La storia degli ascensori senza operatore: controllo a pulsante 1886-1895

Il periodo ha stabilito una linea di base critica per tutto il lavoro futuro.

La storia dell'invenzione dell'ascensore senza operatore comprende la storia di diversi sistemi discreti di trasporto verticale (VT). Il primo ad essere sviluppato è stato un nuovo tipo di sistema di controllo che semplificava il funzionamento dell'ascensore in modo tale da non richiedere più un operatore addestrato. Come nel caso di numerose tecnologie per ascensori, il sistema adottato - e adattato - per l'uso in ascensore non era inizialmente destinato a questo scopo. La storia dell'interruttore a pulsante abbraccia una varietà di problemi e usi, così come il cambiamento degli atteggiamenti nei confronti della modernità, esemplificato da un graduale passaggio a un mondo in cui una serie di servizi era improvvisamente disponibile "con la semplice pressione di un pulsante".[1 ] Sebbene gli interruttori a pulsante esistessero prima del 1880, questa data è generalmente identificata come contrassegno dell'introduzione del pulsante elettrico.

Uno dei primi inventori a proporre un sistema di controllo a pulsante elettrico per ascensori fu l'ingegnere di Boston John H. Clark. Nell'agosto 1886, Clark presentò una domanda di brevetto con un titolo ingannevolmente chiaro: "Electric Elevator". Il brevetto, ottenuto a novembre, riguardava invece un ascensore idraulico il cui funzionamento era comandato da due pulsanti elettrici (Figura 1). La frase "ascensore elettrico" sarebbe stata scelta per evidenziare la sostituzione di un sistema obsoleto con la tecnologia più recente:

"Prima della mia invenzione, la valvola di controllo della potenza veniva azionata per mezzo di una fune caricatrice fatta passare attorno a pulegge fissate all'edificio e attorno a una puleggia su un albero o asta, operativamente collegata alla valvola di controllo della potenza... (questa) disposizione essendo particolarmente discutibile a causa della sua bruttezza e per il potere necessario per spostarlo.”[2]

Clark ha fornito due pulsanti nell'auto, uno dei quali ha fatto salire l'auto, l'altro la discesa. Sebbene l'utente avesse il controllo dell'ascensore con la semplice pressione di un pulsante, il suo funzionamento effettivo era leggermente più complicato. Per salire, è stato premuto il pulsante appropriato per avviare il movimento verso l'alto. Per sostenere il movimento dell'auto, l'operatore doveva mantenere una pressione costante sul pulsante fino a quando l'auto non raggiungeva la sua destinazione, a quel punto il pulsante veniva rilasciato e l'auto si fermava. Clark ha depositato una seconda domanda di brevetto nel maggio 1887 per una variazione del suo progetto originale (è interessante notare che questo brevetto non è stato concesso fino al 1898).[3] Il brevetto è stato assegnato alla Whittier Machine Company (Boston); tuttavia, non è noto se Whittier abbia costruito macchine che presentassero il sistema a pulsante di Clark.

Nel novembre 1887, l'ingegnere di New York Charles E. Ongley presentò tre domande di brevetto correlate per un "ascensore a comando elettrico". Due ulteriori domande correlate furono depositate nel luglio e nell'aprile 1888 e tutti e cinque i brevetti furono assegnati nel settembre 1889.[4] Il sistema di Ongley era parallelo a quello di Clark nella sua applicazione agli ascensori idraulici e nel suo funzionamento di base, che richiedeva all'operatore di sostenere la pressione su un pulsante durante la guida dell'auto. La sua importanza in questa storia è che tutti e cinque i brevetti furono assegnati alla Hydraulic Elevator Company di Chicago, fondata da Otis Brothers nel 1878. La società, fondata in concomitanza con l'acquisizione di William E. Hale & Co. da parte di Otis, fu creato come holding per i brevetti esistenti e futuri associati al sistema di ascensori idraulici duplex di Hale.[5] Pertanto, i brevetti di Ongley hanno segnato l'incursione iniziale di Otis, tramite un proxy, nella progettazione di sistemi di controllo a pulsante. I suoi disegni sui brevetti hanno anche efficacemente illustrato la dicotomia tra le immagini architettoniche della fine del XIX secolo e l'era moderna emergente del controllo a pulsante (Figura 19).

Nel maggio 1891, Andrew M. Coyle, di Washington, DC, ha depositato una domanda di brevetto che ha continuato la tendenza stabilita da Clark e Ongley; propose anche di utilizzare un sistema di pulsanti elettrici per controllare un ascensore idraulico.[6] Tuttavia, il progetto di Coyle includeva diversi miglioramenti rispetto agli schemi precedenti. Il miglioramento più significativo è stato un nuovo design dei pulsanti, che richiedeva solo una singola pressione per attivare e sostenere il movimento dell'ascensore:

“Tutti i movimenti desiderati della cabina possono essere effettuati in sicurezza e con certezza senza l'esercizio di alcuna cura e intelligenza maggiore di quella richiesta per toccare un pulsante corrispondente al numero del piano verso il quale si desidera che la cabina si muova... quando uno dei gli interruttori oi pulsanti vengono azionati, la cabina si sposterà e si fermerà a quel piano, indipendentemente dal fatto che la cabina si trovi sopra o sotto il pavimento. Questa disposizione presenta evidenti vantaggi rispetto a quella che richiede un'operazione per far salire l'ascensore e un'altra per farlo scendere.”[6]

La cabina è stata dotata di un pulsante per ogni piano e, per la prima volta, ogni piano è stato dotato di un pulsante di chiamata ascensore (Figura 3).

Il sistema che fermava automaticamente l'auto ai pianerottoli utilizzava una fascia metallica senza fine che era collegata al pistone verticale del motore idraulico in modo tale che viaggiasse "all'unisono con l'auto, ma su un percorso più piccolo".[6] La fascia era collegata a il circuito elettrico che azionava le valvole idrauliche. Mentre si spostava, passava attraverso una serie di “quadri elettrici”, ognuno dei quali era dotato di un “meccanismo di chiusura del circuito principale”.[6] I quadri elettrici (uno per ogni piano) erano posti “a distanza corrispondente alla distanza tra i piani.”[6] La fascia senza fine era dotata di una camma allungata che, quando raggiungeva il quadro elettrico del piano di destinazione, apriva il meccanismo di chiusura del circuito principale e arrestava il movimento della cabina (Figure 4 e 5).

Nel design è stato anche incorporato un dispositivo di sicurezza unico. L'ascensore era dotato di un interruttore al piano che si attivava quando un passeggero entrava in cabina. L'attivazione di questo interruttore dal peso del passeggero ha impedito il funzionamento degli interruttori di piano in modo tale che, secondo Coyle: "Nessuno in nessuno dei piani può controllare il movimento della cabina fintanto che la stessa è occupata."[6] Mentre questo brevetto ha introdotto diversi importanti elementi di design, inclusi i pulsanti di piano designati nella cabina, i pulsanti di chiamata in sala e un sistema di atterraggio automatico, il suo uso era essenzialmente limitato a un passeggero o un gruppo di passeggeri alla volta (a causa dell'azione del interruttore sul pavimento della cabina). Questa limitazione era un risultato diretto della progettazione del sistema elettrico di Coyle, che, come nel caso di altri schemi contemporanei, rifletteva il fatto che la progettazione dei circuiti era ancora agli inizi.

Nell'aprile del 1892, Otis entrò ufficialmente in gara per sviluppare un sistema di controllo a pulsante: Norton P. Otis & Rudolph C. Smith depositarono una domanda di brevetto per il primo sistema applicato a un ascensore elettrico: Controlling Device for Electric Elevators (assegnato nell'aprile 1898 ).[7] Il design di Otis e Smith incorporava caratteristiche trovate nei progetti precedenti e utilizzava un sistema di controllo del motore recentemente brevettato:

“La nostra invenzione si riferisce a dispositivi di controllo di circuiti automatici per ascensori elettrici, e ha una relazione più particolare con tali dispositivi di controllo quando utilizzati in connessione con quello che viene generalmente definito il sistema di trasmissione di potenza 'Leonard'; e ha per oggetto di adattare detto sistema per il funzionamento di ascensori, per cui possono essere azionati in modo sicuro ed economico e per cui i circuiti possono essere controllati dalla cabina o dai vari piani o pianerottoli dell'edificio ... in modo che l'intero sistema può essere arrestato, avviato e comandato sia dalla cabina che da uno qualsiasi dei piani ... Il cosiddetto sistema di trasmissione della potenza "Leonard" ... consiste, generalmente affermato, nella combinazione di un motore elettrico che è collegato per applicare il potenza all'auto ... ed è noto come il motore "funzionante", un motore intermedio e un generatore intermedio azionato da detto motore intermedio e collegato con il motore funzionante.

L'uso pionieristico di Otis di quello che alla fine divenne noto come controllo Ward Leonard li pose all'avanguardia nella progettazione di motori elettrici per ascensori.[8] Tuttavia, il loro sistema di controllo a pulsante proposto era decisamente meno sofisticato.

Ai piani, il sistema di controllo consisteva in una grande leva dell'interruttore di alimentazione, un piccolo interruttore a lama di coltello utilizzato per accendere l'alimentazione all'interruttore di piano e un pulsante utilizzato per chiamare l'auto (Figura 6). Ogni piano presentava anche un sistema progettato per fermare automaticamente l'auto: una camma sul lato dell'auto azionava una leva di commutazione collegata a un interruttore di piano. Sebbene Otis e Smith affermassero che "l'intero sistema può essere arrestato, avviato e controllato... dall'auto", la loro descrizione del sistema operativo dell'auto era alquanto schematica. Sebbene l'auto fosse descritta come dotata anche di un interruttore a lama di coltello per accendere l'alimentazione, la descrizione non includeva alcuna menzione di un pulsante e non è chiaro come l'operatore controllasse il movimento dell'auto (su o giù). Tuttavia, questo brevetto è stato il primo a collegare il pulsante elettrico con l'ascensore elettrico.

Cyprien O. Mailloux chiuse la prima fase nello sviluppo dei sistemi di comando a pulsante con due domande di brevetto: una depositata nel dicembre 1894 e l'altra nel maggio 1895 (entrambi i brevetti furono concessi nel 1895).[9, 10] Mailloux aveva depositato una domanda di brevetto nel luglio 1890 per un sistema a pulsante; tuttavia, la sua domanda fu trattenuta nel processo di approvazione per un periodo così lungo che alla fine decise di dividere la domanda originale e depositarne una nuova nell'agosto 1899. La domanda rivista si riferiva esclusivamente ai disegni trovati nei suoi brevetti del 1895, quindi il suo Il design del 1890 andò perduto. La perdita del brevetto originale è significativa dato che Mailloux è stato uno dei principali ingegneri elettrici della fine del XIX secolo. È stato socio fondatore dell'American Institute of Electrical Engineers (AIEE), è stato redattore della rivista Electrical World e ha avuto una prolifica carriera come ingegnere consulente. Ha ottenuto più di 19 brevetti, quattro dei quali riguardavano i sistemi di controllo degli ascensori.

La logica di Mailloux per il suo progetto, espressa nel suo brevetto dell'aprile 1895, affrontava due questioni fondamentali, la prima delle quali riecheggiava gli obiettivi dei progettisti precedenti:

“La mia invenzione si riferisce a mezzi elettrici per il controllo del senso di marcia di cabine di ascensori o ascensori per passeggeri o merci e soprattutto all'adattamento di tali mezzi ad ascensori destinati ad essere manovrati da persone non qualificate. Detta invenzione è particolarmente applicabile ad ascensori in residenze private dove è desiderabile azionare la cabina dell'ascensore dall'interno o dall'esterno a qualsiasi piano o piano. Lo scopo principale della mia invenzione è quello di garantire una maggiore sicurezza e convenienza nel far funzionare un ascensore e di evitare interferenze nel caso in cui più persone tentino di far funzionare l'ascensore contemporaneamente nella stessa direzione o in direzioni opposte da piani diversi.”[9]

La sua seconda logica si è concentrata sulla progettazione elettrica complessiva del sistema di pulsanti:

"Un altro scopo della mia invenzione è quello di eliminare le correnti relativamente pesanti nei circuiti utilizzati per controllare i macchinari e di utilizzare correnti più piccole più simili a quelle utilizzate nella telegrafia, per cui gli interruttori relativamente ingombranti e invadenti possono essere sostituiti da semplici pulsanti o piccoli interruttori meno discutibili in interni arredati e decorati, in residenze private, circoli e simili.”[9]

Come nel caso del progetto di Coyle, i pulsanti di Mailloux, che lui chiamava "autobloccanti", richiedevano solo una pressione per attivare il sistema. Il suo brevetto includeva una varietà di sistemi di pulsanti, tra cui un sistema di chiamata in sala a due pulsanti e un sistema per auto a tre pulsanti. Il sistema di sala presentava un pulsante di chiamata etichettato "vieni" e un pulsante "stop" (Figura 7). Il passeggero in attesa ha utilizzato il pulsante "vieni" per chiamare l'auto e il pulsante "stop" quando l'auto era all'altezza del pianerottolo. I pulsanti dell'auto erano contrassegnati con "su", "giù" e "stop" e funzionavano in modo simile (Figura 8). Ha anche fornito un progetto per un "interruttore a pavimento", situato all'esterno dell'auto, che avrebbe fermato automaticamente l'auto a destinazione. Ha affermato che il suo sistema di controllo era applicabile agli ascensori elettrici, idraulici oa vapore.

Il brevetto di Mailloux del luglio 1895 si concentrava sui perfezionamenti dei sistemi trovati nel suo brevetto di aprile e includeva un nuovo sistema di sala che presentava singoli pulsanti del pavimento. I pulsanti del pavimento della sala erano alloggiati in un pannello che presentava "frecce dell'annunciatore" sopra ogni pulsante, un pannello che mostrava un cartello che indicava che la macchina era "ferma" o "in marcia" e una "bacheca".[10 ] Mailloux intendeva che ogni bacheca presentasse lo stesso messaggio: "La macchina non funzionerà a meno che tutte le porte di piano non siano chiuse". la porta del vano era aperta (figura 10). Pertanto, le frecce hanno dato ai passeggeri in attesa l'opportunità di seguire il movimento dell'ascensore. Inoltre, se una freccia rimane in una posizione rivolta verso il basso per un lungo periodo di tempo, indicando che un passeggero è sceso dall'auto e non è riuscito a chiudere la portiera, un passeggero in attesa potrebbe premere il pulsante di piano designato, che invierebbe un segnale di allarme a il pianerottolo dove si era fermata l'auto.

Il periodo dal 1886 al 1895 segnò la fase iniziale nello sviluppo dei sistemi di controllo a pulsanti elettrici. Sebbene fossero chiaramente necessari ulteriori perfezionamenti e sarebbero stati sviluppati negli anni a venire, questo periodo ha stabilito una base fondamentale per tutto il lavoro futuro. Un prossimo articolo continuerà questo esame della storia della ricerca dell'ascensore senza operatore da parte del settore del trasporto verticale.

Referenze

[1] Rachel Plotnick, Power Button: una storia di piacere, panico e politica della spinta, MIT Press (2018).
[2] John H. Clark, Electric Elevator, brevetto USA n. 353,123 (23 novembre 1886).
[3] John H. Clark, Ascensore, brevetto USA n. 609,533 (23 agosto 1898).
[4] Charles E. Ongley: Ascensore a controllo elettrico, brevetto USA n. 410,180 (3 settembre 1889), Ascensore, brevetto USA n. 410,181 (3 settembre 1889), ascensore a controllo elettrico, brevetto USA n. 410,182 ( 3 settembre 1889) (18 aprile 1888), Ascensore a comando elettrico, brevetto USA n. 410,183 (3 settembre 1889) e Ascensore a comando elettrico, brevetto USA n. 410,184 (3 settembre 1889).
[5] Lee E. Gray, Dalle sale ascendenti agli ascensori rapidi, Elevator World (2002).
[6] Andrew M. Coyle, Ascensore a controllo elettrico, brevetto USA n. 471,100 (22 marzo 1892).
[7] Norton P. Otis & Rudolph C. Smith, Dispositivo di controllo per ascensori elettrici, brevetto USA n. 610,197 (6 settembre 1898).
[8] Howard Ward Leonard, Trasmissione elettrica di potenza, brevetto USA n. 463,809 (24 novembre 1891).
[9] Cyprien O. Mailloux, Sistema di controllo elettrico per ascensori, brevetto USA n. 536,730 (2 aprile 1895).
[10] Cyprien O. Mailloux, Sistema di controllo elettrico per ascensori, brevetto USA n. 543,495 (30 luglio 1895).