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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleisbaumaschine, die zum Schrauben zumindest einer Schwellenschraube zumindest eine Schraubspindel aufweist, welche ausgebildet ist, ein Drehmoment auf die Schwellenschraube aufzubringen.
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Es ist bekannt, beispielsweise aus der
EP 0 401 424 A1 , zur Befestigung von Schienen auf Schwellen Schwellenschrauben zu verwenden, mit denen Spannklemmen gegen den Schienenfuß verspannt sind. Spannklemmen sind Federn, die in montiertem Zustand eine hohe Anpresskraft auf den Fuß der Schiene ausüben, wodurch die die Schiene in ihrer Position gehalten wird. Gleichzeitig ist dabei ein elastischer Federweg ermöglicht. Die Spannklemme ist in omegaähnlicher Form ausgebildet. Die äußeren Enden der Spannklemme halten die Schiene nieder und die Mittelschleife hindert die Schiene zusätzlich daran zu kippen oder von der Schwelle abzuheben. Pro Schwelle sind bei zwei Schienen üblicher Weise vier Spannklemmen zur Verspannung der Schienen mit der Unterlage/Schwelle, vier Winkelführungsplatten, die einen exakten Schienenkanal bilden, vier Schwellenschrauben, mit denen die Spannklemmen verschraubt werden und in vier in der Schwelle eingegossenen Schraubdübeln verankert sind, sowie zwei Schienen-Zwischenlagen unter den beiden Schienen des Gleises, die eine elastische Einsenkung der Schienen erlauben, angeordnet.
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Es ist beim Bau eines Gleises üblich, dass das gesamte Schienenbefestigungssystem auf der Schwelle vormontiert ist und zusammen mit der Schwelle ausgelegt wird. Die Schienen sind dann auf die ausgelegten Schwellen aufzulegen und mit den Spannklemmen zu verspannen. Bisher ist es üblich, dass die Schienenbefestigungen eine nach der anderen von zumindest einer Person mit handgeführtem Arbeitsgerät montiert werden.
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Aus der
DE 10 2013 217 044 A1 ist ein Verfahren zum Verspannen von Schienenbefestigungen des Gleisoberbaus von Schienenverkehrswegen bekannt, wobei mobile ein- oder mehrspindlige Schraubmaschinen oder Schraubaggregate zum Einsatz kommen. Diese sind i. d. R. elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben. Bei dem Verfahren wird die Erreichung einer Solllage der Mittelschleife einer Spannklemme während oder am Ende des Schraubvorgangs direkt oder indirekt durch eine geeignete Abstandsmessung und/oder Berechnung aus dem Verlauf der Parameter der Maschinensteuerung festgestellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verschraubungsvorgang der Schienenbefestigung hinsichtlich der Effizienz und des Personenaufwands zu verbessern.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Gleisbaumaschine nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Gleisbaumaschine umfasst zum Verschrauben zumindest einer Schwellenschraube eine Schraubeinheit mit zumindest einer Schraubspindel, welche ausgebildet ist, ein Drehmoment auf die Schwellenschraube aufzubringen. Die Schraubeinheit weist zumindest einen Abstandssensor auf, der ausgebildet ist, einen Abstand zwischen einer Mittelschlaufe einer Spannklemme, die zwischen einem Schienenfuß und der Schwellenschraube eingespannt ist, und einer Winkelführungsplatte zu erkennen. Erfindungsgemäß weist die Gleisbaumaschine eine Schraubeinheitpositioniervorrichtung auf, die ausgebildet ist, die Schraubspindel zur Schwellenschraube zu verfahren, um diese miteinander in Eingriff zu bringen.
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Damit ist es vorteilhaft ermöglicht, Schwellenschrauben beim Gleisbau automatisiert in gewünschter Qualität anzuziehen. Das Anziehen der Schwellenschraube ist in Abhängigkeit des Abstands zwischen Mittelschlaufe und Winkelführungsplatte möglich und verhindert, dass die Mittelschlaufe auf der Winkelführungsplatte aufliegt. Der Abstand kann hiermit ferner für Dokumentationszwecke verwendet werden. Die erfindungsgemäße Schraubeinheitpositioniervorrichtung ermöglicht vorteilhaft ein automatisches Positionieren der Schraubspindel und verringert somit den Bedarf an Zuarbeit.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gleisbaumaschine weist die Schraubeinheitpositioniervorrichtung mindestens drei Freiheitsgrade auf.
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Damit ist die Schraubspindel in sämtliche relevante Arbeitspositionen zu bringen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Gleisbaumaschine umfasst die Schraubeinheit zumindest einen Drehmomentsensor, der ausgebildet ist, das von der Schraubspindel auf die Schwellenschraube ausgeübte Drehmoment zu erfassen.
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Damit ist es vorteilhaft ermöglicht, das Anzugsmoment der Schwellenschraube mit zu berücksichtigen und die Schwellenschraube nicht unter einen Minimalwert und nicht über einen Maximalwert anzuziehen. Das Drehmoment kann hiermit ferner für Dokumentationszwecke verwendet werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Gleisbaumaschine sind der zumindest einen Schraubspindel mehrere Schraubaufsätze zugeordnet. Die Gleisbaumaschine umfasst hierbei eine Schraubaufsatzwechselvorrichtung, die ausgebildet ist, die Schraubspindel mit verschiedenen dieser Schraubaufsätze zu versehen.
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Damit ist ein Verschrauben verschiedenartiger Schwellenschrauben mit der einen Schraubspindel ermöglicht. Die Gleisbaumaschine ist damit universeller einsetzbar.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Gleisbaumaschine weist diese eine Erkennungseinheit auf, die ausgebildet ist, die Art der Schienenbefestigung zu erkennen, insbesondere auch die Lage der Schienenbefestigung zu erkennen.
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Damit ist es ermöglicht, die Informationen der Erkennungseinheit für die Steuerung der übrigen Vorrichtungen der Gleisbaumaschine zu verwenden. So kann mittels der Informationen der Erkennungseinheit der passende Schraubaufsatz automatisch ausgewählt werden. Ebenso kann mittels der Informationen der Erkennungseinheit die Schraubeinheitpositioniervorrichtung automatisch in die Arbeitsposition verfahren werden. Manuelle Einstellungen können somit eingespart werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Gleisbaumaschine umfasst die Schraubeinheit zumindest eine Schienenbefestigungspositioniervorrichtung, die ausgebildet ist, die Spannklemme zu positionieren.
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Damit ist es ermöglicht, den Arbeitsschritt des Positionierens mittels der Gleisbaumaschine zu bewerkstelligen. Die gesamte Spannklemmenmontage kann somit von der Gleisbaumaschine ausgeführt werden. Auch hierfür können vorteilhaft Informationen der Erkennungseinheit verwendet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Gleisbaumaschine umfasst diese ein Bodenlaufwerk, welches in der Weise ausgebildet ist, dass eine Drehung der Gleisbaumaschine um eine Hochachse ausführbar ist. Insbesondere weist die Gleisbaumaschine zudem ein Schienenlaufwerk auf.
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Damit kann die Gleisbaumaschine abseits eines Gleises auf einer Straße oder auch auf unbefestigtem Untergrund fahren. Durch die Lenkfähigkeit der Gleisbaumaschine und die zwei Laufwerke ist es leicht möglich die Gleisbaumaschine einzugleisen, ohne dafür zusätzliche Hilfsmittel verwenden zu müssen.
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Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der detaillierten Beschreibung und den Abbildungen ersichtlich. Die Erfindung wird anhand der Abbildungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Gleisbaumaschine in einer beispielhaften Ausgestaltung; und
- 2 ein Schraubverfahren der Gleisbaumaschine in einer beispielhaften Ausführung.
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In der 1 ist die erfindungsgemäße Gleisbaumaschine 10 in einer beispielhaften Ausgestaltung schematisch dargestellt. Die Gleisbaumaschine 10 ist zum Verschrauben zumindest einer Schwellenschraube ausgebildet, die Teil einer Schienenbefestigung ist. Dazu umfasst die Gleisbaumaschine 10 eine Schraubeinheit 11, die zumindest eine Schraubspindel 12 aufweist.
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Die zumindest eine Schraubspindel 12 ist ausgebildet ein variierbares Drehmoment in beide Drehrichtungen auf die Schwellenschraube aufzubringen. Die Schwellenschraube ist mittels der Schraubspindel 12 somit sowohl links als auch rechts herum drehbar. Insbesondere verfügt die Schraubspindel 12 über einen hydraulischen Antrieb.
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Insbesondere sind der zumindest einen Schraubspindel 12 mehrere Schraubaufsätze zugeordnet. Einer der Schraubaufsätze ist dabei für eine bestimmte Schwellenschraubenart ausgeformt, um mit dieser einen Formschluss insbesondere in beide Drehrichtungen herzustellen. Die Gleisbaumaschine 10 umfasst bevorzugt eine Schraubaufsatzwechselvorrichtung 23, die ausgebildet ist, der Schraubspindel 12 verschiedene Schraubaufsätze aufzusetzen. Die Schraubspindel 12 ist damit ausgebildet, auf verschiedenartige Schwellenschrauben Drehmoment aufzubringen.
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Insbesondere umfasst die Schraubeinheit 11 mehrere Schraubspindeln 12, insbesondere vier oder acht, zum gleichzeitigen Verschrauben mehrerer Schwellenschrauben. Dabei ist bevorzugt jeder der Schraubspindeln 12 eine Schraubaufsatzwechselvorrichtung 23 zugeordnet. In der Ausführung mit vier Schraubspindeln 12 sind diese bevorzugt in der Weise angeordnet, dass vier Schwellenschrauben einer Schwelle gleichzeitig verschraubbar sind. In der Ausführung mit acht Schraubspindeln 12 sind diese bevorzugt in der Weise angeordnet, dass jeweils vier Schwellenschrauben zweier Schwellen gleichzeitig verschraubbar sind.
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Die Gleisbaumaschine 10 umfasst erfindungsgemäß eine Schraubeinheitpositioniervorrichtung 22, die ausgebildet ist, die zumindest eine Schraubspindel 12 oder die Schraubeinheit 11 in eine Arbeitsposition zu bringen, in der Drehmoment auf die zumindest eine Schwellenschraube aufbringbar ist. Die Schraubeinheitpositioniervorrichtung 22 verfügt bevorzugt über mindestens drei Freiheitsgrade, um die Arbeitsposition zu erreichen, in der die Schraubspindel 12 via Schraubaufsatz in Wirkkontakt zur Schwellenschraube steht. Insbesondere ist die Schraubeinheitpositioniervorrichtung 22 ausgebildet translatorisch vertikal zu verfahren, translatorisch horizontal zu verfahren und rotatorisch um eine horizontale Achse zu verfahren. Die Schraubeinheitpositioniervorrichtung 22 weist insbesondere einen hydraulischen und/oder einen elektrischen Antrieb auf.
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Die Schraubeinheit 11 umfasst erfindungsgemäß einen Abstandssensor 18. Der Abstandssensor 18 ist ausgebildet, einen Abstand zwischen einer Mittelschlaufe einer Spannklemme und einer Winkelführungsplatte zu erkennen. Der Abstandssensor 18 ist insbesondere ein optischer Sensor, insbesondere ein Lasersensor, oder ein mechanischer Sensor, insbesondere ein Taster oder Kippschalter. Insbesondere ist jeder der Schraubspindeln 12 ein Abstandssensor 18 zugeordnet. Die Spannklemme ist dabei gemäß dem Stand der Technik angeordnet.
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Der Abstandssensor 18 ist insbesondere Teil einer Erkennungseinheit 24 der Gleisbaumaschine 10. Die Erkennungseinheit 24 ist dazu ausgebildet, die Art und/oder Lage der Schienenbefestigung zu erkennen, insbesondere die Lage der einzelnen Teile der Schienenbefestigung, insbesondere der Spannklemme, der Zwischenlage und/oder einer Führungsplatte zu erkennen. Die Erkennungseinheit 24 verfügt dazu über optische, mechanische und/oder elektrische Sensoren. Zusätzlich ist die Erkennungseinheit 24 insbesondere zur Erfassung einer Winkellage der Schwelle, eines Schwellenabstands, einer Spurweite, eventuellen Beschädigungen, einer Lufttemperatur, und/oder einer Schienentemperatur ausgebildet.
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Insbesondere verfügt die Schraubeinheit 11 zusätzlich zum Abstandssensor 18 über einen Drehmomentsensor 17. Der Drehmomentsensor 17 ist in der Weise ausgebildet, das von der Schraubspindel 12 auf die Schwellenschraube ausgeübte Drehmoment zu erfassen. Insbesondere ist jeder der Schraubspindeln 12 ein Drehmomentsensor 17 zugeordnet.
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Die Schraubeinheit 11 weist insbesondere eine Schienenbefestigungspositioniervorrichtung 13 auf. Die Schienenbefestigungspositioniervorrichtung 13 verfügt über geeignete Mittel, Einzelteile der Schienenbefestigung zu positionieren, also insbesondere die Einzelteile der Schienenbefestigung in ihre Montageposition zu bringen. Das Positionieren umfasst hierbei auch ein Ausrichten und ein Halten der Einzelteile. Die Einzelteile sind insbesondere die Spannklemme, die Zwischenlage und/oder die Führungsplatte.
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Die Gleisbaumaschine 10 umfasst bevorzugt ein Schienenlaufwerk 14. Das Schienenlaufwerk 14 ist in der Weise ausgebildet, dass die Gleisbaumaschine 10 auf den Schienen fahrbar ist. Die Gleisbaumaschine 10 umfasst insbesondere eine Hubvorrichtung, mittels der das Schienenlaufwerk 14 anhebbar ist. Zudem kann das Schienenlaufwerk 14 in der Weise verstellbar ausgeführt sein, dass die Gleisbaumaschine 10 auf unterschiedlichen Schienen-Spurweiten fahrbar ist. In der 1 ist die Gleisbaumaschine 10 auf einer Schiene 30 angeordnet.
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Zusätzlich oder alternativ zum Schienenlaufwerk 14 umfasst die Gleisbaumaschine 10 bevorzugt ein Bodenlaufwerk 15. Das Bodenlaufwerk 15 ist in der Weise ausgebildet, dass die Gleisbaumaschine 10 auf unbefestigtem Untergrund fahrbar ist. Bevorzugt ist das Bodenlaufwerk 15 ein Raupenlaufwerk. Auch das Bodenlaufwerk 15 kann anhebbar und/oder in seiner Spurbreite veränderbar ausgeführt sein.
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Die Gleisbaumaschine 10 umfasst bevorzugt einen Antrieb 16, der ausgebildet ist, bevorzugt das Bodenlaufwerk 15 oder auch das Schienenlaufwerk 14 anzutreiben. Mit dem Antrieb 16 ist die Gleisbaumaschine 10 bewegbar, die Position der Gleisbaumaschine 10 ist veränderbar. Der Antrieb 16 kann beispielsweise einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor umfassen. Zudem kann der Antrieb 16 einen Energiespeicher, wie einen Kraftstofftank oder einen Akkumulator umfassen, aus dem Energie zum Bewirken des Antreibens beziehbar ist. Die Gleisbaumaschine 10 ist damit autark betreibbar.
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Das Bodenlaufwerk 15 ist bevorzugt in der Weise ausgeführt, dass eine Drehung der Gleisbaumaschine 10 um eine Hochachse ausführbar ist. Damit ist die Ausrichtung der Gleisbaumaschine 10 veränderbar. Dazu verfügt das Bodenlaufwerk 15 beispielsweise über eine Lenkung und/oder der Antrieb 16 ist in der Weise ausgebildet, dass auf die eine Seite des Bodenlaufwerks 15 eine andere Leistung als auf die andere Seite des Bodenlaufwerks 15 aufbringbar ist. Insbesondere ist die Gleisbaumaschine 10 ausgebildet, auf der Stelle zu drehen.
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Die Gleisbaumaschine 10 verfügt insbesondere über eine Steuerungseinheit 19, die ausgebildet ist, einzelne Komponenten der Gleisbaumaschine 10 zu steuern. Die Steuereinheit ist datenleitend mit Komponenten der Gleisbaumaschine 10 verbunden. Die Datenverbindungen sind in der 1 in gestrichelter Linie dargestellt. Insbesondere ist die Steuerungseinheit 19 ausgebildet, die Positioniervorrichtungen 13, 22 zu steuern, in Abhängigkeit der durch zumindest einen der Sensoren, insbesondere der Erkennungseinheit 24, erfassten Informationen.
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Ferner kann die Gleisbaumaschine 10 mit einer Speichereinheit 20 versehen sein, die ausgebildet ist, von den Sensoren der Gleisbaumaschine 10 erfasste Werte zu speichern. Insbesondere sind die Werte dabei ortsbezogen speicherbar.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Gleisbaumaschine 10 eine Fernbedienung 21 umfasst. Die Fernbedienung 21 ist datenleitend mit der Steuerungseinheit 19 verbunden. Die Datenverbindung ist hierbei beispielsweise per Funk ausgebildet. Die Fernbedienung 21 ist als Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgebildet und dazu geeignet, die Gleisbaumaschine 10 zu bedienen. Insbesondere sind der Antrieb 16, die Laufwerke 14, 15 und/oder die Schraubeinheit 11 bedienbar.
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Die erfindungsgemäße Gleisbaumaschine 10 ist ausgebildet, das nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Schraubverfahren 40 in allen Variationen auszuführen.
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In der 2 ist ein Schraubverfahren 40 in einer beispielhaften Ausführung schematisch von einem Start 41 bis zu einem Ende 49 dargestellt. Die Gleisbaumaschine 10 ist ausgebildet dieses Schraubverfahren 40 durchzuführen.
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Bei dem Schraubverfahren 40 wird auf eine Schwellenschraube in einem Schraubvorgang 45 ein Drehmoment aufgebracht und die Schwellenschraube dadurch verschraubt. Das Drehmoment wird bevorzugt mittels der Schraubspindel aus die Schwellenschraube aufgebracht. Es wird gleichzeitig zum Schraubvorgang 45 in einem Messvorgang 46 ein Abstand zwischen einer Mittelschlaufe einer Spannklemme und einer Winkelführungsplatte ermittelt. Der Abstand wird hierbei bevorzugt mit dem Abstandssensor 18 gemessen. Der Schraubvorgang 45 wird beendet, wenn der Abstand einen vordefinierten Wert erreicht hat. Dies wird in einem Abgleich 47 ermittelt. Der Abgleich wird bevorzugt mittels der Steuerungseinheit 19 ausgeführt. Der vordefinierte Wert kann selbstverständlich auch ein vordefinierter Wertebereich sein. Der vordefinierte Wert für den Abstand liegt insbesondere zwischen 1/2 mm bis 1 mm.
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In dem Messvorgang 46 wird bevorzugt zusätzlich zum Abstand das auf die Schwellenschraube ausgeübte Drehmoment erfasst. Die Erfassung des Drehmoments wird bevorzugt mittels des Drehmomentsensors 17 bewirkt. Der Schraubvorgang 45 wird beendet, wenn das Drehmoment einen vordefinierten Wert erreicht hat. Dies wird in einem Abgleich 47 ermittelt. Der vordefinierte Wert kann selbstverständlich auch ein vordefinierter Wertebereich sein. Der vordefinierte Wert für das Drehmoment liegt insbesondere zwischen 200 Nm bis 250 Nm.
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Wird nicht erreicht, dass sowohl der Abstand als auch das Drehmoment den jeweiligen vordefinierten Wert aufweisen, wird in einer Fehlerausgabe 48 ein Fehler ausgegeben.
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Das Schraubverfahren 40 kann zusätzlich weitere Verfahrensschritte umfassen. So wird in einer bevorzugten Variante vor dem Schraubvorgang 45 nach dem Start zunächst ein Einrichtungsvorgang 42 durchgeführt, bei dem die Art und insbesondere auch die Lage der Schienenbefestigung ermittelt wird, zudem insbesondere ein geeigneter Schraubaufsatz auf die Schraubspindel 12 aufgesetzt wird und ferner insbesondere die Schraubspindel 12 in Arbeitsposition gebracht wird. Dabei wird die Art und Lage bevorzugt mittels der Erkennungseinheit 24 ermittelt. Der passende Schraubaufsatz wird bevorzugt mittels der Schraubaufsatzwechselvorrichtung 23 aufgesetzt. Und bevorzugt wird mittels der Schraubeinheitpositioniervorrichtung 22 die Schraubspindel 12 positioniert.
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Insbesondere werden vor dem Schraubvorgang 45 zudem ein Lösevorgang 43 und anschließend an den Lösevorgang 43 ein Positionierungsvorgang 44 durchgeführt. In dem Lösevorgang 43 wird die an einer ausgelegten Schwelle vormontierte Schwellenschraube zunächst ein vorbestimmtes Maß herausgedreht, beispielsweise zwei Umdrehungen. Der Lösevorgang 43 wird bevorzugt mittels der Schraubspindel 12 ausgeführt. In dem Positionierungsvorgang 44 wird dann eine Spannklemme in eine Montageposition gebracht und insbesondere gehalten. Ferner wird in dem Positionierungsvorgang 44 insbesondere eine Zwischenlage und/oder eine Führungsplatte in Montageposition gebracht und insbesondere gehalten. Der Positioniervorgang 44 wird bevorzugt mittels der Schienenbefestigungspositioniervorrichtung 13 ausgeübt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gleisbaumaschine
- 11
- Schraubeinheit
- 12
- Schraubspindel
- 13
- Schienenbefestigungspositioniervorrichtung
- 14
- Schienenlaufwerk
- 15
- Bodenlaufwerk
- 16
- Antrieb
- 17
- Drehmomentsensor
- 18
- Abstandssensor
- 19
- Steuerungseinheit
- 20
- Speichereinheit
- 21
- Fernbedienung
- 22
- Schraubeinheitpositioniervorrichtung
- 23
- Schraubaufsatzwechselvorrichtung
- 24
- Erkennungseinheit
- 30
- Schiene
- 40
- Schraubverfahren
- 41
- Start
- 42
- Einrichtungsvorgang
- 43
- Lösevorgang
- 44
- Positioniervorgang
- 45
- Schraubvorgang
- 46
- Messvorgang
- 47
- Abgleich
- 48
- Fehlerausgabe
- 49
- Ende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0401424 A1 [0002]
- DE 102013217044 A1 [0004]
