[0001] Die Erfindung betrifft eine Einschienenbahn, bestehend aus Profilschienen und selbstfahrenden
Fahrbetriebsmitteln, wobei die Profilschienen im Querschnitt horizontale Laufflächen
für angetriebene Laufrollen und die Fahrbetriebsmittel weiters Führungsrollen und/oder
Niederhalterollen aufweisen.
[0002] Solche Einschienenbahnen werden beispielsweise in Fabriksanlagen zur Förderung zu
montierender Bauteile oder Baugruppen in den verschiedensten Bauarten verwendet. So
kann die Last am Fahrbetriebsmittel angehängt oder auf das Fahrbetriebsmittel aufgelegt
werden. Die horizontale Lauffläche für die Laufrolle kann am oberen oder am unteren
Flansch der Profilschiene ausgebildet und die Führungs- und Niederhalterollen können
in verschiedener Zahl und Anordnung vorhanden sein. Weiters können die Profilschienen
aus Aluminium oder Stahl bestehen und verschiedene Querschnitte haben. Schließlich
ist es bei größeren Lasten möglich, ein Selbstfahrendes mit einem gezogenen Fahrbetriebsmittel
zu kuppeln. In der DE-OS 36 17 238 ist ein Beispiel einer solchen Finschienenbahn
beschrieben.
[0003] Allen diesen Einschienenbahnsystemen ist gemeinsam, daß eine Rolle die Umfangskraft
von der angetriebenen Laufrolle auf die Profilschiene überträgt. Die Umfangskraft
ist beim Beschleunigen, Bremsen und Uberwinden von Steigungen besonders groß und
würde bei den in modernen Anlagen geforderten hohen Beschleunigungen und Verzögerungen
sowie beim Überwinden von Steigungen, die in Fabriksanlagen auch oft vorkommen,
zum Durchdrehen der Laufrolle führen.
[0004] Dadurch sind Beschleunigung und Verzögerung und damit auch die Fahrgeschwindigkeit
der Fahrbetriebsmittel begrenzt und Steigungsstrecken ohne besondere konstruktive
Maßnahmen überhaupt nicht realisierbar.
[0005] Zur Uberwindung von Steigungen ist es bekannt, eine formschlüssige Berührung zwischen
Laufrolle und Schiene oder externe Hilfsantriebe vorzusehen. Solche Lösungen sind
jedoch aufwendig, störungsanfällig und benötigen eine Synchronisiereinrichtung,
um am Anfang der Steigstrecke den Formschluß herzustellen. Die Erhöhung des Reibwertes
in einem für das Uberwinden stärkerer Steigungen nötigen Ausmaß durch erhöhten Anpreßdruck
der Niederhalterollen oder durch Keilwirkung (DE-OS 23 52 716) ist konstruktiv zu
aufwendig, erhöht den Verschleiß und steigert den Energieverbrauch.
[0006] Die Erhöhung des Reibwertes mit den üblichen reibungserhöhenden Belägen, z.B. adhäsiven
Kunststoffen oder Schmirgelbändern hat auch keine befriedigenden Ergebnisse gebracht.
Bei ersteren reicht die Erhöhung des Reibwertes nicht aus und sie wird durch verschmierte
Reibflächen (solche sind in Fertigungsbetrieben nicht zu vermeiden) vollends zunichte
gemacht. Schmirgelbänder lösen sich durch die darüber rollenden Laufrollen von der
Profilschiene ab, verschleißen selbst schnell und führen zu großem Verschleiß der
aus Dämpfungsgründen notwendigen Kunststoffbandagen der Laufrollen.
[0007] Es wird vermutet, daß der Verschleiß dieser Bandagen durch die scharfen Kanten der
Schmirgelschicht hervorgerufen wird. Erstaunlich ist, daß auch die Wirkung von Schmirgelbändern
durch Anwesenheit von Schmiermitteln zurückgeht. Alle Schäden an Bändern oder Laufrollen
können zum Stillstand der ganzen Bahnanlage und damit der Produktion führen und müssen
daher vermieden werden. Schließlich spielen die Investitions- und Wartungskosten
bei einer ganzen Bahnanlage eine entscheidende Rolle.
[0008] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, möglichst billig eine zuverlässige Erhöhung des
Reibwertes zu erzielen, bei minimalem Verschleiß und minimaler Störanfälligkeit.
[0009] Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß diejenigen im Querschnitt horizontalen
Laufflächen der Profilschiene, die mit der angetriebenen Laufrolle zusammenwirken,
einen durch Kaltspritzen aufgebrachten Metallbelag aufweisen
[0010] Der so aufgebrachte Metallbelag bewirkt eine zuverlässige Erhöhung des Reibwertes,
die auch durch Schmiermittel nur wenig beeinträchtigt wird, bei geringem Verschleiß
des Rollenbelages. Die Erklärung dafür dürfte in der besonderen Oberflächenstruktur
liegen, die beim Kaltspritzen durch das nur oberflächliche Schmelzen der gespritzten
Teilchen entsteht. Sie weist starke Unebenheiten, aber trotzdem keine scharfen Kanten
auf und dürfte außerdem Kanäle bilden, durch die geringe Schmierstoffmengen weggepreßt
werden.
[0011] Die Wirkung der durch das Kaltspritzen entstehenden Oberflächenstruktur ist umso
bemerkenswerter, als das Kaltspritzen von Metall normalerweise bei Reparaturschweißungen
an Führungen von Maschinen angewendet wird, immer gefolgt von einer Bearbeitung, bei
der diese dort unerwünschte Oberfläche abgetragen wird.
[0012] Die Schicht selbst unterliegt wegen ihrer Härte nur sehr geringem Verschleiß und
ist durch die Methode der Aufbringung hinreichend fest mit der Schienenoberfläche
verbunden.
[0013] Das Kaltspritzen hat außerdem noch den Vorteil, daß die Wärmezufuhr zur Profilschiene
so gering ist,daß keine Verzerrungen, Schrumpfungen oder unerwünschte Gefügeänderungen
auftreten können und daß die zum Aufspritzen verwendeten Spritzmaschinen mobil sind
und daher Nachbesserungen, sollten sie doch einmal notwendig sein, an Ort und Stelle
ausgeführt werden können. Schließlich sind die Kosten niedrig, da keine besonderen
Werkstoffe erforderlich sind und das Kaltspritzen ein schnelles und einfaches Verfahren
ist.
[0014] Eine besonders geeignete Oberflächenstruktur bildet sich aus, wenn als Kaltspritzverfahren
das Flammspritzen oder das Lichtbogenspritzen mit einem Metalldraht als Ausgangsmaterial
angewendet wird. Die Oberflächenstruktur des aufgebrachten Metallbelages weist dann
besonders tiefe Zerklüftungen auf, die aber noch immer nicht scharfkantig sind. Als
Werkstoff für den Metallbelag hat sich legierter Stahl als besonders vorteilhaft und
preisgünstig erwiesen.
[0015] Eine besonders feste Bindung wird erreicht, wenn der Metallbelag aus einer Haftschicht
und einer Verschleißschicht besteht, was bei Profilschienen aus (z.B. stranggepreßtem)
Aluminium besonders wichtig ist.
[0016] Besonders gute Resultate werden mit einer Haftschicht aus einer 60 - 90 % Nickel
und 10 - 40 % Aluminium enthaltenden und mit einer Verschleißschicht aus einer 10
- 25 % Chrom enthaltenden Eisen-Legierung erhalten. Die verwendeten Metalle sind
außerdem relativ billig.
[0017] Als hinsichtlich Wirkung und Kosten optimal hat sich eine Schichtdicke von 0,3 bis
0,6 mm erwiesen. Allerdings kann diese auch stark erhöht werden, etwa um bei besonders
steilen oder etwa gar senkrechten Steigstrecken, die Profilschiene so zu erhöhen,
daß sich zusätzlich der Anpreßdruck erhöht.
[0018] Bei Anwesenheit besonders großer Öl- oder Schmierfettmengen ist es vorteilhaft, die
Oberfläche der Metallschicht im Querschnitt bombiert zu gestalten, wodurch das Schmiermittel
leichter seitlich weggedrückt werden kann.
[0019] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
erläutert:
[0020] Figur 1: Schematischer Querschnitt durch eine Einschienenbahn mit Fahrbetriebsmittel,
bei der die Erfindung angewendet werden kann.
Figur 2: Detail A aus Fig. 1, stark vergrößert,
Figur 3: Variante zu Fig. 2,
Figur 4: Andere Variante zu Fig. 2.
[0021] Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Einschienenbahn mit Fahrbetriebsmittel, bei der
die gegenständliche Erfindung anwendbar ist. Die Profilschiene (1) besteht aus einem
Oberflansch (2), einem Unterflansch (3) und einem Steg (4). Ein Fahrbetriebsmittel
(5) wird von einem Chassis (6) gebildet, das eine vom Motor (8) angetriebene Laufrolle
(7), Andruckrolle (9) und eine Anzahl von Führungsrollen (10) trägt. Die Laufrolle
(7) rollt dabei auf der horizontalen Lauffäche (11) des Oberflansches (2) ab. In der
strichliert eingezeichneten Variante rollt die Laufrolle (7′) auf der Lauffläche (11′)
des Unterflansches (3) ab. Die Andruckrollen (9) dienen zum Niederhalten des Fahrbetriebsmittels
und zum Auffangen von Kippmomenten beim Beschleunigen. Sie können starr oder über
eine nicht dargestellte Druckfeder mit dem Chassis (6) verbunden sein. Führungsrollen
(10) stabilisieren und führen das Fahrbetriebsmittel.
[0022] Die Laufrolle (7) verfügt zur Schwingungsdämpfung über eine Bandage (12) aus einem
Kunststoff bestimmter Härte, z.B. Polyurethan. Uber diese Bandage (12) wird durch
Reibung eine Umfangkraft auf die Lauffläche (11) übertragen. Erfindungsgemäß ist
auf dieser Lauffläche (11) (Fig. 2) ein Metallbelag (15) durch Kaltspritzen aufgebracht.
[0023] Unter Kaltspritzen versteht man Oberflächenauftragsverfahren, bei denen das aufzutragende
Material (Keramik, Karbide, Metalle etc.) mittels einer Brenngas-Sauerstoffflamme
oder mit einem Licht- oder Plasmabogen geschmolzen und, meist unterstützt durch ein
Zerstäübergas, auf die zu beschichtende Oberfläche geschleudert werden. Von Kaltspritzen
spricht man, weil dem Grundwerkstoff nur die in den aufgespritzten Tropfen enthaltene
Wärme zugeführt wird, wodurch dessen Oberflächentemperatur in der Regel unter 150
o C bleibt.
[0024] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Metallbelag (15) aus einer
Haftschicht (13) die 80 % Nickel und 20 % Aluminium enthält und aus einer Verschleißschicht,
die ein Chromstahl der Zusammensetzung 0,35 %, 0,35 % Mn, 0,5 % Ni, 13 % Cr, Rest
Fe ist. Diese Verschleißschicht ist zähhart und weist eine besonders günstige Oberflächenstruktur
auf. Aufgebracht wurden diese Schichten im Flammspritzverfahren mittels einer Spritzpistole.
Dabei wird auf die Profilschiene zuerst die Haftschicht und dann in einem oder mehreren
getrennten Arbeitsgängen die Verschleißschicht aufgebracht, wobei das jeweils verwendete
Material der Spritzpistole in Drahtform zugeführt wird.
[0025] Fig. 3 ist eine Abwandlung der Erfindung, die sich von der Ausführung der Fig. 2
durch die wesentlich größere Dicke der Verschleißschicht (14) unterscheidet. Sie ist
so dick, daß die Laufrolle (7) und die Andrückrollen (9) auseinandergedrückt werden,
wodurch ein erhöhter Anpreßdruck entsteht. Eine so dicke Verschleißschicht läßt sich
wegen der Schrumpffreiheit nur mit einem Kaltspritzverfahren auftragen. Die Variante
der Fig. 4 schließlich unterscheidet sich von den vorhergehenden nur durch die bombierte
Oberkante der Verschleißschicht (14), die bei stark ölverschmutzen Schienen ein Beiseitedrücken
des Olfilms ermöglicht.
1. Einschienenbahn, bestehend aus Profilschienen und Fahrbetriebsmitteln, wobei die
Profilschienen im Querschnitt horizontale Laufflächen für angetriebene Laufrollen
aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die im Querschnitt horizontalen Laufflächen (11) der Profilschiene (1), die
mit der angetriebenen Laufrolle (7) des Fahrbetriebsmittels (5) zusammenwirken, einen
durch Kaltspritzen aufgebrachten Metallbelag (15) aufweisen.
2. Einschienenbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kaltspritzverfahren Flammspritzen oder Lichtbogenspritzen und als Ausgangsmaterial
ein Metalldraht verwendet wird.
3. Einschienenbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag (15) eine Verschleißschicht (14, 14′ und 14˝) aus legiertem
Stahl aufweist.
4. Einschienenbahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag aus einer Haftschicht (13, 13′, 13˝) und aus einer Verschleißschicht
(14, 14′, 14˝) besteht.
5. Einschienenbahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht 10 - 25 % Chrom enthält.
6. Einschienenbahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht (13, 13′ 13˝) 60 - 90 % Nickel und 10 - 40 % Aluminium enthält.
7. Einschienenbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag (15) eine Schichtdicke von 0,3 - 0,6 mm aufweist.
8. Einschienenbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag (15) eine Schichtdicke von 1 - 5 mm aufweist.
9. Einschienenbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (14) des Metallbelages (15) im Querschnitt bombiert ist.