ITMI982019A1

ITMI982019A1 - Macchina per la costruzione di binari con un sistema di riferimento per comandare un gruppo di lavoro e relativo procedimento

Info

Publication number: ITMI982019A1
Application number: IT98MI002019A
Authority: IT
Inventors: Bernhard Lichtberger; Josep Theurer
Original assignee: Plasser Bahnbaumasch Franz
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2000-03-17
Also published as: AT409979B; PL329024A1; CN1213723A; CH693571A5; GB2330166A; FR2770859B1; FR2770859A1; JP4046867B2; JPH11217801A; DE19843585B4; PL192536B1; DE19843585A1; ATA168797A; GB9816763D0; AU730672B2; CZ290385B6; US6158352A; CZ294398A3; RU2149940C1; GB2330166B

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"MACCHINA PER LA COSTRUZIONE DI BINARI CON UN SISTEMA DI RIFERIMENTO PER COMANDARE UN GRUPPO DI LAVORO E RELATIVO PROCEDIMENTO"

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda una macchina per la costruzione di un binario, con un telaio della macchina appoggiato su carrelli mobili, il quale è formato dall'insieme di una parte anteriore e di una parte posteriore del telaio, rispetto alla direzione del lavoro, collegate reciprocamente mediante un'articolazione, e con un sistema di riferimento per comandare almeno un gruppo di lavoro disposto sul telaio della macchina, e riguarda un procedimento per rilevare i valori di misure eseguite sui binari.

Dal GB 2 268 021 è nota una macchina per la pulizia del pietrisco formata da due parti di un telaio, collegate l’una all'altra in modo articolato. Un sistema di riferimento a laser serve per rilevare l'inclinazione longitudinale del binario in prossimità della parte anteriore del binario, al fine di poter comandare in altezza con questa misurazione i gruppi di lavoro che si trovano sulla seconda parte del binario. A questo scopo viene impiegato un trasmettitore laser il quale viene mantenuto costantemente in una posizione orizzontale. Sul carrello anteriore mobile sulle rotaie della prima parte del telaio è disposto un ricevitore laser, il quale, in relazione al piano di riferimento orizzontale del laser, serve per rilevare l'inclinazione longitudinale della prima parte del telaio. Il valore dell'inclinazione longitudinale è calcolato per mezzo di un algoritmo, il quale viene trasmesso spostato nel tempo ad un altro ricevitore laser che si trova su di una catena di sgombero ricavata sulla seconda parte del telaio, al fine di potere in questo modo comandare la posizione in altezza della catena di sgombero.

E' inoltre nota dal GB 2268 529 una macchina per la pulizia del pietrisco, nella quale su di una prima parte e una seconda parte di un telaio viene ogni volta fissato un misuratore dell'inclinazione longitudinale e trasversale. L'inclinazione longitudinale dei binari, misurata in prossimità della prima parte del telaio, viene memorizzata sotto forma di valore nominale e viene trasmessa con uno spostamento nel tempo per comandare la posizione in altezza della catena di sgombero. A questo scopo si deve tenere conto della inclinazione effettiva rilevata dal misuratore dell'inclinazione longitudinale della seconda parte del telaio. Per comandare la posizione in altezza della catena di sgombero, tra la seconda parte del telaio e la catena di sgombero è ricavato un potenziometro con un cavo di trazione.

Lo scopo della presente invenzione consiste allora nel realizzare una macchina per la costruzione dei binari di questo genere, per mezzo della quale con l'impiego di mezzi semplici sia possibile effettuare una ricostruzione relativamente precisa dell'impianto del binario danneggiato dall'impiego di gruppi di lavoro.

Questo problema viene risolto secondo l'invenzione con la macchina per la costruzione dei binari descritta all'inizio, in modo tale per cui il sistema di riferimento che si trova sulla base anteriore del telaio è formato da una retta di riferimento, la quale si sviluppa tra due carrelli mobili nella direzione longitudinale della macchina, e da un asse di misura che può spostarsi su di un binario con un dispositivo di misura il quale rileva il movimento relativo sviluppato secondo la direzione trasversale della macchina tra la retta di riferimento e l'asse di misura, per il fatto che viene impiegato un dispositivo per la misura degli angoli per rilevare un angolo effettivo formato da entrambe le parti del telaio.

Grazie a questa esecuzione viene realizzata con un costo costruttivo relativamente ridotto la possibilità di misurare la posizione effettiva di un binario, immediatamente prima che questo venga distrutto, e mediante la relazione angolare della parte posteriore del telaio rispetto alla parte anteriore del telaio, che si trova sostanzialmente nella posizione effettiva del binario, è possibile riprodurre la posizione effettiva del binario rilevata per il comando dei gruppi di lavoro. A questo scopo si parte dal riconoscimento che della curva locale che si deve formare mediante i valori misurati del binario, che corrisponde alla posizione effettiva del binario, si deve calcolare semplicemente la posizione nominale teorica della parte posteriore del telaio. Dal momento che per mezzo del dispositivo di misura degli angoli si può anche risalire alla posizione effettiva della parte posteriore del binario, è possibile calcolare in modo molto semplice e affidabile mediante formazione di una differenza i valori di spostamento necessari per il comando dei gruppi di lavoro.

Ulteriori vantaggiosi sviluppi dell'invenzione si ricavano in base alle rivendicazioni subordinate e ai disegni.

L'invenzione verrà descritta in maggior dettaglio nel seguito sulla base di esempi di esecuzione illustrati nel disegno, e nei quali: la Figura 1 mostra una vista laterale semplificata di una macchina per la costruzione di un binario per la pulizia di un letto di pietrisco, con un sistema di riferimento, il quale misura gli errori di posizione laterale del binario, per il comando di gruppi di lavoro,

la Figura 2 mostra un sistema di coordinate con una curva locale formata mediante la misura di una freccia di inflessione,

la Figura 3 mostra un'altra macchina per la costruzione di un binario adatta per una trasformazione di un binario, e la Figura 4 mostra una rappresentazione schematica semplificata di un dispositivo della misura degli angoli.

La macchina 1 illustrata in Figura 1 presenta un telaio 3 della macchina appoggiato su carrelli 2 mobili sulle rotaie. Questo telaio è formato da una parte anteriore 5 del telaio, rispetto alla direzione di lavoro (freccia 4) e da una parte posteriore 7 del telaio collegata a questa mediante un'articolazione 6. Sulla parte posteriore 7 del telaio si trovano diversi gruppi di lavoro 8, sotto forma di una catena di sgombero 9 e di un dispositivo 10 per il sollevamento del binario. I gruppi di lavoro 8 si possono regolare mediante motori 11 rispetto alla parte posteriore 7 del telaio. Il pietrisco raccolto dal letto di binario per mezzo della catena di sgombero continua 9 viene trasportato per mezzo di un nastro trasportatore 12 che fa parte di impianto filtrante non illustrato per ragioni di maggior chiarezza, su di un carrello con filtro accoppiato alla parte posteriore 7 del telaio, viene depurato in esso e per mezzo di un dispositivo con un nastro trasportatore 13 viene gettato su di un binario 14 o su di un terrapieno liberato al fine di ripristinare il letto di pietrisco.

Sulla parte anteriore 5 del telaio si trova il sistema di riferimento 15 per rilevare gli errori di posizione laterale della posizione effettiva del binario. Questo sistema di riferimento 15 è costituito da una retta di riferimento 16 sviluppata secondo la direzione longitudinale della macchina, disposta in posizione centrale rispetto alla direzione trasversale del binario formata da un cavo di acciaio, da un asse di misura 17 che può spostarsi sul binario 14 e da un dispositivo di misura 18 collegato a quest'ultimo. Quest'ultimo dispositivo è formato da un potenziometro lineare, che si può spostare secondo la direzione trasversale della macchina per rilevare lo spostamento relativo tra l'asse di misura 17 e la retta di riferimento 16. L'asse di misura 17, che può spostarsi sul binario 14 per mezzo di rulli con bordino 19 ed è fissato sulla parte 5 del telaio, viene spinto a pressione per mezzo di un motore non illustrato nella direzione trasversale della macchina contro una delle due rotaie del binario 14, al fine di potere seguire in questo modo il preciso andamento laterale del binario escludendo un gioco dovuto allo scaricamento. Per rilevare il percorso compiuto dalla macchina 1 viene impiegato un dispositivo 20 per la misura dello spostamento. Per rilevare un angolo effettivo β (Figura 2) formato da entrambe le parti 5, 7 del telaio - con riferimento ad un piano orizzontale oppure sviluppato parallelamente ai punti di appoggio delle ruote dei carrelli 2 -, viene ricavato in prossimità dell'articolazione 6 un dispositivo 21 per la misura degli angoli. Quando oltre a rilevare la posizione laterale del binario si vuole anche eseguire la rilevazione della posizione in altezza del binario, è necessario impiegare un altro dispositivo 21 per la misura degli angoli al fine di rilevare un angolo in altezza formato tra le due parti 5, 7 del telaio rispetto ad un piano verticale .

Un sistema di coordinate che si può vedere in Figura 2 mostra sull'asse x lo spostamento del binario x rilevato dal dispositivo per la misura dello spostamento della macchina 1, e sull'asse y mostra le variazioni di posizione laterale (errore di posizione) di una curva locale 22, la quale illustra la posizione effettiva del binario. In base alle altezze f delle frecce misurate sulla base anteriore 5 del telaio dal dispositivo 18 di misura del sistema di riferimento 15, è possibile approssimare la citata curva locale 22 del binario 14, unitamente ad una poligonale 23 illustrata con linee a tratto e punto.

La distanza reciproca dei perni rotanti dei due carrelli mobili 2 anteriori, che servono per sostenere la parte anteriore 5 del telaio, è pari a 12 metri. La misura 17 si trova in posizione centrale tra i due carrelli mobili 2, per cui la misura dell'altezza della freccia viene effettuata a distanza di 6 m (da luogo ad una lunghezza del poligono pari a 6 metri). La distanza dei perni rotanti tra i due carrelli mobili posteriori 2, i quali sostengono la parte posteriore 6 del carrello, è pari a 24 m, per cui viene notevolmente semplificato lo sviluppo di corrispondenti formule di calcolo per determinare le grandezze di comando per i gruppi di lavoro 8. Prima di iniziare il lavoro si dovrebbe già misurare fino alla zona di lavoro una lunghezza della macchina (ossia 36 metri), per cui con le 5 altezze f delle frecce che da questa si ricavano esiste già una curva locale 22 (Figura 2). L'articolazione 6 delle due parti 5, 7 del telaio, a causa della forma geometrica già citata della curva locale 22 è disposta precisamente in y3, e un perno rotante anteriore 24 del telaio della macchina 3 è disposto in y5. Il perno rotante posteriore della parte posteriore 7 del telaio è indicato con 25. β indica l'angolo effettivo del telaio ed è formato da entrambe le parti 5, 7 del telaio e viene rilevato per mezzo del dispositivo 21 per la misura degli angoli. a2 indica l'angolo nominale del telaio sotto forma di un'inclinazione (k2) formato tra la posizione nominale teorica della parte posteriore 7 del telaio e la parte anteriore 5 del telaio.

Come si può vedere in Figura 2, per mezzo del sistema di riferimento 15 durante l'avanzamento di lavoro della macchina 1 avviene una rilevazione continua delle altezze f1, f2, f3..., nelle frecce a distanza di 6 metri. Non appena sono note un totale di 5 altezze f delle frecce all'interno del telaio 3 della macchina, è possibile approssimare la curva locale 22 in base alla poligonale 23. In questa curva locale 22 viene calcolata la posizione della macchina 1, per cui l'articolazione 6 si trova con precisione in y3. Dal momento che la parte anteriore del telaio si trova sempre alla posizione effettiva del binario, sia l'articolazione 6 sia anche il perno rotante 24 anteriore si trovano sulla curva locale 22. Un'altra grandezza nota è la lunghezza della parte posteriore 7 del telaio. In base a queste posizioni è possibile calcolare molto semplicemente la posizione nominale teorica (evidenziata con la linea tratteggiata 26) della parte posteriore 7 del telaio, per la quale il perno rotante posteriore 25 si deve trovare sulla curva locale 22.

In base alla posizione nominale teorica della parte posteriore 7 del telaio, è possibile determinare l'angolo nominale Δα del telaio formato dalla parte anteriore 5 del telaio, il quale angolo viene indicato convenientemente sotto forma di un'inclinazione (k). L'angolo effettivo β del telaio rilevabile per mezzo del dispositivo 21 di misura degli angoli si deve anch’esso indicare convenientemente come inclinazione Ay/Ax . La variazione o la posizione errata della parte posteriore 7 del telaio rispetto alla posizione nominale teorica possono essere indicate mediante la formazione di una differenza tra l'angolo effettivo β del telaio e l'angolo nominale Δα del telaio o l'inclinazione effettiva e nominale (k1, k2) della parte posteriore 7 del telaio. La variazione laterale rispetto alla variazione nominale, ad esempio nel caso del perno rotante posteriore 25, si ricava allora in modo semplice mediante la moltiplicazione della differenza delle inclinazioni per la lunghezza della macchina. Mediante una corrispondente sollecitazione del motore 11 avviene una compressione rispetto alla parte posteriore 7 del telaio, fino a che il gruppo di lavoro 8 si trova nella posizione nominale (che corrisponde alla posizione effettiva esistente prima dell'impiego operativo prima dei gruppi di lavoro 8), al fine di ripristinare la posizione effettiva del binario misurata nella parte anteriore 5 del telaio.

Nel seguito verrà trattata con maggior dettaglio anche una formula di calcolo.

Per i valori y della curva locale 22 si ricavano le seguenti formule.

y1= 2 · f1

y2= 2 · (2f1 + f 2 )

y3= 2 · ( 3f 1 + 2f 2 + f3)

y4= 2 · ( 4 f3 + 3f 2 + 2f3 + f4 )

y5= 2 · ( 5 f 1 + 4 f2 + 3f3 + 2f4 + f5) Per la differenza di inclinazione Ak = Ay/Δx, si ricavano le seguenti formule (proprio quando viene misurata una nuova altezza della freccia a 6 metri):

s = Lunghezza della parte anteriore 5 del telaio, 2s = Lunghezza della parte posteriore 7 del telaio. Nell'ulteriore spostamento tra due lunghezze f misurate nelle frecce, vengono impiegate per interpolazione le formule seguenti (x= spostamento, ogni volta pari a 0-6 metri).

Al fine di ricavare l 'inclinazione indipendentemente dalle unità, si debbono inserire nelle formule di calcolo le altezze delle frecce, le corde e la posizione della stessa unità, ad esempio in [m].

Nella Figura 3 è illustrato un altro esempio di configurazione di una macchina 1, la quale è adatta per una trasformazione sul binario. Per ragioni di maggior chiarezza, le parti con le stesse funzioni sono provviste degli stessi numeri di riferimento della Figura 1. Un telaio 3 della macchina è anch'esso realizzato in due parti, per cui una parte anteriore 5 del telaio è collegata mediante un'articolazione 6 ad una parte posteriore 7 del telaio. La parte anteriore 5 del telaio è provvista di un sistema di riferimento 15, di una retta di riferimento 16 e un asse di misura 17 per rilevare la posizione laterale di un binario 14. Sull’articolazione 6 viene ricavato un dispositivo 21 per la misura degli angoli. La parte posteriore 7 del telaio appoggia sull'estremità posteriore mediante un carrello mobile cingolato 27 su di un letto spianato di pietrisco 28. Per i gruppi di lavoro 8, vengono impiegati un dispositivo di spianatura 29 regolabile in altezza e lateralmente ed un dispositivo 34 per applicare le nuove traversine 30. Un altro dispositivo 31 serve per raccogliere le traversine 32. Per la ricostituzione dell'impianto del binario è anche possibile azionare i motori 33 che servono per spostare il carrello mobile cingolato 27 in funzione della grandezza di comando determinata per mezzo del sistema di riferimento 15 e del dispositivo 21 per la misura degli angoli, per il fatto che spostando il carrello mobile cingolato 27 si possono anche centrare automaticamente i gruppi di lavoro 8.

Il dispositivo di misura degli angoli 21 illustrato semplificato ed ingrandito in Figura 4 presenta un potenziometro 35 con un cavo di trazione disposto in prossimità dell'articolazione 6 e collegato con entrambe le parti -5, 7 del telaio, al fine di rilevare in questo modo un angolo effettivo (β) del telaio formato rispetto ad un piano orizzontale. Per combinare la torsione reciproca delle due parti 5, 7 del telaio, viene impiegato un potenziometro 36 con cavo di trazione che si sviluppa in direzione verticale e collega reciprocamente entrambe le parti 5, 7 del telaio.

In una variante di esecuzione, la retta di riferimento 16 potrebbe anche naturalmente avere la forma di un raggio laser. Inoltre, al posto di un'articolazione 6 si potrebbe anche impiegare per collegare le due parti 5, 7 del telaio un accoppiamento normale tra vagoni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - Macchina per la costruzione di un binario, con un telaio della macchina appoggiato su un carrello mobile (2) il quale è formato dall'insieme di una parte anteriore e di una parte posteriore (5, 7) del telaio, rispetto alla direzione di lavoro e reciprocamente collegate mediante un'articolazione (6) e con un sistema di riferimento (15) per comandare almeno un gruppo di lavoro (8) disposto sul telaio (3) della macchina, caratterizzata dal fatto che il sistema di riferimento (15) che si trova sulla parte anteriore (5) del telaio è formato da una retta di riferimento (16), la quale si sviluppa tra due carrelli mobili (22) nella direzione longitudinale della macchina e un dispositivo di misura (18) il quale rileva il movimento relativo sviluppato nella direzione trasversale della macchina tra la retta di riferimento (16) e l'angolo di misura (17), e che viene impiegato un dispositivo (21) di misura degli angoli per rilevare un angolo effettivo (β) del telaio formato da entrambe le parti (5, 7) del telaio. 2. - Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il dispositivo (21) per la misura dell'angolo è formato da un potenziometro (35) con cavo di trazione disposto in prossimità dell'articolazione (6) e collegato con entrambe le parti (5, 7) del telaio, per rilevare l'angolo effettivo (β) del telaio formato rispetto ad un piano orizzontale. 3. - Macchina secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che al dispositivo (21) per la misura degli angoli è abbinato il secondo potenziometro (36) con cavo di trazione, i quali collegano reciprocamente le 2 parti (5, 7) del telaio in direzione verticale, per rilevare la torsione da entrambe le parti (5, 7) del telaio. 4. - Procedimento per rilevare i valori misurati su di un binario, i quali definiscono la posizione del binario, e fanno riferimento ad altezze (f) di frecce per la posizione laterale del binario e/o all'inclinazione longitudinale del binario per la posizione in altezza del binario, al fine di ricostruire la posizione del binario immediatamente dopo che questo è stato smontato per mezzo di gruppi di lavoro (8), mentre i gruppi di lavoro (8) sono disposti su di una parte posteriore (7) del telaio rispetto a una direzione di lavoro di una macchina (1), la quale parte posteriore è collegata mediante un'articolazione (6) ad una parte anteriore (5) del telaio, caratterizzato dalle seguenti operazioni: a) rilevazione della posizione effettiva del binario mediante misurazione continua delle altezze (f) delle frecce e/o dell'inclinazione longitudinale del binario, in prossimità della parte anteriore (5) del telaio, b) calcolo di una curva locale (22) corrispondente alla posizione effettiva del binario e formata da un sistema di coordinate che dipende dallo spostamento sul binario, e sulla base dei valori rilevati delle misure sul binario, c) il telaio (3) della macchina viene applicato mediante calcolo sulla curva locale (22) rispetto a tre punti, e precisamente rispetto all'articolazione (6) e ai due carrelli (2) adiacenti a questo, e quindi viene definita la posizione nominale della parte posteriore (7) del telaio rispetto alla curva locale (22), d) calcolo di un valore (Δα) dell'angolo nominale del telaio, formato dalla posizione nominale teorica della parte posteriore (7) del telaio, e la parte anteriore (5) del telaio, e) calcolo della posizione effettiva della parte posteriore (7) del telaio rispetto alla curva locale (22) sulla base del valore effettivo (β) dell'angolo del telaio, f) determinazione della grandezza di comando per il gruppo di lavoro (8) mediante la formazione di una differenza tra una posizione teorica ed una posizione effettiva della parte posteriore (7) del telaio, g) azionamento di un motore (11) per realizzare lo spostamento del gruppo di lavoro (8) rispetto alla parte posteriore (7) del telaio e in funzione della grandezza di comando determinata.