WO2002088015A1 - Verfahren und einrichtung zur reduzierung des polygoneffektes im umlenkbereich von personenförderanlagen - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur reduzierung des polygoneffektes im umlenkbereich von personenförderanlagen Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B23/00—Component parts of escalators or moving walkways
    • B66B23/02—Driving gear
    • B66B23/022—Driving gear with polygon effect reduction means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B25/00—Control of escalators or moving walkways

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the polygon effect which occurs in the course of the deflection of a chain which can be used for a passenger conveyor, in particular an escalator or a moving walk.
  • DE-A 199 58 709 describes a method and a device for reducing the polygon effect in the deflection area of passenger conveyor systems.
  • the polygon effect is created by the polygonal support of the chain on the sprocket. As the angle of rotation increases, the effective radius on the sprocket varies, causing the chain speed to fluctuate between a maximum and a minimum value. When the sprocket is engaged, the chain rollers and the teeth of the sprocket have different speeds, which results in shocks.
  • the circulation effect is a consequence of the angular momentum that is transmitted from the chain wheel to the chain links and thus to the steps or pallets. After the chain has run out of the sprocket, this angular momentum is initially retained by the inertia of the system, which leads to the so-called rolling of the chain.
  • DE-A 100 20 787 describes an operating control device for an escalator, comprising an inverter for converting a three-phase mains alternating current into an alternating current of variable voltage and variable Frequency to control the operating speed of the escalator; a gear and a sprocket for driving a tread plate using a rotational force generated by an induction motor, and a current detector for detecting a current flowing in the induction motor, an operation controller for an escalator, comprising: a speed detector for detecting the rotational speed of the induction motor; a position detector for detecting the rotational position of the sprocket; and a control device that controls the converter to obtain a vibration torque compensating current by an output signal of the speed detector and the position detector; wherein the above current is added to an output current of a speed control device; an actual current detection value of the induction motor is subtracted from the resulting current value; and a
  • Pulse width modulation signal is generated accordingly.
  • the object of the invention is to further develop the method described in DE-A 199 58 709 and the device specified therein in such a way that the smooth running of the passenger conveyor system, in particular the escalator or moving walk, can be further improved.
  • This goal is achieved by a method for reducing the polygon effect which occurs in the course of the deflection of a chain which can be used for a passenger conveyor, in particular an escalator or a moving walkway, in that a different kind of the rotational speed of the deflection wheel acts directly or indirectly on the deflection wheel
  • the speed is superimposed and a position-dependent control of the speed is brought about in such a way that the speed fluctuations occurring in the drive with an essentially constant rotational frequency on the chain strand are determined, the compensation being achieved in that the deflection wheel is driven with a non-uniform rotational frequency.
  • a device for reducing the polygon effect occurring in the course of the deflection of a chain that can be used for a passenger conveyor, in particular an escalator or a moving walkway, with at least one electric drive motor, possibly connected to at least one transmission, which is directly or indirectly acts on the deflection wheel, the drive motor being connected to at least one power supply unit, in particular a frequency converter, so that the drive motor can be driven at a non-constant speed, at least one position sensor determining the phase position of the deflection wheel and these values being operatively connected to a function generator provides available control unit, the synchronized speed setpoint of which can be supplied to the power supply unit connected to the drive motor, in particular the frequency converter.
  • the invention thus realizes position-dependent control of the speed.
  • the speed fluctuations in the chain strand are significantly influenced by the number of teeth on the chain wheel (deflection wheel). Another factor is the geometry of the guide, which influences the entry of the chain into the chain wheel. Based on the fact that these speed fluctuations can be calculated, the same can accordingly be predetermined, so that no regulation intervening in the system is required, but rather a concrete control is given.
  • the necessary function can be determined by calculation and, if necessary, experimentally and then represents a fixed size that only has to be synchronized with the angular position of the sprocket during operation.
  • At least one position sensor is provided in the area of the sprocket, which determines the phase position of the sprocket and transmits the same to a control unit that interacts with a function generator that contains the mathematical function (s).
  • the synchronized speed setpoint is fed to the power supply device, in particular the frequency converter, via the control device.
  • FIG. 1 shows a schematic system representation of how the polygon effect of a sprocket system on the drive side can be influenced so positively that the smoothness of the one not shown Escalator or the escalator is improved.
  • the elements that are operatively connected to one another are addressed, namely the chain, the sprocket (deflection wheel), the transmission, the motor and the frequency converter.
  • the respective speed values are shown over time in the interfaces between chain and sprocket, sprocket and gear, gear and motor as well as motor and converter.
  • Said sprocket is associated with a position sensor which n is the position of the respective Frekalotten formed between two chain teeth 'of the sprocket determined and thus determines the phase position.
  • the value of the respective phase position of the chain wheel is fed to a downstream control unit that is operatively connected to a function generator.
  • the function generator contains the mathematical function (s) of the chain when it enters the sprocket (speed setpoint), so that in the area of the control unit only a comparison of the transmitted specific phase position of the sprocket with the specified speed setpoint has to take place.
  • the correct value is then fed to the converter as a synchronized speed setpoint, so that a corresponding speed value can then be superimposed on the chain wheel via the motor and gear.
  • position-dependent control of the speed thus takes place, whereby the smoothness of the passenger conveyor system can be increased considerably.
  • FIGS. 2 to 4 show comparative examples on the one hand of a conventional drive (FIG. 2) with the target state with the correct phase position (FIG. 3) and of the need for synchronization (FIG. 4).
  • the speed of the chain and the rotational frequency of the chain wheel are shown over time.
  • the rotational frequency of the chain wheel is constant, while the speed of the chain is provided as a curve-like function and the respective chain engagement in the chain wheel rotating at a constant rotational frequency is to be regarded as inconsistent.
  • FIG. 3 shows one possibility of realizing the invention, namely that the speed of the chain is made constant, while the rotational frequency of the chain wheel represents a curve-like function, seen over time.
  • the speed of the chain is made constant, while the rotational frequency of the chain wheel represents a curve-like function, seen over time.
  • other possibilities are also conceivable.
  • phase shift to be synchronized being stored as a mathematical function in the function generator and being made available to the control unit.
  • the control unit then only determines the deviation of the phase position of the sprocket provided by the position sensor, in comparison to the speed setpoint, the phase shift to be synchronized then being made available to the converter as a synchronized speed setpoint and thus to the sprocket via motor and transmission.

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  • Escalators And Moving Walkways (AREA)

Abstract

Verfahren zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung einer für einen Personenförderer, insbesondere eine Rolltreppe oder eines Rollsteiges, einsetzbaren Kette auftretenden Polygoneffektes, indem über den auf das Umlenkrad mittel- oder unmittelbar einwirkenden elektrischen Antrieb der Drehzahl des Umlenkrades eine andersartige Drehzahl überlagert wird, wobei eine positionsabhängige Steuerung Geschwindigkeit dahingehend herbeigeführt wird, dass die beim Antrieb mit im wesentlichen konstanter Drehfrequenz am Kettenstrang entstehenden Geschwindigkeitsschwankungen ermittelt werden und der Ausgleich dadurch erreicht wird, dass das Umlenkrad mit ungleichförmiger Drehfrequenz angetrieben wird.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Reduzierung des Polygoneffektes im Umlenkbereich von Personenförderanlagen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung einer für einen Personenförderer, insbesondere eine Rolltreppe oder einen Rollsteig, einsetzbaren Kette auftretenden Polygoneffektes.
In der DE-A 199 58 709 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reduzierung des Polygoneffektes im Umlenkbereich von Personenförderanlagen beschrieben.
Der Polygoneffekt entsteht durch die polygonförmige 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 Trägkeit des Systemes erhalten, was zu dem sogenannten Einrollen der Kette führt. Der Drehimpuls wird durch Reibung der Kette bzw. bei Vorhandensein eines Kettenführungselementes durch Stöße zwischen Kette und Führung abgebaut. In der DE-A 199 58 709 wurde abweichend zu den bisher bekannten, ausschließlich auf der mechanischen Seite vorgesehenen Modifizierungen, ein Konzept vorgestellt, welches eine Lösung von der elektrischen, nämlich der Antriebsseite her beinhaltet.
In der DE-A 100 20 787 ist ein Betriebssteuergerät für eine Rolltreppe beschrieben, beinhaltend einen Umrichter zum Umwandeln eines Dreiphasen- Netzwechselstroms in einen Wechselstrom variabler Spannung und variabler Frequenz, um die Betriebsgeschwindigkeit der Rolltreppe zu steuern; ein Getriebe und ein Kettenrad zum Antreiben einer Trittplatte unter Benutzung einer Rotationskraft, die von einem Induktionsmotor erzeugt wird, und einen Stromdetektor zum Erkennen eines Stroms, der in dem Indukstionsmotor fließt, ein Betriebssteuergerät für eine Rolltreppe, aufweisend: einen Drehzahldetektor zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit des Induktionsmotors; einen Positionsdetektor zum Erfassen der Rotationsposition des Kettenrades; und eine Steuervorrichtung, die den Umrichter zum Erzielen eines, das Vibrationsdrehmoment kompensierenden Stroms durch ein Ausgangssignal des Drehzahldetektors und des Positionsdetektors steuert; wobei der obige Strom zu einem ausgegebenen Strom eines Drehzahlsteuergerätes addiert wird; ein tatsächlicher Stromerkennungswert des Induktionsmotors von dem resultierenden Stromwert substrahiert wird; und ein
Impulsbreitenmodulsationssignal dementsprechend erzeugt wird.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, das in der DE-A 199 58 709 beschriebene Verfahren sowie die darin angeführte Einrichtung dergestalt weiterzubilden, daß die Laufruhe der Personenförderanlage, insbesondere der Rolltreppe bzw. des Rollsteiges, weiterhin verbessert werden kann.
Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung einer für einen Personenförderer, insbesondere eine Rolltreppe oder eines Rollsteiges, einsetzbaren Kette auftretenden Polygoneffektes, indem über den auf das Umlenkrad mittel- oder unmittelbar einwirkenden elektrischen Antrieb der Drehzahl des Umlenkrades eine andersartige Drehzahl überlagert und eine positionsabhängige Steuerung der Geschwindigkeit dahingehend herbeigeführt wird, daß die beim Antrieb mit im wesentlichen konstanter Drehfrequenz am Kettenstrang entstehenden Geschwindigkeitsschwankungen ermittelt werden, wobei der Ausgleich dadurch erreicht wird, daß das Umlenkrad mit ungleichförmiger Drehfrequenz angetrieben wird. Vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Das Ziel wird ebenfalls erreicht durch eine Einrichtung zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung einer für einen Personenförderer, insbesondere eine Rolltreppe oder einen Rollsteig, einsetzbaren Kette auftretenden Polygoneffektes, mit mindestens einer, gegebenenfalls mit mindestens einem Getriebe verbundenen elektrischen Antriebsmotor, der mittel- oder unmittelbar auf das Umlenkrad einwirkt, wobei der Antriebsmotor mit mindestens einem Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere einem Frequenzumrichter, verbunden ist, so daß der Antriebsmotor mit einer nicht konstanten Drehzahl antreibbar ist, wobei mindestens ein Positionssensor die Phasenlage des Umlenkrades ermittelt und diese Werte einem mit einem Funktionsgenerator in Wirkverbindung stehenden Steuergerät zur Verfügung stellt, dessen synchronisierter Drehzahlsollwert dem mit dem Antriebsmotor verbundenen Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere dem Frequenzumrichter, zuführbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.
Mit der Erfindung wird somit eine positionsabhängige Steuerung der Geschwindigkeit realisiert. Die Geschwindigkeitsschwankungen im Kettenstrang werden wesentlich von der Zähnezahl des Kettenrades (Umlenkrades) beeinflußt. Ein weiterer Faktor ist die Geometrie der Führung, die den Einlauf der Kette in das Kettenrad beeinflusst. Fußend darauf, daß diese Geschwindigkeitsschwankungen berechenbar sind, sind selbige demzufolge vorbestimmbar, so daß keine in das System eingreifende Regelung benötigt wird, vielmehr eine konkrete Steuerung gegeben ist. Die notwendige Funktion kann rechenerisch und bedarfsweise experimentell ermittelt werden und stellt dann eine fest eingestellte Größe dar, die im laufenden Betrieb nur noch mit der Winkellage des Kettenrades synchronisiert werden muß. Zu diesem Zweck ist im Bereich des Kettenrades mindestens ein Positionssensor vorgesehen, der die Phasenlage des Kettenrades ermittelt und selbige an ein mit einem Funktionsgegerator, der die mathematische(n) Funktion(en) beinhaltet, zusammenwirkenden Steuergerät übermittelt. Über das Steuergerät wird der synchronisierte Drehzahlsollwert der Leistungsversorgungseinrichtung, insbesondere dem Frequenzumrichter, zugeleitet.
Besonderen Sinn macht die Erfindung, indem die Kettenteilung auf etwa 200 mm (halbe Stufenteilung) und ggf. auch auf etwa 400 mm (volle Stufenteilung) erhöht wird, wodurch die bei bisherigen Kettenradsystemen notwendige Grenzzähnezahl der Kettenräder von allgemein üblich Z = 17 erheblich unterschritten werden kann. Durch diese Maßnahme kann eine beträchtliche Kosteneinsparung bei Rolltreppen und Rollsteigen herbeigeführt werden.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.
Es zeigen
Figur 1 Prinzipskizze des Systemaufbaues
Figuren 2 bis 4 Vergleichende Gegenüberstellung einer konventionellen
Antriebsart mit dem Erfindungsgegenstand
Figur 1 ist eine schematische Systemdarstellung zu entnehmen, wie der Polygoneffekt eines Kettenradsystemes auf Seiten 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 Kettenzähne'n 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 Funktionsgegerator 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.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen vergleichende Beispiele einerseits eines konventionellen Antriebes (Figur 2) mit dem Sollzustand bei korrekter Phasenlage (Figur 3) sowie des Synchronisierungsbedarfes (Figur 4). 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.
Figur 3 zeigt eine Möglichkeit die Erfindung 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.
Der Synchronisierungsbedarf ist in Figur 4 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.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Verfahren zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung einer für einen Personenförderer, insbesondere eine Rolltreppe oder eines Rollsteiges, einsetzbaren Kette auftretenden Polygoneffektes, indem über den auf das Umlenkrad mittel- oder unmittelbar einwirkenden elektrischen Antrieb der Drehzahl des Umlenkrades eine andersartige Drehzahl überlagert und eine positionsabhängige Steuerung der Geschwindigkeit dahingehend herbeigeführt wird, daß die beim Antrieb mit im wesentlichen konstanter Drehfrequenz am Kettenstrang entstehenden Geschwindigkeitsschwankungen ermittelt werden, wobei der Ausgleich dadurch erreicht wird, daß das Umlenkrad mit ungleichförmiger Drehfrequenz angetrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die mathematische Funktion ermittelt wird, und daß selbige dann eine fest eingestellte Größe bildet, die im Betriebszustand lediglich mit der Winkellage (Phasenlage) des Kettenrades synchronisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ketten mit Kettenteilungen, entsprechend einer halben Stufen- bzw. Palettenteilung, inbesondere von etwa 200 mm, eingesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ketten mit Kettenteilungen, entsprechend einer vollen Stufen- bzw. Palettenteilung, insbesondere von etwa 400 mm, eingesetzt werden.
5. Einrichtung zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung einer für einen Personenförderer, insbesondere eine Rolltreppe oder einen Rollsteig, einsetzbaren Kette auftretenden Polygoneffektes, mit mindestens einer, gegebenenfalls mit mindestens einem Getriebe verbundenen elektrischen Antriebsmotor, der mittel- oder unmittelbar auf das Umlenkrad einwirkt, wobei der Antriebsmotor mit mindestens einem Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere einem Frequenzumrichter, verbunden ist, so daß der Antriebsmotor mit einer nicht konstanten Drehzahl antreibbar ist, wobei mindestens ein Positionssensor die Phasenlage des Umlenkrades ermittelt und diese Werte einem mit einem Funktionsgenerator in Wirkverbindung stehenden Steuergerät zur Verfügung stellt, dessen synchronisierter Drehzahlsollwert dem mit dem Antriebsmotor verbundenen Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere dem Frequenzumrichter, zuführbar ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator diejenige(n) mathematische(n) Funktion(en) der Kette beim Einlauf in das Umlenkrad beinhaltet.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette als Antriebsorgan des Personenförderers eine Teilung entsprechend einer halben Stufen- bzw. Palettenteilung, insbesondere von etwa 200 mm aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette als Antriebsorgan des Personenförderers eine Teilung entsprechend einer vollen Stufen- bzw. Palettenteilung, insbesondere von etwa 400 mm aufweist.
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