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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.
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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.
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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.
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Der
DE-A 19 849 236 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.
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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.
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Eine ähnliche
Einrichtung zur Führung
eines Bandkontinuums für
Fahrtreppen oder Fahrsteige ist der DE-A 0 711 725 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.
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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.
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Ziel
des Neuerungsgegenstandes 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.
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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.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen des Neuerungsgegenstandes sind den zugehörigen Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Gegenüber dem
Stand der Technik wird durch den Neuerungsgegenstand 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.
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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.
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Die
Neuerung 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 Neuerungsgegenstand
weitestgehend überwunden. Die
wirtschaftlich positiven Effekte einer vergrößerten Kettenteilung (Reduzierung
des Kettenpreises) können
somit wirkungsvoll in bestehende Antriebskonzepte integriert werden.
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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.
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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).
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Grundsätzlich ist
der Neuerungsgegenstand 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.
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Der
Neuerungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung
dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
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1 Prinzipskizze
des neuerungsgemäßen Antriebssystems
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2 Darstellung
des Einlaufbereiches einer Antriebskette in ein Umlenkelement
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1 zeigt
als Prinzipskizze das neuerungsgemäße 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.
Neuerungsgemäß 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 Neuerungsgegenstand 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.
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2 zeigt
eine weitere Möglichkeit
der Geschwindigkeitsbeeinflussung der Antriebskette 1', ebenfalls
beinhaltend Kettenrollen 2'.
Dargestellt ist das Kettenrad 3' mit Führungsnuten 4' für die Kettenrollen 2' der Antriebskette 1'. Die Kettenrollen 2' werden auf
einer Führungsbahn 5' in geradliniger
Weise in Richtung des Umlenkelementes 3' geführt. Zwischen Führungsbahn 5' und Umlenkelement 3' ist eine kurvenförmige Einrichtung 6' vorgesehen,
durch welche die Kettenrollen 2' aus der geradlinigen Laufrichtung
nach unten abgesenkt werden und so zielgenau in die Führungsnuten 4' im Einlaufbereich 7' eingebracht
werden. Diese Art der Reduzierung des Polygoneffektes ist sowohl
für Antriebsketten 1' mit Kettenteilungen
von 133 mm (Zähnezahl
des Umlenkelementes = 17) als auch für Kettenteilungen p = 200 mm
(z = 12) einsetzbar. Der wirtschaftliche Vorteil, bedingt durch
Reduzierung der Kettenkosten, wird für Kettenteilungen > 133 mm gesehen.