ES2931451T3 - Grupo de bateado y procedimiento para calzar las traviesas de una vía - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una unidad de bateo (1) para bateo de material debajo de las traviesas (5) de una vía, que tiene un portaherramientas (6) que está montado en un bastidor de la unidad (2) de manera que puede bajar y sobre el cual pivotan dos las palancas (11) con herramientas de apisonado (15) están montadas de forma giratoria alrededor de los respectivos ejes de pivote (12) de tal manera que se pueden ajustar entre sí y de tal manera que se les puede aplicar una vibración, donde al menos una palanca de pivote (11) se le asigna un sensor (16) para detectar un ángulo de pivote de un movimiento de pivote (21) alrededor del eje de pivote asociado (12). El sensor (16) está construido a partir de varias piezas, en las que una primera pieza de sensor (18) está fijada al portaherramientas (6) y una segunda pieza de sensor (19) está fijada a la palanca giratoria (11). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Grupo de bateado y procedimiento para calzar las traviesas de una vía

Campo de la tecnología

La invención se refiere a una grupo de bateado para calzar las traviesas de una vía, con un portaherramientas apoyado en un bastidor del grupo de manera que se pueda bajar, al que se pueden agregar dos palancas giratorias con herramientas de bateado que, al estar sometidas a una vibración, se apoyan de forma giratoria alrededor de un respectivo eje de giro, asignándose a al menos una de las palancas giratorias un sensor para la detección de un ángulo de giro de un movimiento de giro en torno al eje de giro correspondiente. La invención se refiere además a un procedimiento para la utilización del grupo de bateado.

Estado de la técnica

Para restablecer o mantener una posición predeterminada de la vía, las vías con lecho de balasto se someten regularmente a tratamientos con una bateadora. La bateadora se desplaza a lo largo de la vía y eleva la rejilla de la vía, formada por traviesas y carriles, hasta un nivel teórico mediante un grupo de elevación/enderezamiento. La nueva posición de la vía se fija calzando las traviesas por medio de un grupo de bateado. Durante el proceso de bateado, las herramientas de bateado (piquetas de bateado) sometidas a una vibración penetran entre las traviesas en el lecho de balasto y compactan el balasto por debajo de la respectiva traviesa mediante el posicionamiento de herramientas de bateado opuestas. Los movimientos de las herramientas de bateado y los movimientos oscilantes superpuestos siguen un patrón de movimiento optimizado para lograr los mejores resultados de compactación del lecho de balasto. Por ejemplo, con una frecuencia de vibración de 35 Hz durante un proceso de colocación se han obtenido resultados óptimos. Por lo tanto, para un control preciso del movimiento, es útil informar continuamente de la posición actual de la herramienta de bateado a un dispositivo de control para poder proceder a un reajuste en caso de desviaciones del patrón de movimiento optimizado.

Por el documento AT 518 025 A1 se conoce un grupo de bateado que comprende dos palancas giratorias opuestas con herramientas de bateado fijadas en ellas. Las palancas giratorias están montadas en un portaherramientas que se puede bajar y girar alrededor de un eje de giro respectivo y están acopladas a un accionamiento de posicionamiento, así como a un accionamiento de oscilación. La determinación de la posición actual de la respectiva herramienta de bateado se lleva a cabo especificando la posición angular de la palanca giratoria correspondiente por medio de un sensor de ángulo dispuesto en el eje de giro. El inconveniente radica en que el sensor angular está expuesto a altas cargas de vibración.

Resumen de la invención

La invención tiene por objeto proponer para un grupo de bateado del tipo inicialmente indicado una detección perfeccionada de la posición de la respectiva herramienta de bateado. Además, se trata de describir un procedimiento para el funcionamiento del grupo de bateado perfeccionado.

Según la invención, estas tareas se resuelven mediante un grupo de bateado según la reivindicación 1 y un procedimiento según la reivindicación 14. Las reivindicaciones dependientes indican formas de realización ventajosas de la invención.

Se prevé que el sensor se componga de varias partes, que una primera parte de sensor esté unida al portaherramientas y que una segunda parte de sensor esté unida a la palanca giratoria. De este modo, los componentes sensibles del sensor en la primera parte de sensor están sometidos a cargas debilitadas porque el portaherramientas sólo realiza un movimiento de descenso o elevación durante un proceso de bateado. Sólo la segunda parte de sensor se mueve con la palanca giratoria asociada y está expuesta a las cargas oscilantes y de agregación. En conjunto, se aumenta así la vida útil del sensor en comparación con las soluciones conocidas.

En una variante de realización ventajosamente perfeccionada, la primera parte de sensor comprende componentes electrónicos activos y la segunda parte de sensor comprende únicamente componentes pasivos sin ninguna fuente de corriente eléctrica. Gracias a esta medida no existe ninguna necesidad de llevar un cable de alimentación a las palancas de giro sometidas a vibraciones. Así, no hay riesgo de que se rompa el cable como con secuencia de las altas cargas mecánicas.

Ventajosamente, la primera parte de sensor comprende, como componente activo, un sensor magnético y la segunda parte de sensor comprende, como componente pasivo, un imán permanente. Esta disposición garantiza una detección muy precisa de una posición angular de la respectiva palanca giratoria.

Otra mejora del grupo de bateado se consigue gracias a que la primera parte de sensor comprende un sensor de movimiento. De este modo, además de los movimientos de posicionamiento y oscilación, se pueden registrar con el sensor los movimientos de descenso y elevación de las herramientas de bateado o del portaherramientas. El sensor suministra todas las señales de medición necesarias para la supervisión continua del movimiento del grupo de bateado.

Se considera conveniente que el sensor de movimiento se diseñe como un componente integrado. Esto permite una integración en la estructura constructiva del sensor que permite ahorrar espacio y un procesamiento sencillo de los datos de movimiento generados.

Para una determinación exhaustiva de la posición resulta ventajoso que el sensor de movimiento comprenda tres sensores de aceleración y tres giroscopios. Así, se pueden detectar todos los movimientos posibles en el espacio tridimensional. También se detectan los movimientos laterales del grupo de bateado o las rotaciones alrededor de un eje vertical para adaptar las especificaciones de control o para documentar el desarrollo de un proceso de bateado.

Ventajosamente, la primera parte de sensor comprende un microcontrolador. Por medio del microcontrolador, los datos se combinan ya en el sensor o se evalúan de antemano. Esto permite adaptar el procesamiento de los datos de medición de salida o de las señales de medición a una interfaz de entrada de un dispositivo de control.

En una variante de realización especialmente fuerte del sensor, la primera parte de sensor presenta una placa de circuito impreso dispuesta en una carcasa sellada y encapsulada con un medio protector. De este modo se garantiza que las vibraciones transmitidas eventualmente al portaherramientas no afecten a la primera parte de sensor.

Conviene disponer en la placa de circuito impreso una interfaz en serie. Ésta se puede utilizar para programar o configurar el sensor antes de su utilización y, en su caso, antes del encapsulado de la placa de circuito impreso. Ventajosamente, la interfaz en serie presenta contactos de enchufe para la conexión de un cable de datos.

Además, se considera ventajoso que la primera parte de sensor presente una interfaz de bus, en particular una interfaz CAN. Esta interfaz se puede utilizar para el intercambio de datos con un dispositivo de control. Además, esta interfaz también puede servir para la programación o configuración del sensor.

La interfaz de bus está conectada de forma útil a un cable de bus que sale de una carcasa de la primera parte de sensor a través de un casquillo sellado. Esta medida también minimiza el riesgo de que el sensor se dañe a causa de cargas mecánicas o influencias ambientales desfavorables, como la humedad, el polvo, etc.

Al introducir una mejora adicional, la primera parte de sensor comprende un sensor de temperatura. Así existe la posibilidad de adaptar la activación del grupo de bateado a condiciones de funcionamiento desfavorables debidas a la temperatura. Por ejemplo, en caso de heladas se produce un proceso de descenso en el lecho de balasto con una mayor frecuencia de vibración de las herramientas de bateado.

El procedimiento según la invención para el funcionamiento del grupo de bateado descrito prevé que los datos de medición o las señales de medición del sensor se transmitan a un dispositivo de control y que se active al menos un accionamiento del grupo de bateado mediante el dispositivo de control en función de los datos de medición o las señales de medición. Las desviaciones de un patrón de movimiento óptimo son detectadas inmediatamente y conducen a un ajuste de las señales de control para contrarrestar las influencias perturbadoras o las condiciones de funcionamiento desfavorables.

Además, resulta ventajoso que el grupo de bateado se active en un proceso de calibrado del sensor en estado elevado con secuencias de movimiento predeterminadas. En este modo de calibrado, los movimientos se producen de forma definida sin intervención de influencias externas, por lo que los datos de medición o las señales de medición suministradas por el sensor se pueden ajustar a los resultados esperados.

Breve descripción de los dibujos

La invención se explica a continuación a modo de ejemplo con referencia a las figuras adjuntas. Se muestra en representación esquemática en la:

Figura 1 una vista lateral de un grupo de bateado;

Figura 2 la disposición del sensor en el portaherramientas y en una palanca giratoria;

Figura 3 una vista sobre la primera parte de sensor sin tapa.

Descripción de las formas de realización

El grupo de bateado 1 representado en la figura 1 comprende un bastidor del grupo 2 fijado en un bastidor de una máquina de construcción de vías no descrita en detalle. En el ejemplo mostrado, la fijación se produce a través de dos guías 3 para el desplazamiento lateral del grupo de bateado 1 con respecto al bastidor de la máquina. Además, el bastidor del grupo 2 se puede fijar en el bastidor de la máquina de forma que gire en torno a un eje de giro vertical a fin de permitir, en caso necesario, una adaptación de la posición del grupo de bateado a una traviesa 5 de una vía situada oblicuamente en un lecho de balasto 4.

En el bastidor del grupo 2 se guía, con posibilidad de bajarlo, un portaherramientas 6, produciéndose un movimiento de bajada o elevación mediante un accionamiento de elevación asignado 8. En el portaherramientas 6 se dispone un accionamiento oscilante 9, al que se conectan dos accionamientos de agregación 10. Cada accionamiento de agregación 10 está conectado a una palanca giratoria 11. Ambas palancas giratorias 11 están montadas en el portaherramientas 6 de forma que se puedan mover la una con respecto a la otra alrededor de un eje de giro horizontal 12.

Como accionamiento de oscilación 9 se utiliza, por ejemplo, un accionamiento excéntrico giratorio, especificando una excentricidad una amplitud de oscilación y pudiéndose ajustar la misma. Una velocidad de rotación determina la frecuencia de oscilación. El respectivo accionamiento de agregación 10 está diseñado a modo de cilindro hidráulico y transmite las vibraciones generadas por el accionamiento de oscilación 9 a la palanca giratoria 11. Además, el respectivo accionamiento de agregación 10 aplica a la palanca giratoria asignada 11 durante un proceso de bateado una fuerza de agregación. Por consiguiente, durante la compactación del lecho de balasto 4, un movimiento oscilante 14 se superpone a un movimiento de agregación 13. Como alternativa a la variante mostrada, cada accionamiento de agregación 10 se puede configurar con un accionamiento de oscilación 9 a modo de cilindro hidráulico. En este caso, un pistón cilíndrico realiza tanto el movimiento de agregación 13 como el movimiento de oscilación 14.

En el extremo inferior de la respectiva palanca giratoria 11 se dispone una herramienta de bateado 15 (piqueta de bateado). Durante un proceso de bateado, las herramientas de bateado 15 penetran en el lecho de balasto 4 hasta por debajo de un borde inferior de la traviesa y compactan el balasto por debajo de la correspondiente traviesa 5. La figura 1 muestra el grupo de bateado 1 durante dicha fase del proceso de bateado. A continuación, las herramientas de bateado 15 se recolocan y se sacan del lecho de balasto 4. El grupo de bateado 1 se desplaza a la siguiente traviesa 5 y el proceso de bateado comienza de nuevo. Durante la reposición, la elevación y el movimiento posterior, el movimiento de oscilación 14 puede desconectarse. En cambio, al penetrar en el lecho de balasto 4 conviene un movimiento oscilante 14 con una frecuencia mayor que durante la agregación para reducir la resistencia a la penetración.

Las secuencias de movimiento descritas siguen un patrón de movimiento optimizado. Para detectar las desviaciones de movimiento y poder contrarrestarlas en una fase temprana, el grupo de bateado 1 está provisto de al menos un sensor 16 para la detección de movimientos. Este sensor transmite datos de medición o señales de medición a un dispositivo de control 17 configurado para la activación del grupo de bateado 1. En el ejemplo de la realización, se asigna un sensor 16 a cada palanca giratoria 11.

La disposición de un sensor 16 se puede ver en la figura 2. El sensor 16 comprende una primera parte de sensor 18, que se fija en el portaherramientas 6. Separada físicamente de la misma, se fija una segunda parte de sensor 19 en la palanca giratoria asignada 11. Entre la primera parte de sensor 18 y la segunda parte de sensor 19 existe un espacio de aire 20 de pocos milímetros, en el caso ideal de 5 mm. La segunda parte de sensor 18 se dispone, por ejemplo, en una superficie exterior de la palanca giratoria asignada 11 en la zona del eje de giro 12, de modo que realice simples movimientos de giro 21 en torno al correspondiente eje de giro 12. La primera parte de sensor 18 está dispuesta frente a la segunda parte de sensor 19. Los movimientos giratorios 21 conducen a la segunda parte giratoria 19 de modo que pase al lado de la primera parte giratoria 18 sin cambiar la distancia en el espacio de aire 20.

Como componente electrónico activo, la primera parte de sensor 18 comprende un sensor magnético 22 orientado hacia la segunda parte de sensor 19. La segunda parte de sensor 19 comprende como componente pasivo un imán permanente 23 (imán diametral). Su orientación norte-sur va en la dirección de los movimientos de giro 21 de la palanca de giro asignada 11. El imán permanente 23 se extiende a través de una zona de giro máxima de la palanca giratoria 11 (por ejemplo, en un máximo de 22°) en el respectivo punto de montaje del imán permanente 23. Por lo tanto, una superficie del imán permanente 23 permanece orientada hacia el sensor magnético 22 a través de toda la superficie de giro.

El sensor magnético 22 registra la orientación del campo magnético generado por medio del imán 23 y calcula a partir de ella una posición angular momentánea del imán 23 o de la palanca giratoria 11 con respecto al sensor magnético 22. En este caso, se especifica una posición angular cero en un modo de configuración a través de un menú de configuración. Además, en el caso de un montaje lateral de imanes, se introduce un factor de linealización correspondiente.

En otra variante de realización de la invención, la primera parte de sensor 18 comprende un escáner de código de barras y la segunda parte de sensor 19 está provista de un código de barras. Un movimiento de giro 21 de la palanca giratoria 11 provoca un desplazamiento del código de barras con respecto al escáner de código de barras.

A partir de una señal angular medida mediante el sensor 16, se determina la frecuencia de vibración real de las herramientas de bateado 15. Fundamentalmente hay que distinguir entre tres secciones de un ciclo de bateado. Durante un proceso de descenso, se especifica una frecuencia de oscilación de aproximadamente 45 Hz. Durante un proceso de agregación se produce una reducción a 35 Hz. Durante la elevación y el desplazamiento del grupo de bateado 1, la oscilación se suspende o se reduce aún más (por ejemplo, a 20 Hz). Mediante el sensor 16 se comprueban continuamente estos valores de oscilación para realizar en caso de desviaciones los correspondientes cambios de activación del grupo de bateado 1

La figura 3 muestra en detalle la primera parte de sensor 18 con el sensor magnético 22. El sensor magnético 22 se ha configurado como componente integrado y se ha dispuesto junto con un microcontrolador 24 en una placa de circuito impreso 25. Además, se ha dispuesto en la placa de circuitos 25 un sensor de movimiento 26. Este sensor sirve para detectar todos los movimientos adicionales del grupo de bateado 1. Se trata principalmente del movimiento de descenso o elevación 7 del portaherramientas 6 junto con la palanca giratoria 11 y las herramientas de bateado 15. Sin embargo, un movimiento lateral, un movimiento de avance o un movimiento de giro del grupo de bateado 1 también se detectan con este sensor de movimiento 26.

Ventajosamente, el sensor de movimiento 26 también se configura a modo de componente integrado y comprende tres sensores de aceleración, así como tres giroscopios. El sensor de movimiento 26 comprende un DMP (Digital Motion Processor) y filtros digitales de paso bajo programables para el preprocesamiento de los datos registrados. La figura 3 muestra el ejemplo de una orientación del eje del sensor de movimiento 26. Los sentidos de giro positivos resultan de la norma de tornillos con rosca a la derecha. Una respectiva medición de la aceleración se realiza a lo largo del eje x, y y z. Conviene que para el rango de medición se puedan ajustar varios escalones (por ejemplo, ±2 g, 4 g, 8 g, 16 g). Las velocidades angulares se miden alrededor del eje x, y y z. En el caso de estos valores de medición, también resulta conveniente la posibilidad de ajustar diferentes rangos de medición (por ejemplo, ±250, 500, 1000, 2000 dps).

Por otra parte, en la placa de circuito impreso 25 se disponen los contactos de enchufe de una interfaz en serie 27 (por ejemplo, RS-232). A estos contactos del enchufe se puede conectar un cable de datos para programar o configurar el sensor mediante un ordenador. Se prevé un protocolo adecuado, colocándose el sensor 16 en modo de configuración mediante un comando de inicio correspondiente. Después de una configuración, se produce con un comando de finalización la vuelta al modo de funcionamiento.

Adicionalmente, se dispone en la placa de circuito impreso 25 una interfaz de bus 28. A esta interfaz de bus 28 se conecta a través de contactos de soldadura o de tornillo un cable de bus, que se conduce al exterior a través de un orificio de paso practicado en la carcasa. A través de esta interfaz de bus 28 se produce la comunicación de datos con el dispositivo de control 17. La programación o reconfiguración del sensor 16 también es posible a través de esta interfaz de bus 28. Ventajosamente, se trata de una interfaz CAN que permite la integración en un bus CAN existente de una máquina de construcción de vías. Para ello, se pueden utilizar herramientas externas (CAN viewer) para comprobar si la interfaz CAN funciona.

Todos los valores de los sensores pueden ser emitidos por separado unos de otros y en diferentes intervalos de tiempo en la interfaz del bus. La emisión de los datos de medición digitalizados se produce con una tasa de refresco que está muy por encima de las frecuencias de oscilación especificadas de las herramientas de bateado 15. Opcionalmente, el sensor 16 también está configurado para emitir señales de medición analógicas. Por ejemplo, un respectivo valor medido se emite como un valor de tensión entre 0 y 10 voltios, existiendo también en este caso una tasa de refresco suficientemente alta (por ejemplo, 1 kHz).

Convenientemente, el cable de bus 29 se conduce, junto con una línea de suministro para la aportación de energía a la primera parte de sensor 18, a través del orificio de paso sellado de la carcasa. A través de este cable, la primera parte de sensor 18 está conectada, por ejemplo, a una fuente de alimentación de a bordo de corriente continua (por ejemplo, 24 V DC) de una máquina de construcción de vías. También se puede prever un cable combinado de alimentación y de interfaz de varios polos.

La placa de circuito impreso 25 con los componentes 22, 24, 26, 27, 28 dispuestos en ella se aloja en una carcasa 30. Una tapa 31 fijada mediante uniones roscadas cierra la carcasa 30 herméticamente. En la hendidura de sellado de la tapa y en el orificio de paso de la carcasa para el cable de bus 29 se disponen, por ejemplo, unas juntas de goma adecuadas.

Además, resulta conveniente que la carcasa se rellene con una resina de moldeo antes de cerrarla. De este modo, la placa de circuito impreso 25 y los componentes electrónicos 22, 24, 26, 27, 28 de la primera parte de sensor 18 están protegidos adicionalmente contra la humedad, el polvo y las vibraciones.

Un sensor de temperatura 32 dispuesto opcionalmente en la placa de circuito impreso 25 se utiliza para realizar mediciones de temperatura y para adaptar la activación del grupo de bateado 1 en caso de que cambien las condiciones. En caso dado, hay que tener en cuenta la disipación de calor de los componentes electrónicos 22, 24, 26, 27, 28. Especialmente en el caso de una placa de circuito impreso 25 completamente encapsulada, puede ser útil incluir una compensación de la temperatura a causa de una disipación de calor memada.

Otra ampliación ventajosa del sensor 16 afecta a los elementos de indicación 33. Por ejemplo, en la placa de circuito impreso 25 están dispuestos varios LEDs, que son visibles a través de las escotaduras selladas de la carcasa 30. Estos LEDs se utilizan para indicar si el sensor 16 está funcionando en modo normal, en modo de configuración o en modo de fallo. También se puede prever un dispositivo de indicación separado, conectado al sensor 16 a través de un cable.

Los diversos sensores 22, 26, 32 y los elementos de indicación 33 se conectan a través de líneas conductoras de la placa de circuito impreso 25 al microcontrolador 24. El microcontrolador 24 lee los sensores conectados 22, 26, 32 y procede a un preprocesamiento de los resultados de las mediciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Grupo de bateado (1) para calzar las traviesas (5) de una vía, con un portaherramientas (6) apoyado en un bastidor del grupo (2) de manera que se pueda bajar, al que se pueden agregar dos palancas giratorias (11) con herramientas de bateado (15) que, al estar sometidas a una vibración, se apoyan de forma giratoria alrededor de un respectivo eje de giro (12), asignándose a al menos una de las palancas giratorias (11) un sensor (16) para la detección de un ángulo de giro de un movimiento de giro (21) en torno al eje de giro (12) correspondiente, caracterizado por que el sensor (16) está compuesto por varias partes, por que una primera parte de sensor (18) se fija en el portaherramientas (6), y por que una segunda parte de sensor (19) se fija en la palanca giratoria (11).

2. Grupo de bateado (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que la primera parte de sensor (18) comprende componentes electrónicos activos (22, 24, 26, 32, 33) y por que la segunda parte de sensor (19) comprende únicamente componentes pasivos (23) sin alimentación de corriente eléctrica.

3. Grupo de bateado (1) según la reivindicación 2, caracterizado por que la primera parte de sensor (18) comprende un sensor magnético (22) y por que la segunda parte de sensor (19) comprende un imán permanente (23).

4. Grupo de bateado (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la primera parte de sensor (18) comprende un sensor de movimiento (26).

5. Grupo de bateado (1) según la reivindicación 4, caracterizado por que el sensor de movimiento (26) está construido a modo de componente integrado.

6. Grupo de bateado (1) según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que el sensor de movimiento (26) comprende tres sensores de aceleración y tres giroscopios.

7. Grupo de bateado (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la primera parte de sensor (18) comprende un microcontrolador (24).

8. Grupo de bateado (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la primera parte de sensor (18) presenta una placa de circuito impreso (25) dispuesta en una carcasa sellada (30) y encapsulada con un medio protector.

9. Grupo de bateado (1) según la reivindicación 8, caracterizado por que en la placa de circuito impreso (25) se dispone una interfaz en serie (27).

10. Grupo de bateado (1) según la reivindicación 9, caracterizado por que la interfaz en serie (27) presenta contactos de enchufe para conectar un cable de datos.

11. Grupo de bateado (1) según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la primera parte de sensor (18) presenta una interfaz de bus (28), especialmente una interfaz CAN.

12. Grupo de bateado (1) según la reivindicación 11, caracterizado por que la interfaz de bus (28) está conectada a un cable de bus (29) conducido a través de un orificio de paso sellado desde una carcasa (30) de la primera parte de sensor (18).

13. Grupo de bateado (1) según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que la primera parte de sensor (18) comprende un sensor de temperatura (32).

14. Procedimiento para el funcionamiento de un grupo de bateado (1) según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que los datos de medición o las señales de medición del sensor (16) se transmiten a un dispositivo de control (17) y por que al menos un accionamiento (8, 9, 10) del grupo de bateado (1) se activa mediante el dispositivo de control (17) en función de los datos de medición o las señales de medición.

15. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que durante un proceso de calibrado del sensor (16) el grupo de bateado (1) es accionado en estado elevado con secuencias de movimiento predeterminadas.