DE102012108635B4 - Vorrichtung zum Umstellen von Zungenschienen einer Weiche - Google Patents

Vorrichtung zum Umstellen von Zungenschienen einer Weiche Download PDF

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    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa

Abstract

Vorrichtung (10) zum Umstellen von Zungenschienen einer Weiche, umfassend eine in einem Gehäuse (12) entlang einer Spindel (14) mittels eines einen Stator (60) und einen Rotor (62) aufweisenden elektrischen Antriebs (16) verstellbare Einrichtung (18), mit der Stellstangen (20, 22) in Wirkverbindung stehen, die jeweils mit einer der Zungenschienen verbunden sind, wobei das Gehäuse (12) eine im Schnitt U-förmige Stahlwanne (24) ist, deren stirnseitige Öffnungen mittels jeweils einer Lagerplatte (26, 28) verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (14) mit ihren stirnseitigen Enden (30, 32) in den Lagerplatten (26, 28) fixiert ist, dass der als Synchronmotor ausgebildete Antrieb (16) koaxial entlang der Spindel verfahrbar ausgebildet ist, und wobei der Rotor (62) des elektrischen Antriebs einen Rotorkäfig (74) und eine umfangsseitig fest mit diesem verbundene Spindelmutter (78) umfasst, die innenseitig ein mit dem Gewinde der Spindel korrespondierendes Gewinde (80) aufweist, und dass der Stator (60) mit der Einrichtung (18) verbunden ist, von der direkt oder indirekt die Stellstangen (20, 22) ausgehen, die jeweils in einer der Lagerplatten mittels eines Axiallagers (34, 36) axial gelagert sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Umstellen von Zungenschienen einer Weiche, umfassend eine in einem Gehäuse entlang einer Spindel mittels eines einen Stator und Rotor aufweisenden elektrischen Antriebs verstellbare Einrichtung, mit der Stellstangen in Wirkverbindung stehen, die jeweils mit einer der Zungenschienen verbunden sind, wobei das Gehäuse eine im Schnitt U-förmige Stahlwanne ist, deren stirnseitige Öffnungen mittels jeweils einer Lagerplatte verschlossen sind.
  • Eine derartige Vorrichtung ist in der EP 0 763 457 A1 beschrieben, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 enthält. Bei dieser Vorrichtung ist der elektrische Antrieb fest in einem Gehäuse angeordnet, und über ein Getriebe mit einer in dem Gehäuse drehbeweglich gelagerten Spindel gekoppelt. Auf der Spindel ist eine Spindelmutter geführt, die mit einer Stelleinheit gekoppelt ist, von der die Stellstangen ausgehen. Durch den elektrischen Antrieb kann die Spindel in Rotation versetzt werden, wobei eine Rotationsbewegung der Spindel über die Spindelmutter in eine lineare Bewegung der Stelleinheit zum Umstellen der Zungenschienen von einer ersten Position in eine zweite Position umgewandelt wird.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der elektrische Antrieb mit seiner Antriebsachse mit Abstand parallel zu der Längsachse der Spindel angeordnet, so dass ein Gehäuse mit einem erhöhten Raumbedarf erforderlich ist.
  • Durch das zwischen dem elektrischen Antrieb und der drehbaren Spindel angeordnete Getriebe entstehen Reibungsverluste, die den Wirkundgrad der Umstellvorrichtung reduzieren.
  • Des Weiteren ist bei der Ausführungsform nach dem Stand der Technik vorgesehen, dass die auf der Spindel geführte Spindelmutter eine einstellbare Stellkraftkupplung aufweist. Die Stellkraftkupplung ist auf der Spindel drehbeweglich gelagert und in Längsrichtung der Spindel spielfrei zwischen zwei Anschlägen eines Kupplungsgehäuses geführt. Auch diese Stellkraftkupplung erfordert einen erhöhten Raumbedarf.
  • Der DE 11 2006 003 708 T5 ist eine Motorantriebsvorrichtung zu entnehmen, die axial entlang einer fixierten Spindel verstellbar ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Umstellen von Zungenschienen einer Weiche der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass diese eine kompakte Bauweise und einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spindel mit ihren stirnseitigen Enden in den Lagerplatten fixiert ist, dass der als Synchronmotor ausgebildete Antrieb koaxial entlang der Spindel verfahrbar ausgebildet ist, und wobei der Rotor des elektrischen Antriebs einen Rotorkäfig und eine umfangsseitig fest mit diesem verbundene Spindelmutter umfasst, die innenseitig ein mit dem Gewinde der Spindel korrespondierendes Gewinde aufweist, und dass der Stator mit der Einrichtung verbunden ist, von der direkt oder indirekt die Stellstangen ausgehen, die jeweils in einer der Lagerplatten mittels eines Axiallagers axial gelagert sind.
  • Der Weichenantrieb bzw. die Vorrichtung zum Umstellen von Zungenschienen einer Weiche zeichnet sich durch ein elektromechanisches Antriebskonzept aus. Dabei ist die Spindel im Gehäuse fixiert und der elektrische Antrieb, ein Synchronmotor, verläuft auf der Spindel.
  • Der Rotor des elektrischen Antriebs ist als eine Spindelmutter eines Gewindetriebes ausgebildet, wobei die das Verstellen bzw. Verriegeln der Zungenschienen bewirkende Einrichtung mit dem Stator bzw. Gehäuse des elektrischen Antriebs verbunden ist. Folglich entspricht die Spindelmutter einer Motorwelle, wobei die Kraftübertragung über den Stator des Antriebs auf die Stelleinheit erfolgt.
  • Die Bauweise zeichnet sich gegenüber bekannten Weichenantrieben mit feststehendem Motor und sich drehender Spindel durch Kompaktheit aus.
  • Durch Verwendung des Synchronmotors kann zudem auf eine Kupplung verzichtet werden, wodurch sowohl der Wirkungsgrad als auch eine kompakte Bauweise erreicht wird.
  • Die Spindel erstreckt sich zwischen Stirnwandungen des Gehäuses und ist stirnseitig jeweils in einer der Stirnwandungen fixiert, wobei die Stellstangen parallel zu der Spindel verlaufen und jeweils in einer der Stirnwandungen axial verschiebbar gelagert sind.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass die Einrichtung eine Verschlussplatte entsprechend einer einen Prismaverschluss aufweisenden Weichenstellvorrichtung ist.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Draufsicht eines Weichenantriebs,
    • 2 eine Seitenansicht des Weichenantriebs,
    • 3 eine Schnittdarstellung des Weichenantriebs entlang einer Linie G-G gemäß 2,
    • 4 eine Vorderansicht des Weichenantriebs,
    • 5 eine Schnittdarstellung des Weichenantriebs entlang einer Linie H-H gemäß 4,
    • 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung des elektrischen Antriebs,
    • 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung von Einzelteilen des elektrischen Antriebs und
    • 8 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Rotors und der Spindelmutter des elektrischen Antriebs.
  • 1 zeigt in perspektivischer Draufsicht eine Vorrichtung 10 zum Umstellen von Zungenschienen (nicht dargestellt) einer Weiche (nicht dargestellt).
  • Die Vorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12, in dem eine entlang einer Spindel 14 mittels eines elektrischen Antriebs 16 verfahrbare Einrichtung 18 angeordnet ist. Von der mit dem elektrischen Antrieb 16 bzw. dessen Gehäuse verbundene Einrichtung 18 gehen direkt oder indirekt Stellstangen 20, 22 aus, die jeweils mit einer Zungenschiene (nicht dargestellt) einer Weiche verbunden sind.
  • Die Einrichtung 18 kann eine Verschlussplatte sein, mittels der eine Prismaverschluss betätigbar ist, um über die Stellstangen 20, 22 in Anhängigkeit von der Position der Einrichtung 18 eine Zungenschiene zu verriegeln bzw. die Zungenschiene zu verstellen. Insoweit kann eine Konstruktion zum Einsatz gelangen, wie diese der Weichenstellvorrichtung UNISTAR CSV 24 der CONTEC GmbH Transportation Systems, 56244 Otzingen-Sainerholz, zu entnehmen ist. Die Weichenstellvorrichtung UNISTAR CSV 24 gehört zur Offenbarung der Erfindung. Die Einrichtung 18 kann folglich eine Verschlussplatte entsprechend der Weichenstellvorrichtung CSV 24 sein. Die Einrichtung 18 wird im Rahmen der Anmeldung auch als Stelleinheit bezeichnet.
  • Das Gehäuse 12 umfasst eine im Querschnitt U-förmige Stahlwanne 24, deren stirnseitige Öffnungen mittels jeweils einer Lagerplatte 26, 28 verschlossen sind. Eine von der U-förmigen Wanne 24 und den stirnseitigen Lagerplatten 26, 28 gebildete Wanne kann mittels eines Deckels (nicht dargestellt) trittsicher verschlossen werden.
  • Die Spindel 14 ist in dem Gehäuse 12 fixiert angeordnet, wobei stirnseitige Enden 30, 32 in den stirnseitigen Lagerplatten 26, 28 fixiert sind. Die stirnseitigen Lagerplatten 26, 28 dienen ebenfalls zur Lagerung der mittelbar von der Stelleinheit 18 ausgehenden Stellstangen 20, 22, die jeweils in Lagern 34, 36 axial gelagert sind.
  • Der elektrische Antrieb 16 ist als Synchronmotor ausgebildet und koaxial auf der Spindel 14 verfahrbar. Mittels des Antriebs 16 sind die Stelleinheit 18 und somit die Stellstangen 20, 22 aus einer ersten Position in eine zweite Position und zurück verstellbar sowie die jeweils anliegende Zungenschiene verriegelbar.
  • Die Position der Zungenschienen wird mittels jeweils einer Prüfstange 38, 40 erfasst, wobei jeweils ein erstes Ende der Prüfstange mit der Zungenschiene und ein zweites Ende mit einer in dem Gehäuse 12 angeordneten Erfassungseinheit 46 verbunden ist. Jede der Prüfstangen 38, 40 ist in einem Lager 42, 44 der stirnseitigen Lagerplatte 26, 28 axial gelagert. Die Bewegung der Prüfstangen 38, 40 wird über die Erfassungseinheit 46, die im Gehäuse 12 angeordnet ist, erfasst und verarbeitet.
  • 2 zeigt eine Seitenansicht des Weichenantriebs 10 mit der U-förmiger Gehäusewanne 24 und den stirnseitigen Lagerplatten 26, 28, in denen die Stell- und Prüfstangen 20, 38 sowie 22, 40 gelagert sind.
  • 3 zeigt eine Schnittdarstellung des Weichenantriebs 10 entlang einer Schnittlinie G-G gemäß 2. Die Stelleinheit 18 ist fest mit dem auf der Spindel 14 verfahrbaren Antrieb 16 verbunden.
  • 4 zeigt eine Vorderansicht des Weichenantriebs 10 und 5 eine Schnittdarstellung entlang des Schnittes H-H gemäß 4.
  • Zur Energieversorgung des auf der Welle 14 verfahrbaren elektrischen Antriebs 16 ist eine flexible Zuleitung 54 vorgesehen, die ausgehend von einem elektrischen Anschluss 56 als Rollband mit einem elektrischen Anschluss 58 des Antriebs 16 verbunden ist.
  • 6 zeigt eine Explosionsdarstellung des elektrischen Antriebs 16. Dieser umfasst einen im Wesentlichen zylinderförmigen Stator 60, in dem ein als Spindelmutter ausgebildeter Rotor 62 koaxial angeordnet ist. Der Rotor 62 ist über Lagerelemente 64 jeweils in stirnseitigen Lagerschalen 66, 68 gelagert. Die Lagerschalen 66, 68 liegen jeweils stirnseitig an Stirnflächen 70, 72 des Stators 60 an und werden über Verbindungselemente wie Schrauben 73 gegen die Stirnflächen 70, 72 des Stators 60 verspannt. In der Spindelmutter 62 ist nach Art eines Gewindetriebs, die ein entsprechendes Gewinde aufweisende Spindel 14 aufgenommen.
  • 7 zeigt den Stator 60, den als Spindelmutter ausgebildeten Rotor 62 sowie die Lager 64. Der Rotor 62 umfasst einen Rotorkäfig, auf dem Permanentmagnete 76 umfangsseitig angeordnet sind. Koaxial zu dem Rotorkäfig ist die Spindelmutter 78 angeordnet, die umfangsseitig fest mit dem Rotorkäfig verbunden ist und innenseitig ein mit dem Gewinde der Spindel 14 korrespondierendes Gewinde 80 aufweist. Vorzugsweise ist der Gewindetrieb als Kugelgewindetrieb ausgebildet.
  • 8 zeigt den Rotorkäfig mit Permanentmagneten 76 sowie die Spindelmutter 78 als Einzelheit in Explosionsdarstellung.

Claims (2)

  1. Vorrichtung (10) zum Umstellen von Zungenschienen einer Weiche, umfassend eine in einem Gehäuse (12) entlang einer Spindel (14) mittels eines einen Stator (60) und einen Rotor (62) aufweisenden elektrischen Antriebs (16) verstellbare Einrichtung (18), mit der Stellstangen (20, 22) in Wirkverbindung stehen, die jeweils mit einer der Zungenschienen verbunden sind, wobei das Gehäuse (12) eine im Schnitt U-förmige Stahlwanne (24) ist, deren stirnseitige Öffnungen mittels jeweils einer Lagerplatte (26, 28) verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (14) mit ihren stirnseitigen Enden (30, 32) in den Lagerplatten (26, 28) fixiert ist, dass der als Synchronmotor ausgebildete Antrieb (16) koaxial entlang der Spindel verfahrbar ausgebildet ist, und wobei der Rotor (62) des elektrischen Antriebs einen Rotorkäfig (74) und eine umfangsseitig fest mit diesem verbundene Spindelmutter (78) umfasst, die innenseitig ein mit dem Gewinde der Spindel korrespondierendes Gewinde (80) aufweist, und dass der Stator (60) mit der Einrichtung (18) verbunden ist, von der direkt oder indirekt die Stellstangen (20, 22) ausgehen, die jeweils in einer der Lagerplatten mittels eines Axiallagers (34, 36) axial gelagert sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (18) eine Verschlussplatte entsprechend einer einen Prismaverschluss aufweisenden Weichenstellvorrichtung ist.
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