KR20060123429A - 트랙의 두 레일들을 용접하기 위한 용접 유닛 및 그 방법 - Google Patents

트랙의 두 레일들을 용접하기 위한 용접 유닛 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

트랙의 두개의 레일들(2)을 함께 용접하기 위한 용접 유닛(1)은 하나의 유닛 반부(4)상에서 온도 센서(14)와 함께 공기 노즐(13)을 포함한다. 상기 공기 노즐(13)의 냉각 개구(18)를 거쳐서, 글로잉 용접 조인트는 용접 비드(11)를 절단한 직후에 압축 공기를 공급함으로써 제어된 방식으로 냉각될 수 있다. 따라서, 헤드 경화 레일들(2)의 최적 용접이 달성될 수 있다.
제어 장치, 압축 실린더, 용접 조인트, 용접 비드, 전단 나이프, 클램핑 조, 트랙, 레일, 용접 유닛, 온도 센서, 공기 노즐

Description

트랙의 두 레일들을 용접하기 위한 용접 유닛 및 그 방법{WELDING UNIT FOR WELDING TWO RAILS OF A TRACK AND CORRESPONDING METHOD}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 기재된 특징에 따른 용접 유닛 및 그 방법에 관한 것이다.
소위 이동성 플래시 버트(flash-butt) 용접을 위한 이러한 형태의 용접 유닛들은 예를 들어 US 3,349,216, EP 0 132 227 B1, 또는 GB 2 185 703 A와 같은 다수의 공보들로부터 다양한 실시예로 이미 공지되어 있다.
학술 간행물의 제목이 "레일 엔지니어링 인터내셔널(Rail Engineering Interational)"인 2000년 3판 11면 내지 16면에 따르면, 공기를 공급함으로써 헤드 경화 레일들의 용접 조인트를 냉각하는 기술이 공지되어 있다. 이에 대해, 냉각 개구를 구비하는 특정 냉각 후드(hood)는 용접 장치가 제거되고 압축 공기가 공급된 후에 글로잉(glowing) 용접 조인트에 걸쳐 배치된다. 이러한 냉각 방식의 단점은 용접 장치의 제거, 공급된 압축 공기의 양, 또는 냉각 공정의 내구성과 같은 다양한 필수 조건들이 조작자의 숙련과 신뢰성에 의존한다는 것에 있다.
본 발명의 목적은 헤드 경화 레일들의 최적 용접이 실행될 수 있는 특정 종류의 용접 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 제1항의 특징부에 기재된 특징들에 의해 시작되는 상술한 형태의 용접 유닛으로 달성된다.
이러한 실시예는 용접 비드의 제거 직후에 제어된 방식으로 언제라도 동일한 품질로 재생할 수 있는 용접 조인트를 냉각하는 것을 가능하게 한다. 온도 센서와 관련하여, 냉각 조작은 가장 양호한 온도 범위 내에서 정확하게 이루어질 수 있고, 상기 냉각 유닛은 레일 헤드의 최적 경화를 위해 일정한 냉각 공정을 달성하기 위하여 공기의 공급을 조절하는 가능성을 제공한다.
본 발명의 부가적인 장점과 특징은 하기 청구범위 및 도면으로부터 명백하게 나타날 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조하여 하기에 더 상세히 설명한다.
도 1은 부분적으로 도시된 용접기를 갖는 용접 유닛의 측면도.
도 2는 용접 유닛의 공기 노즐의 확대된 측면도.
도 3은 레일들의 길이방향으로 공기 노즐의 확대도.
도 1에는 트랙(3)의 레일들(2)의 전기 플래시 버트(flash-butt) 용접을 실행하기 위해 설계된 이동성 용접 유닛(1)이 도시되어 있다. 용접기(23)로부터 에너지가 공급되는 용접 유닛(1)은 두개의 유닛 반부들(4)과 제어 장치(5)로 구성되어 있다. 두개의 유닛 반부들(4)은 레일들의 길이방향(6)으로 연장하는 유압 압축 실린더(7)에 의해 서로 연결되고 서로에 대해 조절가능하다.
각 유닛 반부(4)는 레일들의 길이방향에 대해 수직한 방향으로 서로 대향하게 놓여있는 한 쌍의 클램핑 조(jaw)(8)를 포함하고, 용접 조작을 실행하기 위한 이 클램핑 조는 상기 레일들(2)상에 가압된다. 두개의 유닛 반부들(4) 사이에 전단 나이프(shearing knife ; 9)가 제공되고, 이 전단 나이프는 두개의 유닛 반부들(4)에대해, 용접 조인트(12)로부터 용접 비드(11)를 절단하기 위한(도 2 참조) 드라이브(10)에 의해 상기 레일들의 길이방향으로 변위가능하다.
도 2 및 도 3에 더 상세히 도시된 바와 같이, 온도 센서(14)를 구비하는 공기 노즐(13)은 전단 나이프(9)에 직접 고정되어 있다. 제어 장치(5)는 용접 조인트(12)의 온도와 관련하여 선택가능한 온도 범위 내에서 압축 공기를 공기 노즐(13)에 공급하기 위해 형성된다. 상기 레일의 대칭 평면(15)으로부터 동일한 거리(a)에서, 상기 레일들의 길이방향(6)에 대해 수직하게 연장하는 횡방향으로, 각각 배치된 두개의 압축 공기 개구(16)와 두개의 흡입 포트(17)가 공기 노즐(13)과 관련되어 있다. 상기 압축 공기 개구(16)는 각각의 경우에 흡입 포트(17) 아래에 배치되어 있고, 흡입 포트(17)의 단면은 압축 공기 개구(16)의 단면보다 적어도 세 배 만큼 더 크다.
온도 센서(14)는 레일 헤드(20) 상에 위치된 용접 조인트(12)의 측정 지점(21) 온도의 무접촉 측정을 위한 적외선 고온계(infrared pyrometer)로서 설계되어 있다. 용접기(23)에 배치된 공기 압축기 설치부(24)에 결합되는 압축 공기 라인(22)은 압축 공기 개구(16)에 연결된다. 공기 압축기 설치부(24)는 압축 공기의 공급을 제어하기 위해 제어 장치(5)에 의해 작동가능한 밸브(25)를 포함한다.
제어 장치(5)는 시작 온도와 중지 온도를 입력하기 위해 형성되고, 이들 온도에서 압축 공기 라인들(22)을 거친 공기 공급은 자동적으로 시작되거나 또는 정지된다. 이 때문에, 온도 센서(14)는 도관(26)을 거쳐서 제어 장치(5)에 연결된다. 부가적으로, 제어 장치는 시작 온도와 냉각 온도, 압축 공기를 공급하기 위한 내구성, 및 냉각 단계 중에 온도 곡선과 같은 파라메터들을 등록하고 기록하기 위한 저장 수단(19)을 구비한다.
용접 유닛의 작동 모드가 하기에 더 상세히 설명된다.
용접을 실행하기 위해, 용접 유닛(1)은 서로 연결되는 두개의 레일들(2) 상에서 용접기(23)로부터 하강하고, 클램핑 조들(8)에 의해 서로 맞물린다. 전류가 공급되는 동안, 글로잉(glowing) 용접 조인트(12)와 용접 비드(11)는 공지된 방식으로 생성된다. 레일들과 접촉하여 잔류하는 두개의 유닛 반부들(4)에 대해 상기 레일들의 길이방향(6)으로 전단 나이프(9)를 이동시킴으로써, 용접 비드(11)는 용접 조인트(12)로부터 드라이브(10)에 의해 순간적으로 절단된다. 이러한 공정에서, 절단된 용접 비드(11)는 글로잉 용접 조인트(12)로부터 떨어지고(도 2), 전단 나이프(9)의 후방측에 장착된 공기 노즐(13)은 그 냉각 개구(18)가 용접 조인트(12) 위에 정확하게 놓이도록 자동적으로 위치 설정된다.
온도 센서(14)가 냉각 단계를 위한 이상적인 시작 온도를 검출한 후에, 밸브(25)는 제어 장치(5)의 도움으로 개방되어서, 압축 공기 라인들(22)을 거쳐서 공기 노즐(13)에 제어된 방식으로 공급되는 건조된 압축 공기(6 bar 압력, 1,400 litter/minute)의 공급을 일으킨다. 그 결과, 주위 공기는 두개의 흡입 포트(17)(25,000 litter/minute)안으로 흡입되고, 그 냉각을 위해 레일 헤드(20)의 영역에서 냉각 개구(18)를 거쳐서 용접 조인트(12)로 공급된다. 온도 센서(14)가 측정 지점(21)에서 임의의 냉각 온도를 등록하자마자, 압축 공기의 공급은 차단되고, 냉각 단계는 종료된다. 따라서, 15mm의 깊이까지 레일 헤드(20)의 영역에서 용접 조인트(12)의 경화는 달성될 수 있다. 마지막으로, 클램핑 조(8)와 전단 나이프(9)는 레일(2)로부터 분리되고, 용접 유닛(1)은 다음 용접 부위로 이동하기 위해 상승한다.
제어된 냉각 공정을 개시하기 위한 시작 온도는 800℃ 내지 850℃ 범위 내에 놓여야만 한다. 냉각 단계를 종료하기 위한 임의의 온도는 500℃ 주위일 수 있다. 이러한 범위에서, 용점 조인트(12)의 냉각을 개시하기 위한 시간에서 마지막 지점은 용접을 종료한 후 30초인 것을 특히 지지한다. 이들 냉각 파라메터들이 용접되는 레일들의 종류 또는 레일 제조업자에 의해 기술된 명세서에 근본적으로 의존하므로, 각 경우에 레일의 특정 형태에 최적으로 채용되는 다양한 냉각 파라메터들이 제어 장치(5)에 저장되어 버튼의 누름에 의해 불려진다면, 특히 양호하다.
시작 온도와 냉각 온도, 압축된 공기를 공급하기 위한 내구성, 및 온도 곡선과 같은 파라메터들은 용점 조인트(12)의 각 냉각 조작 중에 등록되고 기록된다. 공기 노즐(13)을 통해서 냉각 개구(18)로 공급되는 압축 공기의 양은 용접 조인트(12)의 냉각이 정상 비율에서 진행(예를 들어 초당 4℃)하는 방식으로 자동적으로 등록된다. 제어 장치(5)는 충분한 압축 공기가 공기 압축기 설치부(24)에 존재할 때에만 용접 공정을 시작하게 한다.

Claims (13)

  1. 제어 장치(5)와 두개의 유닛 반부들(4)로 구성되고, 압축 실린더들(7)에 의해 레일들의 길이방향(6)으로 이동가능하며, 레일들(2)에 적용하기 위해 구비된 클램핑 조(8)와 용접 조인트(12)로부터 용접 비드(11)를 절단하기 위한 전단 나이프(9)를 각각 포함하는, 트랙(3)의 두개의 레일들(2)을 함께 용접하기 위한 용접 유닛(1)에 있어서,
    온도 센서(14)를 갖는 공기 노즐(13)은 하나의 유닛 반부(4) 상에 장착되고, 상기 제어 장치(5)는 압축 공기를 상기 공기 노즐(13)에 공급하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 용접 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 노즐(13)과 상기 온도 센서(14)는 상기 두개의 유닛 반부들(4) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 용접 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공기 노즐(13)은 상기 전단 나이프(9)에 장착되는 것을 특징으로 하는 용접 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 장치(5)는 상기 온도 센서(14)에 의해 분리될 수 있는 상기 용접 조인트(12)의 온도에 따라 공기의 공급을 자동적으로 시작하기 위한 시작 온도를 입력하기 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 유닛.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제어 장치(5)는 상기 온도 센서(14)에 의해 분리될 수 있는 상기 용접 조인트(12)의 온도에 따라 공기의 공급을 자동적으로 중지하기 위한 중지 온도를 입력하기 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 유닛.
  6. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 노즐(13)에 압축 공기의 공급은 상기 온도 센서(14)에 의해 분리될 수 있는 용접 조인트(12)의 온도에 따라 상기 제어 장치(5)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 용접 유닛.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 노즐(13)은 상기 용접 조인트(12)의 레일 헤드(20) 바로 위에 위치 설정될 수 있는 냉각 개구(18)와, 압축 공기 라인(22)에 연결된 압축 공기 개구(16), 및 주위 공기를 흡입하기 위한 흡입 포트(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 레일의 대칭 평면(15)으로부터 동일한 거리(a)에서, 상기 레일들의 길이방향(6)에 대해 수직하게 연장하는 횡방향으로, 각각의 경우에 배치되는 두개의 압축 공기 개구들(16)과 두개의 흡입 포트들(17)이 상기 공기 노즐(13)과 관련되는 것을 특징으로 하는 용접 유닛.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 압축 공기 개구(16)는 상기 흡입 포트(17) 바로 아래에 배치되어 있고, 상기 흡입 포트(17)의 단면은 상기 압축 공기 개구(16)의 단면 보다 적어도 세배 만큼 더 큰 것을 특징으로 하는 용접 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서(14)는 상기 레일 헤드(20) 상에 위치 설정된 상기 용접 조인트(12)의 측정 지점(21) 온도의 무접촉 측정을 위해 형성된 적외선 고온계(infrared pyrometer)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 유닛.
  11. 두개의 레일들(2)이 전류의 조절된 공급 중에 가열되고 연속하여 서로에 대해 고압으로 가압될 때에 용접 조인트(12)와 용접 비드(11)가 형성되는 트랙의 레일들을 함께 용접하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 상기 용접 조인트(12)로부터 상기 용접 비드(11)를 제거한 직후에 냉각 개구(18)를 갖는 공기 노즐(13)이 상기 글로잉(glowing) 용접 조인트(12) 위에 놓이고,
    (b) 상기 용접 조인트(12)의 온도가 측정되며,
    (c) 상기 용접 조인트(12)가 임의의 시작 온도에 도달할 시에, 상기 공기 노즐(13)안으로 흐르는 압축 공기의 결과로 빨아들여진 압축 공기와 주위 공기가 상기 공기 노즐(13)에 자동적으로 공급되고,
    (d) 상기 용접 조인트(12)가 임의의 냉각 온도에 도달할 시에 상기 압축 공 기의 공급이 자동적으로 중지되며,
    상기 용접 유닛(1)은 상기 용접 레일들(2)로부터 상승하는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 시작 온도와 냉각 온도, 압축 공기를 공급하기 위한 내구성, 및 온도 곡선과 같은 파라메터들은 상기 냉각 단계 중에 등록되고 기록되는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 공기 노즐(13)을 거쳐서 상기 냉각 개구(18)에 공급된 압축 공기의 양은 상기 용접 조인트(12)가 정상 비율(℃/초)로 냉각되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
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