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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrtreppensystem mit impulsfreien bzw. pulsierungsfreien Wendezonen und Übergangsbereichen sowie auf ein Verfahren zum Auslegen eines solchen Fahrtreppensystems.
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Die Stufenanordnung einer Fahrtreppe bildet eine Kette aus starren Verbindungsgliedern. Die Verbindungsglieder sind durch Rollen abgestützt, die entlang einer gleichmäßigen geschlossen Bahn umlaufen. An dem oberen und dem unteren Ende der Fahrtreppe erfolgt eine ”Umkehr” der Laufbahnen unter Umkehr der Bewegungsrichtung. Typischerweise ist die Geschwindigkeit der in den Wendebereich eintretenden Stufe verschieden von der Geschwindigkeit der den Wendebereich verfassenden Stufe. Dies ist als zyklisches Geschwindigkeits-Pulsieren mit der Verbindungsglied-Vorbeilauffrequenz zu spüren. Als Teil dieser Erfahrung können sich die Rollen periodisch von der Laufbahn abheben, oder die Verbindungsstellen und Rollen können übermäßigen Lasten ausgesetzt sein, die ein abwechselndes Zusammendrücken und Dehnen beinhalten. Diese Vibration mit ”Polygoneffekt”-Vibration kann zu einer inakzeptablen Fahrqualität führen. Der gleiche Effekt kann in einem schwächeren Ausmaß auch in den Übergangsbereichen zwischen dem Fahrtreppen-Steigungsbereich sowie der oberen und der unteren Landezone auftreten.
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Polygoneffekt-Vibrationen versucht man typischerweise zu überwinden, indem man Rollenlaufbahnen mit ausreichend großen Radien für Wendebereiche und Übergangsbereiche definiert. Haruta et al. beschreiben in dem Artikel ”Fahrtreppe mit äußerst hohem Anstiegsbereich und mit einem horizontalen Abschnitt in der Mitte”, Elevator Technology 6, Proceedings of ELEVCON '95, März 1995, Seiten 78 bis 87, ein Auslegungsverfahren zum Auswählen optimaler konstanter Radien zur Minimierung des Polygoneffekts. Trotz des Vorhandenseins dieses Auslegungsverfahrens besteht immer noch ein Bedarf für ein Auslegungsverfahren und eine Fahrtreppe mit einem wirklich pulsierungsfreien Wendebereich.
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JP 2001 019 328 A offenbart eine Trittplatten-Fördervorrichtung, bei der die Trittplatten miteinander verbunden sind und über eine schleifenförmige Bahn geführt werden, wobei der Radius einer Förderschiene im Umkehrbereich der Bahn durch die Gleichung B = τ/2 arc sin (L/2R) gegeben ist. Dabei ist τ der Winkel entlang der Führungsschiene in Radient, B das Winkelverhältnis des Umfangs, L die Länge eines Verbindungselements und R der Radius des Umkehrbereichs.
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DE 240 785 A offenbart eine Vorrichtung zum Ausgleich von Geschwindigkeitsschwankungen langgliedriger Förderketten, bei der sich jeder Zapfen der Gliederkette über eine oder mehrere in die Laufbahn eingebaute Kurven bewegt und durch die hierdurch erzeugte Veränderung der Kettenteilung Geschwindigkeitsschwankungen ausgleicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Fahrtreppensystems, das pulsierungsfreie Wendebereiche aufweist.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Fahrtreppensystems wie oben, das pulsierungsfreie Übergangszonen aufweist.
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Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Auslegen eines Fahrtreppensystems mit pulsierungsfreien Wendebereichen und/oder pulsierungsfreien Übergangszonen.
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Die vorstehend genannten Ziele werden durch das Fahrtreppensystem sowie das Auslegungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrtreppensystem geschaffen, das im Großen und Ganzen ein Paar Führungsbahnen sowie ein Paar Verbindungsgliedanordnungen aufweist, von denen jede eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Verbindungsgliedern aufweist. Jede Verbindungsgliedanordnung weist eine Mehrzahl von Rollen zum Abstützen der Verbindungsgliedanordnung auf, wobei die Rollen in den jeweiligen Führungsbahnen laufen. Jede Führungsbahn weist zwei voneinander beabstandete Wendebereiche auf, wobei jeder Wendebereich eine Bewegungsbahn für jede Rolle definiert und einen linearen Eintrittsabschnitt, einen linearen Austrittsabschnitt sowie einen gekrümmten pulsierungsfreien Abschnitt aufweist. Ferner kann das Fahrtreppensystem mindestens eine pulsierungsfreie Übergangszone aufweisen.
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Weiterhin umfasst gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Auslegen eines Fahrtreppensystems im Großen und Ganzen das Auslegen jedes Wendebereichs in pulsierungsfreier Ausführung durch Auswählen einer Bewegungslinie bzw. Trajektorie zum Verbinden von zwei linearen Abschnitten, das Bestimmen einer Anzahl von Verbindungsgliedern, zu der ausgewählten Bewegungslinie passen, das Bestimmen einer Ausgangskonfiguration für die Verbindungsglieder, wobei eine, einem ersten der Verbindungsglieder zugeordnete, erste Verbindungsstelle in einer linearen Richtung läuft und eine einem Letzten der Verbindungsglieder zugeordnete, zweite Verbindungsstelle in einer linearen Richtung läuft; sowie das Bestimmen einer Bewegungslinie einer dritten Verbindungsstelle, die sich zwischen der ersten und der zweiten Verbindungsstelle positioniert ist, wenn die dritte Verbindungsstelle den Wendebereich durchläuft. Das Verfahren umfasst ferner das Auslegen von mindestens einer pulsierungsfreien Übergangszone.
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Weitere Details des pulsierungsfreien Fahrtreppensystems und des Auslegungsverfahrens der vorliegenden Erfindung sowie weitere Ziele und damit verbundene Vorteile sind in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den Begleitzeichnungen angegeben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Rollenbahn für ein Fahrtreppensystem unter Darstellung von Übergangs- und Wendebereichen;
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2 eine Seitenansicht eines Wendebereichs eines bei dem Fahrtreppensystem der 1 verwendeten Laufbahnsystems;
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3 eine schematische Darstellung einer vier Stangen bzw. Segmente aufweisenden Verbindungseinrichtung durch einen Wendebereich einer Laufbahn gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 eine grafische Darstellung, in der eine herkömmliche Rollenlaufbahn mit konstantem Radius mit einer pulsierungsfreien Rollenlaufbahn gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen wird; und
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5 eine schematische Darstellung einer pulsierungsfreien Übergangszone für ein Fahrtreppensystem.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BZW. DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Wie vorstehend erläutert worden ist, betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrtreppensystem 10 mit pulsierungsfreien Wende- und/oder Übergangsbereichen. Der Begriff ”pulsierungsfrei”, wie er hierin verwendet wird, bedeutet, dass bei Bewegung der Verbindungsglieder in einem geraden Abschnitt mit einer konstanten Geschwindigkeit die Verbindungsglieder in dem Rücklaufabschnitt sich mit der gleichen konstanten Geschwindigkeit bewegen. Die pulsierungsfreie Ausbildung erlaubt auf beiden Seiten eine Bewegung mit der gleichen konstanten Geschwindigkeit. Das Fahrtreppensystem 10 beinhaltet ein Paar voneinander beabstandeter Führungsbahnen 12 sowie ein Paar voneinander beabstandeter Verbindungsgliedanordnungen 14 zum Abstützen einer Mehrzahl von Stufen (nicht gezeigt). Jede Verbindungsgliedanordnung 14 beinhaltet eine Mehrzahl von Verbindungsgliedern 16, die durch Stifte oder dergleichen miteinander verbunden sind. Jedes Verbindungsglied 16 weist wenigstens eine Rolle 18 für Eingriff mit einer jeweiligen Führungsbahn 12 sowie zum Folgen der durch die jeweilige Führungsbahn 12 gebildeten Laufbahn auf. Eine typische Führungsbahn 20 für jede Rolle 18 ist in 1 dargestellt. Wie dort gezeigt ist, weist die Führungsbahn 20 einen ersten und einen davon beabstandeten zweiten Wendebereich 22 und 24 sowie vier Übergangsbereiche 26, 28, 30 und 32 auf. Es kann jedes beliebige geeignete herkömmliche Antriebssystem, das in der Technik bekannt ist, zum Antreiben der Verbindungsgliedanordnungen 14 und somit der Rollen 18 verwendet werden.
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Unter Bezugnahme auf 2 der Zeichnungen ist ein Bereich von einer der Führungsbahnen 12 dargestellt. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Führungsbahn 12 auf der gegenüber liegenden Seite der Fahrtreppe 10 dieselbe Konstruktion sowie dieselbe Beziehung von Führungsbahn, Rollen und Verbindungsgliedern aufweist. Der in 2 dargestellte Führungsbahnbereich beinhaltet den Wendebereich 22 sowie die Übergangsbereiche 26 und 28. Wie in dieser Zeichnung zu sehen ist, bewegt sich eine Mehrzahl von an den Verbindungsgliedern 16 angebrachten Rollen 18 den Führungsweg entlang, der durch die Führungsbahn 12 definiert ist, die vollständig geschlossen ist, insbesondere in dem Wendebereich 22.
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Damit der Wendebereich 22 pulsierungsfrei ist, muss die Geschwindigkeit des den Wendebereich 22 verlassenden Verbindungsglieds die gleiche sein wie die Geschwindigkeit des in den Wendebereich 22 eintretenden Verbindungsglieds. Ein derartiger pulsierungsfreier Wendebereich ist in 3 dargestellt. Wie dort gezeigt ist, besitzt der pulsierungsfreie Wendebereich 22 einen linearen Eintrittsabschnitt 34, einen ersten bekannten Bewegungslinienabschnitt angrenzend an den linearen Abschnitt 34, einen linearen Austrittsabschnitt 38 sowie einen zweiten bekannten Bewegungslinienabschnitt angrenzend an den linearen Austrittsabschnitt 38. Der erste und der zweite bekannte Bewegungslinienabschnitt 36 und 38 können eine beliebige gewünschte Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel kann es sich bei jedem der Abschnitte 36 und 40 um gekrümmte Abschnitte mit konstantem Radius handeln, die einen Radius R aufweisen. Alternativ hierzu können die Abschnitte 36 und 40 unterschiedliche gekrümmte Konfigurationen aufweisen. Der in 3 exemplarisch dargestellte pulsierungsfreie Wendebereich 22 weist ferner einen pulsierungsfreien Abschnitt 42 zwischen den Abschnitten 36 und 40 mit konstantem Radius auf. Wie in 4 gezeigt ist, weist der pulsierungsfreie Abschnitt 42 keine Krümmung mit konstantem Radius auf, wie diese durch die Kurve 43 dargestellt ist.
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Während der pulsierungsfreie Abschnitt 42 als zwischen den beiden bekannten Bewegungslinienabschnitten 36 und 40 positioniert dargestellt worden ist, muss er nicht zwischen diesen Abschnitten positioniert sein. Der pulsierungsfreie Abschnitt 42 kann an einer beliebigen Stelle entlang des Wendebereichs 22 vorgesehen sein. Zum Beispiel könnte er angrenzend an einen der linearen Abschnitte 36 und 38 vorgesehen sein. Auch muss der pulsierungsfreie Abschnitt 42 nicht symmetrisch in Bezug auf eine beliebige Achse, wie z. B. die horizontale Achse ”x” oder die vertikale Achse ”y”, vorgesehen sein. Weiterhin könnte sich der pulsierungsfreie Abschnitt 42 auch von dem linearen Abschnitt 34 bis zu dem linearen Abschnitt 38 erstrecken.
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Während die linearen Abschnitte 34 und 38 jeweils horizontal dargestellt worden sind, könnten diese auch in einem Winkel relativ zu der horizontalen Achse ”x” geneigt sein.
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Zum Festlegen der Krümmung für den pulsierungsfreien Abschnitt 42 wählt man zuerst eine feststehende Bewegungslinie zum Verbinden der beiden linearen Abschnitte 34 und 38, wobei man dann die Anzahl von Verbindungsgliedern 16 bestimmt, die zu der gewählten Bewegungslinie passen. Daran anschließend bestimmt man eine anfängliche Konfiguration für die Verbindungsglieder 16. Die anfängliche Konfiguration bzw. Ausgangskonfiguration kann symmetrisch oder asymmetrisch sein. Die Konfiguration muss jedoch derart sein, dass die erste und die letzte Verbindungsstelle bzw. Gelenk 44 und 46 zwischen den Verbindungsgliedern 16 in einer geraden Linie laufen. Bei der Bewegungslinie einer ausgewählten dritten Verbindungsstelle, die den Wendebereich 22 durchläuft, handelt es sich um die Kurve, die die Krümmung des pulsierungsfreien Abschnitts 42 definiert. Falls gewünscht, kann es sich bei der ausgewählten dritten Verbindungsstelle um eine zentrale Verbindungseinrichtung handeln, wie z. B. die Verbindungsstelle 48 in 3.
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Die Bewegungslinie der ausgewählten dritten Verbindungsstelle 48 lässt sich wie folgt berechnen: (1) Die erste und die letzte Verbindungsstelle 44 und 46 werden über einen gleichen Betrag verlagert, der mit einem Erfordernis einer Pulsierung von null konsistent ist; (2) die Koordinaten der beiden anderen Verbindungsstellen, wie z. B. der Verbindungsstellen 50 und 52 in einem System mit wenigstens vier Verbindungsgliedern, werden sukzessive aufgrund der Gegebenheiten bestimmt, dass ihre Laufbahnen bekannt sind und dass sie eine Distanz h (die Länge jedes Verbindungsglieds) von der benachbarten, davor befindlichen Verbindungsstelle entfernt sein müssen; und (3) die Bahn der gewählten dritten Verbindungsstelle, wie z. B. der Verbindungsstelle 48, wird unter Verwendung des Erfordernisses bestimmt, dass diese in einer Distanz h von den beiden anderen Verbindungsstellen angeordnet sein muss.
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Zum Veranschaulichen der Verfahrensweise der vorliegenden Erfindung wird nachfolgendes Beispiel angegeben. Dieses Beispiel ist konsistent mit dem Wendebereich eines Fahrtreppensystems, bei dem die 1 ≤ h/R ≤ 2, wobei h die Länge jedes Verbindungsglieds ist und R der Radius von zwei Abschnitten 36 und 40 mit konstantem Radius ist. Diese symmetrische Konfiguration ist in 3 veranschaulicht. Für die Analyse sind mindestens vier Verbindungsglieder erforderlich, somit handelt es sich bei der zentralen Verbindungsstelle um die dritte Verbindungsstelle 48. In diesem Fall liegt die Bewegungsrichtung beim Eintritt in der positiven x-Richtung, und die Bewegungsrichtung beim Austritt liegt in der negativen x-Richtung, so dass α, das den Verlagerungswinkel darstellt, gleich π oder 180° ist. Die Verlagerung der ersten Verbindungsstelle 44 entlang der Bewegungsbahn ist mit s angegeben. Während s von 0 bis h zunimmt, bewegt sich die erste Verbindungsstelle 44 entlang der Bewegungsbahn zu der ursprünglichen Position der Verbindungsstelle 50, die Verbindungsstelle 50 bewegt sich entlang der Bewegungsbahn zu der ursprünglichen Position der Verbindungsstelle 48 usw. Das Ziel des Auslegungsverfahrens der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Koordinaten entlang der x-Achse und der y-Achse der dritten oder zentralen Verbindungsstelle 48 zu bestimmen. Diese Koordinaten lassen sich ausdrücken als x48(s) und y48(s).
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Zu Beginn werden die Verbindungsstellenkoordinaten in der symmetrischen Konfiguration bestimmt. Diese Koordinaten lassen sich wie folgt ausdrücken:
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Der pulsierungsfreie Zustand macht gleichmäßige Verlagerungen der Verbindungsstellen
44 und
46 in der positiven bzw. der negativen x-Richtung erforderlich. Daher gilt:
| x44(s) = x44(0) + s | y44(s) = y44(0) |
| x46(s) = x46(0) – s | y46(s) = y46(0) |
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Die Verbindungsstelle
50 muss sich entlang einer bekannten Bewegungsbahn bewegen und in einer Distanz h von der Verbindungsstelle
44 bleiben. Diese beiden Einschränkungen lassen sich für die Koordinaten x
50(s) und y
50(s) folgendermaßen lösen:
wenn s ≤ –x
50(0),
| dann gilt: | x50(s) = x50(0) + s | y50(s) = y50(0) |
| ansonsten gilt: | [x50(s) – x44(s)]2 + [y50(s) – y44(s)]2 = h2 |
| | x2 50(s) + y2 50(s) = R2 |
| | x50(s) > 0 |
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In ähnlicher Weise gelten Einschränkungen für die Koordinaten der Verbindungsstelle
52, x
52(s) und y
52(s),
wenn s > x
48(0) + h,
| dann gilt: | x52(s) = x48(s) + h | y52(s) = y48(0), |
| ansonsten gilt: | [x48(s) – x52(s)]2 + [y48(s) – y52(s)]2 = h2 |
| | x2 52(s) + y2 52(s) = R2 |
| | x52(s) > 0 |
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Die Koordinaten der Verbindungsstelle 48, die die Kurve für den pulsierungsfreien Richtungswechsel und somit für den Abschnitt 42 spezifizieren, ergeben sich dann durch die Bessere der beiden Lösungen für die Gleichungen: [x52(s) – x48(s)]2 + [y52(s) – y48(s)]2 = h2 [x48(s) – x50(s)]2 + [y48(s) – y50(s)]2 = h2
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Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise kann zum Herleiten der Krümmung eines pulsierungsfreien Abschnitts 42 für ein System mit einer beliebigen Anzahl von Verbindungsgliedern verwendet werden.
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Während sich der pulsierungsfreie Abschnitt 42 zwischen zwei gekrümmten Bereichen 36 und 40 mit konstantem Radius befinden kann, könnte sich der pulsierungsfreie Abschnitt 42 auch an einer beliebigen anderen Stelle in dem Wendebereich 22 befinden. Zum Beispiel könnte er sich zwischen einem der linearen Abschnitte und einem der gekrümmten Abschnitte mit konstantem Radius befinden. Zusätzlich dazu könnte er sich auch zwischen nicht-linearen Abschnitten mit nicht-konstantem Radius befinden. Darüber hinaus kann der Wendebereich 22 auch nur einen Abschnitt mit konstantem Radius aufweisen, während es sich bei dem anderen Abschnitt um einen Abschnitt mit nicht-konstantem Radius handelt.
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Bei manchen Fahrtreppersystemen kann es wünschenswert sein, pulsierungsfreie Übergangszonen 26, 28, 30 und 32 zu haben. 5 zeigt einen typischen Fahrtreppen-Übergangsbereich, wobei h/R < 2 sin (α/2). Wenn man wie zuvor mindestens vier Verbindungsglieder 16 für die Analyse verwendet, ergibt sich eine Kurve 58 für einen pulsierungsfreien Übergang durch die Bewegungslinie einer inneren Verbindungseinrichtung 60, x60(s) und y60(s). Bei dieser Darstellung liegt die Bewegungsrichtung beim Eintritt in der positiven x-Richtung und die Bewegungsrichtung beim Austritt nach oben mit einer Neigung von 30°, so dass α = π/6 beträgt. Das Verfahren zum Auslegen jeder pulsierungsfreien Übergangszone beinhaltet das Auswählen einer Bewegungslinie zum Verbinden von zwei an die Übergangszone angrenzenden linearen Abschnitten, die Bestimmung einer Anzahl von Verbindungsgliedern, die zu der ausgewählten Bewegungslinie passen, das Bestimmen einer Ausgangskonfiguration für die Verbindungsglieder, wobei sich eine erste Verbindungsstelle, die einem ersten der Verbindungsglieder zugeordnet ist, in einer ersten Richtung bewegt und sich eine zweite Verbindungsstelle, die einem Letzten der Verbindungsglieder zugeordnet ist, in einer linearen Richtung bewegt, sowie die Bestimmung einer Bewegungslinie einer dritten Verbindungsstelle, die zwischen der ersten und der zweiten Verbindungsstelle positioniert ist, wenn die dritte Verbindungsstelle die Übergangszone durchläuft.
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Während die Auslegungsverfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von vier Verbindungsgliedern beschrieben worden sind, könnten diese Verfahren auch weniger als vier Verbindungsglieder oder mehr als vier Verbindungsglieder verwenden, um den pulsierungsfreien Wendebereich und den pulsierungsfreien Übergangsbereich auszulegen.
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Es ist zu erkennen, dass gemäß der vorliegenden Erfindung eine pulsierungsfreie Umkehr für Fahrtreppen geschaffen worden ist, die die eingangs genannten Ziele, Mittel und Vorteile vollständig erfüllt. Während die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit speziellen Ausführungsformen derselben beschrieben worden ist, erschließen sich dem Fachmann nach Lektüre der vorstehenden Beschreibung weitere Alternativen, Modifikationen und Variationen.
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Diese Alternativen, Modifikationen und Variationen sollen somit von dem breiten Umfang der beigefügten Ansprüche mitumfasst sein.
