WO2023052428A1 - Stopfaggregat zum unterstopfen von schwellen eines gleises - Google Patents

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WO2023052428A1
WO2023052428A1 PCT/EP2022/076991 EP2022076991W WO2023052428A1 WO 2023052428 A1 WO2023052428 A1 WO 2023052428A1 EP 2022076991 W EP2022076991 W EP 2022076991W WO 2023052428 A1 WO2023052428 A1 WO 2023052428A1
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tamping
unit
tool
transmission element
drive
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PCT/EP2022/076991
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Inventor
Florian KEPPLINGER
Original Assignee
Plasser & Theurer, Export von Bahnbaumaschinen, Gesellschaft m.b.H.
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Publication date
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    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E01B27/12—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track; Compacting track-carrying ballast
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    • E01B27/16—Sleeper-tamping machines
    • E01B27/17—Sleeper-tamping machines combined with means for lifting, levelling or slewing the track
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    • E01B2203/00—Devices for working the railway-superstructure
    • E01B2203/12—Tamping devices
    • E01B2203/125—Tamping devices adapted for switches or crossings

Definitions

  • Tamping unit for tamping the sleepers of a track
  • the invention relates to a tamping unit for tamping sleepers on a track, comprising a tamping unit with opposing tamping tools pivotally mounted on a height-adjustable tool carrier, the respective tamping tool being coupled to a vibration drive via a transmission element.
  • Each tamping unit includes four tamping tools for the simultaneous tamping of two adjacent sleepers.
  • two tamping tools are coupled to a vibration drive via a transmission element designed as a pivoting lever. A separate height adjustment of individual tamping tools is not possible.
  • Tamping units that can be adjusted independently of one another for tamping individual sleepers are disclosed in AT 520267 A1, with offset cylinders being connected to a vibration drive via console-like transmission elements.
  • the narrow design achieved in this way enables several tamping units to be lined up to form a series tamping unit, with which several neighboring sleepers can be tamped at the same time.
  • the crossed arrangement of the auxiliary cylinders requires further structural adjustments in order to avoid unfavorable loading conditions.
  • the invention is based on the object of providing a tamping unit of the type mentioned above compared to the prior art improve that with a compact design a low load on the unit components and a good mass balance is achieved.
  • the respective transmission element is connected via a first joint to the associated tamping tool and via a second joint to an auxiliary drive supported on the same tamping tool.
  • the respective tamping tool forms a kinematic system with the associated auxiliary drive and the associated transmission element, with which an auxiliary movement or a return movement of a tamping tool arranged on the tamping tool takes place.
  • the tamping tool is supported directly and the associated transmission element is supported on the tool carrier via the vibration drive.
  • the transmission element serves both as an element of the auxiliary kinematics and to transmit the vibration movement to the associated tamping tool.
  • This structure enables the auxiliary drives to be arranged in a space-saving manner, resulting in a compact design of the tamping unit. In addition, no interleaving of the drives is required.
  • the arrangement of all force-transmitting components in a common plane leads to low loads and favors a balancing of the moving masses.
  • the respective transmission element is articulated to the vibration drive via a third joint.
  • This articulated connection to the vibration drive creates an additional degree of freedom for optimal positioning of the respective transmission element.
  • the respective transmission element is rigidly connected to the vibration drive. This can be useful, for example, if each tamping tool is assigned its own vibration drive.
  • the third joint is advantageously arranged between the first joint and the second joint.
  • the one with it Leverage achieved increases vibration transmitted to the tamping tool.
  • a larger distance between the first and second articulated joint facilitates the structural arrangement of the respective auxiliary drive.
  • the vibration load on the respective auxiliary drive is reduced.
  • the vibration drive is designed as an eccentric drive.
  • the eccentric drive is a reliable and long-established device for generating vibrations. A stable vibration amplitude is maintained during operation, even with larger counteracting forces due to a hard ballast bed.
  • an eccentric drive offers efficient operation with low energy consumption due to the effective centrifugal mass.
  • each transmission element is connected in an articulated manner to an eccentric arm mounted on an eccentric section of an eccentric shaft of the eccentric drive. In this way, an articulated connection of the respective transmission element to the associated eccentric drive is achieved with simple means.
  • the respective auxiliary drive is designed as a hydraulic cylinder with an approximately vertically aligned cylinder axis. This vertical alignment of the auxiliary drives results in a slim design of the respective tamping unit without restricting the auxiliary paths.
  • each auxiliary cylinder it makes sense for each auxiliary cylinder to be articulated on the cylinder side on the associated tamping tool and on the piston rod side on the associated transmission element.
  • the narrower piston rod leaves more space for arranging the transmission element.
  • this arrangement minimizes the vibration load on the entire system, because the greater part of the mass of the auxiliary cylinder is in the vicinity of the pivot bearing of the associated tamping tool.
  • the effective mass moment of inertia only leads to a low mechanical load on the bearing points.
  • an angle between the respective cylinder axis and a vertical axis during a placement process is at most 20°, in particular at most 10°. In this way, the slim design of the respective tamping unit is retained during operation.
  • the bearing points of the tamping tools, the auxiliary cylinders and the transmission elements are coordinated in such a way that the auxiliary cylinders only perform small pivoting movements during activation.
  • the respective tamping tool advantageously has an upper lever arm and a lower lever arm, the lower lever arm comprising at least one tamping tool and the upper lever arm being connected to the associated transmission element.
  • Each opposing tamping tool forms a tong-like arrangement that ensures optimal power transmission and an effective positioning movement.
  • At least one tamping tool is arranged in a tamping tool holder that can be pivoted upwards. This enables switches and crossings to be processed effectively. When tamping the track, swinging up individual tamping picks also prevents collisions with obstacles on the track. It makes sense for each tamping tool to include two swiveling tamping tool holders for one tamping tool each, so that either only one tamping tool or both tamping tools can be swung up.
  • the respective tamping unit comprises only two tamping tools for tamping a single sleeper of the track.
  • Each tamping unit has an optimal geometry and dimensions for tamping a sleeper. For example, all tamping picks are aligned exactly vertically to ensure low resistance to penetration when dipping into a ballast bed.
  • the dimensions of the ancillary drives are also optimally matched to the ancillary distances and ancillary forces to be achieved.
  • the tamping units arranged one behind the other are preferably arranged in a common unit frame, with each tamping unit being separately height-adjustable by means of an associated height adjustment drive. This achieves a high level of flexibility when processing switches and track sections. For example, only individual tamping units are activated to process a branching track.
  • An improved version of the tamping unit comprises at least two tamping units of identical construction. This results in synergy effects in production and maintenance. In addition, the compilation of different in-line tamping units can be carried out in a simple manner.
  • Fig. 1 tamping unit half in a front view
  • Fig. 2 tamping unit in a side view
  • Fig. 3 kinematic model of a tamping unit
  • the tamping unit 1 shown in FIG. 1 comprises a plurality of unit frames 2, which are not closer to a machine frame 3 described track construction machine are mounted laterally displaceable. At least one tamping unit 4 is arranged in the respective unit frame 2 .
  • the respective tamping unit 4 comprises a tool carrier 5, which is guided in vertical guides of the associated unit frame 2 in a height-adjustable manner. A lowering or lifting movement takes place by means of an associated height adjustment drive 6.
  • each sleeper 7 is tamped by means of a plurality of tamping units 4 arranged next to one another.
  • These tamping units 4 arranged next to one another are advantageously rotatable about a vertical axis and laterally displaceable in a rotating and displacement device in order to enable positioning over a branching track of a switch.
  • a tamping unit 1 for the simultaneous tamping of adjacent sleepers 7 several tamping units 4 are arranged one behind the other (FIG. 4).
  • two tamping tools 9 lying opposite one another in relation to a sleeper 7 to be tamped are mounted pivotably.
  • the respective pivot axis 10 is aligned in the transverse direction of the track.
  • At least one tamping pick 14 is fastened in a tamping pick holder 12, 13 on a lower lever arm 11 of the respective tamping tool 9. Pivoting movements of the tamping tools 9 about the respective pivot axis 10 cause the opposing tamping picks 14 to move or reset during a tamping process.
  • An upper lever arm 15 of the respective tamping tool 9 is connected to a first joint 16 of a transmission element 17 .
  • the respective transmission element 17 is connected to an associated auxiliary drive 19 via a second joint 18 .
  • the transmission element 17 is articulated between the first and the second joint 16, 18 via a third joint 20 to a vibration drive 21 (Fig. 2).
  • the transmission element 17 is rigidly connected to an element of the vibration drive 21 .
  • the axes of rotation of the three joints 16, 18, 20 are arranged in the side view at corner points of an isosceles triangle.
  • the respective auxiliary drive 19 is designed as an approximately vertically aligned hydraulic cylinder with a cylinder body 22 (cylinder tube and cover) and a piston rod 23 directed upwards.
  • the respective cylinder body 22 is articulated at its lower end to the associated tamping tool 9 .
  • the respective transmission element 17 is used in the illustrated embodiment as a lever to transmit a Beistellkraft from the respective auxiliary drive 19 to the associated tamping tool 9.
  • the third joint 20 acts as a middle lever joint, which is connected to the associated vibration drive 21.
  • a vibration drive 21 is arranged with an electromagnetic actuator. An armature is moved back and forth within an electromagnetic or magnetic field with a vibration frequency.
  • the vibration drive 21 is designed as an eccentric drive.
  • the rotational speed of an eccentric shaft 24 determines the vibration frequency.
  • a plurality of eccentric sections are arranged on the respective eccentric shaft 24 .
  • Two sections with a second eccentricity are formed on both sides thereof.
  • a first eccentric arm 25 is mounted on the first eccentric section and is coupled to one of the tamping tools 9 lying opposite.
  • a second eccentric arm 25 is mounted on the two adjoining eccentric sections with two fork-shaped bearings. This second Eccentric arm 25 is coupled to the other of the two opposite tamping tools 9 .
  • the alignment of the two eccentric arms 25 and the rotational position of the eccentric sections to one another is selected such that the third joints 20 of the connected transmission elements 17 result in opposite vibrational movements with the desired vibration amplitudes.
  • the length ratio of the upper and lower lever arms 11 , 15 of the respective tamping tool 9 determines the effective vibration amplitude at the tip of the associated tamping tool 14 in accordance with the law of the lever.
  • FIG. 3 the kinematic arrangement of a tamping tool 9 with the associated transmission element 17, the auxiliary drive 19 and the vibration drive 21 is shown schematically.
  • the arrangement of the opposite tamping tool 9 is symmetrical to the axis of symmetry 26 .
  • equal eccentricities on the eccentric shaft 24 result in equal vibration amplitudes of the opposite tamping tools 9.
  • the almost vertical orientation of the auxiliary drives 19 enables a particularly narrow design of the respective tamping unit 4.
  • the respective auxiliary drive 19 only performs a small pivoting movement.
  • an angle ⁇ between the cylinder axis 27 and a vertical axis 28 remains within a narrow range of at most 10°, in particular at most 5°.
  • An extension of the piston rod 23 causes a tilting movement of the transmission element 17 about the third joint 20, as a result of which the first joint 16 is displaced relative to the pivot axis 10 to the outside.
  • the corresponding displacement path determines the ordering path at the tip of the associated tamping tool 14 according to the law of the lever. If the third joint 16 is missing, the tilting movement takes place about an axis of rotation of the vibration drive 21 .
  • an inner tamping tool holder 12 and an outer tamping tool holder 13 for fastening a tamping tool 14 are arranged on the lower lever arm 11 of the respective tamping tool 9 .
  • the designations inner tamping tool holder 12 and outer Tamping tool holder 13 refer to the position of two tamping units 4 that can be lowered on either side of a rail 8 (FIG. 1). The tamping tines 14 of the inner tamping tine holders 12 are lowered closer to the rail 8 .
  • Each tamping pick holder 12, 13 can be pivoted with its own pivot drive 29 about an axis aligned in the longitudinal direction of the rail. This means that each tamping tool 14 can be swung up separately before the tamping unit 4 is lowered if there is no space between the sleepers 7 and the rails 8 for immersion. This occurs in particular when tamping points or crossings, where branching or crossing tracks and control devices represent obstacles.
  • Fig. 1 the positions of the swung-up tamping picks 14 are shown in the left tamping unit 4 with dotted lines.
  • the tamping units 4 shows a unit frame 2 with three tamping units 4 arranged one behind the other. With this row unit, three immediately consecutive sleepers 7 can be tamped at the same time during each tamping process. Due to the separate storage in the common unit frame 2, the tamping units 4 can also be shifted in height individually. This option is useful for avoiding collisions with obstacles or for tamping double sleepers.
  • the invention includes further tamping units 1, which can be put together in a simple manner due to the narrow design of the tamping units 4.
  • two tamping units 4 are arranged one behind the other in the respective unit frame 2, with only the front or rear tamping unit 4 having tamping tool holders 12, 13 that can be pivoted upwards.
  • These tamping units 4 are used in particular in points. All tamping units 4 together serve to efficiently process a stretch of track, with two sleepers 7 being tamped simultaneously with each tamping operation.
  • asymmetrical tamping units 4 are used in the front row or in the back row in order to achieve greater auxiliary distances.
  • asymmetrical tamping unit 4 only one of the opposite tamping tools 9 together with the auxiliary drive 19 and transmission element 17 is in narrow construction.
  • the angle a between the cylinder axis 27 and the vertical axis 28 is, for example, at most 5°. This applies to the side that borders on the rear or front tamping units 4 of the row unit.

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  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stopfaggregat (1) zum Unterstopfen von Schwellen (7) eines Gleises, umfassend eine Stopfeinheit (4) mit gegenüberliegenden, auf einem höhenverstellbaren Werkzeugträger (5) schwenkbar gelagerten Stopfwerkzeugen (9), wobei das jeweilige Stopfwerkzeug (9) über ein Übertragungselement (17) mit einem Vibrationsantrieb (21) gekoppelt ist. Dabei ist das jeweilige Übertragungselement (17) über ein erstes Gelenk (16) mit dem zugeordneten Stopfwerkzeug (9) und über ein zweites Gelenk (18) mit einem am selben Stopfwerkzeug (9) abgestützten Beistellantrieb (19) verbunden. Dieser Aufbau ermöglicht eine platzsparende Anordnung der Beistellantriebe (19), woraus eine kompakte Bauweise resultiert.

Description

Beschreibung
Stopfaggregat zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises
Technisches Gebiet
[01] Die Erfindung betrifft ein Stopfaggregat zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises, umfassend eine Stopfeinheit mit gegenüberliegenden, auf einem höhenverstellbaren Werkzeugträger schwenkbar gelagerten Stopfwerkzeugen, wobei das jeweilige Stopfwerkzeug über ein Übertragungselement mit einem Vibrationsantrieb gekoppelt ist.
Stand der Technik
[02] Aus der AT 304606 B ist ein gattungsgemäßes Stopfaggregat bekannt. Die jeweilige Stopfeinheit umfasst vier Stopfwerkzeuge zum gleichzeitigen Unterstopfen von zwei benachbarten Schwellen. Dabei sind jeweils zwei Stopfwerkzeuge über ein als Schwenkhebel ausgebildetes Übertragungselement mit einem Vibrationsantrieb gekoppelt. Eine separate Höhenverstellung einzelner Stopfwerkzeuge ist nicht möglich.
[03] Unabhängig voneinander höhenverstellbare Stopfeinheiten zum Unterstopfen einzelner Schwellen offenbart die AT 520267 A1 , wobei verschränkt angeordnete Beistellzylinder über konsolenartige Übertragungselemente an einen Vibrationsantrieb angeschlossen sind. Die damit erreichte schmale Bauweise ermöglicht eine Aneinanderreihung mehrerer Stopfeinheiten zur Bildung eines Reihenstopfaggregats, mit dem mehrere benachbarte Schwellen gleichzeitig unterstopft werden können. Gegenüber herkömmlichen Stopfaggregaten erfordert die verschränkte Anordnung der Beistellzylinder weitere konstruktive Anpassungen, damit ungünstige Belastungszustände vermieden werden.
Darstellung der Erfindung
[04] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stopfaggregat der eingangs genannten Art gegenüber dem Stand der Technik dahingehend zu verbessern, dass bei kompakter Bauweise eine geringe Belastung der Aggregatkomponenten und ein guter Massenausgleich erreicht wird.
[05] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 . Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.
[06] Dabei ist das jeweilige Übertragungselement über ein erstes Gelenk mit dem zugeordneten Stopfwerkzeug und über ein zweites Gelenk mit einem am selben Stopfwerkzeug abgestützten Beistellantrieb verbunden. Somit bildet das jeweilige Stopfwerkzeug mit dem zugeordneten Beistellantrieb und dem zugeordneten Übertragungselement ein kinematisches System, mit dem eine Beistellbewegung bzw. eine Rückstellbewegung eines am Stopfwerkzeug angeordneten Stopfpickels erfolgt. Bei dieser Anordnung sind das Stopfwerkzeug unmittelbar und das zugeordnete Übertragungselement über den Vibrationsantrieb am Werkzeugträger abgestützt. Das Übertragungselement dient sowohl als Element der Beistellkinematik als auch zur Übertragung der Vibrationsbewegung auf das zugeordnete Stopfwerkzeug. Dieser Aufbau ermöglicht eine platzsparende Anordnung der Beistellantriebe, woraus eine kompakte Bauweise der Stopfeinheit resultiert. Zudem ist keine Verschränkung der Antriebe erforderlich. Die Anordnung aller kräfteübertragender Komponenten in einer gemeinsamen Ebene führt zu geringen Belastungen und begünstigt einen Ausgleich der bewegten Massen.
[07] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das jeweilige Übertragungselement über ein drittes Gelenkt an den Vibrationsantrieb angelenkt. Mit dieser gelenkigen Anbindung an den Vibrationsantrieb entsteht ein zusätzlicher Freiheitsgrad zur optimalen Positionierung des jeweiligen Übertragungselements. In einer einfacheren Variante ist das jeweilige Übertragungselement starr mit dem Vibrationsantrieb verbunden. Das kann zum Beispiel sinnvoll sein, wenn jedem Stopfwerkzeug ein eigener Vibrationsantrieb zugeordnet ist.
[08] Beim der gelenkigen Anbindung des Übertragungselements an den zugeordneten Vibrationsantrieb ist günstigerweise das dritte Gelenk zwischen dem ersten Gelenk und dem zweiten Gelenk angeordnet. Die damit erreichte Hebelwirkung verstärkt die auf das Stopfwerkzeug übertragene Vibration. Zudem erleichtert eine größere Distanz zwischen erstem und zweitem Gelenkt die bauliche Anordnung des jeweiligen Beistellantriebs. Des Weiteren sinkt die Vibrationsbelastung des jeweiligen Beistellantriebs.
[09] Vorteilhafterweise ist der Vibrationsantrieb als Exzenterantrieb ausgebildet. Bei Stopfaggregaten stellt der Exzenterantrieb eine verlässliche und seit langem erprobte Einrichtung zur Vibrationserzeugung dar. Auch bei größeren Gegenkräften infolge einer harten Schotterbettung bleibt im Betrieb eine stabile Vibrationsamplitude erhalten. Insbesondere gegenüber hydraulischen Vibrationserzeugern bietet ein Exzenterantrieb durch die wirksame Schwungmasse eine effiziente Betriebsweise mit geringem Energieverbrauch.
[10] Bei einer bevorzugten Ausführung dieser Variante ist jedes Übertragungselement gelenkig mit einem an einem exzentrischen Abschnitt einer Exzenterwelle des Exzenterantriebs gelagerten Exzenterarm verbunden. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln eine gelenkige Anbindung des jeweiligen Übertragungselements an den zugeordneten Exzenterantrieb erzielt.
[11] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der jeweilige Beistellantrieb als Hydraulikzylinder mit einer annähernd vertikal ausgerichteten Zylinderachse ausgebildet. Durch diese vertikale Ausrichtung der Beistellantriebe ergibt sich eine schlanke Bauform der jeweiligen Stopfeinheit, ohne Einschränkungen der Beistellwege.
[12] Dabei ist sinnvollerweise jeder Beistellzylinder zylinderseitig am zugeordneten Stopfwerkzeug und kolbenstangenseitig am zugeordneten Übertragungselement angelenkt. Die schmälere Kolbenstange lässt mehr Platz zur Anordnung des Übertragungselements. Zudem minimiert diese Anordnung die Vibrationsbelastung des Gesamtsystems, weil sich der größere Massenanteil des Beistellzylinders in der Nähe des Schwenklagers des zugeordneten Stopfwerkzeugs befindet. Das wirkende Massenträgheitsmoment führt lediglich zu geringen mechanische Belastung der Lagerstellen. [13] In einer weiteren Verbesserung beträgt ein Winkel zwischen der jeweiligen Zylinderachse und einer Vertikalachse während eines Beistellvorgangs höchstens 20°, insbesondere höchstens 10°. Auf diese Weise bleibt die schlanke Bauform der jeweiligen Stopfeinheit auch während des Betriebs erhalten. Die Lagerstellen der Stopfwerkzeuge, der Beistellzylinder und der Übertragungselemente sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass die Beistellzylinder während einer Aktivierung lediglich geringe Schwenkbewegungen vollführen.
[14] Das jeweilige Stopfwerkzeug weist vorteilhafterweise einen oberen Hebelarm und einen unteren Hebelarm auf, wobei der untere Hebelarm zumindest einen Stopfpickel umfasst und wobei der obere Hebelarm mit dem zugeordneten Übertragungselement verbunden ist. Jeweils gegenüberliegende Stopfwerkzeuge bilden eine zangenartige Anordnung, die eine optimale Kräfteübertragung und eine wirkungsvolle Beistellbewegung sicherstellt.
[15] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest ein Stopfpickel in einer nach oben schwenkbaren Stopfpickelhalterung angeordnet. Das ermöglicht eine effektive Bearbeitung von Weichen und Kreuzungen. Auch beim Streckenstopfen verhindert das Hochschwenken einzelner Stopfpickel eine Kollision mit im Gleis befindlichen Hindernissen. Sinnvollerweise umfasst jedes Stopfwerkzeug zwei verschwenkbare Stopfpickelhalterungen für jeweils einen Stopfpickel, damit wahlweise nur ein Stopfpickel oder beide Stopfpickel hochschwenkbar sind.
[16] In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die jeweilige Stopfeinheit lediglich zwei Stopfwerkzeuge zum Unterstopfen einer einzelnen Schwelle des Gleises. Jede Stopfeinheit weist dabei eine optimale Geometrie und Dimensionierung zum Unterstopfen einer Schwelle auf. Beispielsweise sind alle Stopfpickel für einen geringen Eindringwiderstand während eines Eintauchvorgangs in ein Schotterbett exakt vertikal ausgerichtet. Auch die Dimensionierung der Beistellantriebe ist auf optimale Weise auf die zu erzielenden Beistellwege und Beistellkräfte abgestimmt.
[17] Vorteilhafterweise sind für eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit auf einer Gleisstrecke mehrere solcher Stopfeinheiten zum gleichzeitigen Unterstopfen benachbarter Schwellen hintereinander angeordnet. Durch die Anordnung separater Stopfeinheiten ist mit einem solchen Stopfaggregat auch eine effiziente und qualitative Bearbeitung in Weichen oder Gleiskreuzungen durchführbar.
[18] Bevorzugt sind die hintereinander angeordneten Stopfeinheiten in einem gemeinsamen Aggregatrahmen angeordnet, wobei jede Stopfeinheit mittels eines zugeordneten Höhenstellantriebs separat höhenverstellbar ist. Damit wird eine hohe Flexibilität bei der Bearbeitung von Weichen und von Gleisstrecken erreicht. Beispielsweise werden zur Bearbeitung eines abzweigenden Gleisstrangs nur einzelne Stopfaggregaten aktiviert.
[19] Um sowohl Gleisstrecken als auch Weichen optimal bearbeiten zu können weist in einer Weiterentwicklung lediglich ein Teil der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten nach oben schwenkbare Stopfpickelhalterungen auf. Diese Stopfeinheiten kommen bei der Weichenbearbeitung zum Einsatz. Zur effizienten Bearbeitung von Gleisstrecken werden auch die übrigen Stopfeinheiten aktiviert.
[20] Eine verbesserte Ausführung des Stopfaggregats umfasst zumindest zwei baugleich ausgeführte Stopfeinheiten. Damit ergeben sich Synergieeffekte bei der Fertigung und der Instandhaltung. Zudem ist die Zusammenstellung unterschiedlicher Reihenstopfaggregate auf einfache Weise durchführbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[21] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 Stopfaggregathälfte in einer Vorderansicht
Fig. 2 Stopfeinheit in einer Seitenansicht
Fig. 3 kinematisches Modell einer Stopfeinheit
Fig. 4 Reihenstopfaggregat
Beschreibung der Ausführungsformen
[22] Das in Fig. 1 dargestellte Stopfaggregat 1 umfasst mehrere Aggregatrahmen 2, die gegenüber einem Maschinenrahmen 3 einer nicht näher beschriebenen Gleisbaumaschine lateral verschiebbar gelagert sind. Im jeweiligen Aggregatrahmen 2 ist zumindest eine Stopfeinheit 4 angeordnet. Die jeweilige Stopfeinheit 4 umfasst einen Werkzeugträger 5, der höhenverstellbar in Vertikalführungen des zugeordneten Aggregatrahmens 2 geführt ist. Dabei erfolgt eine Absenk- bzw. Hebebewegung mittels eines zugeordneten Höhenstellantriebs 6.
[23] Im Arbeitseinsatz befährt die Gleisbaumaschine ein Gleis mit auf einem Schotterbett gelagerten Schwellen 7 und darauf befestigten Schienen 8. Dabei werden die Schwellen 7 mittels des Stopfaggregats 1 unterstopft. In der Regel wird jede Schwelle 7 mittels mehrerer nebeneinander angeordneter Stopfeinheiten 4 unterstopft. Diese nebeneinander angeordneten Stopfeinheiten 4 sind vorteilhafterweise um eine Hochachse drehbar und lateral verschiebbar in einer Dreh- und Verschiebevorrichtung angeordnet, um eine Positionierung über einem abzweigenden Schienenstrang einer Weiche zu ermöglichen. Bei einem Stopfaggregat 1 zum gleichzeitigen Unterstopfen benachbarter Schwellen 7 sind mehrere Stopfeinheiten 4 hintereinander angeordnet (Fig. 4).
[24] Am Werkzeugträger 5 der jeweiligen Stopfeinheit 4 sind zwei in Bezug auf eine zu unterstopfende Schwelle 7 gegenüberliegende Stopfwerkzeuge 9 schwenkbar gelagert. Die jeweilige Schwenkachse 10 ist in Gleisquerrichtung ausgerichtet. An einem unteren Hebelarm 11 des jeweiligen Stopfwerkzeugs 9 ist in einer Stopfpickelhalterung 12, 13 zumindest ein Stopfpickel 14 befestigt. Schwenkbewegungen der Stopfwerkzeuge 9 um die jeweilige Schwenkachse 10 bewirken während eines Stopfvorgangs Beistellbewegungen bzw. Rückstellbewegungen der gegenüberliegenden Stopfpickel 14.
[25] Ein oberer Hebelarm 15 des jeweiligen Stopfwerkzeugs 9 ist mit einem ersten Gelenkt 16 eines Übertragungselements 17 verbunden. Über ein zweites Gelenk 18 ist das jeweilige Übertragungselement 17 mit einem zugeordneten Beistellanterieb 19 verbunden. Zudem ist das Übertragungselement 17 zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenk 16, 18 über ein drittes Gelenk 20 an einen Vibrationsantrieb 21 angelenkt (Fig. 2). In einer einfacheren Variante ist das Übertragungselement 17 starr mit einem Element des Vibrationsantriebs 21 verbunden.
[26] In der dargestellten Ausprägung des Übertragungselements 17 sind die Drehachsen der drei Gelenke 16, 18, 20 in der Seitensicht an Eckpunkten eines gleichschenkeligen Dreiecks angeordnet. Der jeweilige Beistellantrieb 19 ist als annähernd vertikal ausgerichteter Hydraulikzylinder mit einem Zylinderkörper 22 (Zylinderrohr und Deckel) und einer nach oben gerichteten Kolbenstange 23 ausgebildet. Der jeweilige Zylinderkörper 22 ist an seinem unteren Ende gelenkig am zugeordneten Stopfwerkzeug 9 angelenkt. An der Kolbenstange 23 ist endseitig ein Bolzen mit einer Gleitlagerung angeordnet. Damit erfolgt über das zweite Gelenk 18 eine gelenkige Verbindung mit dem zugeordneten Übertragungselement 17.
[27] Das jeweilige Übertragungselement 17 dient in der dargestellten Ausprägung als Hebel zur Übertragung einer Beistellkraft vom jeweiligen Beistellantrieb 19 auf das zugeordnete Stopfwerkzeug 9. Das dritte Gelenk 20 fungiert dabei als mittleres Hebelgelenk, das mit dem zugeordneten Vibrationsantriebs 21 verbunden ist. Auf diese Weise wird bei aktivem Vibrationsantrieb 21 das kinematische System aus Stopfwerkzeug 9, Beistellantrieb 19 und Übertragungselement 17 in Vibration versetzt. Beispielsweise ist ein Vibrationsantrieb 21 mit einem elektromagnetischen Aktuator angeordnet. Dabei wird ein Anker innerhalb eines elektromagnetischen oder magnetischen Feldes mit einer Vibrationsfrequenz hin und her bewegt.
[28] Im dargestellten Beispiel ist der Vibrationsantrieb 21 als Exzenterantrieb ausgebildet. Beim Exzenterantrieb bestimmt die Umdrehungsgeschwindigkeit einer Exzenterwelle 24 die Vibrationsfrequenz. Auf der jeweiligen Exzenterwelle 24 sind mehrere exzentrische Abschnitte angeordnet. Beispielsweise befindet sich mittig zwischen zwei Exzenterwellenlagerungen ein erster Abschnitt mit einer ersten Exzentrizität. Beidseits davon sind zwei Teilabschnitte mit einer zweiten Exzentrizität ausgebildet. Auf dem ersten exzentrischen Abschnitt ist ein erster Exzenterarm 25 gelagert, der mit einem der gegenüberliegenden Stopfwerkzeuge 9 gekoppelt ist. Ein zweiter Exzenterarm 25 ist mit zwei gabelförmig angeordneten Lagerungen an den beiden angrenzenden exzentrischen Teilabschnitten gelagert. Dieser zweite Exzenterarm 25 ist mit dem anderen der beiden gegenüberliegenden Stopfwerkzeuge 9 gekoppelt.
[29] Die Ausrichtung der beiden Exzenterarme 25 und die Rotationslage der exzentrischen Abschnitte zueinander ist so gewählt, dass sich in den dritten Gelenken 20 der angeschlossenen Übertragungselemente 17 gegengleiche Vibrationsbewegungen mit gewünschten Vibrationsamplituden ergeben. Das Längenverhältnis des oberen und unteren Hebelarms 11 , 15 des jeweiligen Stopfwerkzeugs 9 bestimmt gemäß dem Hebelgesetz die an der Spitze des zugeordneten Stopfpickels 14 wirksame Vibrationsamplitude.
[30] In Fig. 3 ist die kinematische Anordnung eines Stopfwerkzeugs 9 mit dem dazugehörigen Übertragungselement 17, dem Beistellantrieb 19 und dem Vibrationsantrieb 21 schematisch dargestellt. Die Anordnung des gegenüberliegenden Stopfwerkezeugs 9 ist symmetrisch zur Symmetrieachse 26 aufgebaut. Dadurch ergeben gleich große Exzentrizitäten an der Exzenterwelle 24 gleich große Vibrationsamplituden der gegenüberliegenden Stopfwerkzeuge 9.
[31] Die annähernd vertikale Ausrichtung der Beistellantriebe 19 ermöglicht eine besonders schmale Bauform der jeweiligen Stopfeinheit 4. Während eines Beistellvorgangs vollführt der jeweilige Beistellantrieb 19 lediglich eine geringe Schwenkbewegung. Ein Winkel a zwischen der Zylinderachse 27 und einer Vertikalachse 28 bleibt während dieser Bewegung innerhalb eines engen Bereichs von höchstens 10°, insbesondere von höchstens 5°.
[32] Ein Ausfahren der Kolbenstange 23 bewirkt eine Kippbewegung des Übertragungselements 17 um das dritte Gelenk 20, wodurch das erste Gelenk 16 gegenüber der Schwenkachse 10 nach außen verlagert wird. Der entsprechende Verlagerungsweg bestimmt gemäß dem Hebelgesetz den Bestellweg an der Spitze des zugehörigen Stopfpickels 14. Bei fehlendem dritten Gelenk 16 erfolgt die Kippbewegung um eine Drehachse des Vibrationsantriebs 21 .
[33] Vorteilhafterweise sind am unteren Hebelarm 11 des jeweiligen Stopfwerkzeugs 9 eine innere Stopfpickelhalterung 12 und eine äußere Stopfpickelhalterung 13 zur Befestigung von jeweils einem Stopfpickel 14 angeordnet. Die Bezeichnungen innere Stopfpickelhalterung 12 und äußere Stopfpickelhalterung 13 nehmen Bezug auf die Position zweier beidseits einer Schiene 8 absenkbarer Stopfeinheiten 4 (Fig. 1 ). Die Stopfpickel 14 der inneren Stopfpickelhalterungen 12 werden näher zur Schiene 8 abgesenkt.
[34] Jede Stopfpickelhalterung 12, 13 ist mit einem eigenen Schwenkantrieb 29 um eine in Schienenlängsrichtung ausgerichtete Achse verschwenkbar. Damit kann jeder Stopfpickel 14 vor einem Absenken der Stopfeinheit 4 separat hochgeschwenkt werden, falls zwischen den Schwellen 7 und Schienen 8 kein Platz zum Eintauchen vorhanden ist. Das tritt insbesondere beim Unterstopfen von Weichen oder Kreuzungen auf, wo abzweigende oder kreuzende Schienenstränge sowie Stelleinrichtungen Hindernisse darstellen. In Fig. 1 sind bei der linken Stopfeinheit 4 die Positionen der hochgeschwenkten Stopfpickel 14 mit gepunkteten Linien eingezeichnet.
[35] In Fig. 4 ist ein Aggregatrahmen 2 mit drei hintereinander angeordneten Stopfeinheiten 4 dargestellt. Mit diesem Reihenaggregat sind bei jedem Stopfvorgang drei unmittelbar hintereinanderliegende Schwellen 7 gleichzeitig unterstopfbar. Durch die separate Lagerung im gemeinsamen Aggregatrahmen 2 können die Stopfeinheiten 4 auch einzeln höhenverlagert werden. Sinnvoll ist diese Möglichkeit zur Vermeidung von Kollisionen mit Hindernissen oder zum Unterstopfen von Doppelschwellen.
[36] Die Erfindung umfasst weitere Stopfaggregate 1 , die durch die schmale Bauform der Stopfeinheiten 4 auf einfache Weise zusammenstellbar sind. Zum Beispiel werden zwei Stopfeinheiten 4 hintereinander im jeweiligen Aggregatrahmen 2 angeordnet, wobei nur die jeweils vordere oder die jeweils hintere Stopfeinheit 4 nach oben schwenkbare Stopfpickelhalterungen 12, 13 umfasst. Diese Stopfeinheiten 4 werden insbesondere in Weichen eingesetzt. Alle Stopfeinheiten 4 gemeinsam dienen zur effizienten Bearbeitung einer Gleisstrecke, wobei bei jedem Stopfvorgang zwei Schwellen 7 gleichzeitig unterstopft werden.
[37] In einer weiteren Ausführung eines Reihenaggregats kommen in der vordersten Reihe oder in der hintersten Reihe asymmetrische Stopfeinheiten 4 zum Einsatz, um größere Beistellwege zu realisieren. Bei einer solchen asymmetrischen Stopfeinheit 4 ist nur eines der gegenüberliegenden Stopfwerkzeuge 9 samt Beistellantrieb 19 und Übertragungselement 17 in schmaler Bauweise ausgeführt. Hier beträgt der Winkel a zwischen Zylinderachse 27 und Vertikalachse 28 beispielsweise höchsten 5°. Das betrifft die Seite, die an hintere bzw. vordere Stopfeinheiten 4 des Reihenaggregats grenzt.
[38] Auf der freien Seite der asymmetrischen Stopfeinheit 4 ist die untere Lagerung des Beistellantriebs 19 nach außen gerückt. Als Beistellantrieb 19 ist infolgedessen ein längerer Hydraulikzylinder mit größerem Hub einsetzbar. Auf diese Weise erhöht sich der Beistellweg des zugeordneten Stopfwerkzeugs 9. Dabei ist der Winkel a zwischen der Zylinderachse 27 des längeren Hydraulikzylinders und der Vertikalachse 28 größer als 20°, zum Beispiel 40°.

Claims

Patentansprüche
1. Stopfaggregat (1 ) zum Unterstopfen von Schwellen (7) eines Gleises, umfassend eine Stopfeinheit (4) mit gegenüberliegenden, auf einem höhenverstellbaren Werkzeugträger (5) schwenkbar gelagerten Stopfwerkzeugen (9), wobei das jeweilige Stopfwerkzeug (9) über ein Übertragungselement (17) mit einem Vibrationsantrieb (21 ) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Übertragungselement (17) über ein erstes Gelenk (16) mit dem zugeordneten Stopfwerkzeug (9) und über ein zweites Gelenk (18) mit einem am selben Stopfwerkzeug (9) abgestützten Beistellantrieb (19) verbunden ist.
2. Stopfaggregat (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Übertragungselement (17) über ein drittes Gelenkt (20) an den Vibrationsantrieb (21 ) angelenkt ist.
3. Stopfaggregat (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gelenk (20) zwischen dem ersten Gelenk (16) und dem zweiten Gelenk (18) angeordnet ist.
4. Stopfaggregat (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsantrieb (21 ) als Exzenterantrieb ausgebildet ist.
5. Stopfaggregat (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Übertragungselement (17) gelenkig mit einem an einem exzentrischen Abschnitt einer Exzenterwelle (24) des Exzenterantriebs gelagerten Exzenterarm (25) verbunden ist.
6. Stopfaggregat (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Beistellantrieb (19) als Hydraulikzylinder mit einer annähernd vertikal ausgerichteten Zylinderachse (27) ausgebildet ist.
7. Stopfaggregat (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Beistellzylinder (19) zylinderseitig am zugeordneten Stopfwerkzeug (9) und kolbenstangenseitig am zugeordneten Übertragungselement (17) angelenkt ist.
8. Stopfaggregat (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel (a) zwischen der jeweiligen Zylinderachse (27) und einer Vertikalachse (28) während eines Beistellvorgangs höchstens 20°, insbesondere höchstens 10° beträgt.
9. Stopfaggregat (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Stopfwerkzeug (9) einen oberen Hebelarm (15) und einen unteren Hebelarm (11 ) aufweist, dass der untere Hebelarm (11 ) zumindest einen Stopfpickel (14) umfasst und dass der obere Hebelarm (11 ) mit dem zugeordneten Übertragungselement (17) verbunden ist.
10. Stopfaggregat (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stopfpickel (14) in einer nach oben verschwenkbaren Stopfpickelhalterung (12, 13) angeordnet ist.
11. Stopfaggregat (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Stopfeinheit (4) lediglich zwei Stopfwerkzeuge (9) zum Unterstopfen einer einzelnen Schwelle (7) des Gleises umfasst.
12. Stopfaggregat (1 ) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stopfeinheiten (4) zum gleichzeitigen Unterstopfen benachbarter Schwellen (7) des Gleises hintereinander angeordnet sind.
13. Stopfaggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die hintereinander angeordneten Stopfeinheiten (4) in einem gemeinsamen Aggregatrahmen (2) angeordnet sind und dass jede Stopfeinheit (4) mittels eines zugeordneten Höhenstellantriebs (6) separat höhenverstellbar ist.
14. Stopfaggregat (1 ) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein Teil der Stopfeinheiten (4) nach oben verschwenkbare Stopfpickelhalterungen (12, 13) aufweist.
15. Stopfaggregat (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Stopfeinheiten (4) baugleich ausgeführt sind.
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