EP2471736A1 - Fahrtreppe - Google Patents
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- EP2471736A1 EP2471736A1 EP12162122A EP12162122A EP2471736A1 EP 2471736 A1 EP2471736 A1 EP 2471736A1 EP 12162122 A EP12162122 A EP 12162122A EP 12162122 A EP12162122 A EP 12162122A EP 2471736 A1 EP2471736 A1 EP 2471736A1
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- EP
- European Patent Office
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- sprocket
- chain
- escalator
- escalator according
- lever arm
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- Withdrawn
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Classifications
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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
-
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- 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.
- 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.
- Fig. 1 schematically illustrated a link chain G and a partially wrapped by this sprocket R 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.
- Fig. 1 on the lower side of the sprocket an entry angle ⁇ 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 inlet angle is about 11 ° in the example shown.
- Fig. 1 an instantaneous angle of wrap ⁇ is shown, which corresponds to the circumferential angle between two detachment points A of the articulated chain G from the sprocket R and is equal to 180 ° in the illustrated case. If a chain link K is lifted off the sprocket R, the instantaneous wrap angle ⁇ will suddenly decrease, because at different entry angles ⁇ above and below, for example, a chain link K lifts on the top, but at the same time the next chain link K does not yet rest on the underside. Therefore, in the following, 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 eff also fluctuates around the sprocket during movement of the articulated chain due to the joint detachment of the articulated chain, in particular due to the polygonal (polygonal support) of the chain.
- the effective lever arm H eff ' is slightly smaller, because due to the slightly tilted action line W of the force of the link chain G, the effective lever arm H eff ' no longer passes through the detachment 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 created 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.
- guides have been installed in the area of the sprockets, which cause a tangential inlet of the chain on the sprockets.
- the primary objective of this measure is to reduce the inlet noise of the chain to the sprockets.
- the polygon effect is reduced, but not compensated.
- 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 is from the European patent application EP 1 344 740 A1 known.
- the escalator described therein has a polygon compensated over the upper strand driven sprocket around which partially runs a link 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 lower strand is also afflicted with masses, such as the masses of the chains, rollers, axles and steps or pallets, arise from this non-uniformity forces that are 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, for example, designed on the upper strand polygon compensation that not only the upper run runs at a constant speed, but also the lower strand.
- the solution according to the invention makes it possible to use step or pallet chains with significantly increased pitch, namely, for example, chain pitch equal to half step spacing or chain pitch equal step spacing, and / or to reduce the required installation space.
- the first sprocket and the second sprocket are offset from each other operated in such a way 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 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 on the first and / or the second sprocket, wherein the at least one guide is arranged such that the entry angle is smaller with a minimum effective lever arm is than at maximum effective lever arm.
- the at least one guide causes the oscillating movement of the deflection station is almost zero when the machine is running, which has absolutely positive effects in terms of smoothness.
- the at least one guide the rollers only very low burden. It is therefore possible to use relatively inexpensive rollers.
- the first sprocket 2 is driven by a drive motor 7 via a drive chain 8 polygon fürso or polygonkompensiert. This can be achieved for example in the illustrated embodiment by engaging in the drive chain 8, non-circular wheel 9.
- Other possibilities of a polygon compensated drive are from the WO 03/036129 A1 which is explicitly made a 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.
- Fig. 4 shows that the second sprocket 3 is offset relative to the first sprocket 2 in terms of its angular position.
- 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 are guides 18, 19 can be seen, which can specify the entry angle ⁇ 1 , ⁇ 2 of the chain 1 on the sprockets.
- the guide 18 so far down in Fig. 4 or the guide 19 as far as in Fig. 4 arranged that the entry angle ⁇ 1 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 Fig. 4 ).
- a deflection arc 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 lead the chain 1 in such a way in the deflection arc, that the lead-in angle with a minimum effective lever arm is significantly smaller than the lead-in angle with the maximum effective lever arm.
- the circulating arc 20, the first sprocket 2 and the chain 1 can be designed and arranged such that just when the chain 1 acts on the first sprocket 2 with a minimum effective lever arm 16, 16 ', the chain 1 on the deflection arc 20 attacks 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 same law as with the driven sprocket 2 also applies to the non-driven diverter (in escalators usually the lower landing station).
- the consideration of identical effective lever arms is also important here. This also applies to the case that a sprocket 3 is not used for the deflection, but a non-toothed, fixed mounted or resilient / elastic mounted deflecting bow 20 is used.
- the radii or diameter of the deflection arc must be designed taking into account the diameter of the chain rollers so that the joint centers of the chain 1 on a corresponding circle, which corresponds to that of a sprocket with a corresponding number of teeth, expire.
- the sprockets 2, 3 run at a 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 1 ⁇ 2 of the step / pallet pitch and the number of teeth very small, namely up to 6 or 4, here can such a large linear movement of the second, as sprocket serving sprocket 3 and the deflection arc 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 ⁇ of 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 guides 18, 19 used in an embodiment of the escalator according to the invention cause a run-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, which leads to 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. Also, this one Arrangement of the guides the rollers loaded only very low. 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.
- trigonometric functions all dimensions can be calculated.
- a pitch angle of, for example, 60 ° is thus subdivided, for example, into 20 steps of 3 ° each.
- the height of the guides will now be changed until the sum of the horizontal catheters on the different angular positions gives a value as constant as possible. Where these deviations have reached their minimum, the linear movement of the Umlenkkettengan / the deflection has its minimum.
Landscapes
- Escalators And Moving Walkways (AREA)
- Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrtreppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- 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 ist im abgebildeten Beispiel etwa 11°. - 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.
- 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. Auβerdem 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.
- Dies wird erfindungsgemäß durch die Fahrtreppe der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 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 kann vorzugsweise vorgesehen sein, 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 kann vorzugsweise vorgesehen sein, 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. InFig. 2 undFig. 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 inFig. 2 bis Fig. 4 einen Obertrum 5 und jeweils unten inFig. 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 - 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 11 der Kette 1 verlaufende radiale Linie 12 mit der Horizontalen 13 inFig. 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 inFig. 4 an dem zweiten Kettenrad 3 einen Winkel β 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 ausFig. 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 φ1, φ2 der Kette 1 auf die Kettenräder vorgeben können. Dabei ist insbesondere die Führung 18 soweit unten inFig. 4 beziehungsweise die Führung 19 soweit oben inFig. 4 angeordnet, dass der Einlaufwinkel φ1 bei minimalem effektivem Hebelarm 16, 16' (siehe erstes Kettenrad 2 inFig. 4 ) deutlich kleiner ist als der Einlaufwinkel φ2 bei maximalem effektivem Hebelarm 17, 17' (siehe zweites Kettenrad 3 inFig. 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 gemäßFig. 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 ½ 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 β einer Kettenrad-Ecke relativ zur Horizontalen).
- Daher muss die relative Winkelstellung α, β 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 (16)
- 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. - Fahrtreppe nach Anspruch 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.
- Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Fahrtreppe ein zweites Kettenrad (3) umfasst, um das die Kette (1) teilweise umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtreppe mindestens eine Führung (18, 19) umfasst, die den Einlaufwinkel (φ1, 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 (φ1, φ2) bei minimalem wirksamem Hebelarm (16, 16') kleiner ist als bei maximalem wirksamem Hebelarm (17, 17').
- Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kettenrad (2) ein angetriebenes Kettenrad ist.
- Fahrtreppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kettenrad (3) ein Umlenkrad ist.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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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