ЛЕСТНИЧНЫЙ ПОДЪЕМНИК
STAIR LIFT

Настоящее изобретение относится к грузоподъемным устройствам и может быть использовано для перемещения инвалидных колясок по лестничным маршам и пролетам со сколь угодно сложной траекторией движения.
Из существующего уровня техники известен лестничный подъемник для инвалидов (Патент на изобретение RU 2116238, Опубликовано: 27.07.1998), который содержит грузовую платформу с вертикальной несущей стенкой и откидной площадкой, установленную с помощью верхней и нижней подвесок на направляющих в виде двух закрепленных на стене лестничного марша и разнесенных по высоте трубчатых рельсов. В верхнем рельсе выполнена продольная прорезь и устройство для перемещения грузовой платформы. На верхней лестничной площадке расположен привод с ведущей звездочкой на выходном валу, и охватывающий ее замкнутую тросовую передачу, тяговая ветвь которой проложена в верхнем рельсе и оснащена равномерно закрепленными по ее длине шаровыми тяговыми элементами, а возвратная ветвь проложена в нижнем рельсе и оснащена равномерно распределенными вдоль нее центрирующими элементами. Грузовая платформа соединена с тяговой ветвью поводком, скользящим в продольной прорези верхнего рельса, а ее верхняя подвеска снабжена роликами, опирающимися на верхний рельс. Грузовая платформа также снабжена дополнительным поводком, верхняя и нижняя подвески грузовой платформы выполнены в виде кареток, установленных на несущей стенке с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной несущей стенке, верхняя каретка оснащена полкой, расположенной под верхним рельсом, на которой закреплены оба поводка, нижняя каретка снабжена четырьмя горизонтальными роликами с односторонними ребордами, охватывающими попарно сверху и снизу нижний рельс, и размещенным между ними вертикальным роликом, контактирующим с боковой поверхностью нижнего рельса, нижняя ветвь тросовой передачи оснащена трубчатыми цилиндрическими проставками, жестко закрепленными на тросе между центрирующими элементами, центрирующие элементы выполнены бочкообразными и свободно установлены на тросе, тяговая и возвратная ветви тросовой передачи соединены между собой на выходе из ведущей звездочки, а их вторые концы закреплены в поводках верхней каретки. Недостатком данного технического решения является сложность изготовления верхней направляющей трубы с продольным пазом по всей длине, постоянным обслуживанием и смазыванием элементов тросовой передачи и звездочек. Верхняя направляющая труба из-за продольного паза и смазки тросовых элементов не может служить одновременно перилами лестничного марша. Также данная конструкция не позволяет реализовать достаточно сложные траектории движения по лестничным маршам.
Известен лифт, в частности наклонный лифт (Патент EP0525141 (B1) от 1995-05-17). Лифт, в частности наклонный лифт, имеет две фиксированные гусеницы, которые проходят параллельно друг другу, по которым движутся направляющие ролики, установленные на роликовых подшипниках, таким образом, что они могут поворачиваться и контактировать с профилями дрожки с разных сторон. По меньшей мере, один направляющий ролик на каждом роликоподшипнике выполнен в виде ведущей шестерни. Окружность приводной шестерни прижимается к соответствующей зоне зацепления профиля гусеницы с помощью силы пружины таким образом, что приводное усилие ведущей шестерни передается, по меньшей мере, главным образом в профиль гусеницы посредством фрикционного соединения. Недостатком данного технического решения является то, что невозможно движение данного устройства по сильно наклоненным и извилистым лестничным маршам, так как возможно опрокидывание устройства, и в большинстве случаев необходимо сопровождающее лицо для помощи по перемещению по лестничному маршу.
Из уровня техники известен лестничный подъем для участков с переменным уклоном (EP1053968 (B1) от 2005-04-06), который содержит верхний направляющий стержень и нижний направляющий стержень, который может крепиться к неподвижной конструкции и иметь постоянное расстояние в вертикальном направлении. Подвижная рама скользит по направляющим стержням и поддерживает приводной двигатель. Основная ведущая шестерня приводится в действие двигателем и сетками с верхней зубчатой направляющей, сформированной на верхнем направляющем стержне, и шестерня стабилизатора сцепляется с нижней зубчатой направляющей, который сформирован на нижней направляющей планке. Штифт стабилизатора свободно вращается, если наклон направляющих стержней превышает заданное значение, тогда как шестерня стабилизатора соединена с главной ведущей шестерней, если наклон направляющих стержней ниже заданного значения. Недостатком данного технического решения является то, что на данном устройстве используются зубчатые направляющие, которые не позволяют их использование в качестве перил, невозможность реализовать сложные варианты траекторий движения, повышенный износ зубчатых колес и направляющих реек при уличном исполнении устройства.
Наиболее близким по технической сущности является лестничный подъемник (Патент RU 2462408, опубл. 27.09.2012 Бюл. № 27), который включает верхнюю и нижнюю трубчатые направляющие, каретку с ведущими и опорными роликами, взаимодействующими с направляющими, электродвигатель, червячный редуктор, выполненный в виде отдельных блоков. При этом ведущие ролики расположены ниже осей направляющих на выходных валах червячного редукторного блока, опорные ролики расположены выше осей направляющих на поводках на подшипниковых опорах, поводки выполнены подпружиненными и установлены на выходных валах червячного редукторного блока с возможностью поворота, причем поводки расположены наклонно в противоположные стороны к вертикальной плоскости, проходящей через оси трубчатых направляющих. Недостатком данного устройства является сложность конструкции и его ненадежность за счет того, что ведущие ролики находятся ниже опорно-направляющих элементов.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание более надежной и простой конструкции привода, на уменьшение вероятности аварийных остановок устройства из-за проскальзывания роликов по направляющим и в случае перегрева мотор-редуктора, и на увеличение цикла непрерывной работы системы привода в целом.
Задача решается тем, что лестничный подъемник включает верхнюю и нижнюю трубчатые направляющие, несущую раму, грузонесущую платформу, каретку с роликами, взаимодействующими с направляющими, электродвигатель, редуктор, платы-поводки, выполненные подпружиненными, ролики содержат верхние приводные ролики и нижний приводной ролик, которые благодаря весу каретки и натяжению пружины, установленной между платами-поводками, плотно облегают трубные направляющие, при этом один из верхних роликов расположен наклонно к другому ролику и верхней направляющей трубе, при этом три ролика из четырех в каретке являются одновременно и ведущими, и опорными, и направляющими с синхронным приводом всех роликов одновременно от одного мотор-редуктора, привод каретки включает, по меньшей мере, две ведущие звездочки цепных передач, звездочки приводных роликов, цепи цепных передач приводных роликов, зубчатую передачу нижнего приводного ролика, блок зубчатых передач верхних приводных роликов, включающих в себя основную шестерню, закрепленную на валу привода верхних роликов, паразитную шестерню и два верхних приводных ролика с закрепленными на них зубчатыми колесами, также содержит ограничитель скорости и эксцентриковый ловитель, расположенный под нижним приводным роликом и обеспечивающий блокировку нижней трубной направляющей, содержит блок натяжителей цепей, состоящих из двух подпружиненных полиацеталевых натяжителя цепей, расположенных на одной оси, обеспечивающий каждый натяжение своей цепи цепных передач, а платы-поводки выполнены вращающимися и установлены на выходных валах блока звездочек и шестерен с возможностью поворота вокруг оси, при этом платформа выполнена откидной, а редуктор выполнен червячным. Верхняя трубчатая направляющая используется также в качестве перил лестничного марша. Червячный мотор-редуктор выполнен единым моноблоком.
Техническим результатом является простота конструкции, уменьшение проскальзывания роликов по направляющим, повышение надежности привода, увеличение продолжительности рабочего цикла привода, удобство эксплуатации и обслуживания устройства, а также снижение энергозатрат пользователей данного устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что три ролика из четырех используемых в данном устройстве являются одновременно и ведущими, и опорными, и направляющими с синхронным приводом всех роликов одновременно от одного мотор-редуктора. Основные ведущие ролики находятся выше осей направляющих, опорные ниже осей направляющих. Все ролики расположены на подшипниковых осях и качающихся подпружиненных платах-поводках. Платы-поводки выполнены подпружиненными и вращающимися и установлены на выходных валах блока звездочек и шестерен с возможностью поворота вокруг оси. Червячный мотор-редуктор выполнен единым моноблоком. Пружина для подпружинивания плат-поводков имеет усилие 1000Н, что способствует более плотному обхвату роликами трубчатых направляющих и создает более полный фрикционный эффект.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг.1 – изображена общая схема подъемника;
На фиг.2 – вид спереди цепного привода;
На фиг.3 - вид сбоку цепного привода;
На фиг.4 - вид сзади цепного привода
На фиг.5 – вид механизма ограничителя скорости и ловителя в разрезе в рабочем положении (а) и в исходном положении (б);
На фиг.6 – схема устройства и срабатывания эксцентрикового ловителя.
На фигурах обозначены:
1 – мотор-редуктор с электродвигателем;
2 – ведущие звездочки цепных передач;
3, 4 – звездочки приводных роликов;
5, 6 – цепи цепных передач приводных роликов;
7 – блок натяжителей цепей;
8, 9 – верхние приводные ролики;
10 – нижний приводной ролик;
11 –ограничитель скорости (тормозной ролик);
12 – блок зубчатых передач верхних приводных роликов;
13 – зубчатая передача нижнего приводного ролика;
14, 15 – трубчатые направляющие;
16 – несущая рама;
17 – грузонесущая платформа;
18 – плата-поводок;
19 – ось;
20 – корпус;
21 - резьбовая втулка;
22 – кулачок;
23, 24 – подшипники;
25, 26 – ролики;
27 – винт;
28 - храповое колесо;
29 - профильное квадратное колесо;
30 – поводок;
31 – ось;
32 – выключатель;
33 – коромысло;
34 – ролик;
35 – противовес;
36 - пружина растяжения;
37 – втулка;
38 - эксцентриковый ловитель.
Лестничный подъемник включает направляющую магистраль, состоящую из нижней 15 и верхней 14 трубчатых направляющих, соединенных между собой регулируемыми вертикальными связями, несущую раму 16 и откидную грузонесущую платформу 17. Верхняя трубчатая направляющая 14 используется также в качестве перил лестничного марша. Перемещение грузонесущей платформы осуществляется от привода, закрепленного на несущей раме 16.
Привод каретки включает в себя червячный мотор-редуктор с электродвигателем 1, по меньшей мере, две ведущие звездочки цепных передач 2, звездочки приводных роликов 3 и 4, цепей цепных передач приводных роликов 5 и 6, блок зубчатых передач верхних приводных роликов 12, зубчатой передачи нижнего приводного ролика 13 и блок натяжителей цепей 7. Блок зубчатых передач верхних приводных роликов 12 включает в себя основную шестерню, паразитную шестерню и два верхних приводных ролика с закрепленными на них зубчатыми колесами. Блок натяжителей цепей 7 состоит из двух подпружиненных полиацеталевых натяжителя цепей на одной оси. Исполнение их на одной оси облегчает монтаж и регулировку натяжения цепей. Каждый из натяжителей обеспечивает натяжение своей цепи цепных передач. Один взаимодействует с цепью 5, второй с цепью 6, дабы устранить провисание цепей, обеспечить необходимое натяжения, а пружины обеспечивают срабатывание системы безопасности в случае непредвиденного обрыва данных цепей.
Верхние приводные ролики 8 и 9 и нижний приводной ролик 10 благодаря весу каретки и натяжению пружины плотно облегают трубные направляющие и, имея привод от одного мотор-редуктора, посредством цепных и зубчатых передач, полностью синхронизированы в своем движении. Пружина сжатия с усилием 1000Н установлена между платами-поводками 18 (на схеме пружина не показана для обеспечения наглядности основной конструкции). Механизм ограничителя скорости 11 благодаря своей конструкции обеспечивает надежную блокировку нижней трубной направляющей в случае возникновения внештатной ситуации, таким образом, обеспечивается остановка всего устройства.
Верхний ролик 8 расположен наклонно к ролику 9 и верхней направляющей трубе и одновременно подпружинен с усилием в 1000 Н для создания наиболее плотного фрикционного момента, исключающего проскальзывание всего блока на направляющей трубе при движении устройства.
Блок 12 зубчатых передач верхних приводных роликов включает звездочку 3, закрепленную на валу привода верхних роликов, на этом же валу со стороны роликов закреплены два зубчатых колеса верхнего блока роликов (на схемах не показаны). Одно из них является коническим и взаимодействует с коническим зубчатым колесом верхнего приводного ролика 8. Данное коническое зубчатое колесо закреплено на ролике 8 и является вместе с ним единым целым. Второе зубчатое колесо взаимодействует с паразитным зубчатым колесом, закрепленным на отдельной оси на плате-поводке верхнего блока роликов. Паразитное зубчатое колесо передает крутящий момент на другое зубчатое колесо ролика 9, оно так же выполнено единым целым с данным роликом. Передаточные числа данных зубчатых передач подобраны таким образом, что оба ролика 8 и 9 вращаются с одинаковой скоростью. Ролик 8 выполнен под наклоном по отношению к оси нижнего ролика 9 для устранения вертикальных колебаний конструкции при перемещении по сложной траектории, поэтому два зубчатых колеса выполнены коническими. Для усиления эффективности фрикционного момента кроме наклона верхнего ролика 8 по отношению к ролику 9 рассчитана и использована определенная форма полиуретанового покрытия роликов, а также рассчитана твердость используемого полиуретанового покрытия.
Цепь 6 передает крутящий момент от ведущих звездочек 2 на зубчатую передачу нижнего приводного ролика. Звездочка 4 находится на одной оси с зубчатой парой нижнего приводного ролика. Как и на верхних роликах одно из зубчатых колес неподвижно закреплено на этом ролике и представляет собой единое целое с ним. Передаточные числа этой передачи рассчитаны и соответствуют передаточным числам верхнего блока роликов, чтобы скорости вращения всех роликов были одинаковы. Как и в случае с верхними роликами, состав, твердость покрытия ролика полиуретаном, а также форма профиля рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить наибольший фрикционный момент при перемещении всего грузового устройства. В состав нижнего блока также входит механизм ограничителя скорости и ловитель. Таким образом мотор-редуктор 1, ведущие звездочки цепных передач 2, цепи цепных передач приводных роликов, блок натяжителей цепей 7, блок зубчатых передач верхних приводных роликов, зубчатая передача нижнего приводного ролика, механизм ограничителя скорости и ловитель составляют единое целое - блок звездочек, шестерен и цепных передач.
Механизм ограничителя скорости с ловителем состоит из следующих основных узлов и деталей: на одной оси 19, жёстко соединенной с корпусом 20 резьбовой втулкой 21, установлены кулачок 22 и ролики 25 и 26 на подшипниках 23 и 24. К ролику 26 неподвижно присоединены четырьмя винтами 27 храповое колесо 28 и профильное квадратное колесо 29. На втулке 21, с возможностью вращения вокруг оси, установлен поводок 30 с осью 31 и выключатель 32. Коромысло 33, шарнирно соединённое с осью 31, имеет свободно вращающийся ролик 34 и противовес 35. Кулачок 22 связан с поводком 30 пружиной растяжения 36. Между роликами 25 и 26 с возможностью вращения, шарнирно, на втулке 37, расположен эксцентриковый ловитель 38. Выступающая часть эксцентрика имеет постоянное соединение с осью 31. Газовый цилиндр, воздействуя на корпус 20, обеспечивает постоянное фрикционное сцепление роликов 25 и 26 с трубой нижней направляющей. При движении платформы вниз ролики 25 и 26 получают вращение за счёт сил трения с поверхностью трубы направляющей. Вместе с роликом 26 вращаются храповое колесо 28 и профильное квадратное колесо 29. При вращении ролик 34, перемещаясь по наружной поверхности квадратного колеса 29, заставляет коромысло 33 производить колебательные движения относительно оси 31. Одновременно противоположная часть коромысла, выполненная в виде собачки, совершает перемещение над профильной поверхностью храпового колеса 28, повторяя его контур. Масса противовеса 35 подобрана таким образом, что при движении платформы вниз с номинальной скоростью, коромысло 33, совершая колебательные движения, не отрывается роликом 34 от квадратного колеса 29 и соответственно, противоположная часть коромысла - собачка не входит в зацепление с храповым колесом 28. При превышении допустимой скорости движения платформы вниз амплитуда колебания коромысла увеличивается. Инерционная сила противовеса 35 отклоняет коромысло на больший угол, и собачка входит в зацепление с вращающимся храповым колесом 28. При этом ось 31, связывающая коромысло 33, поводок 30 и эксцентриковый ловитель 38, поворачиваясь относительно оси 19, вводит в зацепление зубчатую наружную поверхность эксцентрика 38 с трубой направляющей. Происходит заклинивание нижней направляющей между эксцентриком и верхним роликом и удержание платформы на нижней направляющей. Одновременно выключатель 32, установленный на боковой поверхности поводка 30, перемещаясь рычагом по кулачку 22, производит отключение электропитание главного привода через реле, что приводит к прекращению движения платформы. Возврат ловителя в исходное положение происходит при перемещении платформы вверх, с помощью аварийного штурвала.
Работа данного лестничного подъемника осуществляется следующим образом.
На посту посадки пользователь (или сопровождающее лицо, сотрудник организации) через пульт управления опускает и раскладывает грузонесущую платформу 17, въезжает на нее в кресле-коляске и включает привод каретки подъемника. Крутящий момент от мотор-редуктора с электродвигателем 1, через блоки звездочек 3,4 и 8,9 посредством цепей цепных приводов передач приводных роликов 5,6 передается на ведущие и опорные ролики 8,9 и 10, которые взаимодействуют с трубными направляющими 14 и 15 и за счет фрикционного момента (сил трения) перемещает несущую раму 16 с грузонесущей платформой 17 по направляющим 14 и 15.
Усилие во фрикционных парах (ведущий/опорный ролик – направляющая) должно быть достаточным для преодоления силы сцепления роликов 8,9 и 10 с трубными направляющими 14 и 15 при обкатывании роликами этих направляющих. Подпружиненные платы-поводки 18 благодаря усилию пружины, а также весу платформы, форме и расположению роликов, обеспечивают надежный фрикционный контакт роликов по всей длине направляющей магистрали.
Расположение плат-поводков 18 и их подвижность вокруг осей цепных передач обеспечивает вертикальное расположение грузонесущей платформы при ее прохождении по трассе и стабилизирует ее, особенно на криволинейных участках трассы. Подвижность плат-поводков 18 предотвращает заклинивание роликов из-за возможных колебаний профиля сечения трубных направляющих 14 и 15, особенно в местах криволинейности траектории. Размеры, материалы, профиль и сечение, а также размещение роликов на платах-поводках 18 обеспечивает максимальный фрикционный эффект сцепления, а также плавность перемещения платформы 17 с грузом при подъеме и предотвращает проскальзывание ведущих роликов при перемещении грузонесущей платформы 17 вниз.