WO2017065338A1 - 레일 표면 연마장치 및 이를 이용한 레일 표면 연마방법 - Google Patents

레일 표면 연마장치 및 이를 이용한 레일 표면 연마방법 Download PDF

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WO2017065338A1
WO2017065338A1 PCT/KR2015/011305 KR2015011305W WO2017065338A1 WO 2017065338 A1 WO2017065338 A1 WO 2017065338A1 KR 2015011305 W KR2015011305 W KR 2015011305W WO 2017065338 A1 WO2017065338 A1 WO 2017065338A1
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WO
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rail
coupled
polishing apparatus
frame
horizontal
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/011305
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English (en)
French (fr)
Inventor
정우태
이수형
강윤석
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B31/00—Working rails, sleepers, baseplates, or the like, in or on the line; Machines, tools, or auxiliary devices specially designed therefor
    • E01B31/02—Working rail or other metal track components on the spot
    • E01B31/12—Removing metal from rails, rail joints, or baseplates, e.g. for deburring welds, reconditioning worn rails
    • E01B31/17—Removing metal from rails, rail joints, or baseplates, e.g. for deburring welds, reconditioning worn rails by grinding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/004—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding rails, T, I, H or other similar profiles

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for evenly polishing the surface of a rail at welds, joints, scratches, wear, damage or other irregularities of the rail.
  • the present invention relates to a rail surface polishing apparatus and method that can be transported by a worker and installed on a rail.
  • the rail surface can be polished while the top surface of the rail is inclined in accordance with the curved shape in the transverse direction, and the polishing is performed in a precise shape by performing polishing while measuring the degree of polishing of the rail surface.
  • the present invention also relates to a rail surface polishing apparatus having a versatility applicable to a buried rail, and a rail surface polishing method using the same.
  • the upper surface of the rail is curved in the transverse direction in the cross section (rail cross section) when the rail is cut and viewed directly in the longitudinal direction (the direction in which the rail is extended). For convenience, the upper surface of the rail having a curved shape in the transverse direction is referred to as a "cross section profile of the rail".
  • the abrasive stone is moved up and down only in the vertical direction, so that the abrasive stone is in horizontal contact with the surface of the rail.
  • the abrasive stone is in contact with the rail only in the form of a horizontal plane, there is a fundamental limitation that even when the irregular surface of the rail is polished, it cannot have the same cross-sectional profile as other parts of the rail.
  • the present invention was developed to overcome the above limitations of the prior art, an object of the present invention, the operator can easily carry a portable device for smoothly polishing the surface of the rail in the weld or other irregularities of the rail. It is configured so that it can be easily and quickly installed and used in the position of the rail which needs grinding
  • a rail surface polishing apparatus for polishing the surface of the rail, the frame coupled to the rail so that the rail surface polishing apparatus is installed on the rail;
  • a horizontal moving frame member extending in the horizontal direction and coupled to the frame to move in the longitudinal direction along the frame;
  • a lifting unit coupled to the horizontal frame member to move horizontally along the horizontal frame member;
  • a rotary driving unit coupled to ascend and descend in a vertical direction along the elevating unit, and at the bottom thereof, an abrasive stone is coupled to rotate and drive the abrasive stone;
  • the rotary driving part is coupled to the lifting lowering part so as to be rotatable from both the vertical direction to the horizontal direction, so that the portion of the upper surface of the rail having a curved gradient in the horizontal direction is rotated from the vertical direction to the abrasive stone by rotating the rotary driving part from the vertical direction.
  • a rail surface polishing apparatus is provided, wherein the rail surface is polished to polish the rail surface.
  • the rotary drive unit is provided with a rotary coupling plate
  • the elevating unit is provided with a mounting plate
  • the rotary coupling plate is rotatably coupled to the mounting plate
  • the rotating coupling plate is formed with a circular arc-shaped moving slot and one end of the coupling pin is fixed to the mounting plate is penetrated through the moving slot, the coupling pin is moved along the moving slot as the rotary drive unit rotates
  • the other end of the coupling pin is provided with a locking handle, and after the rotation driving unit is rotated in the horizontal direction, the locking handle may have a configuration to fix the state after the rotation of the rotation driving unit.
  • the rail fitting member fitted to the recess formed in the buried track rail may be further provided in the frame, in which case the rail fitting member may be configured as a cylindrical member extending in the longitudinal direction.
  • the grinding of the rail surface is progressed, the displacement sensor for measuring the vertical displacement generated as the position of the abrasive stone is lowered may be further provided, the frame is magnetized by the operation of the operating lever of the user magnetically to the rail It may be provided with a magnetic base attached by.
  • the frame may be provided with a carrying handle, which allows the user to move and install the rail surface polishing apparatus to a desired place.
  • the frame is coupled to the rail, the horizontal movable frame member extending in the horizontal direction and coupled to the frame to move in the longitudinal direction along the frame, the horizontal movable frame member It is coupled to the elevating portion is moved in the horizontal direction along the horizontal frame frame member, coupled to the elevating in the vertical direction along the elevating portion is coupled to the lower end is composed of a rotary driving unit for rotating the abrasive stone is coupled to the abrasive stone Polishing the rail surface using a rail surface polishing apparatus; After the rail surface grinding device is installed on the rail, the grinding wheel is rotated by the operation of the rotary driving unit to polish the surface of the rail by the abrasive stone, but the rotary driving unit is lowered in the vertical direction along the elevating part to impart perpendicular force to the abrasive stone.
  • the rotary driving part is coupled to the lifting lowering part so as to be rotatable from both the vertical direction to the horizontal direction, and the rotary driving part is rotated from the vertical direction to the transverse direction with respect to the curved portion in which the upper surface of the rail has a curved gradient in the horizontal direction.
  • a method for polishing a rail surface wherein the abrasive stone is inclined to polish the rail surface.
  • the surface of the rail can be polished while the grinding stone is automatically lowered to control the vertical force (abrasive force) to be constant, and the vertical displacement can be measured by a displacement sensor to accurately polish the rail to the desired level.
  • a very advantageous effect can be exerted.
  • the rotary drive portion can be rotated at the required angle on both sides in the transverse direction, the rail is in close contact with the upper surface of the rail in response to the upper surface of the rail having a curved gradient in the transverse direction. It can be polished to the curved surface shape of. Therefore, the excellent effect that can significantly improve the polishing quality of the rail is exhibited.
  • the present invention it is possible to stably install the rail surface polishing apparatus even in the embedded track rail by using the rail fitting member. Therefore, it has the advantage of having a very wide versatility that can be applied to various types of rails.
  • the desirable effect is achieved that the rail surface polishing apparatus can be moved and used conveniently.
  • the means for being fixed to the rail may be composed of a magnetic base (Magnetic Base) capable of switching the magnetic force (on / off of the magnetic force).
  • a magnetic base Magnetic Base
  • FIG. 1 and 2 are schematic perspective views showing different directions of looking at a rail surface polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, respectively.
  • FIG. 3 is a schematic lateral side view of the rail surface polishing apparatus of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 in the direction of arrow B of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic lateral side view of the rail surface polishing apparatus of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 as viewed in the direction of arrow C of FIG.
  • FIG. 5 and 6 are schematic exploded perspective views showing different directions of the disassembled configuration of the rail surface polishing apparatus of the present invention shown in FIG.
  • FIG 7 and 8 are schematic perspective views of the rail surface polishing apparatus of the present invention, respectively, showing different directions of extracting and viewing the frame.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of a frame in a state where a horizontal moving frame member is provided in the rail surface polishing apparatus of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view illustrating a state in which the horizontal frame member is moved in the longitudinal direction in the frame of FIG. 9.
  • Figure 11 is a schematic perspective view showing only the horizontal moving frame member in the lift unit coupled state in the rail surface polishing apparatus of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view illustrating a state where the elevating portion is moved laterally along the horizontal frame member in FIG. 11.
  • Figure 13 and Figure 14 is a schematic perspective view showing different views in the direction of extracting only the state in which the rotary driving unit is provided with the abrasive stone is coupled to the elevating unit in the rail surface polishing apparatus of the present invention, respectively.
  • 15 to 17 are schematic perspective views corresponding to FIG. 13 showing that the rail surface polishing apparatus of the present invention is installed and polished so that abrasive stones are closely disposed on the surface of the rail.
  • FIGS. 15 to 17 are schematic longitudinal front views, respectively, as viewed in the direction of arrow D in the states shown in FIGS. 15 to 17.
  • FIG. 1 and 2 are schematic perspective views showing different views of the rail surface polishing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, respectively.
  • FIG. 3 is a schematic lateral side view of the rail surface polishing apparatus 100 shown in FIGS. 1 and 2 as viewed in the direction of arrow B of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic lateral side view of the rail surface polishing apparatus 100 shown in FIGS. 1 and 2 as viewed in the direction of arrow C of FIG. 1.
  • 5 and 6 are schematic exploded perspective views showing different directions of looking at the disassembled configuration of the rail surface polishing apparatus 100 of the present invention shown in FIG. 1, respectively.
  • the rail surface polishing apparatus 100 includes a polishing stone 5 for polishing the surface of the rail 200 by rotation, a rotation driving unit 4 for rotating and driving the polishing stone 5, and the rotation driving unit.
  • Frame (2) is coupled to the rail 200, the elevating portion (3) for raising and lowering (4), and the elevating portion (3) is coupled and the rail surface polishing apparatus (100) is installed on the rail (200). It is configured to include.
  • FIG. 7 and FIG. 8 show schematic perspective views showing the frame 2 only in different directions. 7 and 8, the horizontal frame member 22 is omitted for convenience.
  • the frame 2 extends in the longitudinal direction and is spaced apart in the transverse direction so as to connect the pair of longitudinal frame members 28 and the transversely extending pair to connect the pair of longitudinal frame members 28.
  • the transverse frame member 27 may be provided.
  • the transverse frame members 27 may be arranged in parallel with each other at a distance in the longitudinal direction by making a pair.
  • the frame 2 is a member coupled to the rail 200 so that the rail surface polishing apparatus 100 is installed on the rail 200. Therefore, in the present invention, the magnetic base 25 firmly attached to the rail 200 may be provided in the frame 2 so as to faithfully perform this function.
  • the magnetic base 25 When the user places the rail surface polishing apparatus 100 on the rail 200, the magnetic base 25 is in close contact with the surface of the rail 200.
  • the magnetic base 25 When the user operates the operating lever 251 to activate the magnetic base 25 to be magnetized, the magnetic base 25 is firmly attached to the rail 200 by magnetic force.
  • the frame 2 is strongly coupled to the rail 200 by using the magnetic base 25, and thus the rail surface polishing apparatus 100 is stably fixed on the rail 200. In particular, when the magnetic base 25 is used, damage to the rail 200 may be effectively prevented when the rail surface polishing apparatus 100 is fixed to the rail 200.
  • two magnetic bases 25 are provided in the transverse frame member 27, respectively, but the position in which the magnetic bases 25 are provided may vary.
  • the user may operate the operating lever 251 to make the magnetic base 25 inactive to remove the magnetic force.
  • the frame 2 may further include a side contact portion 26 in close contact with the side of the rail 200.
  • Side contact portion 26 may be installed on the lower surface of the frame (2). When the frame 2 is placed on the rail 200, the side contact 26 is in close contact with the side of the rail 200.
  • the side surface contact portion 26 effectively prevents the rail surface polishing apparatus 100 from moving in the lateral direction while the rail surface polishing apparatus 100 is installed on the rail 200. Therefore, even if an unexpected lateral force acts on the rail surface polishing apparatus 100, the rail surface polishing apparatus 100 may be stably coupled to the rail 200.
  • the side contact portion 26 is preferably provided in plurality in the longitudinal direction.
  • the rail surface polishing apparatus 100 of the present invention may be applied to an embedded track rail having a recess 210 formed on an upper surface of the rail 200.
  • the frame 2 may be further provided with a rail fitting member 23.
  • the rail fitting member 23 may have a cylindrical shape extending in the longitudinal direction to be fitted into the recess 210 of the buried track rail.
  • the rail fitting members 23 may be provided in plural and may be installed at the front and rear of the frame 2 in the longitudinal direction, respectively.
  • the rail surface polishing apparatus 100 of the present invention is very stably and firmly and securely installed to the embedded track rail without any unstable state such as lateral movement or torsion. Be able to Therefore, the rail surface polishing apparatus 100 of the present invention can be very usefully used for the embedded track rail, and the rail surface polishing apparatus 100 of the present invention has excellent general versatility having a wide application range.
  • a cable carrier 29 having a predetermined width in the transverse direction so that various cables necessary for the operation of the rail surface polishing apparatus 100 can be arranged on the longitudinal frame member 28 of the frame 2. It may be further provided. Through the installation structure of the cable carrier 29, it becomes possible to arrange various cables in an orderly state without tangling.
  • the frame 2 may be provided with a carrying handle 21.
  • the carrying handle 21 When the carrying handle 21 is provided, the user can freely move / transport the rail surface polishing apparatus 100 of the present invention using the handle 21 to conveniently position it on the rail portion that needs to be polished.
  • a rail polishing apparatus is installed in a train vehicle, there is an inconvenience in that a large train vehicle must be operated even for the surface polishing of a local rail.
  • the carrying handle 21 is provided, the user can easily move and install the rail surface polishing apparatus 100 to a desired place. Therefore, it can be very conveniently used in the local place where the rail is polished without the operation of a large train vehicle.
  • the frame 2 may be provided with a linear driver for moving the horizontal frame member 22 in the longitudinal direction.
  • reference numeral 280 denotes a rotational drive shaft 280 provided in the linear driver by horizontally moving the frame member 22 in the longitudinal direction by power
  • reference numeral 281 denotes a rotational drive shaft 280 in order to rotate the drive.
  • a motor 281 provided.
  • a horizontal frame member 22 coupled to the longitudinal frame member 28 and moving in the longitudinal direction is coupled to the frame 2.
  • the longitudinal frame member 28 is provided with a linear driver including a rotation drive shaft 280 and a motor 281.
  • the linear driver including the rotation driving shaft 280 and the motor 281 described above is just one example of a configuration provided to move the horizontal frame member 22 in the longitudinal direction. Therefore, it is also possible to implement the longitudinal movement of the horizontal frame member 22 by other configurations.
  • the operator instead of the motor, the operator may manually rotate the rotary drive shaft 280 by operating a lever or the like.
  • the horizontal frame member 22 can be moved in the longitudinal direction.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of the frame 2 having the horizontal frame member 22 is provided
  • Figure 10 is a frame showing a state in which the horizontal frame member 22 is moved in the longitudinal direction ( A schematic perspective view of 2) is shown.
  • the dotted line shows the state before the horizontal frame member 22 moves.
  • the frame 2 is provided with a horizontal frame member 22 that moves in the longitudinal direction.
  • the horizontal frame member 22 is a member extending laterally to have a length equal to or greater than the width of the rail in the transverse direction.
  • the elevating unit 3 is coupled to the horizontal frame member 22, and the rotary driving unit 4 and the abrasive stone 5 are coupled to the elevating unit 3. Therefore, when the horizontal frame member 22 is coupled to the frame 2 and moved in the longitudinal direction, the abrasive stone 5 also moves in the longitudinal direction, thereby continuously polishing the surface of the rail.
  • the horizontal frame member 22 is a member extending in the horizontal direction as illustrated in the drawings, each end of the pair of longitudinal frame member 28 ) Is combined.
  • the horizontal frame 22 is movable in the longitudinal direction while the horizontal frame member 22 is coupled to the longitudinal frame member 28.
  • One of the pair of longitudinal frame members 28 may be provided with a linear driver including a rotation drive shaft 280 and a motor 281 for the longitudinal movement of the horizontal frame 22.
  • a linear driver including a rotation drive shaft 280 and a motor 281 for the longitudinal movement of the horizontal frame 22.
  • one end of the horizontal frame member 22 is coupled to the rotary drive shaft 280 and when the motor 281 is operated, the rotary drive shaft 280 is rotated while the horizontal frame frame member 22 is both ends of each It moves in the longitudinal direction while maintaining the state installed in the directional frame member 28.
  • the elevating portion 3 is coupled to the horizontal frame member 22 so as to be movable in the lateral direction. That is, the elevating portion 3 is installed to be coupled to the horizontal movable frame member 22, the elevating portion 3 is coupled to the horizontal movable frame member 22 in the horizontal direction along the horizontal movable frame member 22. It is movable.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing only the horizontal frame member 22 in a state where the lifting unit 3 is coupled, and in FIG. 12, the lifting unit 3 transverses along the horizontal frame unit 22.
  • a schematic perspective view of only the horizontally moving frame member 22 showing the state moved in the direction is shown. In FIG. 12, a dotted line shows a state before the horizontal frame member 22 moves.
  • the configuration in which the elevating portion 3 moves laterally along the horizontally moving frame member 22 may be configured in various ways.
  • the horizontal moving frame member 22 is provided with a lateral moving shaft 220
  • the elevating portion 3 has a configuration coupled to the horizontal moving shaft 220.
  • the elevating part 3 is coupled to the rotary driving part 4 provided with the abrasive stone 5, and thus the elevating part 3 moves laterally along the horizontal moving frame member 22, thereby polishing the abrasive stone 5.
  • the transverse position of is changed.
  • the transverse movement shaft 220 may be rotated by a power such as a motor, but the horizontal portion of the elevating portion 3 It is preferable to comprise so that a direction movement can be adjusted finely little by little. That is, as in the above-described embodiment, the user may manually configure the moving shaft adjusting lever 221 to control the rotation of the horizontal moving shaft 220 as precisely as necessary.
  • the user can adjust very finely and precisely to the required level so that the grinding operation is performed in accordance with the curved rail cross-sectional profile.
  • FIG. 13 and FIG. 14 are schematic perspective views showing different directions in which only the rotary driving unit 4 having the abrasive stone 5 is coupled to the elevating unit 3 is viewed.
  • the lower end of the rotary drive unit 4 is provided with abrasive stone 5, the rotary drive unit 4 is coupled to the elevating unit (3) to move up and down in the vertical direction along the elevating unit (3) It is.
  • the rotary drive unit 4 is provided with a rotating motor to rotate the abrasive stone (5).
  • the abrasive stone 5 rotates while being in contact with the surface of the rail to polish the surface of the rail.
  • the elevating portion 3 is a member extending in the vertical direction.
  • the elevating unit 3 is coupled to the rotary driving unit 4 to ascend and descend in the vertical direction as necessary along the elevating unit 3.
  • the vertical rotation shaft 31 is installed at the elevating portion 3, and the vertical rotation shaft 31 is rotated by a driving device such as a motor while the rotation driving unit 4 is coupled to the vertical rotation shaft 31.
  • the rotary driving unit 4 is coupled to the elevating unit 3, the up and down in the vertical direction along the elevating unit (3).
  • the configuration of vertically moving along the elevating portion 3 in the state in which the rotation driving unit 4 is coupled to the elevating portion 3 is not limited thereto and may be variously modified.
  • the rotary drive unit 4 Since the rotary drive unit 4 is coupled to the elevating unit 3 to ascend and descend in the vertical direction, the rotary drive unit 4 descends and the abrasive stone 5 adheres to the rail surface with a vertical force (abrasion force) suitable for polishing the rail surface. The polishing proceeds.
  • the rotary driving unit 4 is coupled to the rotary driving unit 4 and the elevating unit 3 such that the rotary driving unit 4 can rotate only within a desired range at a predetermined angle on both sides of the transverse direction. It is provided. 13 and 14, the rotary drive unit 4 is provided with a rotary coupling plate 40 and the elevating unit 3 is provided with a mounting plate 30. Therefore, the rotary coupling plate 40 is rotatably coupled in a state of being in close contact with the mounting plate 30 so that the rotary driving unit 4 is coupled to the lifting unit 3.
  • the coupling shaft is provided between the rotary driving unit 4 and the lifting unit 3, so that the rotary driving unit 4 can rotate about the coupling shaft.
  • the rotary coupling plate 40 is formed with an arc-shaped moving slot 41.
  • the coupling pin 42 penetrates the moving slot 41.
  • One end of the coupling pin 42 is fixed to the mounting plate 30.
  • the other end of the coupling pin 42 is provided with a locking handle 44.
  • the rotary driving unit 40 is in close contact with the mounting plate 30 and the locking knob 44 is released in a state where the coupling pin 42 penetrates the movable slot 41.
  • the locking handle 44 may be of a pressing type. That is, when the non-rotational state of the rotary drive unit 4, that is, the locked state, the locking knob 44 strongly adheres the rotary coupling plate 40 to the mounting plate 30, and conversely, the rotary drive unit 4 When the rotatable state, that is, the release state, the locking handle 44 may be configured so as not to push the rotary coupling plate 40 to the mounting plate 30 anymore.
  • the stopper member In the locked state of the locking handle 44, the stopper member is fitted to the movement slot 41 to prohibit the movement in the movement slot 41 of the coupling pin 42.
  • the stopper member In the unlocked state of the locking handle 44, the stopper member is no longer fitted into the movable slot 41, so that the coupling pin 42 can move freely along the movable slot 41.
  • FIGS. 15 to 17 are schematic perspective views corresponding to FIG. 13 showing that the abrasive stones 5 are closely arranged and polished on the surface of the rail 200, respectively, and FIGS. 18 to 20 are FIGS.
  • a schematic longitudinal front view is shown in the direction shown by the arrow D in the state shown in FIG. 17.
  • the rotary driving unit 4 is coupled to the elevating unit 3 so as to be rotated to both sides in the lateral direction, as illustrated in FIGS.
  • the rail For the portion where the upper surface of the 200 has a curved gradient in the transverse direction, the rotary drive part 4 is rotated in the transverse direction from the vertical direction to make the abrasive stone 5 incline, whereby the abrasive stone 5 is a rail.
  • the curved gradient of the upper surface to be in close contact with the upper surface of the rail can be polished to the curved surface of the rail.
  • the rail surface polishing apparatus 100 may be provided with a displacement sensor 8.
  • the displacement sensor 8 may be provided in the lifting unit 3.
  • the abrasive stone 5 is automatically lowered while receiving a predetermined vertical force to polish the surface of the rail.
  • the vertical displacement measured by the displacement sensor 8 is increased accordingly.
  • the vertical displacement measured by the displacement sensor 8 reaches a preset value, it is determined that sufficient polishing has been performed and the polishing position is changed accordingly.
  • the abrasive stone 5 is rotated by operating the rotary drive unit 4 to rotate the abrasive stone 5.
  • the rotary drive unit 4 is lowered in the vertical direction along the elevating section (3) to give an appropriate vertical force to the abrasive stone (5).
  • the vertical displacement generated as the position of the abrasive stone 5 is lowered is measured by the displacement sensor 8, precise control is performed to achieve proper grinding.
  • the surface of the rail can be polished while the abrasive stone 5 is automatically lowered to control the vertical force (abrasive force) to be kept constant.
  • the vertical force abrasive force
  • by measuring the vertical displacement with the displacement sensor 8 it is possible to precisely polish the rail to the desired degree.
  • the top surface of the rail corresponds to a curved shape in the lateral direction.
  • polishing quality of a rail significantly is exhibited.
  • the rail surface polishing apparatus 100 of the present invention may be provided with a rail fitting member 23.
  • the rail surface polishing apparatus 100 is stably stabilized even in a buried track rail.
  • the fixed installation has the advantage of having a very wide versatility that can be applied to various types of rails.
  • the rail surface polishing apparatus 100 of the present invention may be provided with a carrying handle 21. In this case, it is preferable to move the rail surface polishing apparatus 100 of the present invention to a desired place and conveniently use it. Exerted. Rail surface polishing apparatus 100 of the present invention is installed by using a magnetic base, there is an advantage that can prevent the damage to the rail surface during the installation process.

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Abstract

본 발명은 작업자가 이송하여 사용할 수 있으며, 레일의 곡선진 형상에 따라 연마석이 기울어지면서 레일 표면을 연마할 수 있고, 레일 표면의 연마정도를 측정하면서 연마를 수행할 수 있으며, 매립형 궤도레일에도 적용할 수 있는 레일 표면 연마장치 및 이를 이용한 레일 표면 연마방법에 관한 것이다.

Description

레일 표면 연마장치 및 이를 이용한 레일 표면 연마방법
본 발명은 레일의 용접부, 연결부, 찰상부, 마모부, 손상부 또는 기타 불규칙한 부분에서 레일의 표면을 고르게 연마하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 작업자가 휴대용으로 이송하여 레일에 설치 사용할 수 있는 레일 표면 연마장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 레일의 횡단면에서 레일의 상면이 횡방향으로 곡선진 형상에 따라 연마석이 기울어지면서 연마할 수 있고, 레일 표면의 연마정도를 측정하면서 연마를 수행하여 정밀한 형상으로의 연마가 가능한 레일 표면 연마장치 및 레일 표면 연마방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 매립형 궤도레일(Grooved Rail)에도 적용할 수 있는 범용성을 가지는 레일 표면 연마장치 및 이를 이용한 레일 표면 연마방법에 관한 것이다.
레일을 종방향으로 용접 연결하게 되면 용접부가 생기게 되는데, 이러한 용접부에서는 레일의 표면이 울퉁불퉁하거나 불규칙하게 되므로 연마에 의해 레일의 표면을 고르게 만들어야 한다. 용접부 이외에도 레일의 연결부, 찰상부, 마모부, 표면 손상부 등과 같이 레일의 고르지 못한 표면을 연마할 필요가 있다. 그런데 레일의 표면을 연마함에 있어서는, 레일이 원래 가지고 있던 횡단면에서의 표면 형상과 동일하게 되도록 연마하는 것이 매우 중요하다. 레일을 절단하여 종방향(레일이 길게 연장되는 방향)으로 바로 보았을 때의 단면(레일 횡단면)에서 레일의 상면은 횡방향으로 가면서 곡선을 이루고 있다. 편의상 레일의 상면이 횡방향으로 곡선진 형상을 가지는 것을 "레일의 횡단면 프로파일(profile)"이라고 기재한다.
종래 기술에서는 연마석이 단지 상,하 방향으로 연직하게만 승하강하게 되므로, 연마석이 레일의 표면과 수평하게 접촉하게 된다. 연마석이 레일과 수평면의 형태로만 접촉하는 경우, 레일의 불규칙한 면을 연마하더라도 레일의 타부분과 동일한 횡단면 프로파일을 가질 수 없게 되는 근본적인 한계가 있다.
또한 종래 기술에서는 연마장치가 레일을 따라 주행하는 대차 내지 열차 차량에 설치되어 있으므로, 레일의 연마가 필요한 국부적인 장소에 신속하게 설치하여 이용하는데 많은 불편함이 존재하였다. 종래 기술의 경우, 레일 표면의 연마정도를 작업자의 숙련도 내지 작업자의 육안 관찰에만 의존하고 있으므로, 정밀한 연마가 어렵다는 한계도 가지고 있다.
레일이 궤도 슬래브에 매립된 형태의 매립형 궤도레일의 경우에도, 레일의 용접부 등을 연마해야 할 경우가 발생하는데, 종래 기술의 연마장치는 매립형 궤도레일에 사용하기 적합하지 않다는 한계가 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, 레일의 용접부 또는 기타 불규칙한 부분에서 레일의 표면을 고르게 연마하기 위한 연마장치를 작업자가 손쉽게 휴대용으로 이송할 수 있도록 구성하여, 연마가 필요한 레일의 위치에 간편하고 신속하게 설치하여 사용할 수 있도록 하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은, 연마석이 기울어지면서 연마 작업이 이루어질 수 있게 함으로써 곡선의 레일 횡단면 프로파일(profile)에 부합되는 연마가 가능하게 되도록 하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 레일 표면의 연마정도를 실시간으로 측정하면서 연마가 수행될 수 있도록 하여, 정밀한 형상으로의 연마가 가능하게 되도록 하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 연마장치가 매립형 궤도레일(Grooved Rail)에도 적용할 수 있는 범용성을 가지도록 하는 것이다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 레일의 표면을 연마하는 레일 표면 연마장치로서, 레일 표면 연마장치가 레일에 설치되도록 레일에 결합되는 프레임; 횡방향으로 연장되어 있으며 프레임에 결합되어 프레임을 따라 종방향으로 이동하게 되는 수평이동 프레임부재; 상기 수평이동 프레임부재에 결합되어 수평이동 프레임부재를 따라 횡방향으로 이동하게 되는 승하강부; 및 상기 승하강부를 따라 연직방향으로 승하강하도록 결합되어 있고, 하단에는 연마석이 결합되어 있어서 연마석을 회전 구동시키는 회전구동부를 포함하여 구성되며; 상기 회전구동부는 연직방향으로부터 횡방향 양측으로 회전가능하게 승하강부에 결합되어 있어서, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 부분에 대해서는 회전구동부를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시켜서 연마석이 기울어지게 만들어서 레일 표면을 연마하게 되는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치가 제공된다.
이러한 본 발명에 있어서, 회전구동부에는 회전결합판이 구비되어 있고, 승하강부에는 설치판이 구비되어 있어서, 회전결합판이 설치판에 밀착된 상태로 회전가능하게 결합되며; 회전결합판에는 원호 형태의 이동슬롯이 형성되어 있으며 일단이 설치판에 고정되어 있는 결합핀이 이동슬롯에 관통되어 있어서, 회전구동부가 회전함에 따라 결합핀이 이동슬롯을 따라 움직이게 되며; 결합핀의 타단에는 잠금 손잡이가 구비되어 있어서, 회전구동부가 횡방향으로 회전된 후에는 잠금 손잡이가 회전구동부의 회전 후 상태를 고정시키는 구성을 가질 수 있다.
더 나아가, 본 발명에서 매립형 궤도레일에 형성된 오목부에 끼워지는 레일 끼움부재가 프레임에 더 구비될 수 있으며, 이 경우 레일 끼움부재는 종방향으로 연장된 원통형 부재로 구성될 수 있다.
또한 본 발명에 있어서, 레일 표면의 연마가 진행되어 연마석의 위치가 하강함에 따라 발생하는 연직변위를 측정하는 변위센서가 더 구비될 수 있으며, 프레임에는 사용자의 작동레버 작동에 의해 자화되어 레일에 자력의 의해 부착되는 마그네틱 베이스가 구비될 수도 있다. 본 발명에서 프레임에는, 사용자가 레일 표면 연마장치를 원하는 장소로 이동시켜 설치할 수 있도록 하는, 운반용 손잡이가 구비될 수도 있다.
본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위한 또다른 수단으로서, 레일에 결합되는 프레임, 횡방향으로 연장되어 있으며 프레임에 결합되어 프레임을 따라 종방향으로 이동하게 되는 수평이동 프레임부재, 상기 수평이동 프레임부재에 결합되어 수평이동 프레임부재를 따라 횡방향으로 이동하게 되는 승하강부, 상기 승하강부를 따라 연직방향으로 승하강하도록 결합되어 있고 하단에는 연마석이 결합되어 있어서 연마석을 회전 구동시키는 회전구동부를 포함하여 구성되는 레일 표면 연마장치를 이용하여 레일 표면을 연마하는데; 레일 표면 연마장치를 레일에 결합 설치한 후, 회전구동부의 작동에 의해 연마석을 회전시켜 연마석에 의해 레일의 표면을 연마하되, 회전구동부가 승하강부를 따라 연직방향으로 하강하면서 연마석에 수직력을 부여하게 되고; 수평이동 프레임부재를 따라 승하강부를 횡방향으로 이동시키면서 레일 표면을 연마하며; 수평이동 프레임부재를 종방향으로 이동시키면서 레일 표면을 연마하고; 상기 회전구동부는 연직방향으로부터 횡방향 양측으로 회전가능하게 승하강부에 결합되어 있어서, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 곡선 부분에 대해서는 회전구동부를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시켜서 연마석이 기울어지게 만들어서 레일 표면을 연마하게 되는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마방법이 제공된다.
본 발명의 레일 표면 연마장치에서는 연마석을 자동으로 하강시켜서 수직력(연마력)을 일정하게 유지하도록 제어하면서 레일의 표면을 연마할 수 있으며, 변위센서로 연직변위를 측정하여 레일을 원하는 정도로 정밀하게 연마할 수 있게 되는 매우 유리한 작용효과가 발휘된다.
본 발명의 레일 표면 연마장치에서는 회전구동부를 횡방향의 양측으로 필요한 각도로 회전시킬 수 있으므로, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 것에 대응하여 연마석을 레일의 상면에 밀착시켜서 레일의 곡선형 곡면 형태로 연마시킬 수 있게 된다. 따라서 레일의 연마 품질을 크게 향상시킬 수 있게 되는 우수한 작용효과가 발휘된다.
본 발명에서는 레일 끼움부재를 이용하여 매립형 궤도레일에도 레일 표면 연마장치를 안정적으로 고정 설치할 수 있게 된다. 따라서 다양한 형식의 레일에도 적용할 수 있게 되는 매우 넓은 범용성을 가진다는 장점을 가진다.
본 발명에서, 운반용 손잡이가 구비되면 레일 표면 연마장치를 원하는 장소에 이동시켜 편리하게 사용할 수 있게 되는 바람직한 작용효과가 발휘된다.
본 발명에서 레일에 고정 설치되기 위한 수단은, 자력전환(자력의 on/off)이 가능한 마그네틱 베이스(Magnetic Base)로 구성될 수 있다. 이 경우 레일 표면 연마장치를 레일에 설치하는 과정에서 레일 표면에 손상이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 표면 연마장치를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 레일 표면 연마장치를 도 1의 화살표 B 방향으로 바라본 개략적인 횡측면도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 레일 표면 연마장치를 도 1의 화살표 C 방향으로 바라본 개략적인 횡측면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 도 1에 도시된 본 발명의 레일 표면 연마장치의 분해된 구성을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 레일 표면 연마장치에서 프레임을 발췌하여 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도이다.
도 9는 본 발명의 레일 표면 연마장치에서 수평이동 프레임부재가 구비된 상태의 프레임에 대한 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9의 프레임에서 수평이동 프레임부재가 종방향으로 이동된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 11은 본 발명의 레일 표면 연마장치에서 승하강부가 결합되어 있는 상태의 수평이동 프레임부재만을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 12는 도 11에서 승하강부가 수평이동 프레임부재를 따라 횡방향으로 이동된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 13 및 도 14는 각각 본 발명의 레일 표면 연마장치에서 연마석이 구비되어 있는 회전구동부가 승하강부에 결합되어 있는 상태만을 발췌하여 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 15 내지 도 17은 각각 레일의 표면에 연마석이 밀착 배치되도록 본 발명의 레일 표면 연마장치가 설치되어 연마하게 되는 것을 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 18 내지 도 20은 각각 도 15 내지 도 17에 도시된 상태를 화살표 D 방향으로 바라본 개략적인 종방향 정면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 본 명세서에서는 종방향으로 열차가 주행하여 나아가는 방향을 "전방"이라고 하고, 이와 반대되는 방향을 "후방"이라고 한다. 또한 본 명세서에서 "종방향"은 레일이 길게 연장되는 방향을 의미하며, "횡방향" 또는 횡단면이라고 기재할 때의 "횡"이라는 단어는 종방향에 수평하게 직교하는 방향을 의미한다.
도 1 및 도 2에는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 표면 연마장치(100)를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 1 및 도 2에 도시된 레일 표면 연마장치(100)를 도 1의 화살표 B 방향으로 바라본 개략적인 횡측면도가 도시되어 있다. 도 4에는 도 1 및 도 2에 도시된 레일 표면 연마장치(100)를 도 1의 화살표 C 방향으로 바라본 개략적인 횡측면도가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에는 각각 도 1에 도시된 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)의 분해된 구성을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다. 본 명세서에 첨부된 도면에 표시된 화살표 A는 종방향의 전방을 나타낸다.
본 발명에 따른 레일 표면 연마장치(100)는, 회전에 의해 레일(200)의 표면을 연마하는 연마석(5)과, 상기 연마석(5)을 회전 구동시키는 회전구동부(4)와, 상기 회전구동부(4)를 승하강시키는 승하강부(3)와, 상기 승하강부(3)가 결합되어 있으며 레일 표면 연마장치(100)가 레일(200)에 설치되도록 레일(200)에 결합되는 프레임(2)을 포함하여 구성된다.
우선 프레임(2)의 구성을 구체적으로 설명한다. 도 7 및 도 8에는 각각 프레임(2)만을 발췌하여 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 7 및 도 8에서는 편의상 수평이동 프레임부재(22)는 생략하였다.
프레임(2)에는 종방향으로 연장되며 횡방향으로 간격을 두고 나라하게 배치된 한 쌍의 종방향 프레임부재(28)와, 횡방향으로 연장되어 한 쌍의 종방향 프레임부재(28)를 연결하는 횡방향 프레임부재(27)가 구비될 수 있다. 횡방향 프레임부재(27)은 2개가 한 쌍을 이루어서 종방향으로 간격을 두고 서로 나란하게 배치될 수 있다.
프레임(2)은 레일 표면 연마장치(100)가 레일(200)에 설치되도록 레일(200)에 결합되는 부재이다. 따라서 본 발명에서는 이러한 기능에 충실하도록 레일(200)에 견고하게 부착되는 마그네틱 베이스(25)가 프레임(2)에 구비될 수 있다. 사용자가 레일 표면 연마장치(100)를 레일(200) 위에 놓으면 마그네틱 베이스(25)가 레일(200)의 표면에 밀착된다. 사용자가 작동레버(251)을 작동하여 마그네틱 베이스(25)를 활성화시켜서 자화되도록 하면 자력에 의해 마그네틱 베이스(25)가 레일(200)에 견고하게 부착된다. 마그네틱 베이스(25)를 이용하여 프레임(2)이 레일(200)에 강하게 결합되고, 그에 따라 레일 표면 연마장치(100)가 레일(200) 위에 안정적으로 고정 설치된다. 특히, 마그네틱 베이스(25)를 이용하면 레일 표면 연마장치(100)를 레일(200)에 고정 설치함에 있어서 레일(200)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도면에 도시된 실시예의 경우, 2개의 마그네틱 베이스(25)가 각각 횡방향 프레임부재(27)에 구비되어 있지만 마그네틱 베이스(25)가 구비되는 위치는 변화될 수 있다. 레일 연마가 완료되어 레일 표면 연마장치(100)를 레일로부터 분리하거나 또는 이동시켜야 할 경우, 사용자는 작동레버(251)를 조작하여 마그네틱 베이스(25)를 비활성화상태로 만들어서 자력을 제거하면 된다.
본 발명에서 프레임(2)에는 레일(200)의 측면에 밀착되는 측면밀착부(26)가 더 구비될 수 있다. 측면밀착부(26)는 프레임(2)의 하면에 설치될 수 있다. 프레임(2)이 레일(200) 위에 놓였을 때, 측면밀착부(26)는 레일(200)의 측면에 밀착된다. 레일 표면 연마장치(100)가 레일(200)에 설치된 상태에서 레일 표면 연마장치(100)가 횡방향으로 움직이는 것을 측면밀착부(26)가 효과적으로 방지하게 된다. 따라서 예상하지 못한 횡력이 레일 표면 연마장치(100)에 작용하더라도 레일 표면 연마장치(100)는 안정적으로 레일(200)에 결합 설치된 상태를 유지할 수 있게 된다. 측면밀착부(26)는 종방향으로 복수개 구비되는 것이 바람직하다.
도면에 예시된 것처럼 레일(200)의 상면에 오목부(210)가 형성되어 있는 매립형 궤도레일에 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)를 적용할 수도 있다. 이 경우를 위하여, 프레임(2)에는 레일 끼움부재(23)가 더 구비될 수도 있다. 레일 끼움부재(23)는 매립형 궤도레일의 오목부(210)에 끼워질 수 있도록 종방향으로 연장된 원기둥 형상을 가질 수 있다. 레일 끼움부재(23)는 복수개로 구비되어 종방향으로 프레임(2)의 전후방에 각각 설치될 수 있다. 레일 끼움부재(23)가 프레임(2)에 구비된 경우, 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)를 횡방향 이동이나 비틀림 등의 불안정한 상태 없이 매립형 궤도레일에도 매우 안정적으로 그리고 견고하고 안전하게 고정 설치할 수 있게 되다. 따라서 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)를 매립형 궤도레일에 대해서도 매우 유용하게 사용할 수 있게 되며, 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)는 넓은 적용범위를 가지는 우수한 범용성을 가지게 된다.
본 발명에서는 횡방향으로 소정 폭을 가지고 있어서 레일 표면 연마장치(100)의 작동에 필요한 각종 케이블을 정리하여 올려놓을 수 있는 케이블 케리어(29)가 프레임(2)의 종방향 프레임부재(28)에 더 구비될 수 있다. 케이블 케리어(29)의 설치 구성을 통해서 각종 케이블을 엉키지 않고 정돈된 상태로 배치할 수 있게 된다.
본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에서, 프레임(2)에는 운반용 손잡이(21)가 구비될 수 있다. 운반용 손잡이(21)가 구비되어 있는 경우, 사용자는 손잡이(21)를 이용하여 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)를 자유롭게 이동/운반하여 연마가 필요한 레일 부분에 편리하게 위치시킬 수 있다. 종래 기술에서는 레일 연마장치가 열차 차량에 설치되어 있으므로, 국부적인 레일의 표면 연마를 위해서도 대형의 열차 차량을 운행해야만 하는 불편함이 있었다. 그러나 운반용 손잡이(21)가 구비되어 있으면, 사용자가 레일 표면 연마장치(100)를 원하는 장소에 쉽게 이동시켜 설치하여 사용할 수 있게 된다. 따라서 대형의 열차 차량의 운행 없이도 레일의 연마가 필요한 국부적인 장소에 매우 편리하게 사용할 수 있게 된다.
본 발명에서 프레임(2)에는 수평이동 프레임부재(22)를 종방향으로 이동시키기 위한 선형 구동기가 구비될 수 있다. 도 7에서 도면부호 280은 수평이동 프레임부재(22)를 동력에 의해 종방향으로 이동시키기 하여 선형 구동기에 구비되는 회전구동축(280)이고, 도면부호 281은 회전구동축(280)을 회전구동시키기 위하여 구비되는 모터(281)이다. 프레임(2)에는, 종방향 프레임부재(28)에 결합 설치되어 종방향으로 이동하는 수평이동 프레임부재(22)가 결합 설치된다. 종방향 프레임부재(28)에는 회전구동축(280)과 모터(281)를 포함하는 선형 구동기가 구비된다. 도면에 예시된 것처럼 수평이동 프레임부재(22)의 일단이 회전구동축(280)에 결합된 상태에서 모터(281)가 작동하게 되면 회전구동축(280)이 회전하게 되고 그에 따라 수평이동 프레임부재(22)가 종방향으로 이동하게 된다. 수평이동 프레임부재(22)가 프레임(2)에 구비된 선형 구동기에 의해 종방향으로 이동하는 경우, 이를 통해서 연마석(5)을 원하는 속도로 그리고 필요한 경우 일정한 속도로 종방향으로 이동시키면서 연속적으로 레일 표면에 대한 연마작업을 수행할 수 있게 된다. 따라서 연마작업의 효율성이 크게 향상된다.
그런데 위에서 설명한 회전구동축(280)과 모터(281)로 이루어진 선형 구동기는 수평이동 프레임부재(22)를 종방향으로 이동시키기 위하여 구비되는 구성의 일예일 뿐이다. 따라서 기타 다른 구성에 의해서 수평이동 프레임부재(22)의 종방향 이동을 구현할 수도 있다. 예를 들어 선형 구동기에서 모터 대신에 작업자가 레버 등을 조작하여 수동으로 회전구동축(280)을 회전시킬 수도 있는 것이다. 기타 다양한 형태로 수평이동 프레임부재(22)를 종방향으로 이동시킬 수 있다.
도 9에는 수평이동 프레임부재(22)가 구비된 상태의 프레임(2)에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 10에는 수평이동 프레임부재(22)가 종방향으로 이동된 상태를 보여주는 프레임(2)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 10에서 점선은 수평이동 프레임부재(22)가 이동하기 전의 상태를 보여준다.
프레임(2)에는 종방향으로 이동하는 수평이동 프레임부재(22)가 구비된다. 수평이동 프레임부재(22)는 레일의 횡방향 폭 이상의 길이를 가지도록 횡방향으로 연장된 부재이다. 수평이동 프레임부재(22)에는 승하강부(3)가 결합되고, 승하강부(3)에는 회전구동부(4)와 연마석(5)이 결합된다. 따라서 수평이동 프레임부재(22)가 프레임(2)에 결합되어 종방향으로 이동하게 되면, 그에 따라 연마석(5)도 종방향으로 이동하면서 연속적으로 레일 표면에 대한 연마작업을 수행하게 된다.
수평이동 프레임부재(22)의 구성과 설치 구조를 구체적으로 살펴보면, 도면에 예시된 것처럼 수평이동 프레임부재(22)는 횡방향으로 연장된 부재로서 그 양단이 각각 한 쌍의 종방향 프레임부재(28)에 결합된다. 수평이동 프레임부재(22)가 종방향 프레임부재(28)에 결합된 상태에서 수평이동 프레임(22)은 종방향으로 이동가능하게 된다.
수평이동 프레임(22)의 종방향 이동을 위하여 한 쌍의 종방향 프레임부재(28) 중의 하나에는 회전구동축(280)와 모터(281)를 포함하는 선형 구동기가 구비될 수 있다. 이 경우, 수평이동 프레임부재(22)의 일단은 회전구동축(280)과 결합되고 모터(281)가 작동하게 되면 회전구동축(280)이 회전하면서 수평이동 프레임부재(22)는 그 양단이 각각 종방향 프레임부재(28)에 설치된 상태를 유지하면서 종방향으로 이동하게 된다.
수평이동 프레임부재(22)에는 승하강부(3)가 횡방향으로 이동가능하도록 결합된다. 즉, 승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)에 결합 설치되는데, 승하강부(3)는 수평이동 프레임부재(22)에 결합된 상태로 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동가능한 것이다. 도 11에는 승하강부(3)가 결합되어 있는 상태의 수평이동 프레임부재(22)만을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 12에는 승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)를 따라 횡방향으로 이동된 상태를 보여주는 수평이동 프레임부재(22)만의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 12에서 점선은 수평이동 프레임부재(22)가 이동하기 전의 상태를 보여준다.
승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동하게 하는 구성은 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 그러나 도면에 도시된 실시예에서는, 수평이동 프레임부재(22)에 횡방향 이동축(220)이 구비되어 있고, 승하강부(3)는 횡방향 이동축(220)과 결합되어 있는 구성을 가진다. 사용자가 이동축 조절레버(221)를 조작하여 횡방향 이동축(220)을 회전시키면 그에 따라 승하강부(3)는 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동하게 된다. 승하강부(3)에는 연마석(5)이 구비되어 있는 회전구동부(4)가 결합되는데, 이와 같이 승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동함으로써, 연마석(5)의 횡방향 위치가 변하게 된다.
승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동하도록 함에 있어서, 모터 등의 동력에 의해 횡방향 이동축(220)이 회전되도록 할 수도 있지만, 승하강부(3)의 횡방향 이동을 조금씩 미세하게 조정할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 위에서 설명한 실시예와 같이 사용자가 이동축 조절레버(221)를 수동으로 조작하여 횡방향 이동축(220)의 회전을 필요한 만큼 정밀 제어할 수 있도록 구성할 수 있는 것이다. 특히, 승하강부(3)가 수평이동 프레임부재(22)을 따라 횡방향으로 이동하게 하는 구성으로서, 위에서 예시한 횡방향 이동축(220)과 이동축 조절레버(221)를 이용하는 경우, 사용자가 곡선의 레일 횡단면 프로파일(profile)에 부합되는 연마작업이 이루어지도록 연마석(5)의 위치를 필요한 정도로 매우 미세하고 정밀하게 조절할 수 있게 된다.
본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에 있어서 승하강부(3)에는 연마석(5)이 구비되어 있는 회전구동부(4)가 결합된다. 도 13 및 도 14에는 각각 연마석(5)이 구비되어 있는 회전구동부(4)가 승하강부(3)에 결합되어 있는 상태만을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
도면에 예시된 것처럼, 회전구동부(4)의 하단에는 연마석(5)이 설치되어 있고, 회전구동부(4)는 승하강부(3)을 따라 연직방향으로 승하강할 수 있도록 승하강부(3)에 결합되어 있다. 회전구동부(4)에는 회전모터가 구비되어 연마석(5)을 회전시키게 된다. 연마석(5)은 레일의 표면에 접한 상태에서 회전하면서 레일의 표면을 연마하게 된다.
승하강부(3)는 연직방향으로 연장되어 있는 부재이다. 승하강부(3)에는 회전구동부(4)가 결합되어 승하강부(3)를 따라 필요한 만큼 연직방향으로 승하강하게 된다. 도면에 예시된 것처럼 승하강부(3)에 연직회전축(31)을 설치하고, 회전구동부(4)가 연직회전축(31)에 결합된 상태에서 모터 등의 구동장치에 의해 연직회전축(31)을 회전시킴에 따라 회전구동부(4)가 승하강부(3)에 결합된 상태로 승하강부(3)를 따라 연직방향으로 상하강하게 된다. 그러나 회전구동부(4)를 승하강부(3)에 결합된 상태로 승하강부(3)를 따라 연직방향으로 상하강시키는 구성은 이에 한정되지 않으며 다양하게 변형 실시할 수 있다.
회전구동부(4)가 연직방향으로 승하강하도록 승하강부(3)에 결합되어 있으므로, 회전구동부(4)가 하강하면서 연마석(5)이 레일 표면의 연마에 적절한 수직력(연마력)으로 레일 표면에 밀착하여 연마가 진행된다.
본 발명에 따른 레일 표면 연마장치(100)에는, 회전구동부(4)가 횡방향의 양측으로 소정 각도로 원하는 범위 내에서만 회전할 수 있도록 하는 회전구동부(4)와 승하강부(3)의 결합구성이 구비되어 있다. 도 13 및 도 14에 도시된 것처럼, 회전구동부(4)에는 회전결합판(40)이 구비되어 있고 승하강부(3)에는 설치판(30)이 구비되어 있다. 따라서 회전결합판(40)이 설치판(30)에 밀착된 상태로 회전가능하게 결합됨으로써 회전구동부(4)가 승하강부(3)에 결합 설치된다. 도면에는 표현되어 있지 않지만, 결합축이 회전구동부(4)와 승하강부(3) 간에 구비되어 있어서, 회전구동부(4)는 결합축을 중심으로 하여 회전할 수 있다.
회전구동부(4)가 연직방향으로부터 횡방향의 소정각도로 회전함에 있어서, 그 회전범위를 필요한 정도로 제한하기 위하여, 그리고 회전구동부(4)가 회전되어 있는 상태를 고정하여 유지시키기 위하여 다음과 같은 구성을 구비할 수 있다. 도면에 예시된 실시예에서, 회전결합판(40)에는 원호 형태의 이동슬롯(41)이 형성되어 있다. 이동슬롯(41)에는 결합핀(42)이 관통되어 있다. 결합핀(42)의 일단은 설치판(30)에 고정되어 있다. 결합핀(42)의 타단에는 잠금 손잡이(44)가 구비되어 있다. 회전결합판(40)이 설치판(30)에 밀착되고 이동슬롯(41)에 결합핀(42)이 관통된 상태에서 잠금 손잡이(44)를 해제 상태에 놓은 상태에서 결합축을 중심으로 회전구동부(4)를 횡방향으로 필요한 각도로 회전시키게 되면 결합핀(42)은 이동슬롯(41)을 따라 이동하게 된다. 회전구동부(4)가 원하는 각도로 회전 위치한 후, 잠금 손잡이(44)를 잠금 상태에 놓게 되면 결합핀(42)이 더 이상 이동슬롯(41)을 따라 이동하지 못하게 된다. 그에 따라 회전구동부(4)는 고정된다.
이 때, 잠금 손잡이(44)는 가압형으로 구성될 수 있다. 즉, 회전구동부(4)의 회전 불가능상태 즉, 잠금상태가 될 때는, 잠금 손잡이(44)가 회전결합판(40)을 설치판(30)에 강하게 밀착하게 되고, 반대로 회전구동부(4)의 회전가능상태 즉, 해제상태가 될 때는, 잠금 손잡이(44)가 회전결합판(40)을 더 이상 설치판(30)으로 밀어주지 않도록 구성할 수 있다. 잠금 손잡이(44)의 잠금상태에서는 이동슬롯(41)에 스톱퍼부재가 끼워지게 되어 결합핀(42)의 이동슬롯(41) 내에서의 이동을 금지하게 된다. 잠금 손잡이(44)의 해제상태에서는 스톱퍼부재가 더 이상 이동슬롯(41)에 끼워지지 않아 결합핀(42)이 자유롭게 이동슬롯(41)을 따라 이동할 수 있게 될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 회전구동부(4)의 회전범위를 필요한 정도로 제한하는 것이 매우 수월해지며, 회전구동부(4)가 회전되어 있는 상태를 견고하게 고정하여 유지시키는 것 역시 매우 수월해지는 장점이 있다.
도 15 내지 도 17에는 각각 레일(200)의 표면에 연마석(5)이 밀착 배치되어 연마하게 되는 것을 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 18 내지 도 20은 각각 도 15 내지 도 17에 도시된 상태를 화살표 D 방향으로 바라본 개략적인 종방향 정면도가 도시되어 있다. 앞서 설명한 것처럼, 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에서는 회전구동부(4)가 횡방향 양측으로 회전될 수 있도록 승하강부(3)에 결합되어 있으므로, 도 15 내지 도 17에 도시된 것처럼 레일(200)의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 부분에 대해서는, 회전구동부(4)를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시켜서 연마석(5)이 기울어지게 만들고, 그에 따라 연마석(5)이 레일 상면의 곡선진 구배에 맞추어서 레일의 상면에 밀착되도록 하여 레일의 곡선형 곡면 형태로 연마시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 레일 표면 연마장치(100)에는 변위센서(8)가 구비될 수도 있다. 도 13 및 도 14에 예시된 것처럼 변위센서(8)는 승하강부(3)에 구비될 수 있다. 본 발명에서는 회전구동부(4)와 연마석(5)이 승하강부(3)에 결합된 상태로 소정의 수직력을 받으면서 자동으로 연마석(5)이 하강되어 레일의 표면을 연마하게 된다. 레일 표면의 연마가 진행되어 연마석(5)의 위치가 하강하게 되면, 그에 따라 변위센서(8)에서 측정되는 연직변위도 증가하게 된다. 변위센서(8)에서 측정된 연직변위가 사전 설정된 값에 이르게 되면, 충분한 연마가 진행된 것으로 판단하게 되고 그에 따라 연마위치를 바꾸게 된다. 본 발명에서는 변위센서(8)에 의한 연직변위 측정을 통해서 레일(200)의 표면을 원하는 정도로 연마할 수 있게 되며, 그에 따라 정밀한 연마 작업을 수행할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.
본 발명에 따른 레일 표면 연마방법에서는, 위에서 설명한 본 발명에 따른 레일 표면 연마장치(100)를 레일에 결합 설치한 후, 회전구동부(4)를 작동시켜서 연마석(5)을 회전시킴으로써 연마석(5)에 의해 레일의 표면을 연마하되, 회전구동부(4)가 승하강부(3)를 따라 연직방향으로 하강하면서 연마석(5)에 적정한 수직력을 부여하게 된다. 레일 표면의 연마가 진행되어 연마석(5)의 위치가 하강함에 따라 발생하는 연직변위를 변위센서(8)를 통해서 측정함으로써, 적정한 연마가 이루어지도록 정밀 제어하게 된다. 수평이동 프레임부재(22)를 따라 승하강부(3)를 횡방향으로 이동시키면서 레일 표면을 연마하되, 레일 표면의 횡방향 구배에 맞추어서 회전구동부(4)를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시키면서 연마석(5)이 레일 표면의 곡선진 부분을 연마하게 만든다. 수평이동 프레임부재(22)를 종방향으로 이동시키면서 위와 같은 연마 작동이 연속적으로 진행되도록 한다.
위에서 살펴본 것처럼, 본 발명에서는 연마석(5)을 자동으로 하강시켜서 수직력(연마력)을 일정하게 유지하도록 제어하면서 레일의 표면을 연마할 수 있다. 또한 본 발명에서는 변위센서(8)로 연직변위를 측정하여 레일을 원하는 정도로 정밀하게 연마할 수 있게 된다. 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에서는 회전구동부(4)를 횡방향의 양측으로 필요한 각도로 회전시킬 수 있으므로, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 것에 대응하여 연마석(5)을 레일의 상면에 밀착시켜서 레일의 곡선형 곡면 형태로 연마시킬 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 레일의 연마 품질을 크게 향상시킬 수 있게 되는 우수한 작용효과가 발휘된다.
특히, 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에서는 레일 끼움부재(23)를 구비할 수 있는데, 이러한 레일 끼움부재(23)를 이용하게 되면 매립형 궤도레일에도 레일 표면 연마장치(100)를 안정적으로 고정 설치할 수 있게 되어 다양한 형식의 레일에도 적용할 수 있게 되는 매우 넓은 범용성을 가진다는 장점을 가진다.
본 발명의 레일 표면 연마장치(100)에는 운반용 손잡이(21)가 구비될 수 있으며, 이 경우 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)를 원하는 장소에 이동시켜 편리하게 사용할 수 있게 되는 바람직한 작용효과가 발휘된다. 본 발명의 레일 표면 연마장치(100)는 마그네틱 베이스를 이용하여 설치하게 되므로, 설치과정에서 레일 표면의 손상을 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 레일의 표면을 연마하는 레일 표면 연마장치로서,
    레일 표면 연마장치가 레일에 설치되도록 레일에 결합되는 프레임;
    횡방향으로 연장되어 있으며 프레임에 결합되어 프레임을 따라 종방향으로 이동하게 되는 수평이동 프레임부재;
    상기 수평이동 프레임부재에 결합되어 수평이동 프레임부재를 따라 횡방향으로 이동하게 되는 승하강부; 및
    상기 승하강부를 따라 연직방향으로 승하강하도록 결합되어 있고, 하단에는 연마석이 결합되어 있어서 연마석을 회전 구동시키는 회전구동부를 포함하여 구성되며;
    상기 회전구동부는 연직방향으로부터 횡방향 양측으로 회전가능하게 승하강부에 결합되어 있어서, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 부분에서는 회전구동부가 연직방향으로부터 횡방향으로 회전되어 연마석이 기울어진 상태에서 레일 표면을 연마하게 되는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치.
  2. 제1항에 있어서,
    회전구동부에는 회전결합판이 구비되어 있고, 승하강부에는 설치판이 구비되어 있어서, 회전결합판이 설치판에 밀착된 상태로 회전가능하게 결합되며;
    회전결합판에는 원호 형태의 이동슬롯이 형성되어 있으며 일단이 설치판에 고정되어 있는 결합핀이 이동슬롯에 관통되어 있어서, 회전구동부가 회전함에 따라 결합핀이 이동슬롯을 따라 움직이게 되며;
    결합핀의 타단에는 잠금 손잡이가 구비되어 있어서, 회전구동부가 횡방향으로 회전된 후에는 잠금 손잡이가 회전구동부의 회전 후 상태를 고정시키는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치.
  3. 제1항에 있어서,
    매립형 궤도레일에 형성된 오목부에 끼워지는 레일 끼움부재가 프레임에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치.
  4. 제3항에 있어서,
    레일 끼움부재는 종방향으로 연장된 원통형 부재로 구성된 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치.
  5. 제1항에 있어서,
    레일 표면의 연마가 진행되어 연마석의 위치가 하강함에 따라 발생하는 연직변위를 측정하는 변위센서가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치.
  6. 제1항에 있어서,
    프레임에는 사용자의 작동레버 작동에 의해 자화되어 레일에 자력의 의해 부착되는 마그네틱 베이스가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치.
  7. 제1항에 있어서,
    프레임에는, 사용자가 레일 표면 연마장치를 원하는 장소로 이동시켜 설치할 수 있도록 하는 운반용 손잡이가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마장치.
  8. 레일에 결합되는 프레임, 횡방향으로 연장되어 있으며 프레임에 결합되어 프레임을 따라 종방향으로 이동하게 되는 수평이동 프레임부재, 상기 수평이동 프레임부재에 결합되어 수평이동 프레임부재를 따라 횡방향으로 이동하게 되는 승하강부, 상기 승하강부를 따라 연직방향으로 승하강하도록 결합되어 있고 하단에는 연마석이 결합되어 있어서 연마석을 회전 구동시키는 회전구동부를 포함하여 구성되는 레일 표면 연마장치를 이용하여 레일 표면을 연마하는데;
    레일 표면 연마장치를 레일에 결합 설치한 후, 회전구동부의 작동에 의해 연마석을 회전시켜 연마석에 의해 레일의 표면을 연마하되, 회전구동부가 승하강부를 따라 연직방향으로 하강하면서 연마석에 수직력을 부여하게 되고;
    수평이동 프레임부재를 따라 승하강부를 횡방향으로 이동시키면서 레일 표면을 연마하며;
    수평이동 프레임부재를 종방향으로 이동시키면서 레일 표면을 연마하고;
    상기 회전구동부는 연직방향으로부터 횡방향 양측으로 회전가능하게 승하강부에 결합되어 있어서, 레일의 상면이 횡방향으로 곡선형태의 구배를 가지고 있는 곡선 부분에서는 회전구동부를 연직방향으로부터 횡방향으로 회전시켜서 연마석이 기울어지게 만들어서 레일 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 레일 표면 연마방법.
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