Allgemein bekannt ist, daß Rolltreppen bzw. Rollsteige über Elektromotoren
mittel- oder unmittelbar angetrieben werden. Bei mittelbarem Antrieb ist
mindestens ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen, wobei bedarfsweise auch
noch Verteilergetriebe zum Einsatz gelangen können im Bereich derer die
Bauteile von Rolltreppen bzw. Rollsteigen zusammengefaßt antreibbar sind.
Derartige Bauteile sind das Stufen- bzw. Palettenband sowie bedarfsweise
auch der Handlauf, sofern für selbigen keine eigenen Antriebsmittel gegeben
sind. Das Stufen- bzw. Palettenband wird üblicherweise mittels Laschenketten
bewegt, welche in den Umlenkbereichen über dort vorgesehene als Kettenräder
ausgebildete Umlenkelemente in ihrer Laufrichtung verändert werden. Eine
wesentliche Forderung bei Rolltreppen bzw. Rollsteigen ist es, daß das Stufen-
bzw. Palettenband möglichst ohne die erwünschten Polygoneffekte umlenkbar
ist und bei gemeinsamem Antrieb das Stufen- bzw. Palettenband und der
Handlauf synchron zueinander verlaufen, damit nicht das eine dem anderen
Bauteil vor- bzw. nacheilt, wodurch Personenschäden nicht immer
auszuschließen sind.
Im Hinblick auf die Optimierung des Antriebskonzeptes können für das Stufen-
bzw. Palettenband Laschenketten zum Einsatz gelangen, die auch eine größere
Teilung in Abhängigkeit von der Stufen- bzw. Palettenbreite, beispielsweise
etwa 200 oder etwa 400 mm, aufweisen. Diese an sich erwünschten
vergrößerten Kettenteilungen bringen unter Umständen jedoch - was den
Polygoneffekt bei der Umlenkung und gegebenenfalls auch synchrone
Antriebsweise des Handlaufes betrifft - Probleme mit sich.
Weiterhin allgemein bekannt sind sogenannte in Innenbereichen, beispielsweise
von Kaufhäusern oder dergleichen, einsetzbare Rolltreppen und Rollsteige die
mittels Antriebsketten ausgerüstet sind, bei welchen im Hinblick auf die relativ
geringen Kräfte die mit den Stufen bzw. Paletten zusammenwirkenden Stufen-
bzw. Palettenbolzen samt Laufrollen in den jeweiligen Gelenkbereichen der
Antriebsketten positioniert sind. Problematisch ist jedoch der bei der
Umlenkung der Umlenkungsketten - insbesondere bei vergrößerter
Kettenteilung - nach wie vor gegebene Polygoneffekt.
Der DE-A 198 49 236 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Führen einer
Kette im Bereich von Kettenrädern eines Stetigförderers, insbesondere einer
Rolltreppe oder eines Rollsteiges zu entnehmen, indem die Kette dem
jeweiligen Ketten- bzw. Antriebsrad geradlinig zugeführt wird, wobei nach dem
Eingriff eines ersten Elementes eines ersten Kettengliedes des Kettentrums in
das Ketten- bzw. Antriebsrad eine stetige Anpassung des wirksamen
Kettenradius bei Einstellung einer konstanten Geschwindigkeit im Kettentrum
herbeigeführt wird. Vorzugsweise soll das Ketten- oder Antriebsrad,
insbesondere im Bereich seines Außendurchmessers, zur Aufnahme der
Kettenbolzen schmal ausgeführt werden, wobei in diesem Bereich mindestens
ein schienenartig ausgebildetes Führungsprofil unmittelbar neben dem Ketten-
bzw. Antriebsrad angeordnet ist.
Durch diese Maßnahme kann zwar bereits eine wirksame Reduzierung des
Polygoneffektes herbeigeführt werden, wobei der konstruktive Aufwand
sowohl vor als auch im Bereich des Umlenkrades als hoch anzusehen ist.
Eine ähnliche Einrichtung zur Führung eines Bandkontinuums für Fahrtreppen
oder Fahrsteige ist der DE-A 07 11 725 zu entnehmen. Bei diesem
Bandkontinuum werden die Kettenrollen mittels einer Stützschiene mit einer
Laufbahn und mittels einer Ausgleichschiene mit einer Laufbahn geführt. Am
Eingang eines das Bandkontinuum umlenkenden Kettenrades gleiten 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 rechtwinkelig verlaufenden Richtung um einen quer zur
Laufrichtung gemessenen Abstand zum Kettenrad hin verfahren, was sich
vorteilhaft auf die Laufruhe des Bandkontinuums auswirkt.
Durch diese spezielle Kurvenform des Anschlußteiles soll der Polygoneffekt
vermindert werden. Bei der Umlenkung der Ketten von Rolltreppen oder
Rollsteigen durch ein Kettenrad treten Polygon- und Umlenkeffekte auf, die
sich insbesondere auf die Laufruhe der Rolltreppe oder des Rollsteiges negativ
auswirken. Der Polygoneffekt entsteht durch die vieleckförmige Auflage der
Kette auf das 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 zu Folge hat. Der Umlaufeffekt ist eine
Folge des Drehimpulses, der vom Kettenrad auf die Kettenglieder und somit 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 in der Kette, bzw. bei Vorhandensein des
Kettenführungselementes, durch Stöße zwischen Kette und Führung abgebaut.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, ein neuartiges Antriebssystem für
Rolltreppen und Rollsteige, insbesondere ausgerüstet mit Laschenketten
größerer Teilung, bereitzustellen, bei welchem sowohl Antriebsketten mit
normaler Teilung als auch mit vergrößerter Teilung mit minimiertem
Polygoneffekt im Bereich von Umlenkelementen in ihrer Laufrichtung verändert
werden können.
Dieses Ziel wird erreicht durch ein Antriebssystem für Rolltreppen und
Rollsteige, beinhaltend mindestens einen, ggf. mit einem Getriebe
zusammenwirkenden Antriebsmotor, mindestens eine als Laschenkette
ausgebildete Antriebskette, insbesondere eine Antriebskette mit einer Teilung,
bei welcher maximal zwei Glieder je Stufe bzw. Palette zum Einsatz gelangen,
Umlenkelemente für die Antriebskette sowie eine Einrichtung zur Veränderung
der Geschwindigkeit der Antriebskette, respektive von Bauteilen derselben, im
Einlaufbereich, respektive dessen Nähe des jeweiligen Umlenkelementes.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den
zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Gegenüber dem Stand der Technik wird durch den Erfindungsgegenstand eine
Möglichkeit aufgezeigt, wie den als kritisch anzusehenden
Geschwindigkeitsunterschieden zwischen Antriebskette und Umlenkelement
wirksam dadurch begegnet werden kann, daß einzelne oder mehrere
Kettenglieder, respektive mindestens eine Lauf- bzw. Kettenrolle der
Antriebskette vor dem Einlauf in das, vorzugsweise als Kettenrad ausgebildete
Umlenkelement in ihrer Laufrichtung ausgelenkt wird bzw. werden. Der
Einlaufbereich ist nicht punktuell anzusehen, vielmehr deckt er - abhängig von
der Kettenteilung - einen definierten Bereich vor dem Umlenkelement ab.
Abhängig von der Phasenlage des Kettenrades wird aufgrund von
Radienänderungen die Geschwindigkeit beeinflußt. Es kommt zu
Abweichungen der an sich gewollten konstanten Geschwindigkeit. Bei
Kettenantrieben von Rolltreppen und Rollsteigen wird die Kette vor dem Einlauf
in das Kettenrades typischerweise über eine Bahn geführt, die beim Stand der
Technik eine eher stetige Kurvenform aufweist.
Die Erfindung nutzt nun aus, daß die Position der vorgelagerten
Kettenglieder/Ketten- bzw. Laufrollen beeinflußt werden kann und zwar in
Abhängigkeit von der Phasenlage des Kettenrades. In denjenigen Stellungen, in
denen eine höhere Geschwindigkeit durch Ketteneingriff geometrisch
vorgegeben wird, soll durch die Kurvenform der vorgelagerten Bahn eine oder
mehrere der angesprochenen Kettenglieder, respektive Lauf- bzw. Kettenrollen,
in ihrer Lage beeinflußt werden, dergestalt daß es zu einer
Geschwindigkeitsabsenkung/-erhöhung kommt, die insgesamt die
Geschwindigkeitsschwankungen im Einlaufbereich der Antriebskette in das
Kettenrad reduziert. Damit einher geht eine Vergleichmäßigung des
Polygoneffektes da die Geschwindigkeitsanpassungen von den Benutzern der
Rolltreppe bzw. des Rollsteiges nun nicht mehr als Stöße empfunden werden.
Die Laufruhe und die Standzeit der Bauteile der Rolltreppe bzw. des Rollsteiges
können beträchtlich erhöht werden. Die bedingt durch vergrößerte
Kettenteilungen der Stufen- bzw. Palettenkette erzeugten Polygoneffekte, die
sich negativ auf das als Kettenrad ausgebildete Umlenkelement, ggf. auch auf
das Handlaufrad, auswirken, werden durch den Erfindungsgegenstand
weitestgehend überwunden. Die wirtschaftlich positiven Effekte einer
vergrößerten Kettenteilung (Reduzierung des Kettenpreises) können somit
wirkungsvoll in bestehende Antriebskonzepte integriert werden.
Heute dem Stand der Technik entsprechende Kettenteilungen werden bei
üblichen Stufen- oder Palettentrittflächenlängen von etwa 400 mm bei etwa
133 mm, entsprechend 3 Kettengliedern je Stufe bzw. Palette realisiert. Die
Grenzzähnezahlen der Umlenkelemente werden darauf abgestimmt, zum
Beispiel mit z = 17 angesetzt, die jedoch abhängig vom Durchmesser des
jeweiligen Umlenkelementes auch andersartig sein kann. Aufgrund der hohen
Elastizität der Antriebskette ist der Polygoneffekt für die praktische Auslegung
der Kette eher zu vernachlässigen, wenn z ≥ 19 und bei höheren
Geschwindigkeiten eine kleinere Teilung vorgesehen wird. Kettenräder mit z <
17 hingegen sollten nur bei Handbetrieb oder langsam laufenden Ketten
vorgesehen werden.
Eine Vergrößerung der Kettenteilung ist prinzipiell in zwei Schritten möglich.
Bei gleichen Voraussetzungen (Stufen- bzw. Palettentrittflächenlänge von etwa
400 mm) würden sich als weitere mögliche Kettenteilung einmal 200 mm und
einmal 400 mm, also zwei Glieder je Stufe bzw. Palette oder ein Glied pro
Stufe oder Palette ergeben. Die dann einzusetzenden korrespondierenden
Zähnezahlen der Umlenkelemente, insbesondere Kettenräder, liegen dann nur
bei etwa z = 12 bzw. z = 6 (abhängig vom Durchmesser des
Umlenkelementes).
Grundsätzlich ist der Erfindungsgegenstand auf alle Arten von Rolltreppen bzw.
Rollsteigen anwendbar, bevorzugt jedoch für die Antriebsketten einer in
Innenbereichen von Gebäuden einsetzbaren Rolltreppe bzw. eines Rollsteiges.
Es ist somit nicht nur der Effekt der vergrößerten Kettenteilung, sondern
vielmehr erst die Kombination selbiger mit geeigneten Maßnahme zur
Minderung des Polygoneffektes, die nun zu einer wirtschaftlich interessanten
Lösung, insbesondere bei Antrieben für Kaufhausrolltreppen und Rollsteigen
führt.
Fig. 1 zeigt als Prinzipskizze das erfindungsgemäße Antriebssystem,
beispielsweise einsetzbar für eine Rolltreppe. Es sind lediglich die wesentlichen
Komponenten, nämlich die Laschenkette 1 samt Kettenrollen 2 sowie das als
Kettenrad ausgebildete Umlenkelement 3 samt Führungsnuten 4 für die
Kettenrollen 2 dargestellt. Erfindungsgemäß ist vor dem Einlauf der
Kettenrollen 2 in das Umlenkelement 3 eine Führungsbahn 5 vorgesehen, die in
diesem Beispiel mit einer kurvenartig ausgebildeten Erhebung 6 versehen ist.
Da die Kettenrolle 2 im Bereich der kurvenförmigen Erhebung 6 in ihrer
Laufrichtung nach oben ausgelenkt wird, wird der Kettenstrang in diesem
Bereich gekürzt, wodurch sich eine Geschwindigkeitsveränderung (v =
inkonstant) in diesem Bereich einstellt. Die Phasenlagen vor und nach dem
Einlauf der Kettenrolle(n) 2 in das Umlenkelement 3 sind angedeutet. Der
Erfindungsgegenstand nutzt aus, daß die Position der vorgelagerten
Kettenrollen 2 in Abhängigkeit der Phasenlage des Umlenkelementes 3
beeinflußt werden kann. In den Stellungen in denen eine höhere
Geschwindigkeit durch Ketteneingriff geometrisch vorgegeben wird, soll durch
die kurvenförmige Erhebung 6 der Führungsbahn 5 zumindest eine der
Kettenrollen 2 so in ihrer Lage beeinflußt werden, daß es zu einer
Geschwindigkeitssenkung bzw. -erhöhung kommt, die insgesamt die
Geschwindigkeitsschwankungen im Einlaufbereich 7 und somit den
Polygoneffekt reduziert.