DE102006036353A1

DE102006036353A1 - Fahrtreppe

Info

Publication number: DE102006036353A1
Application number: DE102006036353A
Authority: DE
Original assignee: Ketten Wulf Betriebs GmbH
Current assignee: Ketten Wulf Betriebs GmbH
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2008-02-07
Also published as: CN101500927A

Abstract

Fahrtreppe, deren Stufen durch mindestens eine Förderkette 1 angetrieben werden, und die optimierte Komponenten gemäß der Beschreibung aufweist.

Description

Der Erfindung betrifft eine Fahrtreppe deren Stufen (in der Regel beidseitig) durch Förderketten (1), sog. Stufenketten/Palettenketten angetrieben werden bzw. auch an diesen befestigt sind (Anmerkung: Die Worte "Fahrtreppe" und "Stufe" sollen hierbei auch die Ausdrücke "Fahrsteig" bzw. "Palette" umfassen). Die Erfindung ist in den schematischen 1 bis 3 anhand eines Beispiels dargestellt, wobei 1 eine komplette Fahrtreppe mit einem Umlenkkettenrad 3, 2 einen Umlenkbogen 3' anstelle eines Umlenkkettenrades, und 3 vergrößert die wesentlichen Komponenten des Mechanismus zeigt.
Üblicherweise haben die Förderketten (1) 3 oder 4 Teilungen, also auch 3 oder 4 Gelenke, pro Stufe. Die verwendeten Kettenräder (2, 3) haben ca. 16 bis 25 Zähne. Diese verhältnismäßig hohe Zahl wählt man um den sog. Polygoneffekt zu minimieren.
Der Polygoneffekt entsteht durch schwankenden effektiven Hebelarm (A, A', B, B' in 3) Mitte Kette bis zum Zentrum des Kettenrades. Kettenräder werden üblicherweise mit konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben. Durch schwankende effektive Hebelarme schwankt die Geschwindigkeit der Stufenketten, durch ständige Beschleunigung und Verzögerung der bewegten Massen (Ketten, Achsen, Stufen) entstehen Massenkräfte, die als störende Kräfte bzw. Drehmomente in die Stufen-/Palettenketten bzw. in den Antrieb eingeleitet werden und dort teilweise zu verkürzter Lebensdauer führen bzw. eine Größenordnung darstellen, die bei der Auslegung zu berücksichtigen ist. Außerdem stellen die bewegten Teile in einer Fahrtreppe/in einem Fahrsteig zusammen mit dem umgebenden Stahlbau ein schwingfähiges Feder-Masse-System dar. Insbesondere sind hier Ketten als Federn und Stufen, Achsen (falls vorhanden), Rollen, die transportierten Menschen (auf den Stufen bzw. Paletten) und wiederum die Ketten als Massen zu sehen. Dieses Feder-Masse-System kann je nach Parametern sehr ungünstige Betriebspunkte in Abhängigkeit von Zähnezahl der Kettenräder, Fahrgeschwindigkeit sowie Beladung haben.
In der Praxis begegnet man diesem Sachverhalt üblicherweise durch Reduzierung der Kettenteilung und Erhöhung der Zähnezahl. Mit sinkender Teilung und steigender Zähnezahl wird der Polygoneffekt geringer, bis man schließlich ein Maß erreicht, bei dem der Polygoneffekt in der Praxis so gering ist, also die Bewegung der Ketten/Stufen/Paletten so gleichmäßig ist, dass der Polygoneffekt praktisch nicht mehr stört, jedoch immer noch vorhanden ist.
Auch hat man Führungen im Bereich der Kettenräder installiert, die einen tangentialen Einlauf der Kette auf die Kettenräder bewirken. Das primäre Ziel dieser Maßnahme ist, das Einlaufgeräusch der Kette auf die Kettenräder zu reduzieren. Auch der Polygoneffekt wird hierbei reduziert, jedoch nicht kompensiert.
Die konventionelle Bauweise mit rel. geringer Kettenteilung und rel. großer Kettenrad-Zähnezahl hat jedoch entscheidende Nachteile.
Zuerst sind die hohen Kosten für die Stufen-/Palettenkette zu nennen. Je mehr Teilungen diese hat, desto mehr Gelenke pro Stufe oder pro Meter, umso höher ihre Kosten. Außerdem hat man dann pro Stufe/Palette mehrere Stellen, die einem Verschleiß unterliegen. Über den Betriebszeitraum der Fahrtreppe/des Fahrsteiges ist die möglichst lange Einhaltung des maximal zulässigen Spaltmaßes zwischen den Stufen/Paletten ein sehr wichtiges Kriterium.
Bedingt durch hohe Zähnezahlen der Kettenräder, haben diese relativ große Durchmesser und benötigen viel Bauraum, insbesondere für die Antriebsstation. Dadurch geht in Gebäuden kostbarer Raum verloren. Bedingt durch große Durchmesser werden hohe Antriebsmomente erforderlich, was entsprechende Kosten für die Antriebe mit sich bringt.
Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt es, Stufen-/Palettenketten mit wesentlich vergrößerter Teilung, nämlich z.B. Kettenteilung = ½ Stufenteilung oder Kettenteilung = Stufenteilung, zu verwenden und/oder den benötigten Bauraum zu reduzieren. Nachfolgend werden die einzeln oder auch in Kombination einsetzbaren Lösungsmerkmale der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren genauer beschrieben.
Lösung
Es wird ein Antrieb verwendet, der in der Lage ist, Ketten polygonwirkungsfrei bzw. polygonkompensiert anzutreiben. Dieser ist beispielsweise bekannt aus der WO 03/036129 A1 und den dort erwähnten Dokumenten. In 1 ist er durch einen Antriebsmotor (5) und ein in die Antriebskette eingreifendes, unrundes Rad (6) angedeutet. Der polygonkompensierte Antrieb erlaubt es, Kettenräder (2) mit nicht konstanter Winkelgeschwindigkeit anzutreiben und zwar derart, dass die angetriebene Kette (1) mit konstanter bzw. nahezu konstanter Geschwindigkeit läuft.
Die Zähnezahl der verwendeten Antriebs- bzw. Umlenkkettenräder (2, 3) ist gerade. Dies gilt für den Fall dass der Umschlingungswinkel der Stufen-/Palettenkette (1) ca. 180° beträgt, was bei Fahrtreppen/Fahrsteigen der Normalfall ist. Entscheidend ist, dass der wirksame Hebelarm (A) auf der Seite des Obertrums immer im Wesentlichen identisch ist mit dem wirksamen Hebelarm (A') auf der Seite des Untertrams. Dies bewirkt, bei auf den Obertrum ausgelegter Polygonkompensation, dass nicht nur der Obertrum mit konstanter Geschwindigkeit lauft sondern auch der Untertrum (im Falle ungerader Zähnezahl bei 180° Umschlingungswinkel liefe der Untertrum mit ungefähr doppelt so hoher Ungleichmäßigkeit wie ein konventioneller, also nicht polygonkompensierter, Antrieb).
Der Umschlingungswinkel kann auch von 180° abweichend ausgeführt werden unter der Bedingung dass die wirksamen Hebelarme bei Ober- und Untertrum identisch sind. D. h. Zähnezahl und Umschlingungswinkel müssen dann für diesen Fall angepasst werden. Unter Beachtung dieser Bedingung werden sich im Ober- und im Untertrum gleichmäßige Kettengeschwindigkeiten einstellen die für den ruhigen Lauf der Fahrtreppe/des Fahrsteigs erforderlich sind.
Die gleiche Gesetzmäßigkeit wie bei den Antriebs-Kettenrädern (2) gilt auch für die nicht angetriebene Umlenkstation (bei Fahrtreppen in der Regel die untere Landestation). Die Beachtung identischer wirksamer Hebelarme (B, B') ist auch hier wichtig. Dies gilt auch für den Fall dass nicht Kettenräder (3) zur Umlenkung verwendet werden sondern unverzahnte, ortsfest montierte oder federnd/elastisch angebrachte Umlenkbögen (3') verwendet werden. Das bedeutet, die Radien bzw. Durchmesser der Umlenkbögen müssen unter Beachtung des Durchmessers der Kettenrollen so ausgelegt sein, dass die Gelenkmittelpunkte der Kette auf entsprechendem Teilkreis, der dem eines Kettenrades mit entsprechender Zähnezahl entspricht, ablaufen.
Da Antriebs- und Umlenkkettenräder (2, 3) mit nicht konstanter Winkelgeschwindigkeit laufen und dieser Effekt bei geringerer Zähnezahl umso größer wird muß beachtet werden, dass diese möglichst leicht, also mit wenig Trägheitsmoment ausgeführt werden damit die von Ihnen auf die Ketten/Stufen/Paletten ausgeübten Störkräfte möglicht gering sind. Insbesondere ist bei den weiter vom Drehpunkt entfernt liegenden Punkten auf Gewichtsoptimierung zu achten und ggf. entsprechende Erleichterungs-Aussparungen oder ähnliches vorzusehen.
Winkelstellung der Kettenräder (2, 3):
Grundsätzliches:
Durch polygonale Auflage der insbesondere großgliedrigen Kette auf den Kettenrädern (2, 3) verändert sich üblicherweise von Zahneingriff zu Zahneingriff der Achsabstand zwischen den Kettenrädern (2, 3). Die Kette (1) hat, abgesehen von elastischer Längung, stets eine konstante Länge. Die Antriebs-Kettenräder (2) sind normalerweise ortsfest angebracht und die Umlenk-Kettenräder (3) federnd elastisch und linear beweglich an einer Befestigung 7. Die Umlenk-Kettenräder (3) machen also stets von Teilung zu Teilung eine lineare Bewegung. Diese ist umso größer je größer die Kettenteilung ist und je kleiner die Kettenrad-Zähnezahl ist.
Bei konventionellen Fahrtreppen mit rel. kleiner Kettenteilung und rel. großen Zähnezahlen muß dieser Sachverhalt ggf. nicht beachtet werden.
Da bei der erfindungsgemäßen Fahrtreppe/Fahrsteig die Teilung sehr groß ist, nämlich 1/1 oder ½ der Stufen-/Palettenteilung und die Zähnezahl sehr klein nämlich bis zu 6 oder 4 kommt hier eine so große lineare Bewegung der Umlenk-Kettenräder (3)/der Umlenkstation zustande dass hieraus eine für die Laufruhe der Fahrtreppe/des Fahrsteiges störende Komponente wird. Es entstehen aus dieser großen linearen Bewegung der Umlenkstation störende Massenkräfte und es können auch störende Geräusche entstehen. Besonders ungünstig ist die Konstellation wenn Antriebs- und Umlenkkettenrad die gleiche Winkelstellung haben (gemessen beispielsweise durch den Winkel α bzw. β einer Kettenrad-Ecke relativ zur Horizontalen).
Lösung:
Die relative Winkelstellung (α, β) der Kettenräder (2, 3) muß beachtet werden, d. h. sie sollte gegenphasig sein: Zwischen der Winkelstellung der Antriebs-Kettenräder (2) und der der Umlenk-Kettenräder (3) muß etwa ein halber Teilungswinkel (± 20%) liegen (Teilungswinkel = 360° geteilt durch Zähnezahl). Das heißt Achsabstand, Förderhöhe und Länge der Ketten müssen aufeinander abgestimmt sein. Ferner sollten
Antriebs- und Umlenk-Kettenräder (2, 3) möglichst die gleiche Zähnezahl haben.
Des weiteren kommt der Führung der Ketten Bedeutung zu. Die bei der erfindungsgemäßen Fahrtreppe/Fahrsteig verwendeten Führungen (4) bewirken ein Einlaufen der Kette auf die Kettenräder kurz über dem minimalen wirksamen Hebelarm. Des weiteren sind sie optional an ihren Enden gekrümmt, was bewirkt daß den Ketten kurz vor Auftreffen auf die Kettenräder bzw. nach deren Ablaufen von den Kettenrädern auf die Führungen eine Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung gegeben wird. Die Aufschlagkomponente der Kettengelenkpunkte in die Zahnlücken der Kettenräder bzw. auf die Führungen wird also deutlich reduziert, was zu wesentlich geringeren Geräuschen und günstigeren Laufeigenschaften führt.
Kettenführungen, die einen tangentialen Einlauf der Ketten auf die Kettenräder herbeiführen und somit Einlaufgeräusche (Kette – Kettenrad) reduzieren, können bei der erfindungsgemäßen Fahrtreppe/Fahrsteig nicht verwendet werden weil bei den dort realisierten geringen Zähnezahlen der Kettenräder und den sich daraus ergebenden Winkelverhältnissen die Belastung für die Laufrollen viel zu groß werden bzw. die Rollen für diese Belastungen zu dimensionieren wären, was diese stark verteuern würde.
Außerdem würde sich bei dieser Anordnung der Führungen eine große oszillierende Bewegung der Umlenkstation ergeben mit entsprechenden Nachteilen wie oben bereits erwähnt.
Bei der erfindungsgemäßen Fahrtreppe/Fahrsteig ist die richtige Höhe der Führung (4) zwischen min.- und max. wirksamen Hebelarm in der Nähe des minimalen Hebelarmes. Bringt man sie in der richtigen Höhe an, bewirkt dies dass bei laufender Maschine die oszillierende Bewegung der Umlenkstation nahezu Null wird, was sich für die Laufruhe absolut positiv auswirkt. Außerdem sind bei dieser Anordnung der Führungen die Laufrollen nur sehr gering belastet. Man kann also relativ kostengünstige Laufrollen verwenden.
Die optimale Höhe der Kettenführung (4) wird wie folgt ermittelt. Die Kettengelenke knicken um einen bestimmten Winkel ab, wenn sie die Führungen verlassen. Man kann dort zeichnerisch oder auch gedanklich kleine rechtwinklige Dreiecke bilden, deren Hypotenuse das betrachtete Kettenglied ist. In 3 ist dies prinzipiell für das Umlenk-Kettenrad (3) dargestellt. Um den Sachverhalt entsprechend zu verdeutlichen wurde auf die Darstellung der kompletten Fahrtreppe/des kompletten Fahrsteiges verzichtet. Mithilfe der Winkelfunktionen lassen sich sämtliche Maße auch berechnen. Man bildet nun die Summe der waagerechten Katheten K und ermittelt diese für verschiedene Winkelstellungen der Kettenräder innerhalb eines Teilungswinkels. Man lässt also gedanklich die Ketten immer wieder ein kleines Stück weiter laufen und die Kettenräder weiter drehen bis sich diese um einen Teilungswinkel weiter gedreht haben. Ein Teilungswinkel von z.B. 60° wird also z.B. in 20 Schritte von je 3° unterteilt. Die Höhe der Führungen wird nun solange verändert bis die Summe der waagerechten Katheten über die verschiedenen Winkelstellungen einen möglichst konstanten Wert ergibt. Dort wo diese Abweichungen ihr Minimum erreichen hat auch die erforderliche lineare Bewegung der Umlenkkettenräder/der Umlenkstation ihr Minimum.
Bei realen Fahrtreppen wären ggf. noch die Polygonwirkungen zu berücksichtigen, die sich beim Durchlaufen der Ketten durch die Kettenführungen in den Übergängen waagerechte/ansteigende Teile (Umlenkradien) ergeben.
In 1 ist auch der Handlauf (10) der Fahrtreppe dargestellt, welcher in der Regel vom selben Antriebsmotor (5) wie das Antriebs-Kettenrad (2) angetrieben wird, jedoch keine Polygonkompensation benötigt.

Claims

Fahrtreppe, deren Stufen durch mindestens eine Förderkette 1 angetrieben werden, und die optimierte Komponenten gemäß der Beschreibung aufweist.
Fahrtreppe, deren Stufen durch mindestens eine Förderkette 1 angetrieben werden, mit folgenden Merkmalen: • die Förderkette 1 wird von einem Antriebskettenrad 2 angetrieben; • das Antriebskettenrad 2 wird polygonkompensiert angetrieben; • der wirksame Hebelarm A am Obertrum des Antriebskettenrades 2 ist immer ungefähr gleich groß wie der wirksame Hebelarm A' am Untertrum des Antriebskettenrades 2.
Fahrtreppe, deren Stufen durch mindestens eine Förderkette 1 angetrieben werden, mit folgenden Merkmalen: • die Förderkette 1 wird von einem Antriebskettenrad 2 angetrieben; • das Antriebskettenrad 2 wird polygonkompensiert angetrieben; • das Antriebskettenrad 2 und das Umlenkkettenrad 3 stehen im Wesentlichen gegenphasig zueinander, d. h. bei maximalem Hebelarm A am Antriebskettenrad 2 ist der Hebelarm B des Umlenkkettenrades 3 (am selben Trum) minimal und umgekehrt.
Fahrtreppe, deren Stufen durch mindestens eine Förderkette 1 angetrieben werden, und die durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale in beliebiger Kombination gekennzeichnet ist: • die Förderkette 1 wird von einem Antriebskettenrad 2 angetrieben; • die Förderkette 1 hat eine Teilung, welche dem 0,5 bis 1-fachen der Stufenlänge entspricht; • das Antriebskettenrad 2 wird durch geeignete Mittel polygonkompensiert angetrieben; • der wirksame Hebelarm A am Obertrum des Antriebskettenrades 2 ist immer ungefähr gleich groß wie der wirksame Hebelarm A' am Untertrum des Antriebskettenrades 2; • die Förderkette 1 umläuft ein Umlenkkettenrad 3 und/oder einen Umlenkbogen 3'; • der wirksame Hebelarm B am Obertrum des Umlenkkettenrades 3 ist immer ungefähr gleich groß wie der wirksame Hebelarm B' am Untertrum des Umlenkkettenrades 3 bzw. des Umlenkbogens 3'; • das Antriebskettenrad 2 und/oder das Umlenkkettenrad 3 hat ein geringes Trägheitsmoment; • das Antriebskettenrad 2 und/oder das Umlenkkettenrad 3 ist linear beweglich gelagert; • das Antriebskettenrad 2 und das Umlenkkettenrad 3 haben auf ± 30% gleiche Zähnezahl; • das Antriebskettenrad 2 und das Umlenkkettenrad 3 stehen im Wesentlichen gegenphasig zueinander, d. h. bei maximalem Hebelarm A am Antriebskettenrad 2 ist der Hebelarm B des Umlenkkettenrades 3 (am selben Trum) minimal und umgekehrt; • es gibt Führungen 4, die ein Einlaufen der Förderkette 1 auf das Antriebskettenrad 2 und/oder das Umlenkkettenrad 3 kurz über dem minimalen wirksamen Hebelarm B bewirken; • die Führungen 4 sind am Ende gekrümmt; • die Führungen 4 sind auf einer optimalen Höhe angeordnet.