DE19958709C2 - Verfahren und Einrichtung zur Reduzierung des Polygoneffektes im Umlenkbereich von Personenförderanlagen - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Reduzierung des Polygoneffektes im Umlenkbereich von PersonenförderanlagenInfo
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Description
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, gem.
gattungsbildendem Teil des ersten Patentanspruches.
Bei der Umlenkung der Ketten von Personenförderanlagen, insbesondere von
Rolltreppen und Rollsteigen, mittels eines Kettenrades treten Polygon- und
Umlaufeffekte auf, die sich insbesondere auf die Laufruhe der Rolltreppe oder
des Rollsteiges negativ auswirken.
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 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 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 herkömmlicher 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 Kettenlaufrichtung,
die sich in der Praxis als Beschleunigungen der jeweiligen Transportelemente, wie
zum Beispiel 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.
Durch die EP 0 711 725 ist eine Einrichtung zur Führung eines Bandkontinuums
für Fahrtreppen oder Fahrsteige bekannt geworden, bei welchem die Kettenrollen
mittels einer Stützschiene mit einer Laufbahn und mittels einer Ausgleichsschiene
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 einen 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 darüber hinaus der Polygoneffekt
vermindert werden.
Der DE-Zeitschrift Klepzig Fachberichte 79 (1971), H 8, M 200, Seiten 437 bis
439 sind Bewegungsprobleme bei großgliedrigen Kettentrieben zu entnehmen.
Der Beitrag setzt sich mit Auswirkungen des Polygoneffektes auseinander, wobei
eine Reihe von Lösungsmöglichkeiten auf mechanischer Seite vorgeschlagen
werden. Unter anderem wird auf die Umlenkung einer Kette durch einen
Kettenstern mit Ausgleichsgetriebe verwiesen, wobei der Kettenbolzen seine
horizontale Bewegung und Geschwindigkeit so lange beibehält, bis die nächste
Rolle in Eingriff kommt und somit ein volles Kettenglied in den Kettenstern
eingelaufen ist. Erst danach wird die Umlenkung dieses Kettengliedes
herbeigeführt.
Beiden Druckschriften ist ein ziemlich hoher mechanischer Aufwand entnehmbar,
um die Auswirkungen des Polygoneffektes beim Umlauf der Kette um ein
Umlenkrad zu reduzieren.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung
bereitzustellen, mittels welchen die Polygon- und Umlaufeffekte im wesentlichen
unter Beibehaltung herkömmlicher Umlaufgegebenheiten reduziert werden
können, um auf diese Weise die Laufruhe der Personenförderanlage,
insbesondere der Rolltreppe bzw. des Rollsteiges, zu optimieren.
Dieses Ziel wird verfahrensgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des
ersten Patentanspruches erreicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den
zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Dieses Ziel wird darüber hinaus gegenständlich durch die kennzeichnenden
Merkmale des zweiten Patentanspruches erreicht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist im
zugehörigen Unteranspruch angegeben.
Abweichend von den bisher zum Einsatz gelangten Modifizierungen auf der
mechanischen Seite wird durch den Erfindungsgegenstand nun ein Konzept
vorgestellt, welches eine Lösung von der elektrischen, nämlich der Antriebsseite
her, beinhaltet.
Üblicherweise kommen Wechselstromasynchronmotoren zum Einsatz, die mit
einem Leistungsversorgungsaggregat, wie einem Frequenzumrichter, in
Wirkverbindung gebracht werden, so daß der Motor dergestalt angesteuert
werden kann, daß er mit einer nicht konstanten Drehzahl umläuft, die dann, ggf.
unter Einbeziehung eines Getriebes, in entsprechender Weise auf das jeweilige
Umlenkrad einwirkt. Die variierenden Kettengeschwindigkeiten, die beim
Ketteneinlauf gegeben sind, werden durch den Erfindungsgegenstand
weitestgehend ausgeglichen bzw. es findet eine Anpassung daran statt, so daß
die bisher gegebenen Stoße im System kompensiert werden.
Vorzugsweise wird die Phasenlage des Kettenrades und/oder die
Umlaufgeschwindigkeit der Kette gemessen, wobei der Meßwert bzw. die
Meßwerte einer Regeleinrichtung zugeleitet werden, die diese in entsprechender
Weise aufbereitet an den Frequenzumrichter weiterleitet.
Zum Zwecke der Einstellung einer Grundüberlagerung können bereits diejenigen
Meßwerte zum Einsatz gelangen, die bei älteren Rolltreppen und Rollsteigen
gemessen wurden, die, in entsprechender Weise aufbereitet, eine bestimmte
Frequenz in Herz ergeben, über welche dann über entsprechende Ansteuerung
des elektrischen Antriebsmotors eine Drehzahlüberlagerung auf das jeweilige
Umlenkrad bewirkt werden kann.
Durch den Erfindungsgegenstand wird neben einer Reduzierung des
Polygoneffektes auch die Laufruhe der Personenförderanlage beträchtlich
erhöht, ohne daß Modifikationen auf der mechanischen Seite durchzuführen
sind. Fertigungstoleranzen des Umlenkrades und/oder der Kette können durch
Interpolation der Regeleinrichtung bzw. des Leistungsversorgungsaggregates
abgespeichert werden, wobei die im Betriebszustand auftretende Überwachung
des Phasenwinkels bzw. der Kettenumlaufgeschwindigkeit weitere
Eingriffsmöglichkeiten gegeben sind, die sich insbesondere dann positiv
auswirken, wenn die Transportgeschwindigkeit zwischen 0 und Maximum
variiert.
Der Erfindungsgegenstand ist vielseitig einsetzbar und im Hinblick auf die
ständig im Preis fallenden elektrischen bzw. elektronischen Bauteile gegenüber
herkömmlichen mechanischen Modifikationen als preiswerter anzusehen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der
Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine Prinzipskizze einer nur angedeuteten
Personenförderanlage, beispielsweise einer Rolltreppe 1. Erkennbar sind
folgende Bauteile:
ein Umlenkrad 2, das mit mehreren Zähnen 3 ausgerüstet ist, eine aus mehreren Gliedern 4 bestehenden Laschenkette 5 sowie einen elektrischen Antriebsmotor, der bedarfsweise mit einem hier nicht weiter dargestellten Getriebe in Wirkverbindung steht. Die Verbindung zwischen dem Antriebsmotor 6 und dem Umlenkrad 2 ist durch das Antriebsorgan 7 dargestellt. Die Laufrichtung der Kette 5 bzw. die Umlenkrichtung des Umlenkrades 2 ist durch Pfeile angedeutet. Die beim Einlauf der Kette 5 in das Umlenkrad 2 entstehenden Polygoneffekte werden erfindungsgemäß nun dadurch reduziert, daß der Drehzahl des Umlenkrades 2 eine andersartige Drehzahl überlagert wird, so daß das Umlenkrad 2 mit einer nicht konstanten Drehzahl umläuft, die der mathematischen Funktion der Kette 5 beim Einlauf in das Umlenkrad 2 weitestgehend entspricht, wodurch die, bedingt durch den Polygoneffekt auftretenden Stöße im Gesamtsystem minimiert werden.
ein Umlenkrad 2, das mit mehreren Zähnen 3 ausgerüstet ist, eine aus mehreren Gliedern 4 bestehenden Laschenkette 5 sowie einen elektrischen Antriebsmotor, der bedarfsweise mit einem hier nicht weiter dargestellten Getriebe in Wirkverbindung steht. Die Verbindung zwischen dem Antriebsmotor 6 und dem Umlenkrad 2 ist durch das Antriebsorgan 7 dargestellt. Die Laufrichtung der Kette 5 bzw. die Umlenkrichtung des Umlenkrades 2 ist durch Pfeile angedeutet. Die beim Einlauf der Kette 5 in das Umlenkrad 2 entstehenden Polygoneffekte werden erfindungsgemäß nun dadurch reduziert, daß der Drehzahl des Umlenkrades 2 eine andersartige Drehzahl überlagert wird, so daß das Umlenkrad 2 mit einer nicht konstanten Drehzahl umläuft, die der mathematischen Funktion der Kette 5 beim Einlauf in das Umlenkrad 2 weitestgehend entspricht, wodurch die, bedingt durch den Polygoneffekt auftretenden Stöße im Gesamtsystem minimiert werden.
Diese Überlagerung wird dadurch herbeigeführt, daß mit dem Antriebsmotor 6
ein Frequenzumrichter 8 in Wirkverbindung steht, der den Antriebsmotor 6
dergestalt ansteuert, daß dieser mit einer nicht konstanten Drehzahl umläuft
und diese nicht konstante Drehzahl über das Antriebsorgan 7 in überlagernder
Weise auf das Umlenkrad 2 übertragen wird. In einer Regeleinrichtung 9
können mehrere Ansteuerungsparameter abgespeichert sein, die Grundmuster
bereits bestehender Rolltreppen oder Rollsteige beinhalten, so daß bei
Standardausführungen auf diese Grundeinstellungen zurückgegriffen werden
kann.
Soll der Komfort weiterhin erhöht werden, besteht die Möglichkeit, durch einen
Sensor 10 die Phasenlage des Umlenkrades 2 zu ermitteln und diese der
Regeleinrichtung 9 zur Verfügung zu stellen. Ein weiterer Parameter kann die
Umlaufgeschwindigkeit der Kette 5 sein, die beispielsweise über einen
weiteren Sensor 11 gemessen wird, wobei auch diese Meßwerte der
Regeleinrichtung 9 zur Verfügung gestellt werden. Durch entsprechenden
Abgleich der durch die Sensoren 10, 11 gemessenen Werte in Vergleich mit
der bzw. den vorhandenen Grundmustern kann der Frequenzumrichter 8 nun so
mit elektrischen Meßwerten versorgt werden, daß eine kontinuierliche
Ansteuerung des Antriebsmotors 6, beispielsweise an unterschiedliche
Umlaufgeschwindigkeiten der Kette 5, herbeigeführt werden kann.
Claims (3)
1. Verfahren zur Reduzierung des im Verlauf der Umlenkung einer für einen
Personenförderer, insbesondere eine Rolltreppe (1) oder einen Rollsteig,
einsetzbaren Kette (5) auftretenden Polygoneffektes, indem über den auf
das Umlenkrad (2) mittel- oder unmittelbar einwirkenden elektrischen
Antrieb (6) der Drehzahl des Umlenkrades (2) eine andersartige Drehzahl
überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der ggf. mit einem Getriebe
verbundene elektrische Antrieb (6) über mindestens ein
Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere einen Frequenzumrichter (8)
dergestalt angesteuert wird, daß der elektrische Antrieb (6) mit einer nicht
konstanten Drehzahl (n) umläuft, die der mathematischen Funktion der
Kette beim Einlauf in das Umlenkrad weitestgehend entspricht, und daß
die Phasenlage des Umlenkrades (2) und/oder die Geschwindigkeit der
Kette (5) gemessen wird bzw. werden und dieser Wert bzw. diese Werte
einer Regeleinrichtung (9) zugeleitet wird bzw. werden, die mit dem
Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere dem Frequenzumrichter (8),
elektrisch verbunden ist.
2. Einrichtung zur Reduzierung des, im Verlauf der Umlenkung einer für einen
Personenförderer, insbesondere eine Rolltreppe (1) oder einen Rollsteig,
einsetzbaren Kette (5) auftretenden Polygoneffektes, mit mindestens einer,
gegebenenfalls mit mindestens einem Getriebe verbundenen elektrischen
Antriebsmotor (6), der mittel- oder unmittelbar auf das Umlenkrad (2)
einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (6) mit
mindestens einem Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere einem
Frequenzumrichter (8), verbunden ist, so daß der Antriebsmotor (6) mit
einer nicht konstanten Drehzahl antreibbar ist, und daß mindestens ein
Sensor (10) zur Ermittlung der Phasenlage des Umlenkrades (2)
vorgesehen ist, der seine Meßwerte einer mit dem
Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere dem Frequenzumrichter (8),
zusammenwirkenden Regeleinrichtung (9) zur Verfügung stellt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mindestens einen
Sensor (11) zur Ermittlung der Kettenumlaufgeschwindigkeit, der seine
Meßwerte einer, mit dem Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere
dem Frequenzumrichter (8), zusammenwirkenden Regeleinrichtung (9) zur
Verfügung stellt.
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