KR960001438B1 - 철도바퀴의 연마장치와 그 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

철도바퀴의 연마장치와 그 방법

제1도는 본 발명에 따른 연마장치의 외관 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 연마장치를 부분단면으로 도시한 평면도.

제3도는 본 발명에 따른 연마장치의 측면도.

제4도는 본 발명에 따른 연마장치의 우측면도.

제5도는 연마공정의 수행 전에 탕도(sprues)가 부착된 상태의 주철제 철도 바퀴를 도시한 단면도.

제6도는 본 발명에 따라서 연마작동을 수행하는 연삭 모터의 전류 소비량 대(對) 시간과의 관계를 도시한 그래프도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연마장치 12 : 베이스프레임

16 : 가로대 22 : 받침 플레이트

26, 30 : 플랜지 연장부 34 : 철도바퀴

35 : 인입문(Entry Gate) 44 : 탕도(湯道, sprue)

56 : 기어 감속기 62, 64 : 구동로울러

74, 76 : 베어링 80 : 지렛대 조립체

88 : 유압작동식 실린더 90 : 기립부

100 : 지지로울러 104 : 피봇점(Pivot point)

124 : 지지축 140 : 브라켓(Bracket)

148 : 지지실린더 168 : 연삭숫돌

172 : 제어실린더

본 발명은 철도 바퀴의 연마 장치와 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 주철제의 철도 바퀴로 부터 탕도(湯道)(sprue)를 제거하고 마감연마시키는 장치와 방법에 관한 것이다.

주철제의 철도바퀴를 제작하는 바람직한 방법은, 가압(加壓)하의 용철(molten steel)이 그래파이트 주형(a graphite mold)내로 상승 압입되어 하부로 부터 상부로 충진되는 작업과정을 거치는 하부 가압식 주조방법이다.

이러한 하부 가압식 주조방법은, 종래의 주조 방식인 상부 용철 주입방식에 관련한 여러가지 문제점, 즉, 용철의 튐 현상(splashing)과 불충진 현상(insufficient filling) 등을 초래하지 않는다. 철도바퀴의 주조작업에서는, 바퀴의 전면측이(front side) 통상적으로 주형의 상부 반쪽 부분에 해당하고, 상기 바퀴의 전면측은 기립된 중앙 허브(hub) 부분과, 바퀴의 크기에 따라서 림(rim)부근의 바퀴에 형성되는 평편부로부터 연장되는 6-14개의 기립된 돌출부 또는 탕도(sprue)를 갖추게 된다.

상기 평면부로 부터 연장하는 기립된 허브(hub) 영역 및 탕도 영역은, 용철의 주입후에 철도 바퀴의 냉각 및 응고 과정중, 주형내로 부가적인 용철이 유입되는 것을 방지하기 위해 고안된 수직관(ricer)의 일부이다.

중앙에 기립된 허브부분은 축허브(axle hub)의 몸체 절단과정에서 제거되고, 후에 허브 천공작업(hub boring operation)에 의해 마감된다.

상기 탕도(sprue)들은 제거하기가 어렵고, 정상적인 크기의 탕도를 작업자의 수작업에 의한 연삭장치로서 제거시키고자 하는 경우 상당한 노력이 필요하게 된다. 실제로 상기와 같은 작업자의 수작업에 의한 연삭작업은, 현재 철도 바퀴의 제조공정에서는 실행되고 있지 않다. 이와같은 탕도들을 제거하기 위한 종래의 방식은 탄소 아크(Carbon arc)를 이용하여 기립된 탕도들을 용융시키는 소위 탕도 세척방식(sprue washing operation)이다. 이러한 방식은 천공된 전극봉을 사용하여 전기적으로 탕도들을 용융시키고, 전극봉의 구멍을 통해 공기를 주입함으로서 용융된 금속성분을 불어 제거(blow away)시키는 것이다. 이러한 방식은 탄소아크 용접방식과 매우 유사하지만 금속재료의 부착을 필요로 하지 않는다. 그러나, 상기와 같이 제거된 용융금속은 바퀴의 인접한 부분에 부착되어 별도의 제거작업을 요구하는 것이기 때문에 시간이 불필요하게 소모되고 어려운 작업을 수반하는 것이었다. 또한, 상기와 같은 탕도 세척방식은, 작업자가 반드시 보호복을 입고, 별도의 공기 공급장치와 적절한 소음 방지 수단을 갖추어야만 하기 때문에 바람직하지 못한 것이었다.

상기와 같은 탕도 세척 또는 제거작동이 완료된 후에는, 주철제의 바퀴가 열처리되어 온도가 상승되고, 냉각되며, 표면처리(shot-blast operation)작업에 의해 소제되고, 상기 탕도가 제거된 영역의 표면을 연삭작업(grinding)함으로서 마감처리 되는 것이다. 이와같은 마감연삭처리 작업은 일반적으로 작업자의 수작업에 의한 연삭 작업이기 때문에 이 또한 작업자에게는 매우 힘든 작업인 것이다.

주괴(ingot)와 빌레트(billets)의 기계 연삭작업이 제철업계에서 공지되어 있다. 일반적으로, 상기와 같은 작업은 주괴의 표면에 스카핑(scarfing)처리를 하여 주괴가 냉각된 후에 미세한 표면 균열(crack) 또는 부적합한 부분을 제거하게 되고, 이는 주괴가 온도가 상승되는 고온 상태에서 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 출원인은 철도 바퀴가 최초의 주조작업에서 응고되어 제작된 때에 주철제 철도바퀴로부터 탕도가 제거되는 어떠한 종래의 방식도 제안된 바 없음을 알았다.

따라서 본 발명의 목적은 철도 바퀴가 주조되고 응고된 후에, 곧바로 주철제의 철도바퀴로부터 탕도부분을 자동적으로 연마 제거시키는 장치와 그 방법을 제공하는데 있다.

상기 주철제의 철도바퀴로 부터 탕도 부분을 제거하기 위해서는 철도바퀴가 최초의 주조온도에서 부터 800-1,200℉(425-650℃)의 온도로 냉각된때 실행함이 유익하다고 판명되었다. 이러한 연마작업은 철도바퀴가 상기와 같은 높은 온도로 유지될 때 수행됨이 바람직하지만 상온까지 냉각된 상태에서 실시될 수 있음도 물론이다. 상기 연마작업은 25inch의 직경과 3inch의 두께(63cm 76cm)를 갖춘 중량의 연삭숫돌 또는 연마석을 이용하여 이루어지고, 200-250마력의 용량을 갖춘 교류가변형 전기 모터에 의해 구동된다. 이때, 상기 철도 바퀴가 상기 언급된 온도로 가열된 상태에서 탕도부분을 제거하는 경우, 보다 적은 에너지가 필요하게 됨은 물론이고 이는 고온의 금속이 상온시에 보다 항복 및 인장강도가 더 낮아지기 때문이다. 상기에서 언급된 온도가 유지된 상태에서 철도 바퀴로부터 탕도 부분을 제거하는데 소모되는 에너지는 철도 바퀴가 상온에 유지된 상태에서 탕도 부분을 제거하는데 필요한 에너지 소모량의 50% 이하로 유지될 수 있다.

본 발명의 연마작업에 따라서 탕도 부분을 제거하는 추가적인 이점은 상대적으로 거친 탕도 부분 제거작업과, 탕도 영역에서 미세한 윤곽선을 얻기 위한 철도바퀴의 마감 연마작업이 동일한 연삭숫돌을 이용한 단일공정(a single operation)으로 달성될 수 있다는 점이다. 그러나 마감연마작업은 동일한 장치를 이용하고 보다 미세한(가는)연삭숫돌 또는 연마석을 이용하여 연속적으로 수행됨이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따라서 고온의 연마 작업을 통해 얻어진 철도바퀴는, 저온으로 냉각된 상태에서 연마되어 탕도부분을 제거하기 위해 탕도 세척 작업을 거친 철도바퀴보다 현저히 양호한 피로 저항력(fatigue resistance)을 갖추게 됨이 중요하다. 이와 같은 우수한 피로 저항력은 철도 바퀴가 피로균열(fatigue cracking)상태에 이르기 전에 보다 높은 하중(stress)을 견딜 수 있도록 하여준다.

본 발명의 장치에서 철도바퀴가 바퀴지지 조립체(a wheel support assembly)에 장착된다. 상기 바퀴지지 조립체는 철도바퀴가 고정되고 그 중앙돌을 중심으로 회전 될 수 있도록 하는 로울러 장치를 포함한다. 상기 바퀴지지 조립체 자체는 진동 작동능력을 갖추고 있다.

본 발명의 연마장치는, 연마지지구조물에 장착된 200-250마력의 비교적 높은 출력의 모터를 포함한다. 상기 모터의 출력축은 연삭숫돌이 고정된 연삭숫돌 스핀들 조립체(a grinding wheel spindle assembly)에 직접 연결된다. 상기 연삭 숫돌은 직경 24inch(63cm), 두께 3inch(7.6cm)를 갖춘 비교적 큰 구조를 갖춘다. 연삭숫돌 모터용 지지구조물은 철도 바퀴를 향해 축방향으로 이동가능하여 연삭숫돌이 연마되는 철도바퀴의 표면에 접촉될 수 있도록 하여준다. 지지축을 중심으로한 철도바퀴와 그 지지구조물의 진동 및 지지축을 중심으로한 연삭숫돌 지지구조물의 이동작동은 모두 제어되고 프로그램(program)되어 철도 바퀴에 형성된 탕도 부분이 제거됨으로서, 철도 바퀴의 마모면이 알려진 바와 같은 또한 사전에 설정된 표면 윤곽선(surface contour)에 일치하는 연마된 표면 상태를 유지할 수 있도록 하여 준다.

이하, 본 발명을 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예의 철도 바퀴 연마장치가 제1도 내지 제4도에서 10으로 표시되어 있다. 상기 연마장치(10)는 주철제의 철도바퀴를 연마할 수 있는 견고한 기계 구조를 이루기 위해 상호 용접되거나 보울트로 연결된 큰 철제 부품들을 갖추고 있다. 상기 연마장치(10)는 베이스 프레임(12)을 갖추고, 상기 베이스 프레임(12)은 베이스 평판부(14)를 갖추며, 상기 베이스 승판부(14)의 상부면을 따라 다수개의 가로대(16)가 용접으로 보강 연결되어 있다. 상기 베이스 평판부(14)는 연마장치(10)를 구성하는 대부분의 다른 평판(plates)과 함께 대략 1-2inch(2.5-5cm)의 두께를 이루는 철제 평판으로 구성된다. 상기 연마장치(10)의 대략적인 크기는 베이스 평판부(14)의 크기, 대략 8feet 12feet(2.5m 4m)를 갖추고 있다.

바퀴지지 기둥(18)(19)은 베이스 평판부(14)로부터 상부로 연장한다. 또한, 상기 바퀴 지지기둥(18)(19)은 가로대(16)를 걸쳐서 일정간격으로 떨어진 평판 구주물을 갖춤이 바람직하다. 그리고, 상기 바퀴지지 기둥(18)(19)은 베이스 평판부(14)와 가로대(15)에 각각 용접으로 연결된다. 바퀴지지 베이스(20)는 일반적으로 사각 또는 직사각형의 금속 평판(metal plate)이며, 2inch(5cm)의 두께를 갖춘 철제품으로 이루어진다.

바퀴지지용 받침 플레이트(22)는 일반적으로 상기 바퀴지지 베이스(20)의 길이 방향 모서리에 고정된 철제의 직사각형 평판으로 이루어지고, 이때 연결수단으로서는 용접작업이 사용된다.

바퀴지지 상부 플레이트(24)는 길이 방향 모서리를 따라서 바퀴 지지용 받침플레이트(22)의 상부까지 용접 연결되고, 바퀴지지 베이스(20)와 평행하게 또한 상부에서 연장한다. 측판(21)(23)은 상부 플레이트(24)와 상기 바퀴지지 베이스(20)에 연결 된다. 플랜지 연장부(26)와 (30)는, 일반적으로 철제로된 평편한 금속평판으로 이루어지고, 베이스(20)의 측면 하부모서리를 따라서 용접연결된다. 상기 플랜지 연장부(26)는 원형 개구부(28)를 갖추고, 플랜지 연장부(30)는 그 내부에서 원형 개구부(32)를 갖춘다.

바퀴지지 축(70)은 플랜지 연장부(26)의 개구부(28)를 통해 연장한다.

또한, 바퀴지지축(70)은 적절한 바퀴지지 베어링(74)내에 수용되어, 상기 바퀴지지 기둥(18)의 상부에 고정됨이 중요하다. 이와 유사하게 바퀴 지지축(72)은 플랜지 연장부(30)의 개구부(32)내에 수용되고, 또한 적절한 바퀴지지 베어링(76)내에 수용된다. 상기 바퀴지지 베어링(76)은 바퀴지지 기둥(19)의 상부에 장착된다.

지렛대 조립체(80)가 바퀴지지축(72)의 단부에 고정되어 축캡(axle cap)(82)에 연결된다. 또한, 상기 지렛대 조립체(80)의 단부는 유압 자동식 실린더(88)의 피스톤 단부(86)를 수용하는 핀 조립체(84)를 갖추고 있다. 유압 작동식 실린더(88)의 타측단부는 적절한 핀 연결구조에 의해서 베이스 평판부(14)로 부터 상부로 연장하는 기립부(90)에 연결된다.

적재 아암(33)이 인입문(Eatey gate)(35)을 통해 철도 바퀴(34)를 상기 바퀴지지 프레임 조립체 내로 유입시키도록 사용된다. 제5도에 도시된 바와 같이, 주철제의 철도바퀴(34)는 림부(rim section)(38)와 허브부(hub section)(40) 사이를 연장하는 평판부(wheel mold)(36)를 갖춘다. 플랜지부(46)는 상기 림부(38)로부터 연장한다. 중앙에 위치된 허브부(40)는 바퀴 주형내에서 상부로 연장하는 수직관부(riser section)(42)를 포함한다. 또한, 다수개의 탕도(44)는 림부(38) 부근의 평판부(38)로 부터 상부로 연장한다. 이러한 탕도(44)가 본 발명의 연마장치에서 제거하고자 하는 부분이다.

인입문(35)은 측면(90)(92)을 포함하여 철도 바퀴(34)로 부터 연마되어 하부로 낙하하는 재료들을 호퍼(hopper)에 수집하도록 깔대기 역할을 수행하는 슈트(chute)의 일부분을 구성한다. 또한, 바퀴지지 베이스(20)는 상기 인입문(35)에 접촉하여 효과적으로 철도바퀴(34)를 에워싼 구조물내에 위치시킴을 알 수 있다. 연마작동 도중에 철도바퀴(34)를 에워싸는 구성은 연마 작동 중에 발생할 수도 있는 화염(fumes)과 분말의 외부 비산을 방지한다. 상기에서 설명한 바와 같이, 이러한 연마 재료들은 슈트의 측면(90)(92)을 따라 낙하되어 수집호퍼내부에 모아진다.

작동실린더(94)는 적절한 핀(Pin) 고정수단을 통해 인입문(35)의 외측면에 고정된 피스톤(96)을 포함하여 작동실린더(94)의 피스톤(95)이 각각 수축 및 이완작동함에 따라서 인입문(35)의 개폐작동을 수행하도록 구성된다.

구동모터(50)가 바퀴지지 받침 플레이트(22)의 외측면에 측면 모서리의 근방에서 연결된다. 상기 구동모터(50)는 일반적으로 대략 15마력(horse power)의 전기 모터이고, 출력시이브(output sheave)(51)는 모터의 하부에서 위치되며 구동 밸트(52)에 의해 인접한 기어 감속기(56)의 출력시이브에 연결된다. 또한, 기어 감속기(56)는 중앙 측면 부분에서 바퀴지지 받침 플레이트(22)의 외측면에 연결된다.

또한 상기 구동모터(50)는 그 출력축이 직접 기어 감속기(56)에 연결되도록 구성될 수 있다. 기어 감속기(56)의 출력시이브(58)는 기어감속 출력밸트(54)에 의해 2개의 구동로울러 입력시이브(60)(66)에 연결된다. 상기 구동로울러 입력시이브(60)는 구동로울러(62)의 상부로부터 연장하는 축에 연결되고, 구동로울러 입력시이브(66)의 상부로부터 연장하는 시이브에 연결된다. 구동로울러(62)는 제3도에 도시한 바와 같이 구동로울러(64)와 매우 유사한 구성을 갖추고, 구동로울러(62)는 바퀴지지 베이스(20)와 상부 플레이트(24)에 함께 고정된 축 조립체(65)를 포함한다. 구동로울러(52)는 로울러 버리부(roller head)(63)를 갖추어 철도바퀴(34)와 플랜지부(46)를 수용하는 유입부(aninlet portion)가 갖춰진 모서리를 갖추고 있다.

철도 바퀴 지지로울러(100)는 피봇(povot)(104)에 부착된 로울러 아암(102)의 일측 단부에 고정된다. 상기 로울러 아암(102)의 타측단부는 지지로울러(110)의 단부에 고정되고, 이와 유사하게 지지로울러(112)는 지지로울러 아암(114)의 단부에 고정되어 피봇 점(pivot point)(116)에서 지지된다.

지지로울러 아암(114)의 타측단부는 작동 실린더(110)의 피스톤 단부(118)에 고정된다. 상기 피스톤(118)이 늘어남에 따라서, 지지로울러 아암(102)(114)은 피봇점(104)(116)을 중심으로 각각 회전되어 지지로울러(100)(112)가 내측으로 부터 철도 바퀴(34)의 림부에 접촉하게 된다. 이와 같은 접촉 작동에 따라서, 철도 바퀴(34)의 림은 구동로울러(62)의 로울러 머리부(63)와 구동로울러(64)의 머리부에 접촉하게 되고, 철도바퀴(34)는 구동로울러(62)(64)와 지지로울러(100)(112)에 의해 지지된다. 상기 지지로울러(100)(112)는 축방향 최대 개방위치로 펼쳐지게 되고, 이때 적재 아암(33)은 철도바퀴(34)를 인입문(35)을 통해 연마장치(10)내로 유입시킨다. 적재아암(33)을 분리하기 전에, 지지로울러(100)(112)는 철도바퀴(34)의 림부(38)와 접촉하여 철도바퀴(34)를 지지한다. 이러한 지지작동에 따라서 적재아암(33)은 개방된 인입문(35)을 통해 분리되고, 상기 인입문(35)은 작동실린더(100)와 (112) 및, 구동로울러(62)(64)에 의해 지지되는 것이다. 아아치형 절단부(Arcuate Cutout Section)(106)가 바퀴지지 베이스(20)에 제공되어 지지로울러(100)의 아아치형 작동을 수용한다. 이와 유사하게, 아아치형 절단부(108)가 바퀴지지 베이스(20)에 제공되어 지지로울러(102)의 아아치형 작동을 수용 한다. 유압 작동실린더(88)는 점(90)에서 피봇(pivot)으로 연결되어 베이스 평판부(14)로 부터 연장된다.

유압작동식 실린더(88)의 피스톤(86)은 프레임 축(72)의 단부에 고정되는 축캡(82)으로부터 연장하는 지렛대 조립체(80)까지 연장하고, 적절한 핀(pin)고정수단에 의해 연결된다. 유압작동식 실린더의 피스톤(86)이 연장됨에 따라서, 프레임 축(72)는 베어링(76)내에서 회전되어 플랜지 연장부(30)와 전체적인 프레임 조립체가 프레임축(70)(72)을 중심으로 회전된다. 유압작동식 실린더의 피스톤(86)이 신장되고 수축됨에 따라서, 프레임 조립체는 프레임축(70)(72)을 중심으로 진동하게 되고 실린더의 피스톤(86)이 완전하게 수축됨에 따라서 전체적인 지지 조립체는 제3도에 도시된 바와 같이, 시계방향(aclock wise mamer)으로 회전되어 상기 프레임 조립체는 프레임축(70)의 우측에 수직한 형상을 갖는다.

받침 플레이트(122)는 일반적으로 삼각형으로 된 철제 금속판이고 일반적으로 2-3inch(5-7.5cm)의 두께를 갖는다. 상기 삼각형의 받침 플레이트(122)의 양측모서리에서, 지지축(124)(126)은 외측을 향해 연장한다. 상기 지지축(122)은 베어링 조립체(128)내에 수용되어 일체로 지지기둥 조립체(132)에 지지된다.

지지기둥 조립체(132)는 상부로 연장하고, 외측 모서리 부근에서 베이스 평판부(14)에 고정된다. 이와 유사하게, 지지축(126)은 베어링 조립체(130) 내에 수용되어 지지기둥 조립체(134)의 상부에 일체로 고정된다. 상기 지지기둥 조립체(134)는 측면 모서리 부근에서 베이스 평판부(14)로부터 상부로 연장한다.

작동실린더(144)는 베이스 평판부(14)에 고정된 피스톤 부착점(156)으로 부터 연장한다. 상기 작동 실린더(144)는 일반적으로 그 단부에서 연장하는 피스톤(146)을 갖는 유압작동식 실린더이다. 상기 피스톤(146)의 단부는 지지 브라켓(Bracket)(140)에 연결된다. 상기 지지브라켓(140)은 지지플랜지(152)에 일체로 고정되어 연장되고, 지지축(124)에 작동가능토록 연결한다. 이와 유사하게, 지지실린더(148)가 베이스 평판부(14)의 다른 측면 모서리부근에 형성되는 상기와 유사한 피스톤 부착점(156)으로부터 연장한다. 작동실린더의 피스톤(150)이 상기 작동 실린더(148)에서부터 연장하고, 다른 지지브라켓(142)에 연결된다. 상기 지지브라켓(142)은 지지플랜지(154)에 작동가능하도록 일체로 연결되어 지지축(126)에 고정된다. 작동실린더(144)(148)의 상호 연관 작동에 따라서, 베이스 플레이트는 제3도에 도시된 작동 위치로부터 상부 및 후방으로 180°회전 시킬 수 있다. 이러한 작동에 대해서는 이하에서 간략하게 설명한다.

모터(160)가 받침 플레이트(122)의 상부면에 고정된다. 상기 모터(160)는 일반적으로 200-250마력(horsepower rating)을 갖춘 3상 교류형 모터이다. 모터의 출력축(162)이 연결부재(164)에 고정된다. 차례로, 구동축(166)이 연결부재(164)로부터 연장하고, 베어링 지지조립체(170)내에 수용된다. 베어링 지지조립체(170)는 받침 플레이트(122)의 상부면에 일체로 고정되고, 연삭숫돌(168)은 상기 구동축(166)의 타측단부에 고정된다. 연삭숫돌(168)은 대략 3inch 두께와 25inch두께(7.6cm 63cm)의 크기를 갖추고 있다. 상기 모터(160)와 연삭숫돌(168)은 정상 상태의 무부하 작동속도가 대략 2,625rpm인 상태가 유지되도록 사전에 설정되어야 한다.

연삭숫돌 제어 실린더(172)는 단부(178)에서 상부로 연장하는 지지블럭에 연결되고, 베이스 평판부(14)에 고정된다. 상기 제어 실린더(172)는 그로부터 연장하는 피스톤(180)을 포함하고, 상기 피스톤은 아아치형 선단 플레이트(174)에서 종료된다. 상기 제어실린더 피스톤의 각각의 플레이트는 안치 블록(seating block)(176)내에서 수용되어 받침 플레이트(122)의 하부면에 일체로 고정되고, 키 아아치형(a key arch shaped) 절개부(182)를 갖추어 상기 제어 실린더의 선단 플레이트(174)가 내부에 수용된다. 일반적으로 유압작동식 실린더인 상기 제어실린더(172)의 작동에 따라서, 피스톤(180)은 연장하고, 수축되어 지지축(124)(126)을 중심으로 한 받침 플레이트(122)의 작동이 매우 정확하게 제어된다. 이와 같은 작동은 철도바퀴(34)가 구동로울러(62) 및 지지로울러(100)(112)내에 수용되는 경우, 연삭숫돌(168)이 철도바퀴(324)를 향하여 거의 축방향으로 이동하거나 또는 멀어지도록 하는 동작을 제공하게 된다. 물론, 연삭숫돌(168)과 철도 바퀴(34)사이의 이러한 접촉 관계는, 바퀴지지 베이스(20)가 제3도에 도시된 바와 같이 수평으로 위치되어 있을 경우에 이루어진다. 상기에서 설명한 바와 같이, 연삭숫돌(168)을 교체시킬 필요가 있는 경우 바퀴지지 베이스(20)와 이에 연결된 부속장치는 제3도에 도시된 바와 같이, 유압작동식 실린더의 피스톤(86)이 실린더(88) 내로 삽입됨 따라서 지지 프에임축(70)(72)을 중심으로 시계방향으로 회전될 수 있다. 이러한 작동으로 작동실린더(144)(148)의 상호 연계 작동이 이루어지게 됨으로서 상기 받침 플레이트(122)가 선단 플레이트(174)로부터 들려져 제3도에 도시된 바와 같이, 거의 180°반시계방향(counter clock wise)으로 회전되게 되어 보수(repair)를 위하거나 또는 필요한 경우 교체시키기 위하여 연삭숫돌(158)을 개방시키게 된다.

상기 제1도 내지 제4도와 마찬가지로, 이하에서는 제5도 및 제6도를 참조하여 본 발명에 따른 연마 장치의 일반적인 작동에 대하여 설명한다. 주철제의 철도바퀴(34)가 적절한 주형으로 삽입된 후, 상기 주철제의 철도바퀴(34)는 8000-1,200℃(425℃-650℃)의 온도로 냉각된다. 상기와 같은 철도 바퀴는 그래파이트 주형(graphite mold)등과 같은 일반적인 주형으로부터 상기 온도를 유지한 상태에서 분리되어 연마장치(10)로 즉시 이동될 수 있음이 발견되었다. 조립생산라인을 따라 이동하면서 철도바퀴(34)는 적재아암(33)에 의해 용이하게 취출되어 인입문(35)을 통해 연마장치(10)내로 이동된다. 지지로울러(100)(112)는 철도바퀴(34)의 림(38)과 플랜지(46)와 접촉되어 철도바퀴(34)를 지지한다. 다음, 적재아암(23)은 분리되고 인입문(35)은 닫혀진다. 연삭숫돌(168)은 연마장치(10)가 사용될 때 마다 실질적으로 연속 구동된다. 적절한 제어장치가 바퀴지지 베이스(20)를 프레임 축(70)(72)을 중심으로 시계방향으로 이동시키도록 사용되어 철도바퀴(34)의 탕도(44)영역이 연삭숫돌(168)의 상부에서 양축 방향에 위치되도록 하여 준다. 제어실린더(172)는 상기 제어장치에 의해 작동되어 피스톤(100)은 연장되고, 따라서 받침 플레이트(122), 이에 고정된 모터(160) 및 연삭숫돌(168)을 일체로 상승시킨다. 따라서, 연삭숫돌(168)은 구동로울러(62)(64)의 회전 작동에 따라서, 중앙의 중심축을 중심으로 회전하는 철도바퀴(34)의 탕도(44)영역과 접촉된다. 구동모터(160)에 가해지는 부하정도는 상기 모터(160)의 전류 소모량을 측정하여 얻어질 수 있다. 이러한 상태가 제6도의 그래프도에 도시되어 있다.

연삭숫돌(168)의 무부하 회전 상태가, 제6도에서 그래프도의 "190"으로 도시되어 있다. 연삭숫돌(168)이 상기 탕도에 접촉함에 따라서 구동모터(160)의 부하전류 소모량은 "192"지점까지 급속하게 증가하나, 유압 작동실린더(68)의 적절한 제어 작동에 따라서, 철도바퀴(34)는 제3도에 도시된 바와 같이, 반시계방향으로 프레임 축(70)(72)을 중심으로 회전한다. 이러한 작동으로 철도바퀴(34)로부터 돌출된 모든 탕도(sprue)부분이 손쉽게 제거된다. 철도바퀴(34)의 크기와 구조에 따라서, 상기 탕도(44)영역에서는 6내지 14개의 탕도 돌출부가 형성될 수 있다. 이와같은 탕도가 제거됨에 따라서 모터(160)의 출력부하는 "194" 지점까지 저하된다. 이 단계에서, 최초의 탕도제거 연마과정이 종료되고, 철도바퀴는 제5도의 "184"로 표시된 것과 같은 윤곽을 갖추게 된다. 그러나, 제5도에 도시된 바와 같이 최종적으로 선택되는 철도바퀴의 윤곽은 "186"으로 이루어진다. 이러한 작업은 연마되는 철도바퀴(34)의 독특한 형상에 대해 사전에 설정된 설계에 따라 수행된다. 따라서, 제어실린더(172)의 제어 작동에 따른 연삭숫돌(168)의 연마작업이 계속되도록 철도바퀴(34)를 다시 접촉시키는 것이 필요하다. 이때 구동모터(12650)에서 출력되는 전류 부하량은 제6도의, "196"지점까지 상승된다. 철도바퀴의 이러한 마감연마 작업은 얻고자 하는 양호한 구조의 윤곽선(186)을 얻도록 한다.

또한, 유압실린더(88)와 피스톤(86)의 연장 및 수축에 따라 철도바퀴에 가해지는 제어된 진동효과는, 마감연마 효과를 달성하는 데에 또한 필요하다. 최종적인 윤곽선(186)에 근접함에 따라서, 제6도에 도시된 바와 같이, 모터의 출력 전류량은 "198"지점까지 감소하고, 상기 "198"지점에서는 철도바퀴의 표면 마감 연마작업이 완료되게 된다.

이에 따라서 상기에서와 같이, 단 한 번의 작동으로, 주철제의 철도바퀴로부터 형성된 거칠은 탕도를 제거하고 마감 연마시키는 작업이, 본 발명의 장치와 방법을 이용하여 쉽게 달성됨을 알 수 있다.

Claims (23)

1. 베이스 프레임: 바퀴지지 프레임, 상기 바퀴지지 프레임에 고정된 바퀴지지 로울러 수단, 상기 바퀴지지 로울러 수단에 작동가능토록 연결된 로울러 구동수단, 상기 바퀴지지 로울러 수단내에 고정되고, 이때 중앙축을 중심으로 회전되는 철도바퀴를 포함하는 바퀴지지 조립체: 및, 연삭숫돌용 모터, 상기 연삭숫돌용 모터에 작동가능토록 연결되는 연삭 숫돌, 상기 연삭숫돌용 모터가 장착되고, 상기 연삭숫돌이 철도 바퀴에 접촉될 수 있도록 이동가능한 연삭숫돌 지지 프레임을 포함하는 연삭지지 조립체: 를 포함함을 특징으로 하는 연마장치.
2. 제1항에 있어서, 바퀴지지 프레임축, 베어링 수단 및, 상기 바퀴지지 프레임으로부터 하방으로 연장하는 플랜지부를 추가로 포함하고, 상기 플랜지부는, 상기 바퀴지지 프레임 축 수단을 수용하는 개방부와 베어링 수단을 포함함을 특징으로 하는 연마장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 베이스 프레임에 고정된 일단부를 갖는 제1작동실린더와, 상기 지지프레임 축의 일단부로부터 연장하고, 상기 제1작동 실린더와 다른 단부가 일단부에 연결되어 상기 제1작동실린더의 연장에 따라서, 상기 바퀴지지 프레임이 바퀴지지 프레임축 수단을 중심으로 회전되는 지렛대(alever)를 추가로 포함함을 특징으로하는 연마장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 지지프레임에 장착된 구동 모터를 추가로 포함하고, 상기 구동모터는 선택된 바퀴지지 로울러 수단에 작동가능토록 연결된 출력축을 갖추어 상기 구동모터의 작동에 따라서 상기 선택된 바퀴지지 로울러 수단은 회전되어 철도바퀴가 중앙축을 중심으로 회전됨을 특징으로 하는 연마장치.
5. 제4항에 있어서, 기어 감속기, 상기 기어 감속기에 제1벨트 연결수단을 이용하여 연결되는 구동모터의 출력축을 추가로 포함하고, 상기 기어 감속기는 제2벨트 연결 수단에 의해 상기 선택된 바퀴지지 로울러 수단에 연결되는 기어가 형성된 출력축을 포함함을 특징으로 하는 연마장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 바퀴지지 로울러 수단의 2개 중의 어느 하나에 각각 연결되는 2개의 조임 아암을 추가로 포함하고, 상기 조임 아암의 작동은, 선택된 바퀴지지 로울러 수단에 대하여 철도 바퀴를 위치시키고, 상기 철도 바퀴에 대하여 2개의 철도바퀴지지 로울러 수단을 밀폐시키는 상기 2개의 바퀴지지 로울러 수단의 작동을 초래함을 특징으로 하는 연마장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 조임아암의 어느 하나에 작동가능토록 고정된 일단부와, 다른 나머지 하나의 조임아암에 작동가능토록 고정된 다른 일단부를 갖추어 상기 바퀴지지 로울러 작동실린더의 연장에 따라서, 상기 2개의 바퀴지지 로울러 수단이 상기 철도바퀴에 접촉되는 바퀴지지 로울러 작동 실린더를 추가로 포함함을 특징으로 하는 연마장치.
8. 제3항에 있어서, 상기 제1작동 실린더의 최대 확장에 따라서, 상기 바퀴지지 프레임은 연마 지지 조립체가 180°까지 회전될 수 있는 범위로 상기 바퀴지지 프레임 축 수단을 중심으로 회전됨을 특징으로 하는 연마장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 바퀴지지 로울러 수단 주위에 형성된 포위 구조물과 상기 철도바퀴가 바퀴지지 로울러 수단으로 유입되도록 이동가능한 인입문을 추가로 포함하고, 상기 인입문은 또한 바퀴지지 프레임의 모서리에 대하여 밀폐되도록 이동 가능함을 특징으로 하는 연마장치.
10. 제1항에 있어서, 연삭숫돌 지지 프레임 축과 베어링 수단 및, 상기 연삭숫돌 지지 프레임으로부터 상부로 연장하는 플랜지부를 포함하고, 상기 플랜지부는 연삭숫돌 지지 프레임축 수단을 수용하는 개방부와 베어링 수단을 포함함을 특징으로 하는 연마장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 베이스 프레임에 고정된 일단부, 상기 플랜지부 중의 어느 하나에 각각 부착되는 2개의 지지 브라켓 수단, 상기 지지 브라켓 수단의 어느 하나에 부착되는 각각의 상기 작동 실린더의 다른 단부를 갖추어, 상기 작동 실린더의 작동에 따라서 상기 연마지지 조립체는 상기 연삭숫돌지지 프레임 축 수단을 중심으로 180°회전될 수 있는 제1 및 제2작동 실린더를 추가로 포함함을 특징으로 하는 연마장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 베이스 프레임에 연결된 일단부와 상기 연삭숫돌 지지프레임에 연결된 다른 단부를 갖추어, 상기 제어된 작동실린더의 연장작동에 따라서 상기 연삭숫돌 지지 프레임이 연삭숫돌 지지프레임 축 수단을 중심으로 회전되는 제어된 작동 실린더를 추가로 포함함을 특징으로 하는 연마장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 연삭숫돌 지지 프레임에 고정된 실린더형의 막대 안치부와, 상기 실린더형의 막대 안치부내에 수용된 상태에서 상기 제어된 작동 실린더의 다른 단부에 고정되는 아아치형 막대 단부 베어링을 추가로 포함함을 특징으로 하는 연마장치.
14. 다수개의 탕도 부분이 표면으로부터 돌출되는 주철제의 철도 바퀴를 제공하는 단계: 상기 철도 바퀴가 최초의 주조온도로부터 대략 1200℉(650℃)의 온도까지 냉각된때 상기 철도바퀴를 회전시키는 단계: 상기 연삭숫돌용 모터와 연삭숫돌을 제공하고, 상기 철도바퀴를 회전시키는 속도보다 더 높은 속도에서 연삭숫돌을 회전시키며, 상기 연삭숫돌을 철도바퀴에 접속시켜 철도바퀴의 표면이 마감된 상태로 유지되도록 상기 탕도 부분을 연마제거하는 단계: 를 포함함을 특징으로 하는 철도 바퀴 연마방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 탕도 연마작업 도중에 제한된 각도 내에서 상기 철도 바퀴를 진동시켜 상기 연삭 숫돌이 철도바퀴의 필요한 표면 영역에 접촉토록 하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 철도바퀴 연마방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 연삭숫돌은 철도바퀴가 진동하는 동안, 상기 철도 바퀴를 향하거나 멀어지도록 축방향으로 이동되고, 상기 연삭숫돌의 축방향이동과 철도 바퀴의 진동 작동제어는, 실제 연삭숫돌용 모터의 전류량(Amperage)과, 기억된 철도 바퀴의 연마윤곽선에 관계되는 연삭숫돌용 모터의 전류량 사전설정치를 비교하는 제어 프로그램에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 철도바퀴 연마방법.
17. 철도바퀴를 철도바퀴 지지프레임과 축조립체에 적재하고 그 중앙축을 중심으로 철도바퀴를 회전시키는 단계: 연삭숫돌 지지 프레임과 축조립체에 장착된 모터 구동식 연삭 숫돌을 제공하고, 상기 연삭숫돌을 회전시키며, 철도 바퀴에 대하여 상기 연삭 숫돌을 축방향으로 이동시키는 단계: 및 상기 연삭숫돌이 철도바퀴를 연마하는 동안, 상기 철도바퀴 지지축 조립체를 중심으로 상기 철도 바퀴지지프레임을 진동시키는 단계: 를 포함함을 특징으로 철도바퀴 연마방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 철도 바퀴 지지프레임은 외측림과 플랜지부를 중심으로 상기 철도 바퀴를 접촉하고 지지하는 로울러 조립체를 포함하여 상기 철도 바퀴가 상기 중앙축을 중심으로 회전됨을 특징으로 철도바퀴 연마방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 철도 바퀴 지지축 조립체 주변의 상기 철도 바퀴지지 프레임은 상기 철도바퀴의 사전 설정 영역이 상기 연삭숫돌에 노출 되도록 제어됨을 특징으로 철도바퀴 연마방법.
20. 제17항에 있어서, 상기 철도 바퀴에 대한 상기 연삭숫돌의 축방향 이동은 연마되는 철도바퀴의 최종설계 구조에 대한 연삭숫돌용 모터의 시간대비 부하량과 실제 연마작동하는 연삭숫돌용 모터의 부하량을 비교하여 제어됨을 특징으로 하는 철도바퀴 연마방법.
21. 제17항에 있어서, 상기 연삭숫돌의 회전속도는 사전에 설정된 연삭숫돌의 외측면 속도비를 얻게 되는 무부하 상태에서 제어됨을 특징으로 하는 철도바퀴 연마방법.
22. 제17항에 있어서, 상기 철도 바퀴 지지프레임은 상기 철도 바퀴 연마개시 시점에서 상기 철도 바퀴 지지축 조립체를 중심으로 최초의 위치로 이동되고, 상기 연삭숫돌은 상기 연삭숫돌 지지프레임의 이동에 따라서, 상기 철도바퀴에 접촉하도록 이동되어 연마작업을 개시하며, 상기 철도바퀴는 사전에 설정된 철도바퀴 구조에 비교되어 상기 철도바퀴 지지프레임의 진동에 의해 제어되는 호형 구간(arc section)내에서 진동됨을 특징으로 하는 철도바퀴 연마방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 연삭숫돌 지지프레임의 이동은, 상기 연삭숫돌용 모터에 가해지는 실제 부하량과 연마되는 철도 바퀴의 설계구조에 대해 사전에 설정된 모터의 시간대비 부하량을 비교함으로서 제어됨을 특징으로 하는 철도바퀴 연마방법.