KR102081538B1

KR102081538B1 - 원자로 헤드 검사 장치

Info

Publication number: KR102081538B1
Application number: KR1020190099389A
Authority: KR
Inventors: 박민수; 류홍석; 김준홍; 김연규
Original assignee: 한전케이피에스 주식회사
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2020-02-25

Abstract

본 발명은 원자로 헤드 검사 장치에 관한 것으로, 원자로 헤드에 마련된 제어봉 안내관의 하부에 이동 가능하게 배치되는 본체부; 본체부에 연결되는 다관절 유닛; 다관절 유닛의 단부에 마련되며, 제어봉 안내관의 하단에 대한 다관절 유닛의 접촉을 감지하는 감지부; 및 감지부에서 접촉이 감지되면, 제어봉 안내관에 대한 다관절 유닛의 상대 변위에 기초하여 제어봉 안내관의 하단 높이를 측정하는 높이측정부;를 포함하는 것에 의하여, 원자로 헤드에서 제어봉 안내관의 하단 높이를 정확하게 측정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

원자로 헤드 검사 장치{APPARATUS FOR INSPECTING HEAD OF NUCLEAR REACTOR}

본 발명은 원자로 헤드 검사 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 원자로 헤드에 마련되는 제어봉 구동장치(CRDM)의 제어봉 안내관의 높이를 정확하게 측정할 수 있는 원자로 헤드 검사 장치에 관한 것이다.

원자로 헤드에는 전자기력을 이용하여 제어봉을 인출, 삽입시킴으로써 원자로의 핵반응을 제어하는 제어봉 구동장치(CRDM, Control Rod Drive Mechanism)가 구비된다.

제어봉 구동장치는, 원자로 헤드의 내면에 돌출되게 마련되어 연료봉의 핵반응을 제어하는 제어봉의 상하 이동을 가이드하는 제어봉 안내관을 포함한다.

한편, 원자로의 사용 시간이 일정 이상 경과함에 따라, 제어봉 안내관의 처짐(하부 방향으로의 처짐)이 발생하면, 제어봉 안내관이 연료봉에 접촉되거나 충돌하는 문제점이 있으므로, 안내관의 높이를 정확하게 검사하고, 제어봉 안내관이 연료봉에 접촉되는 한계 높이에 도달하기 전에 제어봉 안내관이 적시에 교체될 수 있어야 한다.

그러나, 기존에는 원자로 헤드가 높은 높이를 가짐으로 인해 제어봉 안내관의 하부에 작업자가 접근하기 어려워 제어봉 안내관의 높이를 검사하기 어려운 문제점이 있으며, 작업자가 직접 접근하는 경우에는 방사선에 노출될 위험성이 높은 문제점이 있다.

또한, 기존에는 원자로 헤드의 내부에서 검사 장치의 위치 및 자세를 자유롭게 변경할 수 없으므로, 주변 환경(예를 들어, 지면 상태)에 따라 제어봉 안내관의 높이를 정확하게 측정하기 어려운 문제점이 있다.

이를 위해 최근에는 원자로 헤드에서 제어봉 안내관의 하단 높이를 정확하게 검사하기 위한 검사 장치에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 원자로 헤드의 내부를 정확하게 검사할 수 있는 원자로 헤드 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 원자로 헤드에서 제어봉 안내관의 하단 높이를 정확하게 측정하고, 교체 주기 관리를 용이하게 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 제어봉 안내관과 연료봉의 접촉 및 충돌을 방지하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 주변 환경에 따라 다양한 위치 및 자세에서 제어봉 안내관의 하단 높이를 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 검사 시간을 단축하고 검사 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 원자로 헤드 검사 장치는, 원자로 헤드에 마련된 제어봉 안내관의 하부에 이동 가능하게 배치되는 본체부; 본체부에 연결되는 다관절 유닛; 다관절 유닛의 단부에 마련되며, 제어봉 안내관의 하단에 대한 다관절 유닛의 접촉을 감지하는 감지부; 및 감지부에서 접촉이 감지되면, 제어봉 안내관에 대한 다관절 유닛의 상대 변위에 기초하여 제어봉 안내관의 하단 높이를 측정하는 높이측정부;를 포함한다.

이는, 원자로 헤드에서 제어봉 안내관의 하단 높이를 정확하게 검사하기 위함이다.

즉, 기존에는 원자로 헤드가 높은 높이를 가짐으로 인해 제어봉 안내관의 하부에 작업자가 접근하기 어려워 제어봉 안내관의 높이를 검사하기 어려운 문제점이 있고, 작업자가 직접 접근하는 경우에는 방사선에 노출될 위험성이 높은 문제점이 있으며, 주변 환경(예를 들어, 지면 상태)에 따라 제어봉 안내관의 높이를 정확하게 측정하기 어려운 문제점이 있다.

하지만, 본 발명은 다관절 유닛에 의해 회전 및 이동하는 감지부가 제어봉 안내관의 하단에 접촉되면, 제어봉 안내관에 대한 다관절 유닛의 상대 변위에 기초하여 제어봉 안내관의 하단 높이를 측정하는 것에 의하여, 제어봉 안내관의 하단 높이를 정확하게 검사할 수 있으며, 제어봉 안내관이 연료봉에 접촉되는 한계 높이에 도달(하부 방향으로의 처짐)하기 전에 제어봉 안내관을 적시에 교체하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은 주변 환경에 구애받지 않고 감지부를 다양한 위치 및 자세로 제어봉 안내관의 하단에 접촉시킬 수 있으므로, 본체부의 작동거리를 단축할 수 있으며, 검사 시간을 단축하고 검사 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 원자로 헤드 검사 장치는, 수직 방향을 기준으로 회전 가능하게 본체부에 마련되는 회전스테이지, 회전스테이지에 수평하게 마련되는 수평스테이지, 및 수평스테이지를 따라 직선 이동하는 이동모듈을 포함하고, 다관절 유닛은 이동모듈에 연결된다.

이와 같이, 회전스테이지, 수평스테이지 및 다관절 유닛에 의해 감지부의 회전 및 직선 이동이 자유롭게 보장되도록 하는 것에 의하여, 요구되는 조건 및 주변 환경에 따라 자유롭게 3축(예를 들어, X축,Y축,Z축 또는 R축,θ축,Z축) 방향으로 감지부를 이동시킬 수 있으므로, 감지부의 작동거리(제어봉 안내관의 하단에 접촉하기 위해 이동하는 거리)를 더욱 단축할 수 있으며, 검사 시간을 단축하고 검사 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

일 예로, 본체부는 회전스테이지가 지지되는 제1플레이트, 제1플레이트를 상하 방향을 따라 선택적으로 승강시키는 리프트유닛, 및 리프트유닛이 지지되는 제2플레이트를 포함한다.

리프트유닛은 제1플레이트를 상하 방향을 따라 승강시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 리프트유닛은, 일단은 제1플레이트의 저면 일측을 지지하고 다른 일단은 제2플레이트의 상면에 지지되는 제1관절부재; 및 제1관절부재와 교차하도록 제1관절부재에 회전 가능하게 결합되며, 일단은 제1플레이트의 저면 다른 일측을 지지하고 다른 일단은 제2플레이트의 상면에 지지되는 제2관절부재;를 포함하고, 제1관절부재 및 제2관절부재의 다른 일단이 서로 접근 및 이격되는 방향으로 이동함에 따라 제1플레이트가 선택적으로 승강하도록 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본체부에는 지면에 대해 본체부를 지지하는 아웃트리거(out trigger)가 마련된다.

바람직하게, 아웃트리거는 제2플레이트의 가장자리에 복수개가 구비되며, 복수개의 아웃트리거의 상하 방향을 따른 길이를 독립적으로 조절하는 것에 의하여 본체부의 수평 레벨을 조절하도록 구성된다.

이와 같이, 본체부에 아웃트리거를 마련하는 것에 의하여, 지면 상태에 따라 본체부의 수평 레벨을 조절할 수 있으며, 검사시 본체부의 유동 및 흔들림을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱 바람직하게, 제어봉 안내관의 하단 높이를 측정하기 전에, 원자로 헤드(제어봉 안내관)에 대한 본체부의 수평 레벨이 수평하게 조절되도록 하는 것에 의하여, 제어봉 안내관의 하단 높이를 보다 정확하게 측정할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

보다 구체적으로, 감지부를 원자로 헤드의 가장자리에 형성된 플랜지의 저면의 서로 다른 복수의 지점에 접촉시켜 제어봉 안내관에 대한 본체부의 수평 레벨 편차를 측정하고, 복수개의 아웃트리거가 수평 레벨 편차에 기초하여 상하 방향을 따른 길이를 독립적으로 조절하는 것에 의하여, 원자로 헤드에 대해 본체부를 수평하게 배치시킬 수 있으며, 제어봉 안내관의 하단 높이를 보다 정확하게 측정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제2플레이트에는 지면을 따라 구름 이동하는 이동롤러가 마련된다.

회전스테이지는 제1플레이트의 상면에 고정되는 고정부, 및 수직 방향을 기준으로 고정부의 상부에 회전 가능하게 결합되는 회전부를 포함할 수 있다.

다관절 유닛은 감지부의 상하 방향을 따른 이동 및 회전을 보장할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.

일 예로, 다관절 유닛은, 지면에 수평한 제1방향을 중심으로 이동모듈에 회전 가능하게 결합되는 제1관절부재, 제1관절부재에 제1방향을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제2관절부재, 및 제2관절부재에 제1방향을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제3관절부재를 포함하고, 감지부는 제3관절부재의 단부에 연결된다.

바람직하게, 제1관절부재, 제2관절부재, 및 제3관절부재의 회전은 각각 독립적으로 제어된다. 이와 같이, 요구되는 조건 및 주변 환경에 따라 제1관절부재, 제2관절부재, 제3관절부재가 동시에 모두 회전되거나, 제1관절부재, 제2관절부재, 제3관절부재 중 일부만이 회전하도록 하는 것에 의하여, 감지부의 자세 및 위치를 최적화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

감지부로서는 제어봉 안내관의 하단에 대한 다관절 유닛의 접촉의 접촉을 감지할 수 있는 다양한 감지수단이 사용될 수 있다.

일 예로, 감지부로서는 접촉식 센서가 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 감지부로서 근접센서와 같은 비접촉식 센서를 사용하는 것도 가능하다.

바람직하게, 원자로 헤드 검사 장치는, 제어봉 안내관에 대한 다관절 유닛의 기준 변위 범위가 저장되는 데이터 베이스를 포함하고, 높이측정부는 기준 변위 범위와 상대 변위 간의 편차에 기초하여 제어봉 안내관의 하단 높이를 빠르게 검출할 수 있다.

더욱 바람직하게, 기준 변위 범위는 다관절 유닛의 단부의 상하 방향을 따른 Z축 방향 기준 변위 범위 포함하고, 높이측정부는 Z축 방향 기준 변위 범위와 상대 변위 간의 편차에 기초하여 제어봉 안내관의 하단 높이를 측정한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제어봉 안내관의 하단에는 제어봉의 진입을 가이드하는 가이드 훤넬(guide funnel)이 연결되며, 감지부가 가이드 훤넬의 하단에 접촉하면, 높이측정부가 가이드 훤넬의 하단 높이를 측정하도록 구성된다.

보다 구체적으로, 가이드 훤넬에 대한 다관절 유닛의 접촉이 감지되면, 높이측정부는 가이드 훤넬에 대한 다관절 유닛의 상대 변위에 기초하여 가이드 훤넬의 하단 높이를 측정한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 원자로 헤드의 내부를 정확하게 검사하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면 원자로 헤드에서 제어봉 안내관의 하단 높이를 정확하게 측정하고, 교체 주기 관리를 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 제어봉 안내관과 연료봉의 접촉 및 충돌을 방지하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 주변 환경에 따라 다양한 위치 및 자세에서 제어봉 안내관의 하단 높이를 측정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 검사 시간을 단축하고 검사 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원자로 헤드 검사 장치의 사용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 원자로 헤드 검사 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 원자로 헤드 검사 장치의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원자로 헤드 검사 장치의 사용예를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 원자로 헤드 검사 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 원자로 헤드 검사 장치의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 원자로 헤드 검사 장치(100)는, 원자로 헤드(10)의 하부에 이동 가능하게 배치되는 본체부(200); 본체부에 연결되는 다관절 유닛(600); 다관절 유닛(600)의 단부에 마련되며, 제어봉 안내관(14)의 하단에 대한 다관절 유닛(600)의 접촉을 감지하는 감지부(700); 및 감지부(700)에서 접촉이 감지되면, 제어봉 안내관(14)에 대한 다관절 유닛(600)의 상대 변위에 기초하여 제어봉 안내관(14)의 하단 높이를 측정하는 높이측정부(800);를 포함한다.

참고로, 본 발명에 따른 원자로 헤드 검사 장치(100)는 원자로 헤드(10) 내부를 점검하기 위해 사용된다. 일 예로, 원자로 헤드 검사 장치(100)는 원자로 헤드(10)에 장착되어 원자로의 핵반응을 제어하는 제어봉 구동장치(CRDM)(12)의 제어봉 안내관(14)의 하단 높이를 측정하기 위해 사용될 수 있다.

본체부(200)는 원자로 헤드(10)의 내부에서 기설정된 위치로 이동 가능하게 마련되며, 본체부(200)의 형상 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

일 예로, 본체부(200)는 회전스테이지(300)가 지지되는 제1플레이트(210), 제1플레이트(210)를 상하 방향을 따라 선택적으로 승강시키는 리프트유닛(220), 및 리프트유닛(220)이 지지되는 제2플레이트(230)를 포함한다.

제1플레이트(210)는 본체부(200)의 상면을 형성하고, 제2플레이트(230)는 본체부(200)의 저면을 형성한다.

리프트유닛(220)은 제2플레이트(230)에 대해 제1플레이트(210)를 상하 방향을 따라 승강 가능하게 지지하도록 구비된다.

리프트유닛(220)은 제1플레이트(210)를 상하 방향을 따라 승강시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 리프트유닛(220)의 리프팅 구조 및 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 리프트유닛(220)은 시저스(scissors) 리프팅 방식으로 제1플레이트(210)를 상하 방향을 따라 승강시키도록 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 리프트유닛(220)은, 일단은 제1플레이트(210)의 저면 일측을 지지하고 다른 일단은 제2플레이트(230)의 상면에 지지되는 제1링크부재(222); 및 제1링크부재(222)와 교차하도록 제1링크부재(222)에 회전 가능하게 결합되며, 일단은 제1플레이트(210)의 저면 다른 일측을 지지하고 다른 일단은 제2플레이트(230)의 상면에 지지되는 제2링크부재(224);를 포함하고, 제1링크부재(222) 및 제2링크부재(224)의 다른 일단이 서로 접근 및 이격되는 방향으로 이동함에 따라 제1플레이트(210)가 선택적으로 승강하도록 구성된다.

제1링크부재(222)와 제2링크부재(224)는 대략 X자 형태로 회전 가능하게 결합되며, 제1링크부재(222)의 일단(하단)이 제2링크부재(224)의 일단(하단)에 접근 및 이격되는 방향으로 이동함에 따라, 제1플레이트(210)의 상하 위치가 조절될 수 있다.

바람직하게, 리프트유닛(220)에 의한 제1링크부재(222)의 리프팅 높이를 높일 수 있도록, 복수개의 제1링크부재(222)와 제2링크부재(224)가 상하 방향을 따라 연속적인 X자 형태로 이루도록 연결된다.

일 예로, 제1링크부재(222)의 일단(하단)이 제2링크부재(224)의 일단(하단)에 접근되는 방향으로 이동하면, 제1링크부재(222)의 타단(상단)과 제2링크부재(224)의 타단(상단)이 서로 접근됨으로써, 제1플레이트(210)의 위치가 상부 방향으로 이동한다.

반대로, 제1링크부재(222)의 일단(하단)이 제2링크부재(224)의 일단(하단)에 이격되는 방향으로 이동하면, 제1링크부재(222)의 타단(상단)과 제2링크부재(224)의 타단(상단)이 서로 이격됨으로써, 제1플레이트(210)의 위치가 하부 방향으로 이동한다.

제1링크부재(222)와 제2링크부재(224) 간의 상대 이동은 통상의 모터 또는 리드스크류 등을 이용하여 구현될 수 있으며, 제1링크부재(222)와 제2링크부재(224)의 구동 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

또한, 본체부(200)에는 지면에 대해 본체부(200)를 지지하는 아웃트리거(out trigger)(251,252)가 마련된다.

바람직하게, 아웃트리거(251,252)는 제2플레이트(230)의 가장자리에 복수개(예를 들어, 4개)가 구비되며, 복수개의 아웃트리거(251,252)의 상하 방향을 따른 길이를 독립적으로 조절(예를 들어, L1≠L2)하는 것에 의하여 본체부(200)의 수평 레벨을 조절하도록 구성된다.

아웃트리거(251,252)는 통상의 유압 또는 공압 방식으로 선택적으로 길이가 조절되도록 구성될 수 있으며, 아웃트리거(251,252)의 구조 및 작동 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 본체부(200)에 아웃트리거(251,252)를 마련하는 것에 의하여, 지면 상태에 따라 본체부(200)의 수평 레벨을 조절할 수 있으며, 검사시 본체부(200)의 유동 및 흔들림을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 본체부(200)(예를 들어, 제2플레이트의 저면)에는 지면을 따라 구름 이동하는 이동롤러가 마련된다.

일 예로, 본체부(200)의 진행 방향을 따라 본체부(200)의 선단 및 후단에 대응하는 제2플레이트(230)의 저면에는 각각 2개씩 총 4개의 이동롤러가 장착될 수 있다. 이동롤러의 개수 및 장착 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 원자로 헤드 검사 장치(100)는, 수직 방향을 기준으로 회전 가능하게 본체부에 마련되는 회전스테이지(300), 회전스테이지(300)에 수평하게 마련되는 수평스테이지(400), 및 수평스테이지(400)를 따라 직선 이동하는 이동모듈(500)을 포함하고, 다관절 유닛(600)은 이동모듈(500)에 연결된다.

이와 같이, 회전스테이지(300), 수평스테이지(400) 및 다관절 유닛(600)에 의해 감지부(700)의 회전 및 직선 이동이 자유롭게 보장되도록 하는 것에 의하여, 요구되는 조건 및 주변 환경에 따라 자유롭게 3축(예를 들어, X축,Y축,Z축 또는 R축,θ축,Z축) 방향으로 감지부(700)를 이동시킬 수 있으므로, 감지부(700)의 작동거리(제어봉 안내관의 하단에 접촉하기 위해 이동하는 거리)를 더욱 단축할 수 있으며, 검사 시간을 단축하고 검사 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

보다 구체적으로, 회전스테이지(300)는 수직 방향을 기준으로 회전 가능하게 본체부(200)의 상부에 마련된다.

여기서, 회전스테이지(300)가 수직 방향을 기준으로 회전한다 함은, 회전스테이지(300)가 수직 방향 회전축을 중심으로 회전하는 것으로 정의된다.

일 예로, 회전스테이지(300)는 제1플레이트(210)의 상면에 고정되는 고정부(310), 및 수직 방향을 기준으로 고정부(310)의 상부에 회전 가능하게 결합되는 회전부(320)를 포함한다.

고정부(310)의 내부에는 회전부(320)를 회전 구동시키기 위한 구동모터(미도시)가 장착되고, 구동모터의 구동력은 감속기(미도시)를 거쳐 감속된 상태로 회전부(320)에 전달될 수 있다.

수평스테이지(400)는 회전스테이지(300)의 상부에 수평하게 마련된다.

보다 구체적으로, 수평스테이지(400)는 회전부(320)의 상부에 결합되며, 회전부(320)의 회전시 수평스테이지(400)가 함께 회전하도록 구성된다.

일 예로, 수평스테이지(400)는 폭보다 긴 길이(예를 들어, x축 방향 길이)를 갖는 형태로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 수평스테이지가 정사각형 또는 여타 다른 형태로 형성될 수 있으며, 수평스테이지의 형태 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이동모듈(500)은 수평스테이지(400)의 길이 방향을 따라 직선 이동하도록 마련된다.

바람직하게, 수평스테이지(400)에는 이동모듈(500)의 슬라이드 이동을 가이드하기 위한 슬라이딩 가이드(미도시)가 마련될 수 있다.

이동모듈(500)의 슬라이드 이동은 공지된 다양한 구동 수단에 의해 이루어질 수 있다. 바람직하게, 수평스테이지(400)에는 N극과 S극의 영구 자석(미도시)을 교대로 배치하고, 이동모듈(500)에는 코일을 장착할 수 있으며, 코일에 인가되는 전류를 제어하는 것에 의하여, 리니어 모터의 원리로 이동모듈(500)이 수평스테이지(400)를 따라 이동하도록 구성할 수 있다. 이를 통해, 이동모듈(500)의 위치를 정교하게 조절하면서도 이동모듈(500)을 이동시키는데 필요한 공간을 최소화하여 콤팩트한 구성을 구현할 수 있다. 경우에 따라서는 이동모듈이 구동모터의 구동력에 의해 회전하는 리드스크류 또는 여타 다른 통상의 직선운동시스템(Linear Motion System)에 의해 직선 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.

다관절 유닛(600)은 이동모듈(500)에 연결되는 다축 로봇으로 구성되며, 감지부(700)의 상하 방향을 따른 이동 및 회전을 보장하도록 마련된다.

다관절 유닛(600)은 감지부(700)의 상하 방향을 따른 이동 및 회전을 보장할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 다관절 유닛(600)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

바람직하게, 다관절 유닛(600)은, 지면에 수평한 제1방향을 중심으로 이동모듈(500)에 회전 가능하게 결합되는 제1관절부재(610), 제1관절부재(610)에 제1방향을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제2관절부재(620), 및 제2관절부재(620)에 제1방향을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제3관절부재(630)를 포함한다.

여기서, 지면에 수평한 제1방향이라 함은, 수평스테이지(400)의 길이 방향(x축 방향)에 수직한 y축 방향으로 정의될 수 있다.

일 예로, 제1관절부재(610)의 일단은 이동모듈(500)에 회전 가능하게 연결되고, 제1관절부재(610)의 다른 일단은 자유단(free end)으로 배치된다. 또한, 제2관절부재(620)의 일단은 제1관절부재(610)의 다른 일단에 회전 가능하게 연결되고, 제2관절부재(620)의 다른 일단은 자유단으로 배치된다. 같은 방식으로, 제3관절부재(630)의 일단은 제2관절부재(620)의 다른 일단에 회전 가능하게 연결되고, 제3관절부재(630)의 다른 일단은 자유단으로 배치된다. 감지부(700)는 제3관절부재(630)의 다른 일단에 연결된다.

이동모듈(500)과 제1관절부재(610)의 연결부위(예를 들어, 이동모듈(500)의 내부)에는 제1관절부재(610)를 회전 구동시키기 위한 구동모터(미도시)가 장착되고, 구동모터의 구동력은 감속기(미도시)를 거쳐 감속된 상태로 제1관절부재(610)에 전달될 수 있다.

제1관절부재(610)의 제2관절부재(620)의 연결부위에는 제2관절부재(620)를 회전 구동시키기 위한 구동모터(미도시)가 장착되고, 구동모터의 구동력은 감속기(미도시)를 거쳐 감속된 상태로 제2관절부재(620)에 전달될 수 있다.

제2관절부재(620)와 제3관절부재(630)의 연결부위에는 제3관절부재(630)를 회전 구동시키기 위한 구동모터(미도시)가 장착되고, 구동모터의 구동력은 감속기(미도시)를 거쳐 감속된 상태로 제3관절부재(630)에 전달될 수 있다.

바람직하게, 제1관절부재(610), 제2관절부재(620), 및 제3관절부재(630)의 회전은 각각 독립적으로 제어된다. 즉, 요구되는 조건 및 주변 환경에 따라 제1관절부재(610), 제2관절부재(620), 제3관절부재(630)가 동시에 모두 회전되거나, 제1관절부재(610), 제2관절부재(620), 제3관절부재(630) 중 일부만이 회전하도록 하는 것에 의하여, 감지부(700)의 자세 및 위치를 최적화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 감지부(700)는 다관절 유닛(600)의 단부에 연결된다.

감지부(700)로서는 제어봉 안내관(14)의 하단에 대한 다관절 유닛(600)의 접촉의 접촉을 감지할 수 있는 다양한 감지수단이 사용될 수 있으며, 감지부(700)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 감지부(700)로서는 접촉식 센서(710)가 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 감지부로서 근접센서와 같은 비접촉식 센서를 사용하는 것도 가능하다.

높이측정부(800)는, 감지부(700)에서 접촉이 감지되면, 제어봉 안내관(14)에 대한 다관절 유닛(600)의 상대 변위에 기초하여 상기 제어봉 안내관(14)의 하단 높이(도 2의 H)를 측정한다.

여기서, 제어봉 안내관(14)에 대한 다관절 유닛(600)의 상대 변위라 함은, 제어봉 안내관(14)에 대해 다관절 유닛(600)이 회전하거나 이동한 변위로 정의된다.

참고로, 감지부(700)에서 접촉이 감지됨과 동시에, 제어봉 안내관(14)에 대한 다관절 유닛(600)의 상대 이동(예를 들어, 상부 방향을 따른 이동)은 정지된다.

바람직하게, 원자로 헤드 검사 장치(100)는, 제어봉 안내관(14)에 대한 다관절 유닛(600)의 기준 변위 범위가 저장되는 데이터 베이스(810)를 포함하고, 높이측정부(800)는 기준 변위 범위와 상대 변위 간의 편차에 기초하여 제어봉 안내관(14)의 하단 높이(H)를 빠르게 검출할 수 있다.

이때, 다관절 유닛(600)의 기준 변위 범위는 다관절 유닛(600)의 최초 배치 상태(제어봉 안내관에 대해 회전 및 이동하지 않은 상태)에서 미리 측정되어 저장될 수 있다.

바람직하게, 기준 변위 범위는 다관절 유닛(600)의 단부의 상하 방향(Z)을 따른 Z축 방향 기준 변위 범위 포함하고, 높이측정부(800)는 Z축 방향 기준 변위 범위와 상대 변위 간의 편차에 기초하여 제어봉 안내관(14)의 하단 높이를 측정한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제어봉 안내관(14)의 하단에는 제어봉(미도시)의 진입을 가이드하는 가이드 훤넬(guide funnel)(14a)이 연결되며, 감지부(700)가 가이드 훤넬(14a)의 하단에 접촉하면, 높이측정부(800)가 가이드 훤넬(14a)의 하단 높이를 측정하도록 구성된다.

보다 구체적으로, 가이드 훤넬(14a)에 대한 다관절 유닛(600)의 접촉이 감지되면, 높이측정부(800)는 가이드 훤넬(14a)에 대한 다관절 유닛(600)의 상대 변위(예를 들어, Z축 방향 상대 변위)에 기초하여 가이드 훤넬(14a)의 하단 높이를 측정한다.

한편, 원자로 헤드(10)에 대한 본체부(200)의 수평 레벨이 어긋난 상태(예를 들어, 지면 상태에 따라 기울어진 상태)에서, 제어봉 안내관(14)에 대한 다관절 유닛(600)의 상대 변위를 검출하게 되면, 제어봉 안내관(14)에 대한 다관절 유닛(600)의 기준 변위 범위를 미리 알고 있다 하더라도, 제어봉 안내관(14)의 하단 높이를 정확하게 측정하기 어렵다.

이를 위해, 제어봉 안내관(14)의 하단 높이를 측정하기 전에, 원자로 헤드(제어봉 안내관)(10)에 대한 본체부의 수평 레벨이 수평하게 조절될 수 있어야 한다.

바람직하게, 감지부(700)를 원자로 헤드의 가장자리에 형성된 플랜지의 저면의 서로 다른 복수의 지점에 접촉시켜 제어봉 안내관(14)에 대한 본체부의 수평 레벨 편차를 측정하고, 복수개의 아웃트리거(251,252)가 수평 레벨 편차에 기초하여 상하 방향을 따른 길이를 독립적으로 조절하는 것에 의하여, 원자로 헤드(제어봉 안내관(14))에 대해 본체부를 수평하게 배치시킬 수 있다.

일 예로, 본체부(200)가 원자로 헤드(10)의 중앙부에 배치된 상태에서, 회전스테이지(300)를 회전시키는 것에 의하여, 원자로 헤드(10)의 플랜지(10a)의 저면에 90도 간격으로 감지부(700)를 접촉시킬 수 있으며, 감지부(700)가 접촉되는 각 접촉 지점(P1,P2,P3,P4)의 측정값(높이) 편차에 대응하여 각 아웃트리거(251,252)의 상하 방향을 따른 길이를 독립적으로 조절함으로써, 원자로 헤드(10)에 대한 본체부(200)의 수평 레벨을 조절할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 감지부(700)가 다관절 유닛(600)을 매개로 이동모듈(500)에 연결된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다관절 유닛을 대신하여 이동모듈에 수직스테이지를 장착하고, 감지부가 수직스테이지를 따라 상하 방향(z축 방향)으로 직선 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 원자로 헤드
10a : 플랜지
12 : 제어봉 구동장치
14 : 제어봉 안내관
14a : 가이드 훤넬
100 : 원자로 헤드 검사 장치.
200 : 본체부
210 : 제1플레이트
220 : 리프트유닛
222 : 제1링크부재
224 : 제2링크부재
230 : 제2플레이트
251,252 : 아웃트리거
300 : 회전스테이지
310 : 고정부
320 : 회전부
400 : 수평스테이지
500 : 이동모듈
600 : 다관절 유닛
610 : 제1관절부재
620 : 제2관절부재
630 : 제3관절부재
700 : 감지부
710 : 접촉식 센서
800 : 높이측정부
810 : 데이터 베이스

Claims

원자로 헤드에 마련된 제어봉 안내관의 하부에 이동 가능하게 배치되는 본체부;
상기 본체부에 연결되는 다관절 유닛;
상기 다관절 유닛의 단부에 마련되며, 상기 제어봉 안내관의 하단에 대한 상기 다관절 유닛의 접촉을 감지하는 감지부;
상기 감지부에서 접촉이 감지되면, 상기 제어봉 안내관에 대한 상기 다관절 유닛의 상대 변위에 기초하여 상기 제어봉 안내관의 하단 높이를 측정하는 높이측정부; 및
상기 제어봉 안내관에 대한 상기 다관절 유닛의 기준 변위 범위가 저장되는 데이터 베이스를 포함하고,
상기 높이측정부는 상기 기준 변위 범위와 상기 상대 변위 간의 편차에 기초하여 상기 제어봉 안내관의 하단 높이를 측정하는, 원자로 헤드 검사 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 기준 변위 범위는 상기 다관절 유닛의 단부의 상하 방향을 따른 Z축 방향 기준 변위 범위 포함하고,
상기 높이측정부는 상기 Z축 방향 기준 변위 범위와 상기 상대 변위 간의 편차에 기초하여 상기 제어봉 안내관의 하단 높이를 측정하는 원자로 헤드 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어봉 안내관의 하단에 연결되는 가이드 훤넬(guide funnel)을 포함하고,
상기 가이드 훤넬에 대한 상기 다관절 유닛의 접촉이 감지되면, 상기 높이측정부는 상기 가이드 훤넬에 대한 상기 다관절 유닛의 상대 변위에 기초하여 상기 가이드 훤넬의 하단 높이를 측정하는 원자로 헤드 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 감지부는 접촉식 센서 및 비접촉식 센서 중 어느 하나 이상을 포함하는 원자로 헤드 검사 장치.
제1항에 있어서,
수직 방향을 기준으로 회전 가능하게 상기 본체부에 마련되는 회전스테이지;
상기 회전스테이지에 수평하게 마련되는 수평스테이지; 및
상기 수평스테이지를 따라 직선 이동하는 이동모듈;을 포함하고,
상기 다관절 유닛은 상기 이동모듈에 연결되는 원자로 헤드 검사 장치.
제6항에 있어서,
상기 본체부는,
상기 회전스테이지가 지지되는 제1플레이트;
상기 제1플레이트를 상하 방향을 따라 선택적으로 승강시키는 리프트유닛; 및
상기 리프트유닛이 지지되는 제2플레이트;
을 포함하는 원자로 헤드 검사 장치.
제7항에 있어서,
상기 리프트유닛은,
일단은 상기 제1플레이트의 저면 일측을 지지하고, 다른 일단은 상기 제2플레이트의 상면에 지지되는 제1링크부재; 및
상기 제1링크부재와 교차하도록 상기 제1링크부재에 회전 가능하게 결합되며, 일단은 상기 제1플레이트의 저면 다른 일측을 지지하고, 다른 일단은 상기 제2플레이트의 상면에 지지되는 제2링크부재;를 포함하고,
상기 제1링크부재 및 상기 제2링크부재의 다른 일단이 서로 접근 및 이격되는 방향으로 이동함에 따라 상기 제1플레이트가 선택적으로 승강되는 원자로 헤드 검사 장치.
제7항에 있어서,
상기 회전스테이지는,
상기 제1플레이트의 상면에 고정되는 고정부; 및
수직 방향을 기준으로 상기 고정부에 회전 가능하게 결합되는 회전부;를 포함하고,
상기 수평스테이지는 상기 회전부에 결합되는 원자로 헤드 검사 장치.
제7항에 있어서,
상기 본체부에 장착되며, 지면에 대해 상기 본체부를 지지하는 아웃트리거(out trigger)를 포함하는 원자로 헤드 검사 장치.
제10항에 있어서,
상기 아웃트리거는 상기 제2플레이트의 가장자리에 복수개가 구비되며,
복수개의 상기 아웃트리거의 상하 방향을 따른 길이를 독립적으로 조절하여 상기 제어봉 안내관의 하단에 대한 상기 본체부의 수평 레벨을 조절하는 원자로 헤드 검사 장치.
제11항에 있어서,
상기 감지부를 상기 원자로 헤드의 가장자리에 형성된 플랜지의 저면의 서로 다른 복수의 지점에 접촉시켜 상기 제어봉 안내관에 대한 상기 본체부의 수평 레벨 편차를 측정하고,
상기 복수개의 상기 아웃트리거는 상기 수평 레벨 편차에 기초하여 상하 방향을 따른 길이를 독립적으로 조절하는 원자로 헤드 검사 장치.
제7항에 있어서,
지면을 따라 구름 이동 가능하게 상기 제2플레이트에 결합되는 이동롤러를 포함하는 원자로 헤드 검사 장치.
제6항에 있어서,
상기 다관절 유닛은,
지면에 수평한 제1방향을 중심으로 상기 이동모듈에 회전 가능하게 결합되는 제1관절부재;
상기 제1관절부재에 상기 제1방향을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제2관절부재; 및
상기 제2관절부재에 상기 제1방향을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제3관절부재;를 포함하고,
상기 감지부는 상기 제3관절부재의 단부에 연결되는 원자로 헤드 검사 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1관절부재, 상기 제2관절부재, 상기 제3관절부재의 회전은 각각 독립적으로 제어되는 원자로 헤드 검사 장치.