KR20220038292A - 트랙의 레일들을 용접하기 위한 용접 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랙의 레일들(14)을 용접하기 위한 용접 유닛(1)에 관한 것으로, 변위 실린더(3)에 의해 제2 서브-유닛(5)에 대해 레일 종방향으로 유닛 가이드(4) 상에서 변위될 수 있는 제1 서브-유닛(2)을 포함하며, 각 서브-유닛(2,5)은 유닛 가이드(4) 아래에 배치되며 레일들(14)을 클램핑하기 위한 클램핑 쟈아(12)에 결합된 클램핑 실린더(11)를 포함한다. 여기에서, 두개의 서브-유닛(2,5)은, 각각의 변위 실린더(3)의 실린더 본체(15)가 하나의 서브-유닛(2 또는 5)에 연결되고 각각의 변위 실린더(3)의 피스톤 로드(16)가 다른 서브-유닛(2 또는 5)에 연결되는, 변위 실린더(3)에 의해 연결된다. 따라서 전방에 배치된 횡방향 빔에 대해 변위 실린더(3)를 지지할 필요가 없다.

Description

트랙의 레일들을 용접하기 위한 용접 유닛

본 발명은 트랙의 레일들을 용접하기 위한 용접 유닛에 관한 것으로, 변위 실린더에 의해 제2 서브-유닛에 대해 레일 종방향으로 유닛 가이드 상에서 변위될 수 있는 제1 서브-유닛을 포함하는데, 각 서브-유닛은 유닛 가이드 아래에 배치되며 레일들을 클랭핑하기 위한 클램핑 쟈아(clamping jaws)에 결합된 클램핑 실린더를 포함한다.

레일을 용접하기 위한 공지된 용접 유닛은 두개의 서브-유닛을 포함하는데, 하나의 서브-유닛은 변위 실린더에 의해 레일 종방향으로 다른 하나의 서브-유닛에 대해 유닛 가이드 상에서 변위될 수 있다. 각 서브-유닛은 용접될 레일의 레일 단부를 단단히 클램핑하기 위한 클램핑 장치를 가진다. 용접 과정 중에, 서브-유닛 과 그 안에 클램핑된 레일 단부는 서로를 향해 이동된다. 명시된 타입의 용접 유닛은 또한 정상 온도(normal temperature) 이하의 마감용접(closure welds)에 사용된다. 이 동안에, 큰 견인력(pulling forced)이 레일 단부에 적용되어야 한다. 유닛 가이드, 변위 실린더 및 클램핑 장치의 요구 사항도 그에 상응하여 높다.

AT 006 690 U2, DE 28 01 249 A1 및 WO 2010/119461 A1 는 집게형 서브-유닛(tong-like sub-units)을 갖는 설계를 개시한다. 여기에서, 각 서브-유닛은 레일의 종방향으로 지향되는 회전 축을 중심으로 피봇 가능한 두개의 집게 레버를 갖는다. 레일 단부를 클램핑하기 위한 클램핑 쟈아는 하부 레버 아암 상에 배치된다. 상부 레버 아암은 클램핑 실린더에 결합된다. 클램핑 실린더의 작동으로, 클램핑 쟈아는 레버 메카니즘을 통해 각 레일 단부를 클램핑한다. 변위 실린더는 용접될 레일의 양측(either side)에 배치된다. 여기에서, 변위 실린더는 회전축에 배치된 가이드 컬럼에 의해 유닛 가이드의 추가 역할을 한다. 서브-유닛의 집게형 설계는 클램핑 실린더가 유닛 가이드 위에 배치되고 클램핑 힘이 가이드 컬럼 상의 서브-유닛의 장착에 스트레스를 가하는 것을 요구한다.

다른 설계가 AT 507 243 A1 및 AT 507 560 A4 에 따라 공지되어 있다. 여기서, 세개의 가이드 컬럼이 유닛 가이드로서 배치되며, 적어도 두개의 유닛 가이드는 전방에 배치된 횡방향 빔(transverse beam)을 통해 연결된다. 서브-유닛은 각각의 경우에 클램핑될 레일 단부에 대해 그 아래에 자유 공간을 갖는 강성 기본 본체를 포함한다. 클램핑 쟈아는 유닛 가이드 아래에 배치된 클램핑 실린더에 직접 결합된다. 따라서 클램핑 실린더의 작동은 즉시 클램핑 힘을 야기하고, 기본 본체는 대항력(counterforces)을 흡수한다. 다른 서브-유닛에 대한 하나의 서브-유닛의 변위는 횡방향 빔에 대해 떠받치는(보강) 풀 로드(pull rod) 및 변위 실린더를 통해 발생한다.

본 발명의 목적은 개선된 구조를 갖는 서두에서 언급한 유형의 용접 유닛을 나타내는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 1항의 특징을 통해 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 유리한 실시예를 나타낸다.

여기에서, 두개의 서브-유닛은, 각각의 변위 실린더의 실린더 본체가 하나의 서브-유닛에 연결되고 각각의 변위 실린더의 피스톤 로드가 다른 서브-유닛에 연결되는, 변위 실린더에 의해 연결된다. 따라서, 전방 측 횡방향 빔에 대해 변위 실린더를 지지할 필요가 없다. 이러한 방식으로, 변위 실린더는 클램핑 실린더와 함께 용접될 레일 단부로 종방향 힘을 전달하기 위한 유닛을 형성한다. 이에 필수적인 것은 힘 전달에서 유닛 가이드의 기능 분리이다. 유닛 가이드는 클램핑 실린더의 클램핑 기능에 기여하지 않고 서로에 대해 두개의 서브-유닛의 가이드 기능을 맡는다. 유닛 가이드는 당기는- 또는 누르는 힘이 없다.

유리한 추가 개발에서, 변위 실린더의 종방향 축(선) 및 클램핑 실린더의 종방향 축(선)은 대략 공통의 평면에 배치된다. 힘 축이 서로 이격되어 있는 결과로서 추가적인 굽힘 스트레스(bending stresses)가 발생하지 않기 때문에 이는 서브-유닛의 스트레스를 최소화한다.

여기에서, 클램핑 쟈아가 용접될 레일이 공통 평면에 놓인 중립 축으로 클램핑될 수 있는 방식으로 배치되는 것이 유리하다. 이러한 방식에서, 변위력은 레일의 중립 축과 한 평면에서 작용하므로, 서브-유닛과 유닛 가이드는 어떠한 틸팅 모멘트(tilting moments)를 흡수할 필요가 없다. 단지 용접 절차 중에 클램핑되고 들어 올려진 레일 단부와 서브-유닛의 중량힘(weight forces) 만이 유닛 가이드에 작용한다.

본 발명의 추가적인 개발은, 유닛 가이드 아래에, 각 서브-유닛이 여러 클램핑 실린더가 나란히 통합되는 실린더 본체를 갖는 것을 예상한다. 따라서 각 서브-유닛의 컴팩트한 구조적 설계가 달성되며, 결과적으로 충분한 크기의 전체 클램핑 힘이 이용가능하다.

변위 실린더가 서브-유닛의 측면의 외측 면에 플랜지 장착되면 전체 용접 유닛의 컴팩트한 설계에 유리하다. 이러한 방식으로, 변위 실린더의 배치는 서브-유닛 및 클램핑 실린더로부터 구조적으로 분리된다. 이는 용접 유닛의 레이아웃을 용이하게하고, 달성될 수 있는 변위력은 상이한 변위 실린더를 배치함에 의해 변경될 수 있다. 그 결과 구조적으로 동일한 서브-유닛이 다른 성능을 지닌 용접 유닛에 사용될 수 있는 모듈식 시스템이 된다.

가이딩 시스템으로써 유닛 가이드를 설계할 때, 세개의 유닛 가이드는 특히 슬라이딩 튜브로 설계되며 서로 오프셋되어 배치되는 것이 유리하다. 이를 통해, 가이딩 시스템의 중량 및 안정성 사이에서 최적의 밸런스가 달성될 수 있다.

유리하게는, 두개의 외측 유닛 가이드는 나란히 배치되고, 중앙 가이드는 상방으로 오프셋되어 배치된다. 여기에서, 흡수되는 힘은 대체로 동일한 크키(equal measure)로 세개의 가이드에 분배된다.

제1 서브-유닛이 제2 서브-유닛과 횡방향 연결부 사이에 배치되고, 한편으로는 유닛 가이드가 제2 서브-유닛에 다른 한편으로는 횡방향 연결부에 견고히 연결되면 가이딩 시스템의 안정성이 더 향샹된다. 여기에서, 횡방향 연결부는 가이딩 시스템의 구성요소일 뿐 어떠한 변위- 또는 클램핑 힘을 전달하지 않는다.

구조의 추가 개선은 각 서브-유닛이 구조적으로 동일한 기본 본체(basic body)를 갖는다는 것을 예상한다. 이 유리한 실시예는 가이딩 시스템 및 변위 실린더를 분리함(decoupling)에 의해 달성된다.

여기에서, 각 기본 본체는 상이한 길이의 플랜지 장착 변위 실린더에 대해 종방향 양쪽 면에 나란히 여러 연결 지점을 갖는 것이 유리하다. 이러한 방식으로, 변위 실린더의 장착은 간단한 방식으로 변경될 수 있다. 이 동안에, 변위 실린더를 교환함에 의해 다른 성능의 용접 유닛이 실현될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 실례를 통해 본 발명이 설명된다.

도 1은 본 발명의 유접 유닛의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 용접 유닛의 정면도이다,
도 3은 본 발명의 용접 유닛의 제1 경사도(oblique view)이다.
도 4는 본 발명의 용접 유닛의 제2 경사도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 용접 유닛(1)에서, 제1 서브-유닛(2,sub-unit)은 변위 실린더(3,displacement cylinders)에 의해 유닛 가이드(4,unit guides)를 따라 제2 서브-유닛(5)에 대해 변위될 수 있다. 유닛 가이드(4)는 단면에 있어 이등변 삼각형의 코너 지점에 배치되며, 그 단부는 횡방향 연결부(6)에 견고히 연결된다. 횡방향 연결부(6,transverse connecting part)에 대향 측에서, 유닛 가이드(4)는 제2 서브-유닛(5)에 견고히 연결된다. 변위가능한 제1 서브-유닛(2)이 횡방향 연결부 및 제2 서브-유닛 사이에 배치된다. 이러한 방식으로, 유닛 가이드(4) 및 그 단부에서 연결은 견고한 가이딩 시스템을 형성한다.

각 서브-유닛(2,5)은, 예컨대 용접 구조로 설계된 구조적으로 동일한 기본 본체(7)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 유닛 가이드(4)는 세개의 슬라이딩 튜브를 포함한다. 두개의 하부 슬라이딩 튜브는 수직 대칭면(8)에 대해 대칭적으로 배치된다. 상부 슬라이딩 튜브는 하부 슬라이딩 튜브의 위쪽 중앙에 배치되어, 상부 슬라이딩 튜브의 종방향 축이 대칭면(8)에 놓인다. 제1 서브-유닛(2)의 기본 본체(7)에는 슬라이딩 튜브 상에서 슬라이딩하는 슬라이드 부싱(slide bushings)이 배치된다. 슬라이딩 튜브는 제2 서브-유닛(5)의 기본 본체(7)에 견고히 클램핑된다.

자유 공간(9,free space) 양측의 유닛 가이드(4) 아래에, 각 서브-유닛(2,5)은 각각의 클램핑 본체(10,clamping body)를 갖는다. 각각의 경우에, 피스톤 로드를 갖는 피스톤이 가이드되는 세개의 내부 실린더가 클램핑 본체(10)에 나란히 배치된다. 이러한 방식에서, 각 클램핑 본체(10)는 세개의 유압식으로 결합된 클램핑 실린더(11)를 포함하며, 클램핑 실린더의 피스톤 로드의 단부에서 공통 클램핑 쟈아(12)에 연결된다. 각 클램핑 본체(10)의 외측면에서, 클램핑 실린더(11)는 실린더 커버(13)의 의해 폐쇄된다.

클램핑 본체(10) 사이의 자유 공간(9)에, 용접될 레일(14)이 수용되어 단단히 클램핑된다. 구체적으로, 클램핑 실린더(11)의 유압 작동은 작업 중에 발생하며, 결과로서 클램핑 쟈아(12,clamping jaws)가 서로 용접될 레일들(14)을 가압한다(pressed).

변위 실린더(3)는 서브-유닛(2,5)의 측면의 외측 면 양쪽에 플랜지 연결된다. 여기에서, 각각의 변위 실린더(3)의 실린더 본체(15)는 하나의 서브-유닛(2)에 연결되고, 피스톤 로드(16)는 다른 서브-유닛(5)에 연결된다. 바람직하게는, 변위 실린더(3)에 대한 연결 지점(17)은 각각의 클램핑 본체(10)의 두개의 클램핑 실린더(11) 사이의 영역에 배치된다. 이러한 방식으로, 변위 실린더(3)의 종방향 축과 클램핑 실린더(11)의 종방향 축은 대략 공통 평면(18,common plane)에 배치된다. 이 목적은 수직으로 이격된 힘 축(force axes)으로 야기되는 굽힘 모멘트(bending moments)를 방지하기 위함이다.

길이가 다른 변위 실린더(3)를 사용하기 위해서, 각각의 클램핑 본체(10)가 세개의 클램핑 실린더(11) 사이에 두개의 연결 지점(17)을 갖는다면 편리하다. 이후, 더 큰 변위력을 발휘하기 위해, 여러 압력 챔버를 갖는 더 긴 변위 실린더(3)가 서로로부터 가장 멀리 떨어져 있는 연결 지점(17)에 플랜지 연결될 수 있다.

클램핑 실린더 배치와 가이딩 시스템의 구조적 분리의 결과로로서, 용접 작업 동안 가이딩 시스템으로 당김 힘(pulling forces)이 도입되지 않는다. 용접 유닛 및 용접될 레일들(14)의 중량 힘 뿐 아니라 수직방향의 레일 장력 만이 가이딩 시스템에 작용한다.

두개의 서브-유닛(2,5) 사이에는 용접 비드를 제거하기 위한 전단 장치(shearing device)가 제공된다. 레일을 들어올리기 위한 리프팅 장치는 두개의 서브-유닛(2,5)의 각 외측 전면에 고정된다.

용접 작업을 준비하기 위해, 양 레일들(14)이 그 아래에 놓인 슬리퍼들로부터 리프팅 장치에 의해 들어 올려지고 정지 요소에 대해 가압된다. 그 후에, 클램핑 실린더(11)는 큰 클램핑 힘(예컨대, 1600kN )으로 각 레일(14)의 레일 웹(rail web)에 클램핑 쟈아를 가압하기 위해 작동된다. 클램핑 쟈아(12)는 용접 유닛(1)의 2차 전기 회로에 연결되어 레일(14)에 전류의 전달을 야기한다. 대안적으로, 별도의 전기 전극이 레일(14)에 가압될 수도 있다.

용접 절차를 개시하기 위해, 파지된 레일들(14)과 함께 서브-유닛(2,5)은 변위 실린더(3)의 작동에 의한 당기는 힘으로 서로를 향해 이동된다. 여기에서, 소위 폐쇄 용접의 과정에서 최대 1500kN이 달성된다. 용접에 필요한 두개의 레일 단부의 간격이 달성되자마자 전류 공급이 시작된다.

주변 온도가 중성 온도(neutral temperature)보다 높은 경우, 용접 갭을 생성하기 위해- 두개의 변위 실린더(3)의 상응하는 작동에 의해- 폐쇄 용접 중에 초기에 레일들(14)을 서로 떨어져서 이동시키는 것도 가능하다.

Claims (10)

1. 트랙의 레일(14)을 용접하기 위한 용접 유닛(1)으로써,
   상기 용접 유닛은 변위 실린더(3)에 의해 제2 서브-유닛(5)에 대해 레일 종방향으로 유닛 가이드(4) 상에서 변위 가능한 제1 서브-유닛(2)을 포함하며, 각 서브-유닛(2,5)은 유닛 가이드(4) 아래에 배치되고 레일(4)을 클램핑하기 위한 클램핑 쟈아(12)에 연결된 클램핑 실린더(11)를 포함하는데,
   두개의 서브-유닛(2,5)은, 각 변위 실린더(3)의 실린더 본체(15)가 하나의 서브-유닛(2 또는 5)에 연결되며 각 변위 실린더(3)의 피스톤 로드(16)가 다른 서브-유닛(2 또는 5)에 연결되는, 변위 실린더(3)에 의해 연결되는,
   용접 유닛.
2. 제1항에 있어서,
   변위 실린더(3)의 종방향 축 및 클램핑 실린더(11)의 종방향 축은 공통 평면(18)에 배치되는, 용접 유닛.
3. 제2항에 있어서,
   클램핑 쟈아(12)는, 용접될 레일(14)이 공통 평면(18)에 놓인 중립 축으로 클램핑될 수 있는 방식으로 배치되는, 용접 유닛.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
   유닛 가이드(4) 아래에, 각 서브 유닛(2,5)은 여러 클램핑 실린더(11)가 나란히 통합되어 있는 클램핑 본체(10)를 갖는, 용접 유닛.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한항에 있어서,
   변위 실린더(3)는 서브-유닛(2,5)의 측면의 외측 면에 플랜지 장착되는, 용접 유닛.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서,
   세개의 유닛 가이드(4)는 슬라이딩 튜브로써 설계되어 서로 오프셋(offset)되어 배치되는, 용접 유닛.
7. 제6항에 있어서,
   두개의 외측 유닛 가이드(4)는 나란히 배치되며, 중앙 유닛 가이드(4)는 상방으로 오프셋되어 배치되는, 용접 유닛.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한항에 있어서,
   제1 서브-유닛(2)은 제2 서브-유닛(5)과 횡방향 연결부(6) 사이에 배치되고, 한편으로 유닛 가이드(4)는 제2 서브-유닛(5)에, 다른 한편으로 횡방향 연결부(6)에 견고히 연결되는, 용접 유닛.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한항에 있어서,
   각 서브-유닛(2,5)은 구조적으로 동일한 기본 본체(7)를 갖는, 용접 유닛.
10. 제9항에 있어서,
    각각의 본 본체(7)는 길이가 다른 플랜지 장착 변위 실린더(3)에 대해 종방향 양쪽 면에 나란히 여러 연결 지점(17)을 갖는, 용접 유닛.

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