EP1497219B1

EP1497219B1 - Antriebssystem für rolltreppen oder rollsteige

Info

Publication number: EP1497219B1
Application number: EP03732287A
Authority: EP
Inventors: Alexander Pietz
Original assignee: Kone Corp
Current assignee: Kone Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: AU2003239812A1; WO2003091145A1; EP1497219A1; DE10218372A1

Abstract

Antriebssystem für Rolltreppen und Rollsteige, beinhaltend mindestens einen, ggf. mit einem Getriebe zusammenwirkenden Antriebsmotor, mindestens eine als Laschenkette ausgebildete Antriebskette, Umlenkelemente für die Antriebskette sowie Mittel zur Minimierung des beim Kettenein- und -umlauf auftretenden Polygoneffektes, wobei die Antriebskette eine derartige Teilung aufweist, dass maximal zwei Glieder je Stufe bzw. Palette zum Einsatz gelangen und dass das Mittel durch mindestens eine Einrichtung gebildet ist, über welche der Antriebsmotor bzw. das oder die Umlenkelemente bzw. die Antriebskette mit nicht konstanter Drehzahl bzw. Geschwindigkeit betätigbar ist bzw. sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Rolltreppen oder Rollsteige, beinhaltend mindestens einen, ggf. mit einem Getriebe zusammenwirkenden Antriebsmotor, mindestens eine als Laschenkette ausgebildete Antriebskette, Umlenkelemente für die Antriebskette sowie Mittel zur Minimierung des beim Kettenein- und -umlauf auftretenden Polygoneffektes.
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 viereckförmige 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 Kettentrumrichtung, 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.
Noch eine andere lösung, die als nächtliegender Stand der technik angesehen wird, wird in US 6,351,096 offenbart.
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.
Im Hinblick auf eine Optimierung des Antriebskonzeptes können für das Stufen- bzw. Palettenband Laschenketten zum Einsatz gelangen, die auch eine größere Teilung in Abhängigkeit von der Stufen- bzw. Palettenbreite, beispielsweise etwa 200 oder etwa 400 mm, aufweisen. Diese an sich erwünschten vergrößerten Kettenteilungen bringen unter Umständen jedoch - was den Polygoneffekt bei der Umlenkung und ggf. auch die synchrone Antriebsweise des Handlaufes betrifft - Probleme mit sich.
Weiterhin bekannt sind sogenannte in Innenbereichen, beispielsweise von Kaufhäusern oder dergleichen, einsetzbare Rolltreppen und Rollsteige, die mittels Antriebsketten ausgerüstet sind, bei welchen im Hinblick auf die relativ geringen Kräfte die mit den Stufen bzw. Paletten zusammenwirkenden Stufen- bzw. Palettenbolzen samt Laufrollen in den jeweiligen Gelenkbereichen der Antriebsketten positioniert sind. Problematisch ist jedoch der bei der Umlenkung der Antriebsketten nach wie vor gegebene Polygoneffekt.
Dem DE-Gbm 18 92 806 ist eine Rolltreppe zu entnehmen, mit an umlaufenden, endlosen, aus einzelnen Kettengliedern zusammengehaltenen Kettensträngen unter Zwischenschaltung von an Stufenachsen eingehängten Stufen. Die die Kettenrollen miteinander verbindenden Laschen einzelner Kettenglieder dienen als Anschluß der vorderen Stufenachsen. Der Abstand zwischen benachbarten Stufenachsen entspricht der Teilung der Stufen und beträgt ein Vielfaches der Teilung des Kettenstranges. Dargestellt sind drei Kettenglieder je Stufe.
Im DE-Gbm 74 29 118 wird ein verbesserter Kettentrieb, insbesondere für Fahrtreppen, beschrieben, bei dem jede Treppenstufe mit wenigstens einem ihrer Enden an einem Kettengelenk angelenkt ist. Die Kette weist im wesentlichen nur eine der Anzahl an mit den Treppenstufen in Verbindung stehende entsprechende Anzahl an Gelenken auf. Um ein sauberes, im wesentlichen tangentiales Ein- und Auslaufen der Kette in das Kettenrad zu gewährleisten, ist die Kette wenigstens über einen Teil ihres Umlaufweges geführt. Bei Einsatz lediglich eines Gelenkes je Treppenstufe sollen zur Vermeidung von Polygoneffekten wenigstens zwei Gelenke stets mit jedem Kettenrad im Eingriff stehen.
The GB 2 243 430 discloses a power transmission apparatus for a travelator or escalator wherein a mechanical compensating device is used for compensating the drive vibrations caused the polygon effect.
The US 6,351,096 discloses an electric drive for an escalator or travelator which electric drive drives the motor of the travelator or escalator with a pulsing velocity to compensate for the polygon effect.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, ein neuartiges Antriebssystem für eine Rolltreppe oder einen Rollsteig bereitzustellen, insbesondere einsetzbar für sogenannte Kaufhausrolltreppen bzw. -rollsteige, das bei vergrößerter Kettenteilung dennoch die sich dadurch ergebenden erhöhten Polygoneffekte weitestgehend vermeidet und bei gemeinsamem Antrieb bedarfsweise auch ein synchroner Lauf des zugehörigen Handlaufes möglich sein soll.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Antriebskette eine derartige Teilung aufweist, daß maximal zwei Glieder je Stufe bzw. Palette zum Einsatz gelangen, und daß das Mittel durch mindestens eine Einrichtung gebildet ist, über welche der Antriebsmotor bzw. das oder die Umlenkelemente mit nicht konstanter Drehzahl betätigbar ist bzw. sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die, bedingt durch vergrößerte Kettenteilungen der Stufen- bzw. Palettenkette, erzeugten Polygoneffekte die sich negativ auf das als Kettenrad ausgebildete Umlenkelement und ggf. auch auf das Handlaufrad auswirken, werden durch den Erfindungsgegenstand dahingehend überwunden, daß nunmehr der Polygoneffekt selbst bei größerer Kettenteilung weitestgehend minimiert wird.
Die Mittel werden gebildet durch ein Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere einen Frequenzumrichter, der dergestalt auf den Antriebsmotor einwirkt, daß eine nicht konstante Drehzahl erzeugt wird.
Bedarfsweise kann der jeweilige Handlauf ebenfalls mit nicht konstanter Drehzahl am Handlaufantriebsrad betrieben werden.
Schließlich besteht die Möglichkeit, die Mittel so auszugestalten, daß dem jeweiligen Umlenkelement für das Stufen- bzw. Palettenband eine Führungsbahn vorgelagert wird, durch welche die Kettenglieder bzw. die mit der Kette zusammenwirkenden Lauf-/Kettenrollen vor dem Einlauf in das Umlenkelement um einen vorgebbaren Betrag - bezogen auf die Laufrichtung - auslenkbar sind. Dies geschieht entweder nach oben oder nach unten. Durch diese Maßnahme werden ungleichförmige Geschwindigkeiten vor dem Umlenkelement erzeugt, durch welche die Polygoneffekte beim Einlauf der Kette in das jeweilige Umlenkelement weitestgehend aufgehoben werden.
Der Erfindungsgegenstand zeigt nun verschiedene Möglichkeiten auf, wie der unerwünschte Polygoneffekt auch bei vergrößerter Kettenteilung reduziert werden kann. Der Fachmann wird für den jeweiligen Anwendungsfall das geeignete Mittel (elektrisch oder mechanisch) auswählen.
Heute dem Stand der Technik entsprechende Kettenteilungen liegen bei üblichen Stufen- oder Paletten-Trittflächenlängen von etwa 400 mm bei etwa 133 mm.
Die Grenzzähnezahlen der Umlenkelemente werden, darauf abgestimmt, z.B. mit z =17 angesetzt, die jedoch - abhängig vom Durchmesser des jeweiligen Umlenkelementes - auch andersartig sein kann. Aufgrund der hohen Elastizität der Antriebskette ist der Polygoneffekt für die praktische Auslegung der Kette eher zu vernachlässigen wenn z ≥19 und bei höheren Geschwindigkeiten eine kleinere Teilung vorgesehen wird. Kettenräder mit z < 17 hingegen sollten nur bei Handbetrieb oder langsam laufenden Ketten vorgesehen werden.
Eine Vergrößerung der Kettenteilung ist prinzipiell in zwei Schritten möglich. Bei gleichen Voraussetzungen (Stufen- bzw. Paletten-Trittflächenlänge von etwa 400 mm) würden sich als weitere mögliche Kettenteilungen, einmal 200 mm und einmal 400 mm, also zwei Glieder je Stufe bzw. Palette oder ein Glied pro Stufe oder Palette, ergeben. Die dann einzusetzenden korrespondierenden Zähnezahlen der Umlenkelemente, insbesondere Kettenräder, liegen dann nur bei etwa z = 12 bzw. etwa z = 6 (abhängig vom Durchmesser des Umlenkelementes).
Grundsätzlich ist der Erfindungsgegenstand auf alle Arten von Rolltreppen bzw. Rollsteigen anwendbar, bevorzugt jedoch für die Antriebskette einer in Innenbereichen von Gebäuden einsetzbare Rolltreppe bzw. eines Rollsteiges. Es ist somit nicht nur der Effekt der vergrößerten Kettenteilung sondern vielmehr erst die Kombination selbiger mit einer geeigneten Maßnahme zur Minderung des Polygoneffektes, die nun zu einer wirtschaftlich interessanten Lösung, insbesondere bei Antrieben für Kaufhausrolltreppen und -rollsteigen führt.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Figur 1: Antriebskette für eine Rolltreppe im Einlaufbereich eines Umlenkelementes;
Figur 2a: Antriebskette für eine Rolltreppe mit außen liegender Laufrolle gemäß Stand der Technik;
Figur 2b - d: Erfindungsgemäße Antriebsketten mit unterschiedlichen Teilungen für den Anwendungsfall gemäß Figur 1;
Figur 3: Prinzipskizze gemäß Figur 2b - 2d in Verbindung mit einem Mittel zur Reduzierung des Polygoneffektes, hier einem Frequenzumformers;
Figur 4: Prinzipskizze des Systemaufbaus gemäß Figur 3;
Figuren 5 - 7: Vergleichende Gegenüberstellung einer konventionellen Antriebsart mit dem Erfindungsgegenstand gemäß Figur 3;
Figur 8: Prinzipskizze eines Rolltreppenantriebes, beinhaltend einen kombinierbaren Stufen- und Handlaufantrieb;
Figur 9: Prinzipskizze eines Rollsteigantriebes, insbesondere für das Palettenband;
Figur 10: Prinzipskizze eines Rolltreppenantriebes beinhaltend einen von Figur 8 abweichenden kombinierten Stufen- und Handlaufantrieb;
Figur 11: Alternatives mechanisch wirkendes Mittel zur Reduzierung des Polygoneffektes.

Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 als Prinzipskizze, beinhaltend ein als Kettenrad ausgebildetes Umlenkelement 2 sowie eine Antriebskette 3. Die Antriebskette 3 weist eine Vielzahl miteinander verbundener Laschen 4 auf, die über Gelenke 5 miteinander verbunden sind. Etwa auf halber Höhe zwischen den Gelenken 5 erstrecken sich Laufrollen 6, die über Stufenbolzen 7 mit den hier nicht erkennbaren Stufen einer Rolltreppe in Wirkverbindung stehen. Das Umlenkelement 2 weist Kettenzähne 8 auf, die an die Teilung der Antriebskette 3 in entsprechend reduzierter Weise angepaßt sind. In diesem Beispiel soll eine Stufen-Trittflächenlänge von 400 mm angenommen werden. Die Kettenteilung soll 200 mm betragen woraus sich eine Zähnezahl des Umlenkrades von z = 12 ergibt. Andere Parameter bezüglich der Trittflächenlänge bedingen andersartige Kettenteilungen, respektive Zähnezahlen.
Die Kettenzähne 8 sind kettenseitig mit Aussparungen 9 versehen, die zur Aufnahme der Gelenke 5 dienen, während die Laufrollen 6 in entsprechenden Ausnehmungen 10 des Umlenkrades 2 positioniert sind. Je nach Ausgestaltung des Antriebssystemes 1 kann es sinnvoll sein, die Laufrollen 6 in relativ druckentlasteter Form um das Umlenkelement 2 herumzuführen. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, das die Ausnehmungen 10 etwas größer vorgesehen werden, als der Laufrollendurchmesser, so daß selbige lediglich partiell oder gar nicht mit den korrespondierenden Wandbereichen der Ausnehmungen 10 in Berührung kommen.
Figur 2a zeigt ein Antriebssystem 11, das den Stand der Technik darstellt und für eine Rolltreppe zum Einsatz gelangt. Erkennbar sind Stufen 12, die über Stufenbolzen 13 mit außerhalb der Antriebskette 14 vorgesehenen Laufrollen 15 zusammenwirken. Die Stufenbolzen 13 erstrecken sich hierbei durch die Gelenke 16 der Antriebskette 14. Bei angenommener Trittstufenlänge von etwa 400 mm ergibt sich eine Kettenteilung von 133 mm, so daß einer jeden Stufe 12 drei Glieder der Antriebskette 14 zugeordnet sind.
Die Figuren 2b-d zeigen die erfindungsgemäße Antriebskette 3 gem. Figur 1. Abweichend zur Antriebskette 14 gemäß Fig. 2a sind die Laufrollen 6 zwischen den Gelenken 5 (Figur 2b,2c) der Antriebskette 3 positioniert und über den Stufenbolzen 16 mit der jeweiligen Stufe 12 verbunden. Derartige Antriebsketten sollen für sogenannte Schwerlast-Rolltreppen zum Einsatz gelangen. Figur 2d zeigt eine Antriebskette 3, die in sogenannten Kaufhausrolltreppen zum Einsatz gelangen soll, wobei die Laufrollen 15 im Bereich der Gelenke 5 positioniert sind. Auch hier ist eine größere Kettenteilung vorgesehen.
Figur 2b zeigt eine Antriebskette 3 mit 200er Teilung, d.h. je Stufe sind zwei Glieder der Antriebskette 3 vorgesehen, während Fig. 2c eine Antriebskette 3 mit 400er Teilung und innen liegenden Laufrollen 6 zeigt, die zwischen den Gelenken 5 der Antriebskette 3 positioniert sind. Infolge dieser konkreten Zuordnung der Kettenteilung der Antriebskette 3 in Wirkverbindung mit dem zähnezahlenmäßig darauf reduzierend abgestimmten Umlenkelement 2 kann nun vorzugsweise für Kaufhaus-Rolltreppen zum Einsatz gelangen.
Figur 2d zeigt eine Antriebskette 3, bei der ebenfalls eine gegenüber Figur 2a vergrößerte Kettenteilung gegeben ist. Hier sind die Laufrollen 6 im Bereich der Gelenke 5 vorgesehen. Derartige Antriebsketten 3 sind aufgrund ihrer leichten Bauweise für sogenannte Kaufhausrolltreppen einsetzbar. Die bedingt durch die größere Kettenteilung sich erhöhenden Polygoneffekte werden durch die in den folgenden Figuren beschriebenen Maßnahmen so reduziert, daß bei vergrößerter Kettenteilung vorteilhafterweise ein geringerer Beschaffungspreis für die Antriebskette gegeben ist und gleichzeitig durch Minimierung des Polygoneffektes der Fahrkomfort beträchtlich erhöht wird.
Figur 3 zeigt eine Prinzipskizze einer nur angedeuteten Personenförderanlage, beispielsweise einer Rolltreppe. Erkennbar sind folgende Bauteile:

ein Umlenkrad 17, das mit mehreren Zähnen 18 ausgerüstet ist, eine aus mehreren Gliedern 19 bestehenden Laschenkette 20 sowie einen elektrischen Antriebsmotor 21, der bedarfsweise mit einem nicht weiter dargestellten Getriebe in Wirkverbindung steht. Die Verbindung zwischen dem Antriebsmotor 21 und dem Umlenkrad 17 ist durch das Antriebsorgan 22 sichergestellt. Die Laufrichtung der Kette 20 bzw. die Umlenkrichtung des Umlenkrades 17 ist durch Pfeile angedeutet. Die beim Einlauf der Kette 20 in das Umlenkrad 17 entstehenden Polygoneffekte werden erfindungsgemäß nun dadurch reduziert, daß der Drehzahl des Antriebsmotors 21 eine andersartige Drehzahl überlagert wird, so daß das Umlenkrad 17 mit einer nicht konstanten Drehzahl umläuft, die der mathematischen Funktion der Kette 20 beim Einlauf in das Umlenkrad 17 weitestgehend entspricht, wodurch die, bedingt durch den Polygoneffekt auftretenden Stöße im Gesamtsystem minimiert werden.

Diese Überlagerung wird dadurch herbeigeführt, daß mit dem Antriebsmotor 21 ein Frequenzumrichter 23 in Wirkverbindung steht, der den Antriebsmotor 21 dergestalt ansteuert, daß dieser mit einer nicht konstanten Drehzahl umläuft und diese nicht konstante Drehzahl über das Antriebsorgan 22 in überlagernder Weise auf das Umlenkrad 17 übertragen wird. In einer Regeleinrichtung 24 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 25 die Phasenlage des Umlenkrades 17 zu ermitteln und diese der Regeleinrichtung 24 zur Verfügung zu stellen. Ein weiterer Parameter kann die Umlaufgeschwindigkeit der Kette 20 sein, die beispielsweise über einen weiteren Sensor 26 gemessen wird, wobei auch diese Meßwerte der Regeleinrichtung 24 zur Verfügung gestellt werden. Durch entsprechenden Abgleich der durch die Sensoren 25,26 gemessenen Werte im Vergleich mit der bzw. den vorhandenen Grundmustern kann der Frequenzumrichter 23 nun so mit elektrischen Meßwerten versorgt werden, daß eine kontinuierliche Ansteuerung des Antriebsmotors 21, beispielsweise an unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeiten der Kette 20, herbeigeführt werden kann.
Durch den Erfindungsgegenstand wird neben einer Reduzierung des Polygoneffektes auch die Laufruhe der Personenförderanlage beträchtlich erhöht, ohne daß in diesem Beispiel Modifikationen auf der mechanischen Seite durchzuführen sind. Fertigungstoleranzen des Umlenkrades 17 und/oder der Kette 20 können durch Interpolation der Regeleinrichtung 24 bzw. des Frequenzumrichters 23 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.
Figur 4 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 Kettenzähnen 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 Funktionsgenerator 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 5 bis 7 zeigen vergleichende Beispiele einerseits eines konventionellen Antriebes (Figur 5) mit dem Sollzustand bei korrekter Phasenlage (Figur 6) sowie des Synchronisierungsbedarfes (Figur 7).
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 6 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 7 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.
Figur 8 zeigt ein Verteilergetriebe 27 für eine nicht weiter dargestellte Rolltreppe. Dem Verteilergetriebe 27 vorgeschaltet ist ein lediglich angedeuteter, aus Motor und bedarfsweise Untersetzungsgetriebe bestehender Antrieb 28. Innerhalb des Verteilergetriebes 27 sind Zahnräder 29,30,31,32 vorgesehen, wobei die Zahnräder 30 und 31 einerseits auf eine Stufenkettenradwelle 33 und andererseits auf eine Handlaufantriebswelle 34 einwirken.
Erfindungsgemäß ist das stufenkettenradseitige Zahnradpaar 29,30 mit einem variablem Wälzkreisdurchmesser 35,36 versehen, wobei der variable Wälzkreisdurchmesser 35,36 zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert auf dem Umfang schwankt, dergestalt, wie das nicht weiter dargestellte Kettenrad Zähne besitzt. Das Zahnradpaar 29,30 erzeugt dann eine definierte Ungleichförmigkeit lediglich auf der Seite der Stufenkettenradwelle 33, während die Drehzahl der Handlaufantriebswelle 34 in diesem Beispiel konstant verbleibt. Dieses Antriebskonzept kommt vorzugsweise dann zum Einsatz, wenn eine vergrößerte Kettenteilung (abhängig von der Stufenbreite) von beispielsweise 200 oder 400 mm gefordert wird, die bei gleichförmiger Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors 28 einen andersartigen Ausgleich des Polygoneffektes erforderlich macht, um dennoch einen Gleichlauf zwischen Stufen- bzw. Kettenradwelle 33 und Handlaufantriebswelle 34 herbeizuführen.
Die Prinzipskizze gemäß Figur 9 zeigt ein Getriebe 27' in Wirkverbindung mit einem Antriebsmotor 28' zum Einsatz in einem nicht weiter dargestellten Rollsteig. Innerhalb des Getriebes 27' sind Zahnräder 29',30' angeordnet, wobei das Zahnrad 30' den Abtrieb in Richtung einer Palettenkettenradwelle 33' bildet. Erfindungsgemäß ist das palettenkettenradseitige Zahnradpaar 29',30' in diesem Beispiel mit einem variablen Teilkreisdurchmesser 35',36'versehen.
Figur 10 zeigt als Prinzipskizze einen zu Figur 8 alternativen Rolltreppenantrieb, beinhaltend ein Verteilergetriebe 27" in Wirkverbindung mit einem Antriebsmotor 28". Das Getriebe 27" weist Zahnräder 29",30",31 " auf. Das Zahnrad 30" bildet den Antrieb der Stufenkettenradwelle 33". Die Handlaufantriebswelle 34" wird abweichend zu Figur 8 nun ebenfalls mit ungleichförmiger Bewegung über das Zahnrad 31" angetrieben. Die in dem Bereich des Handlaufes (nicht dargestellt) dadurch eingebrachten Schwingungen sind derart gering, daß sie für den Benutzer der Rolltreppe nicht als unangenehm empfunden werden. Gegenüber Figur 8 wird durch Reduzierung der Getriebeteile eine weitere Kostenersparnis erzielt. Die Teilkreisdurchmesser 35",36" sind angedeutet.
Figur 11 zeigt ein weiteres mechanisch wirkendes Mittel zur Minimierung des Polygoneffektes bei Antriebsketten mit vergrößerter Kettenteilung. Dargestellt ist lediglich der prinzipielle Aufbau. Erkennbar ist eine Antriebskette 37, ein Umlenkelement 38 sowie eine dem Umlenkelement 38 vorgelagerte Führungsbahn 39 zur gezielten Auslenkung der Laufrollen 40 der Antriebskette 37. In diesem Beispiel ist eine Auslenkung der Laufrollen 40 nach unten angedeutet, wobei eine Auslenkung nach oben ebenfalls denkbar ist. Zu diesem Zweck wirkt die Führungsbahn 39 mit einem Kurvenelement 41 vorgebbarer Kontur zusammen, das der Fachmann von der Form her dem jeweiligen Anwendungsfall anpassen wird. Durch Auslenkung der Laufrolle 40, in diesem Beispiel lediglich derjenigen, die danach in das Umlenkelement 38 eingreift, wird die Antriebskette 37 in diesem Bereich verkürzt. Abhängig von der Phasenlage des Umlenkelementes 38 wird aufgrund von Winkel- und Radienänderungen die Geschwindigkeit des Kettenstranges beeinflußt. Es kommt zu Abweichungen von der an sich gewollten konstanten Geschwindigkeit. Gemäß heutigem Stand der Technik und praktischem Einsatz wird die Antriebskette 37 vor dem Einlauf in das Umlenkelement 38 über eine Führungsbahn 39 geführt, die eine eher stetige Kurvenform aufweist. Der Erfindungsgegenstand hingegen nutzt aus, daß die Position(en) der vorgelagerten Laufrolle(n) 40 beeinflußt wird bzw. werden, und zwar in Abhängigkeit der Phasenlage des Umlenkelementes 38. In denjenigen Positionen, in denen eine hohe Geschwindigkeit durch den Eingriff in das Umlenkelement 38 geometrisch vorgegeben wird, soll durch das Kurvenelement 41 dem vorgelagerten Kurvenelement mindestens eine der Laufrollen 40 dergestalt in ihrer Lage beeinflußt werden, daß es zu einer Geschwindigkeitsänderung (positiv oder negativ) kommt, die insgesamt die Geschwindigkeitsschwankungen bei Eingriff in das Umlenkelement 38, respektive die Führungsnut 42 und somit den Polygoneffekt senkt.

Bezugszeichenliste

1: Antriebssystem
2: Umlenkelement
3: Antriebskette
4: Lasche
5: Gelenk
6: Laufrolle
7: Stufenbolzen
8: Kettenzahn
9: Aussparung
10: Ausnehmung
11: Antriebssystem
12: Stufe
13: Stufenbahn
14: Antriebskette
15: Laufrolle
16: Gelenk
17: Umlenkrad
18: Zahn
19: Glied
20: Laschenkette
21: Antriebsmotor
22: Antriebsorgan
23: Frequenzumrichter
24: Regeleinrichtung
25: Sensor
26: Sensor
27: Verteilergetriebe
28: Antrieb
29: Zahnrad
30: Zahnrad
31: Zahnrad
32: Zahnrad
33: Stufenkettenradwelle
34: Handlaufantriebswelle
35: Wälzkreisdurchmesser
36: Wälzkreisdurchmesser
27': Getriebe
28': Antriebsmotor
29': Zahnrad
30': Zahnrad
31': Zahnrad
32': Zahnrad
33': Palettenkettenradwelle
35': Teilkreisdurchmesser
36': Teilkreisdurchmesser
27": Verteilergetriebe
28": Antriebsmotor
29": Zahnrad
30": Zahnrad
31 ": Zahnrad
33": Stufenkettenradwelle
34": Handlaufantriebswelle
35": Teilkreisdurchmesser
36": Teilkreisdurchmesser
37: Antriebswelle
38: Umlenkelement
39: Führungsbahn
40: Laufrolle
41: Kurvenelement
42: Führungsnut

Claims

Antriebssystem für Rolltreppen und Rollsteige, beinhaltend mindestens einen, ggf. mit einem Getriebe zusammenwirkenden Antriebsmotor (21), mindestens eine als Laschenkette ausgebildete Antriebskette (3,20, 37), Umlenkelemente (2,17, 33) für die Antriebskette (3,20, 37) sowie Mittel (23,29, 30,29', 30', 29", 30", 31", 41) zur Minimierung des beim Kettenein- und -umlauf auftretenden Polygoneffektes, wobei die Antriebskette (3,20, 37) eine derartige Teilung aufweist, dass maximal zwei Glieder je Stufe bzw. Palette zum Einsatz gelangen und dass das Mittel (23,29, 30,29', 30', 29", 30", 31", 41) durch mindestens eine Einrichtung gebildet ist, über welche der Antriebsmotor (21) bzw. das oder die Umlenkelemente (2,17, 33) bzw. die Antriebskette (3,20, 37) mit nicht konstanter Drehzahl bzw. Geschwindigkeit betätigbar ist bzw. sind wobei die Einrichtung durch ein Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere einen Frequenzumrichter (23) gebildet sind, über welches der Antriebsmotor (21) mit nicht konstanter Drehzahl antreibbar ist.
Antriebssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (25) zur Ermittlung der Phasenlage des Umlenkelementes (2,17, 33), der seine Messwerte einer mit dem Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere dem Frequenzumrichter (23), zusammenwirkenden Regeleinrichtung (24) zur Verfügung stellt.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (26) zur Ermittlung der Kettenumlaufgeschwindigkeit, der seine Messwerte einer mit dem Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere dem Frequenzumrichter (23), zusammenwirkenden Regeleinrichtung (24) zur Verfügung stellt.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Positionssensor (25) die Phasenlage des Umlenkrades ermittelt, diese Werte einer mit einem Funktionsgenerator in Wirkverbindung stehenden Regeleinrichtung (24) zur Verfügung stellt, deren synchronisierter Drehzahlsollwert zum mit dem Antriebsmotor (21) verbundenen Leistungsversorgungsaggregat, insbesondere dem Frequenzumrichter (23), zuführbar ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsgenerator diejenige (n) mathematische (n) Funktion (en) der Kette (3,20, 37) beim Einlauf in das Umlenkelement (2,17, 33) beinhaltet.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette (3,20, 27) als Antriebsorgan der Rolltreppe bzw. des Rollsteiges eine Teilung entsprechend einer halben Stufen- bzw. Palettenteilung, insbesondere von etwa 200 mm, aufweist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette (3,20, 37) als Antriebsorgan der Rolltreppe bzw. des Rollsteiges eine Teilung entsprechend einer vollen Stufen- bzw. Palettenteilung, insbesondere von etwa 400 mm, aufweist.