专利名称：用于制造精密预制混凝土构件的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制造精密混凝土预制构件、尤其是有轨车辆用固定轨道的轨枕或垫板形式的精密混凝土预制构件的方法，并且还涉及适于制造精密混凝土预制构件的装置。
有轨车辆用固定轨道、侧壁构件、梁或支架，例如，是以预制混凝土构件的形式制造。在预制混凝土构件的大多数应用中，对构件的尺寸精度不作特别要求。在混凝土行业所能达到的一般公差在这里足以满足要求。如果要在预制混凝土构件上安装其他一些要求公差特别小的构件，通常是利用安装配件来补偿由混凝土引起的精度不足。尤其是在固定轨道的建造过程中，在不同的支撑点使用导轨紧固件，可以在不同的方向调节导轨，以便在各个导轨之间实现较小的公差，比如在DE 197339909 A1中所公开的。此外，在预制混凝土构件与导轨之间使用一些弹性的中间层，这些中间层具有不同的厚度，以便在所需的水平面上安置轨头。因此需要多个具有不同厚度的中间层，来补偿预制混凝土构件的相对较大的公差。这些中间层和可调节的导轨紧固件，其制造、安装及储存费用较高。
因此，本发明的目的是提出一种方法和装置，借助该方法和装置可以制造出与过去用于附加构件的预制混凝土构件相比公差更小的预制混凝土构件。从而，不仅是预制混凝土构件，还有导轨以及导轨紧固件的制造、装备以及安装费用都能显著降低。
该目的是通过独立权利要求的特征来实现。
根据本发明，在用于制造精确预制混凝土构件、尤其是轨枕或垫板形式的预制混凝土构件的方法中，通过带槽滚筒将预制混凝土构件的相关工作点磨削到预定尺寸。带槽滚筒具有待加工横截面的负型形状，预制混凝土构件应具有一个或多个相关工作点。这对于将导轨连接到预制混凝土构件上的支点来说特别有益。但根据本发明的方法，也可以制备其他构件，例如用于依次连接两个预制混凝土构件的安装槽。通过带槽滚筒磨削预制混凝土构件，可以实现特别小的公差，同时可以非常快速和低廉地进行这种加工。
与现有技术中通常使用铣刀加工预制混凝土构件相比，通过带槽滚筒磨削构件可以加工出更加平滑、更加精确的表面。导轨或附加的预制混凝土构件能够以十分之几毫米的公差连接到该表面上。这对于高速车辆来说在保证有轨车辆的低噪和稳定运行方面非常有益。
通过带槽滚筒，可以在一个操作周期内在预制混凝土构件的多个支点上实现相同的形状。沿着预制混凝土构件的纵向依次对齐的支点通过沿着预制混凝土构件的纵向不停地推进带槽滚筒进行磨削。结果，可以实现特别快速和精确的加工，这是因为带槽滚筒和预制混凝土构件彼此相对运动而不需要重新确定带槽滚筒的位置。此外，根据准备好的程序，带槽滚筒不仅可以在预制混凝土构件的x方向移动，还可以在y方向和z方向移动。因此，还可以在预制混凝土构件上实现导轨的弯曲路径。
带槽滚筒优选设计成能适于初磨和刨磨。在初磨预制混凝土构件的过程中，在一次操作中除去大量材料。一次除去1～1.5mm厚度的材料证明是有益的。在初磨过程中，在后面要求的相关工作点的大致轮廓已经被加工出来。如果需要，初磨也可进行多次，尤其是当相关工作点处必须要除去大量混凝土时。初磨之后，通过同一个带槽滚筒或其他带槽滚筒对相关工作点进行刨磨。然后除去大约1/10～2/10mm厚度的材料。刨磨能加工出特别精密且公差较小的表面，使得加工出的固定轨道用轨枕或垫板适用于高速有轨车辆。
如果能使用相同的带槽滚筒进行初磨和刨磨，则在初磨和刨磨之间调节带槽滚筒是有益的。在初磨过程中除去的大量材料可能会损坏带槽滚筒的形状。通过调节修复初磨后带槽滚筒的精确形状可以在刨磨过程中保证精确的允许公差。
如果将预制混凝土构件在浇铸之后和初磨之前放置几天进行硬化，则它在后面不会发生不可靠的变化，从而加工出的点将保持加工尺寸。如果后来将其他构件如导轨安装到固定轨道上，则这些导轨也能非常精确地连接到构件上。
固定轨道尤其设计成使相关工作点为尺寸相对较小的表面。基于此，例如，固定轨道可以具有一些作为导轨支点的隆起。因此仅有这些支点需要磨削。但根据本发明的方法也可以加工其他形状。例如，两块垫板之间彼此连接的接触点也可以通过本发明的方法进行磨削。因此，垫板能够非常精确地相互定位。这也可以应用于连接构件，使连接构件固定且非常精确地插入到通过该方法磨削的混凝土构件内。剩余的预制混凝土构件所具有的公差适合于制造预制混凝土构件。另外，通过对相关工作点进行适当磨削可以制造出独特的预制混凝土构件。从而通过磨削合适的支点，可以使得由多个直线排列的多边形垫板构成的固定轨道具有一定的曲率。
如果将毛坯放置在特定的磨削位置、尤其是对应其后续的装配位置，则当预制混凝土构件在建筑工地装配时，对相关工作点的磨削将保证彼此之间的配合公差。
如果将毛坯放置在磨削过程中不产生张应力的位置，例如借助载荷单元，则构件可以在建筑工地利用其全部公差(full tolerance)进行装配。当使用构件上的各个支点时，从支点到支点仅出现长波公差，且这比短波公差更加适用。因为短波公差会导致磨损且不够稳定，所以与短波公差相比，长波公差对高速运行的车辆影响更小。
如果在加工相关工作点的过程中考虑工具的当前磨损，则执行后续操作以便更精确地得到所需目标。
为了确定构件是否适用于潜在的使用点，检查磨削点的目标尺寸是有益的。如果不适用，则将构件用于其他使用位置、或重新加工、或销毁。
如果将待磨削垫板的最低支点用作磨削垫板的其他支点的基础，则仅通过移动混凝土便能将预制混凝土构件加工出具有允许公差的所需形状。在本发明的这个优选的实施方式中，不需要使用附加材料制造各个支点。从而可以非常快速地磨削预制混凝土构件。
为了能够非常快速地将预制混凝土构件加工出最终尺寸，对毛坯进行循环制造。为了得到特别稳定的预制混凝土构件，使用纤维混凝土。
毛坯能够在建筑工地或者优选在磨床上被磨削。在此情况下获得的精度大于定点磨削所获得的精度。
所述目的还通过一种用于加工精密预制混凝土构件、尤其是有轨车辆用固定轨道的轨枕或垫板形式的预制混凝土构件的装置而实现，该装置是具有带槽滚筒的磨床。通过带槽滚筒将预制混凝土构件的相关工作点磨削到预定尺寸。根据本发明，带槽滚筒由耐磨材料、尤其是碳化硅制造。使用具有耐磨材料制带槽滚筒的磨床能保证通过带槽滚筒磨削成的预制混凝土构件的形状具有特别小的公差。带槽滚筒能够做成不同的形状，以便磨削不同的形状。因此，例如可以将毛坯加工成成品以用于不同安装类型的导轨。从而有益的是，可以加工出能适用于不同安装类型的预制混凝土构件。通过使用耐磨材料的带槽滚筒，虽然有大的磨损，但能得到公差非常小的表面。与使用已知方法进行的机加工相比，通过磨削预制混凝土构件可以得到更加精确的表面。
带槽滚筒的耐磨材料优选安装在钢轴上。通过钢轴将带槽滚筒连接在磨床的主轴上。当耐磨材料已经磨损至不可接受的程度时，可以将新的耐磨材料重新安装到钢轴上。
如果将调节装置安装到带槽滚筒的耐磨材料上，则能保证用于磨削构件的带槽滚筒的所需形状总是保持精确。从而通过带槽滚筒传递给构件的形状能被理想地保持。此外，调节可以确定给定的尺寸，工具的加工距离可以通过该给定的尺寸被精确地确定，从而能获得构件的所需公差。
带有金刚石外衬的调节装置被证明是特别有利的。金刚石外衬非常耐磨，从而保证调节装置能重现带槽滚筒的所需形状而不会出现不允许的公差。
带槽滚筒的直径优选在700～400mm之间，从而得到的圆周速度能精确地磨削预制混凝土构件。
如果所述装置具有用于检测工具和/或预制混凝土构件上被磨削的相关工作点的检测系统，则可以持续检测工具和/或预制混凝土构件的实际值和目标值，从而能避免出现不允许的公差。
带槽滚筒优选用于初磨和刨磨预制混凝土构件。这使得对预制混凝土构件的加工非常合理。通过初磨，带槽滚筒已经加工出相关工作点的理想形状，但还具有不允许的公差。通过刨磨预制混凝土构件，公差被降到允许范围内。
如果所述装置配备有多个带槽滚筒，则能够同时磨削多个相关工作点。这在磨削固定轨道用垫板或轨枕时特别有益，因为彼此平行铺设的两个导轨的支点可以在一道工序中磨削。这同样可以非常快速和经济地磨削预制混凝土构件。
本发明的其他优点将在下面的实施方式中予以说明。
图1是预制混凝土构件的俯视图；图2是导轨的一个支点区域的横截面图；以及图3是根据本发明的磨削装置。
图1是显示作为预制混凝土构件制造的垫板1的视图。多个这种垫板1排列成一行构成有轨车辆用固定轨道。在垫板1的表面上具有彼此间隔开的隆起2，这些隆起2沿着垫板1的纵侧排列成两行。每个隆起2构成一个支点3用于支撑导轨。这些支点3必须制造成彼此之间相对的公差非常小，以保证导轨线路尽可能的直。例如在此情况下要求公差仅为十分之一毫米。
图2是显示带有导轨支点3的垫板1的局部放大图。导轨支点3以凹穴的形式位于隆起2内。导轨支点3在这里表现为槽的形状。槽的底面作为基座4。利用设置的中间层6，可以将导轨5安装到基座4上。导轨通过螺丝7连接，而螺丝7则通过插塞8和夹具9铆接到垫板1的混凝土内，其中所述夹具9支撑在支点3上或角形导板10上并支撑在轨底11上。为了保证导轨5在水平方向准确对齐，角形导板10安装在导轨支点3的侧翼与导轨5的底部之间。导轨5通过角形导板10被夹持在水平方向的所需位置。角形导板10可以是彼此相同的标准件。精确制造支点3的形状使得在铺设导轨5时更换角形导板10或以任意所需的方式利用角形导板10成为可能。
通过磨削导轨支点3的内侧以及，如果需要，磨削基座4，可以实现角形导板10以及中间层6的标准化利用。即使已经制造出垫板1，通过对槽的侧面以及槽的底面的混凝土进行这种磨削也可以使导轨精确对齐。虚线表示靠近支点3附近的垫板1开始制造的太大。通过本发明的磨削装置可以制造出形状精确的槽，槽的形状由导轨的紧固件决定。
利用本发明的磨削装置磨削支点3，可以或多或少地去掉一些槽的侧部和基座4处的材料，以便导轨5在水平方向和垂直方向的精确对准在很大程度上通过对各个导轨支点3的形状加工来决定。采用这种方法，甚至能通过对隆起2的简单磨削而实现导轨的弯曲安装或多边安装。由此，首先标准化制造垫板1，然后仅通过磨削加工各个垫板1。因此，可以非常快速、经济地制造出大量的单一形式的垫板1。比现有的制造和装配方法更加快速的制造和安装预制垫板1使得将这种系统应用于固定轨道将更加有益。
支点3的形状通过带槽滚筒形成，带槽滚筒是通过其与导轨5的纵向成直角的槽形横截面进行工作的。横截面具有理想形状的定型滚筒通过连续的支点3在所需支点上磨削掉混凝土而制备出用于导轨5的对应紧固件的支点3。
图3是显示本发明磨削装置的概略图。该磨削装置为龙门式磨削装置的形式。拉杆17支撑在两个轴承16上，可以沿着x方向移动。两个移动车架18连接到拉杆17，用于定位磨削装置15的各个位置。移动车架18可以在y方向和z方向精确定位磨削装置。
在移动车架18上设置有与带槽滚筒21连接的驱动器19和旋转机构20。带槽滚筒21通过驱动器19驱动。带槽滚筒21通过龙门磨床接触垫板1。隆起2上的支点3的形状通过带槽滚筒21的特殊形状产生。通过在x方向移动拉杆17，带槽滚筒21在垫板1上的多个独立的支点3上运动，从而形成导轨5的安装面。通过在y方向和z方向适当控制移动车架18，可以形成隆起2上的支点3的各个位置，从而弯曲安装或多边安装导轨也是可能的。
在图3中，示出了带槽滚筒21的不同位置，这些位置可以借助移动拉杆或移动车架18以及旋转机构20而得以实现。
为了制造支点3的准确形状，通过拉杆17使磨削装置在垫板1上沿着x方向移动一次或多次。在此过程中，使用带槽滚筒几乎能实现支点3的理想目标尺寸。不同的加工幅度可以相对很宽。从而能够非常快速地对支点3实施这种初磨。拉杆17在垫板1上沿着x方向的移动仅仅是最后一次移动才需要非常精细地调整，以便得出形状非常精确的支点3。为了使带槽滚筒21能在最后一次操作中加工出尽可能精确的理想形状，为带槽滚筒21设置一个调节装置25。该调节装置25包括调节板，所述调节板上包覆有金刚石，能够重现支点3横截面的精确形状。通过设置带槽滚筒21在调节装置25上旋转，以使由比调节装置25柔软的材料制成的带槽滚筒适于调节装置的形状。在最后的刨磨工艺中，即在支点3上磨去仅十分之几毫米的厚度，带槽滚筒的横截面形状将在支点3上重现，从而获得特别精确的形状。
虽然在现有技术中已经很清楚，必须使用高硬度和高耐磨性工具来磨削预制混凝土构件以制取形状精确的预制混凝土构件，但本发明需要说明实际工具有相对较大的磨损，且仅在工具已经具有理想的形状并且已经再次测量过时才进行最后的磨削。令人惊喜的是已经表明利用本发明的这种装置以及相应的制造方法，能够非常快速和经济地制得至少在几个点上得到形状特别精确的预制混凝土构件。这对于垫板和固定轨道来说特别有必要，因为需要大量的垫板来制造固定轨道以及需要快速地铺设这些垫板。因此能明显提高在过去制造固定轨道中所遇到的时间瓶颈。
本发明不限于已说明的实施方式。通过本发明的方法也可以制造出对点的尺寸要求特别精确的其他预制混凝土构件，尤其是当这些点能通过磨削加工出在纵向上具有相同的横截面时。此外，可以作为选择的是，可以将预制混凝土构件朝着磨削装置移动，而不是如实施方式中所说明的那样使磨削装置朝着静止垫板作相对移动。根据本发明的上述方法可以使各个垫板的连接位置在一行之中。由此可以对彼此毗邻的垫板的对接面进行磨削。从而合适的连接构件能够以非常精确的定位方式将各个垫板彼此连接起来。如果垫板不是成一条直线铺设，而是彼此成多边形铺设，这也是有益的。在此情况下垫板1的对接面也可以进行相应的磨削。
权利要求
1.一种用于制造精密预制混凝土构件、尤其是有轨车辆用固定轨道的轨枕或垫板(1)形式的预制混凝土构件的方法，其特征在于，利用带槽滚筒(21)将预制混凝土构件的相关工作点磨削到预定尺寸。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，带槽滚筒(21)用于初磨和刨磨。
3.如上述权利要求中的一项或数项所述的方法，其特征在于，带槽滚筒(21)在初磨和刨磨之间进行调节。
4.如上述权利要求中的一项或数项所述的方法，其特征在于，预制混凝土构件在浇铸之后和磨削之前被放置数天进行硬化。
5.如上述权利要求中的一项或数项所述的方法，其特征在于，相关工作点是用于安装导轨(5)的支点(3)或安装面，或者是被处理的多个预制混凝土构件的接触点。
6.如上述权利要求中的一项或数项所述的方法，其特征在于，将毛坯放置在特定的位置、尤其是对应其后续的安装位置进行磨削。
7.如上述权利要求中的一项或数项所述的方法，其特征在于，将毛坯放置在磨削时不产生张应力的位置。
8.如上述权利要求中的一项或数项所述的方法，其特征在于，在磨削相关工作点的过程中，考虑工具的当前磨损。
9.如上述权利要求中的一项或数项所述的方法，其特征在于，控制待磨削的点的实际尺寸和目标尺寸。
10.如上述权利要求中的一项或数项所述的方法，其特征在于，垫板(1)的最低支点(3)用作磨削垫板(1)的其他支点(3)的基础。
11.如上述权利要求中的一项或数项所述的方法，其特征在于，毛坯被循环制造，尤其是由纤维混凝土制造。
12.如上述权利要求中的一项或数项所述的方法，其特征在于，在加工机器上、尤其是在磨床(15)上加工毛坯。
13.一种用于制造精密预制混凝土构件、尤其是有轨车辆用固定轨道的轨枕或垫板(1)形式的预制混凝土构件的装置，其特征在于，该装置是具有带槽滚筒(21)的磨床(15)，用于磨削预制混凝土构件的相关工作点，其中带槽滚筒(21)由耐磨材料、尤其是碳化硅制造。
14.如权利所述13所述的装置，其特征在于，耐磨材料位于钢轴上。
15.如上述权利要求中的一项或数项所述的装置，其特征在于，调节装置(25)上设置有耐磨材料。
16.如上述权利要求中的一项或数项所述的装置，其特征在于，调节装置(25)具有金刚石外衬。
17.如上述权利要求中的一项或数项所述的装置，其特征在于，定型滚筒(21)的直径在700～400mm之间。
18.如上述权利要求中的一项或数项所述的装置，其特征在于，该装置具有测量系统，用来测量工具和/或测量预制混凝土构件的被加工的相关工作点。
19.如上述权利要求中的一项或数项所述的装置，其特征在于，带槽滚筒(21)能被用来初磨和刨磨预制混凝土构件。
20.如上述权利要求中的一项或数项所述的装置，其特征在于，该装置具有多个带槽滚筒(21)，以便能够对多个相关工作点同时进行加工。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造精密预制混凝土构件、尤其是有轨车辆用固定轨道的轨枕或垫板(1)形式的预制混凝土构件的方法，其中可以通过带槽滚筒(21)将预制混凝土构件的相关工作点磨削到预定尺寸。用于此方法的装置是具有带槽滚筒(21)的磨床(15)，用于将预制混凝土构件的相关工作点磨削到预定尺寸。带槽滚筒(21)由耐磨材料、尤其是碳化硅制造。
文档编号E01B1/00GK1659004SQ03813778
公开日2005年8月24日 申请日期2003年3月14日 优先权日2002年6月13日
发明者S·博革 申请人:马克斯博革建筑有限公司