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Die Erfindung bezieht sich auf einen Weichenantrieb mit einem länglichen Stellschieber. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Weichenantriebs. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verwenden eines Stellschiebers mit variabler Länge. Die Erfindung kann sich somit auf das technische Gebiet der Schienenfahrzeuge, insbesondere der Weichentriebe für entsprechende Schienen, beziehen.
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Weichen sind allgemein bekannt als Übergangsvorrichtung, um einem Schienenfahrzeug den Wechsel von einem Gleis zu einem anderen Gleis zu ermöglichen. Die eigentliche Weichen(-um)stellung wird hierbei von einem sogenannten Weichenantrieb bewerkstelligt. Weichenantriebe haben die Aufgabe Weichen umzustellen, d.h. die Weichenzungen in eine von zwei Endlagen zu bringen (links oder rechts bzw. eingefahren oder ausgefahren). Für diesen Zweck weist der Weichenantrieb gewöhnlich einen axial beweglichen Stellschieber (throw bar) auf, welcher über ein äußeres Gestänge mit den Weichenzungen der Weiche verbunden ist. Der Stellschieber muss dabei einerseits die Stellkräfte übertragen und andererseits die richtige Länge für den geforderten Stellhub besitzen (beispielsweise in dem Bereich 150-220 mm).
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Konventionell werden als Stellschieber starre Stangen mit fester definierter Länge verwendet. Diese Stellschieber weisen Nuten auf, welche Endlagen markieren, in welche ein Sperrscheiber einrasten kann. Auf diese Weise wird eine Endlage und ferner der Stellhub festgelegt.
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Die 6 und 7 zeigen die Funktionsweise eines solchen Weichenantriebs 200 aus dem Stand der Technik.
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6: der Weichenantrieb 200 weist ein Gehäuse 205 auf, in welchem der Stellschieber 210 mit definierter Länge gelagert ist. Mittels einer Festhaltekupplung 240 wird der Stellschieber 210 in einer ersten Position angeordnet und von einem Sperrschieber 250 fixiert. Hierbei kann der Sperrschieber 250 in eine jeweilige Nut des Stellschiebers 110 einrasten.
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7: Manuell oder von einem Motor angetrieben kann der Stellschieber 210 axial über die Festhaltekupplung 240 in eine zweite Position bewegt werden. Der Sperrschieber 250 wechselt ebenfalls von einer ersten Position in eine zweite Position und definiert die neue Endlage des Stellschiebers 210 und rastet erneut in eine entsprechende Nut ein. Weil die Länge des Stellschiebers 210 festgelegt ist, wird ein relativ großer Bauraum 206 benötigt.
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Aus der definierten Länge und den entsprechenden Nuten des Stellschiebers folgt eine große Variantenvielfalt. Bahnbetreiber benötigen daher in Abhängigkeit von der Bauform der Weiche unterschiedlichste Stellhübe und Einbaulagen. Durch die feste Länge des Stellschiebers wird in eingefahrener Endlage mehr Bauraum auf der von der Weiche abgewandten Seite des Weichenantriebs benötigt, um Kollisionen des Stellschiebers und des Gehäuses zu vermeiden. Dieser Anteil des Stellschiebers kann jedoch nicht weggelassen werden, da er in der ausgefahrenen Endlage noch im Gleitlager sitzen muss (Positionierung und Aufnahme von ggf. kleinen auftretenden Querkräften).
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Es kann ein Bedarf bestehen, einen Weichenantrieb flexibel und platzsparend auszugestalten.
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Ein Weichenantrieb, ein Verfahren, und ein Verwenden werden im Folgenden beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Weichenantrieb beschrieben, welcher aufweist:
- i) einen länglichen Stellschieber, wobei der längliche Stellschieber derart eingerichtet ist, dass die Länge variabel einstellbar ist;
- ii) eine Antriebsvorrichtung, welche mit dem länglichen Stellschieber gekoppelt ist, und welche eingerichtet ist die variabel einstellbare Länge auf eine vorbestimmte Position einzustellen; und
- iii) eine Steuervorrichtung, welche mit der Antriebsvorrichtung gekoppelt ist, und welche eingerichtet ist die vorbestimmte Position bereitzustellen und/oder zu ermitteln.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Weichenantriebs beschrieben, das Verfahren aufweisend:
- i) Bereitstellen einer vorbestimmten Position bezüglich der Länge eines Stellschiebers; und danach
- ii) variables Einstellen der Länge des Stellschiebers auf die vorbestimme Länge mittels einer Mechanik.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verwenden beschrieben eines Stellschiebers mit variabel einstellbarer Länge in einem Weichenantrieb, wobei das Einstellen der Länge elektromechanisch bis zum Erreichen einer Endlage durchgeführt wird.
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Im Kontext des vorliegenden Dokuments kann sich der Begriff „Stellschieber“ insbesondere auf ein längliches Element beziehen, welches mechanisch einsetzbar ist, um eine Weichenzunge zu bewegen, insbesondere von einer ersten Position in eine zweite Position. Während ein konventioneller Stellschieber eine definierte Länge aufweist und z.B. als starre Stange ausgebildet ist, weist der erfindungsgemäße längliche Stellschieber eine variable Länge auf. In einem Beispiel kann die Länge stufenweise variiert werden. In einem bevorzugten Beispiel kann die Länge hingegen stufenlos variiert werden. Verschiedene Realisierungen der variablen Länge sind möglich, wobei einige exemplarisch im Folgenden beschrieben werden.
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In einem ersten Beispiel weist der Stellschieber zumindest zwei Teile auf, einer mit Außengewinde, und einer mit Innengewinde. In dieser Ausführungsform kann die Länge stufenlos über eine Gewindedrehung variiert werden. In einem zweiten Beispiel kann der Stellschieber teleskopisch aufgebaut sein, so dass ein Innenteil aus einem Außenteil herausgeschoben werden kann (oder umgekehrt). In einem dritten Beispiel kann der Stellschieber eine (aufgerollte) Schubkette aufweisen, wobei die Länge bei einem Abrollen bzw. Aufrollen der Schubkette variiert wird.
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Im Kontext des vorliegenden Dokuments kann der Begriff „Antriebsvorrichtung“ sich insbesondere auf eine Vorrichtung beziehen, welche eingerichtet ist, den oben beschriebenen Stellschieber derart zu bewegen, dass dessen Länge in kontrollierter Weise variiert wird. In einem Ausführungsbeispiel kann die Antriebsvorrichtung als Elektromotor ausgebildet sein, welcher mit dem Stellschieber gekoppelt ist. Durch Aktivierung des Elektromotors kann beispielsweise eine Verlängerung/Verkürzung des Stellschiebers über das Gewinde realisiert werden. Verschiedene Ausführungen der Kraftübertragung sind hier denkbar. In einem weiteren Beispiel kann ein Elektromotor die teleskopische Verschiebung auslösen. Wiederum in einem weiteren Beispiel kann die Antriebsvorrichtung ein Antriebsrad für eine Schubkette aufweisen. Insbesondere kann die Antriebsvorrichtung derart konfiguriert sein, dass die vorbestimmte Position nicht überschritten werden kann. Beispielsweise kann der Elektromotor abgeschaltet werden, wenn die vorbestimmte Position erreicht wird. In den folgenden Beispielen wird meist ein Elektromotor als Antriebsvorrichtung eingesetzt. Hierauf ist die Antriebsvorrichtung aber nicht beschränkt, es können auch andere Arten der mechanischen Kraftübertragung als Antrieb eingesetzt werden, z.B. ein Verbrennungsmotor.
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Im Kontext des vorliegenden Dokuments kann der Begriff „Steuervorrichtung“ sich insbesondere auf eine Vorrichtung beziehen, welche geeignet ist über die oben beschriebene Antriebsvorrichtung die Längenvariation des Stellschiebers zu steuern und/oder zu regeln. In einem Beispiel sind Antriebsvorrichtung und Steuervorrichtung getrennt voneinander ausgestaltet, beispielsweise als Elektromotor und Prozessor. Hierbei kann auch eine räumliche Trennung möglich sein, z.B. kann die Steuervorrichtung über Funk und/oder ein Netzwerk mit der Antriebsvorrichtung kommunizieren. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können Antriebsvorrichtung und Steuervorrichtung aber auch in derselben Einheit verbaut sein.
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In einem einfachen Beispiel kann die Steuervorrichtung ein oder mehr Prozessoren aufweisen und die vorbestimmte Position bzw. Endlage der Antriebsvorrichtung vorgeben. Die vorbestimmte Position kann hierbei z.B. von einem Operator eingegeben oder ausgewählt werden. In einem komplexeren Beispiel kann die Steuervorrichtung in ein Netzwerk, z.B. eine Internet-of-Things (IoT) Umgebung, eingebettet sein. Basierend auf den Daten dieses Netzwerks kann die Steuervorrichtung dann die vorbestimmte Position (selbst) bestimmen. In einem weiteren Beispiel kann die Steuervorrichtung eine künstliche Intelligenz aufweisen, welche trainiert werden kann, die vorbestimmte Position zu ermitteln und/oder den Zeitpunkt bzw. die Zeitdauer der Weichenstellung bestimmen.
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Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Erfindung auf der Idee basieren, dass ein Weichenantrieb flexibel und platzsparend bereitgestellt werden kann, wenn ein in seiner Länge variabler Stellschieber verwendet wird, der von einem (elektromechanischen) Antrieb in eine vorbestimmte Position verlängert wird, welche von einer Steuervorrichtung vorgegeben oder ermittelt wird.
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Konventionell weist ein Stellschieber eine bestimmte Länge auf und wird mittels spezifischer Nuten in einer von zwei Endlagen fixiert.
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Es wird nun aber eine gänzlich andere Vorgehensweise vorgeschlagen: Nuten und fixierte Länge werden ebenso weggelassen wie eine Festhaltekupplung und ein Sperrschieber (siehe 6 und 7). Stattdessen kann der in seiner Länge variable Stellschieber mit nur einer Bauform alle geforderten Stellhübe abdecken und somit extrem flexibel eingesetzt werden. Die Steuervorrichtung kann als smarter Controller angesehen werden, der je nach Bedarf eine gewünschte Länge des Stellschiebers (und eine entsprechende Endlage) vorgibt. Der Antrieb kann es ermöglichen, dass der Stellhub ohne mechanische Nuten im Stellschieber eingestellt wird. Stattdessen kann die Steuervorrichtung der Antriebsvorrichtung die Endlage dadurch vorgeben, dass keine weitere Verlängerung des Stellschiebers eingestellt wird, z.B. über die Anzahl der Umdrehungen des antreibenden Elektromotors in einem schlupffreien System.
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Zusätzlich kann ein aktiv einstellbarer Stellschieber den benötigten Bauraum des Weichenantriebs deutlich reduzieren, da in eingefahrener Endlage die Länge des Stellschiebers reduziert werden kann. Bei gleichen Anschlussmaßen zum aktuellen Antrieb wird somit der benötigte Einbauraum verkleinert, sodass der Weichenantrieb bei mehr Anwendern verbaut werden kann, ohne aber in das Lichtraumprofil von Schienenfahrzeugen Züge zu ragen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Antriebsvorrichtung einen Elektromotor auf und ist eingerichtet das Einstellen der Länge elektromechanisch durchzuführen. Dies kann den Vorteil haben, dass etablierte Technik direkt einsetzbar ist. Elektromotoren als solche sind bekannt und können flexibel eingesetzt werden, um die Länge des Stellscheiber zu variieren. Auch verschiedene Kopplungen zwischen Stellscheiber und Elektromotor sind implementierbar.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt das Einstellen der Länge mechanisch bzw. nicht-hydraulisch. Mit Hilfe eines Motors, z.B. des oben genannten Elektromotors, kann die Längeneinstellung mechanisch erfolgen. In einem Beispiel kann eine Endlage somit besonders zuverlässig und präzise erreicht werden. In einem Beispiel schließt der Begriff „mechanisch“ bzw. „elektromechanisch“ eine Hydraulik aus. In letzterem Fall wird die Längenvariation des Stellschiebers nicht über eine Hydraulik erreicht.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die vorbestimmte Position eine Endlage des länglichen Stellschiebers. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Antriebsvorrichtung und/oder die Steuervorrichtung eingerichtet sicherzustellen, dass die Endlage nicht überschritten wird. Dies kann den Vorteil haben, dass die Sicherheit erhöht wird.
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Im Bereich Schienenfahrzeuge, insbesondere Personenzüge, kann die Sicherheit eine deutlich wichtigere Rolle spielen als in anderen technischen Gebieten. Sicherheitsaspekte können daher deutlich höher zu gewichten sein. Bevorzugt kann die Antriebsvorrichtung den Stellscheiber in einer bestimmten Längeneinstellung blockieren, so dass eine weitere Verlängerung (aber auch ein Verkürzen) ausgeschlossen ist. Anders als im Stand der Technik wird bevorzugt keine Nut/Feder Lösung angestrebt, sondern die Antriebsvorrichtung sollte diese Funktion bereitstellen. In einem Beispiel kann dies durch ein Stoppen eines Elektromotors umgesetzt werden. In einem weiteren Beispiel kontrolliert die Steuervorrichtung die Antriebsvorrichtung entsprechend.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der längliche Stellschieber entlang der Längsrichtung auf: einen ersten Teil und einen zweiten Teil. In einem ersten Betriebszustand ist der zweite Teil zumindest teilweise um den ersten Teil angeordnet (in einem Übergangsbereich). In einem zweiten Betriebszustand ist der zweite Teil weniger um den ersten Teil angeordnet als in dem ersten Betriebszustand. Dies kann den Vorteil haben, dass die Teile des Stellschiebers platzsparend (hinsichtlich Bauraum) gelagert werden können und bei Bedarf den Stellschieber durch ein Auseinanderschieben verlängern können. Zwei im Folgenden beschriebene Ausführungsformen umfassen die Teile eines teleskopischen Stellschieber und die Teile eines Außen- und eines Innengewindes.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen der erste Teil und der zweite Teil jeweils ein Gewinde auf. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der erste Teil ein äußeres Gewinde auf, und der zweite Teil weist ein inneres Gewinde auf. Dies kann den Vorteil haben, dass die Verlängerung präzise eingestellt werden kann. Zudem kann die Endlage sicher festgelegt werden.
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Konkret kann so ein Mechanismus durch eine angetriebene Gewindestange und einen Stellschieber mit Gewindebohrung realisiert werden. Das Gewinde kann dabei selbsthemmend ausgeführt sein z.B. gegenüber den axialen Kräften in Endlage aufgrund von Federkräften durch die Weichenzungen (Zungenrestspannung) und Querkräften durch überfahrende Züge. Die ausgefahrene Endlage wird hierbei durch Herausdrehen der Gewindestange und die eingefahrene Endlage durch Hereindrehen der Gewindestange erreicht.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der längliche Stellschieber teleskopisch ausgebildet. In diesem Beispiel kann der Stellscheiber eine Vielzahl von Teilen aufweisen, welche platzsparend ineinander geschoben werden können, aber durch Auseinanderschieben auch eine hohe Länge erreichen können. Diese Ausführungsform kann besonders flexible einsetzbar sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der längliche Stellschieber eine Schubkette auf. Dies kann den Vorteil haben, dass eine etablierte Technik direkt implementiert werden kann. Während gewöhnliche Ketten zur ziehen können, kann eine Schubkette sowohl ziehen als auch schieben. Auf diese Weise kann mit nur einem Antrieb (z.B. ein Antriebs(zahn-)rad eine Vorwärts- und eine Rückwärtsbewegung erzeugt werden. Die Schubkette kann platzsparend aufgerollt werden und je nach Betriebsmodus aus- oder eingerollt werden. In einem Beispiel wird ein längliches Element als Stellschieberspitze an eine Schubkette montiert. In einem anderen Beispiel wird der Stellschieber vollständig aus der Schubkette gebildet. In diesem Dokument kann der Begriff „Schubkette“ insbesondere ein mechanisches Bauteil der Fördertechnik bezeichnen, das im spannungslosen Zustand aufgerollt werden kann, unter Spannung jedoch Schub- und Druckkräfte übertragen kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der längliche Stellschieber im Wesentlichen frei von einem Einrastbereich, insbesondere einer Nut. Wie oben erläutert wird konventionell ein Sperrschieber eingesetzt, um den Stellschieber über dessen Nuten in eine bestimmen Endlage festzusetzen. Bevorzugt wird erfindungsgemäß eine solche Blockade durch die Antriebsvorrichtung erreicht, so dass zusätzlicher Aufwand eingespart werden kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Weichenantrieb ferner auf: ein Gehäuse in welchem der längliche Stellschieber zumindest teilweise angeordnet ist. Insbesondere wobei der längliche Stellschieber bei einer ersten Längeneinstellung (im Wesentlichen) in dem Gehäuse angeordnet ist, und wobei der längliche Stellschieber in einer zweiten Längeneinstellung teilweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. In diesem Beispiel kann Bauraum eingespart werden, denn der Stellschieber verlängert sich praktisch aus dem Gehäuse heraus ohne eine Rückzugsbereich (z.B. für eine starre Stange) zu benötigen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Weichenantrieb ferner auf: einen Sensor, welcher mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist und welcher eingerichtet ist zumindest einen Parameter bezüglich des Einstellens der Länge des länglichen Stellschiebers zu erfassen. Dies kann den Vorteil haben, dass ein Regeln mit Rückkopplung betrieben werden kann, insbesondere mittels der Steuervorrichtung. Basierend auf den gemessenen Sensordaten kann die Steuervorrichtung die Endlage ermitteln und entsprechend die Antriebsvorrichtung steuern/regeln. Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein die Sensordaten entsprechend einzubeziehen. Ferner kann z.B. auch der Zeitpunkt der Weichenstellung oder die Dauern der Weichenstellung anhand von Sensordaten ermittelt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Parameter zumindest eines auf von Drehzahl, Drehmoment, Stellhub, Kraft, einem elektrischen Parameter, insbesondere einem von Strom, Spannung, Leistungsfaktor, Leistung. Somit können verschiedene mechanische und elektrische Aspekte einbezogen werden, um den Stellscheiber möglichst effizient und sicher einzusetzen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Steuervorrichtung ferner auf: eine Kommunikationsvorrichtung, welche eingerichtet ist, eine Kommunikation mit einer weiteren Steuervorrichtung bezüglich der vorbestimmten Position und/oder des Parameters durchzuführen. Dies hat den Vorteil, dass die Steuervorrichtung zusätzliche Informationen verwenden kann und/oder in einer größeren Infrastruktur eingebettet ist.
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In diesem Dokument kann sich der Begriff „Kommunikationsvorrichtung“ insbesondere auf eine Vorrichtung beziehen, welche eingerichtet ist Signale bzw. Daten zu senden und/oder zu empfangen. Die Kommunikation kann drahtgebunden oder drahtlos sein. Bevorzugt ist die Kommunikationsvorrichtung für beide Betriebsarten konfiguriert. Für den drahtlosen Betrieb kann die Kommunikationsvorrichtung eine oder mehr Antennen aufweisen. Bezüglich des drahtgebundenen Betriebs kann die Kommunikationsvorrichtung ein oder mehr Anschlüsse (z.B. Ethernet, Stromkabel, USB, etc.) aufweisen. In einem Beispiel kann die Kommunikationsvorrichtung als Radiosender-/empfänger vorgesehen sein. In einem weiteren Beispiel kann die Kommunikationsvorrichtung als Router, insbesondere WLAN-Router, ausgestaltet sein.
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In einem Beispiel kann die Steuervorrichtung dadurch Daten bzw. Anweisungen von anderen Steuervorrichtung erhalten und/oder solche selbst versenden. In einem Beispiel kann die Steuervorrichtung mit den weiteren Steuervorrichtungen in ein Netzwerk eingebunden sein, z.B. ein IoT Netzwerk. Auf diese Weise kann ein smartes Steuern/Regeln mehrerer Weichenantriebe oder sogar eines Bahnhofes realisiert werden. Moderne Tools wie künstliche Intelligenz Algorithmen können hierbei das Auswerten der Datenmengen effizient gestalten.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Stellschieber formschlüssig, insbesondere im Gehäuse des Weichenantriebes, gelagert. Bevorzugt kann der Stellschieber gegen eine unerwünschte Rotation gesichert sein. Dies kann z.B. durch eine n-eckige Außenform mit z.B. n > 2 oder zwei parallelen Abflachungen einer kreisflächigen Grundfläche umgesetzt werden. Mittels dieser Maßnahme kann ein Aufdrehen der Endlage verhindert werden, wodurch die Endlage besser gesichert werden kann.
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Die oben definierten Aspekte und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachstehend zu beschreibenden Beispielen der Ausführungsformen und werden unter Bezugnahme auf die Beispiele der Ausführungsformen erläutert. Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Ausführungsformen, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 zeigt einen Weichenantrieb mit einem Stellschieber, welcher auf Gewinden basiert, in einer ersten Position gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 2 zeigt den Weichenantrieb mit dem Stellschieber, welcher auf Gewinden basiert, in einer zweiten Position gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 3 zeigt einen Weichenantrieb mit einem Stellschieber, welcher eine Schubkette aufweist, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 4 zeigt einen Weichenantrieb mit einem teleskopischen Stellschieber, in einer ersten Position, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 5 zeigt den Weichenantrieb mit dem teleskopischen Stellschieber, in einer zweiten Position, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 6 und 7 zeigen einen konventionellen Weichenantrieb.
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Die Darstellung in den Zeichnungen sind schematisch. Es wird darauf hingewiesen, dass in unterschiedlichen Abbildungen ähnliche oder identische Elemente oder Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen oder mit Bezugszeichen versehen sind, die sich von den entsprechenden Bezugszeichen nur innerhalb der ersten Ziffer unterscheiden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, werden Elemente oder Merkmale, die bereits in Bezug auf eine zuvor beschriebene Ausführungsform erläutert wurden, an einer späteren Stelle der Beschreibung nicht noch einmal erläutert.
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Darüber hinaus werden räumlich relative Begriffe wie „vorne“ und „hinten“, „oben“ und „unten“, „links“ und „rechts“ usw. verwendet, um die Beziehung eines Elements zu einem anderen Element zu beschreiben, wie in den Abbildungen dargestellt. So können die räumlich relativen Begriffe auf verwendete Orientierungen zutreffen, die von der in den Abbildungen dargestellten Orientierung abweichen. Offensichtlich beziehen sich diese räumlich relativen Begriffe lediglich auf eine Vereinfachung der Beschreibung und die in den Abbildungen gezeigte Orientierung und sind nicht notwendigerweise einschränkend, da eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung andere Orientierungen als die in den Abbildungen dargestellten annehmen kann, insbesondere wenn sie verwendet wird.
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1 zeigt einen Weichenantrieb 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ersten Position. Der Weichenantrieb 100 weist ein Gehäuse 105 auf, in welchem ein länglicher Stellschieber 110 gelagert ist. Der längliche Stellschieber 110 ist derart eingerichtet, dass die Länge axial (hier entlang X) variabel einstellbar ist. Gleitlager 115 unterstützen hierbei eine Befestigung bzw. Bewegung des Stellschiebers 110.
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Eine Antriebsvorrichtung 120, in diesem Fall ein Elektromotor, ist mit dem länglichen Stellschieber 110 verbunden, so dass der Elektromotor die variabel einstellbare Länge auf eine vorbestimmte Position bzw. Endlage einstellen kann.
Ferner weist der Weichenantrieb 100 eine Steuervorrichtung 130 auf, welche wiederum mit der Antriebsvorrichtung 120 gekoppelt ist, und dem Elektromotor die vorbestimmte Position als Zielvorgabe bereitstellt. Die Steuervorrichtung 130 kann hierbei die bevorzugte Position anhand von Umgebungsdaten, z.B. innerhalb eines Netzwerkes, ermitteln. Die Antriebsvorrichtung 120 und/oder die Steuervorrichtung 130 sind eingerichtet sicherzustellen, dass die Endlage nicht überschritten wird. Im Fall des Elektromotors kann dieser z.B. bei Erreichen der Endlage den Betrieb einstellen.
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Der Stellschieber 110 weist entlang der Längsrichtung X auf: einen ersten Teil 111 und einen zweiten Teil 112. In dem gezeigten ersten Betriebszustand ist der zweite Teil 112 in einem Übergangsbereich 113 um den ersten Teil 111 herum angeordnet. In dem gezeigten Beispiel weist der erste Teil 111 ein äußeres Gewinde auf (ist sozusagen als Gewindestange ausgebildet), während der zweite Teil 112 ein inneres Gewinde aufweist (sozusagen als Gewindebohrung realisiert). Am Übergangsbereich 113 sind das äußere Gewinde 111 und das innere Gewinde 112 in einander eingedreht. Derart liegt der Stellschieber 110 in verkürzter Länge vor und ist im Wesentlichen mit dieser Längeneinstellung innerhalb des Gehäuses 105 angeordnet.
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2 zeigt einen Weichenantrieb 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer zweiten Position. In diesem zweiten Betriebszustand ist der zweite Teil 112 weniger um den ersten Teil 111 angeordnet ist als in dem ersten Betriebszustand. In anderen Worten sind das äußere Gewinde 111 und das innere Gewinde 112 bis zu einer vorbestimmten Position relativ zueinander ausgedreht. Derart liegt der Stellschieber 110 in verlängerter Längeneinstellung vor und ist teilweise außerhalb des Gehäuses 105 angeordnet, um damit die Bewegung der Weichenzunge zu ermöglichen. Mit Bezugszeichen 106 ist schematisch dargestellt, dass im Vergleich zum Stand der Technik (siehe 6 und 7) ein deutliches Bauraum Volumen eingespart werden kann.
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3 zeigt einen Weichenantrieb 100 mit einem Stellschieber 110, welcher eine Schubkette 121 aufweist, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dem gezeigten Beispiel weist der Stellschieber 110 ein stangenförmiges Element auf, welches an die Schubkette 121 gekoppelt ist. In einem anderen Beispiel kann aber auch der gesamte Stellschieber 110 durch die Schubkette 121 realisiert werden.
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Die Antriebsvorrichtung 120 weist ein Antriebsrad auf, welches die Schubkette 121 vor und zurück bewegen kann. Schematisch ist dargestellt, dass die Schubkette 121 platzsparend aufgerollt werden kann. Bei einem Wechsel der Längeneinstellung von der ersten Position in die zweite Position kann also das Antriebsrad 122 die aufgerollte Schubkette 121 abrollen, wodurch der Stellschieber 110 stufenlos verlängert wird. Durch einen Stopp des Antriebsrads wird die Schubkette 121 in der vorbestimmten Position fixiert. Wenn in die erste Position zurückgekehrt werden soll, läuft das Antriebsrad 122 in die entgegengesetzte Richtung wie zuvor, wodurch die Schubkette 121 wieder aufgerollt wird.
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4 zeigt einen Weichenantrieb 100 mit einem teleskopischen Stellschieber 110, in einer ersten Position, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dieser Längeneinstellung ist der Stellschieber 110 verkürzt, die teleskopischen Teile sind ineinander geschoben, wodurch ein Übergangsbereich 113 vorliegt. Beispielsweise ist ein zweiter Teil 112 um einen ersten Teil 111 herum angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel können zusätzlich eine Festhaltekupplung 140und ein Sperrschieber 150 implementiert werden.
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5 zeigt den Weichenantrieb 100 mit dem teleskopischen Stellschieber 110, in einer zweiten Position, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dieser Längeneinstellung sind die teleskopischen Teile auseinandergeschoben, der zweite Teil 112 ist wenige rum den ersten Teil 111 angeordnet als in der ersten Position.
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Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff „aufweisend“ andere Elemente oder Schritte nicht ausschließt und die Verwendung des Artikels „ein“ eine Vielzahl nicht ausschließt. Auch Elemente, die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, können kombiniert werden. Es ist auch darauf hinzuweisen, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Ansprüche einschränken.
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Bezugszeichen
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- 100
- Weichenantrieb
- 105
- Gehäuse
- 106
- Eingesparter Bauraum
- 110
- Länglicher Stellschieber
- 111
- Erster Teil
- 112
- Zweiter Teil
- 113
- Übergangsbereich
- 115
- Lager
- 120
- Antriebsvorrichtung, Elektromotor
- 121
- Schubkette
- 122
- Antriebsrad Schubkette
- 130
- Steuervorrichtung
- 140
- Festhaltekupplung
- 150
- Sperrschieber
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Stand der Technik
- 200
- Weichenantrieb
- 205
- Gehäuse
- 206
- Benötigter Bauraum
- 210
- Stellschieber
- 240
- Festhaltekupplung
- 250
- Sperrschieber
