-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Dieser
Erfindung betrifft bewegliche Handläufe für Rolltreppen, Rollbänder und ähnliche
Transportvorrichtungen. Diese Erfindung betrifft insbesondere solche
Handläufe,
die durch Extrudieren gebildet werden.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Bewegliche
Handläufe
sind für
Rolltreppen, Rollbänder
und andere ähnlich
Transportvorrichtungen entwickelt worden. Das Grundprofil solcher
Handläufe
ist bis heute weitgehend standardisiert, wobei die genauen Maße von Hersteller
zu Hersteller verschieden sein können.
Dem ähnlich
haben alle herkömmlichen Handläufe gewisse
zentrale oder wesentliche Komponenten.
-
In
dieser Spezifikation, umfassend die Patentansprüche, wird die Struktur eines
Handlaufs, in einer gewöhnlichen
Betriebsposition an den oberen Verlauf eines Handlaufgeländers angebracht,
beschrieben. Es ist deutlich erkennbar, dass ein Handlauf als durchgehende
Schleife ausgebildet wird. Notwendigerweise bewegt sich jeder Teil
des Handlaufs um die gesamte Schleife, und während des Bewegens um die Schleife
rotiert er um 360° um
eine Querachse. Sowohl die Struktur des erfindungsgemäßen Handlaufs
als auch herkömmliche Strukturen
werden alle in Bezug auf einen Querschnitt, der entlang eines oberen,
sich horizontal erstreckenden Verlaufs des Handlaufs genommen wird,
beschrieben.
-
Ein
herkömmlicher
Handlauf hat einen oberen Hauptabschnitt, der einen Hauptkörper des
Handlaufs bildet. In Abwärtsrichtung
von diesem oberen Abschnitt . erstrecken sich zwei C-förmige oder
halbkreisförmige Lippen.
Der Hauptkörper
und die Lippen definieren einen T-förmigen Schlitz, der sich in
Abwärtsrichtung öffnet und
der eine viel größere Breite
als Höhe
aufweist. Die Dicke des Handlaufs im Bereich des Hauptkörpers und der
Lippenabschnitte ist üblicherweise
ziemlich gleichförmig.
-
Wie
die Haupt- oder gewöhnlichen
Komponenten eines Handlaufs werden der , Körper und die Lippen üblicherweise
aus einem thermoplastischen Material gebildet. Eine Art Dehnungshemmer
wird entlang einer neutralen Achse im oberen Abschnitt bereitgestellt,
der im Allgemeinen gerade über
dem T-förmigen
Schlitz angeordnet ist. Dieser Dehnungshemmer besteht für gewöhnlich aus
einem Stahlband, Stahldraht, Glasfasersträngen oder Kevlarfasern.
-
Um
sicherzustellen, dass der Handlauf entlang von Führungen gut gleitet, wird eine
Auskleidung um die Außenseite
des T-förmigen
Schlitzes bereitgestellt. Auf diese Auskleidung wird manchmal als
Gleiter Bezug genommen, und für
gewöhnlich
ist sie eine künstliche
oder natürliche
Faser auf der Grundlage eines textilbasierten Gewebes. Sie wird
ausgewählt,
um für
einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber Stahl oder anderen Führungen
zu sorgen. Die Außenseite
des Hauptkörpers
und die Lippen sind mit einem Abdeckungsmaterial abgedeckt, das
ein geeignetes thermoplastisches Material ist.
-
Innerhalb
des Basis-Handlaufprofils können,
wie nachstehend im Detail beschrieben, Einlagen ausgewählt werden,
um dem Handlauf die erwünschten
Eigenschaften zu verleihen.
-
Ein
Handlauf muss einer Anzahl an verschiedenen Erfordernissen gerecht
werden, von denen sich zahlreiche gegenseitig ausschließen. Bei
herkömmlichen
Handläufen
werden diese oft durch Einführen
einer Anzahl verschiedener Elemente, zusätzlich zu oder als Varianten
von jenen, die zuvor genannt wurden, berücksichtigt. Dies ist in einer
herkömmlichen
Handlaufstruktur, die aus einem thermoplastischen Material gebildet
wird, gut umsetzbar. Auf herkömmliche
Weise werden Handläufe
schrittweise oder stufenweise in Längen von jeweils etwa 3 m,
gemäß der Länge der
Vulkanisierungspresse, hergestellt. So werden alle verschiedenen
Elemente, die für
einen Handlauf erforderlich sind, z.B. Gewebeschichten, Schichten
aus nicht gehärtetem,
thermoplastischem Frischmaterial und Elemente zur Verstärkung der
Zugfestigkeit, miteinander verbunden. Werden Gewebseinlagen eingebunden,
so werden diese mit nicht gehärtetem
Kautschuk umhüllt
bereitgestellt. So weisen alle Schichten nicht gehärtete, klebrige
Kautschukoberflächen
auf, und diese werden entweder manuell mittels Rollen oder durch
eine Montagevorrichtung aufeinander gepresst. Diese angeordneten Elemente
werden in erforderlicher Länge
in eine Form gegeben. Dort wird für die erforderliche Temperatur
und den notwendigen Druck gesorgt, um das thermoplastische Material
zu vulkanisieren und um sicherzustellen, dass die Elemente zusammen
das erwünschte
Profil, das durch den Formhohlraum definiert wird, annehmen. Nach
dem Härten
wird die Form geöffnet,
und der gehärtete
Abschnitt wird aus der Form genommen, um die nächste Länge der bereits angeordneten
Elemente zum Formen in die Form zu geben.
-
Dieses
Verfahren weist eine Reihe von Nachteilen auf. Es ist zeitaufwändig, es
produziert den Handlauf nur in stufenweisen Längen und es kann zu einer nicht
zufriedenstellenden Oberflächengüte, die
Abdrücke der
Form aufweist, führen.
Es hat jedoch auch den Vorteil, dass relativ komplexe Strukturen
mit zahlreichen verschiedenen Elementen angeordnet werden können, die
dafür bestimmt
sind, dem Produkt verschiedene Eigenschaften zu verleihen.
-
Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ein Verfahren zum Extrudieren
von Handläufen
aus thermoplastischem Material entwickelt. Dies hat den großen Vorteil,
dass der Handlauf im Wesentlichen ohne Unterbrechung und rascher
produziert werden kann. Der Handlauf kann ein durchwegs gutes und
gleichförmiges äußeres Erscheinungsbild
aufweisen, was bei einem Produkt sehr wünschenswert ist, das eines
der sichtbarsten Elemente einer Rolltreppe oder einer Handlaufvorrichtung
ist und mit dem Verbraucher auch in Berührung kommen.
-
Die
relativ komplexe Struktur eines Handlaufs zu extrudieren ist jedoch
nicht einfach. Andere haben bereits Vorschläge zum Extrudieren von Handläufen gemacht,
doch, soweit es den Erfindern bekannt ist, war unter diesen niemand
erfolgreich; dies ist wahrscheinlich auf die Schwierigkeit zurückzuführen, die
unterschiedlichen Elemente betriebssicher und gleichmäßig zu verbinden.
Insbesondere Verfahren nach dem Stand der Technik zum abschnittsweisen
oder stückweisen
Formen von Handläufen
aus thermoplastischem Material können
nicht einfach für
extrudierte Handläufe übernommen
werden. Derartige Verfahren des abschnittsweisen Formens sind viel
eher überhaupt
nicht anwendbar für
ein durchgehendes Extrusionsformverfahren.
-
Insbesondere ältere Verfahren,
die sich nur auf das Einführen
zusätzlicher
Schichten beziehen, um die erwünschte
Festigkeit und andere Eigenschaften hervorzubringen, sind für einen
extrudierten Handlauf nicht anwendbar. In herkömmlichen Formverfahren, in
denen verschiedene Schichten angeordnet werden, ist es üblicherweise
ein relativ einfacher Arbeitsschritt, eine oder mehrere Schichten
einzuführen.
Dies kann gewisser Vorsicht und Erfahrung beim Anordnen des Handlaufs
bedürfen
und zu erhöhten
Kosten führen,
es ist jedoch möglich
und verändert
die verschiedenen Schritte des Formverfahrens nicht grundlegend.
-
Dahingegen
ist das Extrudieren einer Basishandlaufstruktur, das als ein thermoplastisches
Extrusionsverfahren betrachtet wird, bereits ein komplexes Verfahren,
das eine Anzahl einzelner Elemente umfasst, die mit Vorsicht anzuordnen
sind, um sicherzustellen, dass sie sich im Endprofil an der richtigen
Stelle befinden; Dehnungselemente beispielsweise müssen in
der richtigen Ebene bleiben, während
das Gleitergewebe zu dem relativ komplexen Profil des Schlitzes
des Handlaufs geformt werden muss. Zusätzliche Schichten oder Einlagen
einzufügen
ist es daher äußerst schwierig
und kostspielig, da dies die Herstellung von zusätzlichen Einlagen durch Schlitzen
und möglicherweise
Beschichten mit Klebstoff erfordert.
-
Die
Eigenschaften, die ein Handlauf aufweisen muss, beziehen sich im
Wesentlichen auf seine Fähigkeit,
nicht aus den Handlaufführungsschienen
zu gleiten und angetrieben werden zu können. So müssen die Lippen des Handlaufs
eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um Entgleisung oder Ablösung aus
bzw. von den Führungsschienen
zu vermeiden. Dies wird gewöhnlich
durch Messen der Belastung oder der Kraft für eine bestimmte seitliche
Durchbiegung der Lippen gemessen. Der Abstand zwischen den Lippen
und dem Lippenmaß muss
ebenfalls korrekt und innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen über die
Lebensdauer eines Handlaufs hinweg konstant sein oder aufrechterhalten
werden. Zusätzliche
stärkende
Schichten oder Einlagen einzuführen
ist äußerst schwierig.
-
Bezüglich der
Antriebseigenschaften ist zu beachten, dass es eine angemessene
Reibung zwischen dem Handlauf und einem Antriebselement gibt, und
der Handlauf darf keinesfalls durch seitens des Antriebs ausgeübte Belastungen
beschädigt
werden. Eine technische Variante wäre, den Handlauf über eine
Umlenkrolle mit relativ großem
Durchmesser zu führen,
die in die innere Oberfläche
des Handlaufs eingreift und den Handlauf oft dazu bringt, eine Rückwärtsbiegung
einzunehmen, um den Kontakt mit einem Antriebsrad zu erhöhen. Während diese
Technik zu angemessenen Antriebseigenschaften führen könnte, bringt sie doch eine Vielzahl
an Nachteilen mit sich. Ein derartiger Antrieb erfordert relativ
viel Platz, und das Lenken des Handlaufs über eine Umkehr-Biegung kann
zu unerwünschter
Belastung und somit zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Handlaufs
führen.
-
Eine
andere Technik umfasst die Verwendung eines sogenannten linearen
Antriebs, der in manchen Teilen der Welt das bevorzugte Antriebssystem
darstellt. Bei einem linearen Antrieb läuft der Handlauf nur über ein
oder mehrere Rollenpaare, die gegen den Handlauf gepresst sind.
In jedem Rollenpaar wirkt eine der Rollen einfach nur als ein Folgerad
oder eine Folgescheibe, während
die andere Rolle angetrieben wird und als Antrieb des Handlaufs
dient. Um eine angemessene Übertragung
der Antriebskraft sicherzustellen, werden die Paare der Scheiben
oder Räder
mit sehr großen
Kräften
gegeneinander gepresst. Dies kann eine sehr hohe innere Belastung
auf den Handlauf ausüben
und dadurch zahlreiche Probleme verursachen. Die Schubspannungen,
die in dem Spalt zwischen dem Räderpaar
erzeugt wird, können
zur Schichtenspaltung der Einlagen in einem herkömmlichen thermoplastischen
Kautschuk-Produkt führen.
Bei Dehnungselementen aus geflochtenem oder verdrilltem Stahldraht,
Glasgarn und dergleichen können
die Belastungen zum Abrieb und somit zur Reibermüdung führen.
-
Dennoch
sind lineare Antriebseigenschaften aus zahlreichen Gründen wünschenswert.
Sie vermeiden das Problem der Umkehr-Biegungen anderer Antriebseinheiten.
Sie sind kompakter und daher beispielsweise in Rolltreppenvorrichtungen
wünschenswert,
die ein durchsichtiges Geländer
haben, da sie den für
den Handlauf zur Verfügung
stehenden Platz einschränken
und die Länge
des erforderlichen Handlaufs reduzieren. Auch bei Vorrichtungen
unterschiedlicher Größen ist
es nur erforderlich, die Anzahl der Antriebsrollen zu erhöhen, um
die Größe der Vorrichtung
anzupassen.
-
Eine
Vielzahl von Verfahren wurden auf dem Gebiet der Erfindung vorgeschlagen,
um einen herkömmlich
geformten Handlauf mit den erwünschten
Eigenschaften bereitzustellen. Einige von diesen waren jedoch relativ
komplex und waren im Allgemeinen nur für herkömmliche stückweise Formverfahren für thermoplastische
Materialien anwendbar. So befasst sich das US-Patent Nr. 5.255.772
mit einem Handlauf für
Rolltreppen und Rollbänder
mit verbesserter Formbeständigkeit.
Dieser wird im Wesentlichen durch das Bereitstellen einer Mehrschichtenstruktur
erreicht, in der zwei Einlageschichten an jeder Seite einer Schicht
aus Kautschuk-Zusammensetzung
bereitgestellt werden, in denen die Stahldrähte oder andere Dehnungsglieder
eingebettet sind. Dies ist vorzugsweise ein Kautschuk mit höherer Festigkeit,
sodass eine Mehrschichtenstrukturzusammensetzung mit den zwei Einlageschichten
gebildet wird.
-
Wesentlich
ist, dass die zwei gegenüberliegenden
Einlageschichten in dieser Struktur ihre steifen Hauptgarne aufweisen,
die sich rechtwinkelig zum Dehnungshemmer und somit rechtwinkelig
zu den Stahlkabeln des Dehnungshemmers erstrecken. Zweck dieser
Anordnung ist, die Biegefestigkeit der Lippen gegenüber lateral
ansetzenden Kräften
zu verbessern, die dazu neigen, die Lippen nach außen hin
zu verformen.
-
Solch
eine Struktur ist jedoch komplex und hat zahlreiche unterschiedliche
Schichten. Es wäre übermäßig schwierig,
solch eine Struktur durch Extrudieren zu bilden. Zusätzlich zu
den zuvor aufgelisteten Grundelementen würde es auf gewisse Weise die
Einbindung von zwei zusätzlichen
Lagen Gewebematerial erfordern, die innerhalb des extrudierten Handlaufs
in exakten Konfigurationen angebracht werden müssten.
-
Alternative
Ansätze,
die angeblich für
extrudierte Handläufe
geeignet sind, können
in den US-Patenten Nr. 3.633.725 und 4.776.446 gefunden werden.
Im ersten dieser beiden Patente wird eine etwas ungewöhnliche
Struktur vorgeschlagen, in der ein innerer Abschnitt des Handlaufs
mit einer gezahnten Struktur bereitgestellt ist, der den Antrieb
und auch das Biegen erleichtern soll. Weiters wird eine separate
Abdeckung bereitgestellt. Das US-Patent Nr. 4.776.446 stellt sogenannte
Scheuerleisten an der Innenseite jedes Lippenabschnitts bereit.
Diese sollen für
zwei Funktionen sorgen, nämlich
für einen
geringen Gleitkoeffizienten und für die . Verbesserung der Lippenfestigkeit.
Sie werden aus einem steifen Plastikmaterial, z.B. Nylon, gebildet.
Es wird vorgeschlagen, dass diese Elemente zusammen mit dem Handlauf
extrudiert werden, wobei jedoch kein Extrusionsverfahren offenbart
wird. Um Biegsamkeit dieser Scheuerleisten zu gewährleisten,
sind sie an einer Seite ununterbrochen und an der anderen Seite
mit Schlitzen versehen, die diese andere Seite in eine Reihe von
Gliederabschnitten teilt. Dies lässt
jedoch ganz einfach Spannungskonzentrationen entstehen, und bei
diesen stark gefurchten Scheuerleisten kommt es durch wiederholtes
Biegen bei deren Verwendung zu Rissbildung und Biegeermüdung.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Demgemäß ist es
wünschenswert,
einen Handlauf bereitzustellen, der sich zur einstückigen Produktion
durch Extrudieren eignet, und der gute oder verbesserte Lippenfestigkeit,
gute Lippenformfestigkeit, Beständigkeit
gegenüber
Reibermüdung
und Schichtenspaltung aufweist und jene Eigenschaften hat, die eine maximale
Antriebskraftübertragung
auf einer linearen Antriebsvorrichtung gestatten.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine bewegliche Handlaufkonstruktion bereitgestellt,
wobei der Handlauf einen im Allgemeinen C-förmigen Querschnitt aufweist
und einen inneren, im Allgemeinen T-förmigen Schlitz definiert, wobei
der Handlauf eine erste durch Extrudieren ausgebildete Schicht aus
thermoplastischem Material und eine zweite Schicht aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass
- (1) sich die erste Schicht
um den T-förmigen
Schlitz erstreckt;
- (2) die zweite Schicht aus thermoplastischem Material durch
Extrudieren ausgebildet ist und sich um die Außenseite der ersten Schicht
erstreckt und das Außenprofil
des Handlaufs definiert;
- (3) eine Gleiterschicht den T-förmigen Schlitz auskleidet und
mit der ersten Schicht verbunden ist; und
- (4) sich ein Dehnungshemmer innerhalb der ersten Schicht erstreckt,
worin die erste Schicht aus einem härteren Thermoplasten als die
zweite Schicht ausgebildet ist.
-
Vorzugsweise
umfasst der Handlauf eine obere Versteifung über dem T-förmigen Schlitz und zwei Lippenabschnitte,
die sich von der oberen Versteifung um den T-förmigen
Schlitz nach unten erstrecken, worin innerhalb der oberen Versteifung
zumindest die erste Schicht dicker als die zweite Schicht ist. Im
Gegensatz zu bekannten Vorschlägen
kann sich die erste Schicht ohne jegliche Zwischeneinlagen von der
Gleiterschicht bis hin zur zweiten Schicht erstrecken. Die obere
Versteifung kann eine Dicke von etwa 10 mm aufweisen, und die erste
Schicht ist in diesem Fall vorzugsweise zumindest 6 mm dick. Es
wird angenommen, dass es diese grundlegende erste Schicht ist, sofern
sie aus einem relativ harten Thermoplasten gebildet ist, die dem
Handlauf die verbesserten Antriebseigenschaften in einer linearen
Antriebsvorrichtung, wie nachstehend im Detail beschrieben, verleiht.
-
Günstigerweise
weist die erste Schicht eine Härte
im Bereich von 40-50 Shore "D" und die zweite Schicht
im Bereich von 70-85 Shore "A" auf.
-
Der
Handlauf kann eine einfach Struktur ohne zusätzliche Gewebeschichten aufweisen,
die zum Exrudieren geeignet ist, sodass es eine direkte Berührungsfläche zwischen
den zwei Thermoplast-Schichten gibt, die direkt aneinander gebunden
sind. Sind sie aus demselben Material, z.B. TPU, hergestellt und
zusammen extrudiert worden, birgt dies den zusätzlichen Vorteil einer Bindung,
die mit der Zerreißfestigkeit
der beiden Materialien gleichzusetzen ist. Es gibt also kein Risiko
der Schichtentrennung wie bei einem Schichtprodukt.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um deutlicher darzustellen, wie diese
Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nun mittels
Beispielen auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen, in denen:
-
1 ein
Querschnitt eines herkömmlichen
Handlaufs ist;
-
2a ein
Querschnitt eines Handlaufs gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
2b ein
Querschnitt eines Handlaufs gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
3 eine
graphische Darstellung ist, die die Veränderung der Lippenmaße in Abhängigkeit
von der Zeit in einer Versuchsanordnung zeigt;
-
4 eine
graphische Darstellung ist, die die Veränderung der Lippenfestigkeit
in Abhängigkeit
von der Zeit in einer Versuchsanordnung zeigt;
-
die 5, 6 und 7 graphische
Darstellungen sind, die die Veränderung
der Bremskraft unter Antriebsrollendruck bei unterschiedlichen Gleitgeschwindigkeiten
für drei
verschiedene Handlaufkonstruktionen zeigen;
-
8a eine
schematische Ansicht einer linearen Antriebsvorrichtung und 8b eine
Ansicht in vergrößertem Maßstab des
Spalts zwischen den zwei Rollen aus 8a ist;
und
-
die 9a, 9b und 9c schematische
Ansichten sind, die eine über
ein Substrat verlaufende Rolle und das Verhalten von elastischen
und viskoelastischen Materialien zeigen.
-
BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Es
wird auf 1 Bezug genommen, die einen
Querschnitt eines herkömmlichen
Handlaufs zeigt. Wie zuvor erwähnt
zeigt 1, wie auch 2, einen
Handlauf, wie er sich entlang des oberen, horizontalen Verlaufs
einer Handlaufvorrichtung erstrecken würde.
-
Der
herkömmliche
Handlauf wird im Allgemeinen durch Bezugszeichen 10 bezeichnet.
Wie auf dem Gebiet der Erfindung bekannt umfasst der Handlauf 10 einen
Dehnungshemmer 12, der Stahlkabel, Stahlbänder, Kevlarfasern
oder andere geeignete Dehnungselemente umfassen kann. Wie dargestellt
wird dies eingebettet in eine Kautschukschicht bereitgestellt. Der
Dehnungshemmer 12 und seine Kautschukbeschichtung, sowie
eine Schicht aus relativ hartem Kautschuk 14 können eine
im US-Patent Nr. 5.255.772 definierte Struktur umfassen.
-
Die
Gewebeeinlagen 15 erstrecken sich teilweise rund um einen
T-förmigen
Schlitz 16, um den herum ein Gleitergewebe 18 angeordnet
ist. Die Enden des Gleiters oder des Gleitergewebes 18 erstrecken
sich, wie dargestellt, aus dem Schlitz 16 hinaus. Um den
Handlauf abzuschließen,
wird ein äußeres Abdeckungsmaterial 19 rund
um die Außenseite
der Gewebeeinlagen 15, wiederum wie im US-Patent Nr. 5.255.772,
geformt.
-
Nun
wird auf 2 Bezug genommen, die eine
Handlaufkonstruktion gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt und im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 20 bezeichnet
wird.
-
Der
Handlauf 20 umfasst Zugelemente oder einen Dehnungshemmer 22,
der hierin eine Anzahl an Stahldrähten umfasst, die typischerweise
einen Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 2 mm haben können. Jeder
geeignete Dehnungshemmer kann hier herangezogen werden. Ein T-förmiger Schlitz 24 ist
mit einem Gleitergewebe 26 ausgekleidet. Das Gleitergewebe
ist ein geeignetes Baumwoll- oder Kunstmaterial mit geeigneter Textur,
damit ein Antriebsrad einer linearen Antriebsvorrichtung sich darin
festhaken und einrasten kann, wie nachstehend noch im Detail beschrieben
wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst der Körper
des Handlaufs eine Innenschicht 28 aus einem relativ harten
Thermoplasten und eine Außenschicht 30 aus
einem relativ weichen Thermoplasten. Die Stahldrähte oder Zugelemente 22 sind
in der inneren Schicht 28 eingebettet und mit dieser mit
einem geeigneten Klebstoff verklebt. Die Schichten 28, 30 sind
direkt an einer Berührungsfläche aneinander
gebunden, um einen durchgehenden, thermoplastischen Körper zu
bilden.
-
Wie
in der ersten Ausführungsform
von 2a gezeigt, umfasst die Innenschicht 28 einen
oberen Abschnitt oder eine obere Versteifung 32 von im
Allgemeinen gleichförmiger
Dicke, die sich in zwei halbkreisförmigen Lippenabschnitten 34 fortsetzt.
Die Lippenabschnitte 34 enden an vertikalen Endflächen 36,
und schmale, nach unten gerichtete Rippen 38 sind angrenzend
an die Rippen bereitgestellt. Das Gleitergewebe 26 umfasst
anschließend
Endabschnitte 40, die diese nach unten gerichteten Rippen 38 umwickeln.
-
Die
Außenschicht 30 weist
demgemäß einen
oberen Abschnitt 42 und halbkreisförmige Abschnitte 44 auf,
die einen größeren Radius
als die halbkreisförmigen
Lippenabschnitte 34 haben. Wie dargestellt überlappen
die halbkreisförmigen
Lippenabschnitte 44 die Eckabschnitte 40 des Gleiters
geringfügig.
-
Eine
wichtige Eigenschaft der Erfindung ist nun, dass die zwei Schichten
28,
30 unterschiedliche
Eigenschaften oder Härten
aufweisen. Hierbei weist die Außenschicht
30 einen
weicheren Elastomergrad als die Innenschicht
28 auf, und
die Eigenschaften der zwei Schichten werden in der folgenden Tabelle
aufgelistet: TABELLE
1
-
Die
Innenschicht 28 ist härter
und im Allgemeinen steifer und dient dazu, das Lippenmaß, d.h.
den Abstand entlang der Unterseite des T-förmigen Schlitzes 24,
wie angegeben auf 46 zu halten.
-
Die
Innenschicht 28 dient auch dazu, die verstärkenden
Stahlelemente 22 und die Bindung zwischen diesen Elementen 22 und
den TPU der Schicht 28, wie sie als Klebstoffschicht vorgesehen
sind, zu schützen. Dies
wird dadurch erreicht, dass die Schicht 28 Belastungen,
die sie durch die Antriebsrollen, wie nachstehend beschrieben, erfahren,
unter geringfügiger
Verformung aufnehmen. Dies schützt
die Elemente 22 und ihre Bindung zu den TPU vor jeglichen übermäßigen Schubbelastungen.
Ermüdungstests
für Handläufe, die
aus einem relativ weichen Material gebildet wurden, zeigten im Vergleich
zu Handläufen,
die aus einem relativ hartem Material gebildet wurden, dass das
harte Material die Dehnungselemente 22 auf diese Weise
tatsächlich schützt.
-
Nun
wird auf 2b verwiesen, die eine zweite
Ausführungsform
der Handlaufkonstruktion der vorliegenden Erfindung zeigt. Um Einfachheit
zu bewahren, werden gleiche Komponenten mit denselben Verweisnummern
wie in 2a versehen, und die Beschreibung
der Komponenten wird nicht wiederholt.
-
Diese
zweite Ausführungsform
wird in 2b durch Bezugszeichen 63 bezeichnet
und weist, wie zuvor, eine Innenschicht 28, eine Außenschicht 30 und
ein geeignetes Dehnungshemmglied 22 auf, das wiederum aus
Stahlkabeln 22 besteht.
-
In
dieser zweiten Ausführungsform
erstreckt sich die Innenschicht 28 jedoch nicht wie in
der ersten Ausführungsform
rund um das Gleitergewebe 26. Die Innenschicht 28 weist
eher den oberen Abschnitt 32 und verkürzte Eckabschnitte 64 auf,
die sich verjüngen
und etwa in der Hälfte
rund um den Halbkreis rund um die Enden des Schlitzes 24 enden.
-
Demgemäß hat die
Außenschicht 30 etwa
halbkreisförmige
Endabschnitte 66, die sich hier verjüngen und eine ansteigende Dicke
in Abwärtsrichtung
zur Unterkante davon aufweisen. Dies kompensiert die Verjüngung der
End- oder Eckabschnitte 64.
-
Wie
zuvor weist das Gleitergewebe 26 vertikal ausgerichtete
Endflächen 36 auf.
Hierbei bildet das Gleitergewebe 26 eine Umwicklung und
weist Ecken 68 auf, die innerhalb des halbkreisförmigen Abschnitts 66 eingebettet
sind.
-
Eine
einfache Analyse würde
vorschlagen, dass das Vorhandensein einer harten Schicht an der
Außenseite
der Außenschicht 30 nur
zum Versteifen des Handlaufs und zur Verbesserung der Lippenfestigkeit dienen
würde.
Analysen von Antriebstests haben jedoch gezeigt, dass manche wichtige
Wechselwirkungen zwischen Antrieb und Handlauf existieren, die Anlass
für die
Auswahl weicherer TPU für
die Außenschicht 30 waren.
-
Die 5, 6 und 7 zeigen
Veränderungen
von Antriebseigenschaften für
verschiedene Handlaufkonstruktionen. 5 zeigt
so eine Veränderung
der Bremskraft mit dem Antriebsrollendruck eines Handlaufs, der
aus hartem TPU gebildet ist und eine Shore-Härte von 45 Shore "D" sowohl in Schicht 28 als auch
in Schicht 30 aufweist. Die anderen graphischen Darstellungen
zeigen drei Kurven verschiedener Gleitprozentsätze von 1, 2 und 3 %.
-
6 zeigt
eine ähnliche
Serie von Kurven für
einen Handlauf, der mit einer Innenschicht 28 aus relativ
hartem TPU mit derselben Shore-Härte
von 45 Shore "D" und einer Außenschicht 30 aus
relativ weichem TPU mit einer Härte
von 80 Shore "A" gebildet ist. Daraus
ist zu erkennen, dass die Antriebseigenschaften erheblich verbessert
sind. Für
jeden Gleitprozentsatz ergibt ein vorgegebener Rolldruck eine viel
größere Bremskraft,
die für
die Antriebskraft charakteristisch ist, die auf den Handlauf ausgeübt werden
kann.
-
Als
Vergleich dazu zeigt 7 Antriebskurven für einen
herkömmlichen
Handlauf, der aus einem thermoplastischen Material gebildet ist
und eine Mehrschichteneinlagekonstruktion wie in US-Patent 5.255.772 aufweist.
Diese zeigen, dass über
einem Antriebsrollendruck von etwa 130 kg keine signifikante Steigerung der
Bremskraft durch weiteres Anheben des Antriebsrollendrucks erhalten
wird. Im Allgemeinen liegen die Ergebnisse unter jenen der extrudierten
Handläufe
aus den 5 und 6, und deutlich
unter jenen aus 6, worin der Handlauf die zwei
verschiedenen Härten
an TPU aufweist. Solch ein Handlauf würde zwei verschiedene Materialhärten aufweisen,
wenn auch die Konfiguration sehr unterschiedlich und die härtere Schicht
sehr dünn
ist. Diese Ergebnisse geben keinen Hinweis, dass eine Verbesserung
irgendeiner Art hinsichtlich der Antriebseigenschaften durch den
Einsatz von zwei verschiedenen TPU-Härten erzielt werden kann.
-
Nun
wird auf die 8a, 8b und 9 verwiesen, um eine Theorie der Erfinder
zu erläutern,
die zur Erklärung
dieses Verhaltens entwickelt wurde. Es gilt anzumerken, dass dies
eine vorgeschlagene Theorie ist, die in keiner Weise als Einschränkung der
vorliegenden Erfindung betrachtet werden soll.
-
8a zeigt
einen Handlauf 20, wie er im Antriebsabschnitt vorliegen
würde,
d.h. in umgekehrter Ausrichtung. Eine Antriebsrolle 50 wird
nach unten gegen das Gleitergewebe 26 gepresst, wodurch
sie den Handlauf 20 zwischen der Antriebsrolle 50 und
einer Folgerolle 52 einschließt.
-
Die
Antriebsrolle 50 wird mit einem Rollenprofil 54 (8b)
versehen, und demgemäß weist
die Folgerolle 52 ein Rollenprofil 56 auf. Die
Rollenprofile 54, 56 werden aus Urethan oder Kautschuk
mit geeigneter Härte
gebildet, wie es später
noch im Detail beschrieben wird.
-
Es
ist aber bekannt, dass, wenn eine Rolle über die Oberfläche eines
viskoelastischen Materialsubstrats rollt, ein Belastungsmuster im
Kontaktbereich entsteht, das den Rollwiderstand erhöht. Dies
ist in 9 dargestellt. 9a zeigt
eine Rolle 70, die über
ein Substrat 72 rollt, um einen Kontaktbereich oder Abdruck, bezeichnet
mit 74, zu erzeugen.
-
9b zeigt
die unterschiedlichen Kontaktbelastungen innerhalb des Abdrucks
oder Kontaktbereichs 74 für ein elastisches Substrat,
z.B. Stahl. Wie zu erwarten, sind diese im Allgemeinen symmetrisch,
verursachen keinen Rollwiderstand und würden auch bei Bewegungen der
Rollen in beide Richtungen dieselben bleiben.
-
9c zeigt
Kontaktbelastungen eines viskoelastischen Substrats, das sich in
die in 9a durch den Pfeil F gekennzeichnete
Richtung bewegt. Aufgrund der viskosen Eigenschaften kommt es zu
einem Ansteigen der Spannung in Richtung des vorderen Endes des
Abdrucks und zu einem Abnehmen der Spannung am hinteren Ende.
-
Dies
führt zu
einer nach oben gerichteten Kraft N, die die auf die Rolle
70 ausgeübte Belastung
ausgleicht. Diese Kraft N ist nach vorne hin mit der Distanz x von
der Achse der Rolle
70 versetzt. Folglich wird erkannt
werden, dass sich Kraft F, die durch einen Pfeil angegeben ist und
die erforderlich ist, um die Rolle in Bewegung zu halten, aus der
folgenden Gleichung ergibt:
FR = Nxwobei
man insbesondere einen Koeffizienten der Rollreibung durch die folgende
Gleichung definieren kann:
-
Dieser
Koeffizient kann auch aus der folgenden Gleichung berechnet werden:
-
Darin
ist G der Schubmodul, der in direkter Verbindung mit der Härte steht,
und tanδ ist
der mechanische Verlustfaktor.
-
So
ist also bekannt, dass ein viskoelastisches Material eine Versetzung
der Zentrallinie einer Kontaktstelle oder der daraus resultierenden
Druckverteilung herbeiführt.
Was die Erfinder der vorliegenden Erfindung nun erkannt haben, ist,
dass, da ganz gewöhnlich
erhältliche,
lineare Antriebe Antriebs- und Folgerollen 50, 52 mit
unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, deren Kontaktbereiche
eventuell nicht übereinstimmen
können.
Dies könnte
zu zwei verschiedenen Arten der Versetzung ihrer jeweiligen Kontaktstellen
oder Abdrücken führen. War
der Handlauf beispielsweise homogen und hatten die zwei Rollen denselben
Durchmesser, so konnte man folglich ähnliche Versetzungen der zwei
Kontaktstellen erwarten. Doch auch wenn ein Handlauf homogen ausgebildet
ist, könnte
dies aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser zu unterschiedlichen
Versetzungen ihrer Kontaktstellen und somit zu einem nicht geeigneten
Träger
für die
Antriebsrolle führen.
In anderen Worten wird sich der Handlauf verbiegen oder andernfalls
bewegen, um diese Belastung auszugleichen, wenn die Kontaktstellen
der Antriebsrolle um eine große
Distanz versetzt sind, die Antriebsrolle wird aber nicht richtig
gelagert sein.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Außen-
oder Abdeckungsschicht 30 aus einem weicheren Material
gebildet. Dies führt
dazu, dass die Folgerolle 52 eine Kontaktstelle oder einen
Abdruck erzeugt, die/der größer oder
zumindest vergleichbar mit der/dem der Antriebsrolle 50 ist.
Dies wird in 8b genauer dargestellt, worin
Kontaktstellen 58, 60 für die zwei Rollen 50, 52 gezeigt
werden. Die Pfeile 62 bezeichnen das wirksame Zentrum jeder
Kontaktstelle, das auf Grundlage der Druckverteilung berechnet wurde,
d.h. auf Grundlage des Punktes, an dem eine punktuelle Belastung
gleich der Druckverteilung ausgeübt
werden würde.
So stellt der größere Abdruck
der kleineren Rolle 52 sicher, dass die Antriebsrolle 50 nun
richtig getragen wird.
-
Der
zweite Grund für
einen verbesserten Antrieb wird auch in 9 dargestellt.
Da die Innenschicht oder der Hauptkörper 28 des Handlaufs
aus dem härteren
Material gebildet wird, neigt das Gleitergewebe 26 dazu,
in das Rollenprofil 54 gepresst zu werden, und nicht in
die Schicht 28. Dies ermöglicht es, dass die Rolle 20 durch
Verzahnen mit der Zugoberfläche,
die durch das Gewebe 26 dargestellt ist, eine angemessene
Zugkraft erreicht.
-
Es
gilt anzumerken, dass das Radprofil 54 eine angemessen
Härte aufzuweisen
hat, beispielsweise eine Härte
im Bereich von 90-94 Shore "A", da dies gute Verschleißeigenschaften
verleiht. Ein weiches Profil 54 kann zu einem großen Abdruck
führen
und sich besser der Gewebestruktur anpassen, es wird jedoch sehr wahrscheinlich
einen übermäßigen Verschleißgrad durch
Scheuern im Abdruckbereich aufweisen. So ist auch ein relativ dünnes Profil 54,
das nicht zu weich ist, wünschenswert,
um das Entstehen von Hitze aufgrund von Hysterese zu vermeiden.
Ein dünnes
Profil garantiert weiters, dass die Hitze von der Rolle 50 abgeleitet
wird.
-
Weiters
gilt anzumerken, dass es für
die Schicht 28 von Vorteil ist, im Gegensatz zum US-Patent
Nr. 5.255.772, alleine aus einer elastomeren Substanz gebildet zu
werden, und nicht als eine laminierte Struktur. Eine homogene Schicht 28 ist
elastischer und führt
zu weniger Energieverlusten durch Reibung, wodurch sie sich auch
durch geringeren Rollwiderstand auszeichnet. Dahingegen kann eine
komplexe, laminierte Struktur oft zu hohem Energieverlust und somit
zu erhöhtem
Rollwiderstand führen,
was wiederum erhöhtes
Durchrutschen verursachen kann.
-
Ein
weiterer Vorteil einer relativ harten Schicht 28 ist, dass
sie den Belastungen standhält,
die auf den Handlauf ausgeübt
werden, wenn er durch die Spalte zwischen den Rollen 50, 52 durchgeführt wird.
Diese Belastungen führen
zu einer örtlichen
Kompression des Handlaufs und dadurch zu seinem Ausbreiten zu den Seiten
hin. Die Stahldrähte
beugen jegliches signifikantes Dehnen in Achsenrichtung vor, doch
die Verformung dieser Drähte
zur Seite hin führt
zu axialer Verkürzung
des Handlaufs direkt unter dem Rad 50. Wird die Belastung
entfernt, so ziehen sich die Stahldrähte in die reguläre, enge
Anordnung zurück,
und der Handlauf formt sich zu seiner ursprünglichen Länge. Diese kurzfristige, durch
Druck induzierte Längenveränderung
kann tatsächlich
dazu führen,
dass sich der Handlauf geringfügig
(etwa um 1 %) schneller bewegt als das Antriebsrad 50,
wodurch mögliches
Durchrutschen kompensiert wird.
-
Der
Handlauf der vorliegenden Erfindung, d.h. wie er in den 2a und 2b dargestellt
ist, bringt noch einen weiteren Vorteil mit sich. Im Laufe von Tests
an einem Testrolltreppengeländer
wurde herausgefunden, dass die erforderliche Leistung und Antriebskraft
geringer waren als bei einem herkömmlichen Handlauf nach 1.
Es wird angenommen, dass sich dies deshalb so verhält, weil
die harte Schicht 28 den Handlauf nicht nur an den Seiten
versteift, um die Lippenfestigkeit zu verbessern, sondern auch in
Achsenrichtung. Im Gegensatz dazu stellt die Struktur aus 1 nach
US-Patent 5.255.772 Einlagen bereit, die deutlich orthotroph sind,
darin, dass sie Glasfaserstränge
bereitstellen, die sich transversal erstrecken, um den Handlauf transversal
zu versteifen, wobei diese jedoch keine Wirkung in Achsenrichtung
zeigen, sodass sie die Biegefestigkeit um die neutrale Achse nicht
erhöhen.
Folglich kann dieser Strukturtyp relativ flexibel sein, da er um Antriebsrollen,
Spindelendrollen etc. geführt
wird. Dies, so wird angenommen, führt dazu, dass der Handlauf sich
eng um diese Rollen legt. Im Gegensatz dazu verleiht dem Handlauf
der vorliegenden Erfindung die Schicht 28 eine bestimmte
Steife, die den Handlauf davor bewahrt, sich zu stark zu biegen
und sich um die Spindelendrollen und dergleichen zu eng zu legen;
es kommt hier eher zu einem tangentialen Kontakt zwischen dem Handlauf
und den verschiedenen Rollen, was die Reibung und folglich die Belastung
oder das Drehmoment des Antriebsmotors vermindert. Der Grad dieser
Versteifung hängt
von der Güte
der ausgewählten
Thermoplasten und der Konfiguration der unterschiedlichen Schichten
ab. 2a, in der sich die Schicht rund um den Schlitz
erstreckt, sollte eine steifere Struktur aufweisen als die Struktur
aus 2b, in der sich die Schichten nur teilweise um
den Schlitz 24 erstrecken.
-
Nun
wird Bezug genommen auf die 3 und 4,
die Vergleiche von Lippenmaßen
und der Lippenfestigkeit gegenüber
der Dauer in Stunden an einer Testanordnung für verschiedene Handläufe zeigen.
-
3 zeigt
zuerst mit Bezugszeichen 80 einen extrudierten Handlauf
gemäß der vorliegenden
Erfindung aus 2a mit einer relativ weichen
Schicht 28 und einer relativ weichen Abdeckungsschicht 30.
Diese weisen ein angemessenes Lippenmaß auf, das jedoch im Laufe
der Zeit leicht beeinträchtigt
wird. Für
diesen Test wurden 5,6 Meter Handlauf bei 60 m/min auf einem linearen
Antrieb mit drei Rollen von Hitachi mit 230 kg Kraft Antriebsrollendruck
und 120 kg Kraft Bremskraft getestet. Ein Test unter ähnlichen
Bedingungen, jedoch mit einer Schicht 28 mit einer Härte von
45 Shore "D" und einer Außenschicht 30 mit
einer Härte
von 85 Shore "A", ist bei Nummer 81 dargestellt.
Dies ergibt über
eine Zeitspanne hinweg sehr viel gleichmäßigere Leistung und geringere
Beeinträchtigung.
-
Bezugszeichen 82 zeigt
einen Test für
einen Handlauf, der unter Verwendung von Baumwollkörpereinlagen
wie im US-Patent 3.463.290 hergestellt wurde. Dieser Handlauf wurde
unter ähnlichen
Belastungsbedingungen und Geschwindigkeiten für eine Länge von 20 m getestet. Bis
zu zehn Stunden, was eine relativ kurze Zeitspanne darstellt, erbringt
er angemessene Leistung.
-
Bezugszeichen 83 zeigt
einen herkömmlichen
Handlauf, hergestellt nach Thermoplast-Verfahren gemäß dem US-Patent
5.255.772. Dieser Handlauf wurde bei einer Länge von 10 m bei einer Geschwindigkeit von
60 m/min an einer linearen Antriebseinheit vom Typ Westinghouse
mit 50 kg Kraft Antriebsrollendruck auf vier Rollen und ohne Bremskraft
getestet. Dieser Handlauf weist im Laufe der Zeit fortschreitende
Beeinträchtigung
auf.
-
Schließlich wurde
ein weiterer europäischer
Handlauf, gekennzeichnet durch 84 und nicht speziell für lineare
Antriebseinheiten konzipiert, mit den selben Belastungen und Geschwindigkeiten
wie in den Tests für 80, 81 und 82 getestet.
Dies wurde an einem 10 m langen Handlauf durchgeführt. Für die kurze
Zeit, in der er getestet wurde, erbrachte er eine angemessene Leistung.
-
Diese
Tests zeigen, dass durch eine harte Schicht 28 und durch
eine relativ weiche Schicht 30 gute Leistung erlangt und
für 1.000
Stunden erhalten werden kann.
-
4 zeigt
Veränderungen
der Lippenfestigkeit im Laufe der Zeit. Um Einfachheit zu bewahren,
werden dieselben Bezugszeichen wie in 3 verwendet,
da sie sich auf dieselben Testhandläufe beziehen.
-
Hieraus
kann gesehen werden, dass die Handläufe der vorliegenden Erfindung,
dargestellt als 80 und 81, gute Leistung erbringen
und die Lippenfestigkeit im Laufe der Zeit tatsächlich ansteigt. Wie zu erwarten zeigt
Linie 81, dass man im Vergleich zur Verwendung von zwei
weichen Schichten 28, 30, wie durch Linie 80 angegeben,
mit einer harten Innenschicht 28 eine erhöhte Lippenfestigkeit
erhält,
die im Laufe der Zeit aufrechterhalten wird.
-
Im
Allgemeinen zeigen die Ergebnisse an den Linien 80, 81,
und insbesondere an der Linie 81, dass der Handlauf der
vorliegenden Erfindung verbesserte Leistung hervorbringt. Der Handlauf
mit Baumwollkörpereinlage 82 gemäß US-Patent
3.463.290 zeigt gute anfängliche
Lippenfestigkeit, die jedoch rasch abnimmt und nach nur 20 Stunden
signifikant abgenommen hat. Der herkömmliche Handlauf, dargestellt
an der Linie 83, zeigt im Laufe der Zeit ebenfalls eine
signifikante Beeinträchtigung,
die im Vergleich zum Handlauf der vorliegenden Erfindung schlechter
ist.
