KR101697502B1 - 레일 표면 연마장치 및 이를 이용한 레일 표면 연마방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레일의 용접부, 연결부, 찰상부, 마모부, 손상부 또는 기타 불규칙한 부분에서 레일의 표면을 고르게 연마함에 있어서, 작업자가 휴대용으로 이송하여 레일에 설치 사용할 수 있으며, 레일의 횡단면에서 레일의 상면이 횡방향으로 곡선진 형상에 따라 연마석이 기울어지면서 연마할 수 있고, 레일 표면의 연마정도를 측정하면서 연마를 수행으로써 정밀한 형상으로의 연마가 가능하게 될 뿐만 아니라, 매립형 궤도레일(Grooved Rail)에도 적용할 수 있는 범용성을 가지는 레일 표면 연마장치 및 이를 이용한 레일 표면 연마방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 프레임; 프레임을 따라 종방향으로 이동하게 되는 수평이동 프레임부재; 수평이동 프레임부재를 따라 횡방향으로 이동하게 되는 승하강부; 및 연마석이 결합되어 있어서 연마석을 회전 구동시키는 회전구동부를 포함하여 구성되며; 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 부분에 대해서는 회전구동부를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시켜서 연마석이 기울어지게 만들어서 레일 표면을 연마하게 되는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치와, 이를 이용한 레일 표면 연마방법이 제공된다.

Description

레일 표면 연마장치 및 이를 이용한 레일 표면 연마방법{Apparatus for Grinding Surface of Rail}

본 발명은 레일의 표면을 연마하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 레일의 용접부, 연결부, 찰상부, 마모부, 손상부 또는 기타 불규칙한 부분에서 레일의 표면을 고르게 연마함에 있어서, 작업자가 휴대용으로 이송하여 레일에 설치 사용할 수 있으며, 레일의 횡단면에서 레일의 상면이 횡방향으로 곡선진 형상에 따라 연마석이 기울어지면서 연마할 수 있고, 레일 표면의 연마정도를 측정하면서 연마를 수행으로써 정밀한 형상으로의 연마가 가능하게 될 뿐만 아니라, 매립형 궤도레일(Grooved Rail)에도 적용할 수 있는 범용성을 가지는 레일 표면 연마장치 및 이를 이용한 레일 표면 연마방법에 관한 것이다.

레일을 종방향으로 용접 연결하게 되면 용접부가 생기게 되는데, 이러한 용접부에서는 레일의 표면이 울퉁불퉁하거나 불규칙하게 되므로 연마에 의해 레일의 표면을 고르게 만들어야 한다. 용접부 이외에도 레일의 연결부, 찰상부, 마모부, 표면 손상부 등에 대해서도 레일의 원활한 성능 발휘를 보장하기 위한 유지보수 차원에서 레일의 고르지 못한 표면을 연마할 필요가 있다. 그런데 이와 같이 레일의 표면을 연마함에 있어서는, 레일이 원래 가지고 있던 횡단면에서의 표면 형상과 동일하게 되도록 연마하는 것이 매우 중요하다. 레일을 절단하여 종방향(레일이 길게 연장되는 방향)으로 바로 보았을 때의 단면에서, 즉 레일의 횡단면에서 레일의 상면은 횡방향으로 가면서 곡선을 이루고 있다. 편의상 본 명세서에서는 이와 같이 레일의 상면이 횡방향으로 곡선진 형상을 가지는 것을 "레일의 횡단면 프로파일(profile)"이라고 기재한다.

종래 기술로서 대한민국 공개특허 제10-2010-62285호에는 콘크리트 주행레일을 따라 주행하면서 연마석이 연직방향 승하강하면서 레일표면을 연마하는 장치가 개시되어 있다. 그런데 이러한 종래 기술의 경우, 연마석이 단지 상,하 방향으로 연직하게만 승하강하게 되므로, 연마석이 레일의 표면과 수평하게 접촉하게 된다. 따라서 이와 같이 연마석이 레일과 수평면의 형태로만 접촉하는 경우, 레일의 용접부 등과 같이 불규칙한 면을 연마석으로 연마하더라도 레일의 타부분과 동일한 횡단면 프로파일을 가질 수 없게 되는 근본적인 한계가 있다.

또한 종래 기술의 연마장치는 레일을 따라 주행하는 대차 내지 열차 차량에 설치되어 있으므로, 레일의 연마가 필요한 국부적인 장소에 신속하게 설치하여 이용하는데 많은 불편함이 존재하였다.

그 뿐만 아니라, 종래 기술의 경우, 레일 표면의 연마정도를 작업자의 숙련도 내지 작업자의 육안 관찰에만 의존하고 있으므로, 정밀한 연마가 어렵다는 한계도 가지고 있다.

레일의 형식으로서 레일이 돌출된 형태로 설치되는 것 이외에, 레일이 궤도 슬래브에 매립된 형태의 매립형 궤도레일의 경우에도, 레일의 용접부 등을 연마해야 할 경우가 발생하는데, 종래 기술에서 제안되고 있는 연마장치는 매립형 궤도레일에는 사용하기에 적합하지 않다는 한계가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2010-62285호(2010. 06. 10. 공개).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, 레일의 용접부 또는 기타 불규칙한 부분에서 레일의 표면을 고르게 연마하기 위한 연마장치와 연마방법을 제공하되, 연마장치를 작업자가 손쉽게 휴대용으로 이송할 수 있도록 구성함으로써 연마가 필요한 레일의 위치에 간편하고 신속하게 설치하여 사용할 수 있도록 하며, 연마석이 기울어지면서 연마 작업이 이루어질 수 있게 함으로써 곡선의 레일 횡단면 프로파일(profile)에 부합되는 연마가 가능하게 하며, 더 나아가 레일 표면의 연마정도를 실시간으로 측정하면서 연마가 수행될 수 있도록 함으로써 정밀한 형상으로의 연마가 가능하게 되도록 할 뿐만 아니라, 매립형 궤도레일(Grooved Rail)에도 적용할 수 있는 범용성을 가지도록 하는 것이다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 레일의 표면을 연마하는 레일 표면 연마장치로서, 레일 표면 연마장치가 레일에 설치되도록 레일에 결합되는 프레임; 횡방향으로 연장되어 있으며 프레임에 결합되어 프레임을 따라 종방향으로 이동하게 되는 수평이동 프레임부재; 상기 수평이동 프레임부재에 결합되어 수평이동 프레임부재를 따라 횡방향으로 이동하게 되는 승하강부; 및 상기 승하강부를 따라 연직방향으로 승하강하도록 결합되어 있고, 하단에는 연마석이 결합되어 있어서 연마석을 회전 구동시키는 회전구동부를 포함하여 구성되며; 상기 회전구동부는 연직방향으로부터 횡방향 양측으로 회전가능하게 승하강부에 결합되어 있어서, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 부분에 대해서는 회전구동부를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시켜서 연마석이 기울어지게 만들어서 레일 표면을 연마하게 되는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치가 제공된다.

이러한 본 발명에 있어서, 회전구동부에는 회전결합판이 구비되어 있고, 승하강부에는 설치판이 구비되어 있어서, 회전결합판이 설치판에 밀착된 상태로 회전가능하게 결합되며; 회전결합판에는 원호 형태의 이동슬롯이 형성되어 있으며 일단이 설치판에 고정되어 있는 결합핀이 이동슬롯에 관통되어 있어서, 회전구동부가 회전함에 따라 결합핀이 이동슬롯을 따라 움직이게 되며; 결합핀의 타단에는 잠금 손잡이가 구비되어 있어서, 회전구동부가 횡방향으로 회전된 후에는 잠금 손잡이가 회전구동부의 회전 후 상태를 고정시키는 구성을 가질 수 있다.

더 나아가, 본 발명에서 매립형 궤도레일에 형성된 오목부에 끼워지는 레일 끼움부재가 프레임에 더 구비될 수 있으며, 이 경우 레일 끼움부재는 종방향으로 연장된 원통형 부재로 구성될 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 레일 표면의 연마가 진행되어 연마석의 위치가 하강함에 따라 발생하는 연직변위를 측정하는 변위센서가 더 구비될 수 있으며, 프레임에는 사용자의 작동레버 작동에 의해 자화되어 레일에 자력의 의해 부착되는 마그네틱 베이스가 구비될 수도 있다.

아울러, 본 발명에서 프레임에는, 사용자가 레일 표면 연마장치를 원하는 장소로 이동시켜 설치할 수 있도록 하는, 운반용 손잡이가 구비될 수도 있다.

본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위한 또다른 수단으로서, 레일에 결합되는 프레임, 횡방향으로 연장되어 있으며 프레임에 결합되어 프레임을 따라 종방향으로 이동하게 되는 수평이동 프레임부재, 상기 수평이동 프레임부재에 결합되어 수평이동 프레임부재를 따라 횡방향으로 이동하게 되는 승하강부, 상기 승하강부를 따라 연직방향으로 승하강하도록 결합되어 있고 하단에는 연마석이 결합되어 있어서 연마석을 회전 구동시키는 회전구동부를 포함하여 구성되는 레일 표면 연마장치를 이용하여 레일 표면을 연마하는데; 레일 표면 연마장치를 레일에 결합 설치한 후, 회전구동부의 작동에 의해 연마석을 회전시켜 연마석에 의해 레일의 표면을 연마하되, 회전구동부가 승하강부를 따라 연직방향으로 하강하면서 연마석에 수직력을 부여하게 되고; 수평이동 프레임부재를 따라 승하강부를 횡방향으로 이동시키면서 레일 표면을 연마하며; 수평이동 프레임부재를 종방향으로 이동시키면서 레일 표면을 연마하고; 상기 회전구동부는 연직방향으로부터 횡방향 양측으로 회전가능하게 승하강부에 결합되어 있어서, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 곡선 부분에 대해서는 회전구동부를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시켜서 연마석이 기울어지게 만들어서 레일 표면을 연마하게 되는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마방법이 제공된다.

본 발명의 레일 표면 연마장치에서는 연마석을 자동으로 하강시켜서 수직력(연마력)을 일정하게 유지하도록 제어하면서 레일의 표면을 연마할 수 있으며, 변위센서로 연직변위를 측정하여 레일을 원하는 정도로 정밀하게 연마할 수 있게 되는 매우 유리한 작용효과가 발휘된다.

또한 본 발명의 레일 표면 연마장치에서는 회전구동부를 횡방향의 양측으로 필요한 각도로 회전시킬 수 있으므로, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 것에 대응하여 연마석을 레일의 상면에 밀착시켜서 레일의 곡선형 곡면 형태로 연마시킬 수 있게 되며, 그에 따라 레일의 연마 품질을 크게 향상시킬 수 있게 되는 우수한 작용효과가 발휘된다.

특히, 본 발명의 레일 표면 연마장치에서는 레일 끼움부재를 구비할 수 있는데, 이러한 레일 끼움부재를 이용하게 되면 매립형 궤도레일에도 레일 표면 연마장치를 안정적으로 고정 설치할 수 있게 되어 다양한 형식의 레일에도 적용할 수 있게 되는 매우 넓은 범용성을 가진다는 장점을 가진다.

더 나아가, 본 발명의 레일 표면 연마장치에는 운반용 손잡이가 구비될 수 있으며, 이 경우 본 발명의 레일 표면 연마장치를 원하는 장소에 이동시켜 편리하게 사용할 수 있게 되는 바람직한 작용효과가 발휘된다.

또한 본 발명의 레일 표면 연마장치에서는 레일에 고정 설치되기 위한 수단으로서, 자력전환(자력의 on/off)이 가능한 마그네틱 베이스(Magnetic Base)를 할 수 있으며, 이 경우 레일 표면 연마장치를 레일에 설치하는 과정에서 레일 표면에 손상이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 표면 연마장치를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 레일 표면 연마장치를 도 1의 화살표 B 방향으로 바라본 개략적인 횡측면도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 레일 표면 연마장치를 도 1의 화살표 C 방향으로 바라본 개략적인 횡측면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 도 1에 도시된 본 발명의 레일 표면 연마장치의 분해된 구성을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 레일 표면 연마장치에서 프레임을 발췌하여 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도이다.
도 9는 본 발명의 레일 표면 연마장치에서 수평이동 프레임부재가 구비된 상태의 프레임에 대한 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9의 프레임에서 수평이동 프레임부재가 종방향으로 이동된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 11은 본 발명의 레일 표면 연마장치에서 승하강부가 결합되어 있는 상태의 수평이동 프레임부재만을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 12는 도 11에서 승하강부가 수평이동 프레임부재를 따라 횡방향으로 이동된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 13 및 도 14는 각각 본 발명의 레일 표면 연마장치에서 연마석이 구비되어 있는 회전구동부가 승하강부에 결합되어 있는 상태만을 발췌하여 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 15 내지 도 17은 각각 레일의 표면에 연마석이 밀착 배치되도록 본 발명의 레일 표면 연마장치가 설치되어 연마하게 되는 것을 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 18 내지 도 20은 각각 도 15 내지 도 17에 도시된 상태를 화살표 D 방향으로 바라본 개략적인 종방향 정면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 본 명세서에서는 종방향으로 열차가 주행하여 나아가는 방향을 "전방"이라고 하고, 이와 반대되는 방향을 "후방"이라고 한다. 또한 본 명세서에서 "종방향"은 레일이 길게 연장되는 방향을 의미하며, "횡방향" 또는 횡단면이라고 기재할 때의 "횡"이라는 단어는 종방향에 수평하게 직교하는 방향을 의미한다.

도 1 및 도 2에는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 표면 연마장치(100)를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 1 및 도 2에 도시된 레일 표면 연마장치(100)를 도 1의 화살표 B 방향으로 바라본 개략적인 횡측면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 1 및 도 2에 도시된 레일 표면 연마장치(100)를 도 1의 화살표 C 방향으로 바라본 개략적인 횡측면도가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에는 각각 도 1에 도시된 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)의 분해된 구성을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다. 본 명세서에 첨부된 도면에 표시된 화살표 A는 종방향의 전방을 나타낸다.

본 발명에 따른 레일 표면 연마장치(100)는, 회전에 의해 레일(200)의 표면을 연마하는 연마석(5)과, 상기 연마석(5)을 회전 구동시키는 회전구동부(4)와, 상기 회전구동부(4)를 승하강시키는 승하강부(3)와, 상기 승하강부(3)가 결합되어 있으며 레일 표면 연마장치(100)가 레일(200)에 설치되도록 레일(200)에 결합되는 프레임(2)을 포함하여 구성된다.

우선 프레임(2)의 구성을 구체적으로 설명한다. 도 7 및 도 8에는 각각 프레임(2)만을 발췌하여 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 7 및 도 8에서는 편의상 수평이동 프레임부재(22)는 도시를 생략하였다.

도면에 도시된 것처럼 프레임(2)에는 종방향으로 연장되며 횡방향으로 간격을 두고 나란하게 배치된 한 쌍의 종방향 프레임부재(28)와, 횡방향으로 연장되어 한 쌍의 종방향 프레임부재(28)를 연결하는 횡방향 프레임부재(27)가 구비될 수 있다. 횡방향 프레임부재(27) 역시 도면에 예시된 것처럼 2개가 한 쌍을 이루어서 종방향으로 간격을 두고 서로 나란하게 배치될 수 있다.

프레임(2)은 레일 표면 연마장치(100)가 레일(200)에 설치되도록 레일(200)에 결합되는 부재이므로, 본 발명에서는 이러한 기능에 충실하도록 레일(200)에 견고하게 부착되는 마그네틱 베이스(25)가 프레임(2)에 구비되어 있다. 사용자가 레일 표면 연마장치(100)를 레일(200) 위에 놓으면 마그네틱 베이스(25)가 레일(200)의 표면에 밀착되고, 사용자가 작동레버(251)을 작동하여 마그네틱 베이스(25)를 활성화시켜서 자화되도록 하면 자력에 의해 마그네틱 베이스(25)가 레일(200)에 견고하게 부착된다. 이와 같이 마그네틱 베이스(25)를 이용한 구성에 의해 프레임(2)이 레일(200)에 강하게 결합되고 그에 따라 레일 표면 연마장치(100)가 레일(200) 위에 안정적으로 고정 설치된다. 특히, 이러한 마그네틱 베이스(25)를 이용한 구성에 의하면 레일 표면 연마장치(100)를 레일(200)에 고정 설치함에 있어서 레일(200)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도면에 도시된 실시예의 경우, 2개의 마그네틱 베이스(25)가 각각 횡방향 프레임부재(27)에 구비되어 있지만 마그네틱 베이스(25)가 구비되는 위치는 변화될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 레일 표면의 손상 없이 프레임(2)을 레일(200)에 견고하게 고정 설치할 수 있게 되는 효과가 발휘된다. 레일 연마가 완료되어 레일 표면 연마장치(100)를 레일로부터 분리하거나 또는 이동시켜야 할 경우, 사용자는 작동레버(251)를 조작하여 마그네틱 베이스(25)를 비활성화상태로 만들어서 자력을 제거하면 된다.

본 발명에서 프레임(2)에는 레일(200)의 측면에 밀착되는 측면밀착부(26)가 더 구비될 수 있다. 측면밀착부(26)는 프레임(2)의 하면에 설치될 수 있는데, 프레임(2)이 레일(200) 위에 놓였을 때, 측면밀착부(26)는 레일(200)의 측면에 밀착된다. 레일 표면 연마장치(100)가 레일(200)에 설치된 상태에서 레일 표면 연마장치(100)가 횡방향으로 움직이는 것을 측면밀착부(26)가 효과적으로 방지하게 된다. 따라서 예상하지 못한 횡력이 레일 표면 연마장치(100)에 작용하더라도 레일 표면 연마장치(100)는 안정적으로 레일(200)에 결합 설치된 상태를 유지할 수 있게 된다. 측면밀착부(26)는 종방향으로 복수개 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 도면에 예시된 것처럼 레일(200)의 상면에 오목부(210)가 형성되어 있는 매립형 궤도레일에 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)를 적용할 경우를 위하여, 프레임(2)에는 레일 끼움부재(23)가 더 구비될 수도 있다. 레일 끼움부재(23)는 매립형 궤도레일의 오목부(210)에 끼워질 수 있도록 종방향으로 연장된 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 복수개로 구비되어 종방향으로 프레임(2)의 전후방에 각각 설치될 수 있다. 이와 같이 레일 끼움부재(23)가 프레임(2)에 구비된 경우, 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)를 횡방향 이동이나 비틀림 등의 불안정한 상태 없이 매립형 궤도레일에도 매우 안정적으로 그리고 견고하고 안전하게 고정 설치할 수 있게 되며, 그에 따라 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)를 매립형 궤도레일에 대해서도 매우 유용하게 사용할 수 있게 되는 효과가 발휘되며, 그 만큼 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)는 넓은 적용범위를 가지는 우수한 범용성을 가지게 된다.

본 발명에서는 횡방향으로 소정 폭을 가지고 있어서 레일 표면 연마장치(100)의 작동에 필요한 각종 케이블을 정리하여 올려놓을 수 있는 케이블 케리어(29)가 프레임(2)의 종방향 프레임부재(28)에 더 구비될 수 있다. 이러한 케이블 케리어(29)의 설치 구성을 통해서 각종 케이블을 엉키지 않고 정돈된 상태로 배치할 수 있게 되는 장점이 가진다.

또한 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에서, 프레임(2)에는 운반용 손잡이(21)가 구비될 수 있다. 이와 같이 운반용 손잡이(21)가 구비되어 있는 경우, 사용자는 손잡이(21)를 이용하여 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)를 자유롭게 이동/운반하여 연마가 필요한 레일 부분에 편리하게 위치시킬 수 있다. 즉, 종래 기술에서는 레일 연마장치가 열차 차량에 설치되어 있으므로, 국부적인 레일의 표면 연마를 위해서도 대형의 열차 차량을 운행해야만 하는 불편함이 있었으나, 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에 위와 같이 운반용 손잡이(21)가 구비되어 있으면, 사용자가 레일 표면 연마장치(100)를 원하는 장소에 쉽게 이동시켜 설치, 사용할 수 있게 되므로 대형의 열차 차량의 운행 없이도 레일의 연마가 필요한 국부적인 장소에 매우 편리하게 사용할 수 있게 되는 장점을 가지게 된다.

본 발명에서 프레임(2)에는 수평이동 프레임부재(22)를 종방향으로 이동시키기 위한 선형 구동기가 구비될 수 있다. 도 7에서 도면부호 280은 후술하는 수평이동 프레임부재(22)를 동력에 의해 종방향으로 이동시키기 하여 선형 구동기에 구비되는 회전구동축(280)이고, 도면부호 281은 회전구동축(280)을 회전구동시키기 위하여 구비되는 모터(281)이다. 후술하는 것처럼 프레임(2)에는, 종방향 프레임부재(28)에 결합 설치되어 종방향으로 이동하는 수평이동 프레임부재(22)가 결합 설치되는데, 종방향 프레임부재(28)에는 회전구동축(280)과 모터(281)를 포함하는 선형 구동기가 구비되어 있어서, 도면에 예시된 것처럼 수평이동 프레임부재(22)의 일단이 회전구동축(280)에 결합된 상태에서 모터(281)가 작동하게 되면 회전구동축(280)이 회전하게 되고 그에 따라 수평이동 프레임부재(22)가 종방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 수평이동 프레임부재(22)가 프레임(2)에 구비된 선형 구동기에 의해 종방향으로 이동하는 경우, 이를 통해서 연마석(5)을 원하는 속도로 그리고 필요한 경우 일정한 속도로 종방향으로 이동시키면서 연속적으로 레일 표면에 대한 연마작업을 수행할 수 있게 되며, 그에 따라 연마작업의 효율성이 크게 증가되는 장점이 있다.

그런데 위에서 설명한 회전구동축(280)과 모터(281)로 이루어진 선형 구동기는 수평이동 프레임부재(22)를 종방향으로 이동시키기 위하여 구비되는 구성의 일예이며, 기타 다른 구성에 의해서 수평이동 프레임부재(22)의 종방향 이동을 구현할 수도 있다. 예를 들어 선형 구동기에서 모터 대신에 작업자가 레버 등을 조작하여 수동으로 회전구동축(280)을 회전시킬 수도 있는 것이며, 이러한 변형 이외에 다양한 형태로 수평이동 프레임부재(22)의 종방향 이동을 위한 구성을 만들 수 있는 것이다.

도 9에는 수평이동 프레임부재(22)가 구비된 상태의 프레임(2)에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 10에는 수평이동 프레임부재(22)가 종방향으로 이동된 상태를 보여주는 프레임(2)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 10에서 점선은 수평이동 프레임부재(22)가 이동하기 전의 상태를 보여준다.

앞서 언급한 것처럼, 프레임(2)에는 종방향으로 이동하는 수평이동 프레임부재(22)가 구비된다. 수평이동 프레임부재(22)는 레일의 횡방향 폭 이상의 길이를 가지도록 횡방향으로 연장된 부재로서, 수평이동 프레임부재(22)에는 후술하는 것처럼 승하강부(3)가 결합되고, 승하강부(3)에는 회전구동부(4)와 연마석(5)이 결합된다. 따라서 수평이동 프레임부재(22)가 프레임(2)에 결합되어 종방향으로 이동하게 되면, 그에 따라 연마석(5)도 종방향으로 이동하면서 연속적으로 레일 표면에 대한 연마작업을 수행하게 된다.

수평이동 프레임부재(22)의 구성과 설치 구조를 구체적으로 살펴보면, 도면에 예시된 것처럼 수평이동 프레임부재(22)는 횡방향으로 연장된 부재로서 그 양단이 각각 한 쌍의 종방향 프레임부재(28)에 결합되는데, 이와 같이 수평이동 프레임부재(22)가 종방향 프레임부재(28)에 결합된 상태에서 수평이동 프레임(22)은 종방향으로 이동가능하게 된다.

전술한 바와 같이 수평이동 프레임(22)의 종방향 이동을 위하여 한 쌍의 종방향 프레임부재(28) 중의 하나에는 회전구동축(280)와 모터(281)를 포함하는 선형 구동기가 구비될 수 있는데, 이 경우, 수평이동 프레임부재(22)의 일단은 회전구동축(280)과 결합되고 모터(281)가 작동하게 되면 회전구동축(280)이 회전하면서 수평이동 프레임부재(22)는 그 양단이 각각 종방향 프레임부재(28)에 설치된 상태를 유지하면서 종방향으로 이동하게 된다.

수평이동 프레임부재(22)에는 승하강부(3)가 횡방향으로 이동가능하도록 결합된다. 즉, 승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)에 결합 설치되는데, 승하강부(3)는 수평이동 프레임부재(22)에 결합된 상태로 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동가능한 것이다. 도 11에는 승하강부(3)가 결합되어 있는 상태의 수평이동 프레임부재(22)만을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 12에는 승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)를 따라 횡방향으로 이동된 상태를 보여주는 수평이동 프레임부재(22)만의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 12에서 점선은 수평이동 프레임부재(22)가 이동하기 전의 상태를 보여준다.

승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동하게 하는 구성은 다양한 방식으로 구성될 수 있지만, 도면에 도시된 실시예에서는, 수평이동 프레임부재(22)에 횡방향 이동축(220)이 구비되어 있고, 승하강부(3)는 횡방향 이동축(220)과 결합되어 있는 구성을 가진다. 사용자가 이동축 조절레버(221)를 조작하여 횡방향 이동축(220)을 회전시키면 그에 따라 승하강부(3)는 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동하게 된다. 후술하는 것처럼 승하강부(3)에는 연마석(5)이 구비되어 있는 회전구동부(4)가 결합되는데, 이와 같이 승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동함으로써, 연마석(5)의 횡방향 위치가 변하게 된다.

승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동하도록 함에 있어서, 모터 등의 동력에 의해 횡방향 이동축(220)이 회전되도록 할 수도 있지만, 승하강부(3)의 횡방향 이동을 조금씩 미세하게 조정할 수 있도록 위의 실시예와 같이 사용자가 이동축 조절레버(221)를 수동으로 조작하여 횡방향 이동축(220)의 회전을 필요한 만큼 정밀 제어할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 특히, 승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동하게 하는 구성으로서, 위에서 예시한 횡방향 이동축(220)과 이동축 조절레버(221)를 이용하는 경우, 사용자가 곡선의 레일 횡단면 프로파일(profile)에 부합되는 연마작업이 이루어지도록 연마석(5)의 위치를 필요한 정도로 매우 미세하고 정밀하게 조절할 수 있게 되는 장점이 있다.

앞서 언급한 것처럼, 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에 있어서 승하강부(3)에는 연마석(5)이 구비되어 있는 회전구동부(4)가 결합된다. 도 13 및 도 14에는 각각 연마석(5)이 구비되어 있는 회전구동부(4)가 승하강부(3)에 결합되어 있는 상태만을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

도면에 예시된 것처럼, 회전구동부(4)의 하단에는 연마석(5)이 설치되어 있고, 회전구동부(4)는 승하강부(3)을 따라 연직방향으로 승하강할 수 있도록 승하강부(3)에 결합되어 있다. 회전구동부(4)에는 회전모터가 구비되어 연마석(5)을 회전시키게 된다. 연마석(5)은 레일의 표면에 접한 상태에서 회전하면서 레일의 표면을 연마하게 된다.

승하강부(3)는 연직방향으로 연장되어 있는 부재로서, 승하강부(3)에는 회전구동부(4)가 결합되어 승하강부(3)를 따라 필요한 만큼 연직방향으로 승하강하게 된다. 도면에 예시된 것처럼 승하강부(3)에 연직회전축(31)을 설치하고, 회전구동부(4)가 연직회전축(31)에 결합된 상태에서 모터 등의 구동장치에 의해 연직회전축(31)을 회전시킴에 따라 회전구동부(4)가 승하강부(3)에 결합된 상태로 승하강부(3)를 따라 연직방향으로 상하강하도록 구성될 수 있다. 그러나 회전구동부(4)를 승하강부(3)에 결합된 상태로 승하강부(3)를 따라 연직방향으로 상하강시키는 구성은 이에 한정되지 않으며 다양하게 변형 실시할 수 있다.

이와 같이 회전구동부(4)가 연직방향으로 승하강하도록 승하강부(3)에 결합되어 있으므로, 회전구동부(4)가 하강하면서 연마석(5)이 레일 표면의 연마에 적절한 수직력(연마력)으로 레일 표면에 밀착하여 연마가 진행된다.

한편, 본 발명에 따른 레일 표면 연마장치(100)에는, 회전구동부(4)가 횡방향의 양측으로 소정 각도로 원하는 범위 내에서만 회전할 수 있도록 하는 회전구동부(4)와 승하강부(3)의 결합구성이 구비되어 있다. 구체적으로 도 13 및 도 14에 도시된 것처럼, 회전구동부(4)에는 회전결합판(40)이 구비되어 있고 승하강부(3)에는 설치판(30)이 구비되어 있어서, 회전결합판(40)이 설치판(30)에 밀착된 상태로 회전가능하게 결합됨으로써 회전구동부(4)가 승하강부(3)에 결합 설치된다. 도면에는 표현되어 있지 않지만, 결합축이 회전구동부(4)와 승하강부(3) 간에 구비되어 있어서, 회전구동부(4)는 결합축을 중심으로 하여 회전할 수 있게 되어 있다.

이와 같이 회전구동부(4)가 연직방향으로부터 횡방향의 소정각도로 회전함에 있어서, 그 회전범위를 필요한 정도로 제한하고, 더 나아가 회전구동부(4)가 회전되어 있는 상태를 고정하여 유지시키기 위하여 다음과 같은 구성을 구비할 수 있다. 구체적으로 도면에 예시된 실시예에서, 회전결합판(40)에는 원호 형태의 이동슬롯(41)이 형성되어 있으며, 이동슬롯(41)에는 결합핀(42)이 관통되어 있다. 결합핀(42)의 일단은 설치판(30)에 고정되어 있으며, 결합핀(42)의 타단에는 잠금 손잡이(44)가 구비되어 있다. 회전결합판(40)이 설치판(30)에 밀착되고 이동슬롯(41)에 결합핀(42)이 관통된 상태에서 잠금 손잡이(44)를 해제 상태에 놓은 상태에서 결합축을 중심으로 회전구동부(4)를 횡방향으로 필요한 각도로 회전시키게 되면 결합핀(42)은 이동슬롯(41)을 따라 이동하게 된다. 회전구동부(4)가 원하는 각도로 회전 위치한 후에는 잠금 손잡이(44)를 잠금 상태에 놓게 되면 결합핀(42)이 더 이상 이동슬롯(41)을 따라 이동하지 못하게 되고, 그에 따라 회전구동부(4)는 그 상태로 고정된다.

이 때, 잠금 손잡이(44)는 가압형으로 구성될 수 있다. 즉, 회전구동부(4)의 회전 불가능상태 즉, 잠금상태가 될 때는, 잠금 손잡이(44)가 회전결합판(40)을 설치판(30)에 강하게 밀착하게 되고, 반대로 회전구동부(4)의 회전가능상태 즉, 해제상태가 될 때는, 잠금 손잡이(44)가 회전결합판(40)을 더 이상 설치판(30)으로 밀어주지 않도록 구성할 수 있다. 이와 달리 잠금 손잡이(44)의 잠금상태에서는 이동슬롯(41)에 스톱퍼부재가 끼워지게 되어 결합핀(42)의 이동슬롯(41) 내에서의 이동을 금지하고, 잠금 손잡이(44)의 해제상태에서는 스톱퍼부재가 더 이상 이동슬롯(41)에 끼워지지 않아 결합핀(42)이 자유롭게 이동슬롯(41)을 따라 이동할 수 있게 되도록 구성할 수도 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 회전구동부(4)의 회전범위를 필요한 정도로 제한하는 것이 매우 수월해지며, 회전구동부(4)가 회전되어 있는 상태를 견고하게 고정하여 유지시키는 것 역시 매우 수월해지는 장점이 있다.

도 15 내지 도 17에는 각각 레일(200)의 표면에 연마석(5)이 밀착 배치되어 연마하게 되는 것을 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 18 내지 도 20은 각각 도 15 내지 도 17에 도시된 상태를 화살표 D 방향으로 바라본 개략적인 종방향 정면도가 도시되어 있다. 앞서 설명한 것처럼, 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에서는 회전구동부(4)가 횡방향 양측으로 회전될 수 있도록 승하강부(3)에 결합되어 있으므로, 도 15 내지 도 17에 도시된 것처럼 레일(200)의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 부분에 대해서는, 회전구동부(4)를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시켜서 연마석(5)이 기울어지게 만들고, 그에 따라 연마석(5)이 레일 상면의 곡선진 구배에 맞추어서 레일의 상면에 밀착되도록 하여 레일의 곡선형 곡면 형태로 연마시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 레일 표면 연마장치(100)에는 변위센서(8)가 구비될 수도 있다. 도 13 및 도 14에 예시된 것처럼 변위센서(8)는 승하강부(3)에 구비될 수 있다. 따라서 회전구동부(4)와 연마석(5)이 승하강부(3)에 결합된 상태로 소정의 수직력을 받으면서 자동으로 하강되어 레일의 표면을 연마하게 되는데, 레일 표면의 연마가 진행되어 연마석(5)의 위치가 하강하게 되면, 그에 따라 변위센서(8)에서 측정되는 연직변위도 증가하게 된다. 변위센서(8)에서 측정된 연직변위가 사전 설정된 값에 이르게 되면 충분한 연마가 진행된 것으로 판단하게 되고 그에 따라 연마위치를 바꾸게 된다. 본 발명에서는 이와 같이 변위센서(8)에 의한 연직변위 측정을 통해서 레일(200)의 표면을 원하는 정도로 연마할 수 있게 되며, 그에 따라 정밀한 연마 작업을 수행할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.

본 발명에 따른 레일 표면 연마방법에서는, 위에서 설명한 본 발명에 따른 레일 표면 연마장치(100)를 레일에 결합 설치한 후, 회전구동부(4)를 작동시켜서 연마석(5)을 회전시킴으로써 연마석(5)에 의해 레일의 표면을 연마하되, 회전구동부(4)가 승하강부(3)를 따라 연직방향으로 하강하면서 연마석(5)에 적정한 수직력을 부여하게 된다. 특히, 레일 표면의 연마가 진행되어 연마석(5)의 위치가 하강함에 따라 발생하는 연직변위를 변위센서(8)를 통해서 측정함으로써, 적정한 연마가 이루어지도록 정밀 제어하게 된다. 아울러, 수평이동 프레임부재(22)를 따라 승하강부(3)를 횡방향으로 이동시키면서 레일 표면을 연마하되, 레일 표면의 횡방향 구배에 맞추어서 회전구동부(4)를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시키면서 연마석(5)이 레일 표면의 곡선진 부분을 연마하게 만든다. 아울러, 수평이동 프레임부재(22)를 종방향으로 이동시키면서 위와 같은 연마 작동이 연속적으로 진행되도록 한다.

위에서 살펴본 것처럼, 본 발명에서는 연마석(5)을 자동으로 하강시켜서 수직력(연마력)을 일정하게 유지하도록 제어하면서 레일의 표면을 연마할 수 있으며, 변위센서(8)로 연직변위를 측정하여 레일을 원하는 정도로 정밀하게 연마할 수 있게 되는 장점을 가진다. 또한 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에서는 회전구동부(4)를 횡방향의 양측으로 필요한 각도로 회전시킬 수 있으므로, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 것에 대응하여 연마석(5)을 레일의 상면에 밀착시켜서 레일의 곡선형 곡면 형태로 연마시킬 수 있게 되며, 그에 따라 레일의 연마 품질을 크게 향상시킬 수 있게 되는 우수한 작용효과가 발휘된다.

특히, 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에서는 레일 끼움부재(23)를 구비할 수 있는데, 이러한 레일 끼움부재(23)를 이용하게 되면 매립형 궤도레일에도 레일 표면 연마장치(100)를 안정적으로 고정 설치할 수 있게 되어 다양한 형식의 레일에도 적용할 수 있게 되는 매우 넓은 범용성을 가진다는 장점을 가진다.

더 나아가, 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에는 운반용 손잡이(21)가 구비될 수 있으며, 이 경우 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)를 원하는 장소에 이동시켜 편리하게 사용할 수 있게 되는 바람직한 작용효과가 발휘된다.

또한 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)는 마그네틱 베이스를 이용하여 설치하게 되므로, 설치과정에서 레일 표면의 손상을 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.

2: 프레임
3: 승하강부
4: 회전구동부
5: 연마석
100: 레일 표면 연마장치
200: 레일

Claims (8)

1. 상면에 오목부가 형성되어 있는 매립형 궤도 레일의 표면을 연마하는 레일 표면 연마장치로서,
   종방향으로 연장되며 횡방향으로 간격을 두고 나란하게 배치된 한 쌍의 종방향 프레임부재와, 횡방향 연장되어 상기 한 쌍의 종방향 프레임부재를 연결하도록 종방향으로 간격을 두고 구비되는 한 쌍의 횡방향 프레임부재를 포함하는 구성을 가지고 있어서, 레일 표면 연마장치가 레일에 설치되도록 레일에 결합되는 프레임;
   횡방향으로 연장된 부재로 이루어지며, 양단이 각각 상기 한 쌍의 종방향 프레임에 결합되고, 종방향 프레임에 결합된 상태에서 종방향 프레임을 따라 종방향으로 이동하게 되는 수평이동 프레임부재;
   상기 수평이동 프레임부재에 결합되어 수평이동 프레임부재를 따라 횡방향으로 이동하게 되는 승하강부; 및
   상기 승하강부를 따라 연직방향으로 승하강하도록 결합되어 있고, 하단에는 연마석이 결합되어 있어서 연마석을 회전 구동시키는 회전구동부를 포함하여 구성되며;
   상기 회전구동부는 연직방향으로부터 횡방향 양측으로 회전가능하게 승하강부에 결합되어 있어서, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 부분에서는 회전구동부가 연직방향으로부터 횡방향으로 회전되어 연마석이 기울어진 상태에서 레일 표면을 연마하게 되는 구성을 가지며;
   프레임에는, 종방향으로 연장된 원기둥 형상을 가지고 있어서 매립형 궤도레일의 상면에 형성된 오목부에 끼워짐으로써, 레일 표면 연마장치를 횡방향 이동을 억제하고 수평면에서의 비틀림이 없는 상태로 매립형 궤도 레일에 고정시키는 레일 끼움부재가 구비되어 있고;
   프레임의 하면에는, 프레임이 레일 위에 놓였을 때 레일의 측면에 밀착하여 레일 표면 연마장치의 횡방향 움직임을 제한하는 측면밀착부가 설치되어 있으며;
   회전구동부에는 회전결합판이 구비되어 있고, 승하강부에는 설치판이 구비되어 있으며, 회전결합판에는 원호 형태의 이동슬롯이 형성되어 있고, 일단이 설치판에 고정되어 있는 결합핀이 이동슬롯에 관통되어 있어서, 회전구동부가 회전함에 따라 결합핀이 이동슬롯을 따라 움직이게 되어, 회전결합판이 설치판에 밀착된 상태로 이동슬롯의 범위 내에서 회전가능하게 결합되며, 결합핀의 타단에는 잠금 손잡이가 구비되어 있어서, 회전구동부가 횡방향으로 회전된 후에는 잠금 손잡이가 회전구동부의 회전 후 상태를 고정시키는 구성에 의해, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 것에 대응하여 연마석을 레일의 상면에 밀착시켜서 레일을 곡면 형태로 연마시킬 수 있게 되며;
   프레임에는, 레일 표면 연마장치가 레일 위에 놓였을 때 레일의 표면에 밀착되며 사용자의 작동레버 작동에 의해 자화되어 자력의 의해 레일에 부착 결합되며 비자화되었을 때는 레일로부터 분리되는 마그네틱 베이스가 구비되어 있어서, 레일 표면의 손상 없이 프레임을 레일에 고정 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   레일 표면의 연마가 진행되어 연마석의 위치가 하강함에 따라 발생하는 연직변위를 측정하는 변위센서가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   프레임에는, 사용자가 레일 표면 연마장치를 원하는 장소로 이동시켜 설치할 수 있도록 하는 운반용 손잡이가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치.
   
8. 레일 표면 연마장치를 레일에 설치하여 레일 표면을 연마하는데;
   상기 레일 표면 연마장치는 청구항 1의 레일 표면 연마장치이며;
   상기 레일 표면 연마장치를 레일에 결합 설치한 후, 회전구동부의 작동에 의해 연마석을 회전시켜 연마석에 의해 레일의 표면을 연마하되, 회전구동부가 승하강부를 따라 연직방향으로 하강하면서 연마석에 수직력을 부여하게 되고;
   수평이동 프레임부재를 따라 승하강부를 횡방향으로 이동시키면서 레일 표면을 연마하며;
   수평이동 프레임부재를 종방향으로 이동시키면서 레일 표면을 연마하고;
   상기 회전구동부는 연직방향으로부터 횡방향 양측으로 회전가능하게 승하강부에 결합되어 있어서, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 곡선 부분에서는 회전구동부를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시켜서 연마석이 기울어지게 만들어서 레일 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마방법.

Images