Operatori di porte per ascensori: ieri e oggi

Gli operatori del passato hanno lasciato il posto a soluzioni automatizzate ad alta tecnologia.

Le persone di una certa età possono ricordare quando le automobili sono state avviate non elettronicamente ma manualmente, ruotando una manovella, o quando le chiamate telefoniche, anziché effettuate, sono state instradate tramite operatori umani, o quando gli ascensori sono stati azionati da un assistente addestrato. Gli operatori degli ascensori, di solito in uniformi simili a quelli indossati oggi dai portieri e dai portieri, avevano la completa responsabilità della gestione dell'ascensore. I loro due compiti principali erano aprire e chiudere le porte e/o i cancelli per consentire l'ingresso e l'uscita dei passeggeri e "guidare" l'ascensore da un piano all'altro utilizzando le leve decorate sull'interruttore della cabina per avviare e arrestare la cabina e regolare la sua velocità. La professione richiedeva un livello di esperienza e abilità per fermare comodamente e in sicurezza l'auto in modo che fosse all'altezza dell'ingresso ad ogni piano e, nel modo più fluido possibile, aprire e chiudere manualmente la porta. 

Gli ascensori manuali erano onnipresenti, ampiamente presenti negli edifici residenziali e per uffici, nei grandi magazzini, negli hotel e nelle attrazioni turistiche. All'inizio del XX secolo, la modernizzazione ha portato allo sviluppo di sistemi di ascensori automatici che consentivano al pubblico di utilizzare l'ascensore senza l'assistenza di un operatore umano. Per fare ciò, le due principali responsabilità dell'operatore sono state automatizzate. Il controllo dell'interruttore di cabina del movimento dell'ascensore su e giù per il vano ha lasciato il posto a nuovi pannelli della stazione di cabina che utilizzano pulsanti e, oggi, pannelli touch all'avanguardia. Gli operatori automatici delle porte che impiegano una combinazione di motori, leve, cinghie, frizioni e interblocchi hanno sostituito porte e cancelli che venivano aperti e chiusi manualmente. Mentre gli ascensori manuali si trovano ancora occasionalmente in tutto il mondo, l'avvento delle stazioni di servizio e degli operatori delle porte automatiche li ha resi in gran parte un ricordo del passato.

La sperimentazione ha portato ai primi operatori per porte automatiche, che utilizzavano sistemi pneumatici, pistoni, controlli delle porte reversibili dell'olio e altri dispositivi tutt'altro che ideali. L'innovazione alla fine ha portato allo sviluppo della prima soluzione pratica e standard del settore: gli operatori armonici, un buon numero dei quali rimane in uso oggi. 

I nuovi operatori armonici hanno creato meccanicamente un profilo in quattro parti per aprire e chiudere le porte, cosa necessaria perché i primi operatori erano azionati da motori a corrente alternata a velocità costante. LJ Blaiotta, Jr., presidente di Columbia Elevator, spiega:

“Immagina l'oscillazione di un pendolo e il concetto diventa chiaro. Si vede una fase lenta a un estremo dell'oscillazione, una rampa verso l'alto per viaggiare velocemente a metà, una rampa verso il basso dal punto medio verso una corsa più lenta e poi rallentare di nuovo avvicinandosi all'estremo opposto. Durante il primo movimento del sistema armonico, la velocità lineare della porta viene aumentata lentamente, consentendo l'inserimento silenzioso delle porte di cabina e vano corsa e, all'apertura della porta, consentendo il tempo di sgancio del limitatore e dell'interblocco. La velocità lineare aumenta durante il secondo movimento fino a raggiungere il punto medio dell'apertura, diminuisce durante il terzo movimento dal punto medio al punto di rallentamento e, durante il quarto movimento, diminuisce fino all'arresto della porta.

Con il sistema armonico la velocità di marcia della porta era la stessa in apertura e chiusura e, per ragioni di sicurezza, si cercava un modo per permettere alla porta di chiudersi lentamente mentre si apriva più velocemente. Ciò ha portato allo sviluppo dell'operatore a motore DC. Per creare profili separati per l'apertura e la chiusura, furono introdotti motori DC ad alta tensione, controllati da finecorsa e resistenze che modificavano la corrente e la tensione del motore e consentivano alla porta di "sapere" quando era chiusa. Uno svantaggio era che i motori CC controllati dalla resistenza avevano una coppia bassa a basse velocità, il che creava problemi con lo spostamento di porte più pesanti.

Gli ascensori manuali erano onnipresenti, ampiamente presenti negli edifici residenziali e per uffici, nei grandi magazzini, negli hotel e nelle attrazioni turistiche.

Il processo per superare questo problema ha portato all'introduzione dell'operatore di controllo del motore a stato solido, che ha consentito l'uso della modulazione di larghezza di impulso (PWM) invece della resistenza, per controllare la velocità del motore. Il PWM ha inviato al motore CC impulsi a onda quadra a piena tensione che variavano in durata per controllare la velocità del motore, consentendo un'elevata coppia del motore a basse velocità del motore e un controllo accurato della coppia e dell'accelerazione. "È in qualche modo simile nel concetto ai freni antibloccaggio che abbiamo sulle nostre auto", osserva Blaiotta. “Invece di livelli più alti e più bassi di potenza frenante, i freni antibloccaggio applicano sempre la massima potenza alle ruote, ma in 'scoppi' o 'impulsi' misurati e rapidi per controllare con precisione il movimento dell'auto”.

Gli operatori delle porte entrano nell'era dei computer

L'ultima parte del 20 ° secolo ha visto l'operatore della porta dell'ascensore entrare nell'era dei computer con controlli a microprocessore. Un importante passo avanti, questo ha permesso di mantenere la velocità della porta per porte d'ingresso pesanti e decorative e porte più leggere posizionate più in alto nello stesso vano corsa, e per la creazione e la modifica di profili di apertura e chiusura senza la necessità di regolazione di interruttori o sensori. Sulla base del feedback dell'encoder, il microprocessore ad anello chiuso ha variato la corrente e la tensione del motore per garantire che la porta seguisse il profilo programmato. Il profilo è stato tracciato utilizzando il feedback dell'encoder, con la corrente del motore variata secondo necessità per garantire che la porta si aprisse o si chiudesse a una velocità specificata. “In parole povere”, osserva Blaiotta, “il microprocessore 'spiega' al motore esattamente cosa deve fare per aprire e chiudere la porta. E, combinando questo con la tecnologia di rilevamento della corrente del motore, è possibile eliminare i finecorsa come fonte di potenziali problemi futuri.

Il perfezionamento della tecnologia dell'automazione negli anni ha avuto un impatto positivo su utenti finali, installatori e manutentori di ascensori. Ha permesso agli operatori delle porte di diventare più leggeri, più facili e meno costosi da installare e riparare, ha migliorato i tempi di velocità da pavimento a pavimento, ha ridotto la frequenza dei guasti meccanici e ha tenuto il passo con le normative ASME. L'operatore armonico legacy presentava molti vantaggi, tra cui la creazione meccanica di profili apri e chiudi porta, un design collaudato che divenne molto familiare agli installatori, con una flessibilità che consentiva di utilizzare la stessa attrezzatura su un'ampia varietà di tipi di apertura e di lavorare con attrezzature per binari e vani di corsa di altri produttori.

Gli operatori armonici sono venuti con delle sfide

Gli operatori armonici presentavano tuttavia diversi svantaggi. Erano composti da molte parti mobili con cuscinetti che creavano rumore, si allentavano e si guastavano. L'installazione e la configurazione iniziali sono state relativamente complicate. Erano pesanti, causando problemi con il bilanciamento della cabina. I loro componenti rotanti e il collegamento hanno aggiunto massa all'attrezzatura della porta e hanno causato un aumento dell'energia cinetica che ha influito sui tempi minimi di chiusura della porta. Sono stati montati sulla parte superiore della cabina, imponendo una disposizione per un notevole spazio sopra la testa. La tiranteria di trasmissione era generalmente montata sul retro della porta, il che limitava l'uso di porte in vetro decorativo senza dover creare pannelli speciali per mascherare i componenti dell'operatore.

Più recentemente, ulteriori perfezionamenti hanno portato allo sviluppo dell'operatore lineare. In questo formato, i pannelli delle porte sono movimentati da pendenti (attacchi) azionati da una vite senza fine, un cavo, una catena o una cinghia che si estende per l'intera lunghezza necessaria per aprire la porta. Ampiamente utilizzati in Europa prima di essere introdotti negli Stati Uniti, gli operatori lineari sono diventati più popolari dopo l'introduzione dei controlli a microprocessore. Hanno offerto molti nuovi vantaggi. Erano controllati da un'unità di elaborazione centrale, utilizzavano cinghie di trasmissione a coppia elevata per ridurre il rumore e avevano meno parti mobili. I finecorsa non erano più necessari su molti modelli. Per l'installatore/manutentore, i vantaggi includevano il montaggio dei cingoli integrato con l'operatore, la riduzione dei tempi di installazione e l'accesso ai componenti dalla parte anteriore dell'auto. Blaiotta afferma:

“Columbia Elevator è stato storicamente coinvolto nell'evoluzione degli operatori delle porte e oggi è all'avanguardia della tecnologia. Abbiamo iniziato con la nostra acquisizione nel 2007 dell'ex fabbrica Montgomery/KONE in Kansas, che da 50 anni produce operatori armonici. Con l'acquisizione è arrivata una licenza per noi per creare operatori MAC®, cosa che abbiamo continuato a fare. Inoltre, per affrontare il mercato residenziale e ad uso limitato/applicazioni limitate, per il quale l'operatore MAC era troppo grande e pesante, abbiamo sviluppato il nostro operatore ALURE® più leggero e più piccolo in collaborazione con Fermator, con sede in Spagna, il più grande produttore di porte al mondo. Poiché l'operatore per porte europeo di Fermator non era conforme al codice nordamericano, lo abbiamo fatto acquistando i motori e gli encoder da Fermator e combinandoli con binari di dimensioni statunitensi per soddisfare i requisiti del codice di sicurezza nazionale.

Dalla loro collaborazione con Fermator, Columbia Elevator ha percepito che il mercato nordamericano era pronto per un operatore commerciale lineare costruito secondo gli standard e il codice statunitensi. Essenzialmente una versione più robusta del prodotto ALURE di Columbia, l'operatore lineare Fermator ROBUSTA™ è carico di attributi avanzati. L'operatore con interruttore cancello, limitatore, binario e pendenti è premontato sulla testata. Funziona a 230 V CA, incorpora un motore di azionamento a magnete permanente CC piatto e utilizza un controller a circuito chiuso a tensione variabile e frequenza variabile. È dotato di una serpentina silenziosa e di un meccanismo di trasmissione a cinghia ad alta coppia. Si adatta allo spazio di poppa/testata per la maggior parte delle cabine ed è regolabile dalla parte anteriore dell'auto. La frizione montata sulla porta Fermator si interfaccia con l'attrezzatura del vano corsa GAL e i bulloni pendenti sono distanziati di 4.125 pollici per funzionare con porte forate per GAL. Note Blaiotta: “Abbiamo fatto molta strada dai tempi dell'operatore dell'ascensore manuale alla tecnologia Robusta di oggi. E fortunatamente, stiamo vedendo che la domanda per questa nuova tecnologia è, beh, robusta!”