EP3237681B1

EP3237681B1 - Stopfaggregat für eine gleisstopfmaschine

Info

Publication number: EP3237681B1
Application number: EP15820026.1A
Authority: EP
Inventors: Bernhard Lichtberger
Original assignee: HP3 Real GmbH
Current assignee: HP3 Real GmbH
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2019-07-24
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: US20170284033A1; EP3237681A1; AT516671B1; WO2016100993A1; CN106414849A; RU2684349C2; RU2016137809A; AT516671A1; CN106414849B; RU2016137809A3; US10100469B2

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stopfaggregat für eine Gleisstopfmaschine, mit einem bezüglich eines Stopfaggregatrahmens entlang von Führungen höhenverstellbar geführten Träger, an dem als Schwinghebel ausgebildete Stopfwerkzeugpaare schwenkbar gelagert sind, deren zum Eintauchen in ein Schotterbett bestimmte Stopfwerkzeuge mit einem Schwingungsantrieb gegenläufig antreibbar und hydraulisch zueinander beistellbar sind, wobei jedes der Stopfwerkzeuge eines Stopfwerkzeugpaares einem Beistellantrieb zugeordnet ist, wobei mehrere der Stopfwerkzeuge zu Stopfeinheiten zusammengefasst sind, die zwischen sich ein Fach zum Umgreifen einer Schiene freilassen und miteinander mechanisch verbunden sind und dass jedem Schwinghebel eine Stopfeinheit und ein Beistellantrieb zugeordnet ist und dass die Führungen vorzugsweise außerhalb des Arbeitsbereiches der Schwinghebel angeordnet sind ( DE 2754881 A1 , DE 2615358 A1 ).

Stand der Technik

Stopfaggregate penetrieren mit Stopfwerkzeugen den Schotter eines Gleisbettes im Bereich zwischen zwei Schwellen (Zwischenfach), im Bereich des Auflagers der Schwelle im Schotter unter der Schiene und verdichten den Schotter durch eine dynamische Vibration der Stopfpickel zwischen den zueinander beistellbaren gegenüberliegenden Stopfpickeln. Stopfaggregate können in einem Arbeitszyklus eine, zwei oder mehr Schwellen stopfen ( DE 24 24 829 A , EP 1 653 003 A2 oder WO 2009/132746 A1 ). Gemäß der Lehre der EP 1 653 003 A2 sind die als Linearantrieb wirksamen Beistellantriebe derart ausgeführt, dass diese nicht nur eine lineare Beistellbewegung, sondern gleichzeitig auch in einer aus der AT 339 358 , der EP 0 331 956 oder der US 4 068 595 bekannten Weise die für die Stopfpickel erforderliche Vibration erzeugen. Damit können die Beistellgeschwindigkeit, die Schwingungsamplitude, deren Form und die Frequenz vorgegeben werden.
Die Bewegungen eines Stopfaggregates umfassen das vertikale Eintauchen der Stopfpickel in den Schotter, die Beistellbewegung bei welcher die Stopfpickelenden zueinander geschlossen werden und die überlagerte dynamische Schwingung welche die eigentliche Verdichtung der Schotterkörner bewirkt. Bekannt ist es für die Beistellbewegung Hydraulikzylinder zu verwenden, die über Pleuel mit einer Vibrationswelle mit Exzentrizität verbunden sind und die der Beistellbewegung die vibratorische Schwingung überlagern ( AT 369 455 B ). Diese Vibrationswellen und Pleuel sind über Wälzlager gelagert, die regelmäßig teurer Wartung bedürfen. Andere bekannte Lösungen verwenden eine lineare Vibrationserzeugung und Beistellbewegung über Hydraulikzylinder.
Die heute im Einsatz befindlichen Stopfaggregate weisen einen sehr hohen und kostspieligen Wartungsaufwand auf. Typischerweise werden die Aggregate jede Saison zumindest partiell überholt und gewartet.
Übliche Stopfaggregate weisen mittig zwischen den Schienen angeordnete, stationäre Führungssäulen auf, entlang denen die Stopfaggregate mittels Stopfkasten auf und ab geführt werden. Die Führungen befinden sich mittig über der Schiene. Links und rechts von der Mitte des auf und ab bewegten Stopfkastens befinden sich die Vibrationswellen über welche die Stopfarme mit den Stopfwerkzeugen über Beistellzylinder, die über Pleuel mit der Exzenterwelle verbunden sind, angetrieben werden. Für ein Einschwellenstopfaggregat werden vier Antriebe benötigt. Dies bedeutet für eine Einschwellenstopfmaschine mit zwei Aggregaten bereits acht Antriebe, eine Zweischwellenstopfmaschine sechzehn Antriebe, eine Dreischwellenstopfmaschine vierundzwanzig Antriebe und eine Vierschwellenstopfmaschine zweiunddreißig Antriebe. Mit der Zahl der Antriebe wachsen die Investitionshöhe, der Wartungsaufwand und die Ausfallwahrscheinlichkeit.
Bei Einschwellen- und Zweischwellenaggregaten werden Führungssäulen der Führungen soweit nach außen versetzt ( DE 2754881 A1 , DE 2615358 A1 ), dass die Stopfantriebe mittig des Stopfaggregates Platz finden. Bei einer Dreischwellen-oder Vierschwellenstopfmaschine ist diese Ausführung aber nicht ausreichend.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Stopfaggregate der eingangs geschilderten Art mit einfachen Mitteln derart weiterzubilden, dass eine Anwendung bei einer Dreischwellen- oder Vierschwellenstopfmaschine vorteilhaft möglich ist, wobei mit einer möglichst geringen Anzahl an Antrieben das Auslangen gefunden werden soll.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Führungen, insbesondere Führungsstäbe, direkt am jeweiligen Träger angreifen und in feststehenden Führungen des Stopfaggregatrahmens laufen.
Für diesen Fall wird vorgeschlagen, dass die Führungen, insbesondere Führungsstäbe, direkt am jeweiligen Träger (dem Stopfkasten) angreifen und in feststehenden Führungen des Stopfaggregatrahmens geführt sind. Die Führungssäulen sind also mit dem Stopfaggregat verbunden und bewegen sich mit dem Stopfaggregat auf- und ab. Die Führungssäulen werden in einer fest stehenden Führung bewegt. Statt feststehenden Führungssäulen mit bewegter Führung im Stopfkasten, werden die Führungssäulen, die mit dem Stopfaggregat verbunden sind in einer feststehenden Führung bewegt. Dies hat den weiteren Vorteil, dass der Stopfrahmen der die Aggregate aufnimmt und in den die Führungssäulen fest montiert sind nunmehr kleiner ausfallen kann und damit eine Führungskonsole bildet, welche das Stopfaggregat aufnimmt und führt. Dadurch ergibt sich eine bessere Zugänglichkeit zum Stopfaggregat selbst nebst Gewichtseinsparung. Diese erfindungsgemäße Ausführung hat auch den Vorteil dass ein einteiliger Stopfwerkzeugarm mit Werkzeugkonsole für die Stopfpickel ausgeführt werden kann.
Die Reduktion der Anzahl der Antriebe bedeutet einen großen praktischen Vorteil. Bei einer Streckenstopfmaschine ist es grundsätzlich nicht notwendig, dass die bezüglich der Schiene innen und außen gelegenen Stopfarme mit den Stopfwerkzeugen unabhängig arbeiten und jeweils einen eigenen Antrieb aufweisen. Durch die mechanische Verbindung der jeweils links und rechts der Schiene gelegenen Stopfarme, genügt auch bereits ein Beistellantrieb je Stopfeinheit. Zwei Stopfeinheiten bilden ein zusammenwirkendes Stopfeinheitenpaar. Durch diese Ausführung kann die Anzahl der nötigen Beistellantriebe halbiert werden. Die üblichen mittig des Stopfaggregates angeordneten, fest stehenden Führungssäulen stehen damit aber bei einer Anordnung der Beistellantriebe an dieser Stelle im Wege, weshalb die Führungen vorzugsweise außerhalb des Arbeitsbereiches der Schwinghebel angeordnet sind. Ist nur ein Stopfwerkzeugarm je Stopfeinheit vorgesehen, halbiert sich auch die Anzahl der Stopfwerkzeugarme und die Anzahl deren wartungsintensiver Lagerung.
Vorzugsweise sind der Schwingantrieb und der Beistellantrieb in einer zentralen Vertikalebene des Trägers und der Stopfeinheiten angeordnet und ist der Beistellantrieb mit dem Schwinghebel zur Kraftübertragung direkt über einen Gelenkbolzen verbunden.
Die Schwingungsantriebe sind nach einer konstruktiv einfachen Lösung als Linearantriebe, insbesondere als Hydraulikzylinder, ausgebildet und bilden zugleich die Beistellantriebe.
Des Weiteren können die, die zu Stopfeinheiten zusammengefassten, Stopfwerkzeuge aufnehmenden Schwinghebel je einen gemeinsamen Werkzeughalter, insbesondere einen Träger, für die Stopfpickel einer Stopfeinheit aufweisen. Je Stopfeinheit muss dann jeweils nur ein Stopfwerkzeugarm vorgesehen werden.
Vorteilhafterweise wird als Stopfantrieb ein vollhydraulischer linearer Antrieb gewählt. Grundsätzlich kann aber auch ein üblicher konventioneller Stopfantrieb mit durchgängiger außen gelagerter Exzenter-Vibrationswelle mit innen gelegenen Exzentrizitäten und an diesen angreifenden Pleuelstangen die mit Beistellzylindern verbunden sind ausgeführt werden. Je Träger (Stopfkasten) sind wenigstens zwei Führungen vorgesehen. Zur Erhöhung der Stabilität können auch drei oder vier Führungen verwendet werden. Die feststehenden Führungen des Stopfaggregatrahmens können zwecks Ausbildung eines Mehrfachstopfaggregats zwei oder mehr Träger (Stopfkästen) führen, die unabhängig voneinander in der Höhe verlagerbar sind.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind die vereinfachte Bauweise, die Halbierung der notwendigen Stopfantriebe, der Halbierung der Stopfarme und der damit verbundenen Lagerung, damit ergeben sich niedrigere Investitionskosten, reduzierte Wartungskosten, eine verringerte Ausfallwahrscheinlichkeit, eine bessere Zugänglichkeit zu den Stopfaggregatekomponenten für Wartungsaufgaben sowie eine Gewichtsreduktion.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1: ein Zweischwellenstopfaggregat gemäß dem Stand der Technik in Seitenansicht,
Fig. 2: ein weiteres Zweischwellenstopfaggregat gemäß dem Stand der Technik mit verbundenen Stopfarmen und zentralem Antrieb in Seitenansicht,
Fig. 3: ein erfindungsgemäßes Zweischwellenstopfaggregat in Seitenansicht mit bewegten Führungssäulen und feststehender Führung mit vier linear wirkenden Stopfantrieben und nur vier Stopfarmen und Werkzeugkonsolen für die Stopfpickel in Seitenansicht,
Fig. 4: ein Dreischwellenstopfaggregat in Seitenansicht und
Fig. 5: das Dreischwellenstopfaggregat aus Fig. 4 mit Führungssäulen und zuge-ordneter feststehender Führung mit sechs linear wirkenden Stopfantrieben und sechs Stopfarmen in perspektivischer Schrägansicht.

Weg zur Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 wird ein bekanntes Zweischwellenstopfaggregat C schematisch gezeigt, welches eine durchgehende Vibrationswelle aufweist über die vier Beistelltriebe 5 über Pleuel an der linken Seite der Exzenterwelle angreifen und vier Beistelltriebe 5 über Pleuel an der rechten Seite der Exzenterwelle C angreifen. Links und rechts bezeichnet dabei die Bereiche links und rechts einer Schiene eines Gleises. Ein bislang übliches Zweischwellenstopfaggregat C weist je Schiene insgesamt acht Stopfarme 3 (je vier für den Bereich links und vier für den Bereich rechts der Schiene), acht Beistellzylinder 5, sechzehn Stopfwerkzeuge 6 und einen Vibrationsantrieb mit Pumpe 7 und Schwungscheibe auf. Für die zweite Schiene des Gleises ist der gleiche Aufwand zu treiben. Dazu werden zwei Vertikalführungen 8 im Bereich oberhalb der Schiene, ein Hebe-Senk-Antrieb 11 und ein Stopfrahmen 9 benötigt.
Ein Stopfaggregat C, D, E, F für eine Gleisstopfmaschine umfasst unter anderem auf einem Träger 4, 18, 23 schwenkbar gelagerte, als Schwinghebel 3, 19 ausgebildete Stopfwerkzeugpaare mit Stopfwerkzeugen 6, deren zum Eintauchen in ein Schotterbett 24 bestimmte Stopfpickelenden mit einem Schwingungsantrieb 7, 17, 20 gegenläufig antreibbar und über Beistelltriebe 5 hydraulisch zueinander, mit einem Beistellweg B, beistellbar sind. Der Träger 4, 18, 23 ist in einem Stopfaggregatrahmen 9, 14, der auch tischförmig ausgebildet sein kann, mit Führungen 8, 15, 22 höhenverstellbar geführt und mit einem Stellantrieb 11 in die gewünschte Höhenlage verlagerbar. Die Stopfwerkzeuge 3 sind als zweiarmige Hebel ausgebildet, die am Träger 4, 18, 23 schwenkbar gelagert sind. Ein Arm des jeweiligen Stopfwerkzeuges besteht aus dem Schwenkarm 3, dem Stopfpickel 6 und am anderen Hebelarm greift ein Beistelltrieb 5, ein Hydraulikzylinder, an.
Fig. 2 zeigt ein Zweischwellenstopfaggregat D gemäß dem Stand der Technik bei dem die Stopfarme 3 links und rechts der Schiene 2 über durchgehende Bolzen 12, 13 verbunden sind. Die Stopfwerkzeuge 6 links und rechts der Schiene 2 sind zu Stopfeinheiten S zusammengefasst, die zwischen sich ein Fach zum Umgreifen einer Schiene freilassen und miteinander mechanisch verbunden sind. Zudem ist jedem Schwinghebel 3 eine Stopfeinheit (S), ein Schwingungsantrieb 7 und ein Beistellantrieb 5 zugeordnet und sind die Führungen 8 außerhalb des Arbeitsbereiches der Schwinghebel 3 angeordnet.
Auf die Querbolzen 12, 13 wirkt jeweils nur ein Beistellzylinder 5. Damit ein konventionelles Zweischwellenstopfaggregat D mit einem mittig angeordneten Vibrationsantrieb 7 ausgestattet werden kann müssen die Vertikalführungen 8 nach außen verlegt werden. Im Bereich der Mitte der Vibrationswelle greifen dann die Pleuel, die mit den Beistellzylindern 5 verbunden sind, an. Damit kommt ein konventionelles Einschwellen- oder Zweischwellenstopfaggregat D mit nur vier Beistellzylindern 5 aus anstelle der gemäß dem Stand der Technik vorgesehenen acht. Der Schwingantrieb 7 und der der Beistellantrieb 5 sind in einer zentralen Vertikalebene des Trägers 4 und der Stopfeinheiten S angeordnet und der Beistellantrieb 5 ist mit dem Schwinghebel 3 zur Kraftübertragung direkt über einen Gelenkbolzen 12, 13 verbunden. Das Aggregat D wird über einen Hebe-Senk-Antrieb 11 gehoben oder abgesenkt. Der Tragarm 4 muss im Bereich der inneren Stopfantriebe 5 ausgenommen werden, damit der die Stopfarme 3 quer verbindende Bolzen 13 nicht mit dem Tragarm kollidiert. Der Tragarm 4 läuft außen über Führungen 10 auf den Führungssäulen 8. Die Führungssäulen 8 werden soweit nach außen versetzt, dass die äußeren Stopfarme 3 beim Beistellen B nicht mit ihnen kollidieren.
Fig.3 zeigt die erfindungsgemäße Ausführung eines Zweischwellenstopfaggregates E mit nur vier Stopfarmen 19, vier Beistellzylindern 20 und mit dem Stopfaggregatträger 18 fest verbundenen Führungssäulen 15 die in mit dem nicht näher dargestellten mit dem Maschinenrahmen einer Gleisstopfmaschine fest verbundenen rahmenfesten Führungen laufen. Um Auslenkungen im Gleisbogen auszugleichen werden die Stopfaggregate E selbst noch auf Querführungen 16, 21 bewegt. Die Vibration wird bei der gezeigten Ausführung in den Hydraulikzylindern 20 mit Hilfe von Proportionalventilen 17 der Beistellbewegung B überlagert. Die Schwinghebel 19 sind einteilig mit einem Werkzeughalter 25 für die Stopfpickel 6 ausgeführt. Die Führungen 15, insbesondere Führungsstäbe, greifen direkt am jeweiligen Träger 18 an, durchragen den Stopfaggregatrahmen 14 und laufen in feststehenden Führungen des Stopfaggregatrahmens 14. Die Schwingungsantriebe 17, 20 sind als Linearantriebe, insbesondere als Hydraulikzylinder, ausgebildet und können zugleich die Beistellantriebe 5 bilden.
Ein erfindungsgemäßes Dreischwellenaggregat F (Fig. 4, 5) besteht aus zwei unabhängig auf und ab bewegbaren Trägern 18, 23. Damit kann das Dreischwellenstopfaggregat F bei unregelmäßiger Schwellenteilung auch als Einschwellenaggregat verwendet werden. In diesem Fall wird nur ein Teilaggregat 18 oder 23 abgesenkt. Der innerste, dem anderen Teilaggregat unmittelbar benachbarte, Schwinghebel 19 kann im Einschwellenmodus unbetätigt bleiben. Jedes Stopfaggregat hat seine eigenen Führungen 15, 22, die in einer z.B. gemeinsamen Führungskonsole des Stopfaggregatrahmens 14 laufen. Grundsätzlich kann diese Führungskonsole natürlich auch für jedes Aggregat getrennt ausgeführt werden. Um Auslenkungen im Gleisbogen auszugleichen werden die Stopfaggregate F selbst noch auf Querführungen 16, 21 bewegt. Die Vibration wird bei der gezeigten Ausführung in den Hydraulikzylindern 20 mit Hilfe von Proportionalventilen 17 der Beistellbewegung B überlagert. Der erfindungsgemäße Aufbau eines Dreischwellenaggregates F wird in Fig. 5 in perspektivischer Ansicht dargestellt.

Claims

Stopfaggregat (C, D, E, F) für eine Gleisstopfmaschine, mit einem bezüglich eines Stopfaggregatrahmes (9, 14) entlang von Führungen (8, 15, 22) höhenverstellbar geführten Träger (4, 18, 23), an dem als Schwinghebel (3, 19) ausgebildete Stopfwerkzeugpaare schwenkbar gelagert sind, deren zum Eintauchen in ein Schotterbett (24) bestimmte Stopfwerkzeuge (6) mit einem Schwingungsantrieb (7, 17, 20) gegenläufig antreibbar und hydraulisch zueinander beistellbar sind, wobei jedes der Stopfwerkzeuge (6) eines Stopfwerkzeugpaares einem Beistellantrieb (5) zugeordnet ist, wobei mehrere der Stopfwerkzeuge (6) zu Stopfeinheiten (S) zusammengefasst sind, die zwischen sich ein Fach zum Umgreifen einer Schiene freilassen und miteinander mechanisch verbunden sind und wobei jedem Schwinghebel (3, 19) eine Stopfeinheit (S) und ein Beistellantrieb (5) zugeordnet ist und wobei die Führungen (8, 15, 22) vorzugsweise außerhalb des Arbeitsbereiches der Schwinghebel (3, 19) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (15, 22), insbesondere Führungsstäbe, direkt am jeweiligen Träger (18, 23) angreifen und in feststehenden Führungen des Stopfaggregatrahmens (14) laufen.
Stopfaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingantrieb (17, 20) und der Beistellantrieb (5) in einer zentralen Vertikalebene des Trägers (18, 23) und der Stopfeinheiten (S) angeordnet sind und dass der Beistellantrieb (5) mit dem Schwinghebel (3, 19) zur Kraftübertragung direkt über einen Gelenkbolzen (12, 13) verbunden ist.
Stopfaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsantriebe (17, 20) als Linearantriebe, insbesondere als Hydraulikzylinder, ausgebildet sind.
Stopfaggregat Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsantriebe (17, 20) zugleich die Beistellantriebe (5) bilden.
Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die, die zu Stopfeinheiten (S) zusammengefassten, Stopfwerkzeuge (6) aufnehmenden Schwinghebel (19) je einen gemeinsamen Werkzeughalter (25), insbesondere einen Träger, für die Stopfpickel (6) einer Stopfeinheit (S) aufweisen.
Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass je Träger (18, 23) wenigstens zwei Führungen (15, 22) vorgesehen sind.
Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die feststehenden Führungen des Stopfaggregatrahmens (14) zwecks Ausbildung eines Mehrfachstopfaggregats (F) zwei oder mehr Träger (18, 23) voneinander unabhängig führen.