DE1708657A1

DE1708657A1 - Vorrichtung zum Einschrauben und Loesen von Schwellenschrauben

Info

Publication number: DE1708657A1
Application number: DE19681708657
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: VARENNE SOC IND DE
Current assignee: VARENNE SOC IND DE
Priority date: 1967-06-12
Filing date: 1968-03-12
Publication date: 1972-03-09
Also published as: FR1533959A; BE709763A; NL6802394A; ES350133A1

Description

PATENTANWÄLTE

DIpl.-Ing. LMEURER-INFFELD Dr.-Ing. HERBERT PÄTZOLD

4 DÜSSELDORF ■ Klosterstraße 22 8 MÜNCHEN 22 · Widenmayerstraße

Telefon: 356320/353726 Telefon: 223345 Drahtwort: Action, Düsseldorf Drahtwort: Action, München

Postscheckkonto: München 138074 Bankkonto: Bayerische Vereinsbank Kto.-Nr 862026 1 7 Π fi R ζ

8 MÜNCHEN, den

SOCIETE INDUSTRIELLE DE LA VARENNE₁ La Varenne Saint-Hilaire/Frankreich

Vorrichtung zum Einschrauben und Lösen von Schwellenschrauben

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einschrauben und Lösen von Schwellenschrauben mittels eines angetriebenen Schraubenschlüssels, insbesondere zum Pestziehen der Schwellenschrauben mit einem vom Einschraubmoment unabhängigen Festziehmoment,

Beim Einschrauben von Schwellenschrauben in Eisenbahnschwel·-· len zur Befestigung der Schienen tritt das Problem auf, dass nach dem Einschrauben ein sich dem Einschraubmoment über» lagerndes Festziehmoment ausgeübt werden muss, das sehr unterschiedliche Werte aufweisen kann·

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Es ist bereits eine Schwellenschraubvorrichtung mit einem angetriebenen Schraubenschlüssel bekannt, die automatisch angehalten wird, sobald das zusätzlich gewünschte Festziehmoment erreicht ist, indem man dieses zusätzliche Moment mittels einer mechanischen Einrichtung misst und das Ergebnis dieser Messung zum automatischen Anhalten der Vorrichtung verwendet.

Die mechanische Messeinrichtung für das Einschraub- und das zusätzliche Festziehmoment bedingt eine besondere Konstruktion, eine komplizierte Herstellung und einen aufwendigen Unterhalt, ohne dass eine einwandfreie Funktion garantiert ist«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einschrauben und Lösen von Schwellenschrauben zu schaf- W fen, die keine mechanische Messeinrichtung für das Ein- ψ schraub- und das zusätzliche Festziehmoment benötigt« Gelöst wird diese Aufgabe gemäss der Erfindung durch einen hydraulischen Motor zum Antrieb des Schraubenschlüssels, dessen Flüssigkeitsdruck der Bestimmung des Antriebsmoments des Schraubenschlüssels dient, und eine im Flüssigkeitskreis des Motors befindliche Pumpe mit einer proportional zum Flüssigkeitsdruck verformten Gegenfeder, deren Verformung nach Beendigung des Einschraubvorgangs als Mass des gewünschten Pestziehmoments der Steuerung des Motors dient.

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Da sich der Flüssigkeitsdruck mit dem fortschreitenden Einschrauben einer Schraube proportional zu dem auf sie wirkenden Moment erhöht, wird die Gegenfeder der Pumpe verformte Sobald der Einschraubvorgang beendet ist, und das Festziehen beginnen soll, was mittels eines Fühlers festgestellt wird, der einen Kontakt auslöst, sobald die Schraube eine bestimmte Tiefe erreicht hat, wird die weitere Verformung der Feder dazu benutzt, einen Schieber μ zu verstellen, der, sobald das gewünschte Festziehmoment erreicht ist, den Antriebsmotor des Schraubenschlüssels abschaltet.

Die Verwendung eines hydraulischen Antriebs für den Schraubenschlüssel bringt ausser dem üblichen noch den besonderen Vorteil, dass automatisch ohne irgendeine mechanische Einrichtung das auf eine Schraube ausgeübte Moment in Form eines hydraulischen Druckes gemessen wird,

der leicht zur Steuerung des Schiebers verwendet werden ™

kann. "

In den Figuren 1 bis 4 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt und nachstehend näher erläuterte Es zeigen:

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Fig« 1 ein Diagramm mit zwei verschiedenen Antriebsmomenten, angegeben in mkp in Abhängigkeit von der Anzahl Umdrehungen der Schraubenschlüsselwelle vom Beginn des Einschraubvorgangs der Vorrichtung einer einzuschraubenden Schwellenschraube an}

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die gesamte Vorrichtung}

P Fig„ 3 einen Längsschnitt durch die Pumpe mit Gegenfeder P und den Schieber und

Fig« h einen Fig, 3 entsprechenden Schnitt mit einem Schieber in einer weiteren Ausführungsform.

Der gesa.nte Einschraubvorgang einer Schwellenschraube besteht aus zwei aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Abschnitten« Im ersten Abschnitt wird die Schraube lediglich k in das Holz der Schwelle eingeschraubt} dieser Abschnitt ^ ist beendet, wenn der Schraubenhals, der die Schiene oder ein elastisches Zwischenstück berührt, beginnt, die Schiene auf der Schwelle festzuziehen. Das Moment, das erforderlich ist_s um die Schraube in Drehung zu versetzen, wächst im ersten Abschnitt nahssu linear mit der Anzahl dex* Umdrehungen, jedoch schwankt der am Ende des Einscliraubvorgangs erreiciite Wex't des Drehmoments von einer Schwelle zur anderen erheblich, und zwar von 2 mkp bei einigen

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BAB

Schwellen bis zu mehr als 20 mkp bei anderen« Im zweiten Abschnitt, der beginnt, wenn die Schraube mit der Schiene oder dein elastischen Zwischenstück in Berührung kommt, nimmt das Moment sehr viel schneller zu und man muss die Drehung der Schraube beenden, wenn der Druck der Schiene au±" die Schwelle ausreichend is t „

i- ig, 1 zeigt Tür zwei verschiedene Fälle die Änderung des J aui' die Schraube ausgeübten Drehmoments, aufgetragen längs λ der Ordinate und angegeben in mkp, in Abhängigkeit von der Anzahl der Umdrehungen des Schraubenschlüssels, aufgetragen längs der Abszisse, wobei beide Fälle für die gleiche Anzahl von Umdrehungen, jedoch sehr unterschiedliche Ednediraibmomente gelten. Die Kurve L₁ weist einen ersten geradlinigen Teil OA auf, der der linearen Zunahme des Einschraubmoments von 0 auf 6 mkp entspricht, und einen zweiten Teil AB, der dem zusätzlichen Festzieh— moment von 10 mkp entspricht, d.h,. dem Anstieg des Gesamt« moments von 6 auf 16 mkp. Die kurve Lp erhält man bei einer Schwelle, für die nur das Einschraubmoment des ersten Abschnitts linear bis auf den Wert von 20 mkp ansteigt (Teil OA* der Kurve), so dass das Gesamtmoment von 20 auf 'JO mkp ansteigen muss, um ein zusätzliches Moment von 10 mkp zu erreichen (Teil A*B^f der Kurve), Das zusätzliche Moment, das auf die Schraube ausgeübt

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wird, setzt sich in Wirklichkeit aus der Summe zweier Teile zusammen, deren einer der Strecke AC bzw, A¹C¹ des Teils OA bzw,, OA¹ entspricht und das Moment darstellt, das erforderlich ist, um die Schraube in das Holz der Schwelle einzuschrauben und das durch die Differenz der Ordinaten der Punkte A und C bzw_e A^r und C¹ bestimmt ist. Der andere Teil des zusätzlichen Moments, der durch die Differenz der Ordi-P naten der Punkte C und B bzw, C* und B¹ gegeben ist, stellt ρ das Moment dar, das erforderlich ist, um das Festziehen der Schiene auf der Schwelle sicherzustellen» Damit die Schiene ausreichend festgezogen wird, muss dieser letzte Teil des erforderlichen Festziehmoments bei der gleichen Verbindungsart von einer zur anderen Schwelle konstant sein.

In der Praxis ist die Differenz der Ordinaten der Punkte A und C bzw· A* und C* vernachlässigbar im Verhältnis zu der ^ zwischen den Ordinaten der Punkte A und B bzw· A¹ und B·, ^ so dass es genügt, sicherzustellen, dass die Zunahme des Moments, das zu Beginn des Festziehens (Teil AB bzw. A*B^f) ausgeübt wird, konstant ist, gleichgültig, welchen Wert das Einschraubmoment, das wenig Bedeutung hat, bei A bzw» A* aufweist.

Bei einer Vorrichtung, bei der die Drehung der Schrauben naoh Errelohen eines konstanten Festziehmoments automatisch

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beendet wird, muss also das Anhalten durch den Wert des zusätzlichen Moments gesteuert werden, das in Fig_e 1 durch die Differenz der Ordinate» der Punkte A und B bzw«, A' und B* wiedergegeben ist. Man verwendet deshalb zur Steuerung die Strecke, die ein verschiebbares Steuerelement proportional zu dem zusätzlichen Moment zurücklegt»

Will man , dass die Vorrichtung ein genaueres Ergebnis

liefert, kann sie derart ausgelegt werden, dass das zu« sätzliche, vorbestimmte Festziehmoment der Differenz der Ordinaten der Punkte C und B bzw, G¹ und B^T entspricht.

Hierfür genügt es, dass die Verstellstrecke des verschieb« baren Steuerelements um eine Strecke versetzt wird, die der Differenz der Ordinaten der Punkte A und G bzw,, A* und C* entspricht, also der Differenz, die vorstehend als im wesentlichen vernachlässigbar angesehen wurde. Das

Steuerelement kann sich auf seiner Verstellstrecke bei- ■

spielsweise gegenüber einem einstellbaren Widerlager ver- A

stellen, das entsprechend der Differenz der Ordinaten der Punkte A und G bzw, A* und C^r eingestellt wird.

Die Vorrichtung g-emäss der Erfindung, die schematisch in Fig« 2 dargestellt ist, besitzt in an sich bekannter Weise ein Chassis 1, das mittels Räder 2 auf Schienen 3 der zu

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verlegenden Schienenstrecke läuft und das durch eine nicht dargestellte, auf der anderen Schiene der Strecke laufende Rolle im Gleichgewicht gehalten wird. Mit 4 ist der Schotter und mit 5 sind die Holzschwellen bezeichnet« Das Chassis 1 trägt die eigentliche, um die Querachse 6 schwenke bare Vorrichtung mit einem Verbrennungsmotor 7 a^m vorderen Ende, der eine hydraulische Pumpe 8 antreibt, die von einem Behälter 9 mit Flüssigkeit versorgt wird und die auf einen hydraulischen Antriebskreis arbeitet, der ein elek~

trisohes Doppelventil 10 enthält, das einen volumetrischen Hydraulikmotor 11 versorgt, so dass dieser im einen oder anderen Sinn angetrieben wird, je nach der Versorgung durch das Ventil 1O₀

Der Motor des Hydraulikmotors 11 ist an eine Transmissionswelle 12 angekuppelt, an deren Ende ein Kegelrad I3 sitzt, das in ein Kegelrad 14 eingreift, das an einer im wesentfc lieh vertikal verlaufenden Welle 15 sitzt, an deren Ende fc der Schraubenschlüssel 16 angeordnet ist. Zum Einschrauben oder Lösen einer Sohraube 17 wird deren Schraubenkopf in den Schraubenschlüssel eingesetzt und die Schraube in dem einen oder anderen Umdrehungssinn in Drehung versetzt, je naohdem, welcher Vorgang durchgeführt werden soll» Die gesamte vorstehend beschriebene Transmission ist in einem Gehäuse 18 angeordnet, das einen Teil der um die Aohse 6

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schwenkbaren Vorrichtung darstellt und an dem sich Stell« hebel 19 zur Handhabung der Vorrichtung befinden«

Das zunehmende Moment, das der Hydraulikmotor 11 während des Einschraubens liefern muss, ist näherungsweise dem Betriebsdruck des Motors 11 proportional, so dass dieser Druck zunimmt in dem Mass_s in dem die Schraube 17 eindringt, und zwar proportional dem Vicbrstandsmoment, und ^j damit ein Mass des Widerstandsmoments darstellt, das ge- Jj mäss der Erfindung dazu verwendet wird, die automatische Beendigung des Einschraubvorgangs zu steuern, wie nachstehend beschrieben wird_e

Der Betriebsdruck des Hydraulikmotors 11 wirkt auf die hydraulische Pumpe 21 (Fig. 3.) β die dazu bestimmt ist, eine Gegenfeder 22 zusammenzudrücken· Hierzu ist der Kolben 23 der Pumpe 21 mit einer Kappe 2h versehen, die j die Feder 22, die innerhalb des Pumpenkörp-ers angeord·· net ist, zusammendrückt« Das Eigengewicht und der An« fangsdruck der Feder 22 sind derart bemessen, dass deren Verformung proportional dem auf sie durch die Kappe 24 ausgeübten Druck ist, also dem Druck, der auf den Kolben 23 der Pumpe wirkt, d.h. dem auf die Schraube 17 wirken« den Moment,

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Am vorderen Ende 25 der Pumpe, das als Führung dient, ist ein Schieber 26 mit einer Ausnehmung 27 angeordnet, die einen hydraulischen Zylinder bildet. Der Schieber 26 kann sich gegebenenfalls längs der Achse der Pumpe 21 verschieben; in dem Zylinder 27 kann sich ein Kolben 28 verschieben, der am Ende des Kolbens 23 angeordnet ist, der sich durch den Boden des Zylinders 27 erstreckte R Der Zylinder 27 ist an seinem vorderen, dem Kolben 28 fc gegenüberliegenden Ende durch einen Deckel 29 verschlossen und weist in seinem vorderen Teil ein Ventil 30 auf, das sich mittels eines in der Ruhestellung befindlichen Elektromagneten normalerweise in der geöffneten Stellung befindet, während bei Erregung dieses Elektromagneten das Ventil freigegeben und mittels einer Feder 32 auf den Ventilsitz geführt wird» Durch Öffnen des Ventils wird eine Verbindung hergestellt zwischen dem Zylinder ~ 27 über den Kanal 23 mit dem darüber befindlichen Behälter 9 der Hydraulikflüssigkeitβ

Der Elektromagnet 31 wird durch das Schliessen eines elektrischen Kreises erregt, das durch die Bewegung eines Fühlers "}h (Fig. 2) gesteuert wird, der vertikal in einer Führung auf dem Rohrstück 35 gleitet, das mit dem Gehäuse 18 verbunden ist und die vertikale Welle 15 umgibt. Der Fühler hat die Aufgabe, den Beginn des Festziehvorgangs

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zu bestimmen«, Die Konstruktion dieses Fühlers kann offensichtlich verschieden sein, ohne dass der Rahmen der Er« findung verlassen wird«, In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 besitzt der Fühler einen nach unten gerichteten Stab bzw« eine Platte geeigneter Form, um die Schiene bzw«, das elastische Verbindungsstück zu berühren, je nach Verlegungsart der Strecke. Eine Feder 37 drückt den Fühler konstant gegen ein Widerlager 38_S das derart einstellbar A

auf dem Rohrstück 35 angeordnet ist, dass sichergestellt j

ist j dass der Fühler die SGhiene vor dem Hals der Schraube 17 bejrtihrt. Der Fühler besitzt weiterhin einen Auslöser odρdgl,, der einen elektrischen Kontakt 40 betätigt, wenn die Schraube 17 die Schiene erreicht hat und beginnt, einen Druck auf die Schiene auszuüben. Dieser Kontakt 40 steuert das Schliessen des Erregerkreises des Elektromagneten 31·

Der Schieber 26 betätigt nach Zurücklegen einer bestimmten

Strecke den Hebel 41 des Endausschalters 42, der entlang "

einer Skala 43 verstellbar ist und der elektrisch das Schliessen des Ventils 10 steuert, um den Hydraulikmotor 11 anzuhalten und den Einschraubvorgang der Schraube 17 zu beenden, nachdem sie in der gewünschten Weise festge·» zogen ist.

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Anhand der vorstehenden Beschreibung soll nun die Arbeitsweise der Vorrichtung erläutert werden» Während des Einschraubens der Schraube, ohne dass dabei ein Druck auf die Schiene ausgeübt wird, d.h_rt vor Betätigen des Kontakts 40, drückt der Kolben 23 die Gegenfeder 22 zusammen und schiebt den Kolben 28 im Zylinder 27 vorwärts, der sich über den Kanal 33 und das geöffnete Ventil 30 entleerte Wenn der Einschraubvorgang beendet ist, wird der Elektromagnet 31» der durch den Fühler 3^ und den Kontakt 40 ge-

ψ und

steuert wird, erregt, schliesst das Ventil 30j damit

wird während der Vorwärtsbewegung des Kolbens 28 der Schieber 26 verschoben, da die Hydraulikflüssigkeit des Zylinders 27 nicht entweichen kann» Die Vorwärtsbewegung des Schiebers 26 in der Führung 25 hält während des Festziehvorgangs proportional zur komplementären Verformung der Gegenfeder 22 an, also zum zusätzlichen Moment, das praktisch das Festziehmoment bestimmt. Wenn der Schieber P 26 um die Strecke vorgerückt ist, die durch die einge« ψ stellte Lage des Schalters 42 bestimmt ist, d»h. wenn das Festziehmoment den gewünschten Wert erreicht hat, wird

und
der Schalter 42 betätigt^A das Elektroventil 10 geschlossen, wobei gleichzeitig der Hydraulikmotor 11 angehalten und die Drehung des Schraubenschlüssels 16 beendet wird.

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Der Schieber 26 hat die Aufgabe eines Auslösers, der proportional zum zusätzlichen Festziehmoment verschiebbar ist. Dieser Auslöser kann daher durch jedes gleichwertige Element ersetzt werden und Fig«, 4 zeigt eine weitere Ausführungsform dieses Auslösers» In dieser Figur sind die Teile, die denen der Fig«, 3 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Es ist ersichtlich, dass der Kolben 23 Λ

einen Ansatz 44 aufweist, der über das Ende der Führung *

25 des Pumpenkörpers vorsteht» Dieser Ansatz trägt an der Unterseite eine Platte 4.5 a.us Weicheisen, die sich während der Verformung der Feder 22 relativ zu einem Elektromagneten 46 verschiebt, der wie der Elektromagnet 31 mittels des Fühlers 34 erregt wird und den Beginn des Festziehvorgangs bestimmt.

In dem Augenblick, in dem der Fühler die Schiene oder das elastische Zwischenstück berührt, wird der Elektromagnet

1 46 erregt, legt sich an die Platte 45 an und wird somit zusammen mit dieser proportional zur komplementären Verformung der Feder 22, also dem zusätzlichen Festziehmoment, verstellt. Wenn dieses Moment den vorbestimmten Wert erreicht hat, betätigt der Elektromagnet 46 den Schalter 42, der das Ventil 10 sohliesst und die Drehung der Schraube 17 beendet«

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Damit die beschriebene Vorrichtung einwandfrei funktioniert j ist es zweckmässig, das Betätigen des Kontakts kO durch ein Anheben des Fühlers um eine Strecke X, gemessen von seinem Widerlager aus, zu regeln, die etwas geringer ist als die Strecke, die der Fühler zurücklegt, wenn der Festziehvorgang tatsächlich beginnt. In der Praxis beträgt der Unterschied zwischen der Steuerstrecke X und fe der tatsächlichen Strecke, die den Beginn des Festzieh- ^ Vorgangs bestimmt, in etwa O bis 2 nun, ohne dass der Extremwert feststellbaren Einfluss auf die Genauigkeit des vorbestimmten Festziehmoments hat»

Man kann ausserdem weitere elektrische Kontakte vorsehen, die vom Fühler betätigt werden, um weitere Funktionen durchzuführen, beispielsweise um jede Schraube um einen oder mehrere vorbestimmte konstante Beträge loszuschrauben, insbesondere um bereits eingesetzte Schrauben fest-

zuziehen. Um in diesem Fall das störende und durch Fest-

^w fressen der Schrauben bedingte Moment zu überwinden, kann

die Schraube mittels der Vorrichtung vorteilhafterweise beispielsweise um eine halbe Drehung losgeschraubt, an» schließsend wieder eingeschraubt und erneut festgezogen werden·

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Claims

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Patentansprüche

le Vorrichtung zum Einschrauben und Lösen von Schwellen*» schrauben mittels eines angetriebenen Schraubenschlüs« seis, insbesondere zum Festziehen der Schwellenschrauben mit einem vom Einschraubmoment unabhängigen Fest« ziehmoment, gekennzeichnet durch einen hydraulischen Motor (11) zum Antrieb des Schraubenschlüssels (16), A

dessen Flüssigkeitsdruck der Bestimmung des Antriebs- · Λ moments des Schraubenschlüssels (16) dient, und eine, im Flüssigkeitskreis des Motors (11) befindliche: Pumpe (21) mit einer proportional zum Flüssigkeitsdruck verformten Gegenfeder (22), deren Verformung nach Beendigung des Einschraubvorgangs als Mass des gewünschten Festziehmoments der Steuerung des Motors (11) dient.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit dem Kolben (23) der Pumpe (21) verbundenen Schieber ' (26-46) und einen Fühler (3*0, der den Schieber derart steuert, dass nach Berührung zwischen einer Schwellenschraube (16) und einer Schiene (3)der Schieber zusammen mit dem Kolben (23) um eine der Verformung der Feder (22) entsprechende Strecke verschoben wird.

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3β Vorrichtung nach Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (26»46) als hydraulischer Zylinder ausgebildet ist, der mit einem Flüssigkeitsbehälter (8) über ein normalerweise offenes Ventil (30) in Verbindung steht, das vom Fühler (34) elektrisch gesteuert ist, und dass der Kolben (23) der Pumpe (21) in dem Zylinder bei geschlossenem Ventil (30) zusammen mit diesem verschiebbar ist.

4» Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (26-46) als Elektromagnet (46) ausgebildet ist, der längs des Kolbens (23) der Pumpe (21) angeordnet und vom Fühler (34) derart gesteuert ist, dass er sich bei Erregung an den Kolben (23) anlegt und zusammen mit diesem verschiebt.

5« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch einen Schalter (41,42) am Ende der Verstellstrecke des Schiebers (26-46) und ein vom Schalter gesteuertes Ventil (1O) zum Ausserbetriebsetzen des Motors (11).

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