أدلة المصاعد وقضبان التوجيه من القرن التاسع عشر

التاريخ المبكر المليء ببراءات الاختراع لكيفية ظهور هذه المكونات المهمة

كان تصميم أدلة المصعد وقضبان التوجيه من بين المشكلات الحرجة الأولى التي حددها مخترعو مصعد الركاب في القرن التاسع عشر. تم تصميم جهاز السلامة Elisha Graves Otis (المصمم في عام 19 وحاصل على براءة اختراع في عام 1854) على أساس استخدام سكة توجيه فريدة تتميز بسقاطة أو أسنان تشتبك مع الدلافين أو "كلاب الأمان". في عام 1860 ، قدم Otis Tufts ، مخترع مصعد السكك الحديدية العمودي ، الملاحظات التالية حول هذا الجانب من تصميم المصعد:

"يكون خط الحركة المعتاد لعربة المصعد عموديًا إلى حد كبير ، حيث يتم تعليقه بحرية بين الشرائح أو الطرق ، والتي ، عند تثبيتها على الجدران وأقسام المباني ، غير قادرة ، في الاستخدام العملي ، على التعديل المثالي ، كونها عرضة للاضطراب في الموقع ، نتيجة لانكماش الأخشاب ، أو تسوية الأساسات ، وما إلى ذلك ، بحيث إذا كانت الموجهات أو الرؤوس المتقاطعة للسيارة تتلاءم بشكل وثيق مع الشرائح أو الطرق ، فسيحدث الالتصاق والربط ، مصحوبًا بضوضاء كريهة وفقدان السلطة ؛ وإذا كانت الموجهات أو الرؤوس المتقاطعة تعانق الشرائح أو الطرق بشكل غير محكم ، فإن تأرجح السيارة سيزعج ركابها ، وسيؤدي الضجيج الناتج عن ارتطام السيارة في اهتزازاتها ضد الانزلاقات إلى إزعاج شاغلي المبنى ، وكذلك ركاب السيارة ".

حددت ملاحظات تافتس بشكل فعال الجوانب الرئيسية لهذه المشكلة وأرست سياق حلول التصميم المقترحة والمستخدمة في أواخر القرن التاسع عشر. وعلى الرغم من أن الأدلة وقضبان التوجيه غالبًا ما يتم تناولها في تصميم نظام مصعد كامل ، تكشف سجلات براءات الاختراع أنها كانت أيضًا موضوعات لجهود التصميم المركزة.

The source من ملاحظات تافتس كان عام 1866 بعنوان "تحسين أدلة المصاعد" (براءة الاختراع الأمريكية رقم 60,443). في ذلك ، أشار إلى قضبان التوجيه على أنها "منزلقات" أو "طرق" "تم تزويدها بأسنان السقاطة ، والتي يمكن ، فيما يتعلق بمسكات الزنبرك أو ماسكات ، أن تكون بمثابة جهاز أمان لمنع السيارة من السقوط ، في حالة كسر حبال أو سلاسل الرفع. " لم يكن من غير المعتاد في هذا الوقت أن تدمج المصاعد مجموعة متنوعة من أجهزة السلامة الخاصة بشركة Otis في تصميماتها. ومع ذلك ، وضع Tufts المزلاج في قضيب توجيه خشبي واقترح استخدام أدلة الأسطوانة ، "المصنوعة كعجلات" لتوجيه حركة السيارة (الشكلان 1 و 2). وذكر أن البكرات يمكن تصنيعها كعجلات معدنية صلبة مزودة "بشريط أو حلقة من المطاط المعالج بالفلكن ، والتي تجعل مرونتها تمر بسهولة فوق أي مخالفات في الطرق." كان يُنظر إلى هذا التصميم على أنه "كافٍ في جميع الحالات العادية لضمان اتصال دائم وخالٍ من الضوضاء." كما اقترح أيضًا إنشاءًا بديلًا للبكرة يستخدم "أقراصًا جلدية مثبتة بين أقراص معدنية". في هذا النظام ، يمكن استبدال الأقراص الجلدية "بمواد أخرى مناسبة" ، مثل "الخشب أو الورق أو الجلد الأخضر". كان الهدف هو توفير قيادة سلسة ومنع "الصوت الذي ينشأ من حركة عجلة معدنية فوق سكة معدنية."

في يناير 1873 ، حصل تشارلز أوتيس على براءة اختراع لـ "تحسينات في أدلة المصاعد" (براءة الاختراع الأمريكية رقم 134,698) ، والتي كانت تباينًا في تصميم تافتس. كان الاختلاف الرئيسي هو استخدام عجلات التوجيه المعدنية المتصلة بأذرع على شكل حرف U ، والتي تعمل على قضبان توجيه تتميز "بشريط من الجلد" أو مادة مشابهة لها "سطح ناعم أو مرن". كان شريط الجلد "مُلصقًا أو مُلصقًا أو مؤمنًا بطريقة أخرى" على سطح السكة الخشبية (الشكل 4). ادعى تشارلز أوتيس أن "المدربين يعملون. . . على الأسطح الناعمة أو المرنة المتوفرة على قضبان التوجيه ، ستكون عمليًا بلا ضوضاء أثناء تشغيلها ، وسيتم إبطال أي تفاوتات في المواضع النسبية للبكرات والأسطح أو يتم تعويضها من خلال طبيعة إنتاج الجلد. "

قدم لورنزو جريفز 1878 "تحسين دليل السقاطة للمصاعد" (براءة الاختراع الأمريكية رقم 206,434) رؤى إضافية حول الأساس المنطقي وراء التصميمات التي أحاطت بسقاطة الأمان المعدنية داخل سكة توجيه خشبية:

"السقاطة المصنوعة من الحديد الزهر ، عند استخدامها كدليل ، لا تصنع سطحًا أملسًا أو مستويًا أو مسارًا للجري على المنصة أو السيارة ، حيث تكون ملتوية أو منحنية إلى حد ما ، ومتفاوتة السماكة. لتفادي هذه الصعوبة ، تم تخطيطها أحيانًا على سطح أملس وسمك موحد. كان هذا مكلفًا ولا يمكن اعتماده إلا لمصاعد الركاب الأعلى سعرًا. تم استخدام الأخشاب الصلبة أيضًا في الأدلة أو المسارات ، والتي ، على الرغم من صمتها وسلسها ، كانت مع ذلك مرفوضة ، لأنها تفتقر إلى عنصر الأمان الأساسي الموجود في أدلة السقاطة. عن طريق [تغليف] السقاطة الحديدية في الخشب أو بينه بواسطة الشفاه الموجودة على الحديد. . . والخشب المشدود إلى دعامات التوجيه أو على جدران الفتحة ، فإن الخشب سيثبت الحديد ويقويه ويحتفظ به [مثل] بحيث إذا كان يجب كسر الأخير ، فلن ينفصل عن الخشب أو ينزاح . "

تتعلق براءة اختراع Graves بـ "استخدام غلاف خشبي لقضبان السقاطة المعدنية" ، والذي ادعى أنه سيكون أيضًا "بمثابة دليل صامت لأحذية السيارة أو المنصة للتحرك عليها". بينما تم تضمين هذه الميزة في براءات الاختراع السابقة ، إلا أنه لم يتم المطالبة بها مسبقًا كميزة تصميم أصلية.

ظهر تصميم جديد لقضيب التوجيه في براءة اختراع Charles Otis لعام 1885 ، "كرسي وظائف دليل المصعد" (براءة الاختراع الأمريكية رقم 310,713). كان التركيز الأساسي لبراءة الاختراع على "كرسي" محسّن أو نظام تثبيت قابل للتعديل يستخدم لربط قضبان التوجيه بالعوارض الخشبية للعمود. ذكر تشارلز أوتيس:

"من الحقائق المعروفة أن مصاعد المصاعد عرضة للخروج عن الشكل ، بسبب الاعوجاج والانبثاق في الأخشاب التي تشكل الرافعات ، أو لأسباب أخرى. عندما يتم إلقاء الرافعات خارج الشكل ، عادة ما يتم إلقاء دعامات التوجيه خارج الخط مع بعضها البعض ، ويتم تشويهها أيضًا ، مما يؤدي إلى ارتباط عربة المصعد. في مثل هذا الحدوث ، يتطلب الأمر وقتًا طويلاً لترتيب الدعامات الإرشادية ".

ادعى تشارلز أوتيس أن تصميمه يسمح "بتعديل جانبي" سهل لقضيب التوجيه ، و "إذا لزم الأمر ، فإن الدعم على شكل حرف U" يسمح "بالتعديل الداخلي أو الخارجي". كان تصميم كرسيه يحمل سكة عمود توجيه فريدة مصنوعة من "قضبان حديدية أو فولاذية عادية مثبتة معًا من طرف إلى طرف". يشبه ملف تعريف سكة التوجيه الموضحة في رسم براءة الاختراع سكة ​​حديدية مستخدمة في مسار قطار نموذجي (الشكل 4). براءة الاختراع هذه هي أول براءة اختراع تصور سكة حديدية أو فولاذية لم تتضمن سدادات أمان.

كان استخدام تشارلز أوتيس المقترح لقضيب توجيه معدني بالكامل أمرًا غير معتاد أيضًا. في الواقع ، كانت غالبية براءات اختراع السكك الحديدية من أواخر ثمانينيات القرن التاسع عشر وأوائل تسعينيات القرن التاسع عشر تتميز بأنظمة قضبان توجيه خشبية بدون سقاطة أمان حديدية (والتي تراجعت ببطء عن كونها أداة أمان مفضلة). يصور "دليل مصعد" Graves '1880 (براءة الاختراع الأمريكية رقم 1890) سكة توجيه من الخشب الصلب مثبتة على ثلاثة جوانب بواسطة أدلة محسّنة ، والتي استخدمت سلسلة من النوابض التي سمحت لأحذية التوجيه المسطحة بالثني والتحرك أثناء تحركها على طول السكة (الشكل 1888).

يبدو أن استخدام الأعمدة المعدنية الأسطوانية أو الأنبوبية التي تحمل قضبان توجيه خشبية أصبح شائعًا بحلول منتصف تسعينيات القرن التاسع عشر. في عام 1890 ، حصل مارتن كريستوفرسون على براءة اختراع "جهاز تثبيت عمود التوجيه للمصاعد" (براءة الاختراع الأمريكية رقم 1895). وأشار إلى أن "شرائط التوجيه" الخشبية "يتم تأمينها عادةً بأي طريقة ملائمة لأعمدة التوجيه الأنبوبية" ، والتي "تُصنع في أقسام بطول يتوافق مع المسافة من طابق إلى آخر في المبنى ، وفي كل طابق ، [تم] تأمين هذه المقاطع إلى حزمة عرضية مرتبة "(الشكل 532,414).

كانت براءة اختراع كريستوفرسون واحدة من أولى براءات الاختراع التي تصور استخدام عوارض الفولاذ على شكل I في العمود ، مما يعكس التغييرات في تشييد المباني المرتبطة بصعود ناطحة السحاب. كما لاحظ:

"الطريقة المعتادة لربط عوارض I بالدعامات هي حفر ثقوب في حواف الحزم ، وثقوب مماثلة في النتوءات أو العروات من أعمدة التوجيه ، ثم تثبيت الدعامات على العوارض. . . . مثل هذا البناء مكلف نسبيًا ومزعجًا ، لأنه يحدث في كثير من الأحيان أنه يجب تعديل أعمدة التوجيه والشرائط في موضعها في فتحة المصعد أو البئر وأن هذا الضبط يلقي الثقوب خارج المحاذاة ، وبالتالي ، يجب أن تكون الثقوب الجديدة شكلت من أجل البراغي. "

يُزعم أن نظام التثبيت الخاص بـ Christopherson سمح بتعديل سهل لأعمدة الدليل حسب الحاجة.

كما استخدم "دليل المصعد" لعام 1899 لفرانسيس بيتس (براءة الاختراع الأمريكية رقم 622,792،7) قضبان توجيه أنبوبية. ومع ذلك ، فقد حذف شرائط التوجيه الخشبية واقترح استخدام سكة توجيه معدنية صلبة (الشكل XNUMX). يوفر نص براءة الاختراع الخاصة به رؤى مثيرة للاهتمام حول الاختلافات بين تصميم الشحن والسكك الحديدية للركاب:

"أدرك أنه تم استخدام أنابيب أو أنابيب مجوفة لتوجيه مصاعد الشحن لأغراض البناء ، وحمل الطوب ، والملاط ، وما إلى ذلك ؛ ولكن لغرض توجيه مصاعد الركاب ، حيث يكون أدنى ضوضاء محززة أو مزعجة أمرًا مرفوضًا بسبب إزعاج الأشخاص الخجولين والعصبيين الذين يركبون سيارة المصعد ، وكذلك أولئك الذين يشغلون غرفًا مجاورة لبئر المصعد ، مثل الأنابيب أو الأنابيب ليست مرفوضة فحسب ، بل إن استخدامها سيكون محظورًا بشكل إيجابي ، نظرًا لصدى هذه الأجسام المجوفة وأصوات الرنين والكشط التي تنتجها الأحذية التوجيهية للسيارة المارة ، بسبب الصفات الرنانة للأنابيب أو الأنابيب. "

ادعى بيتس أن استخدامه للأنابيب المعدنية الصلبة كان له المزايا التالية: كان لديهم "صلابة أكبر بوزن أقل بشكل كبير ، وبالتالي تقليل التكلفة الأولى والنقل" ، "سطح تآكل أكبر بكثير" ، كان "أسهل في التعامل والتركيب ، "كانت" غير رنانة تحت فرك أدلة السيارة "، وكانت تتطلب" تثبيتًا أقل في بئر المصعد ".

اقترح جورج رينولدز نهجًا معياريًا أكثر تجاه تصميم سكة التوجيه المعدنية في "دليل المصعد" لعام 1896 (براءة الاختراع الأمريكية رقم 559,539). وأشار إلى أنه "حتى الآن حيث تم استخدام الأدلة المعدنية لتوجيه قفص المصعد ، كان من الشائع استخدام قضيب عادي من حديد التاجر T-iron." ومع ذلك ، فقد ثبت أن هذا الشكل "مرفوض ، لأنه بمرور الوقت ، من التآكل" ، شكل "أكتاف" مميزة بسبب الارتداء التدريجي لسمك الويب بسبب عمل الأدلة. أدى هذا إلى زيادة "الاحتكاك بالقطعة الإرشادية الموجودة على القفص" ، وخفض "لعب القفص جانبياً" و "إضعاف شبكة السكة الحديدية". اقترح رينولدز استخدام القضبان التي يتم فيها "سماكة رأس الويب باتجاه الحافة الخارجية ، كونها ذات سماكة عادية عند تقاطعها مع الحواف أو الجزء الأساسي" (الشكل 8). يمكن "تشكيل أو تخطيط جوانب الجزء السميك" من الويب إلى الحد المطلوب للحصول على السماكة والتوازي المطلوبين ، وذلك لتلقي أوجه المشابك المعتادة دون إضعاف الشبكة بلا داع. " في عام 1896 ، حصل Godfrey Rebmann على براءة اختراع لقضيب توجيه يشبه تصميم رينولدز ويتميز برقبة ضيقة وأخاديد عمودية في سكة حديدية على شكل حرف T (الشكل 9).

دفع تصميم الأدلة وقضبان التوجيه في القرن التاسع عشر أيضًا إلى تطوير أجهزة إضافية تهدف إلى ضمان السفر السلس للسيارات. تضمنت هذه الأنظمة مزيتات أو مزيتات سكة التوجيه الأوتوماتيكية. تم تسجيل براءة اختراع أول نظام تشحيم في عام 19 ، وحتى الآن ، تم العثور على ثماني براءات اختراع إضافية تعود إلى القرن التاسع عشر. سوف تستكشف مقالة مستقبلية هذه التصميمات المبكرة ، بالإضافة إلى الاهتمام المتزايد بهذه الأنظمة خلال الربع الأول من القرن العشرين. (حتى الآن ، تم تحديد 1888 براءة اختراع لأنظمة التشحيم للأعوام 19-20). تعكس جهود المخترعين والمصممين لأول أدلة المصاعد وقضبان التوجيه - من تحسينات Tufts على نظام سقاطة Elisha Graves Otis إلى سكة التوجيه المحسنة على شكل حرف T من رينولدز - براعة هؤلاء الأفراد وتوفر رؤى إضافية حول التصنيع وبناء وتشغيل المصاعد المبكرة.