AT18604U1

AT18604U1 - Control of a hydraulic actuator

Info

Publication number: AT18604U1
Application number: ATGM8005/2025U
Authority: AT
Original assignee: Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh
Priority date: 2023-06-27
Filing date: 2023-06-27
Publication date: 2025-12-15
Also published as: AT527373A1; EP4484645A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung des Betriebszustandes eines hydraulischen Aktors (7), der als Teil eines Stopfaggregats (4) einer Gleisbaumaschine (14) bewegliche mechanische Aggregatkomponenten, insbesondere einen Werkzeughalter oder ein Werkzeug (6), stellt, und dessen Druckkammern mit ihren Arbeitsanschlüssen (A, B) über mindestens ein Steuerventil (1, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e) mit dem Leitungssystem eines hydraulischen Kreises verbunden sind, wobei einerseits der Betriebszustand bei vollständiger Trennung der Druckkammern des Aktors (7) vom Leitungssystem des hydraulischen Kreises durch das mindestens eine Steuerventil (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) beibehalten wird und andererseits eine Änderung des Betriebszustandes mittels einer getakteten Ansteuerung des mindestens einen Steuerventils (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) erfolgt.Method for controlling the operating state of a hydraulic actuator (7), which as part of a tamping unit (4) of a track construction machine (14) provides movable mechanical unit components, in particular a tool holder or a tool (6), and whose pressure chambers with their working connections (A, B) are connected to the piping system of a hydraulic circuit via at least one control valve (1, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e), wherein on the one hand the operating state is maintained when the pressure chambers of the actuator (7) are completely separated from the piping system of the hydraulic circuit by the at least one control valve (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) and on the other hand a change in the operating state is effected by means of a pulsed control of the at least one control valve (12a, 12b, 12c, 12d, 12e).

Description

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Description

STEUERUNG EINES HYDRAULISCHEN AKTORS CONTROL OF A HYDRAULIC ACTUATOR

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Betriebszustandes eines hydraulischen Aktors, der als Teil eines Arbeitsaggregats einer Baumaschine bewegliche mechanische Aggregatkomponenten, insbesondere einen Werkzeughalter oder ein Werkzeug, stellt, und dessen Druckkammern mit ihren Arbeitsanschlüssen mittels mindestens einem Steuerventil mit dem Leitungssystem eines hydraulischen Kreises verbunden sind. [0001] The invention relates to a method for controlling the operating state of a hydraulic actuator, which as part of a working unit of a construction machine provides movable mechanical unit components, in particular a tool holder or a tool, and whose pressure chambers with their working connections are connected to the piping system of a hydraulic circuit by means of at least one control valve.

[0002] Die Betätigung von hydraulischen Aktoren erfolgt im Stand der Technik mit ProportionalSchieberventilen. Dabei können Leckölverluste nicht vermieden werden. Für das Aufrechterhalten eines Betriebszustands des Aktors wie des Kolbenhubs eines Zylinders, um eine damit gestellte mechanische Komponente in einer bestimmten Position einzuspannen, ist die Anordnung weiterer Ventile, in der Regel sind das entsperrbare Rückschlagventile, in den Anschlussleitungen des hydraulischen Aktors vorzusehen. Die Ansteuerung dieser Proportionalventile erfordert einen hohen Steuerungsaufwand und ihr Einsatz ist üblicherweise kostspielig. [0002] In the prior art, hydraulic actuators are actuated using proportional spool valves. Leakage losses cannot be avoided with this method. To maintain an operating state of the actuator, such as the piston stroke of a cylinder, in order to clamp a mechanical component in a specific position, additional valves, usually unlockable check valves, must be provided in the connecting lines of the hydraulic actuator. Controlling these proportional valves requires a complex control system and their use is typically expensive.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Verfahren zur Steuerung des Betriebszustandes eines hydraulischen Aktors der eingangs genannten Art eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung, die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist, anzugeben. [0003] The invention is based on the objective of providing an improvement over the prior art for a method for controlling the operating state of a hydraulic actuator of the type mentioned at the outset. Furthermore, it is an objective of the invention to provide an arrangement suitable for carrying out this method.

[0004] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens nach Anspruch 10. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an. [0004] According to the invention, these problems are solved by a method according to claim 1 and an arrangement for carrying out this method according to claim 10. Dependent claims specify advantageous embodiments of the invention.

[0005] In der grundlegenden Ausgestaltung ist der Erfindungsgegenstand ein Verfahren zur Steuerung des Betriebszustandes eines hydraulischen Aktors, der als Teil eines Arbeitsaggregats einer Baumaschine bewegliche mechanische Aggregatkomponenten, insbesondere einen Werkzeughalter oder ein Werkzeug, stellt, und dessen Druckkammern mit ihren Arbeitsanschlüssen mittels mindestens einem Steuerventil mit dem Leitungssystem eines hydraulischen Kreises verbunden sind, wobei einerseits der Betriebszustand bei vollständiger Trennung der Druckkammern des Aktors vom Leitungssystem des hydraulischen Kreises mittels des mindestens einem Steuerventil beibehalten wird und andererseits eine Änderung des Betriebszustandes mittels einer getakteten Ansteuerung des mindestens einem Steuerventil erfolgt. Auf diese Weise sind keine Proportionalventile mit den mit diesen verbundenen Nachteilen erforderlich. Stattdessen kommen Sitzventile zur Anwendung, die getaktet angesteuert werden und bei Trennung vom Hydrauliksystem keine Leckölverluste verursachen. [0005] In its basic embodiment, the invention relates to a method for controlling the operating state of a hydraulic actuator, which, as part of a working unit of a construction machine, provides movable mechanical unit components, in particular a tool holder or a tool, and whose pressure chambers with their working ports are connected to the piping system of a hydraulic circuit by means of at least one control valve. On the one hand, the operating state is maintained by means of the at least one control valve when the pressure chambers of the actuator are completely disconnected from the piping system of the hydraulic circuit, and on the other hand, the operating state is changed by means of a pulsed actuation of the at least one control valve. In this way, proportional valves with their associated disadvantages are not required. Instead, poppet valves are used, which are pulsed and do not cause any leakage oil losses when disconnected from the hydraulic system.

[0006] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Druckschwankungen bei den voneinander unabhängigen Druckregelungen der Arbeitsanschlüsse der Druckkammern des Aktors durch zumindest einem mit den Arbeitsanschlüssen des Aktors oder mit dem hydraulischen Leitungssystem verbundenen Hydrospeicher durch Ausgleichsbewegungen gedämpft werden. [0006] An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the pressure fluctuations in the independent pressure controls of the working connections of the pressure chambers of the actuator are dampened by compensating movements by at least one hydraulic accumulator connected to the working connections of the actuator or to the hydraulic piping system.

[0007] Dabei ist es für das Verfahren günstig, dass die zeitliche Rate der Betriebszustandsänderung durch das Taktverhältnis des Ansteuersignals mindestens eines Steuerventils bestimmt wird. [0007] It is advantageous for the method that the rate of change of the operating state is determined by the clock ratio of the control signal of at least one control valve.

[0008] Das Taktverhältnis ist dabei das Verhältnis von der Zeitdauer TA eines Signalpegels des Ansteuersignals, der ein Steuerventil von einer passiven Grundstellung in eine aktive Stellung schaltet und in dieser Stellung belässt, zu jener Zeitdauer Tp, in der der Signalpegel des Ansteuersignals keine Veränderung der passiven Grundstellung des Steuerventils zur Folge hat. [0008] The clock ratio is the ratio of the time duration TA of a signal level of the control signal, which switches a control valve from a passive home position to an active position and keeps it in this position, to the time duration Tp in which the signal level of the control signal does not result in any change to the passive home position of the control valve.

[0009] Alternativ ist das Tastverhältnis das Verhältnis von der Zeitdauer TA eines Signalpegels des Ansteuersignals, der ein Steuerventil von einer passiven Grundstellung in eine aktive Stellung schaltet und in dieser Stellung belässt, zur Summe der gesamten Zeitdauer TA+Tp, die sich aus der obigen Zeitdauer TA und der Zeitdauer Tp, in der der Signalpegel des Ansteuersignals keine [0009] Alternatively, the duty cycle is the ratio of the duration TA of a signal level of the control signal that switches a control valve from a passive home position to an active position and keeps it in this position, to the sum of the total duration TA+Tp, which is made up of the above duration TA and the duration Tp in which the signal level of the control signal is not

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Veränderung der passiven Grundstellung des Steuerventils zur Folge hat, zusammensetzt. This results in a change in the passive basic position of the control valve.

[0010] In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zur Steuerung des Betriebszustandes des hydraulischen Aktors ist die Taktrate des Ansteuersignals der Steuerventile in Abhängigkeit der charakteristischen Größen des Arbeitsaggregats, derart eingestellt, so dass die Änderung des Betriebszustandes zeitlich quasikontinuierlich erfolgt. [0010] In a particularly advantageous embodiment of the method for controlling the operating state of the hydraulic actuator, the clock rate of the control signal of the control valves is set as a function of the characteristic parameters of the working unit, such that the change in the operating state occurs quasi-continuously over time.

Ein Beispiel für eine charakteristische physikalische Größe des Arbeitsaggregats ist die Masse des Aggregats. An example of a characteristic physical quantity of the working unit is the mass of the unit.

[0011] Die Taktrate fr ist dabei der Kehrwert der Summe TA+Tp, die sich aus der Zeitdauer Ta, während der sich ein Steuerventil in einer aktiven Schaltstellung befindet, und der Zeitdauer Tp, während der sich das Steuerventil in der passiven Schaltstellung befindet, zusammensetzt. [0011] The clock rate fr is the reciprocal of the sum TA+Tp, which is composed of the time period Ta during which a control valve is in an active switching position and the time period Tp during which the control valve is in the passive switching position.

[0012] Für das Verfahren zur Steuerung des Betriebszustandes eines hydraulischen Aktors ist es günstig, wenn ein Steuerventil, das über eine Anschlussleitung mit einem ersten Arbeitsanschluss des hydraulischen Aktors verbunden ist, und ein weiteres Steuerventil, das über eine weitere Anschlussleitung mit einem zweiten Arbeitsanschluss des hydraulischen Aktors verbunden ist, gleichzeitig angesteuert werden. [0012] For the method of controlling the operating state of a hydraulic actuator, it is advantageous if a control valve, which is connected to a first working port of the hydraulic actuator via a connecting line, and another control valve, which is connected to a second working port of the hydraulic actuator via another connecting line, are controlled simultaneously.

[0013] In einer weiteren günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann durch die Ansteuerung der Steuerventile der Aktor im hydraulischen Leitungssystem durch eine Bypass-Schaltung überbrückt wird. [0013] In a further advantageous embodiment of the method, the actuator in the hydraulic piping system can be bypassed by means of a bypass circuit by controlling the control valves.

[0014] In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens zur Steuerung des Betriebszustandes des Aktors ist der Betriebszustand durch den Winkel, den ein beweglicher Teil eines Stopfwerkzeugs, insbesondere ein Stopfpickel, eines Stopfaggregats der Gleisbaumaschine in Bezug auf eine Ruhelage einnimmt, charakterisiert. [0014] In one possible embodiment of the method for controlling the operating state of the actuator, the operating state is characterized by the angle that a movable part of a tamping tool, in particular a tamping pick, of a tamping unit of the track construction machine assumes with respect to a rest position.

[0015] In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahren zur Steuerung des Betriebszustandes eines hydraulischen Aktors ist der Betriebszustand durch den Hub, den ein Kolben des Beistellzylinders eines Stopfaggregats einer Gleisbaumaschine in Bezug auf eine Ausgangsstellung einnimmt, charakterisiert. [0015] In a further embodiment of the method for controlling the operating state of a hydraulic actuator, the operating state is characterized by the stroke that a piston of the auxiliary cylinder of a tamping unit of a track construction machine assumes with respect to an initial position.

[0016] In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens zur Steuerung des Betriebszustandes des hydraulischen Aktors ist der Betriebszustand durch einen Hub, den ein Kolben des translatorisch wirkenden Hydraulikzylinders eines Hebeaggregats einer Gleisbaumaschine in Bezug auf eine Grundstellung einnimmt, charakterisiert. [0016] In an alternative embodiment of the method for controlling the operating state of the hydraulic actuator, the operating state is characterized by a stroke that a piston of the translationally acting hydraulic cylinder of a lifting unit of a track construction machine assumes with respect to a basic position.

[0017] Die Steuerventile in der Anordnung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens sind als Sitzventile ausgeführt, um Leckölverluste zu vermeiden. [0017] The control valves in the arrangement for carrying out the above-mentioned method are designed as poppet valves to avoid leakage oil losses.

[0018] Als Ventile werden in einer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands mindestens ein 4/3 Wege-Sitzventil verwendet. [0018] In one embodiment of the invention, at least one 4/3 way seat valve is used as the valve.

Ein 4/3 Wege-Sitzventil ist charakterisiert durch jeweils vier Anschlüsse, die als zwei Eingänge und als zwei Ausgänge angeordnet sind, und durch die drei definierten Schaltstellung: (1) keine Verbindungen zwischen beiden Eingänge und beiden Ausgängen, (2) Verbindung zwischen dem ersten Eingang und dem ersten Ausgang und dem zweiten Eingang und dem zweiten Ausgang sowie (3) Verbindung zwischen dem ersten Eingang und dem zweiten Ausgang und dem zweiten Eingang und dem ersten Ausgang. A 4/3 way seat valve is characterized by four ports, arranged as two inputs and two outputs, and by the three defined switching positions: (1) no connections between both inputs and both outputs, (2) connection between the first input and the first output and the second input and the second output, and (3) connection between the first input and the second output and the second input and the first output.

[0019] Es ist besonders günstig, wenn als Ventile mindestens je zwei 2/2 Wege-Sitzventile pro Druckkammer des hydraulischen Aktors verwendet werden, da dabei gegenüber der Steuerung mit mindestens einem 4/3 Wege-Sitzventil die Steuerkante des hydraulischen Aktors entkoppelt ist. [0019] It is particularly advantageous if at least two 2/2-way seat valves are used as valves per pressure chamber of the hydraulic actuator, since the control edge of the hydraulic actuator is decoupled from the control with at least one 4/3-way seat valve.

Ein 2/2-Wege-Sitzventil ist charakterisiert durch jeweils zwei Anschlüsse, die als ein Eingang und als ein Ausgang angeordnet sind, und durch zwei definierte Schaltstellungen: (1) keine Verbindung zwischen Eingang und Ausgang sowie (2) Verbindung zwischen Eingang und Ausgang. A 2/2-way seat valve is characterized by two ports, one arranged as an inlet and one as an outlet, and by two defined switching positions: (1) no connection between inlet and outlet and (2) connection between inlet and outlet.

[0020] Sowohl 4/3 Wege-Ventile als auch 2/2 Wege-Ventile in Sitzausführung sind von verschiedenen Ventilherstellern wie Parker, Rexroth, HAWE, Hydac oder Bucher unter den Bezeichnungen Parker GS02, Rexroth SEC, HAWE NBVP, Hydac WSM oder Bucher WS22 erhältlich. [0020] Both 4/3 way valves and 2/2 way seat valves are available from various valve manufacturers such as Parker, Rexroth, HAWE, Hydac or Bucher under the designations Parker GS02, Rexroth SEC, HAWE NBVP, Hydac WSM or Bucher WS22.

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[0021] Eine alternative Ausgestaltung der Steuerventilanordnung sieht vor, dass jedes Steuerventil aus mindestens zwei parallelgeschalteten Ventilen besteht, um entweder größerer Volumenströme des Hydraulikmediums steuern zu können oder um die Ausfallsicherheit der Ventilanordnung zu erhöhen. [0021] An alternative embodiment of the control valve arrangement provides that each control valve consists of at least two parallel-connected valves in order to either control larger volume flows of the hydraulic medium or to increase the reliability of the valve arrangement.

[0022] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: [0022] The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying figures. These show, in schematic representation:

[0023] Fig. 1 Eine Proportional-Schieberventil mit zwei entsperrbaren Rückschlagventilen nach dem Stand der Technik; [0023] Fig. 1 A proportional slide valve with two unlockable check valves according to the prior art;

[0024] Fig. 2 Eine Seitenansicht eines Weichen-Stopfaggregats mit nach oben verschwenkbaren Stopfwerkzeugen; [0024] Fig. 2 A side view of a switch tamping unit with tamping tools that can be pivoted upwards;

[0025] Fig. 3 Eine vereinfachte Detaildarstellung von Fig. 2; [0025] Fig. 3 A simplified detailed view of Fig. 2;

[0026] Fig. 4 Eine schematische Darstellung von Fig. 3, die das Verschwenken des Stopfwerkzeugs veranschaulicht; [0026] Fig. 4 A schematic representation of Fig. 3, illustrating the pivoting of the stuffing tool;

[0027] Fig. 5 Ein Stopfaggregat zum synchronen Stopfen von bis zu drei Schwellen, das drei Einzelaggregate mit verschwenkbaren Stopfwerkzeugen wie in Fig. 2 umfasst; [0027] Fig. 5 A tamping unit for synchronously tamping up to three sleepers, comprising three individual units with pivotable tamping tools as shown in Fig. 2;

[0028] Fig. 6a Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ansteuerung eines hydraulischen Aktors mit vier schnellschaltenden Ein-Aus Ventilen und zwei Hydrospeichern; [0028] Fig. 6a A schematic representation of the control according to the invention of a hydraulic actuator with four fast-switching on/off valves and two hydraulic accumulators;

[0029] Fig. &b Alternatives 4/3 Wegesitzventil für die Anordnung gemäß Fig. 6a; [0029] Fig. &b Alternative 4/3 directional seat valve for the arrangement according to Fig. 6a;

[0030] Fig. 7 Eine Baumaschine auf einem Gleis mit Stopfaggregat und Hebe- und Richtaggregat; [0030] Fig. 7 A construction machine on a track with tamping unit and lifting and aligning unit;

[0031] Fig. 8 Die Draufsicht einer Weichenanordnung als Teil eines Gleisnetzwerks. [0031] Fig. 8 Top view of a switch arrangement as part of a track network.

[0032] Fig. 1 stellt eine Ventilanordnung nach dem Stand der Technik dar, die geeignet ist, den Betriebszustand eines hydraulischen Aktors über eine festlegbare Zeitdauer aufrechtzuerhalten. [0032] Fig. 1 shows a prior art valve arrangement suitable for maintaining the operating state of a hydraulic actuator for a definable period of time.

[0033] Dabei ist ein Proportional-Schiebeventil 1 mit den drei definierten Schaltstellung (1) keine Verbindungen, (2) Verbindung zwischen dem ersten Eingang und dem ersten Ausgang und dem zweiten Eingang und dem zweiten Ausgang sowie (3) Verbindung zwischen dem ersten Eingang und dem zweiten Ausgang und dem zweiten Eingang und dem ersten Ausgang eingangsseitig mit einem Anschluss P und einem Anschluss T mit einem hydraulischen Leitungssystem verbunden. Vor den Arbeitsanschlüssen A bzw. B eines nicht dargestellten hydraulischen Aktors müssen zwischen den zwei Ausgänge des Proportional-Schiebeventils jeweils ein entsperrbares Rückschlagventil 2a bzw. 2b vorgesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu gewährleisten. Ohne diese Rückschlagventile 2a, 2b würden Leckölverluste auftreten, wodurch der Aktor bei Trennung der Druckkammern vom Hydrauliksystem seinen Betriebszustand verändern würde. [0033] A proportional slide valve 1 with three defined switching positions (1) no connections, (2) connection between the first inlet and the first outlet and the second inlet and the second outlet, and (3) connection between the first inlet and the second outlet and the second inlet and the first outlet is connected on the inlet side to a hydraulic piping system via a port P and a port T. Upstream of the working ports A and B of a hydraulic actuator (not shown), a releasable check valve 2a and 2b, respectively, must be provided between the two outlets of the proportional slide valve to ensure the desired functionality. Without these check valves 2a and 2b, leakage oil losses would occur, causing the actuator to change its operating state when the pressure chambers are disconnected from the hydraulic system.

[0034] In Fig. 2 ist die Anwendung des hydraulischen Aktors 7 in einem Stopfaggregat 4 zum Unterstopfen einer Schwelle 9, die mit Schienen 8 einen auf einem Schotterbett 10 gelagerten Gleisrost bilden, gezeigt. Das Stopfaggregat 4 ist selbst mit dem Maschinenrahmen 3 einer Baumaschine verbunden und umfasst ein Stopfwerkzeug, mit einem Paar Schwenkarme 5, mit denen ein Stopfpickel mittels des Stopfpickelhalters 6 verbunden ist. Über hydraulische Aktoren 7, die für diesen Anwendungsfall als translatorisch wirkende Zylinder ausgeführt sind, können die in zwei Reihen mit zunehmenden Abstand von der Schiene angeordneten Stopfpickel über ihre Stopfpickelhalter 6 nach oben verschwenkt werden, um bei Weichen einen an die Lage der Schienen 8 angepassten Einsatz der Stopfwerkzeuge zu ermöglichen. [0034] Fig. 2 shows the application of the hydraulic actuator 7 in a tamping unit 4 for tamping a sleeper 9, which, together with rails 8, forms a track grid supported on a ballast bed 10. The tamping unit 4 itself is connected to the machine frame 3 of a construction machine and comprises a tamping tool with a pair of pivot arms 5, to which a tamping pick is connected by means of the tamping pick holder 6. Via hydraulic actuators 7, which for this application are designed as translationally acting cylinders, the tamping picks, arranged in two rows with increasing distance from the rail, can be pivoted upwards via their tamping pick holders 6 in order to enable the use of the tamping tools adapted to the position of the rails 8 at turnouts.

[0035] In Fig. 3 ist das Stopfaggregat von Fig. 2 vereinfacht mit den für das Verständnis des Schwenkvorgangs wesentlichen Gliedern, also dem U-förmige Schwenkarm 5, dem Stopfpickelhalter 6 mit Stopfpickel sowie dem hydraulischen Aktor 7 wiedergegeben. [0035] In Fig. 3, the tamping unit of Fig. 2 is shown in a simplified form with the essential elements for understanding the pivoting process, namely the U-shaped pivoting arm 5, the tamping pick holder 6 with tamping pick and the hydraulic actuator 7.

[0036] Der Vorgang des Verschwenkens ist in Fig. 4 durch zwei schematische Abbildungen veranschaulicht, in denen die Anordnung von Fig. 3 durch eine Kombination geometrischkinemati-[0036] The pivoting process is illustrated in Fig. 4 by two schematic diagrams, in which the arrangement of Fig. 3 is represented by a combination of geometric kinematic-

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scher Grundelemente ersetzt wurde. Stopfpickelhalter 6 und Stopfpickel sind mit dem Schwenkarm 5 des Stopfaggregats 4 über ein Drehlager verbunden. Der hydraulische Aktor 7 ist einerseits mit dem Schwenkarm 5 des Stopfaggregats 4 und andererseits mit dem Stopfpickelhalter 6 mit Stopfpickel drehbar verbunden. In einer Ausgangsstellung des Kolbens des Aktors 7 sind Stopfpickelhalter 6 und Stopfpickel parallel zum Schwenkarm 5 ausgerichtet und können somit beim Absenken des Stopfaggregats 4 am Stopfvorgang mitwirken. The basic elements were replaced. The tamping pick holder 6 and the tamping pick are connected to the swivel arm 5 of the tamping unit 4 via a rotary bearing. The hydraulic actuator 7 is rotatably connected to the swivel arm 5 of the tamping unit 4 on one side and to the tamping pick holder 6 with the tamping pick on the other. In a starting position of the actuator 7 piston, the tamping pick holder 6 and the tamping pick are aligned parallel to the swivel arm 5 and can thus participate in the tamping process when the tamping unit 4 is lowered.

Wird der Kolben des Hydraulikzylinders gegenüber dieser Ausgangsstellung um einen Arbeitshub h bewegt, So hat dies aufgrund der geometrischen Anordnung der Komponenten ein Verschwenken von Stopfpickelhalterung 6 und Stopfpickel um einen Winkel @ zur Folge, wodurch der solcherart verschwenkte Stopfpickel für den Einsatz beim Stopfvorgang nur mehr in dieser geöffneten Stellung und ab einem bestimmten Öffnungswinkel @» gar nicht mehr zur Verfügung steht. If the piston of the hydraulic cylinder is moved by a working stroke h relative to this initial position, this results in a pivoting of the tamping pick holder 6 and the tamping pick by an angle @ due to the geometric arrangement of the components, whereby the tamping pick pivoted in this way is only available for use in the tamping process in this open position and is no longer available at all from a certain opening angle @».

[0037] Das Stopfen mit einem oder mehreren Stopfpickeln in geöffneter Stellung dient insbesondere bei einer Stopfmaschine, deren Stopfaggregate 4 nicht oder nur in geringem Ausmaß horizontal verfahren werden können, dazu, ein erheblich verbessertes Stopfergebnis bei Weichen zu erzielen. [0037] Tamping with one or more tamping picks in the open position is particularly useful in a tamping machine whose tamping units 4 cannot be moved horizontally or only to a limited extent, to achieve a significantly improved tamping result at turnouts.

[0038] Fig. 5 stellt eine Variante des Stopfaggregats 4 dar, bei der drei gleichartige Stopfaggregate 4A, 4B und 4C mit einzeln verschwenkbaren Stopfpickelhalter 6 mit Stopfpickeln zum Unterstopfen jeweils einer Schwelle 9 eines auf einem Schotterbett 10 gelagerten Gleisrostes mit Schienen 8 zu einem kombinierten Aggregat 4 für das synchrone Unterstopfen von bis zu drei Schwellen 9 angeordnet sind. Zum Verschwenken der Stopfpickel dienen die hydraulischen Aktoren 7A, die Beistellbewegung wird mittels der Beistellzylinder 7B durchgeführt und das Absenken jeweils eines der Aggregate erfolgt über einen hydraulischen Aktor 7C. [0038] Fig. 5 shows a variant of the tamping unit 4, in which three identical tamping units 4A, 4B and 4C with individually pivotable tamping pick holders 6 with tamping picks for tamping under one sleeper 9 of a track grid with rails 8 supported on a ballast bed 10 are arranged to form a combined unit 4 for the synchronous tamping of up to three sleepers 9. The hydraulic actuators 7A are used to pivot the tamping picks, the positioning movement is carried out by means of the positioning cylinders 7B and the lowering of each of the units is carried out by a hydraulic actuator 7C.

[0039] In Fig. 6a ist eine Variante der Ventilanordnung 12a, 12b, 12c und 12d dargestellt, die eine Steuerung eines hydraulischen Aktors 7, 7A, 7B, 7C gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gestattet. Der hydraulische Aktor 7, 7A, 7B, 7C ist ein translatorisch wirkender Aktor mit einem Kolben, der die Zylinderdruckkammer in eine kolbenseitige Druckkammer und in eine stangenseitige Druckkammer teilt. Der mit A bezeichnete Arbeitsanschluss der kolbenseitigen Druckkammer des hydraulischen Aktors 7, 7A, 7B, 7C ist mittels dem Ventil 12a mit dem Anschluss T des hydraulischen Leitungssystems verbunden. Ventil 12c verbindet A hingegen mit dem Anschluss P des hydraulischen Leitungssystems. [0039] Figure 6a shows a variant of the valve arrangement 12a, 12b, 12c and 12d, which allows control of a hydraulic actuator 7, 7A, 7B, 7C according to the method of the invention. The hydraulic actuator 7, 7A, 7B, 7C is a translationally acting actuator with a piston that divides the cylinder pressure chamber into a piston-side pressure chamber and a rod-side pressure chamber. The working port A of the piston-side pressure chamber of the hydraulic actuator 7, 7A, 7B, 7C is connected to port T of the hydraulic piping system by means of valve 12a. Valve 12c, on the other hand, connects A to port P of the hydraulic piping system.

[0040] Demgegenüber ermöglicht Ventil 12b die Herstellung einer Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluss B der stangenseitigen Druckkammer des hydraulischen Aktors 7 und dem Anschluss T des hydraulischen Leitungssystems, während Ventil 12d für die Verbindung des Arbeitsanschlusses B mit dem Anschluss P angeordnet ist. [0040] In contrast, valve 12b enables the creation of a connection between the working port B of the rod-side pressure chamber of the hydraulic actuator 7 and the port T of the hydraulic piping system, while valve 12d is arranged for the connection of the working port B with the port P.

[0041] Zusätzlich befinden sich Hydrospeicher 13 zur Verminderung oder Vermeidung von Druckschwankungen jeweils zwischen den Druckkammeranschlüssen A, B des hydraulischen Aktors 7, 7A, 7B, 7C und den Steuerventilen 12a, 12b, 12c und 12d. [0041] In addition, hydraulic accumulators 13 are located between the pressure chamber connections A, B of the hydraulic actuator 7, 7A, 7B, 7C and the control valves 12a, 12b, 12c and 12d to reduce or avoid pressure fluctuations.

[0042] In Fig. 6a werden Ein-Aus Ventile mit jeweils zwei Anschlüssen und zwei voneinander unterschiedenen Schaltstellungen (1) und (2) als Steuerventile 12a, 12b, 12c und 12d verwendet. Die passive Grundstellung (1) eines solchen Ein-Aus-Steuerventils 12a, 12b, 12c oder 12d trennt seinen Ausgang von seinem Eingang. Wird das Ein-Aus-Steuerventil 12a, 12b, 12c oder 12d gegen eine Federkraft durch eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung aktiviert, so wird in der aktiven Stellung (2) der Ventilausgang mit dem Ventileingang derart verbunden, sodass das Hydraulikmedium sowohl in Richtung der Druckkammer des hydraulischen Aktors 7 als auch in Richtung der Anschlüsse P und T des hydraulischen Leitungssystems entweder statisch oder dynamisch wirken kann. [0042] In Fig. 6a, on/off valves, each with two ports and two distinct switching positions (1) and (2), are used as control valves 12a, 12b, 12c, and 12d. The passive default position (1) of such an on/off control valve 12a, 12b, 12c, or 12d disconnects its outlet from its inlet. When the on/off control valve 12a, 12b, 12c, or 12d is activated against a spring force by an electromagnetic actuator, the valve outlet is connected to the valve inlet in the active position (2) such that the hydraulic medium can act either statically or dynamically in the direction of the pressure chamber of the hydraulic actuator 7 as well as in the direction of ports P and T of the hydraulic piping system.

[0043] Fig. 6b zeigt ein 4/3 Wegesitzventil 12e als Alternative zu den in Fig. 6a dargestellten 2/2 Wegesitzventilen 12a-12d. Konkret werden die 2/2 Wegesitzventile 12a-12d durch ein 4/3 Wegesitzventil 12e ersetzt. Durch die dadurch entstehende Kopplung verliert man allerdings an Flexibilität bei der Ansteuerung des Aktors 7. Insbesondere ist es nicht möglich beide Arbeitsanschlüsse A, B der Druckkammern gleichzeitig entweder mit dem Anschluss P oder mit dem An-[0043] Fig. 6b shows a 4/3 directional seat valve 12e as an alternative to the 2/2 directional seat valves 12a-12d shown in Fig. 6a. Specifically, the 2/2 directional seat valves 12a-12d are replaced by a 4/3 directional seat valve 12e. However, the resulting coupling reduces flexibility in controlling the actuator 7. In particular, it is not possible to simultaneously connect both working ports A, B of the pressure chambers either to port P or to the actuator.

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Ss N Ss N

schluss T des hydraulischen Leitungssystems zu verbinden, um Funktionen wie Positionieren des Aktors mit beiden Druckkammern unter Druck und widerstandsloses Bewegen des Aktors in der Schwimmstellung oder das Spülen der Druckkammern zu realisieren. Es ist auch nicht möglich Anschluss P und Anschluss T direkt miteinander zu verbinden, um das Hydraulikmedium am Aktor vorbei zu leiten (Bypass). The hydraulic system's T port must be connected to enable functions such as positioning the actuator with both pressure chambers under pressure, moving the actuator freely in the float position, or flushing the pressure chambers. It is also not possible to directly connect port P and port T to bypass the actuator by diverting the hydraulic fluid.

[0044] In Fig. 7 ist eine Baumaschine 14 auf einem Gleis dargestellt, deren Maschinenrahmen mit einem Stopfaggregat 4 und einem Hebe- und Richtaggregat 15 verbunden ist. Im Hebe- und Richtaggregat 15 befinden sich analog zum Stopfaggregat 4 gleichfalls verschiedene hydraulische Aktoren 7 zur Ausführung von zumeist translatorischen Bewegungen. [0044] Fig. 7 shows a construction machine 14 on a track, the machine frame of which is connected to a tamping unit 4 and a lifting and leveling unit 15. Analogous to the tamping unit 4, the lifting and leveling unit 15 also contains various hydraulic actuators 7 for performing mostly translational movements.

[0045] Fig. 8 stellt schließlich eine Weichenanordnung aus Schienen 8 und Schwellen 9 eines Gleises als Ausschnitt eines Gleisnetzwerks in Draufsicht dar, wobei die Weiche mittels der Weichenstelleinrichtung 16 gestellt wird. [0045] Fig. 8 finally shows a switch arrangement consisting of rails 8 and sleepers 9 of a track as a section of a track network in top view, wherein the switch is set by means of the switch setting device 16.

[0046] Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere sind Anordnungen mit mindestens einem 4/3 Wege-Ventilen in Sitzausführungen pro hydraulischem Aktor, aber auch solche mit parallelgeschalteten Ventilen pro Ventilposition durch die Ansprüche mitumfasst. [0046] The subject matter of the invention is not limited to the embodiments shown. In particular, arrangements with at least one 4/3-way valve in seat configurations per hydraulic actuator, but also those with parallel-connected valves per valve position, are included by the claims.

Claims

x ‚Hex AT 18 604 U1 2025-12-15 Ss N Claims

1. Method for controlling the operating state of a hydraulic actuator (7), which as part of a tamping unit (4) of a track construction machine (14) provides movable mechanical unit components, in particular a tool holder or a tool (6), and whose pressure chambers with their working connections (A, B) are connected to the piping system of a hydraulic circuit via at least one control valve (1, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e), characterized in that, on the one hand, the operating state is maintained when the pressure chambers of the actuator (7) are completely separated from the piping system of the hydraulic circuit by the at least one control valve (12a, 12b, 12c, 12d, 12e), and, on the other hand, a change in the operating state is effected by means of a pulsed control of the at least one control valve (12a, 12b, 12c, 12d, 12e).

2. Method according to claim 1, characterized in that the pressure fluctuations during the independent pressure control of the working connections (A, B) of the pressure chambers of the actuator (7) are dampened by at least one hydraulic accumulator (13) connected to the connecting lines of the actuator (7) or to the hydraulic piping system.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the rate of change of operating state is determined by a clock ratio of a control signal of at least one control valve (12a, 12b, 12c, 12d, 12e).

4. Method according to claim 3, characterized in that a clock rate of the control signal of the control valves (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) is set as a function of characteristic parameters of the stuffing unit (4), such as its mass, so that the change in the operating state occurs quasi-continuously over time.

5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control valve (12a, 12c, 12e) connected via a connecting line to a first working port (A) of the hydraulic actuator (7) and the control valve (12b, 12d, 12e) connected via a further connecting line to a second working port (B) of the hydraulic actuator (7) are controlled simultaneously.

6. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the actuator (7) in the hydraulic piping system is bypassed by a bypass circuit through the control of the control valves (12a, 12b, 12c, 12d).

7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the operating state is characterized by an angle (@) which a movable part of a tamping tool (6) of the tamping unit (4) of the track construction machine (14) assumes with respect to a rest position.

8. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the operating state is characterized by a stroke (h) which a piston of an auxiliary cylinder (7B) of the tamping unit (4) of the track construction machine (14) assumes with respect to an initial position.

9. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the operating state is characterized by a stroke (h) which a piston of the translationally acting hydraulic actuator (7C) of the lifting unit (15) of the track construction machine (14) assumes with respect to an initial position.

10. Arrangement for carrying out a method according to one of claims 1 to 9, characterized in that each control valve (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) is designed as a poppet valve, wherein, in the arrangement of more than one control valve (12a, 12b, 12c, 12d) per pressure chamber of the hydraulic actuator (7, 7A, 7B, 7C), the hydraulic medium in the active fluid-conducting position can act either statically or dynamically in the direction of the pressure chamber as well as in the direction of the piping system of the hydraulic circuit.

11. Arrangement according to claim 10, characterized in that each pressure chamber is controlled by at least two control valves (12a, 12b, 12c, 12d) which have characteristic-

They are each equipped with two connections, arranged as an input and an output, and with two defined switching positions:

- no connection between entrance and exit as well

- Connection between input and output.

12. Arrangement according to claim 10, characterized in that the pressure chambers are controlled by at least one control valve (12e) which is characterized by four connections, arranged as two inputs and two outputs, and by the three defined switching positions:

- no connections between both inputs and both outputs,

- Connection between the first entrance and the first exit and the second entrance and the second exit as well as

- Connection between the first input and the second output, and between the second input and the first output.

13. Arrangement according to one of claims 10 to 12, characterized in that each control valve (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) consists of at least two parallel-connected valves.

This includes 3 sheets of drawings.