DE102020207437A1 - Vorrichtung zur Gleisbearbeitung - Google Patents

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Thomas Weis
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Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Gleisbearbeitung umfasst eine Befestigungseinrichtung (13), mindestens eine Bearbeitungseinrichtung (14) und mindestens einen zwischen der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) und der Befestigungseinrichtung (13) wirkenden Schwingungsentkoppler (15a) mit einstellbarer Steifigkeit und/oder einstellbarer Dämpfung zum zumindest anteiligen Entkoppeln einer Bewegung der Befestigungseinrichtung (13) von einer Bewegung der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gleisbearbeitung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Gleisbearbeitung. Die Erfindung betrifft auch ein Stopfaggregat zur Gleisbettbearbeitung.
  • Aus der WO 2017/097 390 A1 ist ein Stopfaggregat zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises bekannt. Das Stopfaggregat umfasst Stopfpickel, die jeweils mit einem Stopfhebel verbunden und um eine Schwenkachse verschwenkbar an einem Werkzeugträger gelagert sind. Jedem Stopfhebel ist ein Winkelsensor zum Erfassen des Schwenkwinkels in Bezug auf den Werkzeugträger zugeordnet. Der Einsatz und die Lebensdauer des Stopfaggregats können hierdurch verbessert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, robuste und flexibel einsetzbare Vorrichtung zur Gleisbettbearbeitung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Vorrichtung mindestens einen Schwingungsentkoppler mit einstellbarer Steifigkeit und/oder einstellbarer Dämpfung aufweist, welcher zwischen der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung und der Befestigungseinrichtung wirkt, kann die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung einerseits präzise geführt und positioniert werden. Andererseits können die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung und die Befestigungseinrichtung mit einem gewünschten Maß entkoppelt werden. Das Entkoppeln einer Bewegung der Befestigungseinrichtung von einer Bewegung der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung und/oder einer Bewegung der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung von einer Bewegung der Befestigungseinrichtung ist mittels des mindestens einen Schwingungsentkopplers einstellbar. Die Übertragung von Vibrationsbewegungen von der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung auf die Befestigungseinrichtung kann hierdurch reduziert werden. Die Vorrichtung ist somit flexibel einsetzbar und robust. Die Vorrichtung dient insbesondere zur teilautomatisierten und/oder vollautomatisierten Gleisbearbeitung. Die Vorrichtung ist insbesondere als auf Schienen verfahrbare Gleisbearbeitungsmaschine ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist der mindestens eine Schwingungsentkoppler zwischen einem ersten Kopplungszustand, in welchem der Schwingungsentkoppler eine erste Steifigkeit und/oder eine erste Dämpfung aufweist, und einem zweiten Kopplungszustand, in welchem der Schwingungsentkoppler eine gegenüber dem ersten Kopplungszustand unterschiedliche, insbesondere niedrigere, zweite Steifigkeit und/oder eine von der ersten Dämpfung unterschiedliche, insbesondere niedrigere, zweite Dämpfung aufweist, einstellbar. Zum Positionieren der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung kann der mindestens eine Schwingungsentkoppler in den ersten Kopplungszustand, mit der höheren Steifigkeit, eingestellt werden. Das Positionieren der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung über die Befestigungseinrichtung kann somit besonders präzise und sicher erfolgen. Zur Gleisbearbeitung kann der mindestens eine Schwingungsentkoppler auf den zweiten Kopplungszustand, mit der niedrigeren Steifigkeit, eingestellt werden. Bei der Gleisbearbeitung auftretende Bewegungen, insbesondere Schwingungs- und/oder Vibrationsbewegungen, der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung können in dem zweiten Kopplungszustand in einem gewünschten bzw. großen Umfang von der Bewegung der Befestigungseinrichtung entkoppelt werden. Die auf die Befestigungseinrichtung wirkenden Beanspruchungen sind somit reduziert. Die Vorrichtung ist aufgrund der reduzierten Beanspruchungen besonders robust und wirtschaftlich im Betrieb.
  • Unter der zumindest anteiligen Bewegungsentkopplung wird insbesondere verstanden, dass das Entkoppeln zumindest entlang einzelner Bewegungsfreiheitsgrade und/oder entlang dieser Bewegungsfreiheitsgrade zumindest anteilig erfolgt. Beispielsweise kann das Entkoppeln hinsichtlich mindestens eines Linear-Freiheitsgrads und/oder eines Dreh-Freiheitsgrads erfolgen. Die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung ist vorzugsweise relativ zu der Befestigungseinrichtung verschiebbar und/oder schwenkbar gelagert. Der mindestens eine Schwingungsentkoppler kann hierzu mindestens ein Linearlager und/oder ein Drehgelenk, insbesondere ein Kreuzgelenk, aufweisen. Der mindestens eine Schwingungsentkoppler ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieser einer Relativbewegung der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung gegenüber der Befestigungseinrichtung entgegenwirkt.
  • Vorzugweise ist der mindestens eine Schwingungsentkoppler zwischen mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens fünf Kopplungszuständen mit jeweils unterschiedlicher Steifigkeit und/oder Dämpfung verstellbar. Der mindestens eine Schwingungsentkoppler ist vorzugsweise reversibel einstellbar. Noch bevorzugter ist der mindestens eine Schwingungsentkoppler stufenlos, insbesondere zwischen dem ersten Kopplungszustand und dem zweiten Kopplungszustand, verstellbar.
  • Der mindestens eine Schwingungsentkoppler kann zum Verstellen der Steifigkeit eine Kopplungseinheit zum reversiblen Koppeln unterschiedlicher Steifigkeiten, insbesondere mehrerer Federelemente, und/oder unterschiedlicher Bereiche eines einzelnen Federelements in den Kraftleitpfad zwischen der Befestigungseinrichtung und der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung aufweisen. Das mindestens eine Federelement kann eine Spiralfeder und/oder eine Blattfeder und/oder einen elastischen Körper, insbesondere aus einem weichelastischen Material, insbesondere aus einem Kautschukmaterial, insbesondere aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, umfassen. Vorzugsweise umfasst die Kopplungseinheit einen Stellmotor zum reversiblen Koppeln der unterschiedlichen Steifigkeiten.
  • Der mindestens eine Schwingungsentkoppler kann zum Einstellen der Dämpfung ein fluidisches Dämpfungselement, insbesondere einen Flüssigkeitsdämpfer und/oder einen Gasdämpfer und/oder ein Drosselventil, und/oder ein mechanisches Dämpfungselement, insbesondere eine mechanische Bremse, und/oder ein elektrisches Dämpfungselement, insbesondere eine Wirbelstrombremse, aufweisen. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement wiederholt verwendbar.
  • Vorzugsweise ist der mindestens eine Schwingungsentkoppler dazu ausgebildet, dass die Steifigkeit und/oder die Dämpfung mittels eines elektrischen Signals und/oder eines fluidischen Signals, insbesondere eines Fluiddrucks, einstellbar sind. Der mindestens eine Schwingungsentkoppler ist somit besonders einfach und zuverlässig zwischen den einzelnen Kopplungszuständen einstellbar und/oder schaltbar.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit zum Einstellen der Steifigkeit und/oder der Dämpfung des mindestens einen Schwingungsentkopplers, insbesondere zum Verstellen des mindestens einen Schwingungsentkopplers zwischen den mindestens zwei unterschiedlichen Kopplungszuständen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit zum automatisierten Einstellen des mindestens einen Schwingungsentkopplers ausgebildet. Die Steuereinheit umfasst vorzugsweise ein elektronisches Steuergerät zum Steuern der Vorrichtung.
  • Der mindestens eine Schwingungsentkoppler kann ein passives Federelement und/oder ein passives Dämpfungselement aufweisen. Unter passiven Federelementen bzw. passiven Dämpfungselementen werden hinsichtlich ihrer Steifigkeit und/oder Dämpfung nicht einstellbare Federelemente bzw. Dämpfungselemente verstanden. Das passive Federelement und/oder passive Dämpfungselement kann beispielsweise ein Gummilager sein. Durch das mindestens eine passive Federelement und/oder passive Dämpfungselement wird die Anordnung des mindestens einen Schwingungsentkopplers in zumindest einem im Betrieb sicheren Kopplungszustand, insbesondere auch beim Ausfall einer elektrischen und/oder fluidischen Energieversorgung, zuverlässig gewährleistet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt die Entkopplung der Bewegung der Befestigungseinrichtung gegenüber Bewegungen der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung mittels des mindestens einen Schwingungsentkopplers in mindestens zwei, insbesondere mindestens drei und/oder in maximal vier, insbesondere maximal drei Ebenen entlang des Kraftpfads zwischen der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung und der Befestigungseinrichtung.
  • Die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung kann eine Bearbeitungsmaschine und/oder ein Bearbeitungswerkzeug aufweisen. Die Bearbeitungsmaschine umfasst im Unterschied zu dem Bearbeitungswerkzeug einen Maschinenmotor bzw. Antriebsmotor zum Bereitstellen der zur Gleisbearbeitung erforderlichen Leistung.
  • Die Befestigungseinrichtung kann zum dauerhaften, unlösbaren Anbringen an einer Tragstruktur ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Befestigungseinrichtung zum lösbaren Anbringen an einer Tragstruktur ausgebildet. Beispielsweise kann die Befestigungseinrichtung eine Schnellspannkupplung zum reversibel lösbaren, insbesondere automatisierbaren, Verbinden mit der Tragstruktur aufweisen. Vorzugsweise umfasst die Befestigungseinrichtung eine Fluidkupplung zum reversibel lösbaren Herstellen mindestens einer Fluidverbindung und/oder eine Stromkupplung zum reversibel lösbaren Herstellen mindestens einer elektrischen Verbindung, insbesondere mit der Tragstruktur. Die Fluidkupplung und/oder die Stromkupplung sind vorzugsweise dazu ausgebildet, mindestens eine, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, und/oder insbesondere höchstens vier Fluidverbindungen und/oder Stromverbindungen reversibel herzustellen. Diese Verbindungen sind vorzugsweise zum Übertragen von Steuersignalen und/oder Leistungssignalen zu dem mindestens einen Schwingungsentkoppler und/oder zu der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung ausgebildet.
  • Über die Befestigungseinrichtung werden vorzugsweise Kräfte in dem Bereich von 0,1 kN bis 10 kN, insbesondere von 0,5 kN bis 5 kN übertragen.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung mehrere Bearbeitungseinreichungen. Die mehreren Bearbeitungseinrichtungen können einem gemeinsamen Schwingungsentkoppler, mehreren Schwingungsentkopplern und/oder insbesondere einem jeweiligen Schwingungsentkoppler zugeordnet sein. Die mehreren Bearbeitungseinrichtungen können an einer gemeinsamen Befestigungseinrichtung, mehreren Befestigungseinrichtungen und/oder einer jeweiligen Befestigungseinrichtung zugeordnet sein. Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, und insbesondere mindestens vier Bearbeitungseinrichtungen und/oder höchstens acht, insbesondere höchstens sechs, und insbesondere höchstens vier Bearbeitungseinrichtungen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung, insbesondere der mindestens eine Schwingungsentkoppler ein Gehäuse, auf, welches relativ zueinander bewegliche Teile, insbesondere zwischen der Befestigungseinrichtung und der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung, verdeckt. Eine Verletzung von Personen sowie eine Beschädigung der Mechanik durch eindringende Gegenstände können somit zuverlässig verhindert werden.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 2 ist robust und wirtschaftlich im Betrieb. Die mit dem Fluid befüllte Kammer ermöglicht das Einstellen der Steifigkeit und/oder der Dämpfung des mindestens einen Schwingungsentkopplers in besonders einfacher Weise. Vorzugsweise ist die Kammer reversibel mit dem Fluid befüllbar. Insbesondere kann das Befüllen der Kammer aufgrund eines Steuersignals der Steuereinheit automatisiert erfolgen. Zum Einstellen der Steifigkeit und/oder der Dämpfung kann der Druck des Fluids in der Kammer verändert werden.
  • Das Fluid kann eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser und/oder Öl, insbesondere Hydrauliköl, oder ein Gas, insbesondere Luft, umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst der mindestens eine Schwingungsentkoppler mindestens eine, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, der Kammern. Vorzugsweise ist zwischen mindestens zwei der Kammern ein Überströmkanal vorgesehen. Vorzugsweise ist der mindestens eine Schwingungsentkoppler derart ausgebildet, dass ein von der mindestens einen Kammer eingeschlossenes Volumen beim Ausüben einer Kraft auf den Schwingungsentkoppler zunimmt, wobei das von einer weiteren Kammer eingeschlossene Volumen beim Ausüben der Kraft auf den mindestens einen Schwingungsentkoppler gleichzeitig abnimmt. Zwischen diesen beiden Kammern kann das Fluid über den Überströmkanal strömen. Hierdurch kann eine Dämpfung der Relativbewegung zwischen der Befestigungseinrichtung und der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung erzielt werden.
  • Die mindestens eine Kammer kann als Hubraum einer Kolben-Zylinder-Einheit und/oder als Faltenbalg und/oder als elastische Blase ausgebildet sein. Die Kolben-Zylinder-Einheit ist vorzugsweise als Zwei-Wege-Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildet.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 3 ist robust und wirtschaftlich im Betrieb und gewährleistet in einfacher Weise das Entkoppeln der Bewegungen. Vorzugweise wird die Kammerwand ausschließlich in einem elastischen Bereich verformt. Vorzugweise liegt eine Wandstärke der Kammerwand in einem Bereich von 2 mm bis 6 mm, insbesondere von 0,5 mm bis 4 mm, insbesondere von 1 mm bis 2 mm. Vorzugsweise ist die Kammerwand dazu ausgebildet, einen Fluiddruck innerhalb der Kammer von mindestens 2 bar, insbesondere mindestens 5 bar, insbesondere mindestens 10 bar, insbesondere mindestens 50 bar, insbesondere mindestens 100 bar, standzuhalten. Die Kammerwand kann ein elastisches Material, insbesondere ein Kautschukmaterial, und/oder ein Fasermaterial, insbesondere Kohlefasern und/oder Glasfasern und/oder Naturfasern und/oder Kunststofffasern, insbesondere Polyamidfasern, und/oder ein textiles Material mit derartigen Fasern und/oder ein Kunststoffmaterial und/oder einen metallischen Werkstoff, insbesondere einen Stahl, insbesondere einen Federstahl, umfassen. Insbesondere kann die Kammer als flexibler Gummibalg ausgebildet sein.
  • Die Ausbildung der Kammer mit der verformbaren Kammerwand ermöglicht es, auf mehrere lineare Freiheitsgrade und/oder Drehfreiheitsgrade zugleich zu wirken. Insbesondere im Unterschied zu einer Kolben-Zylinder-Einheit, kann die Kammer mit der verformbaren Kammerwand auf mindestens zwei Bewegungskomponenten der Relativbewegung zwischen der Befestigungseinrichtung und der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung, insbesondere auf mindestens zwei lineare, senkrecht aufeinander stehende Bewegungskomponenten und/oder auf mindestens zwei Drehbewegungskomponenten und/oder auf mindestens eine lineare Bewegungskomponente und/oder mindestens eine Drehbewegungskomponente, zugleich wirken.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der mindestens eine Schwingungsentkoppler mindestens einen Endanschlag zum Begrenzen einer Relativbewegung zwischen der Befestigungseinrichtung und der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung. Hierdurch wird vorteilhaft gewährleistet, dass der mindestens eine Schwingungsentkoppler bei starken Auslenkungen der Befestigungseinrichtung relativ zu der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung keinen Schaden nimmt. Insbesondere kann somit eine Beschädigung der reversibel verformbaren Kammerwand vermieden werden.
  • Der mindestens eine Schwingungsentkoppler kann ein formstarres Gehäuse aufweisen, welches eine druckbedingte Ausdehnung der reversibel verformbaren Kammerwand begrenzt. Die Vorrichtung ist so besonders sicher betreibbar.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 4 gewährleistet ein einfaches Einstellen der Bewegungsentkopplung. Die Druckreguliereinheit kann ein Bestandteil des mindestens einen Schwingungsentkopplers sein. Alternativ kann die Druckreguliereinheit im Hinblick auf den mindestens einen Schwingungsentkoppler auf Seiten der Befestigungseinrichtung angeordnet sein. Die Druckreguliereinheit steht vorzugsweise in Signalverbindung mit der Steuereinheit. Die Druckreguliereinheit und/oder die Steuereinheit können zum Regeln des Drucks des Fluids in der Kammer ausgebildet sein. Durch die Regulierbarkeit des Drucks in der Kammer sind die Steifigkeit und/oder die Dämpfung insbesondere stufenlos einstellbar. Vorzugweise ist die Kammer in der Art einer einstellbaren Gasfeder und/oder eines pneumatischen Muskels ausgebildet.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 5 ist besonders wirtschaftlich herstellbar und gewährleistet die Bewegungsentkopplung in einfacher und zuverlässiger Weise. Vorzugsweise ist das Drosselventil elektrisch und/oder fluidisch, insbesondere anhand eines Signals der Steuereinheit, einstellbar. Das Drosselventil ist vorzugsweise in dem Überströmkanal zwischen zwei mit dem Fluid befüllten Kammern angeordnet. Dadurch, dass das Drosselventil einstellbar ist, ist insbesondere die Kennlinie der Dämpfung einstellbar. Abhängig von der einstellbaren Öffnungsweite des Drosselventils wird ein unterschiedlich großer Anteil der Bewegungsenergie zum Bewegen der Befestigungseinrichtung relativ zu der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung in Wärmeenergie gewandelt und somit aus dem Bewegungssystem getilgt.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 6 ermöglicht das Einstellen der Steifigkeit und/oder der Dämpfung des mindestens einen Schwingungsentkopplers in besonders einfacher und flexibler Weise. Die Bremseinheit kann fluidisch und/oder elektrisch betätigbar sein. Hierzu kann die Bremseinheit ein fluidisch und/oder elektrisch betätigbares Stellglied aufweisen. Die Bremseinheit kann einen Elektromagneten und/oder ein Piezoelement und/oder eine Kolben-Zylinder-Einheit zum Bewirken der Bremskraft aufweisen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Bremseinheit eine Wirbelstrombremse. Dadurch, dass die Bremswirkung der Bremseinheit einstellbar ist, kann auf die Dämpfung und/oder die Steifigkeit des mindestens einen Schwingungsentkopplers Einfluss genommen werden. Die Bremseinheit steht vorzugsweise in Signalverbindung mit der Steuereinheit. Die Bremswirkung kann beispielsweise anhand eines an einem Kraftsensor bereitgestellten Kraftsignals und/oder anhand eines an einem Wegsensor bereitgestellten Wegsignals eingestellt werden. Das Kraftsignal korreliert vorzugsweise mit einer zwischen der Befestigungseinrichtung und der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung übertragenen Kraft. Der Wegsensor ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die veränderliche Position der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung relativ zu der Befestigungseinrichtung zu erfassen.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 7 ermöglicht in einfacher Weise die Schwingungsentkopplung. Dadurch, dass der Maschinenmotor in mindestens einer Bearbeitungseinrichtung angeordnet ist, kann auf eine konstruktiv aufwendige, bewegungsentkoppelte, mechanische Leistungsübertragung verzichtet werden. Ferner wirkt die Masse des mindestens einen Maschinenmotors als Trägheitsmasse auf Seiten der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung. Schwingungsbewegungen an der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung werden durch diese Trägheitsmasse gedämpft und somit nur noch anteilig auf den mindestens einen Schwingungsentkoppler und auf die Befestigungseinrichtung übertragen. Bei dem Maschinenmotor kann es sich um einen fluidisch oder elektrisch angetriebenen Antriebmotor handeln. Der Maschinenmotor kann beispielsweise ein Vibrationsantrieb, insbesondere ein Schwingungsantrieb eines Stopfaggregats, oder ein Drehantrieb, insbesondere ein Schraubantrieb, insbesondere ein Schlagschraubantrieb, sein.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 8 ist robust und wirtschaftlich im Betrieb. Stopfeinheiten zur Gleisbettbearbeitung sind dazu ausgebildet, Vibrationsbewegungen zur Verdichtung des Gleisbetts zu erzeugen. Hierzu weist die Stopfeinheit einen Schwingungserzeuger auf. Zum Eindringen in das Gleisbett kann die Stopfeinheit mindestens einen, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, Eindringkörper, insbesondere Stopfpickel, aufweisen. Die Stopfeinheit kann eine Eindringkörperaufnahme zum reversibel lösbaren Aufnehmen des mindestens einen Eindringkörpers aufweisen. Die beim Vibrieren der Stopfeinheit, insbesondere des mindestens einen Eindringkörpers, entstehenden Kräfte tragen maßgeblich zum Verschleiß der Vorrichtung bei. Dadurch, dass zwischen der mindestens einen Stopfeinheit und der Befestigungseinrichtung der mindestens eine Schwingungsentkoppler angeordnet ist, kann der Verschleiß der Vorrichtung auf Seiten der Befestigunseinrichtung erheblich reduziert werden. Die mit der Vorrichtung verbundenen Instandhaltungs- und Herstellungskosten können gesenkt werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die mindestens eine Stopfeinheit als Schwingstopfeinheit mit einem Maschinenmotor, einem Schwingungserzeuger und mindestens einem Eindringkörper und/oder einer Eindringkörperaufnahme ausgebildet. Die Vorrichtung weist vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, der Stopfeinheiten, insbesondere der Schwingstopfeinheiten, auf. Die Schwingstopfeinheit kann beispielsweise einen Antriebsmotor und einen Schwingungserzeuger umfassen, die in einem Stopfpickelrohr angeordnet sind. Das Stopfpickelrohr bildet einen Eindringkörper aus.
  • Alternativ kann der Schwingungserzeuger mit Hinblick auf den mindestens einen Schwingungsentkoppler auf Seiten der Befestigungseinrichtung angeordnet sein. Die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung kann somit besonders leichtgewichtig ausgebildet sein. Die über die Befestigungseinrichtung gelagerte Masse ist somit reduziert.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 9 ist besonders robust im Betrieb. Dadurch, dass die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung den Schwingungserzeuger aufweist, können die Vibrationsbewegungen der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung besonders effektiv von einer Bewegung der Befestigungseinrichtung entkoppelt werden. Zudem trägt die Masse des Schwingungserzeugers als Trägheitsmasse zur Dämpfung der Vibrationsbewegungen auf Seiten der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung bei.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 10 ist besonders robust und wirtschaftlich in Betrieb. Die beim Anziehen und/oder Lösen von Schrauben, beispielsweise Schwellenschrauben, auftretenden Reaktionskräfte tragen erheblich zum Verschleiß der Vorrichtung bei. Dadurch, dass der mindestens eine Schwingungsentkoppler zwischen der mindestens einen Schraubeinheit und der Befestigungseinrichtung wirkt, können die auf die Befestigungseinrichtung übertragenen Kräfte reduziert werden. Vorzugsweise ist die Schraubeinheit als Schlagschrauber und/oder als Bohrschrauber und/oder als Bohrmaschine ausgebildet.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die mindestens eine Schraubeinheit einen Drehmomentsensor. Die Steuereinheit ist vorzugsweise zum Überwachen des Drehmoments beim Anziehen der Schraubverbindung ausgebildet. Die Steuereinheit kann zum Speichern und Dokumentieren eines Anziehmoments der jeweiligen Schraubverbindung zusammen mit spezifischen Kennung dieser Schraubverbindung und/oder der Position der jeweiligen Schraubverbindung entlang der jeweiligen Schienen, ausgebildet sein.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 11 ist besonders wirtschaftlich im Betrieb. Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier der Schraubeinheiten. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass mehrere der Schraubverbindungen zeitgleich angezogen und/oder gelöst werden können.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 12 ist besonders robust und wirtschaftlich im Betrieb. Die Spannungseinrichtung ist vorzugsweise zum reversiblen Festklemmen der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung an einer Schiene des Gleises ausgebildet. Hierzu kann die Spanneinrichtung einen Spannaktor aufweisen, welcher eine Klemmkraft zum Festklemmen an der Schiene reversibel bereitstellt. Die Spanneinrichtung kann starr mit der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung verbunden sein. Vorzugsweise ist die Spanneinrichtung relativ zu der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung verfahrbar. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass die jeweilige Schraubeinheit abhängig von der Lage der Schraubverbindung relativ zu der Lage der Schiene verlagerbar ist. Für die Spanneinrichtung können Kräfte, die beim Anziehen und/oder Lösen der Schraubverbindung entstehen, auf die Schiene übertragen werden. Die Befestigungseinrichtung und/oder der mindestens eine Schwingungsentkoppler können hierdurch mechanisch entlastet werden. Insbesondere können besonders hohe Schraubmomente auf die Schraubverbindungen ausgeübt werden.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 13 ist besonders wirtschaftlich im Betrieb. Die Schraubelemente können Muttern und/oder Schrauben und/oder weitere für eine Schraubverbindung erforderliche Schraubelemente, wie zum Beispiel Unterlegscheiben und/oder Federringe, umfassen. Vorzugsweise ist die Beschickungseinrichtung dazu ausgebildet, die Schraubelemente an einer bestimmten Position und/oder mit einer vorbestimmten Orientierung bereitzustellen. Die Beschickungseinrichtung kann hierzu einen Schwingförderer und/oder einen Rütteltisch und/oder einen Vibrationswendelförderer und/oder einen Blisterförderer zum Handhaben von in Blisterverpackungen bereitgestellter Schraubelemente aufweisen. Die Beschickungseinrichtung gewährleistet vorteilhaft, dass Schraubverbindungen weitestgehend, insbesondere vollständig, automatisiert zusammengesetzt werden können.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 14 ist besonders wirtschaftlich im Betrieb. Mittels des Trennwerkzeugs können insbesondere festsitzende Schraubverbindungen gelöst werden, welche beispielsweise mittels der mindestens einen Schraubeinheit nicht lösbar sind. Das Trennwerkzeug umfasst vorzugsweise einen Trennwerkzeugmotor zum Bereitstellen der für das Trennen erforderlichen Leistung. Das Trennwerkzeug kann als Trennschleifer, insbesondere mit einer Trennscheibe, oder als Trennzange ausgebildet sein. Das Trennwerkzeug kann starr mit mindestens einer Schraubeinheit verbunden sein. Alternativ kann das Trennwerkzeug relativ zu sämtlichen der Schraubeinheiten verfahrbar ausgebildet sein. Dadurch, dass festsitzende Schraubverbindungen mittels des Trennwerkzeugs gelöst werden können, ist die Vorrichtung weitestgehend, insbesondere vollständig, automatisiert betreibbar.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 15 ist im Betrieb besonders wirtschaftlich. Die Verlagerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung, insbesondere die mindestens eine Stopfeinheit und/oder die mindestens eine Schraubeinheit relativ zu der Befestigungseinrichtung zu verschieben und/oder zu verschwenken. Hierdurch kann die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung besonders präzise an dem jeweiligen Bearbeitungsgegenstand positioniert und/oder relativ zu diesem orientiert werden. Insbesondre können zwei der Bearbeitungseinrichtungen entsprechend der relativen Position und Orientierung zweier Bearbeitungsgegenstände passgenau zueinander orientiert und positioniert werden. Vorzugsweise ist die Verlagerungseinrichtung dazu ausgerichtet, die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung, insbesondere die mindestens eine Schraubeinheit, entlang der Vertikalrichtung und/oder parallel zu einer Horizontalebene zu verschieben. Die Verlagerungseinrichtung kann einen, insbesondere mit der Steuereinheit in Signalverbindung stehenden, Stellantrieb zum Bewirken der Verlagerungsbewegung aufweisen. Hierdurch ist die Vorrichtung in besonders einfach automatisiert betreibbar.
  • Vorzugsweise ist mindestens ein Schwingungsentkoppler zwischen der Befestigungseinrichtung und der Verlagerungseinrichtung und/oder zwischen der Verlagerungseinrichtung und der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung angeordnet. Beispielsweise können zwischen der Verlagerungseinrichtung und der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier und/oder maximal acht der Schwingungsentkoppler vorgesehen sein. Diese Schwingungsentkoppler werden als Bearbeitungs-Entkopplungseinheiten bezeichnet.
  • Vorzugsweise ist/sind zwischen der Verlagerungseinrichtung und der Befestigungseinrichtung mindestens ein, insbesondere sind mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, und/oder maximal vier der Schwingungsentkoppler angeordnet. Dieser mindestens eine Schwingungsentkoppler wird als Befestigungs-Entkopplungseinheit bezeichnet.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 16 ist besonders wirtschaftlich im Betrieb. Dadurch, dass die mindestens zwei Stopfeinheiten relativ zueinander verschiebbar und/oder relativ zueinander verschwenkbar sind, kann das Verdichten des Gleisbetts, insbesondere unter den Gleisschwellen, besonders effizient erfolgen. Die Verlagerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die in das Gleisbett eingedrungenen Eindringkörper relativ zueinander zu verschieben und/oder zu schwenken. Die Verlagerungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, mindestens zwei der Schwingstopfeinheiten zueinander zu verschieben und/oder zu schwenken. Die Verlagerungseinrichtung kann mit Hinblick auf den mindestens einen Schwingungsentkoppler auf Seiten der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung und/oder auf Seiten der Befestigungseinrichtung angeordnet sein. Vorzugsweise sind die mindestens zwei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens sechs Stopfeinheiten mittels der Verlagerungseinrichtung immer paarweise relativ zueinander verschiebbar und/oder schwenkbar, insbesondere in aufeinander zu gerichteten Richtungen.
  • Die Verlagerungseinrichtung kann zum Verschieben der mindestens zwei Stopfeinheiten eine Linearführung und/oder einen Linearantrieb aufweisen. Zum Schwenken der mindestens zwei Stopfeinheiten kann die Verlagerungseinrichtung ein Schwenkgelenk und einen Linearantrieb und/oder einen Schwenkantrieb aufweisen. Der Linearantrieb ist vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgebildet. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Verlagerungseinrichtung dazu ausgebildet, mindestens zwei, insbesondere sämtliche der Stopfeinheiten unabhängig voneinander relativ zu der Befestigungseinrichtung zu verschieben und/oder zu schwenken.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 17 ist besonders wirtschaftlich im Betrieb. Die Positioniereinrichtung kann zum Verbinden mit der Befestigungseinrichtung eine Tragstruktur aufweisen. Die Positioniereinrichtung steht vorzugsweise mit der Steuereinheit in Signalverbindung. Mittels der Steuereinheit ist die Positioniereinrichtung vorzugsweise automatisiert, beispielsweise teilautomatisiert oder vollautomatisiert, steuerbar.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 18 ist besonders flexibel einsetzbar und wirtschaftlich im Betrieb. Die Befestigunseinrichtung ist vorzugsweise an einem Roboterkopf des Mehrachs-Roboters angebracht. Die Befestigungseinrichtung und/oder der Roboterkopf können zur Übertragung fluidischer und/oder elektrischer Signale über die Verbindung zwischen dem Roboterkopf und der Befestigungseinrichtung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Roboterkopf zur Verbindung mit der als Schnellspannkupplung ausgebildeten Befestigunseinrichtung ausgebildet. Der Mehrachs-Roboter ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung über einen Abschnitt entlang der Schienen zu verlagern, welcher mindestens drei, insbesondere mindestens vier der Gleisschwellen umfasst.
  • Der Mehrachs-Roboter umfasst vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens sechs, und/oder maximal zehn Schwenkgelenke bzw. Schwenkachsen.
  • Zwischen den Schwenkgelenken kann der Mehrachs-Roboter je einen Armabschnitt aufweisen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Positioniereinrichtung mindestens zwei, insbesondere mindestens drei der Mehrachs-Roboter, welche insbesondere zeitgleich zur Gleisbearbeitung eingesetzt werden können. Vorzugsweise ist an jedem der Mehrachs-Roboter eine Befestigungseinrichtung mit mindestens einem Schwingungsentkoppler und mindestens einer Bearbeitungseinrichtung angebracht. Die Bearbeitungsleistung der Vorrichtung kann hierdurch gesteigert werden.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 19 ist besonders flexibel einsetzbar und wirtschaftlich im Betrieb. Der Fahrwagen kann als Anhänger ohne einen Antriebsmotor ausgebildet sein oder einen Fahrantrieb aufweisen. Vorzugsweise ist der mindestens eine Mehrachs-Roboter insbesondere reversibel lösbar an dem Fahrwagen angebracht. Der mindestens eine Mehrachs-Roboter kann relativ zu dem Fahrwagen verlagerbar, insbesondere linear verfahrbar sein. Insbesondere ist der mindestens eine Mehrachs-Roboter an dem Fahrwagen hängend und/oder an einer zur Horizontalebene geneigten, insbesondere vertikalen, Wand angebracht. Der Fahrwagen ist vorzugsweise auf Schienen verfahrbar.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Fahrwagen als Zwei-Wege-Fahrzeug ausgebildet. Der Fahrwagen kann ein Schienenfahrwerk zum Befahren von Schienen und/oder ein Straßenfahrwerk zum Befahren von Straßen aufweisen. Vorzugsweise ist mindestens eines der Fahrwerke höhenverstellbar. Hierdurch kann ein Übersetzen der Vorrichtung, insbesondere des Fahrwagens, zwischen benachbarten Schienen erfolgen.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 20 ist besonders sicher betreibbar. Die Fixierienheit kann zum formschlüssigen Tragen der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung, insbesondere in Form einer Tragklammer und/oder eines Tragkorbs, ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Fixiereinheit dazu ausgebildet, dass die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung von oben in die Fixierienheit eingehängt werden kann. In der Fixierienheit kann die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung insbesondere beim Verlagern der Vorrichtung entlang der Schienen zuverlässig gehalten werden. Somit wird verhindert, dass die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung beim Fahrbetrieb in das Gleis gerät, wodurch Personen- oder Sachschäden vermieden werden können. Vorzugsweise ist die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung mittels des Mehrachs-Roboters an der Fixiereinheit reversibel befestigbar, insbesondere einhängbar.
  • Eine Vorrichtung nach Anspruch 21 ist besonders sicher und wirtschaftlich betreibbar. Unter dem Bearbeitungsgegenstand wird der mit mindestens einer Bearbeitungseinrichtung zu bearbeitende Gegenstand verstanden. Der Bearbeitungsgegenstand ist beispielsweise das Gleisbett und/oder eine Schraubverbindung, insbesondere ein Schraubenkopf. Zum Erfassen der Position und/oder der Orientierung des Bearbeitungsgegenstand und/oder zur Überwachung des Arbeitsraums kann die Sensoreinrichtung eine Kameraeinheit, insbesondere eine 3D-Kamera, insbesondere eine TOF-Kamera, und/oder eine Infrarotkamera, und/oder ein Bodenradar und/oder eine Triangulationseinheit, insbesondere eine Laser-Triangulationseinheit, und/oder ein GPS-Modul und/oder eine Lichtschranke und/oder einen Abstandssensor, insbesondere einen Ultraschallsensor, aufweisen. Die Sensoreinrichtung steht vorzugsweise in Signalverbindung mit der Steuereinheit. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit zum Steuern der Vorrichtung, insbesondere der Positioniereinrichtung und/oder der Verlagerungseinrichtung und/oder der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung, anhand eines Signals der Sensoreinrichtung ausgebildet.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Versorgungseinheit zum Versorgen der Positioniereinrichtung und/oder der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung und/oder des mindestens einen Schwingungsentkopplers mit elektrischer und/oder fluidischer Leistung. Die Versorgungseinheit ist vorzugsweise an dem Fahrwagen angebracht. Hierdurch kann die Vorrichtung autonom, insbesondere unabhängig von peripheren Versorgungseinheiten, betrieben werden.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Gleisbearbeitung zu schaffen, das eine einfache, präzise, flexible und wirtschaftliche Gleisbearbeitung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst. Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den vorstehend im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschriebenen Vorteilen.
  • Vorzugsweise wird zunächst eine Vorrichtung gemäß der vorstehenden Beschreibung bereitgestellt. Die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung ist vorzugsweise in eine Rückstellposition, in welcher die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung beabstandet von dem Bearbeitungsgegenstand angeordnet ist, und in eine Arbeitsposition, in welcher die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung in Eingriff mit dem Bearbeitungsgegenstand steht, verlagerbar. In der Arbeitsposition ist mindestens eine Stopfeinheit, insbesondere der Eindringkörper, in das Gleisbett eingetaucht und/oder steht mindestens eine Schraubeinheit, insbesondere ein Schraubschlüssel, in Eingriff mit der Schraubverbindung, insbesondere dem Schraubenkopf.
  • Vorzugsweise ist die zweite Steifigkeit niedriger als die erste Steifigkeit und/oder ist die zweite Dämpfung niedriger als die erste Dämpfung. Die Änderung der Steifigkeit liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1 N/cm bis 1.000 N/cm, insbesondere von 10 N/cm bis 100 N/cm, und/oder in einem Bereich von 0,1 Nm/° bis 100 Nm/°, insbesondere von 1 Nm/° bis 10 Nm/°. Vorzugsweise ist eine Bewegung der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung relativ zu der Befestigungseinrichtung in einem ersten Kopplungszustand vollständig gesperrt und/oder zumindest teilweise gesperrt und/oder in dem zweiten Kopplungszustand vollständig freigegeben und/oder teilweise freigegeben. Vorzugsweise erfolgt die Gleisbearbeitung im Bereich eines Geradabschnitts des Gleises und/oder im Bereich einer Weiche.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Verfahren, insbesondere mittels der Steuereinheit, teilautomatisiert und/oder vollständig automatisiert ausgeführt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt das Verlagern der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung zumindest teilweise, insbesondere ausschließlich bei zeitgleicher Überwachung des Arbeitsraums mittels der Sensoreinrichtung, insbesondere mittels eines Kamerasystems. Beim Eindringen einer Person und/oder eines Gegenstands in den Arbeitsraum kann der Betrieb der Vorrichtung unterbrochen werden. Das Eindringen der Person und/oder des Gegenstands erkennt die Sensoreinrichtung vorzugsweise automatisiert und stellt ein entsprechendes Signal an der Steuereinheit bereit.
  • Das Schwingungsantreiben der Stopfeinheit und/oder das Drehantreiben der Schraubeinheit erfolgt vorzugsweise ausschließlich bei einer Einstellung des Schwingungsentkopplers in dem zweiten Kopplungszustand.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 23 gewährleistet eine besonders präzise Gleisbearbeitung. Dadurch, dass das Verlagern zwischen der Rückstellposition und der Arbeitsposition bei einer Einstellung des Schwingungsentkopplers in dem ersten, steiferen Kopplungszustand erfolgt, kann die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung besonders präzise an dem Bearbeitungsgegenstand positioniert werden.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 24 gewährleistet eine Reduktion der auf die Vorrichtung wirkenden Belastungen. Dadurch, dass der Schwingungsentkoppler beim Bearbeiten des Gleises auf den zweiten Kopplungszustand mit der niedrigeren Steifigkeit eingestellt ist, kann eine stärkere Entkopplung der Bewegung der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung von der Bewegung der Befestigungseinrichtung erzielt werden. Der Verschleiß der Vorrichtung ist reduziert und die Vorrichtung kann besonders wirtschaftlich betrieben werden.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 25 ermöglicht das Ausüben besonders hoher Drehmomente auf die Schraubverbindungen. Insbesondere kann eine Übertragung der Drehmomente über die Befestigungseinrichtung vermieden werden. Hierdurch werden die Befestigungseinrichtung und/oder die Positioniereinrichtung und/oder der Schwingungsentkoppler entlastet. Dadurch, dass mindestens zwei der Schraubeinheiten gleichzeitig in Eingriff mit einer Schraubverbindung stehen, können die beim Drehantreiben der jeweiligen Schraubverbindung auf die entsprechende Bearbeitungseinrichtung wirkenden Lagermomente über die jeweils andere Schraubverbindung abgetragen werden. Über die Befestigungseinrichtung und/oder den Schwingungsentkoppler müssen somit keine oder allenfalls nur geringe Drehmomente übertragen werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die beiden Schraubverbindungen zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, gleichzeitig angezogen oder gelöst. Vorzugsweise werden die Schraubeinheiten beim anfänglichen Lösen und/oder beim abschließenden Festziehen abwechselnd drehangetrieben. Die dabei auftretenden maximalen Lagerkräfte überlagern sich somit nicht gegenseitig. Die Belastung der Schraubverbindungen wird somit reduziert.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 26 ist besonders wirtschaftlich. Vorzugsweise ist die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung während des Anziehens und/oder Lösens mindestens einer Schraubverbindung an dem Gleis arretiert. Somit kann jede der Schraubeinheiten unabhängig von einer anderen Schraubeinheit flexibel zum Anziehen und/oder Lösen der Schraubverbindungen verwendet werden, wobei die beim Drehantreiben der Schraubeinheit resultierenden Lagermomente auf die Schiene abgetragen werden. Die Vorrichtung, insbesondere die Befestigungseinrichtung und/oder der Schwingungsentkoppler, und/oder die Schraubverbindungen werden durch die Lagermomente nicht belastet. Vorzugsweise werden zwei der Schraubverbindungen, insbesondere mittels zweier Schraubeinheiten gleichzeitig vollständig angezogen und/oder gelöst.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 27 ist besonders wirtschaftlich. Vorzugsweise wird die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung automatisiert, insbesondere mittels der Positioniereinrichtung, insbesondere mit dem Mehrachs-Roboter, relativ zu dem Gleis bewegt. Eine händische Gleisbearbeitung in dem komplexen Bereich der Weichen kann aufgrund der flexiblen Verlagerbarkeit der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung relativ zu dem Gleis vermieden werden. Das Verfahren ist somit besonders wirtschaftlich durchführbar.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stopfaggregat zur Gleisbettbearbeitung zu schaffen, dass besonders wirtschaftlich im Betrieb und in der Herstellung ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Stopfaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 28 gelöst. Die Vorteile des Stopfaggregats entsprechen den vorstehend im Zusammenhang mit der Vorrichtung und dem Verfahren beschriebenen Vorteilen.
  • Vorzugsweise umfasst die mindestens eine Stopfeinheit bzw. Schwingstopfeinheit einen Maschinenmotor bzw. Antriebsmotor zum Antreiben des Schwingungserzeugers. Die Stopfeinheit kann einen Eindringkörper, insbesondere einen Stopfpickel, und/oder eine Eindringkörperaufnahme zum reversibel lösbaren Befestigen eines Eindringkörpers aufweisen. Die Stopfeinheit kann als Eindringkörper ein Rohr bzw. ein Stopfpickelrohr umfassen, in dem der Schwingungserzeuger und/oder der Maschinenmotor bzw. Antriebsmotor angeordnet sind. Das Stopfaggregat kann mindestens einen Schwingungsentkoppler umfassen. Der mindestens eine Schwingungsentkoppler ist vorzugsweise zwischen der Stopfeinheit und der Verlagerungseinrichtung und/oder zwischen der Stopfeinheit und der Befestigungseinrichtung und/oder zwischen der Verlagerungseinrichtung und der Befestigungseinrichtung angeordnet. Der mindestens eine Schwingungsentkoppler hat insbesondere eine einstellbare Steifigkeit und/oder eine einstellbare Dämpfung. Das Stopfaggregat kann mit den Merkmalen weitergebildet werden, die vorstehend im Zusammenhang mit der Vorrichtung, insbesondere mit der Stopfeinheit, beschrieben sind.
  • Weitere Merkmalen, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Es zeigen
    • 1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Gleisbearbeitung mit einem Fahrwagen zum Befahren von Schienen, einem daran angebrachten Mehrachs-Roboter, einer an dem Mehrachs-Roboter angebrachten Befestigungseinrichtung und zwei Bearbeitungseinrichtungen, wobei zwischen der Befestigungseinrichtung und den Bearbeitungseinrichtungen mehrere Schwingungsentkoppler wirken,
    • 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung in 1, wobei die Bearbeitungseinrichtungen jeweils eine Stopfeinheit zur Gleisbettbearbeitung aufweisen,
    • 3 eine Seitenansicht des Mehrachs-Roboters mit den daran angebrachten Bearbeitungseinrichtungen in 1,
    • 4 eine Vorderansicht der Befestigungseinrichtung, des Schwingungsentkopplers, der Bearbeitungseinrichtungen und einem Gehäuse, wobei der Schwingungsentkoppler geschnitten dargestellt ist,
    • 5 eine Vorderansicht der Befestigungseinrichtung, des Schwingungsentkopplers und der Bearbeitungseinrichtungen entsprechend 4 ohne das Gehäuse zur Veranschaulichung einer Verlagerungseinrichtung zum Schwenken der beiden Bearbeitungseinrichtungen zueinander, welche in einer Eindringstellung angeordnet ist,
    • 6 eine Vorderansicht der Befestigungseinrichtung, des Schwingungsentkopplers und der Bearbeitungseinrichtungen entsprechend 5, wobei die Verlagerungseinrichtung in einer Zustellstellung angeordnet ist,
    • 7 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Gleisbearbeitung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die beiden Bearbeitungseinrichtungen je eine Schraubeinheit zum Anziehen und/oder Lösen einer Schraubverbindung aufweisen,
    • 8 eine Vorderansicht der Befestigungseinrichtung, der Schwingungsentkoppler und der beiden Bearbeitungseinrichtungen in 7 und einer Verlagerungseinrichtung zum Verschieben der Bearbeitungseinrichtungen parallel und senkrecht zu einer Werkzeugeingriffsrichtung, und
    • 9 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Gleisbearbeitung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem Fahrwagen, zwei daran angebrachten Mehrachs-Robotern und jeweils einer an dem jeweiligen Mehrachs-Roboter angebrachten Befestigungseinrichtung, an der jeweils zwei der Bearbeitungseinrichtungen über einen dazwischen wirkenden Schwingungsentkoppler angeordnet sind.
  • Anhand der 1 bis 6 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Gleisbearbeitung beschrieben. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Positioniereinrichtung 2 mit einem Fahrwagen 3 zum Befahren von Schienen 4 und einem Mehrachs-Roboter 5. Der Fahrwagen 3 weist einen Fahrantrieb 6 zum Verlagern des Fahrwagens 3 entlang der Schienen 4 auf. An dem Fahrwagen 3 sind eine Versorgungseinheit 7, eine Steuereinheit 8, und eine Lagereinheit 9 angeordnet.
  • Der Mehrachs-Roboter 5 ist an der Lagereinheit 9 angebracht. Der Mehrachs-Roboter 5 weist sechs Schwenkgelenke 10 zum Verlagern eines Roboterkopfs 11 relativ zu der Lagereinheit 9 auf. Zwischen den Schwenkgelenken 10 ist jeweils ein Armabschnitt 12 des Mehrachs-Roboters 5 angeordnet.
  • Die Vorrichtung 1 weist eine Befestigungseinrichtung 13 auf, welche reversibel lösbar an der Positioniereinrichtung 2, insbesondere an dem Roboterkopf 11 angebracht ist. Mit der Befestigungseinrichtung 13 sind zwei Bearbeitungseinrichtungen 14 verbunden. Zwischen den Bearbeitungseinrichtungen 14 und der Befestigungseinrichtung 13 wirken Schwingungsentkoppler 15a, 15b. Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b sind dazu ausgebildet, eine Bewegung der Befestigungseinrichtung 13 zumindest anteilig von einer Bewegung der Bearbeitungseinrichtungen 14 zu entkoppeln. Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b sind in ihrer Steifigkeit und ihrem Dämpfungsverhalten einstellbar.
  • Die Befestigungseinrichtung 13 umfasst eine Schnellspannkupplung 16 zum reversiblen Verbinden mit dem Roboterkopf 11. Ferner umfasst die Befestigungseinrichtung 13 eine Fluidkupplung 17, über welche Fluide, insbesondere Hydrauliköl und Druckluft, übertragbar sind.
  • Die beiden Bearbeitungseinrichtungen 14 umfassen jeweils eine Stopfeinheit 18 zur Gleisbettbearbeitung, insbesondere zur Verdichtung des Gleisbetts 19. Die jeweilige Stopfeinheit 18 weist einen Eindringkörper 20 zum Eindringen ist das Gleisbett 19 und einen Schwingungserzeuger 21 zum Erzeugen einer Vibrationsbewegung an dem Eindringkörper 20 auf. Der Eindringkörper 20 ist als Rohr ausgebildet, das auch als Stopfpickelrohr bezeichnet ist. Der jeweilige Schwingungserzeuger 21 ist in dem zugehörigen Eindringkörper 20 angeordnet. Der Schwingungserzeuger 21 umfasst zum Erzeugen der Vibrationsbewegung eine nicht dargestellte, exzentrisch zu einer Drehachse gelagerte Exzentermasse. Die beiden Schwingungserzeuger 21 der Stopfeinheiten 18 sind über je einen Maschinenmotor 22 bzw. Antriebsmotor der Stopfeinheiten 18 drehantreibbar. Die Maschinenmotoren 22 sind elektrisch angetrieben. Die erforderliche elektrische Leistung wird über eine Stromkupplung 23 der Befestigungseinrichtung 13 bereitgestellt. Die Maschinenmotoren 22 sind mit Bezug auf die Schwingungsentkoppler 15a, 15b auf Seiten der Stopfeinheiten 18 angeordnet.
  • Eine Verlagerungseinrichtung 24 der Vorrichtung 1 ist zum Verschwenken der jeweiligen Bearbeitungseinrichtung 14, insbesondere der jeweiligen Stopfeinheit 18, relativ zu der Befestigungseinrichtung 13 ausgebildet. Hierzu ist die jeweilige Bearbeitungseinrichtung 14 über ein Zustellgelenk 25 der Verlagerungseinrichtung 24 mit der Befestigunseinrichtung 13 verbunden. Eine Kolben-Zylinder-Einheit 26 der Verlagerungseinrichtung 24 bewirkt die zum Schwenken der jeweiligen Bearbeitungseinrichtung 14 erforderliche Stellkraft Fs. Mittels der Verlagerungseinrichtung 24 sind die beiden Stopfeinheiten 18 auch relativ zueinander schwenkbar bzw. aufeinander zu schwenkbar.
  • Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b umfassen eine an der Befestigungseinrichtung 13 angebrachte Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a und je eine an den beiden Bearbeitungseinrichtungen 14 angebrachte Bearbeitungs-Entkopplungseinheit 15b. Die Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a und die Bearbeitungs-Entkopplungseinheiten 15b umfassen jeweils mindestens eine mit einem Fluid befüllbare Kammer 27 zum zumindest anteiligen Übertragen von Reaktionskräften FR zwischen der Befestigungseinrichtung 13 und den Bearbeitungseinrichtungen 14 über das Fluid.
  • Die Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a ist dazu ausgebildet, eine Verlagerungsbewegung der Bearbeitungseinrichtung 14 relativ zu der Befestigungseinrichtung 13 entlang einer Eindringrichtung 28 der Eindringkörper 20 in das Gleisbett 19 zu steuern. Die Bearbeitungs-Entkopplungseinheiten 15b sind dazu ausgebildet, die Bewegungen der jeweiligen Bearbeitungseinrichtung 14 relativ zu der Befestigungseinrichtung 13 entlang und senkrecht zu der Eindringrichtung 28 zu steuern. Zum Steuern dieser Relativbewegungen ist der Druck p1, p2, p3 des Fluids innerhalb der Kammern 27 einstellbar. Um die Relativbewegungen auf einen linearen Bewegungsfreiheitsgrad zu beschränken, umfasst die Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a eine Linearführung 29. Die Bearbeitungs-Entkopplungseinheiten 15b weisen keine derartige Führung auf. Die Kammern 27 beider Schwingungsentkoppler 15a, 15b umfassen eine reversibel verformbare Kammerwand 30. Eine Beschränkung der Relativbewegung auf bestimmte Bewegungsfreiheitsgrade zwischen den Bearbeitungseinrichtungen 14 und der Befestigungseinrichtung 13 erfolgt durch die Bearbeitungs-Entkopplungseinheit 15b nicht.
  • Über Fluidanschlüsse 31 sind sämtliche der Kammern 27 der Schwingungsentkoppler 15a, 15b, insbesondere über die Fluidkupplung 17, mit der Versorgungseinheit 7 verbunden. Der Fluiddruck p1, p2, p3 innerhalb der jeweiligen Kammer 27 ist mittels der mit der Versorgungseinheit 7 verbundenen Steuereinheit 8 einstellbar. Bei dem Fluid handelt es sich um Druckluft.
  • Die Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a ist als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet. Die Kammern 27 der Bearbeitungs-Entkopplungseinheiten 15b sind als Gummibalg ausgebildet. Abhängig von dem Druck p1, p2, p3 ist die Steifigkeit des jeweiligen Schwingungsentkopplers 15a, 15b einstellbar. Mit zunehmendem Druck p1, p2, p3 wird der jeweilige Schwingungsentkoppler 15a, 15b stärker in eine Ruheposition vorgespannt, in welcher das von der jeweiligen Kammer 27 eingeschlossene Volumen V maximal ist. Die in einer Auslenkposition angeordneten Schwingungsentkoppler 15a, 15b bewirken eine von dem Druck p1, p2, p3 abhängige Rückstellkraft in die Ruheposition.
  • Ein Kolben 32 der als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildeten Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a ist in einem Zylinder 33 verschiebbar gelagert und grenzt zwei ringförmige Kammern 27 voneinander ab. Zwischen dem Kolben 32 und dem Zylinder 33 wirkt eine Spiralfeder 33a. Über eine Fluidleitung 34, welche mit der Fluidkupplung 17 in fluidleitender Verbindung steht, kann der Druck p1, p2 in den Kammern 17 eingestellt werden. Die beiden Kammern 27 der Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a sind über ein elektrisch steuerbares Drosselventil 35 fluidleitend miteinander verbunden. Das Drosselventil 35 steht mit der Steuereinheit 8 in signalübertragender Verbindung. Insbesondere ist das Drosselventil 35 über eine Stromleitung 36 mit der Stromkupplung 23 verbunden.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Sensoreinrichtung 37 zum Erfassen der Position von Schwellen 38 des Gleises, insbesondere der Anordnung der Bearbeitungseinrichtungen 14 relativ zu dem Gleisbett 19. Die Sensoreinrichtung 37 ist ferner dazu ausgebildet, einen Arbeitsraum 39 zu überwachen, insbesondere zu erfassen, ob sich Gegenstände oder Personen in dem Arbeitsraum 39 befinden. Hierzu umfasst die Sensoreinrichtung 37 zwei Kameras 40 sowie ein Bodenradar 41. Eine Triangulationseinheit 42 und ein GPS-Modul 43 dienen der präzisen Bestimmung der Position der Vorrichtung 1 entlang der Schienen 4. Der Arbeitsraum 39 ist nach unten durch das Gleisbett 19 begrenzt und seitlich, nach vorne und nach hinten durch eine Rahmenbrücke 39a, welche einen vorderen Teil des Fahrwagens 3 mit einem hinteren Teil des Fahrwagens 3 verbindet.
  • Zum sicheren Befestigen der Bearbeitungseinrichtung 14 an dem Fahrwagen 3 beim Verlagern der Vorrichtung 1 entlang der Schienen 4 umfasst die Vorrichtung 1 eine Fixiereinheit 44. Die Fixiereinheit 44 ist als Traggestell ausgebildet, in welcher die Verlagerungseinrichtung 24, insbesondere mittels des Mehrachs-Roboters 5 von oben eingehängt werden kann.
  • Die Funktionsweise der Vorrichtung 1 ist wie folgt:
    • Der Fahrwagen 3 ist auf den Schienen 4 angeordnet. Die Bearbeitungseinrichtungen 14 sind über die Verlagerungseinrichtung 24 in die Fixiereinheit 44 eingehängt. Die Verlagerungseinrichtung 24 befindet sich in der Eindringstellung. Der Druck p1, p2, p3 in den Kammern 27 der Schwingungsentkoppler 15a, 15b entspricht dem Umgebungsdruck.
  • Der Fahrantrieb 6 wird aktiviert und der Fahrwagen 3 wird entlang der Schienen 4 zu dem Bearbeitungsgegenstand, insbesondere zu dem zu verdichtenden Gleisbett 19 verlagert. Die Anordnung der Vorrichtung 1 an dem zu bearbeitenden Bereich des Gleisbetts 19 wird mittels der Steuereinheit 8 gesteuert. Hierzu werden die von der Sensoreinrichtung 37, insbesondere die von der Triangulationseinheit 42 und dem GPS-Modul 43, erfassten Informationen in der Steuereinheit 8 verarbeitet. Die präzise Bestimmung der mittels der Bearbeitungseinrichtungen 14 zu unterstopfenden Schwelle 38 des Gleises erfolgt mittels der Kameras 40.
  • Mittels des Mehrachs-Roboters 5 werden die Befestigungseinrichtung 13 und die daran angebrachten Bearbeitungseinrichtungen 14 aus der Fixiereinheit 44 nach oben entnommen und über dem zu bearbeitendem Abschnitt des Gleisbetts 19 angeordnet. Die beiden Bearbeitungseinrichtungen 14 werden spiegelsymmetrisch zu einer Vertikalebene durch eine Mittellängsachse der entsprechenden Schwelle 38 angeordnet. Die Steuerung des Mehrachs-Roboters 5 erfolgt mittels der Steuereinheit 8. Die Vorrichtung 1 befindet sich in der Rückstellposition.
  • Über eine Druckreguliereinheit 45 der Steuereinheit 8 werden die Kammern 27 der Schwingungsentkoppler 15a, 15b, insbesondere über die Fluidleitungen 34, mit Druckluft beaufschlagt. Der Druck p1, p2, p3 in den Kammern 27 steigt an, die Steifigkeit der Schwingungsentkoppler 15a, 15b nimmt zu und die Schwingungsentkoppler 15a, 15b sind in der Ruheposition angeordnet. Der Druck p1, p2 in den Kammern 27 der Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a beträgt beispielsweise 100 bar. Der Druck p3 in den Kammern 27 der Bearbeitungs-Entkopplungseinheit 15b beträgt beispielsweise 25 bar. Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b sind auf den ersten Kopplungszustand mit jeweils einer ersten Steifigkeit eingestellt.
  • Aufgrund eines Signals der Steuereinheit 8 senkt der Mehrachs-Roboter 5 die Bearbeitungseinrichtungen 14 in vertikaler Richtung nach unten ab. Die Eindringkörper 20 der Bearbeitungseinrichtungen 14 dringen in das Gleisbett 19 ein. Dadurch, dass die Schwingungsentkoppler 15a, 15b durch den Druck p1, p2, p3 in den Kammern 27 ausgesteift sind, kann das Positionieren der Eindringkörper 20 im Gleisbett 19 besonders präzise erfolgen. Die Vorrichtung 1 befindet sich in der in 5 veranschaulichten Eindringposition bzw. Eindringstellung.
  • Mittels der Druckreguliereinheit 45 wird der Druck in den Kammern 27 aufgrund eines entsprechenden Signals der Steuereinheit 8 reduziert. Der Druck p1, p2 in den Kammern 27 der Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a beträgt beispielsweise 10 bar. Der Druck p3 in den Kammern 27 der Bearbeitungs-Entkopplungseinheit 15b beträgt beispielsweise 5 bar. Eine jeweilige zweite Steifigkeit der Schwingungsentkoppler 15a, 15b ist in dem zweiten Kopplungszustand gegenüber der ersten Steifigkeit beim Eindringen in das Gleisbett 19 reduziert. Eine zweite Dämpfung der Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a in dem zweiten Kopplungszustand ist mittels des Drosselventils 35 veränderbar und unterschiedlich zu der ersten Dämpfung in dem ersten Kopplungszustand einstellbar.
  • Die Maschinenmotoren 22 der Bearbeitungseinrichtungen 14 werden mit der Steuereinheit 8, insbesondere über die Stromkupplung 23 und die Stromleitungen 36 mit elektrischer Leistung versorgt. Die Maschinenmotoren 22 treiben die Schwingungserzeuger 21 der Bearbeitungseinrichtungen 14 an. Hierdurch wird eine Vibrationsbewegung erzeugt und auf die Eindringkörper 20 übertragen
  • Die Kolben-Zylinder-Einheiten 26 der Verlagerungseinrichtung 24 werden mit Hydraulikflüssigkeit versorgt, welche von der Versorgungseinheit 7 bereitgestellt und über die Fluidkupplung 17 und die Fluidleitungen 34 zu den Kolben-Zylinder-Einheiten 26 geleitet wird. Die an den Kolben-Zylinder-Einheiten 26 bewirkten Stellkräfte FS bewirken eine Schwenkbewegung der Bearbeitungseinrichtungen 14 um die Zustellgelenke 25. Die Verlagerungseinrichtung 24, insbesondere die Bearbeitungseinrichtungen 14, befindet sich in der in 6 veranschaulichten Zustellstellung.
  • Beim Verlagern der Eindringkörper 20 in das Gleisbett 19, aufgrund der Vibrationsbewegung und durch das Schwenken der in das Gleisbett 19 eingetauchten Eindringkörper 20, wirken Reaktionskräfte FR auf die Bearbeitungseinrichtung 14. Die Reaktionskräfte FR werden über die Bearbeitungs-Entkopplungseinheit 15b, die Verlagerungseinrichtung 24 und die Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a auf die Befestigungseinrichtung 13 übertragen. Dabei erfolgt die Übertragung der Reaktionskräfte FR zumindest anteilig über die in die Kammern 27 eingebrachte Druckluft. Dadurch, dass der Druck p1, p2, p3 beim Schwenken der Bearbeitungseinrichtungen 14 um die Zustellgelenke 25 geringer ist als der Druck p1, p2, p3 beim Eindringen in das Gleisbett 19, können die auf die Befestigungseinrichtung 13 übertragenen Kräfte reduziert werden. Insbesondere die aus der Vibrationsbewegung der Eindringkörper 20 resultierenden Reaktionskräfte FR werden von den Schwingungsentkopplern 15a, 15b weitestgehend getilgt. Insbesondere werden Spitzenwerte der vertikalen Reaktionskräfte FRz beim Eindringen in das Gleisbett 19 durch die Schwingungsentkoppler 15a, 15b reduziert. Das einstellbare Drosselventil 35 ermöglicht eine einstellbare Dämpfung der vertikalen Relativbewegung der Bearbeitungseinrichtungen 14 gegenüber der Befestigungseinrichtung 13.
  • Die Steuereinheit 8 stellt ein Signal zum Verlagern der Bearbeitungseinrichtungen 14 mittels der Kolben-Zylinder-Einheit 26 in die Eindringposition bereit. Die Bearbeitungseinrichtungen 14 schwenken um die Zustellgelenke 25 in die Eindringposition zurück. Mittels des Mehrachs-Roboters 5 werden die Bearbeitungseinrichtungen 14 aufgrund eines Signals der Steuereinheit 8 zurück in die Rückstellposition bewegt. Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b werden wieder in den ersten Kopplungszustand überführt.
  • Die Sensoreinrichtung 37 stellt ein mit der Position der benachbarten Schwelle 38 korrelierendes Signal an der Steuereinheit 8 bereit. Der Mehrachs-Roboter 5 verlagert die Bearbeitungseinrichtungen 14 in die nächste Rückstellposition oberhalb des nächsten zu bearbeitenden Abschnitts des Gleisbetts 19. Die weitere Bearbeitung des Gleisbetts 19 erfolgt entsprechend der vorstehenden Beschreibung.
  • Über die gesamte Dauer der Gleisbearbeitung wird der Arbeitsraum 39 von der Sensoreinrichtung 37 überwacht. Dringt eine Person oder ein Gegenstands in den Arbeitsraum 39 ein, so werden diese von der Sensoreinrichtung 37 erfasst und ein entsprechendes Signal wird an der Steuereinheit 8 bereitgestellt. Die Steuereinheit 8 unterbricht daraufhin den Betrieb der Vorrichtung 1. Insbesondere werden die Bewegungen des Mehrachs-Roboters 5, der Verlagerungseinrichtung 24 und der Schwingungserzeuger 21 unterbrochen. Hierdurch kann der Betrieb der Vorrichtung 1 auf besonders sichere Weise erfolgen.
  • Der Fahrwagen 3 ist als Mehrwegefahrzeug ausgebildet. Hierzu umfasst der Fahrwagen 3 neben einem Schienenfahrwerk 46 zum Befahren der Schienen 4 ein Zusatzfahrwerk 47. Das Zusatzfahrwerk 47 ist in vertikaler Richtung, insbesondere zwischen einer Position oberhalb des Schienenfahrwerks 46 und einer Position unterhalb des Schienenfahrwerks 46, verlagerbar. Das Zusatzfahrwerk 47 ist zum Befahren von unebenen Untergründen und Straßen ausgebildet. Insbesondere ist das Zusatzfahrwerk 47 dazu ausgebildet, die Vorrichtung 1 zwischen zwei benachbarten Gleisen, insbesondere senkrecht zur Längserstreckung der Schienen 4, zu verlagern. Die Einsatzflexibilität der Vorrichtung 1 wird hierdurch erheblich gesteigert.
  • Dadurch, dass zwischen den Bearbeitungseinrichtungen 14 und der Befestigungseinrichtung 13 die Schwingungsentkoppler 15a, 15b wirken, wird die Positioniereinrichtung 2, insbesondere der Fahrwagen 3 mit dem Mehrachs-Roboter 5, mechanisch erheblich weniger stark beansprucht und deren Verschleiß wird reduziert. Die Positioniereinrichtung 2 kann somit besonders materialsparend und leichtgewichtig ausgeführt sowie besonders wirtschaftlich hergestellt und betrieben werden.
  • Anhand der 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 zwei Bearbeitungseinrichtungen 14 mit jeweils einer Schraubeinheit 48 zum Anziehen und Lösen einer Schraubverbindung 49 auf. Jede der Schraubeinheiten 48 umfasst einen Maschinenmotor 22 zum Drehantreiben eines Schraubwerkzeugs 50 der Schraubeinheit 48. Ein Steckschlüssel 51 zum Drehantreiben der Schraubverbindung 49 ist reversibel lösbar an dem jeweiligen Schraubwerkzeug 50 angebracht. Eine lediglich schematisch dargestellte Verlagerungseinrichtung 24 ist dazu ausgebildet, die beiden Bearbeitungseinrichtungen 14 unabhängig voneinander entlang einer Eingriffsrichtung 52 des Schraubwerkzeugs 50 zu verlagern. Die Verlagerungseinrichtung 24 ist ferner dazu ausgebildet, die Bearbeitungseinrichtungen 14 senkrecht zu der Eingriffsrichtung 52 relativ zueinander zu bewegen. Insbesondere ist die Verlagerungseinrichtung 24 entsprechend dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, die jeweilige Bearbeitungseinrichtung 14 zusammen mit der zugehörigen Bearbeitungs-Entkopplungseinheit 15b zu verlagern.
  • Die Bearbeitungs-Entkopplungseinheiten 15b weisen eine elastisch verformbare Kammerwand 30 in Form eines Gummibalgs auf. Der Aufbau dieser Bearbeitungs-Entkopplungseinheiten 15b entspricht im Wesentlichen den Bearbeitungs-Entkopplungseinheiten 15b gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Die Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a umfasst im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine Bremseinheit 53 zum einstellbaren Bremsen einer Bewegung der Bearbeitungseinrichtungen 14 relativ zu der Befestigungseinrichtung 13. Die Bremseinheit 53 umfasst Bremsbeläge 54, welche mittels eines Bremsaktors 55 reversibel an einem Bremskörper 56 anpressbar sind. Mittels der Bremseinheit 53 ist die Dämpfung einer über die Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a übertragenen Bewegung anhand der von dem Bremsaktor 55 erzeugten Anpresskraft FA einstellbar. Das Entkoppeln der Bewegung der Befestigungseinrichtung 13 von der Bewegung der Bearbeitungseinrichtungen 14 erfolgt durch die Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a ausschließlich entlang der Eingriffsrichtung 52. Senkrecht zu der Eingriffsrichtung 52 orientierte Kräfte werden über die Bremseinheit 53 und das Federelement 33a übertragen. Senkrecht zu der Eingriffsrichtung 52 erfolgt keine Bewegungsentkopplung. Entsprechende Bewegungen werden über die Linearführung 29 der Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a im Wesentlichen starr übertragen.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst eine nur schematisch dargestellte Spanneinrichtung 57 zum reversiblen Befestigen der Bearbeitungseinrichtungen 14 an den Schienen 4. Die Spanneinrichtung 57 ist an der Verlagerungseinrichtung 24 angebracht. Die Spanneinrichtung 57 weist ein nicht dargestelltes Stellelement zum reversiblen Festklemmen an der Schiene 4 auf. Das Stellelement ist anhand eines Signals der Steuereinheit 8 betätigbar.
  • Ferner umfasst die Vorrichtung 1 ein in der 8 lediglich schematisch dargestelltes Trennwerkzeug 58 zum Abtrennen eines Schraubbolzens 59 einer nicht mehr lösbaren, festsitzenden Schraubverbindung 49. Das Trennwerkzeug 58 weist hierzu eine Trennschleifscheibe 60 auf, die mittels eines Trennwerkzeugmotors 61 drehantreibbar ist.
  • Die Vorrichtung 1 weist eine Beschickungseinrichtung 62 zum Bereitstellen von Schraubelementen, insbesondere von Schrauben und/oder Muttern, auf. Die Beschickungseinrichtung 62 ist zur Handhabung von Blistern ausgebildet. Die Schraubelemente können somit in einer bestimmbaren Position und Lage bereitgestellt werden und so automatisiert, insbesondere mittels des Mehrachs-Roboters 4, den Bearbeitungseinrichtungen 14 zugeführt werden.
  • Die Funktionsweise der Vorrichtung 1 gemäß der in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsform ist wie folgt: Entsprechend dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Vorrichtung 1 zu dem Bearbeitungsgegenstand, insbesondere zu den zu lösenden Schraubverbindungen 49 bewegt. Die Vorrichtung 1 befindet sich in der Rückstellposition. Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b sind auf den ersten Kopplungszustand mit der gegenüber dem zweiten Kopplungszustand höheren Steifigkeit eingestellt.
  • Die Position der Schiene 4 und der Schraubverbindungen 49 wird mittels der Sensoreinrichtung 37 erfasst. Gesteuert von der Steuereinheit 8 umgreift die starr an der Verlagerungseinrichtung 24 angebrachte Spanneinrichtung 57 die Schiene 4. Ein Stellantrieb der Spanneinrichtung 57 wird mittels der Steuereinheit 8 aktiviert. Die Schiene 4 wird zwischen Spannbacken der Spanneinrichtung 57 festgeklemmt. Die Bearbeitungseinrichtungen 14 stützen sich über die Verlagerungseinrichtung 24 und die Spanneinrichtung 57 an der Schiene 4 ab.
  • Anhand eines Signals der Steuereinheit 8 werden die Bearbeitungseinrichtungen 14 mittels der Verlagerungseinrichtung 24 relativ zueinander und senkrecht zu der Eingriffsrichtung 52, entsprechend der relativen Position der Schraubverbindungen 49 zueinander positioniert.
  • Anhand eines weiteren Signals der Steuereinheit 8 werden die Bearbeitungseinrichtungen 14 mittels des Mehrachs-Roboters 5 in Eingriffsrichtung 52 abgesenkt. Die Steckschlüssel 51 werden in Eingriff mit Schraubenköpfen der Schraubbolzen 59 gebracht. Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b werden auf den zweiten Kopplungszustand mit der gegenüber dem ersten Kopplungszustand niedrigeren Steifigkeit eingestellt.
  • Die Maschinenmotoren 22 werden aktiviert und die Steckschlüssel 51 werden über die Schraubwerkzeuge 50 drehangetrieben. Die Schraubwerkzeuge 50 sind als Schlagschrauber ausgebildet. Festsitzende Schraubverbindungen 49 können somit besonders zuverlässig gelöst werden.
  • Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b entkoppeln eine Bewegung der Befestigungseinrichtung 13 von den Bewegungen der beiden Bearbeitungseinrichtungen 14. Kraftspitzen vertikaler Reaktionskräfte FRz werden durch die Befestigungs-Entkopplungseinheit 15a getilgt. Die in vertikaler Richtung federnde Lagerung aufgrund der Linearführung 29 und des Federelements 33a verhindert eine Übertragung stoßartiger Beanspruchungen auf die Befestigungseinrichtung 13 beim Kontaktieren der Schraubverbindungen 49 im Zuge des Absenkens der Bearbeitungswerkzeuge 14. Stoßartigen Belastungen kann somit die Massenträgheit der vorgestalteten Bestandteile der Vorrichtung 1, insbesondere der Bearbeitungseinrichtungen 14 und der Verlagerungseinrichtung 24 entgegenwirken. Die Bremseinheit 53 dämpft die vertikale Bewegung der Bearbeitungseinrichtungen 14 relativ zu der Befestigungseinrichtung 13, wodurch die auf die Befestigungseinrichtung 13 wirkenden Kräfte nochmals reduziert werden.
  • Durch die Ausbildung der Schraubeinheiten 48 als Schlagschraubeinheiten können festsitzende Schraubverbindungen 49 besonders zuverlässig gelöst werden. Die beim Schlagschrauben entstehenden Vibrationen führen insbesondere zu Reaktionskräften FRx, FRy in der Horizontalebene. Kraftspitzen dieser Reaktionskräfte FRx, FRy werden in den Bearbeitungs-Entkopplungseinrichtungen 15b getilgt. Die Bewegung der Bearbeitungseinrichtungen 14 wird von der Bewegung der Verlagerungseinrichtung 24 durch die Bearbeitungs-Entkopplungseinrichtung 15b zumindest anteilig entkoppelt.
  • Nach dem Lösen der Schraubverbindungen 49 wird die Spanneinrichtung 57 von der Schiene 4 gelöst. Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b werden auf den ersten Kopplungszustand mit der gegenüber dem zweiten Kopplungszustand höheren Steifigkeit eingestellt. Mittels des Mehrachs-Roboters 5 werden die Bearbeitungseinrichtungen 14 über die Befestigungseinrichtung 13 angehoben.
  • Mittels der Sensoreinrichtung 37 wird kontrolliert, ob die Schraubverbindungen 49 gelöst wurden. Ist wenigstens eine der Schraubverbindungen 49 derart festsitzend, dass diese mittels des Schraubwerkzeugs 50 nicht gelöst werden konnte, so wird der entsprechende Schraubbolzen 59 abgetrennt. Hierzu wird das Trennwerkzeug 58 mittels des Mehrachs-Roboters 5 an die entsprechende Schraubverbindung 49 verlagert. Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b sind hierbei auf den ersten Kopplungszustand eingestellt. Der Trennwerkzeugmotor 61 wird aktiviert und die Trennschleifscheibe 60 wird in Richtung des Schraubbolzens 59 zugestellt. Der Schraubbolzen 59 wird durchtrennt. Der Trennvorgang ist abgeschlossen und die Vorrichtung 1 wird zurück in die Rückstellposition verlagert.
  • Die Vorrichtung 1 kann auch zum Herstellen, insbesondere zum Zusammensetzen und Anziehen von Schraubverbindungen 49 verwendet werden. Die Schraubeinheiten 48 werden hierzu mittels des Mehrachs-Roboters 5 zu der Beschickungseinrichtung 62 verlagert. Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b sind hierbei auf den ersten Kopplungszustand eingestellt. Die Steckschlüssel 51 werden in die mit Schrauben befüllten Blister eingeführt. In den Steckschlüsseln 51 werden die Schrauben beispielsweise mittels einer Klemmverbindung, insbesondere mittels eines Druckstücks, und/oder mittels eines Magneten, insbesondere eines Elektromagneten, gehalten. Beim Verlagern der Bearbeitungseinrichtungen 14 in Richtung der herzustellenden Schraubverbindung 49 werden die Schrauben aus dem Blister entnommen. Die Schrauben werden anhand eines Signals der Steuereinheit 8, insbesondere gestützt auf die von der Sensoreinrichtung 37 bereitgestellten Messwerte in das vorbestimmte Schraubloch eingeführt.
  • Mittels der Spanneinrichtung 57 werden die Bearbeitungseinrichtungen 14 an der Schiene 4 befestigt. Die Schwingungsentkoppler 15a, 15b sind hierbei auf den zweiten Kopplungszustand eingestellt. Die Maschinenmotoren 22 werden aktiviert. Die Schraubverbindungen 49 werden, insbesondere gleichzeitig, festgezogen.
  • Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform weist die Vorrichtung 1 im Unterschied zu dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel keine Spanneinrichtung 57 auf. Die beiden Schraubeinheiten 48 der Bearbeitungseinrichtungen 14 stützen sich beim Anziehen und/oder Lösen der Schraubverbindungen 49 gegeneinander ab. Insbesondere werden die auf die jeweilige Schraubverbindung 49 übertragenen Drehmomente durch entsprechende Reaktionskräfte FR, welche auf die jeweils andere Schraubverbindung 49 wirken, abgetragen.
  • Um die Belastung der Schraubverbindungen 49 durch diese Reaktionskräfte FR zu reduzieren, werden beim anfänglichen Lösen und/oder beim abschließenden Anziehen nicht beide Bearbeitungseinrichtungen 14 zeitgleich aktiviert, sondern die Schraubeinheiten 48 werden abwechselnd betrieben. Hingegen werden beim anfänglichen Anziehen und/oder beim abschließenden Lösen der Schraubverbindungen 49 beide Schraubeinheiten 48 gleichzeitig betrieben.
  • Vorzugsweise weisen die Schraubeinheiten 48 einen Kraftsensor, insbesondere einen Drehmomentsensor, auf. Das Umschalten zwischen dem gleichzeitigen Betrieb und dem abwechselnden Betrieb der Schraubeinheiten 48 erfolgt vorzugsweise anhand eines Signals des jeweiligen Kraftsensors, insbesondere durch die Steuereinheit 8.
  • Anhand der 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weist die Vorrichtung 1 zwei der Mehrachs-Roboter 5 auf, an denen jeweils zwei der Bearbeitungseinrichtungen 14 über eine Befestigungseinrichtung 13 angebracht sind. Die Bearbeitungseinrichtungen 14 sind als Schraubeinheiten 48 ausgebildet. Alternativ können die Bearbeitungseinrichtungen 14 als Stopfeinheiten 18 ausgebildet sein. Die Steuereinheit 8 und die Versorgungseinheit 7 sind zum Betreiben der beiden Mehrachs-Roboter 5 und der Bearbeitungseinrichtung 14 ausgebildet. Durch die Ausbildung der Vorrichtung 1 mit den beiden Mehrachs-Robotern 5 und den vier Bearbeitungseinrichtungen 14 kann die Gleisbearbeitung gleichzeitig an beiden Schienen 4 des Gleises erfolgen. Die Arbeitseffizienz der Vorrichtung 1 wird hierdurch nochmals gesteigert.
  • Im Unterschied zu der Anordnung an einer einzigen Lagereinheit 9 in einem zentralen Bereich zwischen den Schienen 4 sind bei diesem Ausführungsbeispiel zwei der Lagereinheiten 9 zum Tragen der Mehrachs-Roboters 5 vorgesehen, welche an dem Fahrwagen 3 angebracht sind. Die Rahmenbrücke 39a ist durch einen zentralen Rahmenträger 39b ersetzt, welcher insbesondere mittig zwischen den Schienen 4 verläuft. Die Beschickungseinrichtung 62 ist an dem Rahmenträger 39b angeordnet. Die Beschickungseinrichtung 62 ist somit mit allen Bearbeitungseinrichtungen 14 erreichbar.
  • Die Kameras 40 der Sensoreinrichtung 37 sind in einem Seitenbereich des Fahrwagens 3 angeordnet. Die beiden Arbeitsräume 39 werden von der Sensoreinrichtung 37 entsprechend den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen überwacht.
  • Die Funktionsweise der Vorrichtung 1 entspricht der Funktionsweise der Vorrichtungen 1 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
  • Dadurch, dass die Vorrichtung 1 die Schwingungsentkoppler 15a, 15b aufweist, wird eine Bewegung der Befestigungseinrichtung 13 zumindest anteilig entkoppelt von einer Bewegung der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung 14. Die auf die Befestigungseinrichtung 13, insbesondere auf die Positioniereinrichtung 2, übertragenen Belastungen können somit deutlich reduziert werden. Die Vorrichtung 1 ist im Betrieb besonders robust und zuverlässig und kann besonders wirtschaftlich hergestellt und betrieben werden.
  • Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können je nach Bedarf beliebig miteinander kombiniert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2017/097390 A1 [0002]

Claims (28)

  1. Vorrichtung (1) zur Gleisbearbeitung, aufweisend - eine Befestigungseinrichtung (13), und - mindestens eine Bearbeitungseinrichtung (14), gekennzeichnet, durch mindestens einen Schwingungsentkoppler (15a, 15b) mit einer einstellbaren Steifigkeit und/oder einer einstellbaren Dämpfung zum zumindest teilweisen Entkoppeln der Befestigungseinrichtung (13) und der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schwingungsentkoppler (15a, 15b) eine mit einem Fluid befüllte Kammer (27) zum zumindest anteiligen Übertragen von Kräften zwischen der Befestigungseinrichtung (13) und der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) über das Fluid aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (27) eine reversibel verformbare Kammerwand (30) aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Druckreguliereinheit (45) zum Steuern eines Drucks (p1, p2, p3,) des Fluids in der Kammer (27).
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schwingungsentkoppler (15a, 15b) ein einstellbares Drosselventil (35) zum Begrenzen eines Stroms des Fluids aufweist.
  6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schwingungsentkoppler (15a, 15b) eine Bremseinheit (53) zum einstellbaren Bremsen der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) relativ zu der Befestigungseinrichtung (13) aufweist.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Maschinenmotor (22) zum Bereitstellen einer zum Betreiben der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) erforderlichen Leistung, welcher insbesondere in Bezug auf den mindestens einen Schwingungsentkoppler (15a, 15b) auf Seiten der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung (14) eine Stopfeinheit (18) zur Gleisbettbearbeitung aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung (14) einen Schwingungserzeuger (21) zum Erzeugen einer Vibrationsbewegung aufweist.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung (14) eine Schraubeinheit (48) zum Anziehen und/oder Lösen einer Schraubverbindung (49) aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung (14) mehrere Schraubeinheiten (48) umfasst.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Spanneinrichtung (57) zum reversiblen Befestigen der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) an einer Schiene (4).
  13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine Beschickungseinrichtung (62) zum Bereitstellen von Schraubelementen (49).
  14. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bearbeitungseinrichtung (14) ein Trennwerkzeug (58) zum Abtrennen eines Schraubbolzens (59) umfasst.
  15. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verlagerungseinrichtung (24) zum Verschieben und/oder Schwenken der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) relativ zu der Befestigungseinrichtung (13).
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Stopfeinheiten (18) mittels der Verlagerungseinrichtung (24) relativ zueinander verschiebbar und/oder relativ zueinander schwenkbar sind.
  17. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Positioniereinrichtung (2), an der die Befestigungseinrichtung (13) angebracht ist, zum Positionieren der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) an dem Gleis.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (2) einen Mehrachs-Roboter (5) aufweist, an dem die Befestigungseinrichtung (13) angebracht ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (2) einen Fahrwagen (3) aufweist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Fixiereinheit (44) zum lösbaren Befestigen der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) an dem Fahrwagen (3).
  21. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung (37) zum Erfassen der Position und/oder der Orientierung eines Bearbeitungsgegenstands (19, 49) des Gleises und/oder zur Überwachung eines Arbeitsraums (39).
  22. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1) zur Gleisbearbeitung, umfassend die Schritte: - Bereitstellen mindestens einer Bearbeitungseinrichtung (14), die an einem Schwingungsentkoppler (15a, 15b) angeordnet ist, - Verstellen des Schwingungsentkopplers (15a, 15b) zwischen -- einem ersten Kopplungszustand, in welchem der Schwingungsentkoppler (15a, 15b) eine erste Steifigkeit und/oder eine erste Dämpfung aufweist, und -- einem zweiten Kopplungszustand, in welchem der Schwingungsentkoppler (15a, 15b) eine gegenüber der ersten Steifigkeit unterschiedliche zweite Steifigkeit und/oder eine von der ersten Dämpfung unterschiedliche zweite Dämpfung aufweist, und - Bearbeiten des Gleises mittels der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14).
  23. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch Verlagern der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) aus einer Rückstellposition in eine Arbeitsposition, wobei der Schwingungsentkoppler (15a, 15b) auf den ersten Kopplungszustand eingestellt ist.
  24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch Bearbeiten des Gleises, wobei der Schwingungsentkoppler (15a, 15b) auf den zweiten Kopplungszustand eingestellt ist.
  25. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 24, gekennzeichnet durch Anziehen und/oder Lösen zweier Schraubverbindungen (49) des Gleises nacheinander und/oder gleichzeitig, wobei insbesondere zwei drehantreibbare Schraubeinheiten (48) gleichzeitig in Eingriff mit jeweils einer der Schraubverbindungen (49) stehen.
  26. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 25, gekennzeichnet durch Arretieren der mindestens einen Bearbeitungseinrichtung (14) an mindestens einer Schiene (4) beim Bearbeiten des Gleises.
  27. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeiten des Gleises an einem Weichenherz erfolgt.
  28. Stopfaggregat zur Gleisbettbearbeitung, aufweisend - eine Befestigungseinrichtung (13), - mindestens eine Stopfeinheit (18) mit einem Schwingungserzeuger (21), und - eine Verlagerungseinrichtung (24) zum Verschieben und/oder Schwenken der mindestens einen Stopfeinheit (18) relativ zu der Befestigungseinrichtung (13).
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