KR100596182B1

KR100596182B1 - 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구

Info

Publication number: KR100596182B1
Application number: KR1020030093298A
Authority: KR
Inventors: 허현무; 이찬우; 권성태
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2006-07-03
Also published as: KR20050061150A

Abstract

본 발명은 철도차량의 차륜 삭정용 모방구에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 철도 차륜의 경제적인 삭정을 위한 전삭기 전용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구를 제공하는 것이다.

이를 위한 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구에 의하면, 일정한 구배를 갖는 답면부를 형성하고, 이에 연장되어 일정한 두께(T)의 반원 형상으로 플랜지 높이(H)와 플랜지 반지름(R)을 이루면서 돌출되어 있으며, 연장된 반원의 밑으로 일정한 거리 만큼 수직 하향되는 삭정기준선(L)이 형성되고, 그 밑으로는 하향으로 돌출된 삽입부가 일체로 형성되어 있으며, 이 삽입부의 양측면은 슬라이딩 안착될 수 있도록 일정한 각도로 형성된 모방자로 되어 있다.

모방선반, 모방구, 모방자, 모방자 고정체, 플랜지, 답면구배

Description

철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구{Conical-type wheel profile template coned 1/40 for machining railway wheel}

도 1은 종래의 1/40구배 답면형상 모방자를 보인 것이다.

도 2는 종래의 1/40구배 답면형상 모방자를 이용하여 삭정하는 모방선반을 보인 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구가 사용되는 기계식 모방선반을 보인 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구가 사용되는 전자식 모방선반을 보인 것이다.

도 5a, 5b는 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구가 결합된 모습과 그 단면을 보인 것이다.

도 6a, 6b는 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구의 일실시예인 모방자와 모방자 고정체를 보인 것이다.

도 7a 내지 7g는 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구에 적용되는 모방자의 다양한 실시예를 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10: 기계식 모방선반 20: 모방구

22: 모방자 26: 모방자 고정체

30: 전바식 모방선반 40: 전자식 모방선반

본 발명은 철도차량의 모방구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도 차륜의 경제적인 삭정을 위한 전삭기 전용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구에 관한 것이다.

일반적으로 1/40의 답면구배를 갖는 원호형의 차륜답면형상은 국내 기존선 여객 철도차량에 적용되는 대표적인 차륜으로, 철도 현장에서 차량을 장기간 운행하다 보면 차륜에 다양한 손상이 발생한다.

이러한, 손상은 차륜의 직립마모, 답면의 박리, 찰상 등과 같은 것으로, 이것은 차륜의 동적성능을 악화시키는 주요한 요인이 된다.

따라서, 일정한 거리를 주행한 차륜이 차륜 마모한도를 초과한 차륜에 대해서는 삭정을 통한 차륜의 재생을 수행하게 된다.

공지의 예로, 통상적으로 차륜의 삭정에 적용되는 전삭기(이하 "모방선반"이라 한다)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 차륜(1)의 형상이 형성된 모방자 (2)를 횡이송시키면 롤러 등의 안내핀(3)이 모방자(2)의 형상을 따라 움직이게 되고, 안내핀(3)과 링크 연결된 공구대(4)의 바이트(6)가 연동하여 차륜(1)을 모방자 (2)의 형상과 동일하게 삭정한다.

이때, 차륜의 형상이 형성된 모방자(2)는 목표로 하는 차륜의 답면형상이 아닌 통상의 원형 차륜답면형상을 가진 모방자(2)를 사용하게 됨에 따라, 원하는 삭정량 및 플랜지 두께(2b)와 무관하게 삭정을 하게 된다.

삭정을 수행하기 전 모방자(2)는 그 기준점을 차륜(1)의 기준면과 일치시키고, 곧바로 플랜지 두께(2b)에 맞추어 삭정작업을 수행한다.

그러나, 차륜(1)에는 고유한 플랜지 두께(2b)와 일정한 구배를 갖는 답면부 (2c)가 형성되어 있기 때문에 위와 같은 삭정작업 만으로는 목표로 하는 치수의 차륜형상을 얻을 수가 없다.

또한, 차륜 삭정은 답면부(2c)와 플랜지부(2a)로 나뉘어 삭정작업이 수행되며, 다시 답면부(2c)는 모방자의 횡이동으로 인한 2단계 삭정이 수행되어 총 3단계로 삭정작업이 수행된다.

결국, 차륜(1)에 있어서 가장 중요한 요소라 할 수 있는 플랜지부(2a)와 답면부(2c)의 삭정은 부정확한 치수의 모방자(2)를 사용하게 되어 목표로 하는 플랜지 두께와 답면구배를 얻지 못할 뿐만 아니라, 답면구배의 재삭정시 모방자(2)를 이동하게 됨으로써 기준이 되는 삭정기준점이 틀려지게 된다. 따라서, 단지 현장 작업자의 숙련도에 의해서 삭정이 됨에 따라 정밀한 플랜지 두께와 답면구배를 이루기가 곤란하였다.

또한, 차륜의 연속적인 삭정시 삭정되는 차륜마다 플랜지 두께와 답면구배, 플랜지의 현상이 모두 제 각각이 되어 좌우차륜의 형상이 비대칭이 되고, 삭정 정밀도가 현격히 낮아져, 결국 차량의 동적 성능을 약화시키는 요인으로 작용하게 되어 승차감의 저하와 이상 진동 등의 문제점을 유발하게 된다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구는, 전술한 문제를 모두 해소하고, 정밀한 플랜지 두께와 답면구배를 갖도록 하는 모방자와 모방자 고정체를 제공한다.

본 발명의 모방자에 있어서는, 다양한 종류의 플랜지 두께를 삭정할 수 있게 하고, 플랜지 변화에 따라 신속히 대응할 수 있도록 일정한 삽입부를 제공하여 모방자의 교체만으로도 다양한 종류의 답면과 플랜지 형상을 삭정하도록 한다.

또한, 본 발명의 모방자 고정체에 있어서는, 모방선반에 고정적으로 취부되어 항시 삭정의 기준점을 일정하게 하고, 삭정용도에 따라 다양한 모방자를 수용할 수 있도록 하는 모방자 안착부를 제공하며, 취부된 모방자 안착부로 인해 모방자의 이동이 아닌 공구대의 이동만으로도 삭정을 수행하도록 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 간단한 교체를 통하여 다양한 차륜의 삭정을 수행하고, 차륜 삭정 후 발생하는 차륜형상의 비대칭 현상과 플랜지의 치수가 상이하게 되는 것을 방지할 수 있는 모방구를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원추형 1/40 구배를 갖는 답면부를 형성하고, 이에 연장되어 두께(T) 28mm의 반원 형상으로 26.25mm의 플랜지 높이(H)와 14.26mm의 플랜지 반지름(R)을 이루면서 돌출되어 있으며, 연장된 반원의 밑으로 일정한 거리 만큼 수직 하향되는 14.4mm의 삭정기준선(L)이 형성되고, 그 밑으로는 하향으로 돌출된 삽입부가 일체로 형성되어 있으며, 이 삽입부의 양측면은 슬라이딩 안착될 수 있도록 일정한 각도로 형성된 모방자로 구성되므로서 달성된다.

또한, 상기 모방자를 안착시킬 수 있도록 하기 위하여 상기 삽입부와 대응되는 형상인 안착부가 내부에 형성되어 있고, 상기 안착부는 일체로 된 고정부가 외면을 이루고 있으며, 상기 고정부의 외측면으로 상기 모방자의 삭정기준선과 일직선 상으로 만나 동일한 삭정기준선의 역할을 하는 모방자 고정체를 더 포함하여 이루어 진다.

또한, 상기 모방자 고정체는 하향으로 돌출되어 형성되고, 그 돌출된 면으로 모방자 고정체를 모방선반에 고정시킬 수 있도록 하는 고정홈이 형성된 고정체지지대와 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선(L)이 29mm, 26.25mm, 15mm, 12.14mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선(L)이 30mm, 26.24mm, 15.73mm, 10.43mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선(L)이 31mm, 26.25mm, 16.42mm, 8.72mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선(L)이 32mm, 26.25mm, 17.06mm, 6.97mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선(L)이 33mm, 26.25mm, 17.63mm, 5.29mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선(L)이 34.62mm, 26.25mm, 18mm, 4.09mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모방자의 두께는 6-7mm인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저, 도 3은 본 발명에 따른 철도차륜용 1/20구배 답면형상 모방구가 사용되는 기계식 모방선반을 보인 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구가 사용되는 전자식 모방선반을 보인 것이고, 도 5는 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구가 사용되는 유압식 모방선반을 보인 것이다.

본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구는 기계식, 전자식, 유압식 모방선반에 설치하여 사용할 수 있으며, 기계식, 전자식 모방선반에 대하여 개략적으로 설명한다.

일반적으로 모방삭정은 불규칙한 윤곽의 절삭을 할 때 횡이송이 모방자를 따라 이루어지면서 삭정하는 방법으로서, 일명 윤곽선삭(contour turning)이라고도 한다.

이 삭정법은 같은 제품을 다량으로 생산할 때 유리하며, 모방자의 접촉저항과 절삭저항이 같은 기계적 장치, 접촉자(stylus)의 모방자에 대한 접촉저항을 확대하는 전기적 장치 및 유압장치를 이용한다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구 (20)가 사용되는 기계식 모방선반을 보인 것으로, 기계식 모방선반(10)은 공구대 (12)를 축방향으로 자동이송시킬 때 베드 위에 고정된 모방구(20)에 따라 횡이송을 하면서 삭정한다.

본 예에서는 횡방향으로 작용하는 힘은 추에 의존하기 때문에 중삭정에는 사용하지 않고 주로 절삭저항이 적은 완성가공에 사용된다.

가장 간단한 방법은 절삭장치에 모방구(20)를 설치하고 롤러(14)로 접촉하면서 이동시키면서 가공하는 것이다.

이러한, 기계식 모방선반(10)이 종래의 모방선반과 가장 큰 차이를 보이는 것은 모방자(20)의 굴곡진 외면을 접촉하면서 이동하는 롤러(14)가 적용되는 것이고, 모방자(20)가 이동하는 것이 아니라 공구대(12)와 모방구(20) 사이에 링크로 연결된공구대(12)가 이동한다.

도 4는 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구(20)가 사용되는 전자식 모방선반(30)을 보인 것으로, 촉침(32)이 중립에 있으면 이송용 모터(34)가 구동되어 차륜(1)의 회전축 방향에 평행하게 가공하고, 촉침(32)이 움직여 전기적 접촉이 클로즈되면 종방향 이송은 멈추고 횡방향의 이송이 된다.

전자식 공구대(36)는 촉침운동 방향과 같은 방향으로 운동한다.

즉, 촉침(32)과 전자식 공구대(36)의 거리는 본래의 값으로 복원되며, 촉침 (32)의 접촉이 다시 시작되고 횡방향의 이송이 중지되며 종방향의 이송이 재개된다.

도 5a, 5b는 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구(20)가 결합된 모습과 그 단면을 보인 것이고, 도 6a, 6b는 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구(20)의 일실시예로, 모방구(20)는 모방자(22)와 모방자 고정체(26)로 이루어 지는 것을 알 수 있다.

모방자(22)는 일정한 구배를 갖는 답면부(23)를 형성하고, 이에 연장되어 일정한 두께(T)의 반원 형상으로 플랜지 높이(H)와 플랜지 반지름(R)을 이루면서 돌출되어 있으며, 연장된 반원의 밑으로 일정한 거리 만큼 수직 하향되는 삭정기준선 (L)이 형성되고, 그 밑으로는 하향으로 돌출된 삽입부(24)가 일체로 형성되어 있으며, 이 삽입부(24)의 양측면은 슬라이딩 안착될 수 있도록 일정한 각도로 형성된다.

답면부(23)는 일정한 구배, 본 발명에서는 1/40의 구배를 갖는 것이 바람직하고, 이에 연장되어 경사지게 올라가 일정한 반원을 갖는 플랜지부(25)와 일정한 각도로 맞닿아 차륜의 답면과 플랜지를 이룬다.

상기 플랜지부(25)는 전체적인 형상으로는 일정한 반원을 가지고 있으나, 구체적으로 삭정기준선(L)에서부터 R70(r1), R16(r2), R16(r3), R48(r4), R18(r5)인 원호가 순차적으로 연결된 원호로 구성되어 있으며, 원호가 끝나는 지점인 r5 지점에서 답면구배 1/40인 경사부로 이루어 있다.

또한, 플랜지부(25)는 다양한 치수를 갖는데 차륜의 성능을 좌우하는 요건은 플랜지 두께(T), 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R)이고, 플랜지 반지름(R)이 끝나는 곳에서 수직으로 하향되어 연장된 삭정기준선(L)이 일체로 형성되어 있다.

또한, 삭정기준선(L)은 답면부(23)의 말단(23a)과도 일치시켜야 하는데 이것은 후술하는 삭정과정에서 상술한다.

삭정기준선(L)은 플랜지부(25)의 치수에 비례하여 달라지며, 각기 고유한 치수를 갖는다. 또한, 삭정기준선(L)은 모방선반(10, 30)에 장착하여 차륜(1)을 삭정하는 경우 가공의 기준선이 되는 것으로 매우 중요한 역할을 한다.

이러한, 모방자(22)의 두께는 통상 6-7mm로 마련되는 것이 바람직하고, 본 실시예에서는 6.4mm가 적용되었다.

모방자 고정체(26)는 상기 모방자(22)를 안착시킬 수 있도록 하기 위하여 상기 삽입부(24)와 대응되는 형상인 안착부(27)가 내부에 형성되어 있다. 이것은 상기 삽입부(24)를 안내하여 모방자(22)를 안착시키기 위한 것으로, 고정부(28)가 안착부(27)의 외면을 형성하여 둘러쌓아 삽입부(24)를 고정, 지지한다.

또한, 상기 외면의 외측면(28a)은 상기 모방자(22)의 삭정기준선(L)과 일직 선 상으로 만나 동일한 삭정기준선(L)의 역할을 한다.

나아가, 상기 모방자 고정체(26)는 다시 하향으로 돌출되어 형성되고, 그 돌출된 면으로 모방자 고정체(26)를 모방선반(10, 30)에 고정시킬 수 있도록 하는 고정홈(28b)이 형성된 고정체지지대(29)와 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이러한, 모방자 고정체(26)는 4-6mm 두께로 형성됨이 바람직하고, 본 발명에서는 4-4.2mm가 적용되었다.

도 7a 내지 7h는 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구(20)에 적용되는 모방자의 다양한 실시예로 모방자의 두께는 일정하나 플랜지 두께(T), 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선(L)의 치수는 각기 다름을 알 수 있다.

다음에는 이러한 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구(20)를 이용하여 차륜을 삭정하는 과정 및 이에 따른 효과를 상세히 설명한다.

먼저, 모방구(20)를 모방선반(10, 30)에 장착한다. 이때 주의할 점은 삭정기준선(L)과 차륜(1)의 삭정 기준점을 정확히 일치시켜야 한다.

다음에는 차륜(1)이 고정된 주축(11, 31)을 회전시키고, 공구대(12, 36)를 이송시켜 삭정을 시작한다.

이것은 차륜(1)의 플랜지부(25)를 먼저 가공하는 것으로, 차륜(1)을 반대로 주축(11, 31)에 고정시킨 후 답면부(23)를 먼저 가공하여도 무방하다.

이렇게 되면, 삭정기준선(L)이 플랜지부(25) 쪽에서 답면부(23)로 이동하는 것에 불과하고, 모방구(20)에 일체로 적용되는 삭정기준선(L)만 셋팅시 설정하여 주면 동일한 가공을 할 수 있으며, 삭정공정의 단순화와 불필요한 차륜의 재 셋팅을 줄일 수 있어 재셋팅시 발생하는 삭정기준점의 변화로 인한 치수불량을 해소할 수 있다.

본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로서, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구에 의하면, 다양한 종류의 플랜지 두께를 삭정할 수 있게 하고, 플랜지 변화에 따라 신속히 대응할 수 있도록 일정한 삽입부를 제공하여 모방자의 교체만으로도 다양한 종류의 답면과 플랜지 형상을 삭정할 수 있으며, 또한, 본 발명의 모방자 고정체에 있어서는, 모방선반에 고정적으로 취부되어 항시 삭정의 기준점을 일정하게 하고, 삭정용도에 따라 다양한 모방자를 수용할 수 있도록 하는 모방자 안착부를 제공하며, 취부된 모방자 안착부로 인해 모방자의 이동이 아 닌 공구대의 이동만으로도 삭정을 수행할 수 있다.

따라서, 간단한 모방자의 교체를 통하여 다양한 차륜의 삭정을 수행하고, 차륜 삭정 후 발생하는 차륜형상의 비대칭 현상과 플랜지의 치수가 상이하게 되는 것을 방지할 수 있어 제품의 신뢰성이 월등하게 향상되는 작용효과가 있다.

Claims

원추형 1/40 구배를 갖는 답면부를 형성하고, 이에 연장되어 두께(T) 28mm의 반원 형상으로 26.25mm의 플랜지 높이(H)와 14.26mm의 플랜지 반지름(R)을 이루면서 돌출되어 있으며, 연장된 반원의 밑으로 일정한 거리 만큼 수직 하향되는 14.4mm의 삭정기준선(L)이 형성되고, 그 밑으로는 하향으로 돌출된 삽입부가 일체로 형성되어 있으며, 이 삽입부의 양측면은 슬라이딩 안착될 수 있도록 일정한 각도로 형성된 모방자; 및

상기 모방자를 안착시킬 수 있도록 하기 위하여 상기 삽입부와 대응되는 형상인 안착부가 내부에 형성되어 있고, 상기 안착부와 일체로 된 고정부가 외면을 이루고 있으며, 상기 고정부의 외측면으로 상기 모방자의 삭정기준선과 일직선 상으로 만나 동일한 삭정기준선의 역할을 하는 모방자 고정체;를 구비하되,

상기 모방자 고정체는 하향으로 돌출되어 형성되고, 그 돌출된 면으로 모방자 고정체를 모방선반에 고정시킬 수 있도록 하는 고정홈이 형성된 고정체지지대와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구.
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제 1항에 있어서,

상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선 (L)이 29mm, 26.25mm, 15mm, 12.14mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구.
제 1항에 있어서,

상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선 (L)이 30mm, 26.24mm, 15.73mm, 10.43mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구.
제 1항에 있어서,

상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선 (L)이 31mm, 26.25mm, 16.42mm, 8.72mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구.
제 1항에 있어서,

상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선 (L)이 32mm, 26.25mm, 17.06mm, 6.97mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구.
제 1항에 있어서,

상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선 (L)이 33mm, 26.25mm, 17.63mm, 5.29mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구.
제 1항에 있어서,

상기 모방자는 두께(T)와 플랜지 높이(H), 플랜지 반지름(R), 삭정기준선 (L)이 34.62mm, 26.25mm, 18mm, 4.09mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구.
제 1항에 있어서,

상기 모방자의 두께는 6-7mm인 것을 특징으로 하는 철도차륜용 원추형 1/40구배 답면형상 모방구.