Stopfaggregat zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises Gebiet der Technik

[01 ] Die Erfindung betrifft ein Stopfaggregat zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises, mit einem absenkbaren Werkzeugträger und

gegenüberliegenden Stopfwerkzeugen, wobei jedes Stopfwerkzeug über einen Schwenkarm mit einem Beistellantrieb zur Erzeugung einer

Beistellbewegung und mit einem elektrischen Vibrationsantrieb zur

Erzeugung einer Vibrationsbewegung verbunden ist.

Stand der Technik

[02] Stopfaggregate zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises sind bereits vielfach bekannt. Dabei wird eine Vibrationsbewegung mittels eines Exzenterantriebs erzeugt. Dieser umfasst eine rotierbare Exzenterwelle, an der Beistellantriebe zur Übertragung der Schwingungen auf die

Stopfpickel angelenkt sind.

[03] Aus DE 24 17 062 A1 ist ein Stopfaggregat bekannt, bei dem zur

Vibrationserzeugung exzentrische Lagerbüchsen in den Schwenkarmen der Stopfpickel angeordnet sind. Über einen Kettentrieb wird von einer durch einen elektrischen Motor angetriebenen Antriebswelle eine Drehbewegung auf die exzentrischen Lagerbüchsen übertragen.

Zusammenfassung der Erfindung

[04] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Stopfaggregat der

eingangs genannten Art eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben.

[05] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Stopfaggregat gemäß Anspruch 1 . Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

[06] Die Erfindung sieht vor, dass der elektrische Vibrationsantrieb eine

Exzenterwelle umfasst, die gemeinsam mit einem Rotor eines Elektromotors lediglich in einem Exzentergehäuse gelagert ist und dass ein Stator des Elektromotors mit einem Motorgehäuse an dem Exzentergehäuse

angeflanscht ist. Der klare Vorteil liegt hier in der Kompaktheit und kleinen Bauform des Stopfaggregates. Durch den Entfall einer eigenen

Motorlagerung weist das Motorgehäuse eine besonders geringe Bautiefe auf. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist auch kein Getriebe vorgesehen, wodurch ein hoher Wirkungsgrad und eine hohe Standfestigkeit des Antriebs erreicht werden.

[07] Zudem fungiert der Rotor des Elektromotors als Schwungmasse, wodurch ein separates Schwungrad entfallen kann. Mittels der Schwungmasse wird während eines Vibrationsschwingzyklus kinetische Energie

zwischengespeichert, wodurch die Vibrationserzeugung insgesamt einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Als weiteren Vorteil erlaubt der Einsatz des Elektromotors direkt an der Exzenterwelle eine besonders schnelle Änderung der Vibrationsfrequenz. Auf diese Weise kann die Frequenz während eines Stopfzyklus laufend angepasst werden. Beispielsweise wird die Frequenz beim Eindringen in ein Schotterbett erhöht und bei gehobenem

Stopfaggregat reduziert oder abgestellt.

[08] Dabei ist es sinnvoll, wenn der Elektromotor ein als Innenläufer ausgebildeter Torquemotor ist. Torquemotoren weisen sehr hohe Drehmomente bei relativ kleinen Drehzahlen auf. Das große Antriebsmoment von Torquemotoren ermöglicht große Beschleunigungen. Die daraus resultierende große

Dynamik des Systems wirkt sich positiv auf das sich in eine Schotterbettung mit seinen Stopfpickeln eingetauchte Stopfaggregat aus. Im Torquemotor kommt es praktisch zu keinem Verschleiß, was sich positiv auf die Wartung des Stopfaggregates auswirkt.

[09] Ein weiteres vorteilhaftes Detail der Erfindung ist eine dem Elektromotor

zugeordnete Wasserkühlung. Dadurch wird die durch den Elektromotor im Betrieb entstehende Wärme schnellstmöglich abgeführt. Dabei ist der Elektromotor samt Wasserkühlung gekapselt ausgeführt, sodass kein beim Stopfen entstehender Staub ins Innere des Motors gelangen kann.

[10] In einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung ist vorgesehen, dass an einem dem Motorgehäuse zugewandten Ende der Exzenterwelle eine formschlüssige Verbindung mit dem Rotor vorgesehen ist. Dadurch ist eine zuverlässige Kraftübertragung gewährleistet.

[1 1 ] Eine weiterführende Variante sieht vor, dass die formschlüssige Verbindung als Außenverzahnung der Exzenterwelle und Innenverzahnung einer mit dem Rotor verbundenen Buchse ausgebildet ist. Durch das Ineinandergreifen zweier Verbindungspartner (Exzenterwelle, Rotor) ist eine dauerhafte stabile Kraftübertragung sichergestellt. Es erfolgt eine gleichmäßige Übertragung des Drehmoments über die Zahnflanken der Vielfach-Mitnehmerverbindung. Bei Wartungs- und Reparaturarbeiten wird die Innenverzahnung des Rotors einfach von der Außenverzahnung der Exzenterwelle abgezogen. Eine einfache Montage erfolgt in umgekehrter Weise.

[12] Bei einer anderen weiterführenden Variante ist die formschlüssige

Verbindung als Schraubverbindung ausgebildet. Einerseits ist damit eine sichere Übertragung des Drehmoments gegeben und andererseits können bereits mit einfachen Werkzeugen Wartungsarbeiten vor Ort vorgenommen werden.

[13] Vorteilhafterweise ist das Motorgehäuse an einer Durchführung der

Exzenterwelle gegenüber dem Exzentergehäuse mittels eines Dichtrings abgedichtet. Damit wird ein Eindringen eines sich gegebenenfalls im

Exzentergehäuse befindlichen Schmieröls in das Motorgehäuse dauerhaft verhindert.

[14] Zudem ist es von Vorteil, wenn das Motorgehäuse mittels einer Zentrierung gegenüber dem Exzentergehäuse positioniert ist. Dadurch muss das

Motorgehäuse gegenüber dem Exzentergehäuse nicht erst ausgerichtet werden, um einen gleichmäßigen Luftspalt zwischen Rotor und Stator zu bilden.

[15] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung weist die Exzenterwelle mehrere exzentrische Abschnitte auf, wobei den gegenüberliegenden

Stopfwerkzeugen unterschiedliche exzentrische Abschnitte zugeordnet sind. Dadurch wird eine günstige gegengleiche Vibrationsschwingung an den gegenüberliegenden Stopfwerkzeugen erreicht.

[16] Eine andere vorteilhafte Ausbildung sieht vor, dass die Exzenterwelle einen exzentrischen Abschnitt aufweist, auf dem ein Übertragungselement zur Übertragung der Vibrationsbewegung gelagert ist. An dem

Übertragungselement sind dann beide Beistellantriebe zur Übertragung der Vibrationsschwingung angeordnet. Eine derartige Anordnung ermöglicht auf einfache Weise eine Veränderung einer übertragenen Vibrationsamplitude. Mit einem als Pleuel ausgebildeten Übertragungselement kann das

Exzentergehäuse auf einfache Weise abgedichtet werden, wodurch auf einfache Weise eine Tauchölschmierung realisierbar ist. Zudem werden die bewegten Massen am Stopfaggregat reduziert und somit eine

Lärmreduktion erreicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[17] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer

Darstellung:

Fig. 1 Frontansicht Stopfaggregat

Fig. 2 Seitenansicht Stopfaggregat

Fig. 3 Detailansicht Exzentergehäuse und Motorgehäuse

Fig. 4 Detailansicht Motorgehäuse

Beschreibung der Ausführungsformen

[18] Fig.1 zeigt ein vereinfacht dargestelltes Stopfaggregat 1 zum Unterstopfen von Schwellen 2 eines Gleises 3 mit einem absenkbaren Werkzeugträger 4 und Paaren von zwei gegenüberliegenden Stopfwerkzeugen 5. Jedes Stopfwerkzeug 5 ist über einen Schwenkarm 6 und einen Beistellantrieb 7 mit einem elektrischen Vibrationsantrieb 8 verbunden. Der jeweilige

Schwenkarm 6 weist eine obere Schwenkachse 9 auf, auf der der

Beistellantrieb 7 gelagert ist. Um eine untere Schwenkachse 10 ist der jeweilige Schwenkarm 6 drehbar auf dem Werkzeugträger 4 gelagert. Ein solches Stopfaggregat 1 ist für den Einbau in eine Gleis 3 verfahrbare Gleisstopfmaschine bzw. einen Stopfsatelliten vorgesehen.

[19] In Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Stopfaggregats 1 dargestellt, wobei sich dieses in einer abgesenkten Position befindet. Der Vibrationsantrieb 8 des Stopfaggregats 1 umfasst einen Elektromotor 22 mit einem Motorgehäuse 1 1 , das an der Stirnseite eines Exzentergehäuses 12 befestigt ist.

[20] In Fig. 3 ist eine Detailansicht des elektrischen Vibrationsantriebes 8 samt

Exzentergehäuse 12 und Motorgehäuse 1 1 dargestellt. Im Exzentergehäuse 12 ist mittels Wälzlager 13 eine Exzenterwelle 14 drehbar gelagert. Auf der Exzenterwelle 14 sind die als Hydraulikzylinder 1 5, 16 ausgebildeten Beistellantriebe 7 gelagert. Auch hier kommen vorteilhafterweise Wälzlager zum Einsatz. Die Lagerung der Exzenterwelle 14 ist dabei ausreichend genau und stabil, um auch als einzige Lagerung eines Rotors 21 des Elektromotors 22 zu fungieren.

[21 ] In der dargestellten Ausführungsform weist die Exzenterwelle 14 zwei

Exzenter 17, 18 auf. Am ersten Exzenter 17 ist der erste Hydraulikzylinder 1 5 gelagert. Zur symmetrischen Kraftübertragung ist der zweite Exzenter 18 in zwei Abschnitte beidseits des ersten Exzenters 17 aufgeteilt. An diesem zweiten Exzenter 18 ist der zweite Hydraulikzylinder 16 mittels eines gabelförmigen Anschlusses gelagert.

[22] Bei einer nicht dargestellten alternativen Ausführung ist lediglich ein

Exzenter vorgesehen, auf dem ein Übertragungselement in Form eines Pleuels angeordnet ist. Damit wird beispielsweise eine nach oben unten gerichtete Vibrationsbewegung erzeugt, die auf schräg angeordnete Beistellantriebe 7 übertragen wird. Die Stellung der Beistellantriebe 7 in Bezug auf das Übertragungselement bestimmt dabei die auf die

Stopfwerkzeuge 5 übertragene Vibrationsamplitude.

[23] Das Exzentergehäuse 12 ist mittels eines Dichtrings 19 gegenüber dem

Motorgehäuse 1 1 abgedichtet. An einem dem Motorgehäuse 1 1

zugewandten Ende 20 der Exzenterwelle 14 ist der Rotor 21 des

Elektromotors 22 angeordnet und formschlüssig mit der Exzenterwelle 14 verbunden. Die in Fig. 3 dargestellte formschlüssige Verbindung 23 ist als Schraubenverbindung ausgeführt, wobei der Rotor 21 mittels einer

Zentrierung an der Exzenterwelle 14 positioniert ist.

[24] Der Elektromotor 22 ist als Torquemotor ausgebildet. Die Dimensionierung ist dabei an die Ausführungsform des Stopfaggregats anpassbar. Bei gleichbleibendem Nenn-Drehmoment kann beispielsweise bei erweitertem Durchmesser die Bautiefe des Motors 22 reduziert werden. Damit ist auch die Wirkung des Rotors 21 als Schwungmasse optimierbar. Die kompakte Bauweise wird zudem durch das Entfallen einer separaten Lagerung für den Rotor 21 erreicht.

[25] Innerhalb des Motorgehäuses 1 1 ist ein Stator 24 des Elektromotors 22

angeordnet. Wichtig ist eine genaue Ausrichtung des Stators 24 gegenüber dem Rotor 21 , um sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung einen gleichmäßigen Luftspalt sicherzustellen. Dies wird auf einfache Weise mittels einer Zentrierung 25 des Motorgehäuses 1 1 gegenüber dem

Exzentergehäuse 12 erreicht.

[26] Optional kann die Exzenterwelle 14 an einer dem Motorgehäuse 1 1

abgewandten Seite eine zusätzliche Schwungscheibe 26 aufweisen, um die Schwungmasse bei Bedarf weiter zu erhöhen. Zudem kann auf der

Exzenterwelle 14 ein Drehgeber 27 zur Positionserkennung angeordnet sein.

[27] Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des am Exzentergehäuse 12 angeflanschten Motorgehäuses 1 1 eines als Torquemotor ausgeführten Elektromotors 22. Hier ist die formschlüssige Verbindung 23 als

Außenverzahnung der Exzenterwelle 14 und Innenverzahnung einer mit dem Rotor 21 verbundenen Buchse ausgebildet.

[28] Der Torquemotor weist eine geringe Bautiefe auf, welche sich positiv auf eine Einbaubreite des gesamten Stopfaggregates 1 auswirkt. Diese Bauform erlaubt eine besonders genaue Zentrierung des Rotors 21 gegenüber der Exzenterwelle 14 und des Motorgehäuses 1 1 samt Stator 24 gegenüber dem Exzentergehäuse 12.

[29] Das Motorgehäuse 1 1 ist in sich und gegenüber dem Exzentergehäuse

abgedichtet, um eine Verschmutzung des Rotors 21 und des Stators 24 auszuschließen. Ein mittels Schrauben befestigter Deckel 30 des

Motorgehäuses 1 1 ermöglicht eine rasche Inspektion des Elektromotors 22.

[30] Rund um das Motorgehäuse 1 1 sind Kühlkanäle 28 für eine

Flüssigkeitskühlung angeordnet. Eine zusätzliche Kühlung bewirken rund um die Kühlkanäle 28 angeordnete Kühlrippen 29. Mittels einer nicht

dargestellten Pumpe wird laufend Kühlflüssigkeit durch die Kühlkanäle 28 geleitet, um die im Betrieb entstehende Wärme abzuführen. Damit wird auch bei hohen Außentemperaturen und starker Sonneneinstrahlung ein Überhitzen des Elektromotors 22 zuverlässig verhindert.