EP2808446B1 - Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Gleises - Google Patents

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EP2808446B1
EP2808446B1 EP13169313.7A EP13169313A EP2808446B1 EP 2808446 B1 EP2808446 B1 EP 2808446B1 EP 13169313 A EP13169313 A EP 13169313A EP 2808446 B1 EP2808446 B1 EP 2808446B1
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Bernhard Lichtberger
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System7 Railsupport GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B31/00—Working rails, sleepers, baseplates, or the like, in or on the line; Machines, tools, or auxiliary devices specially designed therefor
    • E01B31/02—Working rail or other metal track components on the spot
    • E01B31/12—Removing metal from rails, rail joints, or baseplates, e.g. for deburring welds, reconditioning worn rails
    • E01B31/13—Removing metal from rails, rail joints, or baseplates, e.g. for deburring welds, reconditioning worn rails by milling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B31/00—Working rails, sleepers, baseplates, or the like, in or on the line; Machines, tools, or auxiliary devices specially designed therefor
    • E01B31/02—Working rail or other metal track components on the spot
    • E01B31/18—Reconditioning or repairing worn or damaged parts on the spot, e.g. applying inlays, building-up rails by welding; Heating or cooling of parts on the spot, e.g. for reducing joint gaps, for hardening rails

Definitions

  • the invention relates to a device for machining a track, which allows a repair of defects in the track, with a tool bed comprising a Freiformfrässtrom with at least one machining tool for milling out the flaw and for milling an overflowing weld and at least two a processing space embracing Clamping arms, said clamping arms carry clamping jaws, which are provided with a clamping device for fixing the tool bed to the track.
  • Such a device is known from US Pat. No. 6,033,166 A known.
  • the DE 2 216 692 A discloses a Kopierfrässtrom with which the profile scanned in the rail longitudinal direction before and after a weld and the damaged area can be milled accordingly. These are devices for manual milling of rails.
  • a chassis-mounted apparatus for machining a track, with a tool bed, which is associated with a milling machine receiving at least one machining tool shows the EP 552 473 A
  • the EP 835 712 A discloses such a host vehicle-mounted device with a welding and a grinding system.
  • the invention has for its object to provide a device for machining a track that allows repair of defects in tracks that allows the fastest possible repair of the defects in tracks.
  • a mobile device is to be created, which may optionally be handled or transported by a few persons and with which an automated repair of minor defects on tracks is possible.
  • a mobile or relatively easy to transport freeform milling is created, which is particularly well suited for repairing small defects on tracks.
  • a device comprises a tool bed on which possibly required aggregates, such as power generator, hydraulic units, control systems and the like can be constructed.
  • the free-form milling system accommodating the at least one machining tool is constructed, which is designed such that it can be adjusted from the base of the tool bed against a rail to be repaired.
  • the clamping arms Furthermore protrude from the tool bed at least two clamping arms down against the slide, which clamping arms embrace the processing space.
  • the clamping arms carry clamping jaws, which are provided with a clamping device for fixing the tool bed to a track.
  • the clamping arms and / or the jaws are clamped by means of the clamping device against the rail profile such that the tool bed is held firmly in position.
  • the milling machine should be firmly connected to the rail via this clamping device in such a way that automatic alignment of the tool bed with respect to the reference rail system is achieved.
  • the tool bed comprises a track measuring device, in particular an optical measuring sensor, preferably a laser scanner and / or a PMD sensor, and / or a touch sensor.
  • the freeform milling machine for measuring the track is equipped with a measuring head which scans a track profile.
  • the reference frame rail can be scanned with the measuring head. Scanned are the track and the patch to be repaired. The area to be scanned is subsequently determined from the evaluated data. The defect is milled out with the cutter and the removed, defective area subsequently welded in one or more layers.
  • the Freiformfrässtrom a welding head and a welding wire guide are assigned.
  • the milling process and also the welding process can be carried out.
  • a second robot arm or carriage could also be provided for the welding process.
  • Particularly simple and robust construction conditions arise when the tool bed is associated with the at least one machining tool receiving cross slide. This cross slide then carries, for example, the milling tool and equally the welding head.
  • a robot arm could also guide the tool, the welding head and / or the measuring sensor.
  • the freeform cutter mills the profile of the rail again.
  • the advantage of a free-form milling cutter compared to a form milling cutter is in particular that any rails or frog profiles, tongue profiles and the like can be milled without having to replace the milling cutter.
  • a track profile of the device is assigned a controller.
  • the Freiformfrässtrom can be assigned a tool changer, which allows a simple tool exchange.
  • the jaws are hydraulically engageable against a track, said the wedge-shaped clamping jaws gripping a rail, in particular between rail head underside and upper rail side clamping.
  • the connecting web between rail foot and rail head is preferably not clamped in order to achieve this desired security. Clamping in a frog area of a turnout can similarly be done by tipping on the rails located to the left and right of the frog.
  • the invention relates to a track maintenance machine for track systems with a device according to the invention.
  • the entire invention Aggregate should be able to be moved with such a superstructure maintenance machine to the workplace, where the unit is lowered and clamped to the rail before the surveying and machining process is started. This process should be largely automatic.
  • An inventive device for machining a track 1, in particular a rail or switch comprises a tool bed 2, which is associated with at least one machining tool 3, a milling cutter, receiving Freiformfrässtrom.
  • the tool bed 2 four a processing chamber 5 comprehensive clamping arms 6, two each rail side, provided with the clamping arms 6 jaws 7 wear, which are provided with a chip device 8 (hydraulic cylinder) for fixing the tool bed 2 on a track 1.
  • the jaws 7 can be adjusted with hydraulic cylinders 8 against the track 1, wherein the wedge-shaped clamping jaws 7 grip a rail, in particular between the rail head underside and rail upper side by clamping.
  • the tool bed 2 is associated with a processing tool receiving cross slide 9, with which the tool can be moved both in the rail line longitudinal direction and transversely thereto on the tool bed.
  • the Freiformfrässtrom 4 is assigned for clarity, not shown welding head together with a welding wire guide.
  • the free-form milling machine 4 can record a measuring head scanning the track profile for measuring the track.
  • An automated change between the measuring head and cutter can be done, for example, with one of the free-form milling machine associated tool changer.
  • Fig. 3b shows a defect in a track, which is to be repaired with the device according to the invention. This defect is first measured, then milled out with the milling head ( Fig. 3c ) and subsequently completed by build-up welding ( Fig. 3d). Fig. 3e shows the finished repaired track after milling the overflowing weld.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Gleises, die eine Reparatur von Fehlstellen in dem Gleis erlaubt, mit einem Werkzeugbett, das eine Freiformfräsanlage mit wenigstens einem Bearbeitungswerkzeug zum Ausfräsen der Fehlstelle und zum Abfräsen einer überbordenden Schweißnaht und wenigstens zwei einen Bearbeitungsraum umgreifende Klemmarme umfasst, wobei die Klemmarme Klemmbacken tragen, die mit einer Spannvorrichtung zum Festlegen des Werkzeugbettes an dem Gleis vorgesehen sind.
  • Eine derartige Vorrichtung ist aus der US 6 033 166 A bekannt. Die DE 2 216 692 A offenbart eine Kopierfräsanlage, mit der das Profil an in Schienenlängsrichtung vor und nach einer Schweißstelle abgetastet und die Schadstelle entsprechend abgefräst werden kann. Es handelt sich dabei um Vorrichtungen zum manuellen Fräsen von Schienen. Eine fahrwerksgebundene Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Gleises, mit einem Werkzeugbett, dem eine wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug aufnehmende Fräsanlage zugeordnet ist zeigt die EP 552 473 A . Die EP 835 712 A offenbart eine derartige Trägerfahrzeuggebundene Vorrichtung mit einer Schweiß- und einer Schleifanlage.
  • In der Eisenbahnwartungstechnik ist es bekannt, kontinuierlich arbeitende Schleif-, Hobel- und Fräsmaschinen vorzusehen, welche die Schienenoberflächen und das Schienenprofil bearbeiten und gegebenenfalls nach Verschleiß wiederherstellen können. Dabei handelt es sich um massive Oberbauinstandhaltungsmaschinen, die den Bearbeitungsprozesses während der Fahrt erledigen. Mit solchen Geräten wird die Oberfläche bzw. wird das Schienenprofil auf einer langen Fahrtstrecke wiederhergestellt. Neben derartigen Profilierungsaufgaben gibt es allerdings auch räumlich eng begrenzte Qualitätsmängel, die als Einzelfehler von Schienen bzw. auch Weichenanlagen anzusehen sind. Gleis ist in diesem Zusammenhang in der Folge als mit Schiene und Weiche gleichwertig zu betrachten um Wiederholungen zu vermeiden. Einzelfehler können beispielsweise Ausbröckelungen, Eindrückungen, Rissnester, tiefere Risse in Schienen oder abgefahrene Herzstücke in Weichen sein. Bei Einzelfehlern solcher Art wird im Regelfall ein mindestens 6 Meter langes Schienenstück herausgeschnitten, eine neue Schiene eingesetzt und diese mit der alten Schiene verschweißt. Bei abgefahrenen Herzstücken in Weichen werden diese auftragsgeschweißt, wenn es sich um schweißbare Herzstücke handelt, und anschließend abgeschliffen bzw. werden neue Herzstücke eingesetzt. Dazu können insbesondere mobile Schweißgeräte, aber auch Schweißroboter eingesetzt werden, welche die nötigen Auftragsschweißungen durchführen. Nachteilig ist insbesondere, dass entweder erhebliche Gleisabschnitte zur Reparatur ausgetauscht werden müssen oder aber auch langwierige manuelle Ausbesserungsarbeiten zur Gleitreparatur vorgenommen werden müssen. Ein automatisiertes Ausbessern von kleineren Fehlstellen an Gleisen ist mit den bekannten Vorrichtungen kaum möglichst bzw. sind diese bekannten Vorrichtungen zu unhandlich und schwerfällig.
  • Ausgehend von einem Stand der Technik der vorgeschilderten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Gleises, die eine Reparatur von Fehlstellen in Gleisen erlaubt zu schaffen, die eine möglichst rasche Reparatur der Fehlstellen in Gleisen erlaubt. Insbesondere soll eine mobile Vorrichtung geschaffen werden, welche gegebenenfalls von wenigen Personen gehandhabt bzw. transportiert werden kann und mit der ein automatisiertes Ausbessern von kleineren Fehlstellen an Gleisen möglich ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Mit der Erfindung wird eine mobile bzw. verhältnismäßig einfach zu transportierende Freiformfräsanlage geschaffen, die insbesondere zum Ausbessern kleinerer Fehlstellen an Gleisen besonders gut geeignet ist. Eine derartige Vorrichtung umfasst ein Werkzeugbett, auf dem gegebenenfalls erforderliche Aggregate, wie Stromgenerator, Hydraulikaggregate, Steueranlagen und dgl. aufgebaut sein können. Auf der Werkzeugbettunterseite ist die das wenigstens eine Bearbeitungswerkzeug aufnehmende Freiformfräsanlage aufgebaut, die derart ausgebildet ist, dass sie von der Werkzeugbettunterseite gegen eine zu reparierende Schiene anstellbar ist. Des Weiteren ragen vom Werkzeugbett wenigstens zwei Klemmarme nach unten gegen das Gleitprofil, welche Klemmarme den Bearbeitungsraum umgreifen. Zudem tragen die Klemmarme Klemmbacken, die mit einer Spannvorrichtung zum Festlegen des Werkzeugbettes an einem Gleis vorgesehen sind. Die Klemmarme und/oder die Klemmbacken sind dabei mittels der Spannvorrichtung derart gegen das Schienenprofil verspannbar, dass das Werkzeugbett lagefest gehalten ist. Erfindungsgemäß soll über diese Klemmvorrichtung die Fräsanlage mit der Schiene derart fest verbunden sein, dass es zu einer automatischen Ausrichtung des Werkzeugbettes gegenüber dem Bezugssystem Schiene kommt.
  • Zur automatischen Vermessung des zu bearbeitenden Schienenstranges umfasst das Werkzeugbett eine Gleisvermessungseinrichtung, insbesondere einen optischer Messsensor, vorzugsweise einen Laserscanner und/oder einen PMD-Sensor, und/oder einen Tastsensor. In einem besonders einfachen Fall wird die Freiformfräsanlage zur Vermessung des Gleises mit einem ein Gleisprofil abtastenden Messkopf ausgestattet. Somit kann das Bezugssystem Schiene mit dem Messkopf abgetastet werden. Abgetastet werden der Schienenverlauf und die auszubessernde Fehlstelle. Aus den ausgewerteten Daten wird in weiterer Folge der abzufräsende Bereich ermittelt. Die Fehlstelle wird mit dem Fräser ausgefräst und der entfernte, defekte Bereich in weiterer Folge in einer oder in mehreren Lagen aufgeschweißt.
  • Dazu sind der Freiformfräsanlage ein Schweißkopf und eine Schweißdrahtführung zugeordnet. So kann mit einem und demselben Roboterarm bzw. Schlitten der Fräsvorgang und auch der Schweißvorgang durchgeführt werden. Im Bedarfsfall könnte allerdings auch ein zweiter Roboterarm bzw. Schlitten für den Aufschweißvorgang vorgesehen sein. Besonders einfache und robuste Konstruktionsverhältnisse ergeben sich dabei, wenn dem Werkzeugbett ein das wenigstens eine Bearbeitungswerkzeug aufnehmender Kreuzschlitten zugeordnet ist. Dieser Kreuzschlitten trägt dann beispielsweise das Fräswerkzeug und gleichermaßen den Schweißkopf. Alternativ oder zusätzlich könnte aber auch ein Roboterarm das Werkzeug, den Schweißkopf und/oder den Messsensor führen.
  • In weiterer Folge fräst der Freiformfräser wieder das Profil der Schiene. Der Vorteil eines Freiformfräsers gegenüber einem Formfräser ist insbesondere, dass beliebige Schienen oder Herzstückprofile, Zungenprofile und dgl. gefräst werden können, ohne den Fräser tauschen zu müssen. Zur automatisierten Vermessung, Auftragsschweißung und Korrekturfräsung eines Gleisprofils ist der Vorrichtung eine Steuerung zugeordnet. Zudem kann der Freiformfräsanlage ein Werkzeugwechsler zugeordnet sein, der einen unkomplizierten Werkzeugtausch ermöglicht. Da die Verbindung mit der Schiene derart fest sein muss, dass sich das Werkzeugbett während einer Bearbeitung nicht verschieben oder verlagern kann und dass auch keine Schnittkräfte zu einer Verschiebung bzw. Verlagerung führen, wird vorgeschlagen, dass die Klemmbacken hydraulisch gegen ein Gleis anstellbar sind, wobei die keilförmig ausgebildeten Klemmbacken eine Schiene insbesondere zwischen Schienenkopfunterseite und Schienenfußoberseite klemmend greifen. Der Verbindungssteg zwischen Schienenfuß und Schienenkopf wird dabei vorzugsweise nicht geklemmt, um diese gewünschte Sicherheit zu erzielen. Eine Klemmung in einem Herzstückbereich einer Weiche kann in ähnlicher Weise durch Anspreizen an den links und rechts vom Herzstück befindlichen Schienen erfolgen.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Oberbauinstandhaltungsmaschine für Gleisanlagen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das gesamte erfindungsgemäße Aggregat soll mit einer derartigen Oberbauinstandhaltungsmaschine bis zur Arbeitsstelle verfahren werden können, wo das Aggregat abgesenkt und an die Schiene angeklemmt wird, bevor der Vermessungs- und Bearbeitungsprozess gestartet wird. Dieser Prozess soll weitgehend automatisch ablaufen.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Vorderansicht,
    Fig. 2
    die Vorrichtung aus Fig. 1 in Seitenansicht und
    Fig. 3a bis e
    einen Ausschnitt eines zu bearbeitenden Schienenstranges in den einzelnen Bearbeitungsschritten.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Gleises 1, insbesondere einer Schiene oder Weiche, umfasst ein Werkzeugbett 2, dem eine wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug 3, einen Fräser, aufnehmende Freiformfräsanlage zugeordnet ist. Zudem sind dem Werkzeugbett 2 vier einen Bearbeitungsraum 5 umfassende Klemmarme 6, zwei je Schienenseite, vorgesehen, wobei die Klemmarme 6 Klemmbacken 7 tragen, die mit einer Spanvorrichtung 8 (Hydraulikzylinder) zum Festlegen des Werkzeugbettes 2 an einem Gleis 1 vorgesehen sind. Die Klemmbacken 7 sind mit Hydraulikzylindern 8 gegen das Gleis 1 anstellbar, wobei die keilförmig ausgebildeten Klemmbacken 7 eine Schiene insbesondere zwischen Schienenkopfunterseite und Schienenfußoberseite klemmend greifen.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Werkzeugbett 2 ein das Bearbeitungswerkzeug aufnehmender Kreuzschlitten 9 zugeordnet, mit dem das Werkzeug sowohl in Schienenstranglängsrichtung als auch quer dazu am Werkzeugbett verfahren werden kann. Zudem ist der Freiformfräsanlage 4 ein aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellter Schweißkopf zusammen mit einer Schweißdrahtführung zugeordnet.
  • Anstelle eines Werkzeuges 3 kann die Freiformfräsanlage 4 zur Vermessung des Gleises einen das Gleisprofil abtastenden Messkopf aufnehmen. Ein automatisiertes Wechseln zwischen Messkopf und Fräser kann beispielsweise mit einem der Freiformfräseranlage zugeordneten Werkzeugwechsler erfolgen.
  • Fig. 3b zeigt eine Fehlstelle in einem Gleis, die es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auszubessern gilt. Diese Fehlstelle wird zunächst vermessen, anschließend mit dem Fräskopf ausgefräst (Fig. 3c) und in weiterer Folge durch Auftragsschweißung ausgefüllt (Fig. 3d). Fig. 3e zeigt das fertig reparierte Gleis nach einem Abfräsen der überbordenden Schweißnaht.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Gleises (1), die eine Reparatur von Fehlstellen in dem Gleis (1) erlaubt, mit einem Werkzeugbett (2), das eine Freiformfräsanlage (4) mit wenigstens einem Bearbeitungswerkzeug (3) zum Ausfräsen der Fehlstelle und zum Abfräsen einer überbordenden Schweißnaht und wenigstens zwei einen Bearbeitungsraum (5) umgreifende Klemmarme (6) umfasst, wobei die Klemmarme (6) Klemmbacken (7) tragen, die mit einer Spannvorrichtung (8) zum Festlegen des Werkzeugbettes (2) an dem Gleis (1) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugbett (2) eine Gleisvermessungseinrichtung zur automatischen Vermessung eines zu bearbeitenden Schienenstranges des Gleises (1) umfasst, dass der Freiformfräsanlage (4) ein Schweißkopf und eine Schweißdrahtführung zur Auftragsschweißung zugeordnet sind und dass die Vorrichtung eine Steuerung zum automatisierten Vermessen, Auftragsschweißen und Korrekturfräsen des Gleisprofils umfasst.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleisvermessungseinrichtung ein optischer Messensor, vorzugsweise ein Laserscanner und/oder ein PMD-Sensor, und/oder ein Tastsensor ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkzeugbett (2) ein das wenigstens eine Bearbeitungswerkzeug (3) aufnehmender Kreuzschlitten (9) zugeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfräsanlage einen Werkzeugwechsler umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfräsanlage zur Vermessung des Gleises (1) einen ein Gleisprofil abtastenden Messkopf aufnimmt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Klemmbacken (7) hydraulisch gegen das Gleis (1) anstellbar sind, wobei die keilförmig ausgebildeten Klemmbacken (7) ein Gleis insbesondere zwischen Schienenkopfunterseite und Schienenfußoberseite klemmend greifen.
  7. Oberbauinstandhaltungsmaschine für Gleisanlagen mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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