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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Aus- und
Einschwenken von Förderarmen
an Förderwagen.
Sie findet insbesondere im Eisenbahnwesen Anwendung an Förderanlagen
für das
Fördern,
Verschieben, auf Position bringen und Halten von schienengebundenen
Waggons, und ermöglicht
es, Stellbewegungen für
das Aus- und Einschwenken von Förderarmen
an dem Förderwagen orts-
und zeitunabhängig
auszuführen.
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Auf
Rangieranlagen des Eisenbahnwesens werden insbesondere für das Zusammenschieben von
Eisenbahnwaggons in den Richtungsgleisen Förderanlagen eingesetzt. Sie
haben die Aufgabe, die Waggons zu einem sogenannten kuppelreifen Zugverbund
zusammenzudrücken,
wodurch ohne zusätzlichen
Einsatz von Rangierloks auf diese Weise die Zugbildung vereinfacht
wird.
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Die
Förderanlagen
weisen nach dem Stand der Technik zu diesem Zweck Förderwagen
auf, die sich einzeln in jedem Richtungsgleis oder abschnittsweise
gestaffelt darin bewegen. Sie werden dabei durch Seilzugmittel angetrieben,
wobei der Förderwagen
beispielsweise in ein endlos umlaufendes Förderseil eingebunden ist, das über ein
Antriebsaggregat sowie über
Spannvorrichtungen betrieben wird. Es ist auch bekannt, den Förderwagen
durch eine Antriebsstation für
Schleppbewegungen und eine separate Antriebsstation für Rückholbewegungen
zu betreiben, wobei in diesem Fall das Schleppseil und das Rückholseil
getrennt voneinander auf- und abgewickelt werden.
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Die
Förderwagen
sind mit Förderarmen
ausgestattet, an deren Enden sich Schubrollen befinden, und die
zum Bewegen eines zu verfahrenden Waggons an den Spurkränzen der
Räder eines
Radsatzes zum Eingriff gebracht werden. Die Förderarme werden dazu in einer
ausgeschwenkten Stellung arretiert, die sie in Transportrichtung
in Eingriff mit einem Radsatz bringt. Diese Arretierung ist in Rücklaufrichtung
des Förderwagens
oder beim Überrollen durch
einen in Transportrichtung laufenden Waggon wirkungslos, da die
Förderarme
dann von den Rädern
gegen eine Federkraft beiseite gedrückt werden.
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Der
Förderwagen
muss in einer Grundstellung in der Regel am Anfang der Richtungsgleise
profilfrei sein, das heißt,
ein Überfahren
des Förderwagens
kann durch alle Eisenbahnfahrzeuge ungehindert erfolgen. Dieses
wird zum einen durch eine besonders flache Bauweise des Förderwagens
erreicht und zum anderen durch das Absenken der Förderarme
in eine profilfreie inaktive Stellung. Um die Transportbereitschaft
des Förderwagens
herzustellen, werden die Förderarme
an einer oder wahlweise an mehreren Positionen ausgeschwenkt und
somit für die
Transportrichtung in eine aktive Stellung gebracht.
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Für die zumeist
mit erhöhter
Geschwindigkeit erfolgenden Bewegungen in Rücklaufrichtung des Förderwagens
ist es von besonderem Vorteil, wenn die Förderarme nicht in einer ausgeschwenkten
Stellung verharren, sondern wenn diese auch wieder eingeschwenkt
werden können.
Eine solche Betriebsweise der Förderarme
würde wesentlich
den Verschleiß derselben
sowie der sie abstützenden Konstruktion
verringern, da die Förderarme
bei Rücklaufbewegungen
unterhalb der Waggons bzw. bei Überfahrungen
durch diese regelmäßig gegen
die Federkraft der sie abstützenden
Arretierung beiseite gedrückt
werden. Außerdem
tritt bei Rücklaufbewegungen
mit ausgeschwenkten Förderarmen
ein hoher Verschleiß auch
an den zu passierenden Radsätzen
der Waggons ein.
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Eine
bekannte Lösung
zum Bewegen der Förderarme
besteht darin, diese mittels einer mechanischen Zwangsführung durch
ortsfest installierte sogenannte Steuerschienen am Gleis zum Ausschwenken
zu bringen. Der Nachteil dieser Lösung ist hingegen, dass nur
an solchen Positionen, die von der Lage dieser Steuerschienen fest
vorbestimmt sind, ein Aus- beziehungsweise ein Einschwenken der Förderarme
stattfinden kann. Aus diesem Grund befinden sich derartige Steuerschienen überwiegend nur
in einem Bereich am Einlauf in die Richtungsleise. Dort werden die
Förderarme
in die ausgeschwenkte Stellung überführt, sobald
der Förderwagen
aus der Grundstellung heraus in eine Vorlaufbewegung versetzt wird.
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Aus
der
DE 298 14 520 ist
es ebenfalls bekannt, separate Steuerseilzüge für Aus- und Einschwenkbewegungen
der Förderarme
zu verwenden. Diese Steuerseilzüge
sind parallel zum Rückholseil
an den Förderwagen
herangeführt.
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In
der
DE 198 55 930 wird
vorgeschlagen, über
isolierte elektrische Leiter, die sich im Rückholseil der Förderanlage
befinden, Energie und Steuerinformationen auf den Förderwagen
zu übertragen. Auf
diese Weise können
die Förderarme
auch elektromotorisch angetrieben verstellt werden.
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Nachteilig
an der Verwendung von Steuerseilzügen ist, dass diese zusätzlich im
Gleis zu führen
sind und mithin eine weitere Stolpergefahr beim Überschreiten der Gleise darstellen.
Die Zuführung von
Energie und Steuerinformationen über
in die Förderseile
eingebettete isolierte elektrische Leiter erfordert eine Verwendung
von Spezialförderseilen
und ein getrenntes Auf- und Abwickeln des Schleppseiles und des
Rückholseiles
auf separaten Seilwinden, da mit die elektrische Energie- und Informationsübertragung über Schleifkontakte
gewährleistet
werden kann.
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Aus
DE 27 35 616 ist eine Vorrichtung
bekannt, bei der das Aus- und Einschwenken der Förderarme durch Veränderungen
in der Zugseilspannung in Verbindung mit einer Seilspannvorrichtung erfolgt.
Ein Ende des Seilzuges, das sog. Zugseil, ist am Förderwagen
fest angeschlagen. Das andere Ende des Seilzuges, das sogenannte
Folgeseil, ist über
ein Dämpfungsglied,
insbesondere einer Feder oder einer Hydraulik, an einem in dem Förderwagen begrenzt
verschiebbaren Schlitten befestigt. Wird nun am Folgeseil gezogen
und das Zugseil zunächst festgehalten,
wird der Schlitten in der Zugrichtung bewegt und im Dämpfungsglied
dadurch ein Druck aufgebaut, so dass die Förderarme aufgerichtet werden. Ist
das Dämpfungsglied
vollständig
ausgefahren und wird das Zugseil gelöst, beginnt die Bewegung des gesamten
Förderwagens.
Bei dieser Vorrichtung werden somit durch Veränderungen der mechanischen
Spannung zwischen Zug- und Folgeseil die Förderarme gehoben bzw. gesenkt.
Nachteilig ist hierbei insbesondere, dass das Dämpfungsglied bei einem Zug
am Folgeseil oder auch am Zugseil grundsätzlich einer mechanischen Spannung
ausgesetzt ist und somit dauerhaft mit der vollen Zugkraft belastet
wird. Dies hat Verschleißerscheinungen
am Dämpfungsglied
und damit verbundene Wartungskosten zur Folge.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung
zum Aus- und Einschwenken von Förderarmen
an Förderwagen
zu schaffen, die das Ausschwenken der Förderarme wie auch das Einschwenken
ohne zusätzliche
Einrichtungen zur Energie- oder Kraftübertragung allein durch das
Vorhandensein des Förderseiles
an beliebigen Positionen des Förderwagens
im Gleis ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1
erfindungsgemäß gelöst, indem
Trägheitskräfte, die
beim Beschleunigen und beim Abbremsen des Förderwagen an diesem entstehen,
beim Überschreiten
eines bestimmten Maßes
so umgeformt werden, dass damit mechanische Stelleinrichtungen für das Ausführen von
Ausschwenk- und Einschwenkbewegungen der Förderarme angetrieben werden.
Damit ein Maximum an Arbeitsvermögen
nutzbar ist, wird die Masse des gesamten Förderwagens für die Gewinnung
und Umformung der Trägheitskraft
ausgenutzt. Die beidseitigen Enden des Förderseiles sind dazu nicht
direkt an den Förderwagen
herangeführt,
sondern stattdessen vermittels einer Zugstange so miteinander verbunden, dass
diese Zugstange parallel zum Förderwagen
verläuft.
Der Förderwagen
ist über
eine Doppelfederanordnung kraftschlüssig mit der Zugstange verbunden,
wobei die Federwege der Doppelfederanordnung jeweils durch mechanische
Anschläge
an der Zugstange begrenzt sind. Das
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Ein-
oder Ausschwenken der Förderarme wird
bewirkt, indem die beim Beschleunigen und beim Abbremsen des Förderwagens
solcherart auftretenden Relativbewegungen zwischen diesem und der
Zugstange zum Auslenken von mechanischen Stelleinrichtungen benutzt
werden. Für
das Ausschwenken der Förderarme
wird dabei die Beschleunigung des Förderwagens in Transportrichtung
beziehungsweise das Abbremsen in Rücklaufrichtung benutzt, wohingegen
für das
Einschwenken der Förderarme
das Abbremsen des Förderwagens
in Transportrichtung beziehungsweise die Beschleunigung in Rücklaufrichtung
benutzt wird. Die Vorspannkraft sowie die Federsteifigkeit der Doppelfederanordnung
ist so bemessen, dass diese die Zugstange nach Abklingen des Beschleunigungs-
oder Abbremsvorganges in eine Neutralstellung gegenüber dem
Förderwagen
zurückführt.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung werden als
mechanische Stelleinrichtungen hydraulische Impulszylinder verwendet,
die zu einer baulichen Einheit mit der Doppelfederanordnung zusammengefasst
sind. Die Stangenräume
der Impulszylinder wirken ihrerseits jeweils auf hydraulische Stellzylinder
die so angeordnet sind, dass sie zum Entriegeln und zum Bewegen
der Förderarme geeignet
sind.
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Die
von den aufgebauten Trägheitskräften zu überwindende
Ansprechschwelle der Impulszylinder im Verbund mit der Doppelfederanordnung
ist so bemessen, dass erst durch die gezielte Einleitung von hinreichend
starken Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen am Förderwagen Stellbewegungen an den
Förderarmen
ausgelöst
werden. Somit besteht ein deutlicher Abstand zu dem Leerlaufwiderstand des
Förderwagens
bei gleichförmig
geradlinigen Bewegungen im Gleis beziehungsweise zu leichter veranlassten
Beschleunigungs- und
Abbremsvorgängen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt
der Antrieb des Förderseils zum
Bewegen des Förderwagens über einen
Drehstrom-Asynchronmotor, der über
einen Frequenzumrichter angesteuert wird. Auf diese Weise kann durch das
Einspeisen unterschiedlich bemessener Beschleunigungs- und Abbremsrampen
am Förderwagen
zwischen solchen mit Aus- oder Einschwenkbewegungen der Förderarme
und denjenigen Beschleunigungs- oder Abbremsvorgängen unterschieden werden,
bei denen keine Stellbewegungen der Förderarme erfolgen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es
zeigen dabei
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1 eine
schematische Darstellung eines im Eingriff mit dem Radsatz eines
zu fördernden Waggons
befindlichen Förderwagen
in einem Gleis,
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2 einen
erfindungsgemäßen Förderwagen
im Längsschnitt
mit eingeschwenktem Förderarm
und
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3 einen
erfindungsgemäßen Förderwagen
im Längsschnitt
mit ausgeschwenktem Förderarm.
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Gemäß der 1 befinden
sich an einem Förderwagen 1 Laufwerke 39,
mit denen dieser in den Laschenkammern von Schienen eines Gleises 3 geführt wird.
Die Bewegungen des Förderwagens 1 in
Transportrichtung und in Rücklaufrichtung
erfolgen jeweils über
ein endlos umlaufendes Förderseil 5, das
beidseitig des Förderwagens 1 in
dem Gleis 3 entlanggeführt
ist. Die beiden Enden des Förderseils 5 sind
in Ösen
am Ende einer Zugstange 2 eingehängt, wobei diese Zugstange 2 etwa
die Länge
des Förderwagens 1 aufweist
und unter diesem hindurchgeführt
ist. Das Förderseil 5 ist
außerdem
um Umlenkscheiben 7 und um eine Treibscheibe 6 geführt. Eine
Umlenkscheibe 7 ist dabei zugleich als Spannvorrichtung
ausgeführt
und dient der Einstellung einer zur Erzielung der Treibfähigkeit
erforderlichen Vorspannkraft Fvor. Über einen
Drehstrom-Asynchronmotor 10 und ein zwischengeschaltetes
Getriebe 8 erfolgt der Antrieb der Treibscheibe 6.
Zwischen dem Getriebe 8 und dem Drehstrom-Asynchronmotor 10 ist
ferner eine Feststellbremse 9 angeordnet. Die Steuerung
der Drehzahl und des Drehmomentes des Drehstrom-Asynchronmotors 10 wird
von einem Frequenzumrichter 11 übernommen.
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An
dem Förderwagen 1 sind
zwei Förderarme 4 angeordnet.
Diese sind räumlich
um eine Achse 36 drehbar so gelagert, dass an deren Enden
angeordnete Schubrollen 40 in einer ausgeschwenkten Stellung
in Eingriff mit den Spurkränzen
von Rädern eines
zu einem Waggon gehörenden
Radsatzes 41 gebracht sind, wodurch dieser Waggon bei Bewegungen
des Förderwagens 1 in
Transportrichtung gefördert
wird.
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In
der 2 ist ein Förderwagen 1 im
Längsschnitt
mit einem eingeschwenkten Förderarm 4 dargestellt.
Die Anordnung und deren Funktionsweise wird nachfolgend beispielhaft
an nur einem Förderarm 4 beschrieben,
wobei die Darstellungen analog auch auf einen zweiten nicht dargestellten
Förderarm 4 zu
beziehen sind.
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Durch
die eingeschwenkte Stellung des Förderarmes 4 wird ein
Raum oberhalb einer Grenzlinie 42 profilfrei gehalten,
so dass ein ungehindertes Durchrollen von Radsätzen 41 gewährleistet
ist. Es ist weiterhin eine längsverschiebbare
Anordnung der Zugstange 2 erkennbar. Diese wird erreicht,
indem der Förderwagen 1 Aufhängungen
in Form von Bolzen 32 und 33 aufweist, die an
der Zugstange 2 gleitend in Kulissen 30 und 31 geführt sind.
Die Zugstange 2 wird außerdem an einem Bolzen 35 mit
einer parallel zu dieser verlaufenden Doppelfederanordnung kraftschlüssig gegenüber dem
Förderwagen 1 zentriert.
Die Doppelfederanordnung verfügt
dazu über gegensinnig
vorgespannte Druckfedern 17 und 18, die ihrerseits
jeweils im Stangenraum von Impulszylindern 15 und 16 gelagert
sind und mit diesen eine bauliche Einheit bilden. Die Kolbenstangen
der Impulszylinder 15 und 16 sind dabei an den
Bolzen 35 geführt.
An den Bodenseiten der Impulszylinder 15 und 16 befinden
sich Bolzen 28 und 29, die gleitend in Kulissen 26 und 27 in
dem Rahmen des Förderwagens 1 gelagert
sind. Die Kulissen 26 und 27 sind so geformt,
dass die Bolzen 28 und 29 dann spielfrei an den
inneren Endlagen der Kulissen 26 und 27 anliegen,
wenn beide Impulszylinder 15 und 16 vollständig eingefahrenen
sind.
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Der
Förderarm 4 wird
in der eingeschwenkten Stellung von einem federbelasteten Riegel 21 fixiert.
Der federbelastete Riegel 21 ist dazu in einer Aussparung 38 eingerastet.
Gleichzeitig ist der federbelastete Riegel 21 über eine
Kulissenanlenkung 19 mit einem hydraulischen Entriegelungszylinder 14 verbunden
und kann von diesem gelöst
werden. Der Entriegelungszylinder 14 weist eine Rückstellfeder 22 auf,
wodurch dieser im drucklosen Zustand in einer ausgefahrenen Stellung
gehalten wird. Durch die Kulissenanlenkung 19 wird in Verbindung
mit einer Rückstellfeder 43 am
federbelasteten Riegel 21 das ungehinderte Wiedereinrasten
des federbelasteten Riegels 21 gewährleistet, wenn der Entriegelungszylinder 14 drucklos
ist.
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An
dem Förderarm 4 ist
weiterhin eine Zugfeder 12 eingehängt, die außerdem an dem Rahmen des Förderwagens 1 befestigt
ist. Durch die Wirkung der Zugfeder 12 wird der Förderarm 4 bis
zu einem Anschlag 34 aufgerichtet, wenn dieser entriegelt
ist. Ein an dem Förderarm 4 befindlicher
Bolzen 37 kann dabei frei in einer Kulisse 20 gleiten,
die baulich mit der Kolbenstange eines Stellzylinders 13 verbunden ist.
Der Stellzylinder 13 besitzt eine Rückstellfeder 23, wodurch
dieser im drucklosen Zustand in einem eingefahrenen Zustand gehalten
wird. Der Kolbenraum des Stellzylinders 13 ist durch eine
Hydraulikleitung 25 mit dem Stangenraum des Impulszylinders 15 verbunden,
während
der Stangenraum des Entriegelungszylinders 14 über eine
Hydraulikleitung 24 mit dem Stangenraum des Impulszylinders 16 verbunden
ist.
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Die
entsprechenden Zylinderräume
des Stellzylinders 13, des Entriegelungszylinders 14 sowie
der Impulszylinder 15 und 16 sind ebenso wie die Hydraulikleitungen 24 und 25 vollständig mit
Hydraulikflüssigkeit
gefüllt,
wobei Ventile zur Druckbegrenzung und für die Nachsaugung zur Leckölergänzung nicht
dar gestellt sind. Nicht hydraulisch beaufschlagte Zylinderräume sind
für einen
freizügigen
Volumenaustausch drucklos mit einem Tank verbunden, welcher ebenfalls
nicht gezeichnet ist.
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Wird
nun der Förderwagen 1 aus
einer Ruhestellung heraus und somit ausgehend von den in der 2 dargestellten
Bedingungen durch Einleiten einer beschleunigenden Kraft FB auf eine bestimmte Geschwindigkeit v beschleunigt,
so entsteht aufgrund der Massenträgheit der Masse des Förderwagens 1 eine
gleichgroße
aber entgegengerichtete Trägheitskraft
FT, die im Schwerpunkt des Förderwagens 1 angreift.
Der hinreichend geringe Laufwiderstand des Förderwagens 1 im Gleis 3 kann
dabei vernachlässigt
werden. Die über
die Zugstange 2 auf den Förderwagen 1 übertragene
beschleunigende Kraft FB bewirkt daraufhin
eine Verschiebung der Zugstange 2 gegenüber dem Förderwagen 1. Es sind dabei
die Vorspannkraft der Druckfeder 18 im Impulszylinder 16,
die Federkräfte
der Rückstellfeder 22 im Entriegelungszylinder 14 und
der Rückstellfeder 43 im
federbelasteten Riegel 21 sowie Reibungswiderstände zu überwinden.
Gelingt dies, so wird über
die Hydraulikleitung 24 Hydraulikflüssigkeit aus dem Stangenraum
des Impulszylinders 16 in den Stangenraum des Entriegelungszylinders 14 verdrängt, was über den
federbelasteten Riegel 21 ein Entriegeln des Förderarmes 4 bewirkt.
Der dem Impulszylinders 16 an dem Bolzen 35 gegenüberliegende
Impulszylinder 15 wird dabei durch diesen mitgenommen und
mit dem an seiner Bodenseite befindlichen Bolzen 28 durch
die Kulisse 26 geführt,
ohne dass dabei eine Einfahrbewegung des Impulszylinders 15 eintritt.
Der nunmehr entriegelte Förderarm 4 wird durch
die Kraft der Zugfeder 12 zum Ausschwenken gebracht, und
es stellt sich eine Stellung des Förderarmes 4 gemäß der in 3 getroffenen
Darstellung ein.
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Am
Ende des über
das Förderseil 5 eingebrachten
Beschleunigungsvorganges wird die Zugstange 2 durch den
Kraftschluss der Doppelfederanordnung zurückgeführt in die zentrierte Position
gegenüber
dem Förderwagen 1.
Dabei wird auch der Entriegelungszylinder 14 entlastet
und infolge der Wirkung der Rückstellfeder 22 in
die drucklose Stellung zurückgeführt.
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Kommt
es nun gemäß der 3 durch
Einleiten einer Kraft FB in umgekehrter
Richtung zu einer Beschleunigung des Förderwagens 1 in entgegengesetzter
Richtung – sei
es durch Abbremsen aus der vorherigen Bewegungsrichtung oder durch
Anfahren in die Gegenrichtung – so
wird ausgehend von der Darstellung nach 3 in analoger
Weise Hydraulikflüssigkeit
aus dem Stangenraum des Impulszylinders 15 über die
Hydraulikleitung 25 in den Kolbenraum des Stellzylinders 13 verdrängt. Der
dadurch ausfahrende Stellzylinder 13 bewirkt ein Einschwenken
des Förderarmes 4 soweit,
bis der federbelastete Rie gel 21 erneut einrastet. Hierdurch
verbleibt der Förderarm 4 auch
nach dem Abklingen der beschleunigenden Kraft FB in
der eingeschwenkten verriegelten Stellung. Mit dem Abklingen der
beschleunigenden Kraft FB erfolgt über die
Doppelfederanordnung auch wieder das erneute Zentrieren der Zugstange 2 gegenüber dem
Förderwagen 1,
wobei der Impulszylinder 15 in seine Ausgangslage zurückkehrt
und dabei das Einfahren des Stellzylinders 13 entlang der Kulisse 20 bewirkt.
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Mit
Hilfe des Frequenzumrichters 11 sowie der Feststellbremse 9 ist
die Einstellung unterschiedlich bemessener Beschleunigungs- und
Bremsrampen möglich,
wodurch sowohl Anfahr- und Bremsbewegungen des Förderwagens 1 mit wie
auch ohne gleichzeitigem Auslösen
von Stellbewegungen der Förderarme 4 ermöglicht werden.
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- 1
- Förderwagen
- 2
- Zugstange
- 3
- Gleis
- 4
- Förderarm
- 5
- Förderseil
- 6
- Treibscheibe
- 7
- Umlenkscheibe
- 8
- Getriebe
- 9
- Feststellbremse
- 10
- Drehstrom-Asynchronmotor
- 11
- Frequenzumrichter
- 12
- Zugfeder
- 13
- Stellzylinder
- 14
- Entriegelungszylinder
- 15
- Impulszylinder
- 16
- Impulszylinder
- 17
- Druckfeder
- 18
- Druckfeder
- 19
- Kulissenanlenkung
- 20
- Kulisse
- 21
- federbelasteter
Riegel
- 22
- Rückstellfeder
- 23
- Rückstellfeder
- 24
- Hydraulikleitung
- 25
- Hydraulikleitung
- 26
- Kulisse
- 27
- Kulisse
- 28
- Bolzen
- 29
- Bolzen
- 30
- Kulisse
- 31
- Kulisse
- 32
- Bolzen
- 33
- Bolzen
- 34
- Anschlag
- 35
- Bolzen
- 36
- Achse
- 37
- Bolzen
- 38
- Aussparung
- 39
- Laufwerk
- 40
- Schubrolle
- 41
- Radsatz
- 42
- Grenzlinie
- 43
- Rückstellfeder
- Fvor
- Vorspannkraft
- FB
- beschleunigende
Kraft
- FT
- Trägheitskraft
- v
- Geschwindigkeit