專利名稱：承載中部高速自動扶梯或自動人行道機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用于自動扶梯或自動人行道的承載中部高速運行的機構。
背景技術：
近年來，在地鐵站、飛機場等地方設置了大量的高揚程的自動扶梯和長跨距的自動人行道。對于這類自動扶梯和自動人行道而言，由于速度的限制，乘客必須在靜止的狀態(tài)下長時間地站立于梯級或人行道上，既讓人感到不舒適也耗費時間。因此，有需要提高自動扶梯和自動人行道的運行速度，但是，為了能使乘客安全上下自動扶梯或自動人行道，在乘客上下處速度不能過快。
實用新型內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實用新型提供一種乘客上下段運行速度較慢而承載中部運行速度較快的自動扶梯或自動人行道的機構，使中間梯級或步道的移動速度與供乘客上下段梯級或步道的速度相比相對地提高。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案承載中部高速自動扶梯或自動人行道機構，其包括兩條平行的主導軌、兩條平行的輔助導軌、多組支撐架、支撐桿、齒條，導向槽，動滑輪，定滑輪，鋼繩。支撐架側(cè)面對稱地設有支撐桿導槽，其作用是使支撐桿只能在支撐架的豎直方向上移動。支撐桿安裝于支撐架的支撐桿導槽上，支撐桿與支撐桿導槽接觸面均為平面，以限制支撐桿饒支撐架旋轉(zhuǎn)。動滑輪裝于支撐桿上，定滑輪裝于主軸上。鋼繩的一端繞過動滑輪連接于主軸上，另一端通過定滑輪與另一相臨支撐架的齒條上的螺栓連接，傳動機構帶動齒條，齒條連接鋼繩帶動相臨支撐架上的主軸移動。主軸6將支撐架兩側(cè)連為一體，主軸兩端分別安裝有主輪，兩側(cè)對稱的主輪分別安裝在兩平行的主導軌上。輔助輪固定在支撐桿對稱兩側(cè)下方端部，兩側(cè)對稱的輔助輪分別安裝在輔助導軌上，該輔助導軌的曲線形狀決定整個機構的變速形態(tài)。齒條一端裝于支撐架的主軸上，可以饒主軸自由旋轉(zhuǎn)，齒條另一端設有導向槽與另一相臨支撐架的主軸連接，且可以饒該主軸自由旋轉(zhuǎn)。
本實用新型的優(yōu)點是通過輔助導軌面與主導軌面的相對距離增加或減少，使用于連接相臨機構的鋼繩收縮或伸張，使得相臨機構的相對距離相應減少或增加，從而使自動扶梯或自動人行道的承載中部的運行速度快于乘客上下處的運行速度。


圖1為本實用新型的結構圖；圖2為圖1的左視圖；圖3為本實用新型應用于自動扶梯的整體示意圖；圖4為本實用新型應用于自動扶梯的局部放大結構圖；
圖5為本實用新型應用于自動扶梯的蓋板局部放大圖；圖6為本實用新型應用于自動人行道的整體示意圖；圖7為本實用新型應用于自動人行道的蓋板局部放大圖；圖8為本實用新型的變速原理圖；圖9∽圖13為本實用新型的計算輔助圖。
具體實施方式
如圖1為支撐架一側(cè)的結構圖，結合圖2、圖8所示，支撐架1的兩側(cè)對稱分別設有一支撐桿導槽12，其作用是使支撐桿2只能在支撐架的豎直方向上移動。支撐桿2安裝于支撐架兩側(cè)對稱的支撐桿導槽12上，支撐桿2與支撐桿導槽12相接觸的兩側(cè)面是平面，以限制支撐桿饒支撐架旋轉(zhuǎn)。動滑輪3固定在支撐桿2上，定滑輪5固定在主軸6上。鋼繩4的一端繞過動滑輪3連接于主軸6上，另一端過定滑輪5與另一相臨支撐架的齒條9上的螺栓10連接，傳動機構帶動齒條，齒條連接鋼繩帶動相臨支撐架上的主軸6移動。主軸6將支撐架兩側(cè)連為一體，主軸兩側(cè)最外端分別安裝有主輪8，兩側(cè)對稱的主輪8分別安裝在兩平行的主導軌15上。輔助輪7固定在支撐桿對稱兩側(cè)的下方端部，兩側(cè)對稱的輔助輪7分別安裝在輔助導軌15上，該輔助導軌的曲線形狀決定整個機構的變速形態(tài)。齒條9一端裝于支撐架的主軸上，可以饒主軸自由旋轉(zhuǎn)，齒條另一端設有一導向槽11，該導向槽與另一相臨支撐架的主軸連接，且可以饒該主軸自由旋轉(zhuǎn)。
圖3所示為本實用新型應用于自動扶梯的整體示意圖，圖4為局部放大圖，圖5為本實用新型應用于自動扶梯的蓋板局部放大圖，結合圖3及圖4、圖5中所示，21是踏板，用于支撐行人，22是豎板，23是斜板，踏板21、豎板22和斜板23鋼性連接，形狀不變，豎板的形狀為曲線，曲線方程與第二輔助導軌27的位置以及連桿25的有效長度有關，具體計算與目前廣泛運用的普通自動扶梯豎板形狀的計算方法相同，24為支架，作用是將踏板21、豎板22、斜板23以及連桿25連為一體，連桿25與主軸連接，且可以饒主軸自由旋轉(zhuǎn)。26是一個滾輪，沿第二輔助導軌27運動，以控制踏板21在整個輸送乘客的過程中保持水平。
運動過程的變化如圖4所示令圖中從左向右每個機構所在位置順數(shù)稱為位置1，位置2，位置3，位置4，位置5，位置6?，F(xiàn)有一機構A從位置1經(jīng)過位置2、位置3、位置4、位置5向位置6運動，在機構A右邊的與其相臨的機構稱為機構B，機構A從位置1向位置2移動時與機構B的相對距離在縮短，故機構A的踏板21沿著機構B的斜板23相對移動，當兩個機構相對距離達到最短時機構A的踏板21邊緣已經(jīng)到了機構B的斜板23和豎板22接壤處，此時機構A和機構B的相對距離已經(jīng)不再縮短，自動扶梯向水平段運動，此時機構B的主輪開始在曲線上運動，機構A的滾輪26也開始在第二輔助導軌的曲線段運動，以保持機構A的踏板21處于水平狀態(tài)。此時機構A的踏板21沿著機構B的豎板22移動，由于其相對運動的軌跡是曲線，故豎板22的形狀是曲線。當機構A的主輪到達水平段時，機構A的踏板21將與機構B的踏板21在同一個水平面上。
圖6為本實用新型應用于自動人行道的整體示意圖，為表示主要結構，省略了部分結構，圖中36是自動人行道端蓋，其作用是與地面過渡與銜接，如圖6、圖7所示，31是主踏板，34是輔助踏板，主踏板31和輔助踏板34都可以支撐行人，主踏板31與斜桿40及直桿37鋼性連接。32是輔助踏板導軌，33是滾輪，輔助踏板的滾輪33裝于相臨機構的輔助踏板導軌32上，輔助踏板34可以饒活性連接35自由旋轉(zhuǎn)。橫桿38連接主軸和支撐滾輪39，支撐滾輪39安裝在第二輔助導軌41上。直桿37連接支撐滾輪與主踏板31，斜桿40連接主軸與主踏板31。由主軸、橫桿38、支撐滾輪39、直桿37以及斜桿40組成的結構可保證主踏板31在承載過程中始終保持水平。當相臨機構的距離改變時，輔助踏板34即可以沿輔助踏板導軌32自由移動，且可以承受豎直方向的力。當機構的主輪運動到端部曲線段時，即主踏板在端部將沿曲線移動時，輔助踏板34饒活性連接35轉(zhuǎn)動，同時會迫使相應的滾輪33在輔助踏板導軌上移動，如圖5端部所示。
如圖8所示，運動過程變速原理是從左到右機構所處的五個位置稱為位置1、位置2、位置3、位置4、位置5。機構處于位置2時的輔助輪在輔助導軌曲線段的開始位置，即位置2左邊的輔助導軌面與主導軌面平行，位置2右邊到位置4的輔助導軌與主導軌的距離在縮短，位置4右邊的輔助導軌面與主導軌面又恢復平行。假設機構A從位置2向位置3運動，由于其左邊相臨的另一個機構B的輔助輪一直處于平行段，即機構B從位置1到位置2，機構B的主輪與輔助輪的距離未改變，故機構B上連接機構A齒條的鋼繩未伸長，因此在機構A由位置2向位置3運動過程中同機構B的速度相同。機構A由位置3向位置4運動時，由于在機構A左邊相臨的機構B的輔助輪已經(jīng)到了輔助導軌的曲線段，即機構B在位置2，機構B從位置2向位置3運動時機構B的主輪與輔助輪的距離在縮短，機構B的動滑輪與定滑輪的距離相應減少，機構B上連接機構A齒條的鋼繩在伸長，由于鋼繩始終保持張緊，因此機構A此時的速度會比機構B快，即機構A從位置3開始會有一個加速度a1，該加速度與位置2到位置3的輔助導軌的曲線形狀有關。機構A由位置4向位置5運動時，機構B由位置3向位置4運動，機構B的輔助輪依然在輔助導軌的曲線段運動，因此機構B的主輪與輔助輪的距離在縮短，相應的動滑輪與定滑輪的距離也在減少，機構B上的連接機構A齒條的鋼繩在伸長，由于鋼繩始終保持張緊，因此機構A的運動速度相對會比機構B快，即機構B相對機構A又有一個加速度a2，該加速度與位置3到位置4的輔助導軌的形狀有關。由此可知機構A由位置4向位置5運動時相對主導軌的加速度為a1+a2。機構A從位置5繼續(xù)向右運動時機構B的輔助輪又到了平行段，即機構B處于位置4，故機構B上的連接機構A齒條的鋼繩不會伸長，因此，機構A與機構B的運動速度保持一致。依次類推，處于位置5右邊機構的速度會一致。要使在位置5以及位置5右邊的機構勻速運動需a1+a2＝0。同理，若輔助導軌長度可允許兩組以上相臨機構相對變速，則需a1+a2+a3+……an＝0機構運動形態(tài)計算及輔助導軌設計假設主輪圓心到輔助輪圓心的最大距離為Hmax，最小距離為Hmin，相臨主輪運動過程中圓心的最短距離為L，即鋼繩完全收縮時的相臨主輪圓心距離，則電梯高速時的速度與電梯低速時(電梯上落客段)的速度之比為[2(Hmax-Hmin)/L]+1。其中代數(shù)式(Hmax-Hmin)/L的系數(shù)由定滑輪與動滑輪或滑輪組的纏繞方式?jīng)Q定，由于導向槽的長度小于L(大于或等于L的情況下在相臨機構的距離最短時會發(fā)生干擾)，又2(Hmax-Hmin)小于導向槽，故2(Hmax-Hmin)/L+1＜2，若導向槽設計成可收縮結構，則代數(shù)式[2(Hmax-Hmin)/L]+1可以大于2。
下面根據(jù)導軌曲線確定機構不同位置的速度與加速度。
如圖9所示令主輪圓心軌跡為x軸，方向向右，過輔助導軌曲線段與水平線相切點作x軸垂線，令此線為y軸，方向向上，令輔助輪圓心運動軌跡曲線在此直角坐標系中的表示式為y＝f(x)……①設某個時刻主輪A圓心到原點距離為x1，x1小于等于L(L為相臨主輪圓心最小距離)，此時主輪A圓心坐標為(x1，0)。則此時以(x1，0)為圓心，與曲線y＝f(x)相切的圓的方程為(x-x1)2+y2＝R2……②R即為主輪A圓心與輔助輪圓心的距離，將①代入②得(x-x1)2+f2(x)＝R2……③因為圓與曲線是相切關系，方程③為一元二次方程，所以方程③的根必須只有一個，即Δ值等于0，由此可得到R的大小為R0。此刻主輪A速度為Vmin，假設經(jīng)過時間Δt(Δt無窮小)，主輪A的位移為Δt·Vmin，則此時主輪A圓心的坐標為(Δt·Vmin+x1，0)。根據(jù)方程③可得(x-Δt·Vmin-x1)2+f2(x)＝R2……④同理該方程亦為一元二次方程，其Δ值等于0，可得到此時的R值為Rt，則ΔR＝|R0-Rt|……⑤則主輪A所在機構的動滑輪與定滑輪的距離縮短了ΔR＝|R0-Rt|，即此主輪所在機構的用于連接相臨機構的鋼繩在主導軌面上伸長了2ΔR＝2|R0-Rt|，則通過主輪A所在機構上的鋼繩所連接的右邊相臨機構的主輪B的位移為Δs＝2ΔR+Vmin·Δt……⑥即Δs＝2|R0-Rt|+Vmin·Δt……⑦則主輪B的速度為Δs的導數(shù)，即
V＝(2|R0-Rt|)’+Vmin……⑧則主輪B的加速度為Δs的二階導數(shù)，即a＝(2|R0-Rt|)”……⑨由于代數(shù)式VminΔt的二階倒數(shù)為0，故加速度a的大小與速度Vmin無關。
根據(jù)③，令x1＝L時的R值為RL1，則x1＝L時主輪B的位置在(2Hmax-2RL1，0)。
由上可知當x1小于等于L時，位于(x1，0)的主輪相對導軌的速度是Vmin，加速度為0。
當x1大于L小于等于(2Hmax-2RL1)時，位于(x1，0)的主輪相對導軌的速度是V＝(2|R0-Rt|)’+Vmin，即式⑧，加速度為a＝(2|R0-Rt|)”，即式⑨。
如圖10所示設某個時刻主輪A的圓心到原點距離為x1，x1大于L小于等于(2Hmax-2RL)，則該主輪圓心的坐標為(x1，0)，設此刻與該主輪相臨的左邊主輪C的圓心的位置在(x’，0)，如圖中所示，根據(jù)②可得(x-x’)2+f2(x)＝R2……⑩根據(jù)該一元二次方程的Δ值為0可確定R’與x’的關系式。則此時圓心(x’，0)到圓心(x1，0)的距離為
x1-x’＝L+2(Hmax-R’)……(11)解方程(11)即可得到x’的大小，代入方程⑧即可得到主輪圓心位于(x1，0)處的主輪A的速度V1，以及其加速度a1。依據(jù)方程③得(x-x1)2+f2(x)＝R2……(12)根據(jù)該一元二次方程的Δ值為0可確定R1的大小。同理可得經(jīng)過時間Δt(無窮小)后的R值為Rt，則通過主輪A所在機構的鋼繩所連接的右邊相臨機構的主輪B的相對主輪B的位移為Δs＝2|R1-Rt|……(13)則主輪B相對主輪A的速度為Δs的導數(shù)，即主輪B的速度是V＝(2|R1-Rt|)’+V1……(14)則主輪B相對主輪A的加速度為的Δs的二階導數(shù)a2＝(2|R1-Rt|)”……(15)即主輪B的加速度是a＝a1+a2……(16)即主輪B的加速度與兩段曲線形狀有關，與速度Vmin無關。
根據(jù)③，令x1＝(2Hmax-2RL1)時的R值為RL2，則x1＝(2Hmax-2RL1)時主輪B的位置在(2Hmax-2RL2，0)。
由上可知當x1大于(2Hmax-2RL)小于等于(2Hmax-2RL2)時，位于(x1，0)的主輪相對導軌的速度是V＝(2|R1-Rt|)’+V1，即式(14)，加速度為a＝a1+a2，即式(16)。x1大于(2Hmax-2RL2)的情況下計算方法同理。
以上為機構處于加速段的速度與加速度的計算方法，機構處于減速段的速度與加速度的計算方法同理。
以下設計計算輔助導軌為保證該裝置承載乘客時加減速平穩(wěn)，輔助導軌的形狀需要滿足若干條件，設計計算如下如圖11所示，圓1為局部放大而作，不表示輔助輪。在曲線的斜率比較小的情況下，過點(x0，0)的實線為主輪A的圓心與輔助輪圓心連線的實際位置，過點(x0+VminΔt，0)的實線是過Δt時間后的實際位置，兩點上相應的虛線是垂直與X軸的線段。如圖1放大圖中所示，經(jīng)過Δt后主輪A與輔助輪的距離變化為Δh＝h，由于曲線在該段斜率較小，所以α與β角度相近，h與h’的大小也接近，故可用h’的大小來估算Δh的大小。因α很小，故Δh＝Vmin·Δt·sin α……(17)則通過主輪A所在機構的鋼繩所連接的右邊相臨機構的主輪B相對主輪A的位移為Δs＝Vmin·Δt+2Vmin·Δt·sinα……(18)則主輪B相對主輪A的速度為V＝Δs’＝Vmin+2Vmin·sinα……(19)則主輪B相對主輪A的加速度為a＝V’＝(2Vmin·sin α)’……(20)
因已設定曲線方程為y＝f(x)，則sinα＝x/[x2+f2(x)]……(21)代入(20)可得a＝{2Vmin·x/[x2+f2(x)]}’……(22)以上估算只用于傾斜角度較小的情況，可用于初步設定與估算。
如圖12中所示令輔助導軌曲線段對應的主導軌的長度為Ls，假設一輔助輪A在輔助導軌曲線段開始位置，輔助輪B在輔助導軌曲線段上，輔助輪C在輔助導軌曲線段結束位置，他們對應的主輪設為A’、B’、C’。則處于中間位置的主輪B’的圓心的坐標為(L，0)，根據(jù)方程③得(x-L)2+f2(x)＝R2……(23)該方程為一元二次方程，其Δ值等于0，可解得Rm，則處于最右邊的主輪C’的圓心到中間主輪B’的圓心的距離為L+2(Hmax-Rm)，則該輔助導軌曲線段所對應主導軌的長度為Ls＝2L+2(Hmax-Rm)……(24)設主輪圓心在點(Ls，0)右邊的主輪相對主導軌的加速度為a3，根據(jù)前面加速度計算所述，必須a3＝a1+a2＝0……(25)其中a1可由⑨得到，a2可由(15)得到，由此可知曲線AB段與曲線段BC的形狀存在函數(shù)關系(25)，即設定好AB段曲線方程后即可求得BC段曲線方程。
假設Ls＜2L+2Hmax-2Rm……(26)則輔助導軌BC段不夠長，即a2有一段等于0，根據(jù)(25)，則相應的a1必須等于0，即(2|R0-Rt|)”要等于0，根據(jù)二階導數(shù)的性質(zhì)可知該段曲線斜率一定，即直線段，則可知Ls＜2L+2Hmax-2Rm時輔助導軌曲線中有一段直線。
如圖13所示假設Ls＞2L+2Hmax-2Rm……(27)點A和點C仍然是輔助導軌曲線段開始位置和結束位置所對應的輔助輪圓心位置，且點A和點C之間只有兩個輔助輪，此時有一輔助輪圓心位于點C，點D和點B分別是位于曲線段上的另外兩個輔助輪圓心位置，圖中點(x1，0)、(x2，0)、(Ls，0)分別表示相應的主輪圓心位置，根據(jù)(11)可知x2-x1＝L+2Hmax-2R1……(28)其中R1與x1的關系式由(10)可以得到。同理可知Ls-x2＝L+2Hmax-2R2……(29)其中R2與x2的關系式由(10)可以得到，則解方程組(28)(29)可以得出x1，x2的大小，即可以確定點D和點B的位置，同理可以求得主輪圓心位于點(Ls，0)右邊主輪相對導軌的加速度方程，且該加速度值等于0，即可以確定BC段曲線方程。
如果點A和點C之間有兩個以上的輔助輪，計算方法同理。
由上可知當輔助導軌水平長度Ls＜2L+2Hmax-2Rm時，其曲線中部有段直線。直線段所分開的兩段曲線方程滿足a3＝a1+a2＝0，即式(25)。
當輔助導軌水平長度Ls＝2L+2Hmax-2Rm時，其曲線由兩段組成，該兩段曲線方程也滿足a3＝a1+a2＝0，即式(25)。
當輔助導軌水平長度Ls＞2L+2Hmax-2Rm時，其曲線由多段組成，且位于曲線右邊的水平段上的主輪的加速度滿足a＝a1+a2+a3+…+an＝0。
以上為機構處于加速段的輔助導軌設計方法，機構處于減速段的輔助導軌設計方法同理。
權利要求1.承載中部高速自動扶梯或自動人行道機構，其特征在于其包括兩條平行的主導軌、兩條平行的輔助導軌、多組支撐架、支撐桿、支撐架兩側(cè)面下端的主輪分別安裝在兩條平行的主導軌上，相鄰支撐架間通過支撐架主軸與相鄰支撐架上的齒條之間的鋼繩連接，支撐桿安裝在支撐架上，支撐桿兩側(cè)端部的輔助輪安裝在兩條平行的輔助導軌上，支撐架兩側(cè)面對稱分別設有一支撐桿導槽，支撐桿安裝于支撐架的支撐桿導槽上，支撐桿與支撐桿導槽相接觸的側(cè)面是平面，動滑輪裝于支撐桿上，定滑輪裝于主軸上，鋼繩的一端繞過動滑輪連接于主軸上，另一端通過定滑輪與另一相臨支撐架的齒條上的螺栓連接；主軸將支撐架兩側(cè)面連接成一體，主軸兩側(cè)端部安裝有主輪，兩側(cè)對稱的主輪分別安裝在兩平行的主導軌上；輔助輪固定在支撐桿對稱兩側(cè)下方端部，兩側(cè)對稱的輔助輪分別安裝在輔助導軌上；齒條一端裝于支撐架的主軸上，齒條另一端設有一導向槽，該導向槽與另一相臨支撐架的主軸連接，傳動機構帶動齒條。
專利摘要承載中部高速自動扶梯或自動人行道機構，其包括兩條平行的主導軌、兩條平行的輔助導軌、多組支撐架、支撐桿、支撐架兩側(cè)面下端的主輪分別安裝在兩條平行的主導軌上，相鄰支撐架間通過支撐架主軸與相鄰支撐架上的齒條之間的鋼繩連接；本實用新型的優(yōu)點是通過輔助導軌面與主導軌面的相對距離增加或減少，使用于連接相臨機構的鋼繩收縮或伸張，使得相臨機構的相對距離相應減少或增加，從而使自動扶梯或自動人行道的承載中部運行速度快于乘客上下處的運行速度。
文檔編號B66B23/00GK2902996SQ20062005891
公開日2007年5月23日 申請日期2006年5月16日 優(yōu)先權日2006年5月16日
發(fā)明者劉卿 申請人:劉卿