JP6856643B2 - タンピングツールのスクイーズシリンダ内の振動ピストンアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１または請求項５の上位概念部に記載の構成に基づく、軌道を突き固める方法およびタンピングユニットに関する。

欧州特許出願公開第１６５３００３号明細書において、この種のタンピングユニットが公知であり、このタンピングユニットでは、軌道を突き固めるために、複数のタンピングツールが対偶を成して相互に接近する方向に運動させられる。バラストを締め固めるためのこのスクイーズ運動は、液圧的に加圧可能なスクイーズシリンダを用いて行われる。線形のスクイーズ運動に、液圧的に振動が重畳され、これにより、バラストへの簡単な差し込みおよび改善された締固めが得られる。

そこで、本発明の課題は、液圧的な振動発生の改善が可能である、冒頭で述べた構成の方法およびタンピングユニットを提供することにある。

この課題は、本発明によれば、冒頭で述べた構成の方法およびタンピングユニットにおいて、請求項１または請求項５の特徴部に記載の構成によって解決される。

本発明による特徴の組合せにより、タンピングツールのスクイーズ運動に依存しない、振動発生に必要なパラメータの最適化が可能である。振動ピストンがばね質量系として作用する場合、特にエネルギ収支に関して改善が得られる。この種のエネルギ蓄積器により、それ自体振動の発生に必要な高い液圧的なエネルギ消費量を大幅に低減することが可能である。その結果として生じる別の利点は、騒音放射の低下に認められる。

本発明のその他の利点は、従属請求項および図面に関する記述から明らかである。

以下、本発明を、図示された実施の形態に基づいて詳説する。

軌道を突き固めるタンピングユニットを有するマルチプルタイタンパの概略側面図である。 スクイーズ用駆動装置を有するタンピングユニットの拡大図である。 本発明に従って構成されたスクイーズ用駆動装置の１つの形態を示す。 本発明に従って構成されたスクイーズ用駆動装置の１つの形態を示す。 本発明に従って構成されたスクイーズ用駆動装置の１つの形態を示す。 本発明に従って構成されたスクイーズ用駆動装置の１つの形態を示す。

図１において看取されるマルチプルタイタンパ１は、レール走行装置２により軌道３上を走行可能な機械フレーム４を有する。２つのレール走行装置２の間に、駆動装置５により高さ調整可能な、マクラギ７の下の突き固めを行うためのタンピングユニット６が配置されている。

図２に拡大して示すタンピングユニット６は、スクイーズ運動８時に対偶を成して旋回軸線９を中心に相互に接近する方向に運動可能な、下端１０においてタンピングツール１１と結合された複数のタンピングアーム１２を有する。これらのタンピングアーム１２は、上端１３において、それぞれ液圧式のスクイーズ用駆動装置１４と結合されており、スクイーズ用駆動装置１４は、線形のスクイーズ運動８を行うだけはなく、スクイーズ運動８に重畳される振動を発生させるようにも構成されている。両方のタンピングアーム１２およびスクイーズ用駆動装置１４は、駆動装置５によりユニットフレーム１５に対して相対的に高さ調整可能な１つの支持体１６に軸支されている。

図３〜図６に詳細に示すスクイーズ用駆動装置１４は、スクイーズシリンダ１８の軸線１７に沿って可動のスクイーズピストン１９と、スクイーズピストン１９と結合されたスクイーズピストンロッド２０とをそれぞれ有する。スクイーズピストン１９およびスクイーズピストンロッド２０は、線形のスクイーズ運動８を行うために、図示の形態では、液圧的にその都度左から右へ動かされる（これについては、弁２２または圧力制御弁２３を有する液圧管路２１を参照）。

各スクイーズ用駆動装置１４またはスクイーズシリンダ１８内に、スクイーズ運動８用に設けられたスクイーズピストン１９に対して追加的に、振動を発生させるように構成された振動ピストン２４が配置されている。振動ピストン２４は、図３および図４による両方の形態では、それぞれスクイーズピストン１９とスクイーズ用駆動装置１４のシリンダ底部２５との間に配置されている。

図３において看取されるように、振動ピストン２４と結合されたピストンロッド２６が、スクイーズシリンダ１８の軸線１７に沿った摺動のために、シリンダ底部２５に取り付けられたシリンダリング２７内に配置されている。シリンダリング２７の中空室２８には、軸線１７に対して平行に作用する力を及ぼすために、振動ピストン２４に接触しているエネルギ蓄積器２９、好適には機械的なばね３０が配置されている。

シリンダ底部２５と、シリンダリング２７と、振動ピストン２４のピストンロッド２６とにより形成された油チャンバ３１に、第１の振動運動３３を発生させるために液圧管路３２を介して高圧が加えられる。振動ピストン２４および／またはスクイーズピストン１９に、終端位置ダンパ３４が配置されている。

スクイーズピストン１９は、スクイーズピストンロッド２０とともに、弁２２の対応する位置と、スクイーズピストン１９と振動ピストン２４とで画成された油チャンバ４４の加圧とにより運動させられ、この運動によって、対偶を成して対向する両方のタンピングツール１１がスクイーズ運動８の範囲内で相互に接近する方向に案内される（図２）。この線形のスクイーズ運動に重畳された、一定の振幅を有する振動は、スクイーズピストン１９に依存せずに運動可能な振動ピストン２４によって発生される。終端位置ダンパ３４は、振動ピストン２４およびスクイーズピストン１９が衝突的に接触することを阻止する。

液圧管路３２を通って振動または第１の振動運動３３に用いられる体積流束が油チャンバ３１に供給される。その際、迅速に切り替わる弁３５によって、振動を発生させる。この弁３５は、インパルス状に高圧側を接続し、これにより、振動ピストン２４は右へ摺動し、機械的なばね３０が付勢される。

弁３５のゼロ位置では、貯蔵容器との接続が形成される。この位置では、浮動位置が実現される。そこでこれに続いて、ばね３０が振動ピストン２４を戻して（シリンダ底部２５の方向への運動を伴って）、作動油を貯蔵容器へ排出することができる。したがって、エネルギ蓄積器２９の役割を機械的なばね３０が担う（代替的に、エネルギ蓄積器２９をブラダアキュムレータまたはこれに類するものにより形成してもよい）。したがって、振動ピストン２４とばね３０とが、ばね質量系としてのエネルギ保持システム３６を形成する。理想的には、システム３６は、ばね質量振動体の共振周波数付近で作動させる。圧力制御弁２３により、スクイーズ運動に用いられるスクイーズ圧力ひいては動的な対応クッションが形成される。

既知の完全液圧式のスクイーズ用駆動装置に対する、本明細書に記載された構成の利点によれば、スクイーズピストン１９の運動に依存せずに振動運動が実行可能である。既知の液圧式の駆動装置では、スクイーズ運動と振動運動との重畳により、弁の構造サイズが不必要に増大し、重畳される振動の全ての体積流量が熱へ変換される程度に、体積流量が多くなることが広く知られている。これにより、エネルギ消費量が高くなってしまう。

さらに、突き固められるべきバラストの固まりが強い場合、既知の完全液圧式のシステムでは振動振幅を維持することができないことが知られている、または測定により証明されている（この欠点の回避は、構造サイズの増大によってしか可能ではない）。その理由は、システム内でエネルギを短時間蓄積することができないことにある。

既知の態様における上記の欠点に対して、本発明に係る駆動構想では、ばね質量系（ばね３０と振動ピストン２４とにより形成される）により、エネルギ蓄積器が提供される。これは、エネルギに関して、背景技術において知られた、タンピングツール振動を発生させるための偏心体駆動装置を有する、回転式のはずみ質量体の機能に相当する。さらに、好適には、スクイーズ運動を、振動の振動振幅に依存せずに実行することができる。その結果、スクイーズシリンダ１８に関する弁の簡単な構成が得られる。

図４の変化態様では、振動ピストン２４は、機械的なばね３０により、スクイーズピストン１９のピストン面３７と結合されている。この場合、ばね３０を省いてもよい。しかし、ばねを省略すると、振動を発生させるためにより高い液圧が必要となり、これにより効率が低下してしまう。

スクイーズピストン１９およびこれと結合されたスクイーズピストンロッド２０は、振動ピストン２４の第１の振動運動３３を発生させる振動インパルスを通過案内するための、好適には軸線１７に対して同軸に延在する孔３８を有する（図５、図６も参照）。弁３５によって振動を発生させ、その際、両方のピストン１９，２４は相互に離反する方向に運動させられる。スクイーズピストン１９のスクイーズ運動は、弁２２により作動され、油チャンバ４５（振動ピストン２４とシリンダ底部２５とで画成される）内で実行される。第２の（第１の振動運動とは逆向きの）振動運動は、同様に振動ピストン２４とばね３０とから構成されたエネルギ保持システム３６により作動される。

図５および図６による態様では、振動ピストン２４は、それぞれスクイーズピストンロッド２０を通過案内するための開口部４０を有するリング４１として構成されている。振動ピストン２４と結合された機械的なばね３０は、スクイーズピストン１９のピストンロッド側のピストン面４２（図５参照）に、またはスクイーズ用駆動装置１４のピストンロッド側のシリンダ底部４３（図６参照）に取り付けられている。振動発生は、図４の態様と同様に、振動ピストン２４とスクイーズピストン１９とで画成された、ばね３０を収容している油チャンバ４４内で行われる。

本発明の開ループまたは閉ループ式の制御は、簡単で丈夫なセンサにより行われ、閉ループまたは開ループ式の制御に必要な値は、モデル予測システム（観察者）により求められる。既知の簡単に測定することができる物理値または調整値から、観察される基準システムの非測定値が求められる。

Claims (17)

1. 軌道を突き固める方法であって、
   スクイーズシリンダ（１８）により対偶を成して相互に接近する方向にスクイーズ運動可能な複数のタンピングツール（１１）を用い、前記スクイーズシリンダ（１８）内で軸線（１７）に沿って運動可能なスクイーズピストン（１９）の線形の往復運動に振動が重畳される、方法において、
   前記往復運動と同方向の振動を、前記スクイーズシリンダ（１８）内に配置された、前記スクイーズピストン（１９）に依存せずに運動可能な振動ピストン（２４）により発生させることを特徴とする、方法。
2. 前記振動ピストン（２４）の振動運動を、前記振動ピストン（２４）とエネルギ蓄積器（２９）とから構成されたエネルギ保持システム（３６）を用いて補助することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 第１の振動運動（３３）を、前記振動ピストン（２４）に作用する圧力媒体インパルスにより発生させ、前記振動ピストン（２４）の運動により、該振動ピストン（２４）と結合された、エネルギ蓄積器（２９）として働く機械的なばね（３０）が消勢されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
4. 前記振動ピストン（２４）の戻しを、前記機械的なばね（３０）の戻し力により、第１の振動運動（３３）に対して逆方向に向けられた第２の振動運動で行うことを特徴とする、請求項３記載の方法。
5. 軌道を突き固めるタンピングユニットであって、スクイーズ運動（８）時に対偶を成して旋回軸線（９）を中心に相互に接近する方向に運動可能な、下端（１０）においてタンピングツール（１１）と結合された複数のタンピングアーム（１２）を備え、該タンピングアーム（１２）は、上端（１３）において、スクイーズ運動（８）を行うとともにスクイーズ運動（８）に重畳される振動を発生させるように構成された液圧式のスクイーズ用駆動装置（１４）と結合されている、タンピングユニットにおいて、
   前記スクイーズ用駆動装置（１４）のスクイーズシリンダ（１８）内に、スクイーズ運動（８）用に設けられたスクイーズピストン（１９）に対して追加的に、スクイーズ運動と同方向の振動を発生させるように構成された振動ピストン（２４）が配置されていることを特徴とする、タンピングユニット。
6. 前記振動ピストン（２４）は、前記スクイーズピストン（１９）と前記スクイーズ用駆動装置（１４）のシリンダ底部（２５）との間に配置されていることを特徴とする、請求項５記載のタンピングユニット。
7. 前記振動ピストン（２４）と結合されたピストンロッド（２６）が、前記スクイーズシリンダ（１８）の軸線（１７）に沿った摺動のために、前記シリンダ底部（２５）に取り付けられたシリンダリング（２７）内に配置されていることを特徴とする、請求項５または６記載のタンピングユニット。
8. 前記シリンダリング（２７）の中空室（２８）に、前記軸線（１７）に対して平行に作用する力を及ぼすために、前記振動ピストン（２４）に接触しているエネルギ蓄積器（２９）、好適には機械的なばね（３０）が配置されていることを特徴とする、請求項７記載のタンピングユニット。
9. 前記シリンダ底部（２５）と、前記シリンダリング（２７）と、前記振動ピストン（２４）の前記ピストンロッド（２６）とにより形成された油チャンバ（３１）に、第１の振動運動（３３）を発生させるために、液圧管路（３２）を介して高圧を加えることができることを特徴とする、請求項５から８までのいずれか１項記載のタンピングユニット。
10. 前記振動ピストン（２４）および／または前記スクイーズピストン（１９）に、終端位置ダンパ（３４）が配置されていることを特徴とする、請求項５から９までのいずれか１項記載のタンピングユニット。
11. 前記振動ピストン（２４）は、前記機械的なばね（３０）により、前記スクイーズピストン（１９）のピストン面（３７）と結合されていることを特徴とする、請求項５または６記載のタンピングユニット。
12. 前記スクイーズピストン（１９）と、該スクイーズピストン（１９）と結合されたスクイーズピストンロッド（２０）とは、前記振動ピストン（２４）の第１の振動運動（３３）を発生させる振動インパルスを通過案内するための、好適には前記軸線（１７）に対して同軸に延在する孔（３８）を有することを特徴とする、請求項１１記載のタンピングユニット。
13. 前記振動ピストン（２４）は、前記スクイーズピストンロッド（２０）を通過案内するための開口部（４０）を有するリング（４１）として構成されていることを特徴とする、請求項５記載のタンピングユニット。
14. 前記振動ピストン（２４）と結合された前記機械的なばね（３０）は、前記スクイーズピストン（１９）のピストンロッド側のピストン面（４２）に取り付けられていることを特徴とする、請求項５または１３記載のタンピングユニット。
15. 前記振動ピストン（２４）と結合された前記機械的なばね（３０）は、前記スクイーズ用駆動装置（１４）のピストンロッド側のシリンダ底部（４３）に取り付けられていることを特徴とする、請求項５または１３記載のタンピングユニット。
16. 振動を発生させるための圧力媒体インパルスを供給するために設けられた油チャンバ（４４）が、一方では前記スクイーズピストン（１９）により、他方では前記振動ピストン（２４）により画成されていることを特徴とする、請求項１１から１５までのいずれか１項記載のタンピングユニット。
17. 相互に接近する方向の前記タンピングツール（１１）のスクイーズ運動（８）用に設けられた油チャンバ（４５）が、前記振動ピストン（２４）と前記シリンダ底部（２５）とで画成されていることを特徴とする、請求項１１または１６のいずれか１項記載のタンピングユニット。

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