CN1608024A - 无脉动的自动扶梯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无脉动的自动扶梯系统，该系统具有两个间隔开的无脉动转弯部和至少一个无脉冲的过渡区，还涉及一种设计转弯部和至少一个过渡区的方法。该自动扶梯系统具有一对导轨和一对连杆组合件。每一连杆组合件各有多个连接在一起的连杆和多个用来支承它的滚子，所说滚子在相关的一个导轨上运行。每一导轨各有两个间隔开的转弯部，每一个转弯部形成一条运行路径供每一个滚子使用。每一个转弯部各有一个直线进入段、一个直线离开段和一个在所说两段中间的无脉动段。

Description

无脉动的自动扶梯

                     本发明的背景

本发明涉及一种具有无脉动的转弯和过渡区的自动扶梯系统及其设计方法。

自动扶梯的台阶组合件构成一条刚性连杆链。连杆由滚子支承，滚子环绕一条平顺而闭合的轨道移动。在自动扶梯的顶部和底部，轨道“转弯”、即反转其运行方向。通常的情况是，台阶进入转弯部的速度不同于台阶走出转弯部的速度。这个现象被体验为以连杆通过频率的周期速度脉动。作为这个经验的一部分，滚子会周期性地升起离开轨道或接头，并且会受到交替挤紧和拉伸的过度负载，这种“多角形效应”的振动能造成令人不能接受的搭乘质量。同一效应在扶梯上下处和移动的扶梯之间的过渡区内能以较弱的程度发生。

对付多角形效应振动，典型的做法是将转弯部和过渡区内滚子运行路径的半径做得足够大，这样来宣告问题的解决。Haruta等人在论文“具有水平中段的超升高自动扶梯”(见1995年3月“升降机技术”第6期，’95年ELEVCON的会议录，78-87页)中曾说明一种选用最佳恒定半径来减少多角形效应的设计方法。但尽管已有这种设计方法，目前仍需有一种设计方法以便用来设计出具有真正无脉动转弯的自动扶梯。

                      本发明的综述

因此，本发明的一个目的是要提供一种具有无脉动转弯的自动扶梯系统。

本发明另一个目的是要提供一对具有无脉动过渡区的上述自动扶梯系统。

本发明再一个目的是要提供一种可用来设地具有无脉动转弯部及/或无脉动过渡区的自动扶梯的设计方法。

上述目的可由本发明的自动扶梯系统和设计方法来达到。

按照本发明提供的自动扶梯系统在广义上包括一对导轨，和一对连杆组合件，每一连杆组合件各具有多个连接在一起的连杆，和多个用来支承连杆组合件的滚子，这些滚子分别在各自的导轨上运行。每一导轨具有两个间隔开的转弯部，每一转弯部为每一个滚子形成一条运行路径，包括一个直线进入段、一个直线离开段和一个曲线的无脉动段。自动扶梯系统还可具有至少一个无脉动的过渡区。

另外，按照本发明的设计自动扶梯系统的方法在广义上包括选择一条轨道来连接两个直线段从而设计出每一个无脉动的转弯部，确定用多个连杆来装配所选的轨道，确定连杆的初始形状，其时与连杆中第一个连杆连接的第一接头在一直线方向上运行，而与连杆中末一个连杆连接的第二接头在另一直线方向上运行；并确定位在第一和第二接头之间的第三接头当它移动通过转弯部时要走的轨道。该方法还包括设计至少一个无脉动的过渡区。

本发明的无脉动自动扶梯和设计方法的其他细节以及伴随而来的其他目的和优点将在下面的详细说明和附图中列出。在附图中相同的标号指相同的元件。

                     附图的简要说明

图1为一自动扶梯系统的滚子路径的略图示出过渡区和转弯部；

图2为图1中自动扶梯系统所用轨道系统的转弯段的侧视图；

图3为四连杆联动机构移动通过按照本发明的轨道的转弯段时的略图；

图4为一曲线图示出传统的半径恒定的滚子运行路径与按照本发明的无脉动的滚子运行路径的比较；

图5为一自动扶梯系统的无脉动区的略图。

                   优选实施例的详细说明

如上所述，本发明涉及一种具有无脉动转弯部及/或过渡区的自动扶梯系统。这里所用术语“无脉动”一词意思是指如果在一直线区内的连杆以恒定的速率移动，那么在返回区内的连杆也以相同的恒定速率移动，因为无脉动时允许两侧具有相同的恒定速率。自动扶梯系统10包括一对间隔开的导轨12，和一对间隔开的用来支承多个台阶(未示出)的连杆组合件14。每一连杆组合件14包括多个用销钉或类似物连接在一起的连杆16。每一连杆16具有至少一个滚子16用来与一相关的导轨12接合并用来跟随该相关导轨形成的路径。适用于每一个滚子18的典型的导引路径20如图1所示。导引路径20包括第一和第二间隔开的转弯部22和24及四个过渡区26、28、30和32。本行业已知的任何一种合适的传统驱动系统都可用来驱动连杆组合件14从而驱动滚子18。

现在参阅图2，其中示出一部分导轨12。应该知道在自动扶梯10对侧的导轨12也具有相同的构造及相同的导轨、滚子和连杆之间的关系。图2所示的导轨部包括转弯部22及过渡区26和28。有多个连结在连杆16上的滚子16沿着导轨12形成的导引路径运行，该导引路径是完全闭合的，特别是在转弯部22上。

为了使转弯部22无脉动，离开转弯部22的连杆的速率必须等于进入转弯部22的连杆的速率。这种无脉动的转弯部22在图3中示出，它具有一个直线进入段34，一个与直线进入段34邻近的已知的第一轨道段36，一个直线离开段38，和一个与直线离开段38邻近的已知的第二轨道段40。已知的第一和第二轨道段36和40可具有任何所需的形状。例如轨道段36和40可以是半径恒定为R的圆弧段，或者它们可以具有不同的曲线形状。在图3中作为例子举出的无脉动转弯部22在半径恒定段36和40之间也有一个无脉动段42。如图4所示，这个无脉动段42并没有半径恒定的曲率如同曲线43所示那样。

虽然所示无脉动段42位在两个已知的轨道段36和40之间，但它并非必要位在这两轨道段之间，而是可以在转弯部22内任何地方。例如，它可以和直线段36和38中之一邻近。而且，无脉动段42并没有必要对称于任何轴线如水平轴线“x”或垂直轴线“y”。还有，无脉动段42可从直线段34延伸到直线段38。

虽然图中所示直线段34和38都是水平的，但它们可以相对于水平轴线“x”倾斜一个角度。

为了确定无脉动段42的曲率，可首先选择一条固定的轨道来连接两个直线段34和38，然后确定与该选择的轨道装配的多个连杆。此后可确定连杆16的初始形状，该初始形状可以是对称的或不对称的，但连杆16之间的接头44和46必须在直线上运行。于是移动通过转弯区22的所选第三接头的轨道就是限定无脉动段42曲率的曲线。所选第三接头如果需要，可以是一个中心点如图3中的接头48。

所选第三接头48的轨道可这样计算：(1)按照零脉动的要求，第一和第末接头44和46各作一个相等的位移；(2)具有至少四个连杆的系统内的另外两个接头如接头50和52的座标接下来可根据约束条件来确定，即它们的运行路径已知，并且它们必须与以前在接头离开一个距离h(每一个连杆的尺寸)；及(3)所选第三接头如接头48的路径可利用对它的要求即它必须与另外两个接头都各离开一个距离h来确定。

为了说明本发明的方法，举例如下：该例符合一个自动扶梯系统的转弯部的情况。其时1≤h/R≤2，其中h为每一连杆的长度，R为两个半径恒定段36和40的半径。至少需要四个连杆用于分析，中心接头为第三接头48。在本例中，进入运行的方向是正的x方向，而离开运行的方向是负的x方向，因此位移角α等于π或180°。第一接头44沿运行路径的位移设为s，当s从0增加h时，第一接头44沿着路径移动到接头50早先的位置，而接头50沿着路径移动到接头48早先的位置，如此等等。本发明的设计方法的目的是要确定第三或中心接头在x和y轴线上的座标，它们可被表达为x₄₈(s)和y₄₈(s)。

初始时先确定在对称图形下各接头的座标，它们可被表达为：

$x_{52}\left(0\right)=\sqrt{R^2-h^2/4}----y_{52}\left(0\right)=h/2$

$x_{46}\left(0\right)=x_{52}\left(0\right)-\sqrt{h^2-{(R-h/2)}^2}----y_{46}\left(0\right)=R$

x₄₈(0)＝x₅₂(0)              y₄₈(0)＝-y₅₂(0)

x₅₀(0)＝x₄₆(0)              y₅₀(0)＝-y₄₆(0)

x₄₄(0)＝x₄₆(0)-h            y₄₄(0)＝y₅₀(0)

无脉动的条件要求接头44和46分别在正的和负的x方向上有相等的位移。因此，

    x₄₄(s)＝x₄₄(0)+s           y₄₄(s)＝y₄₄(0)

    x₄₆(s)＝x₄₆(0)-s           y₄₆(s)＝y₄₆(0)

接头50要求沿着一条已知的路径移动并且离开接头44的距离保持为h。这两个约束条件可被用来以下列方式解出座标x₅₀(s)和y₅₀(s)：

如果s≤-x₅₀(0)，

      x₅₀(s)＝x₅₀(0)+s          y₅₀(s)＝y₅₀(0)

另外，

[x₅₀(s)-x₄₄(s)]²+[y₅₀(s)-y₄₄(s)]²＝h²

$x_{50}^2\left(s\right)+y_{50}^2\left(s\right)=R^2$

x₅₀(s)＞0

对于接头52的座标x₅₂(s)和y₅₂(s)，类似的约束条件亦存在，

如果s＞x₄₈(0)+h，

      x₅₂(s)＝x₄₈(s)+h          y₅₂(s)＝y₄₈(0)，

另外，

     [x₄₈(s)-x₅₂(s)]²+[y₄₈(s)-y₅₂(s)]²＝h²

$x_{52}^2\left(s\right)+y_{52}^2\left(s\right)=R^2$

     x₅₂(s)＞0

于是可从下列方程组中解出的两个答案中取其较佳的一个作为接头48的座标，从而可限定线段42在无脉动地改变方向时应走的曲线：

[x₅₂(s)-x₄₈(s)]²+[y₅₂(s)-y₄₈(s)]²＝h²

[x₄₈(s)-x₅₀(s)]²+[y₄₈(s)-y₅₀(s)]²＝h²

对于一个具有任何数目连杆的系统来说，以上所述方法能被用来导出无脉动段42的曲率。

虽然无脉动段42的位置可在两个半径恒定的曲线段36和40之间，但它也可位在转弯部22的其他地方。例如，它可位在一个直线段和一个半径恒定的曲线段之间；另外，它可位在两个非直线而半径不恒定的曲线段之间。还有，转弯部22可只有一个半径恒定的线段而另一个为半径不恒定的线段。

在某些自动扶梯系统中，具有无脉动的过渡区26、28、30和32可能是合适的。图5示出一个典型的自动扶梯过渡区，其中h/R＜2sin(α/2)。如果如同以前那样使用至少有四个连杆16来分析，那么无脉动过渡曲线58可由内部接头60，x₆₀(s)和y₆₀(s)的轨道来给出。在该图中，进入处的运行方向是在正的x方向上，而离开时的运行方向为以一个30°的倾斜角向上，因此α＝π/6。设计每一个无脉动过渡区的方法包括选择一条轨道来连接与过渡区邻近的直线段，确定装配所选轨道的多个连杆，确定连杆的初始形状，其中第一个接头与在直线方向上运行的第一个连杆连接，第二个接头与在直线方向上运行的第末个连杆连接，最后确定移动通过过渡区而位在第一和第二接头之间的第三接头的轨道。

虽然上面说明的本发明的设计方法是使用四个连杆，但该方法也可使用少于四个或多于四个的连杆来设计无脉动的转弯部和过渡区。

显然按照本发明提供的自动扶梯的无脉动的转弯部能完全满足上面列出的目的、方法和优点。虽然本发明的具体实施例已予详细说明，但本行业的行家在阅读上述说明后，显然能作出各种替代、修改和变化。因此要将这些替代、修改和变化包括在所附权利要求的广义范围内。

Claims (10)

1.一种无脉动的自动扶梯系统，包括：

一对导轨；

一对连杆组合件，各有多个连接在一起的连杆；

每一所说连杆组合件各有多个用以支承它的滚子，所说滚子在所说导轨的相应一个上运行；

每一个所说导轨都有两个间隔开的转弯部；及

为每一个滚子限定运行路径的每一个所说转弯部各有一个直线进入段、一个直线离开段、和一个处在所说两段之间的无脉动曲线段。

2.权利要求1的自动扶梯系统，其特征在于所说转弯部有一带一已知轨道的第一段，及一带一已知轨道的第二段，而所说曲线的无脉段处在所说第一和第二段之间。

3.权利要求2的自动扶梯系统，其特征在于所说第一和第二段中至少有一段为一半径恒定段。

4.权利要求3的自动扶梯系统，其特征在于所说转弯部具有两个曲率半径相同的半径段。

5.权利要求1的自动扶梯系统，其特征在于每一所说连杆组合件在每一所说转弯部内具有至少四个连杆，所说至少四个连杆具有至少五个与其连接的接头，其中所说无脉动段的所说曲率相当于从所说接头中选出的一个接头的轨道的曲率，并且其中所说选出的接头的座标可由下列方程组给出：

[X₅₂(s)-x₄₈(s)]²+[y₅₂(s)-y₄₈(s)]²＝h²

[x₄₈(s)-x₅₀(s)]²+[y₄₈(s)-y₅₀(s)]²＝h²

其中x₅₂(s)为所说接头中第四个接头沿x轴线的位移，x₄₈(s)为所说选出的接头沿所说x轴线的位移，x₅₀(s)为所说接头中第二个接头沿所说x轴线的位移，y₅₂(s)为所说第四个接头沿垂直于所说x轴线的y轴线的位移，y₄₈(s)为所说选出的接头沿所说y轴线的位移，y₅₀(s)为所说第二个接头沿所说y轴线的位移，s为所说接头中第一个接头沿运行路径的位移，而h为每一所说连杆的长度。

6.权利要求1的自动扶梯系统，其特征在于在每一所说转弯部内的每一所说导轨为一使所说滚子形成闭合路径的闭合轨道。

7.权利要求1的自动扶梯系统，还包括多个过渡段，并且每一个所说过渡段都是无脉动的。

8.一种设计无脉动的自动扶梯系统的方法，包括下列步骤：

设计每一为无脉动的转弯部；并且

所说设计步骤包括：选择一条轨道来连接两个直线段，确定装配所选轨道的多个连杆，确定所说连杆的最初形状，其中与所说一些连杆的第一连杆连接的第一接头沿直线方向运行，与所说一些连杆的最后连杆连接的第二接头沿直线方向运行，并确定处在所说第一和第二接头之间的第三接头在移过所说转弯部时的轨道。

9.权利要求8的方法，其特征在于确定所说第三接头轨道的步骤包括：使所说第一和第二接头各作一个等距离的位移，对处在所说第一接头和所说第三接头之间的第四接头及处在所说第三接头和所说第二接头之间的第五接头，在所说位移步骤完成后确定它们沿第一轴线和与所说第一轴线垂直的第二轴线的座标，然后根据所说第四和第五接头的所说位移的结果确定所说第三接头沿所说第一和第二轴线的座标。

10.权利要求8的方法，其特征在于还包括：

设计所说自动扶梯系统，使其具有至少一个无脉冲的过渡区；

所说过渡区的设计步骤包括：选择一条轨道来连接另外两个与说自动扶梯系统的至少一个无脉动过渡区邻近的直线段，确定与所选轨道装配的多个连杆，确定所说连杆的初始形状，其中与所说一些连杆的第一连杆连接的第一接头沿直线方向运行，与所说一些连杆的最后连杆连接的第二接头沿直线方向运行并确定处在所说第一和第二接头之间的第三接头在移过所说至少一个过渡区时的轨道。

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