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KR-102961878-B1 - 샤프트를 가공, 특히 딥-롤링하기 위한 장치

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Abstract

본 발명은 샤프트(4) 및 기타 구성요소를 가공, 특히, 딥-롤링하기 위한 장치(1)에 관한 것으로, 양쪽 측면에 가공되는 샤프트(4)를 수용하기 위한 2개의 라이브 센터(2A, 2B), 가공되는 샤프트(4)를 회전시키기 위한 적어도 하나의 구동부(6A, 6B), 가공되는 샤프트(4)를 가공, 특히, 딥-롤링하기 위한 적어도 한 쌍의 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B', 8C, 8C')를 포함하고, 2개의 라이브 센터(2A, 2B)는 중심축(3)에 배치되고, 적어도 하나의 라이브 센터(2B)는 중심축(3)을 따라 변위 가능하며, 적어도 한 쌍의 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B', 8C, 8C')는 중심축(3)을 따라 변위 가능한 이동식 축방향 슬라이드(10A, 10B, 10C)에 배치되고, 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B', 8C, 8C')는 중심축(3)에 대해 반경 방향으로 변위 가능하다. 다양한 기하학적 구조를 가진 구성요소의 효율적인 가공을 달성하기 위해, 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B')를 교체하기 위한 적어도 하나의 교체 장치(11A, 11A', 11B, 11B')가 제공된다. 본 발명은 또한 샤프트(4), 특히, 철도 차량용 휠셋의 휠셋 샤프트를 딥-롤링 하기 위한 이러한 유형의 장치의 용도에 관한 것이다.

Inventors

  • 헨크 크리스티안
  • 헤페 롤랜드

Assignees

  • 헤겐샤이트-엠에프데 게엠베하

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20230821
Priority Date
20220915

Claims (13)

  1. 샤프트(4) 및 기타 구성요소를 가공하기 위한 장치(1)로, 양쪽 측면에서 가공되는 샤프트(4)를 수용하기 위한 2개의 라이브 센터(2A, 2B), 가공되는 샤프트(4)를 회전시키기 위한 적어도 하나의 구동부(6A, 6B), 가공되는 샤프트(4)를 가공하기 위한 적어도 한 쌍의 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B', 8C, 8C')를 포함하고, 2개의 라이브 센터(2A, 2B)는 중심축(3)에 배치되고, 적어도 하나의 라이브 센터(2B)는 중심축(3)을 따라 변위 가능하며, 적어도 한 쌍의 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B', 8C, 8C')는 중심축(3)을 따라 변위 가능한 이동식 축방향 슬라이드(10A, 10B, 10C)에 배치되고, 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B', 8C, 8C')는 중심축(3)에 대해 반경 방향으로 변위 가능하며, 적어도 한 쌍의 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B', 8C, 8C')는 중심축(3)을 따라 변위 가능한 이동식 축방향 슬라이드(10A, 10B, 10C)에 배치되는, 장치에 있어서, 상기 장치는 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B')를 교체하기 위한 적어도 하나의 교체 장치(11A, 11A', 11B, 11B')를 포함하고, 적어도 하나의 축방향 슬라이드(10A, 10B, 10C)에는 수직 방향으로 변위 가능한 샤프트 지지부(15A, 15B)가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 교체 장치(11A, 11A', 11B, 11B')는 이동 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 교체 장치(11A, 11A', 11B, 11B')는 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B')를 위한 적어도 2개의 리셉터클(12A, 12B, 12C, 12D)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 교체 장치(11A, 11A', 11B, 11B')는 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B')를 해제 및 클램핑하기 위한 클램핑 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 교체 장치(11A, 11A', 11B, 11B')는 라이브 센터(2A, 2B)의 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 장치는 두 쌍 이상의 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B', 8C, 8C')를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 축방향 슬라이드(10A, 10B, 10C)에는 반경 방향으로 변위 가능한 2개의 반경 방향 슬라이드(9A, 9A', 9B, 9B', 9C, 9C')가 배치되고, 각각의 반경 방향 슬라이드에는 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B', 8C, 8C')가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B')는 선회 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 각각의 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B', 8C, 8C')에는 롤링 실린더(14)가 할당되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 적어도 하나의 선회 가능하게 장착된 롤링 공구(8A, 8A', 8B, 8B')는 수직 선회축(19)을 가지며, 수직 선회축은 롤링 공구와 샤프트(4)의 접촉점(20)까지 50mm 이하인 거리(21)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 장치(1)는 철도 차량용 휠셋의 샤프트(4)를 딥-롤링하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제

Description

샤프트를 가공, 특히 딥-롤링하기 위한 장치 본 발명은 샤프트 및 기타 구성요소를 가공, 특히 딥-롤링하기 위한 장치에 관한 것으로, 양쪽 측면에 가공되는 샤프트를 수용하기 위한 2개의 라이브 센터, 가공되는 샤프트를 회전시키기 위한 하나 이상의 구동부, 가공되는 샤프트를 가공, 특히, 딥-롤링하기 위한 적어도 한 쌍의 롤링 공구를 포함하고, 2개의 라이브 센터는 중심축에 배치되고, 적어도 하나의 라이브 센터는 중심축을 따라 변위 가능하며, 적어도 한 쌍의 롤링 공구는 중심축을 따라 변위 가능한 이동식 축방향 슬라이드에 배치되고, 롤링 공구는 중심축에 대해 반경 방향으로 변위 가능하다. 본 발명은 또한 샤프트, 특히, 철도 차량용 휠셋의 휠셋 샤프트를 딥-롤링하기 위한 이러한 유형의 장치의 용도에 관한 것이다. 특히, 철도 차량용 휠셋 분야에서 샤프트의 가공은 매우 중요한데, 이는 딥-롤링을 통해 휠셋 차축과 휠셋 샤프트의 내구성을 크게 높일 수 있기 때문이다. 딥-롤링 중에 적합한 롤링 몸체는 접촉 압력 하에서 가공되는 구성요소 표면 위로 안내되거나 롤링된다. 가공된 재료의 표면이나 에지부 층의 영역에서 다양한 효과가 발생하고, 예를 들어, 표면이 매끄러워지고(작은 노치가 평평해짐) 재료가 소성 변형되어 응고된다. 또한, 딥-롤링을 통해 공작물 에지부 층에 존재할 수 있는 바람직하지 않은 잔류 응력을 줄일 수 있고; 마찬가지로 딥-롤링을 통해 에지부 층의 영역에 유리한 잔류 응력 상태를 형성할 수 있으며, 특히, 유리한 압축 잔류 응력을 생성할 수 있다. 이 모든 것이 딥-롤링된 휠셋 샤프트가 딥-롤링되지 않은 휠셋 샤프트보다 다양한 하중을 더 잘 견뎌내고; 따라서, 딥-롤링은 휠셋 및 이와 유사한 하중을 받는 기타 구성요소의 수명을 크게 늘릴 수 있으며, 이는 예를 들어, 내구성 진동 테스트를 통해 입증될 수 있다. 예를 들어, 휠셋 샤프트를 딥-롤링하기 위한 기구는 EP 2 588 273 B1호에 공지되어 있다. 문헌에 설명된 기구는 철도 차량용 휠셋의 휠셋 샤프트를 딥-롤링하는데 사용된다. 상기 기구에는 2개의 라이브 센터가 있고, 이 두 센터 사이에 가공되는 휠셋이 회전 가능하게 고정된다. 또한, 상기 기구에는 휠셋에 상대적으로 움직일 수 있는 복수의 쌍의 딥-롤링 공구가 있다. 이러한 유형의 장치의 단점은 그 배치와 제한된 이동성으로 인해 공구를 수동으로만 교체할 수 있다는 점이다. 예를 들어, 샤프트의 다른 영역이나 다른 샤프트를 가공해야 하고 이 목적을 위해 다른 기하학적 구조의 롤링 몸체를 사용해야 하는 경우 교체가 필요할 수 있다. 무엇보다도 복잡한 교체 과정으로 인해 이러한 유형의 장치는 종종 매우 제한적인 목적, 예를 들어, 거의 동일한 기하학적 구조를 갖는 딥-롤링 휠셋에만 사용된다. 도 1은 가공되는 샤프트를 갖는 본 발명에 따른 장치의 평면도이다. 도 2는 샤프트가 없는 도 1의 장치를 위에서 본 단면도이다. 도 3은 공구를 교체할 위치에 있는 도 1의 장치를 도시한다. 도 4는 도 1의 장치 일부의 확대도이다. 도 5는 도 1에 그려진 단면 평면 V-V을 따라 측면으로 도 1의 장치 일부를 도시한다. 도 1은 가공되는 샤프트와 함께 본 발명에 따른 장치(1)의 평면도이고; 도 2는 샤프트가 없는 도 1의 장치(1)를 위에서 본 단면도이다. 장치(1)는 중심축(3)에 배치된 2개의 라이브 센터(2A, 2B)를 포함한다. 중심축(3)은 z-방향으로 연장되며, 중심축은 수평 x-방향과 수직 y-방향과 함께 좌표 시스템을 형성한다. 가공되는 샤프트(4)는 클램핑되어 라이브 센터(2A, 2B) 사이에 수용될 수 있다. 다양한 길이의 샤프트(4)를 가공하고 클램핑을 용이하게 하기 위해, 2개의 라이브 센터(2) 중 적어도 하나는 중심축(3)을 따라 변위 가능하여 2개의 라이브 센터(2A, 2B)가 서로 다른 거리, 바람직하게는 0mm 내지 3000mm 사이의 거리를 차지할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시되고 이와 관련하여 바람직한 장치(1)의 구성의 경우, 좌측에 표시된 제1 라이브 센터(2A)는 고정 스핀들 박스(5A)에 배치되고, 우측에 표시된 제2 라이브 센터(2B)는 이동 가능한 테일스톡(5B)에 배치되어 중심축(3)을 따라 변위 가능하다. 도 1 및 도 2에 도시된 장치(1)는 가공되는 샤프트(4)를 회전시키기 위한 적어도 하나의 구동부(6)를 또한 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 장치(1)의 구성에 있어서, 이러한 측면에서 선호되는 바와 같이, 제1 구동부(6A)는 좌측에 배치된 제1 라이브 센터(2A)의 영역에 배치된다. 이에 더하여, 제2 구동부(6B)(선택 사항이지만)는 우측에 배치된 제2 라이브 센터(2B)의 영역에 배치된다. 가공되는 샤프트(4)에 대한 구동력의 전달은 바람직하게는 라이브 센터(2A, 2B) 옆에 배치되고 샤프트(4)를 마찰 및/또는 형태-잠금 방식으로 구동시킬 수 있는 회전 구동부(7A, 7B)를 통해 이루어진다. 구동부(6A, 6B)의 회전 이동은 각각 도 2에 원형의 이중 화살표로 표시되어 있다. 도 1 및 도 2의 장치(1)는 또한 가공되는 샤프트(4)를 딥-롤링하기 위한 3쌍의 롤링 공구(8)를 포함한다. 2개의 제1 롤링 공구(8A, 8A')는 제1 쌍을 형성하고, 2개의 제2 롤링 공구(8B, 8B')는 제2 쌍을 형성하며, 2개의 제3 (중간) 롤링 공구(8C, 8C')는 제3 쌍을 형성한다. 각각의 롤링 공구(8)에는 유압 롤링 실린더(14)가 할당되고, 이를 통해 롤링 공구(8)는 획정된 롤링 힘으로 가공되는 샤프트(4) 상으로 가압될 수 있다. 롤링 공구(8)는 다양한 방향으로 이동될 수 있다: 롤링 공구(8)는 처음에 (원통 좌표에서) 중심축(3)에 대해 반경 방향(또는 데카르트 좌표의 경우 x-방향)으로 변위 가능하도록 배치된다. 설계상으로는 이는 롤링 공구(8)를 반경 방향 슬라이드(9)에 배치함으로써 달성될 수 있고; 또한, 롤링 실린더(14)를 통해 약간의 반경 방향 이동성을 달성할 수 있다. 제1 롤링 공구(8A, 8A')는 (각각 롤링 실린더(14)를 갖추고) 제1 반경 방향 슬라이드(9A, 9A')에 배치된다. 유사하게는, 제2 롤링 공구(8B, 8B')는 (각각 롤링 실린더(14)를 갖우고) 제2 반경 방향 슬라이드(9B, 9B')에 배치되고, 제3 (중간) 롤링 공구(8C, 8C')는 (각각 롤링 실린더(14)를 갖추고) 제3 (중간) 반경 방향 슬라이드(9C, 9C')에 배치된다. 롤링 공구(8)는 또한 (원통 좌표에서) 중심축(3)을 따라 축방향(또는 데카르트 좌표의 경우 z-방향)으로 변위 가능하도록 배치된다. 이는 구조상으로 롤링 공구(8)가 중심축(3)을 따라 변위 가능한 축방향 슬라이드(10)에 배치됨으로써 달성될 수 있다: 제1 롤링 공구(8A, 8A')는 (제1 반경 방향 슬라이드(9A, 9A')를 통해) 제1 축방향 슬라이드(10A)에 배치된다. 유사하게는, 제2 롤링 공구(8B, 8B')는 (제2 반경 방향 슬라이드(9B, 9B')를 통해) 제2 축방향 슬라이드(10B)에 배치되고, 제3 롤링 공구(8C, 8C')는 (제3 반경 방향 슬라이드(9C, 9C')를 통해) 제3 (중간) 축방향 슬라이드(10C)에 배치된다. 축방향 슬라이드(10A, 10B, 10C)의 축방향 이동성과 반경 방향 슬라이드(9A, 9A', 9B, 9B', 9C, 9C')의 반경 방향 이동성은 도 2에서 이중 화살표로 표시되어 있다. (도 1 및 도 3에서 샤프트(4)에 의해 숨겨진) 2개의 수직으로 조정 가능한 샤프트 지지부(15A, 15B)도 도 2에서 볼 수 있으며, 이 중 제1 샤프트 지지부(15A)는 제1 축방향 슬라이드(10A)에 배치되고, 제2 샤프트 지지부(15B)는 제2 축방향 슬라이드(10B)에 배치된다. 도 1 및 도 2에 나타난 장치(1)는 또한 롤링 공구(8)를 교체하기 위한 적어도 하나의 교체 장치(11)를 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 장치(1)의 구성 및 이와 관련하여 선호되는 구성의 경우, 4개의 교체 장치(11)가 제공된다: 2개의 제1 교체 장치(11A, 11A')는 제1 라이브 센터(2A)의 주변에 배치되고 2개의 제1 롤링 공구(8A, 8A')를 교체하는 역할을 한다. 또한, 2개의 제2 교체 장치(11B, 11B')는 제2 라이브 센터(2B)의 주변에 배치되고 2개의 제2 롤링 공구(8B, 8B')를 교체하는 역할을 한다. 제3 (중간) 롤링 공구(8C, 8C')에는 교체 장치가 제공되지 않고; 따라서, 이들 롤링 공구(8C, 8C')는 수동으로 교체되어야 한다. 각각의 교체 장치(11)에는 롤링 공구(8)를 위한 4개의 리셉터클(12A 내지 12D)가 있으며, 이는 도 4와 관련하여 보다 상세하게 논의된다. 교체 장치(11)는 각각의 경우에 회전축(13, 13')(도 2 및 도 4 참조)을 중심으로 회전할 수 있으므로 각각의 리셉터클(12)이 롤링 공구(8)를 교체하기 위한 최적의 위치로 옮겨질 수 있다. 바람직하게는, 회전축(13, 13')은 중심축(3)과 평행하게 이루어진다. 도 3은 롤링 공구(8)를 교체할 위치에 있는 도 1의 장치를 도시한다. 도 1 또는 도 2와 관련하여 이미 설명된 구성은 도 3에 해당 도면부호와 함께 제공된다. 롤링 공구(8)의 자동 교체를 가능하게 하기 위해, 2개의 외측 축방향 슬라이드(10A, 10B)가 최외측 위치로 이동되고; 따라서, 제1 축방향 슬라이드(10A)가 가장 좌측, 즉, 제1 라이브 센터(2A)의 방향으로 이동되고, 제2 축방향 슬라이드(10B)가 가장 우측, 즉, 제2 라이브 센터(2B)의 방향으로 이동된다. 또한, (롤링 실린더(14)와 함께) 제1 롤링 공구(8A, 8A')는 각각 제1 라이브 센터(2A)의 방향에서 90°만큼 선회되어서, 제1 롤링 공구(8A, 8A')가 제1 교체 장치(11A, 11A')의 바로 전방에 배치된다. 유사하게는, (롤링 실린더(14)와 함께) 제2 롤링 공구(8B, 8B')는 각각 제2 라이브 센터(2B)의 방향에서 90°만큼 선회되어서, 제2 롤링 공구(8B, 8B')가 제2 교체 장치(11B, 11B')의 바로 전방에 배치된다. 이 위치에서, 롤링 공