KR101597989B1 - 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템 - Google Patents

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장석규
어동진
최해섭
이형연
김형모
고영주
이동원
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은 베이스(100); 상기 베이스(100)에 결합되며, X축 방향으로 이동이 가능한 X축스크류레일(210)을 포함하는 X축 이동유닛(200); 상기 X축스크류레일(210)에 결합되며, Y축 방향으로 이동이 가능한 Y축스크류레일(310)을 포함하는 Y축 이동유닛(300); 상기 Y축스크류레일(310)에 결합되며, Z축 방향으로 이동이 가능하며 프로브팁과 결합되는 관통관(410)을 포함하는 Z축 이동유닛(400); 상기 프로브팁(50)을 회전시키기 위한 T축 회전유닛(500); 상기 Z축 이동유닛(400)에 결합되는 플랜지(610); 및 일단이 상기 플랜지(610)에 결합되어 프로브팁(50)을 둘러싸며 타단이 원자로 배관(10)의 단부에 결합되어 프로브팁(50)이 위치하는 환경과 외부 환경의 경계를 유지하면서 유연성을 가지는 플렉시블 파이프(620);를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템(1000)에 관한 것이다.

Description

원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템{4-axis traversing system of the probe tip in a reactor simulation environment}
본 발명은 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템에 관한 것이다.
프로브팁에는 원자로 모사 환경에서 발생하는 다양한 물리적 현상을 측정하기 위한 다양한 센서가 설치된다. 이 때, 원자로 모사 환경에서는 고온 고압 환경과, 고유속 환경, 고방사능 환경이 발생할 수 있다.
이러한 프로브팁을 원자로 모사 환경에서 측정 지점에 정확하게 이동시키기 위해서는 프로브팁의 정교한 이동이 가능하여야 한다.
종래에는 프로브팁의 이동경로에 대하여 다양한 기하형상에 대한 적용으로 인해 일반화된 프로브팁의 이송 시스템이 확립되지 않은 문제점이 있다.
특히, 종래에는 프로브팁의 이송시스템을 특정 환경에 한정하여 제작함으로써, 다른 환경에서는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 원자로 모사 환경에서 프로브팁의 이송 시스템의 개발이 필요한 실정이다.
이와 관련된 기술로는 한국공개특허 제1990-0000924호의 양 위치와 동일축 방식으로 배치된 내측의 냉각수와 외부 및 내부에 접촉하는 측정 도관과 주변 위치에서 중성자 선속 측정용 이동가능한 탐침 안내를 위한 밀폐 및 누출 방지 덮개와, 코어의 물리적인 변수 측정을 위한 다수의 탐침 포함하며 상기 측정 도관은 원자로 용기가 안내튜브의 단부에 일체로 부착된 밀폐 노즐을 통하여 활주 및 밀폐 방지 방법으로 통과하여 유입되는 측정 도관의 계기실에 연결되어 안내튜브내에서 이동가능하게 설치되는 용기를 충전하는 원자로 냉각유체에 몰입하는 원자로 작동시의 코어내의 변수 측정용 장치에 있어서, 주변 측정 탐침이 누출방지 주변 덮개 내측의 이동가능하게 설치된 가요성 측정 및 이동 케이블의 단부에 고정되고, 다수의 주변 덮개가 나선형 배열을 따르는 중앙 덮개 주위에 측정 도관 내측에 설치하고, 노즐이 그 각 단부에서 그 각각이 구비된 도관이 주변 덮개를 개방하여 계기실 안에 대해 일차 냉각 유체로부터 분리된 누출방지 챔버와 노즐의 챔버의 출구벽 위에 배치되고 케이블-탐침 장치의 각각을 위한 누출방지 통로 장치와 챔버 안으로 상응 탐침과 측정 케이블 활주 출구를 위한 누출방지 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 작동시의 코어내의 변수 측정용 장치가 제시되어 있다.
한국등록특허 제1990-0000924호 (1990.01.31)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 프로브팁이 위치하는 환경과 외부 환경의 경계를 유지함으로써, 프로브팁을 다양한 환경에서 정교하게 이송할 수 있는 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기한 문제점을 해결하기 위한, 본 발명에 따른 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템(1000)은 베이스(100); 상기 베이스(100)에 결합되며, X축 방향으로 이동이 가능한 X축스크류레일(210)을 포함하는 X축 이동유닛(200); 상기 X축스크류레일(210)에 결합되며, Y축 방향으로 이동이 가능한 Y축스크류레일(310)을 포함하는 Y축 이동유닛(300); 상기 Y축스크류레일(310)에 결합되며, Z축 방향으로 이동이 가능하며 프로브팁과 결합되는 관통관(410)을 포함하는 Z축 이동유닛(400); 상기 프로브팁(50)을 회전시키기 위한 T축 회전유닛(500); 상기 Z축 이동유닛(400)에 결합되는 플랜지(610); 및 일단이 상기 플랜지(610)에 결합되어 프로브팁(50)을 둘러싸며 타단이 원자로 배관(10)의 단부에 결합되어 프로브팁(50)이 위치하는 환경과 외부 환경의 경계를 유지하면서 유연성을 가지는 플렉시블 파이프(620);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 X축 이동유닛(200)은 상기 베이스(100)에 결합되는 X축판(220), 상기 X축판(220)에 X축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되되, 서로 Y축 방향으로 일정간격 이격되게 설치되며, 상기 X축스크류레일(210)이 사이에 설치되는 한 쌍의 X축가이드레일(230), 상기 X축스크류레일(210)을 X축 방향으로 이동시키는 X축스테핑모터(240)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 Y축 이동유닛(300)은 상기 X축스크류레일(210) 및 한 쌍의 X축가이드레일(230)에 결합되는 Y축판(320), 상기 Y축판(320)에 Y축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되되, 서로 X축 방향으로 일정간격 이격되게 설치되며, 상기 Y축스크류레일(310)이 사이에 설치되는 한 쌍의 Y축가이드레일(330), 상기 Y축스크류레일(310)을 Y축 방향으로 이동시키는 Y축스테핑모터(340)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 Z축 이동유닛(400)은 상기 Y축스크류레일(310) 및 한 쌍의 Y축가이드레일(330)과 결합되는 프레임(420), 상기 프레임(420)에 결합되어 상기 관통관(410)을 Z축방향으로 이동시키는 Z축스테핑모터(430)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 T축 회전유닛(500)은 상기 프레임(420)에 결합되는 T축스테핑모터(510), 상기 T축스테핑모터(510)의 구동축과 프로브팁를 치합하는 타이밍벨트(520)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템은 프로브팁이 위치하는 환경과 외부 환경의 경계를 유지함으로써, 프로브팁을 다양한 환경에서 정교하게 이송할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템의 개략도
도 2는 본 발명에 따른 X축 이동유닛의 개략도
도 3은 본 발명에 따른 Y축 이동유닛의 개략도
도 4는 본 발명에 따른 Z축 이동유닛과 T축 이동유닛의 개략도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 방향 표시에 있어서, 도면의 좌우방향을 X축방향, 도면의 전후방향을 Y축방향, 도면의 상하방향을 Z축방향으로 정의하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템(1000)은 베이스(100), X축 이동유닛(200), Y축 이동유닛(300), Z축 이동유닛(400), T축 회전유닛(500), 플랜지(610), 및 플렉시블 파이프(620)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 X축 이동유닛(200)은 프로브팁(50)의 X축 이동을 수행하기 위한 구성이고, 상기 Y축 이동유닛(300)은 상기 프로브팁(50)의 Y축 이동을 수행하기 위한 구성이고, 상기 Z축 이동유닛(400)은 상기 프로브팁(50)의 Z축 이동을 수행하기 위한 구성이고, 상기 T축 회전유닛(500)은 상기 프로브팁(50)의 회전을 수행하기 위한 구성이다. 여기에서 상기 프로브팁(50)에는 원자로 모사 환경에서 발생하는 다양한 물리적 현상을 측정하기 위한 다양한 센서가 설치된다.
상기 베이스(100)는 ‘n'자 형태로 형성되어 일단이 원자로 내에 고정되며 타단에 X축 이동유닛(200)이 설치되는 고정대(110)와, 일단이 원자로 내에 고정되며 타단이 상기 고정대(110)를 지지하는 지지대(120)를 포함하여 구성된다.
상기 X축 이동유닛(200)은 상기 베이스(100)에 결합되되, 상기 고정대(110)의 타단에 결합되며, X축 방향으로 슬라이딩이 가능한 X축스크류레일(210)을 포함하여 구성된다.
상기 X축스크류레일(210)은 다수개가 X축 방향으로 배열 구성될 수 있다.
상기 Y축 이동유닛(300)은 상기 X축스크류레일(210)에 결합되며, Y축 방향으로 슬라이딩이 가능한 Y축스크류레일(310)을 포함하여 구성된다.
상기 Y축스크류레일(310)은 다수개가 Y축 방향으로 배열 구성될 수 있다.
상기 Z축 이동유닛(400)은 상기 Y축스크류레일(310)에 결합되며, Z축 방향으로 이동이 가능하며 프로브팁(50)과 결합되는 관통관(410)을 포함하여 구성된다.
상기 T축 회전유닛(500)은 상기 프로브팁(50)을 회전시키는 역할을 한다.
상기 플랜지(610)는 상기 Z축 이동유닛(400)의 하측에 결합된다.(여기에서 하측은 도면의 하측을 의미한다.)
상기 플렉시블 파이프(620)는 상기 일단이 상기 플랜지(610)에 결합되어 프로브팁(50)을 둘러싸며 타단이 원자로 배관(10)의 단부에 결합된다.
이 때, 상기 플렉시블 파이프(620)는 프로브팁(50)을 외부환경으로부터 밀폐함으로써, 프로브(50)가 위치하는 환경과 외부 환경의 경계를 유지하는 역할을 한다.
또한, 상기 플렉시블 파이프(620)는 상기 플랜지(610)와 원자로 배관(10) 사이에 결합되는 구성으로, 유연성을 가져서 원자로 배관(10)에서 발생하는 진동을 흡수할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템(1000)은 프로브팁(50)이 위치하는 환경과 외부 환경의 경계를 유지함으로써, 프로브팁(50)을 다양한 환경에서 정교하게 이송할 수 있는 효과가 있다.
도 2는 본 발명에 따른 X축 이동유닛의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 X축 이동유닛(200)은 X축판(220), 한 쌍의 X축가이드레일(230), X축스테핑모터(240)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 X축판(220)은 상기 베이스(100)에 결합되되, 상기 고정대(110)의 타단에 결합된다.
또한, 상기 X축판(220)은 상기 한 쌍의 가이드레일과 X축스크류레일(210)이 슬라이딩되기위한 다수의 X축슬라이딩홈이 서로 Y축방향으로 일정간격 이격되게 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 X축가이드레일(230)은 상기 X축판(220)에 X축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되되, 서로 Y축 방향으로 일정간격 이격되게 설치되며, 상기 X축스크류레일(210)이 상기 한 쌍의 X축가이드레일(230)의 사이에 설치된다.
이 때, 상기 한 쌍의 X축가이드레일(230)과 X축스크류레일(210)은 상술한 바와 같은 배열구조로 상기 X축슬라이딩홈 상에 설치될 수 있다.
상기 X축스테핑모터(240)는 구동축이 상기 X축스크류레일(210)과 나사결합되어 상기 구동축의 회전에 의해 상기 X축스크류레일(210)을 X축 방향으로 이동시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 Y축 이동유닛의 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 Y축 이동유닛(300)은 Y축판(320), 한 쌍의 Y축가이드레일(330), Y축스테핑모터(340)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 Y축판(320)은 상기 Y축스크류레일(310) 및 한 쌍의 X축가이드레일(230)에 결합된다.
또한, 상기 Y축판(320)은 상기 한 쌍의 Y축가이드레일(330)과 Y축스크류레일(310)이 슬라이딩되기위한 다수의 Y축슬라이딩홈이 서로 X축방향으로 일정간격 이격되게 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 Y축가이드레일(330)은 상기 Y축판(320)에 Y축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되되, 서로 X축 방향으로 일정간격 이격되게 설치되며, 상기 Y축스크류레일(310)이 상기 한 쌍의 Y축가이드레일(330)의 사이에 설치된다.
이 때, 상기 한 쌍의 Y축가이드레일(330)과 Y축스크류레일(310)은 상술한 바와 같은 배열구조로 상기 Y축슬라이딩홈 상에 설치될 수 있다.
상기 Y축스테핑모터(340)는 구동축이 상기 Y축스크류레일(310)과 나사결합되어 상기 구동축의 회전에 의해 상기 Y축스크류레일(310)을 Y축 방향으로 이동시킨다.
도 4는 본 발명에 따른 Z축 이동유닛과 T축 이동유닛의 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 Z축 이동유닛(400)은 프레임(420), Z축스테핑모터(430)를 더 포함하여 구성된다.
상기 프레임(420)은 상기 Y축스크류레일(310) 및 한 쌍의 Y축가이드레일(330)과 결합된다.
상기 Z축스테핑모터(430)는 상기 프레임(420)에 결합되어 구동축이 상기 관통관(410)과 수직하게 나사결합되어 상기 구동축의 회전에 의해 상기 관통관(410)을 Z축으로 이동시킨다.
상기 T축 회전유닛(500)은 T축스테핑모터(510), 타이밍벨트(520)를 포함하여 구성된다.
상기 T축스테핑모터(510)는 상기 프레임(420)에 결합된다.
상기 타이밍벨트(520)는 상기 T축스테핑모터(510)의 구동축과 프로브팁(50)을 치합한다.
이 때, 상기 T축스테핑모터(510)의 구동축 회전에 의해 상기 로브팁(50)이 회전된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템(1000)은 상기 X축스크류레일(210)이 상기 Y축판(320)과 함께 X축 방향으로 이동할 때, 상기 한 쌍의 X축가이드레일(230)이 상기 X축스크류레일(210)을 가이드하여 상기 X축스크류레일(210)과 Y축판(320)의 정교한 이동이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템(1000)은 상기 Y축스크류레일(310)이 상기 프레임(420)과 함께 Y축 방향으로 이동할 때, 상기 한 쌍의 Y축가이드레일(330)이 상기 Y축스크류레일(310)을 가이드하여 상기 Y축스크류레일(310)과 프레임(420)의 정교한 이동이 가능한 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 원자로 배관
50 : 프로브팁
1000 : 본 발명에 따른 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템
100 : 베이스
110 : 고정대
120 : 지지대
200 : X축 이동유닛
210 : X축스크류레일
220 : X축판
230 : X축가이드레일
240 : X축스테핑모터
300 : Y축 이동유닛
310 : Y축스크류레일
320 : Y축판
330 : Y축가이드레일
340 : Y축스테핑모터
400 : Z축 이동유닛
410 : 관통관
420 : 프레임
430 : Z축스테핑모터
500 : T축 회전유닛
510 : T축스테핑모터
520 : 타이밍벨트
610 : 플랜지
620 : 플렉시블 파이프

Claims (5)

  1. 베이스(100);
    상기 베이스(100)에 결합되며, X축 방향으로 이동이 가능한 X축스크류레일(210)을 포함하는 X축 이동유닛(200);
    상기 X축스크류레일(210)에 결합되며, Y축 방향으로 이동이 가능한 Y축스크류레일(310)을 포함하는 Y축 이동유닛(300);
    상기 Y축스크류레일(310)에 결합되며, Z축 방향으로 이동이 가능하며 프로브팁과 결합되는 관통관(410)을 포함하는 Z축 이동유닛(400);
    상기 프로브팁(50)을 회전시키기 위한 T축 회전유닛(500);
    상기 Z축 이동유닛(400)에 결합되는 플랜지(610); 및
    일단이 상기 플랜지(610)에 결합되어 프로브팁(50)을 둘러싸며 타단이 원자로 배관(10)의 단부에 결합되어 프로브팁(50)이 위치하는 환경과 외부 환경의 경계를 유지하면서 외주면에 주름이 형성되어 유연성을 가지는 플렉시블 파이프(620);를 포함하며,
    상기 Z축 이동유닛(400)은 상기 Y축스크류레일(310)과 결합되는 프레임(420), 상기 프레임(420)에 결합되어 상기 관통관(410)을 Z축방향으로 이동시키는 Z축스테핑모터(430)를 포함하며,
    상기 T축 회전유닛(500)은 상기 프레임(420)에 결합되는 T축스테핑모터(510), 상기 T축스테핑모터(510)의 구동축과 프로브팁(50)을 치합하는 타이밍벨트(520)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템(1000).
  2. 제1항에 있어서, 상기 X축 이동유닛(200)은
    상기 베이스(100)에 결합되는 X축판(220),
    상기 X축판(220)에 X축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되되, 서로 Y축 방향으로 일정간격 이격되게 설치되며, 상기 X축스크류레일(210)이 사이에 설치되는 한 쌍의 X축가이드레일(230),
    상기 X축스크류레일(210)을 X축 방향으로 이동시키는 X축스테핑모터(240)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템(1000).
  3. 제2항에 있어서, 상기 Y축 이동유닛(300)은
    상기 X축스크류레일(210) 및 한 쌍의 X축가이드레일(230)에 결합되는 Y축판(320),
    상기 Y축판(320)에 Y축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되되, 서로 X축 방향으로 일정간격 이격되게 설치되며, 상기 Y축스크류레일(310)이 사이에 설치되는 한 쌍의 Y축가이드레일(330),
    상기 Y축스크류레일(310)을 Y축 방향으로 이동시키는 Y축스테핑모터(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 모사 환경에서의 프로브팁 4축 이송 시스템(1000).
  4. 삭제
  5. 삭제
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