KR101873691B1 - 원자로 헤드 관통관 검사 장치 - Google Patents

원자로 헤드 관통관 검사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전열관 처리 장치는, 검사 장치 본체; 상기 검사 장치 본체의 상단의 경방향 외측에 배치되며, 상기 검사 장치 본체의 상단에 인접하여 위치한 원자로 헤드 관통관의 퍼널(funnel)의 외주면을 내측으로 가압해 상기 퍼널을 파지함으로써, 상기 검사 장치 본체의 중심축이 상기 원자로 헤드 관통관의 중심축과 나란해지도록 하는 복수의 그리퍼를 포함하는 파지부; 및 상기 검사 장치 본체의 상단에 배치되고, 상기 원자로 헤드 관통관을 검사하는 검사부를 포함한다.

Description

원자로 헤드 관통관 검사 장치 {INSPECTION APPARATUS FOR PENETRATION OF REACTOR HEAD}
본 발명은 원자로 헤드 관통관의 검사 장치에 관한 것이다.
원자로 헤드에는 복수의 원자로 헤드 관통관이 헤드를 관통하여 배치된다. 이러한 원자로 헤드 관통관은 원자로의 안전한 사용이 가능하도록 주기적으로 비파괴검사를 통해 결함의 유무를 확인받아야 한다.
기존의 검사용 프로브를 사용해 원자로 헤드 관통관 내부를 검사하는 장치의 경우, 장치의 위치를 원자로 헤드 관통관에 대해 고정하는 부재가 존재하지 않아 검사용 프로브를 정확히 원자로 헤드 관통관 안에 삽입할 수 없다는 문제가 있었다. 또한 프로브 삽입 위치가 정확하지 않아서 충돌이 일어나 프로브 또는 원자로 헤드 관통관에 파손이 발생할 수 있다는 위험이 있었다. 또한 내부 검사시에 프로브 흔들림이 발생하고 정중앙을 맞추지 못하여 신호 품질이 저하된다는 문제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 퍼널을 정위치에 안착시켜 검사부를 검사위치에 정확히 삽입할 수 있는 원자로 헤드 관통관의 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 검사 장치 본체; 상기 검사 장치 본체의 상단의 경방향 외측에 배치되며, 상기 검사 장치 본체의 상단에 인접하여 위치한 원자로 헤드 관통관의 퍼널(funnel)의 외주면을 내측으로 가압해 상기 퍼널을 파지함으로써, 상기 검사 장치 본체의 중심축이 상기 원자로 헤드 관통관의 중심축과 나란해지도록 하는 복수의 그리퍼를 포함하는 파지부; 및 상기 검사 장치 본체의 상단에 배치되고, 상기 원자로 헤드 관통관을 검사하는 검사부를 포함한다.
상기 퍼널의 외주면은, 하방으로 갈수록 직경이 커지는 원추형으로 형성되고, 상기 파지부가 상기 퍼널을 파지할 때를 기준으로, 상기 그리퍼는, 상기 퍼널의 경사진 외주면에 접촉할 수 있도록 상방으로 갈수록 상기 검사 장치 본체의 중심축을 향해 가까워지는 내측면을 가지고, 상기 그리퍼의 내측면이 상기 퍼널의 외주면에 접촉함으로써 상기 퍼널을 파지할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 파지부는, 일 방향을 따라 왕복 가능한 피스톤을 포함하는 직선구동부를 더 포함하고, 상기 그리퍼는, 상기 피스톤에 회전 가능하게 결합되는 핑거 하단과, 상기 핑거 하단으로부터 상방으로 연장되고 중심 영역이 상기 검사 장치 본체의 상단에 회전 가능하게 결합되는 핑거 몸체를 구비하는 핑거를 포함하고, 상기 검사 장치 본체의 경방향 내측을 향하는 상기 핑거 몸체의 내측면은, 상기 직선구동부의 왕복 운동에 연동하여 상기 검사 장치 본체의 중심을 향해 이동함으로써 상기 퍼널을 파지할 수 있다.
상기 핑거는, 상기 직선구동부의 왕복 운동에 연동하여, 상기 핑거 몸체의 중심 영역을 중심으로 회전함으로써, 상기 핑거 몸체의 상측에 위치한 핑거 상단을 상기 검사 장치 본체의 중심을 향해 이동시킬 수 있다.
상기 그리퍼는, 상기 검사 장치 본체와 연결되고, 상기 검사 장치 본체의 경방향으로 연장되며, 상기 핑거가 회전 가능하도록 상기 핑거 몸체의 중심 영역의 양 측면에 결합되는 분지(分指)된 외측 단부를 구비하는 그리퍼 프레임을 더 포함하고, 상기 핑거는, 상기 그리퍼 프레임을 통해 상기 검사 장치 본체의 상단에 결합될 수 있다.
상기 그리퍼 프레임의 분지된 외측 단부는, 상방으로 더 연장되어, 상기 핑거 몸체의 중심 영역을 상기 검사 장치 본체의 상단의 위치보다 높은 위치에 배치시킬 수 있다.
상기 직선구동부는, 상기 피스톤의 일부를 수용하고 상기 피스톤을 이동시키는 구동력을 상기 피스톤에 작용하는 실린더를 더 포함하고, 상기 그리퍼는, 상기 그리퍼 프레임의 양 측면에 각각 결합되고, 상기 실린더를 회전 가능하게 지지하면서 상기 실린더의 양 측면에 결합되며, 상방으로 테이퍼지며 연장됨으로써, 상기 핑거를 양 측면에서 가리는 2개의 그리퍼 가이드를 더 포함하며, 상기 퍼널이 상기 검사 장치 몸체와 가까워질 때, 경사진 상기 그리퍼 가이드의 경방향 내측면이 상기 퍼널과 접촉할 수 있다.
다른 실시예에 따른 상기 파지부는, 상기 검사 장치 본체의 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전구동부를 더 포함하고, 상기 그리퍼는, 상기 회전구동부와 연결됨으로써, 상기 회전구동부의 회전에 연동하여 상기 검사 장치 본체의 중심을 향해 직선이동해 상기 퍼널을 파지할 수 있다.
원판형으로 형성되는 상기 회전구동부는, 상기 회전구동부의 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치한 연속된 점들의 집합으로 구성된 호를 따라 연장되며 상기 검사 장치 본체의 중심축 방향으로 관통되는 가이드 슬롯을 구비하고, 상기 그리퍼는, 상기 가이드 슬롯에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 돌기부를 구비하고 상기 검사 장치 본체의 상단의 외측에 고정된 슬라이더 가이드에 상기 검사 장치 본체의 경방향으로 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이더, 및 상기 슬라이더로부터 상방으로 돌출되어 형성되며 내측면이 상기 퍼널을 파지하는 파지 부재를 포함할 수 있다.
상기 파지 부재는, 상기 슬라이더로부터 상방 및 상기 검사 장치 본체의 중심축을 향해 돌출되고, 상기 파지 부재의 내측면은, 상기 퍼널의 외주면과 접촉 가능한 곡면으로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치는, 상기 검사 장치 본체의 상단의 중심으로부터 방사형으로 연장되며, 상방으로 갈수록 상기 검사 장치 본체의 상단의 중심으로부터의 거리가 짧아지도록 형성되어, 상기 퍼널과 상기 검사 장치 본체가 가까워질 때 상기 퍼널의 내주면과 접촉할 수 있는 퍼널 가이드를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치는, 상기 검사 장치 본체의 상단에 구비되며, 원자로 헤드 관통관에 대한 상기 검사 장치 본체의 접근 여부를 감지함으로써 센싱값을 생성하는 센싱부를 더 포함하고, 상기 파지부는, 상기 센싱값에 따라 구동되어 상기 퍼널을 파지할 수 있다.
상기 복수의 그리퍼는, 상기 검사 장치 본체의 상단에, 상기 검사 장치 본체의 중심축을 중심으로 동일 평면에 등각으로 동일한 거리에 배치될 수 있다.
상기 검사부는, 상기 검사 장치 본체의 상단에서 상기 검사 장치 본체의 중심축이 지나가는 위치에 배치될 수 있다.
상기 검사부는, 물을 분사할 수 있고, 상기 검사 장치 본체의 상단에는, 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 깔때기형의 물받이가 형성됨으로써, 상기 검사부가 분사하여 낙하하는 물을 상기 물받이가 수집하여 배수할 수 있다.
실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치는, 상기 검사 장치 본체와 연결되고, 상기 검사 장치 본체를 이동시켜 상기 퍼널과 인접한 위치에 배치하는 이동부를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 그리퍼를 이용해 검사 장치와 원자로 헤드 관통관의 중심을 일치시킴으로써, 원자로 헤드 관통관 내부에 위치한 검사위치에 검사부를 정확하게 삽입할 수 있어서 검사부의 파손이 방지되고 검사 신호품질이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치가 사용되는 상황을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치가 포함하는 파지부를 자세히 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치의 상단에 퍼널이 접근한 상황을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치가 포함하는 파지부가 퍼널을 파지한 상황을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치의 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)가 사용되는 상황을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)는, 원자로 헤드(H) 아래에 배치되어, 원자로 헤드(H)를 관통하는 원자로 헤드 관통관(P)에 대한 검사를 수행한다.
원자로 헤드 관통관(P)은, 돔 형태의 원자로 헤드(H)를 관통하는 관으로, 그 하단에 하방으로 갈수록 외주면의 직경이 커지는 원추형의 퍼널(funnel, F)을 구비한다. 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)는 상기 퍼널(F)의 하단에서 상방을 바라보고 원자로 헤드 관통관(P)에 대한 검사를 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)는, 검사 장치 본체(10)와, 상기 검사 장치 본체의 상단(101)의 경방향 외측에 배치되며, 상기 검사 장치 본체의 상단(101)에 인접하여 위치한 원자로 헤드 관통관(P)의 퍼널(F)의 외주면을 내측으로 가압해 상기 퍼널(F)을 파지함으로써, 상기 검사 장치 본체(10)의 중심축(A)이 상기 원자로 헤드 관통관(P)의 중심축(A)과 나란해지도록 하는 복수의 그리퍼(11)를 포함하는 파지부(11, 12)와, 상기 검사 장치 본체의 상단(101)에 배치되고, 상기 원자로 헤드 관통관(P)을 검사하는 검사부(13)를 포함한다.
검사 장치 본체(10)
검사 장치 본체(10)는 검사 장치의 뼈대가 되는 구성요소로, 연직 상하방으로 연장되어 형성될 수 있다. 검사 장치 본체(10)의 내부에는 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)의 각 구성요소에 전력을 공급하고 제어 신호를 전달하며 검사 신호를 수신할 수 있는 배선(미도시)이 수용될 수 있다.
검사 장치 본체(10)에는 검사 장치를 원자로 헤드 관통관(P)과 인접하게 배치시키는 이동부(16)가 연결될 수 있다. 이동부(16)로는 검사 장치 본체(10)의 위치를 이동시킬 수 있는 다양한 장치가 사용될 수 있고, 바람직하게는 다축 매니퓰레이터(manipulator)가 사용될 수 있다. 다축 매니퓰레이터는 다축 관절 및 상기 관절을 구동할 수 있는 모터와 같은 구동 부재를 가져, 회전 및 이동을 함으로써 검사 장치 본체(10)를 이동시킬 수 있다.
검사 장치 본체(10)의 상측 말단인 검사 장치 본체의 상단(101)에는, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)의 구성요소인 파지부(11, 12) 및 검사부(13)가 배치되고, 센싱부(14)와 물받이(15)가 더 배치될 수 있다.
검사부(13)
검사부(13)는 본 발명의 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)의 주 기능을 수행하는 구성요소로, 검사 장치 본체의 상단(101)에서 상방으로 돌출되어 형성된다. 검사부(13)는 원자로 헤드 관통관(P)의 내부를 비파괴식으로 검사하기 위한 전자적 수단을 내부에 수용하고 있다. 바람직하게는 초음파를 발생시킬 수 있는 모듈이 검사부(13)에 포함될 수 있으며, 검사에 사용되는 매질인 물을 분사하기 위한 물 분사 장치가 검사부(13)에 포함될 수 있다.
검사부(13)는 원기둥형으로 형성되는 원자로 헤드 관통관(P)의 내부를 보다 잘 검사하기 위하여, 검사 장치 본체의 상단(101)에서 검사 장치 본체(10)의 중심축(A)이 지나가는 위치에 배치될 수 있다. 따라서 파지부(11, 12)에 의해 검사 장치 본체(10)의 중심축(A)과 원자로 헤드 관통관(P)의 중심축(A)이 일치하게 되었을 때, 검사부(13)가 상기 중심축(A)에 위치해 안전하게 삽입되고 안정적인 검사 신호를 발생시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 검사부(13)는 검사를 위해 물을 분사할 수 있다. 따라서 분사된 물을 수집하여 배수할 필요가 있다. 물받이(15)는 이러한 분사되어 검사 장치 본체(10)로 낙하하는 물의 수집 및 수집된 물의 배수를 담당하는 구성요소이다. 낙하하는 물을 받기 위해, 물받이(15)도 검사 장치 본체의 상단(101)에 위치할 수 있다. 또한, 물받이(15)는 물을 수집하기 위해 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 깔때기형으로 형성될 수 있다. 깔때기형의 물받이(15) 중심에 배수통로가 형성될 수 있고, 물받이(15)가 형성하는 넓은 면에 일정한 간격으로 배수로가 형성되어 수집한 물을 배수할 수 있다.
센싱부(14)
본 발명의 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)는 퍼널(F)과 검사 장치 본체(10)와의 거리에 따라서 파지부(11, 12)를 작동시킬지 여부를 결정할 수 있다. 따라서 검사 장치 본체의 상단(101)에는 센싱부(14)가 더 구비될 수 있다. 센싱부(14)는 센싱부(14)로부터 떨어진 거리나 물리적인 접촉 여부를 판단하는 구성요소이다. 따라서 센싱부(14)로는 발광하는 발광부와 반사된 광을 받아들이는 수광부로 구성된 광 센서가 사용될 수 있으며, 접촉식 터치 센서가 사용될 수도 있고, 접촉식 압력 센서가 사용되는 등 다양한 센서가 센싱부(14)로서 사용될 수 있다.
센싱부(14)는 퍼널(F)과 검사 장치 본체(10)의 접근 여부를 감지한다. 센싱부(14)는 퍼널(F)과 검사 장치 본체(10)의 접근 정도를 더 감지할 수 있다. 센싱부(14)가 감지를 통해 센싱값을 생성하면, 생성된 센싱값이 외부의 제어 장치 또는 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)가 포함하는 제어부(미도시)에 전달되어, 파지부(11, 12)의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하도록 할 수 있다. 만일 센싱부(14)가 퍼널(F)이 검사 장치 본체(10)에 충분히 가깝게 접근했다고 측정한 경우, 그 센싱값에 따라 파지부(11, 12)가 구동되어 퍼널(F)을 파지하게 된다.
센싱부(14)는 도시된 바와 같이 그리퍼(11)의 측면에 배치되어 복수의 센싱부(14)가 검사 장치 본체의 상단(101)을 둘러싸고 일정 간격으로 배치될 수 있으나, 그 개수 및 배치는 이에 제한되지 않는다.
파지부(11, 12)
도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)의 파지부(11, 12)에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)가 포함하는 파지부(11, 12)를 자세히 도시한 사시도이다.
파지부(11, 12)는 복수의 그리퍼(11)를 포함한다. 복수의 그리퍼(11)는 검사 장치 본체의 상단(101)에서, 검사 장치 본체(10)의 중심축(A)을 중심으로 동일 평면에서 검사 장치 본체의 상단(101)의 경방향 외측에 등각으로 배치될 수 있다. 또한 복수의 그리퍼(11)는 각각 중심축(A)으로부터 동일한 거리에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 총 4개의 그리퍼(11)가 배치되도록 해서, 검사 장치 본체(10)의 중심축(A)을 중심으로 이웃한 그리퍼(11)간에 서로 90도의 각도를 가지도록 그리퍼(11)를 배치하였다. 그러나 복수의 그리퍼(11) 개수와 그리퍼(11)를 배치하는 각도는 이에 제한되지 않는다.
상기 파지부(11, 12)가 상기 퍼널(F)을 파지할 때를 기준으로, 상기 그리퍼(11)는, 상기 퍼널(F)의 경사진 외주면에 접촉할 수 있도록 상방으로 갈수록 상기 검사 장치 본체(10)의 중심축(A)을 향해 가까워지는 내측면을 가질 수 있다. 상기 경사진 그리퍼(11)의 내측면이 상기 퍼널(F)의 외주면에 접촉함으로써 상기 퍼널(F)을 파지하게 된다.
그리퍼(11)는 핑거(111)를 포함할 수 있으며, 그리퍼 프레임(110)과 그리퍼 가이드(112)를 더 포함할 수 있다.
핑거(111)는 퍼널(F)을 파지하는 부위로, 일 방향으로 연장된 막대의 형태를 가지는 핑거 몸체(1112)와 그 상측 말단인 핑거 상단(1115), 하측 말단인 핑거 하단(1114), 그리고 핑거 상단(1115)과 핑거 하단(1114) 사이에 위치한 핑거 몸체의 중심 영역(1113)으로 구성된다.
핑거 몸체의 중심 영역(1113)은 검사 장치 본체의 상단(101)에 회전 가능하게 결합되어, 핑거 몸체(1112)가 핑거 몸체의 중심 영역(1113)을 중심으로 하여 회전할 수 있도록 한다. 핑거 몸체(1112)는 후술할 그리퍼 프레임(110)에 힌지 결합 됨으로써, 그리퍼 프레임(110)을 통해 검사 장치 본체의 상단(101)에 결합될 수 있다.
핑거 몸체(1112)는 핑거 하단(1114)으로부터 상방으로 연장된 것으로 생각할 수 있다. 핑거 몸체(1112)의 하측에 위치한 핑거 하단(1114)은 후술할 피스톤(121)에 회전 가능하게 결합된다. 도면에 도시된 바와 같이 핑거 하단(1114)이 피스톤(121)의 분지(分指)된 두 다리와 힌지 결합 될 수 있다. 피스톤(121)은 핑거 하단(1114)으로부터 더 하방으로 연장될 수 있다.
피스톤(121)은 상방으로 갈수록 검사 장치 본체(10)의 경방향 외측을 향해 비스듬히 배열될 수 있다. 이러한 특징 때문에 피스톤(121)이 상승할 때, 피스톤(121)에 연결된 핑거 하단(1114)이 상승함과 동시에 검사 장치 본체(10)의 경방향 외측을 향해 이동하게 된다. 핑거 하단(1114)의 이동에 의해 핑거(111)가 핑거 몸체의 중심 영역(1113)을 기준으로 회전한다. 핑거 상단(1115)은 핑거(111)의 회전에 의해 핑거 하단(1114)과 반대로 검사 장치 본체(10)의 중심을 향해 이동함과 동시에 하강한다. 검사 장치 본체(10)의 경방향 내측을 향하는 핑거 몸체의 내측면(1111)은, 검사 장치 본체(10)의 중심을 향해 이동하게 된다. 따라서 핑거(111)가 퍼널(F)의 외주면에 대응되도록 비스듬한 상태로 퍼널(F)의 외주면을 압박, 고정시킨다.
파지부(11, 12)는 일 방향을 따라 왕복 가능한 피스톤(121)을 포함하는 직선구동부(12)를 더 포함할 수 있다. 직선구동부(12)는 상술한 피스톤(121)과, 상기 피스톤(121)의 일부를 수용하고 상기 피스톤(121)이 이동할 수 있도록 구동력을 상기 피스톤(121)에 작용하는 실린더(122)를 포함할 수 있다. 직선구동부(12)의 구동 방법에 대해, 피스톤(121)에 대해 실린더(122)가 유압을 가해 직선운동을 하도록 하는 방법을 선택하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않고 모터와 기어 어셈블리를 이용하는 등의 다양한 방법이 사용될 수 있다.
그리퍼 프레임(110)은 검사 장치 본체(10)와 연결되고, 검사 장치 본체(10)의 경방향으로 연장된다. 그리퍼 프레임(110)은 도면에 도시된 것과 같이 검사 장치 본체(10)와 원환형의 연결부(1101)를 통해 연결되고, 이로부터 방사형으로 복수의 다리가 경방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다. 그러나 연결 방법 및 그리퍼 프레임(110)의 형상은 이에 제한되지 않는다.
그리퍼 프레임(110)은 분지된 외측 단부(1102)를 가질 수 있는데, 핑거(111)가 회전 가능하도록 상기 외측 단부(1102)가 핑거 몸체의 중심 영역(1113)의 양 측면에 결합될 수 있다. 그리퍼 프레임(110)의 외측 단부(1102)는 상방으로 더 연장되어, 도시된 바와 같이 그리퍼 프레임(110)의 형태가 니은(ㄴ)자 형태가 되도록 할 수 있다. 그리퍼 프레임(110)의 외측 단부(1102)가 상방으로 더 연장됨에 따라, 그리퍼 프레임(110)은 상기 핑거 몸체의 중심 영역(1113)의 위치를 상기 검사 장치 본체의 상단(101)의 위치보다 높게 위치시킬 수 있다.
그리퍼 가이드(112)는 그리퍼 프레임(110)의 양 측면에 각각 결합되고, 상기 실린더(122)를 실린더 결합부(1221)를 통해 회전 가능하게 지지하면서 상기 실린더(122)의 양 측면에 결합되는 구성요소이다. 그리퍼 가이드(112)는 상방으로 더 연장됨으로써 핑거(111)를 양 측면에서 가릴 수 있다. 도 3에서는 그리퍼(11) 내부 구조의 파악을 위해 그리퍼 가이드(112)를 하나만 도시하였으나, 다른 도면들을 참조하면 그리퍼 가이드(112)가 본 일 실시예에서 2개 배치됨을 알 수 있다.
그리퍼 가이드(112)는 상방으로 연장될 때 테이퍼진 형상으로 연장될 수 있다. 따라서 퍼널(F)이 검사 장치 본체와 가까워질 때, 경사진 그리퍼 가이드(112)의 경방향 내측면(1121)이 퍼널(F)과 접촉할 수 있다. 그리퍼 가이드의 내측면(1121)과 접촉한 퍼널(F)은 테이퍼진 내측면을 따라 미끄러지며 하방으로 이동할 수 있다. 이 과정에서 퍼널(F)이 경방향 외측으로 벗어난 위치에 있었다 하더라도 검사 장치 본체의 상단(101)의 중심에 가까운 위치로 자연스럽게 안내될 수 있다. 또한 이 과정에서 핑거(111)가 직접 퍼널(F)의 외주면에 닿지 않아 파손되는 것을 막을 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)가 파지부(11, 12)를 이용하여 중심을 잡고 검사를 실시하는 과정을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)의 상단에 퍼널(F)이 접근한 상황을 도시한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(1)가 포함하는 파지부(11, 12)가 퍼널(F)을 파지한 상황을 도시한 사시도이다.
이동부(16)는 검사 장치 본체(10)를 검사하고자 하는 원자로 헤드 관통관(P)의 퍼널(F) 근처로 이동시키고, 하방으로부터 상승하여 센싱부(14)가 퍼널(F)을 감지하도록 한다. 센싱부(14)가 생성한 센싱값에 기초하여, 도 4와 같이 퍼널(F)이 현재 검사하기에 충분할 정도로 검사 장치 본체의 상단(101)에 접근하였다고 판단되면 파지부(11, 12)가 제어 신호를 받아 작동하기 시작한다.
직선구동부(12)의 실린더(122)는 피스톤(121)에 대해서 구동력을 전달하고, 피스톤(121)은 상승한다. 상승하는 피스톤(121)은 핑거 하단(1114)을 검사 장치 본체(10)의 경방향 외측과 상방으로 밀어내나, 회전 가능하게 서로 결합되어 있으므로 핑거(111) 전체가 피스톤(121)의 상승 방향과 동일하게 상승하지 않는다. 대신 핑거(111)는 핑거 몸체의 중심 영역(1113)이 그리퍼 프레임(110)에 힌지 결합되어 있으므로, 핑거 하단(1114)의 상승에 의해 상기 결합된 부위를 중심으로 회전한다. 동시에 직선구동부(12)도 일부 회전하게 되는데, 상승하며 검사 장치 상단의 경방향 외측으로 이동하는 핑거 하단(1114)과 피스톤(121)의 결합 상태를 유지하기 위해서이다.
핑거(111)가 회전함에 따라 핑거 상단(1115)은 검사 장치 본체의 상단(101)의 경방향 내측으로 이동함과 동시에 하방으로 이동한다. 따라서 본래 직립해 있거나 직립 상태와 유사한 상태로 유지되었던 핑거 몸체의 내측면(1111)이, 퍼널(F)의 외측면과 동일한 형태로 경사지게 된다. 핑거(111)가 회전하면서 핑거 몸체의 내측면(1111)이 퍼널(F)의 외측면에 접촉하게 되고, 퍼널(F)의 외측면을 핑거 몸체의 내측면(1111)을 압박하게 된다.
퍼널(F)의 중심축이 검사 장치 본체(10)의 중심축(A)과 맞지 않아 일 그리퍼(11)가 퍼널(F)의 외주면을 과하게 압박하고 타 그리퍼(11)가 퍼널(F)의 외주면을 과소하게 압박하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 그러나 상술한 내용과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼(11)는 검사 장치 본체(10)의 중심축(A)을 기준으로 동일 평면에서 등각으로 동일한 거리에 배치된다. 따라서 등각 및 등간격으로 배치된 복수의 그리퍼(11)가 동시에 퍼널(F)의 외주면을 압박하므로, 중심축 정렬상의 사소한 불균형이 있더라도 그리퍼(11)가 퍼널(F)을 압박하는 힘에 의해 자동으로 중심축 정렬이 이루어진다. 도 5와 같이 정위치에 퍼널(F)이 위치하는 것이다.
퍼널(F)에 대한 파지부(11, 12)의 파지가 완료되어 중심축 정렬이 완료되면, 검사 장치 본체(10)의 중심축(A)과 퍼널(F)의 중심축이 일치하는 상태이므로 검사부(13)가 원자로 헤드 관통관(P)에 대한 검사를 실시한다.
다른 실시예
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(2)의 사시도이다. 도 6에서는 물받이, 센싱부 및 검사부가 생략되어 도시되었다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(2)는 파지부(21, 22)의 구동 방식을 일 실시예와 달리 변경하였다. 따라서 이동부, 물받이 및 센싱부에 대한 설명은 상술한 일 실시예에 대한 설명에 갈음한다.
다른 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(2)의 파지부(21, 22)는, 검사 장치 본체(20)의 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전구동부(22)를 더 포함할 수 있다. 그리퍼(11)는 상기 회전구동부(22)의 회전에 연동하여 검사 장치 본체(10)의 중심을 향해 직선이동해서 퍼널(F)을 파지할 수 있다.
회전구동부(22)는 원판형으로 형성될 수 있다. 회전구동부(22)의 가이드 슬롯(2211)은, 회전구동부(22)의 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치한 연속된 점들의 집합으로 구성된 호를 따라 연장됨과 동시에 검사 장치 본체(20)의 중심축 방향으로 관통되어 형성된다.
회전구동부(22)는 회전하는 원판(221)과 별도로 구동력 전달부(2221)와 구동력 발생부(222)를 포함할 수 있다. 원판(221)의 외주면에는 기어 치가 형성되어 구동력 전달부(2221)가 치합될 수 있고, 구동력 전달부(2221)는 구동력을 생성하는 구동력 발생부(222)로부터 회전 구동력을 전달받아 이를 원판(221)으로 전달할 수 있다.
그리퍼(21)는 슬라이더(212)를 포함할 수 있다. 슬라이더(212)는 가이드 슬롯(2211)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 돌기부(2121)를 구비하고, 상기 검사 장치 본체(20)의 경방향으로 슬라이딩 가능하다. 슬라이더(212)가 이와 같이 검사 장치 본체(20)의 경방향으로 슬라이딩 할 수 있도록, 검사 장치 본체의 상단(201)의 경방향 외측에 슬라이더 가이드(213)가 구비될 수 있다. 슬라이더 가이드(213)에 슬라이더(212)가 슬라이딩 가능하게 결합됨으로써, 그리퍼(21)가 안정적으로 경방향을 따라 이동할 수 있다. 도면에서 슬라이더(212)는 원기둥 형태의 관으로, 슬라이더 가이드(213)는 상기 원기둥 형태의 관인 슬라이더(212)가 통과할 수 있는 원형 통공이 형성된 블록으로 도시하였으나, 그 형태는 이에 제한되지 않는다.
그리퍼(21)는 슬라이더(212)로부터 상방으로 돌출되어 형성되는 파지 부재(211)를 구비한다. 파지 부재(211)는, 슬라이더(212)로부터 상방 및 검사 장치 본체(20)의 중심축을 향해 더 돌출되어, 파지 부재의 내측면(2111)이 퍼널(F)의 외주면과 접촉 가능한 곡면으로 형성될 수 있다.
다른 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(2)는 퍼널 가이드(27)를 검사 장치 본체의 상단(201)에 더 구비할 수 있다. 퍼널 가이드(27)는 검사 장치 본체의 상단(201)의 중심으로부터 방사형으로 퍼널(F)의 반경과 인접한 길이만큼 연장되어 형성될 수 있다. 동시에 퍼널 가이드(27)는 상방으로 갈수록 검사 장치 본체의 상단(201)의 중심으로부터의 거리가 짧아지도록 형성되어, 퍼널(F)과 검사 장치 본체(20)가 가까워질 때 퍼널(F)의 내주면과 접촉할 수 있다. 따라서 퍼널(F)이 하강할 때 퍼널(F)의 내주면과 경사진 퍼널 가이드 말단(271)이 접촉하여 퍼널(F)이 정해진 위치에서 벗어난 위치로 하강하는 것을 방지할 수 있다.
또한 퍼널 가이드(27)는 그 무게를 줄이기 위해서 사용되지 않는 면에 복수의구멍을 포함할 수 있다. 도면에서 퍼널 가이드(27)가 총 세 갈래의 다리를 가져 등각을 이루며 뻗어나가는 것으로 도시하였으나, 퍼널 가이드(27)의 형태는 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 헤드 관통관 검사 장치(2)를 이용해 퍼널(F)을 파지하는 방법에 대해서 설명한다.
퍼널(F)이 검사 장치 본체의 상단(201)에 인접하고 점차 가까워지면, 퍼널 가이드(27)에 퍼널(F)의 내주면이 접할 수 있다. 퍼널 가이드(27)에 의해 퍼널(F)이 검사 장치 본체(20)로부터 크게 이탈하지 않도록 안내된다.
센싱부에 의해 생성된 센싱값에 기초하여 판단할 때 퍼널(F)이 파지되기에 충분할 정도로 검사 장치 본체의 상단(201)에 가까워졌다고 판단되면, 파지부(21, 22)가 제어 신호를 받아 작동하기 시작한다. 회전구동부(22)는 구동력 발생부(222)가 발생시킨 구동력을 구동력 전달부(2221)를 통해 전달받아 회전하고, 호를 따라 형성된 가이드 슬롯(2211)이 회전함에 따라 돌기부(2121)는 검사 장치 본체(20)의 경방향을 따라 내측으로 이동하게 된다. 돌기부(2121)는 슬라이더(212)와 일체로 연결되어 있으므로, 돌기부(2121)가 이동하는 방향을 따라 슬라이더(212)도 이동한다. 슬라이더 가이드(213)는 이러한 슬라이더(212)의 직선방향 움직임을 지지한다.
슬라이더(212)에는 파지 부재(211)가 형성되어 있으므로, 파지 부재(211) 역시 경방향 내측으로 직선이동한다. 파지 부재(211)가 경방향 내측으로 이동함에 따라 파지 부재의 내측면(2111)이 퍼널(F)의 외측면에 접촉하고, 퍼널(F)의 외측면을 내측으로 압박하게 된다.
퍼널(F)의 중심축이 검사 장치 본체(20)의 중심축과 맞지 않아 일 그리퍼(21)가 퍼널(F)의 외주면을 과하게 압박하고 타 그리퍼(21)가 퍼널(F)의 외주면을 과소하게 압박하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 그러나 상술한 내용과 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 그리퍼(21)는 검사 장치 본체(20)의 중심축을 기준으로 동일 평면에서 등각으로 동일한 거리에 배치된다. 따라서 등각 및 등간격으로 배치된 복수의 그리퍼(21)가 동시에 퍼널(F)의 외주면을 압박하므로, 중심축 정렬상의 사소한 불균형이 있더라도 그리퍼(21)가 퍼널(F)을 압박하는 힘에 의해 자동으로 중심축 정렬이 이루어진다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1, 2 : 원자로 헤드 관통관 검사 장치
10, 20 : 검사 장치 본체
11, 21 : 그리퍼 12 : 직선구동부
13 : 검사부 14 : 센싱부
15 : 물받이 16 : 이동부
22 : 회전구동부 27 : 퍼널 가이드
101 : 검사 장치 본체의 상단 110 : 그리퍼 프레임
111 : 핑거 112 : 그리퍼 가이드
121 : 피스톤 122 : 실린더
211 : 파지 부재 212 : 슬라이더
213 : 슬라이더 가이드 221 : 원판
222 : 구동력 발생부 271 : 퍼널 가이드 말단
1101 : 연결부 1102 : 외측 단부
1111 : 핑거 몸체의 내측면 1112 : 핑거 몸체
1113 : 핑거 몸체의 중심 영역 1114 : 핑거 하단
1115 : 핑거 상단 1121 : 그리퍼 가이드 내측면
1221 : 실린더 결합부 2111 : 파지 부재의 내측면
2121 : 돌기부 2211 : 가이드 슬롯
2221 : 구동력 전달부 A : 중심축
F : 퍼널 H : 원자로 헤드
P : 원자로 헤드 관통관

Claims (16)

  1. 검사 장치 본체;
    상기 검사 장치 본체의 상단의 경방향 외측에 배치되며, 상기 검사 장치 본체의 상단에 인접하여 위치한 원자로 헤드 관통관의 퍼널(funnel)의 외주면을 내측으로 가압해 상기 퍼널을 파지함으로써, 상기 검사 장치 본체의 중심축이 상기 원자로 헤드 관통관의 중심축과 나란해지도록 하는 복수의 그리퍼 및 일 방향을 따라 왕복 가능한 피스톤을 포함하는 직선구동부를 포함하는 파지부; 및
    상기 검사 장치 본체의 상단에 배치되고, 상기 원자로 헤드 관통관을 검사하는 검사부를 포함하되,
    상기 그리퍼는, 상기 피스톤에 회전 가능하게 결합되는 핑거 하단과, 상기 핑거 하단으로부터 상방으로 연장되고 중심 영역이 상기 검사 장치 본체의 상단에 회전 가능하게 결합되는 핑거 몸체를 구비하는 핑거; 및 상기 검사 장치 본체와 연결되고, 상기 검사 장치 본체의 경방향으로 연장되며, 상기 핑거가 회전 가능하도록 상기 핑거 몸체의 중심 영역의 양 측면에 결합되는 분지(分指)된 외측 단부를 구비하는 그리퍼 프레임를 포함하고,
    상기 검사 장치 본체의 경방향 내측을 향하는 상기 핑거 몸체의 내측면은, 상기 직선구동부의 왕복 운동에 연동하여 상기 검사 장치 본체의 중심을 향해 이동함으로써 상기 퍼널을 파지하고,
    상기 핑거는, 상기 그리퍼 프레임을 통해 상기 검사 장치 본체의 상단에 결합되는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퍼널의 외주면은, 하방으로 갈수록 직경이 커지는 원추형으로 형성되고,
    상기 파지부가 상기 퍼널을 파지할 때를 기준으로, 상기 그리퍼는, 상기 퍼널의 경사진 외주면에 접촉할 수 있도록 상방으로 갈수록 상기 검사 장치 본체의 중심축을 향해 가까워지는 내측면을 가지고, 상기 그리퍼의 내측면이 상기 퍼널의 외주면에 접촉함으로써 상기 퍼널을 파지하는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 핑거는, 상기 직선구동부의 왕복 운동에 연동하여, 상기 핑거 몸체의 중심 영역을 중심으로 회전함으로써, 상기 핑거 몸체의 상측에 위치한 핑거 상단을 상기 검사 장치 본체의 중심을 향해 이동시키는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 그리퍼 프레임의 분지된 외측 단부는,
    상방으로 더 연장되어, 상기 핑거 몸체의 중심 영역을 상기 검사 장치 본체의 상단의 위치보다 높은 위치에 배치시키는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 직선구동부는, 상기 피스톤의 일부를 수용하고 상기 피스톤을 이동시키는 구동력을 상기 피스톤에 작용하는 실린더를 더 포함하고
    상기 그리퍼는, 상기 그리퍼 프레임의 양 측면에 각각 결합되고, 상기 실린더를 회전 가능하게 지지하면서 상기 실린더의 양 측면에 결합되며, 상방으로 테이퍼지며 연장됨으로써, 상기 핑거를 양 측면에서 가리는 2개의 그리퍼 가이드를 더 포함하며,
    상기 퍼널이 상기 검사 장치 본체와 가까워질 때, 경사진 상기 그리퍼 가이드의 경방향 내측면이 상기 퍼널과 접촉할 수 있는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  8. 검사 장치 본체;
    상기 검사 장치 본체의 상단의 경방향 외측에 배치되며, 상기 검사 장치 본체의 상단에 인접하여 위치한 원자로 헤드 관통관의 퍼널(funnel)의 외주면을 내측으로 가압해 상기 퍼널을 파지함으로써, 상기 검사 장치 본체의 중심축이 상기 원자로 헤드 관통관의 중심축과 나란해지도록 하는 복수의 그리퍼를 포함하는 파지부; 및
    상기 검사 장치 본체의 상단에 배치되고, 상기 원자로 헤드 관통관을 검사하는 검사부를 포함하되,
    상기 파지부는, 상기 검사 장치 본체의 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전구동부를 더 포함하고,
    상기 그리퍼는, 상기 회전구동부와 연결됨으로써, 상기 회전구동부의 회전에 연동하여 상기 검사 장치 본체의 중심을 향해 직선이동해 상기 퍼널을 파지하는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    원판형으로 형성되는 상기 회전구동부는, 상기 회전구동부의 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치한 연속된 점들의 집합으로 구성된 호를 따라 연장되며 상기 검사 장치 본체의 중심축 방향으로 관통되는 가이드 슬롯을 구비하고,
    상기 그리퍼는, 상기 가이드 슬롯에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 돌기부를 구비하고 상기 검사 장치 본체의 상단의 외측에 고정된 슬라이더 가이드에 상기 검사 장치 본체의 경방향으로 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이더, 및 상기 슬라이더로부터 상방으로 돌출되어 형성되며 내측면이 상기 퍼널을 파지하는 파지 부재를 포함하는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 파지 부재는, 상기 슬라이더로부터 상방 및 상기 검사 장치 본체의 중심축을 향해 돌출되고,
    상기 파지 부재의 내측면은, 상기 퍼널의 외주면과 접촉 가능한 곡면으로 형성되는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 검사 장치 본체의 상단의 중심으로부터 방사형으로 연장되며, 상방으로 갈수록 상기 검사 장치 본체의 상단의 중심으로부터의 거리가 짧아지도록 형성되어, 상기 퍼널과 상기 검사 장치 본체가 가까워질 때 상기 퍼널의 내주면과 접촉할 수 있는 퍼널 가이드를 더 포함하는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 검사 장치 본체의 상단에 구비되며, 원자로 헤드 관통관에 대한 상기 검사 장치 본체의 접근 여부를 감지함으로써 센싱값을 생성하는 센싱부를 더 포함하고,
    상기 파지부는, 상기 센싱값에 따라 구동되어 상기 퍼널을 파지하는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 그리퍼는, 상기 검사 장치 본체의 상단에, 상기 검사 장치 본체의 중심축을 중심으로 동일 평면에 등각으로 동일한 거리에 배치되는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는, 상기 검사 장치 본체의 상단에서 상기 검사 장치 본체의 중심축이 지나가는 위치에 배치되는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는, 물을 분사할 수 있고,
    상기 검사 장치 본체의 상단에는, 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 깔때기형의 물받이가 형성됨으로써, 상기 검사부가 분사하여 낙하하는 물을 상기 물받이가 수집하여 배수할 수 있는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 검사 장치 본체와 연결되고, 상기 검사 장치 본체를 이동시켜 상기 퍼널과 인접한 위치에 배치하는 이동부를 더 포함하는, 원자로 헤드 관통관 검사 장치.
KR1020170119487A 2017-09-18 2017-09-18 원자로 헤드 관통관 검사 장치 KR101873691B1 (ko)

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