KR20230052606A - 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치는, 상단회전축, 상단회전축에 일단이 고정되어 하방으로 연장되는 그라인더고정암, 그라인더고정암의 타단에 결합되고 회전면을 이용하여 레일의 상면을 편평하게 다듬는 그라인더, 상단회전축에 일단이 고정되어 하방으로 연장되는 상면구동휠고정암, 상면구동휠고정암의 타단부에 회전 가능하게 결합되고 레일의 상면에 접촉하여 회전됨으로써 그라인더에 이동력을 제공하는 상면구동휠, 상단회전축에 일단이 고정되어 하방으로 연장되어 적어도 레일의 헤드 하단에 이르는 길이를 갖는 측면구동휠고정암 및 측면구동휠고정암의 타단부에 회전 가능하게 결합되고 레일의 헤드 양측면에 각각 접촉하여 회전됨으로써 그라인더에 이동력을 제공하는 측면구동휠을 포함하고, 측면구동휠고정암 및 측면구동휠은 적어도 한 쌍 이상 구비되는 것을 특징으로 한다. 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 레일 단면의 평탄도를 측정하지 않고도 항상 레일 헤드의 상면을 수평으로 그라인딩 가능한 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치를 제공할 수 있게 되는 효과 및 예인수조 레일의 정밀도를 용이하게 유지하여 고정밀의 선박 유체성능평가가 가능하게 하는데 기여하는 효과가 있다.

Description

예인수조 레일 자동 그라인딩 장치{AN AUTOMATED GRINDING DEVICE FOR RAIL SYSTEM OF TOWING TANK}

본 발명은 그라인딩 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예인수조에 설치되는 레일의 표면을 고르게 다듬을 수 있는 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치에 관한 것이다.

예인수조는 큰 규모의 직사각형 수조의 평행한 두 변을 따라 이동할 수 있는 예인전차가 설치된 수조로 각종 해양 환경과 선박 운항 상태를 모사하여 실험을 하는데 사용된다.

기본적으로 예인전차에 선박 모형을 매달아 일정한 속도로 예인하여 선박의 항주 조건을 모사하거나 한 쪽 끝에 파도를 만들어내는 조파기를 설치하여 해양의 파도를 모사하는 실험을 수행한다. 특히 실제 선박의 동력 성능 예측과 항주 특성을 판단하는 실험이 자주 수행되는데 이를 위해 실선을 일정 비율로 줄인 모형선이 사용된다.

모형실험에서 계측된 결과는 실선 스케일로 확장되기 때문에 작은 오차라도 실선에서는 큰 차이로 나타난다. 따라서 모형실험에서는 가능한 높은 정밀도로 실험이 수행되어야 한다. 특히 예인전차는 레일을 따라 움직이므로 레일에 대한 정확도가 확보되지 않으면 모형선에 대한 예인전차의 상대운동이 계측결과에 반영되어 오차가 생기는데 이를 막기 위하여 예인전차의 레일은 직진도와 편평도가 일정해야 하며, 주기적으로 유지보수 작업을 할 필요가 있다.

여기에서, 레일은 크게 아래와 같은 네 가지의 위치 정보에 대해 정렬되어야 한다.

1. 수평 변위: 레일은 직진 방향의 좌우로 변위가 있을 시 Sway 운동이 발생함.

2. 수직 변위: Heave에 대응되는 상하 변위.

3. 수평 경사도: 레일 상부 면이 직진 방향 축에 대해 뒤틀린 각도.

4. 평행도: 반대쪽 레일과의 평행 정도.

정밀한 선박 유체성능 평가를 위해서는 예인전차의 정밀한 속도 제어와 계측물리량에 대한 예인전차 진동의 영향 최소화가 필수적이다.

따라서, 레일헤드 상면의 거칠기 및 평탄도 유지가 중요하나, 구동 휠과의 마찰력 및 주행 시 진동으로 인하여 굴곡이나 편마모 등이 발생할 수 있기 때문에 주기적인 유지보수가 필요하다.

현재는 일일이 레일 위치 별로 단면의 치수를 측정하여 레일헤드 상면의 평탄도를 확인하고, 문제되는 부위를 그라인딩 한 후, 다시 평탄도를 체크하는 과정을 거치므로 상당한 시간과 비용이 소요된다.

특히, 레일헤드 상면에 편마모가 발생한 경우에는 일반적인 그라인딩 방법으로는 평탄도를 맞추기가 어렵게 된다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0136873호 ( 명칭: 레이저를 이용한 예인수조 레일용 계측장치 및 이에 의한 계측방법, 공개일: 2015년 12월 8일 )

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 한 가지 목적은, 레일 단면의 평탄도를 측정하지 않고도 항상 레일 헤드의 상면을 수평으로 그라인딩 할 수 있는 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 예인수조 레일의 정밀도를 용이하게 유지하여 고정밀의 선박 유체성능평가가 가능하게 하는데 기여하는 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 안출된, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치는, 상단회전축, 상단회전축에 일단이 고정되어 하방으로 연장되는 그라인더고정암, 그라인더고정암의 타단에 결합되고 회전면을 이용하여 레일의 상면을 편평하게 다듬는 그라인더, 상단회전축에 일단이 고정되어 하방으로 연장되는 상면구동휠고정암, 상면구동휠고정암의 타단부에 회전 가능하게 결합되고 레일의 상면에 접촉하여 회전됨으로써 그라인더에 이동력을 제공하는 상면구동휠, 상단회전축에 일단이 고정되어 하방으로 연장되어 적어도 레일의 헤드 하단에 이르는 길이를 갖는 측면구동휠고정암 및 측면구동휠고정암의 타단부에 회전 가능하게 결합되고 레일의 헤드 양측면에 각각 접촉하여 회전됨으로써 그라인더에 이동력을 제공하는 측면구동휠을 포함하고, 측면구동휠고정암 및 측면구동휠은 적어도 한 쌍 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치는, 측면구동휠고정암 중 그라인더와 인접하는 부위에, 그라인더가 발생시키는 분진을 흡입하는 흡진장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치는, 상면구동휠고정암의 중간에, 일정 거리 이내에 위치한 물체까지의 거리를 측정하는 거리센서가 설치되고, 거리가 사전 설정된 값 이하로 측정되는 경우, 상면구동휠 및 측면구동휠의 회전 방향을 역전시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치는, 측면구동휠고정암 및 측면구동휠 사이에 탄성부재가 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치는, 그라인더고정암의 타단에, 그라인더가 적어도 두 개 이상 동시에 결합될 수 있는 면적을 가진 그라인더고정판이 결합되고, 그라인더고정판의 하면에, 그라인더에 회전력을 전달하는 그라인더구동부가 적어도 두 개 이상 설치되고, 그라인더구동부의 하단 각각에 그라인더가 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레일 단면의 평탄도를 측정하지 않고도 항상 레일 헤드의 상면을 수평으로 그라인딩 할 수 있는 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 예인수조 레일의 정밀도를 용이하게 유지하여 고정밀의 선박 유체성능평가가 가능하게 하는데 기여하는 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치를 제공할 수 있게 된다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 예인수조와 그에 설치되는 예인전차, 레일 및 예인전차에 예인되는 모형선박이 포함된 예인수조를 촬영한 이미지이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 예인수조에 설치되는 예인전차 레일의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치의 정면도 및 측면도를 나타낸 개념도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

도 1은 종래 기술에 의한 예인수조와 그에 설치되는 예인전차, 레일 및 예인전차에 예인되는 모형선박이 포함된 예인수조를 촬영한 이미지이다.

도 1을 참조하면, 예인수조의 평행한 두 변 상에 예인수조레일(R)이 설치되고, 이 레일을 이용하여 예인전차(T)가 원하는 방향으로 이동하며 모형선박(S)을 예인하게 된다. 또한, 시험하기를 원하는 요구 조건에 따라 파도 또는 해류를 생성하여 반복된 시험을 거치며 모형선박(S)의 형상을 다듬어 나가고 적합한 최종형상이 결정되면 이를 반영하여 실제 선박을 설계하고 제작하게 된다.

예인수조는 실제선박과 기학하적으로 상사한 모형선박(S)을 예인전차(T)로 수조에서 일정속도로 예인하여 저항/자항/조종/내항 시험을 수행하기 위한 설비이다. 이와 같은 시험 수행 시에는 모형선박(S)에 작용하는 힘, 모형선박(S)의 자세 등 여러 가지 물리량을 계측하게 되는데, 예인전차(T)의 진동이 계측 물리량에 영향을 끼치게 되므로 이를 최소화하는 것이 중요하다.

여기에서, 예인수조레일(R)은 예인전차(T)의 주행 휠을 지지하고 이동경로를 결정하는 구조물로서, 레일헤드(H) 상면의 평탄도와 거칠기는 예인전차(T) 주행 시 발생하는 진동에 영향을 미치게 되므로, 주기적인 유지보수가 필요하다. 또한, 일반 철도 레일에 비해 정밀도 기준이 매우 높다.

선박 유체성능의 정밀한 평가를 위해서는 예인전차(T)의 정밀한 속도 제어와 계측물리량에 대한 예인전차(T) 진동의 영향 최소화가 필수적이다.

따라서 레일헤드(H) 상면의 거칠기 및 평탄도 유지가 중요하나, 구동 휠과의 마찰력 및 주행 시 진동으로 인하여 굴곡이나 편마모 등이 발생할 수 있기 때문에 레일헤드(H) 상면에 대해서는 주기적인 유지보수가 필요하다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 예인수조에 설치되는 예인전차 레일의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치(100)가 적용되는 레일의 단면 형상이 도시되어 있다.

도시된 예인수조레일(R)의 단면 형상은 알파벳 “I” 자와 유사한 형태에서 하단은 상단의 레일헤드(H)에 비하여 좌우로 더 길게 연장되어 레일의 자중 및 상부로 주행하는 전차를 지지하기 유리한 형상을 갖는다.

또한, 예인수조레일(R)의 상단에는 레일헤드(H)가 형성되어 레일 위를 주행하는 전차의 바퀴와 직접 접촉하게 된다.

또한, 도 2에 도시된 예인수조레일(R)의 단면 형상은 한 가지 예시에 불과한 것으로서, 필요에 따라 적당한 형상의 레일을 선택하여 실시하여도 무방하다. 도 2에 나타난 레일의 형상은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예에서 예인수조레일(R)의 형상이 반드시 이와 같아야 한다고 강제하기 위한 것은 아니며, 레일의 형상은 본 발명의 기술적 사상과는 무관한 부분임을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치의 정면도(도 3(a)) 및 측면도(도 3(b))를 나타낸 개념도이다.

도 3(a)(b)를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치(100)의 구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.

예인수조 레일 자동 그라인딩 장치(100)는, 상단회전축(50), 상단회전축(50)에 일단이 고정되어 하방으로 연장되는 그라인더고정암(35), 그라인더고정암(35)의 타단에 결합되고 회전면을 이용하여 레일의 상면을 편평하게 다듬는 그라인더(20), 상단회전축(50)에 일단이 고정되어 하방으로 연장되는 상면구동휠고정암(33), 상면구동휠고정암(35)의 타단부에 회전 가능하게 결합되고 레일의 상면에 접촉하여 회전됨으로써 그라인더(20)에 이동력을 제공하는 상면구동휠(10), 상단회전축(50)에 일단이 고정되어 하방으로 연장되어 적어도 레일의 헤드 하단에 이르는 길이를 갖는 측면구동휠고정암(19) 및 측면구동휠고정암(19)의 타단부에 회전 가능하게 결합되고 레일의 헤드 양측면에 각각 접촉하여 회전됨으로써 그라인더(20)에 이동력을 제공하는 측면구동휠(15)을 포함하고, 측면구동휠고정암(19) 및 측면구동휠(15)은 적어도 한 쌍 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.

도 3(a)의 정면도를 참조하면, 편마모가 발생한 것으로 가정하여 도시한 레일헤드(H) 상에 본 발명의 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치(100)가 놓여져 있으며, 상면구동휠(10)은 레일헤드(H)의 상면에 접촉되고, 2개의 측면구동휠(15)은 각각 레일헤드(H)의 좌측면 또는 우측면에 접촉되어 있다. 이와 같이, 본 발명의 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치(100)는 레일헤드(H)의 3면에 접촉되어 예인수조레일(R) 상에서 이동하므로 이동 중에 발생할 수 있는 진동을 최소화하여 안정적으로 이동할 수 있게 된다.

도 3(b)의 측면도를 참조하면, 그라인더(20)가 설치되는 그라인더고정암(35)을 중심으로 하여, 상면구동휠고정암(33) 및 상면구동휠(10)이 주행방향을 기준으로 전후방에 각각 배치되므로 그라인딩 장치의 이동시 가감속에 따른 주행방향 전후로의 진동이 최소화된다.

또한, 측면구동휠고정암(19) 및 측면구동휠(15)이 주행방향을 기준으로 전후방에 각각 1쌍씩 배치되어 레일헤드(H) 양측면을 전방과 후방에서 잡아주게 되므로 그라인딩 장치의 이동 및 그라인딩 작업 중, 그라인딩 장치가 예인수조레일(R)의 측방으로 흔들리게 될 가능성이 최소화된다.

여기에서, 측면구동휠고정암(19) 및 측면구동휠(15) 사이에 탄성부재(17)를 추가로 구비함으로써, 그라인더 장치가 진동하게 될 가능성을 더욱 낮추는 방법도 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치(100)는 적어도 2개의 상면구동휠(10)을 포함하여 그라인딩 장치의 전후방에 각각 하나씩 배치되게 하고, 레일헤드(H) 양측면에 접촉되는 측면구동휠(15) 또한 그라인딩 장치의 전후방에 각각 한쌍씩 배치함으로써, 그라인딩 작업이 진행되는 동안 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치(100)가 원하지 않는 방향으로 진동하게 될 가능성을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 그라인더(20)를 상단회전축(50)에 일단이 회동 가능하게 결합되는 그라인더고정암(35)의 하단에 결합되게 함으로써, 레일헤드(H)의 단면이 전체적으로 기울어져 있거나, 레일헤드(H)의 상면에 편마모가 발생한 상태이더라도, 그라인더(20)가 중력에 의해 항상 연직 하방을 가리키게 하여, 레일헤드(20) 상면을 수평으로 일정하게 그라인딩 가능하게 한다.

또한, 그라인더(20)는 레일이 기울어져 있더라도 항상 레일헤드(H)의 상면에 접촉해야 하므로, 그라인더(20)의 직경은 레일의 폭보다 커야 하며, 전기/공압 등으로 구동될 수 있게 한다.

또한, 그라인더(20)는 적어도 2개 이상 설치하고, 장치에 한 방향 회전 모멘트가 발생하지 않도록 이중 반전시킬 수 있다.

이때, 복수의 그라인더(20) 설치를 위하여 그라인더고정암(35)의 하단에 적어도 그라인더(20) 2개 이상이 동시에 결합될 수 있는 면적의 그라인더고정판(30)을 결합하고, 설치 예정된 그라인더(20)의 개수에 대응하는 수의 그라인더구동부(27)를 그라인더고정판(30)에 결합시키고, 반대쪽에는 그라인더(20)가 결합되게 한다.

여기에서, 그라인더구동부(27)에 탄성부재가 포함되게 하면 그라인더(20) 구동 중에 발생하는 진동을 보다 적극적으로 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 수조에 그라인딩 된 불순물이 섞이는 것을 방지하기 위하여 그라인더(20) 주위에 분진을 흡입할 수 있는 흡진장치(22)를 설치한다. 도 3에 나타난 실시예에서는 측면구동휠고정암(19)의 중간에 흡진장치(22)가 설치되어 있다.

또한, 반복적인 그라인딩 작업을 자동으로 수행할 수 있도록, 전후방 상면구동휠고정암(33) 각각에 각각 거리측정센서(40) 또는 물리적 스위치를 구비하여 레일의 양 끝에 도달하는 경우 자동으로 반대 방향으로 이동할 수 있게 한다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 상면구동휠
15 : 측면구동휠
17 : 측면탄성부재
19 : 측면구동휠고정암
20 : 그라인더
22 : 흡진장치
27 : 그라인더구동부
30 : 그라인더고정판
33 : 상면구동휠고정암
35 : 그라인더고정암
40 : 거리측정센서
50 : 상단회전축
100 : 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치
H : 레일헤드
R : 예인수조레일
S : 모형선박
T : 예인전차

Claims (5)

1. 상단회전축;
   상기 상단회전축에 일단이 고정되어 하방으로 연장되는 그라인더고정암;
   상기 그라인더고정암의 타단에 결합되고 회전면을 이용하여 레일의 상면을 편평하게 다듬는 그라인더;
   상기 상단회전축에 일단이 고정되어 하방으로 연장되는 상면구동휠고정암;
   상기 상면구동휠고정암의 타단부에 회전 가능하게 결합되고 상기 레일의 상면에 접촉하여 회전됨으로써 상기 그라인더에 이동력을 제공하는 상면구동휠;
   상기 상단회전축에 일단이 고정되어 하방으로 연장되어 적어도 상기 레일의 헤드 하단에 이르는 길이를 갖는 측면구동휠고정암; 및
   상기 측면구동휠고정암의 타단부에 회전 가능하게 결합되고 상기 레일의 헤드 양측면에 각각 접촉하여 회전됨으로써 상기 그라인더에 이동력을 제공하는 측면구동휠;을 포함하고,
   상기 측면구동휠고정암 및 측면구동휠은 적어도 한 쌍 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 측면구동휠고정암 중 상기 그라인더와 인접하는 부위에,
   상기 그라인더가 발생시키는 분진을 흡입하는 흡진장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 상면구동휠고정암의 중간에,
   일정 거리 이내에 위치한 물체까지의 거리를 측정하는 거리센서가 설치되고,
   상기 거리가 사전 설정된 값 이하로 측정되는 경우,
   상기 상면구동휠 및 측면구동휠의 회전 방향을 역전시키는 것을 특징으로 하는 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 측면구동휠고정암 및 상기 측면구동휠 사이에 탄성부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 그라인더고정암의 타단에,
   그라인더가 적어도 두 개 이상 동시에 결합될 수 있는 면적을 가진 그라인더고정판이 결합되고,
   상기 그라인더고정판의 하면에,
   상기 그라인더에 회전력을 전달하는 그라인더구동부가 적어도 두 개 이상 설치되고,
   상기 그라인더구동부의 하단 각각에 상기 그라인더가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 예인수조 레일 자동 그라인딩 장치.
   

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