DE60110177T2

DE60110177T2 - Steuervorrichtung für eine Schienenschleifmaschine

Info

Publication number: DE60110177T2
Application number: DE60110177T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marie Bressan
Original assignee: Societe des Anciens Etablissements Lucien Geismar SAS
Current assignee: Societe des Anciens Etablissements Lucien Geismar SAS
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: FR2814765A1; FR2814765B1; EP1193345A1; DE60110177D1; ATE293720T1; EP1193345B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Schleifscheibe einer Schleifmaschine für Werkstücke, wie etwa Schienen, mit einer Vorrichtung zum Tragen der Schleifscheibe, die in einem Traggestell zwischen einer Stellung, in welcher die Schleifscheibe von dem zu schleifenden Werkstück beabstandet ist, und einer Stellung verstellbar ist, in welcher die Schleifscheibe mit diesem Werkstück in Kontakt steht, und einer Vorrichtung zum Erfassen des Kontakts der Schleifscheibe mit dem Werkstück.
Eine Steuerungseinrichtung dieser Art ist aus der EP 05 93 361 in deren Anwendung beim Schleifen von Eisenbahnschienen bekannt, um das Profil nachzuschleifen bzw. um Spuren von welliger Abnutzung oder durchgerutschten Rädern zu beseitigen. Das Hauptproblem bei einem solchen Schleifprozess liegt in der schnellen Abnutzung der Schleifscheibe im Laufe des Betriebs. Um mit Genauigkeit die Schleiftiefe kontrollieren zu können, ist es erforderlich, diese Abnutzung durch eine genaue Lokalisierung der Schleifscheibe bezüglich der Schienen auszugleichen, indem der Kontaktpunkt zwischen Schiene und Schleifscheibe bestimmt wird. Bei bekannten Verfahren finden Methoden zum Begrenzen des Drucks der Schleifscheibe auf die Schiene bzw. manuelle Zustellungen Anwendung, was keine ausreichende Präzision gewährleistet und keine Integration in diesen automatischen Prozess ermöglicht.
Andererseits liegt eines der für das Schleifen von Schienen charakteristischen Probleme, durch welche die Lokalisierung erschwert wird, in den Arbeitsbedingungen, nämlich in Belastungen durch Lichteffekte, elektromagnetischen und akustischen Belastungen, etc. (siehe beispielsweise JP-A-63 200 967 und JP-A-04 063 671). Dieses Problem ist für jede Baustelle spezifisch und geht mit erschwerenden Anwendungsbedingungen einher, wie etwa Vibrationen, vorhandenen Metallteilchen, Hitze, etc.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die präzise das Ansetzen der Schleifscheibe an der Schiene erfassen kann, und zwar unabhängig von den Anwendungsbedingungen und der Umgebung.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Erfassen des Kontakts zwischen der Schleifscheibe und dem zu schleifenden Werkstück aus einer Vorrichtung zum Erfassen der bei diesem Kontakt erzeugten Funken gebildet ist.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung enthält die Erfassungsvorrichtung einen Funkendetektor, der nahe der Schleifscheibe angeordnet ist und mit einem Lichtsensor verbunden ist, der versetzt und an einer vor Belastungen geschützten Stelle angeordnet ist, sowie ein Mittel zum Übertragen des Lichts zwischen dem Detektor und dem Sensor.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind die Übertragungsmittel aus einer Lichtleitfaser gebildet.
Die Erfindung wird aus der nachfolgenden erläuternden Beschreibung besser verständlich, aus der sich weitere Ziele, Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen deutlicher ergeben, die sich nur beispielhaft verstehen und eine Ausführungsform der Erfindung darstellen, worin zeigt:
1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Maschine zum Schleifen von Schienen, die mit einer Vorrichtung zum Steuern der Schleifscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist,
2 eine Ansicht in größerem Maßstab der Schleifscheibentragvorrichtung, die mit der erfindungsgemäßen Funkenerfassungsvorrichtung ausgestattet ist,
3 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung, und
4 eine Schnittansicht, welche einen erfindungsgemäßen Funkendetektor zeigt.
Die Erfindung wird anhand der Figuren in Anwendung bei einer Maschine zum automatischen Schleifen von Schienen beschrieben, wie sie in 1 dargestellt ist. Eine derartige Maschine ist in der EP 0 593 361 beschrieben.
Die Maschine enthält im wesentlichen eine Schleifscheibe 1, die auf einem Schleifscheibentragschlitten 2 angeordnet ist, der entlang eines Balkens 3 verfahrbar ist, der an jedem seiner Enden an einer Vorrichtung 4 zum Verschieben des Balkens 3 verschwenkbar gelagert ist. Diese Antriebsvorrichtung 4 zum Verschieben des Balkens ist an einem Modul 5 zum Verdrehen des Balkens um die Schiene 6 herum montiert. Diese Einheit ist an einem Traggestell montiert, das zwei Elemente 8, 9 enthält, die jeweils in Form eines Rahmens ausgeführt sind, durch den hindurch sich die Schiene 6 erstreckt. Die beiden Rahmenelemente sind in Längsrichtung der Schiene 6 in einem bestimmten Abstand zueinander platziert.
Die Schleifscheibe 1 ist an dem Schlitten 2 drehbar gelagert und wird von einem Hydraulikmotor 11 drehend angetrieben. Die Antriebsvorrichtung 4 zum Verschieben des Balkens 3 enthält im wesentlichen ein Antriebselement 12, wie etwa einen Kraftzylinder mit einer Stange 13, an dessen Ende das Ende des Balkens 3 angelenkt ist. Die Schleifmaschine enthält ferner eine Vorrichtung zum Halten der Schiene 6, die im wesentlichen Anschlagsorgane 15 sowie im Bereich eines jeden Gestellrahmens 8, 9 einen Schienenklemmzylinder 17 und einen Schienenanflanschzylinder 18 aufweist, die senkrecht zur Längsrichtung der Schiene wirken, um diese an die Anschlagselemente 19 anzudrücken.
Erfindungsgemäß trägt der Schleifscheibentragschlitten 2 oberhalb der Schleifscheibe 1 eine Schutzplatte 20 vorzugsweise aus Aluminium, die sich senkrecht zur Achse der Schleifscheibe diese übergreifend erstreckt. Unter der Unterseite dieser Platte ist benachbart zur Schleifscheibe 1 ein Detektor 22 montiert, der das Erkennen ausgegebener Funken ermöglicht, die bei Kontaktierung der Schleifscheibe 1 mit dem zu schleifenden Werkstück, im vorliegenden Beispiel mit der Schiene 6, entstehen. Dieser Detektor enthält im wesentlichen einen Block 21 vorzugsweise aus Aluminium, sowie ein Erfassungsglied in Form einer Pastille bzw. Tablette aus Plexiglas 23, die in dem Block 21 am sich verjüngenden Boden eines konischen Kanals 25 montiert ist, der sich in Richtung der Schleifscheibe 1 öffnet und tangential zu dieser angeordnet ist. Die Kanalöffnung 26 befindet sich in einem bestimmten Abstand von der Kontaktstelle der Schleifscheibe mit der Schiene. Die Tablette ist in einem Träger 28 aufgenommen, der am Ende einer Lichtleitfaser 29 auf Anschlag aufgeschraubt ist. Die Lichtleitfaser wird von einer Spannschraube 30 in dem Block gehalten. Eine Lufteinblasvorrichtung ist im Block integriert und enthält Leitungen 31, die sich in den Kanal 25 öffnen und durch welche Druckluft in den Kanal eingeblasen wird, um zu vermeiden, dass Staub und Schleifpartikel in den Kanal eintreten und zur Plexiglastablette am Kanalboden gelangen können.
Das andere Ende des Lichtleitfaser 29 ist mit einem Lichtsensor 33 verbunden, der vorteilhaft aus einer Photodiode gebildet und zusammen mit deren Elektronik in einem dichten Gehäuse 34 montiert ist, das an dem Schleifscheibentragschlitten 2 befestigt ist, wie in 2 ersichtlich ist. Das Gehäuse 34 ist zum Funkendetektor 22 versetzt angeordnet und befindet sich an einer Stelle, wo es vor Temperaturschwankungen, Vibrationen, Schleifpartikeln und Staub geschützt ist. Das Gehäuse wird gekühlt, um jegliche Beeinträchtigung der Komponenten zu vermeiden, die es enthält. Wie in 2 ersichtlich ist, befindet sich das Gehäuse im oberen Bereich des Schlittens 2 oberhalb der Schutzplatte 20.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Schleifscheibe am Ende ihrer Längsverlagerung unter einem Neigungswinkel von 1° bis 2° zu den Schienen leicht geneigt. Somit greift die Stirnseite an und es entsteht ein quasipunktförmiger Kontakt der Schleifscheibe mit der Schiene. Der Entstehungsort der Funken beim Ansetzen der Schleifscheibe auf die Schiene ist damit genau definiert.
Die Erfindung weist zahlreiche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. Indem ein Verfahren zum optischen Erfassen des Ansetzens der Schleifscheibe an die Schiene durch Erkennen der ausgegebenen Funken vorgeschlagen wird und insbesondere die Lichtfrequenz des in Abhängigkeit von der Temperatur der abgelösten und durch Reibung erhitzten Kornteilchen berücksichtigt wird, ist die Erfindung nicht dem Lärm ausgesetzt, der sich in der Schiene fortsetzt. Der Versatz der Lichterfassungsmittel und Steuerungen vom Punkt zur Lichterfassung durch die Lichtleitfaser gewährleistet einen einwandfreien Schutz vor Temperaturschwankungen, Vibrationen, Staub und Lärm. Der Schutz vor Lichtbelastungen wird durch Verwendung einer Infrarotwellenlänge und eines Erfassungswinkels am Ende der Lichtleitfaser gewährleistet. Ein Schutz vor elektrischen Störeinflüssen wird durch die Anordnung des Sensors und der elektronischen Verarbeitungseinheit in einem kompakten Block erreicht.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung der Schleifscheibe (1) einer Schleifmaschine für Werkstücke, wie etwa Schienen, mit einer Vorrichtung (2) zum Tragen der Schleifscheibe (1), die in einem Traggestell (8, 9) zwischen einer Stellung, in welcher die Schleifscheibe (1) vom zu schleifenden Werkstück (6) beabstandet ist, und einer Stellung verstellbar ist, in welcher die Schleifscheibe (1) mit diesem Werkstück in Kontakt steht, und einer Vorrichtung (22) zum Erfassen des Kontakts der Schleifscheibe (1) mit dem Werkstück (6), die aus einer Vorrichtung zum Erfassen der bei diesem Kontakt erzeugten Funken gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung einen Funkendetektor (22) enthält, der nahe der Schleifscheibe (1) angeordnet ist und mit einem Lichtsensor (33) verbunden ist, der versetzt und an einer vor Störungen geschützten Stelle angeordnet ist, sowie einem Mittel (29) zum Übertragen des Lichts zwischen dem Detektor (22) und dem Sensor (33).
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (29) zum Übertragen der Lichtsignale aus einem Lichtwellenleiter gebildet sind.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (22) ein Erfassungsglied (23) enthält, das an einem Ende eines einen Kanal (25) begrenzenden Gliedes angeordnet ist, welcher Kanal sich in Richtung der Schleifscheibe (1) öffnet, und dass das Übertragungsmittel (29) mit dem Erfassungsglied (23) verbunden ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (22) einen Block (21) vorzugsweise aus Aluminium enthält, in dem der vorgenannte Kanal (25) in Form eines konischen Kanals ausgebildet ist, an dessen Boden das Erfassungsglied (23) angeordnet ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsglied (23) eine Tablette aus transparentem Material, vorzugsweise aus Plexiglas ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Kanals (25) einen Neigungswinkel (α) gegenüber der zu schleifenden Fläche des zu schleifenden Werkstücks (6) aufweist, wobei der Winkel so gewählt ist, dass er eine optimale Erfassung der Funken gewährleistet, und tangential zum Entstehungsort der Funken angeordnet ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (22) Mittel (31) zum Einblasen von Druckluft in den Detektorkanal (25) enthält, um das Eindringen von Staub und Schleifpartikel in den Kanal zu verhindern.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung ein Lichterfassungsglied, wie etwa eine Photodiode (33), enthält.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzplatte (20) zwischen Schleifscheibe und Sensorvorrichtung (33) angeordnet ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleiffläche der Schleifscheibe (1) einen geringen Neigungswinkel (α) aufweist, der einen quasipunktförmigen Kontakt der Schleischeibe (1) mit dem zu schleifenden Werkstück (6) gewährleistet, wobei der Detektor (22) tangential zur quasipunktförmigen Kontaktstelle angeordnet ist.