WO2017097390A1

WO2017097390A1 - Stopfaggregat mit winkelsensor zur bestimmung der stopfwerkzeug-position

Info

Publication number: WO2017097390A1
Application number: PCT/EP2016/001866
Authority: WO
Inventors: Ronald Steiner
Original assignee: Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Current assignee: Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2017-06-15
Anticipated expiration: 2018-06-10
Also published as: AT518025A1

Abstract

Ein Stopfaggregat (1 ) zum Unterstopfen von Schwellen (4) eines Gleises (14) weist um eine Schwenkachse (6) verschwenkbar auf einem Werkzeugträger (7) gelagerte, mit Stopfpickeln (2) verbundene Stopfhebel (3) auf. Diese sind durch hydraulische, mit einem Vibrationserreger (18) verbundene Linearmotoren (8) in einer Beistellbewegung (15) verschwenkbar. Jedem Stopfhebel (3) ist ein Winkelsensor (19) zur Erfassung eines Schwenkwinkels α in Bezug auf den Werkzeugträger (7) zugordnet.

Description

STOPFAGGREGAT MIT WINKELSENSOR ZUR BESTIMMUNG

DER STOPFWERKZEUG-POSITION

[01] Die Erfindung betrifft ein Stopfaggregat und ein Verfahren zum Unterstopfen eines Gleises gemäß den im Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 4 angeführten Merkmalen.

[02] Stopfaggregate zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises sind bereits vielfach bekannt, wie z. B. durch US 4 240 352, AT 339 358, EP 0 331 956 oder US 4 563 953. Auf die Stopfpickel einwirkende Vibrationen können entweder mechanisch durch eine Exzenterwelle oder durch hydraulische Impulse in einem Linearmotor erzeugt werden. Dieser führt parallel zur Vibration auch die Beistellbewegungen der Stopfpickel aus.

[03] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung eines Stopfaggregates und eines Verfahrens zum Unterstopfen eines Gleises, mit dem eine Einsatzoptimierung eines Stopfaggregates erzielbar ist.

[04] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 bzw. 4 angeführten Merkmale gelöst.

[05] Mit einem derartigen Winkelsensor ist eine besonders exakte Erfassung der jeweiligen Position des Stopfhebels erzielbar. Dies ermöglicht mit lediglich minimalem konstruktivem Mehraufwand eine bedarfsweise Änderung einer Öffnungsweite der paarweise einander gegenüberliegenden Stopfpickel zur problemlosen Unterstopfung von Doppelschwellen bzw. auch schräg liegenden Schwellen. Mit der exakten Erfassung der Stopfhebelposition ist auch eine genaue Steuerung/Regelung der Schwingung des auch als Vibrationserreger wirksamen Linearmotors zur Erzeugung einer gewünschten Schwingungsfrequenz und Schwingungsamplitude möglich. Dies hat den Vorteil, dass die Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von der jeweiligen Stopfhebelposition rasch geändert werden kann.

[06] Außerdem ist ein unerwünschtes, durch besonders verkrusteten Schotter bedingtes Abfallen der Schwingungsamplitude durch die Winkelsensoren registrierbar und es kann sofort automatisch zwecks Amplitudenstabilisierung gegengesteuert werden.

[07] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Zeichnungsbeschreibung.

[08] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 und 2 eine Ansicht einer Stopfmaschine bzw. eines Stopfaggregates, Fig. 3 eine Darstellung der Absenkbewegungen der Stopfpickel und parallel dazu die einzelnen Vibrationssequenzen, und Fig. 4 mehrere Stopfpickelpositionen für unterschiedliche Öffnungsweiten.

[09] Ein in Fig. 1 und 2 dargestelltes Stopfaggregat 1 weist zwei je mit einem Stopfpickel 2 verbundene Stopfhebel 3 auf, die bezüglich einer Maschinenlängsrichtung 5 voneinander distanziert sind. Die Stopfhebel 3 sind um eine Schwenkachse 6 verschwenkbar auf einem Werkzeugträger 7 gelagert und jeweils mit einem als hydraulischer Linearmotor 8 ausgebildeten Beistellantrieb verbunden. Ein Werkzeugträger 7 ist höhenverstellbar auf einem Aggregatrahmen 21 gelagert. Der Linearmotor 8 ist mittels einer Anlenkstelle 9 am Werkzeugträger 7 angelenkt, der durch Antriebe 10 relativ zum Aggregatrahmen 21 bzw. zu einem Maschinenrahmen 11 einer Stopfmaschine 12 (Fig. 1) höhenverstellbar ist. Durch einen Fahrantrieb 13 ist die Stopfmaschine 12 auf einem Gleis 14 verfahrbar.

[10] Mit den hydraulischen Linearmotoren 8 wird eine für die Schotterverdichtung erforderliche Beistellbewegung 15 der beiden Stopfpickel 2 zueinander erzeugt. Parallel dazu werden die Stopfpickel 2 bzw. auch die Stopfhebel 3 mithilfe eines schematisch angedeuteten Vibrationserregers 18 in Vibrationen versetzt. Dieser Vibrationserreger 18 kann in bekannter Weise (s. z.B. AT 339 358, EP 0 331 956 oder US 4 068 595) entweder durch den Linearmotor 8 selbst (in Form zyklischer, der Beistellbewegung 15 überlagerter Hydraulikimpulse) oder beispielsweise auch in Form einer angeschlossenen Hydraulikpumpe gebildet sein.

[11] Jedem Stopfhebel 3 ist im Bereich der Schwenkachse 6 ein Winkelsensor

19 zur Erfassung eines Schwenkwinkels α in Bezug auf den Werkzeugträger 7 zugordnet. Derartige - einen ebenen Winkel erfassende und in eine elektrische Signalgröße wandelnde - Winkelsensoren 19 können beispielsweise als Winkelschrittgeber, Winkelencoder, Winkelcodierer sowie magnetische Winkelaufnehmer oder Drehpotentiometer ausgebildet sein.

[12] Eine Steuereinrichtung 20 ist für eine vom Schwenkwinkel α abhängige

Steuerung/Regelung einer Schwingungsfrequenz und/oder einer Schwin- gungsamplitude des Vibrationserregers 18 bzw. der Stopfpickel 2 ausgebildet. Zusätzlich ist die Steuereinrichtung 20 auch für eine wahlweise Festlegung diskreter, durch den Winkelsensor 19 erfassbarer Endlagen des Linearmotors 8 ausgebildet (s. Fig. 4).

[13] In Fig. 3 ist mit einer Linie a der angehobene Zustand der Stopfpickel 2 dargestellt, in dem sich diese oberhalb einer Schwelle 4 befinden und durch Vorfahrt der Stopfmaschine 12 ungehindert in Maschinenlängsrichtung 5 bewegbar sind. Die darunter befindliche Linie b zeigt die unterste Position der Stopfpickel 2, in der die Verdichtung von unterhalb der Schwelle 4 befindlichem Schotter 17 als Beistellbewegung 15 durchgeführt wird. Eine unterste Linie t zeigt die für den Stopfvorgang benötigte Zeit sowie eine Schwingungsfrequenz f.

[14] Ein Stopfzyklus sz beginnt mit einer Absenkbewegung der Stopfpickel 2 von A nach B durch Aktivierung des Antriebes 10 und Absenkung des Stopfaggregates 1. Anschließend erfolgt durch Aktivierung der beiden Linearmotoren 8 die Beistellbewegung 15 (von B nach C) der beiden eingetauchten Stopfpickel 2 zueinander, um damit den dazwischen befindlichen Schotter 17 zu verdichten.

[15] Nach der Schotterverdichtung erfolgt ein Anheben der Stopfpickel 2 (von

C nach D) und eine Vorfahrt des Stopfaggregates 1 zur nächsten Schwelle 4 (von D nach E). Damit ist der zur Unterstopfung einer Schwelle 4 erforderliche Stopfzyklus sz beendet. [16] Parallel dazu wird mit der genannten Absenkbewegung (Punkt A) der Vibrationserreger 18 zur Vibration der Stopfpickel 2 aktiviert und mit der An- hebung des Stopfaggregates 1 (Punkt C) automatisch deaktiviert. Damit setzt sich jeder Stopfzyklus sz aus einer von A bis C dauernden Vibrationssequenz x und einer von C bis E dauernden vibrationslosen Sequenz y zusammen.

[17] Dies hat zur Folge, dass nunmehr die nachteiligen Auswirkungen der

Stopfpickelschwingungen wesentlich reduziert sind und eine deutlich höhere Lebensdauer des Stopfaggregates 1 zu erwarten ist. Außerdem wird weniger Lärm emittiert. Es ist von Vorteil und auch einfach realisierbar, während des Eintauchvorganges (A-B) die Schwingungsfrequenz zu erhöhen (z. B. 60 Hertz) und während des Verdichtvorganges (B-C) auf die bewährte Frequenz von 35 Hertz zu reduzieren. Damit ist besonders bei verkrustetem Schotter ein leichteres Eindringen der Stopfpickel 2 und damit eine erhöhte Stopfleistung sichergestellt.

[18] Da die gesamte Beistellbewegung 15 permanent durch die Winkelsensoren 19 erfasst wird, kann mithilfe der Steuereinrichtung 20 die Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit eines bestimmten Schwenkwinkels α als Folge einer Steuerung/Regelung automatisch verändert werden. Damit ist eine optimale Anpassung an unterschiedliche Schotterverhältnisse erzielbar. [19] Die Schwingungsamplitude der schwingenden Stopfpickel 2 kann durch eine entsprechende elektronische Steuerung/Regelung des Vibrationserregers 18 vorgegeben und mithilfe der Winkelsensoren 19 überwacht werden. Folglich kann die Schwingungsamplitude durch die Steuereinrichtung 20 auch sehr einfach an die vorherrschenden Einsatzbedingungen ange- passt werden (z.B. höhere Schwingungsamplitude bei lockerer Schotterbettung).

[20] Im Falle von stark verkrustetem Schotter kann sich der Verdichtwiderstand derartig erhöhen, dass sich die für eine optimale Verdichtung erforderliche konstante Schwingungsamplitude der Stopfpickel 2 bei bekannten Ausführungen verkleinert. Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, wird der zwischen Stopfhebel 3 und Werkzeugträger 7 eingeschlossene (hier der Schwingungsamplitude entsprechende) Schwenkwinkel α durch die Winkelsensoren 19 permanent erfasst und in Verbindung mit der Steuereinrichtung 20 und einer entsprechenden Ansteuerung des Vibrationserregers 18 konstant gehalten.

[21] Wie in Fig. 4 vereinfacht dargestellt, kann der Schwenkwinkel α auch für eine wahlweise Festlegung diskreter, in der Steuereinrichtung 20 gespeicherter Endlagen des Linearmotors 8 verwendet werden. Diese über die Steuereinrichtung 20 bedarfsweise abrufbaren Endlagen führen zu einer unterschiedlichen, durch strichlierte Linien angedeuteten Öffnungsweite der einander gegenüberliegenden Stopfpickel 2. Damit können auch prob- lemlos Doppelschwellen oder schräg liegende Schwellen 4 unterstopft werden, wobei sich eine konstruktiv aufwendige Zusatzausrüstung (s. AT 374 217) auf dem Linearmotor in vorteilhafter Weise erübrigt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Stopfaggregat zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises, mit einem höhenverstellbar auf einem Aggregatrahmen (21) gelagerten Werkzeugträger (7), auf dem jeweils durch einen hydraulischen, mit einem Vibrationserreger (18) verbundenen Linearmotor (8) um eine Schwenkachse (6) zueinander verschwenkbare, jeweils mit einem Stopfpickel (2) verbundene Stopfhebel (3) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stopfhebel (3) ein Winkelsensor (19) zur Erfassung eines Schwenkwinkels aeiner Schwenkbewegung um die Schwenkachse (6) in Bezug auf den Werkzeugträger (7) zugordnet ist.

2. Stopfaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (20) für eine vom Schwenkwinkel α abhängige Steuerung/Regelung einer Schwingungsfrequenz und/oder Schwingungsamplitude des Vibrationserregers (18) ausgebildet ist.

3. Stopfaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) für eine wahlweise Festlegung diskreter, durch den Winkelsensor (19) erfassbarer Endlagen des Linearmotors (8) ausgebildet ist.

4. Verfahren zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises, wobei verschwenkbar auf einem Werkzeugträger (7) gelagerte Stopfhebel (3) unter Beauf- schlagung eines hydraulischen Linearmotors (8) in einer Beistellbewegung zur Verdichtung von Schotter (17) paarweise zueinander bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen Stopfhebel (3) und Werkzeugträger (7) eingeschlossener Schwenkwinkel α permanent erfasst und für eine wahlweise Festlegung diskreter Endlagen des Linearmotors (8) und/oder für eine Steuerung/Regelung einer Schwingungsfrequenz sowie einer Schwingungsamplitude des Vibrationserregers (18) einer Steuereinrichtung (20) zugeführt wird.