VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM SCHLEIFEN EINES PROFILS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine insbesondere als ein Schienenfahrzeug ausgeführte mobile Vorrichtung zum Schleifen eines Profils mit einer konvexen Lauffläche und einer das Profil begrenzenden Seitenfläche, insbesondere eine für Schienenfahrzeuge bestimmte Gleisschiene, wobei die Vorrichtung in einer Vorschubrichtung entlang des Profils beweglich ist und zumindest einen um eine Drehachse rotationsbeweglich und/oder oszillierend antreibbaren, an einem Träger angeordneten profilierten Schleifkörper aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schleifen des Profils, bei dem zumindest ein an einem Träger angeordneter Schleifkörper um eine Drehachse rotationsbeweglich oder oszillierend angetrieben wird.

[0002] Die DE 692 01 811 T2 offenbart bereits eine als Schienenfahrzeug ausgeführte mobile Vorrichtung mit mehreren Schleifscheiben zum Schleifen einer Gleisschiene mit einer konvexen Lauffläche und einer begrenzenden Seitenfläche. Die Vorrichtung ist in Vorschubrichtung entlang der Gleisschiene beweglich, während die Schleifscheiben zugleich um eine Rotationsachse rotationsbeweglich antreibbar sind. Die Schleifscheiben haben jeweils eine das Schienenprofil nichtschneidende, geneigte Rotationsachse, die an einem quer zu der Gleisschiene verschieblichen Rahmen des Schienenfahrzeugs angeordnet sind und die mittels Rollen geführt werden, die gegen die Gleisschiene anliegen. Der Rahmen dient dazu, den Träger sowohl in einer Querrichtung als auch senkrecht zur Längsachse der Schiene zu verschieben. Der Träger hat zumindest eine Stützrolle, die in unmittelbarer Nachbarschaft der Achse der entsprechenden Schleifscheibe angeordnet ist. Diese Stützrollen werden gegen die Innenseite des Schienenkopfes angelegt.

[0003] Die DD 219 230 A5 beschreibt eine Vorrichtung zum Reprofilieren eines Schienenkopfes, wobei die Drehachse der Schleifscheibe gegenüber der vertikalen und der horizontalen Ebene geneigt ist. Die Schleifscheibe wird an einem Schleifgestell mittels Schleifschuhen oder Laufrollen in der Höhe und seitlich relativ zur Schiene geführt. Die Schleifscheibe weist eine ebene Schleiffläche auf, die durch einen zum Abrichten der Schleifscheibe dienenden Stift während der Schleifbearbeitung nachgearbeitet wird. Die Bearbeitung des konvexen Schienenkopfs erfolgt daher lediglich partiell, sodass im Ergebnis Facetten erzeugt werden und das Schienenquerprofil einen unstetigen Verlauf erhält.

[0004] Aus der DE 26 12 173 A1 sind geneigte, gegenläufige Schleifscheiben mit versetzten, das Profil nicht schneidenden Achsen bekannt, die an Werkzeugträgern aufgehängt sind, die höhen- und quer verschieblich mittels ein jeder Schiene zugeordnetes Spurführungssystem ist. Die an jeder Schienenseite angeordneten Schleifwerkzeuge beaufschlagen mit gleicher Zustellbewegung die Schienenkopfoberseite, wobei durch die Querverschieblichkeit der beiden Rahmenteile zueinander eine voneinander unabhängige Zentrierung zu jeder Schiene erfolgt.

[0005] Ferner ist aus der DE 32 27 343 A1 eine Schleifvorrichtung bekannt, bei der unter einem Fahrgestell für jede der Schienen ein Werkzeugträger höheneinstellbar angeordnet ist, der über seitliche und auf dem Profil laufende Rollen ein rotierbares Bearbeitungswerkzeug, insbesondere eine Topfschleifscheibe, definiert führt, deren Rotationsachse das Profil der Schiene schneidet.

[0006] Bei einem Schienenfahrzeug gemäß der EP 2 791 422 B1 sind an einem Fahrgestell Stirnfräs-Profilierungsscheiben an einer Bearbeitungsplatte angeordnet, die in Bezug auf die Schiene in Hoch- und Querrichtung als Kreuzschlitten linear und zusätzlich um die Längs- und Hochachse winkeleinstellbar ist, wobei an der Schiene gleitende Messaufnehmer die Bezugsgröße für die Einstellung liefern. Die Nachführung des Werkzeugs an die Schiene kann beispielsweise mittels eines Knickarmroboters erfolgen.

[0007] Die aus der US 4 583 893 A bekannte Vorrichtung umfasst ein Trägerelement, das in Bezug auf eine Schiene linear verschiebbar ist und ein konturiertes Fräswerkzeug umfasst. Eine Schnitttiefen-Referenzführung für das Werkzeuglager ist auf der Oberseite der Lauffläche der Schiene und eine seitliche Schnitttiefen-Referenzführung auf der Seitenfläche anlegbar. Die beiden Schnitttiefen-Referenzführungen sind um eine gemeinsame Welle drehbar gelagert und in Vorschubrichtung vor dem Fräswerkzeug angeordnet.

[0008] Die CN 1 11 926 638 A betrifft eine Schleifvorrichtung für Schienen, wird zum Schleifen von Stahlschienen verwendet und umfasst einen Rahmen mit einem Fahrwerk. Der Schleifmechanismus ist an einer Hebevorrichtung angeordnet, um eine Bewegung des Schleifmechanismus in vertikaler Richtung zu erreichen. Der Schleifmechanismus ist mit der Lithiumbatterie über ein Kabel und einen Schaltkasten verbunden und die Lithiumbatterie sowie der Schaltkasten befinden sich auf dem Rahmen.

[0009] Aufgrund vergleichsweise hoher Achslasten und hoher Fahrgeschwindigkeiten werden Schienen oft bis zur Fließgrenze des Schienenwerkstoffs beansprucht und unterliegen daher einem Verschleiß, der sich nachteilig auf das Profil der Lauffläche des Schienenkopfs auswirkt.

[0010] Infolge andauernden Verschleißes bleiben die Laufflächen von Eisenbahnschienen nicht geradlinig, sondern bilden mit der Zeit Wellen verschiedener Länge aus. Diese Wellen werden durch Schleifen der Schienen beseitigt, wobei Wellen mit größeren Längen gewisse vorrichtungsmäßige Probleme mit sich bringen.

[0011] Zur Beseitigung der an der Lauffläche von Gleisschienen während des Fahrbetriebs entstehenden Riffeln und Wellen, die die Radsätze der Fahrzeuge zu Schwingungen anregen, welche die Laufruhe der Fahrzeuge stören, einen übermäßigen Verschleiß des Gleisoberbaus und der Fahrzeuge verursachen sowie pfeifende Fahrgeräusche entstehen lassen, ist es erforderlich, die Köpfe der Eisenbahnschienen von Zeit zu Zeit glattzuschleifen.

[0012] Zu diesem Zweck sind Schleifvorrichtungen bekannt, die wenigstens zwei in Längsrichtung des Schienenkopfs hintereinander angeordnete, auf gegenüberliegenden Seiten des Schienenkopfs stirnseitig an die Lauffläche angestellte Topfscheiben mit einem dem Laufflächenprofil entsprechenden Schleifprofil aufweisen.

[0013] Hierzu ist beispielsweise ein Verfahren für die Bearbeitung von Eisenbahnschienen bekannt, bei welchem eine Vielzahl von rotierenden Schleifscheiben eingesetzt wird, die neben- und hintereinander angeordnet sind, wobei ein Teil der Schleifscheiben entsprechend dem Ursprungsprofil der Schienenköpfe geneigt ist. Mit einem derartigen Schleifverfahren lässt sich lediglich eine Annäherung an das Ursprungsprofil der Schienenköpfe erreichen.

[0014] Die EP 0 315 704 B1 beschreibt bereits eine Schleifmaschine zum Reprofilieren von Schienenköpfen mit einem Schleifkopf, welcher durch eine Hebevorrichtung verstellbar ist, wobei die Schleifköpfe sukzessiv und versetzt angehoben und abgesenkt werden können.

[0015] Durch die WO 00/58559 A1 ist eine Anordnung von Schleifmodulen in einer Schienenschleifmaschine bekannt, die den radialen Versatz bei engen Schienenkrümmungsradien ohne das Auftreten von Zwangskräften berücksichtigt und die Reprofilierung der Schiene in einfacher Weise ermöglicht. Das Schleifwerkzeug weist fünf Freiheitsgrade auf, in denen jedes Schleifmodul mit einem Rahmen zumindest angenähert vertikal und am Rahmen mit einem Gestell zumindest angenähert horizontal verstellbar gelagert ist.

[0016] Es sind auch sogenannte Topfschleifer bekannt, die stirnseitig in Eingriff mit der Schienenoberfläche gebracht werden und vorzugsweise mit einem Kippwinkel gegenüber der zu schleifenden Schienenoberfläche angestellt sind.

[0017] Bei dem sogenannten Offsetschleifen wird ebenfalls eine Stirnfläche des Schleifwerkzeugs zur Bearbeitung der Schiene eingesetzt, allerdings ist diese entsprechend der Schienengeometrie konturiert. Dies wird dadurch möglich, dass die Rotationsachse nicht durch die Schiene, sondern mit einem seitlichen Abstand verläuft. Die Schleifzone liegt somit nicht in Richtung der Vorschubbewegung vor der Rotationsachse, sondern querab zwischen der Rotationsachse und der Schiene. Um eine ausreichende Abtragsleistung zu erreichen, wird eine hohe Rotationsgeschwindigkeit und/oder hohe Anpresskraft eingestellt. In der Praxis führt dies zu Funkenflug und damit zu Brandgefahr.

[0018] Die EP 2 525 933 B1 bezieht sich auf eine Vorrichtung zum spanabhebenden Nachbearbeiten der Lauffläche eines Schienenkopfs mit einem entlang des Schienenkopfs geführten Gestell. Die Bearbeitungswerkzeuge sind als gegensinnig drehend antreibbare Stirnfräser ausgebildet, deren Drehachsen in einer gemeinsamen Ebene verlaufen und deren Schneidbereiche einander quer zur Längsrichtung des Schienenkopfs überlappen.

[0019] Weitere Vorrichtungen zum Schleifen werden in den Druckschriften US 4,583,895 A1, DE 32 27 343 A1, DE 28 01 110 A1 und EP 1 918 458 A1 beschrieben.

[0020] Durch die CH 670 667 A5, die US 5,997,391 A, die DE 41 19 525 A1 sowie die JP 2003-053655 A sind bereits Vorrichtungen zum Schleifen einer Schiene mit einem parallel zur Schienen-Längsachse laufenden Schleifband bekannt. Das Schleifband wird beim Schleifen durch einen profilierten Gleitschuh, einen bewegbaren Andrückschuh oder durch ein Druckelement gegen die zu schleifende Schiene gepresst. Ferner bezieht sich auch die DE 20 2005 012 147 U1 auf eine Vorrichtung zum Schleifen einer Schiene mit einer entsprechend dem Schienenkopf geformten Kontaktrolle, durch die ein Schleifband gegen diesen angedrückt wird.

[0021] Durch die EP 0 444 242 A1 ist weiterhin auch eine Vorrichtung zum Schleifen einer Schienenlauffläche mit einem parallel zur Schienenlängsachse ausgerichteten Schleifband bekannt, wobei zwischen den Andrückrollen und dem Schleifband ein weiteres als Andrückriemen ausgebildetes Band angeordnet ist.

[0022] Zum Profilschleifen der Köpfe von Eisenbahnschienen werden auch sogenannte Rutschersteine eingesetzt. Hierbei werden Schleifzüge eingesetzt, an deren Unterseite Schleifsteine angeordnet sind, die unter Druck über die Schienenoberflächen geführt werden. Dem Rutscherstein-Schleifen liegt eine oszillierende translatorische Bewegung des Schleifkörpers entlang der Schiene während der Bewegung des Fahrzeugs zugrunde. Durch die Konturierung der Schleifkörper, die während des Gebrauchs ihre Formgebung auch bei fortschreitendem Verschleiß weitgehend behalten, wird prinzipiell eine gute Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit erreicht.

[0023] Ein Nachteil des Schleifverfahrens mit Rutschersteinen besteht darin, dass der Rutscherstein sich bereits nach kurzer Zeit dem abgefahrenen Profil der Schienenoberfläche anpasst, sodass zwar eine Beseitigung der Riffel und Wellen in der Schienenoberfläche erreicht, jedoch nicht das ursprüngliche Profil des Schienenkopfs wiederhergestellt werden kann.

[0024] Um die mit Rutschersteinen erreichbare Fahrgeschwindigkeit zu erhöhen, schlägt die DE 21 32 220 A vor, einen an dem Schleifzug befestigbaren Schleifmittelträger vorzusehen, der einzelne auf die Schienenoberfläche weisende Führungskanäle für ein relativ grobkörniges Schleifmittel mit losem Korn aufweist, das durch die Kanäle unter Druck der Schienenoberfläche zugeführt und dort durch die Kanalwandungen gehalten wird, wobei die unteren Begrenzungskanten der Führungskanäle zu der Schienenoberfläche einen Abstand haben, der kleiner als die Korngröße den Schleifmittels ist. Infolgedessen kommt es auch nur zur Bildung von relativ kleinen und kurzen Spänen, die ohne Schwierigkeiten leicht abführbar sind. Wärmestauungen durch Plackenbildungen und irgendeine Bruchgefahr sind damit wirksam vermieden.

[0025] Zur Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit ist es beispielsweise aus der DE 32 22 208 A1 bekannt, Fräswerkzeuge einzusetzen, deren in mehreren axialen Gruppen über den Umfang des Messerkopfs verteilte Schneiden das Schienenkopfprofil nachbilden.

[0026] Der durch ein solches Umfangfräsen bedingte bogenförmige Schnittverlauf der einzelnen Schneiden des Fräswerkzeugs führt allerdings zu einer in Schienenlängsrichtung gewellten Oberfläche des Schienenkopfs, wobei sich die Oberflächenqualität mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit wegen des größer werdenden Abstands der Spanabträge aufeinanderfolgender Schneiden verschlechtert.

[0027] Diese Nachteile werden durch Stirnfräser, wie sie beispielsweise aus der US 4,583,893 A bekannt sind, die auf einer Seite des Schienenkopfs angeordnet sind und mit einer aufwendigen Führung eingesetzt werden, die eine frei drehbar gelagerte Führungsscheibe sowie mehrere Führungsrollen auf der gegenüberliegenden Schienenseite aufweist.

[0028] Ähnliche Nachteile ergeben sich bei einer Vorrichtung gemäß der EP 0 148 089 A2, bei der die Lauffläche beidseits der Längsmitte durch einen Fräskopf bearbeitet wird, der zwar als Stirnfräser ausgebildet ist, aber mit entsprechend geneigter Achse eingesetzt werden muss, weil diesem gemeinsamen Fräskopf Umfangsfräser für die Längsseiten des Schienenkopfs vor- bzw. nachgeordnet werden müssen.

[0029] Auch die WO 02/06587 A1 beschreibt ein Verfahren zum Reprofilieren mindestens des konvexen Teils des Schienenkopf-Querschnittprofils einer Schiene durch Umfangfräsen mit mehr als fünf in Längsrichtung der Schiene nebeneinanderliegenden Frässpuren.

[0030] Weitere Vorrichtungen zum spanabhebenden Nachbearbeiten, insbesondere zum Fräsen von im Gleis verlegten Schienenköpfen, werden in den Druckschriften EP 0 952 255 B1, US 5,549,505 A, EP 0 668 398 B1, EP 0 668 397 B1, US 4,275,499 A und DE 32 22 208 C2 beschrieben.

[0031] Außerdem sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Schienenköpfe mit einem so genannten Schienenhobel bearbeitet werden. Die Druckschrift DE 28 41 506 C2 zeigt eine solche Vorrichtung, bei der spanabhebende Hobelmesser bei einer kontinuierlichen Vorschubbewegung die Schiene bearbeiten. Mittels des Hobelns können plane Oberflächen erzeugt werden, die gegenüber dem Fräsen nur noch zu vernachlässigende Bearbeitungsspuren aufweisen. Nachteilig beim Hobeln, vor allem gegenüber den Fräsverfahren, ist eine vergleichsweise lange Bearbeitungsdauer aufgrund der erforderlichen mehreren Überfahrten über den zu bearbeitenden Schienenabschnitt.

[0032] Um eine plane Oberfläche zu erhalten, schlägt die EP 2 177 664 A1 vor, die Schneide während der spanabhebenden Bearbeitung des Werkstücks entlang einer geraden Bahn zu bewegen.

[0033] Bei der Bearbeitung einer Gleisschiene mittels Fräswerkzeugen wird zwar ein großer Materialabtrag erreicht, allerdings erfordert die so erzeugte Oberflächenbeschaffenheit eine Nachbearbeitung durch Schlichten. Demgegenüber wird mit den bekannten Schleifverfahren zwar ein geringerer Materialabtrag als beim Fräsen erreicht. Allerdings lassen sich beim Schleifen höhere Vorschubgeschwindigkeiten erreichen, sodass in der Praxis aufgrund der jeweiligen Randbedingungen sowohl Fräs- als auch Schleifverfahren zum Einsatz kommen.

[0034] Daher ist es derzeit üblich, Schienen in einem Arbeitsgang mit einer Fräse zu bearbeiten und die durch das Fräsen auf der bearbeiteten Oberfläche auftretenden Bearbeitungsspuren wie Welligkeiten oder Spurbilder durch Schleifen zu reduzieren.

[0035] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abtragsleistung beim Schleifen von Profilen bei zugleich hohen Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit und die Maßhaltigkeit des so bearbeiteten Profils wesentlich zu verbessern.

[0036] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zum Schleifen einer Gleisschiene gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0037] Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung zum Schleifen vorgesehen, bei welcher die Drehachse mit einer Orientierung gegenüber der vertikalen Ebene und/oder gegenüber der horizontalen Ebene geneigt positionierbar ist und die Drehachse nicht durch das Profil verläuft und bei welcher der Träger an der Vorrichtung in einer Querebene zu der Querebene zu der Vorschubrichtung insbesondere translatorisch beweglich angeordnet ist und der Träger mit zumindest einem gegen das Profil kraftschlüssig anlegbaren Kontaktelement als Seitenkopierung und/oder Höhenkopierung kinematisch gekoppelt ist, durch das sich der Träger mit dem Schleifkörper in der Querebene gegenüber dem Profil und gegenüber der Vorrichtung selbsttätig ausrichtet.

[0038] Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass die Einhaltung von äußerst geringen Toleranzen bei der Bearbeitung der Profile mittels der mobilen, als Schienenfahrzeug ausgeführten Vorrichtung dadurch erreicht werden kann, dass der Träger des Schleifkörpers sowohl relativ zu dem Profil als auch relativ zu der mobilen Vorrichtung beweglich ist und sich im Gebrauch der Vorrichtung selbsttätig ausrichtet. Zugleich wird dadurch das Arbeitsergebnis unabhängig von einem auftretenden Verschleiß des Schleifkörpers erreicht, der sich somit nicht nachteilig auf die Qualität der Oberflächenbearbeitung auswirkt.

[0039] Die selbsttätige Ausrichtung könnte dabei auf der Basis berührungsloser Abstandsmessungen erfolgen. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung mit einem Kontaktelement ausgestattet, beispielsweise einem Gleitelement, wie etwa einem Schlitten, oder eine Anordnung mit zumindest einer Rolle oder einem Rad. Durch kontaktbasierte Seiten- und/oder Höhenkopierung wird der Träger des Schleifkörpers in seiner Führung in der Querebene bewegt und so dem Schleifscheibenverschleiß angepasst. Darüber hinaus sorgt das Kontaktelement aber auch für einen Ausgleich der in der Praxis aufgrund der Zwangsführung der mobilen Vorrichtung bei einer Kurvenfahrt auftretenden Verlagerung in Richtung der Kurvenaußenseite.

[0040] Eine solche zwangsgeführte Seitenkopierung wird bevorzugt an der der jeweils anderen Gleisschiene zugewandten inneren bzw. medialen Seitenfläche kraftschlüssig angelegt.

[0041] Es hat sich bereits als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der Träger zugleich eine paarweise Anordnung mehrerer Schleifkörper trägt, die in einer gemeinsamen Querebene der Vorrichtung so angeordnet sind, dass die Schleifkörper sowohl gemeinsam relativ zu den parallelen Gleisschienen als auch relativ zueinander ausgerichtet werden können. Indem jedem Schleifkörper ein separates Kontaktelement zugeordnet ist, können so auch Ungenauigkeiten des Profils entlang seiner Haupterstreckung oder Abweichungen von der idealen parallelen Ausrichtung der Gleisschienen ausgeglichen werden. Hierzu ist das Kontaktelement mit einer vorbestimmten, insbesondere einstellbaren Vorspannkraft gegenüber dem Profil, insbesondere der Gleisschiene, vorgespannt. Dadurch werden die Schleifkörper zugleich gegeneinander verspreizt, sodass insbesondere kein zusätzliches Widerlager zur Aufnahme der Anlagekraft erforderlich ist.

[0042] Zur Höhenanpassung wird ein weiteres Kontaktelement, welches hierbei als Rolle ausgeführt sein kann, von oben gegen die Lauffläche des Profils bzw. der Gleisschiene vorgespannt, um so auch eine selbsttätige Anpassung in vertikaler Richtung zu erzielen. Darüber hinaus kann das Kontaktelement aber auch zwei Anlagefläche aufweisen, um so mit einem einzigen Kontaktelement zugleich die horizontale Ausrichtung gegenüber der Seitenfläche und die vertikale Ausrichtung gegenüber der Lauffläche zu ermöglichen.

[0043] Es hat sich bereits gezeigt, dass die so ausgestattete Vorrichtung im Betrieb durch die vertikale und horizontale Führung der Träger und der damit verbundenen Schleifkörper unabhängig ist von der Bewegung des Schienenfahrzeugs, sodass erstmals nicht wie beim Stand der Technik eine Arbeitsplattform die Referenz für die Einstellung der Werkzeuge bildet, sondern unmittelbar das zu bearbeitende Profil selbst, was erkennbar zu weitaus weniger Fehlereinflüssen führt.

[0044] Dabei hat sich herausgestellt, dass durch eine Anordnung der Schleifkörper in einer gemeinsamen Querebene der Vorrichtung bzw. der Querschnittsebene des Profils mit dem diesem zugeordneten Kontaktelement die Bearbeitungsqualität weiter verbessert werden kann. Hierdurch ist die Position des Kontaktelements als Seitenkopierung direkt auf der Drehmitte des insbesondere als eine Topfschleifscheibe ausgeführten Schleifkörpers bezogen, sodass auch bei einer Bogenfahrt kein seitlicher Versatz auftritt. Vielmehr bleibt die Kontur des Schleifkörpers immer in Deckung mit dem Profil.

[0045] Besonders bevorzugt ist die Drehachse des Schleifkörpers mit einem lateralen oder medialen seitlichen Versatz in der Querschnittsebene des Profils derart orientiert, dass diese das Profil nicht schneidet. Dabei bildet sich durch einen Anstellwinkel und eine außermittige Position der Topfschleifscheibe eine Negativform des Profils in dem Schleifkörper ab. Dabei entsteht eine Kontaktfläche, die in ihrer Kontaktlänge auf der Oberfläche des Profils, die verteilt über das Schienenquerprofil unterschiedlich lang ausprägt ist. Durch diese im Radiusbereich des Profils verlängerte Kontaktfläche stabilisiert sich das Schleifwerkzeug in Längsrichtung automatisch, was zu einer optimalen Glättung der Oberfläche, insbesondere der Restwelligkeit des Profils führt.

[0046] Weiterhin hat es sich bereits als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn mehrere Schleifkörper in Vorschubrichtung hintereinander an einem jeweiligen Träger angeordnet sind, wobei die Drehachsen der Schleifkörper nicht parallel, sondern zueinander geneigt ausgerichtet sind. Verschiedene Anstellwinkel der Schleifkörper erzeugen unterschiedliche Schleifbereiche auf der Oberfläche des Profils. Mit zwei Schleifkörpern hintereinander in unterschiedlichen Winkeln kann das gesamte Querprofil geschliffen werden, indem verschiedene Schleifkörper zur Bearbeitung verschiedener in Richtung der Haupterstreckung des Profils parallel zueinander verlaufender Oberflächenabschnitte (Spuren) mit unterschiedlichen Neigungswinkeln eingesetzt werden.

[0047] Die Schleifkörper können im Gleich- und Gegenlauf betrieben werden, sodass die Drehrichtung der Schleifkörper in Vorschubrichtung und entgegen der Vorschubrichtung identisch ist. Dadurch entsteht bei dem Materialabtrag während der Schleifbearbeitung unabhängig von der Bewegungsrichtung der Vorrichtung durch den rotierenden Schleifkörper ein stets in derselben Richtung wirkender, insbesondere tangentialer Abtragsstrahl.

[0048] Indem die Drehachsen der Schleifkörper nicht parallel zu der Querschnittsebene des zu bearbeitenden Profils angeordnet werden, sondern in Vorschubrichtung oder entgegen dieser geneigt orientiert sind, liegt der größere Flächenanteil der Kontaktfläche zwischen Schleifkörper und dem Profil vor oder hinter der Ebene der Drehachse. Auf diese Weise wird in einfacher Weise eine schleppende oder stechende Bearbeitung in Bezug auf die Vorschubrichtung gegenüber einer Querschnittsebene des Profils realisiert.

[0049] Dabei ist auch eine schleppende bzw. nachlaufende Anordnung für das Abwälzfräsen oder Planfräsen zum Schlichten der Restwelligkeit realisierbar.

[0050] Dabei sind verschiedene Positionen des Schleifkörpers denkbar. Bei mittigem Aufsetzen des Schleifkörpers, wenn also die Drehachse durch das Profil, insbesondere dessen Mittellängsachse verläuft, entstehen gerade Facetten, was sich beim Schruppschleifen bereits als zweckmäßig erwiesen hat. Es ist auch eine Kombination mehrerer Schleifkörper sinnvoll einsetzbar, von denen zumindest eine Drehachse durch das Profil und zumindest eine weitere Drehachse mit einem seitlichen Versatz zu dem Profil, wobei dieses nicht schneidend orientiert ist.

[0051] Bei einem kombinierten Einsatz der Schleifkörper mit zumindest einem Fräser kann das gefräste Schienenquerprofil mit partiellem Aufmaß hergestellt werden, sodass nach dem Schleifen ein exaktes Schienenquerprofil entsteht. Dies entsteht, wenn das partielle Aufmaß nach dem Fräsen in dem Bereich vorsteht, in dem auch das Schleifwerkzeug in seiner Normalen (Anpressrichtung = größter Schleifabtrag) entspricht.

[0052] Während der Durchführung der Schleifbearbeitung liegen die Schleifkörper gegenüber dem Profil kraftabhängig mit einer insbesondere einstellbaren oder begrenzbaren Anpress- oder Vorspannkraft an. Die Regelung der Anpress- oder Vorspannkraft erfolgt zweckmäßigerweise unter Berücksichtigung der relevanten Parameter des Profils und der Umgebungsbedingungen, wobei auch das erfasste Drehmoment des Schleifkörpers und die Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung einbezogen werden können.

[0053] Um eine schnelle und zuverlässige Anpassung an unterschiedliche Profile, insbesondere Gleisschienen bzw. abweichende Einsatzbedingungen und damit einhergehende unterschiedliche relative Positionen und Orientierungen zwischen dem Profil und der Vorrichtung ausgleichen zu können, ist der Träger bzw. die Drehachse weggesteuert einstellbar.

[0054] Bei einer weiteren, ebenfalls besonders Erfolg versprechenden Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Träger zur Einleitung einer überlagerten Bewegung während der rotierenden und/oder oszillierenden Bewegung in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckung des Profils bzw. der Gleisschiene reversierend translatorisch beweglich ausgeführt. Indem zumindest einer der als Schleifscheibe ausgeführten Schleifkörper während der rotierenden oder oszillierenden, entlang eines bestimmten Kreisbogens hin- und hergehenden Bewegung zugleich durch eine reversierende translatorische Bewegung des mit dem Schleifkörper ausgestatteten Trägers in einer Ebene parallel zu der Haupterstreckung der Gleisschiene bewegt wird, erfolgt in jedem Schienenabschnitt ein mehrfacher Schleifmitteleingriff. Im Ergebnis wird so ein Schienenabschnitt nicht nur einmal von der Schleifzone des Schleifkörpers erreicht, sondern mehrfach von dem Schleifkörper überfahren und eine dementsprechend hohe Abtragsleistung erreicht. Dabei lassen sich Oberflächenqualitäten vergleichbar mit einem Rutscherstein-Verfahren realisieren, wobei insbesondere Welligkeiten in der Schienenoberfläche zuverlässig ausgeschlossen werden können.

[0055] Die Formgebung der zu bearbeitenden Gleisschiene wird nicht durch die Geometrie des Schleifkörpers, sondern durch dessen Anstellwinkel bestimmt, sodass es in Verbindung mit einer rotierenden oder oszillierenden Bewegung nicht zu einer Maßabweichung kommt. Eine an sich bekannte Kombination mehrerer Schleifkörper hat sich dabei bereits als sinnvoll erwiesen.

[0056] Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Drehachse zumindest eines Schleifkörpers mit der Längsachse des Profils einen spitzen Winkel einschließt. Die zu erzeugende Sollform der Schleifbearbeitung wird dementsprechend durch eine Mehrzahl von Schleifkörpern erreicht, die gemeinsam das gewünschte Profil erzeugen. Dabei schließen die Drehachsen verschiedener Schleifkörper einen spitzen Winkel relativ zueinander ein. Außerdem kann der Anstellwinkel zumindest eines Schleifkörpers einstellbar ausgeführt sein, wobei vorzugsweise der Neigungswinkel der jeweiligen Drehachse auch während des Betriebs der Vorrichtung einstellbar ausgeführt ist.

[0057] Weiterhin kann der Anstellwinkel auch entsprechend der gewünschten Lichtraumprofilfreiheit gewählt werden, um so auch unter räumlich eingeschränkten Betriebsbedingungen optimale Schleifergebnisse erreichen zu können.

[0058] Wenn gemäß einer weiteren, besonders zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung die Drehachse des Schleifkörpers mit der Querebene der Gleisschiene einen spitzen Winkel schließt, wird so in einfacher Weise ein schneller Abtransport des Materialabtrags aus der Bearbeitungszone erreicht, sodass sich das abgetragene Material nicht in dem Schleifspalt sammeln kann.

[0059] Selbstverständlich weist der Schleifkörper eine rotationssymmetrische Form auf. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Variante des Schleifkörpers, die zumindest abschnittsweise eine konkave Form der Umfangsfläche oder der Stirnfläche aufweist, wobei die konkave Schleiffläche der Geometrie des Profils der Gleisschiene angepasst ist.

[0060] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Schleifkörper und/oder der Träger zumindest einen elektrischen und/oder hydraulischen Antrieb auf, um so die gewünschte Antriebsleistung bereitzustellen und darüber hinaus auch eine schnelle Änderung der Geschwindigkeit des Trägers oder des Schleifkörpers durch eine Verzögerung oder Beschleunigung in Abhängigkeit der jeweiligen Betriebsbedingungen vornehmen zu können. Dabei kann der Antrieb zentral an der Vorrichtung oder dezentral an dem Träger angeordnet sein, wobei mehrere der Schleifkörper durch einen gemeinsamen Antrieb mit der erforderlichen Antriebsleistung versorgt werden können.

[0061] Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die rotatorische oder oszillierende Bewegung des zumindest einen Schleifkörpers einerseits und die translatorische Bewegung des Trägers andererseits durch eine kinematische Kopplung synchronisiert erfolgt. Hierdurch wird die rotatorische oder oszillierende Bewegung an den Bewegungsablauf des Trägers angepasst, der aufgrund der reversierenden translatorischen Bewegung an den Umkehrpunkten zyklisch abgebremst wird. Die damit einhergehende Änderung der Relativbewegung des Schleifkörpers gegenüber der Gleisschiene wird durch die kinematische Kopplung ausgeglichen. Auch eine Überlagerung einer anderweitigen Antriebsleistung des Schleifkörpers durch eine weitere, mittels der kinematischen Kopplung bewirkte Antriebsleistung kann so problemlos realisiert werden. Zur Kraftübertragung können beispielsweise Zahnstangen, Pleuel, Koppelstangen oder dergleichen eingesetzt werden. In der Praxis wird so vor allem bei einer der Fahrtrichtung entgegengesetzten Bewegungsrichtung des Trägers dem zumindest einen Schleifkörper eine zusätzliche Geschwindigkeitskomponente der Rotation oder Oszillation der Schleifscheibenrotation überlagert. Die Seitenkopierung und die Führung sind dabei durch eine Vorspannkraft gegenüber dem Profil vorgespannt, während der Schleifkörper beispielsweise einseitig abgehoben werden kann.

[0062] Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Abwandlung der Erfindung wird die Antriebsleistung des Trägers durch Nutzung der Kopplung als alleinige Antriebsleistung für die Rotation des Schleifwerkzeugs genutzt.

[0063] Bei einer anderen, ebenfalls besonders Erfolg versprechenden Ausgestaltungsform der Erfindung erfolgt die synchronisierte rotatorische oder oszillierende Bewegung des zumindest einen Schleifkörpers einerseits und die translatorische Bewegung des Trägers andererseits durch eine hydraulische, pneumatische oder eine elektromechanische Kopplung. Hierbei entsteht die ergänzende oder alleinige Antriebsleistung für den zumindest einen Schleifkörper durch die zyklische Druckerhöhung oder -Reduzierung des hydraulischen oder pneumatischen Drucks des Antriebs des Trägers, welcher in den Bereichen der Umkehrpunkte der reversierenden Bewegung wirksam wird. Dabei kann auch eine Unterscheidung der in dem hinteren und vorderen Umkehrpunkt bereitgestellten Antriebsleistung vorgenommen werden. Auf diese Weise kann beispielsweise die Relativgeschwindigkeit des rotatorisch bzw. oszillierend sowie mittels des Trägers auch translatorisch bewegten Schleifkörpers gegenüber der Gleisschiene innerhalb vorgegebener Grenzwerte konstant gehalten werden. Hierzu kann auch ein Druckspeicher vorgesehen sein, um so eine möglichst gleichförmige Antriebsleistung bereitstellen zu können.

[0064] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin noch mit einem Verfahren zum Schleifen eines Profils, insbesondere einer für schienengebundene Fahrzeuge bestimmten Gleisschiene, mittels einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-11, bei dem zumindest ein an einem Träger angeordneter Schleifkörper um eine

[0065] Drehachse rotationsbeweglich oder oszillierend angetrieben wird, dadurch gelöst, dass während der rotatorischen oder oszillierenden Bewegung zumindest eines Schleifkörpers der den Schleifkörper tragende Träger zumindest zeitweise zur Einleitung einer überlagerten Bewegung parallel zu einer Längsachse des Profils reversierend translatorisch angetrieben wird. Somit erfolgt stets ein mehrfacher Eingriff des Schleifkörpers in jedem Profilabschnitt, in dem die Träger in Längsrichtung der Gleisschiene hin- und herbewegt werden, während der Schleifkörper durch seine Rotations- oder Oszillationsbewegung für den gewünschten Materialabtrag sorgt. Dabei ist die Drehachse des Schleifkörpers gegenüber der Ebene des zu bearbeitenden Oberflächenabschnitts und/oder zu der Querschnittsebene der Gleisschiene insbesondere mit einem spitzen Winkel geneigt angeordnet. Hierdurch wird das abgetragene Material durch die geneigte Orientierung der Drehachse des Schleifkörpers medial oder lateral von der Gleisschiene abtransportiert und sammelt sich somit nicht in unerwünschter Weise im Bereich des Schleifspalts. Vorzugsweise ist die Drehachse derart geneigt, dass der laterale Achsabschnitt in Bezug auf die Gleisschiene in Fahrtrichtung vor dem medialen Achsabschnitt liegt. Hierbei bezeichnet die mediale Seite die der benachbarten Gleisschiene zugewandte und die laterale die der benachbarten Gleisschiene abgewandte Seite.

[0066] Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Schleifverfahren mit rotierenden Schleifwerkzeugen kann so die Rotationsgeschwindigkeit reduziert werden, wodurch auch der Funkenflug im Betrieb erheblich vermindert wird, während die Relativgeschwindigkeit zwischen der Schienenoberfläche der Gleisschiene und dem Schleifkörper dennoch erhöht werden kann.

[0067] Da die translatorische Bewegung des Schleifkörpers in der Schienenebene einer sinusförmigen Geschwindigkeit folgt, wird die Rotation vorzugsweise so gesteuert, dass die Drehzahl des Schleifkörpers im Bereich der Umkehrpunkte der translatorischen reversierenden Bewegung des Trägers erhöht wird. Insbesondere wird die Drehzahl der rotierenden Bewegung des Schleifkörpers der translatorischen Bewegung reziprok angepasst.

[0068] Indem die translatorische Bewegung zusätzlich noch durch die Fahrbewegung der Vorrichtung entlang der Schiene überlagert wird, addiert sich die translatorische Geschwindigkeit bei der Bewegung in Fahrtrichtung und subtrahiert sich die translatorische Geschwindigkeit bei der Bewegung entgegen der Fahrtrichtung. Die absolute translatorische Geschwindigkeit des Schleifkörpers ist im Bereich der Umkehrpunkte während des Betriebs nicht null. Vielmehr ist die Geschwindigkeit des Trägers zwischen den Umkehrpunkten in Fahrtrichtung größer als entgegen der Fahrtrichtung. Zum Ausgleich wird in Fahrtrichtung die Rotationsgeschwindigkeit weiter reduziert, entgegen der Fahrtrichtung hingegen erhöht.

[0069] Eine besonders praxisnahe Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dadurch erreicht, dass die Drehzahl oder die Frequenz der rotierenden bzw. oszillierenden Bewegung zumindest eines Schleifkörpers im Bereich der Umkehrpunkte der translatorischen reversierenden Bewegung gegenüber einem Bereich zwischen den Umkehrpunkten verändert, insbesondere erhöht wird, um so die Verzögerung der translatorischen Bewegung des Trägers durch eine Erhöhung der rotatorischen oder oszillierenden Bewegung entsprechend auszugleichen. Insbesondere wird hierzu die Änderung der Drehzahl oder der Frequenz der rotierenden bzw. oszillierenden Bewegung reziprok zu der reversierend translatorischen Bewegung eingestellt.

[0070] Bei einer mobilen, insbesondere als ein Schienenfahrzeug ausgeführten Vorrichtung, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die rotatorische oder die oszillierende Bewegung mit einer in Fahrtrichtung geringeren Drehzahl bzw. Frequenz eingestellt wird als entgegen der Fahrtrichtung. Dadurch wird die Eigenbewegung der mobilen Vorrichtung entlang der Gleisschiene ausgeglichen, die der translatorischen Bewegung des Trägers überlagert ist und diese je nach Bewegungsphase des Trägers betragsmäßig erhöht oder reduziert. Zusätzlich zu dieser grundsätzlichen Differenz der rotatorischen oder oszillierenden Bewegung in Fahrtrichtung und entgegen der Fahrtrichtung können selbstverständlich die im Bereich der Umkehrpunkte der reversierenden Bewegung des Trägers auftretende Verzögerung und Beschleunigung auf diese Weise ausgeglichen werden.

[0071] Bei einer besonders einfachen Variante des Verfahrens wird die rotatorische oder oszillierende Bewegung des zumindest einen Schleifkörpers einerseits und die translatorische Bewegung des Trägers andererseits kinematisch gekoppelt eingeleitet, um so den Steuerungsaufwand gering zu halten.

[0072] Um bei einer Verzögerung des Trägers eine Beschleunigung der rotatorischen oder oszillierenden Bewegung des Schleifkörpers zu erreichen, kann der Träger auch mit einem Energiespeicher, beispielsweise einem Druckbehälter, verbunden sein, welcher im Bereich der Maximalgeschwindigkeit des Trägers gefüllt wird. Im Bereich der Umkehrpunkte der Bewegung des Trägers kann die gespeicherte Energie entnommen und zur Erhöhung der Drehzahl oder Frequenz der Schleifkörper genutzt werden.

[0073] Als besonders sinnvoll hat es sich auch bereits erwiesen, wenn der Schleifkörper mit einer umfangsseitigen oder stirnseitigen Schleiffläche mit der Oberfläche der Gleisschiene in Kontakt gebracht wird, um so durch eine entsprechende Konturierung des Schleifkörpers einen großen Abschnitt des Gleiskopfs bearbeiten zu können und dabei eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit zu gewährleisten. Vorzugsweise wird dabei ein Offsetschleifverfahren in Kombination mit einer Fräsbearbeitung angewendet.

[0074] Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer Prinzipdarstellung in

Fig. 1

einen Querschnitt durch ein Profil und einen mit einem Winkel von 35° geneigt angeordneten Schleifkörper;

Fig. 2

eine weitere Ansicht des Profils mit einem im Winkel von 5° geneigt angeordneten Schleifkörper;

Fig. 3

eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Trägers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem in der Figur 1 dargestellten Schleifkörper;

Fig. 4

eine Vorderansicht des Trägers mit einem Winkel von 5° geneigt angeordneten Schleifkörper;

Fig. 5

eine Vorderansicht des Trägers während der Einstellung der Position und Orientierung;

Fig. 6

eine Seitenansicht des Trägers während der Einstellung der Position und Orientierung;

Fig. 7

einen vergrößerten Querschnitt durch das Profil gemäß der Figur 1;

Fig. 8

zwei Schleifkörper mit zueinander geneigten Drehachsen in einer Vorderansicht.

[0075] Eine als Schienenfahrzeug ausgeführte Vorrichtung 1 zum Schleifen eines als Gleisschiene ausgeführten Profils 2, insbesondere zum Schleifen einer Lauffläche 3, mittels eines Schleifkörpers 4, wird nachstehend anhand einer Prinzipdarstellung in den Figuren 1 bis 8 näher erläutert. Dabei ist die dargestellte Vorrichtung 1 in dieser Variante speziell zur Bearbeitung von parallel verlaufenden Gleisschienen als zu schleifende Profile 2 ausgeführt.

[0076] In der Figur 3 sind zum besseren Verständnis der Erfindung andeutungsweise parallele Gleisschienen sowie die diesen zugeordneten, spiegelsymmetrisch angeordneten Schleifkörper 4 dargestellt, die gemeinsam an der Vorrichtung 1 angeordnet sind, wie dies im Folgenden noch ausführlich erläutert wird.

[0077] Zur Schleifbearbeitung des Profils 2 sind die Schleifkörper 4 mit einer stirnseitigen Schleiffläche 5 mit gebundenem Korn und geometrisch nicht bestimmter Schneide ausgestattet. Wie insbesondere in den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, können unterschiedliche Neigungswinkel α; β zwischen 5° und 90° einer Drehachse 6 der Schleifkörper 4 gegenüber einer Mittellängsebene 7 des Profils 2 vorgesehen sein.

[0078] Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist dabei, dass die Drehachse 6 wie erkennbar nicht nur gegenüber der Vertikalen und der Horizontalen geneigt angeordnet ist, sondern zusätzlich mit einem Versatz derart außermittig orientiert ist, dass die Drehachse 6 des Schleifkörpers 4 das Profil 2 nicht schneidet. Somit gelangt also lediglich ein Kreissektor bzw. ein Kreissegment mit einem Mittelpunktswinkel kleiner als 180° in Kontakt mit dem Profil 2. Anders als bei einer zentrierten, auf das Profil 2 gerichteten Orientierung der Drehachse 6 lässt sich so in Bezug auf die Drehachse 6 eine in radialer Richtung konkave Schleiffläche 5 des Schleifkörpers 4 realisieren. Dabei lässt sich diese konkave Ausformung 8 bereits im Herstellungsprozess in den Schleifkörper 4 einbringen, die sich im Gebrauch dem Profil 2 in optimaler Weise anpasst, sodass auch der auftretende Verschleiß nicht zu einer unerwünschten Formabweichung führen kann.

[0079] Es ist hervorzuheben, dass durch diese versetzte bzw. außermittige Positionierung und die mit dem Winkel α, β geneigte Orientierung der Drehachse 6 der Schleifkörper 4 nicht nur erstmals eine optimale konkave Form erhält, sondern zudem auch die Breite b, B des mit dem Schleifkörper 4 zu bearbeitenden, in der Querschnittsebene des Profils 2 verlaufenden Oberflächenabschnitts weitaus größer ist, als dies mit den aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugen und den daraus resultierenden Facetten möglich ist. Vielmehr hat es sich bereits gezeigt, dass eine optimale Oberflächenbearbeitung des Profils 2 erfindungsgemäß nicht mehr als zwei in Vorschubrichtung hintereinander angeordnete Schleifkörper 4 erfordert und in einigen Fällen sogar nur ein einziger Schleifkörper 4 erforderlich ist wie dies in der Figur 1 in Verbindung mit der Figur 7 verdeutlicht ist.

[0080] Tatsächlich greift die Schleiffläche 5 weit um den konvexen Oberflächenabschnitt 9 zwischen der Lauffläche 3 und einer das Profil 2 medial begrenzenden inneren Seitenfläche 10 herum, sodass diese eine bisher unerreichbare Bearbeitungsqualität hinsichtlich der Maß- und Formhaltigkeit ermöglicht.

[0081] Jeder der Schleifkörper 4 ist an einem Träger 11 angeordnet, welcher zum Verschleißausgleich eine axiale Zustellung des Schleifkörpers 4 parallel zu der Drehachse 6 gegenüber dem Profil 2 sowie auch eine Einstellung des gewünschten, für die jeweiligen Einsatzbedingungen optimalen Neigungswinkels α, β gestattet.

[0082] Der Träger 11 ist seinerseits in einer zu der Querschnittsebene des Profils 2 parallelen Ebene bzw. in der Querebene zu der Vorschubrichtung der Vorrichtung 1 mittels einer Führung 12 relativ zu dieser translatorisch beweglich. Dadurch lässt sich die stets optimale, im Betrieb konstante Position des Schleifkörpers 4 relativ zu dem Profil 2 auch dann einhalten, wenn die Vorrichtung als mobiles, schienengebundenes Fahrzeug ihrerseits einer Relativbewegung zu dem Profil 2 unterworfen ist, wie dies bei Bogenfahrten prinzipiell der Fall ist. In solchen Fällen wird der Träger 11 seitlich bewegt, wobei zwei in einer gemeinsamen Querebene angeordnete Träger 11 zur gemeinsamen Einstellung der jeweiligen Schleifkörper 4 kinematisch gekoppelt sind und dadurch eine gemeinsame Bewegung durchführen.

[0083] Die Steuerung dieser seitlichen medialen oder lateralen Bewegung der Träger 11 wird dadurch erreicht, dass der Träger 11 mit zumindest einem gegen das Profil 2 kraftschlüssig anlegbaren Kontaktelement 13 verbunden ist, durch das sich der Träger 11 mit dem Schleifkörper 4 in der Querebene gegenüber dem Profil 2 und gegenüber der Vorrichtung 1 selbsttätig ausrichtet. Hierzu ist das als ein Schlitten mit einer Gleitfläche ausgestattete Kontaktelement 13 gegen die Seitenfläche 10 des Profils 2 anlegbar, während sich zur Erfassung der Höhe ein weiteres, als Rolle ausgeführtes Kontaktelement 14 von oben gegen die Lauffläche 3 abstützt, sodass die beiden Kontaktelemente 13, 14 gemeinsam eine Referenz für die Ausrichtung des Schleifkörpers 4 bilden und sich der Träger 11 aufgrund einer einstellbaren Vorspannkraft F in der Querebene gegenüber dem Profil 2 und gegenüber der Vorrichtung 1 selbsttätig ausrichtet.

[0084] Wie andeutungsweise in der Figur 8 gezeigt, können mehrere, beispielsweise auch unterschiedliche Schleifkörper 4 mit unterschiedlich geneigten Drehachsen 6 in Vorschubrichtung der Vorrichtung 1 hintereinander an einem jeweiligen Träger 11 angeordnet sein, wobei die Drehachsen 6 der Schleifkörper 4 einen spitzen Winkel ϕ einschließen. Die Schleifkörper 4 ermöglichen dabei die Bearbeitung verschiedener Oberflächenabschnitte 9 der konvexen oder ebenen Oberfläche als parallele Spuren.

[0085] Erfindungsgemäß ist so auch eine überlagerte reversierende Bewegung des um seine Drehachse 6 rotationsbeweglich oder oszillierend antreibbaren Schleifkörpers 4 mit seiner Schleiffläche 5 beim Schleifen des Profils 2 realisierbar. Der Träger 11 des Schleifkörpers 4 ist zur Einleitung einer überlagerten Bewegung während der rotierenden oder oszillierenden Bewegung des Schleifkörpers 4 parallel zu der Mittellängsebene 7 des Profils 2 reversierend translatorisch beweglich ausgeführt. Durch diese der Rotationsbewegung überlagerte translatorische Bewegung des Schleifkörpers 4 erreicht dieser jeden Oberflächenabschnitt des Profils 2 selbst dann mehrfach, wenn das die Vorrichtung tragende Fahrzeug mit einer üblichen Eigengeschwindigkeit dem Verlauf des Profils 2 folgt. Im Ergebnis wird so ein Schienenabschnitt nicht nur einmal von der Schleiffläche 5 des Schleifkörpers 4 erreicht, sondern von diesem mehrfach überfahren, sodass sich sehr gute Oberflächenqualitäten realisieren lassen. Dabei sorgen die mit dem Winkel ϕ zueinander geneigten Drehachsen 6 dafür, dass der Materialabtrag aus dem Schleifspalt abtransportiert wird und sich nicht anlagern kann. Durch die effiziente Bearbeitung und den hohen Materialabtrag kann die Rotationsgeschwindigkeit reduziert und dadurch neben dem Verschleiß auch der Funkenflug reduziert werden, während zugleich die Relativgeschwindigkeit zwischen der Oberfläche des Profils 2 und dem Schleifkörper 4 erhöht ist.

[0086] Da die translatorische Bewegung des Trägers 11 zwischen seinen Umkehrpunkten einem sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf folgt und zudem noch durch die Eigenbewegung des Fahrzeugs überlagert wird, lässt sich die Rotation vorzugsweise auch so steuern, dass die Drehzahl des Schleifkörpers 4 im Bereich der Umkehrpunkte der reversierenden Bewegung erhöht wird. Insbesondere wird die Drehzahl der rotierenden Bewegung der translatorischen Bewegung reziprok angepasst. Indem darüber hinaus die translatorische Bewegung zusätzlich noch durch die Eigenbewegung des Fahrzeugs entlang des Profils 2 überlagert wird, addiert sich die translatorische Geschwindigkeit bei der Bewegung in Fahrtrichtung und subtrahiert sich die translatorische Geschwindigkeit bei der Bewegung entgegen der Fahrtrichtung, sodass die Drehzahl des Schleifkörpers 4 auch in Abhängigkeit der Vor- oder Rückphase abweichend eingestellt wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0087] 

1

Vorrichtung

2

Profil

3

Lauffläche

4

Schleifkörper

5

Schleiffläche

6

Drehachse

7

Mittellängsebene

8

Ausformung

9

Oberflächenabschnitte

10

Seitenfläche

11

Träger

12

Führung

13

Kontaktelement

14

Kontaktelement

b, B

Breite

α, β, ϕ,

Winkel

F

Vorspannkraft

Ansprüche

1. Eine insbesondere als ein Schienenfahrzeug ausgeführte mobile Vorrichtung (1) zum Schleifen eines Profils (2) mit einer Lauffläche (3) und einer das Profil (2) begrenzenden Seitenfläche (10), wobei die Vorrichtung (1) zumindest einen um eine Drehachse (6) rotationsbeweglich und/oder oszillierend antreibbaren, an einem Träger (11) angeordneten profilierten, insbesondere zumindest abschnittsweise konkaven Schleifkörper (4) aufweist, wobei die Drehachse (6) mit einer Orientierung (α, β) gegenüber der vertikalen Ebene und/oder gegenüber der horizontalen Ebene geneigt positionierbar ist und wobei der Träger (11) an der Vorrichtung (1) in einer Querebene zu dem Profil (2) und/oder in einer Querebene zu der Vorschubrichtung mittels einer Führung (12) insbesondere translatorisch beweglich angeordnet ist und wobei der Träger (11) mit zumindest einem gegen das Profil (2) im Bereich einer Kontaktfläche des Profils (2) anlegbaren Kontaktelement (13, 14) gekoppelt ist, durch das sich der Träger (11) mit dem Schleifkörper (4) in der Querebene gegenüber dem Profil (2) und gegenüber der Vorrichtung (1) selbsttätig ausrichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (6) des Schleifkörpers (4) mit einer Querachse zu der Längsachse des Profils (2) eine Ebene aufspannt, welche zumindest eine Kontaktfläche des zumindest einen Kontaktelements (13, 14) an dem Profil (2) schneidet.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene der Drehachse (6) des Schleifkörpers (4) parallel zu der Querschnittsebene des Profils (2) liegt.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene der Drehachse (6) des Schleifkörpers (4) mit der Querschnittsebene des Profils (2) einen spitzen Winkel einschließt, sodass die Drehachse (6) des Schleifkörpers (4) eine schleppende oder stechende Orientierung in Bezug auf eine Vorschubrichtung der Vorrichtung gegenüber dem Profil (2) aufweist.

4. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kontaktelement (13, 14) und zumindest eine Drehachse (6) derart kinematisch gekoppelt ist, dass während der Schleifbearbeitung bei einer Änderung der relativen Orientierung der Drehachse (6) gegenüber dem Kontaktelement (13, 14) die relative Orientierung der Drehachse (6) gegenüber dem Profil (2) konstant ist.

5. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (6) zur Einstellung unterschiedlicher Orientierungen (Winkel α, β) der Drehachse (6) gegenüber der vertikalen Ebene und/oder gegenüber der horizontalen Ebene um eine virtuelle Schwenkachse beweglich ist, deren Momentanpol auf der einer dem Schleifkörper (4) abgewandten Seite der zu bearbeitenden Lauffläche (3) und/oder Seitenfläche (10) des Profils (2) liegt.

6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schleifkörper (4) an einem gemeinsamen Träger (11) in derselben Querschnittsebene des Profils (2) relativ zueinander beweglich sind und der Träger (11) relativ zu der Vorrichtung (1) in der Querebene zur Zustellung gegenüber der Seitenfläche (10) und/oder der Lauffläche (3) beweglich ausgeführt ist.

7. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (6) des Schleifkörpers (4) mit einem seitlichen Versatz in der Querschnittsebene des Profils (2) derart orientiert ist, dass die Drehachse (6) das Profil (2) nicht schneidet.

8. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (2) in seiner Querschnittsebene eine in mehrere zu bearbeitende Oberflächenabschnitte (9) unterteilte konvexe oder ebene Oberfläche aufweist, und dass verschiedene Schleifkörper zur Bearbeitung verschiedener Oberflächenabschnitte (9) mit unterschiedlichen Neigungswinkeln (α, β) der jeweiligen Drehachsen (6) angeordnet sind und/oder mit unterschiedlichen Schleifkörpern (4) ausgestattet sind, wobei zumindest einzelne Schleifkörper eine konkave Konturierung aufweisen.

9. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierung zumindest einzelner Drehachsen (6) zur schleppenden oder stechenden Bearbeitung in Bezug auf die Vorschubrichtung gegenüber einer Querschnittsebene des Profils (2) geneigt ausgerichtet ist.

10. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne Schleifkörper (4) eine stirnseitige, insbesondere konkave Bearbeitungsfläche mit geometrisch nicht bestimmter Schneide aufweisen.

11. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotatorische oder oszillierende Bewegung des zumindest einen Schleifkörpers (4) einerseits und die translatorische Bewegung des Trägers (11) andererseits durch eine kinematische Kopplung synchronisiert sind.

12. Verfahren zum Schleifen eines Profils (2), insbesondere einer für schienengebundene Fahrzeuge bestimmten Gleisschiene, mittels einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-11, bei dem zumindest ein an einem Träger (11) angeordneter, profilierter Schleifkörper (4) um eine Drehachse (6) rotationsbeweglich und/oder oszillierend angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifkörper (4) mit einer insbesondere einstellbare Vorspannkraft kraftgesteuert gegen das Profil (2) angelegt wird, wobei zumindest ein Kontaktelement (13, 14) in einer gemeinsamen Kraftflussebene der beim Schleifen des Profils (2) wirkenden Reaktionskräfte als Widerlager mit dem Schleifkörper (4) ausgerichtet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) während der rotatorischen oder oszillierenden Bewegung zumindest eines Schleifkörpers (4) zumindest zeitweise zur Einleitung einer überlagerten Bewegung in einer Ebene parallel zu einer Längsachse des Profils (2) reversierend translatorisch angetrieben wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl und/oder die Frequenz der rotierenden bzw. oszillierenden Bewegung zumindest eines Schleifkörpers (4) im Bereich der Umkehrpunkte der translatorischen reversierenden Bewegung des Trägers (11) verändert, insbesondere erhöht wird.

15. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schleifkörper (4) im Gleichlauf mit einer in Fahrtrichtung geringeren Drehzahl bzw. Frequenz angetrieben wird als entgegen der Fahrtrichtung oder zumindest ein Schleifkörper (4) im Gegenlauf mit einer in Fahrtrichtung höheren Drehzahl bzw. Frequenz angetrieben wird als entgegen der Fahrtrichtung.

Claims

1. Mobile device (1) which is designed, in particular, as a rail-bound vehicle for grinding a profile (2) with a running surface (3) and a side surface (10) defining the profile (2), wherein the device (1) has at least one profiled grinding body (4) which can be driven in a rotationally movable and/or oscillating manner about an axis of rotation (6), which is arranged on a support (11) and which in particular is concave at least in some portions, wherein the axis of rotation (6) can be positioned so as to be inclined with an orientation (α, β) relative to the vertical plane and/or relative to the horizontal plane, and wherein the support (11) is arranged on the device (1), in particular, so as to be movable in a translatory manner in a transverse plane relative to the profile (2) and/or in a transverse plane relative to the feed direction by means of a guide (12), and wherein the support (11) is coupled to at least one contact element (13, 14) which can be applied against the profile (2) in the region of a contact surface of the profile (2), the support (11) with the grinding body (4) being automatically aligned thereby in the transverse plane relative to the profile (2) and relative to the device (1), characterized in that the axis of rotation (6) of the grinding body (4), with a transverse axis relative to the longitudinal axis of the profile (2), spans a plane which intersects at least one contact surface of the at least one contact element (13, 14) on the profile (2).

2. Device (1) according to Claim 1, characterized in that the plane of the axis of rotation (6) of the grinding body (4) is located parallel to the cross-sectional plane of the profile (2).

3. Device (1) according to Claim 1, characterized in that the plane of the axis of rotation (6) of the grinding body (4) encloses an acute angle with the cross-sectional plane of the profile (2), so that the axis of rotation (6) of the grinding body (4) has a trailing or leading orientation relative to a feed direction of the device relative to the profile (2).

4. Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one contact element (13, 14) and at least one axis of rotation (6) are kinematically coupled such that, during the grinding process, the relative orientation of the axis of rotation (6) is constant relative to the profile (2), with a change in the relative orientation of the axis of rotation (6) relative to the contact element (13, 14).

5. Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the axis of rotation (6) is movable about a virtual pivot axis for adjusting different orientations (angle α, β) of the axis of rotation (6) relative to the vertical plane and/or relative to the horizontal plane, the instantaneous centre thereof being located on the side of the running surface (3) and/or side surface (10) to be machined of the profile (2) facing away from the grinding body (4).

6. Device (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that a plurality of grinding bodies (4) are movable relative to one another on a common support (11) in the same cross-sectional plane of the profile (2) and the support (11) is designed to be movable relative to the device (1) in the transverse plane for delivery relative to the side surface (10) and/or the running surface (3).

7. Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the axis of rotation (6) of the grinding body (4) is oriented with a lateral offset in the cross-sectional plane of the profile (2) such that the axis of rotation (6) does not intersect the profile (2).

8. Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in its cross-sectional plane the profile (2) has a convex or planar surface divided into a plurality of surface portions (9) to be machined, and in that different grinding bodies are arranged with different inclination angles (α, β) of the respective axes of rotation (6) for machining different surface portions (9) and/or are provided with different grinding bodies (4), wherein at least individual grinding bodies have a concave contouring.

9. Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the orientation of at least individual axes of rotation (6) for the trailing or leading machining is oriented in an inclined manner relative to a cross-sectional plane of the profile (2) relative to the feed direction.

10. Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least individual grinding bodies (4) have an, in particular concave, machining surface on the front face, with a cutting edge which is geometrically undefined.

11. Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotational or oscillating movement of the at least one grinding body (4), on the one hand, and the translatory movement of the support (11), on the other hand, are synchronized by a kinematic coupling.

12. Method for grinding a profile (2), in particular a rail track intended for rail-bound vehicles, by means of a device according to one of Claims 1-11, in which at least one profiled grinding body (4) arranged on a support (11) is driven in a rotationally movable and/or oscillating manner about an axis of rotation (6), characterized in that the grinding body (4) is applied in a force-controlled manner against the profile (2) with an, in particular, adjustable pretensioning force, wherein at least one contact element (13, 14) is aligned as an abutment with the grinding body (4), in a common plane of the flux of force of the reaction forces which act when the profile (2) is ground.

13. Method according to Claim 12, characterized in that during the rotational or oscillating movement of at least one grinding body (4) the support (11) is driven at least temporarily in a reversing translatory manner for introducing a superimposed movement in a plane parallel to a longitudinal axis of the profile (2).

14. Method according to Claim 12 or 13, characterized in that the rotational speed and/or the frequency of the rotating or oscillating movement of at least one grinding body (4) in the region of the reversal points of the translatory reversing movement of the support (11) is changed, in particular increased.

15. Method according to at least one of Claims 12 to 14, characterized in that at least one grinding body (4) is driven in synchronism at a lower rotational speed or frequency in the direction of travel than counter to the direction of travel or at least one grinding body (4) is driven in counter rotation at a higher rotational speed or frequency in the direction of travel than counter to the direction of travel.

Revendications

1. Dispositif mobile (1), réalisé notamment sous la forme d'un véhicule ferroviaire, pour le meulage d'un profilé (2) avec une surface de roulement (3) et une surface latérale (10) délimitant le profilé (2), le dispositif (1) présentant au moins un corps de meulage (4) profilé, notamment concave au moins par sections, agencé sur un support (11), pouvant être entraîné en mouvement de rotation et/ou en oscillation autour d'un axe de rotation (6), l'axe de rotation (6) pouvant être positionné de manière inclinée avec une orientation (α, β) par rapport au plan vertical et/ou par rapport au plan horizontal et le support (11) étant agencé sur le dispositif (1) de manière mobile, notamment en translation, dans un plan transversal par rapport au profilé (2) et/ou dans un plan transversal par rapport à la direction d'avance au moyen d'un guidage (12) et le support (11) étant couplé à au moins un élément de contact (13, 14) pouvant être appliqué contre le profilé (2) dans la zone d'une surface de contact du profilé (2), grâce auquel le support (11) s'oriente automatiquement avec le corps de meulage (4) dans le plan transversal par rapport au profilé (2) et par rapport au dispositif (1), caractérisé en ce que l'axe de rotation (6) du corps de meulage (4) définit avec un axe transversal à l'axe longitudinal du profilé (2) un plan qui coupe au moins une surface de contact de l'au moins un élément de contact (13, 14) sur le profilé (2).

2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de l'axe de rotation (6) du corps de meulage (4) est parallèle au plan de la section transversale du profilé (2).

3. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de l'axe de rotation (6) du corps de meulage (4) forme un angle aigu avec le plan de la section transversale du profilé (2), de telle sorte que l'axe de rotation (6) du corps de meulage (4) présente une orientation traînante ou perçante par rapport à une direction d'avance du dispositif par rapport au profilé (2) .

4. Dispositif (1) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un élément de contact (13, 14) et au moins un axe de rotation (6) sont couplés cinématiquement de telle sorte que, pendant l'usinage de meulage, lors d'une modification de l'orientation relative de l'axe de rotation (6) par rapport à l'élément de contact (13, 14), l'orientation relative de l'axe de rotation (6) par rapport au profil (2) est constante.

5. Dispositif (1) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour régler différentes orientations (angles α, β) de l'axe de rotation (6) par rapport au plan vertical et/ou par rapport au plan horizontal, l'axe de rotation (6) est mobile autour d'un axe de pivotement virtuel dont le pôle instantané est situé sur le côté de la surface de roulement (3) et/ou de la surface latérale (10) du profilé (2) à usiner qui est détourné du corps de meulage (4) .

6. Dispositif (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que plusieurs corps abrasifs (4) sont mobiles les uns par rapport aux autres sur un support commun (11) dans le même plan de section transversale du profilé (2) et le support (11) est réalisé mobile par rapport au dispositif (1) dans le plan transversal pour l'avance par rapport à la surface latérale (10) et/ou à la surface de roulement (3).

7. Dispositif (1) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe de rotation (6) du corps de meulage (4) est orienté avec un décalage latéral dans le plan de section transversale du profilé (2) de telle sorte que l'axe de rotation (6) ne coupe pas le profilé (2).

8. Dispositif (1) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profilé (2) présente dans son plan de section transversale une surface convexe ou plane divisée en plusieurs sections de surface (9) à usiner, et en ce que différents corps de meulage sont agencées pour usiner différentes sections de surface (9) avec différents angles d'inclinaison (α, β) des axes de rotation (6) respectifs et/ou sont équipées de différents corps de meulage (4), au moins des corps de meulage individuels présentant un contour concave.

9. Dispositif (1) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orientation d'au moins des axes de rotation individuels (6) pour l'usinage traînant ou perçant est orientée de manière inclinée par rapport à la direction d'avance par rapport à un plan de section transversale du profilé (2).

10. Dispositif (1) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins des corps de meulage individuels (4) présentent une surface d'usinage frontale, notamment concave, avec un tranchant géométriquement non déterminé.

11. Dispositif (1) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mouvement de rotation ou d'oscillation de l'au moins un corps de meulage (4) d'une part et le mouvement de translation du support (11) d'autre part sont synchronisés par un couplage cinématique.

12. Procédé de meulage d'un profilé (2), notamment d'un rail de voie ferrée destiné à des véhicules sur rails, au moyen d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel au moins un corps de meulage profilé (4) agencé sur un support (11) est entraîné en mouvement de rotation et/ou en oscillation autour d'un axe de rotation (6), caractérisé en ce que le corps de meulage (4) est appliqué contre le profilé (2) avec une force de précontrainte notamment réglable, au moins un élément de contact (13, 14) étant orienté dans un plan de flux de force commun des forces de réaction agissant lors du meulage du profilé (2) en tant que contre-appui avec le corps de meulage (4).

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le support (11) est entraîné en translation inverse dans un plan parallèle à un axe longitudinal du profilé (2) pendant le mouvement de rotation ou d'oscillation d'au moins un corps de meulage (4), au moins temporairement, pour initier un mouvement superposé.

14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que la vitesse de rotation et/ou la fréquence du mouvement de rotation ou d'oscillation d'au moins un corps de meulage (4) est modifiée, notamment augmentée, dans la zone des points d'inversion du mouvement de translation inverse du support (11).

15. Procédé selon au moins l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'au moins un corps de meulage (4) est entraîné dans la même direction avec une vitesse de rotation ou une fréquence plus faible dans la direction de la marche qu'à l'encontre de la direction de la marche ou au moins un corps de meulage (4) est entraîné en direction inverse avec une vitesse de rotation ou une fréquence plus élevée dans la direction de la marche qu'à l'encontre de la direction de la marche.

Zeichnung