用于切穿轨道的铁轨的研磨切割机及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求德国实用新型申请DE 20 2019 103 132.8的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于切穿轨道的铁轨的研磨切割机和方法。

背景技术

从现有技术中已知用于切穿轨道的铁轨的带有直接驱动器的研磨切割机。这种研磨切割机具有液压驱动器，该液压驱动器与切割盘的轴主动连接。已知的研磨切割机的生产和维护很复杂。

EP 3 216 567 A1公开了一种盘式切割机，其中切割盘由电驱动马达驱动旋转。电驱动马达通过驱动轴直接联接到切割盘支架。切割盘或切割盘支架的旋转轴线与驱动马达的驱动轴线同轴地延伸或平行于驱动轴线偏移。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单的研磨切割机，其允许以可靠、有效、用户友好和低维护的方式切穿轨道的铁轨。

该目的通过具有权利要求1的特征的研磨切割机来实现。根据本发明的研磨切割机包括作为驱动器的电驱动马达。该电驱动马达具有驱动轴和驱动轴线，其中驱动轴直接联接到切割盘支架。由于驱动轴线和切割盘支架的旋转轴线对准，因此在驱动轴和切割盘支架之间实现了简单的力传递。对准或一致意味着旋转轴线与驱动轴线同轴或相同。特别地，电驱动马达是无刷电动马达。

由于使用了电驱动马达，因此与液压驱动器相比，不需要在研磨切割机中装配附加元件、诸如液压管路、喷嘴或阀。省略这些附加元件同时消除了例如由温度变化后的粘度变化引起的泄漏和间隙损失的问题。

附加元件的减少具有进一步的优点，即：研磨切割机具有更低的能量损失并因此具有更高的效率。特别地，研磨切割机的效率超过90％，特别地超过95％，有利地超过99％。因此，由于电驱动马达的存在，研磨切割机也具有更低的能耗。同时，由于省略了附加元件，因此研磨切割机包括更少的部件、特别是更少的磨损部件，由此可以显著降低维护复杂性和维护成本并且可以延长各个维护间隔之间的时间。同时，研磨切割机的整体重量更轻。

此外，电驱动马达的使用消除了影响已知研磨切割机的问题，即已知研磨切割机经常受到压力和运动波动的影响，从而发生切换冲击和不均匀运动。这避免了切割盘的倾斜，同时保证能够以可靠和高效的方式切穿铁轨。

驱动轴线与旋转轴线同轴地延伸。因为驱动器的最大横向范围至多等于用于将切割盘固定到切割盘支架的至少一个夹紧元件的直径，所以避免了驱动器或其壳体突出到切割盘的切割区域中并减少了切割区域。因此，这保证了其直径由于在铁轨的切穿期间的磨损而连续减小的切割盘得到最佳利用。换句话说，切割深度没有限制。驱动器的最大横向范围尤其通过电驱动马达的高功率密度P

优选地，研磨切割机配置成使用具有最大标称直径D

优选地，驱动器包括电驱动马达和壳体，电驱动马达布置在并且特别地安装在该壳体中。电驱动马达包括定子和转子。驱动轴连接到转子或者是转子的一部分。优选地，定子界定出供布置转子的内部空间。转子因此形成内部转子。转子优选地包括永磁体。永磁体特别地附接到驱动轴上。定子优选地包括电磁体。

电驱动马达具有高功率密度或高比功率P

由于驱动器的直接联接，因此可以在很大程度上省略传动元件的使用并将它们的数量减少到最少。因此，不再需要使用诸如齿轮机构或皮带之类的可调节或环形传动元件，这是因为扭矩通过驱动轴直接从驱动器传递到切割盘支架。

由于驱动器与切割盘支架的直接联接，因此必须将驱动器布置在切割盘或切割盘支架的旋转轴线的区域中。这具有如下优点，即：研磨切割机具有最佳的重量分布，这是因为研磨切割机的重心在旋转轴线的方向上移位。这允许以可靠、高效且同时用户友好的方式切穿轨道的铁轨。

术语“直接联接”尤其意味着尽可能避免传动元件，或将这些传动元件减少到最小。此外，该术语包括切割盘支架与驱动轴的尤其间接或直接相互啮合、尤其是间接或直接接触。

术语“直接联接”尤其排除了使用呈皮带或链条形式的环形传动元件，以及排除了使用齿轮机构、特别是允许设置不同平移比的可调节齿轮。

有利地，在驱动轴和切割盘支架之间形成平移比n，其中特别地n＝1。n＝1的平移比意味着电驱动马达配置成具有切割盘的旋转速度。平移比n是固定的，即不能改变或调整。

切割盘在此通过至少一个夹紧元件与切割盘支架主动连接，由此切割盘支架的旋转引起切割盘的旋转。该至少一个夹紧元件用于将切割盘固定到切割盘支架上。特别地，可能的是，该至少一个夹紧元件直接附接到切割盘支架上，并且切割盘附接到或夹紧到该至少一个夹紧元件上。因此，切割盘通过该至少一个夹紧元件间接地与切割盘支架主动连接。然而，该至少一个夹紧元件也可以配置成使得切割盘可以由此直接附接到切割盘支架上。有利地，该至少一个夹紧元件通过夹紧元件支架附接到切割盘支架上。

有利的实施例包括第一夹紧元件和第二夹紧元件。切割盘可以通过夹紧附接在第一夹紧元件和第二夹紧元件之间。第一夹紧元件和第二夹紧元件包括例如从旋转轴线开始沿它们各自的外边缘的方向的变形，该变形朝向切割盘延伸并且具有回弹性。这允许通过该至少一个夹紧元件以减振方式附接不同厚度的夹紧盘。

可能的是，除了该至少一个夹紧元件之外，还设置有其他元件，所述其他元件布置在切割盘支架和该至少一个夹紧元件之间和/或布置在该至少一个夹紧元件和切割盘之间。

基体限定出基体平面G，该基体平面G延伸穿过基体并垂直于旋转轴线。基体平面G限定了基体的彼此相对的第一侧和第二侧。

有利地，研磨切割机包括用于控制驱动器的控制单元，其中，通过控制单元，尤其可以设置驱动器的两个不同的旋转方向。

研磨切割机用于手动引导铁轨的切穿。

根据权利要求2所述的砂轮切割机允许对铁轨进行可靠、有效和低维护的切穿。成形为一体意味着切割盘支架和驱动轴结合在一起并且不可分离地连接在一起。驱动轴和切割盘支架相应地形成公共轴。因此，驱动扭矩仅通过轴传递到该至少一个夹紧元件并因此传递到切割盘。这具有以下优点，即：装配在砂轮切割机中的部件较少、尤其是磨损部件较少。

根据权利要求3所述的砂轮切割机允许对铁轨进行有效且低维护的切穿。两件式设计的优点是切割盘支架和驱动轴可以单独更换。两件式成形意味着驱动轴和切割盘支架是独立的元件。驱动轴和切割盘支架在接合区域处直接或间接地主动连接在一起。特别地，驱动轴和切割盘支架可以在接合区域中具有齿部。驱动轴和切割盘支架通过该齿部形成直接接触。驱动轴和切割盘支架旋转固定地连接在一起。

驱动轴和切割盘支架优选地在接合区域处通过防扭转的连接以旋转固定或形状配合的方式主动连接在一起。有利地，驱动轴和切割盘支架之间的直接主动连接可以以形状配合的方式配置。特别地，在接合区域处，驱动轴可以形成为具有内齿部的空心轴，而切割盘支架具有外齿部，该外齿部直接接合在形成为空心轴的驱动轴的内齿部中。还可能的是，切割盘支架在接合区域中形成为空心轴并且具有内齿部，其中驱动轴具有外齿部，该外齿部接合在形成为空心轴的切割盘支架的内齿部中。替代地，驱动轴和切割盘支架之间的主动连接可以通过连接部件(例如导向键)形成。

根据权利要求4所述的研磨切割机允许对铁轨进行特别可靠和有效的切穿。有利地，驱动器包括壳体，驱动器可以借助该壳体经由固定装置固定到基体的固定区域。有利地，阻尼元件布置在壳体和固定区域之间，这减少了从驱动器到基体的振动传递。固定区域特别地布置在基体的第一侧上，基体的该第一侧与基体的第二侧相对，切割盘布置在该第二侧上或者可以固定在该第二侧上。固定区域尤其具有小于基体的最大宽度B的宽度b。因此，驱动器布置得更靠近基体，这抵消了研磨切割机的重心在第一侧的方向上的移位。特别地，对于固定区域的宽度b，,b≤0.3·B，特别是b≤0.2·B，有利地b≤0.1·B/或b≥0.05·B。优选地，基体平面G垂直于旋转轴线穿过基体延伸。基体平面G尤其延伸穿过固定区域。基体平面G限定出基体的第一侧和第二侧。驱动器优选地布置在第一侧上，而切割盘可以附接到第二侧上的切割盘支架上。

根据权利要求5所述的研磨切割机允许对铁轨进行有效且用户友好的切穿。因为第二轴承布置在壳体外部和基体中、特别是布置在固定区域上，所以驱动器布置得更靠近基体平面，这抵消了砂轮切割机的重心在第一侧的方向上的移位。

根据权利要求6所述的研磨切割机允许对铁轨进行特别有效且低维护的切穿。由于第一轴承和第二轴承布置在驱动器的壳体内，因此保证了驱动器的更换快捷方便。此外，在切割铁轨时产生的力通过驱动器的壳体传递到基体上。

根据权利要求7所述的研磨切割机允许对铁轨进行特别可靠和有效的切穿。无刷电动马达几乎不需要维护。由于采用了无刷电动马达，因此可以保证驱动器具有小的横向范围E，并且因此具有显著更高的功率密度或比功率P

根据权利要求8所述的研磨切割机允许对铁轨进行特别可靠和有效的切穿。功率密度P

根据权利要求9所述的研磨切割机允许对铁轨进行特别可靠和有效的切穿。至少一个温度传感器用于确定在运行期间驱动器和/或控制单元的温度。该至少一个所确定的温度用于在铁轨的切穿期间避免研磨切割机、特别是驱动器或电驱动马达和/或控制单元的过热。优选地，温度传感器布置在驱动器上、特别是布置在壳体内部。温度传感器尤其布置在电驱动马达上。附加地或替代地，温度传感器优选地布置在控制单元上。相应的温度传感器尤其与警告元件和/或控制单元信号连接。如果驱动器和/或控制单元的临界温度通过相应的温度传感器确定，则可以采取至少一种对策。可能的对策是例如启动警告元件以警告操作者、和/或降低电驱动马达的消耗功率或输出(abgebbaren)功率、和/或关闭电驱动马达。

根据权利要求10所述的研磨切割机允许对铁轨进行特别可靠和有效的切穿。因为控制单元根据所确定的温度致动驱动器或电驱动马达，所以可以实现简单的温度监控。如果温度传感器确定了温度超过临界温度或温度极限值，则可以通过控制单元启动至少一种对策。可能的对策例如是启动警告元件以警告操作者、降低电驱动马达的消耗功率或输出功率、和/或关闭电驱动马达。该至少一种对策暂时有效。

根据权利要求11所述的研磨切割机允许对铁轨进行特别可靠和有效的切穿。如果所确定的温度超过第一温度极限值T

如果超过第二温度极限值T

当切穿铁轨时，控制单元优选地配置成使得电驱动马达至少暂时以功率P

根据权利要求12所述的研磨切割机保证了铁轨的可靠且有效的切穿。冷却系统特别地配置成产生冷却流体的运动的主动冷却系统。优选地，冷却系统包括至少一个可以被驱动或被驱动的冷却元件。该至少一个冷却元件尤其用于产生冷却流体的运动。优选地，该至少一个冷却元件包括风扇叶轮。风扇叶轮尤其产生用于冷却驱动器或电驱动马达和/或控制单元的空气流。该至少一个冷却元件可以通过电驱动马达和/或通过其自身的驱动马达驱动。优选地，该至少一个冷却元件附接到电驱动马达的驱动轴线上和/或附接到切割盘支架上。优选地，该至少一个冷却元件与驱动轴线或旋转轴线同心地布置在电驱动马达的面向切割盘的一侧上和/或布置在电驱动马达的背离切割盘的一侧上。优选地，研磨切割机包括具有风扇叶轮和相关联的驱动马达的风扇、特别是轴流式风扇。风扇例如布置在基体上用于冷却控制单元和/或用于冷却驱动器，和/或布置在控制单元上和/或布置在驱动器上。

本发明的目的还在于提供一种用于切穿轨道的铁轨的简单、可靠、用户友好且有效的方法。

该目的通过具有权利要求13的特征的方法实现。根据本发明的方法的优点对应于根据本发明的研磨切割机的优点，如已经描述的那样。根据本发明的方法可以特别地通过结合根据本发明的研磨切割机已经描述的至少一个特征来改进。当切穿铁轨时，电驱动马达优选地至少暂时以功率P

附图说明

本发明的其他特征、优点和细节从以下几个示例性实施例的描述中得出。附图示出了：

图1是根据第一示例性实施例的研磨切割机的立体图；

图2是图1中研磨切割机的俯视图；

图3是图1中研磨切割机的侧视图；

图4是图1中研磨切割机的后视图；

图5沿图2中V-V线穿过研磨切割机的截面图；

图6是根据第二示例性实施例的研磨切割机的截面图；

图7是根据第三示例性实施例的研磨切割机的侧视图；

图8沿图7中的切割线VIII-VIII穿过研磨切割机的截面图；以及

图9沿图7中的切割线IX-IX穿过研磨切割机的截面图。

具体实施方式

图1至图5示出了根据第一示例性实施例的研磨切割机1。研磨切割机1用于切穿轨道的铁轨。为了清楚起见，图中未绘出轨道。

图1至图4示出了包括基体2、带有驱动轴线A

基体2具有用于保持和手动引导研磨切割机1的可枢转手柄8。基体2限定了穿过基体2并垂直于旋转轴线A

驱动器4具有壳体9。通过该壳体9，驱动器4通过固定装置17在固定区域16中固定到基体2上。固定装置17尤其在图5中可见。与基体2的最大宽度B相比，固定区域16具有明显更小的宽度b。对于宽度b，b≤0.1·B。因为固定区域16具有如此小的宽度b，因此驱动器4布置成基本上更靠近基体2，这抵消了研磨切割机1的重心在第一侧G

为了控制火花发射并保护操作者，火花保护装置7布置在基体2上并部分地包围切割盘5。

图5示出了沿着图2中的切割线VV穿过研磨切割机1的截面图。在所示的示例性实施例中，切割盘5通过第一夹紧元件13a和第二夹紧元件13b布置在切割盘支架3上。夹紧元件13a和13b均具有相同的直径D。因此，切割盘5在切割盘支架3上布置在两个夹紧元件13a和13b之间并附接到其上。

火花保护装置7和夹紧元件13a和13b限定了切割区域6，该切割区域6形成在切割盘5的未被火花保护装置7或第一夹紧元件13a或第二夹紧元件13b包围的区域上。切割区域6是切割盘5在切割过程中接触或可能接触铁轨(未示出)的区域。切割区域6形成对称平面S

第二夹紧元件13b具有通道开口，可以通过该通道开口将第二夹紧元件13b推到切割盘支架3上并且因此靠在切割盘支架3的止挡件20上。

为了附接第一夹紧元件13a并因此将切割盘5附接在第一夹紧元件13a和第二夹紧元件13b之间，切割盘支架3具有带有内螺纹的轴向孔19，呈带外螺纹的螺钉形式的夹紧元件支架18可以插入该轴向孔19中。为此，第一夹紧元件13a具有通道开口。夹紧元件支架18的螺纹部分可以穿过该通道开口。第一夹紧元件13a在夹紧元件支架18拧入之后通过夹紧元件支架18固定到切割盘支架3的端部21。

夹紧元件13a和13b配置成使得它们通过夹紧来附接切割盘5，由此在切割盘支架3旋转时，切割盘5通过这两个夹紧元件旋转。在所示的示例性实施例中，夹紧元件13a和13b均配置成从旋转轴线A

带有驱动轴10的电驱动马达15布置在驱动器4的壳体9中。在所示的示例性实施例中，电驱动马达15配置成无刷电动马达。电驱动马达15具有转子，该转子包括驱动轴10和布置在驱动轴10上的永磁体。电驱动马达15还包括具有若干电磁体的定子。图中未详细示出永磁体和电磁体。电驱动马达15的功率密度P

在所示的示例性实施例中，驱动器4具有最大横向范围E，该最大横向范围E等于夹紧元件13a和13b的直径D。在对称平面S

在所示的示例性实施例中，驱动轴10通过第一轴承11安装在驱动器4的壳体9上，而切割盘支架3通过第二轴承12安装在基体2的固定区域16中。研磨切割机1包括用于致动驱动器4的控制单元26。

在所示的示例性实施例中，驱动器4的驱动轴10在接合区域23中配置成空心轴，并且具有用于接纳切割盘支架3的接纳开口。驱动轴10通过形状配合借助于导向键14连接到切割盘支架3，由此驱动器4通过驱动轴10直接联接到切割盘支架3。因此，在驱动轴10旋转时，切割盘支架3也旋转。切割盘支架3限定了旋转轴线A

研磨切割机1的功能如下：

首先，切割盘5通过夹紧元件13a和13b安装在切割盘支架3上。为此，第二夹紧元件13b被推到切割盘支架3上并支承在止挡件20上。然后切割盘5被推到切割盘支架3上。然后通过夹紧元件支架18将第一夹紧元件13a固定到切割盘支架3上，由此切割盘5被夹紧在两个夹紧元件13a和13b之间。以这种方式，切割盘5与切割盘支架3主动连接。驱动轴10由控制单元26设置成旋转，控制单元26用于控制驱动器4。因为驱动轴10通过导向键14直接联接到切割盘支架3，所以驱动轴10的旋转运动直接传递到切割盘支架3。由于切割盘5通过夹紧元件13a和13b与切割盘支架3主动连接，因此切割盘支架3的旋转运动传递到切割盘5。在切割过程中，切割盘5连续磨损，从而减小了切割盘5的直径。因为驱动器4的最大横向范围E至多等于夹紧元件13a和13b的直径D，所以有效切割区域6延伸达至夹紧元件13a和13b。

电驱动马达15可以通过控制单元26在不同的旋转方向上被驱动旋转。旋转方向可以手动和/或自动设置。旋转方向例如通过至少一个控制开关、优选通过相应的控制开关设置，和/或例如通过传感器根据研磨切割机1的保持位置自动设置。

参考图6，描述了研磨切割机1的第二示例性实施例。在第二示例性实施例中，切割盘支架3与驱动轴10形成为一体。切割盘支架3和驱动轴10因此形成公共轴24。因此，驱动器4的扭矩通过公共轴24传递到第一夹紧元件13a和第二夹紧元件13b，并因此传递到切割盘5。第一轴承11和第二轴承12支撑在壳体9上。关于进一步的结构和进一步的功能，参考前面的示例性实施例。

下面参照图7至图9描述本发明的第三示例性实施例。基体2形成得非常紧凑。在基体2上固定地布置有第一手柄8。此外，在基体2上还布置有第二手柄8'。第二手柄8'形成为圆柱状并相互间隔开且平行地延伸。第二手柄8'相对于第一手柄8在基体2的背离驱动器4的一侧上基本上垂直于驱动轴线A

电驱动马达15布置在壳体9中。壳体9配置成两部分。壳体9包括罐状的第一壳体部件28和盖状的第二壳体部件29。第一轴承11安装在第一壳体部件28中，而第二轴承12安装在第二壳体部件29中。第二壳体部件29附接在固定区域16中并且可释放地连接到第一壳体部件28。驱动轴10一体地连接到切割盘支架3。驱动轴线A

驱动马达15配置成无刷电动马达。驱动马达15包括相对于壳体9旋转固定地布置的定子。定子30以通常的方式包括电磁体(未详细示出)。定子30包围并界定出供布置转子31的内部空间。转子31以通常的方式包括永磁体31'和驱动轴10。永磁体31'附接到(例如结合到)驱动轴10上。转子31可以通过定子30绕驱动轴线A

研磨切割机1包括第一温度传感器32，该第一温度传感器32在壳体9内布置在电驱动马达15上。第一温度传感器32与控制单元26信号连接，并且向其控制单元26传输电驱动马达15的第一温度T

在控制单元26中，预定义第一温度极限值T

研磨切割机1包括用于冷却驱动器4和/或控制单元26的主动冷却系统34。主动冷却系统34使冷却介质L移动。在本示例性实施例中，冷却介质L是空气。冷却系统34包括流入通道35、风扇叶轮36和流出通道37。风扇叶轮36在电驱动马达15和第二夹紧元件13b之间附接到公共轴24上，并且可以借助于电驱动马达15被驱动旋转。风扇叶轮36例如与第二夹紧元件13b形成为一体。流入通道35的横截面形成为L形的。流入通道35首先在驱动轴线A

电驱动马达15可以通过控制单元26沿第一旋转方向d

在切割铁轨时，研磨切割机1以高于额定功率P的功率P

如果研磨切割机1由于重复的切割过程而被大程度地加热，则通过温度监控来保证研磨切割机1的安全操作。如果温度T

一般来说：

研磨切割机1可以通过能量供应连接装置连接到外部能量供应单元，和/或可以包括其自身的能量供应单元。能量供应单元例如可以是蓄电池或蓄电池装置。能量供应单元可以例如附接到基体2上和/或集成在基体2中。优选地，能量供应单元2可以被再充电和/或更换。