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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Personenförderanlage gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 und einen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
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Beispiele herkömmlicher Personenbeförderungsanlagen, wie sie durch den Rahmen der
vorliegenden Erfindung abgedeckt sind, sind Rolltreppen und Rollsteige, bei welchen die
Bewegungsrichtung in einer horizontalen Ebene oder geneigt stattfinden kann.
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Rolltreppen werden angetrieben durch einen Motor, der am oberen oder unteren Ende der
Rolltreppe angeordnet ist, welcher das Antriebsrad der Rolltreppe antreibt mittels eines Getriebes,
Bänder oder Ketten. Das Antriebsrad ist mit einer Zahnung versehen, die dazu ausgebildet ist,
mit den Stufenketten des Aufzugs zusammenzuwirken bzw. in diese einzugreifen.
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Bislang bekannte Rolltreppenantriebsmaschinen erfordern einen großen Raum und haben eine
komplizierte Konstruktion. Üblicherweise gibt es einen recht langen Maschinenraum an einem
Ende der Rolltreppe. Dieser verlängert die Gesamtlänge der Rolltreppe, was es»schwieriger
macht, die Rolltreppe in einem Gebäude aufzunehmen und sie zur Baustelle
hochzutransportieren. Ein Beispiel einer derartigen Rolltreppe findet sich im US-Patent 5,348,131, bei welchem
die Maschine am oberen Ende der Rolltreppe angeordnet ist. Wenn eine geringere Gesamtlänge
der Rolltreppenstruktur beabsichtigt ist, führt dies leicht zu einem engen Maschinenraum am
Ende der Rolltreppe und daher zu schwieriger Installation und Wartung. Das US-Patent
4,775,044 zeigt eine Rolltreppe, bei welcher die Maschine innerhalb der Stufenbahn
angeordnet ist. Bei dieser Lösung erfordert die Maschine keine zusätzlichen Raum an den Enden der
Rolltreppe. Jedoch ist aufgrund dieser Anordnung die Maschine schwerer zugänglich.
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Es ist daher Ziel der Erfindung, eine Personenbeförderungsanlage und einen Antrieb für eine
Personenbeförderungsanlage zu schaffen, die mit Hinblick auf die Platzausnutzung als auch im
Hinblick auf eine leichte Installation und Wartung vorteilhaft sind. Die
Personenbeförderungsanlage der Erfindung ist charakterisiert durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und
der Antrieb ist charakterisiert durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 6. Hinsichtlich
der anderen wichtigen Merkmale der Erfindung wird auf die Ansprüche Bezug genommen.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung, bei welcher der Antriebsmotor ein Axialmotor ist, der nur
einen geringen Raum in seiner axialen Richtung erfordert, kann der Maschinenraum kleiner als
vorher gehalten werden, während nach wie vor genügend Raum für die Wartung bereitgehalten
wird. Mit einem Axialmotor wird ohne Getriebe ein ausreichendes Drehmoment erzielt und die
Verwendung eines Frequenzwandlers erlaubt eine vorteilhafte Geschwindigkeitskontrolle. Die
Kettenspannung kann aufrechterhalten werden durch Einstellen der oberen Befestigungspunkte
der Maschine. Die Anzahl der Antriebsmaschinen kann entsprechend dem benötigten
Drehmoment erhöht werden.
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In einer Ausführungsform, bei welcher der Motor das Stufenkettenrad direkt antreibt, wird kein
Maschinenraum für die Maschine benötigt. Weiterhin wird kein Getriebesystem benötigt, wenn
geringe Anforderungen an das Drehmoment gestellt werden. Für höhere Drehmomente ist es
möglich, den Motor mit einem Getriebe zu versehen, der direkt mit der Welle des
Stufenkettenrades verbunden ist oder das Hinzufügen eines weiteren Motors zur Welle oder die
Vergrößerung des Motordurchmessers. Für die Rolltreppenbandantriebe und Rollsteige kann einem
erhöhten Drehmomentbedarf leicht durch Hinzufügen modularer Axialmotoren begegnet
werden. Viele Maschineneinheiten können aufeinanderfolgend in geeigneten Abständen in
Bewegungsrichtung des Förderbandes oder auf der gleichen Welle seitlich nebeneinander
angeordnet werden. Eine zusätzliche Maschine mit einem Axialmotor kann für den Handlauf
vorgesehen werden, um diesen separat von der Stufenkette anzutreiben. Separate
Synchronmotoren können leicht gesteuert werden, um in einer relativ zueinander synchronen
Weise zu arbeiten.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Zuhilfenahme von Beispielen mit Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
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Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Seitenansicht,
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Fig. 2 das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung in Aufsicht,
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Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in Aufsicht,
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Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Aufsicht,
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Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Aufsicht,
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Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Seitenansicht,
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Fig. 7 das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung in Aufsicht,
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Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem ein Rollsteig mit mehreren
Motoren in Bewegungsrichtung versehen ist, und
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Fig. 9 einen elektrischen Motor, geeignet für die Realisierung der Erfindung.
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Die Antriebsmaschine einer Anlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Antriebsmaschine der Rolltreppe 2 ist in einem
Maschinenraum 4 angeordnet. Die Antriebsmaschine besteht aus einem Motor 6, dessen Stator 10 von
dem Maschinenraumboden 8 über ein Rahmenteil 12 und eine Befestigung bzw. Verbindung
32 getragen wird. Der Motor 6 ist vorzugsweise ein Motor mit einem axialen Luftspalt wie z. B. ein Synchronmotor mit Permanentmagneten oder eine kommutierende
Gleichstrommaschine. In diesem Fall ist der Motor ein Permanentmagnet-Synchron-Motor, dessen Stator-
Wicklungen 14 an dem Stator 10 angeordnet sind. Der Rotor 16 des Motors besteht aus einer
Eisenscheibe, an welchen Permanentmagneten 18 nahe der Außenkante der Rotorscheibe
befestigt worden sind, in dem Bereich gegenüber den Stator-Wicklungen 14. Das Anordnen der
Permanent-Magnete und Stator-Wicklungen am Motorumfang stellt sicher, dass ein maximales
Drehmoment erzielt wird. Eine mögliche Ausführungsform, die eine genauere Darstellung des
Motors und der Anordnung der Magnete ermöglicht, wird später detailliert in Verbindung mit
Fig. 9 beschrieben.
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An der Mitte der Rotorscheibe ist ein Antriebszahnrad 20 befestigt, das als mechanischer
Abtrieb des Motors dient, mit einer Antriebskette 22, die auf dessen Umfang gehalten wird. Die
Antriebskette 22 läuft um ein Zahnrad 24, das auf der Welle 26 des Stufenkettenrades der
Rolltreppe montiert ist. Die Welle 26 ist mit Lagern 28 an den Stützstrukturen der Wände 30
befestigt. Anstatt der Wände kann auch ein separater Stützrahmen verwendet werden. Der
Axialmotor 10 kann so montiert sein, dass er um das Gelenk bzw. die Verbindung 32 gedreht werden
kann, wie es durch den Pfeil 34a dargestellt ist, um die Einstellung der Spannung der
Antriebs
kette 22 auf den korrekten Wert zu ermöglichen. Auf der Welle sind ebenfalls
Stufenkettenräder oder Antriebszahnräder 36 und 38 der Förderbahn montiert, wobei die Ketten 40 der
Förderbahn um diese Zahnräder laufen. Gestützt durch den Stator 10 ist eine Bremse 33, die auf
den Rotor 16 wirkt. Die Förderbahn selbst ist in einer Weise konstruiert, die an sich von
Rolltreppen und Rollsteigen bekannt ist. Weiterhin sind Handläufe vorgesehen, um oberhalb der
Förderbahn zu laufen, welche mittels der Förderketten oder mittels eines separaten Axialmotors
angetrieben werden, der das Antriebsrad des Handlaufbandes antreibt.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die Rolltreppe zur Erhöhung des Drehmoments der
Antriebsmaschine mit einem anderen ähnlichen Axialmotor 42 versehen, der auf der gleichen
Welle der Antriebsmaschine 6 angeordnet ist. Ansonsten korrespondiert die Vorrichtung in
Fig. 3 mit der in den Fig. 1 und 2 gezeigten, wobei korrespondierende Teile mit den
gleichen Bezugszeichen versehen sind. In diesem Fall sind die Rotoren 16 mit einer
Kupplungswelle 59 verbunden. Entsprechend einer (in der Zeichnung nicht gezeigten) anderen Alternative
kann der zweite Motor auch mit seiner eigenen Antriebskette versehen sein, in welchem Fall
die zweite Antriebskette auf einem Zahnrad auf der Welle des zweiten Motors montiert ist und
um ein zweites Kettenrad geführt ist, welches auf der Welle des Stufenkettenrades angeordnet
ist. Der zweite Antriebsmotor ist vorzugsweise an der gegenüberliegenden Seite des
Maschinenraumes angeordnet und die Antriebskette ist entsprechend nahe dem zweiten
Stufenkettenrad 38. Wenn beide Motoren 2 auf der gleichen Welle angeordnet sind, können sie auch direkt
einander gegenüber, d. h. stirnseitig aneinander montiert sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Antriebsmotor auf der gleichen Welle
wie das Stufenkettenrad angeordnet. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, ist ein Ende der Welle 26
des Stufenkettenrades, an welcher die Stufenkettenräder 36 und 38 befestigt sind, mit einem
Lager 43 an einer Stützstruktur auf einer Seite des Förderers, z. B. einer Rolltreppe befestigt.
Das andere Ende der Welle 26 wird mittels eines Lagers 44 und einem Stator 46 des
Antriebsmotors montiert, welcher Stator mit Halteblöcken 60 an einer Stützstruktur 48 auf der anderen
Seite des Förderers befestigt ist. Die Halteblöcke können derart gestaltet sein, dass sie das
Spannen der Kette ermöglichen. Wie in den Fällen der Maschine in Fig. 2 und 3 sind die
Statorwicklungen 50 an dem Stator in einem Bereich nahe an dessen Umfang befestigt.
Befestigt an dem zweiten Stufenkettenrad 38 sind die Rotorteile 52, wobei die Rotormagneten 54 an
den Rotorteilen im Bereich gegenüber den Statorwicklungen 50 befestigt sind. In der in Fig. 4
dargestellten Lösung ist es möglich, einen Antriebsmotor in entsprechender Weise an dem
anderen Stufenkettenrad zu befestigen, um mehr Betriebsleistung bereitzustellen.
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Fig. 5 zeigt eine Lösung entsprechend Fig. 4 mit dem Unterschied, dass ein Getriebesystem
56 im Bereich des Rotors 58 vorgesehen ist. Im Hinblick auf Platzausnutzung als auch unter
anderen Gesichtspunkten ist ein Planetengetriebe eine bevorzugte Lösung. Wenn das
Getriebesystem nicht konzentrische Primär- und Sekundärseiten haben muss, ist ein anderer Getriebetyp
vorzuziehen. Die Primärseite des Getriebes ist mit dem Rotor 58 des Motors verbunden,
während die Abtriebseite des Getriebes mit der Welle 26 des Stufenkettenrades verbunden ist.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Antriebsmaschine für einen Rollsteig, generell einen Rollsteig,
der sich in horizontaler Richtung bewegt. Rollsteige werden verbreitet verwendet z. B. bei
Flughäfen, wo am Ende des Rollsteiges genug Platz für die Maschine vorgesehen ist. In der
erfindungsgemäßen Lösung sind die Stufenkettenräder 36 und 38 mit einer Welle 26
verbunden, die mit Lagern an den Stützstrukturen des Rollsteiges montiert ist, wie es in den oben
beschriebenen Lösungen der Fall ist. Die Rotoren 58 und die Statoren 46 bilden eine modulare,
laminierte Struktur, die aus einer Anzahl von Rotor-/Stator-Kombinationen besteht,
entsprechend den Bedürfnissen in jedem einzelnen Fall. In der durch die Figuren dargestellten Lösung
werden drei Rotoren und Statoren verwendet, welche nebeneinander angeordnet sind,
dargestellt in durchgezogenen Linien. Wenn dies nicht genügt, sondern ein höheres Drehmoment
benötigt wird, können weitere Rotor-/Stator-Kombinationen (gezeigt in strichgepunktelten
Linien in Fig. 7) Seite an Seite auf der Welle 26 montiert werden.
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Jede Stator-Scheibe 46 hat im Bereich der Stator-Wicklungen eine Ringform und dieses
ringförmige Teil ist an einem Stator-Bein 63 befestigt, das weiter mit einem Montagefuß 62
versehen ist. Jede Stator-Scheibe ist auf einer festen Basis 61 auf den Stützstrukturen des Rollsteiges
sicher befestigt. Wie von der Seite aus zu sehen ist, ist die gesamte Antriebsmaschine in der
Schleife eingeschlossen, die durch die Stufenkette 40 und die Förderstufen (nicht dargestellt)
gebildet wird.
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Fig. 8 zeigt eine Antriebsmaschine, die für einen langen Rollsteig geeignet ist. In
Abhängigkeit von der Länge des Rollsteiges werden einer oder mehrere Motoren 6 benötigt. In dieser
Lösung sind die Motoren 6 in gleichmäßigen Abständen über die Länge des Förderers
angeord
net, auf jeden Fall so, dass zumindest ein Motor an jedem Ende vorgesehen ist. Weil die
Motoren Synchronmaschinen sind, können sie gesteuert durch ein einziges Steuerungssystem mit der
gleichen Geschwindigkeit betrieben werden. Es können ein, zwei oder mehrere Motoren
parallel auf der gleichen Achse angeordnet werden, wie es z. B. in den Fig. 6 und 7 dargestellt
ist. Wenn zwei Motoren auf der gleichen Welle montiert sind, können ihre Statoren an den
Seitenwänden des Rollsteiges befestigt sein. Die Statoren können auch an dem Boden des
Rollsteiges mittels Stützbeinen 67 befestigt sein.
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Der Antriebsmotor der Handläufe 66 kann ebenfalls aus einem dünnen Axial-(läufer)Motor 65
bestehen, in welchem Fall der Rotor des Axialmotors auch ein Umlenkrad am Ende des
Handlaufes bildet. Die Steuerung des Handlaufes wird durchgeführt unter Verwendung des gleichen
Steuerungssystemes, wie es für die Steuerung des Antriebsmotors verwendet wird, um
sicherzustellen, dass der Handlauf mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Förderer läuft.
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In Fig. 9 ist der elektrische Motor dargestellt in einem Schnitt entlang einer Ebene, die radial
von der Rotationsachse 211 nach oben startet. Verbunden mit dem Motor ist ein gezahntes
Antriebsrad 207. Zum besseren Verständnis der Figur ist der Motor in axialer Richtung vergrößert
dargestellt. In Wirklichkeit ist der Motor in axialer Richtung flach. Der Motor 221 umfasst
einen Rotor 113, der auf einer Rotorscheibe 112 montiert ist und einen Stator 109, der auf einer
Statorscheibe 118 montiert ist. Der Rotor dieses Motors ist realisiert unter Verwendung von
Permanentmagneten. Zwischen Rotor und Stator läuft ein Luftspalt 114 in einer Ebene, die im
Wesentlichen senkrecht zur Motorwelle 115 liegt. Der Stator mit der Statorwicklung 117 ist
ringförmig und der Stator mit der Statorwicklung ist in einem ringförmigen Hohlraum 119 in
der Statorscheibe 118 angeordnet, welcher Hohlraum zu einer Seite hin offen ist. Der Stator ist
an der Hohlraumwand 125 senkrecht zur Achse mittels Befestigungselementen, vorzugsweise
Schrauben befestigt. Prinzipiell kann der Stator mit jeder Wand des Hohlraumes verbunden
werden. Der Hohlraum besteht aus einer ringförmigen Vertiefung der Statorscheibe, wobei die
offene Seite der Vertiefung in Richtung der Rotorscheibe 112 weist und somit einen
ringförmigen Hohlraum zwischen der Statorscheibe und der Rotorscheibe bildet. Verbunden mit der
Rotorscheibe 112 ist eine ringförmige Bremsscheibe 116, die eine radiale Erweiterung an dem
Umfang der Rotorscheibe bildet, welche Bremsscheibe sich in radialer Richtung des Rotors
erstreckt. Die ringförmige Bremsscheibe kann einstückig mit der Rotorscheibe integriert sein.
Die Scheibenbremse (in den Figuren nicht dargestellt) ist auf beiden Seiten der Bremsscheibe
116 montiert, um somit ein Gleiten der Bremse in axialer Richtung der Welle 115 zu
ermöglichen.
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Verbunden mit der Rotorscheibe 112 ist ein zylindrisches gezahntes Antriebsrad 207. Der
Durchmesser des Antriebsrades ist kleiner als der Durchmesser des Kreises, der durch die
Rotorstäbe 113 der Rotorscheibe gebildet ist und der Durchmesser des Kreises, der durch den
Stator 109 auf der Statorscheibe gebildet ist. Die Rotorscheibe 112, das Antriebsrad 207 und die
Bremsscheibe 116 sind als einstückiges Teil integriert. Somit bildet die Bremsscheibe eine im
Wesentlichen unmittelbare Erweiterung der Rotorscheibe mit einem kleinen ringförmigen
Bereich für eine Dichtung zwischen den Rotorstäben und der Bremsscheibe.
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Die Statorscheibe 118 und die Welle 115 sind in gleicher Weise integriert, um ein einstückiges
Teil zu bilden, das auch den Rahmen des Motors bildet. Die aus der Statorscheibe 118 und der
Welle 115 bestehende Anordnung wird vorzugsweise als Gussteil hergestellt, welche auch mit
einem Fortsatz bzw. einer Öse 123 versehen ist. Lager 122 sind zwischen der Rotorscheibe und
der Statorscheibe vorgesehen. Weiterhin ist auch eine Ringdichtung zwischen der Rotor- und
der Statorscheibe vorgesehen. Die Dichtung der Anschlagfläche an der Rotorscheibe liegt
zwischen den Rotorstangen und der Bremsscheibe. Die Dichtung dichtet den Hohlraum 119 ab, um
ihn als geschlossenen Raum zu belassen, der das Eindringen von Staub in den Raum
verhindert. Die Dichtung kann z. B. aus einer Filzdichtung bestehen.
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Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
Beispiele beschränkt ist, sondern variiert werden kann im Schutzbereich der nachfolgenden
Ansprüche.