JP2024500798A - 成形物を削正する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、レール車両用に特定された軌道レールの成形物を削正する方法及び装置（１）に関する。支持体は、成形物に対する横平面内で、装置（１）に、ガイド（１２）によって並進運動可能に配置されているとともに、接触要素（１３、１４）によって、成形物に当接可能であるので、支持体は、研削ボディでもって、横平面内で、成形物と装置（１）とに対して自動的に整列される。付加的に、研削ボディの支持体は、回転運動中に成形物の長手軸線に対して平行に、可逆的に並進運動できるので、研削ボディは、成形部部分に複数回到達し、並進運動によって、削正結果が著しく改善される。

Description

本発明は、凸状の走行面と成形物を画定する側面とを有する成形物、特に特にレール車両用に特定された軌道レールを削正する、特にレール走行車両として構成された移動式の装置に関する。この装置は、送り方向に成形物に沿って移動可能であるとともに、回転軸線を中心に回転運動自在に駆動可能及び／又は振動駆動可能であり、支持体に配置された、成形加工された少なくとも１つの研削ボディを有する。さらに本発明は、成形物を削正する方法に関する。この方法では、支持体に配置された少なくとも１つの研削ボディを、回転軸線を中心に回転運動自在に駆動又は振動駆動する。

独国特許公開第６９２０１８１１号明細書には、凸状の走行面と画定する側面とを有する軌道レールを削正する複数の砥石車を備えた、レール車両として構成された移動式の装置が既に開示されている。この装置は、送り方向に軌道レールに沿って移動可能であり、その一方で、砥石車は、同時に回転軸線を中心に回転運動自在に駆動可能である。砥石車は、レール成形部分と交差しない傾斜した回転軸線をそれぞれ有する。砥石車は、レール車両の、軌道レールに対して横方向に移動可能なフレームに配置されていて、軌道レールに当接するローラによってガイドされる。フレームは、レールの長手軸線に対して横方向と垂直方向との両方で支持体を移動させるために用いられる。支持体は、少なくとも１つの支持ローラを有し、支持ローラは、対応する砥石車の軸線の直ぐ傍に配置されている。支持ローラは、レール頭部の内側に当接させられる。

旧東ドイツ国経済特許第２１９２３０号明細書には、砥石車の回転軸線が鉛直平面と水平平面とに対して傾斜した、レール頭部を再成形する装置が記述されている。砥石車は、研削架台において、研削シュー又は走行ローラによって、高さ方向に及びレールに対して相対的に側方にガイドされる。砥石車は、平らな研削面を有し、研削面は、砥石車をドレッシングするために用いられるピンによって、レール加工中に後加工される。したがって凸状のレール頭部の加工は、専ら部分的に行われるので、結果として研磨面が形成され、レール横成形部分は、不連続な経過を有する。

独国特許出願公開第２６１２１７３号明細書において、成形物と交差しないオフセットされた軸線を有する、傾斜した、互いに逆方向に回転する複数の砥石車が公知である。この砥石車は、工具支持体に懸架されていて、工具支持体は、各レールに割り当てられた軌道ガイドシステムによって高さ方向及び横方向に移動可能である。各レール側に配置された研削工具は、レール頭部上面に、同一の送り運動を及ぼし、その際、２つのフレーム部分が互いに対して横方向に移動可能であることによって、各レールに対してそれぞれ独立したセンタリングが行われる。

さらに、独国特許出願公開第３２２７３４３号明細書から研削装置が公知であり、この研削装置では、台車の下に、各レールのそれぞれに対して、工具支持体が高さ調節可能に配置されていて、工具支持体は、側方で成形物上を走行するローラを介して、回転可能な加工工具、特にポット形砥石車を所定の形でガイドする。ポット形砥石車の回転軸線は、レールの成形部分と交差する。

欧州特許第２７９１４２２号明細書によるレール車両では、台車において、正面フライス成形ディスクが加工プレートに配置されていて、加工プレートは、レールを基準にして高さ方向及び横方向で、切込み台として線形に調整可能であり、付加的に長手軸線及び高さ軸線を中心に角度調整可能であり、この場合、レールに接してスライドする測定検出部が、調整のための基準値を提供する。レールへの工具の追従は、例えば多関節ロボットによって実行できる。

米国特許第４５８３８９３号明細書から公知の装置は、レールを基準にして直線的に移動可能である支持要素と、輪郭付けを行うフライス工具とを備える。工具支持体に対する切込み深さ基準ガイドが、レールの走行面の上面に当接可能であり、側方の切込み深さ基準ガイドが、側面に当接可能である。両方の切込み深さ基準ガイドは、共通のシャフトを中心に回転可能に支持されていて、送り方向でフライス工具の前方に配置されている。

比較的高い軸荷重及び高い走行速度に基づいて、レールは、多くの場合、レール材料の降伏点まで荷重が掛けられ、したがって、レール頭部の走行面の輪郭に不都合に作用する摩耗にさらされる。

持続的な摩耗の結果、鉄道レールの走行面は、真直ぐに維持されず、時間と共に長さの異なる凹凸を形成する。これらの凹凸は、レールの削正によって除去されるが、比較的大きな長さの凹凸は、ある程度装置に関する問題をもたらしてしまう。

車両の走行静粛性を損ない、軌道上部構造及び車両の過剰な摩耗の原因となりかつ高音の車両騒音を生じさせる振動を車両の車輪群に励起する、走行運転中に軌道レールの走行面に発生する波状部分又は凹凸を除去するために、鉄道レールの頭部を時折平滑に削正する必要がある。

このために、少なくとも２つのカップホイールを有する削正装置が公知であり、カップホイールは、走行面輪郭に適合する研削輪郭を有し、レール頭部の長手方向に相前後して配置され、レール頭部のそれぞれ反対側において端面側が走行面に当接する。

このために、例えば、鉄道レールを加工する方法が公知であり、この方法では、相並んでかつ相前後して配置された、回転する複数の砥石車が使用され、この場合、砥石車の一部は、レール頭部の元の輪郭に応じて傾斜している。この種の削正方法では、レール頭部の元の輪郭に近づけることしか達成できない。

欧州特許第０３１５７０４号明細書には、昇降装置によって調整可能な研削ヘッドを用いてレール頭部を再成形する削正機械が既に記載されていて、この場合、研削ヘッドは、連続的にずらして昇降可能である。

国際公開第００／５８５５９号によって、レール削正機械に配置された研削モジュールのユニットが公知である。このユニットは、強制力を生じさせることなくレール曲率半径が狭いときには半径方向のずれを考慮するとともに、レールの再成形を簡単に可能にする。研削工具は、自由度５を有し、自由度５で各研削モジュールは、フレームにより少なくとも近似的に鉛直に調整可能に支持されていて、フレームにおいて架台により少なくとも近似的に水平に調整可能に支持されている。

また、いわゆるカップ式削正装置も公知であり、カップ式削正装置は、端面側でレール表面に係合させられ、好ましくは研削されるべきレール表面に対して所定の傾斜角で当接されている。

いわゆるオフセット研削では、レールを加工するために研削工具の端面も使用されるが、ただし、端面は、レール幾何学的形状に応じて輪郭付けられている。このことは、回転軸線がレールを通って延在するのではなく、側方に間隔を置いて延在することによって可能となる。したがって、研削域は、送り運動の方向で回転軸線の前方ではなく、回転軸線とレールとの間に、横向きにある。十分な除去能力を達成するために、高い回転速度及び／又は高い押圧力が調整される。実際には、これにより火花の飛び、ひいては火災の危険が生じてしまう。

欧州特許第２５２５９３３号明細書は、レール頭部に沿ってガイドされる架構を備える、レール頭部の走行面を切削式に後加工する装置に関する。加工工具は、逆方向に回転駆動可能な複数の正面フライスとして構成されていて、正面フライスの回転軸線は、共通の一平面内に延在し、正面フライスの切削領域は、互いにレール頭部の長手方向に対して横向きに重なっている。

削正のためのさらなる装置は、米国特許第４５８３８９５号明細書、独国特許出願公開第３２２７３４３号明細書、独国特許出願公開第２８０１１１０号明細書及び欧州特許出願公開第１９１８４５８号明細書に記載されている。

スイス国特許発明第６７０６６７号明細書、米国特許第５９９７３９１号明細書、独国特許出願公開第４１１９５２５号明細書及び特開２００３－０５３６５５号公報によって、レール長手軸線に対して平行に延在する研削ベルトを備える、レールを削正する装置が既に公知である。研削ベルトは、研削時に、成形されたスライドシュー、可動の押圧シュー又は押圧要素によって、研削されるべきレールに押し付けられる。さらに、独国実用新案第２０２００５０１２１４７号明細書も、レール頭部に対応して成形された接触ローラを備える、レールを削正する装置に関し、接触ローラによって、研削ベルトが、レール頭部に押し付けられる。

さらに欧州特許出願公開第０４４４２４２号明細書によっても、レール長手軸線に対して平行に整列された研削ベルトを備える、レール走行面を削正する装置が公知であり、ここでは、押圧ローラと研削ベルトとの間に、押圧ベルトとして構成された別のベルトが配置されている。

鉄道レールの頭部を成形研削するために、いわゆるスライディングストーンも用いられる。その際、ここでは、削正車が使用され、削正車の下側にグラインディングストーンが配置されていて、グラインディングストーンは、圧力下でレール表面上をガイドされる。スライディングストーン研削は、車両の移動中にレールに沿って研削ボディが振動並進運動することに基づいている。使用中に摩耗が進んでも造形が十分に維持される研削ボディの輪郭付けによって、原則として、良好な表面品質及び寸法維持が達成される。

スライディングストーンを用いた削正法の欠点は、スライディングストーンが、既に短時間でレール表面の摩滅した輪郭に適合するので、レール表面における波状部分及び凹凸の除去を達成できるが、しかしレール頭部の元の輪郭を再形成できないことにある。

スライディングストーンで達成可能な走行速度を上昇させるために、独国特許出願公開第２１３２２２０号明細書は、削正車に取付け可能な研削剤支持体を設けることを提案している。研削剤支持体は、チャネルを通って圧力下でレール表面に供給され、そこでチャネル壁部によって保持されるルーズな粒体を含む、比較的粗い粒の研削剤用の、レール表面を向いた幾つかのガイドチャネルを有し、この場合、ガイドチャネルの下側の境界縁は、レール表面に対して、研削剤の粒径よりも小さな間隔を有する。その結果、困難なく容易に排出可能な比較的小さくて短い切削屑しか生じない。これにより、塊形成による熱溜め及び何らかの破損リスクが効果的に回避される。

加工速度を上昇させるために、例えば独国特許出願公開第３２２２２０８号明細書から、フライス工具を使用することが公知である。このフライス工具の、カッタヘッドの周にわたって複数の軸方向の群に分配された切れ刃は、レール頭部輪郭を再現する。

ただし、フライス工具の個々の切れ刃の、そのような平フライス加工に起因する弓形の切込み経過によって、レール頭部の表面に、レール長手方向で凹凸が形成され、その際、表面品質は、送り速度が上昇するにつれ、連続する切れ刃の切削屑を除去する間隔がより大きくなるので不良となる。

これらの欠点は、例えば米国特許第４５８３８９３号明細書から公知のように、正面フライスによって生じる。この正面フライスは、レール頭部の片側に配置されていて、煩雑なガイドと共に使用される。ガイドは、回転自在に支持されたガイドディスクと、反対側のレール側に複数のガイドローラとを有する。

同様の欠点は、欧州特許出願公開第０１４８０８９号明細書による装置でも生じる。ここでは、走行面が、長手方向中央の両側でフライスヘッドによって加工される。フライスヘッドは、正面フライスとして構成されているが、適切に傾斜した軸線で使用しなければならない。というのも、共通のフライスヘッドに、レールヘッドの長手面用の平フライスを前置又は後置しなければならないからである。

国際公開第０２／０６５８７号にも、レールの長手方向に相並んで位置する６つ以上のフライス軌跡を有する平フライスによって、レールのレール頭部横断面輪郭の少なくとも凸状の部分を再成形する方法が記述されている。

軌道に敷設されたレール頭部を切削式に後加工する、特にフライス加工するさらなる装置が、文献欧州特許第０９５２２５５号明細書、米国特許第５５４９５０５号明細書、欧州特許第０６６８３９８号明細書、欧州特許第０６６８３９７号明細書、米国特許第４２７５４９９号明細書及び欧州特許第３２２２２０８号明細書に記述されている。

レール頭部をいわゆるレールプレーナで加工する装置が公知である。独国特許第２８４１５０６号明細書には、そのような装置が開示されていて、そこでは、切削式のプレーナカッタが、連続的な送り運動でレールを加工する。プレーナを用いると、フライス加工と比較して、無視できる程度の加工軌跡しか有しない平坦な表面を形成できる。プレーナ加工の欠点は、とりわけフライス方法と比較して、加工されるべきレール部分を複数回通過する必要があることに基づく比較的長い加工時間である。

平坦な表面を得るために、欧州特許出願公開第２１７７６６４号明細書は、工作物を切削式に加工する際に切れ刃を真直ぐな軌道に沿って動かすことを提案している。

フライス工具を用いて軌道レールを加工するとき、多くの除去材料量が達成されるが、ただし、そのようにして形成される表面状態は、仕上げ加工による後加工を必要とする。これに対して、公知の研削加工法では、達成される材料除去量は、フライス加工のときよりも少量である。ただし、研削加工では、より高い送り速度を達成できるので、実際には、その都度の周辺条件に基づいて、フライス加工法と研削加工法との両方が用いられる。

したがって、現在では、１つの作業過程でフライス加工を用いてレールを加工し、フライス加工によって加工された表面に生じる、波状部分又は痕跡等の加工軌跡を研削によって低減することが通常である。

独国特許公開第６９２０１８１１号明細書 旧東ドイツ国経済特許第２１９２３０号明細書 独国特許出願公開第２６１２１７３号明細書 独国特許出願公開第３２２７３４３号明細書 欧州特許第２７９１４２２号明細書 米国特許第４５８３８９３号明細書 欧州特許第０３１５７０４号明細書 国際公開第００／５８５５９号 欧州特許第２５２５９３３号明細書 独国実用新案第２０２００５０１２１４７号明細書 欧州特許出願公開第０４４４２４２号明細書 独国特許出願公開第２１３２２２０号明細書 独国特許出願公開第３２２２２０８号明細書 米国特許第４５８３８９３号明細書 欧州特許出願公開第０１４８０８９号明細書 国際公開第０２／０６５８７号 独国特許第２８４１５０６号明細書 欧州特許出願公開第２１７７６６４号明細書

本発明の基礎を成す課題は、成形物を削正するときの除去能力を大幅に改善すると同時にそのように加工される成形物の表面状態及び寸法維持の高い要求を満たすことである。

本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴による軌道レールを削正する装置によって解決される。本発明のさらなる形態は、従属請求項から看取される。

したがって、本発明によれば、削正を行う装置が設けられていて、この装置では、回転軸線は、鉛直平面及び／又は水平平面に対して所定の配向で傾斜して位置決め可能であり、この回転軸線は、成形物を通らず、この装置では、支持体は、送り方向に対する横平面内に、横平面に対して特に並進運動可能に装置に配置されていて、支持体は、側面コピー及び／又は高さコピーとして、成形物に力接続式に当接可能な少なくとも１つの接触要素に運動学的に連結されていて、この接触要素によって、支持体は研削ボディが、横平面内で、成形物及び装置に対して自動的に整列される。

この場合、本発明は、レール車両として構成された移動式の装置を用いて成形物を加工するとき、極めて小さな公差の維持が、研削ボディの支持体が成形物と移動式の装置との両方に対して相対的に運動可能であり、かつ装置の使用時に自動的に整列されることによって達成できる、という認識から出発する。これにより同時に、作業結果が、研削ボディの摩耗の発生に関係なく達成され、したがって、研削ボディの摩耗は、表面加工の品質に不都合な影響を及ぼさない。

この場合、自動的な整列は、非接触式の距離計測に基づいて実行されてよい。本発明によれば、装置に、接触要素、例えばキャリッジ等のスライド要素が装着されている、又はユニットに、少なくとも１つのローラ又はホイールが装着されている。接触に基づく側面コピー及び／又は高さコピーによって、研削ボディの支持体は、ガイド内において横平面内で動かされ、そうして砥石車の摩耗に適合される。さらに、接触要素は、移動式の装置の事実上の強制ガイドに基づいてカーブ走行時に発生するカーブ外側へ向かう位置変化を補整するように機能する。

強制ガイドによるそのような側面コピーは、好適には、それぞれ別の軌道レールに面する内側の又は中央の側面に力接続式に当接される。

支持体が同時に複数の研削ボディの対を成すユニットを支持し、これら研削ボディが装置の共通の横平面内で、平行する軌道レールに対して共に整列されるのみならず、互いに対しても相対的に整列できるように配置されていると、特に好都合であることが証明された。各研削ボディに別個の接触要素が割り当てられていることによって、主延伸部分に沿った成形物の不精度又は軌道レールの理想的な平行な整列からのずれを補整できる。そのために、接触要素には、成形物、特に軌道レールに向かう所定の、特に調整可能な予荷重が掛けられる。これにより、研削ボディは、互いに対して同時に拡開されるので、特に当接力を吸収するための付加的な受け部が必要とされない。

高さの適合のために、ここではローラとして構成されてよい別の接触要素に、上方から成形物又は軌道レールの走行面へ向けて予荷重が掛けられ、これにより鉛直方向の自動的な適合も達成される。しかも接触要素は、２つの当接面を有してもよく、これにより単一の接触要素によって、側面に対する水平の整列と走行面に対する鉛直の整列とが同時に可能となる。

そのように構成された装置は、運転中、支持体とこれに結合された研削ボディとの鉛直及び水平のガイドによって、レール車両の移動には依存せず、その結果、背景技術の場合のように、作業プラットフォームが、工具を調整するための基準を形成するのではなく、加工されるべき成形物自体が直接的に形成し、これにより、狂いの影響が著しく小さくなると認められることが既に分かっている。

この場合、共通の装置の横平面又は成形物の横断平面内に研削ボディを、成形物に割り当てられた接触要素と共に配置することによって、加工品質をさらに向上できることが判明した。これにより、側面コピーとしての接触要素の位置は、特にカップホイールとして構成された研削ボディの回転中心を直接的に基準とするので、カーブ走行時でも、側方のずれが発生しない。むしろ、研削ボディの輪郭は、常に成形物と一致したままである。

特に好適には、研削ボディの回転軸線は、成形物の横断平面内に、側方の又は中央の横方向のオフセットをもって回転軸線が成形物と交差しないように配向されている。この場合、カップホイールの当接角と偏心的な位置とによって、研削ボディに成形物のネガティブ形状が形成されている。この場合、１つの接触面が形成され、この接触面の、成形物の表面上の接触長さは、レール横成形部分にわたって分散され様々な長さで構成されている。成形物の半径領域に延長されたこの接触面によって、研削工具は、長手方向で自動的に安定され、これは、成形物の表面、特に残留波状部分の最適な平滑化をもたらす。

さらに、複数の研削ボディが送り方向で相前後してそれぞれの支持体に配置されていて、この場合、研削ボディの回転軸線が、平行ではなく、互いに対して傾斜して整列されていると、既に特に好都合であると証明された。研削ボディの様々な当接角は、成形物の表面上に異なる研削領域を形成する。成形物の主延伸部分の方向で互いに平行に延在する様々な表面部分（軌跡）を異なる傾斜角で加工するために異なる研削ボディを使用することによって、異なる角度で相前後して位置する２つの研削ボディにより横成形部分全体を研削できる。

研削ボディは、ダウンカット及びアップカットで運転できるので、研削ボディの回転方向は、送り方向でも送り方向とは逆方向でも同一である。これにより、材料除去に際して研削加工中に、装置の移動方向に関係なく研削ボディの回転によって常に同一方向に作用する、特に接線方向の除去流れが生じる。

研削ボディの回転軸線を、加工されるべき成形物の横断平面に対して平行に配置するのではなく、送り方向又は送り方向とは逆方向に傾斜して配向することによって、研削ボディと成形物との間の接触面の大きな面積割合が、回転軸線の平面の前方又は後方に位置する。このようにして、送り方向を基準にして、成形物の横断平面に対して後退する（引く）又は前進する（押す）加工が、簡単に実現される。

この場合、残留波状部分を仕上げ加工するための歯切り加工又は平面フライス加工のために、後退する又は前進する配置も実現可能である。

この場合、研削ボディの様々な位置が考えられる。要するに回転軸線が成形物、特に成形物の中央長手軸線を通って延在するとき、研削ボディがセンタリングして装着されると、真直ぐな研磨面が形成され、このことは、粗研削加工のとき既に好都合であると証明された。複数の研削ボディの組合せも有意義に使用可能であり、そのうちの少なくとも１つの回転軸線は、成形物を通過するように配向されていて、少なくとも１つの別の回転軸線は、成形物に対して側方にオフセットして、成形物と交差しないように配向されている。

研削ボディと少なくとも１つのフライスとを組み合わせて使用すると、部分的に寸法取られてフライス加工されたレール横成形部分を製造できるので、研削後に正確なレール横成形部分が生じる。このことは、部分的な寸法取り部分が、フライス加工後に、研削工具の法線（押圧方向＝最大の研削除去量）も対応する領域において突出するときに生じる。

レール加工を実行する間、研削ボディは、力に依存して、特に調整可能な又は制限可能な押圧力又は予荷重でもって成形物に当接する。押圧力又は予荷重の制御は、好都合には、成形物の関連するパラメータと周辺条件とを考慮して行われ、その際、検出された研削ボディのトルク及び装置の送り速度を含めてもよい。

様々な成形物、特に軌道レールに対して又は異なる使用条件、及びこれに伴う、成形物と装置との間の様々な相対位置及び配向に対して迅速かつ確実な適合を補整できるように、支持体又は回転軸線は、距離を制御して調整可能である。

同様に格別な成果が期待される、本発明のさらなる形態では、支持体は、回転運動及び／又は振動運動中に重畳された運動を導入するために、成形物又は軌道レールの主延伸部分に対して平行に一平面内で可逆的に並進運動可能に構成されている。砥石車として構成された研削ボディのうちの少なくとも１つが、特定の円弧に沿って往復式に回転運動又は振動運動する間に、研削ボディが装着された支持体の同時の可逆的並進運動により軌道レールの主延伸部分に対して平行の一平面内で動かされることによって、各レール部分に研磨剤が複数回作用する。したがって、結果として、レール部分に一度だけ研削ボディの研削域が到達するのではなく、複数回、研削ボディが通過し、これに応じた高い除去能力が達成される。この場合、スライディングストーン方法に比肩する表面品質を実現でき、この場合、特に、レール表面にある波状部分を確実に排除できる。

加工されるべき軌道レールの造形は、研削ボディの幾何学的形状によってではなく、研削ボディの当接角によって決定されるので、回転運動又は振動運動との関連で寸法狂いが生じない。この場合、それ自体公知の、複数の研削ボディの組合せが、既に有意義であると証明された。

この場合、特に有利は、少なくとも１つの研削ボディの回転軸線が、成形物の長手軸線と鋭角を形成する。形成されるべき、研削加工の目標形状は、これに応じて、協働して所望の成形物を形成する複数の研削ボディによって達成される。この場合、異なる研削ボディの回転軸線は、互いに対して鋭角を形成する。さらに、少なくとも１つの研削ボディの当接角が調整可能に構成されてよく、この場合、好ましくは、それぞれの回転軸線の傾斜角は、装置の運転中でも調整可能に構成されている。

さらに、当接角は、所望の建築限界の自由度に応じて選択されてよく、これにより、そうして空間的に制限された運転条件下でも、最適な研削結果を達成できる。

本発明の、格別に好都合なさらなる実施形態によれば、研削ボディの回転軸線は、軌道レールの横平面と鋭角を形成し、そうすると、簡単に、加工域からの除去材料の迅速な搬出が達成されるので、除去された材料が研削間隙に集まることはない。

当然ながら、研削ボディは、回転対称形状を有する。ここでは、少なくとも部分的に周面又は端面の凹状の形状を有する研削ボディの一形態が特に有利であり、この場合、凹状の研削面が軌道レールの成形物の幾何学的形状に適合されている。

本発明の好適な実施形態では、研削ボディ及び／又は支持体は、少なくとも１つの電気式及び／又は液圧式の駆動装置を有し、これにより、所望の駆動出力を提供でき、さらにその都度の運転状況に依存して減速又は加速によって支持体又は研削ボディの速度を迅速に変化させることもできる。この場合、駆動装置は、中央で装置に又は中央から離れて支持体に配置されてよく、この場合、複数の研削ボディに、共通の駆動装置によって必要な駆動出力を供給できる。

同様に格別な成果が期待される、本発明の別の実施形態は、一方では少なくとも１つの研削ボディの回転運動又は振動運動が、他方では支持体の並進運動が、運動学的な連結によって同期して行われることによっても達成される。これにより、回転運動又は振動運動が、支持体の運動経過に適合される。支持体の運動経過は、可逆的な並進運動であるので方向転換点で周期的に制動される。これに伴う、軌道レールに対する研削ボディの相対運動の変化は、運動学的な連結によって補整される。運動学的な連結によってもたらされる別の駆動出力による研削ボディのその他の駆動出力の重畳も、問題なく実現できる。力伝達のために、例えばラック、連接棒、連結棒等を使用してよい。実際には、特に支持体の運動方向が走行方向とは逆方向のとき、少なくとも１つの研削ボディに、砥石車回転の回転又は振動の付加的な速度成分が重畳される。この場合、側面コピー及びガイドに、成形物へ向けて予荷重によって力が加えられ、その一方で、研削ボディが、例えば片側で持ち上げられることがある。

本発明の特に有利なさらなる変化形では、支持体の駆動出力は、単一の駆動出力として連結を用いることによって、研削工具の回転に利用される。

同様に格別な成果が期待される、本発明の別の実施形態では、一方では少なくとも１つの研削ボディの同期化された回転運動又は振動運動が、他方では支持体の並進運動が、液圧式、空気力式又は電気機械式の連結によって行われる。この場合、少なくとも１つの研削ボディに対する補足的な又は単一の駆動出力は、支持体の駆動装置の液圧又は空気力式の圧力の周期的な圧力上昇又は圧力低下によって生じる。圧力は、可逆的な運動の方向転換点の領域に作用する。この場合、後方及び前方の方向転換点に提供される駆動出力の区別もできる。このようにして、例えば、軌道レールに対する、回転運動又は振動運動する、また支持体によって並進運動をもする研削ボディの相対速度は、所定の境界値内で一定に維持されてよい。このために、蓄圧器が設けられてもよく、これにより、そうして可能な限り均一な駆動出力を提供できる。

本発明による課題は、さらに、成形物、特にレール車両用に特定された軌道レールを削正する方法であって、支持体に配置された少なくとも１つの研削ボディを、回転軸線を中心に回転運動自在に駆動する／又は振動駆動する、方法において、少なくとも１つの研削ボディの回転運動又は振動運動中に、研削ボディを支持する支持体が、重畳された運動を少なくとも一時的に導入するために、成形物の長手軸線に対して平行に可逆的に並進駆動されることによって、解決される。したがって、常に、研削ボディの複数回の係合が、支持体が軌道レールの長手方向に往復運動させられる各成形物部分において行われ、その一方で、研削ボディは、回転運動又は振動運動によって所望の材料除去量をもたらす。この場合、研削ボディの回転軸線は、軌道レールの加工されるべき表面部分の平面に対して及び／又は横断平面に対して特に鋭角を成して傾斜して配置されている。これにより、除去された材料は、研削ボディの回転軸線の傾斜した配向によって、軌道レールから中央に又側方に搬出され、したがって、望ましくない形で研削間隙の領域に集積されることはない。好ましくは、回転軸線は、側方の軸部分が、軌道レールを基準にして走行方向で中央の軸部分の前方に位置するように傾斜している。この場合、中央の側とは、隣り合う軌道レールに面する側を意味し、側方の側とは、隣り合う軌道レールとは反対の側を意味する。

ゆえに、背景技術から公知の、回転する研削工具を用いた研削方法と比較して、回転速度を低下でき、これにより、運転中の火花の飛びが大幅に低減され、しかもその一方で、それにもかかわらず軌道レールのレール表面と研削ボディとの間の相対速度を上昇できる。

レール平面内での研削ボディの並進運動は、正弦波状の速度に追従するので、回転は、好ましくは、研削ボディの回転数が、支持体の可逆的な並進運動の方向転換点の領域では上昇するように、制御される。特に、研削ボディの回転運動の回転数は、並進運動に相互に適合される。

並進運動には、レールに沿った装置の走行運動が付加的にさらに重畳されるので、並進速度は、走行方向での移動時に加算され、並進速度は、走行方向とは逆方向での移動時に減算される。研削ボディの絶対的な並進速度は、方向転換点の領域では運転中にゼロでない。むしろ、方向転換点同士の間の支持体の速度は、走行方向においては、走行方向とは逆方向よりも高い。補整するために、走行方向で回転速度はさらに低下させられるが、これに対して走行方向とは逆方向では上昇させられる。

本発明に係る方法の特に実用的な発展形は、少なくとも１つの研削ボディの回転運動又は振動運動の回転数又は周波数を、可逆的な並進運動の方向転換点の領域では、方向転換点同士の間の領域に対して変化させる、特に増加させることによって達成され、これにより、そうして支持体の並進運動の減速が、回転運動又は振動運動の増加によって相応に補整される。特に、そのために、回転運動又は振動運動の回転数又は周波数の変化は、可逆的な並進運動に対して相互に調整される。

特にレール車両として構成された移動式の装置では、回転運動又は振動運動が、走行方向では、走行方向とは逆方向よりも小さな回転数又は周波数で調整されると、特に有利であると証明された。これにより、支持体の並進運動が重畳された、軌道レールに沿った移動式の装置の固有運動が補整され、固有運動は、支持体の運動フェーズに応じて大きさが増加又は低下させられる。走行方向及び走行方向とは逆方向における回転運動又は振動運動の基本的な差に加えて、もちろん、支持体の可逆的な運動の方向転換点の領域に生じる減速及び加速は、このようにして補整できる。

方法の特に簡単な一形態では、一方では少なくとも１つの研削ボディの回転運動又は振動運動と、他方では支持体の並進運動とが、運動学的に連結して導入され、これにより、そうして制御に係る労力が小さく維持される。

支持体が減速するときに研削ボディの回転運動又は振動運動の加速を達成するために、支持体は、エネルギ貯蔵器、例えば圧力容器に接続されてもよく、エネルギ貯蔵器には、支持体の最高速度の領域で充填が行われる。支持体の運動の方向転換点の領域で、蓄積されたエネルギを取り出し、研削ボディの回転数又は周波数を増加させるために使用してよい。

研削ボディが、周面側又は端面側の研削面でもって軌道レールの表面に接触させられ、これにより、そうして研削ボディの相応の輪郭付けによって、軌道頭部の大きな部分を加工でき、その際、高い加工精度が保証されると、特に有意義であることも既に判明した。この場合、好ましくは、オフセット研削法が、フライス加工と組み合わせて用いられる。

本発明は、様々な実施形態を可能にする。その基本原理をさらに分かりやすくするために、そのうちの１つを原理図で図示し、以下に記述する。

成形物と、３５°の角度で傾斜して配置された研削ボディとを断面図で示す。 ５°の角度で傾斜して配置された研削ボディと共に成形物を別の図で示す。 図１に示された研削ボディと共に本発明に係る装置の本発明による支持体を正面図で示す。 ５°の角度で傾斜して配置された研削ボディと共に支持体を正面図で示す。 位置及び配向の調整中の支持体を正面図で示す。 位置及び配向の調整中の支持体を側面図で示す。 図１による成形物の拡大横断面図である。 互いに傾斜した回転軸線を有する２つの研削ボディを正面図で示す。

研削ボディ４を用いて、軌道レールとして構成された成形物２を削正する、特に走行面３を削正する、レール車両として構成された装置１を、以下、図１から図８の原理図を基に詳説する。この場合、図示された装置１は、この形態では、特に削正されるべき成形物２としての平行に延在する軌道レールを加工するように構成されている。

図３には、本発明をより分かりやすくするために、暗示的に平行の軌道レールと、軌道レールに割り当てられた、鏡面対称に配置された複数の研削ボディ４とが示されている。研削ボディ４は、以下に更に詳しく説明するように、共に装置１に配置されている。

成形物２を研削加工するために、研削ボディ４には、結合された突出部と幾何学的に定義されない切れ刃とを有する端面側の研削面５が備え付けられている。特に図１及び図２に認められるように、成形物２の中央長手平面７に対して研削ボディ４の回転軸線６を、５°から９０°の間の様々な傾斜角α；βで設けてよい。

この場合、本発明の主要な観点は、回転軸線６が、看取されるように、鉛直線及び水平線に対して傾斜して配置されているだけではなく、付加的にオフセットして、研削ボディ４の回転軸線６が成形物２と交差しないように偏心的に配向されていることである。したがって、要するに１８０°より小さな中心角を有する円弧又は弓形だけしか成形物２に接触しない。ゆえに、回転軸線６がセンタリングして成形物２に向けて配向されているときとは異なり、研削ボディ４の、回転軸線６を基準にして半径方向に凹状の研削面５を実現できる。この場合、使用時に成形物２に最適に適合するこの凹状の造形部８を、既に製造工程で研削ボディ４に加工できるので、摩耗が生じても所望されない形状の狂いがもたらされることはない。

研削ボディ４の回転軸線６の、このオフセットした又は偏心的な位置決めと角度α、βで傾斜した配向とによって初めて最適な凹状の形状が得られるだけではなく、成形物２の横断平面内に延在する、研削ボディ４によって加工されるべき表面部分の幅ｂ、Ｂが、背景技術から公知の工具と、工具の結果として生じる研磨面とによって可能である幅よりもはるかに大きいことも強調しておく。さらに、本発明によれば、既に、図７との関連において図１から明らかなように、成形物２の最適な表面加工に、送り方向に相前後して配置された３つ以上の研削ボディ４は必要とされず、幾つかのケースでは単一の研削ボディ４しか必要とされないことが分かっている。

実際に、研削面５は、走行面３と、成形物２を中央に向かって画定する内側の端面１０との間の凸状の表面部分９の周りに広く作用するので、研削面５は、寸法維持及び形状維持に関してこれまで達成できなかった加工品質を可能にする。

各研削ボディ４は、支持体１１に配置されていて、この支持体１１は、摩耗を補整するために、回転軸線６に対して平行の、成形物２へ向かう研削ボディ４の軸方向の送りを可能にするとともに、その都度の使用条件にとって最適な所望の傾斜角α、βの調整も可能にする。

支持体１１自体は、ガイド１２を用いて、成形物２の横断平面に対して平行な平面内で又は装置１の送り方向に対する横平面内で、装置１に対して相対的に並進運動可能である。これにより、成形物２に対して相対的な研削ボディ４の、常に最適な一定の位置を運転中に維持でき、この位置は、移動式のレール車両としての装置自体が、原則的にカーブ走行時のように、成形物２に対して相対移動しているときでも維持できる。そのような場合、支持体１１は、横方向に動かされ、その際、共通の横平面内に配置された２つの支持体１１が、それぞれの研削ボディ４を一緒に調整するために運動学的に連結されていて、これにより共通の運動を行う。

支持体１１のこの横方向に中央への又は側方の運動の制御は、支持体１１が、成形物２に力接続式に当接可能な少なくとも１つの接触要素１３に接続されていて、この接触要素１３によって支持体１１が、研削ボディ４と共に、横平面内で、成形物２と装置１とに対して自動的に整列されることによって達成される。このために、摺動面が備え付けられたキャリッジとしての接触要素１３は、成形物２の側面１０に当接可能であり、その一方で、高さを検出するために、ローラとして構成された別の接触要素１４が、上方から走行面３に支持されるので、両方の接触要素１３、１４は、一緒に、研削ボディ４を整列させるための基準を成し、支持体１１は、調整可能な予荷重Ｆに基づいて、横平面内で、成形物２と装置１とに対して自動的に整列される。

図８に暗示されているように、傾きが異なる回転軸線６を有する、複数の、例えばそれぞれ異なる研削ボディ４が、装置１の送り方向で相前後してそれぞれの支持体１１に配置されてもよく、この場合、これらの研削ボディ４の回転軸線６は、鋭角φを形成する。この場合、研削ボディ４は、平行な軌跡としての凸状の又は平らな表面の様々な表面部分９の加工を可能にする。

本発明によれば、成形物２の研削時に、回転軸線６を中心に回転運動自在に駆動可能又は振動駆動可能な、研削面５を有する研削ボディ４の重畳された可逆的な運動も実現可能である。研削ボディ４の支持体１１は、研削ボディ４の回転運動又は振動運動中に重畳された運動を導入するために、成形物２の中央長手平面７に対して平行に可逆的に並進運動可能に構成されている。研削ボディ４の、回転運動と重畳されるこの並進運動によって、装置を支持する車両が通常の固有速度で成形物２の経過に従って移動するとき、研削ボディ４が、成形物２の各表面部分に複数回到達する。その結果、レール部分に研削ボディ４の研削面５が１度だけ到達するのではなく、研削面５が複数回通過するので、極めて良好な表面品質を実現できる。その際、互いに対して角度φで傾斜した回転軸線６は、除去材料が研削間隙から搬出され、堆積することがないように作用する。効率的な加工及び材料除去量が多いことによって、回転速度を低下でき、これにより、摩耗の他に火花の飛びも低減でき、同時にその一方で、成形物２の表面と研削ボディ４との間の相対速度が上昇している。

支持体１１の並進運動は、その方向転換点同士の間で、正弦波状の速度経過に追従し、さらに車両の固有運動が重畳されるので、好ましくは、研削ボディ４の回転数が可逆的な運動の方向転換点の領域で増加するように回転を制御することもできる。特に、回転運動の回転数は、並進運動に相互に適合される。さらに並進運動は、付加的にさらに成形物２に沿った車両の固有運動によって重畳されることによって、走行方向に動くときに並進的な速度が加算され、走行方向とは逆方向に動くときに並進速度が減算されるので、研削ボディ４の回転数も前進フェーズ又は後退フェーズに応じて異なって調整される。

１ 装置
２ 成形物
３ 走行面
４ 研削ボディ
５ 研削面
６ 回転軸線
７ 中央長手平面
８ 造形部
９ 表面部分
１０ 側面
１１ 支持体
１２ ガイド
１３ 接触要素
１４ 接触要素
ｂ、Ｂ 幅
α、β、φ 角度
Ｆ 予荷重

Claims (27)

1. 走行面（３）と、成形物（２）を画定する側面（１０）とを有する成形物（２）を削正する、特にレール車両として構成された移動式の装置（１）であって、
   前記装置（１）は、回転軸線（６）を中心に回転運動自在に駆動可能及び／又は振動駆動可能な、支持体（１１）に配置された、成形された、特に少なくとも部分的に凹状の少なくとも１つの研削ボディ（４）を備え、
   前記回転軸線（６）は、鉛直平面及び／又は水平平面に対して所定の配向（角度α、β）で傾斜して位置決め可能であり、
   支持体（１１）は前記装置（１）に、成形物（２）に対する横平面内に及び／又は送り方向に対する横平面内に、ガイド（１２）によって特に並進運動可能に配置されていて、
   支持体（１１）は、成形物（２）の接触面の領域で成形物（２）に当接可能な少なくとも１つの接触要素（１３、１４）に連結されていて、接触要素（１３、１４）によって、支持体（１１）は研削ボディ（４）が、前記横平面内において成形物（２）と前記装置（１）とに対して自動的に整列される、装置（１）において、
   研削ボディ（４）の回転軸線（６）は、成形物（２）の長手軸線に対する横軸線と、少なくとも１つの接触要素（１３、１４）の、成形物（２）における少なくとも１つの接触面と交差する平面を形成することを特徴とする、装置（１）。
2. 研削ボディ（４）の回転軸線（６）の前記平面は、成形物（２）の横断平面に対して平行に位置することを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
3. 研削ボディ（４）の回転軸線（６）の前記平面は、成形物（２）の横断平面と鋭角を形成し、これにより、研削ボディ（４）の回転軸線（６）は、装置の送り方向を基準にして、成形物（２）に対して後退する配向又は前進する配向を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
4. 少なくとも１つの接触要素（１３、１４）と少なくとも１つの回転軸線（６）とは、研削加工中に接触要素（１３、１４）に対する前記回転軸線（６）の相対的な配向が変化しても、成形物（２）に対する前記回転軸線（６）の相対的な配向が一定であるように、運動力学的に連結されていることを特徴とする、請求項１から３の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
5. 前記回転軸線（６）は、鉛直平面及び／又は水平平面に対する前記回転軸線（６）の様々な配向（角度α、β）を調整するために、仮想の旋回軸線を中心に運動可能であり、仮想の旋回軸線の瞬間中心は、成形物（２）の加工されるべき走行面（３）及び／又は側面（１０）の、研削ボディ（４）とは反対の側に位置することを特徴とする、請求項１から４の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
6. 共通の１つの支持体（１１）にある複数の研削ボディ（４）が、成形物（２）の同一の横断平面内で、互いに対して相対的に運動可能であり、支持体（１１）は、前記横平面内で前記装置（１）に対して相対的に、側面（１０）及び／又は走行面（３）に向かって動くために運動可能に構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１）。
7. 支持体（１１）は、予荷重（Ｆ）が調整可能であるので、前記横平面内で成形物（２）及び／又は前記装置（１）に対して自動的に整列されることを特徴とする、請求項１から６の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
8. 研削ボディ（４）は成形物（２）に対して、力を制御しながら予荷重を掛けることが可能であることを特徴とする、請求項１から７の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
9. 研削ボディ（４）の回転軸線（６）は、成形物（２）の横断平面内で側方にオフセットして、前記回転軸線（６）が成形物（２）と交差しないように配向されていることを特徴とする、請求項１から８の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
10. 複数の研削ボディ（４）が、送り方向に相前後してそれぞれの支持体（１１）に配置されていて、研削ボディ（４）の回転軸線（６）は、互いに傾斜して（角度φ）配向されていて、各研削ボディ（４）に少なくとも１つの接触要素（１３、１４）が割り当てられていることを特徴とする、請求項１から９の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
11. 成形物（２）は、その横断平面内に、加工されるべき複数の表面部分（９）に分散された凸状の又は平らな表面を有し、
    様々な表面部分（９）を加工する様々な研削ボディは、それぞれの前記回転軸線（６）の様々な傾斜角（α、β）でもって配置されている、及び／又は
    様々な研削ボディ（４）が設けられていて、少なくとも幾つかの研削ボディは、凹状の輪郭を有することを特徴とする、請求項１から１０の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
12. 少なくとも幾つかの前記回転軸線（６）の配向は、送り方向を基準にして後退する又は前進するように加工するために、成形物（２）の横断平面に対して傾斜して整列されていることを特徴とする、請求項１から１１の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
13. 少なくとも幾つかの研削ボディ（４）は、幾何学的に特定されない切れ刃を有する、端面側の、特に凹状の加工面を有することを特徴とする、請求項１から１２の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
14. 研削ボディ（４）の押圧力は、前記回転軸線（６）に作用するトルク及び／又は成形物（２）に対する前記装置（１）の送り速度に依存して、制御装置によって調整可能であることを特徴とする、請求項１から１３の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
15. 支持体（１１）は、研削ボディ（４）の回転運動及び／又は振動運動中に、成形物（２）の主延伸部分に対して平行の平面内で可逆的に並進運動可能に構成されていることを特徴とする、請求項１から１４の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
16. 少なくとも１つの研削ボディ（４）の回転軸線（６）と成形物（２）の長手軸線とが、鋭角（φ）を形成することを特徴とする、請求項１から１５の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
17. 研削ボディ（４）及び／又は支持体（１１）は、前記装置（１）の電気式及び／又は液圧式の少なくとも１つの駆動装置によって、回転駆動又は並進駆動可能であることを特徴とする、請求項１から１６の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
18. 一方では少なくとも１つの研削ボディ（４）の回転運動又は振動運動と、他方では支持体（１１）の並進運動とが、運動学的に連結されていることによって同期されていることを特徴とする、請求項１から１７の少なくともいずれか一項に記載の装置（１）。
19. 成形物（２）、特にレール車両用に特定された軌道レールを削正する方法であって、
    支持体（１１）に配置された、成形された少なくとも１つの研削ボディ（４）を、回転軸線（６）を中心に回転運動自在に駆動する及び／又は振動駆動する、方法において、
    研削ボディ（４）は、特に調整可能な予荷重をもって力を制御しながら成形物（２）に当接され、少なくとも１つの接触要素（１３、１４）を、成形物（２）の研削時に作用する応力の力が流れる共通の平面内で、研削ボディ（４）との受け部として整列させることを特徴とする、方法。
20. 成形物（２）の加工中に、研削ボディ（４）の回転軸線（６）の鉛直平面及び／又は水平平面に対する前記回転軸線（６）の配向（角度α、β）を変化させることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
21. 成形物（２）の研削加工を、ダウンカット又はアップカットで行うことを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の方法。
22. 少なくとも１つの研削ボディ（４）の回転運動又は振動運動中に、重畳された運動を少なくとも一時的に導入するために、成形物（２）の長手軸線に対して平行の平面内で、支持体（１１）を可逆的に並進駆動することを特徴とする、請求項１９から２１の少なくともいずれか一項に記載の方法。
23. 少なくとも１つの研削ボディ（４）の回転運動又は振動運動の回転数及び／又は周波数を、支持体（１１）の可逆的な並進運動の方向転換点の領域で変化させる、特に増加させることを特徴とする、請求項１９から２２の少なくともいずれか一項に記載の方法。
24. 少なくとも１つの研削ボディ（４）を、ダウンカットで、走行方向とは逆方向よりも低い回転数又は周波数で走行方向に駆動する、又は少なくとも１つの研削ボディ（４）を、アップカットで、走行方向とは逆方向よりも高い回転数又は周波数で走行方向に駆動することを特徴とする、請求項１９から２３の少なくともいずれか一項に記載の方法。
25. 一方では少なくとも１つの研削ボディ（４）の回転運動又は振動運動と、他方では支持体（１１）の並進運動とを、運動学的に連結して導入することを特徴とする、請求項１９から２４の少なくともいずれか一項に記載の方法。
26. まずフライス加工によって、成形物（２）の横成形部分の少なくとも部分領域で成形物（２）の材料除去を行い、その際、除去を、目標寸法よりも大きな寸法まで行い、これに続いて大きな寸法部分を、研削によって、少なくとも部分的に除去することを特徴とする、請求項１９から２５の少なくともいずれか一項に記載の方法。
27. 予荷重（Ｆ）を、研削ボディ（４）の回転数、送り速度、押圧力及び／又はトルクの、取得された測定値に基づいて調整することを特徴とする、請求項１９から２６の少なくともいずれか一項に記載の方法。

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