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Die
Neuerung betrifft ein Antriebssystem für Rolltreppen oder Rollsteige,
beinhaltend mindestens einen, ggf. mit einem Getriebe zusammenwirkenden Antriebsmotor,
mindestens eine als Laschenkette ausgebildete Antriebskette, Umlenkelemente
für die Antriebskette
sowie Mittel zur Minimierung des beim Kettenein- und -umlauf auftretenden
Polygoneffektes.
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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.
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Der
Polygoneffekt entsteht durch die viereckförmige 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 in der Kette bzw. bei Vorhandensein
eines Kettenführungselementes
durch Stöße zwischen
Kette und Führung abgebaut.
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Bei
herkömmlicher
Anordnung, wenn der Kettenradantrieb gleichzeitig die Kette umlenkt,
wird die Kette dem Kettenrad tangential zugeführt. Dadurch weisen Kettenrad
und Kette beim Kettenradeingriff unterschiedliche Geschwindigkeiten
auf. Es kommt zu Stößen zwischen
Kette und Kettenrad in Kettentrumrichtung, die sich in der Praxis
als Beschleunigungen der jeweiligen Transportelemente, wie zum Beispiel
der Stufen oder Paletten von Rolltreppen bzw. Rollsteigen messen lassen.
Abgesehen von der Geräuschentwicklung
führen
diese periodisch auftretenden Stöße zu hohen
Belastungen an Kette, Kettenrad und Antrieb.
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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 einen Tangentenpunkt
in den Eingriff mit dem Kettenrad.
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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.
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Der
DE-Zeitschrift Klepzig Fachberichte 79 (1971), H 8, M 200, Seiten
437 bis 439 sind Bewegungsprobleme bei großgliedrigen Kettentrieben zu entnehmen.
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.
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Beiden
Druckschriften ist ein ziemlich hoher mechanischer Aufwand entnehmbar,
um die Auswirkungen des Polygoneffektes beim Umlauf der Kette um
ein Umlenkrad zu reduzieren.
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Im
Hinblick auf eine 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 ggf. auch die synchrone
Antriebsweise des Handlaufes betrifft – Probleme mit sich.
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Weiterhin
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
Antriebsketten nach wie vor gegebene Polygoneffekt.
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Dem
DE-Gbm 18 92 806 ist eine Rolltreppe zu entnehmen, mit an umlaufenden,
endlosen, aus einzelnen Kettengliedern zusammengehaltenen Kettensträngen unter
Zwischenschaltung von an Stufenachsen eingehängten Stufen. Die die Kettenrollen miteinander
verbindenden Laschen einzelner Kettenglieder dienen als Anschluß der vorderen
Stufenachsen. Der Abstand zwischen benachbarten Stufenachsen entspricht
der Teilung der Stufen und beträgt ein
Vielfaches der Teilung des Kettenstranges. Dargestellt sind drei
Kettenglieder je Stufe.
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Im
DE-Gbm 74 29 118 wird ein verbesserter Kettentrieb, insbesondere
für Fahrtreppen,
beschrieben, bei dem jede Treppenstufe mit wenigstens einem ihrer
Enden an einem Kettengelenk angelenkt ist. Die Kette weist im wesentlichen
nur eine der Anzahl an mit den Treppenstufen in Verbindung stehende
entsprechende Anzahl an Gelenken auf. Um ein sauberes, im wesentlichen
tangentiales Ein- und Auslaufen der Kette in das Kettenrad zu gewährleisten,
ist die Kette wenigstens über
einen Teil ihres Umlaufweges geführt.
Bei Einsatz lediglich eines Gelenkes je Treppenstufe sollen zur
Vermeidung von Polygoneffekten wenigstens zwei Gelenke stets mit
jedem Kettenrad im Eingriff stehen.
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Ziel
des Neuerungsgegenstandes ist es, ein neuartiges Antriebssystem
für eine
Rolltreppe oder einen Rollsteig bereitzustellen, insbesondere einsetzbar
für sogenannte
Kaufhausrolltreppen bzw. -rollsteige, das bei vergrößerter Kettenteilung
dennoch die sich dadurch ergebenden erhöhten Polygoneffekte weitestgehend
vermeidet und bei gemeinsamem Antrieb bedarfsweise auch ein synchroner Lauf
des zugehörigen
Handlaufes möglich
sein soll.
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Dieses
Ziel wird dadurch erreicht, daß die Antriebskette
eine derartige Teilung aufweist, daß maximal zwei Glieder je Stufe
bzw. Palette zum Einsatz gelangen, und daß das Mittel durch mindestens eine
Einrichtung gebildet ist, über
welche der Antriebsmotor bzw. das oder die Umlenkelemente mit nicht
konstanter Drehzahl betätigbar
ist bzw. sind.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen des Neuerungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die,
bedingt durch vergrößerte Kettenteilungen
der Stufen- bzw. Palettenkette, erzeugten Polygoneffekte die sich
negativ auf das als Kettenrad ausgebildete Umlenkelement und ggf.
auch auf das Handlaufrad auswirken, werden durch den Neuerungsgegenstand
dahingehend überwunden,
daß nunmehr
der Polygoneffekt selbst bei größerer Kettenteilung
weitestgehend minimiert wird.
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Die
Mittel können
gebildet werden durch ein Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere
einen Frequenzumrichter, der dergestalt auf den Antriebsmotor einwirkt,
daß eine
nicht konstante Drehzahl erzeugt wird.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, die Mittel durch mindestens ein Zahnradpaar mit variablem
Teil- oder Wälzkreisdurchmesser
zu bilden, über welches
zumindest das oder die Umlenkelemente des Stufen- bzw.
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Palettenbandes
mit nicht konstanter Drehzahl antreibbar ist bzw. sind. Bedarfsweise
kann der jeweilige Handlauf ebenfalls mit nicht konstanter Drehzahl
am Handlaufantriebsrad betrieben werden.
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Schließlich besteht
die Möglichkeit,
die Mittel so auszugestalten, daß dem jeweiligen Umlenkelement
für das
Stufen- bzw. Palettenband eine Führungsbahn
vorgelagert wird, durch welche die Kettenglieder bzw. die mit der
Kette zusammenwirkenden Lauf-/Kettenrollen vor dem Einlauf in das
Umlenkelement um einen vorgebbaren Betrag – bezogen auf die Laufrichtung – auslenkbar
sind. Dies geschieht entweder nach oben oder nach unten. Durch diese
Maßnahme
werden ungleichförmige
Geschwindigkeiten vor dem Umlenkelement erzeugt, durch welche die
Polygoneffekte beim Einlauf der Kette in das jeweilige Umlenkelement
weitestgehend aufgehoben werden.
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Der
Neuerungsgegenstand zeigt nun verschiedene Möglichkeiten auf, wie der unerwünschte Polygoneffekt
auch bei vergrößerter Kettenteilung
reduziert werden kann. Der Fachmann wird für den jeweiligen Anwendungsfall
das geeignete Mittel (elektrisch oder mechanisch) auswählen.
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Heute
dem Stand der Technik entsprechende Kettenteilungen liegen bei üblichen
Stufen- oder Paletten-Trittflächenlängen von
etwa 400 mm bei etwa 133 mm.
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Die
Grenzzähnezahlen
der Umlenkelemente werden, darauf abgestimmt, z.B. 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. Paletten-Trittflächenlänge von
etwa 400 mm) würden
sich als weitere mögliche Kettenteilungen,
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. etwa 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 Antriebskette einer in Innenbereichen von Gebäuden einsetzbare
Rolltreppe bzw. eines Rollsteiges. Es ist somit nicht nur der Effekt
der vergrößerten Kettenteilung
sondern vielmehr erst die Kombination selbiger mit einer 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 Antriebskette
für eine
Rolltreppe im Einlaufbereich eines Umlenkelementes;
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2a Antriebskette
für eine
Rolltreppe mit außen
liegender Laufrolle gemäß Stand
der Technik;
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2b – d Neuerungsgemäße Antriebsketten
mit unterschiedlichen Teilungen für den Anwendungsfall gemäß 1;
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3 Prinzipskizze
gemäß 2b – 2d in
Verbindung mit einem Mittel zur Reduzierung des Polygoneffektes,
hier einem Frequenzumformers;
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4 Prinzipskizze
des Systemaufbaus gemäß 3;
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5 – 7 Vergleichende
Gegenüberstellung
einer konventionellen Antriebsart mit dem Neuerungsgegenstand gemäß 3;
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8 Prinzipskizze
eines Rolltreppenantriebes, beinhaltend einen kombinierbaren Stufen-
und Handlaufantrieb;
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9 Prinzipskizze
eines Rollsteigantriebes, insbesondere für das Palettenband;
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10 Prinzipskizze
eines Rolltreppenantriebes beinhaltend einen von 8 abweichenden kombinierten
Stufen- und Handlaufantrieb;
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11 Alternatives
mechanisch wirkendes Mittel zur Reduzierung des Polygoneffektes.
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1 zeigt
das neuerungsgemäße Antriebssystem 1 als
Prinzipskizze, beinhaltend ein als Kettenrad ausgebildetes Umlenkelement 2 sowie
eine Antriebskette 3. Die Antriebskette 3 weist
eine Vielzahl miteinander verbundener Laschen 4 auf, die über Gelenke 5 miteinander
verbunden sind. Etwa auf halber Höhe zwischen den Gelenken 5 erstrecken
sich Laufrollen 6, die über
Stufenbolzen 7 mit den hier nicht erkennbaren Stufen einer
Rolltreppe in Wirkverbindung stehen. Das Umlenkelement 2 weist Kettenzähne 8 auf,
die an die Teilung der Antriebskette 3 in entsprechend
reduzierter Weise angepaßt sind.
In diesem Beispiel soll eine Stufen-Trittflächenlänge von 400 mm angenommen werden.
Die Kettenteilung soll 200 mm betragen woraus sich eine Zähnezahl
des Umlenkrades von z = 12 ergibt. Andere Parameter bezüglich der
Trittflächenlänge bedingen andersartige
Kettenteilungen, respektive Zähnezahlen.
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Die
Kettenzähne 8 sind
kettenseitig mit Aussparungen 9 versehen, die zur Aufnahme
der Gelenke 5 dienen, während
die Laufrollen 6 in entsprechenden Ausnehmungen 10 des
Umlenkrades 2 positioniert sind. Je nach Ausgestaltung des
Antriebssystemes 1 kann es sinnvoll sein, die Laufrollen 6 in relativ
druckentlasteter Form um das Umlenkelement 2 herumzuführen. Dies
kann in einfacher Weise dadurch geschehen, das die Ausnehmungen 10 etwas größer vorgesehen
werden, als der Laufrollendurchmesser, so daß selbige lediglich partiell
oder gar nicht mit den korrespondierenden Wandbereichen der Ausnehmungen 10 in
Berührung
kommen.
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2a zeigt
ein Antriebssystem 11, das den Stand der Technik darstellt
und für
eine Rolltreppe zum Einsatz gelangt. Erkennbar sind Stufen 12,
die über
Stufenbolzen 13 mit außerhalb
der Antriebskette 14 vorgesehenen Laufrollen 15 zusammenwirken. Die
Stufenbolzen 13 erstrecken sich hierbei durch die Gelenke 16 der
Antriebskette 14. Bei angenommener Trittstufenlänge von
etwa 400 mm ergibt sich eine Kettenteilung von 133 mm, so daß einer
jeden Stufe 12 drei Glieder der Antriebskette 14 zugeordnet
sind.
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Die 2b – d zeigen
die neuerungsgemäße Antriebskette 3 gem. 1.
Abweichend zur Antriebskette 14 gemäß 2a sind
die Laufrollen 6 zwischen den Gelenken 5 (2b,2c)
der Antriebskette 3 positioniert und über den Stufenbolzen 16 mit
der jeweiligen Stufe 12 verbunden. Derartige Antriebsketten
sollen für
sogenannte Schwerlast-Rolltreppen zum Einsatz gelangen. 2d zeigt eine
Antriebskette 3, die in sogenannten Kaufhausrolltreppen
zum Einsatz gelangen soll, wobei die Laufrollen 15 im Bereich
der Gelenke 5 positioniert sind. Auch hier ist eine größere Kettenteilung
vorgesehen.
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2b zeigt
eine Antriebskette 3 mit 200er Teilung, d.h. je Stufe sind
zwei Glieder der Antriebskette 3 vorgesehen, während 2c eine
Antriebskette 3 mit 400er Teilung und innen liegenden Laufrollen 6 zeigt,
die zwischen den Gelenken 5 der Antriebskette 3 positioniert
sind. Infolge dieser konkreten Zuordnung der Kettenteilung der Antriebskette 3 in
Wirkverbindung mit dem zähnezahlenmäßig darauf
reduzierend abgestimmten Umlenkelement 2 kann nun vorzugsweise
für Kaufhaus-Rolltreppen zum
Einsatz gelangen.
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2d zeigt
eine Antriebskette 3, bei der ebenfalls eine gegenüber 2a vergrößerte Kettenteilung
gegeben ist. Hier sind die Laufrollen 6 im Bereich der
Gelenke 5 vorgesehen. Derartige Antriebsketten 3 sind
aufgrund ihrer leichten Bauweise für sogenannte Kaufhausrolltreppen
einsetzbar. Die bedingt durch die größere Kettenteilung sich erhöhenden Polygoneffekte
werden durch die in den folgenden Figuren beschriebenen Maßnahmen
so reduziert, daß bei
vergrößerter Kettenteilung
vorteilhafterweise ein geringerer Beschaffungspreis für die Antriebskette
gegeben ist und gleichzeitig durch Minimierung des Polygoneffektes
der Fahrkomfort beträchtlich
erhöht
wird.
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3 zeigt
eine Prinzipskizze einer nur angedeuteten Personenförderanlage,
beispielsweise einer Rolltreppe. Erkennbar sind folgende Bauteile:
ein
Umlenkrad 17, das mit mehreren Zähnen 18 ausgerüstet ist,
eine aus mehreren Gliedern 19 bestehenden Laschenkette 20 sowie
einen elektrischen Antriebsmotor 21, der bedarfsweise mit
einem nicht weiter dargestellten Getriebe in Wirkverbindung steht.
Die Verbindung zwischen dem Antriebsmotor 21 und dem Umlenkrad 17 ist
durch das Antriebsorgan 22 sichergestellt. Die Laufrichtung
der Kette 20 bzw. die Umlenkrichtung des Umlenkrades 17 ist durch
Pfeile angedeutet. Die beim Einlauf der Kette 20 in das
Umlenkrad 17 entstehenden Polygoneffekte werden neuerungsgemäß nun dadurch
reduziert, daß der
Drehzahl des Antriebsmotors 21 eine andersartige Drehzahl überlagert
wird, so daß das
Umlenkrad 17 mit einer nicht konstanten Drehzahl umläuft, die
der mathematischen Funktion der Kette 20 beim Einlauf in
das Umlenkrad 17 weitestgehend entspricht, wodurch die,
bedingt durch den Polygoneffekt auftretenden Stöße im Gesamtsystem minimiert werden.
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Diese Überlagerung
wird dadurch herbeigeführt,
daß mit
dem Antriebsmotor 21 ein Frequenzumrichter 23 in
Wirkverbindung steht, der den Antriebsmotor 21 dergestalt
ansteuert, daß dieser
mit einer nicht konstanten Drehzahl umläuft und diese nicht konstante
Drehzahl über
das Antriebsorgan 22 in überlagernder Weise auf das
Umlenkrad 17 übertragen
wird. In einer Regeleinrichtung 24 können mehrere Ansteuerungsparameter
abgespeichert sein, die Grundmuster bereits bestehender Rolltreppen
oder Rollsteige beinhalten, so daß bei Standardausführungen
auf diese Grundeinstellungen zurückgegriffen
werden kann.
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Soll
der Komfort weiterhin erhöht
werden, besteht die Möglichkeit,
durch einen Sensor 25 die Phasenlage des Umlenkrades 17 zu
ermitteln und diese der Regeleinrichtung 24 zur Verfügung zu
stellen. Ein weiterer Parameter kann die Umlaufgeschwindigkeit der
Kette 20 sein, die beispielsweise über einen weiteren Sensor 26 gemessen
wird, wobei auch diese Meßwerte
der Regeleinrichtung 24 zur Verfügung gestellt werden. Durch
entsprechenden Abgleich der durch die Sensoren 25,26 gemessenen Werte
im Vergleich mit der bzw. den vorhandenen Grundmustern kann der
Frequenzumrichter 23 nun so mit elektrischen Meßwerten
versorgt werden, daß eine
kontinuierliche Ansteuerung des Antriebsmotors 21, beispielsweise
an unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeiten der Kette 20,
herbeigeführt
werden kann.
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Durch
den Neuerungsgegenstand wird neben einer Reduzierung des Polygoneffektes
auch die Laufruhe der Personenförderanlage
beträchtlich
erhöht,
ohne daß in
diesem Beispiel Modifikationen auf der mechanischen Seite durchzuführen sind.
Fertigungstoleranzen des Umlenkrades 17 und/oder der Kette 20 können durch
Interpolation der Regeleinrichtung 24 bzw. des Frequenzumrichters 23 abgespeichert
werden, wobei die im Betriebszustand auftretende Überwachung
des Phasenwinkels bzw. der Kettenumlaufgeschwindigkeit weitere Eingriffsmöglichkeiten
gegeben sind, die sich insbesondere dann positiv auswirken, wenn
die Transportgeschwindigkeit zwischen 0 und Maximum variiert.
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4 ist
eine schematische Systemdarstellung zu entnehmen, wie der Polygoneffekt
eines Kettenradsystemes auf selten des Antriebes so positiv beeinflußt werden
kann, daß die
Laufruhe der nicht weiter dargestellten Rolltreppe bzw. des Rollsteiges verbessert
wird. In den einzelnen Kästchen
sind die miteinander in Wirkverbindung stehenden Elemente nämlich die
Kette, das Kettenrad (Umlenkrad), das Getriebe, der Motor sowie
der Frequenzumrichter angesprochen. In den Schnittstellen zwischen
Kette und Kettenrad, Kettenrad und Getriebe, Getriebe und Motor
sowie Motor und Umrichter sind die jeweiligen Geschwindigkeitswerte über der
Zeit dargestellt. Dem Kettenrad ist ein Positionssensor zugeordnet, der
die Position der jeweiligen Aufnahmekalotten, gebildet zwischen
zwei Kettenzähnen
des Kettenrades, ermittelt und somit die Phasenlage feststellt.
Einem nachgeordnetem Steuergerät,
das mit einem Funktionsgenerator in Wirkverbindung steht, wird der
Wert der jeweiligen Phasenlage des Kettenrades zugeleitet. Der Funktionsgenerator
beinhaltet die mathematische(n) Funktion(en) der Kette beim Einlauf
in das Kettenrad (Drehzahlsollwert), so daß im Bereich des Steuergerätes lediglich
noch ein Vergleich der übermittelten
konkreten Phasenlage des Kettenrades mit dem vorgegebenen Drehzahlsollwert
stattfinden muss. Als synchronisierter Drehzahlsollwert wird dem
Umrichter dann der jeweils richtige Wert zugeleitet, so daß über Motor
und Getriebe dem Kettenrad dann ein entsprechender Drehzahlwert überlagert werden
kann. Abweichend zum Stand der Technik erfolgt somit eine positionsabhängige Steuerung
der Geschwindigkeit, wodurch die Laufruhe der Personenförderanlage
beträchtlich
erhöht
werden kann. Wie bereits angesprochen, können Ketten der Teilung von
bis zu 200 mm oder darüber
hinaus sogar bis zu 400 mm bei entsprechender Absenkung der Grenzzähnezahl
des Kettenrades unterhalb von z=17 herbeigeführt werden.
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Die 5 bis 7 zeigen
vergleichende Beispiele einerseits eines konventionellen Antriebes (5)
mit dem Sollzustand bei korrekter Phasenlage (6)
sowie des Synchronisierungsbedarfes (7).
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Über der
Zeit werden die Geschwindigkeit der Kette sowie die Drehfrequenz
des Kettenrades abgebildet. Beim konventionellen Stand der Technik ist
die Drehfrequenz des Kettenrades konstant, während die Geschwindigkeit der
Kette als kurvenartige Funktion vorgesehen ist und der jeweilige
Ketteneingriff in das mit konstanter Drehfrequenz umlaufende Kettenrad
als inkonstant anzusehen ist.
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6 zeigt
eine Möglichkeit
die Neuerung zu realisieren, nämlich
das die Geschwindigkeit der Kette konstant ausgebildet wird, während die
Drehfrequenz des Kettenrades eine kurvenartige Funktion, über die
Zeit gesehen, darstellt. Weitere Möglichkeiten sind jedoch ebenfalls
denkbar.
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Der
Synchronisierungsbedarf ist in 7 dargestellt,
wobei die zu synchronisierende Phasenverschiebung als mathematische
Funktion im Funktionsgenerator abgelegt und dem Steuergerät zur Verfügung gestellt
wird. Das Steuergerät
ermittelt dann lediglich noch die Abweichung der vom Positionssensor
zur Verfügung
gestellten Phasenlage des Kettenrades, im Vergleich zum Drehzahlsollwert,
wobei die zu synchronisierende Phasenverschiebung dann als synchronisierter
Drehzahlsollwert dem Umrichter und somit über Motor und Getriebe dem
Kettenrad zur Verfügung
gestellt werden kann.
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8 zeigt
ein Verteilergetriebe 27 für eine nicht weiter dargestellte
Rolltreppe. Dem Verteilergetriebe 27 vorgeschaltet ist
ein lediglich angedeuteter, aus Motor und bedarfsweise Untersetzungsgetriebe bestehender
Antrieb 28. Innerhalb des Verteilergetriebes 27 sind
Zahnräder 29,30,31,32 vorgesehen, wobei
die Zahnräder 30 und 31 einerseits
auf eine Stufenkettenradwelle 33 und andererseits auf eine Handlaufantriebswelle 34 einwirken.
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Neuerungsgemäß ist das
stufenkettenradseitige Zahnradpaar 29,30 mit einem
variablem Wälzkreisdurchmesser 35,36 versehen,
wobei der variable Wälzkreisdurchmesser 35,36 zwischen
einem Minimal- und einem Maximalwert auf dem Umfang schwankt, dergestalt,
wie das nicht weiter dargestellte Kettenrad Zähne besitzt. Das Zahnradpaar 29,30 erzeugt
dann eine definierte Ungleichförmigkeit
lediglich auf der Seite der Stufenkettenradwelle 33, während die
Drehzahl der Handlaufantriebswelle 34 in diesem Beispiel
konstant verbleibt.
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Dieses
Antriebskonzept kommt vorzugsweise dann zum Einsatz, wenn eine vergrößerte Kettenteilung
(abhängig
von der Stufenbreite) von beispielsweise 200 oder 400 mm gefordert
wird, die bei gleichförmiger
Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors 28 einen andersartigen
Ausgleich des Polygoneffektes erforderlich macht, um dennoch einen
Gleichlauf zwischen Stufen- bzw. Kettenradwelle 33 und
Handlaufantriebswelle 34 herbeizuführen.
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Die
Prinzipskizze gemäß 9 zeigt
ein Getriebe 27' in
Wirkverbindung mit einem Antriebsmotor 28' zum Einsatz in einem nicht weiter
dargestellten Rollsteig. Innerhalb des Getriebes 27' sind Zahnräder 29',30' angeordnet,
wobei das Zahnrad 30' den Abtrieb
in Richtung einer Palettenkettenradwelle 33' bildet. Neuerungsgemäß ist das
palettenkettenradseitige Zahnradpaar 29',30' in diesem Beispiel mit einem variablen
Teilkreisdurchmesser 35',36' versehen.
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10 zeigt
als Prinzipskizze einen zu 8 alternativen
Rolltreppenantrieb, beinhaltend ein Verteilergetriebe 27" in Wirkverbindung
mit einem Antriebsmotor 28".
Das Getriebe 27" weist
Zahnräder 29",30",31" auf. Das Zahnrad 30" bildet den
Antrieb der Stufenkettenradwelle 33". Die Handlaufantriebswelle 34" wird abweichend
zu 8 nun ebenfalls mit ungleichförmiger Bewegung über das
Zahnrad 31" angetrieben.
Die in dem Bereich des Handlaufes (nicht dargestellt) dadurch eingebrachten Schwingungen
sind derart gering, daß sie
für den
Benutzer der Rolltreppe nicht als unangenehm empfunden werden. Gegenüber 8 wird
durch Reduzierung der Getriebeteile eine weitere Kostenersparnis erzielt.
Die Teilkreisdurchmesser 35",36" sind angedeutet.
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11 zeigt
ein weiteres mechanisch wirkendes Mittel zur Minimierung des Polygoneffektes bei
Antriebsketten mit vergrößerter Kettenteilung. Dargestellt
ist lediglich der prinzipielle Aufbau. Erkennbar ist eine Antriebskette 37,
ein Umlenkelement 38 sowie eine dem Umlenkelement 38 vorgelagerte
Führungsbahn 39 zur
gezielten Auslenkung der Laufrollen 40 der Antriebskette 37.
In diesem Beispiel ist eine Auslenkung der Laufrollen 40 nach
unten angedeutet, wobei eine Auslenkung nach oben ebenfalls denkbar
ist. Zu diesem Zweck wirkt die Führungsbahn 39 mit
einem Kurvenelement 41 vorgebbarer Kontur zusammen, das
der Fachmann von der Form her dem jeweiligen Anwendungsfall anpassen wird.
Durch Auslenkung der Laufrolle 40, in diesem Beispiel lediglich
derjenigen, die danach in das Umlenkelement 38 eingreift,
wird die Antriebskette 37 in diesem Bereich verkürzt. Abhängig von
der Phasenlage des Umlenkelementes 38 wird aufgrund von Winkel-
und Radienänderungen
die Geschwindigkeit des Kettenstranges beeinflußt. Es kommt zu Abweichungen
von der an sich gewollten konstanten Geschwindigkeit. Gemäß heutigem
Stand der Technik und praktischem Einsatz wird die Antriebskette 37 vor
dem Einlauf in das Umlenkelement 38 über eine Führungsbahn 39 geführt, die
eine eher stetige Kurvenform aufweist. Der Neuerungsgegenstand hingegen
nutzt aus, daß die
Positionen) der vorgelagerten Laufrolle(n) 40 beeinflußt wird
bzw. werden, und zwar in Abhängigkeit
der Phasenlage des Umlenkelementes 38. In denjenigen Positionen,
in denen eine hohe Geschwindigkeit durch den Eingriff in das Umlenkelement 38 geometrisch
vorgegeben wird, soll durch das Kurvenelement 41 dem vorgelagerten
Kurvenelement mindestens eine der Laufrollen 40 dergestalt in
ihrer Lage beeinflußt
werden, daß es
zu einer Geschwindigkeitsänderung
(positiv oder negativ) kommt, die insgesamt die Geschwindigkeitsschwankungen
bei Eingriff in das Umlenkelement 38, respektive die Führungsnut 42 und
somit den Polygoneffekt senkt.
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- 1
- Antriebssystem
- 2
- Umlenkelement
- 3
- Antriebskette
- 4
- Lasche
- 5
- Gelenk
- 6
- Laufrolle
- 7
- Stufenbolzen
- 8
- Kettenzahn
- 9
- Aussparung
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Antriebssystem
- 12
- Stufe
- 13
- Stufenbahn
- 14
- Antriebskette
- 15
- Laufrolle
- 16
- Gelenk
- 17
- Umlenkrad
- 18
- Zahn
- 19
- Glied
- 20
- Laschenkette
- 21
- Antriebsmotor
- 22
- Antriebsorgan
- 23
- Frequenzumrichter
- 24
- Regeleinrichtung
- 25
- Sensor
- 26
- Sensor
- 27
- Verteilergetriebe
- 28
- Antrieb
- 29
- Zahnrad
- 30
- Zahnrad
- 31
- Zahnrad
- 32
- Zahnrad
- 33
- Stufenkettenradwelle
- 34
- Handlaufantriebswelle
- 35
- Wälzkreisdurchmesser
- 36
- Wälzkreisdurchmesser
- 27'
- Getriebe
- 28'
- Antriebsmotor
- 29'
- Zahnrad
- 30'
- Zahnrad
- 31'
- Zahnrad
- 32'
- Zahnrad
- 33'
- Palettenkettenradwelle
- 35'
- Teilkreisdurchmesser
- 36'
- Teilkreisdurchmesser
- 27"
- Verteilergetriebe
- 28"
- Antriebsmotor
- 29"
- Zahnrad
- 30"
- Zahnrad
- 31"
- Zahnrad
- 33"
- Stufenkettenradwelle
- 34"
- Handlaufantriebswelle
- 35"
- Teilkreisdurchmesser
- 36"
- Teilkreisdurchmesser
- 37
- Antriebswelle
- 38
- Umlenkelement
- 39
- Führungsbahn
- 40
- Laufrolle
- 41
- Kurvenelement
- 42
- Führungsnut