KR20030024789A - 레일 연삭 방법, 및 상기 방법의 실행 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레일(1), 특히 철로의 적어도 주행면을 상기 주행면의 프로파일과 일치하는 프로파일을 갖는 연삭 휠(12)과 상기 연삭 휠의 길이방향으로 배열된 레일(1) 사이에 상대 운동을 제공함으로써 연삭하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 다량의 재료가 제거될 때 과열을 방지하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 연삭 휠(12)의 축(21)은, 상기 레일(1)의 길이방향과 직각을 이루는 면(22)과 함께, 0°로부터 편향되는 각도 α를 이룬다.

Description

레일 연삭 방법, 및 상기 방법의 실행 장치 {METHOD FOR GRINDING A RAIL, AND DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD}

주행면을 형성하는 철로와 같은 레일의 볼록한 단면 프로파일을 연삭하는 컵 휠(cup wheel)을 사용하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이렇게 컵 휠을 사용할 때는 일회 통과에 좁은 트랙만 연삭할 수 있으므로 레일을 가로 질러 연삭 휠을 복수회 통과시켜야 한다. 이러한 복수회 통과는 이미 연삭된 트랙을 따라 매회 통과 중에 제공된 트랙을 정확하게 배향시킬 수 없기 때문에 부정확하게 될 수 있다. 또한, 소음이 발생되며, 건조되었을 때 불꽃이 튀어 화재 위험이 생길 수 있다.

또한, 주행면을 형성하는 레일 헤드의 볼록한 단면 프로파일을 전면 연삭 휠을 사용하여 가공함으로써, 연삭 휠이 원하는 레일 헤드 프로파일을 갖고 그 축이 대칭하는 레일의 길이방향 면과 직각을 이루도록 배향시키는 방법이 공지되어 있다. 그러나, 레일 헤드 측면 영역, 즉 연삭면의 근접 연삭으로 인하여 임의의 재료가 한정된 범위까지만 제거되는데, 그 이유는 그 지점에서는 연삭 휠이 연마 입자의 각도가 바람직하지 않게 결합될 수 있다는 단점을 포함하고, 이로써 레일 재료가 과열된다는 것이 단점이다. 상기 단점을 해소하고자 하면, 단위 시간당 제거되는 재료량을 억지로 감소시켜야 하고, 또한 이렇게 하는데는 연삭하려는 레일 하나 및 동일 영역 각각에 대하여 복수회의 통과 또는 연삭 작업이 필요하게 된다.

본 발명은 레일, 특히 철로의 적어도 주행면을 상기 주행면(running surface)의 프로파일(profile)과 일치하는 프로파일을 갖는 연삭 휠과 상기 연삭 휠의 길이방향으로 배열된 레일 사이에 상대 운동을 제공함으로써 연삭하는 방법, 및 상기 방법을 실행하는 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 실행하는 장치의 측면도이다.

도 2는 도 1의 화살표 II에 따른 평면 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 방법을 실행하는 장치의 변형예의 도면이다.

도 4는 여러 가지 상태의 레일로 도시된 철로의 단면도이다,

도 5는 본 발명의 방법에 있어서, 단면으로 도시된 철로 상에 연삭 휠을 결합시킨 상태를 도시하는 도면이다.

본 발명은 상기 단점 및 어려움을 해소하고, 한편으로는 연삭하려는 전체 단면에 대하여 일회 통과로 레일 재료를 충분히 제거할 수 있고, 다른 한편으로는 레일 재료의 과열을 방지하는 전술한 종류의 연삭 방법을 제공하는 것이다. 또한, 연삭 휠은 그 자체의 고 효율성, 즉 단위 시간당 연삭되는 레일의 길이가 긴 경우에도 불구하고 충분한 서비스 수명을 가져야 한다.

본 발명에 있어서, 상기 목적은 연삭 휠의 축 및 레일의 길이방향과 직각인 면이 0°로부터 편향된 각도 α를 이룸으로써 달성된다.

바람직한 실시예는 종속 청구항에 상세하게 기재되어 있다.

상기 방법을 실행하는 장치는 다음과 같은 특징을 갖는다:

* 레일과 연삭 휠 사이에 상대 운동을 발생시키는 수단,

* 상기 연삭 휠을 구동하는 구동 수단, 및

* 상기 연삭 휠의 축을 상기 레일의 길이방향과 직각인 면으로부터 편향되는 방향으로 위치시키는 수단.

상기 장치의 바람직한 실시예는 종속항 25 내지 36에 포함되어 있다.

다음에, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 두 가지 예시적인 실시예를 상세하게 설명한다.

도 4에는 레일(1)의 단면이 여러 가지 상태로 예시되어 있다. 레일(2)의 스템 상에 위치된 레일 헤드(3)는 레일 차량의 트랙 휠이 그 위에서 이동하는 주행면(4)을 형성하는 볼록한 단면부(5)가 제공되고, 그 단면부가 새로운 상태에서는 선 A로 예시되어 있다. 마모 때문에, 레일 헤드(3) 단면의 볼록한 부분(5)은 선 B로 예시된 바와 같은 프로파일을 수용한다. 레일(1)이 상기 상태 또는 그 보다 이른 상태에 도달하자 마자, 고속 레일에서와 같이, 레일(1)은 레일 헤드(3)의 볼록한 부분(5), 적어도 주행면(4)이 원래의 상태, 즉 선 C로 예시된 바와 같이 원래의 단면 프로파일로 거의 정확하게 복귀되도록 마무리된다. 이로써, 철로 사업자 또는 철도청의 규정 또는 cen DRAFT pr EN 13674-1과 같은 슈프라리저널 표준에 따라 1 내지 3 데시밀리미터 범위의 소정의 공차가 관찰된다. 이렇게 할 때,레일(1)의 가이드면(6) 및 주행면(4)은 당연히 마무리된다.

레일 헤드가 마모된 프로파일의 오래된 레일의 경우, 레일 헤드 프로파일이 재생되어야 하므로 본 발명에 따른 밀링 및 연삭이 제공된다. 새로운 레일인 경우, 양호한 주행 품질, 보다 긴 수명은 물론 소음 감소가 달성되도록 롤러 스킨을 제거하는 것이 적절하고, 밀링을 미리 하지않고 본 발명에 따른 연삭 작업을 행하는 것은 상기 목적을 위하여 바람직하지 않다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 레일의 마모에 따라 비교적 다량의 재료를 제거해야 하고, 이것은 설비된 레일인 경우 철도 수송에 가능한 방해가 적을 수 있도록 가능한 신속하고 비싸지 않게 실행되어야 한다.

도 1 및 도 2는 레일(1)이 고정된 위치에 배열된 상태 및 가공될 레일(1)이 통과한 상태를 도시하는 본 발명에 따른 장치의 도면이다. 도 3은 기관차와 같은 이동가능한 설비에 결합되고, 이로써 이미 설비된 레일을 상기 장치에 의하여 가공할 수 있는 본 발명에 따른 장치의 도면이다. 상기의 경우, 본 발명에 따른 장치는 이중으로 되어 있어 좌측 레일 및 우측 레일 양자 모두가 일회 통과로 마무리 될 수 있다. 고정 설비 및 상호 동일한 이동가능 장치의 부품 및 장치는 동일 도면부호로 표기되어 있다.

도면부호(7)는 밀링 커터(8)가 외주 밀링 커터로서 구성되어 있는 밀링 유닛을 나타낸다. 상기 밀링 커터(8)는 구동 모터(9) 및 기어(10)를 거쳐 구동될 수 있으므로, 레일(1)이 컷-다운 밀링 방법에 의하여 가공되도록 회전 방향이 선택된다. 밀링 유닛(7)에 바로 인접하여 연삭 유닛(11)이 제공되고, 이 연삭 유닛의 연삭 휠(12)은 구동 기어(13)에 의하여 바람직하게는 다운-연삭이 실행되도록 밀링 커터(8)의 회전 방향으로 구동될 수 있다. 연삭 휠(12)에는 연삭(14)의 깊이를 조절하는 시스템이 구비되고, 이로써 마모에 따라 연삭 휠(12)을 레일(1)에 연속적으로 재조정할 수 있다. 연삭(14)의 깊이를 조절하는 상기 시스템은 연삭 휠(12) 외주의 연속적으로 감소되는 직경을 측정하고, 또한 구동 모멘트의 측정으로 얻어진 측정 데이터를 사용할 수 있는 측정 시스템을 포함한다.

비상 시, 밀링 칩 및 연삭 칩은 물론 연삭 분진은 흡입 수단(15, 16)을 거쳐 흡입된다.

밀링 유닛(7)의 바로 전방 및 연삭 유닛(11)의 바로 후방에는, 각 경우에 레일(1)용 가이드(17)가 제공되고, 이 가이드에 맞대어 레일(1)이 지지 롤(18)에 의하여 압착되어 적어도 레일(1)의 주행면, 바람직하게는 레일 헤드(3)의 크라운을 압착할 수 있다. 또한, 양쪽의 레일 헤드(3)와 결합되는 횡방향 가이드 롤(19)이 장치를 따라 제공되므로, 레일(1)의 가이드면(6)쪽에 꼭 끼워지는 횡방향 가이드 롤(19)이 자신의 위치에 고정된다. 레일은 반대쪽에 꼭 끼워지는 횡방향 가이드 롤(19)에 의하여 상기 고정된 횡방향 가이드 롤(19)에 맞대어 압착되고, 이로써 레일(1)이 밀링 유닛 및 연삭 유닛과 대향하는 정확한 위치로 된다.

밀링 유닛(7)과 연삭 유닛(11) 사이에는, 감쇠 장치가 구비된 다른 가이드(20)가 제공되어 밀링 커터로 인한 레일(1)의 진동을 제거한다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 연삭 휠의 축(21)은 연삭 하기 전의 레일(1)의 각각의 상태에 따라 레일의 길이방향과 직각인 면에 대하여 각도 0°이상, 바람직하기로는 1 내지 20°범위로 경사진다. 레일 헤드(3)가 밀링 때문에 연삭 이전에 이미 이상적인 단면에 접근하는 단면을 갖거나, 또는 레일(1)이 새로운 상태에서 롤러 스킨이 여전히 제공되어 있는 경우, 각도 α는 5 내지 12°범위, 바람직하기로는 8°가 적합하다. 그러나, 단면의 이전 상태가 그렇게 정확하지 않은 방식으로 이상적인 단면 프로파일로 조정된 경우, 예를 들면 대충 연삭된 경우, 연삭 휠의 서비스 수명은 길게 하면서 최적의 칩 체적을 확실하게 제거하는데는 보다 작은 각도 α, 바람직하기로는 1 내지 6°범위가 적합하다.

새로운 상태에서는, 연삭 휠(12)은 사전에 프로파일이 맞추어지고, 즉 레일(1)과 대체로 일치되는 프로파일을 갖는다. 상기 카운터 프로파일을 정확하게 제조하기 위하여, 연삭 휠(12)의 외주에 맞대어 압착될 수 있는 연삭 숫돌(24)을 구비한 샤프닝 수단(sharpening means)(23)을 제공하는 것이 바람직하다. 상기 연삭 숫돌은 형성하려는 원하는 프로파일을 정확하게 갖고, 또한 연삭 휠과 함께 각도 α를 이룬다. 제1 레일(1)의 연삭을 개시하기 전에, 상기 연삭 숫돌(24)은 연삭 휠이 자신의 프로파일을 가질 때까지 연삭 휠(12)에 맞대어 압착된다. 레일(1)이 연삭 되는 중에, 연삭 숫돌(24)은 연삭 휠이 사전 프로파일, 즉 밀링된 레일-헤드 영역에 자신의 프로파일을 이루거나 또는 레일 헤드면에 롤러 스킨이 여전히 제공되기 때문에 연삭 휠(12)로부터 들어 올려질 수 있다. 레일 헤드(3)를 가공하는 도중에, 연삭 숫돌은 일시적인 샤프닝을 위하여 연삭 휠(12)에 선택적으로 끼워질 수 있다.

레일(1)은 정확도가 충분하게 밀링되거나 또는 롤러 스킨을 여전히 갖고 있는 경우 연삭 휠(12)과 정확하게 일치되는 프로파일을 조정하기 위하여 사용될 수 있다.

예시된 예시적인 실시예에서와 같이, 밀링된 레일 헤드면을 연삭하는 경우, 프로파일을 가진 연삭 휠(12)은 밀링 커터(8)에 의하여 발생된 웨이브를 매끈하게 하고 트래버스 연삭(traverse grinding)의 상을 형성하는 가장 중요한 작업을 실행한다.

연삭 휠(12)을 본 발명에 따라 경사지게 함으로써, 특히 결합 상태가 양호하게 될 뿐만 아니라 매끈하게 되는 효과가 강력해진다. 경사진 연삭 휠(12)의 결합 상태는 도 5에 예시되어 있다. 경사로 인하여 특히 레일 헤드(3)의 볼록한 부분(5)이 레일 헤드(3)의 측면(25)과 마주치는 지점에 바람직한 결합 각도가 형성된다는 점이 명백하다. 상기 바람직한 결합 상태로 인하여 상당히 충분한 양의 재료가 제거되며 매우 양호한 열 성질이 제공됨으로써 연삭면 상에 연소가 일어나지 않는다. 또한, 연삭 휠(12)의 서비스 수명이 매우 길어진다.

연삭 휠(12)의 축(21)은 1 내지 20°범위일 수 있는 각도 β로 레일의 길이방향 대칭부(26) 중앙면에 대하여 경사지는 것이 바람직할 수 있다.

상이한 레일 프로파일을 본 발명에 따른 장치에 의하여 가공하는 경우, 연삭 휠(12)의 축(21)은 장치 상에서 조정가능하도록 배열되는 것이 적합할 수 있다.

도 3에 예시된 실시예에 따라, 밀링 유닛(7) 및 연삭 유닛(11)은 레일-밀링 라인(27)에 결합된다. 액추에이터(28)에 의하여, 밀링 커터(8) 및 연삭 휠(12)은 가이드(17, 20)가 레일 헤드(3) 상에 위치될 때까지 레일(1)에 맞대어 대략 수직으로 이동한다. 또한, 연삭 유닛(11) 및 밀링 유닛(7)은 횡방향 가이드 롤(19)이 레일 헤드(3) 상에 위치될 때까지 가이드면(6)을 향하여 횡방향으로 이동할 수 있다.

Claims (36)

1. 레일, 특히 철로의 적어도 주행면을, 상기 주행면의 프로파일과 일치하는 프로파일을 갖는 연삭 휠과, 상기 연삭 휠의 길이방향으로 배열된 레일 사이에서 상대 운동을 발생시킴으로써 연삭하는 방법에 있어서,

   상기 연삭 휠의 축과 상기 레일의 길이방향과 직각을 이루는 면은 0°로부터 각도 α를 가지는 편향각을 포함하는

   연삭 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연삭 휠의 축과 상기 레일의 길이방향과 직각을 이루는 면이 1 내지 20°사이의 각도 α를 이루는 연삭 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 각도 α가 5 내지 12°사이, 바람직하게는 약 8°인 연삭 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연삭 휠의 축과 상기 레일의 길이방향 대칭면이 약 90°의 각도 β를 이루는 연삭 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연삭 휠의 축과 상기 레일의 길이방향으로 위치된 대칭면이 90°이하 및 70°이상인 각도 β를 이루고, 상기 각도 β는 상기 레일의 가이드면 쪽에 유지되는 연삭 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 레일의 주행면에 위치된 롤러 스킨은 연삭 작업에 의하여 제거되는 연삭 방법.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   연삭 전의 주행면에 위치된 밀링면은 연삭 작업에 의하여 적어도 부분적으로 제거되는 연삭 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 주행면 외에 레일 헤드 중 상기 주행면을 형성하는 볼록한 단면부 전체가 연삭되는 연삭 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연삭 휠은 마모 상태에 따라 연삭 깊이를 조절함으로써 상기 레일쪽 방향으로 재조정, 바람직하게는 자동으로 재조정되는 연삭 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 연삭 깊이는 상기 연삭 휠의 직경을 측정하여 얻어진 측정 데이터를 사용하거나 또는 상기 연삭 휠의 구동 모멘트를 측정하여 얻어진 측정 데이터를 사용하여 조절되는 연삭 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 연삭 휠은 연삭 숫돌 프로파일을 포함함으로써 상기 연삭 숫돌은 상기 레일의 적어도 주행면 프로파일을 가지며 그 길이방향은 상기 연삭 휠과 함께 상기 레일에서와 같이 동일한 각도 α및 β를 이루는 연삭 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 레일의 주행면의 연삭 개시 전 및 후속적으로 연삭 도중에, 프로파일화가 상당한 시간 간격을 두고 선택적으로 실행되는 연삭 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 레일을 상기 연삭 휠에 대하여 길이방향으로 배치함으로써 상기 레일과 상기 연삭 휠 사이에 길이방향 상대 운동이 발생되는 연삭 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 레일은 상기 연삭 휠과 결합되기 직전에 상기 레일의 주행면에 대향하는 가이드에 맞대어 압착되는 연삭 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 가이드는 진동을 방지하기 위하여 감쇠되는 연삭 방법.
16. 제13항, 제14항, 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 레일은 상기 연삭 휠과 결합되기 직전에 상기 레일의 가이드면에 대향하는 횡방향 가이드에 맞대어 압착되는 연삭 방법.
17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 레일은 상기 연삭 휠과 결합된 직후에 상기 레일의 주행면을 향하는 가이드에 맞대어 압착되는 연삭 방법.
18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 레일은 상기 연삭 휠과 결합된 직후에 상기 레일의 가이드면에 대향하는 횡방향 가이드에 맞대어 압착되는 연삭 방법.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 연삭 휠의 비상 시, 연삭 칩은 흡입되는 연삭 방법.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 연삭이 컷-다운 방법에 의하여 수행되는 연삭 방법.
21. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 연삭 휠을 상기 설비된 레일을 따라 길이방향으로 이동시킴으로써 상기 레일과 상기 연삭 휠 사이에 길이방향 상대 운동이 행해지는 연삭 방법.
22. 제21항에 있어서,

    상기 연삭 휠은 결합 지점까지 상기 레일에 맞대어 이동함으로써 상기 이동은 연삭 깊이를 조절하는 시스템과 관계없이 상기 레일의 주행면에 맞대어 압착될 수 있는 가이드에 의하여 제한되는 연삭 방법.
23. 제21항 또는 제22항에 있어서,

    상기 연삭 휠은 상기 레일의 가이드면에 대향하는 방향으로 이동가능하고, 상기 이동은 상기 레일의 가이드면에 대향하는 가이드에 의하여 제한되는 연삭 방법.
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 장치에 있어서,

    상기 레일과 상기 연삭 휠 사이에 상대 운동을 발생시키는 수단,

    상기 연삭 휠을 구동하는 구동 수단, 및

    상기 연삭 휠의 축을 상기 레일의 길이방향과 직각을 이루는 면으로부터 편향되는 방향으로 위치시키는 수단

    을 포함하는 장치.
25. 제24항에 있어서,

    상기 레일의 길이방향과 직각을 이루는 면으로부터의 편향각 α는 1 내지 20°사이인 장치.
26. 제25항에 있어서,

    상기 편향각 α는 5 내지 12°사이, 바람직하기로는 약 8°인 장치.
27. 제24항, 제25항, 및 제26항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 연삭 휠의 축을 위치시키는 수단은 상이한 편향각을 조정하도록 상기 레일의 길이방향과 직각을 이루는 면으로부터 변위가능한 장치.
28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 연삭 휠의 축을 위치시키는 수단은 상기 연삭 휠의 축 및 상기 레일의 대칭면을 통과하는 면이 90°또는 90 내지 70°사이의 각도 β를 이루도록 구성되는 장치.
29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 연삭 휠을 마모 상태에 따라 상기 레일쪽 방향으로 재조정하는 수단이 제공되고,

    상기 재조정 수단은 바람직하게는 상기 연삭 휠의 직경을 측정하는 측정 시스템을 갖는 장치.
30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,

    작어도 상기 레일의 주행면 프로파일을 갖는 연삭 숫돌을 포함하고,

    상기 연삭 숫돌의 길이방향은 상기 레일에서와 같이 상기 연삭 휠에 대하여 동일한 각도 α및 β를 이루는 장치.
31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 레일(1)의 길이 축 방향으로 상기 연삭 휠을 통과하도록 상기 레일(1)을 이동시키는 수단을 포함하는 장치.
32. 제31항에 있어서,

    상기 이동시키는 수단은 상기 레일의 주행면에 대향하는 가이드 및 상기 레일을 상기 가이드에 맞대어 압착하는 압착 설비를 포함하는 장치.
33. 제32항에 있어서,

    상기 가이드는 진동-감소형인 장치.
34. 제32항 또는 제33항에 있어서,

    상기 레일의 가이드면에 대향하는 횡방향 가이드 및 상기 레일을 상기 횡방향 가이드에 맞대어 압착하는 압착 설비가 제공되는 장치.
35. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 연삭 휠은 상기 설비된 레일을 따라 변위가능한 이동 수단 상에 제공되는 장치.
36. 제35항에 있어서,

    상기 이동 수단에는 상기 연삭 휠이 대략 수직 및 대략 수평으로 결합되는 것을 제한하고, 상기 레일이 상기 주행면 및 상기 가이드면에서 결합되는 가이드가 제공되는 장치.