DE69208409T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Schleifen eines Eisenbahnrades und zum Entfernen des Eingusses - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen von Eisenbahnrädern und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen von Anguß und zum Endschleifen von Gußstahl- Eisenbahnrädern.
• Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung von Gußstahl-Eisenbahnrädern ist der Bodendruckgußvorgang, bei dem geschmolzener Stahl unter Druck nach oben in eine Graphitform gedrückt und vom Boden ausgehend nach oben gefüllt wird. Dieser Bodendruckgußvorgang beseitigt viele der Probleme, die bei herkömmlichen Gußvorgängen vorkommen, bei denen geschmolzener Stahl von oben aufgegossen wird, wie etwa Spritzer und ungenügendes Auffüllen der Gußformen. Beim Gießen von Eisenbahnrädern muß gewöhnlich die Vorderseite des Rads, die auf der oberen Hälfte der Gußform entspricht, einen hochstehenden mittleren Nabenabschnitt aufweisen, und, in Abhängigkeit von der Größe des Rads, von 6 bis 14 hochstehenden Abschnitten oder Angüssen, die von dem Plattenabschnitt des Rads nahe dem Rand abstehen. Der hochstehende Nabenbereich und die hochstehenden Angußbereiche, die von der Platte abstehen, sind Reste von Steigern, die zur Aufnahme zusätzlichen Metalls ausgebildet sind, das verfügbar sein muß, um während des Abkühlens und der Verfestigung des Rads direkt nach dem Einfüllen nach unten die Form zu füllen. Die Mitte des erhöhten Nabenabschnitts wird während des Schneidbrennens der Achsnabe entfernt, die später durch einen Nabenbohrvorgang entbearbeitet wird. Die Angüsse sind nur schwer zu entfernen und würden erhebliche Mühe bereiten, wenn man sie mit normal großen händischen Schleifmaschinen entfernt. Tatsächlich wird der händische Schleifvorgang gegenwärtig nicht beim Herstellen von Rädern benutzt. Das derzeitige Verfahren zur Entfernung dieser Angüsse ist der sogenannte Angußwaschvorgang, der das Kohlenbogenschmelzen des hochstehenden Angusses erfordert. Verwendet wird eine Hohlelektrode zum elektrischen Schmelzen des Angusses mit durch den hohlen Teil der Elektrode geblasener Luft zum Wegblasen des geschmozenen Metalls. Dieser Vorgang ähnelt dem Kohlenbogenschweißen, jedoch ohne Materialablagerung. Jedoch lagert sich das entfernte geschmolzene Metall an benachbarten Abschnitten des Rads wieder ab, was ein nachfolgendes Abmeißeln erfordert, was ein zeitaufwendiger und schwieriger Vorgang ist. Ferner ist der Angußwaschvorgang kein beliebter Arbeitsplatz, weil die Arbeiter Schutzkleidung halteen müssen mit einer separaten Lufthaubenversorgung und geeignetem Lärmschutz.
• Nach Beendigung dieser Angußwasch- und Meißelvorgänge muß das Gußstahlrad durch Erhöhen seiner Temperatur wärmebehandelt werden, es muß abkühlen können, dann wird das Rad durch einen Sandstrahlvorgang gereinigt und dann werden die Oberflächenbereiche, von denen die Angüsse entfernt wurden, endgeschliffen. Dieser Endschliff ist ein typischer Handschleifvorgang und wiederum für den Arbeiter ein schwieriger Prozeß.
• Das Maschinenschleifen von Gußblöcken und Barren ist in der Stahlindustrie bekannt. Typischerweise erfordern diese Vorgänge das Abflammen der Gußblockfläche zur Entfernung kleinerer Brüche oder Oberflächenunregelmäßigkeiten nach Abkühlung des Gußblocks, während verschiedene Abflammvorgänge bevorzugt sind, wenn der Gußblock eine erhöhte Temperatur hat.
• Die DE-A-2018400 offenbart eine Schleifvorrichtung, in der ein Eisenbahnrad in einer Stellposition aufrecht angebracht und gedreht wird, während ein Paar gegenüberliegender Schleifräder verschwenken, um die zwei Seiten der Radnabe zu ergreifen und zu schleifen, und ein weiteres Schleifrad verschwenkt, um den Umfangsrand des Rads am Scheitel seines Flanschs anzugreifen und zu schleifen, um die dort während des Gießens an der Verbindung seiner Gußformteile gebildete Rippe zu entfernen.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen eines Rads, ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Entfernen der oben genannten Angüsse dient und daß sie eine schwenkbare Radhalteanordnung enthält, wobei die Eisenbahnradhalteanordnung und eine Schleifradhalteanordnung derart schwenkbar sind, daß die Angüsse von dem Rad weggeschliffen werden können, nach den Ansprüchen 1 bzw. 14.
• Die vorliegende Erfindung kann eine Vorrichtung und ein Verfahren angeben, die bzw. das ein automatisches schleifendes Entfernen von Angüssen von einem Gußstahl-Eisenbahnrad ermöglicht, kurz nachdem das Rad gegossen wurde und sich verfestigt hat.
• Es erwies sich als vorteilhaft, die Angüsse von den Gußstahl-Eisenbahnrädern zu entfernen, wenn sich das Rad von seiner ursprünglichen Gußtemperatur auf eine Temperatur von 800 - 1200 ºF (425 - 650 ºC) abgekühlt hat. Die Anmelder haben keine Kenntnis von irgendeinem Vorgang, bei dem Angüsse von Gußstahl-Eisenbahnrädern entfernt werden, wenn sich das Rad aus seinem ursprünglichen Gußvörgang gerade verfestigt hat.
• Dies ist so zu verstehen, daß dieses Schleifen auch erreicht werden könnte, wenn sich das Rad auf Umgebungstemperatur abgekühlt hat, obwohl die Durchführung dieses Vorgangs bevorzugt ist, wenn das Rad eine derart erhöhte Temperatur hat. Erreicht wird dieses Schleifen durch ein schweres Schleifrad oder einen schweren Schleifstein in der Größenordnung eines Durchmessers von 25 Inch bei einer Breite von 3 Inch (63cm * 7,6cm), angetrieben durch einen relativ großen, direkt getriebenen, angeschlossenen, variablen Wechselstrommotor einer Größe von 200 - 250 Pferdestärken.
• Verständlicherweise benötigt man weniger Energie zur Entfernung dieser Angüsse, wenn das Rad bei den bezeichneten Temperaturen relativ heiß ist, weil das Metall bei diesen Temperaturen eine geringere Streck- und Zugfestigkeit hat als bei Abkühlung auf Umgebungstemperaturen. Verständlicherweise kann die Energie zur Entfernung dieser Angüsse, wenn das Rad solche Temperaturen hat, bis zu 50 Prozent weniger sein als der Energiebedarf zur Entfernung der Angüsse, wenn das Rad Umgebungstemperatur hat. Ein zusätzlicher Vorteil der Entfernung von Angüssen durch den erfindungsgemäßen Schleifvorgang ist, daß der reltiv grobe Vorgang der Angußentfernung und Endschliff des Rads auf die endgültige Kontur in dem Angußbereich in einem einzigen Vorgang mit dem selben Schleifrad erreicht werden kann. Jedoch könnte es erwünscht sein, den Endschliff unter Verwendung eines feineren Schleifrads oder -steins in einem nachfolgenden Vorgang mit einer ähnlichen Vorrichtung durchzuführen. Ferner verständlich ist, daß das Rad, das sich aus dem erfindungsgemäßen Heißschleifvorgang ergibt, eine bessere Ermüdungsfestigkeit hat als ein Rad, das sich abgekühlt hat und dann geschliffen wird und einem Angußwaschvorgang zur Entfernung der Angüsse unterzogen wird. Diese bessere Ermüdungsfestigkeit läßt das Rad höheren Belastungen widerstehen, bevor es zu irgendwelchen Ermüdungsbrüchen kommt.
• Die Vorrichtung einer bevorzugten Ausführung umfaßt einen Motor relativ hoher Leistung im Bereich von 200 - 250 Pferdestärken, der an einer Schleifhaltestruktur angebracht ist. Die Motorausgangswelle kann direkt mit einer Schleifradspindelanordnung verbunden sein, an der das Schleifrad selbst angebracht ist. Das Schleifrad selbst kann ein ralativ großes Rad sein, im Bereich eines Durchmessers von 24 Inch (63 cm) und einer Breite von 3 Inch (7,6 cm). Das Hin- und Herbewegen des Eisenbahnrads und seiner Haltestruktur um die Achseinrichtung und die Bewegung der Schleifradhaltestruktur um eine Halteachse können bei derart gesteuert und progammiert sein, daß die Angüsse an dem Eisenbahnrad entfernt werden, sodaß die geschliffene Fläche des Eisenbahnrads in einem endgeschliffenen Zustand verbleibt, der einer bekannten und vorbestimmten Oberflächenkontur entspricht.
• Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun nur beispielshalber unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
• FIG. 1 ist eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine;
• FIG. 2 ist eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine, teilweise im Querschnitt;
• FIG. 3 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine;
• FIG. 4 ist eine Endansicht einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine;
• FIG. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Gußstahl- Eisenbahnrads mit Angüssen vor dem Schleifen;
• FIG. 6 ist ein Graph des Stromverbrauchs des Schleifmotors gegen die Zeit bei einem erfindungsgemäßen Schleifvorgang.
• Nun zu den Figuren 1 bis 4 der Zeichnungen. Eine Eisenbahnradschleifmaschine nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist allgemein mit 10 bezeichnet. Die Schleifmaschine 10 umfaßt geschweißte oder gebolzte großstrukturierte Stahlkomponenten, die zur Bildung einer rauher Behandlung widerstehenden Maschine erforderlich sind, mit der man Gußstahl-Eisenbahnräder schleifen kann. Die Schleifmaschine 10 umfaßt einen Grundrahmen 12, der selbst aus einem Grundrahmenplattenabschnitt 14 gebildet ist, der mit mehreren Kastenhaltern 16 verstärkt ist, die längs der Deckfläche der Breite der Grundrahmenplatte 14 angeschweißt sind. Die Grundrahmenplatte 14 ist wie die meisten anderen Rahmenplatten, die zur Konstruktion der Schleifmaschine 10 dienen, im wesentlichen aus einer Stahlplatte einer Dicke von 1 - 2 Inch (2,5 - 5 cm) gebildet. Ein allgemeine Vorstellung der Größe der Schleifmaschine 10 läßt daraus erhalten, daß die Grundrahmenplatte 14 typischerweise etwa 8 Fuß mal 12 Fuß (etwa 2,5 m * 4 m) groß ist.
• Radhalterahmenpfosten 18 und 19 stehen von der Grundrahmenplatte 14 nach oben ab. Allgemein erwünscht ist, daß die Radhalterahmenpfosten 18 und 19 mit Abstand angeordnete Plattenstrukturen bilden, die eine Grundrahmenstrukturkomponente 16 überspannen. Die Radhalterahmenpfosten 18 und 19 sind typischerweise an die Grundrahmenplatte 14 und die Grundrahmenstrukturkomponente 16 angeschweißt.
• Eine Radhalterahmengrundplatte 20 ist eine allgemein quadratische oder rechteckige Metallplatte, gewöhnlich hergestellt aus Stahl einer Dicke von etwa 2 Inch (5 cm).
• Eine Radhalterahmengegenplatte 22 ist eine allgemein rechteckige Metallplatte, gewöhnlich aus Stahl hergestellt, die an einem Längsrand der Radhalterahmengrundplatte 20 befestigt ist. Diese Befestigung wird gewöhnlich durch Schweißen erreicht. Eine obere Radhalterahmenplatte 24 ist entlang ihrem Längsrand mit einem oberen Teil der Radhalterahmengegenplatte 22 verschweißt und erstreckt sich parallel und über der Radhalterahmengrundplatte 20. Die Seitenplatten 21 und 23 verbinden die obere Platte 24 und die Grundplatte 20. Eine Radhalterahmenflanschverlängerung 26 und eine Radhalterahmenflanschverlängerung 30 stehen von Querrändern der Radhalterahmengrundplatte 20 nach unten ab. Beide Radhalterahmenflanschverlängerun gen 26 und 30 sind flache Metallplatten, die allgemein aus Stahl hergestellt sind und längs dem Querbodenrand der Radhalterahmengrundplatte 20 verschweißt sind. Die Radhalterahmenflanschverlängerung 26 enthält eine kreisförmige Öffnung 28, und die Radhalterahmenflanschverlängerung 30 enthält eine kreisförmige Öffnung 32.
• Eine Radhalterahmenachse 70 durchsetzt die Öffnung 28 in der Radhalterahmenflanschverlängerung 26. Verständlicherweise ist die Radhalterahmenachse 70 auch in einem geeigneten Radhaltelager 74 aufgenommen, das wiederum an der Oberseite des Radhalterahmenpfostens 18 befestigt ist. In ähnlicher Weise ist eine Radhalterahmenachse 72 in einer Öffnung 32 in der Radhalterahmenflanschverlänerung 30 aufgenommen und ferner in einem geeignetem Radhaltelager 76 aufgenommen. Das Radhaltelager 76 ist an der Oberseite des Radhalterahmenpfostens 19 angebracht.
• Eine Hebelanordnung 80 ist einem Ende der Radhalterahmenachse 72 durch Verbindung mit einer Achsenkappe 82 befestigt. Ein Ende der Hebelanordnung 80 enthält eine Zapfenanordnung, die auch ein Kolbenende 86 eines Hydraulikarbeitszylinders 88 aufnimmt. Das andere Ende des Hydraulikarbeitszylinders 88 ist durch einen geeigneten Zapfenmechanismus an einem hochstehenden Abschnitt 91 befestigt, der von der Grundrahmenplatte 14 nach oben absteht.
• Ein Ladearm 33 dient dazu, ein Eisenbahnrad 34 durch ein Eingangstor 35 in die Radhalterahmenanordnung hinein zu bringen. Nun auch zu FIG. 5. Hier ist ersichtlich, daß das Gußstahl-Eisenbahnrad 24 aus einem Plattenabschnitt 36 gebildet ist, der sich zwischen einem Randabschnitt 38 und einem Nabenabschnitt 40 erstreckt. Ein Flanschabschnitt 46 steht von dem Rand 38 ab. Der in der Mitte angeordnete Nabenabschnitt 40 enthält einen Steigerabschnitt 42, der in die Radgußform nach oben absteht. Eine Mehrzahl von Angüssen 44 stehen auch von dem dem Randabschnitt 38 nahen Abschnitts des Plattenabschnitts 36 nach oben ab. Die Angüsse 44 sind so ausgebildet, daß sie in der erfindungsgemäßen Schleifmaschine zu entfernen sind.
• Das Eingangstor 32 ist Teil einer Rinnenanordnung mit Seiten 90 und 92, die zum Zusammenführen der von dem Eisenbahnrad 34 abgeschliffenen Materialien nach unten zur Sammlung in einem Kasten dienen. Zu sehen ist ferner, daß die Radhalterahmengrundplatte 20 das Eingangstor 35 berührt, um das Eisenbahnrad 34 in einer umkapselten Struktur wirkungsvoll abzudichten. Eine solche Abkapselung des Eisenbahnrads 34 während des Schleifvorgangs beseitigt ziemlich alle Dämpfe und Partikel, die bei dem Schleifvorgang vorkommen. Wie oben herausgestellt, können diese Schleifmaterialien durch die Rinnenanordnungsseiten 90 und 92 in einen Sammelkasten fallen. Ein Arbeitszylinder 94 enthält einen Kolben 96, der durch geeignete Zapfenmittel an der Außenfläche einer Tür des Eingangstors 35 angebracht ist, um durch Einfahren bzw. Ausfahren des Kolbens 96 des Arbeitszylinders 94 das Eingangstor 35 öffnen und schließen zu können.
• Einantriebsmotor 50 des Eisenbahnradhalters ist an der Außenfläche der Radhalterahmengegenplatte 22 nahe deren einem Querrand angebracht. Der Antriebsmotor 50 des Radhalters ist gewöhnlich ein Elektromotor von etwa 15 Pferdestärken. Eine Ausgangsriemenscheibe 51 des Antriebsmotors 50 des Eisenbahnradhalters ist an der Unterseite des montierten Motors angebracht und durch einen Radhalterantriebsmotorriemen 52 mit einer ähnlichen Riemenscheibe an der Unterseite eines Untersetzungsgetriebes 56 verbunden. Das Untersetzungsgetriebe 56 ist auch an der Außenfläche der Radhalterahmengegenplatte 22 etwa an deren Quermittenteil angebracht. Möglich ist es auch, den Antriebsmotor 50 derart anzubringen, daß seine Ausgangswelle direkt mit dem Untersetzungsgetriebe 56 verbunden ist. Eine Ausgangsriemenscheibe 58 des Untersetzungsgetriebes 56 ist durch einen Untersetzungsgetriebeausgangsriemen 54 mit zwei Antriebsrolleneingangsriemenscheiben 60 und 66 verbunden. Die Antriebsrolleneingangsriemenscheibe 60 ist mit einer Welle verbunden, die von der Oberseite einer Eisenbahnrad-Halteantriebsrolle 62 hochsteht, und die Antriebsrolleneingangsriemenscheibe 66 ist mit einer Welle verbunden, die von der Oberseite der Eisenbahnrad-Halteantriebsrolle 64 hochsteht. Die Eisenbahnrad-Halteantriebsrolle 62 ähnelt der Eisenbahnrad-Halteantriebsrolle 64, und, wie am besten in FIG. 3 zu sehen, umfaßt die Eisenbahnrad-Halteantriebsrolle 62 eine Wellenanordnung 65, die sowohl an der Radhalterahmengrundplatte 20 als auch der obere Radhalterahmenplatte 24 befestigt ist. Die Eisenbahnrad-Halteantriebsrolle 62 umfaßt einen Rollenkopf 63, der einen Rand mit einem Aufnahmeabschnitt aufweist, der zur Aufnahme des Flansches 46 des Eisenbahnrads 34 ausgelegt ist.
• Eine Eisenbahnrad-Halterolle 100 ist an einem Ende eines Halterollenarms 102 befestigt, der wiederum an einem Gelenk 104 befestigt ist Das andere Ende des Halterollenarms 102 ist an einem Ende eines Arbeitszylinders 110 angebracht. In ähnlicher Weise ist eine Eisenbahnrad-Halterolle 112 an einem Ende eines Halterollenarms 114 befestigt, der wiederum an einem Schwenkpunkt 116 gehaltert ist. Das andere Ende des Eisenbahnrad-Halterollenarms 114 ist an einem Kolbenende 118 des Arbeitszylinders 110 angebracht. Beim Ausfahren des Kolbens 118 werden beide Halterollenarme 102 und 114 um ihren Schwenkpunkt 104 bzw. 116 gedreht, derart, daß die Eisenbahnradhalterollen 100 und 112 nach innen gebracht werden, um den Rand des Eisenbahnrads 34 zu berühren. Bei dieser Berührung wird auch der Rand des Eisenbahnrads 34 in Kontakt mit dem Rollenkopf 63 der Eisenbahnrad-Halteantriebsrolle 62 und dem ähnlichen Kopf der Eisenbahnrad-Halteantriebsrolle 64 gebracht, derart, daß das Eisenbahnrad 34 durch die Halteantriebsrollen 62 und 64 und die Eisenbahnrad-Halterollen 100 und 112 gehalten wird. Verständlicherweise werden die Halterollen 100 und 112 in ihre seitliche maximal offene Stellung gespreizt, wenn der Ladearm 33 das Eisenbahnrad 34 durch das Eintrittstor 35 in die Schleifmaschine 10 einbringt. Vor Entfernung des Ladearms 33 werden die Eisenbahnrad- Halterollen 100 und 112 in Kontakt mit dem Randabschnitt 38 des Eisenbahnrads 34 gebracht, um das Eisenbahnrad 34 zu halten. Nach diesem Halten wird der Ladearm 33 durch das offene Eingangstor 35 entfernt, und das Eingangstor 35 wird dann durch Betätigung des Arbeitszylinders 94 und des Kolbens 96 geschlossen, wobei das Eisenbahnrad 34 durch die Halterollen 100 und 112 und die Antriebsrollen 62 und 64 gehalten wird. In der Radhalterahmengrundplatte 20 ist ein bogenförmiger Ausschnitt 106 zur Aufnahme der bogenförmigen Bewegung der Eisenbahnradhalterolle 100 vorgesehen. In ähnlicher Weise ist in der Radhalterahmengrundplatte 20 ein bogenförmiger Ausschnitt 108 zur Aufnahme der bogenförmigen Bewegung der Eisenbahnrad-Halterolle 112 vorgesehen.
• Der Hydraulikarbeitszylinder 88 ist durch ein Gelenk an einem Punkt 91 mit einer Verlängerung der Grundrahmenplatte 14 verbunden. Der Kolben 86 des Hydraulikarbeitszylinders 88 erstreckt sich zu der Hebelarmanordnung 80 und ist mit dieser durch geeignete Zapfenmittel verbunden, welche Hebelanordnung 80 von der Achskappe 82 absteht, die an dem Ende der Radhalterahmenachse 72 befestigt ist. Beim Ausfahren des Kolbens 86 des Hydraulikarbeitszylinders dreht sich die Radhalterahmenwelle 72 in dem Lager 76 derart, daß sich die Radhalterahmenflanschverlängerung 30 und die gesamte Radhalterahmenanordnung um die Radhalterahmenachsen 70 und 72 dreht. Beim Ausfahren und Einfahren des Kolbens 86 des Hydraulikarbeitszylinders kann die Radhalterahmenanordnung um die Radhalterahmenachse 70 und 72 hin und hergeschwenkt werden. Beim vollen Einfahren des Kolbens 86 des Hydraulikarbeitszylinders kann die gesamte Radhalterahmenanordnung nach FIG. 3 im Uhrzeigersinn derart gedreht werden, daß die Radhalterahmenanordnung eine vertikale Stellung an der rechten Seite der Radhalterahmenachse 70 einnimmt.
• Eine Schleifradhaltegrundplatte 122 ist eine allgemein dreieckige Strukturmetallplatte allgemein aus Stahl einer Dicke in der Größenordnung von 2 - 3 Inch (5 - 7,5 cm). Von entgegengesetzten Ecken der dreieckigen Schleifradhaltegrundplatte 122 stehen Schleifradhalteachsen 124 und 126 nach außen ab. Die Schleifradhalteachse 124 ist in einer Lageranordnung 128 aufgenommen, die wiederum an einer Schleifradhaltepfostenanordnung 132 gehaltert ist.
• Die Schleifradhaltepfostenanordnung 132 steht von der Grundrahmenplatte 14 nahe deren äußeren Querrändern nach oben ab und ist an dieser befestigt. In ähnlicher Weise ist die Schleifradhalteachse 126 in einer Lageranordnung 130 aufgenommen, die wiederum an der Oberseite der Schleifradhaltepfostenanordnung 134 befestigt ist. Die Schleifradhaltepfostenanordnung 134 steht von der Grundplatte 14 nahe deren Querrändern nach oben ab.
• Ein Schleifradhalter-Arbeitszylinder 144 steht von einer Schleifradhalterkolben-Anbringungsstelle 156 ab, die an der Grundrahmenplatte 14 befestigt ist. Der Schleifradhalter- Arbeitszylinder 144 ist allgemein ein Hydraulikzylinder, aus dem ein Kolben 146 absteht. Das Ende des Kolbens 146 ist an einer Schleifradhalter-Schwenklasche 140 angebracht. Die Schwenklasche 140 ist wiederum an einem Schleifradhalteflansch 162 angebracht, der von der Schleifradhalteachse 124 absteht und mit dieser betriebsmäßig verbunden ist. In ähnlicher Weise steht ein identischer Schleifradhaltezylinder 148 von einer der Kolbenanbringungsstelle 156 entgegengesetzten ähnlichen Anschlußstelle nahe dem anderen Querrand der Grundhalteplatte 14 ab. Ein Arbeitszylinderkolben 150 steht von einem Arbeitszylinder 148 ab und ist wiederum an einer anderen Schleifradhalter-Schwenklasche 142 angebracht. Diese Schleifradhaiter-Schwenklasche 142 ist wiederum mit einem Schleifradhalteflansch 124 betriebsmäßig verbunden, der an der Schleifradhalteachse 126 befestigt ist. Durch abgestimmte Betätigung der Schleifradhalter- Arbeitszylinder 144 und 148 ist es möglich, die Schleifradhalte-Grundplatte 122 aus der in FIG. 3 gezeigten Arbeitsstellung um 180º aufwärts und zurück zu drehen. Weitere Details dieses Vorgangs werden kurz erläutert.
• Ein Schleifradmotor 160 ist an der Deckfläche der Schleifradhalte-Grundplatte 122 befestigt. Der Schleifradmotor 160 ist typischerweise ein dreiphasiger Wechselstrommotor einer Leistung von 200-250 Pferdestärken. Eine Schleifradmotor- Ausgangswelle 162 ist mit einer Zwischenkupplung 164 verbunden. Die Schleifradantriebswelle 166 steht wiederum von der Zwischenkupplung 164 ab und ist in einer Haltelageranordnung 170 aufgenommen. Die Haltelageranordnung 170 ist wiederum an der Deckfläche der Schleifradhalte-Grundplatte 122 befestigt. Das Schleifrad 168 ist am anderen Ende der Schleifradantriebswelle 166 befestigt. Das Schleifrad 168 selbst ist ein relativ großes Schleifrad mit einer Dicke von etwa 3 Inch und einem Durchmesser von etwa 25 Inch (7,6 cm * 63 cm). Der Schleifradmotor 160 und das Schleifrad 168 sollten derart gewählt sein, daß die normale Arbeitsdrehzahl des Schleifrads 168 bei etwa 2625 UpM. liegt.
• Ein Schleifradhalter-Steuerzylinder 172 ist mit einem Ende 178 an einem Trägerblock befestigt, der von der Grundrahmenplatte 14 hochsteht und an dieser befestigt ist. Der Schleifradhalter-Steuerzylinder 172 enthält einen Kolben 180, der von diesem absteht und an einer bogenförmigen Endplatte 174 endet. Die Endplatte 174 des Steuerzylinderkolbens 180 ist in einem Schleifradhaltersitzblock 176 aufgenommen, der wiederum an der Unterfläche der Schleifradhalter-Grundplatte 122 befestigt ist und wiederum einen passenden bogenförmigen Ausschnitt enthält, in dem die Endplatte 174 des Schleifradhalter-Steuerzylinders aufgenommen ist. Bei Betätigung des Schleifradhalter-Steuerzylinders 172, der typischerweise ein Hydraulikzylinder ist, kann der Kolben 180 aus diesem ausfahren und in diesen einfahren, derart, daß die Bewegung der Schleifradhalter- Grundplatte 122 um die Schleifradhalteachsen 124 und 126 mit präzisem Hub gesteuert wird. Diese Bewegung ergibt eine angenäherte seitliche Bewegung des Schleifrads 168 zu dem Eisenbahnrad 34 hin und von diesem weg, wenn das Eisenbahnrad 34 in den Eisenbahnrad-Antriebsrollen 62 und den Eisenbahnrad-Halterollen 100 und 112 aufgenommen ist. Natürlich würde man bei diesem Kontakt zwischen dem Schleifrad 168 und dem Eisenbahnrad 34 annehmen, daß die Eisenbahnrad- Halterahmen-Grundplatte 20 annähernd horizontal angeordnet ist, wie in FIG. 3 gezeigt. Falls, wie oben beschrieben, das Schleifrad 168 zu ersetzen ist, kann die Eisenbahnrad- Halterahmen-Grundplatte 20 und zugeordnete Einrichtungen wie in FIG. 3 gezeigt im Uhrzeigersinn gedreht werden, in dem der Hydraulikarbeitszylinderkolben 86 in den Hydraulikarbeitszylinder 88 zurückfährt, wobei diese Bewegung um die Eisenbahnrad-Halterahmenachsen 70 und 72 stattfindet. Dies würde eine derart abgestimmte Betätigung der Schleifradhaltearbeitszylinder 144 und 148 ermöglichen, daß die Schleifradhaltegrundplatte 122 von der Endplatte 174 des Schleifradhalter-Steuerzylinders angehoben und nach FIG. 3 um angenähert 180º im Gegenzeigersinn verschwenkt würde, um das Schleifrad 168 für irgendwelche Reparaturen oder erforderliches austauschen des Schleifrads 168 zu öffnen und zugänglich zu machen.
• Anhand der FIG. 5 und 6 sowie der zuvor beschriebenen FIG. 1-4 wird nun der allgemeine Betrieb der erfindungsgemäßen Schleifmaschine 10 allgemein beschrieben. Nach dem Gießen in eine geeignete Gußform läßt man das Gußstahleisenbahnrad 34 auf etwa 800-1200ºF (425º-650ºC) abkühlen. Es wurde als Teil der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß die Räder aus den Gußformen, gewohnlich Graphitgußformen, bei dieser Temperatur entfernt und unmittelbar zu der Schleifmaschine 10 bewegt werden können, während das Eisenbahnrad 34 eine solche hohe Temperatur hat. Das sich entlang einer Fertigungsstraße bewegende Eisenbahnrad 34 wird durch den Laderarm 33 leicht angehoben und durch das Eingangstor 35 in die Schleifmaschine 10 bewegt. Die Eisenbahnrad- Halterollen 100 und 112 werden in Kontakt mit dem Rand 38 und dem Flansch 46 des Eisenbahnrads 34 bewegt, um das Eisenbahnrad 34 zu halten. Der Ladearm 33 wird zurückbewegt und das Eingangstor 35 wird geschlossen. Das Schleifrad 168 bewegt sich so gut wie fortlaufend, wenn immer die Schleifmaschine 10 benutzt wird. Es werden geeignete Steuermechanismen verwendet, um die Radhalterahmen-Grundplatte 20 allgemein im Uhrzeigersinn um die Eisenbahnrad-Halterahmenachsen 70 und 72 derart zu bewegen, daß der Angußbereich 44 des Eisenbahnrads 34 über das Schleifrad 68 und diesem seitlich gegenüber angeordnet wird. Der Schleifradhalter- Steuerzylinder 172 wird durch den Steuermechanismus derart aktiviert, daß der Kolben 180 aus diesem ausfährt und hierdurch die Schleifradhalter-Grundplatte 122 und den daran befestigten Schleifradmotor 160 und das Schleifrad 168 selbst anhebt. Das Schleifrad 168 wird hierdurch in Kontakt mit dem Angußbereich 44 des Eisenbahnrads 34 gebracht, das sich nun aufgrund der Aktivierung der Eisenbahnradhalte-Antriebsrollen 62 und 64 um seine eigene Achse dreht. Die Belastung des Schleifradmotors 160 läßt sich am Besten durch den Strombedarf des Schleifradmotors 160 messen. Dieser Behalte ist mit der Graphik von FIG. 6 als Ordinate aufgehalteen. Die lastfreie Drehung des Schleifrads 168 ist in der Graphik in FIG. 6 mit 190 bezeichnet. Wenn das Schleifrad 168 in Kontakt mit dem Anguß gebracht wird, steigt der Laststrombedarf des Schleifmotors 160 schnell auf 192 an. Bei geeigneter Steuerung des Hydraulikarbeitszylinders 88 dreht sich das Eisenbahnrad 34 um die Eisenbahnradhalte-Rahmenachsen 76 und 72 nach FIG. 3 im wesentlichen im Gegenzeigersinn. Dies stellt sicher, daß alle von dem Eisenbahnrad 34 abstehenden Angüsse schnell entfernt werden. Anzumerken ist hier, daß in Abhängigkeit von der Größe und der Form des Eisenbahnrads 34 von dem Angußbereich 44 allgemein von 6 - 14 solche Angüsse abstehen können. Nach dieser Angußentfernung sinkt die Ausgangslast des Motors 160 auf 194. In diesem Zustand ist der anfängliche Angußentfernungsschliff abgeschlossen und die Radkonturen sind im wesentlichen so, wie in FIG. 5 bei 184 gezeigt. Wie jedoch in FIG. 5 zu sehen, ist die gewählte Endradkontur die mit 186 bezeichnete. Dies liegt an einer vorbestimmten Form für einen bestimmten Typ eines zu schleifenden Eisenbahnrads 34. Demzufolge muß man das Schleifen fortsetzen, sodaß das Schleifrad 168 aufgrund der gesteuerten Betätigung des Schleifradhalter-Steuerzylinders 172 wieder in Kontakt mit dem Eisenbahnrad 34 gebracht wird. Die Ausgangsstrombelasung des Schleifmotors 160 wird wieder gemessen und steigt auf den in FIG. 6 mit 196 bezeichneten Behalte. Mit diesem Endschliff des Eisenbahnrads läßt sich die Konstruktions- Endkontur 186 erreichen. Anzumerken ist ferner, daß ein gesteuertes hin und herschwenken des Eisenbahnrads 34 aufgrund des Ausfahrens und Einfahrens des Hydraulikzylinders 88 und des Kolbens 86 ebenfalls erforderlich ist, um diesen Endschliff zu erreichen. Bei Annäherung an die Endkontur 186, läßt sich aus FIG. 6 ersehen, daß der Motorausgangsstrom auf einen Punkt 198 abnimmt, wobei zu diesem Zeitpunkt der endbearbeitete Oberflächenschliff des Rads erreicht ist. Hieraus ist ersichtlich, daß in einem einzigen Arbeitsvorgang die grobe Angußentfernung und der Endschliff des Gußstahleisenbahnrads unter Verwendung der Vorrichtung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erreicht wird.

Claims (21)

1. Schleifvorrichtung (10) für ein Eisenbahnrad, umfassend: einen Grundrahmen (14), eine Eisenbahnradhalteanordnung, die einen Eisenbahnradhalterahmen (20-24) und an dem Eisenbahnradhalterahmen (20-24) befestigte Eisenbahnradhalterollenmittel (62,64,100,112) aufweist, wobei ein bestimmtes der Eisenbahnradhalterollenmittel (62,64) mit Rollenantriebsmitteln (50,56) betriebsmäßig verbunden ist, wobei die Eisenbahnradhalterollenmittel (62,64,100,112) dazu ausgelegt sind, ein Eisenbahnrad (34) zu halten und das Eisenbahnrad (34) um seine Mittelachse zu drehen, wenn das Eisenbahnrad (34) in den Eisenbahnradhalterollenmitteln (62,64,100,112) gehalten wird, und eine Schleifhalteanordnung, die einen Schleifradmotor (160), ein mit dem Schleifradmotor (160) betriebsmäßig verbundenes Schleifrad (168) und einen Schleifradhalterahmen (122), auf dem der Schleifradmotor (160) angebracht ist, aufweist, wobei die Schleifradhalteanordnung derart beweglich ist, daß das Schleifrad (168) in Kontakt mit dem Eisenbahnrad (34) gebracht werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner ein Eisenbahnrad-Halterahmenachsmittel (70,72) und Mittel zum Verschwenken der Eisenbahnradhalteanordnung um das Eisenbahnrad-Halterahmenachsmittel (70,72) aufweist, wobßi die Eisenbahnradhalteanordnung und die Schleifradhalteanordnung derart beweglich sind, daß sich Anguß von dem Rad wegschleifen läßt.

2. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, in der das Achsmittel (70,72) mit Flanschabschnitten (26,30) verbunden ist, die von dem Eisenbahnradhalterahmen (20) nach unten abstehen.

3. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, in der das Mittel zum Schwenken der Eisenbahnradhalteanordnung einen ersten Arbeitszylinder (88) aufweist, dessen eines Ende an dem Grundrahmen (14) angebracht ist und dessen anderes Ende an einem Ende eines Hebels (80) angebracht ist, der von einem Ende des Eisenbahnrad-Halterahmenachsmittels (70,72) absteht derart, daß beim Ausfahren des ersten Arbeitszylinders (88) der Eisenbahnradhalterahmen (20-24) um das Eisenbahnrad-Halterahmenachsmittel (70,72) gedreht wird.

4. Schleifvorrichtung nach Anspruch 3, in der beim vollen Ausfahren des ersten Arbeitszylinders (88) der Eisenbahnradhalterahmen (20-24) um das Eisenbahnrad-Halterahmenachsmittel (70,72) soweit gedreht wird, daß die Schleifhalteanordnung um etwa 180º gedreht werden kann.

5. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner einen Antriebsmotor (50) umfaßt, der an dem Eisenbahnradhalterahmen (20-24) angebracht ist, wobei der Antriebsmotor (50) eine Ausgangswelle aufweist, die mit dem gewählten Eisenbahnradhalterollenmittel (62,64) betriebsmäßig derart verbunden ist, daß bei Aktivierung des Antriebsmotors (50) das gewählte Eisenbahnradhalterollenmittel (62,64) derart gedreht wird, daß das gehaltene Eisenbahnrad (34) um seine Mittelachse gedreht wird.

6. Schleifvorrichtung nach Anspruch 5, die ferner ein Untersetzungsgetriebe (56) aufweist, wobei die Ausgangswelle des Antriebsmotors (50) mit dem Untersetzungsgetriebe (56) durch ein erstes Riemenverbindungsmittel (52) verbunden ist, wobei das Untersetzungsgetriebe (56) eine Getriebeausgangswelle aufweist, die mit den gewählten Radhalterollenmitteln (62,64) durch ein zweites Riemenverbindungsmittel (54) verbunden ist.

7. Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner zwei Klemmarme (102,114) aufweist, von denen jeder mit einem von zwei der Eisenbahnradhalterollenmittel (100,102) verbunden ist, wobei die Bewegung der Klemmarme (102,114) eine Bewegung der zwei Eisenbahnradhalterollenmittel (100,102) ergibt, um zu ermöglichen, daß sowohl das Eisenbahnrad (34) an dem gewählten Eisenbahnradhalterollenmittel (62,64) anliegt als auch die zwei Eisenbahnradhalterollenmittel (100,112) das Eisenbahnrad (34) einschließen.

8. Schleifvorrichtung nach Anspruch 7, die ferner einen Eisenbahnrad-Halterollenbetätigungszylinder (110) aufweist, dessen eines Ende an einem der Klemmarme (102) betriebsmäßig angebracht und dessen anderes Ende an dem anderen der Klemmarme (114) betriebsmäßig angebracht ist derart, daß beim Ausfahren des Radhalterollenbetätigungszylinders (110) die zwei Eisenbahnradhalterollenmittel (100,112) in Kontakt mit dem Eisenbahnrad (34) gebracht werden.

9. Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Umhüllungstruktur (90,92,35,20, 22,26,30) um die Eisenbahnradhalterollenmittel (62,64,100, 112) und ein Eingangstor (35) umfaßt, das beweglich ist, um den Eintritt des Eisenbahnrads (34) in die Eisenbahnradhalterollenmittel (62,64,100,112) zu ermglichen, wobei das Eingangstor (35) auch derart beweglich ist, daß es gegen einen Rand des Eisenbahnradhalterahmens (20) abschließt.

10. Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein Schleifradhalterahmenachs- und - lagermittel (124,126,128,130) sowie Flanschabschnitte (152,154) aufweist, die von dem Schleifradhalterahmen (122) nach oben abstehen, wobei die Schleifanordnungsflanschabschnitte (152,154) mit dem Schleifradhalterahmenachsmittel (124,126) verbunden sind.

11. Schleifvorrichtung nach Anspruch 10, die ferner erste und zweite Arbeitszylinder (144,148), die jeweils mit einem Ende an dem Grundrahmen (14) angebracht sind, und zwei Umschwenklaschenmittel (140,142) aufweist, die jeweils an einem der Schleifanordnungflanschabschnitte (152, 154) angebracht sind, wobei das andere Ende jedes der Arbeitszylinder an einem der Schwenklaschenmittel (140.142) derart angebracht ist, daß bei Betätigung der Arbeitszylinder (144,148) die Schleifhalteanordnung (122) um etwa 180º um das Schleifradhalterahmenachsmittel (124,126) gedreht werden kann.

12. Schleifvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, die ferner einen gesteuerten Betätigungszylinder (172) aufweist, dessen eines Ende an dem Grundrahmen (14) angebracht ist und dessen anderes Ende mit dem Schleifradhalterahmen (122) derart zusammenwirkt, daß beim Ausfahren des gesteuerten Betätigungszylinders (172) der Schleifradhalterahmen (122) um das Schleifradhalterahmenachsmittel (124,126) gedreht wird.

13. Schleifvorrichtung nach Anspruch 12, die ferner einen zylindrischen Stangensitz (176), der an dem Schleifradhalterahmen (122) befestigt ist, und ein bogenförmiges Stangenendlager (174) aufweist, das an dem anderen Ende des gesteuerten Betätigungszylinders (172) angebracht ist, wobei das bogenförmige Stangenendlager (174) in dem zylindrischen Stangensitz (176) aufgenommen ist.

14. Verfahren zum Schleifen eines Eisenbahnrads (34), umfassend die Schritte: Laden eines Eisenbahnrads (34) in eine Eisenbahnradhalterahmen- und Achsanordnung (20- 24,70,72) und Drehen des Eisenbahnrads (34) um seine Mittelachse, Vorsehen eines motorgetriebenen Schleifrads (168), das an einer Schleifradhalterahmen- und Achsanordnung (122,124,126) angebracht ist, und Drehen des Schleifrads (168) und Bewegen des Schleifrads (168) bezüglich des Eisenbahnrads (34) seitlich, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Entfernung von Anguß (44) von den Eisenbahnrädern dient, und durch den Schritt des Hin und Herschwenkens des Eisenbahnradhalterahmens (20-24) um die Eisenbahnrad-Halteachsanordnung (70,72)s, während das Schleifrad (168) das Eisenbahnrad (34) zur Entfernung des Angusses schleift.

15. Verfahren nach Anspruch 14, in dem der Eisenbahnradhalterahmen (20-24) eine Rollenanordnung (62,64,100,112) enthält, die das Eisenbahnrad (34) um seinen Außenrand (38) und seinen Flansch (46) derart berührt und trägt, daß das Eisenbahnrad (34) um seine Mittelachse gedreht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, in dem das hin und Herbewegen des Eisenbahnradhalterahmens (20-24) um die Eisenbahnrad-Halteachsanordnung (70,72) derart gesteuert wird, daß ein vorbestimmter Bereich des Eisenbahnrads (34) dem Schleifrad (168) ausgesetzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, in dem die Bewegung des Schleifrads (168) bezüglich des Eisenbahnrads (34) seitlich durch einen zeitbezogenen Vergleich der aktuellen Schleifradmotorlast mit einer bekannten Schleifradmotorlast gesteuert wird, um das im Schleifprozeß befindliche Eisenbahnrad (34) endzuformen.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, in dem die Schleifraddrehzahl in einer lastfreien Situation gesteuert wird, um eine vorbestimmte Rate der Außenumfangsgeschwindigkeit des Schleifrads zu erzielen.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, in dem zu Beginn des Schleifens des Eisenbahnrads (34) der Eisenbahnradhalterahmen (20-24) um die Eisenbahnrad-Halteachsanordnung (70,72) in eine Anfangsstellung bewegt wird, dann durch Bewegung des Schleifradhalterahmens (122) das Schleifrad (168) in Kontakt mit dem Eisenbahnrad (34) bewegt wird, um das Schleifen zu beginnen, und das Eisenbahnrad (34) in einem Bogenabschnitt hin und herbewegt wird, der durch die Hin- und Herbewegung des Eisenbahnradhalterahmens (20-24) im Vergleich mit einer vorbestimmten Eisenbahnradform gesteuert wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, in dem die Steuerung der seitlichen Bewegung des Schleifrads (168) und der Hin- und Herbewegung des Eisenbahnrads (34) durch ein Steuerprogramm erzeugt wird, das den aktuellen Schleifradmotorstrombedarf mit einer vorbestimmten Stärke des Schleifradmotorstrombedarfs vergleicht, die einer gespeicherten Eisenbahnradschleifkontur zugeordnet ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, in dem das Schleifen durchgeführt wird, wenn das Eisenbahnrad (34) eine Temperatur zwischen etwa 800ºF und etwa 1200ºF (etwa 425ºC bis etwa 650º0) besitzt.