Verfahren und Einrichtung zum Führen einer Kette im Bereich von Kettenrädern eines Stetigförderers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen einer Kette im Bereich von Kettenrädern eines Stetigförderers, insbesondere einer Personenförderanlage, wie einer Rolltreppe oder eines Rollsteiges.
Durch die EP 0711 725 ist eine Einrichtung zur Führung eines Bandkontinuums für Fahrtreppen oder Fahrsteige bekannt, bei welchem die Kettenrolien mittels einer Stützschiene mit einer Laufbahn und mittels einer Ausgieichsschiene 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 einem Tangentenpunkt in den Eingriff mit dem Kettenrad. 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 der Polygoneffekt vermindert werden.
Bei der Umlenkung der Ketten von Stetigförderern, wie z. B. von Rolltreppen oder Rollsteigen durch ein Kettenrad treten Polygon- und Umlaufeffekte auf, die sich insbesondere auf die Laufruhe der Rolltreppe oder des Rollsteiges negativ auswirken. Gleiches gilt auch für andere mit Ketten als Antriebsmittel ausgerüstete Stetigförderer.
Der Polygoneffekt entsteht durch die vieleckförmige 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 Drehimpuises, 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 eines Kettenführungselementes durch Stöße zwischen Kette und Führung abgebaut.
Bei der herkömmlichen 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 z. B. 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.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung bereit zu stellen, mittels welchen die Polygon- und Umlaufeffekte vermieden werden können, so daß die Laufruhe der Stetigförderer, insbesondere der jeweiligen Personenförderanlage, wie einer Rolltreppe oder eines Rollsteiges, erheblich verbessert werden kann. Der konstruktive Aufwand soll hierbei in vertretbaren Grenzen gehalten werden, um die Wettbewerbsfähigkeit nicht nachteilig zu beeinflussen.
Dieses Ziel wird einerseits erreicht durch ein Verfahren zum Führen einer Kette im Bereich von Kettenrädern eines Stetigförderers, insbesondere einer Personenforderanlage, wie einer Rolltreppe oder eines Rollsteiges, indem die Kette dem jeweiligen Kettenrad geradlinig zugeführt wird, wobei nach dem Eingriff eines ersten Elementes eines ersten Kettengliedes des Kettentrums in das Kettenrad eine stetige Anpassung des wirksamen Kettenradius bei Einstellung einer konstanten Geschwindigkeit im Kettentrum herbeigeführt wird.
Dieses Ziel wird andererseits auch erreicht durch ein Verfahren zum Führen einer Kette im Bereich von Kettenrädern eines Stetigförderers, insbesondere einer Personenförderanlage, wie einer Rolltreppe oder eines Rollsteiges, indem die Kette dem jeweiligen Kettenrad geradlinig zugeführt und zunächst ein erstes Element eines ersten Kettengliedes des Kettentrums in Eingriff mit dem Kettenrad gebracht wird, wobei die Umlenkung des ersten Kettengliedes durch das Kettenrad erst dann erfolgt, nachdem ein zweites Element des ersten Kettengliedes durch Eingriff in das Kettenrad positioniert worden ist, und wobei die weiteren Kettenglieder des Kettentrums in gleicher Weise in das Kettenrad eingebracht und umgelenkt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Dieses Ziel wird darüber hinaus erreicht durch eine Einrichtung zum Führen einer Kette im Bereich von Kettenrädern eines Stetigförderers, insbesondere einer Personenförderanlage, wie
einer Rolltreppe oder eines Rollsteiges, mit mehreren Kettenrädern zur Umlenkung einer mit Transportelementen, insbesondere Stufen oder Paletten, verbundenen Kette, beinhaltend Laschen und diese miteinander verbindende Bolzen sowie mit den Transportelementen in Wirkverbindung stehende rollenartige Führungselemente, wobei das jeweilige Kettenrad insbesondere im Bereich seines Außendurchmessers zur Aufnahme der Kettenbolzen bzw. der Führungselemente schmal ausgeführt ist und in diesem Bereich stimflächenseitig mindestens ein sich im wesentlichen über die wirksame Abrollänge der Bolzen bzw. der Führungseiemente erstreckendes, insbesondere schienenartig ausgebildetes, Führungsprofil unmittelbar neben dem Kettenrad angeordnet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Kette wird dem Kettenrad, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, unterhalb der Tangentenrichtung geradlinig zugeführt. Nach dem Eingriff des Kettenrades erfolgt zunächst eine stetige Anpassung des wirksamen Kettenradius, so daß sich im Kettentrum eine konstante Geschwindigkeit einstellt. Die Anpassung des wirksamen Kettenradradius erfolgt durch eine Führung der Kettenrollen (ggf. der Bolzen allein, der Stufenrollen, der Schonrollen oder dgl. Rollen). Die Umlenkung der Kettenglieder durch das Kettenrad erfolgt erst, nachdem die zweite Rolle (ggf. der zweite Bolzen) des gleichen Kettengliedes durch Eingriff des Kettenrades fixiert wurde. Hierdurch wird ein Einfluß der nachfolgenden polygonartigen Anordnung der Kettenglieder auf die Geschwindigkeitsverhältnisse im Kettentrum vermieden.
Im Kettenauslauf des Kettenrades erfolgt die Kettenführung analog zum Ketteneinlauf, wodurch ebenfalls das Einrollen der Kette (Umlaufeffekt) sicher vermieden wird. Im Kettenauslauf wird die erste Rolle (ggf. der erste Bolzen) eines Kettengliedes erst dann freigegeben, wenn die 180 Drehung des jeweiligen Kettengliedes abgeschlossen ist.
Bei konstanter Winkelgeschwindigkeit ω des Kettenrades ergibt sich zwischen zwei Kettenradeingriffen
(α ≤ φ(t) ≤ α + δ)
-δ stellt hier den Teilungswinkel dar-
bei einem Abstand r zwischen Kettenrolle und Kettenradachse eine Kettentrumgeschwindigkeit
VT = ω x r x cos [φ(t)- α] 1
worin φ(t) der Drehwinkel des Kettenrades ist. α ist eine Phasenverschiebung, die durch die Art des Einlaufes der Kette in das Kettenrad definiert ist.
Die Formel 1. hat dann Gültigkeit, wenn φ sich zwischen den Werten α und + δ befindet. Dies gilt dann für ein jedes Kettenglied im Kettentrum.
Stellt man die Forderung nach einem konstanten VT folgt daraus, daß der Abstand zwischen Kettenrad und Kettenrolle in Abhängigkeit des Kettenraddrehwinkels φ(t) gemäß der Gleichung
r = p/cos [φ(t) - α] 2
angepaßt werden muß.
p steht für einen Proportionalitätsfaktor
p = (R/r) x cos (α) 3 wobei R den Radius des Kettenradteilkreises darstellt.
Im Polardiagramm aufgetragen beschreiben Gleichung (2) die Bahnkurve der Kettenrollen, die in diesem Falle eine Gerade repräsentiert. Im Kettentrum stellt sich dann eine konstante Geschwindigkeit ein, wenn die Kettenrollen im Kettenrad auf der Geraden geführt werden, die durch die geradlinige Kettenzuführung definiert ist.
Eine solche Kettenführung im treibenden Kettenrad ist automatisch dann gegeben, wenn der Kettenantrieb im geraden Teil des Kettentrums erfolgt. Es ergeben sich dann die Verhältnisse, wie sie auch beim geraden Triebstockantrieb vorliegen.
Bei der Kettenumlenkung über Kettenräder bzw. bei einem Kettenantrieb im Bereich eines Kettenrades, das die Kette gleichzeitig umlenken soll, kann die geradlinige Bewegung der Kette im Kettenrad selbstverständlich nur begrenzt erfolgen. Die Bewegung der Kettenrolle, in die das Kettenrad jeweils zuletzt eingegriffen hat, bzw. bei reiner Kettenumlenkung die letzte noch im Kettenrad befindliche Kettenrolle, ist jeweils für die Geschwindigkeit des Kettentrums bestimmend. Deshalb darf eine Drehung der Kettenglieder durch das treibende Kettenrad frühestens dann beginnen, wenn die zweite Kettenrolle des jeweiligen Kettengliedes durch den Eingriff des Kettenrades fixiert wurde. Bei einem rein umlenkenden Kettenrad muß die
Drehung des ablaufenden Kettengliedes spätestens dann vollzogen sein, wenn dessen erste Kettenrolle für die Geschwindigkeit im Kettentrum bestimmend wird.
Wird die Kettenzuführung auf einer Linie angeordnet, die den Teilkreis des Kettenrades als Sehne schneidet - wobei die Sehne mindestens die Länge der Kettenteilung aufweist - dann lassen sich die obengenannten Bedingungen für eine konstante Kettentrumgeschwindigkeit technisch einfach realisieren. Die Kettenrollen können in diesem Fall z.B. mit einer einfachen Führungsschiene durch das Kettenrad geführt werden.
Das Kettenrad ist, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, mit einer Evolventenverzahnung versehen, wie sie beispielsweise auch in geradlinig verlaufenden Triebstockantrieben eingesetzt wird. Die Kettenrollen werden bei Bedarf geteilt ausgeführt, so daß der auf der Führung befindliche Anteil abrollen kann, während der im Kettenrad befindliche fixiert ist.
Durch den Erfindungsgegenstand werden Stöße und die im St.d.T. auftretenden Probleme sicher vermieden, so daß die Laufruhe der Stetigförderer, insbesondere der Personenförderanlage, wie einer Rolltreppe oder eines Rollsteiges, beträchtlich erhöht werden kann. Die infolge dieser Stöße bisher auftretenden Schäden im Bereich der Kettenbauteile, des Kettenrades und des Antriebes werden durch die erfindungsgemäßen Vorschläge ausgeschlossen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 , 1 a, 1 b - Umlaufender Kettenstrang eines Stetigförderers mit Umlenkrädern und dazwischen angeordnetem Antrieb Figuren 2 und 3 - verschiedene Ansichten bzw. Teilschnitte des Einlaufbereiches einer
Kettenführung einer Kaufhausrolltreppe Figuren 4 und 5 - verschiedene Ansichten bzw. Teilschnitte des Einlaufbereiches der
Kettenführung eines Schwerlastrollsteiges Figur 6 - Bahnverlauf der Kettenrollen in Analogie zu den Figuren 2 und 3
Die Figuren 1 , 1a und 1b zeigen einen umlaufenden Kettenstrang 1 eines nicht weiter dargestellten Stetigförderers.der beispielsweise durch ein Plattenförderband gebildet sein kann. Erkennbar sind neben der Kette 1 die beiden Umlenkräder 2 sowie ein lediglich angedeuteter Antrieb 24 der zwischen den
Kettenrädern 2 vorgesehen ist. Wie der Ausschnittsdarstellung „X" zu entnehmen ist, wird die Kette 1 dem Antriebsrad 25, 25' geradlinig zugeführt, wobei die Kette 1 bei der Ausschnittsdar- steliung „X"a tangential in das Antriebsrad 25 'eingebracht wird und bei der Ausschnittsdarstellung „X"b unterhalb der Tangentenrichtung auf einer Sehne verlaufend in das Antriebsrad 25 eingreift.
Die Figuren 2 und 3 zeigen die Kettenführung einer Kette 1 um ein Kettenrad 2, das im Bereich seines Außendurchmessers 3 mit einer Evolventenverzahnung 4 versehen ist. Die Kette 1 ist als sogenannte Laschenkette ausgebildet, beinhaltend Kettenlaschen 5, Kettenbolzen 6 sowie Rollen 7,8, die mit den hier nicht weiter dargestellten Stufen der ebenfalls nicht dargestellten Rolltreppe in Wirkverbindung stehen. Die Rollen 7 stehen im Eingriff mit einer bis in den Bereich des Kettenrades 2 geführten Führungsbahn 9, die seitlich des schmal ausgeführten Kettenradaußenbereiches 10 vorgesehen ist. An die Führungsbahn 9 schließt sich im wesentlichen übergangslos eine zunächst geradlinig verlaufende, später gekrümmt ausgebildete Führungseinrichtung 11 in Form einer Führungsschiene an, auf welcher die Rollen 7 im Verlauf der Umlenkung der Kette 1 um das Kettenrad 2 abrollen. Die Umlenkung der einzelnen Kettenglieder erfolgt hierbei erst dann, wenn zwei Rollen 8 in Eingriff stehen mit der entsprechend ausgebildeten Evolventenverzahnung 4 des Kettenrades 2, so daß sie mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen können. Der ansonsten entstehende Polygoneffekt wird durch diese erfindungsgemäße Maßnahme vermieden. Im gekrümmt verlaufenden Bereich 12 der Führungsschiene 11 liegen die Kettenrollen 8 nicht im Grund der Zahnlücken 13 auf. In dieser Ausführungsform werden die Rollen 7,8 geteilt ausgeführt dergestalt, daß der auf der Führungsschiene 11 befindliche Anteil 7 abrollen kann, während der im Kettenrad 2 befindliche Anteil 8 fixiert ist. Mit 14 ist der Teilkreisdurchmesser und mit 15 der kleinste effektive Wirkkreis des Kettenrades 2 definiert. Der Außenbereich 10 des Kettenrades 2 ist, wie bereits angedeutet, schmaler ausgeführt als die Kette 1 , so daß die Kettenführung 11 unmittelbar neben dem Kettenrad 2 angeordnet werden kann. Die Führungsschiene 11 übernimmt hierbei die Aufgabe, den an der Rolle 7,8 wirkenden Kettenradradius anzupassen.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine ähnliche Ausführungsform, hier jedoch geeignet für einen nicht weiter dargestellten Schwerlastrollsteig.
Erkennbar sind folgende Bauteile: das Kettenrad 16, die auch hier als Laschenkette ausgeführte Kette 17, beinhaltend Kettenlaschen 18 und Kettenbolzen 19 sowie Schonrollen 20. Darüber hinaus sind weitere Rollen 21 vorgesehen, die mit den hier nicht weiter dargestellten Paletten des Rollsteiges in Wirkverbindung stehen. Die Rollen 21 stehen analog zu den Figuren 1 und 2 mit einer Führungsbahn 22 in Wirkverbindung, die seitlich des
Kettenrades 16 vorgesehen ist und im wesentlichen übergangslos in die ebenfalls als Schiene ausgebildete Führungseinrichtung 23 einmündet. Die Kette 17 wird analog zu den Figuren 2 und 3 dem Kettenrad 16 unterhalb der Tangentenrichtung geradlinig zugeführt. Nach dem Eingriff des Kettenrades 16 erfolgt zunächst eine stetige Anpassung des wirksamen Kettenradius, so daß sich im Kettentrum eine konstante Geschwindigkeit einstellt. Die Anpassung des wirksamen Kettenradius erfolgt hierbei durch die Führung der Schonrollen 20. Die Umlenkung der Kettenglieder durch das Kettenrad 16 erfolgt erst, nachdem die zweite Schonrolle 20 des jeweiligen Kettengliedes durch Eingriff des Kettenrades 16 fixiert wurde. Hierdurch wird der Einfluß der nachfolgenden polygonartigen Anordnung der Kettenglieder auf die Geschwindigkeitsverhältnisse im Kettentrum vermieden.
Im Kettenauslauf des Kettenrades 16 (nicht dargestellt) erfolgt die Kettenführung analog zum Ketteneiniauf, wodurch das Einrollen der Kette 17 (Umlaufeffekt) ebenfalls sicher vermieden wird. Der Einlauf der Kette 17 in das Kettenrad 16 erfolgt somit auf einer Sehne, die vorzugsweise genau der Kettenteilung entspricht.
Figur 6 zeigt den Bahnverlauf der Rollen 8 gemäß Figuren 2 und 3 (lediglich angedeutet) bezogen auf den Teilkreisdurchmesser 14 des Kettenrades 2, in dem Fall, daß die Sehnenlänge I genau der Kettenteilung δ entspricht. Dargestellt sind die minimalen und die maximalen Radien (rmjn und rmax). Die Kettenteilung ist hierbei mit I und der Teilungswinkel mit δ angegeben.
Wird die Kettenzuführung auf einer Linie angeordnet, die den Teilkreis des Kettenrades 2 als Sehne schneidet - wobei die Sehne mindestens die Länge der Kettenteilung I aufweist - dann lassen sich die Bedingungen für eine konstante Kettentrumgeschwindigkeit einfach realisieren. Die Rollen 8 können in diesem Fall z.B. mit einer einfachen Führungsschiene durch das Kettenrad 2 geführt werden. In Figur 6 ist für den Fall, daß die Sehnenlänge genau der Kettenteilung entspricht, die Bahn der Rolle 8 im Vergleich zum Teilkreis 14 dargestellt. Die Phasenverschiebung α entspricht in diesem Fall genau dem halben Teilungswinkel und läßt sich dementsprechend aus der Kettenteilung I und dem Teilkreisradius rmax berechnen (α = δ/2 = aresin (1/ [rmaχ]))- Figur 6 läßt auch erkennen, daß bei dieser Anordnung ein Umlaufeffekt im Kettenauslauf nicht auftreten kann, da die Kette 1 das Kettenrad 2 mit einer geradlinigen Bewegung verläßt.