KR100532167B1 - 복합 핸드레일 구조체 - Google Patents

Abstract

본원에서는 에스칼레이터, 이동식 보도 및 기타 운송 장치에 이용되는 이동식 핸드레일 구조체를 개시한다. 상기 구조체는 대략적으로 C-형의 단면을 가지며 내측에 대략적으로 T-형의 슬롯이 형성되어 있는 핸드레일을 가진다. 상기 핸드 레일은 압출에 의해 형성된다. 상기 핸드레일은 상기 T-형 슬롯의 둘레에 연장되는 열가소성 물질의 제 1 층을 포함한다. 상기 제 1 층의 외측면 둘레에는 열가소성 물질의 제 2 층이 연장되어 핸드레일의 외형을 한정한다. 상기 T-형 슬롯에는 미끄럼 층이 라이닝되어 상기 제 1 층에 결합되어 있다. 상기 제 1 층의 내부에는 연신 억제 부재가 연장되어 있다. 상기 제 1 층은 상기 제 2 층과 비교하여 더욱 경질의 열가소성 물질로 이루어진다. 또한, 상기 제 1 층은 순부의 특성을 개선하고 선형 구동 장치에서의 구동 특성을 개선하는 것으로 확인되었다.

Description

복합 핸드레일 구조체{COMPOSITE HANDRAIL CONSTRUCTION}

본 발명은 에스컬레이터, 이동식 보도(moving walkway) 및 기타 수송 장치에 사용되는 이동식 핸드레일(moving hanrail)에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 압출에 의하여 형성되는 핸드레일에 관한 것이다.

에스컬레이터, 이동식 보도 및 기타 운송 장치에 사용되는 이동식 핸드레일이 개발되어 왔다. 이러한 핸드레일에 대한 기본 형상은 거의 규격화되고 있지만, 정확한 치수는 제조자마다 다를수 있다. 또한, 종래의 모든 핸드레일은 특정의 중요하고 필수적인 구성요소들을 가진다.

본원에서는 난간의 상부에 정상 작동 위치로 배치되는 핸드레일 구조체를 개시한다. 핸드레일은 연속적 루우프 형태로 형성된다는 것을 알 수 있다. 상기 핸드레일의 어떤 부분은 상기 루우프 전체 둘레를 따라 이동하게 되고, 루우프 둘레를 따라 이동하는 동안에 횡축을 중심으로 360도 회전하게 된다. 본 발명의 핸드레일 구조 및 종래의 핸드레일 구조는 모두, 핸드레일의 수평방향으로 연장되는 최상부를 따라 절취한 수직 단면을 기준으로 설명한다.

종래의 핸드레일은 핸드레일의 주 본체를 구성하는 최상부를 가진다. 이러한 최상부로부터 두 개의 C-형 또는 반원형 순부(lip)가 하향으로 연장된다. 상기 주 본체 및 순부는 T-형 슬롯을 형성하고 이러한 슬롯은 하향으로 개방되며 높이보다는 폭이 아주 더 크다. 상기 주 본체 및 순부로 이루어지는 핸드레일의 두께는 일반적으로 아주 균일하다.

핸드레일의 주 구성요소 또는 공통 구성요소에 관하여 설명하면, 상기 본체 및 순부는 일반적으로 열경화성 물질로 이루어진다. 상기 T-형 슬롯의 바로 상부에 이격 배치되는 방식으로, 상기 최상부의 중립축을 따라 연신 억제 부재(stretch inhibitor)가 제공된다. 이러한 연신 억제 부재는 일반적으로 강대, 강선, 유리 섬유 가닥 또는 케블러 코드(Kevlar cord)로 이루어진다.

핸드레일이 가이드를 따라 활주하는 것을 용이하게 하기 위하여, 상기 T-형 슬롯의 둘레에 라이닝(lining)이 제공된다. 이러한 라이닝은 때때로 슬라이더(slider)로 나타내어지며, 일반적으로 합성 또는 천연 섬유계 직물로 이루어진다. 이러한 라이닝은 스틸 또는 기타 가이드에 대하여 낮은 마찰 계수를 가지도록 선택된다. 상기 주 본체 및 순부의 외측면에는 적당한 열경화성 물질로 이루어지는 커버(cover stock)가 씌워진다.

핸드레일에 바람직한 특성을 제공하기 위하여, 후술하는 바와같은 플라이(ply)가 기본 핸드레일 형상을 벗어나지 않고 선택될 수 있다.

핸드레일은 다수의 상이한 요건들을 만족하여야 하는데, 이러한 요건들중 대부분은 서로 상충될 수 있다. 종래의 핸드레일에 있어서, 상기에 나타낸 바와같은 구성요소들을 변경하거나 또는 상기 구성요소들에 다수의 상이한 구성요소들을 부가함으로써 얻어지는 핸드레일이 제안되었다. 이러한 부가 또는 변경은 종래의 핸드레일 구조가 열경화성 물질로 이루어지는 경우에 아주 실행가능하게 된다. 통상적으로, 핸드레일은 가황 프레스의 길이에 상응하는 약 3 m의 길이를 가지도록 한번에 제조된다. 따라서, 핸드레일에 필요한 모든 구성요소, 예를들어 직물층, 새로운 미경화 열가소성 물질층, 인장 강화용 부재등은 동시에 제공된다. 직물 플라이가 포함되는 경우, 이러한 직물 플라이는 미경화 고무로 코팅된 상태로 제공된다. 따라서, 모든 층들은 미경화된 점착성 고무 표면을 가지며, 로울러를 이용하여 수동으로 압착되거나 또는 조립 장치를 이용하여 압착된다. 이와같이 조립되는 요소들의 필요 길이 부분이 모울드안에 넣어진다. 상기 모울드에는 열경화 물질을 가황하고 또 상기 요소들을 모울드 캐비티에 상응하는 원하는 형상으로 성형하는데 필요한 온도 및 압력이 가해진다. 경화후, 상기 모울드는 개방되고, 경화된 부분이 모울드로부터 제거된 다음, 이미 조립된 요소들의 다음 길이 부분이 성형된다.

이러한 방법은 다수의 단점을 가진다. 이러한 방법은 느리고, 핸드레일이 증분 길이로만 제조되고, 모울드 표지를 갖는 불량품을 초래할 수 있다. 그러나, 상기 방법은 상이한 특성을 가지도록 설계되는 다수의 상이한 요소들을 이용하여 비교적 복잡한 구조를 조립할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 발명자는 열가소성 물질을 이용하여 핸드레일을 압출하는 방법을 개발했다. 이러한 방법은 핸드레일을 아주 신속하게 연속적으로 제조할 수 있다는 장점을 가진다. 제조되는 핸드레일은 균일한 외관을 가진다. 이러한 외관은 에스컬레이터 또는 핸드레일 설비의 가장 눈에 보이는 요소들중 하나인 제품에 있어서 아주 바람직한 것이며 또 수요자의 관심을 끄는 것이다.

그러나, 핸드레일의 비교적 복잡한 구조체를 압출하는 것은 간단하지 않다. 핸드레일을 압출하기 위한 다른 방법들이 제안되었지만, 본 발명의 발명자에게는 이러한 방법들중 어느것도 성공적이지 못한 것으로 판단되었다. 이는 여러가지의 요소들을 신뢰할 수 있고 일관성있게 일제히 운반하는 것이 어렵기 때문이다. 특히, 열경화성 물질을 이용하여 핸드레일을 회분식으로 또는 조각적으로(piecewise) 성형하는 종래의 방법은 압출된 핸드레일에 간단히 합체될 수 없다. 이러한 종래의 조각적 성형 방법은 연속적인 압출 성형에 적용될 수 없다.

더욱 특히, 원하는 강도 및 기타 특성을 제공하기 위해 추가의 층들을 단순히 도입하는 것을 개시하는 종래의 방법은 압출 핸드레일의 제조에 적용될 수 없다. 여러가지의 층들을 미리조립하는 종래의 성형 작업에 있어서, 하나 이상의 추가의 층들을 도입하는 것은 비교적 간단한 일이다. 그러나, 핸드레일을 조립하는데 있어서 주의 및 기술이 요구되므로 비용이 증가될 수 있다. 성형 작업동안 여러가지의 단계들을 변경하는 것은 가능하기는 하지만 원칙적으로는 그렇게하지 않는다.

비교로, 열가소성 물질의 압출 작업에 있어서, 기본 핸드레일 구조체를 압출하는 것은 다수의 개개 요소들을 이용하는 복잡한 작업이다. 이러한 작업에 있어서, 상기 요소들이 완성된 제품에 올바른게 위치하도록 주의가 요구된다. 예를들어, 인장 요소들은 정확히 평면상으로 남아있어야 하지만, 미끄럼 직물은 핸드레일 슬롯의 비교적 복잡한 형상을 가져야 한다. 따라서, 추가의 층 또는 플라이를 도입하는 것은, 슬리팅(slitting)하고 접착제로 코팅함으로써 제조되는 여분의 플라이를 필요로하므로, 아주 어렵고 많은 비용이 든다.

핸드레일이 만족하여야 하는 특성은 핸드레일 가이드상에서 머무르고 구동되려는 핸드레일의 능력으로 나타내어진다. 따라서, 핸드레일의 순부(lip)는 핸드레일 가이드로부터 탈선 또는 이탈을 방지하기에 충분한 강도를 가져야 한다. 이러한 강도는 일반적으로 순부의 소정의 측면으로 편향시키는 하중 또는 힘을 측정함으로써 결정된다. 또한, 순부들 사이의 간격은 핸드레일의 사용 기간동안 특정의 허용오차 범위내에서 정확하고 일정하게 유지되어야 한다. 추가의 강도 강화용층 또는 플라이를 도입하는 것은 아주 어렵다.

구동 특성에 관하여 설명하면, 핸드레일과 구동 장치사이에는 충분한 마찰이 있어야 하며 상기 핸드레일은 구동 장치로부터 인가되는 하중에 의해 손상을 받지 않아야 한다. 이를 위한 한 가지 방법은, 핸드레일의 내측 표면과 연동하며 핸드레일을 후방으로 구부려서 구동 휠과의 접촉을 증가시키는 비교적 큰 직경의 풀리둘레에 핸드레일을 통과시키는 것이다. 이러한 구동 방법은 충분한 구동 특성을 제공할 수 있지만, 다수의 단점이 있다. 이러한 구동 방법은 비교적 큰 공간을 필요로하고, 역방향 굽힘부(reverse bend)를 통해 핸드레일을 통과시켜야 하므로 바람직하지 못한 응력이 발생되어 핸드레일의 수명이 단축될 수 있다.

또다른 방법은 선형 구동 장치(linear drive)로 불리우는 것을 사용하는 것인데, 이러한 구동 장치는 전 세계의 일부 국가에서 바람직한 시스템이 되고 있다. 선형 구동 장치에 있어서, 핸드레일은 단순히 이를 구동시키는 한쌍 이상의 로울러에 통과된다. 각 쌍의 로울러마다, 하나의 로울러는 피동 휠 또는 풀리로 작용하고 다른 하나의 로울러는 핸드레일을 구동시키는 작용을 한다. 구동력을 충분히 전달하기 위하여, 풀리 또는 휠의 쌍들이 매우 큰 힘으로 구동된다. 따라서, 매우 높은 내부 응력이 핸드레일에 전달됨으로써 다수의 문제가 발생될 수 있다. 한 쌍의 휠들 사이의 간극에서 발생되는 전단 응력으로 인해, 종래의 열경화성 고무 제품에서 플라이가 이탈될 수 있다. 꼬여진 강선, 유리실 등으로 이루어지는 인장 요소들의 경우, 응력으로 인해 연마가 발생하여 프레팅 피로가 발생할 수 있다.

그러나, 선형 구동 특성은 몇 가지의 이유때문에 바람직한 것이다. 이러한 특성은 다른 구동 장치의 역방향 굽힘 문제를 제거한다. 이러한 선형 구동 장치는 아주 치밀하기 때문에, 예를들어 투명 난간을 가짐으로써 핸드레일 구동부의 이용 공간이 제한되고 핸드레일의 필요 길이가 감소되는 에스컬레이터 설비에 바람직하게 된다. 또한, 상이한 크기를 가지는 설비들의 경우, 설비의 크기를 일치시키기 위하여는 단순히 구동 로울러의 수를 증가시키면 된다.

원하는 특성을 갖는 성형된 핸드레일을 제공하기 위한 다수의 종래 방법이 제안되었다. 그러나, 이러한 방법들중 대부분은 비교적 복잡할뿐 아니라, 열경화성 물질을 이용하는 종래의 조각적 성형 방법에만 적용될 수 있다. 따라서, 미합중국 특허 제 5,255,772호는 개선된 치수 안정성을 갖는 에스컬레이터 및 이동식 보도에 이용되는 핸드레일에 관한 것이다. 이러한 핸드레일은 강선 또는 기타 인장 부재가 끼워지는 고무 조성물 층의 양 면에 두개의 플라이 층이 제공되어 있는 샌드위치 구조체를 제공함으로써 얻어진다. 이러한 핸드레일은 두개의 플라이 층을 갖는 샌드위치 구조체가 형성되도록 하기 위하여 고강도 고무로 이루어지는 것이 바람직하다.

중요한 사항으로서, 상기 샌드위치 구조체내의 두 개의 대향한 플라이층들은, 연신 억제 부재에 대하여 수직방향으로 연장됨으로써 상기 연신 억제 부재의 강선에 대하여 수직으로 위치하는 단단한 얀(yarn)을 가진다. 이러한 얀의 목적은 순부를 외측방향으로 변형시킬 수 있는 횡력에 반응하여 순부의 굽힘 강도를 증가시키기 위한 것이다.

그러나, 이러한 구조는 복잡하고 다수의 상이한 층들을 가진다. 이러한 구조를 압출 방법으로 형성하는 것은 아주 어렵다. 상술한 기본 요소외에도, 상기의 구조는 압출된 핸드레일내에 정확한 형상으로 배치되어야 하는 두 개의 추가적인 플라이 층을 필요로 할 수 있다.

압출된 핸드레일의 제조에 적당한 것으로 주장되는 대안의 방법이 미합중국 특허 제 3,633,725호 및 4,776,446호에서 확인된다. 미합중국 특허 제 3,633,725호에서는, 핸드레일의 내부에 구동 및 굽힘을 촉진하기 위한 치부 형성 구조(toothed structure)가 제공되어 있는 어느 정도 예외적인 구조체를 제안하고 있다. 또한, 상기 구조체에는 별개의 커버가 제공된다. 미합중국 특허 제 4,776,446호에서는 각 순부의 내측에 마모 스트립(wear strip)이라 불리우는 것이 제공된다. 이러한 마모 스트립은 두 가지의 기능을 제공하기 위한 것이다. 즉, 낮은 미끄럼 계수를 제공하고 순부의 강도를 개선하기 위한 것이다. 이러한 스트립은 나일론과 같은 강성있는 플라스틱 물질로 제조된다. 상기 특허에는 상기 스트립을 핸드레일과 동시압출하는 것이 제안되어 있지만, 압출 방법은 개시하지 않고있다. 상기 마모 스트립이 구부려질 수 있도록 하기 위하여, 상기 마모 스트립은 한 면이 연속적이어야 하며, 다른 면을 다수의 다리부들로 분리하는 슬롯들을 가져야 한다. 그러나, 이것은 응력 집중을 일으키고 비교적 돌출된 마찰 스트립은 반복적으로 굽혀짐으로써 사용중에 균열 및 플렉스 피로(flex fatigue)를 받을 수 있다.

본 발명을 더욱 충분히 설명하고 본 발명이 어떻게 실시될 수 있는 지를 더욱 명백히 예시하기 위하여, 첨부 도면을 참조로 본 발명을 설명하기로 한다. 첨부 도면중에서,

도 1은 종래의 핸드레일의 단면도이다.

도 2의 A는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 핸드레일의 단면도이다.

도 2의 B는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 핸드레일의 단면도이다.

도 3은 시험장치에서 측정한 시간에 따른 순부 치수의 변화를 보여주는 그래프이다.

도 4는 시험 장치에서 측정한 시간에 따른 순부 강도의 변화를 보여주는 그래프이다.

도 5, 6 및 7은 상이한 미끄럼율을 갖는 세 개의 상이한 핸드레일 구조체에 있어서 구동 로울러 압력에 따른 제동력의 변화를 보여주는 그래프이다.

도 8의 A는 선형 구동 장치의 개략도이다.

도 8의 B는 도 8의 A의 두 개의 로울러사이의 간극을 확대하여 보여주는 도면이다.

도 9a, 9b 및 9c는 기재위를 통과하는 로울러, 및 탄성 및 점탄성 물질의 상태를 보여주는 개략도이다.

따라서, 압출에 의해 연속적으로 제조할 수 있고, 우수하거나 또는 개선된 순부 강도, 우수한 순부 치수 안정성, 및 프레팅 피로 및 박리에 대한 저항성을 가지며, 선형 구동 장치에서 최대 구동력의 전달을 가능하게 하는 특성을 갖는 핸드레일을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 대략적으로 C-형의 단면을 가지며, 내측에 대략적으로 T-형의 슬롯이 형성되어 있고, 압출에 의해 형성되는 이동식 핸드레일 구조체로서,

(1) 상기 T-형 슬롯의 둘레에 연장되는 열가소성 물질의 제 1 층과;

(2) 상기 제 1 층의 외측면 둘레에 연장되며 상기 핸드레일의 외형을 한정하는 열가소성 물질의 제 2 층과;

(3) 상기 T-형 슬롯을 형성하며 상기 제 1 층에 결합되는 미끄럼 층과;

(4) 상기 제 1 층의 내부에서 연장되는 연신 억제 부재를 구비하며, 상기 제 1 층은 상기 제 2 층과 비교하여 더욱 경질인 열가소성 물질로 이루어지는, 이동식 핸드레일 구조체가 제공된다.

상기 핸드레일은 상기 T-형 슬롯의 상부에 배치되는 상부 웹(upper web)과, 상기 상부 웹으로부터 상기 T-형 슬롯의 둘레에 하향으로 연장되는 두 개의 순부(lip portion)를 포함하는 것이 바람직하다. 최소한 상기 상부 웹에서, 상기 제 1 층은 상기 제 2 층보다 더욱 두꺼운 것이 바람직하다. 종래와는 다르게, 상기 제 1 층은 어떤 개입된 플라이가 없이 상기 미끄럼 층으로부터 상기 제 2 층으로 연장될 수 있다. 상기 상부 웹은 약 10 mm의 두께를 가질 수 있고 상기 제 1 층은 6 mm 이상의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 제 1 층은 비교적 경질의 열가소성 물질로 형성되는 때, 후술하는 바와 같이 선형 구동장치(linear drive)에서 상기 핸드레일의 구동 특성을 개선시키는 것으로 판단된다.

상기 제 1 층은 40-50의 쇼어(Shore) D 경도를 가지며 상기 제 2 층은 70-85의 쇼어 A 경도를 가지는 것이 바람직하다.

상기 핸드레일은 추가의 직물층을 가지지 않고 압출에 적당한 간단한 구조를 가질 수 있다. 따라서, 서로 직접 결합되는 상기 두 개의 열가소성 물질 층들 사이에는 직접적인 계면이 존재한다. 상기 두 층들이 TPU와 같은 동일한 물질로 형성되고 동시 압출되는 경우, 상기 두 층의 인열 강도와 동일한 결합력이 얻어지는 추가의 이점이 제공된다. 따라서, 상기 핸드레일에는 플라이를 가지는 제품에서 발생되는 바와 같은 박리의 위험이 없다.

우선 종래의 핸드레일의 단면을 도시하는 도 1을 참조로 설명하기로 한다. 위에서 나타낸 바와같이, 도 2와 마찬가지로 도 1은 핸드레일 설비의 최상부의 수평부를 따라 연장될 수 있는 핸드레일을 도시한다.

종래의 핸드레일이 도면부호 10으로 도시된다. 종래 기술에 있어서, 핸드레일(10)은 강선, 강대, 케블러 코드 또는 기타 적당한 인장 요소로 이루어질 수 있는 연신 억제 부재(12)를 가진다. 도시된 바와같이, 이러한 연신 억제 부재는 고무층에 삽입된 상태로 제공된다. 연신 억제 부재(12), 이의 고무 피복층, 및 비교적 경질의 고무층(14)은 두 개의 직물 플라이(15)의 사이에 삽입된다. 상기 직물 플라이(15)및 경질 고무층(14)는 미합중국 특허 제 5,255,77호에서 개시한 바와같은 구조로 이루어질 수 있다.

직물 플라이(15)는 T-형 슬롯(16)의 둘레에 부분적으로 연장되고, 상기 T-형 슬롯(16)의 둘레에는 미끄럼 직물(18)이 위치한다. 상기 미끄럼 직물(18)의 말단부는 도시된 바와같이 슬롯(16)의 외부로 연장된다. 상기 핸드레일을 완성하기 위하여, 미합중국 특허 제 5,255,772호에서 개시한 바와같이 직물 플라이(15)의 외측면 둘레에 외측 커버스톡(19)이 성형된다.

이하, 본 발명에 따른 핸드레일 구조체를 도 2를 참조로 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 핸드레일 구조체는 도면부호 20으로 도시된다.

핸드레일(20)은 다수의 강선을 포함하는 인장 요소 또는 연신 억제 부재(22)를 가진다. 상기 강선은 일반적으로 0.5 내지 2 mm의 직경을 가질 수 있다. 어떤 적당한 연신 억제 부재가 제공될 수 있다. T-형 슬롯(24)에는 미끄럼 직물(26)이 라이닝된다. 상기 미끄럼 직물은 적당한 면 직물 또는 합성 물질로 이루어지며, 선형 구동 장치의 구동 휠이 후술하는 바와같이 물려져서 연동할 수 있는 적당한 조직을 가진다.

본 발명에 따른 핸드레일의 본체는 비교적 경질의 열가소성 물질의 내층(28)과 비교적 연질의 열가소성 물질의 외층(30)으로 이루어진다. 상기 내층(28)에는 강선 또는 인장 부재(22)가 끼워져서 적당한 접착제를 이용하여 상기 내층에 부착된다. 상기 내층 및 외층(28)(30)은 서로 직접 결합하여 연속적 열가소성 본체를 형성한다.

도 2a의 제 1 실시예에서 도시한 바와같이, 상기 내층(28)은 일반적으로 균일한 두께의 상부 또는 상부 웹(32)을 포함하며, 이러한 상부 웹은 두 개의 반원형 순부(34)로 연장되다. 상기 순부(34)는 수직 말단면(36)에서 종결되고, 하향으로 돌출되는 리브(38)가 상기 말단면에 이웃하여 제공된다. 그리고, 미끄럼 직물(26)은 상기 하향으로 돌출되는 리브(38)둘레를 감싸는 말단부(40)를 가진다.

따라서, 외층(30)은 반원형 순부(34)보다 더욱 큰 반경을 갖는 반원형 부분(44) 및 상부(42)을 갖는다. 도시한 바와같이, 상기 반원형 부분(44)은 상기 미끄럼 직물의 에지부(40)와 약간 중첩된다.

본 발명의 중요한 특징은 상기 두 층(28)(30)이 상이한 특성 및 경도를 갖는다는 것이다. 여기서, 외층(30)은 내층(28)보다 더욱 연질의 탄성중합체로 이루어진다. 상기 두 층의 특성을 하기 표 1에서 나타낸다.

	내층(28)	외층(30)
경도	40-50 쇼어 D	70-85 쇼어 A
100% 인장 강도	11 MPa	5.5 MPa
휨 강도	63 MPa	28 MPa
전단 강도	6-8 MN/m2	4-5 MN/m2

내층(28)은 더욱 경질이고 일반적으로 더욱 강성을 가지므로, 순부 치수, 즉 T-형 슬롯(24)의 바닥부를 가로질러 형성되는 공간부(46)를 유지하는 작용을 한다.

또한, 내층(28)은 강화용 강선 요소(22)를 보호하고, 층(28)의 TPU(접착제층)와 상기 강선 요소(22)사이의 결합부를 보호하는 작용을 한다. 이러한 작용은 후술하는 바와같이 구동 로울러로부터 인가되는 하중을 내층(28)이 약간의 변형과 함께 지탱함으로써 달성된다. 따라서, 상기 요소(22) 및 이러한 요소와 TPU의 결합부를 어떤 과도한 전단 응력으로부터 보호하게 된다. 비교적 경질의 물질로 이루어진 핸드레일과 비교하여, 비교적 연질의 물질로 이루어진 핸드레일의 피로 시험을 수행한 결과, 상기 경질 재료는 인장 부재(22)를 보호하는 것으로 확인되었다.

이하, 본 발명의 핸드레일 구조체의 제 2 실시예를 도 2b를 참조로 설명하기로 한다. 간결한 설명을 위하여, 도 2a에서와 동일 부재에 대하여는 동일 도면부호를 사용하기로 하며, 이러한 동일 부재는 반복 설명하지 않는다.

이러한 제 2 실시예는 도 2b에서 도면부호 63으로 도시되며, 제 1 실시예와 마찬가지로 내층(28), 외층(30) 및 적절한 연신 억제 부재, 즉 강선(22)을 구비한다.

그러나, 이러한 제 2 실시예에 있어서, 내층(28)은 제 1 실시예와는 다르게 미끄럼 직물(26)의 둘레에 연장되지 않는다. 상기 내층(28)은 상부(32) 및 짧은 에지부(64)를 가지는데, 상기 에지부는 두께가 점차로 감소되고, 슬롯(24)의 반원형 부분의 약 1/2 지점에서 종결된다.

따라서, 외층(30)은 대략적으로 반원형의 말단부(66)를 가지는데, 이러한 말단부는 두께가 점차로 가늘어지는데, 그 바닥부로 갈수록 두께가 증가한다. 따라서, 말단부 또는 에지부(64)의 가늘어짐이 보상된다.

제 1 실시예에서와 같이, 미끄럼 직물(26)은 수직 말단면(36)을 가진다. 여기서, 상기 미끄럼 직물(26)은 상기 반원형 부분(66)의 내부에 끼워지는 에지부(68)를 가진다.

간단한 분석 결과, 외층(30)이 경질층으로 이루어지는 경우 핸드레일은 강성을 가지게되고 순부 강도가 개선되는 것으로 확인되었다. 그러나, 구동 시험 분석 결과, 구동 장치와 핸드레일 사이에 약간의 중요한 상호작용이 존재하기 때문에, 외층(30)용으로 더욱 연질의 TPU가 선택되었다.

도 5, 6 및 7은 상이한 핸드레일 구조체에 있어서 구동 특성의 변화를 도시한다. 따라서, 도 5는 두 층(28)(30) 모두 45 쇼어 D 경도를 갖는 경질 TPU를 이용하여 형성한 핸드레일에 있어서, 구동 로울러 압력에 따른 제동력의 변화를 도시한다. 또한, 그래프들은 1%, 2% 및 3%의 상이한 미끄럼율의 곡선을 도시하는 것이다.

도 6은 45 쇼어 D의 동일한 쇼어 경도를 가지며 비교적 경질의 TPU로 이루어지는 내층(28) 및 80 쇼어 A 경도를 가지며 비교적 연질의 TPU로 이루어지는 외층(30)을 이용하여 형성한 핸드레일에 대한 미끄럼율의 곡선을 도시한다. 구동 특성이 향상됨을 알 수 있다. 소정의 미끄럼율 및 소정의 구동 로울러 압력에서, 아주 더 높은 제동력이 얻어지므로, 구동력이 핸드레일에 인가될 수 있음을 알 수 있다.

비교로, 도 7은 열경화성 물질을 이용하여 형성하였으며 미합중국 특허 제 5,255,772호에서 개시한 바와같은 샌드위치 플라이 구조를 가지는 종래의 핸드레일에 대한 미끄럼율 곡선을 도시한다. 이러한 곡선으로부터, 약 130kg의 구동 로울러 압력을 초과하는 경우에는 구동 로울러 압력이 더 증가하여도 제동력이 별로 증가하지 않음을 알 수 있다. 이러한 도 7의 결과는 도 5 및 6의 압출된 핸드레일에 대한 결과보다 나쁜 것이며, 특히 두 가지의 상이한 경도의 TPU를 가지는 도 6의 핸드레일에 대한 결과와 비교하여 아주 떨어지는 것이다. 이러한 도 6의 핸드레일은, 아주 상이한 형상이기는 하지만 두 가지의 상이한 경도의 물질을 가지며, 경질층이 아주 더 작다. 이러한 결과는 두 가지의 상이한 경도의 TPU의 사용에 의하여 구동 특성이 개선된다는 것을 의미하는 것은 아니다.

이하, 본 발명자가 개발한 이론 및 작용을 도 8a, 8b 및 9를 참조로 설명하기로 한다. 이러한 설명은 제안된 이론일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.

도 8a는 구동 영역에 위치해 있는 상태의 핸드레일(20)을 도시한다. 구동 로울러(50)는 미끄럼 직물(26)을 하향으로 밀치게 됨으로써, 핸드레일(20)이 구동 로울러(50)와 피동 로울러(52)의 사이에 가두어진다.

구동 로울러(50)는 로울러 트레드(54, 도 8b)를 구비하고, 상응하게 피동 로울러(52)도 로울러 트레드(56)를 구비한다. 이러한 로울러 트레드(54)(56)는 후술하는 바와같이 적당한 경도를 갖는 우레탄 또는 고무로 이루어진다.

로울러가 점탄성 물질의 기재 표면을 가로질러 구르는 경우, 접촉 영역에서 응력 패턴이 발생됨으로써 구름 저항이 증가한다. 이것은 도 9에서 도시된다. 도 9a는 로울러(70)가 기재(72)를 가로질러 구름으로써 접촉 영역 또는 로울러 자국(74)이 형성되는 것을 도시한다.

도 9b는 탄성 기재(예, 강)의 경우, 로울러자국(footprint) 또는 접촉 영역(74)내의 접촉 응력의 변화를 도시한다. 예상할 수 있는 바와같이, 이러한 접촉 영역은 대칭적으로서, 구름 저항을 일으키지 않으며, 어느 방향으로든 로울러의 이동이 동일하다.

도 9c는 도 9a에서 화살표(F)로 도시한 방향으로 이동하는 점탄성 기재에 대한 접촉 응력을 도시한다. 점성때문에, 접촉 영역의 전방부로 갈수록 응력이 증가한다.

따라서, 로울러(70)으로부터 인가되는 하중과 균형을 이루는 상향력(N)이 발생된다. 이러한 상향력(N)은 로울러 축(70)으로부터 전방으로 떨어진 거리(x)에서 상쇄된다. 그리고, 로울러의 이동을 유지하는데 필요한 힘(F)은 하기 식으로 주어진다:

FR=Nx

더욱 구체적으로, 구름 마찰 계수는 하기 식으로 정의할 수 있다:

또한, 이러한 계수는 하기의 식에 의해서도 계산될 수 있다.

G가 경도에 정비례하는 전단 강도인 경우, tan δ는 기계 손실 탄젠트 또는 인자일 수 있다. 따라서, 점탄성 물질은 접촉 영역의 중심선 또는 이로부터 초래되는 압력 분포를 상쇄하는 것으로 알려져있다. 가장 일반적으로 이용가능한 선형 구동 장치는 상이한 직경을 갖는 구동 및 피동 로울러(50)(52)를 가지므로, 이들 로울러의 접촉 영역들은 서로 일치할 수 없다. 따라서, 상기 접촉 영역 또는 로울러자국들은 두 가지로 상이하게 상쇄될 수 있다. 예를 들어, 핸드레일이 등질이고 상기 두 로울러들이 동일한 직경을 가지는 경우, 두 개의 접촉 영역들의 상쇄는 서로 유사하다는 것을 알 수 있다. 그러나, 핸드레일이 등질이고 두 로울러들이 상이한 직경을 가지는 경우에는 상기 상이한 직경으로 인해, 접촉 영역의 상쇄가 상이하게 됨으로써 구동 로울러가 불충분하게 지지된다. 즉, 구동 로울러의 접촉 영역이 큰 정도로 상쇄되는 경우, 핸드레일은 편향되거나 또는 상기 하중과 균형을 이루도록 이동하지만, 구동 로울러는 적당히 지지될 수 없다.

본 발명에 따라, 상기 외층 또는 커버 층(30)은 더욱 연질의 물질로 이루어진다. 따라서, 피동 로울러(52)는 구동 로울러(50)과 비교하여 더 크거나 또는 최소한 대등한 접촉 영역 또는 로울러자국을 발생한다. 이것은 도 8b에서 두 개의 로울러(50)(52)에 대한 접촉 영역(58)(60)으로서 더욱 상세히 도시된다. 화살표(62)는 압력 분포로부터 계산된 각 접촉 영역의 유효 중심을 나타낸다. 즉, 압력 분포에 상응하는 점 하중이 인가될 수 있는 지점을 나타낸다. 따라서, 작은 로울러(52)의 접촉 영역이 클수록, 구동 로울러(50)가 적당히 지지된다.

또한, 구동의 개선에 대한 두번째 이유가 도 9에서 도시된다. 핸드레일의 내층(28)은 더욱 경질의 재료로 이루어지므로, 미끄럼 직물(26)은 상기 내층(28)보다는 로울러 트레드(54)를 향해 압착될 수 있다. 따라서, 로울러(20)는 직물(26)의 견인 표면에 맞물려짐으로써 충분한 견인력을 얻을 수 있다.

로울러 트레트(54)는 우수한 마모 특성을 가져야 하므로, 90-94 쇼어 A 경도와 같은 적당한 경도를 가져야 한다. 연질 트레드(54)는 더욱 큰 접촉 영역을 제공하고 직물 조직에 잘 어울리지만, 접촉 영역이 문질러짐으로써 마모율이 과도하게 높을 수 있다. 또한, 이력현상(hysteresis)로 인한 열의 축적을 방지하기 위하여, 너무 연질이지 않은 비교적 얇은 트레드(54)가 적당하다. 또한 얇은 트레드는 열을 로울러(50)의 외부로 확실히 전도시킨다.

또한, 미합중국 특허 제 5,255,722호와는 다르게, 내층(28)은 적층된 구조가 아니라, 탄성중합체 물질만으로 형성되는 것이 유리하다는 것을 알 수 있다. 내층(28)은 더욱 탄성이 있고, 점성 에너지를 더욱 적게 손실하므로, 낮은 구름 저항을 제공한다. 따라서, 미끄러짐 효과의 제거가 촉진된다. 비교로, 복잡한 적층 구조는 에너지 손실을 증가시킴으로써, 구름 저항을 증가시켜서 미끄러짐을 증가시킨다.

비교적 경질인 층(28)의 또다른 장점은 핸드레일이 로울러(50)(52)사이의 간극을 통과함에 따라 인가되는 하중을 견딜 수 있다는 것이다. 이러한 하중은 핸드레일을 국소적으로 압착하여 측면방향으로 퍼지게한다. 강선은 축방향으로의 연신을 방지하지만, 이러한 강선이 측면방향으로 변형되면 로울러(50)의 바로 아래에 위치하는 핸드레일이 축방향으로 짧아진다. 이러한 응력이 제거되면, 상기 강선은 정상적으로 복귀하고 핸드레일 스프링은 그 본래의 길이로 복원된다. 이러한 일시적 압력 유도 길이 변화로 인해, 핸드레일은 구동 로울러(50)보다 약간(약 1%) 더 빠르게 이동함으로써 약간의 미끄러짐이 발생할 수 있다.

도 2a 및 2b에서 도시한 바와같은 본 발명의 핸드레일은 또다른 장점을 가진다. 시험용 에스칼레이터 난간에서 시험한 결과, 본 발명의 핸드레일은 필요한 동력 및 구동력이 도 1에서와 같은 종래의 핸드레일과 비교하여 아주 낮다는 것을 확인하였다. 이러한 장점은 경질 층(28)이 핸드레일을 축 방향 및 측면방향으로 강화시킴으로써 순부 강도를 개선하기 때문인 것으로 판단된다. 비교로 미합중국 특허 제 5,255,772호에서 개시한 바와같은 도 1의 구조는 플라이를 가진다. 이러한 플라이는 횡방향으로 연장되어 핸드레일을 횡방향으로 강화하는 유리 섬유 가닥으로 이루어진다. 그러나, 축방향으로의 강화 효과는 가지지 않기때문에, 중립축 둘레의 굽힘 강성율을 증가시키지 못한다. 따라서, 이러한 유형의 종래 구조체는 구동 로울러 등의 둘레를 통과할 때 비교적 유연하게 됨으로써, 핸드레일이 상기 로울러와 밀착한 상태로 연동될 수 있다. 비교로, 본 발명의 핸드레일의 경우, 내층(28)은 핸드레일에 강성을 부여함으로써, 핸드레일이 과도하게 구부려지고 로울러 등과 너무 밀착된 상태로 연동하는 것을 방지한다. 또한, 핸드레일과 로울러의 사이에 많은 접선 접촉이 있게됨으로써, 마찰이 감소되어 구동 모우터의 부하 또는 토오크가 감소된다. 이러한 강성도는 선택되는 열가소성 물질의 등급, 및 여러가지 층의 형상에 따라 변화할 수 있다. 층이 슬롯의 모든 둘레에 연장되는 도 2a의 핸드레일은 층이 슬롯(24)의 둘레에 부분적으로 연장되는 도 2b의 핸드레일보다 더욱 강성을 가지게된다.

이하, 상이한 핸드레일을 이용하여 시험 장치에서 측정한 시간에 따른 순부 치수 및 순부 강도의 변화를 도 3 및 4를 참조로 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 비교적 연질의 층(28)과 비교적 경질의 커버(30)를 가지는 도 2에 따른 압출된 핸드레일에 대한 시험 결과가 도면부호 80으로 도시된다. 도 3으로부터, 순부 치수는 적당하지만 시간에 따라 약간 열화된다는 것을 알 수 있다. 이러한 시험에 있어서, 세 개의 로울러를 가지는 Hitachi 사의 선형 구동 장치에서 230 kg의 구동력 및 120kg의 제동력을 이용하여 5.6 미터의 핸드레일을 60m/min의 속도로 시험하였다. 유사한 시험 조건하에서, 45 쇼어 D 경도를 가지는 층(28) 및 85 쇼어 A 경도를 가지는 외층(30)을 이용하여 수행한 시험 결과가 도면부호 81로 도시된다. 이러한 결과로부터, 순부 치수는 아주 일관성이 있으며 시간에 따른 치수 변화가 작다는 것을 알 수 있다.

미합중국 특허 제 3,463,290호에서와 같이 면직물 본체를 이용하여 제조한 핸드레일에 대한 시험 결과가 도면부호 82로 도시된다. 이러한 시험은 유사한 하중 조건 및 속도에서 20 m 길이의 핸드레일에 대하여 수행되었다. 이러한 종래 핸드레일은 비교적 짧은 기간인 10 시간까지만 적당한 성능을 나타냈다.

미합중국 특허 제 5,255,772호에 따라 열경화 방법으로 제조한 종래의 핸드레일에 대한 시험 결과가 도면부호 83으로 도시된다. 이러한 시험은 4 개의 로울러를 가지는 Westinghouse사의 선형 구동 장치에서 제동력없이 50kg의 구동 로울러 압력을 이용하여 60m/min의 속도로 10 m 길이의 핸드레일에 대하여 수행되었다. 도시한 바와같이, 시간에 따라 순부 치수가 점차적으로 변화되었다.

끝으로, 도면부호 84로서 도시되며 선형 구동 장치용으로 설계되지 않은 유럽형 핸드레일을, 상기 핸드레일(80)(81)(82)에 대한 시험과 동일한 하중 및 속도를 이용하여 시험하였다. 이러한 시험은 10m 길이의 핸드레일에 대하여 수행되었다. 도시된 바와같이, 상기 핸드레일(84)은 짧은 시험 시간동안 적당한 성능을 나타냈다.

이러한 시험 결과로부터, 경질층(28) 및 비교적 연질의 층(30)을 가지는 핸드레일의 경우에, 우수한 성능이 얻어질 수 있고 또 이러한 성능은 1000 시간까지 유지될 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

도 4는 시간에 따른 순부 강도의 변화를 도시한다. 도 4에서는 도 3에서와 동일한 핸드레일을 시험에 사용하였기 때문에 도 3에서와 동일한 도면부호를 사용한다.

따라서, 도면부호 80 및 81로 도시하는 본 발명의 핸드레일은 우수한 성능을 나타내며 시간에 따른 순부 강도가 우수하다는 것을 알 수 있다. 도면부호 81로 나타낸 결과로부터, 경질의 내층(28)을 가지는 핸드레일은 두 개의 연질층(28)(30)을 가지는 핸드레일(80)과 비교하여, 시간에 따라 유지되는 순부 강도가 높다는 것을 알 수 있다.

일반적으로, 도면부호 80 및 81, 특히 81로 나타낸 결과로부터, 본 발명의 핸드레일은 개선된 성능을 제공한다는 것을 알 수 있다. 미합중국 특허 제 3,463,290호에서 개시한 바와같이 면직물 플라이를 가지는 핸드레일(82)은 우수한 초기 순부 강도를 나타냈지만, 이러한 강도는 급속하게 저하되기 시작하여 20 시간 후에는 상당한 정도까지 저하되었다. 또한, 도면부호 83으로 도시한 종래의 핸드레일은 시간에 따른 순부강도의 상당한 저하를 나타내므로, 본 발명의 핸드레일보다 열등한 것이다.

Claims (13)

1. C-형의 단면을 가지며, 내측에 T-형의 슬롯이 형성되어 있고, 압출에 의해 형성되는 이동식 핸드레일 구조체로서,

   (1) 상기 T-형 슬롯의 둘레에 연장되는 열가소성 물질의 제 1 층과;

   (2) 상기 제 1 층의 외측면 둘레에 연장되며 상기 핸드레일의 외형을 형성하는 열가소성 물질의 제 2 층과;

   (3) 상기 T-형 슬롯을 한정하며 상기 제 1 층에 결합되는 미끄럼층과;

   (4) 상기 제 1 층의 내부에서 연장되는 연신 억제 부재를 구비하며,

   상기 제 1 층은 상기 제 2 층과 비교하여 더욱 경질인 열가소성 물질로 이루어지는 것을 특징으로하는 이동식 핸드레일 구조체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 핸드레일은 상기 T-형 슬롯의 상부에 위치하는 상부 웹과, 상기 상부 웹으로부터 상기 T-형 슬롯의 둘레에 하향으로 연장되는 두 개의 순부를 포함하며, 최소한 상기 상부 웹 부분에서 상기 제 1 층은 상기 제 2 층보다 더욱 두꺼운 것을 특징으로하는 이동식 핸드레일 구조체.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 열가소성 물질의 제 1 층은 상기 상부 웹에서 핸드레일의 두께의 60% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 상부 웹은 10 mm의 두께를 가지며 상기 제 1 층은 6 mm 이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 층은 40-50의 쇼어 D 경도를 가지며 상기 제 2 층은 70-85의 쇼어 A 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.
6. 제 2 항에 있어서, 추가적인 직물 층을 포함하지 않으며, 상기 제 1 층과 제 2 층은 직접적으로 접촉하여 서로 결합됨으로써 연속적인 열가소성 본체를 형성하는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 미끄럼층은 상기 T-형 슬롯의 외부 및 상기 제 1 층의 바닥부의 둘레로 연장되는 에지부를 갖는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 층은 반원형인 두 개의 순부를 가지고, 상기 순부의 하단부에는 대향한 수직 말단면이 형성되어 있고, 상기 각각의 순부는 상기 수직 말단면에 이웃하게 위치하는 하향으로 돌출하는 리브를 가지며, 상기 미끄럼층의 에지부는 상기 리브둘레에 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 층은, 상기 제 1 층의 반원형 순부를 감싸며 상기 미끄럼층의 에지부와 중첩되는 반원형의 순부를 가지는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층은 상부 부분과, 상기 T-형 슬롯의 둘레에 부분적으로만 연장되는 경사절단 에지부를 가지며, 상기 제 2 층은 상부 부분과, 상기 T-형 슬롯의 둘레에 연장되는 반원형 에지부를 가지는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 미끄럼층은 상기 제 2 층의 내부에 끼워진 에지부를 가지는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.
12. 제 2 항에 있어서, 상기 연신 억제 부재는 상기 제 1 층내의 중심부에 위치하는 공통면에 배치된 복수의 강선을 가지는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층 및 제 2 층은 각각, 균일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 이동식 핸드레일 구조체.