JP4664314B2 - 軌道の２本のレールを共に溶接するための溶接ユニット及び方法 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の前文に記載された特徴による溶接ユニット及び方法に関する。

いわゆる可動式の火花突合せ溶接のためのこのタイプの溶接ユニットは、例えば特許文献１、特許文献２、又は特許文献３など数多くの出版物からの様々な実施形態において既に知られている。

技術的な定期刊行の非特許文献１の論文によれば、頭部熱処理レールの溶接継手を空気の供給により冷却することがまた知られている。そのために、溶接ユニットが除去された後に冷却用開口を備えた特殊な冷却フードが赤熱している溶接継手の上部に設置され、そして圧縮空気が供給される。この冷却方式の欠点は溶接装置の除去、供給される圧縮空気の量、又は冷却プロセスの継続時間など各種の本質的な手順が、作業者の技能と信頼性に依存するという事実にある。
米国特許第３，３４９，２１６号明細書 欧州特許第０ １３２ ２２７Ｂ１号明細書 英国特許出願公開第２ １８５ ７０３Ａ号明細書 「レール・エンジニアリング・インターナショナル（Ｒａｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）」２０００年版第３号１１〜１６頁

本発明の目的は、それを用いて頭部熱処理レールの最適な溶接を実施し得る、特定の種類の溶接ユニットを提供することにある。

本発明によれば、この目的は請求項１の特徴部分による、当初に述べたタイプの溶接ユニットを用いて達成される。

このような実施形態は、溶接のバリ除去後直ちに、常に同じ品質で再現できる制御された方法で溶接継手を冷却することを可能にする。温度センサーに関連して、冷却作業はレール頭部の最適な焼入硬化を伴う安定した冷却プロセスを達成するために、空気の供給を調節することが可能な制御装置を用いて、最も好適な温度範囲内で正確に行なわれることができる。

本発明の追加的な利点及び特徴は特許請求の範囲及び図面から更に明らかになる。

本発明は図面に表わされている実施形態に関連して、以下に、更に詳細に記述されよう。

図１に見られるのは軌道３のレール２の電気火花突合せ溶接を行なうために設計された可動式溶接ユニット１である。溶接機械２３からエネルギーを供給され得る溶接ユニット１は、２つの半ユニット４及び制御装置５から成る。該２つの半ユニット４は互いに接続され、レールの長手方向６に延びる油圧圧縮シリンダ７を通じて互いに対して調整可能である。

各々の半ユニット４は、溶接作業を行なうためにレール２へと押し付けられることが出来る、お互いにレールの長手方向に直角に対向している一対のクランプ顎部８を備える。２つの半ユニット４の間には、溶接のバリ１１を溶接継手１２から削ぎ落とす目的で、駆動部１０により該２つの半ユニット４に対してレールの長手方向に変位可能な、せん断ナイフ９が備えられている（図２）。

図２及び３において更に詳細に見ることが出来るように、温度センサー１４を含む空気ノズル１３が、せん断ナイフ９に直接固定されている。制御装置５は溶接継手１２の温度に関して選択可能な温度範囲内で、圧縮空気を空気ノズル１３に供給するために構成されている。空気ノズル１３と組み合わされるのは、レールの対称面１５から等しい距離にあってレールの長手方向６に直角に延びている、それぞれ横方向に配置された２つの圧縮空気用開口１６及び２つの吸気ポート１７である。圧縮空気用開口１６はそれぞれ吸気ポート１７の下部に配置され、該吸気ポート１７の横断面は該圧縮空気用開口１６の横断面より少なくとも３倍大きい。

温度センサー１４は溶接継手１２のレール頭部２０上に位置する、測定点２１の非接触温度測定用の赤外高温計として設計されている。圧縮空気用開口１６に接続されるのは、溶接機械２３内に位置する空気圧縮機装置２４に連結された圧縮空気ライン２２である。空気圧縮機装置２４は、圧縮空気の供給を制御するための制御装置５により作動可能なバルブ２５を含む。

制御装置５は、圧縮空気ライン２２を通じた空気供給が自動的に開始され又は止められる、開始温度と停止温度を入力するために構成される。そのために、温度センサー１４は導管２６を通じて制御装置５に接続される。更に、制御装置５は開始温度と冷却温度、圧縮空気を供給する継続時間、及び冷却段階の間の温度曲線と云ったパラメータを登録し、記録するための格納手段１９を備えている。

溶接ユニットの機能モードはここで更に詳細に説明されよう。

溶接を実行するために、溶接ユニット１は溶接機械２３から互いに接合される２本のレール２の上へ降ろされ、クランプ顎部８を用いてレールに係合される。電流が供給されている間、赤熱している溶接継手１２及び溶接のバリ１１が既知の方法で生み出される。溶接のバリは、レールと接触したままの２つの半ユニット４に対して、レールの長手方向６へ駆動部１０を用いてせん断ナイフ９を移動させることにより、溶接継手１２から直ちに削ぎ落とされる。このプロセスにおいて、削ぎ落とされた溶接のバリ１１は赤熱している溶接継手１２から引き離され（図２参照）、せん断ナイフ９の後側に取り付けられた空気ノズル１３は、その冷却用開口１８が正確に溶接継手１２の上方にあるように自動的に位置決めされる。

温度センサー１４が冷却段階のための理想的な開始温度を検知した後で、バルブ２５は制御装置５の助けにより開き、圧縮空気ライン２２を通じて乾燥圧縮空気（気圧６バール、１，４００リットル／分）を、空気ノズル１３に制御された方法で供給する。その結果、周囲の空気は２つの吸気ポート１７内へ吸い込まれ（２５，０００リットル／分）、冷却用開口１８を通じてレール頭部２０の領域における溶接継手１２へ、そこでの冷却のために送り込まれる。温度センサー１４が測定点２１において限界の冷却温度を記録すると、直ちに圧縮空気の供給は遮断され、冷却段階は終了する。このようにして、レール頭部２０の領域における溶接継手１２の深さ１５ｍｍに至る焼入れ硬化が達成される。最後に、クランプ顎部８及びせん断ナイフ９はレール２から取り外され、溶接ユニット１は次の溶接場所へ移動するために引き上げられる。

制御された冷却プロセスを始めるための開始温度は８００°〜８５０℃の範囲内にあるべきである。冷却段階を終了させる限界温度は約５００℃でなければならない。これに関連して、溶接継手１２の冷却を開始する最も遅い時点は、溶接終了後３０秒であることを特に心に留めておくべきである。これらの冷却パラメータは当然、溶接されるレールの種類又はレールのメーカーにより規定された仕様に依存するため、特定のレールに対してその都度最適に適用された様々な冷却パラメータが制御装置５内に格納され、そしてボタン操作で呼び出し得るならば、それは特に有利なことである。

開始温度と冷却温度、圧縮空気を供給する継続時間、及び温度曲線と云ったパラメータは溶接継手１２の各冷却作業の間に登録され、記録される。空気ノズル１３を通じて冷却用開口１８に送り込まれる圧縮空気の量は、溶接継手１２の冷却が一様の割合（例えば毎秒４℃）で進むような方法で自動的に調節される。制御装置５は空気圧縮機装置２４内に十分な圧縮空気がある時だけ、溶接プロセスが開始できるようにする。

部分的に描かれた溶接機械を伴う溶接ユニットの側面図を示す。 溶接ユニットの空気ノズルの拡大側面図を示す。 レールの長手方向における空気ノズルの拡大視図を示す。

Claims (11)

1. 軌道（３）の２本のレール（２）を共に溶接するための溶接ユニット（１）であって、圧縮シリンダ（７）を用いてレールの長手方向（６）に移動可能な、制御装置（５）及び２つの半ユニット（４）から成り、その各々が、レール（２）への適用のために設けられたクランプ顎部（８）と、２つの半ユニット（４）の間に配置されており、溶接のバリ（１１）を溶接継手（１２）から削ぎ落とすためのせん断ナイフ（９）と、を備えている、溶接ユニットにおいて、
   温度センサー（１４）を有する空気ノズル（１３）が、せん断ナイフ（９）に取り付けられており、制御装置（５）が、圧縮空気を空気ノズル（１３）に供給するために設けられていることを特徴とする、溶接ユニット。
2. 制御装置（５）が、温度センサー（１４）により検知可能な溶接継手（１２）の温度に依存して自動的に空気の供給を開始するための、開始温度を、入力するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の溶接ユニット。
3. 制御装置（５）が、温度センサー（１４）により検知可能な溶接継手（１２）の温度に依存して自動的に空気の供給を停止するための、停止温度を、入力するように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の溶接ユニット。
4. 空気ノズル（１３）への圧縮空気の供給を、温度センサー（１４）により検知可能な溶接継手（１２）の温度に依存して制御装置（５）によって制御できることを特徴とする、請求項１に記載の溶接ユニット。
5. 空気ノズル（１３）が、溶接継手（１２）のレール頭部（２０）の真上に位置することができる冷却用開口（１８）と、圧縮空気ライン（２２）に接続された圧縮空気用開口（１６）と、周囲の空気を吸い込むための吸気ポート（１７）と、を備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶接ユニット。
6. 空気ノズル（１３）と組み合わされるのが、レールの対称面（１５）から等しい距離にあって、レールの長手方向（６）に対して直角に延びている横方向に、それぞれ配置された、２つの圧縮空気用開口（１６）及び２つの吸気ポート（１７）であることを特徴とする、請求項５に記載の溶接ユニット。
7. 圧縮空気用開口（１６）が、吸気ポート（１７）の下部に配置され、吸気ポート（１７）の横断面は、圧縮空気用開口（１６）の横断面より少なくとも３倍大きいことを特徴とする、請求項５又は６に記載の溶接ユニット。
8. 温度センサー（１４）が、溶接継手（１２）のレール頭部（２０）上に位置する測定点（２１）の、非接触温度測定用に構成された、赤外高温計として、設計されていることを特徴とする、請求項１に記載の溶接ユニット。
9. 軌道のレールを共に溶接する方法であって、２本のレール（２）が、調整された電流供給の間に加熱され、続いて、互いに高い圧力で押し付けられて、溶接継手（１２）及び溶接のバリ（１１）を形成する方法において、
   ａ）溶接継手（１２）から溶接のバリ（１１）を除去した後、直ちに、冷却用開口（１８）を有する空気ノズル（１３）を、赤熱している溶接継手（１２）の上方に位置させ、
   ｂ）溶接継手（１２）の温度を測定し、
   ｃ）溶接継手（１２）が限界の開始温度に達した時に、圧縮空気、及び、その流入によって空気ノズル（１３）内へ吸い込まれた周囲の空気を、自動的に空気ノズル（１３）に供給し、
   ｄ）溶接継手（１２）が限界の冷却温度に達した時に、圧縮空気の供給を自動的に停止し、
   ｅ）溶接ユニット（１）を、溶接されたレール（２）から引き上げる、
   という特徴を有していることを特徴とする方法。
10. 開始温度と冷却温度、圧縮空気を供給する継続時間、及び温度曲線という、パラメータを、冷却段階の間に、登録し、記録することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 空気ノズル（１３）を通じて冷却用開口（１８）に供給される圧縮空気の量を、溶接継手（１２）が一様の割合（℃／秒）で冷却されるような方法で、制御することを特徴とする、請求項９又は１０に記載の方法。

Images