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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Fahrkante oder
eines Kopfes von Schienen, insbesondere Rillenschienen, oder Gleisanlagen.
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Vorzugsweise
geht es bei der Erfindung um eine Verbesserung im Zusammenhang mit
der Bearbeitung oder Reparatur von Straßenbahnschienen. Diese sind üblicherweise
als Rillenschienen ausgebildet. Die Erfindung ist aber auch einsetzbar
im Zusammenhang mit der Bearbeitung oder Reparatur von üblichen
Eisenbahnschienen oder anderen Schienen. In gleicher oder ähnlicher
Weise wie die Schienen werden auch schienenähnliche Teile von Gleisanlagen
bearbeitet und repariert, insbesondere Herzstücke von Kreuzungen oder Weichen.
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Schienen
weisen ein genau definiertes Querschnittprofil auf, welches sich
im Betrieb durch Verschleiß verändert. Üblich ist
deshalb eine Nachbearbeitung der Schienen zur Wiederherstellung
des ursprünglichen
Querschnittprofils, insbesondere im Bereich einer Fahrkante. Beispielsweise
wird auf die Fahrkante einer Straßenbahnschiene ein neuer Belag
aufgeschweißt
und anschließend
zur Erzielung des ursprünglichen
Querschnittprofils glatt geschliffen. Der Schleifvorgang ist mit
starken Lärm-
und Staubemissionen sowie außerordentlichem
Funkenflug verbunden. Außerdem
ist die Oberfläche
der Fahrkante nach dem Schleifen nicht so eben wie im ursprünglichen
Zustand, sondern durch die Schleifbewegungen leicht facettiert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung,
mit der die Bearbeitung des Schienenprofils sicherer, umweltschonender und/oder
auch einfacher durchführbar
ist als bisher.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist gekennzeichnet durch eine Fräseinrichtung.
Die Bearbeitung der Schiene erfolgt demnach durch Fräsen und
nicht mehr durch Schleifen. Insbesondere gilt dies für die Profilierung
einer durch Aufschweißen
eines Belages vorbereiteten Schiene bzw. Fahrkante derselben.
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Vorteilhafterweise
ist die Fräseinrichtung
mit mindestens einem um eine im Wesentlichen vertikale Achse rotierenden
Fräskopf
versehen. Vorzugsweise gilt dies im Zusammenhang mit der Bearbeitung
von Rillenschienen. Der Durchmesser des Fräskopfes ist dann geringer als
die Weite der Schienenrille.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Fräskopf zum Fräsen der
Fahrkante als Konturfräser
profiliert ausgebildet. Vorzugsweise entspricht die Kontur des Fräskopfes
der herzustellenden Kontur des Schienenprofils. Idealerweise muss dann
der Fräskopf
nur auf die Schiene aufgesetzt und anschließend in Längsrichtung der Schiene bewegt
werden.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung kann der Fräskopf als
Walzenfräser
oder Stirnfräser
ausgebildet sein. Eine an das Querschnittprofil der Schiene angepasste
Kontur ist zwar vorteilhaft aber nicht zwingend erforderlich. Mit
einem Walzen- oder Stirnfräser
kann beispielsweise auch ein Kopfprofil der Schiene vollständig oder
teilweise bearbeitet oder nachgearbeitet werden. Mit einem nicht-konturierten
Fräser
können
unterschiedliche Profile bearbeitet werden.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass der Fräskopf mit
einer Führung
zur Anlage an der Schiene oder Gleisanlage versehen ist. Der Fräskopf stützt sich
dann vorzugsweise mit der Führung
an einem Teil der Schiene während
der Bearbeitung derselben ab. Auch kann der Fräskopf eine axiale Verlängerung
aufweisen, an der die Führung
gehalten ist. Die axiale Verlängerung fluchtet
vorzugsweise mit der Drehachse des Fräskopfes.
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Vorteilhafterweise
handelt es sich bei der Führung
um ein frei drehbares Führungsrad.
Dieses kann in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Fräskopfes
drehen und stützt letzteren
vorzugsweise seitlich am Schienenprofil ab. Insbesondere ist die Führung – bei vertikal
gerichteter Drehachse – unterhalb
einer Ebene eines untersten Fräswerkzeugs wirksam.
Vorzugsweise liegt die Führung
unterhalb der Fahrkante an der Schiene an, nämlich in einem Bereich, der üblicherweise
nicht dem Verschleiß unterliegt.
Der Abstand der Führung
vom Fräskopf
im Übrigen
ist entsprechend eingestellt.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Fräskopf in im Wesentlichen vertikaler und
horizontaler Richtung verstellbar an einem Fahrgestell gehalten. "Horizontal" meint in diesem
Fall zumindest die horizontale Richtung quer zur Schienenlängsrichtung.
Auf diese Weise ist eine genaue Justierung des Fräskopfes
für die
Bearbeitung möglich.
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Vorteilhafterweise
ist der Fräskopf
schwenkbar gelagert, insbesondere in einer aufrechten und quer zur
Schienenlängsrichtung
stehenden Ebene. Möglich
ist dadurch eine universelle Bewegbarkeit des Fräskopfes relativ zur Schienenoberfläche, insbesondere
in Verbindung mit der vertikalen und horizontalen Verstellmöglichkeit.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Fräskopf an einer Halteeinrichtung
gehalten, wobei der Fräskopf
insbesondere über
zwei oder drei verstellbare Halter mit der Halteeinrichtung verbunden
ist. Vorzugsweise ist ein Fräskopfantrieb über die
verstellbaren Halter mit der Halteeinrichtung verbunden. Entsprechend
bilden Fräskopf
und Fräskopfantrieb
eine handhabbare Einheit, die relativ zur Halteeinrichtung im Raum
bewegt wird.
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Vorteilhafterweise
sind die Halter Spindelanordnungen oder Kolben-Zylinder-Anordnungen. Dadurch
kann der Fräskopf
genauestens im Raum positioniert und bewegt werden.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung sind die Spindelanordnungen
manuell verstellbar und/oder über
Schrittmotoren gesteuert verstellbar. Eine nur manuelle Verstellbarkeit
wird bevorzugt für
eine einfach zu bedienende Vorrichtung. Der Fräskopf kann beispielsweise außerhalb
eines zu bearbeitenden Längenabschnitts
einer Schiene, einer Weiche, Kreuzung oder anderen Gleisanlage manuell
justiert und dann nur noch entlang der Schiene verfahren werden.
Dabei kann auch die bereits genannte Führung des Fräskopfes
den präzisen
Verlauf der Bearbeitung unterstützen.
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Eine
Spindelsteuerung über
Schrittmotoren ermöglicht
kompliziertere Bewegungen des Fräskopfes,
insbesondere quer zur Schienenlängsrichtung und
vorzugsweise auch das Abfahren von Profilrundungen. Die Wegsteuerung
von Schrittmotoren durch eine geeignete Steuereinheit ist bekannt
und muss hier nicht näher
erläutert
werden. Gleiches gilt für
die Steuerung einer Kombination von Schrittmotoren zur Erzielung
einer Bewegung im Raum. Dabei sind auch vorprogrammierte Bewegungsabläufe möglich. Eine analoge
Steuerung kann auch in Verbindung mit Kolben-Zylinder-Anordnungen
(hydraulisch oder pneumatisch) vorgesehen sein.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Fräskopf an einer Halteeinrichtung
gehalten, wobei die Halteeinrichtung mit einem Fahrgestell verbunden
ist zum Verfahren der Halteeinrichtung entlang der zu bearbeitenden
Schiene oder Gleisanlage. Mit dem Fahrgestell wird eine spurgetreue
Bewegung der Halteeinrichtung entlang der Schiene gewährleistet.
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Vorteilhafterweise
ist das Fahrgestell entlang der Schienen motorisch verfahrbar. Dadurch
kann ein auf das Werkzeug und die Werkstoffe abgestimmter, optimaler
Vorschub des Fräskopfes
eingehalten werden.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung weist das Fahrgestell mindestens
drei Räder auf,
welche eine Fläche
einschließen,
wobei der Fräskopf
am Fahrgestell außerhalb
eines über
der eingeschlossenen Fläche
liegenden Raumes gehalten ist. Insbesondere ist der Fräskopf in
Fahrtrichtung (Vorschubrichtung) vor der eingeschlossenen Fläche am Fahrgestell
gehalten. Dadurch passieren die Räder nur bereits vom Fräskopf bearbeitete
Schienenabschnitte.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Bearbeiten einer Fahrkante oder eines Kopfes von Schienen, insbesondere
Rillenschienen, oder Gleisanlagen ist dadurch gekennzeichnet, dass
ein Schienenkopf oder eine Fahrkante der Schiene mit einer Fräseinrichtung
bearbeitet wird. Vorzugsweise ist das Fräsen in Verbindung mit dem vorangehenden Aufschweißen eines
Reparaturbelages auf die Schiene vorgesehen. Mit der Fräseinrichtung
wird die mit dem Reparaturbelag versehene Schiene zur Erzielung
eines gewünschten
Querschnittprofils bearbeitet. Die Fräseinrichtung kann die weiter
oben genannten Eigenschaften aufweisen. Insbesondere ist ein Fräskopf als
Konturfräser
ausgebildet mit im Wesentlichen vertikaler Drehachse.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und
aus den Ansprüchen.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgende anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Querschnittprofil einer Rillenschiene mit angesetztem Konturfräser,
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2 ein
Querschnittprofil eines Schienenkopfes mit angesetztem Stirnfräser,
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3 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
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4 eine
vereinfachte Frontansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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5 eine
vereinfachte Seitenansicht der Vorrichtung.
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Ein
Querschnittprofil einer Rillenschiene 10 besteht gemäß 1 aus
einem Schienenkopf 11, einer Rille 12, einem Außensteg 13,
einem Mittelsteg 14 und einem in 1 nicht
eingezeichneten Boden. Ein besonders beanspruchter und dem Verschleiß unterliegender
Bereich ist eine Fahrkante 15, welche einen Übergang
bildet zwischen einer Schienenkopf-Oberseite 16 und einer
kopfseitigen Wandung 17 der Rille 12.
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Bei
Verschleiß der
Fahrkante 15 und angrenzenden Bereichen der Oberseite 16 und
Wandung 17 wird beispielsweise in Schienenlängsrichtung
ein Reparaturbelag aufgeschweißt
und anschließend
zur Ausbildung eines gewünschten
Profils bearbeitet. Hierfür
ist eine Fräseinrichtung
mit einem Fräskopf 18 vorgesehen,
der gemäß 1 als
Konturfräser ausgebildet
ist, mit einer Außenkontur
(Fräskontur) entsprechend
dem gewünschten
Querschnittprofil der Fahrkante 15. Entsprechende Fräsmesser
sind entlang der vorgesehenen Kontur des Fräskopfes 18 angeordnet.
Die einzelnen Fräsmesser 19 sind
vorzugsweise in Umfangsrichtung zueinander versetzt am Fräskopf 18 gehalten.
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Der
Fräskopf 18 ist
hier mit vertikaler Drehachse gezeichnet und in vertikaler Richtung – Doppelpfeil 20 – sowie
in horizontaler Richtung (quer zur Schienenlängsrichtung) – Doppelpfeil 21 – bewegbar. Außerdem kann
der Fräskopf 18 schwenkbar
gehalten sein, insbesondere um eine parallel zur Schienenlängsrichtung
verlaufende Schwenkachse 22, welche vorzugsweise die Drehachse 23 kreuzt
(berührt).
Die Schwenkbewegung ist durch den Doppelpfeil 24 angedeutet.
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Der
Fräskopf 18 ist
an seinem unteren freien Ende 25 mit einer an einer Verlängerung 26 gehaltenen
Führung 27 versehen.
Die Führung 27 ist
hier ein um die Drehachse 23 frei drehbares Rad und liegt
mit Abstand zum untersten der Fräsmesser 19 während des
Fräsens
an der kopfseitigen Wandung 17 an. Der von den Fräsmessern 19 beaufschlagte
Teil des Querschnittsprofils erstreckt sich möglichst mindestens soweit,
wie auch im Betrieb eine Beanspruchung der Oberfläche und
damit ein Verschleiß derselben möglich ist.
Die Führung 27 liegt
möglichst
außerhalb (unterhalb)
der Verschleißfläche an der
kopfseitigen Wandung 17 an.
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2 zeigt
zur Bearbeitung des Schienenkopfes 11 als Fräskopf einen
Stirnfräser 28,
mit mindestens einem stirnseitigen Fräsmesser 29 und zur Bearbeitung
der gesamten Schienenkopf-Oberseite 16 und/oder der angrenzenden
Fahrkante 15. Der Stirnfräser 28 ist entsprechend
bewegbar, siehe Doppelpfeile 20, 21, 24.
Außerdem
ist der Stirnfräser 28 in
Schienenlängsrichtung
bewegbar.
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Ein
Fahrgestell 30 mit einer Halteeinrichtung 31 für einen
Fräskopf – Fräskopf 18 oder
Stirnfräser 28 – ist in
den 3 bis 5 gezeigt. In 3 ist der
Fräskopf
von der Halteeinrichtung 31 verdeckt. Im Übrigen ist
zur Vereinfachung nur der Fräskopf 18 eingezeichnet.
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Das
Fahrgestell 30 weist hier einen dreieckförmigen Rahmen
mit einem Längsträger 32 und zwei
Winkelträgern 33, 34 auf.
An den Enden des Längsträgers 32 ist
je ein Schienenrad 35, 36 gelagert. Dabei laufen
die Schienenräder 35, 36 in
einer gemeinsamen Spur.
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Ein
weiteres Schienenrad 37 ist an einem Knotenpunkt 38 der
Winkelträger 33, 34 gelagert.
Die Schienenräder 35 bis 37 schließen eine
dreieckförmige
Fläche
ein.
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Das
Fahrgestell 30 weist an seinen drei Eckpunkten oberseitig
jeweils eine Befestigungsmöglichkeit,
nämlich Ösen 39, 40, 41 für ein nicht
gezeigtes Tragegeschirr auf. Die Vorrichtung kann so insgesamt auf
einfache Weise beispielsweise von einem Lastkraftwagen aufgenommen
und abgesetzt werden.
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Die
Halteeinrichtung 31 besteht im Wesentlichen aus einer aufrechten
Tragsäule 42,
welche etwa mittig auf dem Winkelträger 34 positioniert
ist, und einem Ausleger 43, welcher sich vom oberen Ende
der Tragsäule 42 bis über eine
durch die Position des Schienenrades 37 sich ergebende
virtuelle Fahrkante 44 erstreckt. Außerdem ist die Tragsäule 42 noch durch
einen Diagonalträger 45 abgestützt, welcher vom
Längsträger 32 zum
oberen Ende der Tragsäule 42 reicht.
Aus Gründen
der besseren Übersicht
sind in den 3 bis 5 nicht
sämtliche
genannten Teile jeweils wiedergegeben.
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Im
Winkel zwischen Ausleger 43 und Tragsäule 42 ist eine Antriebseinheit 46 für den Fräskopf 18 zusammen
mit demselben verstellbar gelagert. Hierfür sind drei längenveränderbare
Halter 47, 48, 49 vorgesehen, welche
hier als manuell verstellbare Spindeleinheiten ausgebildet sind.
Alternativ möglich ist
eine elektromotorische, hydraulische oder pneumatische Längenverstellung
der Halter 47 bis 49.
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Die
Antriebseinheit 46 hängt
im Wesentlichen am Halter 47 unter dem freien Ende des
Auslegers 43, sodass die Bearbeitung der Fahrkante 44 gut
möglich
ist. Die Halter 48, 49 erstrecken sich übereinander
und parallel zueinander von der Tragsäule 42 zur Antriebseinheit 46.
Je nach Länge
bzw. Auslenkung der Halter 47 bis 49 kann der
unter der Antriebseinheit 46 hängende Fräskopf 18 relativ zur Schiene 50 positioniert
werden.
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Durch
die beschriebene Anordnung befindet sich der Fräskopf 18 in horizontaler
Richtung außerhalb
der von den Schienenrädern 35 bis 37 eingeschlossenen
Fläche
und somit zugleich in Fahrtrichtung (Pfeil 51) vor dem
Schienenrad 37. Als Folge davon passiert das Schienenrad 37 ausschließlich bereits
bearbeitete Bereiche der Schiene 50.
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Der
Vorschub des Fräskopfes 18 in
Schienenlängsrichtung
ist beispielsweise möglich
durch elektrischen Antrieb einzelner oder aller Schienenräder 35 bis 37.
Eine entsprechend programmierbare Steuerung des Antriebs kann vorgesehen
sein. Ebenfalls elektromotorisch arbeitet die Antriebseinheit 46.
Zur Vereinfachung sind Leitungen, Steuerungen und dergleichen nicht
eingezeichnet.
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Die
dargestellte Erfindung ist bevorzugt verwendbar für die Reparatur
und Aufarbeitung von Rillenschienen für Straßenbahnen, kann aber auch allgemein
für die
Bearbeitung und Profilierung von Schienen genutzt werden, etwa zum
Profilieren eines Schienenkopfes, auch ohne vorheriges Aufschweißen eines
Reparaturbelags.
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- 10
- Rillenschiene
- 11
- Schienenkopf
- 12
- Rille
- 13
- Außensteg
- 14
- Mittelsteg
- 15
- Fahrkante
- 16
- Schienenkopf-Oberseite
- 17
- kopfseitige
Wandung
- 18
- Fräskopf
- 19
- Fräsmesser
- 20
- Doppelpfeil
- 21
- Doppelpfeil
- 22
- Schwenkachse
- 23
- Drehachse
- 24
- Doppelpfeil
- 25
- freies
Ende
- 26
- Verlängerung
- 27
- Führung
- 28
- Stirnfräser
- 29
- Fräsmesser
- 30
- Fahrgestell
- 31
- Halteeinrichtung
- 32
- Längsträger
- 33
- Winkelträger
- 34
- Winkelträger
- 35
- Schienenrad
- 36
- Schienenrad
- 37
- Schienenrad
- 38
- Knotenpunkt
- 39
- Öse
- 40
- Öse
- 41
- Öse
- 42
- Tragsäule
- 43
- Ausleger
- 44
- virtuelle
Fahrkante
- 45
- Diagonalträger
- 46
- Antriebseinheit
- 47
- Halter
- 48
- Halter
- 49
- Halter
- 50
- Schiene
- 51
- Pfeil