KR102554810B1

KR102554810B1 - 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치

Info

Publication number: KR102554810B1
Application number: KR1020200121494A
Authority: KR
Inventors: 정우태
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2023-07-13
Also published as: KR20220038985A

Abstract

본 발명의 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치는, 철도 레일(1)의 프로파일을 측정하기 위한 측정장치(10)에 있어서, 왕복이동되는동안 상기 철도 레일(1)의 표면에 레이저(101)를 조사하여 측정되는 상기 철도 레일(1)과의 거리를 기반으로 상기 철도 레일(1)의 프로파일을 측정하는 레이저 센서(100); 상기 레이저 센서(100)의 왕복이동을 위한 반원형의 이동경로를 제공하는 반원형의 링 가이드(111)가 상기 철도 레일(1)과 밀착되는 제1 지지프레임(113)와 체결되며, 상기 링 가이드(111)의 일측에 링 기어(112)가 형성되는 가이드부(110); 상기 이동경로를 따라 이동되도록 상기 링 가이드(111)와 끼워맞춤되면서 상기 링 기어(112)와 상호 치합되며, 상기 레이저 센서(100)가 상기 이동경로를 따라 왕복이동되도록 상기 레이저센서(100)와 연결되는 구동부(120); 상기 제1 지지프레임(113)을 관통하면서, 상기 제1 지지프레임(113)에 압력을 가하여 상기 철도 레일(1)의 길이방향인 제1 방향을 기준으로 상기 측정장치(10)의 수평을 유지시키는 제1 수평조절부(130); 및 상기 철도 레일(1)의 표면을 포함하는 상단부와 상기 상단부로부터 연장형성되는 중단부의 접합부분에 밀착되어 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향을 기준으로 상기 측정장치(10)의 수평을 유지시키는 한 쌍의 제2 수평조절부(140);를 포함할 수 있다.

Description

레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치{Rail profile measuring device using laser sensor}

본 발명은 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 센서를 왕복운동시켜 철도 레일의 프로파일(형상/profile)을 측정하는 장치에 관한 것이다.

철도 차량을 안전하게 지지하며, 차륜의 주행저항을 최대로 줄이기 위한 철도 레일은 강도는 물론 내마모성과 내식성 등을 고려하여 고탄소강으로 제작되고 있다. 또한, 철도 레일의 곡선구간은 차륜과 강하게 마찰되므로 마찰에 의한 마모를 최소화하기 위해 담금질 등의 여러 열처리가 추가적으로 적용된다.

그러나 철도 차량의 운행시 레일과 차륜과의 마찰은 필연적인 것이고, 또한 차륜을 통해 하중이나 충격이 철도 레일에 지속 및 반복적으로 전달되는 이상 철도 레일의 마모나 절손 등의 손상이 반드시 발생하게 된다.

이와 같이, 철도 레일의 마모(손상)가 발생된 경우에는 철도 차량의 차륜이 덜컹거리고 그에 따른 진동이 객실 내에 전달되어 승차감을 현저히 떨어뜨림은 물론, 경우에 따라 철도 차량의 제어계통이나 신호계통의 오작동을 야기할 수도 있다. 이는, 다수의 승객을 운송하는 지하철이나 고속전철 등의 경우 대형참사를 유발할 수 있는 원인으로 작용될 수 있다.

이에 따라, 철도 레일의 적합성을 주기적으로 검사하여 철도 레일 중 손상된 부분은 최대한 빠른 시일 내에 유지보수하는 것이 매우 중요하다.

한편, 철도 레일의 적합성을 검사하는 장치로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1509469호(레일 마모 측정장치)가 제안된 바 있다. 상기 레일 마모 측정장치는 길이방향으로 연장된 레일의 파상마모를 검사하기 위한 것으로서, 레일에 세팅된 상태로 길이방향으로 주행하며, 주행방향 전방으로 빛을 조사하는 광조사모듈과, 상기 레일에 고정되며 광조사모듈로부터 조사된 빛을 받고 수광점의 위치 변동사항을 감지하는 광감지모듈이 포함된다. 여기서, 파상마모는 철도 레일의 상면이 위아래로 올라갔다 내려갔다하는 형태의 마모로서 가령, 차륜이 파상마모가 형성되어 있는 철도 레일을 주행하는 경우 위아래로 출렁거리게 된다.

그러나 상기 레일 마모 측정장치는 레일의 가장 높은 부분의 마모 여부만 감지할 수 있는 것으로서, 철도 레일에서 마모가 가장 빈번히 발생하는 헤드부의 양측부에 대한 마모를 검사할 수 없으므로, 장치의 효용성이 매우 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 상기 레일 마모 측정장치는 광조사모듈에서 조사된 빛을 광감지모듈에서 수광할 때 철도 레일의 마모를 측정하는 것이므로, 광조사모듈과 광감지모듈이 상호 대향되는 철도 레일의 직선구간에서만 사용할 수 있어 철도 레일의 곡선구간에서는 사용할 수 없는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1509469호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 레일에 고정되어 수평 상태를 유지하는동안 레이저 센서를 왕복운동시켜 철도 레일의 프로파일을 최대한 정확히 측정할 수 있는 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치는, 철도 레일(1)의 프로파일을 측정하기 위한 측정장치(10)에 있어서, 왕복이동되는동안 상기 철도 레일(1)의 표면에 레이저(101)를 조사하여 측정되는 상기 철도 레일(1)과의 거리를 기반으로 상기 철도 레일(1)의 프로파일을 측정하는 레이저 센서(100); 상기 레이저 센서(100)의 왕복이동을 위한 반원형의 이동경로를 제공하는 반원형의 링 가이드(111)가 상기 철도 레일(1)과 밀착되는 제1 지지프레임(113)와 체결되며, 상기 링 가이드(111)의 일측에 링 기어(112)가 형성되는 가이드부(110); 상기 이동경로를 따라 이동되도록 상기 링 가이드(111)와 끼워맞춤되면서 상기 링 기어(112)와 상호 치합되며, 상기 레이저 센서(100)가 상기 이동경로를 따라 왕복이동되도록 상기 레이저센서(100)와 연결되는 구동부(120); 상기 제1 지지프레임(113)을 관통하면서, 상기 제1 지지프레임(113)에 압력을 가하여 상기 철도 레일(1)의 길이방향인 제1 방향을 기준으로 상기 측정장치(10)의 수평을 유지시키는 제1 수평조절부(130); 및 상기 철도 레일(1)의 표면을 포함하는 상단부와 상기 상단부로부터 연장형성되는 중단부의 접합부분에 밀착되어 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향을 기준으로 상기 측정장치(10)의 수평을 유지시키는 한 쌍의 제2 수평조절부(140);를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동부(120)는, 상기 링 기어(112)와 상호 치합되는 피니언 기어(121a)가 일측에 구비되는 모터(121); 상기 모터(121)의 동작을 제어하는 모터 드라이버(122); 및 상기 링 가이드(111)에 회전 가능하게 끼워맞춤되는 한 쌍의 제1 베어링(123b)과 한 쌍의 제2 베어링(123c)이 상기 레이저 센서(100)와 연결되는 본체(123a)의 일측에 구비되며, 상기 한 쌍의 제1 베어링(123b)이 사이에 압입되어 상호 치합되는 상기 피니언 기어(121a)에 의해 회전될 때, 상기 한 쌍의 제2 베어링(123c)와 함께 상기 본체(123a) 및 상기 레이저 센서(100)를 이동시키는 베어링부(123);를 포함할 수 있다.

그리고 상기 본체(123a)는, 상기 레이저 센서(100)가 관통되는 제2 지지프레임(150)의 일부(151)로부터 직각방향으로 절곡되는 상기 제2 지지프레임(150)의 타부(152)와 체결되어 상기 레이저 센서(100)와 연결될 수 있다.

또한, 상기 측정장치(10)는, 상기 레이저 센서(100)를 감싸 보호하며, 상부(161)가 상기 제2 지지프레임(150)의 타부(152)로부터 착탈되고, 하부(162)가 개방되면서 상기 제2 지지프레임(150)의 일부(151)와 이격되어 상기 레이저 센서(100)로부터 발산되는 열을 외부로 방출시키는 센서커버(160);를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 모터 드라이버(122)는, 상기 제1 수평조절부(130)의 일측이 인입되는 인입공간(171a)을 구비하면서 상기 제1 지지프레임(113)의 상부에 체결되는 제3 지지프레임(170)의 일부(171)로부터 직각방향으로 절곡되는 상기 제3 지지프레임(170)의 타부(172)에 설치될 수 있다.

또한, 상기 측정장치(10)는, 상기 제3 지지프레임(170)의 일부(171) 및 타부(172)로부터 착탈되되, 상기 모터 드라이버(122)를 감싸 보호하는 드라이버커버(180);를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 측정장치(10)는, 상기 본체(123a)의 상부로부터 착탈되는 상부(191), 상기 본체(123a)의 하부로부터 착탈되는 하부(192) 및 상기 상부(191)와 상기 하부(192)를 연결하면서 상기 모터(121)의 일측이 관통되는 절곡부(193)를 통해 상기 피니언기어(121a) 및 상기 제1, 2 베어링(123b, 123c)를 감싸 보호하는 보호프레임(190);을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 수평조절부(130)는, 상기 제1 지지프레임(113)을 관통하는 체결판(131); 및 하부가 상기 철도 레일(1)과 밀착된 상태에서 상기 체결판(131)과 체결될 때 상기 체결판(131)을 고정시켜 상기 가이드부(110)가 상기 체결판(131)에 의해 고정되도록 하는 조절나사(132);를 포함할 수 있다.

그리고 상기 제2 수평조절부(140)는, 상기 접합부분에 밀착가능한 형상을 가지며, 상기 접합부분의 형상에 따라 교체가 가능한 한 쌍의 체결블록(141); 및 상기 제1 지지프레임(113)의 하부에 체결되어 고정되며, 상호 치합되도록 복수로 구비되는 회전축(143)의 회전을 기반으로 일측에 연결된 상기 한 쌍의 체결블록(141)을 이동시키는 한 쌍의 스테이지(142);를 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 스테이지(142)는, 상기 복수의 회전축(143)의 회전방향에 따라 상기 한 쌍의 체결블록(141)을 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향내에서 전진 또는 후진시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 레이저 센서의 왕복운동이 가능함으로써, 철도 레일의 프로파일을 정확히 측정할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 철도 레일의 프로파일이 정확히 측정됨으로써, 레일의 유지보수 작업이 용이하게 진행될 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치의 개략적인 사용상태도이다.
도 2는 도 1의 A에 따른 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 2의 A를 확대한 개략적인 부분확대도이다.
도 4는 도 1의 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치를 다른 각도에서 바라본 상태로 도시한 도 1에 대응되는 개략적인 사용상태도이다.
도 5는 도 4의 A에 따른 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치의 개략적인 배면도이다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예의 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치(10)(이하에서는, '측정장치(10)'이라 한다.)에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

도 1 내지 도 5에 도시된 것처럼, 본 발명의 측정장치(10)는 철도 레일(1)의 프로파일을 측정하기 위해 레이저 센서(100), 가이드부(110), 구동부(120), 제1 수평조절부(130), 제2 수평조절부(140), 제2 지지프레임(150), 센서커버(160), 제3 지지프레임(170), 드라이버커버(180) 및 보호프레임(190)이 구비된다.

레이저 센서(100)는 구동부(120)와 연결되어 가이드부(110)의 이동경로를 따라 왕복운동되는 구동부(120)와 함께 왕복운동되는동안 철도 레일(1)의 표면에 레이저(101)를 조사한다.

또한, 레이저 센서(100)는 철도 레일(1)의 표면으로부터 반사되는 레이저(101)를 수광하는 방식 등을 이용하여 철도 레일(1)과의 거리를 측정하며, 철도 레일(1)과의 거리를 기반으로 철도 레일(1)의 프로파일을 측정한다.

그리고 레이저 센서(100)는 철도 레일(1)의 프로파일을 측정할 뿐만 아니라, 철도 레일(1)의 프로파일을 통해 철도 레일(1)의 파상마모, 표면박리, 표면 경화, 용접부 패임 등에 의한 손상부위를 파악할 수 있으며, 철도 레일(1)의 손상부위를 분석하기 위해 분석수단이 구비될 수 있다. 이때, 철도 레일(1)의 연마(또는 보수)작업을 수행하는 연마장치는 레이저 센서(100)로부터 철도 레일(1)의 손상부위를 포함하는 철도 레일(1)의 프로파일에 대한 정보를 수신함으로써, 철도 레일(1)의 유지보수 작업을 진행할 수 있다.

한편, 연마장치는 레이저 센서(100)로부터 수신하는 철도 레일(1)의 프로파일에 대한 정보를 기반으로 철도 레일(1)의 손상부위를 분석하는 분석수단이 구비될 수 있다. 이 경우, 레이저 센서(100)는 분석수단의 구성이 생략되어 레일(1)의 손상부위 분석을 생략한 상태에서 철도 레일(1)의 프로파일에 대한 정보를 연마장치에 송신할 수 있다.

가이드부(110)는 레이저 센서(100)의 왕복운동을 위해 링 가이드(111), 링 기어(112) 및 제1 지지프레임(113)으로 이루어진다.

링 가이드(111)는 하부가 개방된 상부 반원형 가이드로서, 레이저 센서(100) 및 구동부(120)가 상부 반원의 범위내에서 왕복운동되기 위한 상부 반원형의 이동경로를 레이저 센서(100) 및 구동부(120)에 제공한다.

또한, 링 가이드(111)는 상부의 일측에 피니언 기어(121a)와 상호 치합되는 링 기어(112)가 형성되며, 상부의 일측을 제외한 나머지 상부의 타측에 한 쌍의 제1 베어링(123b)과 한 쌍의 제2 베어링(123c)이 끼워맞춤된다.

제1 지지프레임(113)은 링 가이드(111)의 하부면에 체결되며, 중심부가 철도 레일(1)과 밀착되는 형상으로 이루어진다.

또한, 제1 지지프레임(113)은 체결판(131)이 관통가능한 형상의 관통구가 중심부에 형성된다.

그리고 제1 지지프레임(113)은 철도 레일(1)과 밀착되지 않은 하부면에 한 쌍의 스테이지(142)가 체결되며, 상부면에 제3 지지프레임(170)이 체결된다.

구동부(120)는 링 가이드(111)의 상부 반원형 이동경로를 따라 레이저 센서(100)를 왕복운동시키기 위해 모터(121), 모터 드라이버(122) 및 베어링부(123)로 이루어진다.

모터(121)는 모터 드라이버(122)에 의해 동작될 때 일방향으로 회전되는 피니언 기어(121a)가 일측에 구비된다.

피니언 기어(121a)는 링 기어(112)와 상호 치합되면서, 한 쌍의 제1 베어링(123b)의 사이에 압입되어 한 쌍의 제1 베어링(123b)과 상호 치합된다.

모터 드라이버(122)는 제3 지지프레임(170)에 설치되며, 외부로부터 수신받는 신호에 따라 모터(121)의 동작을 제어한다. 여기서, 외부는 연마장치 또는 모터 드라이버(122)의 제어수단(예: 단말, 테블릿, 컴퓨터, 서버 등)일 수 있다.

베어링부(123)는 본체(123a), 한 쌍의 제1 베어링(123b) 및 한 쌍의 제2 베어링(123c)으로 이루어진다.

본체(123a)는 한 쌍의 제1 베어링(123b)과 한 쌍의 제2 베어링(123c)이 일측에 구비되며, 일측과 대향되는 타측에 체결되는 제2 지지프레임(150)을 통해 레이저 센서(100)와 연결된다.

또한, 본체(123a)는 상부 및 하부가 돌출부재(191a)를 통해 보호프레임(190)과 체결되며, 보호프레임(190)과 체결되기 위해 돌출부재(191a)가 인입가능한 인입공간(123d)이 상부 및 하부에 각각 형성된다.

한 쌍의 제1 베어링(123b)은 한 쌍의 제2 베어링(123c)보다 상측에 배치되어 링 가이드(111) 상부의 상측면에 끼워맞춤되며, 끼워맞춤을 위해 링 가이드(111)의 상부가 끼워맞춤되는 형상의 홈이 외연에 형성된다.

또한, 한 쌍의 제1 베어링(123b)은 상호 치합되는 피니언 기어(121a)의 회전에 따라 회전될 때, 한 쌍의 제2 베어링(123c)와 함께 본체(123a) 및 레이저 센서(100)를 링 가이드(111)의 이동경로내에서 왕복운동시킨다.

한 쌍의 제2 베어링(123c)은 한 쌍의 제1 베어링(123b)보다 하측에 배치되어 링 가이드(111) 상부의 하측면에 끼워맞춤되며, 끼워맞춤을 위해 링 가이드(111)의 상부가 끼워맞춤되는 형상의 홈이 외연에 형성된다.

또한, 한 쌍의 제2 베어링(123c)은 한 쌍의 제1 베어링(123b)이 피니언 기어(121a)에 의해 회전될 때, 한 쌍의 제1 베어링(123b)와 함께 회전되어 본체(123a) 및 레이저 센서(100)를 링 가이드(111)의 이동경로내에서 왕복운동시킨다.

제1 수평조절부(130)는 철도 레일(1)의 길이방향인 제1 방향을 기준으로 측정장치(10)의 수평을 유지시키기 위해 체결판(131) 및 조절나사(132)로 이루어진다.

체결판(131)은 제1 지지프레임(113)의 관통구를 통해 제1 지지프레임(113)의 중심부를 관통하며, 조절나사(132)에 의해 고정될 때 제1 지지프레임(113)에 압력을 가하여 가이드부(110)를 고정시킴으로써, 제1 방향을 기준으로 측정장치(10)의 수평을 유지시킬 수 있다.

또한, 체결판(131)은 제3 지지프레임(170)과 접촉되지 않을만큼 제1 지지프레임(113)의 관통구를 관통하면서, 제1 지지프레임(113)을 관통하는 일측이 제3 지지프레임(170)의 인입공간(171a)에 인입될 수 있다.

조절나사(132)는 하나 이상 마련되며, 하부가 철도 레일(1)과 밀착된 상태로 나사조임을 통해 체결판(131)과 체결될 때 체결판(131)을 고정시킨다.

제2 수평조절부(140)는 제1 방향과 대향되는 철도 레일(1)의 길이방향을 가로지르는 제2 방향을 기준으로 측정장치(10)의 수평을 유지시키기 위해 한 쌍의 체결블록(141), 한 쌍의 스테이지(142) 및 회전축(143)으로 이루어진다.

한 쌍의 체결블록(141)은 철도 레일(1)을 기준으로 일측에 배치되는 제1 체결블록(141a)과 일측과 대향되는 타측에 배치되는 제2 체결블록(141b)으로 이루어진다.

제1 체결블록(141a)은 철도 레일(1)의 표면을 포함하는 상단부(헤드부)와 상기 상단부로부터 연장형성되는 중단부(바디부)의 접합부분의 일측에 밀착가능한 형상으로 이루어지며, 제2 체결블록(141b)은 접합부분의 일측과 대향되는 접합부분의 타측에 밀착가능한 형상으로 이루어진다.

또한, 제1, 2 체결블록(141a, 141b)은 한 쌍의 스테이지(142)에 의해 이동되어 접합부분과 밀착될 때 가이드부(110)를 고정시킴으로써, 제2 방향을 기준으로 측정장치(10)의 수평을 유지시킬 수 있다.

더 나아가, 제1, 2 체결블록(141a, 141b)은 철도 레일(1)의 접합부분에 밀착되기 위해 철도 레일(1)의 접합부분의 형상에 따라 밀착가능한 형상의 제1, 2 체결블록(141a, 141b)으로 교체될 수 있는 것이 바람직하다.

한 쌍의 스테이지(142)는 제1 체결블록(141a)의 이동을 제어하기 위해 복수의 제1 회전축(143a)이 구비되는 제1 스테이지(142a)와 제2 체결블록(141b)의 이동을 제어하기 위해 복수의 제2 회전축(143b)이 구비되는 제2 스테이지(142b)로 이루어진다.

제1 스테이지(142a)는 제1 지지프레임(113) 하부면의 일측에 체결되며, 상호 치합되는 복수의 제1 회전축(143a)의 회전방향에 따라 제1 체결블록(141a)의 이동을 제어함으로써, 제1 체결블록(141a)을 접합부분의 일측과 밀착시키거나, 접합부분의 일측으로부터 이격시킬 수 있다.

여기서, 제1 스테이지(142a)는 제1 체결블록(141a)을 접합부분의 일측과 밀착시키거나, 접합부분의 일측으로부터 이격시키기 위해 철도 레일(1)의 길이방향을 가로지르는 방향인 제2 방향내에서 제1 체결블록(141a)을 전진 또는 후진시키는 것이 바람직하나, 측정장치(10)가 제1, 2 방향의 수평을 유지한 상태에서 제1 체결블록(141a)과 밀착될 접합부분의 변경이 가능토록 철도 레일(1)의 길이방향인 제1 방향내에서도 전진 또는 후진될 수 있다. 즉, 제1 스테이지(142a)는 제1 방향 또는 제2 방향내에서 제1 체결블록(141a)을 전진 또는 후진시키는 것이 가장 바람직하다.

제2 스테이지(142b)는 제1 지지프레임(113) 하부면의 타측에 체결되며, 상호 치합되는 복수의 제2 회전축(143b)의 회전방향에 따라 제2 체결블록(141b)을 접합부분의 일측과 밀착시키거나, 접합부분의 타측으로부터 이격시킬 수 있다.

여기서, 제2 스테이지(142b)는 제2 체결블록(141b)을 접합부분의 타측과 밀착시키거나, 접합부분의 타측으로부터 이격시키기 위해 제2 방향내에서 제2 체결블록(141b)을 전진 또는 후진시키는 것이 바람직하나, 측정장치(10)가 제1, 2 방향의 수평을 유지한 상태에서 제2 체결블록(141b)과 밀착될 접합부분의 변경이 가능토록 제1 방향내에서도 전진 또는 후진될 수 있다. 즉, 제2 스테이지(142b)는 제1 방향 또는 제2 방향내에서 제2 체결블록(141b)을 전진 또는 후진시키는 것이 가장 바람직하다.

제2 지지프레임(150)은 절곡된 형태의 프레임으로서, 레이저 센서(100)의 배치 및 왕복운동을 위해 일부(151)와 타부(152)로 나누어진다.

제2 지지프레임(150)의 일부(151)는 레이저 센서(100)가 관통되는 관통구가 형성된다. 이에, 레이저 센서(100)는 제2 지지프레임(150)의 일부(151)에 장착된 상태로 철도 레일(1)에 레이저(101)를 조사하여 철도 레일(1)의 프로파일을 측정할 수 있다.

또한, 제2 지지프레임(150)의 일부(151)는 레이저 센서(100)로부터 발산되는 열의 방출을 위해 센서커버(160)와 이격되는 면적을 가질 수 있다.

제2 지지프레임(150)의 타부(152)는 일부(151)로부터 직각방향으로 절곡되며, 본체(123a)의 일측과 체결되어 일부(151)를 관통하는 레이저 센서(100)와 본체(123a)를 연결시킨다. 이에, 레이저 센서(100)는 본체(123a)와 함께 상부 반원형의 이동경로를 따라 왕복운동되는동안 철도 레일(1)에 레이저(101)를 조사하여 철도 레일(1)의 프로파일을 측정할 수 있다.

센서커버(160)는 레이저 센서(100)를 감싸 보호하는 커버이며, 상부(161)가 제2 지지프레임(150)의 타부(152)로부터 착탈된다.

또한, 센서커버(160)는 레이저 센서(100)로부터 발산되는 열을 외부로 방출시키기 위해 하부(162)가 개방되면서 제2 지지프레임(150)의 일부(151)와 이격될 수 있다.

그리고 센서커버(160)는 내부에 배치되는 레이저 센서(100)에 동작신호를 송신하는 케이블이 인입가능한 인입구가 상부(161)에 형성될 수 있다. 이에, 레이저 센서(100)는 케이블을 통해 수신하는 동작신호에 따라 동작되어 철도 레일(1)에 레이저(101)를 조사할 수 있다.

제3 지지프레임(170)은 절곡된 형태의 프레임으로서, 모터 드라이버(122)의 설치를 위해 일부(171)와 타부(172)로 나누어진다.

제3 지지프레임(170)의 일부(171)는 체결판(131)의 일측이 인입되는 인입공간(171a)을 구비하면서 상기 인입공간(171a)을 이루는 일측이 제1 지지프레임(113)의 상부면에 체결되고, 제3 지지프레임(170)의 타부(172)는 일부(171)로부터 직각방향으로 절곡되며, 모터 드라이버(122)가 일측에 설치된다. 이에, 모터 드라이버(122)는 철도 레일(1)과 접촉되지 않은 상태로 측정장치(10)에 설치될 수 있다.

한편, 제3 지지프레임(170)은 일부(171)와 타부(172) 뿐만 아니라, 측정장치(10)와 연마장치를 연결시키기 위해 타부(172)로부터 절곡되는 연결부(173)가 구비될 수 있다. 이에, 연마장치는 측정장치(10)와 함께 철도 레일(1)에 배치되는 상태로 철도 레일(1)을 유지보수할 수 있다.

드라이버커버(180)는 모터 드라이버(122)를 감싸 보호하는 커버이며, 모터 드라이버(122)를 감싸기 위해 제3 지지프레임(170)의 일부(171) 및 타부(172)로부터 착탈된다.

또한, 드라이버커버(180)는 내부에 배치되는 모터 드라이버(122)에 동작신호를 송신하는 케이블이 인입가능한 인입구가 상부에 형성될 수 있다. 이에, 모터 드라이버(122)는 케이블을 통해 수신하는 동작신호에 따라 동작되어 모터(121)의 동작을 제어할 수 있다.

그리고 드라이버커버(180)는 모터 드라이버(122)에서 발산되는 열을 방출시키기 위한 방출구가 측부에 형성될 수 있다.

보호프레임(190)은 절곡된 형태의 프레임으로서, 구동부(120)를 보호하기 위해 상부(191), 하부(192) 및 절곡부(193)로 나누어진다.

보호프레임(190)의 상부(191)는 본체(123a)의 상부에 형성된 인입공간(123d)에 인입가능한 돌출부재(191a)를 통해 본체(123a)의 상부로부터 착탈되며, 보호프레임(190)의 하부는 본체(123a)의 하부에 형성된 인입공간에 인입가능한 돌출부재를 통해 본체(123a)의 하부로부터 착탈되고, 보호프레임(190)의 절곡부(193)는 상부(191)와 하부(192)를 연결하면서 모터(121)의 일측이 관통가능한 관통구가 형성된다. 이에, 보호프레임(190)은 피니언 기어(121a), 한 쌍의 제1 베어링(123b) 및 한 쌍의 제2 베어링(123c)를 감싸 보호할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

1: 철도 레일, 10: 측정장치,
100: 레이저 센서, 101: 레이저,
110: 가이드부, 111: 링 가이드,
112: 링 기어, 113: 제1 지지프레임,
120: 구동부, 121: 모터,
121a: 피니언 기어, 122: 모터 드라이버,
123: 베어링부, 123a: 본체,
123b: 제1 베어링, 123c: 제2 베어링,
130: 제1 수평 조절부, 131: 체결판,
132: 조절나사, 140: 제2 수평 조절부,
141: 체결블록, 141a: 제1 체결블록,
141b: 제2 체결블록, 142: 스테이지,
142a: 제1 스테이지, 142b: 제2 스테이지,
143: 복수의 회전축, 143a: 복수의 제1 회전축,
143b: 복수의 제2 회전축, 150: 제2 지지프레임,
151: 제2 지지프레임의 일부, 152: 제2 지지프레임의 타부,
160: 센서커버, 161: 센서커버의 상부,
162: 센서커버의 하부, 170: 제3 지지프레임,
171: 제3 지지프레임의 일부, 171a: 인입공간,
172: 제3 지지프레임의 타부, 180: 드라이버커버,
190: 보호프레임, 191: 보호프레임의 상부,
191a: 돌출부재, 192: 보호프레임의 하부,
193: 보호프레임의 절곡부.

Claims

철도 레일(1)의 프로파일을 측정하기 위한 측정장치(10)에 있어서,
왕복이동되는동안 상기 철도 레일(1)의 표면에 레이저(101)를 조사하여 측정되는 상기 철도 레일(1)과의 거리를 기반으로 상기 철도 레일(1)의 프로파일을 측정하는 레이저 센서(100);
상기 레이저 센서(100)의 왕복이동을 위한 반원형의 이동경로를 제공하는 반원형의 링 가이드(111)가 상기 철도 레일(1)과 밀착되는 제1 지지프레임(113)와 체결되며, 상기 링 가이드(111)의 일측에 링 기어(112)가 형성되는 가이드부(110);
상기 이동경로를 따라 이동되도록 상기 링 가이드(111)와 끼워맞춤되면서 상기 링 기어(112)와 상호 치합되며, 상기 레이저 센서(100)가 상기 이동경로를 따라 왕복이동되도록 상기 레이저센서(100)와 연결되는 구동부(120);
상기 제1 지지프레임(113)을 관통하면서, 상기 제1 지지프레임(113)에 압력을 가하여 상기 철도 레일(1)의 길이방향인 제1 방향을 기준으로 상기 측정장치(10)의 수평을 유지시키는 제1 수평조절부(130);
상기 철도 레일(1)의 표면을 포함하는 상단부와 상기 상단부로부터 연장형성되는 중단부의 접합부분에 밀착되어 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향을 기준으로 상기 측정장치(10)의 수평을 유지시키는 한 쌍의 제2 수평조절부(140);
상기 레이저 센서(100)가 관통되는 일부(151)와 상기 일부(151)로부터 직각방향으로 절곡되는 타부(152)로 나누어지는 제2 지지프레임(150);
상기 레이저 센서(100)를 감싸 보호하며, 상부(161)가 상기 제2 지지프레임(150)의 타부(152)로부터 착탈되고, 하부(162)가 개방되면서 상기 제2 지지프레임(150)의 일부(151)와 이격되어 상기 레이저 센서(100)로부터 발산되는 열을 외부로 방출시키는 센서커버(160); 및
본체(123a)의 상부로부터 착탈되는 상부(191), 상기 본체(123a)의 하부로부터 착탈되는 하부(192) 및 상기 상부(191)와 상기 하부(192)를 연결하면서 모터(121)의 일측이 관통되는 절곡부(193)를 통해 피니언기어(121a) 및 상기 제1, 2 베어링(123b, 123c)를 감싸 보호하는 보호프레임(190);을 포함하고,
상기 구동부(120)는,
상기 링 기어(112)와 상호 치합되는 피니언 기어(121a)가 일측에 구비되는 모터(121);
상기 모터(121)의 동작을 제어하는 모터 드라이버(122); 및
상기 링 가이드(111)에 회전 가능하게 끼워맞춤되는 한 쌍의 제1 베어링(123b)과 한 쌍의 제2 베어링(123c)이 상기 레이저 센서(100)와 연결되는 본체(123a)의 일측에 구비되며, 상기 한 쌍의 제1 베어링(123b)이 사이에 압입되어 상호 치합되는 상기 피니언 기어(121a)에 의해 회전될 때, 상기 한 쌍의 제2 베어링(123c)과 함께 상기 본체(123a) 및 상기 레이저 센서(100)를 이동시키는 베어링부(123);를 포함하며,
상기 본체(123a)는,
상기 레이저 센서(100)가 관통되는 상기 제2 지지프레임(150)의 일부(151)로부터 직각방향으로 절곡되는 상기 제2 지지프레임(150)의 타부(152)와 체결되어 상기 레이저 센서(100)와 연결되고,
상기 모터 드라이버(122)는,
상기 제1 수평조절부(130)의 일측이 인입되는 인입공간(171a)을 구비하면서 상기 제1 지지프레임(113)의 상부에 체결되는 제3 지지프레임(170)의 일부(171)로부터 직각방향으로 절곡되는 상기 제3 지지프레임(170)의 타부(172)에 설치되며,
상기 제3 지지프레임(170)은,
상기 측정장치(10)와 상기 철도 레일(1)의 유지보수 작업을 진행하는 연마장치가 연결되도록, 상기 타부(172)로부터 절곡되는 연결부(173)가 구비되며,
상기 측정장치(10)는,
상기 제3 지지프레임(170)의 일부(171) 및 타부(172)로부터 착탈되되, 상기 모터 드라이버(122)를 감싸 보호하는 드라이버커버(180);를 더 포함하고,
상기 제1 수평조절부(130)는,
상기 제1 지지프레임(113)을 관통하는 체결판(131); 및
하부가 상기 철도 레일(1)과 밀착된 상태에서 상기 체결판(131)과 체결될 때 상기 체결판(131)을 고정시켜 상기 가이드부(110)가 상기 체결판(131)에 의해 고정되도록 하는 조절나사(132);를 포함하고,
상기 제2 수평조절부(140)는,
상기 접합부분에 밀착가능한 형상을 가지며, 상기 접합부분의 형상에 따라 교체가 가능한 한 쌍의 체결블록(141); 및
상기 제1 지지프레임(113)의 하부에 체결되어 고정되며, 상호 치합되도록 복수로 구비되는 회전축(143)의 회전을 기반으로 일측에 연결된 상기 한 쌍의 체결블록(141)을 이동시키는 한 쌍의 스테이지(142);를 포함하며,
상기 한 쌍의 스테이지(142)는,
상기 복수의 회전축(143)의 회전방향에 따라 상기 한 쌍의 체결블록(141)을 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향내에서 전진 또는 후진시키고,
상기 한 쌍의 체결블록(141)은,
상기 철도 레일(1)을 기준으로 일측에 배치되는 제1 체결블록(141a); 및
상기 철도 레일(1)의 일측과 대향되는 상기 철도 레일(1)의 타측에 배치되는 제2 체결블록(141b);을 포함하고,
상기 제1 체결블록(141a)이 상기 철도 레일(1)의 표면을 포함하는 상단부와 상기 상단부로부터 연장형성되는 중단부의 접합부분의 일측에 밀착가능한 형상으로 이루어지며, 상기 제2 체결블록(141b)이 상기 철도 레일(1)의 접합부분의 일측과 대향되는 상기 철도 레일(1)의 접합부분의 타측에 밀착가능한 형상으로 이루어지고,
상기 제1 체결블록(141a) 및 제2 체결블록(141b)은,
상기 한 쌍의 스테이지(142)에 의해 이동되어 상기 철도 레일(1)의 접합부분과 밀착될 때 상기 가이드부(110)를 고정시켜 상기 제2 방향을 기준으로 상기 측정장치(10)의 수평이 유지되도록 하며,
상기 철도 레일(1)의 접합부분의 형상에 따라 밀착가능한 형상의 제1, 2 체결블록(141a, 141b)으로 교체가 가능하고,
상기 한 쌍의 스테이지(142)는,
상기 제1 체결블록(141a)의 이동을 제어하기 위한 복수의 제1 회전축(143a)이 구비된 제1 스테이지(142a); 및
상기 제2 체결블록(141b)의 이동을 제어하기 위한 복수의 제2 회전축(143b)이 구비되는 제2 스테이지(142b);를 포함하며,
상기 제1 스테이지(142a)는,
상기 제1 지지프레임(113)의 하부면의 일측에 체결되며, 상호 치합되는 상기 복수의 제1 회전축(143a)의 회전 방향에 따라 상기 제1 방향 또는 제2 방향내에서 상기 제1 체결블록(141a)을 전진 또는 후진시켜, 상기 제1 체결블록(141a)이 상기 철도 레일(1)의 접합부분의 일측과 밀착되도록 하거나 상기 철도 레일(1)의 접합부분의 일측으로부터 이격되도록 하고,
상기 제2 스테이지(142b)는,
상기 제1 지지프레임(113)의 하부면의 타측에 체결되며, 상호 치합되는 상기 복수의 제2 회전축(143b)의 회전 방향에 따라 상기 제1 방향 또는 제2 방향내에서 상기 제2 체결블록(141b)을 전진 또는 후진시켜 상기 제2 체결블록(141b)이 상기 철도 레일(1)의 접합부분의 타측과 밀착되도록 하거나 상기 철도 레일(1)의 접합부분의 타측으로부터 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제