-
Bez.: Positioniervorrichtung
-
Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung für die radiale
Positionierung der mindestens von einem Quer- und einem Längsschlitten bewegten
Drehwerkzeuge auf Radsatzdrehmaschinen auf den für die Reprofilierung verschlissener
Radprofile der Räder von Radsätzen größtmöglichen Erneuerungsdurchmesser.
-
Positioniereinrichtungen dieser Art sind bereits durch die DE-PS 15
52 335 bekannt. Derartige Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie das verschlissene
Radprofil nur an ganz bestimmten Stellen abtasten und in Abhängigkeit hiervon die
Drehwerkzeuge positionieren. Es ist aber keineswegs sicher, daß der Verschleißzustand
dieser Stellen der für die radiale Lage des neu herzustellenden Profils maßgebliche
Verschleißzustand ist. Dieser maßgebliche Verschleißzustand kann vielmehr an jeder
beliebigen Stelle in Profilrichtung als auch an jeder beliebigen Stelle in Umfangsrichtung
liegen und daher von den bekannten Einrichtungen nicht mit Sicherheit berücksichtigt
werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positioniervorrichtung
vorzuschlagen, die es ermöglicht, die Drehwerkzeuge unabhängig von der zufälligen
Lage der für die radiale Lage des neu herzustellenden Profils maßgeblichen Verschleißzustandes
richtig zu positionieren, Ausgehend von einer Positioniervorrichtung der eingangs
beschriebenen Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einem
um einen definierbaren Drehpunkt mit einer Achse parallel zur Tangente an eine Umfangslinie
an ein Rad des Radsatzes schwenkbaren Hebel ein in Radiusrichtung des Hebels frei
verschiebliches Längenprüfgerät angeordnet ist, welches einerseits mit einem Tastelement
am Radprofil und andererseits mit einem Tastelement an einer eine Steuerkurve bildende
Schablone anliegt und bei Veränderung
einer vorgegebenen Länge ein
Steuerkommando an einen die radiale Lage der Werkzeuge einstellenden Durchmesserschlitten
abgibt, wobei Steuerkurve und Durchmesserschlitten auf das gleiche Bezugssystem
bezogen sind.
-
Die erfindungsgemäße Positioniervorrichtung tastet das verschlissene
Radprofil in im Prinzip unendlich vielen Radialebenen parallel zur Radscheibe ab
und erfaßt daher mit Sicherheit den für eine Reprofilierung maßgeblichen Verschleißzustand
und erlaubt damit eine korrekte Positionierung der Drehwerkzeuge.
-
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die
Steuerkurve und der Drehpunkt ortsfest mit dem Längsschlitten verbunden sind.
-
Durch diese Maßnahme wird der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht,
da es nicht mehr notwendig ist, die relative Lage der Steuerkurve einerseits und
des die radiale Lage der Werkzeuge einstellenden Durchmesserschlittens andererseits
zu beachten, Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß das Längenprüfgerät auf dem schwenkbaren Hebel unverschieblich angeordnet und
als an sich bekannter elektronischer Weggeber ausgebildet ist, der einerseits mit
einem Tastelement am Radprofil anliegt und andererseits mit einem die Steuerkurve
und den Abstand der Steuerkurve vom Schwenkpunkt darstellenden Rechner in Wirkverbindung
steht, wobei der Rechner bei von Sollwerten abweichenden Längensignalen entsprechende
Steuerkommandos zur Lagekorrektur an den die radiale Lage der Werkzeuge einstellenden
Durchmesserschlitten abgibt.
-
Hierdurch wird es möglich, den mechanischen Teil der Vorrichtung drastisch
zu vereinfachen und dennoch die gewünschte Positioniersicherheit und -genauigkeit
zu erreichen. Diese Ausführungsform ist auch deswegen besonders vorteilhaft, weil
Rechner an modernen Werkzeugmaschinen ohnehin bereits vorhanden sind.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird weiter vorgeschlagen,
daß das Längenprüfgerät als an sich bekanntes Nachlaufventil einer hydraulischen
Nachlaufsteuerung ausgebildet ist und mit einem Hydraulikmotor des die radiale Lage
der Werkzeuge einstellenden Durchmesserschlittens verbunden ist.
-
Diese Gestaltung ermöglicht die Realisierung des Erfindungsgedankens
in einfacher Weise und gestattet gleichzeitig die Anwendung bekannter und handelsüblicher
Bauelemente.
-
Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sehen vor, daß das am Radprofil
anliegende Tastelement als scheibenförmige Rolle mit abgerundetem Querschnittsprofil
ausgebildet ist, deren Rotationsachse in einer Radialebene durch die Radsatzachse
liegt. Dies ist eine verschleißarme Gestaltung des Tastelementes, durch welche gleichzeitig
mechanische Uberlastungen des Tastelementes durch Einflüsse der groben und unregelmäßigen,
verschlissenen Lauf fläche eines Eisenbahnrades vermieden werden.
-
Schließlich wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung noch vorgeschlagen,
daß die Rotationsachse mit der Radialebene durch die Radsatzachse einen Winkel derart
einschließt,
daß die scheibenförmige Rolle in Richtung Spurkranz
wandert, wenn der Radsatz rotiert.
-
Durch diese Maßnahme können besondere Antriebselemente eingespart
werden.
-
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 Grundriß einer auf den linken Support einer Radsatzdrehmaschine
aufgebauten Positioniervorrichtung, teilweise im Schnitt nach der Linie I - I der
Fig. 2; Fig. 2 Seitenriß einer auf dem linken Support einer Radsatzdrehmaschine
aufgebauten Positioniervorrichtung, teilweise im Schnitt nach der Linie II - II
der Fig. 1; Fig. 3 die Positioniervorrichtung in einem Schnitt nach der Linie III
- III der Fig. 1; Fig. 4 die Positioniervorrichtung in einem Schnitt nach der Linie
IV - IV der Fig. 1; Fig. 5 die halbe linke Seite einer Radsatzdrehmaschine im Aufriß,
vorzugsweise den Support mit der Positioniervorrichtung, teilweise. im Schnitt nach
der Linie V - V der Fig. 6; Fig. 6 den Grundrißschnitt einer Radsatzdrehrnaschine
gemäß
Fig. 5 nach der Linie VI - VI, vorzugsweise den Support mit der Positioniervorrichtung,
teilweise im Schnitt nach der Linie VII -VII der Fig. 5; Fig.7 die Bewegung von
Tastrolle und Werkzeug während eines Positioniervorganges in Bezug auf das Profil
des Radsatzes; Fig.8 Radprofile Auf einem Längsschlitten 1 eines linken Drehsupportes
einer an sich bekannten Radsatzdrehmaschine befinden sich zwei Augen 2 und 2', in
denen eine Welle 3 gelagert ist, welche durch einen Stift 4 gesichert wird. Auf
der Welle 3 ist um diese schwingbar und auf dieser axial unverschiebbar ein Gestell
5 gelagert, auf dem eine eine Steuerkurve darstellende Schablone 6 mittels einer
Schraube 7 befestigt ist und auf dem ein Hebel 8 mit seinem Zapfen 9 in einer zur
horizontalen Ebene durch die Radsatzachse 94 parallelen Ebene um die Achse des Zapfens
9 schwingbar gelagert ist.
-
In einer Bohrung des Hebels 8 gleitet ein Winkelhebel 10, der im Schenkel
11 eine Rolle 12 trägt, die um einen Zapfen 13 drehbar gelagert ist, der mittels
eines Stiftes 14 im Schenkel 11 gesichert ist. Der zweite Schenkel 15 des Winkelhebels
10 hat eine Ölzuführungsöffnung 16, eine Steuernut 17 und eine Ölrückführungsöffnung
18. In diesem Schenkel 15 gleitet in einer Längsbohrung ein als Steuerschieber ausgebildeter
Schablonenrollenhalter 19. Ein Ende des Schablonenrollenhalters 19 ist in Kontakt
mit einer Feder 20, die sich am Boden der Längsbohrung des Schenkels 15 abstützt.
Das zweite Ende des Schablonenrollenhalters 19 trägt die Schablonenrolle 21. Ein
Zapfen
22 der Schablonenrolle 21 ist drehbar im Schablonenrollenhalter 19 gelagert und
wird durch eine Schraube 23 und Scheibe 24 in seiner axialen Lage gesichert. Der
Schablonenrollenhalter 19 trägt an dem von der Feder 20 beaufschlagten Ende eine
Schraube 25, deren Kopf am Winkelhebel 10 anschlagen kann, so daß ein zu großer
Hub des Winkelhebels 10 verhindert wird.
-
Ein Schlitz 26 im Schablonenrollenträger 19 in Verbindung mit einem
Stift 27, der im Winkelhebel 10 befestigt ist, verhindert eine Verdrehung des Schablonenrollenträgers
19. In Seitenwänden 28 und 29 sind Schrauben 30 und 31 angeordnet, die die Schwingbewegung
des Hebels 8 begrenzen. Die Zeichnungen zeigen ferner eine übliche Anordnung der
Werkzeuge für die Reprofilierung des Radprofils. Ein Werkzeug 35 bearbeitet die
Lauffläche und den Spurkranz. Ein Werkzeug 36 bearbeitet vor der Profilbearbeitung
durch das Werkzeug 35 den Spurkranz vor.
-
Beide Werkzeuge sind strichpunktiert gezeichnet.
-
Ein Radsatz 37 ist in Körnerspitzen 81 der Radsatzdrehmaschine unbeweglich
gelagert. Mitnehmer 38 übertragen die Drehkraft einer Planscheibe 39 auf den Radsatz
37.
-
Die Planscheibe 39 ist in einem Spindelstock 40 drehbar und axial
unverschiebbar gelagert und wird von einem nicht dargestellten Antriebsmotor angetrieben.
-
Der Längsschlitten 1 wird von einem Zylinder 41 getrieben, dessen
Kolbenstange 41a in einem Querschlitten 42 befestigt ist. Der Querschlitten 42 wird
von einem Zylinder 43 getrieben, dessen Kolbenstange 44 in einem Durchmesserschlitten
45 befestigt ist. Der Durchmesserschlitten 45 wird von einer Gewindespindel 46 getrieben,
die
in einem Untersatz 47 drehbar und axial unverschiebbar gelagert
ist. Die Gewindespindel 46 wird über Zahnräder 48, 49 und einen Jfydraulikmotor
50 rotierend getrieben. Die Steuerung der Werkzeuge erfolgt in bekannter Weise durch
Abtasten des Profils einer Kopierschablone 51. Diese Kopierschablone 51 entspricht
maßstäblich genau einem Profil 52. Sie ist auf einem Schablonenschlitten 53 befestigt,
der auf Führungen eines Überbaues des Durchmesserschlittens 45 gleitet. Der Schablonenschlitten
53 wird von einem an einem Arm 54 angeordneten Anschlag 55 in die richtige Seitenposition
gebracht. Eine Bremsschraube 56 verhindert ein ungewolltes Gleiten des Schablonenschlittens
53 während des Abtastens durch einen Hydraulikfühler 57. Dieser ist auf dem Arm
54 befestigt, wobei ein Fühifinger 57' des Hydraulikfühlers 57 mit der Kopierschablone
51 zusammenarbeitet. Der Hydraulikfühler 57 steuert während der Kopierbearbeitung
die beiden Zylinder 41 und 43. Für die Seitenpositionierung des Supportes ist in
bekannter Weise eine Tasterrolle 58 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel rotierbar
auf der Schraube 59 angeordnet ist, welche in einem Hebel 60 befestigt ist.
-
Ein Hebel 60 ist durch einen Stift 61 auf einer Welle 62 befestigt,
die im Gestell 5 drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist. Das zweite Ende
der Welle 62 trägt einen mit einem Stift 63 befestigten Hebel 64, der auf einen
elektrischen Schalter 65 einwirkt. Im Ruhezustand drückt die im Schalter 65 befindliche
Feder den Hebel 64 gegen einen Anschlag 66.
-
Zur Erläuterung des Positioniervorganges werden folgende Profile betrachtet:
Das
ursprüngliche Profil mit den Punkten 70 - 71 - 72.
-
Das abgelaufene Profil mit den Punkten 70 - 73 - 83 - 72.
-
Das neu zu drehende Profil mit den Punkten 74 - 75 - 83 -76.
-
Die Kehle des abgelaufenen Profils 73 - 83 - 72 ist reproduzierbar
durch eine Anzahl Kreisbögen, beispielsweise bl bis b5, deren Radien ausgehend von
einem kleinsten Radius sowohl nach der Lauffläche 73 als auch nach der Spurkranzkuppe
72 hin ständig größer werden und auf der Lauf fläche in eine annähernde Horizontale
und auf der Spurkranzflanke in einen Winkelschenkel von ca. 75° zur Horizontalen
ausgehen (Fig. 8). Die Position des neu zu drehenden Profils 74 - 75 - 76 ist dadurch
bestimmt, daß der Mittelpunkt des die Spurkranzkuppe bildenden Kreisbogen b7 und
des kleinsten die Kehle bildenden Kreisbogens b3 und des den Umfang der Tastrolle
bildenden Kreisbogens b8 auf einer Geraden liegen. Aus ihrer Anfangsstellung 12'
wandert die Rolle 12 bis in ihre Meßstellung 12''.
-
Die Steuerkurve der Schablone 6 weist eine solche Form auf, daß bei
ihrem Abtasten durch die Schablonenrolle 21 und bei Einhalten einer festen Distanz
zwischen dem Zentrum der Schablonenrolle 21 und dem Zentrum der Umfangsabrundung
der Rolle 12 die Umfangsabrunduig der Rolle 12 genau das Radsatzprofil ergibt. Die
feste Distanz zwischen den genannten Zentren ist dann erreicht, wenn Steuerkanten
79 und 80 sich übereinander befinden.
-
Zu beachten ist, daß die beiden Linien 73 - 83 und 75 - 83 konvergieren
und die Linien 83 - 72 und 83 - 76 divergieren (Fig. 7 und 8).
-
Bevor das Werkzeug 35 positioniert wird, ist der Radsatz 37 in Körnerspitzen
81 auszurichten und in Mitnehmern 38 einzuspannen. Während des Positionierens rotiert
der Radsatz 37.
-
Das Werkzeug 35 nimmt in Ruhestellung die Lage 351 ein.
-
Die Rolle 12 nimmt in Ruhestellung die Lage 121 ein. Die Tastrolle
58 nimmt in Ruhestellung die Lage 581 ein. Ein in Fig. 5 dargestelltes Nachlaufventil
85 versinnbildlicht die Steuerkanten 79 und 80. Eine Hydraulikpumpe 86 wird in Betrieb
gesetzt, wobei der Hydraulikkreislauf durch ein Druckbegrenzungsventil 87 abgesichert
ist. Hydraulikschieber 83 und 83a werden in Betriebsstellung geschaltet. Ein Hydraulikschieber
84 wird in Betriebsstellung für gekreuzte Ölströme geschaltet. Der Ölstrom nimmt
nunmehr den Weg zum Nachlaufventil 85, zum Hydraulikmotor 50 und zurück zu einem
Ölbehälter 89. Der Hydraulikmotor 50 rotiert. Mit ihm rotiert die Gewindespindel
46. Diese setzt den Schlitten 45 in Richtung auf den Radsatz 37 hin in Bewegung.
Die Rolle 12 schlägt am Radsatz 37 an der Stelle 122 an, schließt das Fühlerventil
85 und beendet die Bewegung des Schlittens 45.
-
Das Werkzeug 35 nimmt die Stellung 352, die Rolle 58 nimmt die Stellung
582 ein. Nunmehr wird der Zylinder 41 mit Drucköl beaufschlagt. Er treibt den Längsschlitten
1 in Längsrichtung auf die Planscheibe 39 zu. Die Tastrolle 58 kommt in Kontakt
mit dem Radsatz 37 an der Stelle 583 und schaltet den Schalter 65, der über einen
nicht dargestellten Magnetschieber den Ölstrom zum Zylinder 41 unterbricht und
damit
den Längsschlitten 1 stillsetzt.
-
Das Werkzeug 35 nimmt die Stellung 353, die Rolle 12 nimmt die Stellung
123 an. Bei der Lageänderung der Rolle 12 ist im allgemeinen mit einer Durchmesser-Verkleinerung
zu rechnen. Da die Durchmesser-Positionierung noch voll wirksam ist, tritt somit
auch eine Änderung der Querposition ein, die jedoch in den Zeichnungen vernachlässigt
worden ist.
-
Nunmehr wird bei rotierendem Radsatz 37 an einem Handgriff 90 die
Rolle 12 aus der Stellung 123 in die Stellung 12'' geführt. Hierbei wird durch das
als Nachlaufventil arbeitende Fühlerventil 85 der Durchmesserschlitten 45 ständig
nachpositioniert. Hierdurch nimmt das Werkzeug 35 die Stellung 35 und die Rolle
58 die Stellung 58 ein.
-
Nunmehr kann an beiden Durchmesserschlitten 45 der erreichte Radius
festgestellt werden. Zu diesem Zweck ist auf dem Untersatz 47 ein Zeiger 91 befestigt,
der mit einem Maßstab 92 zusammenarbeitet. Der Maßstab 92 ist auf dem Durchmesserschlitten
45 befestigt, so daß der erreichte Radius direkt abgelesen werden kann. Die so festgestellten
Radien bedürfen jedoch einer Korrektur, denn die beiden Radien sind nicht gleich.
Es wird das kleinere Radiusmaß beibehalten. Das größere Radiusmaß wird dem kleineren
Radiusmaß durch einseitige Korrektur gleichgemacht.
-
Außerdem muß beachtet werden, daß durch die zwischen dem Radsatz 37
und dem Werkzeug 35 befindliche Rolle 12 ein Zwischenraum entsteht, der ebenfalls
überbrückt werden muß. Bevor also das Werkzeug 35 zum Einsatz kommt, wird
die
Rolle 12 in die gestrichelte Lage 124 (Fig.6) geschwenkt. Beide Supporte werden
z. B. mittels des Schiebers 82 (Schieber 83 und 83a geschlossen) und eines Drosselventils
88 in an sich bekannter Weise um das konstante Maß "93" vorgestellt.
-
Der Positioniervorgang ist damit beendet und die Bearbeitung kann
beginnen.
-
Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Längsschlitten 2, 2' Augen 3
Welle 4 Stift 5 Gestell 6 Schablone 7 Schraube 8 Hebel 9 Zapfen 10 Winkelhebel 11
Schenkel 12 Rolle 121 Lage 122 Lage 123 Lage 12' Rolle in Anfangsstellung 12" Rolle
in Meßstellung 13 Zapfen 14 Stift 15 Schenkel 16 Öl zu führungsöffnung 17 Steuernut
18 Ölrückführungsöffnung 19 Schablonenrollenhalter 20 Feder 21 Schablonenrolle 22
Zapfen 23 Schraube 24 Scheibe 25 Schraube
26 Schlitz 27 Stift 28
Seitenwand 29 Seitenwand 30 Schraube 31 Schraube 35 Werkzeug 351 Lage 352 Lage 353
Lage 36 Werkzeug 37 Radsatz 38 Mitnehmer 39 Planscheibe 40 Spindelstock 41 Zylinder
41a Kolbenstange 42 Querschlitten 43 Zylinder 44 Kolbenstange 45 Durchmesserschlitten
46 Gewindespindel 47 Untersatz 48 Zahnrad 49 Zahnrad 50 Hydraulikmotor 51 Kopierschablone
52 Profil 53 Schablonenschlitten 54 Arm 55 Anschlag 56 Bremsschraube 57 Hydraulikfühler
57' Fühlfinger
58 Tastrolle 581 Lage 582 Lage 583 Lage 59 Schraube
60 Hebel 61 Stift 62 Welle 63 Stift 64 Hebel 65 Schalter 66 Anschlag 70-71-72 ursprüngliches
Profil 70-73-72 abgelaufenes Profil 74-75-76 neu zu drehendes Profil 79 Steuerkante
80 Steuerkante 81 Körnerspitzen 82 Hydraulikschieber 83 Hydraulikschieber 83a Hydraulikschieber
84 Hydraulikschieber 85 Nachlaufventil 86 Hydraulikpumpe 87 ÜberStrömventil 88 Drosselventil
89 Ölbehälter 90 Handgriff 91 Zeiger 92 Maßstab 93 Maß 94 Radsatzachse
Leerseite