CH693960A5 - Schienenreprofiliermaschine zum Bearbeiten des Laengs- und Querprofils der Schienenstraenge eines Gleises. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schienenreprofiliermaschine gemäss Anspruch 1 zum Bearbeiten des Längs- und Querprofils der Schienenstränge eines Gleises, ausgerüstet mit mindestens einem Fräskopf (36, 37) pro Schienenstrang, wobei die Fräsköpfe (36, 37) in mindestens einem Fräswagen (9, 10) mit Fahrwerk (31, 31.1) eingebaut sind, zum Beispiel entsprechend dem Patent EP 789 108, und die Fräs-köpfe (36, 37) in einem Werkzeugrahmen (30, 30.1) in Bezug auf die Schienenachse verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass pro Schienenstrang eine in einem Messwagen (8) mit weiteren Fahrwerken (15, 17) eingebaute Messvorrichtung mit Messrad (21, 21.1) die Wellen des Schienenstranges, die länger sind als die Länge (n) des jeweiligen Fahrwerkes (15, 17) des Messwagens (8) in Bezug auf die Länge und Tiefe dieser Wellen misst und, dass eine Rechnereinheit (25) die Messwerte speichert, entsprechende Korrekturwerte für die Steuerung der vertikale Positionierung des Fräskopfes (36) auf dem entsprechenden Schienenstrang berechnet, und den Fräskopf (36) in Abhängigkeit des zurückgelegten Weges so steuert, dass die Wellen des Längsprofils abgefräst werden.

Die Bearbeitung der Schienen, die durch den Verkehr einem konstanten Verschleiss unterworfen sind, der auf dem Fahrspiegel Wellen mit unterschiedlichen Längen und Riffel bildet und das Profil deformiert, erfolgt heute hauptsächlich durch Schienenschleifzüge. Stark deformierte Schienenköpfe bedingen jedoch für die Reprofilierung mit mehren Schleifeinheiten relativ viele Überfahrten, was lange Sperrpausen verursacht, die bei den heutigen Betriebsbedingungen zu unerwünschten Einschränkungen des Verkehrs führen. Zur Rationalisierung der Arbeiten werden heute Schienenfräsmaschinen eingesetzt, die den Schienenkopf in einer Überfahrt reprofilieren. Sie weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Fräseinheiten nur mit einer fest eingestellten Arbeitstiefe arbeiten, wodurch nur eine bestimmte Wellenlänge, abhängig von der Geometrie der Fräswagen, abgefräst werden kann und die übrigen Wellen mit einer reduzierten Tiefe kopiert werden.

Die vorgeschlagene Schienenreprofiliermaschine gewährleistet mit dem Fräswagen (9) für den Fahrspiegel ergänzt mit dem Fräswagen (10) für den Innen- und Aussenradius des Schienenkopfes und mit einem Profilschleifwagen (11), dass die Schienenstränge in Bezug auf das Längs- und Querprofil in einem Arbeitsgang rationell und einwandfrei bearbeitet werden.

Die nachfolgenden Zeichnungen zeigen den Aufbau der Schienenreprofiliermaschine, die Steuerung der Fräsköpfe für die Beseitigung der Wellen auf dem Fahrspiegel entsprechend der Erfindung Fig. 1 Aufbau der Schienenreprofiliermaschine Fig. 2 Arbeitsbereich der verschiendenen Arbeitseinheiten Fig. 3 Ansicht der Arbeitseinheiten Fig. 4 Schnitt durch die Mess- und Arbeitseinheiten Fig. 5 Prinzipschema der Wellenmessvorrichtung Fig. 6 Funktionsweise der Steuerung der Fräsköpfe Fig. 7 Geneigter Fräskopf für den Aussenradius.

Die Fig. 1 zeigt eine mögliche Bauweise der Schienenreprofiliermaschine. Das selbstfahrende Fahrzeug ist ausgerüstet mit zwei Drehgestellen (2) mit Fahrantrieben für das Arbeiten und die Überfahrt. Auf dem Fahrzeug befinden sich der Führerstand (3) mit den notwendigen Überwachungselementen für das Fahren und Arbeiten sowie der Führerstand (4) für die Überfahrt. Verbunden mit dem Führerstand (3) ist die Arbeitskabine (5) zur Bereitstellung und Lagerung der Fräser. Zwischen den Kabinen befindet sich die Antriebsgruppe (6) für die Energieversorgung der Schienenreprofiliermaschine sowie die Späne- und Staubabzugvorrichtung (7). Unter dem Schienenreprofiliermaschinenrahmen sind der Messwagen (8) der Fräswagen (9) mit dem gesteuerten Fräskopf (36), der Fräswagen (10) mit dem Fräskopf (37) zum Profilieren des Schienenkopfes sowie der Schleifwagen (10), die mit der Zugvorrichtung (12) und den Hydraulikzylindern (20, 34) mit dem Schienenreprofiliermaschinenrahmen verbunden sind. Zudem könnte das ganze Schienenprofil mit dem Fräs-kopf (36) bestückt mit den Fräsern (43, 44) bearbeitet werden, mit dem Nachteil, dass leistungsstarke und damit grosse Antriebsmotoren eingesetzt werden müssten.

Die Bearbeitung des Schienenstranges (1) entsprechend Fig. 2 erfolgt in folgenden Schritten:

a Messen der Wellen auf dem Fahrspiegel auf dem unbearbeiteten Schienenstrang (1) mit dem Messrad (21)

b Fräsen des Fahrspiegels mit dem Fräser (43) bestückt mit sechs Hartmetallplatten eingebaut im Fräskopf (36) des Fräswagens (9)

c Fräsen der Innen- und Aussenradien mit dem Fräser (44) bestückt mit zweimal vier Hartmetallplatten eingebaut im Fräskopf (37) des Fräswagens (10)

d Feinschleifen des ganzen Profils mit den Schleifscheiben (53) des Schleifwagens (11)

Bedingt durch die Konstruktion der Fräser und die Anordnung der verschiedenen Arbeitseinheiten kann die Schienenreprofiliermaschine nur in einer Arbeitsrichtung eingesetzt werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Wagen (8, 9, 10, 11) mit den verschiedenen Arbeitseinheiten, die automatisch in Bezug der Gleisachse respektive Schienenstrangachse geführt werden. Der Messwagen (8) setzt sich zusammen aus dem Zentralrahmen (13), den in der Längsachse schwenkbaren Messrahmen (14) mit den Fahrwerken (15) und der Pendelachse (16) mit den zwei Fahrwerken (17). Die Fahrwerke (15, 17) werden mit dem Zylinder (18) an die Schiene gedrückt und mit der Verbindungsstange (19) wird der Messwagen (8) gegenüber der Gleisachse zentriert. Mit dem Hydraulikzylinder (20) kann der Messwagen (8) für den Transport angehoben und während dem Arbeiten die Fahrwerke (15, 17) mit der gewünschten Kraft belastet werden. Die Messräder (21, 21.1) werden beim Messen mit den Hydraulikzylindern (23) an die Schienen angedrückt.

Die Fig. 5 zeigt das Prinzipschema der Messvorrichtung für die Steuerung der Fräsköpfe (36). Die Messwertgeber (22, 22.1) verbunden mit den Trägern der Messräder (21, 21.1) und dem schwenkbaren Messrahmen (14) des Messwagens (8) messen kontinuierlich die Tiefe der Wellen und die Messwertgeber (24), angetrieben durch die Messräder (21) messen den zurückgelegten Weg auf beiden Schienensträngen. Die Rechnereinheit (25) speichert die Messwerte der Geber (22, 24) und berechnet getrennt für jeden Schienenstrang den Korrekturwert für die Fräsköpfe (36) auf dem Fräswagen (9) und steuert die Stellmotoren (26) in Funktion des zurückgelegten Weges. Die Handsteuerung (27) erlaubt die Wagen (8, 9, 10, 11) und die verschiedenen Arbeitseinheiten zu betätigen sowie die den Arbeitsbedingungen entsprechenden Kräfte und eine gewünschte konstante Frästiefe für die Fräsköpfe (37) einzustellen. Mit dem Schreiber (28) können zur Kontrolle des Arbeitsablaufes die Wellen und die Korrekturwerte in verschiedenen Massstäben aufgezeichnet werden.

Die Funktionsweise der Steuerung ist in der Fig. 6 dargestellt. Beim Punkt A wird der Fräsvorgang eingeleitet und bis zum Punkt B wird die Schiene ohne Korrekturwert entsprechend dem Frequenzgang des Fräswagens (9) gefräst, dabei wird die ursprüngliche Höhe (h1) der Welle im Idealfall um 50% reduziert. Nach Einschaltung der Steuerung bei Punkt B korrigiert der Rechner die Frästiefe entsprechend dem Frequenzgang um den Wert (k1) beim Punkt C, und bei D wird der maximale Korrekturwert (k2) erreicht und die nachfolgende Wellen ganz abgefräst und damit ein einwandfreies Längenprofil erzeugt. Die eingestellte Frästiefe (h2) gewährleistet, dass die Schienenstränge auf der ganzen Länge bearbeitet werden. Zur Vereinfachung der Berechnung der Korrekturwerte ist es zweckmässig, dass der Messwagen (8) der Messvorrichtung mit dem Messrad (21) sowie der Fräswagen (9) mit Fräskopf (36) die gleichen Abstände (I) zwischen den Fahrwerken (15, 17) und den Fahrwerken (15, 31), und die gleichen Abstände (m) zwischen dem Fahrwerk (15) und dem Messrad (21) und dem Fahrwerk (31) und dem Fräs-kopf (36) aufweisen.

Die Fräswagen (9, 10) und der Schleifwagen (11) entsprechend den Fig. 3 und 4 sind im Prinzip gleich gebaut wie der Messwagen (8). Sie setzen sich zusammen aus den Zentralrahmen (29), den in den Längsachsen schwenkbaren Werkzeugrahmen (30, 30.1, 30.2) und den Fahrwerken (31, 31.1, 31.2) mit der gleichen Länge (n) wie die Fahrwerke (15, 17) des Messwagens (8). Im Gegensatz zum Messwagen (8) stützen sich die Fräs- und Schleifwagen (9, 10, 11) über die Gelenkverbindung (35) auf den vorlaufenden Wagen (8, 9, 10) ab. Die Zentrierung der Wagen (9, 10, 11) gegenüber der Geleisachse erfolgt durch die Spreizzylinder (32) die die Fahrwerke (31, 31.1, 31.2) an die Schiene drückt und durch die Verbindungsstangen (33). Mit den Hydraulikzylindern (34) können die Wagen (9, 10, 11) für den Transport angehoben und während dem Arbeiten mit den gewünschten Kräften auf die Schienen gedrückt werden.

Die Fräswagen (9, 10) sind mit den Fräsköpfen (36) für die Bearbeitung des Fahrspiegels, respektive mit den Fräsköpfen (37) für die Reprofilierung der Innen- und Aussenradien der Schienenstränge ausgerüstet. Die Fräsköpfe (36, 37) können gegenüber den Werkzeugrahmen (30, 31) in horizontaler Richtung auf den Achsen (39) verschoben und auf den Kolonnen (38), die im Querträger (40) befestigt sind, in vertikaler Richtung bewegt werden. Der Stellmotor (26) des Fräswagens (9), gesteuert durch die Rechnereinheit (25) der Messvorrichtung, bewegt die Fräs-köpfe (36) in vertikaler Richtung. In den Geraden werden die Wagen (9, 10) in Bezug auf die Gleisachse und die Fräsköpfe (36, 37) gegenüber der Schienenstrangachse geführt. In den Gleisbogen ist es jedoch notwendig, die Lage der Fräsköpfe (36, 37) in Funktion der Pfeilhöhe zwischen den Fahrwerken (15, 31, 31.1) zu korrigieren. Zu diesem Zwecke werden die Fräsköpfe (36, 37) mithilfe von Stellmotoren, die von Winkelmessgeber, die mit den Gelenkverbindungen (35) zwischen den Wagen (8, 9, 10) gekoppelt sind und die Winkel zwischen zwei Wagen in den Gleisbogen messen, und die Rechnereinheit, die die Pfeilhöhe zwischen den Fahrwerken berechnet, so gesteuert werden, dass die Fräsköpfe (36, 37) und die Schleif-einheiten (56) entsprechend der Gleisgeometrie rechtwinklig zur Gleisachse verschoben und auf der Schienenstrangachse geführt werden.

Der Fräskopf (36) besteht aus der Führungsplatte (42), dem Antriebsmotor (41) und dem Fräser (43) bestückt mit sechs Hartmetallwendeplatten. Auf der Führungsplatte (42) mit den Lagern für die Kolonnen (38), die im Werkzeugträger (40) befestigt sind, ist der Antriebsmotor fest verschraubt. Der Fräskopf (37) für die Bearbeitung des Innen- und Aussenradius der Schienenstränge ist im Prinzip genau gleich konstruiert wie der Fräskopf (36) mit Ausnahme des Fräsers (44), der zweimal vier Hartmetallwendeplatten aufweist. Da sich der Fräswagen (10) über die Fahrwerke (31) des vorlaufenden Wagens (9) und dem Fahrwerk (31.1) des Werkzeugrahmens (30.1) auf dem bereits korrigierten Fahrspiegel des Schienenstranges abstützt, wird der Stellmotor (47) nur in Bezug auf die gewünschte Frästiefe eingestellt.

Als Variante kann der Fräswagen (10) mit zwei Fräs-köpfen (45) pro Schienenstrang, einen für den Innen- und Aussenradius, entsprechend Fig. 7 ausgerüstet werden. Die Fräsköpfe (45) bestehen aus dem Antriebsmotor (46), auf dessen Antriebswelle der Fräser (52) mit vier Hartmetallplatten befestigt ist. Die Führung des Fräskopfes (45) erfolgt durch die geneigten Kolonnen (48), die im Träger (49) und der seinerseits über die Achsen (50) mit dem Werkzeugrahmen (30.1) verschiebbar verbunden ist. Die Tiefeneinstellung der Fräser erfolgt durch den Stellmotor (51).

Nach dem Bearbeiten der Schienen mit den Fräs-köpfen (36, 37) weist der Schienenkopf vierzehn Facetten entsprechend den Fig. 2b und 2c, mit einer mehr oder weniger rauen Oberfläche auf. Dieser Nachteil wird durch die Schleifeinheiten (56) im Wagen (11) behoben. Die Profilschleifscheiben (53) gewährleisten, dass das ganze Schienenprofil einwandfrei feingeschliffen wird. Die Schleifeinheiten (56) werden in vertikaler und horizontaler Richtung durch die Kolonnen (54) und die Achsen (55), die mit dem schwenkbaren Werkzeugrahmen (30.2) verbunden sind, geführt. ln horizontaler Richtung werden die Schleifeinheiten (56) gleich gesteuert wie die Fräs-köpfe (36, 37) und werden genau in der Schienenstrangachse geführt. ln vertikaler Richtung regulieren vorgesteuerte Hydraulikzylinder die gewünschte Schleifkraft jeder einzelnen Profilschleifscheibe (53).

Claims (6)

1. Schienenreprofiliermaschine zum Bearbeiten des Längsprofils der Schienenstränge eines Gleises, ausgerüstet mit mindestens einem Fräskopf (36) pro Schienenstrang, wobei der jeweilige Fräskopf (36) in mindestens einem Fräswagen (9) mit Fahrwerk (31, 31.1) eingebaut ist, und der jeweilige Fräskopf (36) in einem Werkzeugrahmen (30) in Bezug auf die jeweilige Schienenstrangachse verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass pro Schienenstrang eine in einem Messwagen (8) mit weiteren Fahrwerken (15, 17) eingebaute Messvorrichtung mit Messrad (21, 21.1) die Wellen des jeweiligen Schienenstranges die länger sind als die Länge (n) des jeweiligen Fahrwerks (15, 17) des Messwagens (8) in Bezug auf die Länge und Tiefe dieser Wellen misst, und dass eine Rechnereinheit (25) die Messwerte speichert, entsprechende Korrekturwerte für die Steuerung der vertikalen Positionierung des jeweiligen Fräskopfes (36) auf dem entsprechenden Schienenstrang berechnet, und den jeweiligen Fräskopf (36) in Abhängigkeit des zurückgelegten Weges so steuert, dass die Wellen des Längsprofils abgefräst werden.

2. Schienenreprofiliermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pro Schienenstrang der Messwagen (8) der Messvorrichtung mit dem Messrad (21, 21.1) sowie der mindestens eine Fräswagen (9) mit dem Fräskopf (36) gleiche Abstände (I) zwischen den jeweiligen vorlaufenden (15, 17) und nachlaufenden (15, 31) Fahrwerken aufweisen, und gleiche Abstände (m) zwischen einem der jeweiligen Fahrwerke (15) und dem Messrad (21), sowie einem der jeweiligen Fahrwerke (31) und dem Fräs-kopf (36) aufweisen.

3. Schienenreprofiliermaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass pro Schienenstrang der vorlaufende Messwagen (8) über ein gemeinsames Fahrwerk (15) mit dem mindestens einen Fräswagen (9) gekoppelt ist.

4. Schienenreprofiliermaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwagen (8) mit zwei Fahrwerken (15, 17) pro Schienenstrang getrennt vor dem mindestens einen Fräswagen (9) in die Schienenreprofiliermaschine eingebaut ist.

5. Schienenreprofiliermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bearbeiten des Querprofils der Schienenstränge ein weiterer Fräswagen (10) mit Fahrwerk (31.1), das sich auf dem bearbeiteten Fahrspiegel des jeweiligen Schienenstranges mit dem korrigierten abgefrästen Längsprofil abstützt, mit einem weiteren Fräskopf (37) pro Schienenstrang für die Reprofilierung der Innen- und Aussenradien des Querprofils des jeweiligen Schienenstranges ausgerüstet ist.

6. Schienenreprofiliermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräsköpfe (36, 37) mithilfe von Stellmotoren, die von Winkelmessgebern, die mit Gelenkverbindungen (35) zwischen den genannten Wagen (8, 9, 10) gekoppelt sind und die Winkel jeweils zwischen zwei Wagen (8, 9, 10) in den Gleisbogen messen, und die Rechnereinheit (25), die eine Pfeilhöhe zwischen den genannten Fahrwerken (15, 31, 31.1) berechnet, so gesteuert werden, dass die Fräsköpfe (36, 37) entsprechend der Pfeilhöhe rechtwinklig zur Gleisachse verschoben und auf der jeweiligen Schienenstrangachse geführt werden.