BR112018015087B1

BR112018015087B1 - Máquina de aparafusar e método para operar uma máquina de aparafusar

Info

Publication number: BR112018015087B1
Application number: BR112018015087-8A
Authority: BR
Inventors: Otto Widlroither; Dieter Kamml
Original assignee: Robel Bahnbaumaschinen Gmbh
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2022-09-13
Also published as: EP3408451A1; CN108603347B; BR112018015087A2; RU2734663C2; US10934666B2; CN108603347A; DE102016000968A1; RU2018121513A; RU2018121513A3; JP2019507259A; EP3408451B1; AU2016389115B2; WO2017129213A1; AU2016389115A1; PL3408451T3; US20190003131A1

Abstract

A invenção diz respeito a uma máquina de aparafusar (1) para apertar ou afrouxar parafusos de fixação de trilho (9) com uma armação da máquina (5) que pode ser deslocada ao longo de uma linha férrea (4), com puxadores (8) para manobra e com um motor (7) para aplicar torque (16) a uma cabeça de parafuso (11) assim como com um dispositivo para limitação de torque. Um dispositivo de medição (17) é aqui arranjado para registrar um momento de reação (21) do motor (7) em relação à armação da máquina (5), em que o motor (7) é controlado dependendo do momento de reação (21) para limitar o torque (16). O momento de reação (21) que age pelo motor (7) na armação da máquina (5) e que pode ser determinado com alta precisão por meio de um dispositivo de medição simples (17) é usado como um parâmetro de referência. Deste modo uma construção simples e robusta é alcançada por um lado, e limitação de velocidade de rotação precisa por outro.

Description

CAMPO DE TECNOLOGIA

A invenção diz respeito a uma máquina de aparafusar para apertar ou afrouxar parafusos de fixação de trilho com uma armação da máquina que pode ser deslocada ao longo de uma linha férrea, com puxador para manobra e com um motor para aplicar torque a uma cabeça de parafuso assim como com um dispositivo para limitação de torque. A invenção também diz respeito a um método para operar a máquina de aparafusar.

TÉCNICA ANTERIOR

[001] Uma máquina de aparafusar que compreende um servo chave de parafuso para aplicar um torque limitado é conhecida a partir da DE 10 2010 023 798 A1. Um processador equipado com armazenamento de dados é conectado a um dispositivo de medição de ângulo de rotação assim como a um transmissor de torque para fornecer um torque alvo com o qual uma conexão de parafuso é para ser apertada.

[002] Com um servo chave de parafuso como este um eixo de medição de torque é integrado diretamente a uma haste da chave de parafuso. Isto exige montagem complexa e alonga a haste, o que torna a montagem construtiva da máquina de aparafusar mais complexa. Um servo chave de parafuso também está sujeito a dano mecânico.

[003] A WO 2006/058552 A1 revela uma máquina de aparafusar mecânica, em que uma limitação de torque pode ser definida por meio de uma embreagem de fricção comutável eletromagnética. Imprecisões que não são desprezíveis ocorrem por causa do desgaste e inércia dos componentes mecânicos.

[004] Uma máquina de aparafusar com um sistema de acionamento alternativo é conhecida a partir da DE 44 14 886 A1. Um acionamento hidráulico é considerado além de um acionamento mecânico para apertar uma conexão de parafuso pré-aparafusada com um torque definido. Uma pressão hidráulica é usada aqui como referência para um torque de aperto. Imprecisões são causadas pela dependência de temperatura existente e de viscosidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] A invenção é baseada na tarefa de fornecer um melhoramento para uma máquina de aparafusar do tipo mencionado anteriormente comparado ao da técnica anterior. Uma construção simples e alta precisão são pretendidas em particular. Um método correspondente também é para ser revelado.

[006] Esta tarefa é resolvida de acordo com a invenção por meio de uma máquina de aparafusar de acordo com a reivindicação independente 1 e por um método de acordo com a reivindicação independente 12. Reivindicações dependentes revelam projetos vantajosos da invenção.

[007] Especificamente, um dispositivo de medição para registrar um momento de reação do motor em relação à armação da máquina é arranjado, em que o motor é controlado para limitar o torque dependendo do momento de reação. O momento de reação que age pelo motor na armação da máquina, e que pode ser determinado com alta precisão por meio de um dispositivo de medição simples, é usado como um parâmetro de referência. Deste modo uma construção simples e robusta é alcançada por um lado, e limitação de velocidade de rotação precisa por outro.

[008] Em um projeto vantajoso da invenção o dispositivo de medição compreende uma célula de carga para medir uma força agindo no motor. Não é o momento de reação que é medido diretamente aqui, mas uma força que é aplicada pela armação da máquina ao motor. A força aqui impede um movimento do motor em relação à armação da máquina. Uma relação proporcional que é claramente definida pela geometria de uma suspensão de motor existente existe entre a força e o momento de reação.

[009] O motor é convenientemente um motor hidráulico ou um motor elétrico, tornando possível usar um torque alto com um tamanho de armação pequeno. Graças à sua construção robusta e de baixa manutenção um motor hidráulico também é muito adequado para as condições exigentes de locais de construção de linhas férreas. Um motor elétrico também é fácil de regular e capacita a operação da máquina de aparafusar por meio de um acumulador como uma máquina elétrica ou uma máquina híbrida. Estas vantagens são combinadas com uma limitação de torque muito precisa de acordo com a presente invenção.

[010] Uma construção vantajosa simples da máquina de aparafusar é caracterizada em que um controlador é considerado, o qual é provido com um valor de medição proporcional ao momento de reação, e em que este controle é configurado para controlar o motor dependendo do valor de medição.

[011] É também uma vantagem se a cabeça de parafuso for travada rotativamente a um eixo de acionamento do motor. Dispositivos de transmissão, tais como embreagens ou engrenagens, não são considerados entre estes dois componentes, o que assegura uma transmissão de torque direta e livre de perda entre motor e cabeça de parafuso. A ausência de dispositivos de amortecimento ou de transmissão elástica assegura que o torque que pode ser aplicado a um parafuso por meio da cabeça de parafuso pode ser deduzido do momento de reação do motor com alta precisão.

[012] Em um projeto vantajoso o motor é montado na armação da máquina para rotação em volta de um eixo geométrico predeterminado. O momento de reação resultante pode ser facilmente determinado por meio deste eixo geométrico predeterminado.

[013] É uma vantagem aqui se o motor for montado para rotação em volta de um eixo geométrico de eixo do motor. Deste modo o motor e a cabeça de parafuso são arranjados rotativamente em volta do mesmo eixo geométrico. O motor é suportado contra rotação, em que um momento de suporte ou uma força de suporte é medida para registrar o momento de reação. Efeitos de alavanca não precisam ser levados em consideração e o momento de reação determinado se iguala ao torque a ser aplicado por meio da cabeça de parafuso exatamente com sinal inverso.

[014] O motor é montado convenientemente na armação da máquina por meio de um rolamento de roletes. Isto descarta perdas por atrito que de outro modo podem ter que ser consideradas para determinar o torque a ser limitado.

[015] Uma montagem simples construtivamente considera que o motor é suportado em relação à armação da máquina por meio de um suporte de torque, e que o dispositivo de medição é projetado para registrar uma força de suporte aplicada por meio do suporte de torque. A força de suporte total que impede um movimento de rotação do motor em relação à armação da máquina age no suporte de torque. Deste modo um único sensor será suficiente para registrar o momento de reação.

[016] É conveniente para uma construção compacta da máquina de aparafusar se o dispositivo de medição for integrado ao suporte de torque. Uma força de tração ou de pressão pura que também pode ser medida muito precisamente com uma célula de carga simples também age em um suporte de torque tal como haste, cujas extremidades são montadas articuladamente.

[017] Uma modalidade alternativa considera que o motor é encaixado a um dispositivo de recebimento da armação da máquina e que o dispositivo de medição em particular é integrado ao dispositivo de recebimento. Com um motor montado de modo móvel o último é suportado pelo menos em um ponto de encaixe, em que o dispositivo de medição mede uma força agindo nesse ponto de encaixe. Também pode ser conveniente considerar um encaixe fixo do motor e executar medições de força em um ponto de encaixe ou em vários pontos de encaixe por meio do dispositivo de medição para registrar deste modo o momento de reação do motor.

[018] Com o método de acordo com a invenção o torque é aplicado à cabeça de parafuso por meio do motor, em que o momento de reação do motor em relação à armação da máquina é registrado por meio do dispositivo de medição, e em que o motor é controlado dependendo do momento de reação para limitar o torque. O torque agindo na cabeça de parafuso pode ser definido facilmente deste modo, em que o momento de reação registrado é usado como um parâmetro para o torque real que ocorre.

[019] É uma vantagem aqui se, para registrar o momento de reação, um valor de medição para uma força agindo no motor for medida por meio de uma célula de carga, se o valor de medição for fornecido para um controlador, e se o controlador controlar o motor dependendo do valor de medição. Um único valor de medição é usado para determinar o momento de reação do mesmo. Deste modo controle é possível com componentes simples e não exige operações de cálculo complexas.

[020] Em um desenvolvimento adicional simples do método o controlador é provido com um valor limite ajustável, em que o motor é desativado assim que o valor de medição alcança o valor limite. O controlador não é provido com um valor de torque, mas, por exemplo, com um valor máximo para uma força medida pelo dispositivo de medição, em que uma relação conhecida existe entre força e torque.

[021] Também é uma vantagem se o controlador fornecer uma válvula de limitação de pressão hidráulica com um valor limite, se um motor hidráulico funcionar até alcançar o valor limite, se o momento de reação registrado quando o motor hidráulico é parado for comparado a um momento alvo, e se o controlador fornecer um valor limite ajustado dependendo desta comparação. O motor hidráulico aqui é controlado iterativamente dependendo do momento de reação. O torque aplicado realmente durante um processo de aperto de um parafuso de fixação de trilho é determinado por meio do momento de reação. Se ele divergir de um valor alvo por causa de uma mudança de temperatura ou de viscosidade, o valor limite para o próximo processo de aperto será ajustado consequentemente pelo controlador. Deste modo o atraso de reação ao parar um motor hidráulico que de outro modo seria censurável em um circuito de controle é desprezível.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[022] A invenção será descrita agora a título de exemplo com referência para as Figuras anexas. As ilustrações esquemáticas apresentam: Figura 1 mostra uma máquina de aparafusar em uma linha férrea; Figura 2 mostra uma vista em perspectiva do detalhe A da máquina de aparafusar; Figura 3 mostra uma vista plana do detalhe A da máquina de aparafusar.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[023] Uma máquina de aparafusar 1 ilustrada na figura 1 compreende uma armação da máquina 5, deslocável por meio dos roletes 2 sobre um trilho 3 de uma linha férrea 4. Um conjunto hidráulico 6 para gerar pressão hidráulica para prover um motor 7 é encaixado na mesma. Os puxadores 8 para manobrar a máquina de aparafusar 1 também são conectados à armação da máquina 5. Uma cabeça de parafuso 11 que pode ser girada por meio de um eixo de acionamento 10 é considerada para apertar e afrouxar um parafuso de fixação de trilho 9.

[024] O conjunto hidráulico 6 compreende um motor de combustão 12 e uma bomba hidráulica 13 e é protegido por uma carenagem 14 a fim de limitar exposição de um operador ao ruído. O motor 7 projetado como um motor hidráulico é conectado ao conjunto hidráulico 6 por meio de linhas hidráulicas não ilustradas aqui.

[025] Um controlador 15 com elementos e exibições de operação para definir um torque 16 a ser aplicado é arranjado na área dos puxadores 8. O controlador 15 é conectado ao motor 7 ou às válvulas de controle do motor 7 por meio de linhas não ilustradas aqui. Linhas de conexão para o conjunto hidráulico 6 e para um dispositivo de medição 17 também são consideradas. O último é integrado a um suporte de torque 18 no exemplo de modalidade.

[026] A funcionalidade do dispositivo de medição 17 será agora explicada detalhadamente com referência para as figuras 2 e 3. O motor 7 é montado para rotação em volta de um eixo geométrico de eixo 20 em relação à armação da máquina 5 por meio de um rolamento de roletes 19. Assim que o torque 16 é aplicado à cabeça de parafuso 11 por meio do motor 7 um momento de reação 21 age na armação da máquina 5. Especificamente, isto consiste de um momento de torção em cada caso, ocorrendo em ambas as extremidades da linha de transmissão entre o motor 7 e a cabeça de parafuso 11.

[027] O momento de reação 21 é registrado por meio do dispositivo de medição 17, o qual, por exemplo, compreende uma célula de carga projetada como um componente do suporte de torque tal como haste 18. Por causa do suporte do motor 7 por meio do suporte de torque 18 uma força de suporte 22 age em uma direção longitudinal do suporte de torque 18. Uma multiplicação desta força de suporte 22 por uma distância de braço de alavanca 23 é igual ao momento de reação 21. O torque 21 é limitado simplesmente e de forma precisa deste modo.

[028] Especificamente, o controle do motor 7 projetado como um motor hidráulico é realizado em um modo em que o controlador 15 provê uma válvula de limitação de pressão hidráulica com um valor limite. Deste modo a pressão hidráulica é limitada a um valor que produz o torque 16 a ser aplicado de acordo com a especificação do motor hidráulico. Assim que a pressão máxima é alcançada e o motor hidráulico para durante um processo de aperto o momento de reação 21 registrado durante o mesmo é usado para ajustar o valor limite. Se o torque 16 deduzido do momento de reação 21 registrado for, por exemplo, muito baixo, um valor limite maior é fornecido para a válvula de limitação de pressão para o próximo processo de aperto.

[029] Também estão incluídas na invenção várias outras modalidades. Um motor elétrico com um fornecimento de energia elétrica correspondente, por exemplo, pode ser considerado em vez de um motor hidráulico. Um conjunto gerador é então arranjado na armação da máquina 5 em vez de um conjunto hidráulico 6. A boa capacidade de controle do motor elétrico permite controle de motor simplificado, em que o valor de medição medido pelo dispositivo de medição 17 é fornecido para o controlador 15 e comparado continuamente a um valor limite. O valor limite aqui corresponde ao torque 16 fornecido, com o qual o parafuso de fixação de trilho 9 é para ser apertado.

[030] O valor limite pode ser ajustado infinitamente ou em linha com uma escala predeterminada para adaptar a máquina de aparafusar 1 às exigências pertinentes. Também pode ser vantajoso comparar continuamente o valor de medição com um valor limiar que é menor que o valor limite predeterminado. Quando este valor limiar é alcançado o controlador 15 reduz a velocidade de rotação do motor 7 a fim de mascarar efeitos dinâmicos ao aplicar o torque máximo 16.

[031] Em uma manifestação não ilustrada aqui o motor 7 é conectado fixado ou de modo móvel a um dispositivo de recebimento, em que o dispositivo de medição 17 é integrado ao dispositivo de recebimento. Também pode ser considerado aqui que o dispositivo de recebimento é suportado de modo móvel em relação à armação da máquina 5 e que forças de suporte ou momentos de suporte agindo no dispositivo de recebimento são medidos. O momento de reação 21 do motor 7 pode então ser determinado facilmente por meio de uma geometria conhecida do dispositivo de recebimento.

[032] Suporte do motor 7 em relação à armação da máquina 5 pode ser realizado em muitos modos. É crucial aqui para a presente invenção que um valor de medição seja medido ou que vários valores de medição sejam medidos com o dispositivo de medição 18, dos quais o momento de reação 21 do motor 7 pode ser determinado por meio da geometria do arranjo de suporte.

Claims

1. Máquina de aparafusar (1) para apertar ou afrouxar parafusos de fixação de trilho (9) com uma armação da máquina (5) que pode ser deslocada ao longo de uma linha férrea (3), com puxadores (8) para manobra e com um motor (7) para aplicar torque (16) a uma cabeça de parafuso (11) assim como com um dispositivo para limitação de torque, caracterizada pelo fato de que um dispositivo de medição (17) para registrar um momento de reação (21) do motor (7) em relação à armação da máquina (5) é arranjado, e em que o motor (7) é controlado para limitar o torque (16) dependendo do momento de reação (21).

2. Máquina de aparafusar (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de medição (17) compreende uma célula de carga para medir uma força agindo no motor (7).

3. Máquina de aparafusar (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o motor (7) é um motor hidráulico ou um motor elétrico.

4. Máquina de aparafusar (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que um controlador (15) é considerado, o qual é provido com um valor de medição proporcional ao momento de reação (21), e em que o controlador (15) é equipado para controlar o motor (7) dependendo do valor de medição.

5. Máquina de aparafusar (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a cabeça de parafuso (11) é conectada a um eixo de acionamento (10) do motor (7) em um modo travado rotativamente.

6. Máquina de aparafusar (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o motor (7) é montado na armação da máquina (5) para rotação em volta de um eixo geométrico predeterminado.

7. Máquina de aparafusar (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o motor (7) é montado para rotação em volta de um eixo geométrico de eixo (20) do motor (7).

8. Máquina de aparafusar (1), de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que o motor (7) é montado na armação da máquina (5) por meio de um rolamento de roletes (19).

9. Máquina de aparafusar (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que o motor (7) é suportado em relação à armação da máquina (5) por meio de um suporte de torque (18) e em que o dispositivo de medição (17) é projetado para registrar uma força de suporte (22) aplicada por meio de um suporte de torque (18).

10. Máquina de aparafusar (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de medição (17) é integrado ao suporte de torque (18).

11. Máquina de aparafusar (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o motor (7) é encaixado a um dispositivo de recebimento da armação da máquina (5) e em que o dispositivo de medição (17) em particular é integrado ao dispositivo de recebimento.

12. Método para operar uma máquina de aparafusar (1), conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que o torque (16) é aplicado à cabeça de parafuso (11) por meio do motor (7), caracterizado pelo fato de que o momento de reação (21) do motor (7) em relação à armação da máquina (5) é registrado por meio do dispositivo de medição (17), e em que o motor (7) é controlado para limitar o torque (16) dependendo do momento de reação (21).

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que, para registrar o momento de reação (21), um valor de medição para uma força agindo no motor (7) é medido por meio de uma célula de carga, em que o valor de medição é fornecido para um controlador (15), e em que o controlador (15) controla o motor (7) dependendo do valor de medição.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o controlador (15) é provido com um valor limite ajustável e em que o motor (7) é desativado assim que o valor de medição alcança o valor limite.

15. Método, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o controlador (15) provê uma válvula de limitação de pressão hidráulica com um valor limite, em que um motor hidráulico funciona até que o valor limite seja alcançado, em que o momento de reação registrado quando o motor hidráulico é parado é comparado a um momento alvo, e em que o controlador (15) fornece um valor limite ajustado dependendo desta comparação.