KR20220117874A - 트랙 시스템에서 작업을 위한 스위핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레일(3) 및 슬리퍼(4)로 형성된 트랙(5)에서 작업을 하기 위한 스위핑 장치(8)에 관한 것으로, 스위핑 장치(8)는 복수의 샤프트 부분(11)으로 구성된 브러시 샤프트(10)를 포함하며, 샤프트는 중공 샤프트의 형태이며, 샤프트로부터 반경방향으로 돌출된 탄성 스위핑 요소(12)를 가지며, 스위핑 장치는 적어도 하나의 조정가능한 수직 드라이브(23)를 통해 레일(3) 상에서 주행할 수 있는 차량(1)에 고정된다. 본 발명에 따르면, 샤프트 부분(11)의 적어도 하나의 회전축(24)은 샤프트 부분(11) 상에 외부적으로 작용하는 제어요소(17)를 포함하는 제어 샤프트(16)를 통해 조정될 수 있다. 이는 스위핑 패턴의 품질 측면에서 종래기술과 비교해 품질 향상과 함께 스위핑 파워의 증가 및 이에따른 기계의 경제적인 효율성 증가를 보장한다.

Description

트랙 시스템에서 작업을 위한 스위핑 장치

본 발명은 레일 및 슬리퍼로 형성된 트랙에서 작업을 하기 위한 스위핑 장치에 관한 것으로, 중공 샤프트로써 디자인되고, 샤프트로부터 반경방향으로 돌출된 탄성의 스위핑 요소를 갖는, 복수의 샤프트 부분으로 구성된 브러시 샤프트를 지니는데, 이는 적어도 하나의 조정가능한 수직 드라이브를 통해 레일 상에서 이동할 수 있는 차량(vehicle)에 부착된다.

밸러스트 베드는 트랙 좌굴(track buckling)에 대해 트랙 형상을 보장한다. 이를 위해 필수적인 것은 밸러스트 베드 단면을 기술적으로 정확하게 디자인하는 것이다. 이는 충분한 양의 밸러스트가 라인 전체 코스를 따라 가능한 균일하게 그리고 규정된 프로파일로 분포되는 것을 의미한다. 내구성 있는 방식으로 탬핑을 수행할 수 있기 위해서는 충분한 밸러스트가 있어야 한다.

밸러스트는 상응하는 밸러스트 쟁기(ballast ploughs)에 의해 제거된다. 밸러스트 숄더는 경사면(embankment)의 정확한 각도가 생성되도록 하는 숄더 쟁기를 사용하여 프로파일링 된다. 숄더 쟁기는 밸러스트를 밸러스트 크라운을 향해 밸러스트 베드의 상부 영역으로 끌어당긴다. 크라운 쟁기는 밸러스트를 취하여 배플 플레이트의 포지션에 따라 트랙 영역에 분배한다.

마지막으로, 스위핑 유닛은 슬리퍼 표면에서 잔류 밸러스트 스톤을 제거한다. 종종, 스위핑 유닛에는 횡방향 컨베이어 벨트가 장착되어 있어 과도한 밸러스트를 측면으로 배출하거나 다른 컨베이어 벨트를 통해 저장 호퍼로 운반한다. 고속 라인의 경우 스위핑 유닛이 특히 중요하다; 이는 딥 스위핑(deep sweeping) 이라고 한다. 이 과정에서, 두개의 인접한 슬리퍼 사이의 영역 인 슬리퍼 크립(sleeper cribs)의 중간의 밸러스트가 슬리퍼 표면 보다 더 깊게 쓸려나간다.

트랙 단면에 걸쳐 분포된 총 5개의 배열된 스위핑 브러시를 지닌 스위핑 장치가 US 3,007,264 에 알려져 있다. 밸러스트 숄더를 스위핑하기 위해 각각 의도된 2개의 외부 스위핑 브러시의 브러시 샤프트는 카단 조인트(cardan joint)를 통해 각각 인접한 스위핑 브러시의 브러시 샤프트에 연결되어 있어서 이들 각도를 조정할 수 있으며, 한편으로 모든 5개의 스위핑 브러시는 공통 드라이브를 통해 회전하게끔 만들어질 수 있다.

또한, AT 395 875 B 는 트랙의 밸러스트 베드 상에서 작업하기 위한 트랙 유지보수 기계를 개시한다. 밸러스트를 클리어링 하거나 스위핑하기 위한 장치와, 필요한 경우, 밸러스트 저장 및/또는 트랙 또는 밸러스트 프로파일링으로 도입을 위한 추가 장치를 가지며, 드라이브에 의해 서로 독립적으로 회전될 수 있고 수직으로 조정가능한 3개의 스위핑 롤러로 구성되어 슬리퍼 영역에 배치되는 밸러스트 스위핑 장치는 기계의 횡방향으로 하나가 다른 하나 뒤에 배치되는데 회전축은 본 질적으로 기계의 횡방향으로 작동한다. 총 3개의 스위핑 롤러는 전체 슬리퍼 영역에 걸쳐서만 연장되며 2개의 외부 스위핑 롤러의 회전축은 중앙 스위핑 롤러의 회전축에 대해 또는 트랙 평면에 대해 비스듬히(in the angle)서로 독립적으로 조정될 수 있다.

이에 기초하여, EP 2 775 035 B1 는 편심적으로 디자인된 베어링으로 중공 샤프트 내부에 안내되는 제어 샤프트에 의해 구현되는, 향상된 적용 가능성 및 조정 옵션을 지닌 스위핑 장치를 보여준다.

본 발명의 목적은 다양한 슬리퍼 형태에 적응하는데 있어 더 큰 유연성을 지닐 뿐 아니라 종래 기술에 비해 스위핑 패턴의 품질 향상을 수반함과 함께 스위핑 성능 증가 및 그에 따른 기계의 비용 효율성을 증가시키는 위에 언급된 종류의 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 이들 목적은 청구항 1항에 따른 장치에 의해 달성된다. 종속청구항들은 본 발명의 유리한 실시예를 언급한다.

본 발명은 샤프트 부분의 적어도 하나의 회전축이 샤프트 부분 상에 외부적으로 작용하는 제어요소를 지닌 제어 샤프트를 통해 조정가능하다는 것을 제공한다. 이는 브러시 샤프트의 경사를 담당하는, 내부에 편심적으로 디자인된 베어링을 지닌 브러시 샤프트 내부에 제어 샤프트가 디자인된 복잡한 샤프트-인-샤프트 설정의 필요성이 제거된다. 이는 또한 공장에서 구성요소의 생산 및 조립을 훨씬 쉽게 한다. 따라서, 값비싼 특수 도구 또는 심지어 복잡하고 분리가능한 샤프트 다자인이 불필요하다.

제어요소는 회전가능하게 장착된 제어 샤프트에 결합되며 칼 형상(sword-like shape)으로 디자인되는 것이 유리하다.

슬림한 디자인과 특히 제어요소의 포지션은 스위핑 요소와 접촉하지 않도록 적절히 선택된다. 따라서 스위핑 요소의 원하지 않은 마모가 방지될 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예는 기계적 링키지 및 적어도 하나의 기어를 통해 제어 샤프트가 회전되는 것을 제공한다.

대응하는 링키지 메카니즘을 통해, 기어는, 회전축 주위로 제어 샤프트를 조정하는, 병진 작동 엑츄에이터(translatorily acting actuator)에 의해 작동된다. 기어는 병진 작동 운동을 제어 샤프트를 구동하는 회전 자유도(rotatory degree of freedom)로 변환한다. 엑츄에이터는, 기존의 온-보드 유압시스템을 통해 공급되는 복동-유압 실린더로서 디자인된다. 이는 작동 및 조절을 용이하게 한다. 내부 장착 포지션/변위 측정 시스템은 피스톤의 포지션을 결정하는데 사용될 수도 있다.

기어는 웜 기어(worm gear)로 디자인되는 것이 특히 유리하다.

자체-잠금 웜 기어로서의 구현은, 제어 샤프트의 작동 및 이에따른 개재 포지셔닝 요소의 높은 과정(공정) 안정성 및 신뢰성의 증거이다.

본 발명의 추가 실시예는 브러시 샤프트의 개별 샤프트 부분이 카단 조인트를 통해 이동가능하게 연결되는 것을 제공한다.

이는 다중-부품 브러시 샤프트의 조정에 필요한, 동시에 축 길이방향 보상과 함께 견고하고 확실한 동력 전달(positive power transmission)을 보장한다.

하나의 실시예는 브러시 샤프트가 적어도 하나의 측방향으로 배치된 체인 드라이브에 의해 구동되는 것을 제공한다.

이 배치는 구조적 샤프트 서스펜션의 슬림한 디자인을 허용한다. 드라이브 스프로킷(drive sprocket)은 내부 플랜지 유압모터에 의해 회전된다.

브러시 샤프트가 5개의 샤프트 부분으로 구성되는 경우 특히 유리하다.

5개-부분 중공 샤프트 디자인은 거의 모든 일반적인 슬리퍼 형태, 특히 부분적으로 경사 표면을 지닌 콘크리트 슬리퍼에 최적의 적응성을 보장한다. 이 디자인은 또한 슬리퍼의 중간을 완전히 커버하고, 바람직하지 않은 밸러스트의 축적을 남기지 않는다. 이 영역은, 소위 딥 스위핑의 경우, 슬리퍼 크립(sleeper cribs)의 중간의 밸러스트가 슬리퍼 표면 보다 더 깊게 쓸려나가야하는 고속 운행(high-speed traffic)에서 특히 중요하다.

본 발명의 유용한 추가적인 개발은 2개의 제어요소가 샤프트 부분의 중앙 부분에 작용하고, 하나의 제어요소 각각은 그 우측 및 좌측의 지지 포인트(bearing point) 상에 작용한다는 것이다.

브러시 샤프트의 중앙 샤프트 부분의 포지셔닝 요소의 대칭적인 맞물림은 균일한 동력 전달을 보장하고 비대칭 부하로 인해 야기되는 가능한 재밍(jamming) 및 마모 징후를 상쇄시킨다.

추가적인 실시예는 브러시 샤프트 뿐 아니라 관련된 드라이브 및 베어링 구성요소를 지닌 제어 샤프트가 공통의 브러시 박스에 배치되는 것을 제공한다.

이는 컴팩트한 유닛을 형성하며, 필요항 경우, 전체 장치의 빠른 조립 및 분해를 가능하게 한다.

브러시 샤프트에 탄성적이고 반경방향으로 배치되는 스위핑 요소는 고형물(solid material) 또는 내부가 중공인 관형 제품으로 만들어지는 것이 또한 가능하다.

이는 느슨한 재료의 상태와 입자 크기에 적응하는데 있어 높은 수준의 유연성을 제공한다. 다양한 슬리퍼 형태는 또한 스위핑 요소의 상응하는 형태 및 디자인을 요구할 수 있다.

또한, 본 디자인은 중공 샤프트의 더 큰 직경에 의해 특징되며 결과적으로 더 큰 샤프트 원주에 의해 특징된다. 그 결과 이전 기계에 비해 더 많은 스위핑 요소를 수용한다. 결과적으로, 이는 균일하고 께끗한 스위핑 패턴을 지닌 더 높은 스위핑 성능을 달성한다.

본 발명에 따른 트랙 시스템에서 작업을 위한 스위핑 장치는 다양한 슬리퍼 형태에 적응할 수 있어서 더 큰 유연성을 지닐 뿐 아니라 종래 기술에 비해 스위핑 패턴의 품질 향상을 수반함과 함께 스위핑 성능 증가 및 그에 따른 기계의 비용 효율성을 증가시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 예시적으로 설명한다. 다음 도면은 계략적인 예시를 보여준다.
도 1은 트랙 시스템 상에서 작업을 위한 기계의 측면도이다.
도 2는 스위핑 요소가 있는 다중-부품 브러시 샤프트의 도면이다.
도 3은 스위핑 요소가 있는 다중-부품 브러시 샤프트의 단면도이다.
도 4는 스위핑 요소가 있는 다중-부품 브러시 샤프트의 등측도이다.
도 5는 스위핑 요소가 없는 다중-부품 브러시 샤프트의 등측도이다.
도 6은 브라시 박스가 있는 스위핑 장치의 측면도이다.
도 7은 브러시 박스가 있는 스위핑 장치의 등측도이다.

도 1은 레일-기반 주행 기어(2)에 의해 트랙(5) 상에서 이동가능한, 레일(3)과 슬리퍼(4)로 형성된 트랙(5)에서 작업하기 위한 단순화된 차량(1)을 도시한다. 차량은 드라이브 및 작업실(6,work cab), 드라이브 유닛(7), 스위핑 장치(8,sweeping device), 및 밸러스트(26)를 조작하기 위한 쟁기(9)를 포함한다. 스위핑 장치(8)는 조정가능한 수직 드라이브(23)를 통해 차량에 부착된다.

도 2는 레일(3)이 있는 슬리퍼(4) 위의 다중-부품 브러시 샤프트(10)의 도면을 도시한다. 이 실시예에서 브러시 샤프트(10)는, 중공 샤프트로 디자인된 5개의 샤프트 부분(11)(또한, 도 5 참조)으로 구성된다. 샤프트로부터 반경방향으로 돌출된 스위핑 요소(12)는 탄성 재료로 만들어지며, 이들 스위핑 요소는 개별적으로 교환될 수 있다. 샤프트 부분(11)은 카단 조인트(13,cardan joints )에 의해 서로 함께 결합된다.

도 2에 대해 위에서 설명된 실시예는 회전축(24)을 통한 단면도에 의해 도 3에 도시된다. 샤프트 부분(11)의 중앙부분은 2개의 제어요소(17)에 의해 수직으로 조정가능하게 디자인되며; 제어 요소(17)는 카단 조인트(13)의 영역에서 좌측 및 우측에 작용한다. 배치는 대칭적으로 디자인되며; 따라서 중앙 샤프트 부분의 2개의 인접한 부분은 크기(magnitude) 측면에서 동일한 각도로 기울어진다.

도 4는 스위핑 요소(12)를 지닌 다중-부품 브러시 샤프트(10)의 등측도를 도시하며; 스위핑 장치는 조정가능한 수직 드라이브(23)를 통해 차량(1)에 부착된다. 브러시 샤프트는 체인 드라이브(15)를 통해 2개의 측방향으로(laterally) 배치된 유압 드라이브(14)에 의해 가압된다. 제어요소(17)를 지닌 제어 샤프트(16)는 장치(8)의 지지 프레임(21)을 통해 장착된다. 이중의 자체-잠금 웜 기어(18)로 디자인된 기어가 제어 샤프트(16)에 설치된다. 작동은, 기계적 링키지(19)를 통해 원 기어(18)에 연결된 병진 작동 유압 실린더(20)에 의해 수행된다.

도 4에서와 같이, 도 5는 개별 샤프트 부분(11)과 브러시 샤프트(10)의 전체 구성, 및 특히 제어요소(17)의 맞물림 지점을 명확하게 예시하기 위해 스위핑 요소(12)가 없는 다중-부품 브러시 샤프트(10)의 등측도를 도시한다. 샤프트 부분(11)은 카단 조인트(13)에 의해 연결된다. 제어요소(17)의 편향되지않은(undeflected) 중립 포지션에서, 샤프트 부분(11)의 회전축(24)은 제어 샤프트(16)의 회전축(25)과 평행하다. 제어 샤프트(16)는 샤프트-인-샤프트로 디자인되는데, 즉, 그 좌측 및 우측에 바로 인접한 중앙 샤프트 부분(11)에 작용하는 2개의 중앙 제어요소(17) 만이 회전하도록 디자인된다. 모든 다른 제어요소(17)는 제어 샤프트(16)의 외부(외측) 프로파일에 단단히 결합된다.

도 6은 브러시 박스(22) 내의 스위핑 장치(8)의 측면도를 나타낸다. 지지 프레임(21)은 브러시 박스(22)에 직접 연결된다.

도 6에 보완하여, 도 7은 브러시 박스(22) 내의 스위핑 장치(8)의 등측도(isometric drawing)를 나타낸다.

Claims (10)

1. 중공 샤프트로 디자인되고 반경방향으로 돌출된 탄성의 스위핑 요소(12)를 갖는 복수의 사프트 부분(11)으로 구성되는 브러시 샤프트(10)를 지니며, 레일(3) 상에서 이동할 수 있는 차량(1)에 적어도 하나의 조정가능한 수직 드라이브(23)를 통해 부착될 수 있는, 레일(3) 및 슬리퍼(4)로 형성된 트랙(5)에서 작업하기 위한 스위핑 장치(5)에 있어서,
   샤프트 부분(11)의 적어도 하나의 회전축(24)은 샤프트 부분(11) 상에 외부적으로 작용하는 제어요소(17)를 지닌 제어 샤프트(16)를 통해 조정가능한 것을 특징으로 하는 스위핑 장치.
2. 제1항에 있어서,
   제어요소(17)는 회전가능하게 장착된 제어 샤프트(16)에 결합되며 칼-형상으로 디자인되는 것을 특징으로 하는 스위핑 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   제어 샤프트(16)는 기계적 링키지(19) 및 적어도 하나의 기어(18)를 통해 회전되는 것을 특징으로 하는 스위핑 장치.
4. 제3항에 있어서,
   기어(18)는 웜 기어로 디자인되는 것을 특징으로 하는 스위핑 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한항에 있어서,
   브러시 샤프트(10)의 개별 샤프트 부분(11)은 카단 조인트(13)를 통해 이동가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 스위핑 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서,
   브러시 샤프트(10)는 적어도 하나의 측방향으로 배치된 체인 드라이브(15)에의해 구동되는 것을 특징으로 하는 스위핑 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한항에 있어서,
   브러시 샤프트(10)는 5개의 샤프트 부분(11)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스위핑 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한항에 있어서,
   2개의 제어요소(17)는 샤프트 부분(11)의 중앙 부분에 작용하며, 하나의 제어요소(17) 각각은 그 좌측 및 우측의 지지 포인트 상에 작용하는 것을 특징으로 하는 스위핑 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한항에 있어서,
   브러시 샤프트(10) 뿐 아니라 관련 드라이브 및 베어링 구성요소를 지닌 제어 샤프트(16)는 공통의 브러시 박스(22)에 배치되는 것을 특징으로 하는 스위핑 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한항에 있어서,
    스위핑 요소(12)는 탄성적이며 브러시 샤프트(10) 상에 반경방향으로 배치되고 고형물 또는 내부가 중공인 관형 제품으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 스위핑 장치.
    

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