DE10159095B4 - Einrichtung zur Reduzierung des Polygoneffektes im Umlenkbereich von Personenförderanlagen - Google Patents

Abstract

Einrichtung zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung einer für einen Personenförderer, insbesondere eine Rolltreppe oder einen Rollsteig, einsetzbaren Kette (25) auftretenden Polygoneffektes mit mindestens einem, mit mindestens einem Getriebe (3) verbundenen elektrischen Antriebsmotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) ein zumindest ein Antriebselement (5), ein Hohlrad (9) und mehrere dazwischen positionierbare Planetenräder (8) beinhaltendes Planetengetriebe ist, wobei der Rotationsbewegung der Planetenräder (8) eine Schwenkbewegung des Hohlrades (9) überlagerbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung einer für einen Personenförderer einsetzbaren Kette auftretenden Polygoneffektes, gemäß gattungsbildendem Teil des ersten Patentanspruches.
• Bei der Umlenkung der Ketten von Personenförderanlagen, insbesondere von Rolltreppen und Rollsteigen, mittels eines Kettenrades treten Polygon- und Umlaufeffekte auf, die sich insbesondere auf die Laufruhe der Rolltreppe oder des Rollsteiges negativ auswirken. Der Polygoneffekt entsteht durch die vieleckförmige Auflage der Kette auf dem Kettenrad. Mit wachsendem Drehwinkel variiert der wirksame Radius am Kettenrad, wodurch die Kettengeschwindigkeit zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert schwankt. Beim Kettenradeingriff weisen die Kettenrollen und die Zähne des Kettenrades unterschiedliche Geschwindigkeiten auf, was Stöße zur Folge hat. Der Umlaufeffekt ist eine Folge des Drehimpulses, der vom Kettenrad auf die Kettenglieder und somit auf die Stufen oder Paletten übertragen wird. Nach Ablauf der Kette aus dem Kettenrad bleibt dieser Drehimpuls zunächst durch die Trägheit des Systems erhalten, was zu dem sogenannten Einrollen der Kette führt. Der Drehimpuls wird durch Reibung der Kette bzw. durch das Vorhandensein eines Kettenführungselementes durch Stöße zwischen Kette und Führung abgebaut.
• Durch die EP 0 711 725 ist eine Einrichtung zur Führung eines Bandkontinuums für Fahrtreppen oder Fahrsteige bekannt geworden, bei welchem die Kettenrollen mittels einer Stützschiene mit einer Laufbahn und mittels einer Ausgleichsschiene mit einer Laufbahn geführt werden. Am Eingang eines das Bandkontinuum umlenkenden Kettenrades gelangen die Kettenrollen von der geradlinigen Laufbahn der Stützschiene auf die kurvenförmige Laufbahn der Ausgleichsschiene und von dieser an einem Tangentenpunkt in den Eingriff mit dem Kettenrad. Von der Laufbahn der Stützschiene bis zum Tangentenpunkt werden die Kettenrollen in der zur Laufrichtung rechtwinklig verlaufenden Richtung um einen quer zur Laufrichtung bemessenen Abstand zum Kettenrad hin verfahren, was sich vorteilhaft auf die Laufruhe des Bandkontinuums auswirken soll. Durch diese spezielle Kurvenform des Anschlußteiles soll darüber hinaus der Polygoneffekt vermindert werden.
• Der DE-Zeitschrift Kleppzig Fachberichte 79 (1971) H 8, M 200, Seiten 437 bis 439, sind Bewegungsprobleme bei großgliedrigen Kettentrieben abgehandelt. Der Beitrag setzt sich mit Auswirkungen des Polygoneffektes auseinander, wobei eine Reihe von Lösungsmöglichkeiten auf mechanischer Seite vorgeschlagen werden. Unter anderem wird auf die Umlenkung einer Kette durch einen Kettenstern mit Ausgleichsgetriebe verwiesen, wobei der Kettenbolzen seine horizontale Bewegung und Geschwindigkeit so lange beibehält, bis die nächste Rolle in Eingriff kommt und somit ein volles Kettenglied in den Kettenstern eingelaufen ist. Erst danach wird die Umlenkung dieses Kettengliedes herbeigeführt.
• Beiden Druckschriften ist ein ziemlich hoher mechanischer Aufwand entnehmbar, um die Auswirkungen des Polygoneffektes beim Ein- und Umlauf im Bereich des Umlenkrades zu reduzieren.
• Darüber hinaus ist der DE-C 199 58 709 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reduzierung des Polygoneffektes im Umlenkbereich von Personenförderanlagen zu entnehmen, indem über den auf das Umlenkrad mittel- oder unmittelbar einwirkenden elektrischen Antrieb der Drehzahl des Umlenkrades eine andersartige Drehzahl überlagert wird. Der bedarfsweise mit einem Getriebe verbundene elektrische Antrieb wird über mindestens ein Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere einen Frequenzumrichter, dergestalt angesteuert, daß der elektrische Antrieb mit einer nicht konstanten Drehzahl umläuft, die der mathematischen Funktion der Kette beim Einlauf in das Umlenkrad weitestgehend entspricht. Die Phasenlage des Kettenrades und/oder die Geschwindigkeit der Kette werden gemessen und diese Werte einer Regeleinrichtung zugeleitet, die mit dem Leistungsversorgungsaggregat elektrisch verbunden ist.
• Der DE-A 35 26 905 ist ein Parallelantrieb für Rolltreppen oder Rollsteige zu entnehmen, wobei die antreibenden Wellen einer Antriebseinheit aus Elektromotor und Planetengetriebe achsenparallel zu den angetriebenen Wellen des Stufen- oder Palettenantriebes und des Handlaufantriebes vorgesehen sind.
• Durch die DE-A 197 512 31 ist eine Antriebsvorrichtung bekannt geworden, der eine Hauptantriebsmaschine zugeordnet ist, die mit konstanter Drehzahl arbeitet. Mit Hilfe eines Überlagerungsgetriebes kann die Antriebsvorrichtung an eine Arbeitsmaschine angeschlossen werden. Um die Drehzahl der Arbeitsmaschine verändern zu können, ist die Antriebsvorrichtung mit einem elektronisch gesteuerten Überlagerungsantrieb vorgesehen, der mit dem Überlagerungsgetriebe in mechanischer Verbindung steht. Das Überlagerungsgetriebe weist mindestens ein Planetenrad, ein Sonnenrad und ein Hohlrad auf, dessen Rand innen und außen mit Verzahnungen versehen ist. Die Verzahnungen der Planetenräder greifen in die innen liegende Verzahnung des Hohlrades und in die Verzahnung des Sonnenrades ein.
• Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, eine gattungsgemäße Einrichtung dahingehend weiter zu entwickeln, daß die Polygon- und Umlaufeffekte im wesentlichen unter Beibehaltung herkömmlicher Umlaufgegebenheiten reduziert werden können, um auf diese Weise die Laufruhe der Personenförderanlage, insbesondere der Rolltreppe bzw. des Rollsteiges, auf mechanischer Seite zu optimieren.
• Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale erreicht.
• Zur Realisierung dieser Schwenkbewegung des stillstehenden Hohlrades werden verschiedene technische Ausführungen angeboten.
• Einerseits besteht die Möglichkeit, die Schwenkbewegung durch mindestens ein motorisch, ggf. taktartiges, antreibbares Zahnrad zu erzeugen, das in einen entsprechend ausgebildeten, d.h. verzahnten, äußeren Umfangsbereich des Hohlrades eingreift.
• Andererseits besteht die Möglichkeit, die Schwenkbewegung durch mindestens ein motorisch, ggf. taktartig, antreibbares Exzenterelement zu erzeugen, das innerhalb einer mit dem äußeren Umfangsbereich des Hohlrades zusammenwirkenden Führung positioniert ist.
• Schließlich besteht ebenfalls die Möglichkeit, die Schwenkbewegung hydraulisch oder pneumatisch dergestalt zu erzeugen, daß die Kolbenstange eines Zylinders mit einem mit dem äußeren Umfangsbereich des Hohlrades zusammenwirkenden Hebel verbunden ist.
• Damit bei der Überlagerung der durch die Planetenräder erzeugten Rotationsbewegung im Bereich des Hohlrades keine allzu großen Kräfte zu überwinden sind, wird darüber hinaus vorgeschlagen, das Hohlrad getriebegehäuseseitig gleitzulagern.
• Alternativ besteht zwar auch die Möglichkeit, Kugellager zu verwenden, wobei hier jedoch ein erhöhter Konstruktions- und fertigungstechnischer Aufwand betrieben werden muß.
• In Analogie zu DE-C 199 58 709 kann einerseits die Phasenlage des Kettenumlenkrades bzw. die Kettengeschwindigkeit gemessen werden. Dieser bzw. diese Werte werden einer, bedarfsweise mit einem Frequenzumrichter verbundenen, Regeleinrichtung zugeleitet, die wiederum mit den Antriebs- bzw. Betätigungsmitteln für das Zahnrad, das Exzenterelement bzw. den Zylinder in entsprechender Weise steuerungstechnisch verbunden ist. Je nach Meßwertlage kann durch gezielten Eingriff des jeweiligen Elementes (Zahnrad, Exzenterelement, Zylinder) gezielt in das Rotationsverhalten des Planetengetriebes eingegriffen werden, indem das Hohlrad in Umfangsrichtung ggf. taktartig bzw. alternierend geschwenkt wird.
• Durch den Erfindungsgegenstand wird neben einer Reduzierung des Polygoneffektes auch die Laufruhe der Personenförderanlage beträchtlich erhöht, ohne daß aufwendige Änderungen auf der mechanischen Seite des Planetengetriebes notwendig sind.
• Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
• 1 Prinzipskizze eines aus Elektromotor, Planetengetriebe und Abtriebszahnrad gebildeten Antriebes beispielsweise für eine Rolltreppe;
• 2 bis 4 Schnitte durch das Planetengetriebe in Verbindung mit Elementen zur Erzeugung einer Schwenkbewegung des Hohlrades;
• 5 Prinzipskizze des Umlenkbereiches für eine Rolltreppe samt Einrichtung zur Reduzierung des Polygoneffektes.
• 1 zeigt als Prinzipskizze einen Antrieb 1, wie er beispielsweise für eine Rolltreppe oder alternativ einen Rollsteig eingesetzt werden kann. Der Antrieb 1 besteht aus einem Elektromotor 2 sowie einem mehrstufigen Planetengetriebe 3, das koaxial zum Elektromotor 2 vorgesehen ist. Die Abtriebswelle 4 des Elektromotors 2 greift hierbei in die erste Stufe des Planetengetriebes 3 ein, die gebildet wird durch ein Sonnenritzel 5 als Antriebselement. Der Abtrieb des Planetengetriebes 3 erfolgt in der dritten Stufe, und zwar im Bereich 6 auf ein Abtriebszahnrad 7, das über weitere nicht dargestellte Getriebeelemente mit dem ebenfalls nicht dargestellten Kettenumlenkrad in Wirkverbindung steht. Das Planetengetriebe 3 beinhaltet mehrere, das Sonnenritzel 4 umgebende Planetenräder 8, die innerhalb eines stillstehenden Hohlrades 9 positioniert sind. Lediglich angedeutet und in den 2 bis 4 näher beschrieben ist eine Einrichtung 10 zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung der Kette auftretenden Polygoneffektes, die mit dem stillstehenden Hohlrad 9 in Wirkverbindung steht und bedarfsweise über einen kleinen Elektromotor 11 betätigbar ist. Durch Betätigung der Einrichtung 10 soll dem Hohlrad 9 eine Schwenkbewegung in Umfangsrichtung aufgezwungen werden, um dadurch unterschiedlichen Geschwindigkeiten zwischen Kettenrad und Kette im Umlenkbereich entgegenzuwirken.
• 2 zeigt die Einrichtung 10 gemäß 1 als Prinzipskizze, wobei ein Schnitt durch die letzte Stufe des Planetengetriebes 3 gelegt wurde. Erkennbar sind folgende Elemente: das zentrale, als Sonnenritzel ausgebildete Antriebselement 5, die selbiges umgebenden Planetenräder 8 sowie das stillstehende Hohlrad 9. Mit dem Bezugszeichen 12 ist das Getriebegehäuse gemeint. Das Hohlrad 9 ist gegenüber dem Getriebegehäuse 12 innerhalb eines Gleitlagers 13 vorgesehen, so daß es mit nicht allzu großem Kraftaufwand in Umfangsrichtung bewegbar ist. Der Rotationsbewegung der Planetenräder 8 innerhalb des Hohlrades 9 wird nun eine Schwenkbewegung des Hohlrades 9 überlagert. Zu diesem Zweck ist am äußeren Umfang 14 des Hohlrades 9 ein Zahnprofil 15 vorgesehen, das mit einem Zahnrad 16 kämmt. Das Zahnrad 16 kann hierbei mittels des nicht weiter dargestellten Antriebelementes 11 taktweise bewegt werden, so daß alternierende Schwenkbewegungen des Hohlrades 9 in beiden Umfangsrichtungen möglich sind.
• 3 zeigt eine Alternative zu 2, wobei das Planetengetriebe 3 die gleichen Bauteile, wie in 2 beschrieben, beinhaltet. Abweichend zu 2 ist die Einrichtung 10 zu sehen, die in diesem Beispiel gebildet wird durch eine mit dem Hohlrad 9, respektive dessen äußerer Umfangsfläche 14 verbundene Führung 17, die zur Aufnahme eines Exzenterelementes 18 dient, das wiederum mittels des Antriebselementes 1 1 (1) betätigbar ist. Auch hier wird in Analogie zu 2 dem Hohlrad 9 eine alternierende Schwenkbewegung durch Auslenkung der Führung 17 (Pfeilrichtung) aufgezwungen.
• 4 zeigt eine weitere Alternative zu 2, wobei auch hier das Planetengetriebe 3 in analoger Weise aufgebaut ist. Die Einrichtung 10 wird in diesem Beispiel gebildet durch einen mit der äußeren Umfangsfläche 14 des Hohlrades 9 verbundenen Hebel 19, an dessen freiem Ende 20 die Kolbenstange 21 eines Hydraulikzylinders 22 angreift. Das Antriebselement 11 kann bedarfsweise durch einen Schrittmotor gebildet werden, um die überlagernde Schwenkbewegung des Hohlrades 9 zu erzeugen.
• 5 zeigt als Prinzipskizze den Umlenkbereich 23 einer aus mehreren Gliedern 24 bestehenden Laschenkette 25 um ein Kettenrad 26. Als Antriebsmittel für das Kettenrad 26 ist lediglich eine Planetenstufe des Planetengetriebes 3 samt Einrichtung 10 zur Reduzierung des Polygoneffektes angedeutet. Ein Frequenzumrichter 27 soll in diesem Beispiel mit dem Antriebselement 11 steuerungsmäßig in Wirkverbindung stehen, das wiederum antriebstechnisch mit dem Zahnrad 16 der Einrichtung 10 verbunden ist. Beim Erfindungsgegenstand wird, von der Lehre gemäß DE-C 199 58 709 abweichend, die mechanische Seite, nämlich das Planetengetriebe 3, zur Reduzierung des Polygoneffektes herangezogen. Die in 5 dargestellte Einrichtung 10 entspricht hierbei 2. Analog zu der DE-C 199 58 709 ist eine Regeleinrichtung 28 vorgesehen, in welcher bedarfsweise mehrere Ansteuerungsparameter abgespeichert sein können, die Grundmuster bereits bestehender Rolltreppen oder Rollsteige beinhalten, so daß bei Standardausführungen auf die Grundeinstellung zurückgegriffen werden kann. Durch einen Sensor 29 wird die Phasenlage des Umlenkrades 26 ermittelt, wobei die Meßwerte der Regeleinrichtung 28 zur Verfügung gestellt werden. Ein weiterer Parameter kann die Umlaufgeschwindigkeit der Kette 25 sein, die beispielsweise über einen weiteren Sensor 30 gemessen wird. Auch diese Werte werden der Regeleinrichtung 28 zugeleitet. Durch entsprechenden Abgleich der durch die Sensoren 29,30 ermittelten Werte im Vergleich mit der bzw. den vorhandenen Grundmustern kann der Frequenzumrichter 27 nun so mit elektrischen Meßwerten versorgt werden, daß eine kontinuierliche/diskontinuierliche Ansteuerung des bedarfsweise als Schrittmotor ausgebildeten Antriebselementes 11 (1) herbeigeführt werden kann. Durch diese Maßnahme der Überlagerung von Drehbewegungen im Bereich des Planetengetriebes 3 kann der gewünschte Effekt, nämlich die Reduzierung des Polygoneffektes im Umlenkbereich 23, realisiert werden.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung einer für einen Personenförderer, insbesondere eine Rolltreppe oder einen Rollsteig, einsetzbaren Kette (25) auftretenden Polygoneffektes mit mindestens einem, mit mindestens einem Getriebe (3) verbundenen elektrischen Antriebsmotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) ein zumindest ein Antriebselement (5), ein Hohlrad (9) und mehrere dazwischen positionierbare Planetenräder (8) beinhaltendes Planetengetriebe ist, wobei der Rotationsbewegung der Planetenräder (8) eine Schwenkbewegung des Hohlrades (9) überlagerbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung durch mindestens ein motorisch (11) antreibbares Zahnrad (16) erzeugbar ist, das in einem entsprechend ausgebildeten äußeren Umfangsbereich (15) des Hohlrades (9) eingreift.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung durch mindestens ein motorisch (11) antreibbares Exzenterelement (18) erzeugbar ist, das innerhalb einer mit dem äußeren Umfangsbereich (14) des Hohlrades (9) zusammenwirkenden Führung (17) positioniert ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung hydraulisch oder pneumatisch dergestalt erzeugbar ist, daß die Kolbenstange (21) eines Zylinders (22) mit einem mit dem äußeren Umfangsbereich (14) des Hohlrades (9) zusammenwirkenden Hebel (19) in Wirkverbindung steht.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (9) innerhalb des umgebenden Getriebegehäuses (12) gleitgelagert (13) vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs- bzw. Betätigungsmittel (11) für die Elemente (16, 18, 21) außerhalb des Getriebegehäuses (12) vorgesehen sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage des Kettenumlenkrades (26) und/oder die Kettengeschwindigkeit gemessen und einer ggf. mit einem Frequenzumrichter (27) verbundenen Regeleinrichtung (28) zugeleitet werden, die wiederum mit den Antriebs- bzw. Betätigungsmitteln (11) für die Elemente (16, 18, 21) in Wirkverbindung steht.