ES2267397B1 - Torno de foso para ruedas de ferrocarril. - Google Patents
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Abstract
Torno de foso para ruedas de ferrocarril, para el reperfilado de las ruedas (9) de un vehículo ferroviario (13), constituido por unas columnas de elevación (2) que disponen de dos barras en voladizo (3 y 4) para sujetar por arriba y por abajo las cajas de grasa exteriores de las ruedas (9) del vehículo (13) de aplicación, incorporando también unos rodillos para el arrastre giratorio de las ruedas (9) durante su mecanizado, los cuales rodillos van dispuestos con posibilidad de adaptar su posición en función de las ruedas (9) a mecanizar.
Description
Torno de foso para ruedas de ferrocarril.
La presente invención está relacionada con el
reperfilado de mantenimiento de las ruedas de ferrocarril,
proponiendo un torno de foso que constituye una
máquina-herramienta especializada para dicha
función, permitiendo realizar el reperfilado de las ruedas de
aplicación con éstas incorporadas en el vehículo correspondiente,
sin necesidad de desmontarlas.
El reperfilado de ruedas de ferrocarril es un
mantenimiento correctivo de dichas ruedas, que es necesario
realizar para dejar el perfil de rodadura de las ruedas dentro de
los parámetros establecidos por la normativa para la circulación de
los vehículos ferroviarios.
Para realizar dicha operación se utilizan
máquinas denominadas tornos de foso, materializándose el diseño de
este tipo de máquinas en dos posibles opciones, de las cuales una,
que se puede denominar fija, es la más utilizada, en tanto que la
otra, que se puede denominar móvil, es menos utilizada.
En efecto la mayoría de las máquinas existentes
están concebidas como máquinas fijas, disponiendo unos raíles, para
colocar el vehículo cuyas ruedas se han de mecanizar, que forman
parte de la propia máquina.
Estas máquinas disponen de una arquitectura
compuesta básicamente por una bancada fija solidaria a la fundación
de la máquina, de manera que sobre dicha bancada fija se incorporan
los diversos componentes de la máquina, tanto mecánicos como
eléctricos.
Este tipo de máquinas no se pueden retirar de su
ubicación, ya que junto con la máquina se retirarían los tramos de
raíl para apoyo de los vehículos ferroviarios y quedaría un hueco
en la vía que habría que completar dando origen a un proceso lento
y complejo, por lo que tales máquinas se ubican en una posición de
montaje y no se trasladan de dicha posición. Este concepto de
máquinas confiere una gran rapidez a las operaciones de
mantenimiento que se han de llevar a cabo en las explotaciones,
pero dificulta un futuro replanteamiento de la explotación.
De hecho, en la práctica, la arquitectura de las
máquinas fijas ha creado la servidumbre de que los trenes deben
ser objeto de mantenimiento en dos tipos de vías diferentes: una
para inspección y otra para efectuar el torneado de reperfilado de
las ruedas de los vehículos ferroviarios, lo que supone la
necesidad de mucho espacio y obliga a una rígida programación de
las tareas.
Las máquinas móviles se montan por el contrario
sobre ruedas, lo que permite su desplazamiento, pero dado que los
fosos de los talleres donde se lleva a cabo la operación de
reperfilado de las ruedas tienen una profundidad del orden de los
120 centímetros respecto de la cota cero del suelo, esta altura no
es suficiente para que la máquina se desplace por el interior de
dichos fosos cuando un vehículo ferroviario se halla dispuesto
encima para el reperfilado de sus ruedas, siendo necesario disponer
unos gatos que levanten el vehículo hasta una altura suficiente
como para que la máquina pueda pasar por debajo.
Esta realización resulta muy compleja y se
complica más a medida que aumenta el peso y la longitud de los
vehículos ferroviarios sobre los que se ha de trabajar, por las
estructuras y la seguridad que deben presentar los gatos
necesarios. Esta solución no garantiza además una adecuada rigidez
entre los gatos de elevación y la máquina, al ser medios
independientes, lo que se traduce en una inestabilidad que afecta
negativamente al mecanizado.
En los tornos de foso, tanto fijos como móviles,
existe una pareja de rodillos de arrastre que presionan con una
fuerza determinada sobre la rueda a mecanizar, proporcionando por
fricción el par necesario para vencer las fuerzas de corte del
mecanizado.
En las soluciones hasta ahora conocidas, el eje
de las ruedas de los vehículos ferroviarios de aplicación, se
levanta separándolo de los raíles de apoyo, mediante un empuje
ascendente de los rodillos de arrastre, de modo que una vez
levantado el vehículo un operario sitúa un apoyo entre la
estructura de la máquina de mecanizado y la caja de grasa del eje
de las ruedas del vehículo. Esta solución presupone un apoyo
inestable y un riesgo de accidente para el operario que debe situar
el apoyo y retirarlo al terminar el mecanizado.
En este sentido, es de señalar que con las
soluciones de máquinas hasta ahora conocidas, para operar sobre
ruedas de ejes que incorporan la caja de grasa por la parte
interior, la incorporación del precitado apoyo en esa zona presenta
gran dificultad.
Los rodillos de arrastre van por su parte
dispuestos en un plano horizontal, definiendo sus ejes lo que se
denomina como línea de flotación, la cual solo se desplaza de forma
unidireccional en el sentido vertical, contando de esta forma con
una amortiguación elástica que permite salvar posibles
irregularidades de la rueda, como por ejemplo una conformación
ovalada de la misma.
En dicho desplazamiento vertical de los rodillos
de arrastre, éstos mantienen una distancia constante entre ellos,
la cual solo puede variar en pequeñas cotas, en algunas soluciones
de máquina, debido a la deformación elástica de los materiales de
la estructura de soporte de los rodillos.
El hecho de que la distancia entre los rodillos
de arrastre sea prácticamente constante, conlleva a que para
diferentes diámetros de ruedas, la componente de peso que actúa
sobre los rodillos sea diferente, y por consiguiente hay una
variación muy importante en la fuerza de arrastre, dado que el
coeficiente de fricción de los rodillos es constante. Es decir, si
se va a mecanizar una rueda de gran diámetro, con una carga de
peso elevada sobre ella, la componente de peso que actúa sobre los
rodillos de arrastre es suficiente como para que tales rodillos
ejerzan, como reacción, una fuerza de arrastre suficiente sobre la
rueda, para vencer la fuerza que ejerce la herramienta de corte que
realiza el mecanizado.
Ahora bien cuando las ruedas que se mecanizan
son de un vehículo de poco peso, la componente de peso que actúa
sobre los rodillos de arrastre es más reducida y puede ser
insuficiente para que los rodillos ejerzan la fuerza necesaria de
arrastre para el mecanizado de las ruedas.
Por otro lado, en la mayoría de las máquinas
existentes se necesita un tope lateral para contrarrestar los
esfuerzos axiales que se producen sobre las ruedas por la acción
del mecanizado, ó por el efecto de las imperfecciones en la rueda,
no garantizando dicho tope con seguridad la inmovilidad de la
máquina.
Asimismo, en la mayoría de las máquinas
existentes el ataque de la herramienta sobre la rueda que se
mecaniza queda desplazado un ángulo respecto de la vertical que
pasa por el centro de la rueda, lo cual es consecuencia de la
propia arquitectura de la máquina, ya que en la vertical del eje de
la rueda, se encuentra la estructura soporte de los rodillos de
arrastre, y el apoyo sobre el que descansa la caja de grasa, cuando
se levanta el eje de ruedas, afectando este desplazamiento del
ataque de la herramienta a la efectividad del trabajo de
mecanizado, ya que influye en el ángulo de ataque de la
herramienta.
Otro problema que presentan este tipo de
máquinas y que no se ha resuelto por el momento de forma
satisfactoria, tiene su origen en el cambio constante de la sección
de corte, que lleva asociado que las herramientas trabajen
frecuentemente fuera de los parámetros recomendados.
En efecto, en el reperfilado de las ruedas, por
la propia configuración del perfil desgastado de rodadura de las
ruedas, hay zonas de dicho perfil que requieren una mayor pasada ó
profundidad de corte que otras, pero se utiliza en todo el proceso
del mecanizado una misma herramienta de corte, lo cual da lugar a
que en el mecanizado de las zonas del perfil de la rueda que
requieren menos profundidad de corte se produzcan unas largas
virutas en forma de hilos, las cuales se enrollan en los ejes y
rodillos, por lo que es necesario eliminarlas, para evitar
consecuencias perjudiciales.
Para solucionar ese problema, un operario debe
encargarse de retirar las mencionadas virutas a modo de hilos, para
lo cual utiliza un "espadín" en forma de gancho, con el que
cada cierto tiempo debe efectuar la retirada de las virutas, yendo
provisto el carenado de la máquina con unas ventanas, a través de
las cuales y previa su apertura, se realiza la retirada de las
virutas, con la máquina parada. Sin embargo, por la repetitividad
de la operación, en muchos casos, el operario en lugar de cerrar
las ventanas las deja abiertas, lo que entraña un grave peligro al
realizarse el mecanizado con las ventanas abiertas.
Además, el hecho de tener que retirar dichas
virutas alargadas, obliga también a disponer junto a la máquina
dispositivos trituradores para desmenuzar esas virutas, lo que
implica un incremento del tiempo de proceso y un sobrecoste de la
instalación.
De acuerdo con la invención se propone un torno
de foso constituido por una máquina que se halla desarrollada
según unas características constructivas y funcionales que hacen su
realización ventajosa frente a las máquinas convencionales de esta
aplicación.
Este torno de foso objeto de la invención,
comprende una bancada sobre la que se incorpora una columna de
elevación, con sendas barras de apoyo que sobresalen en voladizo y
que mediante respectivos husillos pueden acercarse ó separarse
entre sí, para sujetar por la parte inferior y por la parte
superior la caja de grasa del eje de las ruedas sobre las que se
ha de trabajar, permitiendo elevar en esas condiciones, mediante la
propia columna, el eje de las ruedas de aplicación, con una
sujeción de gran estabilidad.
Con esta solución no es necesario además
utilizar apoyos accesorios entre la estructura de máquina y la
caja de grasa de las ruedas a mecanizar, lo cual elimina la
operación manual de tener que colocar los apoyos de ese tipo en su
lugar de ubicación para el trabajo y retirarlos después, con los
consiguientes riesgos de accidente que ello conlleva.
En la máquina ahora preconizada, además de la
columna de elevación, con las barras para sujeción sobre la caja de
grasa exterior, se ha previsto la existencia de una columna
análoga, que permite el apoyo en la parte inferior, para el caso de
las ruedas con la caja de grasa en la parte interna, permitiendo
igualmente el reperfilado de las ruedas de este tipo.
La máquina presenta una configuración que
permite ubicarla entre los pilares que soportan a los raíles en el
foso correspondiente, de manera que entre la cota cero del suelo y
la cota del fondo del foso (-120 centímetros) se sitúa la bancada
de la máquina, que es desplazable, sobresaliendo únicamente hacia la
parte superior las columnas de elevación destinadas para levantar
el eje de las ruedas.
Además ningún tramo de raíl forma parte de la
estructura de la máquina, de manera que las vías sobre las que se
sitúan los vehículos ferroviarios de aplicación, permanecen
operativas, con independencia de que la máquina esté o no
montada.
De esta forma y con la solución propuesta según
la invención la máquina puede reubicarse, de forma sencilla,
rápida y con un pequeño costo, en diferentes puntos de operación,
dentro del foso de alojamiento.
Por otro lado, la máquina puede adaptarse de
forma rápida y automática a cualquier ancho de vía, lo cual,
dentro del mantenimiento ferroviario, es un concepto totalmente
innovador, porque flexibiliza la explotación, minimizando los
costos y optimizando recursos, sobre todo en los talleres de
mantenimiento que están concebidos como talleres mixtos con dos
anchos de vía diferentes, como el ancho UIC y el ancho ibérico.
Con la solución de la invención, no se precisa
tampoco de una obra civil que se deba tener en cuenta para añadir
al costo de la máquina propiamente dicha, ya que es suficiente con
disponer en el taller correspondiente del foso que es usual en las
explotaciones de mantenimiento de los vehículos ferroviarios.
De acuerdo con la solución preconizada, los
rodillos de arrastre incorporan dos líneas de flotación, una en
sentido vertical similar a lo actualmente existente y otra en
sentido cuasi-tangencial a la circunferencia de las
ruedas, lo cual permite variar la distancia entre los rodillos de
arrastre, para mantener la fuerza de arrastre constante en un valor
óptimo, con independencia del diámetro de las ruedas de
aplicación.
Esta solución con dos líneas de flotación, una
vertical y otra cuasi-tangencial a las ruedas,
permite también obtener una respuesta más rápida,
independientemente de la arquitectura de la máquina y de los
rodillos, con lo cual se consigue un mejor acabado del mecanizado
de las ruedas, siendo la máquina más inmune a las perturbaciones
del contorno de las ruedas.
El sistema de fijación del eje de las ruedas a
través de la caja de grasa, con las barras de sujeción que actúan
por encima y por debajo de la misma, junto con los grados de
libertad de giro de los rodillos de arrastre, consiguen que los
rodillos ejerzan por sí solos la fuerza necesaria para
contrarrestar las fuerzas de corte, y el amarre del eje soporta las
cargas verticales y axiales, garantizando la inmovilidad del
mismo.
De acuerdo con todo esto y puesto que el
levantamiento del eje de las ruedas se lleva a cabo, mediante las
barras de sujeción, la zona situada en la vertical del eje de las
ruedas queda libre y puede ser ocupada por la herramienta, de
manera que ésta ataca a la rueda en la verticalidad del eje, con lo
que se logra un mejor control del proceso de mecanizado, sin
dependencia del diámetro de la rueda que se mecaniza, evitando
además posibles problemas de talonamiento de la herramienta.
En la máquina está prevista además la
incorporación de al menos dos herramientas con unos medios de
cambio automático, de manera que en cada fase del mecanizado se
actúa con la herramienta más adecuada a las condiciones de corte,
permitiendo la rotura de la viruta y por lo tanto no se producen
hilos de viruta.
La figura 1 muestra una vista lateral del torno
de foso objeto de la invención en disposición de mecanizado de las
ruedas de un vehículo ferroviario.
La figura 2 muestra una vista frontal en
correspondencia con la figura anterior.
La figura 3 muestra un detalle ampliado de una
columna de elevación para sujeción sobre cajas de grasa
externas.
La figura 4 muestra un detalle ampliado en
sección lateral de una barra de apoyo para cajas de grasa
internas.
La figura 5 muestra en detalle ampliado una de
las columnas de elevación de la figura 2.
La figura 6 es un detalle ampliado de la zona
central de la figura 2.
La figura 7 es un detalle ampliado de la zona de
trabajo de la figura 1.
La figura 8 es un detalle ampliado de la
sujeción de una caja de grasa mediante las barras de una columna
de elevación.
La figura 9 muestra un detalle en vista lateral
de la posición de la herramienta de corte en el reperfilado de una
rueda.
La figura 10 muestra el perfil del borde de una
rueda de ferrocarril, habiéndose sombreado la zona de desgaste de
dicho perfil.
La figura 11 es una vista del sistema
portaherramientas con cambio automático de las herramientas de
mecanizado.
El objeto de la invención se refiere a un torno
de foso constituido por una máquina destinada para el reperfilado
de ruedas de ferrocarril montadas en el vehículo ferroviario (13)
correspondiente, con una realización de características
constructivas y funcionales que aporta flexibilidad para la
reubicación, estabilidad durante el mecanizado, adaptación a las
condiciones de corte y seguridad frente a los inconvenientes de las
soluciones convencionales.
El torno de foso objeto de la invención
comprende una bancada móvil (1), sobre la cual van dispuestas unas
columnas de elevación (2) desde las que salen unas barras (3 y 4)
en voladizo, yendo sobre la misma bancada (1) unos rodillos de
arrastre (5) y un sistema de herramientas de corte (6).
La bancada móvil (1) de la máquina se sitúa
entre los pilares que soportan los raíles de apoyo de los
vehículos ferroviarios (13) y que pasan sobre el foso en el que se
aloja la máquina, sobresaliendo por la parte superior de la cota
del suelo en el que van dispuestos dichos raíles, solo las columnas
de elevación (2).
La máquina dispone de dos columnas de elevación
(2), una por cada lado de la posición de situación de los vehículos
ferroviarios (13), siendo accionadas las barras en voladizo (3 y 4)
de las mismas por unos correspondientes husillos (7), mediante los
cuales es susceptible la aproximación y separación de las
mencionadas barras (3 y 4) entre sí, para sujetar por la parte
superior e inferior la caja de grasa (8) del eje de las ruedas (9)
a mecanizar.
La máquina comprende además unas columnas de
elevación (10) provistas con una barra en voladizo (11), mediante
la cual es susceptible el apoyo por la parte inferior de las cajas
de grasa (8) que van dispuestas en la parte interior sobre los ejes
de las ruedas (9) a mecanizar, permitiendo elevar de igual modo el
eje de las ruedas (9) correspondientes, para el mecanizado.
Asimismo, las columnas de elevación (2 y 10)
pueden acercarse y alejarse entre sí, permitiendo la adaptación
para el mecanizado de las ruedas (9) de vehículos ferroviarios (13)
de diferentes anchos de vía, como por ejemplo los anchos
convencionales UIC e ibérico.
Los rodillos de arrastre (5) van dispuestos en
un plano horizontal, situándose bajo las ruedas (9) de aplicación
para llevar a cabo las operaciones de mecanizado de las mismas,
yendo dotados dichos rodillos (5) con dos líneas de flotación, una
en movimiento vertical (5.1) y otra en movimiento (5.2)
cuasi-tangencial al contorno de las ruedas (9) que
se han de mecanizar, lo cual permite variar la distancia entre los
rodillos (5), manteniendo la fuerza de arrastre constante, con
independencia del diámetro de las ruedas (9) de aplicación.
La herramienta de corte (6) para el mecanizado
se sitúa en la vertical del eje de las ruedas (9) a mecanizar, con
lo cual se consigue un ataque del corte de mecanizado sobre las
ruedas (9) en una posición óptima para el corte, obteniéndose un
resultado de los mecanizados con gran precisión.
En la disposición de la máquina se halla
previsto un portaherramientas (12) múltiple, incorporando al menos
dos herramientas de corte (6), con unos medios de cambio automático
para situar en posición de trabajo la herramienta (6) más adecuada
en cada caso en función de las condiciones del corte a realizar en
las distintas partes del reperfilado de las ruedas (9), dado que en
la operación del mecanizado para recuperar el perfil de la zona
desgastada (14) de las ruedas ferroviarias, son necesarias
profundidades de pasada diferentes en las distintas partes del
perfil, lo cual con una misma herramienta (6) da lugar a cortes que
producen hilos de virutas que es necesario eliminar periódicamente
durante el mecanizado y para ello es necesario parar la máquina, lo
cual no ocurre utilizando herramientas (6) diferentes adecuadas en
cada una de las zonas de mecanizado.
En la misma máquina son susceptibles de
incorporarse también, accesoriamente, otros elementos prácticos
para el mantenimiento de las ruedas (9) de los vehículos
ferroviarios, como útiles para el refrentado de los discos de
freno, útiles de medida de los perfiles de las ruedas y de otros
parámetros que pueda ser necesario controlar en función de las
normativas, útiles para la medida del estado de los cojinetes de la
rueda, etc.
Claims (8)
1. Torno de foso para ruedas de ferrocarril, del
tipo destinado para el reperfilado de las ruedas (9) de
ferrocarril sin desmontarlas del vehículo ferroviario (13)
correspondiente, caracterizado porque comprende unas
columnas de elevación (2, 10) que disponen de unas barras en
voladizo para apoyar sobre la caja de grasa (8) del eje de las
ruedas (9) a mecanizar con el fin de elevar dichas ruedas (9)
respecto de los raíles correspondientes, incorporando también unos
rodillos (5) para el arrastre giratorio de las mencionadas ruedas
(9) durante el mecanizado, lo cuales rodillos (5) se hallan
dispuestos con posibilidad de movimiento según dos líneas de
flotación que permiten adaptar la posición de los mismos en función
de las ruedas (9) a mecanizar, mientras que para el mecanizado está
previsto un sistema de al menos dos herramientas de corte (6), las
cuales van incorporadas en un montaje de sustitución para el
mecanizado.
2. Torno de foso para ruedas de ferrocarril, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
unas columnas de elevación (2) disponen de dos barras en voladizo
(3 y 4) que son susceptibles de aproximación y separación entre sí
para sujetar por arriba y por abajo las cajas de grasa (8)
exteriores de las ruedas (9) de aplicación, disponiendo las
mencionadas barras (3 y 4) de unos respectivos husillos (7) para su
accionamiento.
3. Torno de foso para ruedas de ferrocarril, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
unas columnas de elevación (10) disponen de una barra en voladizo
(11) para apoyar por debajo de las cajas de grasa (8) interiores de
las ruedas (9) de aplicación.
4. Torno de foso para ruedas de ferrocarril, de
acuerdo con las reivindicaciones primera a tercera,
caracterizado porque las columnas de elevación (2, 10) son
susceptibles de movimiento en aproximación y separación entre sí,
permitiendo la adaptación al ancho de vía de los vehículos
ferroviarios (13) a los que corresponden las ruedas (9) que se han
de mecanizar.
5. Torno de foso para ruedas de ferrocarril, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
los rodillos (5) de arrastre giratorio de las ruedas (9) para el
mecanizado, van dispuestos con posibilidad de un movimiento en
sentido vertical y de un movimiento en sentido tangencial a las
ruedas (9) de aplicación, permitiendo mantener constante la fuerza
de arrastre de las ruedas (9) en el mecanizado de las mismas.
6. Torno de foso para ruedas de ferrocarril, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
las herramientas de corte (6) ocupan una posición en la que el
punto de ataque del mecanizado queda en la vertical del eje de las
ruedas (9) de aplicación.
7. Torno de foso para ruedas de ferrocarril, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
las herramientas de corte (6) van incorporadas en un montaje de
cambio automático, para situar en posición de corte la que
corresponda en función de las características del mecanizado a
realizar en cada zona del perfil de las ruedas (9) de
aplicación.
8. Torno de foso para ruedas de ferrocarril, de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
la bancada (1) de sustentación sobre la que se dispone el conjunto
funcional, es móvil e independiente de los raíles en los que se
apoyan los vehículos ferroviarios (13) a los que corresponden las
ruedas (9) a mecanizar.
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|---|---|---|---|
| ES200501959A ES2267397B1 (es) | 2005-08-04 | 2005-08-04 | Torno de foso para ruedas de ferrocarril. |
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| ES200501959A ES2267397B1 (es) | 2005-08-04 | 2005-08-04 | Torno de foso para ruedas de ferrocarril. |
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| ES2267397A1 ES2267397A1 (es) | 2007-03-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20070301 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2267397B1 Country of ref document: ES |
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| PC2A | Transfer of patent |
Owner name: DANOBAT RAILWAY SYSTEMS, S. COOP. Effective date: 20121121 |
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| PC2A | Transfer of patent |
Owner name: DANOBAT S. COOP. Effective date: 20180316 |