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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft einen linearen Handlaufantrieb für eine Rolltreppe
oder einen Fahrsteig.
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Hintergrund
der Erfindung
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Herkömmliche
Handlaufantriebe für
Fahrgastbeförderungsmittel
wie Rolltreppen oder Fahrsteige sind ebenfalls durch den Motor für den Trittbereich
des Beförderungsmittels
angetrieben. Häufig wird
eines der Umlenkräder
in den Endbereichen der Balustraden als das Antriebsrad des Handlaufs
verwendet. Ein anderer gebräuchlicher
Antriebstyp verwendet einen zirkulierenden, endlosen Antriebsriemen,
der z.B. die Innenseite des Handlaufs entlang einem vorbestimmten
Weges kontaktiert und gegen ihn drückt, um ihn anzutreiben. Der
Antriebsriemen selbst wird durch den Motor des Beförderungsmittels über eine
Antriebsriemenscheibe angetrieben. Ebenfalls bekannt sind Antriebstypen,
die ihre Leistung von dem Riemen des Trittbereichs erhalten.
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Der
lange Kraftübertragungsweg
führt häufig zu
einer unregelmäßigen oder
ruckartigen Bewegung des Handlaufs. Es ist ferner schwierig, die
Geschwindigkeit des Handlaufs auf die exakte Geschwindigkeit des
Trittbereichs anzupassen. Hinzu kommt die gesteigerte Abnutzung
des Handlaufs oder des Antriebsriemens, insbesondere aufgrund der
reibungsmäßigen Wechselwirkung
mit dem angetriebenen Antriebsrad. Dies erfordert ein relativ häufiges Ersetzen
typischer Abnutzungsteile und führt
außerdem zu
unerwünschter
Stillstandszeit für
das Fahrgastbeförderungsmittel
und zu damit verbundenen Kosten.
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Offenbarung
der Erfindung
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Handlaufantrieb
zur Verfügung
zu stellen, der dem Handlaufantrieb Gleichmäßigkeit verleiht und weniger
Abnutzung bewirkt.
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GB-A-2
096 966 offenbart einen Handlaufantrieb für eine Rolltreppe oder einen
Fahrsteig, wobei der Handlauf als ein elektrischer Linearantrieb
mit einem stationären
Primärteil
und einem bewegbaren Sekundärteil
ausgelegt ist.
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Die
vorliegende Erfindung zeichnet sich gegenüber diesem Dokument dahingehend
aus, dass sich das Sekundärteil
an einem zirkulierenden Antriebsriemen befindet, der mit dem Handlauf
zusammenwirkt, um diesen anzutreiben.
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Der
Handlauf eines Beförderungsmittels
ist somit mit seinem eigenen Antrieb versehen, was die langen Kraftübertragungswege
und ihre damit verbundenen Nachteile eliminiert. Außerdem kann
die Linearbewegung des Antriebs einfach, in eine zirkulierende Bewegung
des Handlaufs umgesetzt werden, ohne einen Abrieb-intensiven Kraftübertragungsweg
zwischen einem Antriebsrad und dem Handlauf z.B. zu erfordern. Das "Primärteil"- und das "Sekundärteil"-Konzept der Erfindung wird in dem Sinn
eines ersten und eines zweiten Teils verwendet und hat keine Signifikanz
in Bezug auf den speziellen Aufbau des Linearantriebs, z.B. in dem
Sinn eines Erregersystems und eines Leitungssystems.
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Eine
verteilte Anordnung solcher Handlaufantriebe in verschiedenen Bereichen
des Bewegungspfads des Handlaufs kann eine gleichmäßige Bewegung
des Handlaufs sicherstellen, insbesondere bei langen Handlauflängen.
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Das
Sekundärteil
des Linearantriebs befindet sich in einem zirkulierenden Antriebsriemen,
der mit dem Handlauf zusammenwirkt, um letzteren anzutreiben. Obwohl
dieser Typ von Handlaufantrieb eine reibungsmäßige Kraftübertragung von dem Antriebsriemen
auf den Handlauf erfordern kann und somit zu einem gewissen Grad
von Abnutzung in dem Bereich, in dem dieser reibungsmäßige Kontakt mit
dem Handlauf oder dem Antriebsriemen stattfindet, führt, vermidet
dieser Aufbau die Hauptquelle von Abnutzung bei der Übertragung
zwischen dem Antriebsrad und dem Antriebsriemen oder dem Handlauf.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
wirkt der Antriebsriemen mit dem Handlauf in einem Teilbereich zusammen,
wo er über
separate Umlenkriemenscheiben geführt wird, um den Bewegungsweg des
Antriebsriemens zu schließen;
es ist jedoch auch möglich,
den Antriebsriemen parallel zu dem Handlauf entlang seiner gesamten
Länge laufen
zu lassen und ihn auch um die Umlenkräder des Handlaufs herumzuführen. Es
ist im Allgemeinen vorteilhaft, für den Antriebsriemen in dem
Bereich, wo er mit dem Handlauf zusammenwirkt, ein Material mit
einem hohen Reibungskoeffizienten zu wählen. In Fällen, bei denen der Antriebsriemen
entlang seiner gesamten Länge
parallel zu dem Handlauf läuft,
kann ein Material mit besonders guten Adhäsionseigenschaften ein Vorteil
sein. In extremen Fällen
wird ein Klebemittel verwendet, um den Antriebsriemen an den Handlauf zu
befestigen.
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Der
Linearantrieb weist vorzugsweise ein Erregersystem auf, das aus
Permanentmagneten zusammengesetzt ist. In diesem Fall ist ein Mehrpol-Permanentmagnet-Linearantrieb
besonders bevorzugt. Dies könnte
auch ein Erregersystem mit mit Gleichstrom versorgten Spulen oder
ein Erregersystem mit mit Wechselstrom oder Drei-Phasen-Strom versorgten
Spulen sein, bei dem das Erregersystem z.B. ein zeitlich variierendes
Magnetfeld erzeugt.
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Vorzugsweise
sind das Erregersystem und die Permanentmagneten insbesondere in
dem Sekundärteil
vorgesehen. Die Verwendung von Permanentmagneten als ein Erregersystem
in dem Sekundärteil
hat den entscheidenden Vorteil, dass eine besonders einfache und
Platz sparende Lösung
geboten wird. Das bewegbare Sekundärteil erfordert insbesondere
keine Stromversorgung für
irgendeine Art von Spulen.
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Der
Linearantrieb hat vorzugsweise ein Leitersystem, wobei die Geschwindigkeit
des Linearantriebs durch eine Steuerung vorgegeben wird, die ein zeitlich variables
Magnetfeld des Leitersystems steuert. Das Leitersystem befindet
sich vorzugsweise in dem stationären
Primärteil.
Das Leitersystem kann Spulen mit mit gewickelten Spulenkernen haben. Diese
können
aus einem laminierten Material bestehen und sind vorzugsweise an
dem Ende ihrer Basis miteinander verbunden. Der durch das Leitersystem fließende Strom
und das Magnetfeld des Erregersystems erzeugen eine gerichtete Kraft,
die eine Relativbewegung zwischen dem Primär- und dem Sekundärteil erzeugt.
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Ein
kontinuierlicher Antrieb wird erzeugt, indem der durch das Leitersystem
fließende
Strom als eine Funktion seiner relativen Position in Bezug auf das
Magnetfeld des Erregersystems gesteuert wird. Diese Steuerung ermöglicht,
die Geschwindigkeit des Linearantriebs zu steuern. Die Steuerung
steuert vorzugsweise die Synchronisierung des Handlaufs mit dem
Trittbereich der Rolltreppe oder des Fahrsteigs in Reaktion auf
Geschwindigkeitssignale von dem Trittbereich der Rolltreppe oder
des Fahrsteigs. Diese Signale werden z.B. durch einen Sensor empfangen
und zu der Steuerung weitergeschaltet. Eine sehr präzise synchrone
Steuerung kann auf diese Weise zwischen dem Trittbereich und dem
Handlauf eingerichtet werden. Da der Handlauf durch den Antriebsriemen
angetrieben wird, kann ein zusätzlicher Geschwindigkeitssensor,
der die Geschwindigkeit des Handlaufs detektiert, einen möglichen
Schlupf des Antriebsriemens in Bezug auf den Handlauf kompensieren.
Die Steuerung evaluiert die entsprechenden Sensordaten und wandelt
sie in Steuerungsdaten für
den Linearantrieb um.
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Es
ist bevorzugt, dass die Oberfläche
des Primärteils,
die zu dem Sekundärteil
gerichtet ist, oder die Oberfläche
des Sekundärteils,
die zu dem Primärteil
gerichtet ist, mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung versehen
ist.
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Es
kann bevorzugt sein, zwei Primärteile
vorzusehen, wobei eines davon sich an einer Seite des Sekundärteils und
das andere sich an der anderen Seite des Sekundärteils befindet. Diese Art
von Sandwichanordnung, die das Sekundärteil zwischen zwei Primärteilen
anordnet, ermöglicht
es, eine große
Antriebskraft an einer kurzen Menge des Sekundärteils zu erzeugen. Die zwei
Primärteile
können entweder
Teile sein, die voneinander getrennt sind, oder sie können zu einer
Jochbrücke
verbunden sein, oder sie können
in einem Stück
ausgebildet sein.
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Es
ist bevorzugt, dass das Sekundärteil
mit einer Einrichtung ausgestattet ist, die im Wesentlichen bewirkt,
dass der Abstand zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil konstant
bleibt. Dieser Abstand oder der Luftspalt zwischen dem Primärteil und
dem Sekundärteil
beeinflusst die Antriebskraft, die der Linearantrieb in der Lage
ist, zu erzeugen. Eine solche Einrichtung ist in dem Fall bevorzugt,
um im Wesentlichen irgendwelche Fluktuationen zu eliminieren, die
wiederum zu einem ruckartigen Betrieb des Handlaufs führen könnten. Dies
definiert die Antriebskraft des Linearantriebs zu einem höheren Grad
und ermöglicht
es, den Linearantrieb in kleinerer Größe auszulegen, was zu einer
Kostenreduktion beiträgt.
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Das
spezielle Merkmal des elektrischen Linearantriebs ist sein länglicher
Aufbau, der besonders geeignet ist für eine Verwendung als ein Handlaufantrieb.
Typische Platzprobleme, wie sie häufig mit herkömmlichen
Handlaufantriebenauftreten, treten mit einem elektrischen Linearantrieb
nicht auf. Der elektrische Linearantrieb kann sogar in dem sichtbaren
Bereich von Glasbalustraden installiert werden, ohne übermäßige Aufmerksamkeit
auf sich zu ziehen. Der elektrische Linearantrieb kann im Allgemeinen
in den unterschiedlichsten Bereichen entlang dem Handlaufweg installiert
werden, z.B. in dem Bereich, wo der Handlauf von den Fahrgästen gegriffen
wird oder in dem Rücklaufbereich
des Handlaufs oder sogar in den Umlenkbereichen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch eine Rolltreppe oder einen Fahrsteig,
der einen Handlaufantrieb gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun in genaueren Einzelheiten mittels eines durch
die Zeichnungen veranschaulichten Konfigurationsbeispiels beschrieben, wobei:
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1 eine
schematische Veranschaulichung eines Handlaufantriebs gemäß der vorliegenden
Erfindung ist; und
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2 eine vergrößerte Veranschaulichung eines
Querschnitts eines Teils eines Antriebsriemens mit dem Aufbau gemäß 1
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Bester Modus
für die
Durchführung
der Erfindung
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Es
wird Bezug auf 1 genommen. Sie zeigt einen
Handlauf 2 und einen Handlaufantrieb 4.
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Der
Handlaufantrieb 4 ist ein Linearantrieb mit einem stationären Primärteil 12 und
einem bewegbaren Sekundärteil 14.
Ein zirkulierender Antriebsriemen 30 wirkt auf die Innenseite 20 des
Handlaufs 2 und bildet den Sekundärteil 14 des linearen Handlaufantriebs 4. 2 zeigt, dass Permanentmagneten 16, 18 in
diesen Riemen eingebettet sind. Die Permanentmagneten 16, 18 sind
aus einem hochgradigen magnetischen Material gebildet, deren Nordpole
N und Südpole
S jeweils nach oben in der Längsrichtung
des Antriebsriemens angeordnet sind. Es wird eine Anzahl von Permanentmagneten 16, 18 vorgesehen,
die so groß wie
möglich
ist, und sie folgen einander in der Längsrichtung des Antriebsriemens 30 eng.
Je mehr und kleiner die Permanentmagnete 16, 18 sind
und je enger sie einander folgen, um so reibungsärmer und gleichmäßiger ist
die Antriebseigenschaft des Linearantriebs 4.
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Bei
einer Rolltreppe oder einem Fahrsteig ist der Primärteil 12 stationär und ist
z.B. an deren/dessen Rahmen angebracht. Der Primärteil 12 ist ein langes,
kammartiges Element, in dem einzelne Zähne 22, 24 vorgesehen
sind, die Elektromagneten mit gewickelten Spulen bilden. Der Körper des
Primärteils,
der die Spulenwindungen hält,
besteht vorzugsweise aus einem leicht remagnetisierten weichen Metall
und weist insbesondere einen laminierten Aufbau aus einzelnen Metallblechen
auf. Die Basis 6 des Körpers
des Primärteils
ist durchgehend massiv.
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Der
stationäre
Primärteil 12 kann
entweder, wie gezeigt, gerade sein und kann an der Rolltreppe oder
dem Fahrsteig in den geraden Bereichen des Handlaufs 2 angebracht
sein. Er kann jedoch auch in gebogener Form für Bereiche vorgesehen sein,
wo der Handlauf 2 nicht gerade ist, sondern entlang einem
Bogen läuft,
wie dies z.B. in den Umlenkbereichen der Fall ist.
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Der
Primärteil 12 ist
mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung an der Oberfläche, die
zu der Innenseite des Antriebsriemens 30 gerichtet ist, vorgesehen.
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Der
Antriebsriemen 30 läuft
um zwei Mitläuferumlenkrollen 32, 34,
und seine untere Innenseitenfläche,
gezeigt in 3, wirkt mit dem stationären Primärteil 12 zusammen.
Die Innenseite 20 des Antriebsriemens 30 ist vorzugsweise
mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung versehen, die zusammen
mit der reibungsreduzierenden Beschichtung an der gegenüber liegenden
Oberfläche
des Primärteils 12 geringe
Reibungsverluste gewährleistet.
Der Antriebsriemen 30 wird vorzugsweise durch eine nicht veranschaulichte
laterale Führungseinrichtung
geführt,
so dass er nicht zur Seite hin ausbrechen kann, insbesondere in
Relation zu dem stationären
Primärteil 12.
Es kann auch eine Einrichtung vorgesehen sein, um den Antriebsriemen 30 gegen
das stationäre Primärteil 12 zu
halten oder um einen konstanten Luftspalt zwischen ihnen aufrechtzuerhalten.
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Die
Außenseite
des Antriebsriemens 30, d.h. die Seite des Antriebsriemens 30,
die auf die Innenseite 20 des Handlaufs 2 wirkt,
um ihn anzutreiben, hat vorzugsweise einen relativ hohen Reibungskoeffizienten,
um jedweden Schlupf des Antriebsriemens an der Innenseite 20 des
Handlaufs 2 zu vermeiden, was eine Steigerung seiner Abnutzung
bewirkt. Außerdem
hat die gezeigte Konfiguration Andruckrollen 36, 38, 40 in
der Innenseite des Antriebsriemens 30, die den Antriebsriemen 30 gegen
die Innenseite 20 des Handlaufs 2 drücken. Dies
verstärkt
auch die Reibungswirkung zwischen dem Antriebsriemen 30 und
dem Handlauf 2.
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Der
Antriebsriemen 30 ist aus einem flexiblen Material gefertigt,
z.B. einem Plastikmaterial, welches wie ein Handlauf mit verstärkenden
Strängen oder
einem verstärkenden
Gewebe in der Längsrichtung
versehen sein kann, um seine Festigkeit zu steigern.
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Um
die Antriebskraft des linearen Handlaufantriebs 4 zu erhöhen, kann
der stationäre
Primärteil 12 mit
einem zweiten stationären
Primärteil
an dem Antriebsriemen 14 oder dem Handlauf 2 in
einer im Wesentlichen spiegelsymmetrischen Art vorgesehen sein.
Auf diese Weise kann die Antriebskraft für die gleiche Länge des
linearen Handlaufantriebs 4 verdoppelt werden. Zusätzlich zu
den Andruckrollen 36, 38, 40, die in 3 gezeigt sind, oder als Alternative dazu,
können
Andruckrollen vorgesehen sein, um auf den Handhaltebereich 6 des
Handlaufs 2 zu wirken und ihn gegen den Antriebsriemen 30 zu
drücken.
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Der
Längsschnitt
in 2 zeigt die Permanentmagneten 16, 18 in
dem Antriebsriemen 30, die den Sekundärteil 14 des linearen
Handlaufantriebs 4 bilden. Die Buchstaben N und S an den
Permanentmagneten 16 und 18 bezeichnen, deren
Nord- oder deren Südpole.
Die alternierende Anordnung der Permanentmagneten 16, 18 in
der Längsrichtung
des Sekundärteils 14 kann
gesehen werden.