用于负载支撑架的具有水平稳定装置的起重设备 【技术领域】
本发明涉及一种用于一负载的起重设备，该负载例如为用于高处的照明设备，尤其涉及一种用于负载支持架的具有水平稳定装置的起重设备，该负载可拆卸地连接在该负载支撑架上。
背景技术
在高的天花板的建筑结构中，例如音乐大厅、体育馆、会议大厅，通常使用起重设备来完成高处照明设备的维护工作。例如，如图10所示，欧洲专利公开号No.1193442 A2公开了这样一种起重设备。这个起重设备1S主要包括：一个固定于天花板的底座2S；一个负载支撑架3S，一照明设备可拆卸地连接在该负载支撑架上；一对在该底座和负载支撑架之间延伸的缆绳4S，一个装配在该底座上并与该缆绳的一端相连的驱动装置(未示出)以有效地从底座中收缩或拉出该缆绳。
从在安全工作的状态下方便照明设备地维护工作考虑，这个起重设备还在负载支撑架3S中装有一个缆绳长度调节装置，利用该调节装置可以容易地调节缆绳长度使得负载支撑架的下降位置足以进行照明设备的维修工作以避免高空作业的危险。
如图11A～11C所示，缆绳长度调节装置包括一圆棒状的卷轴60S，它在负载支撑架3S的支撑架箱体30S中可旋转地支撑。每根缆绳4S的一端被固定连接在驱动装置的卷鼓(未示出)上，其另一端固定连接在卷轴60S上。卷轴60S还具有一个长孔64S，一专用工具48S可以通过形成于负载支撑架箱体30S上表面的切口34S插入到长孔64S中，以便约束卷轴的旋转。另外，卷轴60S可以在相应的轴端具有啮合槽65S，这样专用工具48S的尖端便可以啮合于其上。卷轴60S的啮合槽65S暴露于支撑架箱体的外部以易于使用，如图10所示。
通过使用如上所述的缆绳长度调节装置，缆绳的长度可以按如下方法进行调节。专用工具48S的尖端啮合住卷轴60S的一个啮合槽65S，然后用这个专用工具来旋转卷轴以便缠绕期望的缆绳数量。在这个起重设备中，由于两根缆绳4S都是以同样的缠绕方向缠绕到卷轴60S上，如图11A所示，缆绳的缠绕操作可以通过旋转卷轴60S来进行。另外，由于在负载支撑架3S的悬挂状态下需要一个适合的拉力作用到缆绳4S上，所以将缆绳缠绕到卷轴60S上时是没有松弛的。当缆绳4S缠绕到卷轴60S上的期望数量之后，将专用工具48S从啮合槽65S中取出，然后通过支撑架箱体30S的切口34S插入卷轴的长孔64S中，以便约束卷轴的旋转，以防止缆绳4S从卷轴上松开。
另外，从防止带有照明设备的负载支撑架倾斜的方面考虑，有待改进传统的起重装置。例如，由于缆绳长度的变化以及分别连接于卷轴和驱动装置的卷鼓的缆绳各端位置的变化，很难提供两根缆绳之间的相同的有效长度。这就意味着负载支撑架的倾斜是很可能发生的。
根据上述的起重设备，为了获得在底座和负载支撑架之间缆绳的期望的有效长度，可以通过旋转卷轴来调节缆绳长度。但是，由于两个缆绳是以同样的缠绕方向缠绕在卷轴上的，这种缆绳长度调节装置不具有在水平位置上纠正负载支撑架的倾斜的功能。换句话说，当一根缆绳通过旋转卷轴被缠绕在其上时，另一根缆绳也同样被缠绕到卷轴上。因此，负载支撑架的倾斜不能通过卷轴的旋转来解决。
因而，从上述将负载支撑架稳定维持在一水平位置的方面考虑传统的起重设备仍具有改进的空间。
【发明内容】
因此本发明首先在于提供一种具有水平稳定装置的起重设备，其可以防止负载支撑架发生倾斜，不用额外安装复杂的保持负载支撑架水平稳定的机械装置便可以将负载支撑架稳定保持在水平位置上。
本发明的起重设备包括一个固定于天花板的底座；一个负载支撑架；一对在该底座和该负载支撑架之间延伸的第一和第二缆绳；一装配于该底座上的驱动装置；以及用于该负载支撑架的水平稳定装置。例如照明设备的一负载可拆卸地连接在该负载支撑架上。第一和第二缆绳的各一端连接于驱动装置上，使得驱动装置有效地从底座中收缩或拉出该第一和第二缆绳。该水平稳定装置包括一个水平支撑于该负载支撑架中的可自由旋转的轴。该第一缆绳的另一端连接在该轴的一端部并且以第一缠绕方向缠绕在该轴上。另一方面，该第二缆绳的另一端连接在这个轴的另一端部并且以与第一缠绕方向相反的第二缠绕方向缠绕在轴上。
根据本发明，当在第一和第二缆绳之间关于有效长度被定义为底座和负载支撑架之间的缆绳长度存在不同时，这就成为负载支撑架倾斜的一个原因。在这种情况下，由于负载支撑架和连接于该负载支撑架的负载的总重量，有效长度较短的缆绳会受到一个较大的拉力，通过将具有较短有效长度的缆绳从轴上松开所需要的长度并同时将另一根缆绳缠绕相同的长度到轴上，该水平稳定装置可有效纠正负载支撑架在水平位置上的倾斜。
换句话说，当第一缆绳的有效长度小于第二缆绳时就会发生负载支撑架的倾斜，这样连接该第一缆绳的轴的端部比连接该第二缆绳的轴的另一端部被提升到一个较高的位置。这时，负载支撑架的倾斜会让该轴沿着第一缆绳松开的方向旋转。从第二缆绳的位置看，由于第一和第二缆绳是以相反的缠绕方向互相缠绕到轴上的，所以该轴的旋转提供了第二缆绳绕轴缠绕的操作。因此，一旦发生负载支撑架的倾斜，通过第一缆绳的松开动作和第二缆绳的缠绕动作，这种倾斜可以被消除，以至于负载支撑架总是稳定保持在水平位置上。
在本发明的一个优选实施例中，该负载支撑架包括一个箱体以将该轴合并(incorporating)在其中，该轴被放置在箱体中，这样带有负载的负载支撑架的重心位于从第一和第二缆绳之间的轴的中心点向下延伸的垂直线上。在这种情况下，由于该轴受到一个平衡状态下的重力，可以实现具有较高可靠性的水平稳定装置的操作。
在本发明的另一个优选实施例中，该第一和第二缆绳是一对带状缆绳。负载支撑架包括一个箱体以将该轴合并在其中，这个箱体具有一对切口用以让带状缆绳由此穿过其顶面。这对切口在该轴的轴线方向上彼此间隔需要的距离，而且使其中的一个切口以垂直于轴向的方向相对另一个切口远离放置。在这种情况下，可以对负载支撑架进行一个平滑的上升操作来防止负载支撑架绕垂直轴的枢轴运动和负载支撑架的倾斜。
优选的是该第一和第二缆绳是一对带状缆绳，而负载支撑架包括一个箱体，在这个箱体中限定了用于合并该轴的空间，这个箱体中具有一对切口用以让所述带状缆绳由此穿过其顶面，以及一对在该轴上方的空间凸出的导向突起，每个导向突起都具有一个用来引导所述带状缆绳至所述切口的曲顶(curved top)。在这种情况下，由于每根缆绳是通过带状缆绳与导向突起的曲顶的表面接触而导入切口的，这就有可能减小对缆绳的物理破坏。另外，缆绳的缠绕/松开操作变得平稳也是一大优点。
本发明还在于提供一种上述起重设备的负载支撑架。该负载支撑架包括一个具有一底部的箱体，一负载可拆卸地连接于其上；一个水平稳定装置，其包括一水平支撑于箱体内并可自由旋转的轴，以及一对缆绳，它们的一端连接在该轴相对的端部并彼此以相反的缠绕方向缠绕到轴上。在负载支撑架的悬挂状态下，该水平稳定装置通过从轴上松开一根所述缆绳所需的长度以及同时将另一根缆绳绕轴缠绕相同的长度来有效纠正负载支撑架在水平位置上的倾斜。
从下面结合附图和具体实施例的对本发明的详细描述，将使上述以及其他目的和优点更为明显。
【附图说明】
图1是根据本发明一个优选实施例的起重设备的示意图；
图2是起重设备的缆绳构造示意图；
图3是起重设备的负载支撑架的透视图；
图4A是负载支撑架的侧视图；
图4B是负载支撑架沿图4A的M-M线的水平截面图；
图5是负载支撑架的俯视图；
图6A是起重设备的水平稳定装置透视图；
图6B和图6C是负载支撑架的部分剖面图；
图7A～图7C是用于理解水平稳定装置操作的示意图；
图8A是水平稳定装置的轴的分解示意图；
图8B是连接于缆绳的轴的端视图；
图9A～9C是作为改进轴的细长部分相对应的截面图，端视图，平面图；
图10是传统起重设备的透视图；
图11A是传统起重设备的缆绳长度调节装置的透视图；
图11B和图11C是图10中的负载支撑架的截面图；
【具体实施方式】
根据优选实施例，本发明的起重设备在下面详细叙述。要连接于起重设备的负载未作明确限定，但是包括物品如在高处使用并需要从高处取下维修的那些物品，例如，照明设备，预防犯罪的摄像机，火灾报警器，以及窗帘等。
如图1和2所示，本实施例的起重设备1包括一个固定于天花板结构的底座2；一个例如为一照明设备100的负载可拆卸地连接在该负载支撑架3上；一对第一和第二缆绳(4A，4B)在底座和负载支撑架之间延伸；一个装配于该底座2上的驱动装置5有效地从底座上收缩或拉出该第一和第二缆绳；以及一个用于负载支撑架3的一个水平稳定装置6。
底座2具有一个罩20(case)，这个罩具有一个底部开口，通过这个底部开口具有照明设备100的负载支撑架3被放置在这个罩内。另外，导向墙21形成于罩20内，这样通过导向墙环绕的支撑架空间容纳负载支撑架3。因此，当具有照明设备的负载支撑架向上移入罩20时，由于负载支撑架3借助导向墙21被平稳地导入支撑架空间，这就可以防止照明设备与罩之间的意外撞击。
驱动装置5装配于罩20内的底座2上。驱动装置包含一对卷鼓50，直流电机51和一减速齿轮装置52。缆绳(4A，4B)的一端连接于卷鼓50上，直流电机51具有一个永久磁铁和一个整流电刷以旋转卷鼓，减速齿轮装置52用于将直流电机的功率输出传送到卷鼓上。该减速齿轮装置52具有一个自锁机构用来防止这种情况，即当直流电机51处于停止状态时卷鼓的旋转反过来传送到直流电机51上。交流电机也可以代替直流电机来使用。另外，罩20的顶部可以放置一可拆卸的盖子。在这种情况下也可以容易地完成驱动装置的维护工作以及通过从罩上移去可拆卸的盖子来调节缆绳(4A，4B)的有效长度，这个长度被定义为底座2和负载支撑架3之间的缆绳长度。
优选的是缆绳(4A，4B)是一对由具有高刚度(stiffness)的金属材料制成的带状缆绳。如图2所示，每根缆绳(4A，4B)的一端连接在卷鼓50上，通过一个槽轮41向负载支撑架3垂直延伸。缆绳在同一平面内充分的延伸使得第一缆绳4A和第二缆绳4B平行。槽轮41安装在一个旋转杆42上并且彼此间隔一定的距离放置。旋转杆42的每一端由弹簧部件43支撑，以便使旋转杆42可以于槽轮41一起上下移动。因此，由缆绳的拉力变化引起的机械震动可以被弹簧部件43吸收。为了改善起重设备的安全，优选的是用传感器(未示出)检测旋转杆的垂直运动，并且缆绳的缠绕和松开操作根据传感器的输出来控制。
如图3所示，负载支撑架3具有一个圆盘状的箱体30，箱体的底部可拆卸地连接作为负载的照明设备100。水平稳定装置6包括水平支撑于箱体30内的轴60，该轴可以通过使用轴承(未示出)自由旋转，如图4A和4B所示。缆绳(4A，4B)的另一端穿过位于箱体30顶面的切口31插入箱体内(如图5所示)并且连接到轴60上。在图1和2中，数字120表示适合将照明设备100和负载支撑架3电连接及机械连接在一起的一连接器。把照明设备连接于负载支撑架的操作可以通过使用根据一种照明设备选择的传统装置来完成。
对于具有上述部件的起重设备，通过启动直流电源51，负载支撑架3可以在负载支撑架固定在罩20内的顶端位置和底部位置之间移动，缆绳从卷鼓50上松开(释放)的该底部位置使得负载支撑架3与底座2间隔所需要的距离以完成在安全状态下负载的维护工作。
如图6A～6C所示，本起重设备最重要的结构的特征在于第一缆绳4A连接在轴60的一端部并且以第一缠绕方向缠绕在轴上，而第二缆绳4B连接在这个轴60的另一个端部并且以与第一缠绕方向相反的一第二缠绕方向缠绕在轴上。简而言之，该第一和第二缆绳(4A，4B)是以相反的缠绕方向彼此缠绕在轴60上的。对于这种构造，当负载支撑架3发生倾斜时，在负载支撑架3和作为负载的照明设备100的总重量通过轴施加于缆绳(4A，4B)的情况下，水平稳定装置的轴60会自动旋转将第一缆绳从轴上松开所需要的长度，同时将第二缆绳绕轴缠绕相同的长度，从而可以纠正负载支撑架在水平位置上的倾斜。
本发明的水平稳定装置的机械原理由图7A～7C进行进一步的解释。当负载支撑架3维持一水平位置时，如图7A所示，在底座2和负载支撑架之间的第一缆绳4A的有效长度实质上等于第二缆绳4B的有效长度。但是，当由于某种原因使得第一缆绳4A的有效长度比第二缆绳4B的有效长度短的时候，如图7B所示，轴60就会出现倾斜。在这种情况下，相比于第二缆绳4B，第一缆绳4A受到一个较大的拉力，即负载支撑架3和连接于该负载支撑架上的照明设备100的总重量的一大部分。这种在第一和第二缆绳之间的拉力的不平衡成为允许轴60沿着如图7B中弯曲箭头所示的方向自由旋转的驱动力。通过轴60的这种旋转，第一缆绳4A的长度可以从轴上松开(释放)，以至于与第一缆绳连接的轴的一端向下移动，如图7B中箭头“A”所示。另一方面，通过轴的旋转，第二缆绳4B的同样长度被缠绕于轴60上，以至于与第二缆绳连接的轴的另一端向上移动，如图7B中箭头“B”所示。这样，一旦负载支撑架发生倾斜，可以通过第一根缆绳的松开运动和第二缆绳的缠绕运动来消除，以便负载支撑架可以一直维持在一水平的位置。因此，当保持负载支撑架的水平稳定状态时，可以稳定地上下移动负载支撑架。
同样的，当由于某种原因使得第一缆绳4A的有效长度变得比第二缆绳4B的有效长度大的时候，轴60发生倾斜，如图7C所示。在这种情况下，通过如图7B所示的相反方向旋转轴可以同时实现第一缆绳4A的缠绕运动及第二缆绳4B的松开运动，以便可以立刻解决负载支撑架的倾斜。在本实施例中，第一和第二缆绳(4A，4B)分别是多圈缠绕于轴60上。但是，第一和第二缆绳均可仅以轴的圆周长度的一半缠绕于轴上。
水平稳定装置的轴60的优选实施例解释如下。如图8A所示，该轴沿轴线方向被分成两个细长部分(60A，60B)。每个细长部分都有一个凸起61和一个孔62，以将一个细长部分的凸起配合于另一个细长部分的孔中。在将第一和第二缆绳的一端固定在该轴上的情况下，穿过形成在第一、第二缆绳(4A，4B)末端的缝隙45将凸起61推入孔62内。此时如图8B所示，该第一和第二缆绳被夹入两个细长部分内，使得将第一缆绳4A的末端插入细长部分之间的缝隙的方向不同于第二缆绳4B的末端插入细长部分之间的缝隙的方向，并绕轴相差180度。
图9A～9C所示的分开的轴可以用来替代图8A和图8B的分开的轴。该轴由一对细长部分(60A，60B)组成，每个细长部分具有一个螺旋孔63和一个用来接受在细长部分的两个端部的螺丝钉帽的孔64。在这种情况下，通过缆绳的缝隙45放置一个细长部分的螺旋孔63的中心以便与另一个细长部分的相应孔64的中心一致，将第一和第二缆绳(4A，4B)的各末端固定在轴上，然后拧紧插入螺旋孔中的螺丝钉80。另外，令人担心的是，当细长部分(60A，60B)沿纵向方向的侧边具有一个锐利边缘(sharp edge)的时候，缆绳和锐利边缘之间的接触容易引起缆绳的损坏。在这种情况下，优选细长部分的两边具有圆角部分65，如图9B所示。
为了实现按照上述具有高度可靠性的机械结构的水平稳定装置6的操作，优选的是具有作为负载的照明设备100的负载支撑架的重心X位于从第一和第二缆绳(4A，4B)之间的轴60的中心点向下延伸的垂直线上，如图1所示。
另外，如图6B所示，优选的是负载支撑架3的箱体30具有一对导向突起35，每个导向突起具有一个用于引导各缆绳进入切口31的曲顶。如上所述，缆绳在负载支撑架3悬挂的状态下受到很大的拉力。因此，当缆绳与支撑架箱体30的锐角转角相接触，很可能导致缆绳寿命的下降。在本实施例中，由于每根缆绳(4A，4B)自轴60起设置成表面与导向突起35的曲顶相接触，如图6B所示，这样可以有效防止缆绳寿命的下降。
如上所述，在本发明中，由于第一和第二缆绳(4A，4B)以相反的缠绕方向缠绕在轴60上，所以第一缆绳4A被推抵到如图6B右侧所示的导向突起35的曲顶，相反，第二缆绳4B被推抵到如图6B左侧所示的导向突起的曲顶。因此，例如，优选的是用于第一和第二缆绳(4A，4B)的切口31在与轴60的轴线方向垂直的方向彼此远离放置，如图5箭头所示。在这种情况下可以允许第一和第二缆绳(4A，4B)的表面在包含轴60的轴线的垂直平面上延伸，因此在减小了负载支撑架的摆动的同时提供了一种平稳的提升运动。
另外，当缆绳的缠绕和松开运动被重复，静电是很容易在轴60和导向突起35上产生的。为了消除负载支撑架3的箱体30的静电，优选的是在箱体顶面放置一个绝缘片36。
而且，如图4A所示，箱体30具有一对凸起37，这对凸起从其边缘向上延伸以便防止由缆绳悬挂的负载支撑架3偶尔绕着水平轴线旋转而引起缆绳的扭结。在负载支撑架3悬挂的状态下每个凸起37在与缆绳相邻的位置形成，如图3所示。凸起37还有一个弓形的顶部形状，它可有效用于导向装置以便将负载支撑架3平稳地导入由底座2的导向墙21环绕的空间。另外，优选的是凸起37的边缘被导圆以便当缆绳偶尔与凸起37相接触时防止损坏缆绳。
从上述的实施例可知，本发明提供了一种用于负载支撑架的具有水平稳定装置的起重设备，其具有迅速恢复负载支撑架在一水平位置的倾斜的能力，而与其相关的简单配置无关。因此，本发明的起重设备优选应用于需要负载平稳上下移动并且总是保持负载处于水平位置上的情况。另外，另一个优点是使用本发明的负载支撑架代替现有的起重设备的负载支撑架仍然可以获得本发明起重设备所带来的相同效果。这样，由于本发明的负载支撑架具有很好的性能价格比，所以它可以广泛应用于现有的起重设备和本发明的起重设备中。