KR101295068B1

KR101295068B1 - 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇

Info

Publication number: KR101295068B1
Application number: KR1020110069560A
Authority: KR
Inventors: 서용칠; 정경민; 정승호; 김창회; 신호철
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사; 한국원자력연구원
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2013-08-08
Also published as: KR20130008889A

Abstract

본 발명의 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇은 승강되면서 원자력 발전용 증기발생기의 전열관에 삽입되고 하강하면서 확관되어 상기 전열관에 고정되는 고정모듈과, 상기 고정모듈이 구비된 중앙본체와 좌측본체 및 우측본체에서 상기 중앙본체에 설치되어 좌우 연결축부재의 양단에 각각 설치된 상기 좌측본체 및 우측본체의 고정모듈을 상기 전열관으로 인출입시키거나, 상기 중앙본체의 고정모듈을 상기 전열관으로 인출입시키는 전후방 이동모듈과, 상기 전후방 이동모듈의 일측에 설치되어 일측 또는 타측으로 이동하는 좌우이동 모듈과, 상기 고정모듈을 회전시키는 회전모듈 및 상기 전열관의 내부를 검사하는 검사모듈이 포함된 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명은 경량로봇이 전후방, 좌우, 회전이동하도록 이루어짐에 따라 전열관 사이를 자유롭게 이동할 수 있으므로 전열관을 고르게 검사할 수 있는 효과가 있습니다.

Description

캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇 { Finger grip type heat pipe inspection light-weighted robot of steam generator }

본 발명은 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 핵분열에서 발생하는 에너지를 이용하여 증기를 발생시키는 증기발생기의 전열관을 검사하도록 그 이동이 자유롭고, 증기발생기의 내부로 인입되기 용이하도록 그 크기와 무게가 작고 경량화된 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소는 보통 원자로를 중심으로 한 핵증기공급계통(nuclear steam supply system)과, 증기를 공급받아 발전기를 돌리는 터빈 등의 발전기계통, 그리고 기타 부수설비로 구분된다. 이때, 핵증기 공급계통은 일차계통, 발전기계통은 이차계통이라고도 한다.

여기서, 원자로는 핵분열성 물질의 연쇄핵분열반응을 인공적으로 제어하여 열을 발생시키거나 방사성 동위원소 및 플루토늄의 생산, 또는 방사선장 형성 등의 여러 목적에 사용할 수 있도록 만들어진 장치로서, 일차계통의 핵심적 구성 요소이다.

이러한 원자력 발전은 도 14를 참조하면, 핵증기공급계통(N)을 구성하는 가압기(N1), 증기발생기(N2), 주냉각재펌프(N3), 핵연료가 분열되는 원자로(N4)를 통해 발생된 증기를 터빈(G1)과 발전기(G2)가 포함된 발전기계통(G)을 통해 전기 에너지를 얻도록 이루어진다.

여기서, 증기발생기(N2)는 핵분열시 발생하는 열을 이용하여 액체 상태의 저온의 물을 고온 고압의 증기로 변환시키기 위한 것으로서, 증기발생기(N2)에서 변환된 증기의 힘으로 터빈(G1) 및 발전기(G2)를 회전시켜 발전하도록 한다.

이러한 증기발생기(N2)는 다수의 관들로 이루어진 전열관으로서 원자로(N4)의 운전 경과연수에 따라 내부에 슬러지가 축적되거나 변형이 될 수 있고, 작은 크랙 등의 손상이 발생되어 증기발생기 내부의 전열관의 열효율 저하시키고, 전열관의 손상을 초래하여 증기발생기(N2) 전체의 수명을 단축시키는 현상이 발생한다.

그러므로, 증기발생기(N2) 제작사에서는 매년 예방정비 기간 중 주기적으로 증기발생기(N2) 내부를 검사하도록 권고하고 있다.

이에, 증기발생기(N2)의 내부에 검사로봇을 설치하여 전열관과 전열관 사이를 이동하면서 자동으로 전열관을 검사하도록 이루어진다.

이를 위한 검사장치는 미국특허 제7314343호(명칭: 핵증기발전튜즈의 내부검사를 위한 축소된 조작기)에 개시된 바와 같이, 도 15를 참조하면 조작기는 실린더 블럭(4)의 하부에 실린더 블럭(4)이 이동할 수 있도록 슬라이드(7)가 설치되고, 슬라이드(7)의 양측에 각각 두 개의 하부 그리퍼(8)가 설치되며, 상측에 전열관(H)에 삽입되는 핑거가 각각 설치된 하부 몸체(6)와, 슬라이드(7)를 따라 이동하는 실린더 블럭(4)의 상부에 회전가능하게 설치되며, 양측에 두 개의 베이스 그리퍼(2)가 설치된 베이스(1)로 이루어진다.

이에, 조작기는 베이스(1)에 설치된 두 개의 베이스 그리퍼(2)가 전열관(H)에 설치되면, 하부 몸체(6)에 설치된 하부 그리퍼(8)의 핑거가 전열관(H) 내부에 삽입되어 전열관(H) 고정됨에 따라 도시되지 않은 검사장치에 의해 전열관(H)의 내부를 검사할 수 있다.

또한, 일측의 전열관(H)에 대한 검사가 끝나면, 하부 그리퍼(8)에 의해 조작기의 위치가 고정된 상태에서 베이스 그리퍼(2)의 그립을 중단하고, 실린더 블럭(4)이 하부 그리퍼(8)의 슬라이드(7)를 따라 실린더 블럭(4)을 중심에서 일측 또는 타측으로 이동하거나, 회전하여 베이스 그리퍼(2)를 다른 전열관(H)에 고정시킨 후, 다시 전술한 바와 같이 검사하고자 하는 전열관(H)에 하부 그리퍼(8)의 핑거를 삽입하여 전열관(H)에 고정하여 검사하는 과정을 반복한다.

그런데, 종래의 이러한 증기발생기(N2)의 전열관(H)을 검사하는 조작기는 그 위치의 이동이 자유롭지 않아 전열관(H)을 원활하게 검사할 수 없는 문제점이 있다.

상세하게 설명하면, 베이스(1)가 설치된 실린더 블럭(4)은 전후방 이동은 불가하고, 좌우이동과 회전이동만이 가능함에 따라, 다른 열의 전열관(H)을 검사하기 위하여 하부 그리퍼(8)의 위치를 변경하기가 용이하지 않은 것이다.

그리고, 이러한 조작기는 그 사이즈가 크고 무거워 작업자가 직접 증기발생기에 설치하거나, 별도의 입퇴실 장치를 이용하여 증기발생기에 인입시키는 것이 용이하지 않은 문제점이 있다.

따라서, 비교적 그 크기가 작고 가벼우며, 전열관과 전열관 사이를 자유롭게 이동할 수 있는 검사장치가 요구되는 바이다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 검사로봇이 전열관 사이를 자유롭게 이동하도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전열관에 고정모듈을 고정시키되 간단한 구조로 고정시키도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 고정모듈이 오작동할 때에도 검사로봇이 전열관에 고정되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 고정모듈이 전열관에 고정되기 위하여 인입되거나 인출되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전체 경량로봇의 위치를 좌측 또는 우측으로 이동시키도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 경량로봇을 회전시키도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 그 위치가 고정된 중앙본체에 설치된 검사모듈의 위치를 승하강 시키도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 그 위치가 고정된 중앙본체에 설치된 검사모듈을 일측 또는 타측으로 이동시키도록 함에 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 목적을 달성하기 위한 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇은 승강되면서 원자력 발전용 증기발생기의 전열관에 삽입되고 하강하면서 확관되어 상기 전열관에 고정되는 고정모듈과, 상기 고정모듈이 구비된 중앙본체와 좌측본체 및 우측본체에서 상기 중앙본체에 설치되어 좌우 연결축부재의 양단에 각각 설치된 상기 좌측본체 및 우측본체의 고정모듈을 상기 전열관으로 인출입시키거나, 상기 중앙본체의 고정모듈을 상기 전열관으로 인출입시키는 상하이동모듈과, 상기 상하이동모듈의 일측에 설치되어 일측 또는 타측으로 이동하는 좌우이동모듈과, 상기 고정모듈을 회전시키는 회전모듈 및 상기 전열관의 내부를 검사하는 검사모듈이 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 고정모듈은 확관축 이송너트부재의 양측에 상측으로 돌출되게 설치된 확관축과, 상기 확관축을 감싸도록 형성되어 탄성력을 가지며 상기 확관축의 외경보다 작은 내경을 갖도록 형성된 확관부재와, 상기 확관축 이송너트부재를 관통하며 관통하는 면과 맞물리면서 상기 확관축 이송너트부재를 승하강시키도록 회전하는 회전축부재와, 상기 회전축부재와 맞물리는 상기 확관축 이송부재를 고정시키는 확관설치 고정부재 및 상기 회전축부재를 구동시키는 고정모듈 구동기가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 확관부재는 상단과 하단이 내측으로 갈수록 좁아지도록 테이퍼지게 형성되고, 상기 확관축의 상단은 상기 확관부재의 상단과 맞물리게 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 고정모듈에는 상기 고정모듈 구동기 대신 수동으로 회전축부재를 구동시킬 수 있도록 수동구동 전환부가 더 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 수동구동 전환부는 상기 고정모듈 구동기에 설치된 고정모듈 구동기어와, 상기 회전축부재의 하단에 설치되며 상기 구동기어와 맞물리는 고정모듈 종동기어 및 상기 회전축부재의 외면에 고정된 고정모듈 수동기어가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 상하이동모듈은 상부에 상기 고정모듈이 설치된 상기 중앙본체의 내부에 설치된 상하이동모듈 구동부와, 상기 상하이동모듈 구동부에 설치되어 구동되는 상하이동 구동기어와, 상기 상하이동모듈 구동부의 일측에 상기 중앙본체의 상부와 하부를 연결하도록 설치된 승하강 이동나사축과, 상기 승하강 이동나사축의 상부에 설치된 상하이동 종동기어와, 상기 상하이동 구동기어와 상기 상하이동 벨트풀리를 연결하는 상하이동벨트 및 상기 승하강 이동나사축을 따라 이동하며 상기 좌우 연결축부재가 설치된 승하강부재가 포함된 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 상하이동모듈에는 상기 승하강 부재의 위치를 감지하는 승하강위치감지센서가 더 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 좌우이동모듈은 상기 승하강부재의 일측에 고정되며 일측에 설치된 좌우이동기어와, 상기 좌우이동기어가 설치되어 회전하는 좌우이동 회전축의 상부에 설치된 좌우이동벨트와, 상기 좌우이동벨트와 이격되게 설치된 좌우이동 구동기어와, 상기 좌우이동 구동기어와 상기 좌우이동벨트를 연결시키는 좌우구동벨트와, 상기 좌우이동 구동기어를 구동시키는 좌우이동모듈 구동부와, 상기 좌우연결축부재가 설치되며 상기 승하강부재와 결합된 좌우연결축 설치부재 및 상기 좌우연결축 설치부재의 외측에 설치되어 상기 좌우연결축부재의 양측에 설치된 좌측본체 및 우측본체와 상기 좌우이동기어를 연결하는 좌우이동벨트가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 회전모듈은 상기 중앙본체의 하부 내면에 설치된 회전모듈 종동기어와, 상기 회전모듈 종동기어와 맞물리게 설치되어 상기 회전모듈 종동기어를 따라 회전하는 회전모듈 구동기어와, 상기 회전모듈 구동기어를 구동시키며, 상기 회전모듈 하부부재에 결합된 회전모듈 구동기가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 회전모듈의 상부에는 상기 좌우연결축부재의 이동을 감지하는 상기 회전모듈 하부부재의 회전을 감지하는 회전감지센서가 더 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 검사모듈은 상기 중앙본체의 일측에 설치되어 검사장치가 설치되는 거치대와, 상기 거치대에 설치되어 상기 거치대를 승하강 시키는 검사 스크류부재 및 상기 검사 스크류부재를 구동시키는 검사구동부가 포함되고, 상기 중앙본체의 하부에는 상기 중앙본체를 일측 또는 타측으로 이동시켜 상기 검사모듈을 이동시키는 검사모듈 이동부가 설치되되, 상기 검사모듈 이동부는 상기 중앙본체의 하부에 설치된 검사모듈이동 구동부와, 상기 검사모듈이동 구동부에 설치되어 회전하는 이동 스크류부재와, 상기 이동 스크류부재에 설치된 이동볼부재 및 상기 이동볼부재의 양단에 삽입되어 상기 검사모듈이동 구동부의 구동에 의해 상기 이동볼부재의 이동을 안내하며 상기 거치대에 일단이 고정되어 상기 거치대를 일측 또는 타측으로 이동시키는 이동안내레일이 포함된 것을 특징으로 한다.

이에, 본 발명은 경량로봇이 상하, 좌우, 회전이동하도록 이루어짐에 따라 전열관 사이를 자유롭게 이동할 수 있으므로 전열관을 고르게 검사할 수 있는 효과가 있습니다.

또한, 본 발명은 전열관에 경량로봇을 고정시키는 구조가 슬릿이 형성된 확관부재와 확관부재를 확관시키는 확관축으로 이루어져 간단하게 형성됨에 따라 전체 경량로봇의 부피와 무게가 줄어들어 증기발생기에 경량로봇을 인입시키기가 용이한 효과가 있습니다 .

또한, 본 발명은 전열관에 경량로봇을 고정시키는 고정모듈이 수동으로 작동될 수 있도록 이루어짐에 따라 고정모듈이 오작동되더라도 전열관을 이탈하는 것이 방지되고, 그에 따른 안전사고의 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 경량로봇이 상하방향으로 이동가능하게 형성됨에 따라 고정모듈이 전열관의 내측으로 인입되거나, 인출되도록 이루어져 경량로봇이 전열관에 고정되거나 고정해제되도록 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 경량로봇의 위치를 좌측 또는 우측으로 이동시키거나 회전시킬 수 있도록 이루어져 경량로봇이 전열관을 이동하면서 그 내부를 검사할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 경량로봇이 고정된 상태에서 전열관을 검사하는 검사장치가 거치된 거치대를 승하강 시켜 전열관의 내측을 검사하거나 일측 또는 타측으로 이동시켜 경량로봇의 위치가 고정된 상태에서도 자유롭게 전열관을 검사할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 고정모듈을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 고정모듈의 단면을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 고정모듈의 수동전환 구동부가 작동된 것을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 상하 이동모듈을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 상하 이동모듈이 작동한 상태를 도시한 도면이다.
도 7a,7b은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 좌우이동모듈을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 좌우이동모듈의 일부를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 회전모듈을 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 회전모듈의 의 회전상태를 감지하는 회전감지센서를 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 회전모듈의 작동을 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 검사모듈을 도시한 도면.
도 13은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 작동반경을 도시한 도면.
도 14는 일반적인 원자로의 구조를 도시한 도면.
도 15는 종래의 증기발생기용 검사로봇을 도시한 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 고정모듈을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 고정모듈의 단면을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 고정모듈의 수동전환 구동부가 작동된 것을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇은 원자력 발전용 증기발생기의 전열관에 삽입되어 이를 검사하는 것으로서, 전열관에 고정되는 고정모듈(10)과 고정모듈(10)을 전열관 측으로 인입시키거나 인출시키는 상하이동모듈(20)과 상하이동모듈(20)의 일측에 설치되어 일측 또는 타측으로 이동하는 좌우이동모듈(30)과, 고정모듈(10)을 회전시키는 회전모듈(40) 및 전열관을 검사하는 검사모듈(50)이 포함되어 이루어진다.

여기서, 경량로봇은 크게 중앙본체(100)와 중앙본체(100)의 양측에 각각 위치되는 좌측본체(200)와 우측본체(300)로 구성된다. 좌측본체(200)와 우측본체(300) 및 중앙본체(100)의 구성과 작동은 동일하게 이루어지되, 중앙본체(100)에는 좌측본체(200)와 우측본체(300)를 상하로 이동시키거나 좌우로 이동시키고, 회전시키는 상하이동모듈(20)과 좌우이동모듈(30) 및 회전모듈(40)이 설치되고, 고정모듈(10)은 각 본체 상부에 각각 설치되어 전열관에 경량로봇이 고정되거나 이동되도록 한다.

고정모듈(10)은 중심본체(100)와 좌측본체(200) 및 우측본체(300)에 모두 설치되므로 그 구성이 동일하므로 이하에서는 고정모듈(10)이 좌측본체(200)에 설치된 경우에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 좌측본체(200)에서 승강되어 전열관에 삽입되고 하강하면서 확관되어 전열관에 고정되거나 고정해제되는 것으로서, 확관축(11)과, 양측에 확관축(11)이 상측으로 돌출되게 설치된 확관축 설치부재(13)와, 확관축(11)을 감싸도록 설치된 확관부재(12)와, 확관축 이송너트부재(13)를 관통하며 관통하는 면과 맞물리면서 확관축 이송너트부재(13)를 승하강시키도록 회전하는 회전축부재(15)와, 회전축부재(15)와 맞물리는 확관축 이송너트부재(13)를 고정시키는 확관설치 고정부재(14) 및 회전축부재(15)를 구동시키는 고정모듈 구동기(17)로 이루어진다.

확관부재(12)는 원통관 형상으로 형성되되 외면에 지그재그로 다수의 슬릿(12a,12b)이 형성된다. 상세하게 설명하면, 확관부재(12)의 상측에서 하측으로 형성된 슬릿(12a)과 하측에서 상측으로 형성된 슬릿이 교차되어 반복됨에 따라 확관부재(12)의 내부에 확관부재(12)의 내경보다 큰 외경을 갖는 확관축(11)이 삽입되면 탄성력에 의해 각 슬릿들이 벌어지도록 이루어진다.

여기서, 확관부재(12)의 상하단은 내측으로 갈수록 좁아지도록 테이퍼지게 각각 형성된다.

확관축(11)은 확관부재(12)를 관통하도록 설치되어 외면에는 그 외면을 감싸도록 확관부재(12)가 설치된다. 확관축(11)은 확관부재(12)를 관통하도록 설치되며, 상단의 외경이 하단의 외경 즉, 확관부재(12)의 내경보다 크게 형성되어 확관축(11)이 하강하면서 확관부재(12)의 내부로 인입되면 확관부재(12)의 각 슬릿들이 벌어질 수 있도록 한다.

이때, 확관축(11)의 하부에는 확관축(11)이 삽입되어 확관축(11)이 이동하는 것을 안내하며, 확관축(11)이 이동할 때 전술한 확관부재(12)의 하단과 접하도록 테이퍼지게 형성된 확관축 이동안내부재(11a)가 고정된다. 또한, 확관축(11)은 상단이 전술한 확관부재(12)와 맞물리도록 테이퍼지게 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 확관부재(12)와 확관축(11)의 상단 및 확관축 이동안내부재(11a)는 각각 서로 맞물리는 경사면을 갖도록 테이퍼지게 형성됨에 따라 확관축(11)이 하강하여 확관부재(12)를 확관시킬 때 확관축(11)의 상부의 경사면이 확관부재(12) 상단의 경사면을 따라 하강하고, 확관부재(12)의 하단 테이퍼부에 확관축 이동안내부재(11a)의 상단 테이퍼부가 받쳐주어 확관부재(12)가 확관되는 원리이다.

회전축부재(15)는 확관축 이송너트부재(13)를 관통하도록 설치된다. 상세하게 설명하면, 확관축 이송너트부재(13)의 중심부에는 회전축부재(15)가 삽입되어 회전되도록 관통홀(13a)이 형성되고, 관통홀(13a)에는 나사산이 형성된다. 또한, 회전축부재(15)는 확관축 이송너트부재(13)의 관통홀(13a)을 관통하되, 외면에 관통홀(13a)에 형성된 나사산과 맞물리는 나사산(15a)이 형성된다.

또한, 확관축 이송너트부재(13)는 회전축부재(15)가 회전하더라도 회전하는 회전축부재(15)의 나사산(15a)을 따라 승강하여야 하므로 확관축 이송너트부재(13)는 회전하지 아니하고 상하로 승하강 구동만 하게 된다. 이에, 확관축 이송너트부재(13)와 좌측본체(200) 사이에는 확관축 이송너트부재(13)의 위치를 고정시키는 확관설치 고정부재(14)가 설치된다.

그리고, 확관설치 고정부재(14)의 다른 기능은 회전축부재(15)의 하단부에 조립되는 베어링(14a)을 고정하여 회전축부재(15)를 지지하도록 한다.

그리고 회전축부재(15)는 하부에 설치된 고정모듈 구동기(17)에 의해 구동되어 회전된다.

이와 같이 이루어진 고정모듈(10)은 고정모듈 구동기(17)가 구동되면 회전축부재(15)가 회전하고, 회전축부재(15)의 나사산(15a)을 따라 확관축 이송너트부재(13)가 하강하면서 확관축 이송너트부재(13)의 양쪽에 연결된 확관축(11)이 하강하여 확관부재(12)보다 외경이 크게 형성된 확관축(11)의 상단이 확관부재(12)의 경사면을 따라 하강하여 확관부재(12)의 슬릿들이 벌어지면서 확관부재(11)의 외면이 전열관의 내면과 접하여 확관부재(11)가 전열관(H)에 고정되도록 이루어진다.

한편, 고정모듈(10)에는 고정모듈 구동기(17)가 고장이 나거나 오작동하는 경우 이를 대신하여 수동으로 회전축부재(15)를 구동시킬 수 있도록 수동구동 전환부(60)가 구비된다.

수동구동 전환부(60)는 고정모듈 구동기(17)와 회전축부재(15)를 분리시키는 것으로서, 다시 도 2를 참조하여 설명하면 좌측 본체(200)의 일측에 외부에서 좌측본체(200)의 내부로 도구를 인입시킬 수 있도록 수동전환홀(61)을 형성하고 고정모듈 구동기(17)가 정상작동될 때 수동전환홀(61)을 통해 이물질이 인입되지 않도록 수동전환홀(61)을 커버하는 홀마개(62)가 마련된다.

또한, 고정모듈 구동기(17)의 상단에는 고정모듈 구동기어(63)가 설치되고, 회전축부재(15)의 하단에는 고정모듈 구동기어(63)와 맞물리는 고정모듈 종동기어(64)가 설치된다.

회전축부재(15)의 외면이자 고정모듈 종동기어(64)의 외면에는 고정모듈 수동기어(65)가 고정되어 설치된다. 고정모듈 수동기어(65)는 외면에 고정모듈 수동기어(65)를 회전시키기 위한 도구(E)가 삽입될 수 있도록 기어홈(65a)이 형성된다.

이에, 고정모듈 구동기(17)가 작동되지 않으면, 작업자는 수동전환홀(61)을 커버하도록 설치된 홀마개(62)를 열고, 도 4에 도시된 바와 같이, 수동전환홀(61)을 통해 고정모듈 수동기어(65)의 기어홈(65a)에 도구(E)를 삽입하여 상측으로 고정모듈 수동기어(65)에 결합된 고정모듈 종동기어(64)를 승강시켜 고정모듈 구동기어(63)와 분리시킨다.

다음, 기어홈(65a)에 삽입된 도구를 밀어 고정모듈 수동기어(65)를 일측으로 가압하여 회전축부재(15)가 회전하면서 확관축(11)이 하강하여 좌측본체(200)가 전열관(H)에 고정되거나, 확관축(11)이 승강되어 전열관(H)에 고정되었던 좌축본체(200)가 전열관(H)으로부터 고정해제되도록 하는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 상하이동모듈을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 상하이동모듈이 작동한 상태를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 상하이동모듈(20)은 중앙본체(100)에 설치되어 양측에 위치된 좌측본체(200)와 우측본체(300)의 고정모듈(10)을 상부 즉, 전열관(H)의 내측으로 인입시키거나, 인출시켜 경량로봇을 전열관(H)에 고정시키거나 고정해제하고 다른 전열관(H)으로 이동시키기 위한 것으로서, 중앙본체(100)의 상부에 설치된 상하이동모듈 구동부(22)와, 상하이동모듈 구동부(22)에 설치되어 구동되는 상하이동 구동기어(23a)와, 상하이동 구동기어(23a)의 일측에 상하이동 구동기어(23a)와 이격되게 설치된 상하이동 벨트풀리(23b)와, 상하이동 구동기어(23a)와 상하이동 벨트풀리(23b)를 연결하는 상하 이동벨트(23c)와, 상하이동 벨트풀리(23b)의 하부에 설치되며, 중앙본체(100)의 상부와 하부를 연결하도록 설치된 승하강 이동나사축(25)을 따라 이동하며 좌우 연결축부재(21)가 설치된 승하강 너트부재(27)로 이루어진다.

여기서, 좌우연결축부재(21)는 좌우연결축부재(21)를 지지하고, 후술될 좌우이동모듈(30)에 의해 좌우연결축부재(21)가 좌측 또는 우측으로 이동하는 것을 안내하는 좌우연결축 설치부재(21a)에 설치된다.

좌우연결축 설치부재(21a)는 좌우연결축부재(21)가 삽입되는 삽입홀이 형성되고 좌우연결축 설치부재(21a)에 좌우연결축부재(21)가 삽입설치되어 좌우연결축부재(21)가 안정적으로 상하로 인출입되거나 좌우로 이동되도록 한다.

그리고, 상하이동 나사축(25)은 외면에 나사산(25a)이 형성되고, 승하강 너트부재(27)는 상하 이동나사축(25)이 관통되도록 설치되고, 승하강 너트부재(27)에는 상하 이동나사축(25)의 외면에 형성된 나사산(25a)과 맞물리는 나사산이 형성되어 회전하는 상하 이동나사축(25)을 따라 승하강 너트부재(27)가 승강되거나 하강되도록 한다.

또한, 승하강 너트부재(27)와, 승하강 너트부재(27)가 마주보는 중앙본체(100)의 내면에는 승하강 너트부재(27)가 이동하는 위치를 감지하는 승하강위치 감지센서(29)가 설치된다.

승하강위치 감지센서(29)는 공지된 포토 커플러가 될 수 있으며, 고정모듈(10)을 전열관(H)의 내부로 인입시키기 위한 위치에 설치된 상부위치 감지센서(29a)와 고정모듈(10)이 전열관(H)의 외부로 인출되되, 전열관(H)에 간섭되지 아니하며 고정모듈(10)이 다른 전열관(H)으로 이동될 수 있도록 하는 하부위치 감지센서(29c)와 상하이동모듈(20)이 최초상태에 위치되는 최초위치 감지센서(29b)로 이루어져 고정모듈(10)이 위치되어야 할 곳을 감지할 수 있도록 한다.

도 6을 참조하여 상하이동모듈의 작동을 설명하면, 먼저 고정모듈(10)을 전열관(H)에 인입시킬 경우, 상하이동 구동부(22)를 구동시키면, 상하이동 구동부(22)에 설치된 상하이동 구동기어(23a)가 구동되면서 상하 이동벨트(23c)로 연결된 상하이동 벨트풀리(23b)로 구동력을 전달한다.

그러면, 상하이동 벨트풀리(23b)에 의해 회전하도록 설치된 상하 이동나사축(25)이 회전하면서 승하강 너트부재(27)를 승강시켜 승하강 너트부재(27)에 설치된 좌우연결축부재(21)를 승강시킨다.

승하강 너트부재(27)가 상부위치 감지센서(29a)에 감지되면 상하이동 구동부(22)는 작동을 멈추게 되고, 좌우연결축부재(21)의 양단에 설치된 좌측본체(200)와 우측본체(300)에 설치된 고정모듈(10)이 전열관(H)의 내측으로 인입된다.

반대로, 고정모듈(10)이 전열관(H)에 고정된 상태에서 좌측본체(200)와 우측본체(30)를 다른 전열관(H)의 위치로 이동하기 위하여 고정모듈(10)의 고정이 해제되려면 상하이동 구동부(22)가 전술한 바와 반대 방향으로 구동되어 상하이동 나사축(25)이 반대로 회전하므로 승하강 너트부재(27)는 하강하게 된다.

승하강 너트부재(27)가 하강하여 하부위치 감지센서(29c)에 감지되면, 고정모듈(10)은 전열관(H)과 간섭되지 않는 위치가 되는 하부측으로 이동된다.

도 7a,7b는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 좌우이동모듈을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 좌우이동모듈의 일부를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 좌우이동모듈(30)은 승하강 너트부재(27)의 일측에 고정되며 일측에 설치된 좌우이동기어(31)와, 좌우이동기어(31)가 설치되어 회전하는 좌우이동 회전축(31a)의 상부에 설치된 좌우이동 종동기어(32)와, 좌우이동 종동기어(32)와 이격되게 설치된 좌우이동 구동기어(33)와, 좌우이동 구동기어(33)와 좌우이동 종동기어(32)를 연결시키는 좌우구동벨트(34)와, 좌우이동 구동기어(33)를 구동시키는 좌우이동모듈 구동부(35)와, 좌우연결축부재(21)가 삽입되어 설치되며 승하강 너트부재(27)와 결합된 좌우연결축 설치부재(21a) 및 좌우연결축 설치부재(21a)의 외측에 설치되어 좌우연결축부재(21)의 양측에 설치된 좌측본체(200) 및 우측본체(300)와 좌우이동기어(31))를 연결하는 좌우이동벨트(36)가 포함되어 이루어진다.

여기서, 좌우이동벨트(36)는 좌측본체(200)와 우측본체(300)를 연결하도록 좌우연결축부재(21)가 설치된 좌우연결축 설치부재(21a)의 외측을 감싸도록 설치되어 좌우연결축 설치부재(21a)에 고정된 좌우연결축부재(21)가 중앙본체(100)의 일측 또는 타측으로 이동가능하게 한다.

또한, 좌우이동벨트(36)는 좌우이동모듈 구동부(35)의 구동력이 전달되도록 좌우구동벨트(34)와 연결된 좌우이동 회전축(31a)에 결합된 좌우이동기어(31)를 연결하도록 설치된다. 이때, 좌우이동기어(31)는 승하강 너트부재(27)에 설치됨에 따라 일측으로 돌출되어 위치되므로 도 7b에 도시된 바와 같이, 좌우이동기어(31)의 양측이며, 좌우이동벨트(36)의 외측에는 좌우이동벨트(36)의 회전을 안내하도록 안내롤러(37)가 각각 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 도 8을 참조하면 좌우이동벨트(36)는 좌우연결축부재(21a)에 설치된 좌우이동 안내기어(2b)와 맞물리게 설치된다.

이와 같이 구성된 좌우이동모듈(30)은 좌우이동모듈 구동부(35)가 구동되면, 좌우이동모듈 구동부(35)에 설치된 좌우이동 구동기어(33)가 구동되면서 좌우이동 벨트(34)가 회전되면서 좌우이동 종동기어(32)가 회전된다. 그러면 좌우이동 종동기어(32)가 회전하면서 좌우이동 회전축(31a)을 회전시켜 좌우이동기어(31)를 회전시키게 된다.

그러면, 좌우이동기어(31)와 연결된 좌우이동벨트(36)가 좌우이동 안내기어(21b)에 의하여 좌우로 이동함에 따라 좌우연결축부재(21)가 중앙본체(100)의 일측 또는 타측으로 이동된다. 즉, 중앙본체(100)를 중심으로 좌측본체(200)가 중앙본체(100) 측으로 이동하거나, 우측본체(300)가 중앙본체(100) 측으로 이동하게 되는 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 회전모듈을 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 회전모듈의 의 회전상태를 감지하는 회전감지센서를 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 회전모듈의 작동을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 회전모듈(40)은 중앙본체(100)의 하부 내면에 설치된 회전모듈 종동기어(41)와 회전모듈 종동기어(41)의 내부에는 회전모듈 종동기어(41)와 맞물리게 설치된 회전모듈 구동기어(43)와, 회전모듈 구동기어(43)를 구동시키는 회전모듈 구동부(45)로 이루어진다.

또한, 중앙본체(100)의 상부에는 좌우연결축부재(21)의 회전이동을 감지하는 회전감지센서(37)가 더 설치된다. 회전감지센서(37)는 좌우연결축부재(21)가 약 60°간격으로 회전될 수 있도록 적어도 두 개 설치되어 좌우연결축부재(21)의 회전됨을 감지하는 것이 바람직하다.

이에, 도 11을 참조하면 회전모듈 구동부(45)는 좌우연결축 설치부재(21a) 즉, 좌우연결축부재(21)에 결합되어 회전모듈 구동부(45)가 구동되면, 회전모듈 구동기어(43)가 구동되면서 회전모듈 구동기어(43)와 맞물리게 설치된 회전모듈 종동기어(41)를 따라 회전하게 된다.

그러면, 회전모듈 구동부(45)와 결합된 좌우연결축부재(21)가 회전하게 되고, 좌우연결축부재(21)의 양측에 설치된 좌측본체(200)와 우측본체(300)가 회전하게 되는 것이다.

도 12는 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 검사모듈을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 검사모듈(50)은 중앙본체(100)의 일측에 이를테면, 검사 카메라 등과 같은 검사장치가 설치되는 거치대(51)와, 거치대(51)에 설치되어 거치대(51)를 승하강 시키는 검사 스크류부재(53)를 구동시키는 검사구동부(도시 생략)가 포함된다.

또한, 중앙본체(100)의 하부에는 중앙본체(100)를 일측 또는 타측으로 이동시켜 검사장치를 일측 또는 타측으로 이동시키는 검사모듈 이동부(55)가 더 설치된다. 검사모듈 이동부(55)는 중앙본체(100)의 하부에 설치된 검사모듈 이동구동부(56a)와, 검사모듈 이동구동부(56a)에 의해 구동되는 이동 스크류부재(56b)와, 이동 스크류부재(56b)에 설치된 이동너트부재(56c) 및 이동너트부재(56c)의 양단에 각각 삽입되어 이동너트부재(56c)의 이동을 안내하며, 일단이 거치대(51)에 고정된 이동안내레일(56d)가 포함된다.

이에, 검사장치가 거치된 거치대(51)는 검사구동부가 구동되는 검사 스크류부재(53)에 의해 승강되거나 하강되도록 한다.

또한, 거치대(51)는 검사모듈 이동부(55)의 검사모듈 이동구동부(56a)를 구동시켜 이동 스크류부재(56b)가 회전되면 이동 스크류부재(56b)를 따라 이동너트부재(56c)가 이동되고, 이동하는 이동너트부재(56c)에 의해 이동안내레일(56d)이 일측 또는 타측으로 이동함에 따라 이동안내레일(56d)이 설치된 거치대(51)가 이동한다.

도 13은 본 발명에 따른 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 작동반경을 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇의 이동을 상세하게 설명한다.

먼저, 경량로봇이 증기발생기의 내부로 인입되면, 상하이동모듈(20)의 상하이동 구동부(22)가 구동되면서 좌우연결축부재(21)의 양단에 설치된 좌측본체(200)와 우측본체(300)가 전열관(H)의 내측에 인입된다.

다음, 고정모듈 구동부(63)가 구동되어 확관축(11)이 하강되면, 확관부재(15)은 확관축(11)에 의해 확관되면서 그 외면이 전열관(H)의 외면과 접하여 전열관에 고정된다.

다음, 중앙본체(100)의 고정모듈(20)이 전술한 바와 같이 전열관(H)에 고정된다. 그리고, 검사모듈(50)의 거치대(51)가 검사모듈 승하강부(53)에 의해 적정한 위치로 승강되거나 하강되고, 검사모듈 이동부(55)가 구동되어 중앙본체(100)를 일측 또는 타측으로 이동시켜 검사장치가 설치된 거치대(51)가 전열관(H)을 검사하기 용이한 위치에 위치되도록 한다.

이와 같은 과정을 통해 전열관(H)이 검사되면, 중앙본체(100)는 좌우이동모듈(30)을 통해 좌측본체(200)와 우측본체(300)를 전열관(H)의 일측 즉, 좌측본체위치(200')와 우측본체 위치(300')를 일측으로 이동시켜 고정시킨 후 중앙본체(100)를 이동시켜 전술한 바와 같이 전열관을 검사할 수 있다.

또한, 회전모듈(40)를 구동시켜 중앙본체(100)의 양측에 위치된 좌측 본체(200)와 우측본체(300)를 일측 즉, 좌측본체(200)의 하측으로 회전되어 회전된 좌측본체위치(200')와 우측본체위치(300)로 이동되어 전술한 바와 같이 전열관을 검사할 수 있음은 물론이다.

따라서, 이와 같은 경량로봇은 고정모듈의 구조가 간단하여 그 무게가 가볍고 크기가 작아 증기발생기로 인입시키기가 용이하고, 간단하게 작동되면서 전열관과 전열관 사이를 자유롭게 이동할 수 있으므로 전열관을 효과적으로 검사할 수 있는 것이다.

10 : 고정모듈 11 : 확관축
12 : 확관부재 12a,12b : 상하부 슬릿
13 : 확관축 이송너트부재 14 : 확관고정부재
15 : 회전축부재 17 : 고정모듈 구동기
20 : 상하이동모듈 21 : 좌우연결축부재
21a : 좌우연결축 설치부재 21b : 좌우이동 안내기어
22 : 상하이동 구동부 23a : 상하이동 구동기어
23b : 상하이동 벨트풀리 23c : 상하이동벨트
25 : 상하 이동나사축 27 : 승하강 너트부재
30 : 좌우이동모듈 31 : 좌우이동기어
32 : 좌우이동 종동기어 33 : 좌우이동 구동기어
34 : 좌우구동벨트 35 : 좌우이동모듈 구동부
36 : 좌우이동벨트 40 : 회전모듈
41 : 회전모듈 종동기어 43 : 회전모듈 구동기어
45 : 회전모듈 구동부 50 : 검사모듈
51 : 거치대 53 : 검사모듈 승하강부
55 : 검사모듈 이동부

Claims

원자력 발전용 증기발생기의 전열관에 탈부착하는 고정모듈;
상기 고정모듈이 구비된 중앙본체와 좌측본체 및 우측본체에서 상기 중앙본체에 설치되어 좌우 연결축부재의 양단에 각각 설치된 상기 좌측본체 및 우측본체의 고정모듈을 상기 전열관으로 인출입시키거나, 상기 중앙본체의 고정모듈을 상기 전열관으로 인출입시키는 상하이동모듈;
상기 상하이동모듈의 일측에 설치되어 일측 또는 타측으로 이동하는 좌우이동모듈;
상기 고정모듈을 회전시키는 회전모듈; 및
상기 전열관의 내부를 검사하는 검사모듈;이 포함된 것을 특징으로 하는 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.
제 1항에 있어서,
상기 고정모듈은 확관축 이송너트부재의 양측에 상측으로 돌출되게 설치된 확관축;
상기 확관축이 관통하도록 상기 확관축을 감싸고 탄성력을 가지며 상기 확관축의 외경보다 작은 내경을 갖도록 형성된 확관부재;
상기 확관축 이송너트부재를 관통하며 관통하는 면과 맞물리면서 상기 확관축 이송너트부재를 승하강시키도록 회전하는 회전축부재;
상기 회전축부재와 맞물리는 상기 확관축 이송부재를 고정시키는 확관설치 고정부재; 및
상기 회전축부재를 구동시키는 고정모듈 구동기;가 포함된 것을 특징으로 하는 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.
제 2항에 있어서,
상기 확관부재는 상단과 하단이 내측으로 갈수록 좁아지도록 테이퍼지게 형성되고, 상기 확관축의 상단은 상기 확관부재의 상단과 맞물리게 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.
제 2항에 있어서,
상기 고정모듈에는 상기 고정모듈 구동기 대신 수동으로 회전축부재를 구동시킬 수 있도록 수동구동 전환부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.
제 4항에 있어서,
상기 수동구동 전환부는 상기 고정모듈 구동기에 설치된 고정모듈 구동기어;
상기 회전축부재의 하단에 설치되며 상기 구동기어와 맞물리는 고정모듈 종동기어; 및
상기 회전축부재의 외면에 고정된 고정모듈 수동기어;가 포함된 것을 특징으로 하는 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.
제 1항에 있어서,
상기 상하이동모듈은 상부에 상기 고정모듈이 설치된 상기 중앙본체의 내부에 설치된 상하이동모듈 구동부;
상기 상하이동모듈 구동부에 설치되어 구동되는 상하이동 구동기어;
상기 중앙본체의 상부와 하부를 연결하도록 상기 상하이동모듈 구동부의 일측에 설치된 승하강 이동나사축;
상기 승하강 이동나사축의 상부에 설치된 상하이동 종동기어;
상기 상하이동 구동기어와 상기 상하이동 종동기어를 연결하는 상하이동벨트; 및
상기 승하강 이동나사축을 따라 이동하며 상기 좌우 연결축부재가 설치된 승하강부재;가 포함된 것을 특징으로 하는 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.
제 6항에 있어서,
상기 상하이동모듈에는 상기 승하강 부재의 위치를 감지하는 승하강위치감지센서가 더 포함된 것을 특징으로 하는 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.
제 6항에 있어서,
상기 좌우이동모듈은 상기 승하강부재의 일측에 고정되며 일측에 설치된 좌우이동기어;
상기 좌우이동기어가 설치되어 회전하는 좌우이동 회전축의 상부에 설치된 좌우이동 종동기어;
상기 좌우이동 종동기어와 이격되게 설치된 좌우이동 구동기어;
상기 좌우이동 구동기어와 상기 좌우이동 종동기어를 연결시키는 좌우구동 벨트;
상기 좌우이동 구동기어를 구동시키는 좌우이동모듈 구동부;
상기 좌우연결축부재가 설치되며 상기 승하강부재와 결합된 좌우연결축 설치부재; 및
상기 좌우연결축 설치부재의 외측에 설치되어 상기 좌우연결축부재의 양측에 설치된 좌측본체 및 우측본체와 상기 좌우이동기어를 연결하는 좌우이동벨트;가 포함된 것을 특징으로 하는 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.
제 1항에 있어서,
상기 회전모듈은 상기 중앙본체의 하부 내면에 설치된 회전모듈 종동기어;
상기 회전모듈 종동기어와 맞물리게 설치되어 상기 회전모듈 종동기어를 따라 회전하는 회전모듈 구동기어;
상기 회전모듈 구동기어를 구동시키며, 상기 회전모듈 하부부재에 결합된 회전모듈 구동기;가 포함된 것을 특징으로 하는 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.
제 9항에 있어서,
상기 회전모듈의 상부에는 상기 좌우연결축부재의 이동을 감지하는 상기 회전모듈 하부부재의 회전을 감지하는 회전감지센서가 더 설치된 것을 특징으로 하는 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.
제 1항에 있어서,
상기 검사모듈은 상기 중앙본체의 일측에 설치되어 검사장치가 설치되는 거치대;
상기 거치대에 설치되어 상기 거치대를 승하강 시키는 검사 스크류부재; 및
상기 검사 스크류부재를 구동시키는 검사구동부;가 포함되고,
상기 중앙본체의 하부에는 상기 중앙본체를 일측 또는 타측으로 이동시켜 상기 검사모듈을 이동시키는 검사모듈 이동부가 설치되되,
상기 검사모듈 이동부는 상기 중앙본체의 하부에 설치된 검사모듈이동 구동부;
상기 검사모듈이동 구동부에 설치되어 회전하는 이동 스크류부재;
상기 이동 스크류부재에 설치된 이동볼부재; 및
상기 이동볼부재의 양단에 삽입되어 상기 검사모듈이동 구동부의 구동에 의해 상기 이동볼부재의 이동을 안내하며 상기 거치대에 일단이 고정되어 상기 거치대를 일측 또는 타측으로 이동시키는 이동안내레일;이 포함된 것을 특징으로 캠락형 증기발생기의 검사용 경량로봇.