不足时产生危险，然而在一些特殊领域中，如军事、反恐、维和行动中利用直升机进行空降，纯人力驱动的升降装置操作复杂、行动缓慢，且功能较为单一。
技术实现要素：
为解决上述问题，本实用新型提出了一种可由电力驱动实现自动升降的多功能高空作业升降器。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
包括机架、主轴、轴承安装座、绕绳轴、单向轴承、第一主动制动单元；
所述主轴固定安装于所述机架，所述轴承安装座以可旋转方式安装于所述主轴，且所述轴承安装座固定安装于所述绕绳轴内，所述绕绳轴与绳索的一端连接，所述绳索的另一端设有用于与安全固定物连接固定的连接器；所述单向轴承的外圈安装于所述轴承安装座，以在所述绕绳轴正转时带动所述轴承安装座以及所述单向轴承的外圈旋转，并收纳所述绳索实现上升，并在所述绕绳轴反转时带动所述轴承安装座、所述单向轴承的外圈以及所述单向轴承的内圈旋转，并释放所述绳索实现下降；
所述第一主动制动单元包括鼓刹安装架、第一鼓刹、第一鼓刹控制器；所述第一鼓刹包括第一鼓刹制动轴、第一鼓刹片以及第一刹鼓，所述第一鼓刹制动轴通过所述鼓刹安装架安装于所述主轴，且所述第一鼓刹制动轴与第一鼓刹控制器连接并受所述第一鼓刹控制器控制，所述第一鼓刹片与所述第一鼓刹制动轴连接以受所述第一鼓刹制动轴控制实现所述第一鼓刹片的扩张或收缩，所述第一刹鼓则与所述单向轴承固定连接，以在所述绕绳轴反转释放所述绳索时，通过所述第一鼓刹控制器实现对下降速度的控制。
本实用新型提供的多功能高空作业升降器在驱动力作用下实现多功能高空作业升降器整体爬升，可采用人力或电力驱动，尤其在下降时可提供多重制动，使得无论是爬升还是下降都操作简单、行动迅捷，不仅适用于高山探险、高楼作业、消防救援或个人逃生等领域，还可以作为军事、反恐、维和行动用途。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型实施例结构示意图；
图2为本实用新型实施例隐藏外壳后的结构示意图；
图3为本实用新型实施例绕绳轴与主轴的结构示意图；
图4为图3的A-A方向剖面图；
图4a、图4b为本实用新型实施例第二主动制动单元结构示意图；
图4c为本实用新型实施例调节旋钮、压缩弹簧结构示意图；
图5为本实用新型实施例隐藏外壳、安全带、支架、绳索、绕绳轴后的结构示意图；
图6为本实用新型实施例鼓刹控制器结构示意图；
图7、8为本实用新型实施例驱动单元结构示意图；
图7a为图7中A处放大示意图；
图9、图10为本实用新型实施例离合器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1～图5所示，一种多功能高空作业升降器，包括机架、主轴1、轴承安装座2、绕绳轴3、单向轴承4、第一主动制动单元；其中机架包括两块安装板5，两块安装板5之间通过螺杆连接形成框架式结构，机架材料在保证强度的同时可根据应用领域进行选择，如作为消防应急产品时采用铝合金材料保证最大强度，作为攀岩爱好者器材或者军事用途时采用碳纤维材料保持轻便，并提供安全带以供佩戴者背负，其中安全带可以包括肩带6、腰带7以及腿部绑带8；所述主轴1固定安装于所述机架的两块安装板5之间，所述轴承安装座2 以可旋转方式安装于所述主轴1，使所述轴承安装座2可以绕所述主轴1旋转；且所述轴承安装座2固定安装于所述绕绳轴3内，当所述绕绳轴3旋转时可以带动所述轴承安装座2旋转，所述绕绳轴3与绳索9的一端连接，所述绳索9的另一端设有用于与安全固定物连接固定的连接器10，本实施例中的连接器10采用快速卡扣；所述单向轴承4的外圈安装于所述轴承安装座2，以在所述绕绳轴3正转时带动所述轴承安装座2以及所述单向轴承4的外圈旋转，收纳所述绳索9 实现上升，并在所述绕绳轴3反转时带动所述轴承安装座2、所述单向轴承4的外圈以及所述单向轴承4的内圈旋转，释放所述绳索9实现下降；
继续参考图4，所述第一主动制动单元包括鼓刹安装架11、第一鼓刹、第一鼓刹控制器；
所述第一鼓刹包括第一鼓刹制动轴12、第一鼓刹片以及第一刹鼓13，所述第一鼓刹制动轴12通过所述鼓刹安装架11安装于所述主轴1，且所述第一鼓刹制动轴12与第一鼓刹控制器连接并受所述第一鼓刹控制器控制，所述第一鼓刹片与所述第一鼓刹制动轴12连接以受所述第一鼓刹制动轴12控制实现所述第一鼓刹片的扩张或收缩，所述第一刹鼓13则与所述单向轴承4的内圈固定连接，并与主轴1可旋转安装，以在所述绕绳轴3反转释放所述绳索9时，通过所述第一鼓刹控制器实现对下降速度的控制。
如图6所示，所述第一鼓刹控制器包括手刹器14、刹绳15、制动杆16，所述手刹器14与所述刹绳15的一端连接，以通过按压所述手刹器14拉动所述刹绳15，所述刹绳15的另一端与所述制动杆 16连接，所述制动杆16与所述第一鼓刹制动轴12连接，以通过拉动所述刹绳15控制所述第一鼓刹制动轴12；
所述刹绳15还设有复位弹簧17，以在释放所述手刹器14时使所述刹绳15回复为初始状态。
实施例2
实施例1中实现了多功能高空作业升降器的手动控制下降，除此功能之外，所述绕绳轴3还可以与驱动单元连接，以通过所述驱动单元驱动所述绕绳轴3旋转，实现多功能高空作业升降器的上升。
上述实施例中，所述驱动单元可以包括双向电机、蜗杆传动减速器，其中双向电机由蓄电池供电，所述双向电机通过所述蜗杆传动减速器与所述绕绳轴3连接，以通过所述双向电机实现所述绕绳轴3的正转或反转，进而通过电动收纳所述绳索9实现上升或通过电动释放所述绳索9实现下降。
实施例3
除实施例2提供的双向电机实现电动上升和电动下降功能之外，也可以由驱动电机实现单向上升，并结合手动控制下降。
如图7、8所示，所述驱动单元包括电机18、第一离合单元19 以及齿轮组20，电机18由蓄电池供电，所述电机18的输出端通过第一离合单元19与所述齿轮组20连接，所述齿轮组20可以采用锥齿轮的方式与所述绕绳轴3连接，以在电机18驱动时使所述第一离合单元19处于接合状态，从而进一步驱动所述绕绳轴3旋转绕绳，并在所述绕绳轴3反转释放绳索9时使所述第一离合单元19处于分离状态。
实施例4
实施例3中实现了电动单向上升，也可以通过手动控制实现上升功能以适应不同需求。
同样可参考图7、8，所述驱动单元包括摇杆(未标示)、第二离合单元21以及齿轮组20，所述摇杆通过第二离合单元21与所述齿轮组20连接，所述齿轮组20与所述绕绳轴3连接，以在摇杆正向摆动时使所述第二离合单元21处于接合状态，从而进一步驱动所述绕绳轴3旋转绕绳，并在摇杆反向摆动或所述绕绳轴3反转释放绳索 9时使所述第二离合单元21处于分离状态
上述实施例3和实施例4中，所述第一离合单元19和第二离合单元21结构可以相同，以第一离合单元19为例，如图9、10所示，所述第一离合单元19包括用于与所述电机18或所述摇杆连接的蜗轮 22，且所述齿轮组20的齿轮轴23穿过所述蜗轮22的中心，所述蜗轮22内设有空腔，并在空腔内壁设有楔形凸起24；所述空腔内还设有楔座25，所述楔座25沿所述齿轮轴的径向设有滑槽，所述滑槽由内而外依次设有滚珠26、楔块27，所述楔块27相对所述楔形凸起24的一面与所述楔形凸起24形状匹配，以在所述蜗轮22正向旋转时通过楔形凸起24将所述楔块27向滑槽内侧挤压；所述楔块27相对所述滚珠26的一面为弧面或斜面，以在楔块27向滑槽内侧挤压时进一步将所述滚珠26向所述齿轮轴挤压，进而在所述蜗轮22正向旋转时通过所述楔块27、滚珠26带动所述齿轮轴转动实现接合，并在所述蜗轮22反向旋转时实现与所述齿轮轴的分离。
作为上述第一离合器或第二离合器的改进方案，所述楔座25还设有若干个安装孔，所述空腔内壁还设有悬臂28，所述悬臂28的自由端位于所述安装孔中，一复位弹簧29的一端与所述安装孔相抵，另一端与所述悬臂28相抵，以在所述蜗轮22失去驱动力后实现所述蜗轮22与所述齿轮轴的自动分离。
继续参考图4，作为上述实施例1～4的改进，还包括被动制动单元，所述被动制动单元包括第二鼓刹、第二鼓刹控制器；所述第二鼓刹包括第二鼓刹制动轴30、第二鼓刹片以及第二刹鼓，所述第二鼓刹制动轴30通过鼓刹安装架11安装于主轴1，且所述第二鼓刹制动轴30与所述第二鼓刹控制器连接并受所述第二鼓刹控制器控制，所述第二鼓刹片与所述第二鼓刹制动轴30连接以受所述第二鼓刹制动轴30控制实现扩张以与所述绕绳轴3摩擦，进而实现上升速度或下降速度的控制。
参考图4、图4a，作为上述实施例1～4的改进，还包括第二主动制动单元，所述第二主动制动单元包括棘爪31、棘轮32、第一刹盘 33、第二刹盘34，所述棘爪31通过扭簧安装于所述轴承安装座2的外侧，也可以安装于所述单向轴承4的外圈，以在所述单向轴承4旋转时在离心力作用下外张，所述棘轮32位于所述棘爪31外侧，且所述棘轮32与所述第一刹盘33连接，所述第一刹盘33设有摩擦片，且所述第一刹盘33以可旋转方式安装在主轴1上，所述第二刹盘34 也设有摩擦片，且所述第二刹盘34以可旋转方式安装在所述主轴1 上，以当所述单向轴承4达到一定转速时，使所述棘爪31与棘轮32 啮合，通过第一刹盘33与第二刹盘34之间的摩擦力带动所述第二刹盘34旋转；
结合图4b所示，第二主动制动单元还包括带动片35、第三鼓刹片36，所述带动片35安装于所述第二刹盘34；所述第三鼓刹片36 安装于所述主轴1或所述机架，并位于所述带动片35的转动行程范围内，且所述第三鼓刹片36设于所述绕绳轴3内侧，以当所述第二刹盘34转动时，带动所述带动片35转动，进而使所述第三鼓刹片 36扩张，对所述绕绳轴3进行制动。
结合上述实施例1～4，通过第一主动制动单元在初始状态即提供制动，避免多功能高空作业升降器在释放绳索9下降时的初始速度太快，并可以通过第一主动制动单元对制动力进行控制；假设多功能高空作业升降器下降速度过快超出第一主动制动单元的制动范围，第二主动制动单元进一步及时、主动介入从而实现了多重制动，确保在没有任何人力操控时也不发生急坠；被动制动单元则实现了上升速度或下降速度的人工控制。
如图4c所示，作为上述实施例1～4的改进，还包括调节旋钮37、压紧弹簧38，所述调节旋钮37与所述主轴1螺纹连接，所述压紧弹簧38位于所述第二刹盘34与所述调节旋钮37之间，通过所述调节旋钮37实现对所述第二刹盘34与所述第一刹盘33的摩擦力。
如图7a所示，作为上述实施例1～4的改进，还包括排绳器，所述排绳器包括往复丝杠39、滑块40以及定位轴41，所述往复丝杠 39与所述绕绳轴3传动连接，其设有两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽，所述螺纹槽两端与所述往复丝杠39本体的过渡处形成楔形面，所述滑块40内设有与所述滑块40铰接的拨块，所述拨块与所述往复丝杠39的其中一条螺纹槽连接，实现所述滑块40在所述往复丝杠 39上的往复运动，所述滑块40还与一条平行于所述往复丝杠39的定位轴41滑动连接以防止所述滑块40自转，所述绳索9的一端穿过所述滑块40后与所述绕绳轴3连接，实现多功能高空作业升降器爬升过程中的自动排绳。
继续参考图7a，所述机架还设有用于防止绳索缠绕的夹绳器，所述夹绳器包括安装块42，所述安装块42设有用于绳索穿过的通槽，所述通槽的侧壁设有夹片43。
上述实施例中，绕绳轴3与机架之间设有滚轮，以避免绕绳轴3 变形膨胀时与机架发生干涉。
上述实施例中，机架外部设有外壳，外壳由硬质材料如金属板、硬塑料制成，外壳外侧设有加强筋，外壳下部设有滑轮44。
上述实施例中，机架上还设有快速扣45，以通过该快速扣实现多功能高空作业升降器的反吊。
上述实施例中，壳体可以设有收纳槽，以将安全带收纳，且连接器10与安全带可以通过快速扣连接。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：
1.一种多功能高空作业升降器，其特征在于：
包括机架、主轴、轴承安装座、绕绳轴、单向轴承、第一主动制动单元；
所述主轴固定安装于所述机架，所述轴承安装座以可旋转方式安装于所述主轴，且所述轴承安装座固定安装于所述绕绳轴内，所述绕绳轴与绳索的一端连接，所述绳索的另一端设有用于与安全固定物连接固定的连接器；所述单向轴承的外圈安装于所述轴承安装座，以在所述绕绳轴正转时带动所述轴承安装座以及所述单向轴承的外圈旋转，并收纳所述绳索实现上升，并在所述绕绳轴反转时带动所述轴承安装座、所述单向轴承的外圈以及所述单向轴承的内圈旋转，并释放所述绳索实现下降；
所述第一主动制动单元包括鼓刹安装架、第一鼓刹、第一鼓刹控制器；
所述第一鼓刹包括第一鼓刹制动轴、第一鼓刹片以及第一刹鼓，所述第一鼓刹制动轴通过所述鼓刹安装架安装于所述主轴，且所述第一鼓刹制动轴与第一鼓刹控制器连接并受所述第一鼓刹控制器控制，所述第一鼓刹片与所述第一鼓刹制动轴连接以受所述第一鼓刹制动轴控制实现所述第一鼓刹片的扩张或收缩，所述第一刹鼓则与所述单向轴承固定连接，以在所述绕绳轴反转释放所述绳索时，通过所述第一鼓刹控制器实现对下降速度的控制。
2.如权利要求1所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述第一鼓刹控制器包括手刹器、刹绳、制动杆，所述手刹器与所述刹绳的一端连接，以通过按压所述手刹器拉动所述刹绳，所述刹绳的另一端与所述制动杆连接，所述制动杆与所述第一鼓刹制动轴连接，以通过拉动所述刹绳控制所述第一鼓刹制动轴；
所述刹绳还设有复位弹簧，以在释放所述手刹器时使所述刹绳回复为初始状态。
3.如权利要求1所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述绕绳轴与驱动单元连接，以通过所述驱动单元驱动所述绕绳轴旋转。
4.如权利要求3所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述驱动单元包括双向电机、蜗杆传动减速器，所述双向电机通过所述蜗杆传动减速器与所述绕绳轴连接，以通过所述双向电机实现所述绕绳轴的正转或反转，进而通过电动收纳所述绳索实现上升或通过电动释放所述绳索实现下降。
5.如权利要求3所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述驱动单元包括电机、第一离合单元以及齿轮组，所述电机的输出端通过第一离合单元与所述齿轮组连接，所述齿轮组与所述绕绳轴连接，以在电机驱动时使所述第一离合单元处于接合状态，从而进一步驱动所述绕绳轴旋转绕绳，并在所述绕绳轴反转释放绳索时使所述第一离合单元处于分离状态。
6.如权利要求5所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述第一离合单元包括用于与所述电机连接的蜗轮，且所述齿轮组的齿轮轴穿过所述蜗轮的中心，所述蜗轮内设有空腔，并在空腔内壁设有楔形凸起；
所述空腔内还设有楔座，所述楔座沿所述齿轮轴的径向设有滑槽，所述滑槽由内而外依次设有滚珠、楔块，所述楔块相对所述楔形凸起的一面与所述楔形凸起形状匹配，以在所述蜗轮正向旋转时通过楔形凸起将所述楔块向滑槽内侧挤压；所述楔块相对所述滚珠的一面为弧面或斜面，以在楔块向滑槽内侧挤压时进一步将所述滚珠向所述齿轮轴挤压，进而在所述蜗轮正向旋转时通过所述楔块、滚珠带动所述齿轮轴转动实现接合，并在所述蜗轮反向旋转时实现与所述齿轮轴的分离。
7.如权利要求3所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述驱动单元包括摇杆、第二离合单元以及齿轮组，所述摇杆通过第二离合单元与所述齿轮组连接，所述齿轮组与所述绕绳轴连接，以在摇杆正向摆动时使所述第二离合单元处于接合状态，从而进一步驱动所述绕绳轴旋转绕绳，并在摇杆反向摆动或所述绕绳轴反转释放绳索时使所述第二离合单元处于分离状态。
8.如权利要求7所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述第二离合单元包括用于与所述摇杆连接的蜗轮，且所述齿轮组的齿轮轴穿过所述蜗轮的中心，所述蜗轮内设有空腔，并在空腔内壁设有楔形凸起；
所述空腔内还设有楔座，所述楔座沿所述齿轮轴的径向设有滑槽，所述滑槽由内而外依次设有滚珠、楔块，所述楔块相对所述楔形凸起的一面与所述楔形凸起形状匹配，以在所述蜗轮正向旋转时通过楔形凸起将所述楔块向滑槽内侧挤压；所述楔块相对所述滚珠的一面为弧面或斜面，以在楔块向滑槽内侧挤压时进一步将所述滚珠向所述齿轮轴挤压，进而在所述蜗轮正向旋转时通过所述楔块、滚珠带动所述齿轮轴转动实现接合，并在所述蜗轮反向旋转时实现与所述齿轮轴的分离。
9.如权利要求6或8所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述楔座还设有安装孔，所述空腔内壁还设有悬臂，所述悬臂的自由端位于所述安装孔中，一复位弹簧的一端与所述安装孔相抵，另一端与所述悬臂相抵，以在所述蜗轮失去驱动力后实现所述蜗轮与所述齿轮轴的自动分离。
10.如权利要求1所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：还包括被动制动单元，所述被动制动单元包括第二鼓刹、第二鼓刹控制器；所述第二鼓刹包括第二鼓刹制动轴、第二鼓刹片以及第二刹鼓，所述第二鼓刹制动轴通过鼓刹安装架安装于主轴，且所述第二鼓刹制动轴与所述第二鼓刹控制器连接并受所述第二鼓刹控制器控制，所述第二鼓刹片与所述第二鼓刹制动轴连接以受所述鼓刹制动轴控制实现扩张以与所述绕绳轴摩擦，进而实现上升速度或下降速度的控制。
11.如权利要求1或10所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：还包括第二主动制动单元，所述第二主动制动单元包括棘爪、棘轮、第一刹盘、第二刹盘，所述棘爪通过扭簧安装于所述轴承安装座的外侧或所述单向轴承的外圈，以在所述单向轴承旋转时在离心力作用下外张，所述棘轮位于所述棘爪外侧，且所述棘轮与所述第一刹盘连接，所述第一刹盘设有摩擦片，且所述第一刹盘以可旋转方式安装在主轴上，所述第二刹盘也设有摩擦片，且所述第二刹盘以可旋转方式安装在所述主轴上，以当所述单向轴承达到一定转速时，使所述棘爪与棘轮啮合，通过第一刹盘与第二刹盘之间的摩擦力带动所述第二刹盘旋转；
所述第二主动制动单元还包括带动片、第三鼓刹片，所述带动片安装于所述第二刹盘；所述第三鼓刹片安装于所述主轴或所述机架，并位于所述带动片的转动行程范围内，且所述第三鼓刹片设于所述绕绳轴内侧，以当所述第二刹盘转动时，带动所述带动片转动，进而使所述第三鼓刹片扩张，对所述绕绳轴进行制动。
12.如权利要求11所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：还包括调节旋钮、压紧弹簧，所述调节旋钮与所述主轴螺纹连接，所述压紧弹簧位于所述第二刹盘与所述调节旋钮之间，通过所述调节旋钮实现对所述第二刹盘与所述第一刹盘的摩擦力。
13.如权利要求1所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：还包括排绳器，所述排绳器包括往复丝杠、滑块以及定位轴，所述往复丝杠与所述绕绳轴传动连接，其设有两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽，所述螺纹槽两端与所述往复丝杠本体的过渡处形成楔形面，所述滑块内设有与所述滑块铰接的拨块，所述拨块与所述往复丝杠的其中一条螺纹槽连接，实现所述滑块在所述往复丝杠上的往复运动，所述滑块还与一条平行于所述往复丝杠的定位轴滑动连接以防止所述滑块自转，所述绳索的一端穿过所述滑块后与所述绕绳轴连接，实现多功能高空作业升降器爬升过程中的自动排绳。
14.如权利要求1所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述绕绳轴与所述机架之间设有滚轮。
15.如权利要求1所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述机架设有壳体，所述壳体外侧设有滑轮。
16.如权利要求1所述的一种多功能高空作业升降器，其特征在于：所述机架还设有用于防止绳索缠绕的夹绳器，所述夹绳器包括安装块，所述安装块设有用于绳索穿过的通槽，所述通槽的侧壁设有夹片。
技术总结
本实用新型提供了一种多功能高空作业升降器，包括机架、主轴、轴承安装座、绕绳轴、单向轴承、第一主动制动单元，还包括第二主动制动单元、被动制动单元。本实用新型提供的多功能高空作业升降器将爬升单元和垂降单元设计成两个相对独立的机构，在驱动力作用下实现多功能高空作业升降器整体爬升，可采用人力或电力驱动，尤其在下降时可提供多重制动，使得无论是爬升还是下降都操作简单、行动迅捷，不仅适用于高山探险、高楼作业、消防救援或个人逃生等领域，还可以作为军事、反恐、维和行动用途。
技术研发人员：陈伟晓
受保护的技术使用者：陈伟晓
技术研发日：.11.27
技术公布日：.08.16
