KR100213744B1 - 레일 정렬 및 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지면에 레일 플랜지를 정렬하고 클램핑하는 레일클램핑 장치를 제공한다. 슬롯이 형성된 클립는 앵커 볼트나 다른 적당한 연결요소로 고정되고, 편심구멍을 가지는 캠와셔는 클립위에 배열되고, 이들을 볼트와 너트로 레일 플랜지에 고정시킨다. 클립은 느슨한 상태에서 지지면에 슬라이딩 가능하게 맞물리며 클램프된 상태에서 지지면을 내리누르는 슬롯이 형성되 베이스부를 가진다. 접촉부는 레일 플랜지의 외면에 맞물리며 지지면에 수직하게 베이스로부터 연장형성된다. 외팔보부는 지지면에 플랜지를 고정하기위해 플랜지 상면에 접촉되며 그 하단에 합성고무조각이 부착되며 접촉부로부터 연장형성된다. 캠와셔는 느슨한 상태에서 베이스부상면에 슬라이딩 가능하게 맞물리며 접촉부의 후방면에 맞물리게 외측면을 가진다. 바람직하기로는 캠 와셔는 볼트에 대한 와셔의 각회전이 실질적으로 레일 플랜지에 접하는 클립의 거의 비례적인 측운동이 생기도록 나선 캠의 윤곽을 가진다. 레일은 느슨한 상태에서 너트 회전으로 소정위치에 확실하게 고정될 때 레일의 마주보는 측에 배열된 장치의 캠 와셔의 회전으로 정렬될 수 있다.

Description

레일 정렬 및 클램핑 장치

제1도는 레일 플랜지의 양측면에 클램프된 두 연결부재의 단면도.

제2도는 레일 플랜지에 인접한 볼트에 결합되고 슬롯구멍을 가지는 클립을 나타낸 사시도.

제3도 및 4도는 클립이 각각 정반대 위치에 있는 상태를 나타내고 캠와셔를 가지는 연결부재를 나타낸 사시도.

제5도는 대략 200°정도의 회전 조절능력을 가지는 캠 와셔를 나타낸 상세 평면도.

제6도는 다른 실시예의 클립을 나타낸 평면도.

제7도는 제6도의 측면도.

제8도는 제6도의 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레일 플랜지 2 : 지지면

3 : 클립 4 : 캠 와셔

4a : 화살표 4b : (캠 와셔의)구멍

5 : 볼트 6 : 너트

7 : (클립의) 베이스부 8 : (클립의)접촉부

9 : (클립의)외팔보부 10 : (클립의) 슬롯

11 : (캠 와셔의) 외측면 12 : (클립접촉부의)후방면

16 : (캠 와셔의)제1 평탄부 17 : (캠 와셔의)제2 평탄부

31 : 가상원 32, 33 : 작도선

본 발명은 지지면위에 레일(rail)플랜지를 정렬하고 클램핑하기 위한 레일 정렬 및 클램핑에 관한 것이다.

크레인이나 기중기등의 받침대와 같은 다양한 형태의 이동장치들은 그들의 적당한 동작을 위해 정확하게 정열된 레일 지지대를 필요로 한다. 그리고 허용 공차내에서 평행하지 않거나 또는 곧지않은 레일은 이동장치의 프레임을 탈선시키고 레일과 차륜을 과도하게 마모시킨다. 그리고 지지 구조체의 이동이나 지반의 내려앉음, 레일에 미친 충격하중 및 이동장치에 의해 발생되는 진동으로 인해 레일은 정확한 정렬상태로부터 벗어날 수 있다. 따라서 레일정렬상태의 점검을 위한 주기적인 보수작업이 요구되고 빨리 마모하거나 손상을 방지하기 위한 교정작업이 요구된다.

레일의 초기 정렬 및 정확한 주기적인 재정렬을 위해서 조절가능한 연결장치가 제안되어 있다. 일반적으로 레일은 그 길이방향을 따라 일정간격으로 떨어져서 배열된 마주보는 연결부재의 열(row)사이에 놓이게 된다. 그리고 연결부재들은 마주보는 쌍(pair)으로 배열되어 각각 지지면에 플랜지의 각 일측을 클램핑한다. 이러한 각 한쌍의 마주보는 연결부재간의 간격은 레일 및 연결부재의 용량 그리고 보통작용하는 하중에 의해 결정된다.

통상적으로 연결부재는 볼트가 관통하는 크고 긴 구멍을 가지는 레일 클립을 포함하여 이루어진다. 이러한 클립은 소정 위치에 플랜지를 견고하게 맞물리도록 플랜지윗면의 후미부로 신장하는 전방부를 가진다. 그리고 볼트는 결합너트와 잠금와셔가 끼워지는 나사가 형성된 상단부를 가지며 그 하단부는 지지면에 고정된다. 그리고 클램프된 상태에서, 클립은 상기 너트와 잠금와셔에 의해 지지면에 고정된다. 그리고 통상적으로 마찰형식의 연결보다 베어링 형식의 접속방식이 이용되는데, 이 베어링형 연결의 설계하중용량은 볼트, 와셔 그리고 클립사이의 베어링에 의해 결정된다. 그리고 느슨한 상태에서, 너트를 위로 돌려올리면 클립은 크고 긴 구멍에 끼워진 볼트에 의해 허용된 한도내에서 전후방으로 슬라이딩이 자유롭게 된다. 그리고 지지면과 플랜지의 저면사이에는 충격이나 진동의 영향을 감소시킬 수 있는 탄성패드가 마련될 수 있다. 그리고 지지면의 특성에 따라 다양한 형태의 볼트가 사용될 수 있다. 예컨데, 머리붙이 관통볼트나 스터드용접볼트는 강철빔의 플랜지인 지지면에 사용될 수 있고, 앵커(anchor) 볼트는 콘크리트 지지면에 포설되어 사용될 수 있다.

상기 두형식의 전형적인 연결부재가 구드리치(Goodrich)에 의해 제안된 미국특허 2, 134, 082호에 개시되어 있다. 두 경우에 있어서, 클립은 볼트가 여유있게 통과할 수 있게 볼트직경보다 크게 형성된 둥근 구멍을 통해서 볼트에 설치된다. 그리고 클립과 지지면 사이에는 플랜지의 외면에 접하는 플레이트가 개재된다. 한 경우에 있어서, 플레이트는 볼트가 통과하는 경사슬롯을 가지며 직사각형이다. 그리고 레일 플랜지는 플레이트의 횡단부를 가볍게 치는것에 의해 측방으로 움직임으로써 경사슬롯에 끼워진 볼트가 플레이트에 전후방으로 힘을 가한다. 그리고 플랜지의 외면은 고정 볼트에 축방향 하중을 전달할 때 직각플레이트의 전방면 전체를 압박할 수 있다.

그리고 미국특허 2, 134, 082호에 개시된 두번째 경우에 있어서, 인접하는 플레이트와 클립은 서로 일치하는 원형 구멍을 가진다. 그리고, 플레이트를 볼트주위로 회전시킴으로써 레일 플랜지를 측방향 이동시키도록, 플레이트는 그 플레이트내의 구멍 주위에 중심을 갖는 변화하는 방사곡선의 대칭전방면을 가진다. 두 번째의 경우에 있어서, 플랜지의 외면은 만곡된 플레이트의 전방면중 작은 만곡면에 힘을 가한다. 그리고 클립이 너트로 견고하게 클램프 될때, 레일의 측 하중은 주로 플랜지의 윗면과 클립의 전방부사이의 마찰로 볼트에 전달된다.

그리고 이동장치로 인한 진동이나 충격으로 너트는 자주 느슨해지며, 상기 두번째 경우에 있어서 집중하중은 만곡플레이트의 전방면에 인가된다.이러한 집중하중은 플랜지 또는 만곡 플레이트의 베어링용량을 초과하여 피로파손을 일으키는 응력 집중자로서 작용하는 경향이 있는 결각을 초래한다. 게다가 레일 및 만곡플레이트는 교체를 요하는 베어링부에서 과도하게 마모될 수 있다. 첫번째 경우에 있어서, 직각플레이트는 베어링 응력이 고르게 분포되지만, 양단의 전방부와 후미부사이의 직각플레이트를 수용하기 위하여 어떤 적용에 있어서는 과도하게 생각될 수 있는 공간이 요구된다.

보다 간결한 연결부재가 매닝(Manning)에 의해 제안된 미국특허 1, 470, 090호와 모리녹스(Molyneux)에 의해 제안된 미국특허 3, 934, 800호에 개시되어 있다. 이러한 연결부재의 클립들은 원형와셔를 수용하는 접시형 구멍이 뚫려 있는 원형상부의 큰 중심구멍을 가진다.

그리고 와셔는 볼트가 통과하기 적절하도록 공칭크기의 한쪽으로 치우쳐진 편심구멍을 가진다. 그리고 클립은 플랜지의 윗면에 맞물리는 전방부와 플랜지외면에 맞물리도록 전방부의 후방에 인접하는 어깨부를 가진다. 상기 인접하는 어깨부에는 레일에 발생되는 측 베어링하중이 고르게 분포된다. 그리고 느슨한 상태에서 볼트에 대한 와셔의 회전은 와셔의 원형 외주면을 클립의 중심구멍의 접시형 구멍이 뚫린 상부의 내부 원형면에 슬라이딩 시킨다. 따라서 와셔의 회전은 와셔구멍의 편심으로 인한 레일 플랜지의 정렬을 위해 클립을 전후방으로 이동시킨다. 이러한 원형의 편심와셔는 비교적 쉽게 제조될 수 있지만, 이들의 사용으로 중요한 기계적 손실이 발생된다. 상기 클립이 와셔구멍의 가장 후방부 또는 가장 전방부에 있을때 편심구멍과 클립의 전방부사이의 간격은 최소 또는 최대가 되며, 고정각의 증가로 인한 와셔의 회전은 클립의 비교적 큰 축 운동을 유발 시킨다. 그러므로 이러한 위치에서, 작은 회전은 클립의 큰 변위를 유발시키므로 연결부재는 적은 감도를 가진다. 그리고 주어진 저항력에 대해 클립과 레일을 변위시키기 위해서는 큰 토오크가 적용될 필요가 있다는 점에서 기계적 이득 또한 적다. 그리고 클립이 중간위치에 있을때, 상기와 같은 고정각의 증가로 인한 와셔의 회전은 클립의 비교적 작은 측 운동을 유발시킨다. 그리고 이 위치에서 주어진 량 만큼 클립을 변위시키기 위해서는 와셔의 비교적 큰 회전이 필요하기 때문에 연결부재의 감도는 증가 되지만, 주어진 저항력에 대하여 레일과 클립을 변위시키기 위해서 필요한 토오크는 더 작아진다.

이러한 종래의 연결부재를 사용하는 정렬조작은 각(角)위치와 측 운동에 대한 와셔의 다양한 감도 및 응답에 의해 복잡해진다. 그리고 작용 토오크와 발생한 축 운동의 일치는 예측하기 어렵기 때문에 요구되는 다양한 노력과 감도는 정렬조작을 모든 실제 목적을 위한 시행착오중의 하나가 되도록 한다. 이러한 연결부재를 사용함에 따른 다른 무너제점은 볼트에 너트를 조임으로써 클립이 느슨해지는 경향으로 와셔가 회전되어 부정확한 위치에 그들이 쉽게 설치될 수 있다는 것이다.

본 발명의 목적은 집중 하중으로 인한 상기의 문제점을 제거하기 위하여 충분한 베어링 면적을 가진 연결부재를 제공하는데 있으며, 특히 정확하게 조정하고 설치하기 쉬운 연결장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 평탄한 지지면에 레일 플랜지를 정렬하고 클램핑하는 장치로서, 느슨한 상태에서 상기 지지면에 슬라이딩 가능하게 맞물리며 상기 지지면에 실질적으로 평행한 저면과 상기 지지면에 실질적으로 평행한 최상면 및 긴 슬롯을 가지며, 클램프된 상태에서 상기 지지면을 내리누르는 베이스부와, 상기 지지면에 수직하게 상기 베이스부의 선단으로부터 연장되고 상기 플랜지의 외측면에 맞물리는 전방면을 가지는 접촉부와, 상기 접촉부로부터 전방으로 연장되고 상기 플랜지 상면에 맞물리는 저면을 가지는 외팔보부(cantklever portion)로 이루어진 클립과 ; 느슨한 상태에서 상기 베이스부의 상면에 슬라이딩 가능하게 맞물리는 저면을 클램프된 상태에서 상기 베이스부를 내리누리며 상기 접촉부의 후방면을 맞물리기 위한 외측면을 가지고 편심적으로 위치된 구멍을 가지는 캠 와셔와 ; 상기 지지면과 외팔보부 사이에서 상기 플랜지를 클램핑하며 상기 지지면에 상기 캠 와셔와 클립을 내리누르며 정렬을 위해 상기 구멍과 슬롯을 통해 연장되어 상기 캠 와셔의 상면에 맞물리는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제3도는 및 제4도에 본 발명에 따른 연결부재의 일반적인 작용들이 도시되어 있다. 레일플랜지(1)는지지면(2)상에 지지된다.

제3도에 있어서, 플랜지(1)는 축 방향으로 최대 조정범위를 나타내는 치수 x와 더불어 점선으로 나타낸 최전방 위치인(1')와 실선으로 나타낸 최후방 위치로 나타내어 있다. 제4도는 플랜지(1)의 최전방 위치를 나타낸다. 연결부재는 긴 슬롯을 가지는 클립(3), 와셔(4), 볼트(5)와 너트(6)로 이루어진다. 풀림 조건은 너트(6)를 풀거나 와셔(4)를 볼트(5) 주위로 회전시킬 때이다. 와셔(4)가 시계방향으로 회전될 때, 클립(3)과 맞물린 와셔(4)의 외측면은 레일(1)을 정렬하는 전방으로 클립(3)과 인접 레일(1)을 밀어 붙인다. 제1도에 도시된 바와 같이, 동일 연결부재가 레일 플랜지(1)의 반대측에 위치된다. 그리고 상기 마주보는 한쌍의 연결부재와 와셔(4)들이 서로 반대방향으로 회전됨으로써, 플랜지(1)는 측방으로 정렬되어 질 수 있다. 그리고 플랜지(1)가 원하는 위치에 있을때, 너트(6)를 조여서 플랜지(1)를 정위치에 고정시킨다. 이때 상기 너트(6)는 오른 나사이다. 따라서 와셔(4)가 도시된 바와 같은 위치에 놓여 있을 때, 볼트(5)에 너트(6)를 조이면 너트(6)와 와셔(4)사이의 마찰로인해 와셔(4)를 시계방향으로 회전시키려 하며, 이로인해 와셔(4)는 클립(3)과 더욱 견고하게 맞물리게 된다.

제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이 설치자가 와셔(4)를 설치할때 정확한 위치에 즉시 안내시킬수 있도록 다른 것과 구별되기 위해 일면에 표시를 하는것이 바람직할 것이다. 그리고 바람직하게는 상기 표시를 제일 위에 설치될 와셔(4)의 일면에 함으로써, 시계방향으로의 회전시 고정점에 대한 와셔의 폭은 점차적으로 증가시킨다. 이러한 표시는 와셔(4)의 일면에 움푹들어간 화살표(4a)의 형태로 하고, 이 화살표는 와셔(4)의 구멍(4b)에 대하여 시계 회전방향으로 가르키는 것이 유리할 것이다.

제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 상기 클립(3)은 베이스부(7), 접촉부(8) 와외팔보부(9)로 이루어진다. 상기 베이스부(7)는 볼트(5)가 돌출되는 긴 슬롯(10)를 가진다. 그리고 상기 접촉부(8)는 지지면(2)에 수직하게 베이스부(7)의 전방단부로부터 연장하여 형성된다. 그리고 상기 외팔보부(9)는 상기 접촉부(8)로부터 전방으로 연장 형성된다.

이와 같이 레일과 연결부재들이 설치되는 동안, 일련의 볼트(5)들은 통상적인 방법으로 지지면(2)에 견고하게 고정된다. 볼트들(5) 예컨데, 스터드 용접볼트는 금속지지면에 고정되고, 머리붙이 볼트는 지지플레이트면의 구멍에 관통 고정되며, 앵커 볼트는 콘크리트 지지면에 묻혀서 고정된다. 그리고 정해진 레일위치의 중심선을 정하고, 볼트(5)들은 이 레일중심선으로부터 정해진 측방 거리에서 각각 마주보는 한쌍으로 세로로 일정간격으로 유지된다. 제1도에 도시된 측방거리인 Y과 Y은 우선 플랜지(1)의 폭과 선택된 슬롯(10)의 길이에 의해 결정된다. 그리고, 슬롯(10)의 길이는 볼트(5)의 설치에 따른 어떠한 부정확한 것을 보상하고 요구된 측방 배열 정도를 제공하기 위하여 선택되어 진다.

대략 원하는 위치에서 마주보는 볼트(5)와 클립(3)사이에 위치된 레일(1)은 제2도에 도시된 바와 같이 슬롯(10)을 통해 돌출한 볼트(5)에 의해 그 위치가 결정되어 진다. 제1도에 잘 나타나 있는 바와 같이 클립(3)은 플랜지(1)와 느슨하게 맞물림으로써 움직여질 수 있다. 만일 지지면(2)과 플랜지(1)의 저면사이에 충격 흡수용 탄성매트(미도시)가 개재된다면, 상기 접촉부(8)의 높이는 상기 매트를 수용할 수 있는 두께만큼 연장된다. 충격흡수용 탄성 패드(22)는 상기 외팔보부(9)의 저면에 부착된다. 그리고 접촉부(8)의 전방면은 플랜지(1)의 외측면에 맞물리게 되고, 탄성 패드(22)의 저면은 플랜지(1)의 상면에 맞물리게 된다. 그리고 베이스부(7)의 저면은 너트(6)가 조여지지 않을때 지지면(2)에 슬라이딩 가능하게 맞물리게 되며, 이때 연결부재는 느슨한 상태에 있게 된다.

그리고 캠 와셔(4)는 편심적으로 위치된 원형 구멍(4b)을 가지며, 이 캠 와셔(4)가 상기 클립의 베이스부(7)에 놓여질때 볼트(5)는 그 구멍(4b)을 통해 돌출되게 된다. 그리고 너트(6)는 제3도에 도시된 바와 같이 와셔(4)와 클립(3)을 느슨한 상태에서 고정하기 위해 볼트(5)에 나사결합된다. 그리고 캠 와셔(4)의 저면은 느슨한 상태에서 베이스부(7)의 상면에 슬라이딩 가능하게 맞물리게 된다. 그리고 캠 와셔(4)의 외측면(11)은 접촉부(8)의 후방면(12)에 맞물리게 된다. 상기 외측면(11)은 특별히 유리한 캠 윤곽을 가지며, 캠 와셔(4)가 회전될때 외측면(11)에 맞물리는 접촉부의 후방면(12)은 캠의 윤곽을 따른다.

제3도 및 제4도를 참조하면, 상기 레일 플랜지(1)는 X로 표시된 한도만큼 측방으로 이동될 수 있다. 상기 X는 캠 와셔(4)의 크기 및 기하적인 모양으로 결정되며, 슬롯(10)의 길이와는 상관없다. 즉, 클립(3)이 최전방 위치에 있을때 볼트(5)는 슬롯(10)의 후방단으로부터 이격되며, 반대로 최후방 위치에 있을때 볼트(5)는 슬롯(10)의 전방단으로부터 이격된다. 그리고 상기 경사 슬롯(10)은 종래에서와 같이 사용될 수 있기 때문에 플랜지(1)의 측 운동방향으로 평행할 필요가 없음은 분명할 것이다.

제5도에 캠 와셔(4)의 바람직한 캠 윤곽의 일례가 도시되어 있다. 볼트(5)가 돌출하여 통과하는 원형 구멍(4b)은 보통 약 1.5㎜(1/16inch)정도 볼트의 직경보다 공칭적으로 크게 형성된다. 그리고 캠 와셔(4)의 외측면(11)은 실질적으로 구멍(4b)에 중심이있는 나선 캠의 윤곽으로 이루어진다. 도시된 예에 있어서, 나선윤곽은 외측면(11)에 대해 약 200°의 각을 가진다. 그리고 와셔 외측면(11)의 나머지 부분은 서로 수직한 제1 평탄부(16)와 제2 평탄부(17)로 이루어진다. 상기 제1 평탄부(16)는 와셔(4)가 회전될때 매끄러운 변이를 제공하도록 나선윤곽의 안쪽 곡선에 접하게 된다. 그리고 상기 제2 평탄부(17)는 와셔(4)를 시계방향으로 회전시키기 위한 힘을 받아들이는 일면을 제공하기 위해서, 나선 윤곽에 대향하는 상기 구멍(4b)의 일측에서 실질적으로 캠(4)의 최대 직경을 따라 연장된다.

보다 나은 형태에 있어서, 상기 구멍(4b)으로부터 측정된 캠의 폭은 상기 구멍(4b)의 중심에 대해 실질적으로 연속하는 동일 각 변위에 대하여 실질적으로 변화없이 증가한다. 그 윤곽이 비록 단조로운 곡선과는 정확하게 일치하지는 않지만, 그 단조로운 관계는 다음과 같이 수학적으로 표시될 수 있다.

D = D₀+ CØ

여기에서, D₀는 나선 윤곽곡선의 안쪽단 또는 원점에서 캠의 폭을 나타내고, C는 상수이고, Ø는 구멍(4b)의 중심으로 부터 원점에 내린 기준선과 상기 중심으로부터 캠의 외측면에 내린 선 사이에서 측정된 각이며, D는 캠의 폭이다.

바람직하기로는, 캠의 제조를 쉽게 하기위하여, 캠의 윤곽은 캠의 구멍(4b)과 동심으로 배열된 가상원에 그 각각의 곡률 중심을 가지는 일련의 부분 원호로 이루어진다. 유리하게는, 연속적인 원호들은 상기 원주위에 위치된 점진적이고 균등한 곡률 중심을 가진다.

제5도를 참조하면, 가상원(31)을 이용한 캠 윤곽의 일 실시예가 형성되어 있다. 작도선(32), (33)은 제2 평탄부(17)에 평행 및 수직으로 구멍(4b)의 중심을 통해서 그어지며, 이들은 각각 X, Y축으로 생각할 수 있다. 점 O₁내지 점 O₅는 X, Y축으로 정의된 극좌표계 위에서 -45, -90°, -135°, -180°그리고 -225°에서 벡터로 가상원(31)과의 교선에 일치시킨 것이다. 반지름 R₁내지 R₅의 원호들은 각각 점 O1 내지 O₅로부터 그어지며, 이들 반지름들은 실질적으로 변화없이 감소된다. 단지 단위치수로서 캠의 최장직경을 예시하고 다른 반지름 및 다른 치수들은 표1에 나타낸 바와 같다.

반지름 R내지 R에 의해 형성된 이들 축들은 매끄러운 나선윤곽을 창출하기 위해 그들 단부에서 미끄럽게 이어진다. 그리고 구멍(4b)의 중심으로터 측정된 캠의 폭이 대략적으로 균등하고 단조롭게 증가하므로 45°의 회전을 위해서는 각 원호가 약 45°에 대응한다는 것은 알 수 있을 것이다.

제3도는 및 제4도를 참조하면, 이러한 캠 와셔(4)의 이점은 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 플랜지(1)가 전방으로 이동되어 지면, 클립(3), 와셔(4) 그리고 플랜지(1)의 상대위치는 제3도에 도시된 바와 같다. 상기 클립(3)이 그 최후방에 위치할 때, 제1 평탄부(16)는 접촉부(8)의 후방면(12)에 접촉하고, 볼트(5)는 슬롯(10)의 전방단에 접촉한다. 그리고 너트(6)는 정렬 조작동안 와셔(4), 클립(3)과 레일 플랜지(1)를 정위치에 일시적으로 유지하기 위해 느슨한 상태에서 슬롯(10) 와셔(4)에 대향하여 접촉된다. 그리고 느슨한 상태에서는 상기 클립(3)과 플랜지(1)는 지지면(2)에 슬라이딩되고, 상기 와셔(4)는 클립(3)에 슬라이딩 되지만, 이들은 상기 너트(6)에 의해 함께 걸려있게 된다. 그리고 플랜지(1)를 전방으로 이동시키기 위해서, 와셔(4)의 제2 평탄부(17)의 헤드를 해머, 사각 드리프트와 같은 연장으로 치며, 이에따라 와셔(4)는 볼트(5)에 대해 시계방향으로 회전한다. 그리고 캠 와셔(4)가 시계방향으로 회전할때, 나선윤곽 외측면(11)은 클립의 접촉부(8)의 후방면(12)을 따라 접촉되고 슬라이딩되어 지지면(2)에서 클립(3)과 플랜지(1)를 전방으로 변위시킨다. 그리고 플랜지(1)는 고정볼트(5)에 맞물린 와셔(4)의 구멍(4b)과 나선윤곽 외측면(11)사이의 증가하는 거리로 인해 전방으로 슬라이딩 된다.

레일의 바람직한 위치선정은 예컨데 원하는 레일 중심선을 따라 레이저 빔의 투사와 같은 잘 알려진 측량술을 이용하여 결정된다. 그리고 와셔(4)의 회전을 어림잡는데 유리하도록 나선 윤곽의 각 변화와 방사치수변화 사이의 대략적인 단조로운 관계는 클립(3)과 플랜지(1)를 원하는 량 만큼 움직이기 위해서 필요하다. 예를 들면, 단조로운 관계는 45도 회전될때마다 방사치수는 대략 5㎜(0.19인치)씩 증가된다. 그러므로 레일이 10㎜ 이동되려면 와셔(4)는 90도 회전되어야 한다.

따라서 와셔(4)운동의 범위를 통한 단조로운 관계의 이점은 레일을 원하는 측방향으로의 조절량을 얻기 위하여 요구되는 와셔(4)의 회전량을 예측할 수 있다는 것이다.

와셔(4)운동의 범위를 통한 단조로운 관계의 또 다른 이점은 레일(1)이동을 위한 와셔(4)를 회전시키는데 대략 균일한 힘이 든다는 것이다. 그리고 제2 평탄부(17)를 해머로 일전한 힘으로 치면 레일이 측방향으로 균일하게 이동됨을 알 수 있다. 그리고 나선윤곽의 길이를 통한 접촉부(8)의 후방면(12)과 나선윤곽의 외측면(11)사이의 접촉점의 위치는 정확하게 고려할 필요는 없다. 그러므로 플랜지(1)를 소정의 측방향위치로 움직이기 위해 요구되는 와셔(4)의 회전 및 작용력은 확실하게 예측되고 또 쉬우므로, 레일(1)의 정렬 및 설치는 간단하게 된다.

그리고 이러한 연결부재들이 플랜지(1)의 길이방향으로 소정간격 떨어져서 마주보는 쌍으로 배열되므로, 플랜지(1)는 각 마주보는 연결부재의 와셔(4)들의 회전으로 고정된 볼트(5)의 열(row)로부터 서로 반대방향으로 이탈될 수 있고 또 측방향으로 이동될 수 있다. 제1도를 참조하면, 플랜지(1)를 좌측으로 이동시키기 위해서는 플랜지(1)의 우측의 연결부재의 와셔(4)가 시계방향으로 회전되어지는 동안에 플랜지(1)의 좌측의 연결부재의 와셔(4)는 반시계 방향으로 회전되어야 한다.

그리고 레일 플랜지(1)가 정확하게 원하는 위치에 있을 때, 마주보는 연결부재들의 너트(6)들을 견고하게 조인다. 이때 와셔(4)의 상면과 너트(6)의 저면사이의 마찰력으로 와셔(4)들의 원치않는 과도한 시계방향회전을 막기위해 되도록이면 마주보는 연결부재의 너트(6)들을 동시에 조여야 할 것이다. 그 결과 플랜지(1)를 확실하게 고정하기 위해서 와셔(4), 클립(3)과 플랜지(1)과 억지로 꼭 맞물려 있기 때문에, 너트(6)를 조이는 동안에 와셔(3)가 약간 시계방향으로 회전될 수 있다. 그리고 너트가 조여질 때 볼트(5)의 나사부가 너트(6)의 나사부에 꼭 맞물려서 밀어 붙여지는 스프링 와셔와 같은 기능을 갖도록 클립(3)의 베이스부(7)는 위로 볼록하게 세로방향으로 활모양과 같이 형성하거나 유리하게 주조하여 형성할 수 있다. 그리고 맞물린 나사부 사이의 마찰로 인한 너트(6) 회전의 저항력은 레일위의 이동장치의 전동이나 충격으로부터 연결부재를 안정하게 유지시킨다.

클램프된 상태에서, 너트(6)는 캠 와셔(4)에 대향하여 조여진다. 그리고 캠 와셔(4)는 클립베이스부(7)의 상면을 내리 누르며, 클립베이스부(7)의 하면은 지지면(2)을 내려 누른다. 제1도에 도시된 바와 같이, 플랜지(1)는 마주보는 클립(3)들의 접촉부(8)의 전방면 사이에서 측방으로 견고하게 유지된다. 그리고 플랜지(1)는 마주보는 연결부재들의 외팔보부(9)의 하면과 지지면(2) 사이에 고정된다.

더 바람직한 형태의 캠 와셔(4)의 더 나은 이점은 너트(6)를 여는 토오크에 관계한다. 상기 여는 힘은 플랜지(1)에 미친 횡하중으로 인한 작용력과, 접촉부(8)를 통해 캠 와셔(4)의 외측면(11)에 전달된 작용력이다. 그리고 너트(6)가 완전히 조여졌을 때, 캠 와셔(4)는 클립(3)의 상면에 고정되어 또는 일체적으로 될 수 있다. 이에 따라서 접촉부(8)로부터 캠의 외측면(11)으로 힘은 거의 전달되지 않는다. 그리고 이와 같은 작용력들은 접촉부(8)의 후방면과 외측면(11)사이의 접촉점에서 외측면(11)의 접선에 대한 법선방향의 반경을 따라 작용되고, 너트(6)를 열거나 느슨하게 유지하는 토오크의 형태로 너트(6)에 전달한다. 상기 토오크는 물론 작용력의 크기와 중심으로부터 작용선의 거리 즉, 너트의 축과 문제의 반경 사이의 수직의 수직거리의 곱에 해당한다. 구멍(4b)의 중심은 축 32, 33의 교차점으로 생각할 수 있다) 더 바람직한 형태의 캠(4)의 이점은 상기 수직거리가 단지 약간 변화하고, 클립(3)에 대한 캠(4)의 모든 회전위치가 실질적으로 일정하다는 것이다.

그러므로, 너트(6)는 플랜지(1)에 유지되는 힘 또는 원하는 최대 횡하중에 해당하는 주어진 토오크까지 조여질 수 있으며, 이때 최대 횡하중은 확실히 캠(4)의 모든 회전위치에서 클립에 의해 견뎌 내어진다.

마찬가지로, 조정중에 캠(4)을 회전시키기 위해서 제2 평탄부(17)를 때리거나 강타함에 있어서 일정한 기계적 이득이 있다. 접촉부의 접점(18)의 접선으로부터 외측면(11)으로의 반경을 따라 전달되고 레일 플랜지(1)에 대항하여 발생된 힘인 회전저항력의 레버아암은, 물론 상술한 구멍(4b)의 중심과 반경사이의 수직거리이며, 이 수직거리는 실질적으로 캠(4)의 모든 회전위치에서 일정하다. 클립(3)을 치는 타격이 제2 평탄부(17)에 수직하며, 회전을 일으키는 힘의 레버아암은 축(33)과 충격점 사이의 거리이며, 이 거리의 최대한도는 축(33)에서 제1평탄부(16)으로부터 먼 제2 평탄부(17)의 단부까지의 거리이다. 바람직하기로는 상기 최대한도와 상술한 수직거리 사이의 비(ratio)는 약 6:1 내지 12:1의 범위로 하는 것이 좋으며, 더 바람직하기로는 약 7:1 내지 11: 1의 범위로 하는 것이다.

특히 바람직한 형태로서, 좋은 기계적 이득을 얻기 위해서는 상술한 가상원(31)은 캠(4)의 구멍(4b)보다 작게하는 것이다. 단지 실례로서, 구멍(4b)의 직경이 0.5625인치, 가상원(31)의 직경이 0.2812인치, 구멍(4b)의 중심으로부터 어느 반경사이의 수직거리가 실질적으로 0.0994인치, 축(33)과 제2 평탄부(17)의 단부 사이의 거리가 약 0.8952 인치이면 주어지는 기계적 이득은 약 9:1까지 이른다.

레일과 같은 회전되는 구조적 형태의 플랜지(1)는 제1도에 도시된 바와 같이 롤링공정동안 모서리를 둥글게 한다. 특히 비교적 얇은 플랜지(1)를 가지는 레일의 경우에 있어서, 예컨대 진동으로 인해 너트(6)가 느슨해질때 플랜지(1)는 지지면(2)과 클립의 베이스부(7)의 저면 사이에 작용하는 상태에 따라 측방으로 이동될 수 있다. 이와같은 플랜지(1)의 둥그러진 끝머리는 날카로운 끝머리보다 적은 저항력으로 지지면(2)과 클립(3) 사이에서 플랜지(1)를 밀어넣는데 도움이 된다. 그리고 플랜지(1)가 클립(3) 아래로 몰입되는 경향을 감소시키기 위해서 클립은 베이스부(7)의 저면과 접촉부(8) 전방면이 함께 날카로운 모서리로 되도록 제조된다. 그리고 날카로운 모서리(18)의 곡률반경은 접촉부(8) 전방면의 높이보다 휠씬 적다.

플랜지(1)의 외측면은 클립 접촉부(8)의 전방면 전체를 압박하며, 그 측 하중은 캠(4)과 접촉부(8)의 후방면사이에서 직접 내절단력을 제공하는 볼트(5)에 전달된다. 비록 캠(4)의 만곡된 나선 윤곽부(15)와 클립접촉부(8)의 후방면은 본래 접선의 시작이지만, 그들 사이에 전달된 하중의 크기는 비교적 작으므로 조여진 상태에서 베어링 응력은 받아들일 수 있는 한계내에서 유지되고 과도한 마모는 발생하지 않는다. 그리고 예컨대 진동의 영향으로 너트(6)가 과도하게 느슨해질 때, 접촉부(8)와 캠 와셔(4) 사이의 접촉선은 마모되거나, 납작해지거나 또는 움푹들어갈 수 있지만, 이는 값싼 캠(4)의 변위로 조정될 수 있다. 그리고 접촉부(8)는 레일 플랜지(1)와 전(全)폭으로 맞물리기 때문에 변형될 가능성은 없다.

본 발명에 따른 연결부재의 제조에 있어서, 캠 와셔(4)와 클립(3)는 평탄금속플레이트를 눌러찍거나 주조에 의해 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 클립(3)은 그 접촉부(8)의 전방면과 비교적 작은 반경과 날카로운 코너(18)로 이어지는 저면의 베이스부(7)을 갖도록 제조하는 것이 중요하다. 그리고 평탄금속플레이트를 찍어서 클립(3)을 만들 때, 구멍의 굽힘은 필연적으로 둥근 모서리를 생성시키므로, 매우 날카로운 코너(18)를 형성하는 것은 어려운 일이다. 그러므로 모든 경우에 있어서 클립(3)은 주조를 만드는 것이 바람직하다. 제6도 내지 8도에 도시된 다른 형태의 클립(3)은 접촉 후방면(12)의 평면에 횡방향의 전방단부를 갖는 슬롯(10)과 돌출부(19)를 가지는 금속 플레이트를 찍어서 형성된다. 상기 슬롯(10)은 둥근 후방단과 횡전당단을 가지는 블랭크(blank)로 펀치된다. 상기 블랭크는 베이스부(7), 접촉부(8)와 외팔보부(9)를 형성하기 위해서 굴곡된다. 그리고 접촉부(8)의 전방면과 베이스부(7)의 저면 사이에 형성된 모서리는 중앙돌출부(19)의 양측에 외측으로 라운드된 단면부(20)를 가진다. 그리고 중앙돌출부(19)는 클립(3)과 지지면(2) 사이로 레일 플랜지가 끼어드는 것을 막기 위해 충분한 폭의 저면에 날카로운 모서리(21)를 가진다. 그러므로 저면에 날카로운 모서리(21)를 가지는 클립(3)을 만들기 위해서는 주조공정보다 비교적 값싼 스탬핑(stamping)공정이 예사적으로 쓰인다.

Claims (19)

1. 평탄한 지지면에 레일 플렌지를 정렬하고 클램핑하는 장치로서, 느슨한 상태에서 상기 지지면에 슬라이딩 가능하게 맞물리며 상기 지지면에 실질적으로 평행한 저면과 상기 지지면에 실질적으로 평행한 최상면 및 긴 슬롯을 가지며, 클램프된 상태에서 상기 지지면을 내리누르는 베이스부와, 상기 지지면에 수직하게 상기 베이스부의 선단으로부터 연장되고 상기 플랜지의 외측면에 맞물리는 전방면을 가지는 접촉부와, 상기 접촉부로부터 전방으로 연장되고 상기 플랜지 상면에 맞물리는 저면을 가지는 외팔보부(cantilever portion)로 이루어진 클립과 ; 느슨한 상태에서 상기 베이스부의 상면에 슬라이딩 가능하게 맞물리는 저면을 가지며 클램프된 상태에서 상기 베이스부를 내리누르며 상기 접촉부의 후방면을 맞물리기 위한 외측면을 가지고 편심적으로 위치된 구멍을 가지는 캠 와셔와 ; 상기 지지면과 외팔보부 사이에서 상기 플랜지를 클램핑하며 상기 지지면에 상기 캠 와셔와 클립을 내래누르며 정렬을 위해 상기 구멍과 슬롯을 통해 연장되어 상기 캠 와셔의 상면에 맞물리는 결합수단; 을 포함하여 느슨한 상태에서 상기 결합 수단의 주위로 상기 캠 와셔를 측면으로 회전시켜 상기 플랜지에 상기 접촉부의 전방면을 가압하여 상기 플랜지를 정렬하도록 한 것을 특징으로 하는 레일 플랜지 정렬 및 클램핑 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 캠 와셔의 외측면이 실질적으로 상기 구멍에 중심이 있는 나선캠 윤곽으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 캠의 폭이 상기 구멍의 중심에 대해 실질적으로 연속적인 동일각 변위에 대하여 실질적으로 변함없이 증가하도록 한 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 캠의 윤곽이 상기 구멍과 동심으로 배열된 가상원상에 곡률 중심을 가지는 일련의 원호로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 연속적인 원호는 상기 원주위에 점진적이고, 균일하게 이격된 곡률 중심을 가지는 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 가상원이 캠의 구멍보다 작은 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 캠은 적어도 하나의 평탄 측면을 가지는 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 캠은 나선캠 윤곽의 반대편에 상기 구멍의 일측상에 실질적으로 캠의 최대 직경을 따라 연장한 제1평탄부를 가지는 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
9. 제4항에 있어서, 상기 캠 구멍의 중심으로부터 수직 거리를 연장하여 나선 캠 윤곽의 반대편에 구멍의 일측상에 제2평탄부를 가지며, 상기 수직 거리와 상기 각 원호의 곡률 반경 사이의 수직 거리 비율이 약 6:1 내지 12:1 범위인 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 비율이 약 7:1 내지 11:1 인 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
11. 제2항에 있어서, 상기 캠의 폭을 고정점에 대해 최상면에 위치시킬 때 상기 구멍의 주위로 캠을 시계방향으로 점차적으로 증가 회전시키며, 상기 캠의 적당한 바른 위치를 지시하는 구별 마크가 상기 캠의 일면에 표시되어 된 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 구별 마크가 상기 구멍의 주위로의 시계 방향 회전을 지시하며 상기 일면에 움푹 들어간 화살표로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 접촉부의 점방혐과 베이스부의 저면이 상기 접촉부 전방면의 높이보다 적은 곡률 반경을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 결합 수단이 상기 캠 와셔의 상면에 맞물리는 나사가 형성된 볼트와 너트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 볼트가 금속 지지면에 박히는 스터드 용접 볼트인 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 볼트가 상기 지지면에 고정된 앵커 볼트인 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
17. 제14항에 있어서, 상기 클립의 베이스부와 캠 와셔중 어느 하나를 상대적으로 활 모양으로 휘어서 형성하여, 볼트와 너트의 나사들 사이의 증가된 마찰력으로 너트가 조여질 때 베이스부와 캠 와셔 사이에 탄성 작용이 일어나도록 한 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 클립 베이스부를 윗방향으로 볼록하게 형성한 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.
19. 제1항에 있어서, 상기 외팔보부의 저면에 탄성 패드가 마련된 것을 특징으로 하는 레일정렬 및 클램핑 장치.