DE4232113C2 - Bogenrolltreppe - Google Patents
BogenrolltreppeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bogenrolltreppe, bestehend aus einer Treppenstrecke,
die in der Draufsicht gekrümmt ist und einen mittleren Bereich
mit vorgegebenem konstantem Neigungswinkel, obere und untere Treppenabsatzbereiche
im wesentlichen mit einem Neigungswinkel von Null, sowie
Übergangsbereiche aufweist, welche den mittleren Bereich mit den oberen
und unteren Treppenabsatzbereichen verbinden und für eine glatte Verbindung
dieser Bereiche sich ändernde Neigungswinkel besitzen, wobei im
unteren- und oberen Treppenabsatzbereich mehrere horizontal verlaufende
Stufen vorhanden sein können, Führungskurven, die gewährleisten, daß die
Stufentrittflächen in den Bereichen waagrecht liegen und Antriebsketten,
die mit den Stufen fest verbunden sind und zwischen den Stufen eine konstante
Länge aufweisen, bestehend aus mehreren Kettengliedern zum Antrieb
der Stufen auf einem äußeren und inneren Kurvenbogen, wobei
- - der Kurvenbogen der Treppenstrecke in der Draufsicht einen konstanten Radius aufweist und die Winkelgeschwindigkeiten der inneren Antriebskette und der äußeren Antriebskette in diesem Bereich zu jedem Zeit punkt gleich sind,
- - der Kurvenbogen der oberen und unteren Treppenabsatzbereiche in der Draufsicht einen konstanten, im Vergleich mit R vergrößerten Radius aufweist und die Winkelgeschwindigkeiten der inneren und äußeren An triebskette auch in diesem Bereich überall gleich sind.
Eine Bogenrolltreppe der eingangs genannten Art ist aus der
DE-OS 4 37 369 bekannt. Bei dieser Rolltreppe ist es nicht möglich, in
allen Bereichen, insbesondere in den Übergangsbereichen einen reinen
Kreisbogen zu beschreiben. Ferner treten bei dieser Rolltreppe Spalten
zwischen den Stufen untereinander sowie zwischen den Stufen und den Seitenwänden
auf.
Aus der US-PS 4,949,832 ist eine Bogenrolltreppe bekannt, bei der die
Antriebskette zum Antrieb der Stufen ein zusätzliches Gelenk zwischen
benachbarten Stufen aufweist, das über Nocken auf jeweils innen- und
außenliegenden Nockenbahnen geführt wird. In der Landungszone liegen
Stufenbahnen und Nockenbahnen senkrecht übereinander, wodurch die Antriebsketten
im Landungs- und im Übergangsbereich eingeknickt werden.
Dadurch soll erreicht werden, daß die horizontale Komponente der Winkelgeschwindigkeit
der Stufen konstant bleibt und nur eine Beschleunigung
der Kette in vertikaler Richtung erfolgt. Durch das Aufspreizen der
Antriebskette in vertikaler Richtung werden erhebliche Druckkräfte auf
die Drehgelenke ausgeübt, so daß eine sehr aufwendige Lagerung und Führung
der Nockenbahnen erforderlich ist. Durch die erhöhte Belastung ist
auch ein Verschleiß an den stark beanspruchten Lagern und Führungsbahnen
zu erwarten.
Ein Aufspreizen der Antriebskette ist auch noch in der EP 0 390 630 in
verschiedenen Variationen dargestellt, wobei zur Verstärkung der Zwischengelenke
eine Nockenträgerplatte derart ausgebildet ist, daß sie
sowohl horizontale als auch vertikale Kräfte aufnehmen kann. Die seitlich
angebrachte Nockenträgerplatte, die Nocken und die hervorstehenden Achsen
ergeben zusammen eine Verbreiterung der Antriebskette. In den Treppenabsatzbereichen
bzw. in den Lanungsbereichen führt dies zu einem erhöhten
Platzbedarf und einer komplizierten Kettenführung, insbesondere im Bereich
der Antriebsräder.
Aus der DE-C 40 36 667 ist eine Bogenrolltreppe bekannt, bei der die
jeweilige Antriebskette auf einer von der Stufenschiene getrennten Schiene
geführt wird und bei der mittels einer Zugstange, die die Antriebskette
mit der Stufe verbindet, unterschiedliche Wegstrecken für Stufe und
Antriebskette ermöglicht werden. Dadurch wird eine genaue Ausrichtung der
Stufenachse erzielt. Zur Führung der mit der Zugstange ausgestatteten
Antriebskette benötigt man jedoch mindestens zwei Führungsschienen mehr
als bei herkömmlichen Rolltreppen. Hinzu kommt, daß die Stufen durch die
Zugstange nicht völlig sicher gehalten werden, so daß eine Bewegung nach
oben, z. B. bei Erschütterung, nur durch zusätzliche Führungsschienen
verhindert werden kann.
Die EP-A 142 363 betrifft den fachwerkartigen Rahmenaufbau für eine Bogenrolltreppe,
der obere und untere horizontal verlaufende Landungsbereiche
sowie einen dazwischen angeordneten räumlich gekrümmten mittleren
Bereich beinhaltet, wobei zwischen den Landungsbereichen und den korrespondierenden
Anschlußbereichen des mittleren Bereiches ebenfalls fachwerkartig
ausgebildete Übergangsbereiche vorgesehen sind. Die Übergangsbereiche
sind vorzugsweise miteinander verbunden und entlang eines Kurvenbogens
angeordnet, wobei unterschiedliche Radien bezogen auf ein Zentrum
erzeugt werden, um auf diese Art und Weise polygonal geformte Übergangsbereiche
zu erzielen.
Durch die US-A 5,050,721 ist eine Treppenstufe für Bogenrolltreppen mit
konstantem Radius bekannt, die in ihrem der folgenden Stufe zugewandten
Bereich mit einer speziellen gekrümmten Form versehen ist. Die Bogenrolltreppe
beinhaltet hier eine innere und eine äußere Stufenkette, wobei die
äußere Stufenkette längsvariabel ausgeführt ist. Durch die spezielle Form
der Treppenstufe soll die infolge der Änderung der Kettenlänge zwangsläufig
auftretende Spaltbildung zwischen den einzelnen Stufen vermieden
werden. Diese Formgestaltung verteuert jedoch die Stufen in nicht vertretbarer
Weise.
Zum Bau von Bogenrolltreppen ist es erforderlich, den Verlauf von Raumkurven,
wie z. B. von Führungsschienen, Antriebsketten und Handläufen,
genau festzulegen. Schon geringe Abweichungen von 0,0010 mm führen zu
erheblichen mechanischen Belastungen, die sich in einem erhöhten Verschleiß
und in einer verstärkten Geräuschentwicklung beim Betrieb der
Rolltreppe bemerkbar machen.
Daneben sind auch die auftretenden Spaltvergrößerungen nicht erwünscht.
Nach den geltenden Sicherheitsbestimmungen dürfen sie einen Wert von 6 mm
nicht überschreiten.
Als besonders schwierig hat sich die mechanische Umsetzung von von Raumkurven
mit der Konfiguration eines aufgeweiteten Kreisbogens erwiesen. Da ihre
Form auf empirisch gewonnenen Näherungslösungen beruht, lassen sich einzelne
Baugruppen nicht exakt berechnen und herstellen. Hierzu müssen erst
komplizierte Bezugsebenen und Koordinatensysteme geschaffen werden, die
den Bau derartiger Rolltreppen aufwendig, teuer und zeitraubend machen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile zu
vermeiden und eine Bogenrolltreppe zu entwickeln, die eine exakte Positionierung
der Raumkurven beim Aufbau einer Bogenrolltreppe und einen
vereinfachten mechanischen Bewegungsablauf in den Übergangszonen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kurvenbogen der oberen und
unteren Übergangsbereiche in der Draufsicht einen konstanten Radius aufweist,
der zwischen R und Rg liegt, und daß die Form der Schürzen der
Stufen die in den Übergangsbereichen auftretenden vorübergehenden Winkelverschiebungen
der Antriebsketten ausgleicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
Die Erfindung vermeidet das Auftreten von unzulässig breiten Spalten
dadurch, daß in den drei Treppenabschnitten (Treppenabsatzbereich, Übergangsbereich,
mittlerer Bereich), in der Draufsicht gesehen, unterschiedliche
aber in den Bereichen konstante Kreisbögen gewählt werden. Die
Kreisbögen im mittleren und oberen sowie unteren Bereich werden so berechnet,
daß in diesen Bereichen an jeder Position die Winkelgeschwindigkeiten
der Antriebsketten innen und außen gleich sind.
Der Kreisbogen des Übergangsbereichs, der den Treppenabsatzbereich mit
dem mittleren Bereich verbindet, wird so gewählt, daß der zurückgelegte
Winkel von innerer und äußerer Antriebskatte über diesen Bereich insgesamt
gleich ist. Innerhalb dieser Strecke können zwischen den Antriebsketten
geringfügige Winkelverschiebungen auftreten, die aber auch bei
sehr ungünstiger Konstellation, etwa bei Bogenrolltreppen mit großer
Steigung und kleinem Krümmungsradius, im mittleren Bereich 0,5° nicht
überschreiten. Die dabei entstehenden Spalte liegen zwischen 1 mm und
6 mm und können durch Verwölbung der Stufenschürzen ausgeglichen werden.
Somit ist in allen Dimensionen der Rolltreppe, insbesondere in den Übergangsbereichen,
ein einfacher mechanischer Kurvenverlauf der Schienen und
Führungen gegeben.
Zur räumlichen Positionierung der Kurvenbögen werden die Radien R (Radius
des mittleren Treppenbereichs), Rg (Radius des oberen sowie des unteren
Treppenbereichs), Rue (Radius des oberen sowie des unteren Übergangsbereichs)
und RueV (vertikaler Radius des unteren sowie des oberen Übergangsbereichs)
festgelegt und danach die zugehörigen Mittelpunkte bestimmt.
In den oberen sowie unteren Übergangsbereichen verbindet die äußere Antriebskette
in der Vertikalen den mittleren Bereich mit den oberen sowie
unteren Treppenabsatzbereichen, vorzugsweise über einen Kreis bzw. Kreisbogen.
Alternativ können jedoch auch Parabeln bzw. Evolventen vorgesehen
werden.
Die ebenfalls nach Art einer Wendel geführten Handläufe sind einem weiteren
Gedanken der Erfindung gemäß der Form der Kurvenbögen entsprechend
ausgeführt.
Der im Übergangsbereiche zu bestimmende Kreisbogen
(Rue) wird nach folgender Überlegung errechnet:
Sind die Radien der Treppenbereiche (1a) und (1c) R und Rg nach der Gleichung:
Sind die Radien der Treppenbereiche (1a) und (1c) R und Rg nach der Gleichung:
so errechnet, daß in diesen Bereichen die Winkel
geschwindigkeiten der Antriebsketten (24, 24′) immer
gleich sind, dann ist das Verhältnis der Wege von
innerer Antriebskette (si) und äußerer Antriebskette
(sa) überall
Wird in den Übergangsbereichen (1b) für die innere
Antriebskette (24) in der Vertikalen ein Übergangskreis
mit dem Radius RueV gewählt, legt die innere Kette in
diesem Bereich den Weg
si = alfa * RueV [3]
zurück.
Die äußere Antriebskette läuft dann in der Vertikalen
auf einer Ellipse mit den Achsen
und der Funktionsgleichung:
Der Weg auf der Ellipse (BERueV) muß dann im
Übergangsbereich nach folgender Gleichung bestimmt
werden:
Die Bogenlänge dieser Ellipse läßt sich dann nach dem
Bogenintegral:
bestimmen mit den Grenzen
wobei sin(alfa) * RueV in der Draufsicht die Länge des
Bogens der inneren Antriebskette (24) im Übergangs
bereich (1b) angibt.
x1 ist dann in der Draufsicht die Länge des Bogens der
äußeren Antriebskette (24′) im Übergangsbereich (1b).
Setzt man die Funktion aus Gleichung [4] und [5] mit
den Grenzen xo und x1 in Gleichung [8] erhält man
Mit Hilfe des Verfahrens nach Simpson, oder einem
anderen Algorithmus zur numerischen Bestimmung eines
bestimmten Integrals kann nun der Radius Rue mit be
liebiger Genauigkeit errechnet werden.
Im Folgenden ist der Ausschnitt einer Procedure mit
einem käuflichen Pascal-Programm wiedergegeben, nach
der Rue mit Hilfe des Simpsonverfahrens und mit einem
von einem Basiswert R ausgehenden Radius Rue gefunden
werden kann.
- (1) RUEv ist der vertikale Ellipsenradius
- (2) R ist der Radius des inneren Kreisbogens
- (3) VDiff ist die Differenz des nach innen abge bildeten Ellipsenbogens zum inneren Kreisbogen RUEv
- (4) es wird RUEv = R gesetzt und mit verschiedenen Werten von R gerechnet, bis VDiff unterhalb der vorgegebenen Toleranz grenze liegt
- (5) Die Schrittweite, in der die Werte von R ver ändert werden, beträgt z. B. 10
- (6) Die Schrittweite wird so lange verkleinert, bis die gewünschte Genauigkeit von RUEu erreicht ist.
In der folgenden Tabelle werden für eine typische
Bogenrolltreppe die Abmessungen in mm gegeben:
R = 4200, Rg = 5454.7, Rue = 5024.5, w = 1014, alfa = 30°.
R = 4200, Rg = 5454.7, Rue = 5024.5, w = 1014, alfa = 30°.
Die Korrektur der Verwölbung der Stufenschürze (Fig. 4,
Korrektur der Schürze) ist proportional zu der Abweichung
der Stufenachse bzw. der Ketten zu der gewünschten Aus
richtung auf den Kreismittelpunkt der Übergangskreise.
Diese Abweichung entsteht nur in den Übergangsbereichen.
Wie man der Tabelle entnehmen kann, hat die Abweichung zu
nächst am Anfang der Übergangszone den Wert Null, um im
Verlauf der Übergangszone auf max. 4.41 mm oder 0.237°
anzusteigen. In der Steigungszone wird dann der Wert
Null wieder erreicht, so daß die Bedingungen wie folgt
sind.
Abweichung Achsen in Grad | |
Abweichung Achsen in mm | |
0.00° | |
0.00 mm Übergangszone | |
0.03° | 0.57 mm |
0.06° | 1.13 mm |
0.09° | 1.68 mm |
0.11° | 2.19 mm |
0.14° | 2.67 mm |
0.16° | 3.11 mm |
0.18° | 3.50 mm |
0.20° | 3.82 mm |
0.21° | 4.08 mm |
0.22° | 4.27 mm |
0.23° | 4.38 mm |
0.237° | 4.41 mm |
0.23° | 4.35 mm |
0.22° | 4.20 mm |
0.21° | 3.95 mm |
0.19° | 3.61 mm |
0.16° | 3.16 mm |
0.14° | 2.61 mm |
0.10° | 1.96 mm |
0.06° | 1.21 mm |
0.00° | 0.06 mm |
0.00 | 0.00 mm Steigungszone |
Fig. 1 stellt die Treppenstrecke mit Handläufen und
Stufen dar.
Fig. 2/2a ist eine schematische Darstellung der
Kurvenbögen (25, 25′) und der zugehörigen
Radien R, Rg und Rue sowie RueV.
Mgo, Mgu sind die Mittelpunkte der Radien der Treppenabsatzbereiche (1c).
Mueo, Mueu sind die Mittelpunkte der Radien der Übergangsbereiche (1b).
Mgo, Mgu sind die Mittelpunkte der Radien der Treppenabsatzbereiche (1c).
Mueo, Mueu sind die Mittelpunkte der Radien der Übergangsbereiche (1b).
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf zwei Stufen (21) mit
den Kurvenbögen (25, 25′) und (23, 23′) sowie
den Antriebsketten (24, 24′).
Fig. 4 ist eine Darstellung der Verwölbung der
Stufenschürze.
Bezugszeichenliste
1 gesamte Treppenstrecke
1a mittlerer Bereich der Treppenstrecke
1b oberer und unterer Übergangsbereich
1c oberer und unterer Treppenabsatzbereich
23, 23′ innere und äußere Führungsschienen
24, 24′ innere und äußere Antriebsketten
25, 25′ innere und äußere Schienen der Antriebsketten
26, 26′ innere und äußere Handlaufführung
R Radius des mittleren Treppenbereichs 1a
Rg Radius der unteren und oberen Treppenab satzbereiche
Rue Radius der unteren und oberen Übergangs bereiche in der Draufsicht
RueV vertikaler Radius der unteren und oberen Übergangsbereiche
BERueV Bogenlänge der elliptischen äußeren Bahn der Antriebskette in den oberen und unteren Übergangsbereichen, die RueV auf der inneren Bahn entspricht
w radialer Abstand der inneren zur äußeren Antriebskette 24, 24′
alfa Steigung der inneren Antriebskette 24 im mittleren Treppenbereich 1a
alfa2 Steigung der äußeren Antriebskette 24′ im mittleren Treppenbereich 1a
x Koordinate der XAchse
z Koordinate der YAchse
si Weg innen
sa Weg außen
Mgo Mittelpunkt Absatzbereich oben
Mgu Mittelpunkt Absatzbereich unten
Mueo Mittelpunkt Übergangsbereich oben
Mueu Mittelpunkt Übergangsbereich unten
1a mittlerer Bereich der Treppenstrecke
1b oberer und unterer Übergangsbereich
1c oberer und unterer Treppenabsatzbereich
23, 23′ innere und äußere Führungsschienen
24, 24′ innere und äußere Antriebsketten
25, 25′ innere und äußere Schienen der Antriebsketten
26, 26′ innere und äußere Handlaufführung
R Radius des mittleren Treppenbereichs 1a
Rg Radius der unteren und oberen Treppenab satzbereiche
Rue Radius der unteren und oberen Übergangs bereiche in der Draufsicht
RueV vertikaler Radius der unteren und oberen Übergangsbereiche
BERueV Bogenlänge der elliptischen äußeren Bahn der Antriebskette in den oberen und unteren Übergangsbereichen, die RueV auf der inneren Bahn entspricht
w radialer Abstand der inneren zur äußeren Antriebskette 24, 24′
alfa Steigung der inneren Antriebskette 24 im mittleren Treppenbereich 1a
alfa2 Steigung der äußeren Antriebskette 24′ im mittleren Treppenbereich 1a
x Koordinate der XAchse
z Koordinate der YAchse
si Weg innen
sa Weg außen
Mgo Mittelpunkt Absatzbereich oben
Mgu Mittelpunkt Absatzbereich unten
Mueo Mittelpunkt Übergangsbereich oben
Mueu Mittelpunkt Übergangsbereich unten
Claims (7)
1. Bogenrolltreppe, bestehend aus einer Treppenstrecke (1), die in der
Draufsicht gekrümmt ist und einem mittleren Bereich (1a) mit vorgegebenem
konstantem Neigungswinkel, obere und untere Treppenabsatzbe
reiche (1c) im wesentlichen mit einem Neigungswinkel von Null sowie
Übergangsbereiche (1b) aufweist, welche den mittleren Bereich (1a)
mit den oberen und unteren Treppenabsatzbereichen (1c) verbinden und
für eine glatte Verbindung dieser Bereiche sich ändernde Neigungswinkel
besitzen, wobei im unteren und oberen Treppenabsatzbereich (1c)
mehrere horizontal verlaufende Stufen (21) vorhanden sein können,
Führungskurven (23, 23′), die gewährleisten, daß die Stufentrittflächen
in den Bereichen (1a, 1b und 1c) waagrecht liegen und Antriebsketten
(24, 24′), die mit den Stufen (21) fest verbunden sind und zwischen
den Stufen (21) eine konstante Länge aufweisen, bestehend aus
mehreren Kettengliedern zum Antrieb der Stufen (21) auf einem äußeren
und inneren Kurvenbogen (25, 25′), wobei
- - der Kurvenbogen der Treppenstrecke (1a) in der Draufsicht einen konstanten Radius (R) aufweist, und die Winkelgeschwindigkeiten der inneren Antriebskette (24) und der äußeren Antriebskette (24′) in diesem Bereich zu jedem Zeitpunkt gleich sind,
- - der Kurvenbogen der oberen und unteren Treppenabsatzbereiche (1c) in der Draufsicht einen konstanten, im Vergleich mit R vergrößerten Radius (Rg) aufweist und die Winkelgeschwindigkeiten der inneren Antriebskette (24) und der äußeren Antriebskette (24′) auch in diesem Bereich überall gleich sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kurvenbogen der oberen und unteren Übergangsbereiche (1b) in der Draufsicht einen konstanten Radius (Rue) aufweist, der zwischen R und Rg liegt, und daß die Form der Schürzen der Stufen (21) die in den Übergangsbereichen (1b) auftretenden vorübergehenden Winkelverschiebungen der Antriebsketten (24, 24′) ausgleicht.
daß der Kurvenbogen der oberen und unteren Übergangsbereiche (1b) in der Draufsicht einen konstanten Radius (Rue) aufweist, der zwischen R und Rg liegt, und daß die Form der Schürzen der Stufen (21) die in den Übergangsbereichen (1b) auftretenden vorübergehenden Winkelverschiebungen der Antriebsketten (24, 24′) ausgleicht.
2. Bogenrolltreppe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet,
daß der Radius (Rg) der Kurvenbogen der oberen und unteren Treppenabsatzbereiche (1c) durch nach stehende Gleichung gegeben ist: für alfa2 gilt: wobeiR = Krümmungsradius des mittleren Bereichs (1a) der Treppen strecke (1),
alfa = Neigungswinkel der inneren An triebskette (24) im mittleren Bereich (1a) der Treppenstrecke (1),
w = Abstand der inneren (24) zur äußeren Antriebskette (24′).
daß der Radius (Rg) der Kurvenbogen der oberen und unteren Treppenabsatzbereiche (1c) durch nach stehende Gleichung gegeben ist: für alfa2 gilt: wobeiR = Krümmungsradius des mittleren Bereichs (1a) der Treppen strecke (1),
alfa = Neigungswinkel der inneren An triebskette (24) im mittleren Bereich (1a) der Treppenstrecke (1),
w = Abstand der inneren (24) zur äußeren Antriebskette (24′).
3. Bogenrolltreppe nach Anspruch 1 oder
2, in deren oberen und unteren Übergangsbe
reichen (1b) die innere Antriebskette (24) in
der Vertikalen den mittleren Bereich (1a) mit
den oberen und unteren Treppenabsatzbereichen (1c)
über einen Kreis (RueV) verbindet, dessen Form
folgender Funktionsgleichung entspricht:
x2 + z2 = RueV2,während in diesem Bereich der Weg der äußeren An
triebskette (24′) in der Vertikalen eine Ellipse
ist, deren horizontale Achse (a) und deren vertikale
Achse (b)
durch folgende Gleichungen bestimmt sind:
und daß die Bogenlänge der Ellipse (BERueV) in
den Übergangsbereichen (1b) nachstehender Gleichung
entspricht:
dadurch gekennzeichnet,
daß der Radius der Übergangsbereiche (Rue) aus folgender Gleichung bestimmt werden kann:
daß der Radius der Übergangsbereiche (Rue) aus folgender Gleichung bestimmt werden kann:
4. Bogenrolltreppe nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in deren oberen und unteren Übergangs
bereichen (1b) die äußere Antriebskette (24′)
in der Vertikalen den mittleren Bereich (1a) mit
den oberen und unteren Treppenabsatzbereichen (1c)
über einen Kreis (RueV) verbindet.
5. Bogenrolltreppe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet,
daß in deren oberen und unteren Übergangs
bereichen (1b) die innere oder äußere Antriebs
kette (24, 24′) in der Vertikalen den mittleren
Bereich (1a) mit den oberen und unteren Treppen
absatzbereichen (1c) über eine Parabel oder eine
Evolvente verbindet.
6. Bogenrolltreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Bereichen (1a), (1b) und (1c)
eine innere und eine äußere Handlaufführung (26)
(26′) vorhanden ist, die in der Draufsicht Kurven
bögen aufweist, die denen der zugehörigen An
triebskette (24, 24′) entsprechen.
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