CH644168A5 - Gleisstopfmaschine mit stopftiefensteuerung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fahrbare Maschine gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist - z. B. gemäss CH-PS 342981 - seit langem bekannt, den Höhenverstellbereich eines Stopfaggregates durch verstellbare Anschläge nach unten hin zu begrenzen, um dadurch die Eintauchtiefe der Stopfwerkzeuge, den jeweiligen Erfordernissen bzw. örtlichen Gegebenheiten entsprechend, verändern zu können. Als verstellbare Anschläge kommen sowohl rein mechanische Anordnungen, wie gegeneinander verschiebbare Keile, als auch mit Druckmittel beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Anordnungen in Betracht. Besonders die letztgenannte Ausführung eignet sich für eine Fernverstellung des Begrenzungsanschlages vom Bedienerstand der Maschine aus.

Weiter ist- gemäss CH-PS 307909 - eine Gleisstopfmaschine bekannt, bei welcher der Werkzeugträger jedes Stopfaggregates eine nach oben sich erstreckende Gewindestange trägt, auf die ein mit Muttergewinde versehener Anschlag aufgeschraubt ist, der mit am Maschinenrahmen angeordneten Gegenaschlägen zusammenwirkt. Zur Grobeinstellung der gewünschten Absenktiefe sind zwei wahlweise einsetzbare Gegenaschläge unterschiedlicher Höhe vorgesehen. Die Feineinstellung erfolgt durch Verdrehen des auf die Gewindestange aufgeschraubten Anschlags. Diese bekannte Anordnung weist aber zahlreiche Nachteile auf. Abgesehen davon, dass die Gewindestange bei Erreichen der unteren Endlage des Stopfaggregates, d. h. beim Anlaufen des Anschlags an den betreffenden Gegenaschlag, einer übermässigen stossweisen Zugbeanspruchung durch die Massenkräfte des sich rasch abwärtsbewegenden Stopfaggregates ausgesetzt ist, besteht auch keine Möglichkeit einer kontinuierlichen Verstellung der Eintauchtiefe der Stopfwerkzeuge während des Betriebes. Durch die hohen Beanspruchungen ist mit starkem Verschleisserscheinungen und dadurch bedingten, oftmaligen Betriebsstörungen zu rechnen.

Weiterhin ist es- gemäss CH-PS 379 547 -bekannt, an einer Gleisstopfmaschine innerhalb des Höhenverstellbereiches der Stopfaggregate, insbesondere im oberen und unteren Endbereich, von Fortsätzen des Werkzeugträgers betätigbare Schaltorgane am Maschinenrahmen anzuordnen, welche zur Steuerung der verschiedenen Arbeitsfunktionen der Maschine sowie zur Begrenzung des vertikalen Verstellbereiches des Stopfaggrega-tes dienen.

Schliesslich ist es-gemäss AT-PS 290599-insbesondere bei Gleisricht- und Nivellier-Stopfmaschinen bereits bekannt, zur Erfassung der relativen Lage einer als Bezugsbasis dienenden Drahtsehne in bezug auf ein Messfahrgestell ein Drehpotentiometer zu verwenden, welches mit einem, quer zu der Drahtsehne verlaufenden un mit dieser bewegungsverbundenen endlosen Seilrollenzug in Verbindung steht. Derartige Seilzug-Drehpotentiometer werden - in vertikaler Einbaulage - bei Gleisstopfmaschinen auch bereits zur Steuerung bzw. Überwachung der Höhenstellungen des Werkzeugträgers bzw. der Stopfwerkzeuge verwendet.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass eine vollständige Beherrschung der Vertikalbewegungen, insbesondere des Eintauchvorganges und der exakten Einhaltung einer gewünschten Absenktiefe der Stopfwerkzeuge, mit den bekannten Anordnungen und steuerungstechnischen Mitteln allein nicht möglich ist. Eine optimale Steuerung dieser Vorgänge setzt voraus, dass nicht nur zahlreichen, einander sogar zum Teil widersprechenden arbeits-bzw. steuerungstechnischen Anforderungen entsprochen, sondern auch der Einfluss der örtlich stark unterschiedlichen Schotterverhältnisse auf den Eintauch- und Stopf vorgang mitberücksichtigt wird. Eine vom arbeitstechnischen sowie bedienungs-mässigen Standpunkt her optimale Steuerung sollte dabei folgende Anforderungen erfüllen:

Sie sollte eine einfache, bequeme Vorwahl der jeweils gewünschten, maximalen Absenktiefe des Stopfaggregates bzw. Eintauchtiefe der Stopfwerkzeuge vom Bedienersitz des Maschinisten aus ermöglichen. Das Absenken des Stopfaggregates aus seiner oberen Endlage sollte zwar möglichst rasch, aber dennoch sanft erfolgen. Das Aggregat soll sodann auf eine möglichst hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden, damit das Eintauchen der Stopfwerkzeuge in den Schotter mit möglichst hoher Energie erfolgt. Das weitere Absenken der Stopfwerkzeuge bis in die vorgewählte Eintauchtiefe sollte zwar möglichst wenig Zeit beanspruchen, jedoch mit allmählich abnehmender Geschwindigkeit vor sich gehen, um Stossbelastungen des Maschinenrah2

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mens beim Anhalten des Stopfaggregates in der vorbestimmten Tiefenposition zu vermeiden. Insbesondere aber sollte die genaueste Einhaltung der voreingestellten maximalen Eintauchtiefe, unabhängig von der jeweiligen Beschaffenheit des Schotterbettes und sonstiger variabler Einflussgrössen, wie beispielsweise der Viscosität des die verschiedenen Werkzeugantriebe beaufschlagenden hydraulischen Mediums, gewährleistet sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine fahrbare Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche den obigen Anforderungen hinsichtlich einer optimalen Steuerung der vertikalen Arbeitsbewegungen des Stopfaggregates bzw. der Stopfwerkzeuge voll und ganz entspricht. Die erfindungsgemässe Maschine ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet. Dadurch ergibt sich erstmals und auf überraschend einfache Art und Weise die Möglichkeit, durch ständigen Vergleich des die jeweiligen Höhenstellungen des Werkzeugträgers kennzeichnenden Ist-Wertes mit dem der gewünschten Eintauchtiefe entsprechenden Soll-Wert ein Steuersignal zu gewinnen, welches innerhalb des Steuergerätes durch zusätzliche Werteingaben im Sinne einer gewünschten Charakteristik der Höhenverstellbewegung, insbesondere des Absenkvorganges des Stopfaggregates, moduliert und sodann unmittelbar zur Steuerung des dem hydraulischen Höhenverstellantrieb zugeordneten, stufenlos regelbaren Durchflussventils herangezogen werden kann.

Im Gegensatz zu dem Verhalten der üblicherweise im Steuerkreis des hydraulischen Höhenverstellantriebes gelegenen Abschaltventile, die also lediglich eine Offen- und eine Schliessstel-lung aufweisen und daher im Augenblick des Abschaltens die Absenk- bzw. Hebebewegung des Stopfaggregates abrupt stoppen, kann einen stufenlos regelbaren Durchflussventil jede beliebige Regelcharakteristik aufgeprägt werden, und zwar insbesondere im Sinne einer zunehmenden Verzögerung bzw. Dämpfung der Abwärtsbewegung der Stopfwerkzeuge vom Augenblick des Eintauchens in den Schotter bis zum Erreichen der voreingestellten maximalen Absenktiefe. Diese Beherrschung der letzten Phase der Absenkbewegung erlaubt erstmals ein millimetergenaues, strossfreies Anhalten des Stopfaggregates bzw. der Stopfwerkzeuge in der vorgesehenen, maximalen Tiefenposition, d.h. also im Augenblick der Übereinstimmung von Ist-Wert und Soll-Wert.

Da die Geschwindigkeitsregelung sowohl beim Absenken als auch beim Anheben des Stopfaggregates durch Regelung des Durchflusstromes durch das Ventil erfolgt und dabei der auf den Höhenverstellantrieb wirksame hydraulische Druck praktisch über den gesamten Verstellbereich in voller Grösse unverändert wirksam bleibt, steht auch zu Beginn des Eintauchvorganges bis zum Erreichen der vorbestimmten Eintauchtiefe die volle Kraft des Höhenverstellantriebes, zuzüglich der Gewichts- und Massenkräfte des Stopfaggregates, zur Vergügung. Das bedeutet aber, dass unterschiedliche Schotterverhältnisse (harte oder weiche Bettung, grosse bzw. geringe Schottermengen, mehr oder weniger starker Verschmutzungsgrad, unterschiedliche Korn-grössen und/oder ungleichmässige Schotterverteilung) auf die entscheidenste Phase des Absenk Vorganges, nämlich das Eintauchen der Stopfwerkzeuge und das stossfreie Abstoppen der Absenkbewegung bei Erreichen der vorgewählten Absenktiefe, praktisch keinerlei Einfluss haben.

Auf diese Weise ist eine Kontinuität der Stopfgüte, insbesondere hinsichtlich der jeweils erwünschten Tiefenwirkung der Stopfwerkzeuge, auch über lange Streckenabschnitte gewährleistet.

Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, sowohl für die Ab-senk- als auch für die Hebebewegung des Stopfaggregates einen jeweils gewünschten, optimalen Geschwindigkeitsverlauf vorzugeben, d.h. also, die Beschleunigung bzw. Verzögerung des Aggregates zu Beginn bzw. am Ende seiner vertikalen Verstellbewegung so zu wählen, dass die zur Vermeidung von Stossbela-

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stungen des Maschinenrahmens erforderliche Dämpfung gewährleistet ist.

Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Ist-Wert-Geber zur kontinuierlichen Messwertabgabe über den gesamten Höhenverstellbereich des Werkzeugträgers bzw. der Stopfwerkzeuge und das Steuergerät als, insbesondere elektronische Ist-Soll-Wert-Vergleichsschaltung ausgebildet. Somit steht über den gesamten Höhenverstellbereich ein die jeweilige relative Höhenposition des Werkzeugträgers bzw. der Stopfwerkzeuge gegenüber dem Mschinenrahmen und der vorgewählten Eintauchtiefe kennzeichnendes Steuersignal zur Verfügung, welches nicht nur für eine kontinuierliche Regelung des Durchflussstromes durch das Ventil, sondern zusätzlich zur Steuerung bzw. Auslösung weiterer Arbeitsvorgänge, wie des Hebe- und Richtvorganges, des Stopfbeginns oder der Vorfahrtsbewegung der Maschine herangezogen werden kann. Somit können die bisher für die Steuerung diverser Arbeitsvorgänge und für die Begrenzung des vertikalen Verstellweges des Stopfaggregates vorgesehenen, von am Werkzeugträger angeordneten Nockenbahnen oder Anschlägen betätigbaren Steuer- bzw. Endschalter entfallen, da jeder dieser markanten Schaltstellungen ein entsprechender Wert des Steuersignales zugeordnet werden kann. Die Auslösung der verschiedenen Arbeitsvorgänge erfolgt somit auf elektronischem Wege durch auf diese markanten Werte des Steuersignales ansprechende Schaltorgane, z. B. Schmitt-Trigger. Die letztgenannte Ausgestaltung der Erfindung bietet auch eine höhere Betriebssicherheit, da anstelle von, den Witterungsund sonstigen Ausseneinflüssen ausgesetzten Steuer- bzw. Endschaltern elektronische Schaltorgane verwendet werden, die geschützt innerhalb der Bedienerkabine untergebracht werden können. Ausserdem besteht die Möglichkeit, die Ansprechpegel dieser elektronischen Schaltorgane und damit die Höhenposition des Werkzeugträgers, in welcher der betreffende Arbeitsvorgang ausgelöst werden soll, vom Bedienerpult aus beliebig zu verändern.

Gemäss einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die druckseitigen Ausgänge des - als magnetbetätigtes Proportionalventil ausgebildeten-Ventils je mit einer Zylinderkammer des als doppelt-wirkender Hydraulikzylinder ausgebildeten Höhenverstellantriebes verbunden und die den Zustrom zu jeweils einer der Zylinderkammern regelnden Elektromagnete des Proportionalventils wahlweise mit dem Steuerausgang des Steuergerätes verbindbar sind. Damit werden erstmals die regeltechnischen Vorzüge von Proportionalventilen für eine präzise Steuerung der vertikalen Verstellbewegungen eines Stopfaggregates, insbesondere des Eintauchvorgangesund einer exakten Begrenzung der Eintauchtiefe auf einen vorgesehenen Soll-Wert, für eine Gleisstopfmaschine nutzbar gemacht. Mit Vorteil kann beispielsweise ein 4-Wege-Proportionalventil Type 4WRZ25E (Rexroth) verwendet werden.

Proportionalventile bestehen im wesentlichen aus einem durch Gleichstrommagnete betätigbaren, als Druckregelventil ausgebildeten Vorsteuerventil und einem von diesem gesteuerten, als Stromventil ausgebildeten Hauptventil, welches einen im Ruhezustand von Zentrierfedern in der Mittelstellung gehaltenen Kolben aufweist, dessen Steuerkanten den Druckmittelzustrom zu den angeschlossenen Verbrauchern, im vorliegenden Fall zu den beiden Zylinderkammern des als doppeltwirkender Hydraulikzylinder ausgebildeten Höhenverstellantriebes steuern. Die Charakteristik derartiger Proportionalventile ist derart ausgelegt, dass innerhalb des nutzbaren Verstellbereiches Proportionalität zwischen dem Erregerstrom der Gleichstrommagneten und dem Durchflussstrom durch das Hauptventil besteht. Damit kann das im Steuergerät entsprechend verstärkte Steuersignal unmittelbar zur kontinuierlichen Mengenregelung des der betreffenden Zylinderkammer des Hydraulikzylinders zuströmenden Druckmittels zwischen Null und dem maximalen Durchfluss herangezogen werden. Dabei besteht die Möglichkeit, den

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Druckmittelzustrom kurz vor Erreichen einer der beiden Endstellungen des Werkzeugträgers auf einen Minimalwert zu drosseln, so dass bei Abschalten des betreffenden Regelmagneten im Augenblick des Erreichens der Soll-Lage der Druckmittelzustrom zu der betreffenden Zylinderkammer des Höhenverstell- 5 antriebes schlagartig unterbrochen und das Stopfaggregat präzise in der vorgesehenen Endstellung stillgesetzt wird.

Nach einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das als elektronische Vergleichsschaltung ausgebildete Steuergerät einen ersten Differenzverstärker auf, dessen 10 einer Eingang mit dem Ist-Wert-Geber und dessen anderer Eingang über ein gegebenenfalls verstellbares Zeitglied mit dem Soll-Wert-Geber verbunden ist, und dem über eine Verstärkeranordnung ein zweiter Differenzverstärker nachgeschaltet ist, dessen Differenzeingang mit einem voreinstellbaren Vergleichs- 15 signal beaufschlagt ist, und an dessen Ausgang eine Leistungsstufe angeschlossen ist, deren Ausgang wahlweise mit einem der beiden Elektromagnete des Proportionalventils verbindbar ist. Diese relativ einfache Ausbildung des Steuergerätes ermöglicht es, zu Beginn z.B. des Absenkvorganges den mit dem Ist-Wert zu 20 vergleichenden, voreingestellten Soll-Wert nicht spontan, sondern nach einer beliebigen Zeitfunktion anwachsend, dem ersten Differenzverstärker einzugeben. Somit entsteht am Ausgang dieses Differenzverstärkers als Steuersignal eine allmählich zunehmende Differenzspannung, welche ein allmähliches Aufsteuern des Proportionalventils bis zum vollen Durchflussquerschnitt bewirkt. Das Stopfaggregat erreicht daher nach sanftem Anfahren die für den Eintauchvorgang der Stopfwerkzeuge erwünschte, volle Absenkgeschwindigkeit. Über das Vergleichssignal wird sodann bei einer festgelegten Tiefenposition, beispielsweise etwa 30 120 mm oberhalb der gewünschten Eintauchtiefe, die Aussteuerung des Proportionalventiles bis auf einen Minimal wert zurückgesteuert. Die Abschaltung erfolgt dann spontan bei Übereinstimmung von Ist-Wert und Soll-Wert.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem zweiten Differenzverstärker ein elektronischer Nullschalter zugeordnet, der die Stromzufuhr zu den Elektromagneten des Proportionalventils bei Übereinstimmung der Ausgangssignale von Ist- und Soll-Wert-Geber unterbricht. Damit ist gewährleistet, dass das Proportionalventil genau in der vorgesehenen Tiefenposition 40 unter der Wirkung seiner Zentrierfedern sofort in Schliesstellung gelangt. Der Nullschalter übernimmt damit gleichzeitig die Funktion eines Endschalters, der jede weitere Abwärtsbewegung des Stopfaggegrates, über die gewünschte Eintauchtiefe hinaus, verhindert. 43

Weiter ist es vorteilhaft, wenn eine, wahlweise mit dem Istoder Soll-Wert-Geber verbindbare, insbesondere digitale Anzeigevorrichtung mit auf ein vorbestimmtes Bezugsniveau, z.B. Schienenoberkante, einstellbarer Nullanzeige, vorgesehen ist. Der Bediener der Maschine hat dadurch jederzeit eine Kontroll- 50 möglichkeit sowohl des von ihm voreingestellten Soll-Wertes als auch der tatsächlichen Position des Stopfaggregates in bezug auf das als Null-Wert festgelegte Niveau.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. 55

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Gleisstopf-Nivelliermaschine gemäss der Erfindung.

Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung eines Stopfaggregates der Maschine nach Fig. 1 in unterschiedlichen Höhenpositionen und 60

Fig. 3 ein schematisch vereinfachtes Schaltbild der, das Steuergerät und den hydraulischen Steuerkreis umfassenden Steuereinrichtung der Maschine.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Gleisstopf-Nivellier- und Richtmaschine 1 dargestellt, die mit zwei einachsigen Schienenfahrwer- 65 ken 2 auf dem aus Schienen 3 und Schwellen 4 bestehnden Gleis verfahrbar ist. Das bezüglich der Arbeitsrichtung 5 vordere Schienenfahrwerk 2 ist mit einem eigenen Fahrantrieb 6 ausgestattet. Am vorderen und am hinteren Ende des Maschinenrahmens 7 ist jeweils eine Bedienerkabine 8 bzw. 9 angeordnet. Im vorderen Teil der Maschine 1 sind die Antriebs- und Versorgungseinrichtungen 10 der Maschine untergebracht.

Die Maschine 1 ist mit einem Hebe- und Richtaggregat 11 ausgestattet, welches am Maschinenrahmen 7 mittels eines hydraulischen Höhenverstellantriebes 12 heb- und senkbar angeordnet ist. Das in üblicher Weise ausgebildete Hebe- und Richtaggregat 11 ist mit Spurkranzrollen 13, die gleichzeitig als Richtrollen dienen, am Gleis verfahrbar. Es weist weiter je Schiene 3 zwei voneinander distanzierte, den Schienenkopf an der Schienenaussenseite untergreifbare Heberollen 14 auf. Zum Aufbringen von Seitenrichtkräften ist das Hebe- und Richtaggregat 11 quer zum Gleis verstellbar ausgebildet und mit nicht dargestellten Seitenrichtzylindern verbunden. Mittels des Hebe-und Richtaggregates 11 wird das im Bereich des vorderen Schienenfahrwerkes 2 noch unkorrigierte Gleis der Höhe und der Seite nach in die Soll-Lage verbracht.

Die Maschine 1 weist je Schiene 3 ein Stopfaggregat 15 auf, welches mit dem Maschinenrahmen 7 höhenverstellbar verbunden ist. Der Werkzeugträger 15 des Stopfaggregates 15 ist zu diesem Zweck längs zweier vertikaler Führungssäulen 17 geführt, welche über einen Hilfsrahmen 18 mit dem Maschinenrahmen 7 fest verbunden sind. Zum Absenken bzw. Anheben des Stopf aggregates 15 ist ein als doppeltwirkender Hydraulikzylinder ausgebildeter Höhenverstellantrieb 19 vorgesehen, dessen Kolbenstange 20 mit dem Werkzeugträger 16 und dessen Zylinder 21 mit dem Maschinenrahmen 7 gelenkig verbunden ist. Am Werkzeugträger sind einander paarweise gegenüberliegende Stopfwerkzeuge 22 gelagert, die jeweils aus einer, um eine horizontale, quer zum Gleis verlaufende Achse 23 schwenkbaren Halterung 24 und wenigstens einem, an der Halterung 24 lösbar befestigten Stopfpickel 25 bestehen. Je Schienenseite ist wenigstens ein derartiges Stopf werkzeugpaar vorgesehen, um die jeweils dazwischenliegende Schwelle 4 im Kreuzungsbereich mit der Schiene 3 unterstopfen zu können.

Das obere Ende jeder Stopfwerkzeughalterung 24 ist über einen als Hydraulikzylinder ausgebildeten Beistellantrieb 26 mit einem am Werkzeugträger 16 zentral angeordneten, insbesondere als Exzenterwellenanordnung ausgebildeten Vibrationsantrieb 27 gelenkig verbunden. Mittels der Beistellantriebe 26 kann den Stopfpickeln 25 in bekannter Weise eine von den Schwingungen des Vibrationsantriebes 27 überlagerte, zangenartige Schliessbewegung im Sinne der Pfeile 28 erteilt werden.

In der bezüglich der Arbeitsrichtung 5 hinteren Bedienerkabine 9 ist die, insgesamt mit 29 bezeichnete Steuereinrichtung der Maschine 1 untergebracht. Sie besteht im wesentlichen aus einem hydraulischen Steuerkreis 30 und einem mit diesem verbundenen Steuergerät 31, dem ausserdem eine, z.B. digitale Anzeigevorrichtung 32 zugeordnet ist. Zur Druckmittelversorung des hydraulischen Steuerkreises 30 ist dieser über eine Druckleitung 33 mit den Versorgungseinrichtungen 10 verbunden. Von den insgesamt vorhandenen Hydraulikleitungen zu den verschiedenen Maschinenantrieben sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nur die beiden Steuerleitungen 34 und 35 eingezeichnet, über die der Höhenverstellantrieb 19 mit dem hydraulischen Steuerkreis 30 verbunden ist.

Die Maschine 1 ist weiter mit einem Nivelliersystem ausgestattet, welches im Falle des Ausführungsbeispieles aus einer Drahtsehne 36 besteht, deren vorderes und hinteres Ende jeweils über ein am Gleis geführtes Tastorgan 37, dem Höhenverlauf des Gleises entsprechend, geführt ist. Ein weiteres, zwischen dem Hebe- und Richtaggregat 11 und dem Stopfaggregat 15 angeordnetes, am Gleis geführtes Tastorgan 38 trägt an seinem oberen Ende ein, insbesondere als Drehpotentiometer ausgebildetes Messorgan 39, welches die Abweichung der Ist-Höhenlage des Gleises im Bereich des Tastorganes 38 gegenüber der die Soll-Höhenlage verkörpernden Drahtsehne 36 zu ermitteln gestattet.

und welches das Ausmass der Hebung des Gleises mittels des Hebe- und Richtaggregates 11 steuert.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ist-im Sinne der Erfindung-jedes Stopfaggregat 15 mit einem, als Seilzug-Drehpotentiometer ausgebildeten Ist-Wert-Geber 40 für die Überwachung der Stopfwerkzeug-Tiefen- bzw. Höhenstellungen ausgestattet. Dieser Ist-Wert-Geber 40 ist neben dem Stopfaggregat 15 in vertikaler Einbaulage am Hilfsrahmen 18 der Maschine 1 befestigt. Er weist einen, an einer vertikalen Führungsstange 41 gleitbaren Schieber 42 auf, mit dem ein, am Werkzeugträger 16 abstehend angeordneter Mitnehmer 43 in Eingriff steht. Der Schieber 42 ist mit dem, im Inneren des Ist-Wert-Gebers 40 geschützt angeordneten Seilzug 44 antriebsverbunden, von dessen oberer Seilrolle die Drehbewegung des Drehpotentiometers 45 abgeleitet ist. Das Drehpotentiometer 45 ist über eine Leitung 46 mit dem Regel- bzw. Steuergerät 31 verbunden.

In Fig. 2 sind das Stopfaggregat 15 sowie der Ist-Wert-Geber 40 in ihrer oberen, dem Ruhezustand entsprechenden Endlage mit vollen Linien dargestellt. Drei weitere, markante Tiefen- bzw. Höhenstellungen des Stopfaggregates 15 sind durch gestrichelte Darstellung der die Stopfplatten 47 aufweisenden, unteren Enden der Stopfpickel 25 angedeutet. Die entsprechenden Positionen der Ist-Wert-Geber 40 sind mit den Ziffern 48-51 bezeichnet. Die Position 48 entspricht dabei der oberen Endlage des Stopfaggregates 15, die Position 49 jener Stellung, in der sich die unteren Kanten der Stopfplatten 47 in Höhe der Schienenoberkante 52 befinden, die Position 50 entspricht dem Augenblick des Eintauchens der Stopfpickel 25 in das Schotterbett 53 und die Position 51 entspricht einer vorgewählten, gewünschten Eintauchtiefe der Stopfpickel 25 in den Schotter. Jeder dieser Positionen entspricht ein bestimmtes Ausgangssignal des Ist-Wert-Gebers 40. Mit Hilfe dieses Ausgangssignals wird die Höhenverstellbewegung, insbesondere der Absenkvorgang, des Stopfaggregates 15 über die in Fig. 3 dargestellte Anordnung gesteuert.

Gemäss Fig. 3 ist das Steuergerät 31 als elektronische Vergleichsschaltung ausgebildet, die einen ersten Differenzverstärker 54 aufweist, dessen einer Eingang mit dem vom Ist-Wert-Geber 40 gelieferten, über einen Verstärker 55 mit Null-Einstell-glied 56 geführten Steuersignal beaufschlagt ist. Der andere Eingang des ersten Differenzverstärkers 54 ist über einen Umschalter 57 wahlweise mit einem, dem Hebevorgang zugeordneten einstellbaren Zeitglied 58 oder über ein, dem Absenkvorgang zugeordnetes Zeitglied 59 mit einem voreinstellbaren Soll-Wert-Geber 60 für die gewünschte Eintauchtiefe verbindbar. Dem ersten Differenzverstärker 54 sind in Parallelschaltung ein dem Hebevorgang zugeordneter, einstellbarer Verstärker 61 sowie ein dem Absenkvorgang zugeordneter, Verstärker 62 nachgeschaltet, die wahlweise über einen Umschalter 63 mit dem ersten Eingang eines zweiten Differenzverstärkers 64 verbindbar sind. Der zweite Eingang dieses Differenzverstärkers 64 ist mit einem Vergleichssignal eines Spannungsteilers 65 beaufschlagt. In Parallelschaltung zu den beiden Eingängen des zweiten Differenzverstärkers 64 ist ein Nullschalter 66 vorgesehen, der über einen Umschalter 67 ein Relais 68 mit Schaltkontakt 69 ansteuert.

Dem zweiten Differenzverstärker 64 ist eine Leistungsstufe 70 nachgeschaltet, die über einen Umschalter 71 wahlweise mit einem der beiden Steuerausgänge 72 bzw. 73 des Regel- bzw. Steuergerätes 31 verbindbar ist.

Das Steuergerät 31 umfasst weiter Schaltorgane zur selbsttätigen Auslösung von Arbeitsvorgängen, beispielsweise des Hebe-und Richtvorganges und des Stopfbeginns. Im Falle des Ausführungsbeispieles ist als Schaltorgan für den Hebe- und Richtvorgang ein Schmitt-Trigger 74 mit einstellbarem Ansprechpegel vorgesehen, welcher mit dem über den Verstärker 55 geführten Steuersignal des Ist-Wert-Gebers 40 beaufschlagt ist. Dieser Schmitt-Trigger 74 steuert ein Relais 75 mit im Steuerstromkreis

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des Hebe- und Richtaggregates 11 gelegenem Schaltkontakt 76 an.

Als Schaltorgan für den Stopfbeginn ist ein weiterer Schmitt-Trigger 77 vorgesehen, dessen einer Eingang gleichfalls mit dem über den Verstärker 55 geführten Steuersignal des Ist-Wert-Gebers 40 beaufschlagt ist, und dessen zweiter Eingang direkt mit dem Soll-Wert-Geber 60 verbunden ist. Der Schmitt-Trigger 77 steuert ein Relais 78 mit im Steuerstromkreis der Beistellantriebe 26 der Stopfwerkzeuge 22 gelegenem Schaltkontakt 79 an.

In Fig. 3 sind sämtliche Umschalter 57,63,67 und 71 in der Position für Heben des Stopfaggregates eingezeichnet. Um alle diese Umschalter in die Position für Absenken des Stopfaggrega-tes zu bringen, ist ein über das Fusspedal 80 vom Bediener der Maschine ansteuerbares Hauptrelais 81 vorgesehen, mit dem die Umschalter 57,63,67 und 71 - wie mit gestrichelten Linien angedeutet - bewegungsverbunden sind.

Aus Fig. 3 ist weiter der Anschluss der Anzeigevorrichtung 32 am Steuergerät 31 ersichtlich. Über einen Wahlschalter 82 kann die Anzeigevorrichtung 32 entweder mit dem über den Verstärker 55 geführten Steuersignal des Ist-Wert-Gebers 40 beaufschlagt oder direkt mit dem Soll-Wert-Geber 60 verbunden werden. Zweckmässigerweise wird der Ist-Wert Null mittels des Null-Einstell-gliedes 56 derart eingestellt, dass er einer markanten Tiefenbzw. Höhenstellung des Stopfaggregates, z.B. der Position 49 entspricht, in welcher sich die Stopfpickelunterkanten in Höhe der Schienenoberkante befinden.

Der in Fig. 3 stark vereinfacht dargestellte, hydraulische Steuerkreis 30 umfasst im wesentlichen ein elektromagnetisch betätigbares 4-Wege-Proportionalventil 83, welches über eine Druckleitung 84 mit dem von einer Pumpe 85 aus einem Behälter 86 geförderten, hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar ist. Als besonders zweckmässig hat sich ein 4-Wege-Proportional-ventil, Bauart 4 WRZ 25 E (Rexroth), mit einem Nenndurchfluss von 240 1/min und einem Nennstrombereich von 240-270 m A erwiesen. Die Druckmittel-Rückführleitung zum Behälter 86 ist mit 87 bezeichnet. Die druckseitigen Ausgänge des Proportionalventils 83 sind über die beiden Steuerleitungen 34 und 35 mit der oberen bzw. unteren Zylinderkammer 88 bzw. 89 des hydraulischen Höhenverstellantriebes 19 des Stopfaggregates 15 verbunden. Die Ansteuerung der den Druckmittelzustrom zu den Zylinderkammern 88 bzw. 89 regelnden, nicht dargestellten Elektromagnete des Proportionalventils 83 erfolgt über Verbindungsleitungen 90 bzw. 91, welche mit den Steuerausgängen 72 bzw. 73 des Regel- bzw. Steuergerätes 31 verbunden sind.

In Verbindung mit Fig. 2 ergibt sich für die Steuereinrichtung nach Fig. 3 folgende Funktionsweise:

Vorbereitung des Absenkvorganges:

Das Stopfaggregat 15 befindet sich in Position 48 (Fig. 2). Der Soll-Wert-Geber 60 wird auf die gewünschte Absenktiefe (Position 51 gemäss Fig. 2) eingestellt. Die Nullwert-Anzeige wird mittels des Einsteligliedes 56 auf ein vorbestimmtes Niveau, z. B. Position 49, eingestellt. Darüberliegende Höhenpositionen scheinen an der Anzeigevorrichtung 32 als positive Werte, darunterliegende Stellungen als negative Werte auf. Die An-sprechpegel der beiden Schmitt-Trigger 74 bzw. 77 werden auf die jeweils gewünschten Werte, d. h. auf jene Höhenpositionen, in welchen der Hebe- und Richtvorgang bzw. der Stopfvorgang beginnen sollen, eingestellt. Weiters wird mit dem Spannungsteiler 65 an den zweiten Differenzverstärker 64 ein Vergleichssignal angelegt. Dieses Vergleichssignal ist so bemessen, dass das in der Leistungsstufe 70 verstärkte Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers 64 gerade noch den Strombedarf des dem Absenkvorgang zugeordneten Regelmagneten des Proportionalventils 83 für minimalen Druckmittelzufluss über die Steuerleitung 34 zur oberen Zylinderkammer 88 des Höhenverstellantriebes 19 deckt.

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Sanftes Anfahren des Stopfaggregates aud der oberen Endlage:

Durch Betätigung des Fussschalters 80 durch den Bediener der Maschine werden sämtliche Umschalter 57,63,67 und 71 in Position «Absenken» gebracht. Zugleich wird der Vergleich des vom Geber 40 gelieferten Ist-Wertes mit dem Soll-Wert des Gebers 60 eingeleitet. Der Soll-Wert wird aber nicht sofort mit voller Grösse, sondern nach einer, durch das Zeitglied 59 vorgegebenen Zeitfunktion, allmählich anwachsend an den zweiten Eingang des ersten Differenzverstärkers 54 gelegt. Zwischen Ist-und Soll-Wert entsteht eine zunehmende Differenzspannung im ersten Differenzverstärker 54, die über den Verstärker 62, den zweiten Differenzverstärker 64, die Leistungsstufe 70, den Steuerausgang 72 und die Verbindungsleitung 90 den Regelmagneten für «Absenken» mit zunehmender Stromstärke ansteuert. Infolgedessen wird der oberen Zylinderkammer 88 des Höhenverstellantriebes 19 über die Steuerleitung 34 eine allmählich anwachsende Druckmittelmenge zugeführt, so dass sich die Kolbenstange 20 samt dem Werkzeugträger 16 mit zunehmender Geschwindigkeit nach abwärts bewegt. Sobald die Differenz zwischen Ist- und Soll-Wert ihr Maximum erreicht, wird das Proportionalventil 83 voll ausgesteuert und die Kolbenstange 20 bzw. das Stopfaggregat 15 erreichen ihre maximale Absenkgeschwindigkeit.

Hebe- und Richtvorgang:

Sobald die Differenz zwischen Ist- und Soll-Wert den Ansprechpegel des Schmitt-Trigger 74 überschreitet, zieht das Relais 75 an und schliesst den Schaltkontakt 76. Damit wird das Hebe- und Richtaggregat 11 zugeschaltet und das Gleis, unmittelbar vor dem Stopfaggregat 15, der Höhe und der Seite nach ausgerichtet.

Das Stopfaggregat 15 hat inzwischen die Null-Position 49 durchfahren und die Position 50 erreicht, in welcher der Eintauchvorgang der Stopfpickel 25 im Schotterbett 53 beginnt.

Eintauchvorgang und Verzögerung (Dämpfung) der Absenkbewegung:

Bei Erreichen einer festgelegten Tiefenposition (z. B. etwa 120 mm oberhalb der gewünschten, am Soll-Wert-Geber 60 voreingestellten Eintauchtiefe) wird die Aussteuerung des Proportionalventils 83 innerhalb des Restweges vom Maximalwert bis auf den, dem Vergleichssignal des Spannungsteilers 65 entsprechenden Minimalwert zurückgesteuert. Der Durchfluss durch das Ventil 83 über die Steuerleitung 34 zur Zylinderkammer 88 nimmt dabei bis auf einen Minimalwert ab. Im Augenblick der genauen Übereinstimmung des Ist-Wertes mit dem Soll-Wert (Differenz Null) spricht der Null-Schalter 66 an und schaltet den Steuerstrom für das Proportionalventil 83 gänzlich auf Null. Das Proportionalventil 83 sperrt den Druckmittelzufluss über die Steuerleitung 34 zur Zylinderkammer 88 ab und das Stopfaggre-gat 15 kommt millimetergenau in der Position 51, also in der voreingestellten Soll-Eintauchtiefe, strossfrei zum Stillstand.

Beginn des Stopfvorganges:

Sobald die Differenz von Soll- und Ist-Wert den Ansprechpegel des Schmitt-Trigger 77 überschritet, wird das Relais 78 angesteuert und durch Schliessen des Schaltkontaktes 79 der Stopfvorgang eingeleitet. Bei Verwendung eines Schmitt-Trig-gers 77 mit einstellbarem Ansprechpegel kann der Beginn des Stopfvorganges gegebenenfalls so vorverlegt werden, dass die Beistellantriebe 26 bereits einige Zentimeter vor Erreichung der voreingestellten Eintauchtiefe (Position 51) ansprechen, wie in Fig. 2 für die unterste Stellung der Stopfpickel 25 angedeutet. Dadurch wird bei sehr hartem Schotterbett 53 das Eindringen der Stopfpickel 25 bis zum voreingestellten Soll-Wert erleichtert, so dass kein wesentlicher Zeitverlust auftreten kann.

Rückkehr des Stopfaggregates in die obere Endlage:

Durch Loslassen des Fussschalters 80 oder automatischem Befehl zum Auffahren des Stopfaggregates 15 werden sämtliche Umschalter 57,63,67 und 71 in die aus Fig. 3 ersichtliche Stellung für «Heben» des Stopfaggregates umgesteuert. Ein vorgegebener, oberer Endlagen-Soll-Wert wird über das dem Hebevorgang zugeordnete Zeitglied 58, allmählich anwachsend, an den zweiten Eingang des ersten Differenzverstärkers 54 anglegt. Damit erfolgt auch beim Anheben des Aggregates ein sanftes Anfahren aus der unteren Endlage (Position51). Das Steuergerät31 kann weitere Schaltorgane, ähnlich den Schmitt-Triggern 74 bzw. 77 enthalten, die bei Erreichen einer vorbestimmten Höhenposition des Stopfaggregates 15 selbsttätig die schrittweise Vorfahrtsbewegung der Maschine 1 in Arbeitsrichtung 5 zur nächsten Stopfstelle auslösen. Vor Erreichen der oberen Endlage (Position 48) wird die Aufwärtsbewegung des Stopfaggregates 15 in analoger Weise zum Absenkvorgang über den zweiten Differenzverstärker 64 verzögert bzw. gedämpft, so dass auch beim Erreichen der oberen Endlage ein stossfreies Anhalten des Stopfaggregates 15 gewährleistet ist.

Während des Betriebes kann die Position des Stopfaggregates 15 an der Anzeigevorrichtung 32 laufend überwacht werden.

Das Steuergerät 31 kann darüberhinaus auch noch zusätzliche Relais enthalten, welche die Information «Stopfaggregat oben» bzw. «Stopfaggregat Mitte» und «Stopfaggregate unten» für den Bediener der Maschine 1 ersichtlich machen und welche damit die bisher üblichen End- bzw. Steuerschalter ersetzen.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die in Fig. 3 nur beispielsweise gezeigte Vergleichsschaltung durch ein Steuergerät anderweitiger Art zu ersetzen, welches in gleicher Weise zur Steuerung eines Proportionalventils oder einer, diesem äquivalenten Ventilanordnung geeignet ist. Die Erfindung beschränkt sich auch nicht auf eine Steuereinrichtung für Ein-schwellen-Gleisstopfmaschinen, sondern ist auch mit besonderem Vorteil für Mehrschwellen-Gleisstopfmaschinen sowie für spezielle Maschinentypen für die Bearbeitung von Gleisweichen und -kreuzungen geeignet. Selbstverständlich kann auch die Bauart, insbesondere des Ist-Wert-Gebers, von der dargestellten und beschriebenen Anordnung abweichen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. 644168

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Fahrbahre Maschine zum Unterstopfen der Schwellen eines Gleises, mit wenigstens einem- am Maschinenrahmen durch einen hydraulischen Höhenverstellantrieb (19) heb-und senkbar angeordneten - Stopfaggregat (15), welches an einem Werkzeugträger gelagerte und in das Schotterbett eintauchbare Stopfwerkzeuge aufweist, sowie mit einer Einrichtung (29) zur Steuerung des Höhenverstellantriebes und Überwachung der Höhenstellungen bzw. der Eintauchtiefe der Stopfwerkzeuge, die einen Ist-Wert-Geber (40) und einen hydraulischen Steuerkreis (30) mit Schalt- und Steuerorganen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (29) ein mit einem einstellbaren Soll-Wert-Geber (60) für die gewünschte Eintauchtiefe (51) bzw. Höhenstellung und mit dem Ist-Wert-Geber verbundenes Steuergerät (31) umfasst, und dass der hydraulische Steuerkreis (30) ein für einen stufenlos regelbaren Durchfluss ausgebildetes Ventil (83) enthält.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert-Geber (40) zur kontinuierlichen Messwertabgabe über den gesamten Höhenverstellbereich des Werkzeugträgers (16) bzw. der Stopfwerkzeuge (22) und das Steuergerät (31) als insbesondere elektronische Ist-/Soll- Wert-Vergleichsschaltung ausgebildet ist.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die druckseitigen Ausgänge des - als magnetbetätigtes Proportionalventil (83) ausgebildeten-Ventils je mit einer Zylinderkammer (88,89) des als doppeltwirkender Hydraulikzylinder ausgebildeten Höhnverstellantriebes (19) verbunden und die den Zustrom zu jeweils einer der Zylinderkammern (88,89) regelnden Elektromagnete des Proportionalventils (83) wahlweise mit den Steuerausgängen (72,73) des Steuergerätes (31) verbindbar sind.
4. 4. Maschinenach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das als elektronische Vergleichsschaltung ausgebildete Steuergerät (31) einen ersten Differenzverstärker (54) aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ist-Wert-Geber (40) und dessen anderer Eingang über ein, gegebenenfalls verstellbares Zeitglied (59) mit dem Soll-Wert-Geber (60) verbunden ist, und dem über eine Verstärkeranordnung (61,62) ein zweiter Differenzverstärker (64) nachgeschaltet ist, dessen Differenzeingang mit einem voreinstellbaren Vergleichssignal beaufschlagt ist, und an dessen Ausgang eine Leistungsstufe (70) angeschlossen ist, deren Ausgang wahlweise mit einem der beiden Elektromagnete des Proportionalventils (83) verbindbar ist.
5. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Differenzverstärker (64) ein elektronischer Null-Schalter (66) zugeordnet ist, der die Stromzufuhr zu den Elektromagneten des Proportionalventils (83) bei Übereinstimmung der Ausgangssignale von Ist- und soll-Wert-Geber (40,60) unterbricht.
6. 6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine, wahlweise mit dem Ist- oder Soll-Wert-Geber (40,60) verbindbare, insbesondere digitale Anzeigevorrichtung (32) mit auf ein vorbestimmtes Bezugsniveau,
7. z. B. Schienenoberkante (52), einstellbarer Nullanzeige, vorgesehen ist.