SE534317C2 - Method and machine for machining joints in railways - Google Patents

Abstract

SAM MAN DRAG Föreliggande uppfinning avser en metod och en maskin för bearbetning av skarvar ijärnvägsräls (1), varvid bearbetningen utföres som en numeriskt styrd process, med enmaskin som omfattar en på en järnvägsräl (1) förflyttbar ram (2), vilken ram uppbär enverktygsnållarbalk (8) med organ (4), som anligger mot rälen och fastställer ettreferensplan, vilken balk uppbär ett höj~ och sänkbart bearbetningsdon (11), och vilkenbalk är vridbar kring en axel (13) som sträcker sig väsentligen i rälens längsriktningöver åtminstone den övre delen av rälen, och att ramens (2) förflyttning längs rälen (1),bearbetningsdonets (11) höjning och sänkning, vridning kring rälen samtloearbetningsrörelse, åstadkommas genom elektriskt drivna axlar under inverkan av en numerisk process. (Fig. 2) SUMMARY The present invention relates to a method and a machine for machining joints of railway rails (1), the machining being carried out as a numerically controlled process, with a single machine comprising a frame (2) movable on a railway rail (1), which frame carries a tool needle beam. (8) with means (4) abutting the rail and defining a reference plane, which beam carries a height-adjustable working device (11), and which beam is rotatable about an axis (13) extending substantially in the longitudinal direction of the rail over at least the upper part of the rail, and that the movement of the frame (2) along the rail (1), the raising and lowering of the machining device (11), rotation about the rail and co-machining movement, are effected by electrically driven shafts under the influence of a numerical process. (Fig. 2)

Description

25 30 534 317 Kortfattad beskrivning av ritningarna uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med hänvisning till ett inte begränsande utföringsexempel, som illustreras ide bifogade ritnings- figurerna. 534 317 Brief Description of the Drawings The invention will be described in more detail below with reference to a non-limiting exemplary embodiment, which is illustrated in the accompanying drawing figures.

Fig. 1 visar i perspektiv snett uppifrån och från en kortsida en maskin enligt uppfinningen placerad pà ett avsnitt av en järnvägsräl.Fig. 1 shows in perspective obliquely from above and from a short side a machine according to the invention placed on a section of a railway rail.

Fig. 2 är en perspektivvy snett uppifrån och från motsatt kortsida av maskinen enligt Fig. 1.Fig. 2 is a perspective view obliquely from above and from the opposite short side of the machine according to Fig. 1.

Fig. 3 är en perspektivvy sedd snett från den i Fig. 1 visade kortsidan, varvid delar av maskinen har utelämnats för att öka förståelsen, samtidigt som en verktygsbärande del av maskinen vinklats omkring rälens längssträckning.Fig. 3 is a perspective view seen obliquely from the short side shown in Fig. 1, whereby parts of the machine have been omitted to increase the understanding, at the same time as a tool-bearing part of the machine is angled around the longitudinal length of the rail.

Fig. 4 är en perspektivvy motsvarande Fig. 1 men med en del av maskinen utelâmnad för att öka förståelsen, och Fig. 5 en ändvy av maskinen enligt uppfinningen placerad på en räl och med den verktygsbärande delen i samma vinklade läge som i Fig. 3.Fig. 4 is a perspective view corresponding to Fig. 1 but with a part of the machine omitted to increase the understanding, and Fig. 5 an end view of the machine according to the invention placed on a rail and with the tool-carrying part in the same angled position as in Fig. 3 .

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Maskinen visas i Fig. 1 i perspektiv placerad på ett parti av en räl 1 och den omfattar en vagn som bildas av en yttre ram 2, och två rälsfästen 3, som griper om rälen på två, på avstånd från varandra i rälens längdriktning, belägna positioner. Varje rälfäste består av en stödrulle 7 på ovansidan av rälen och två V-formade hjul 5 som griper runt hörnet mellan sidan och undersidan av löpbanan pâ rälen. Den ena stödrullen 7 är driven medan den andra är en mätrulle. 10 15 20 25 30 35 534 3'l? Den yttre ramen 2 är försedd med en drivmotor eller åkmotor 6, vilken via den drivna stödrullen 7 kan driva vagnen fram och tillbaka pà rälen. lnne i den yttre ramen finns anordnat en verktygshàllarbalk 8, som är inställbar i vinkelled i förhållande till den yttre ramen 2. Verktygshållarbalken 8 uppbär två i närheten av balkens främre och bakre ändar anordnade referensrullar 4, som vilar mot rälens yta och bildar ett gemensamt vridbart referensplan, som alltid ligger an mot rälen, Vid den i Fig. 1 visade närmaste änden av maskinen finns anordnat en väsentligen halvcirkelformad skyddsplåt 9. l denna vy kan man också se en vertikalt anordnad drivmotor 10 för ett bearbetningsverktyg 11, som t.ex. kan vara ett slipverktyg eller ett fräsverktyg, med vilket ojämnheter i rälsskarven kan arbetas bort.Detailed Description of Preferred Embodiments The machine is shown in Fig. 1 in perspective placed on a portion of a rail 1 and it comprises a carriage formed by an outer frame 2, and two rail brackets 3, which grip the rail on two, spaced apart from each other. in the longitudinal direction of the rail, located positions. Each rail bracket consists of a support roller 7 on the upper side of the rail and two V-shaped wheels 5 which grip around the corner between the side and the underside of the tread on the rail. One support roller 7 is driven while the other is a measuring roller. 10 15 20 25 30 35 534 3'l? The outer frame 2 is provided with a drive motor or drive motor 6, which via the driven support roller 7 can drive the carriage back and forth on the rail. Inside the outer frame there is arranged a tool holder beam 8, which is adjustable in angular direction relative to the outer frame 2. The tool holder beam 8 carries two reference rollers 4 arranged near the front and rear ends of the beam, which rest against the rail surface and form a common rotatable At the nearest end of the machine shown in Fig. 1 a substantially semicircular protection plate 9 is arranged. In this view one can also see a vertically arranged drive motor 10 for a machining tool 11, such as e.g. can be a grinding tool or a milling tool, with which irregularities in the rail joint can be worked away.

I Fig. 2 visas maskinen enligt uppfinningen i perspektiv från motsatt sida jämfört med Fig. 1 och här ser man att det längs den delcirkelformade konturen av skyddsplàten 9 finns en kuggbana 12. l den yttre ramen 2 sitter en fast vridaxel 13 kring vilken två vipparmar är svängbart anordnade.Fig. 2 shows the machine according to the invention in perspective from the opposite side compared to Fig. 1 and here it is seen that along the semicircular contour of the protection plate 9 there is a toothed path 12. In the outer frame 2 there is a fixed axis of rotation 13 around which two rocker arms are pivotally arranged.

Vridaxeln 13 ligger parallellt med rälen 1 och strax ovanför slitbanan på rälen.The rotary shaft 13 lies parallel to the rail 1 and just above the tread on the rail.

Vipparmarna och därmed hela verktygshállarbalken 8 kan vridas kring vridaxeln 13 med hjälp av en drivning, som innefattar en drivmotor 14.The rocker arms and thus the entire tool holder beam 8 can be rotated about the rotary shaft 13 by means of a drive, which comprises a drive motor 14.

Verktygshàllarbalkens 8 huvuddelar är ett verktyg 11, tex. en slipskål, ett slipband eller ett fräsdon samt drivmotorn 10 och referensrullarna 4.The main parts of the tool holder beam 8 are a tool 11, e.g. a grinding bowl, a grinding belt or a milling device and the drive motor 10 and the reference rollers 4.

Drivmotorn 10 är företrädesvis en elmotor. Referensrullarna 4 sitter fast i verktygshållarbalken 8 och bildar ett plan som ligger an mot rälytan. Balkens tvâ referensrullar 4 trycks mot rälen 1 med en kraft utövad av fjädrar, sà att referensplanet ligger an mot slitbanan på rälen 1. Verktygets 11 avstånd till rälytan är detsamma som till referensplanet och kan justeras med stor precision och är oberoende av vilken vinkel kring vridaxeln som verktygshällarbalken har.The drive motor 10 is preferably an electric motor. The reference rollers 4 are fixed in the tool holder beam 8 and form a plane which abuts against the rail surface. The two reference rollers 4 of the beam are pressed against the rail 1 with a force exerted by springs, so that the reference plane abuts the tread on the rail 1. The distance of the tool 11 to the rail surface is the same as to the reference plane and can be adjusted with great precision. which the tool holder beam has.

Verktygets drivmotor 10 - och därmed verktyget 11 - är höj- och sänkbar med hjälp av ett i verktygshàllarbalken 8 anordnat ställdon 15. 10 15 20 25 30 35 534 31? Fig. 3 visarl en sidovy snett från sidan maskinen enligt uppfinningen där för överskàdlighets skull den främre skyddsplåten har utelämnats. Här framgår hur kuggbanan 12 samverkar med ett drivhjul 16, som drivs av en företrädes- vis elektrisk drivmotor 14. Av denna vy framgår hur hela verktygshàllarbalken 8 har vridits omkring 80° kring vridaxeln 13l medursriktningen för att verktyget idenna position skall kunna bearbeta den yta på rälen 1, som ligger mellan undersidan av dess slltbana och dess sidoyta.The tool's drive motor 10 - and thus the tool 11 - can be raised and lowered by means of an actuator 15 arranged in the tool holder beam 8. 10 15 20 25 30 35 534 31? Fig. 3 shows a side view obliquely from the side of the machine according to the invention, where for the sake of clarity the front protective plate has been omitted. This shows how the toothed web 12 cooperates with a drive wheel 16, which is driven by a preferably electric drive motor 14. This view shows how the entire tool holder beam 8 has been rotated about 80 ° about the axis of rotation 131 clockwise so that the tool in this position can machin the surface on rail 1, which lies between the underside of its sllt path and its side surface.

Naturligtvis kan verktygshållarbalken 8 också vridas mellan ff. 0 och ca 90°, så att motsvarande motstående yta av rälen kan bearbetas. Eftersom verktygshållarbalken 8 under sin vridning hela tiden beskriver en båge motsvarande rälens profil kring axeln 13 kommer verktyget 11 hela tiden att befinns sig på samma avstånd fràn referensplanet, som bildas av de båda referensrullarna 4 (se Fig. 2). Genom ställdonet 15 kan verktyget 11 förflyttas mot och från bearbetningsytan, så som kommer att förklaras närmare i det följande.Of course, the tool holder beam 8 can also be rotated between ff. 0 and about 90 °, so that the corresponding opposite surface of the rail can be machined. Since the tool holder beam 8 during its rotation constantly describes an arc corresponding to the profile of the rail around the shaft 13, the tool 11 will always be at the same distance from the reference plane, which is formed by the two reference rollers 4 (see Fig. 2). Through the actuator 15, the tool 11 can be moved towards and from the machining surface, as will be explained in more detail in the following.

Maskinen är ansluten till en dator 18 som i en numerisk process övervakar och styr de olika motorerna 6, 10 och 14 samt ställdonet 15. Denna dator 18 visas schematiskti Fig. 1 placerad utanför den yttre ramen 2 och ärförsedd med ledare som står i förbindelse med motorer och ställdon.The machine is connected to a computer 18 which in a numerical process monitors and controls the various motors 6, 10 and 14 and the actuator 15. This computer 18 is shown schematically in Fig. 1 located outside the outer frame 2 and is provided with conductors which are connected to motors and actuators.

Fig. 4 är en perspektivvy huvudsakligen motsvarande Fig. 1 men med skyddsplàten utelämnad och med verktygshållarbalken 8 i sitt neutralläge, dvs. det läge i vilket verktyget 11 är i position för bearbetning av rälens slltbana. Här framgår också hur de V-formade hjulen 5 i rälsfästena 3 år roterbart anordnade på vinkelarmar 17, som är svängbart lagrade i den yttre ramen 2, för att möjliggöra enkel ansättning av rälsfästena mot rälen 1. läget för dessa vinkelarmar 17 i förhållande till rälen 1 kan vara justerbart med skruvar eller liknande. När maskinen placeras pà rälen är hjulen 5 utsvängda, så att hjulen 5 och rullen 7 lätt kan gränsla rälen. När rullarna 7 vilar mot rälens översida förs de V-formade hjulen 5 in mot rälen med hjälp av skruvar eller liknande så att hjulen 5 låser mot rälen. Verktygshållarbalkens referens- rullar 4 trycks ner mot rälen med hjälp av ej närmare visade fjädrande don. 10 15 20 25 30 35 534 31? I Fig. 5 visas en ändvy av maskinen enligt uppfinningen monterad på en räl 1 med en referensrulle 4 under anliggning mot rälens slityta och två V-formade hjul 5 i ingrepp med rälens sidoyta och underdelen av rälens slitbana.Fig. 4 is a perspective view substantially corresponding to Fig. 1 but with the protection plate omitted and with the tool holder beam 8 in its neutral position, i.e. the position in which the tool 11 is in position for machining the salt web of the rail. It is also shown here how the V-shaped wheels 5 in the rail brackets 3 are rotatably arranged on angle arms 17, which are pivotally mounted in the outer frame 2, to enable easy attachment of the rail brackets to the rail 1. the position of these angle arms 17 relative to the rail 1 can be adjustable with screws or the like. When the machine is placed on the rail, the wheels 5 are swung out, so that the wheels 5 and the roller 7 can easily delimit the rail. When the rollers 7 rest against the upper side of the rail, the V-shaped wheels 5 are moved towards the rail by means of screws or the like so that the wheels 5 lock against the rail. The tool roller reference rollers 4 are pressed down against the rail by means of resilient devices (not shown). 10 15 20 25 30 35 534 31? Fig. 5 shows an end view of the machine according to the invention mounted on a rail 1 with a reference roller 4 during abutment against the wear surface of the rail and two V-shaped wheels 5 in engagement with the side surface of the rail and the lower part of the rail tread.

Arbetsgången för maskinen är följande. 1. Maskinen placeras på rälen 1 över skarven, så att skarven ligger på sidan av bearbetningsdonet. 2. Rälfästena 3 aktiveras och södrullarna 7 och V-hjulen 5 spänns kring rälen 1 så att maskinen är förankrad till rälen. 3. Maskinen tillföres information om på vilken sida om verktyget 11 skarven ligger. 4. Maskinen får staitsignal från en operatör. 5. Maskinen börjar att genom motorn 10 rotera verktyget 11 långsamt och med làg kraft och sänker det mot rälen. När verktyget kommer i kontakt med rälen känns detta via motorn 10. Detta läge är sedan referensposition för verktygets läge relativt det av referensrullarna 4 bildade referensplanet. 6. Verktyget går sedan upp några mm från referensplanet. 7. Åkmotorn 6 kör den yttre ramen och därmed verktygshàllarbalken 8 och verktyget 11 utefter rälens längdsträckning tills verktyget träffar på skarven.The operation of the machine is as follows. 1. Place the machine on rail 1 above the joint so that the joint rests on the side of the machiner. 2. The rail brackets 3 are activated and the south rollers 7 and the V-wheels 5 are tightened around the rail 1 so that the machine is anchored to the rail. 3. The machine is supplied with information on which side of the tool 11 the joint is located. 4. The machine receives a steady state signal from an operator. 5. The machine starts to rotate the tool 11 slowly and with low force through the motor 10 and lowers it against the rail. When the tool comes into contact with the rail, this is felt via the motor 10. This position is then the reference position for the position of the tool relative to the reference plane formed by the reference rollers 4. 6. The tool then rises a few mm from the reference plane. 7. The drive motor 6 runs the outer frame and thus the tool holder beam 8 and the tool 11 along the length of the rail until the tool hits the joint.

Detta känns av genom verktygets drivmotor 10. Verktyget höjs sedan i steg tills det går fritt från skarven. 8. Maskinen upprepar sedan inmätningen av skarven från andra hållet.This is sensed by the tool's drive motor 10. The tool is then raised in steps until it moves freely from the joint. 8. The machine then repeats the measurement of the joint from the other direction.

Därigenom får man information både om läge, höjd och bredd på skarven. 9. Bearbetningen börjar genom att vagnen åker fram och tillbaka över skarven samtidigt som verktygshållarbalken 8 vrids i sidled så att alla delar av rälen, som skall bearbetas nås av verktyget. 10. När verktyget 11 kommit så långt ner under bearbetningen att det börjar närma sig det uppmätta värdet för referensplanet görs en ny referensmätning för att konstatera hur mycket verktyget slitits under bearbetningen. 11. Det nya referensvärdet används för slutbearbetning med önskad precision. 12. Bearbetningen är klar och maskinen kan avlägsnas från rälen. 534 31? Uppfinningen är inte begränsad till de i de bifogade ritningarna illustrerade och i anslutning därtill beskrivna utförandena utan modifikationer och varianter kan tänkas inom ramen för efterföljande patentkrav.This gives information about the position, height and width of the joint. 9. Machining begins by moving the trolley back and forth over the joint at the same time as the tool holder beam 8 is rotated laterally so that all parts of the rail to be machined are reached by the tool. 10. When the tool 11 has come so far down during machining that it begins to approach the measured value of the reference plane, a new reference measurement is made to ascertain how much the tool has worn during machining. 11. The new reference value is used for finishing with the desired precision. 12. Machining is complete and the machine can be removed from the rail. 534 31? The invention is not limited to the embodiments illustrated in the accompanying drawings and in connection therewith, but modifications and variants are conceivable within the scope of the appended claims.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 534 31? PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 534 31? PATENT REQUIREMENTS 1. Metod för bearbetning av skarvar ijärnvägsräls, vid vilken användes en maskin som uppbär ett bearbetningsdon (11), kännelecknad därav, a) att maskinen placeras pà rälen (1) över skarven som skall bearbetas, b) att maskinen läses vridfast till rälen, c) att maskinen omfattar ett styrdon (18), som informeras om på vilken sida av bearbetningsdonet (11) skarven befinner sig innan maskinen startas, d) att bearbetningsdonet (11) av den numeriska stymingen bringas att rotera långsamt med låg kraft och att sänkas ner mot rälen (1), tills bearbetningsdonet kontaktar rälen, vilket avkännes genom variation i åtminstone endera av varvtal och moment hos bearbetningsdonets motor (10), e) att detta läge sedan användes som referens för bearbetningsdonets läge i förhållande till ett referensplan, f) att bearbetningsdonet höjes frän referensplanet, g) att maskinen förflyttas i rälens längsriktning tills bearbetningsdonet (11) träffar pá skarven, vilket avkännes av förändring av moment och/eller van/tal hos motom (10) till bearbetningsdonet, h) att bearbetningsdonet (11) därefter stegvis höjs till dess motor (10) avkänner att bearbetningsdonet gär fritt från skarven, i) att samma procedur som i punkt d) till punkt h) upprepas frän motsatt riktning, sà att man erhåller såväl läge, som höjd och bredd hos skarven, j) att slipningen startas genom att maskinen förflyttas fram och tillbaka över skarven, samtidigt som bearbetningsdonet (11) vrids omkring en axel (13), som sträcker sig i rälens längsriktning över åtminstone övre delen av rälen, så att alla delar som skall bearbetas näs av bearbetningsverktyget (11).Method for machining joints of railway rails, in which a machine is used which carries a processing device (11), characterized in that: a) the machine is placed on the rail (1) over the joint to be machined, b) the machine is read rotationally to the rail, c) that the machine comprises a control device (18), which is informed on which side of the processing device (11) the joint is located before the machine is started, d) that the processing device (11) is caused by the numerical control to rotate slowly with low force and to be lowered down to the rail (1), until the processor contacts the rail, which is sensed by variation in at least one of the speeds and torques of the motor of the processor (10), e) that this position is then used as a reference for the position of the processor relative to a reference plane, f) g) that the machining device is raised from the reference plane, g) that the machine is moved in the longitudinal direction of the rail until the machining device (11) strikes the joint, which is sensed by a change in torque and / or habit / take l of the motor (10) of the machining device, h) that the machining device (11) is then gradually raised to its motor (10) sensing that the machining device moves freely from the joint, i) that the same procedure as in point d) to point h) is repeated from opposite direction, so as to obtain both the position, height and width of the joint, j) that the grinding is started by moving the machine back and forth over the joint, at the same time as the machining device (11) is rotated about an axis (13) extending in the rail. longitudinal direction over at least the upper part of the rail, so that all parts to be machined are reached by the machining tool (11). 2. Metod enligt patentkrav 1, kännetecknad därav, att bearbetningsdonet (11) när bearbetningen närmar sig det mätt, som fastställts beträffande skarvens höjd enligt punkt i) bibringas en ny rörelse enligt punkt d) för att fastställa bearbetningsdonets slitage i förhållande till referensplanet under den sedan den tidigare mätningen utförda bearbetningen, och ett nytt referensvärde beräknas med hänsyn till sådant slitage, varefter slutbearbetning sker enligt punkt j). 10 15 534 317Method according to claim 1, characterized in that when the machining device (11) approaches the measurement determined with respect to the height determined by the joint according to point (i), a new movement is performed according to point d) to determine the wearer's wear relative to the reference plane below the after the previous measurement has been carried out, and a new reference value is calculated with regard to such wear, after which final processing takes place according to point j). 10 15 534 317 3. Maskin för genomförande av metoden enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav, att den omfattar en pà en jâmvägsräl (1) förflyttbar ram (2), vilken ram uppbär en verktygshàllarbalk (8) med organ (4), som anligger mot ràlen och fastställer ett referensplan, och som uppbär ett höj- och sänkbart bearbetningsdon (11), vilken balk är vridbar kring en axel (13) som sträcker sig väsentligen i rälens längsriktning över åtminstone den övre delen av rålen, och att ramens (2) förflyttning längs rälen (1), bearbetningsdonets (11) höjning och sänkning, vridning kring rälen samt bearbetningsrörelse, àstadkommes genom elektriskt drivna axlar under inverkan av en numerisk process.Machine for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a frame (2) which can be moved on a railway rail (1), which frame carries a tool holder beam (8) with means (4) which abut against the rail. and establishes a reference plane, and which carries a height-adjustable processing device (11), which beam is rotatable about an axis (13) extending substantially in the longitudinal direction of the rail over at least the upper part of the rail, and that the movement of the frame (2) along the rail (1), the raising and lowering of the machining device (11), rotation about the rail and machining movement, are effected by electrically driven shafts under the influence of a numerical process. 4. Maskin enligt patentkrav 3, kánnetecknad därav, att ramen (2) innefattar organ (3; 5, 7) för vridfast låsning av ramen i förhållande till rälen (1).A machine according to claim 3, characterized in that the frame (2) comprises means (3; 5, 7) for rotationally locking the frame relative to the rail (1). 5. Maskin enligt patentkrav 3 eller 4, kännetecknad därav, att bearbetningsdonet (11) är endera av ett slipdon och ett fräsdon.Machine according to Claim 3 or 4, characterized in that the processing device (11) is either a grinding device and a milling device.