DE4345105A1 - Verbesserte Einschienenförderanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Förderanlage mit einer Hängebahnschiene, auf der sich mehrere motorbetriebene Fahrwerke bewegen. Die betreffende Anlage umfaßt insbesondere Strecken­ abschnitte (beispielsweise horizontale oder leicht geneigte), auf denen für die Fortbewegung die Reibung zwischen Antriebsrädern und Schiene ausreicht, und solche (z. B. relativ große Steigungen), auf denen ein Kettenrad oder ein Ritzel mit Zahnstange auf der Schiene notwen­ dig sind.

Bei dieser Art von Anlagen taucht immer wieder das Problem der Initialmomente beim Ein­ greifen des Ritzels in die Zahnstange auf. Wird nämlich ein Förderabschnitt mit Zahnstange erreicht, befindet sich das Ritzel kaum in der richtigen Stellung, weswegen die betreffenden Zähne aufeinanderstoßen, was zu Verklemmungen, zum Springen und zu Erschütterungen führt. Neben dem dabei entstehenden Lärm erhöht sich unweigerlich der Verschleiß, und es können Brüche auftreten.

Bei der bekannten Technik besteht die Lösung in einer Verkleinerung der Berührungsflächen der Zähne zu Beginn des Eingriffs, so daß die Möglichkeit des Aufeinanderstoßens der Zähne verringert wird, solange noch keine vollständige Übereinstimmung von Ritzel und Zahnstange hergestellt ist. Es wurden also Zahnstangen vorgeschlagen, bei denen die ersten Zähne kleiner sind und erst nach und nach die normale Höhe erreichen. Ein Nachteil besteht hierbei darin, daß Stöße, obgleich in geringerem Umfang, noch immer auftreten können und der Verschleiß nur hinausgezögert wird. Wie beispielsweise im Patentantrag PCT/EP 92/01592 beschrieben, wurde ebenfalls vorgeschlagen, um auch kleinste Stöße zu verhindern, den abgeflachten Teil der Zahnstange mit Hilfe eines elastischen Trägers zu stützen, so daß eventuelle Verkantungen ein Absenken dieses Teils bewirken und so ein Überspringen der Zähne ermöglicht wird. Bei dieser Lösung tritt allerdings das schwierige Problem auf, daß das Absenken der Zahnstange zwar denjenigen Schäden vorbeugt, die beim Kontakt zwischen Zahnstange und Kettenrad an der Spitze auftreten, aber gleichzeitig jegliche Synchronisation verhindert. Erreicht das Ritzel den starren Teil der Zahnstange, treten nämlich dieselben Probleme auf wie bei einer festen und nicht abgeflachten Zahnstange.

Hauptziel dieser Erfindung ist es, die genannten Mängel abzustellen und die beschriebene Förderanlage zur Verfügung zu stellen, bei der es weder zu Verkantungen noch zum Aufein­ anderstoßen von Zähnen bei Erreichen eines Bewegungsabschnitts mittels Zahnstange kommt und eine rasche und zuverlässige Synchronisation erfolgt.

In Anbetracht dieser Zielstellung wurde erwogen, erfindungsgemäß eine Förderanlage zu errichten, bei der sich mehrere motorbetriebene Fahrwerke auf einer Hängeschiene bewegen; jedes Fahrwerk besitzt ein Antriebsrad, das auf dieser Schiene läuft, sowie ein Ritzel, das mit einer Antriebswelle verbunden ist und in eine Zahnstange eingreift, die auf einigen Schienen­ abschnitten zur Bewegung der Fahrwerke dient, wenn das Antriebsrad in diesen Bereichen rutscht. Das Ritzel kann sich gegenüber der Antriebswelle innerhalb eines Winkels frei drehen, der zwischen den äußersten Positionen durch Endanschläge für die freie Bewegung vorgegeben ist. Elastische Mittel halten das Ritzel in einer gegenüber den äußersten Positionen mittleren Stellung. Bei Erreichen eines Schienenabschnitts mit Zahnstange dreht sich das Ritzel unge­ hindert entgegen dem Wirken der elastischen Mittel, da seine Zähne und die Zahnung der Zahnstange sich überlagern, um die für das Eingreifen richtige Winkelposition einzunehmen; beginnt das Rad zu rutschen, übernimmt das Ritzel den Antrieb, wenn es bei der freien Bewe­ gung auf der Welle die entsprechende äußerste Position erreicht hat.

Fig. 1 zeigt erfindungsgemäß die zum Teil als Querschnitt dargestellte Vorderansicht eines Fahrwerks auf der Schiene.

Fig. 2 zeigt eine Sicht entlang der Linie II-II aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Teilansicht entlang der Linie III-III aus Fig. 2.

Fig. 4 zeigt erfindungsgemäß die zum Teil als Querschnitt dargestellte Vorderansicht eines zweiten Fahrwerks auf der Schiene.

Fig. 5 zeigt eine Teilansicht entlang der Linie V-V aus Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine seitliche Teilansicht einer möglichen weiteren erfindungsgemäßen Ausfüh­ rung.

Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Sicht entlang der Linie VII-VII aus Fig. 6.

Bei den Zeichnungen ist in Fig. 1 die Vorderansicht eines Fahrwerks (10) dargestellt, das auf einer I-förmigen Schiene (11) läuft, welche mittels Stützen (12), die am Mittelsteg der eigent­ lichen Schiene befestigt sind, eingehängt ist. Auf der Schiene bewegen sich mehrere Fahrwer­ ke (10). Alle Teile zusammen bilden die einschlägig bekannte Förderanlage. Wie aus Fig. 1 weiterhin gut zu ersehen ist, hat das Fahrwerk (10) einen im wesentlichen C-förmigen Quer­ schnitt, der ein Anliegen an den drei Seiten ohne Stützen (12) gestattet. Das Fahrwerk besitzt oben ein von einem Motor (14) angetriebenes Laufrad (13), mit dem es auf der oberen Fläche der Schiene rollt; unten hängt ein Haken (15) für die Lastaufnahme.

Der Techniker weiß, daß dieser Haken je nach Transporterfordernis jede Form besitzen kann, weswegen er nicht im einzelnen dargestellt wird.

Es können gleichfalls Seitenräder (16) vorgesehen werden, die auf den Längskanten der Schie­ ne laufen und dem Fahrwerk so eine seitliche Führung verleihen.

Bis hierher ist die Technik im allgemeinen bekannt.

Das Fahrwerk verfügt zudem über ein zum Rad (13) koaxiales Zahnrad oder Ritzel (17), so daß der Antrieb von ein und demselben Motor (14) erfolgt. Auf Streckenabschnitten, wo das Fahrwerk ein größeres Drehmoment übertragen muß als bei der einfachen Adhäsion zwischen Rad (13) und Schiene, ist auf der oberen Seite der Schiene eine Zahnstange (18) angeordnet, in die das Ritzel (17) eingreift.

So kann die Reibung zwischen Rad und Schiene beispielsweise für die Erzeugung der An­ triebskraft auf geraden oder leicht geneigten Abschnitten genutzt werden, während auf relativ steilen Streckenabschnitten der Antrieb durch Eingreifen des Ritzels in die Zahnstange erfolgt.

Gemäß den neuen Prinzipien dieser Erfindung ist das Ritzel jedoch nicht fest, sondern mit einem bestimmten Winkelspiel mit der Antriebswelle (19) verbunden, auf der das Rad befe­ stigt ist. Des weiteren sind Endanschläge vorgesehen so daß die Welle die Bewegung auf das Ritzel übertragen kann, wenn die vorgesehene Winkeldrehung erfolgt ist. Das Winkelspiel kann z. B. der Zahnkreisteilung der Zahnung des Ritzels entsprechen.

Im Ruhezustand halten die elastischen Mittel das Ritzel in einer mittleren Position des auf­ grund des Spiels möglichen Winkelwegs.

Erreicht das Ritzel nun einen Abschnitt der Schiene mit Zahnstange, kann es sich wegen des Widerstandes beim Zusammentreffen der Zähne des Ritzels mit denen der Zahnstange um einen kleinen Winkel drehen (gegen den Druck der elastischen Mittel). Die Zähne des Ritzels können so ungehindert die für das Eingreifen in die Zahnung der Zahnstange richtige Win­ kelstellung einnehmen. Solange das Antriebsrad nicht rutscht, folgt das Ritzel passiv der Be­ wegung des Fahrwerks mit bereits synchronen Zähnen. Sobald das Rad seine Adhäsion verliert und zu rutschen beginnt, dreht sich die Antriebswelle um einen minimalen Winkel ohne eine entsprechende Bewegung des Fahrwerks, und das Ritzel, das sich aufgrund der Bewegung des Fahrwerks auf der Zahnstange passiv dreht, führt eine letzte Bewegung um die Antriebswelle aus, berührt die Endanschläge und beginnt, das Fahrwerk auf der Zahnstange zu ziehen. Mit anderen Worten, die Synchronisation erfolgt dann, wenn das Ritzel noch keine Kraft über­ trägt, weswegen "Kratzen" und Springen der Zähne nicht auftreten. Erst nach erfolgter Syn­ chronisation beginnt das Ritzel mit der Kraftübertragung. Es ist wichtig, daß der Eingriff der Zahnstange in entsprechender Entfernung vor dem steilen Abschnitt angebracht wird, auf dem das Rad zu schlüpfen beginnt, damit das "unbelastete" Ritzel eine vollständig synchrone Posi­ tion einnehmen kann.

Dank der Endanschläge wird das Drehmoment nicht vom elastischen Element übertragen, das also nicht allzu stark zu sein braucht, sondern nur genügend kräftig sein muß, um das Ritzel zu zentrieren, wenn es nicht in die Zahnstange eingreift. Die elastischen Mittel müssen im wesentlichen ein weitaus geringeres, beispielsweise ein um eine Größeneinheit kleineres, Drehmoment erzeugen, als es vom Motor für die Fortbewegung des Fahrwerks erforderlich ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist es zur besseren Synchronisation ebenfalls möglich, daß der Ein­ griff der Zahnstange mit zuerst kleinerer und allmählich bis zur normalen Größe für das In­ einandergreifen mit den Zähnen des Ritzels größer werdender Zahnung ausgeführt wird. Aufgrund der freien Bewegung des Ritzels zwischen den Zähnen kommt es weder zu Zusam­ menstößen noch zu Verkantungen sondern nur zu entsprechenden Bewegungen und zum leichten Streifen, was, da keine übermäßigen Kräfte zu übertragen sind, praktisch ohne Ein­ fluß auf den Verschleiß bleibt.

Die Zeichnungen 1, 2 und 3 zeigen eine erste als Beispiel dienende Ausführung, bei der die Prinzipien dieser Erfindung angewendet werden. Hier besitzt die Antriebswelle (19) einen Längskeil (20), der in eine entsprechende Nut (die nicht dargestellt ist) des Rades (13) greift, so daß eine feste Verbindung zur Welle entsteht. Der Keil reicht bis zu dem Teil der Welle, der das Ritzel (17) trägt. Das Ritzel verfügt über eine winklig verbreiterte Nut (21), die den Keil mit Spiel für die vorgesehene Winkeldrehung zwischen Ritzel und Welle aufnimmt. Gleichzei­ tig bildet sie den Anschlag für eine über die vorgesehene hinausgehende Drehung. Selbstver­ ständlich hängt die betreffende Anschlagfläche von der Laufrichtung des Fahrwerks und/oder davon ab, ob das Ritzel vorwärtsbewegt oder bremst.

Die elastischen Mittel können aus einem Element (22) mit mindestens in der Bewegungsrich­ tung zwischen Rad und Ritzel innerhalb des vorgegebenen Winkels elastischer Verformbarkeit (z. B. Schraubenfeder, Federblech, Gummielement usw.) bestehen. Dieses Element erstreckt sich quer zwischen Rad und Ritzel und steckt in den in ihnen vorhandenen Sitzen; es ist von der Antriebswelle radial entfernt. In Ruhestellung bleibt das elastische Element in Überein­ stimmung mit der mittleren Position des Keils (20) in der Nut (21) (Fig. 2) gerade. Wirkt nun auf die Zähne des Ritzels eine Drehkraft, verformt sich das elastische Element wie in Fig. 3 schematisch dargestellt aufgrund der kegligen Aussenkungen (23, 24) in den Sitzen des Ele­ ments auf den sich gegenüberliegenden Seiten von Rad und Ritzel. Die Aussenkungen sind so breit, daß der Keil einen der beiden äußersten Anschläge des Sitzes (21) erreicht, bevor die Durchgangsöffnung zwischen den Sitzen des Elements (22) kleiner als der Durchmesser des Elements selbst wird. So wird eine außergewöhnliche Belastung des elastischen Elements ver­ hindert.

Struktur des Fahrwerks, Anschläge und elastische Mittel können natürlich auch andere als die in den Zeichnungen 1 und 2 dargestellten sein. Die Zeichnungen 4 und 5 zeigen beispielsweise eine zweite mögliche erfindungsgemäße Ausführung. Der Einfachheit halber sind die der vorhergehenden Ausführung ähnlichen Elemente mit der gleichen, um hundert vermehrten Zahl numeriert. Das Fahrwerk (110) (das dem auf den vorhergehenden Zeichnungen gezeigten entspricht) bewegt sich auf einer von Stützen (112) gehaltenen Schiene (111). Das Fahrwerk besitzt ein Doppellaufrad (113a, 113b), das oben auf der Schiene aufliegt und fest mit einer von einem Motor (114) angetriebenen Antriebswelle (119) verbunden ist. Koaxial zum Doppel­ rad befindet sich ein Ritzel (117) zwischen den Radpaaren, das sich gegenüber der Welle (119) frei dreht. Die auf den relativ steilen Streckenabschnitten vorhandene Zahnstange liegt zwi­ schen den Fahrbahnbereichen, auf denen die Räder ruhen, so daß das über ihr laufende Ritzel in sie eingreifen kann. Die die freie Drehung des Ritzels stoppenden Anschläge können zum Beispiel aus einem Stift (120) bestehen, der sich parallel zur Achse der Räder und radial von der Mitte entfernt befindet und dessen Enden mit geringem Spiel in gegenüberliegenden Sitzen in den Rädern aufgenommen werden. Dergestalt ist der Stift praktisch fest mit den Rädern verbunden und geht in Übereinstimmung mit einem Schlitz (121) durch das Ritzel hindurch (Fig. 5), um das er kreisförmig verläuft. Der Stift verfügt somit über ein Spiel, das es dem Ritzel ermöglicht, sich innerhalb eines vorgegebenen Winkels nur solange frei zu bewegen, bis die Schlitzenden (121) mit dem Stift noch nicht in Berührung gekommen sind (wie in Fig. 5 durch die unterbrochene Linie dargestellt). Als elastische Mittel, welche die mittlere Position des Stiftes erhalten, kann beispielsweise ein dem der vorherigen Ausführung ähnliches Ele­ ment (122) dienen. Wie aus Fig. 4 weiterhin ersichtlich, befindet sich dieses elastisch verform­ bare Element in gegenüberliegenden Sitzen des Radpaares und geht in einem Gang durch das Ritzel hindurch. Die gegenüberliegenden Kanten der Sitze und des Durchgangs sind ähnlich wie in Fig. 3 dargestellt für die elastische Verformung des Elements kegelförmig ausgesenkt. Die Wirkungsweise gleicht der oben beschriebenen. Das Ritzel bewegt sich frei innerhalb eines kleinen Winkels zur Synchronisation mit der Zahnstange und wird nach dem Rutschen des Rades zum Antriebselement.

Die Zeichnungen 6 und 7 zeigen eine mögliche Variante bei der Ausführung der elastischen Mittel zur Zentrierung des Ritzels gegenüber seinem freien Lauf. Bei dieser Variante befinden sich im Schlitz (121) zwei elastisch nachgiebige Elemente (122a, 122b) (beispielsweise in Form von Gummipuffern oder Federn). Die Elemente 122a und 122b sind so eingesetzt, daß der Stift radial zum Ritzel und aus entgegengesetzten Richtungen zum Mittelpunkt des Schlitzes gedrückt wird. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, besitzt der Schlitz zwei äußere Anschlagflächen (125, 126), die als Endpunkte für die Winkelbewegung des Ritzels dienen. Die Sitze (127, 128) der elastischen Elemente (122a, 122b) sind so ausgeführt, daß sie über diese Anschläge hinaus­ reichen, weswegen sie sich nicht vollständig zusammenziehen können und somit weiterhin die zusammengedrückten elastischen Elemente aufnehmen, wenn das Ritzel sich in einer der bei­ den äußersten Positionen befindet (in Fig. 7 durch eine unterbrochene Linie dargestellt). Bei dieser Variante ist das elastische Element (122) zwischen Rädern und Ritzel selbstverständlich nicht nötig, wie Fig. 4 zeigt.

Dergestalt wird das vorgegebene Ziel erreicht und eine Förderanlage mit geraden und steilen Streckenabschnitten ohne Zugverlust der Fahrwerke und ohne Verschleiß, Lärm und über­ mäßiges Ausschlagen wie bei der bekannten Technologie zur Verfügung gestellt.

Die obige Beschreibung der Ausführungen bei denen die neuen Prinzipien der Erfindung angewendet werden, soll als Beispiel dienen, jedoch nicht als Einschränkung des Bereiches des hier beanspruchten rechtlichen Monopols betrachtet werden.

Die Anwendung des in den Zeichnungen 1 und 2 dargestellten Keils kann beispielsweise auf die Fahrwerke mit Doppelrad der in Fig. 4 gezeigten Art ausgedehnt werden. Gleichermaßen kann die Benutzung des in den Zeichnungen 4 bis 7 gezeigten Paares Stift-Schlitz auf ein Fahrwerk nach Fig. 1 übertragen werden.

Die elastischen Mittel können ebenfalls als ein Federpaar ausgeführt werden, das im wesentli­ chen tangential zwischen Rad und Ritzel wirkt. Es können auch mehr als ein elastisches Mittel eventuell unterschiedlicher Art verwendet werden.

Des weiteren kann der Endanschlagstift fest mit dem Ritzel verbunden sein und mit Spiel in das Rad eingreifen muß und nicht umgekehrt.

Mit "Antrieb" ist im Text sowohl eine vorwärtsbewegende als auch eine bremsende Bewegung des Fahrwerks beim Überwinden von ansteigenden oder abfallenden Streckenabschnitten gemeint.

Claims (14)

1. Förderanlage, bei der sich mehrere motorbetriebene Fahr­ werke (10, 110) auf einer Hängeschiene (11, 111) bewegen, zu jedem Fahrwerk ein Antriebsrad gehört (13, 113), das auf dieser Schiene läuft, sowie ein Ritzel (17, 117), welches mit einer Antriebswelle (19, 119) verbunden ist und in eine Zahnstange (18, 118) eingreift, die auf einigen Schienenab­ schnitten zur Bewegung der Fahrwerke dient, wenn das Antriebs­ rad in diesen Bereichen rutscht, wobei das Ritzel (17, 117) sich gegenüber der Antriebswelle (19, 119) innerhalb eines Winkels frei drehen kann, der zwischen den äußersten Positionen durch Endanschläge für die freie Bewegung vorge­ geben ist, wobei elastische Mittel (22, 122) das Ritzel (17, 117) in eine mittlere Stellung gegenüber den angeführten äußersten Positionen drücken, wobei bei Erreichen eines Schienenabschnitts mit Zahnstange sich das Ritzel ungehin­ dert entgegen dem Wirken der elastischen Mittel bewegt, da seine Zähne und die Zahnung der Zahnstange sich überla­ gern, um die für das Eingreifen richtige Winkelposition einzunehmen, und wenn das Rad zu rutschen beginnt, übernimmt das Ritzel den Antrieb, wenn es sich in der entsprechenden äußersten Position für die freie Bewegung auf der Welle (19, 119) befindet.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel ein weitaus geringeres, bei­ spielsweise ein um eine Großeinheit kleineres, Drehmoment erzeugen, als es vom Motor für die Fortbewegung des Fahr­ werks erforderlich ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsrad (13, 113) und Ritzel (17, 117) koaxial sind und das Rad (13, 113) durch die feste Verbindung mit der Antriebswelle (19, 119) des Ritzels angetrieben wird.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (113) doppelt ist und aus zwei Rädern (113a, 113b) besteht, die fest miteinander verbunden sind und sich mit Zwischenschaltung des Ritzels (117) nebenein­ ander befinden.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge aus einem Keil (20) bestehen, der aus der Welle (19) radial herausragt, mit der er fest verbunden ist, und sich in einer Nut (21) im Ritzel (17) befindet, wo er über ein Spiel entsprechend der Bewegung innerhalb eines vorgegebenen Winkels verfügt.

6. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge aus einem Stift (120) bestehen, der sich zwischen Rad und Ritzel in Achsenrichtung und in radialer Entfernung zur Welle erstreckt, und der mit Spiel entspre­ chend der Bewegung innerhalb eines vorgegebenen Winkels zumindest in einem Sitz (121) in einem dieser Räder und Ritzel aufgenommen wird.

7. Anlage nach Anspruch 4 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (121), in dem der Stift (120) mit Spiel aufge­ nommen wird, aus einem im wesentlichen kreisförmigen Schlitz im Ritzel besteht.

8. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel zumindest als ein Element (22, 122, 122a, 122b) mit elastischer Wirkung zwischen Rad und Ritzel wenigstens in der entsprechenden Bewegungsrichtung zwischen Rad und Ritzel innerhalb des vorgegebenen Winkels ausgeführt sind.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Element mit elastischer Wirkung (22, 122) sich zwischen Rad und Ritzel quer und in radialer Entfernung von der Welle erstreckt und eine elastische Verformbarkeit wenigstens in der entsprechenden Bewegungs­ richtung aufweist.

10. Anlage nach Anspruch 6 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Element mit elastischer Wirkung auf den Stift wirkt, der mit Spiel in seinem Sitz aufgenommen wird.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (121) für die Aufnahme des Stiftes (120) mit Spiel eine Verbreiterung (127, 128) für die Aufnahme zumin­ dest eines elastischen Elements besitzt.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei elastische Elemente (122a, 122b) vorhanden sind, um aus entgegengesetzten Richtungen auf den Stift (120) zu drücken.

13. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff der Zahnstange (18, 118) mit einer Zahnung erfolgt, die allmählich bis zur normalen Größe für das Eingreifen in die Zähne des Ritzels anwächst.

14. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Winkel zumindest dem Winkeldurchgang zwischen den Zähnen des Ritzels entspricht.