WO2008014938A1 - Fahrtreppe - Google Patents

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WO2008014938A1
WO2008014938A1 PCT/EP2007/006676 EP2007006676W WO2008014938A1 WO 2008014938 A1 WO2008014938 A1 WO 2008014938A1 EP 2007006676 W EP2007006676 W EP 2007006676W WO 2008014938 A1 WO2008014938 A1 WO 2008014938A1
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WO
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sprocket
chain
escalator
lever arm
escalator according
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PCT/EP2007/006676
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WO2008014938A8 (de
Inventor
Burkhard Grobbel
Original Assignee
Ketten Wulf Betriebs-Gmbh
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Publication date
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Application filed by Ketten Wulf Betriebs-Gmbh filed Critical Ketten Wulf Betriebs-Gmbh
Priority to PL07786388T priority Critical patent/PL2049428T3/pl
Priority to ES07786388T priority patent/ES2402824T3/es
Priority to JP2009522151A priority patent/JP5461182B2/ja
Priority to EP07786388A priority patent/EP2049428B1/de
Priority to US12/376,018 priority patent/US8286778B2/en
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Publication of WO2008014938A8 publication Critical patent/WO2008014938A8/de
Priority to US13/116,075 priority patent/US8292059B2/en
Priority to US13/116,070 priority patent/US8292058B2/en

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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
    • B66B23/00—Component parts of escalators or moving walkways
    • B66B23/02—Driving gear
    • B66B23/026—Driving gear with a drive or carrying sprocket wheel located at end portions

Definitions

  • the present invention relates to an escalator according to the preamble of claim 1 or the preamble of claim 2.
  • escalator should include both escalators with stairs, as they are used for example in department stores, as well as moving walks with pallets, such as those used at airports.
  • a link chain G and a partially wrapped by this sprocket R are schematically shown to define some terms in advance.
  • the joint chain G comprises hingedly interconnected chain links K, which are connected via a pivot point P hinged together.
  • the exemplified sprocket K has 8 teeth Z, between which tooth spaces are arranged, in which the pivot points P can engage.
  • the pitch angle ⁇ between two teeth or two tooth gaps is 45 ° in the example shown.
  • an inlet angle ⁇ is located, which can be caused for example by a joint chain G deflecting guide.
  • the lead-in angle ⁇ is measured between the actual output direction of the link chain G and the perpendicular S on the connecting line between the detachment point A of the link chain G from the sprocket R and the rotational axis D of the sprocket R.
  • the entry angle ⁇ is about 1 1 ° in the example shown.
  • an instantaneous wrap angle ⁇ is shown, which corresponds to the circumferential angle between two detachment points A of the link chain G of the sprocket R and is equal to 180 ° in the illustrated case.
  • a mean wrap angle ⁇ is assumed that is greater than or equal to the minimum wrap angle and less than or equal to the maximum wrap angle.
  • an effective lever arm H eff is located on the upper side of the sprocket R, which corresponds to the vertical distance between the line of action W of the force, in particular tensile force of the link chain G and the axis of rotation D of the sprocket R.
  • the effective lever arm H e ff also fluctuates during movement of the articulated chain due to the articulated detachment of the articulated chain, in particular due to the polygonal (polygonal support) of the chain around the chain wheel.
  • the effective lever arm He f f ' is slightly smaller, because due to the slightly tilted line of action W of the force of the link chain G, the effective lever arm H eff ' no longer passes through the separation point A.
  • conveyor chains which are designed as so-called step chains or pallet chains, driven and also attached to these.
  • the conveyor chains have three or four divisions, including three or four joints, per level.
  • the sprockets used have about 16 to 25 teeth. This relatively high number is chosen to minimize the so-called polygon effect.
  • the polygon effect is caused by the fluctuating effective lever arm H eff (see Fig. 1).
  • Sprockets are usually driven at a constant angular velocity. Due to fluctuating effective lever arms, the speed of the step chains fluctuates, as a result of constant acceleration and deceleration of the moving masses (chains, axes, steps), mass forces are generated which are introduced as disturbing forces or torques in the step / pallet chains or in the drive and partially there lead shortened life or represent an order of magnitude, which must be considered in the design of the particular drive components.
  • the moving parts in an escalator together with the surrounding steel structure represent a vibratory spring-mass system.
  • this spring-mass system can have very unfavorable operating points as a function of the number of teeth of the sprockets, the driving speed and the load.
  • step / pallet chain there are the high costs for the step / pallet chain. The more divisions it has, the more joints per step or per meter, the higher their costs. In addition, there are then per stage / pallet a larger number of bodies that are subject to wear. Over the operating period of the escalator, keeping the maximum permissible gap between the steps / pallets as long as possible is a very important criterion.
  • An escalator of the type mentioned above is known from the European patent application EP 1 344 740 A1.
  • the escalator described therein has a polygon compensated driven over the upper strand sprocket around which partially runs a joint chain.
  • the sprocket has an odd number of teeth. Due to the odd number of teeth of Untertrum runs not polygonkompensiert, but on the contrary extremely non-uniform. Since the bottom strand Also, with masses such as the masses of chains, rollers, axles and steps or pallets, this non-uniformity gives rise to forces transmitted to the steps or pallets in the upper run.
  • Such an escalator may run comparatively quiet in the heavily laden state due to the large quotient between the mass in the upper strand to the mass in the lower strand. In the unloaded or only a few persons occupied condition, she will also run in the upper strand very restless.
  • the problem underlying the present invention is to provide a device of the type mentioned, which runs comparatively quiet even with a relatively small number of teeth of the at least one sprocket.
  • the effective lever arm of the chain on the at least one sprocket in the upper run is substantially equal to the effective lever arm of the chain on the at least one sprocket in the lower run.
  • this causes not only the upper run to run at a constant speed, but also the lower run.
  • step or pallet chains of significantly increased pitch namely, for example, chain pitching half step division or chain pitch equal step spacing to use and / or reduce the required space.
  • the first sprocket and the second sprocket are offset from one another operated such that at minimum effective lever arm on the first sprocket in the same strand the effective lever arm on the second sprocket is not minimal, preferably at most ⁇ 20% of the difference between maximum and minimum value deviates from the maximum value, in particular maximum.
  • the angular position of the first sprocket may be different from that of the second sprocket by at least ⁇ 30%, preferably by at least ⁇ 40% of a pitch angle, in particular by half a pitch angle. Due to this antiphase of the two sprockets, a reciprocating motion of the second sprocket formed, for example, as a deflection wheel is reduced.
  • the escalator comprises at least one guide which can influence the entry angle of the chain to the first and / or the second sprocket, wherein the at least one guide is arranged such that the entry angle is smaller than the minimum effective lever arm at maximum effective lever arm.
  • Fig. 1 shows schematically a sprocket and a link chain for clarity of terms used
  • Figure 2 is a schematic side view of an escalator according to the invention with a Umlenkkettenrad.
  • Figure 3 is a schematic side view of an escalator according to the invention with a deflecting bow instead of Umlenkkettenrades.
  • Fig. 4 is a schematic enlarged view of several for the function of the escalator according to FIG. 2 essential components.
  • the escalator shown in FIG. 2 comprises a chain 1 designed as a link chain, which revolves around a first, driven sprocket 2 and a second sprocket 3 serving as a deflecting wheel.
  • Each of the sprockets 2, 3 has six, only schematically indicated teeth.
  • With the chain 1, the non-illustrated steps or pallets of the escalator are connected.
  • Fig. 2 and Fig. 3 only a circumferential handrail 4 is indicated, which can be used by a user during the movement of the escalator.
  • the chain 1 forms an upper strand 5 between the sprockets 2, 3 at the top in each case in FIG. 2 to FIG. 4 and a sub-tower 6 at the bottom in each case in FIGS. 2 to 4.
  • the first sprocket 2 is polygon für sar of a drive motor 7 via a drive chain 8 or Polygon compensated driven. This can be achieved for example in the illustrated embodiment by engaging in the drive chain 8, non-circular wheel 9. Further possibilities of a polygon-compensated drive are known from WO 03/036129 A1, which is explicitly made part of the present disclosure.
  • the polygonal-compensated drive allows the first sprocket 2 to be driven at a non-constant angular velocity in such a way that the driven chain 1 runs at a constant or almost constant speed.
  • the handrail 4 is driven by the drive motor 7, the handrail 4 is driven at a constant angular velocity.
  • the second sprocket 3 is slidably supported by means of a movable attachment 10.
  • a radial line 12 extending through one of the support points 11 of the chain 1 with the horizontal 13 in FIG. 4 on the first sprocket 2 encloses an angle ⁇ which is approximately equal to 60 °.
  • a radial line 15 running through the corresponding bearing point 14 of the chain 1 with the horizontal 13 in FIG. 4 on the second sprocket 3 encloses an angle ⁇ which is approximately equal to 30 °.
  • the angular positions of the sprockets 2, 3 thus differ by 30 °, which corresponds to half a pitch angle of the six teeth having sprockets 2, 3, because the pitch angle is equal to 360 ° by the number of teeth.
  • Fig. 4 From Fig. 4 are guides 18, 19 can be seen, which can specify the entry angle ⁇ i, (J) 2 of the chain 1 on the sprockets.
  • the guide 18 so far down in Fig. 4 and the guide 19 as far above in Fig. 4 arranged that the entry angle ⁇ i at minimum effective lever arm 16, 16 '(see first sprocket 2 in Fig. 4) is significantly smaller than the entry angle ⁇ 2 at maximum effective lever arm 17, 17 '(see second sprocket 3 in Fig. 4).
  • a deflecting bend 20 is provided.
  • the radius is chosen so that even at the deflection arc 20 of the effective lever arm (not shown) in the upper run 5 is equal to the effective lever arm in the lower strand 6.
  • the guides 18, 19 guide the chain 1 into the deflection arc in such a way that the entry angle is significantly smaller with minimal effective lever arm than the entry angle with maximum effective lever arm.
  • the circulation arc 20, the first sprocket 2 and the chain 1 can be designed and arranged such that if and only if acting on the first sprocket 2, the chain 1 with a minimum effective lever arm 16, 16 ', the chain 1 engages the deflecting bow 20 with a maximum effective lever arm, and vice versa.
  • the number of teeth of the sprockets 2, 3 used is straight. This applies to the case that the wrap angle of the chain 1 is about 180 °, which is the normal case for escalators / moving walks. It is crucial that the effective lever arm on the side of the upper run is always substantially identical to the effective lever arm on the side of the lower run. This causes, when designed on the upper strand polygon compensation that not only the upper strand runs at a constant speed but also the lower strand (in the case of odd number of teeth at 180 ° wrap the bottom strand would run with about twice as high unevenness as a conventional, so not polygonkompensierter drive ).
  • the wrap angle can also be performed deviating from 180 ° under the condition that the effective lever arms are identical in the upper and lower run. This means that the number of teeth and the wrap angle must then be adjusted for this case. In compliance with this condition, uniform chain speeds are set in the upper and in the lower run, which are necessary for the smooth running of the escalator / moving walk.
  • the sprockets 2, 3 run at non-constant angular velocity and this effect with a smaller number of teeth is greater, it must be noted that they are as light as possible, so running with little moment of inertia, so that the forces exerted by you on the chains / stages / pallets disturbing forces are possible low. In particular, at the farther from the fulcrum point points to ensure weight optimization and, where appropriate, appropriate relief recesses or the like are provided.
  • the division can be very large, namely 1/1 or der A the step / pallet pitch and the number of teeth very small, namely up to 6 or 4, can here so large linear movement of the second , as sprocket serving sprocket 3 and the deflector 20 come about that this is a disturbing for the smoothness of the escalator / moving walk component. It arise from this large linear movement of the Umlenkstation disturbing mass forces and it can also cause disturbing noises. Particularly unfavorable is the constellation when drive and Umlenkkettenrad have the same angular position (measured for example by the angle ⁇ or ß a sprocket corner relative to the horizontal).
  • first and the second sprocket 2, 3 should preferably have the same number of teeth. Deviations from the same number of teeth in the range ⁇ 30% are tolerable.
  • the leadership of the chains is important.
  • the in one embodiment of the escalator according to the invention used guides 18, 19 cause a running in of the chain 1 on the sprockets 2, 3 just above the minimum effective lever arm. Furthermore, they are optionally curved at their ends, which causes the chains 1 is given a speed component in the radial direction shortly before hitting the sprockets 2, 3 or after their expiration of the sprockets 2, 3 on the guides.
  • the impact component of the chain link points in the tooth gaps of the sprockets or on the guides 18, 19 is thus significantly reduced, resulting in much lower noise and more favorable running properties.
  • Chain guides which cause a tangential entry of the chains on the sprockets and thus reduce inlet noise (chain - sprocket), can not be used in an escalator according to the invention, because at the realized there low numbers of sprockets and the resulting angle ratios, the burden on the Rollers are much too large or the rollers for these loads would be dimensioned, which would make this much more expensive.
  • the guides would result in a large oscillating movement of the deflection station with corresponding disadvantages as already mentioned above.
  • the correct height of the guide 18, 19 between minimum and maximum effective lever arm in the vicinity of the minimum lever arm causes the oscillating movement of the deflection station to become almost zero when the machine is running, which has absolutely positive effects on the smooth running.
  • the rollers are loaded only very slightly in this arrangement of the guides. So you can use relatively inexpensive rollers.
  • the optimal height of the chain guide is determined as follows: The chain links buckle at a certain angle as they leave the guides 18, 19. One can draw there drawing or mentally small right-angled triangles whose hypotenuse is the considered chain link, one of the catheters is formed by the horizontal. Using the trigonometric functions, all dimensions can be calculated.

Abstract

Fahrtreppe, umfassend eine Mehrzahl von Stufen oder Paletten, eine Kette (1) für den Antrieb der Stufen oder Paletten, mindestens ein Kettenrad (2, 3), um das die Kette (1) teilweise umläuft, wobei die Kette (1) ausgehend von dem Kettenrad (2, 3) einen Obertrum (5) und einen Untertrum (6) bildet, sowie Mittel zur Polygonkompensation der Bewegung des mindestens einen Kettenrades (2, 3), wobei der wirksame Hebelarm (16, 17) der Kette (1) an dem mindestens einen Kettenrad (2, 3) im Obertrum (5) im wesentlichen gleich dem wirksamen Hebelarm ( 16', 17') der Kette (1) an dem mindestens einen Kettenrad (2, 3) im Untertrum (6) ist.

Description

„Fahrtreppe"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrtreppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder dem Oberbegriff des Anspruchs 2.
Definitionen:
Der Begriff Fahrtreppe soll sowohl Fahrtreppen mit Treppenstufen umfassen, wie sie beispielsweise in Kaufhäusern Verwendung finden, als auch Fahrsteige mit Paletten, wie sie beispielsweise auf Flughäfen Verwendung finden.
In Fig. 1 sind schematisch eine Gelenkkette G und ein von dieser teilweise umschlungenes Kettenrad R abgebildet, um einige Begriffe vorab zu definieren. Die Gelenkkette G umfasst gelenkig miteinander verbundene Kettenglieder K, die über einen Drehpunkt P gelenkig miteinander verbunden sind. Das beispielhaft abgebildete Kettenrad K weist 8 Zähne Z auf, zwischen denen Zahnlücken angeordnet sind, in die die Drehpunkte P eingreifen können. Der Teilungswinkel τ zwischen zwei Zähnen bzw. zwei Zahnlücken ist im abgebildeten Beispiel 45°.
Weiterhin ist in Fig. 1 an der unteren Seite des Kettenrades ein Einlaufwinkel φ eingezeichnet, der beispielsweise durch eine die Gelenkkette G ablenkende Führung hervorgerufen werden kann. Der Einlaufwinkel φ wird zwischen der tatsächlichen Ausgangsrichtung der Gelenkkette G und der Senkrechten S auf der Verbindungslinie zwischen Ablösepunkt A der Gelenkkette G von dem Kettenrad R und der Drehachse D des Kettenrades R gemessen. Der Einlaufwinkel φ ist im abgebildeten Beispiel etwa 1 1 ° . In Fig. 1 ist ein momentaner Umschlingungswinkel υ eingezeichnet, der dem umlaufenden Winkel zwischen zwei Ablösepunkten A der Gelenkkette G von dem Kettenrad R entspricht und im abgebildeten Fall gleich 180° ist. Wenn ein Kettenglied K von dem Kettenrad R abhebt wird sich der momentane Umschlingungswinkel υ sprunghaft verkleinern, weil bei unterschiedlichem Einlaufwinkel φ oben und unten beispielweise auf der Oberseite ein Kettenglied K abhebt, gleichzeitig auf der Unterseite das nächste Kettenglied K aber noch nicht aufliegt. Daher wird im Nachfolgenden von einem mittleren Umschlingungswinkel υ ausgegangen, der größer oder gleich dem minimalen Umschlingungswinkel und kleiner oder gleich dem maximalen Umschlingungswinkel ist.
Weiterhin ist an der oberen Seite des Kettenrades R ein effektiver Hebelarm Heff eingezeichnet, der dem senkrechten Abstand zwischen der Wirklinie W der Kraft, insbesondere Zugkraft der Gelenkkette G und der Drehachse D des Kettenrades R entspricht. Wie der momentane Umschlingungswinkel υ schwankt auch der effektive Hebelarm Heff während der Bewegung der Gelenkkette aufgrund des gliedweisen Ablösens der Gelenkkette, insbesondere aufgrund der polygonalen (vieleckförmigen Auflage) der Kette um das Kettenrad. An der unteren Seite des Kettenrades R ist der effektive Hebelarm Heff' etwas kleiner, weil aufgrund der etwas verkippten Wirklinie W der Kraft der Gelenkkette G der effektive Hebelarm Heff' nicht mehr durch den Ablösepunkt A verläuft.
Stand der Technik:
Bei Fahrtreppen beziehungsweise Fahrsteigen werden in der Regel deren Stufen oder Paletten, insbesondere beidseitig, durch Förderketten, die als sogenannte Stufenketten oder Palettenketten ausgebildet sind, angetrieben und auch an diesen befestigt. Üblicherweise haben die Förderketten drei oder vier Teilungen, also auch drei oder vier Gelenke, pro Stufe. Die verwendeten Kettenräder haben etwa 16 bis 25 Zähne. Diese verhältnismäßig hohe Zahl wird gewählt, um den sogenannten Polygoneffekt zu minimieren.
Der Polygoneffekt entsteht durch den schwankenden effektiven Hebelarm Heff (siehe Fig. 1 ). Kettenräder werden üblicherweise mit konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben. Durch schwankende effektive Hebelarme schwankt die Geschwindigkeit der Stufenketten, durch ständige Beschleunigung und Verzögerung der bewegten Massen (Ketten, Achsen, Stufen) entstehen Massenkräfte, die als störende Kräfte beziehungsweise Drehmomente in die Stufen- /Palettenketten beziehungsweise in den Antrieb eingeleitet werden und dort teilweise zu verkürzter Lebensdauer führen beziehungsweise eine Größenordnung darstellen, die bei der Auslegung insbesondere der Antriebskomponenten zu berücksichtigen ist. Außerdem stellen die bewegten Teile in einer Fahrtreppe zusammen mit dem umgebenden Stahlbau ein schwingfähiges Feder-Masse-System dar. Insbesondere sind hier Ketten als Federn und Stufen, Achsen (falls vorhanden), Rollen, die transportierten Menschen (auf den Stufen beziehungsweise Paletten) und wiederum die Ketten als Massen zu sehen. Dieses Feder-Masse-System kann je nach Parametern sehr ungünstige Betriebspunkte in Abhängigkeit von Zähnezahl der Kettenräder, Fahrgeschwindigkeit sowie Beladung haben.
In der Praxis begegnet man diesem Sachverhalt üblicherweise durch Reduzierung der Kettenteilung und Erhöhung der Zähnezahl. Mit sinkender Teilung und steigender Zähnezahl wird der Polygoneffekt geringer, bis schließlich ein Maß erreicht wird, bei dem der Polygoneffekt in der Praxis so gering ist, also die Bewegung der Ketten / Stufen / Paletten so gleichmäßig ist, dass der Polygoneffekt praktisch nicht mehr stört, jedoch immer noch vorhanden ist. Auch wurden Führungen im Bereich der Kettenräder installiert, die einen tangentialen Einlauf der Kette auf die Kettenräder bewirken. Das primäre Ziel dieser Maßnahme ist, das Einlaufgeräusch der Kette auf die Kettenräder zu reduzieren. Auch der Polygoneffekt wird hierbei reduziert, jedoch nicht kompensiert.
Die konventionelle Bauweise mit relativ geringer Kettenteilung und relativ großer Kettenrad-Zähnezahl hat jedoch entscheidende Nachteile.
Zuerst sind die hohen Kosten für die Stufen- / Palettenkette zu nennen. Je mehr Teilungen diese hat, desto mehr Gelenke pro Stufe oder pro Meter, umso höher ihre Kosten. Außerdem existieren dann pro Stufe / Palette eine größere Anzahl von Stellen, die einem Verschleiß unterliegen. Über den Betriebszeitraum der Fahrtreppe ist die möglichst lange Einhaltung des maximal zulässigen Spaltmaßes zwischen den Stufen / Paletten ein sehr wichtiges Kriterium.
Bedingt durch hohe Zähnezahlen der Kettenräder haben diese relativ große Durchmesser und benötigen viel Bauraum, insbesondere für die Antriebsstation. Dadurch geht in Gebäuden kostbarer Raum verloren. Bedingt durch große Durchmesser werden hohe Antriebsmomente erforderlich, was entsprechende Kosten für die Antriebe mit sich bringt.
Eine Fahrtreppe der eingangs genannten Art ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 344 740 A1 bekannt. Die darin beschriebene Fahrtreppe weist ein über den Obertrum polygonkompensiert angetriebenes Kettenrad auf, um das teilweise eine Gelenkkette läuft. Das Kettenrad weist eine ungerade Zähnezahl auf. Durch die ungerade Zähnezahl läuft der Untertrum nicht polygonkompensiert, sondern im Gegenteil äußerst ungleichförmig. Da der Untertrum ebenfalls mit Massen behaftet ist, wie beispielsweise die Massen der Ketten, Rollen, Achsen und Stufen oder Paletten, entstehen aus dieser Ungleichförmigkeit Kräfte, die sich auf die Stufen oder Paletten im Obertrum übertragen. Eine derartige Fahrtreppe wird möglicherweise im schwer beladenen Zustand aufgrund des großen Quotienten zwischen der Masse im Obertrum zur Masse im Untertrum vergleichsweise ruhig laufen. Im unbeladenen oder nur mit wenigen Personen besetzten Zustand wird sie auch im Obertrum sehr unruhig laufen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die auch bei vergleichsweise geringer Zähnezahl des mindestens einen Kettenrades vergleichsweise ruhig läuft.
Zusammenfassung der Erfindung:
Dies wird erfindungsgemäß durch die Fahrtreppe der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen eines der Ansprüche 1 oder 2 oder 3 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der wirksame Hebelarm der Kette an dem mindestens einen Kettenrad im Obertrum im wesentlichen gleich dem wirksamen Hebelarm der Kette an dem mindestens einen Kettenrad im Untertrum ist. Dies bewirkt bei beispielsweise auf den Obertrum ausgelegter Polygonkompensation, dass nicht nur der Obertrum mit konstanter Geschwindigkeit läuft, sondern auch der Untertrum. Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt es, Stufen- beziehungsweise Palettenketten mit wesentlich vergrößerter Teilung, nämlich beispielsweise Kettenteilung gleich halber Stufenteilung oder Kettenteilung gleich Stufenteilung zu verwenden und/oder den benötigten Bauraum zu reduzieren.
Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass das erste Kettenrad und das zweite Kettenrad derart versetzt gegeneinander betrieben werden, dass bei minimalem wirksamem Hebelarm am ersten Kettenrad im gleichen Trum der wirksame Hebelarm am zweiten Kettenrad nicht minimal ist, vorzugsweise höchstens um ± 20% der Differenz zwischen maximalem und minimalem Wert von dem maximalen Wert abweicht, insbesondere maximal ist. Dazu kann beispielsweise die Winkelstellung des ersten Kettenrades von der des zweiten Kettenrades um mindestens ± 30%, vorzugsweise um mindestens ± 40% eines Teilungswinkels, insbesondere um einen halben Teilungswinkel verschieden sein. Durch diese Gegenphasigkeit der beiden Kettenräder wird eine Hin- und Herbewegung des beispielsweise als Umlenkrad ausgebildeten zweiten Kettenrades verkleinert.
Gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass die Fahrtreppe mindestens eine Führung umfasst, die den Einlaufwinkel der Kette auf das erste und/oder das zweite Kettenrad beeinflussen kann, wobei die mindestens eine Führung derart angeordnet ist, das der Einlaufwinkel bei minimalem wirksamem Hebelarm kleiner ist als bei maximalem wirksamem Hebelarm. Eine derartige Anordnung der Führung bewirkt, dass bei laufender Maschine die oszillierende Bewegung der Umlenkstation nahezu Null wird, was sich hinsichtlich der Laufruhe absolut positiv auswirkt. Außerdem sind bei dieser Anordnung der mindestens einen Führung die Laufrollen nur sehr gering belastet. Es besteht also die Möglichkeit, relativ kostengünstige Laufrollen zu verwenden. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 schematisch ein Kettenrad und eine Gelenkkette zur Verdeutlichung verwendeter Begriffe;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fahrtreppe mit einem Umlenkkettenrad;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fahrtreppe mit einem Umlenkbogen anstelle eines Umlenkkettenrades;
Fig. 4 eine schematische vergrößerte Ansicht mehrerer für die Funktion der Fahrtreppe gemäß Fig. 2 wesentlicher Komponenten.
Die aus Fig. 2 ersichtliche Fahrtreppe umfasst eine als Gelenkkette ausgeführte Kette 1 , die um ein erstes, angetriebenes Kettenrad 2 und ein zweites, als Umlenkrad dienendes Kettenrad 3 umläuft. Jedes der Kettenräder 2, 3 weist sechs, nur schematisch angedeutete Zähne auf. Mit der Kette 1 sind die nicht abgebildeten Stufen oder Paletten der Fahrtreppe verbunden. In Fig. 2 und Fig. 3 ist lediglich ein umlaufender Handlauf 4 angedeutet, der von einem Benutzer während der Bewegung der Fahrtreppe gegriffen werden kann. Die Kette 1 bildet zwischen den Kettenrädern 2, 3 jeweils oben in Fig. 2 bis Fig. 4 einen Obertrum 5 und jeweils unten in Fig. 2 bis Fig. 4 einen Unterturm 6.
Das erste Kettenrad 2 wird von einem Antriebsmotor 7 über eine Antriebskette 8 polygonwirkungsfrei beziehungsweise polygonkompensiert angetrieben. Dies kann beispielsweise in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel durch ein in die Antriebskette 8 eingreifendes, unrundes Rad 9 erreicht werden. Weitere Möglichkeiten eines polygonkompensierten Antriebs sind aus der WO 03/036129 A1 bekannt, die explizit zu einem Teil der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. Der polygonkompensierte Antrieb erlaubt es, das erste Kettenrad 2 mit nicht konstanter Winkelgeschwindigkeit anzutreiben und zwar derart, dass die angetriebene Kette 1 mit konstanter beziehungsweise nahezu konstanter Geschwindigkeit läuft.
Der Handlauf 4 wird von dem Antriebsmotor 7 angetrieben, wobei der Handlauf 4 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird. Das zweite Kettenrad 3 ist mittels einer beweglichen Befestigung 10 verschieblich gehaltert.
Bei der Darstellung gemäß Fig. 4 ist die Kette 1 verkürzt abgebildet. Fig. 4 zeigt, dass das zweite Kettenrad 3 gegenüber dem ersten Kettenrad 2 hinsichtlich seiner Winkelstellung versetzt ist. Beispielsweise schließt eine durch einen der Auflagepunkte 1 1 der Kette 1 verlaufende radiale Linie 12 mit der Horizontalen 13 in Fig. 4 an dem ersten Kettenrad 2 einen Winkel α ein, der etwa gleich 60° ist. Dahingegen schließt eine durch den entsprechenden Auflagepunkt 14 der Kette 1 verlaufende radiale Linie 15 mit der Horizontalen 13 in Fig. 4 an dem zweiten Kettenrad 3 einen Winkel ß ein, der etwa gleich 30° ist. Die Winkelstellungen der Kettenräder 2, 3 unterscheiden sich somit um 30°, was einem halben Teilungswinkel der sechs Zähne aufweisenden Kettenräder 2, 3 entspricht, weil der Teilungswinkel gleich 360° durch die Anzahl der Zähne ist.
Dieser Unterschied in den Winkelstellungen der Kettenräder 2, 3 bewirkt, dass genau dann, wenn an dem ersten Kettenrad 2 die Kette 1 mit einem minimalen effektiven Hebelarm 16, 16' angreift, die Kette 1 an dem zweiten Kettenrad 3 mit einem maximalen effektiven Hebelarm 17, 17' angreift (siehe Fig. 4). Umgekehrt greift dann, wenn an dem ersten Kettenrad 2 die Kette 1 mit einem maximalen effektiven Hebelarm angreift, die Kette 1 an dem zweiten Kettenrad 3 mit einem minimalen effektiven Hebelarm an (nicht abgebildet).
Weiterhin ist aus Fig. 4 ersichtlich, dass an dem ersten Kettenrad 2 der effektive Hebelarm 16 im Obertrum 5 gleich dem effektiven Hebelarm 16' im Untertrum 6 ist. Weiterhin ist aus Fig. 4 ersichtlich, dass auch an dem zweiten Kettenrad 3 der effektive Hebelarm 17 im Obertrum 5 gleich dem effektiven Hebelarm 17' im Untertrum 6 ist.
Aus Fig. 4 sind Führungen 18, 19 ersichtlich, die die Einlaufwinkel φi , (J)2 der Kette 1 auf die Kettenräder vorgeben können. Dabei ist insbesondere die Führung 18 soweit unten in Fig. 4 beziehungsweise die Führung 19 soweit oben in Fig. 4 angeordnet, dass der Einlaufwinkel φi bei minimalem effektivem Hebelarm 16, 16' (siehe erstes Kettenrad 2 in Fig. 4) deutlich kleiner ist als der Einlaufwinkel φ2 bei maximalem effektivem Hebelarm 17, 17' (siehe zweites Kettenrad 3 in Fig. 4).
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist anstelle des zweiten Kettenrades 3 ein Umlenkbogen 20 vorgesehen. Bei diesem Umlenkbogen 20 ist der Radius so gewählt, dass auch an dem Umlenkbogen 20 der effektive Hebelarm (nicht abgebildet) im Obertrum 5 gleich dem effektiven Hebelarm im Untertrum 6 ist. Weiterhin können auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 die Führungen 18, 19 die Kette 1 derart in den Umlenkbogen führen, dass der Einlaufwinkel bei minimalem effektivem Hebelarm deutlich kleiner ist als der Einlaufwinkel bei maximalem effektivem Hebelarm. Weiterhin können der Umlaufbogen 20, das erste Kettenrad 2 und die Kette 1 derart gestaltet und angeordnet sein, dass genau dann, wenn an dem ersten Kettenrad 2 die Kette 1 mit einem minimalen effektiven Hebelarm 16, 16' angreift, die Kette 1 an dem Umlenkbogen 20 mit einem maximalen effektiven Hebelarm angreift, und umgekehrt.
Eine weitere teilweise funktionale Beschreibung der Ausführungsbeispiele ergibt sich auch aus dem folgenden.
Die Zähnezahl der verwendeten Kettenräder 2, 3 ist gerade. Dies gilt für den Fall, dass der Umschlingungswinkel der Kette 1 etwa 180° beträgt, was bei Fahrtreppen / Fahrsteigen der Normalfall ist. Entscheidend ist, dass der wirksame Hebelarm auf der Seite des Obertrums immer im Wesentlichen identisch ist mit dem wirksamen Hebelarm auf der Seite des Untertrums. Dies bewirkt, bei auf den Obertrum ausgelegter Polygonkompensation, dass nicht nur der Obertrum mit konstanter Geschwindigkeit läuft sondern auch der Untertrum (im Falle ungerader Zähnezahl bei 180° Umschlingungswinkel liefe der Untertrum mit ungefähr doppelt so hoher Ungleichmäßigkeit wie ein konventioneller, also nicht polygonkompensierter, Antrieb).
Der Umschlingungswinkel kann auch von 180° abweichend ausgeführt werden unter der Bedingung, dass die wirksamen Hebelarme bei Ober- und Untertrum identisch sind. Das bedeutet, dass Zähnezahl und Umschlingungswinkel dann für diesen Fall angepasst werden müssen. Unter Beachtung dieser Bedingung werden sich im Ober- und im Untertrum gleichmäßige Kettengeschwindigkeiten einstellen, die für den ruhigen Lauf der Fahrtreppe / des Fahrsteigs erforderlich sind.
Die gleiche Gesetzmäßigkeit wie bei dem angetriebenen Kettenrad 2 gilt auch für die nicht angetriebene Umlenkstation (bei Fahrtreppen in der Regel die untere Landestation). Die Beachtung identischer wirksamer Hebelarme ist auch hier wichtig. Dies gilt auch für den Fall dass nicht ein Kettenrad 3 zur Umlenkung verwendet wird, sondern ein unverzahnter, ortsfest montierter oder federnd / elastisch angebrachter Umlenkbogen 20 verwendet wird. Das bedeutet, die Radien beziehungsweise Durchmesser des Umlenkbogens müssen unter Beachtung des Durchmessers der Kettenrollen so ausgelegt sein, dass die Gelenkmittelpunkte der Kette 1 auf entsprechendem Teilkreis, der dem eines Kettenrades mit entsprechender Zähnezahl entspricht, ablaufen.
Da die Kettenräder 2, 3 mit nicht konstanter Winkelgeschwindigkeit laufen und dieser Effekt bei geringerer Zähnezahl umso größer wird , muß beachtet werden, dass diese möglichst leicht, also mit wenig Trägheitsmoment ausgeführt werden, damit die von Ihnen auf die Ketten/Stufen/Paletten ausgeübten Störkräfte möglicht gering sind. Insbesondere ist bei den weiter vom Drehpunkt entfernt liegenden Punkten auf Gewichtsoptimierung zu achten und gegebenenfalls sind entsprechende Erleichterungs-Aussparungen oder ähnliches vorzusehen.
Durch polygonale Auflage der insbesondere großgliedrigen Kette 1 auf den Kettenrädern 2, 3 verändert sich üblicherweise von Zahneingriff zu Zahneingriff der Achsabstand zwischen den Kettenrädern 2, 3. Die Kette 1 hat, abgesehen von elastischer Längung, stets eine konstante Länge. Die Antriebs-Kettenräder sind normalerweise ortsfest angebracht und die Umlenk-Kettenräder federnd elastisch und linear beweglich an der Befestigung 10. Die Umlenk-Kettenräder machen also stets von Teilung zu Teilung eine lineare Bewegung. Diese ist umso größer je größer die Kettenteilung ist und je kleiner die Kettenrad-Zähnezahl ist. Bei konventionellen Fahrtreppen mit relativ kleiner Kettenteilung und relativ großen Zähnezahlen muß dieser Sachverhalt gegebenenfalls nicht beachtet werden.
Da bei einer erfindungsgemäßen Fahrtreppe (beziehungsweise Fahrsteig) die Teilung sehr groß sein kann, nämlich 1 /1 oder ΛA der Stufen-/Palettenteilung und die Zähnezahl sehr klein, nämlich bis zu 6 oder 4, kann hier eine so große lineare Bewegung des zweiten, als Umlenkrad dienenden Kettenrades 3 beziehungsweise des Umlenkbogens 20 zustande kommen, dass hieraus eine für die Laufruhe der Fahrtreppe / des Fahrsteiges störende Komponente wird. Es entstehen aus dieser großen linearen Bewegung der Umlenkstation störende Massenkräfte und es können auch störende Geräusche entstehen. Besonders ungünstig ist die Konstellation wenn Antriebs- und Umlenkkettenrad die gleiche Winkelstellung haben (gemessen beispielsweise durch den Winkel α beziehungsweise ß einer Kettenrad-Ecke relativ zur Horizontalen).
Daher muss die relative Winkelstellung α, ß der Kettenräder 2, 3 beachtet werden, das heißt, sie sollte gegenphasig sein: Zwischen der Winkelstellung des ersten Kettenrades 2 und der des zweiten - Kettenrades 3 muß etwa ein halber Teilungswinkel (± 20%) liegen (Teilungswinkel = 360° geteilt durch Zähnezahl). Das heißt, Achsabstand, Förderhöhe und Länge der Ketten müssen aufeinander abgestimmt sein.
Ferner sollten das erste und das zweite Kettenrad 2, 3 möglichst die gleiche Zähnezahl haben. Abweichungen von gleicher Zähnezahl im Bereich ± 30% sind dabei tolerierbar.
Des weiteren kommt der Führung der Ketten Bedeutung zu. Die bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fahrtreppe verwendeten Führungen 18, 19 bewirken ein Einlaufen der Kette 1 auf die Kettenräder 2, 3 kurz über dem minimalen wirksamen Hebelarm. Des weiteren sind sie optional an ihren Enden gekrümmt, was bewirkt daß den Ketten 1 kurz vor Auftreffen auf die Kettenräder 2, 3 beziehungsweise nach deren Ablaufen von den Kettenrädern 2, 3 auf die Führungen eine Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung gegeben wird. Die Aufschlagkomponente der Kettengelenkpunkte in die Zahnlücken der Kettenräder beziehungsweise auf die Führungen 18, 19 wird also deutlich reduziert, was zu wesentlich geringeren Geräuschen und günstigeren Laufeigenschaften führt.
Kettenführungen, die einen tangentialen Einlauf der Ketten auf die Kettenräder herbeiführen und somit Einlaufgeräusche (Kette - Kettenrad) reduzieren, können bei einer erfindungsgemäßen Fahrtreppe nicht verwendet werden, weil bei den dort realisierten geringen Zähnezahlen der Kettenräder und den sich daraus ergebenden Winkelverhältnissen die Belastung für die Laufrollen viel zu groß werden beziehungsweise die Rollen für diese Belastungen zu dimensionieren wären, was diese stark verteuern würde. Außerdem würde sich bei dieser Anordnung der Führungen eine große oszillierende Bewegung der Umlenkstation ergeben mit entsprechenden Nachteilen wie oben bereits erwähnt.
Bei einer erfindungsgemäßen Fahrtreppe ist die richtige Höhe der Führung 18, 19 zwischen minimalem und maximalem wirksamem Hebelarm in der Nähe des minimalen Hebelarmes. Bringt man sie in der richtigen Höhe an, bewirkt dies, dass bei laufender Maschine die oszillierende Bewegung der Umlenkstation nahezu Null wird, was sich für die Laufruhe absolut positiv auswirkt. Außerdem sind bei dieser Anordnung der Führungen die Laufrollen nur sehr gering belastet. Man kann also relativ kostengünstige Laufrollen verwenden. Die optimale Höhe der Kettenführung wird wie folgt ermittelt: Die Kettengelenke knicken um einen bestimmten Winkel ab, wenn sie die Führungen 18, 19 verlassen. Man kann dort zeichnerisch oder auch gedanklich kleine rechtwinklige Dreiecke bilden, deren Hypotenuse das betrachtete Kettenglied ist, wobei eine der Katheten durch die Horizontale gebildet wird. Mithilfe der Winkelfunktionen lassen sich sämtliche Maße auch berechnen. Man bildet nun die Summe der waagerechten Katheten und ermittelt diese für verschiedene Winkelstellungen der Kettenräder innerhalb eines Teilungswinkels. Man lässt also gedanklich die Ketten immer wieder ein kleines Stück weiter laufen und die Kettenräder weiter drehen bis sich diese um einen Teilungswinkel weiter gedreht haben. Ein Teilungswinkel von beispielsweise 60° wird also beispielsweise in 20 Schritte von je 3° unterteilt. Die Höhe der Führungen wird nun solange verändert bis die Summe der waagerechten Katheten über die verschiedenen Winkelstellungen einen möglichst konstanten Wert ergibt. Dort wo diese Abweichungen ihr Minimum erreicht haben, hat auch die lineare Bewegung der Umlenkkettenräder / der Umlenkstation ihr Minimum.
Bei realen Fahrtreppen wären gegebenenfalls noch die Polygonwirkungen zu berücksichtigen, die sich beim Durchlaufen der Ketten durch die Kettenführungen in den Übergängen waagerechte / ansteigende Teile (Umlenkradien) ergeben.

Claims

Patentansprüche:
1. Fahrtreppe, umfassend
eine Mehrzahl von Stufen oder Paletten;
mindestens eine Kette (1 ) für den Antrieb der Stufen oder Paletten;
mindestens ein Kettenrad (2, 3), um das die Kette (1 ) teilweise umläuft, wobei die Kette (1 ) ausgehend von dem Kettenrad (2, 3) einen Obertrum (5) und einen Untertrum (6) bildet;
Mittel zur Polygonkompensation der Bewegung des mindestens einen Kettenrades (2, 3);
dadurch gekennzeichnet, dass der wirksame Hebelarm (16, 17) der Kette (1 ) an dem mindestens einen Kettenrad (2, 3) im Obertrum (5) im wesentlichen gleich dem wirksamen Hebelarm (16', 17') der Kette (1 ) an dem mindestens einen Kettenrad (2, 3) im Untertrum (6) ist.
2. Fahrtreppe nach Anspruch 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , wobei die Fahrtreppe ein zweites Kettenrad (3) umfasst, um das die Kette (1 ) teilweise umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kettenrad (2) und das zweite Kettenrad (3) derart versetzt gegeneinander betrieben werden, dass bei minimalem wirksamem Hebelarm (16, 16') am ersten Kettenrad (2) im gleichen Trum (5, 6) der wirksame Hebelarm (17, 17') am zweiten Kettenrad (3) nicht minimal ist, vorzugsweise höchstens um ± 20% der Differenz zwischen maximalem und minimalem Wert von dem maximalen Wert abweicht, insbesondere maximal ist.
3. Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtreppe mindestens eine Führung (18, 19) umfasst, die den Einlaufwinkel (φi , Φ2) der Kette (1 ) auf das erste und/oder das zweite Kettenrad (2, 3) beeinflussen kann, wobei die mindestens eine Führung (18, 19) derart angeordnet ist, das der Einlaufwinkel (φi , Φ2) bei minimalem wirksamem Hebelarm (16, 16') kleiner ist als bei maximalem wirksamem Hebelarm (17, 17').
4. Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kettenrad (2) ein angetriebenes Kettenrad ist.
5. Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kettenrad (3) ein Umlenkrad ist.
6. Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zähne des ersten und/oder des zweiten Kettenrades (2, 3) gerade ist.
7. Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zähne des ersten Kettenrades (2) kleiner oder gleich 12, insbesondere 4 oder 6 ist.
8. Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zähne des zweiten Kettenrades (3) kleiner oder gleich 12, insbesondere 4 oder 6 ist.
9. Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zähne des ersten Kettenrades (2) ungleich oder ungefähr gleich oder gleich der Anzahl der Zähne des zweiten Kettenrades (3) ist.
10. Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Umschlingungswinkel (υ) des ersten und/oder des zweiten Kettenrades (2, 3) von einem ganzzahligen Vielfachen des Teilungswinkels (τ) um maximal ± 20% des Teilungswinkels (τ) abweicht.
1 1 . Fahrtreppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Umschlingungswinkel (υ) des ersten und/oder des zweiten Kettenrades (2, 3) ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungswinkels (τ) ist.
12. Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstellung des ersten Kettenrades (2) von der des zweiten Kettenrades (3) um mindestens ± 30% eines Teilungswinkels (τ) verschieden ist.
13. Fahrtreppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstellung des ersten Kettenrades (2) von der des zweiten Kettenrades (3) um mindestens ± 40% eines Teilungswinkels (τ) , insbesondere um einen halben Teilungswinkel (τ) verschieden ist.
14. Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtreppe anstelle eines zweiten als Umlenkrad ausgebildeten Kettenrades (3) einen Umlenkbogen (20) umfasst.
15. Fahrtreppe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Umschlingungswinkel (υ) des Umlenkbogens (20) von einem ganzzahligen Vielfachen des Teilungswinkels (τ) um maximal ± 20% des Teilungswinkels (τ) abweicht.
16. Fahrtreppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Umschlingungswinkel (υ) des Umlenkbogens (20) ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungswinkels (τ) ist.
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