KR102162008B1

KR102162008B1 - 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템

Info

Publication number: KR102162008B1
Application number: KR1020180140114A
Authority: KR
Inventors: 류한옥; 황호연; 황인선; 권민성
Original assignee: 한전원자력연료 주식회사
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2020-10-06
Also published as: KR20200056145A

Abstract

본 발명은 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동화 공정을 통해 튜브 절단 작업에 대한 생산성을 높이고, 절단된 튜브를 기울여 절단 공정 중에 튜브 내부로 유입된 이물질을 배출하여 제거시킴으로써, 장비 오염을 방지하고 튜브 제작 품질을 높일 수 있도록 한 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 필거링되어 나오는 중공(中空)의 튜브를 받아 튜브의 진행 방향으로 이송시키는 튜브 공급 컨베이어; 상기 튜브 공급 컨베이어와 일직선상에 나란한 일측에 설치되며, 상기 튜브 공급 컨베이어로부터 공급된 튜브의 진행 경로를 가변하여 상기 튜브 공급 컨베이어로 역이송시킬 수 있는 튜브 아웃 컨베이어; 상기 튜브 공급 컨베이어와 상기 튜브 아웃 컨베이어 사이에 설치되며, 상기 튜브 아웃 컨베이어로부터 역이송된 튜브를 절단할 수 있는 절단기; 상기 튜브 공급 컨베이어의 일측에 설치되며, 절단된 튜브를 기울여 튜브 내부에 유입된 이물질을 배출하여 제거시킬 수 있는 틸팅기:를 포함하며, 상기 튜브 공급 컨베이어는, 튜브 아웃 컨베이어 방향으로 튜브를 이송시킬 수 있는 제1순방향 이송수단과, 상기 제1순반향 이송수단의 일측에 설치되어 제1순방향 이송수단의 이송방향과 반대 방향으로 이송력을 제공하며, 상기 절단기를 통해 절단된 튜브를 튜브 공급 컨베이어로 이송시킬 수 있는 제1역방향 이송수단을 포함하고, 상기 튜브 아웃 컨베이어는, 상기 제1순방향 이송수단과 일직선 방향으로 설치되며, 상기 제1순방향 이송수단의 이송방향과 동일한 이송방향을 갖도록 설치된 제2순방향 이송수단과, 상기 제1역방향 이송수단과 일직선 방향으로 설치되며, 제2순방향 이송수단으로부터 이송된 튜브를 튜브 공급 컨베이어의 제1역방향 이송수단으로 역이송시키는 제2역방향 이송수단을 포함하고, 제2순방향 이송수단과 제2역방향 이송수단 사이에 설치되며, 제2순방향 이송수단의 튜브를 제2역방향 이송수단으로 옮길 수 있도록 설치된 위치가변수단을 포함하며, 상기 틸팅기는, 상기 절단기를 통해 절단된 후 제1역방향 이송수단에 위치된 튜브를 향해 직진 운동하여 튜브를 파지할 수 있는 그립부; 상기 그립부가 설치되며, 튜브의 길이 방향으로 설치되되 일측은 축 결합되어 축을 중심으로 회동되면서 튜브를 튜브의 길이방향으로 기울여 튜브 내부의 이물질을 자연낙하시킬 수 있도록 설치된 바디; 상기 바디가 일측을 중심으로 회동될 수 있도록 바디의 타측을 승강시키는 동력을 발생하는 구동부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템을 제공한다.

Description

핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템{An automatic cutting system for a nuclear fuel tube}

본 발명은 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수작업으로 진행되었던 각 단계별 튜브 절단 작업에 대하여 각 단계별 작업을 통합한 자동화 장비를 통해 튜브 절단 작업 생산성 및 튜브 제작 품질을 높일 수 있도록 한 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 경수로 원전에서는 우라늄-235의 비율을 2~5%로 높인 농축우라늄을 사용하며, 원자로에서 사용되는 핵연료로 가공하기 위하여 우라늄을 5g 정도 무게의 원통형 핵연료 소결체(pellet)로 만드는 성형가공을 한다.

이와 같이 성형 가공된 소결체는 건조로 내에서 건조를 거쳐서 내식성이 양호한 특수합금으로 제작된 튜브 형상의 피복관에 장입된 후에 봉인을 거쳐 핵연료봉으로 제작되며, 제작된 핵연료봉은 다발 형태로 핵연료 집합체로 구성되어 원자로의 노심에 장전된 후에 핵반응을 통해 연소가 이루어진다.

상기 핵연료봉 튜브는 중성자 흡수 특성이 낮은 지르코늄 합금을 포함하는 소재를 사용하게 되는데, 지르코늄 합금의 피복관 또는 인코넬 전열관과 같은 튜브형 제품은 일반적으로 성형 및 기계적 가공에 의해 잉곳으로부터 얻은 봉의 압출에 의해 제조된다.

이때, 핵연료봉 튜브를 제작하기 위한 일련의 공정은 도 1에 도시된 바와 같이 이루어진다.

먼저, 필거링 장비를 통해 지르코늄 합금 주괴를 튜브의 직경은 감소시키면서 튜브의 길이는 연신(orientation)시키는 필거링 공정을 실시한다.(S10)

이후, 필거링된 튜브는 상기한 바와 같이 연신되어 길이가 늘어난 상태이며, 작업자는 이러한 튜브를 줄자 등의 치수 측정수단으로 정해진 길이로 측정한 후, 절단장치를 이용하여 튜브를 복수로 절단한다.(S20)

이는, 튜브가 규격화된 직경을 형성할때까지, 상기한 필거링공정을 재차 수행하기 위함이다.

한편, 절단된 튜브는 양단부의 버(burr)를 제거하기 위해 디버링 장치로 이송된 후, 디버링 공정이 이루어진다.(S30)

다음으로, 타각(打刻)으로 튜브에 마킹공정을 실시한 후(S40), 무게 등을 측정한 후 일측의 장소에 복수의 튜브들을 적재시킨다.(S50)

이후, 상기한 일련의 공정들을 재차 수행되면서 핵연료봉 튜브 제작이 완료된다.

하지만, 상기한 필거링 공정 이후 일련의 공정들이 수작업으로 진행됨에 따라, 다음과 같은 핵연료봉 튜브 제작의 문제점이 발생하였다.

첫째, 필거링된 튜브를 절단하기 위해, 작업자가 직접 치수를 재고 절단하는 일련의 수작업공정으로 인해, 절단 길이에 오차가 발생하여 절단 작업의 정확성이 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 튜브 절단 수작업으로 인해, 절단 지점 판단 오류 등 휴먼 에러가 발생할 수 있기 때문에 튜브 절단 치수가 부정확해지는 문제가 있었다.

둘째, 절단, 디버링, 마킹 등의 공정을 수행하기 위해, 각각 별도로 마련된 장비로 튜브를 수작업으로 운반하여 이송시켜야 하므로 편의성 및 작업 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.

셋째, 튜브가 절단되는 과정에서, 고온의 열이 튜브에 발생하는데 이를 냉각시키기 위해 외면유(윤활유)가 튜브의 절단면에 공급이 된다.

이 과정에서 외면유가 튜브 내부로 유입되어, 절단 공정을 위한 각 장비 오염이 발생하고, 튜브 제작 품질이 떨어지는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 등록특허 제10-1333037호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 수작업으로 진행되었던 각 단계별 튜브 절단 작업을 통합 설계한 장비를 통해 필거링 이후의 튜브 절단 공정이 자동화되도록 함으로써 핵연료봉 튜브 제작에 대한 편의성 및 작업 생산성을 높일 수 있도록 한 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템을 제공하고자 한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 튜브 절단 후, 튜브를 틸팅시켜 튜브 내부로 유입된 외면유를 배출시킴으로써, 장비 오염을 방지하고 튜브 제작 품질을 높일 수 있도록 한 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 필거링되어 나오는 중공(中空)의 튜브를 받아 튜브의 진행 방향으로 이송시키는 튜브 공급 컨베이어; 상기 튜브 공급 컨베이어와 일직선상에 나란한 일측에 설치되며, 상기 튜브 공급 컨베이어로부터 공급된 튜브의 진행 경로를 가변하여 상기 튜브 공급 컨베이어로 역이송시킬 수 있는 튜브 아웃 컨베이어; 상기 튜브 공급 컨베이어와 상기 튜브 아웃 컨베이어 사이에 설치되며, 상기 튜브 아웃 컨베이어로부터 역이송된 튜브를 절단할 수 있는 절단기; 상기 튜브 공급 컨베이어의 일측에 설치되며, 절단된 튜브를 기울여 튜브 내부에 유입된 이물질을 배출하여 제거시킬 수 있는 틸팅기:를 포함하며, 상기 튜브 공급 컨베이어는, 튜브 아웃 컨베이어 방향으로 튜브를 이송시킬 수 있는 제1순방향 이송수단과, 상기 제1순반향 이송수단의 일측에 설치되어 제1순방향 이송수단의 이송방향과 반대 방향으로 이송력을 제공하며, 상기 절단기를 통해 절단된 튜브를 튜브 공급 컨베이어로 이송시킬 수 있는 제1역방향 이송수단을 포함하고, 상기 튜브 아웃 컨베이어는, 상기 제1순방향 이송수단과 일직선 방향으로 설치되며, 상기 제1순방향 이송수단의 이송방향과 동일한 이송방향을 갖도록 설치된 제2순방향 이송수단과, 상기 제1역방향 이송수단과 일직선 방향으로 설치되며, 제2순방향 이송수단으로부터 이송된 튜브를 튜브 공급 컨베이어의 제1역방향 이송수단으로 역이송시키는 제2역방향 이송수단을 포함하고, 제2순방향 이송수단과 제2역방향 이송수단 사이에 설치되며, 제2순방향 이송수단의 튜브를 제2역방향 이송수단으로 옮길 수 있도록 설치된 위치가변수단을 포함하며, 상기 틸팅기는, 상기 절단기를 통해 절단된 후 제1역방향 이송수단에 위치된 튜브를 향해 직진 운동하여 튜브를 파지할 수 있는 그립부; 상기 그립부가 설치되며, 튜브의 길이 방향으로 설치되되 일측은 축 결합되어 축을 중심으로 회동되면서 튜브를 튜브의 길이방향으로 기울여 튜브 내부의 이물질을 자연낙하시킬 수 있도록 설치된 바디; 상기 바디가 일측을 중심으로 회동될 수 있도록 바디의 타측을 승강시키는 동력을 발생하는 구동부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템을 제공한다.

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또한, 상기 튜브 공급 컨베이어의 일측에는 튜브가 수용되고 튜브 무게가 측정되는 적재 테이블이 설치되고, 상기 튜브 공급 컨베이어와 상기 적재 테이블 사이에는 튜브에 마킹할 수 있는 마킹기와, 튜브의 양단부를 디버링할 수 있는 디버링기를 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 마킹기, 디버링기, 적재 테이블은 상기 틸팅기로부터 행방향으로 배치되고, 상기 틸팅기, 마킹기, 디버링기, 적재 테이블 간에는 튜브를 이송시키는 튜브 이송수단이 마련되되, 상기 튜브 이송수단은, 상기 틸팅기, 마팅기, 디버링기, 적재 테이블 간 상방에 설치되며, 공정 순서 방향으로 하향 경사진 경사판;상기 경사판을 향해 튜브를 승강시키는 승강수단:을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 튜브 필거링 이후의 절단 공정이 자동화됨으로써, 각 단계별로 이루어졌던 수작업에 비해 작업 공정의 편의성 및 작업 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

둘째, 튜브 절단 작업시 치수 작업도 자동 공정으로 이루어짐으로써, 치수 측정이 정확해질 수 있으며, 측정 오차가 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 휴먼 에러가 발생하지 않기 때문에, 튜브 절단 작업의 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

셋째, 절단장치를 통해 튜브가 절단된 후, 튜브 틸팅 작업을 통해 튜브 내부에 유입되어 있던 외면유를 외부로 배출시킴으로써, 장비 오염을 방지하고 튜브 제작 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 튜브 절단 공정을 나타낸 순서도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 자동 절단 시스템을 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 자동 절단 시스템의 일측 요부를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 자동 절단 시스템의 일측 요부를 나타낸 평면도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 자동 절단 시스템의 타측 요부를 나타낸 평면도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 자동 절단 시스템의 위치 가변수단의 요부를 나타낸 사시도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 자동 절단 시스템의 절단기 요부를 나타낸 사시도
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 자동 절단 시스템의 틸팅기를 나타낸 사시도
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 자동 절단 시스템의 틸팅기가 작동하여 튜브를 틸팅시킨 상태를 나타낸 사시도
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 자동 절단 시스템의 튜브 이송수단 요부를 나타낸 사시도
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 자동 절단 시스템을 통해 튜브 절단 공정이 이루어지는 과정을 나타낸 순서도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템에 대하여 설명하도록 한다.

핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템은 필거링된 튜브를 자동화 공정을 통해 일정 길이로 절단하고, 절단 과정에서 튜브 내부로 유입된 이물질을 배출하여 장비 오염을 방지하고 튜브 제작 품질을 높일 수 있다.

이러한 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 튜브 공급 컨베이어(100)와, 튜브 아웃 컨베이어(200)와, 절단기(300)와, 틸팅기(400)와, 마킹기(500)와, 디버링기(600)와, 적재 테이블(700)과, 튜브 이송수단(800)을 포함한다.

튜브 공급 컨베이어(100)는 필거링 장비로부터 필거링 되어 나오는 튜브(T)를 상기 튜브 아웃 컨베이어(200)로 공급하고, 절단기(300)를 통해 절단된 튜브(T)를 재공급받는 장비이다.

튜브 공급 컨베이어(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 필거링 장비로부터 이송되는 방향과 동일한 방향으로 이송력을 발생하는 제1순방향 이송수단(110)과, 제1순방향 이송수단(110)의 이송방향과 반대 방향으로 이송력을 발생하는 제1역방향 이송수단(120)을 포함한다.

이때, 제1역방향 이송수단(120)은 제1순방향 이송수단(110)의 일측에 설치된다.

이때, 제1순방향 이송수단(110)의 일측이라 함은 제1순방향 이송수단(110)의 행방향으로의 일측을 말한다.

상기 제1순방향 이송수단(110) 및 제1역방향 이송수단(120)은 튜브(T)를 직선 방향으로 이송시킬 수 있는 구성이면 무방하다.

본 명세서에서는 상기 제1순방향 이송수단(110) 및 제1역방향 이송수단(120)은 복수의 롤러로 제시하기로 한다.

즉, 복수의 롤러가 튜브(T)의 길이 방향으로 배열되고, 이중 구동롤러의 롤링을 통해 튜브(T)는 튜브 공급 컨베이어(100)에서 튜브 아웃 컨베이어(200)로, 튜브 아웃 컨베이어(200)에서 튜브 공급 컨베이어(100)로 이송될 수 있는 것이다.

다음으로, 튜브 아웃 컨베이어(200)는 필거링되어 나온 튜브(T)를 상기 튜브 공급 컨베이어(100)로부터 공급받아 정렬하고, 튜브(T)가 일정 길이로 절단될 수 있도록 치수를 재는 장비이다.

상기 튜브 아웃 컨베이어(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 튜브 공급 컨베이어(100)와 나란한 일직선상에 설치된다.

상기 튜브 아웃 컨베이어(200)는 필거링된 튜브(T)를 안정적으로 수용할 수 있도록, 필거링 튜브(T) 전체 길이에 대응되는 길이로 구성된다.

필거링 전의 튜브(T)는 보통 대략4m 정도인데, 필거링되어 나오는 튜브(T)는 연신되기 때문에 필거링 전 튜브 길이의 4배인 대략 16m이다.

상기 튜브 아웃 컨베이어(200)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2순방향 이송수단(210)과, 제2역방향 이송수단(220)과, 위치가변수단(230)과, 스케일장비(240)를 포함한다.

제2순방향 이송수단(210)은 제1순방향 이송수단(110)과 일직선 상에 설치되며, 복수의 롤러를 포함한다.

상기 제2순방향 이송수단(210)은 전술한 바와 같이 필거링된 튜브(T) 전체가 배치될 수 있도록 튜브(T)의 전체 길이에 대응되어야 함은 이해 가능하다.

제2역방향 이송수단(220)은 제2순방향 이송수단(210)으로 이송된 필거링 튜브(T)를 받아, 절단 길이가 측정될 수 있도록 제공되고, 절단된 튜브(T)를 튜브 공급 컨베이어(100)로 역이송시키는 역할을 한다.

상기 제2역방향 이송수단(220)은 제1역방향 이송수단(120)과 일직선상에 설치되며, 제2순방향 이송수단(210)과 동일하게 복수의 롤러를 포함한다.

이에 따라, 제2역방향 이송수단(220)은 도 5에 도시된 바와 같이 제2순방향 이송수단(210)에 대하여 행방향으로 일측에 설치된다.

위치가변수단(230)은 도 6에 도시된 바와 같이, 행방향으로 이격되어 있는 제2순방향 이송수단(210)과 제2역방향 이송수단(220) 사이에 설치되어, 제2순방향 이송수단(210)에 위치된 필거링 튜브(T)를 제2역방향 이송수단(220)으로 이송시키는 역할을 한다.

위치가변수단(230)은 제2순방향 이송수단(210) 및 제2역방향 이송수단(220)의 길이 방향에 대응되는 회전축(231)과, 상기 회전축(231)에 고정된 회동부재(232)를 포함한다.

회전축(231)은 정,역회전되도록 구성되며, 회전이 원활하게 이루어질 수 있도록, 회전축(231)의 길이 방향으로 베어링(B)이 설치됨이 바람직하다.

회동부재(232)는 제2순방향 이송수단(210)에 위치되어 있는 필거링 튜브(T)를 들어 건너편 제2역방향 이송수단(220)으로 ?ケ穗? 역할을 하며, 회전축(231)의 회전과 연동이 된다.

상기 회동부재(232)는 회전축에 대하여 수직으로 설치되며, 각 이송수단(210,220)의 길이방향으로 복수의 롤러 사이에 설치된다.

이때, 회동부재(232)의 일단부에는 도 6에 도시된 바와 같이, 상방으로 절곡 형성된 걸림편(232a)이 형성됨이 바람직하다.

이때, 회동부재(232)의 일단부라 함은, 제2순방향 이송수단(210) 측을 말한다.

상기 걸림편(232a)은 제2순방향 이송수단(210)에 위치된 필거링 튜브(T)의 외주면을 걸어 필거링 튜브(T)가 건너편 제2역방향 이송수단(220)으로 원활하게 이송되도록 하기 위한 구성이다.

또한, 회동부재(232)의 상면은 일단부에서부터 타단부까지 하향 경사진 경사면으로 형성됨이 바람직하다.

이는 튜브(T)가 제2순방향 이송수단(210)에서 제2역방향 이송수단(220)으로 원활하게 굴러가도록 하기 위함이다.

스케일 장비(240)는 제2역방향 이송수단(220)에 위치된 필거링 튜브(T)의 전체 길이 및 절단 길이 등을 측정하는 역할을 한다.

이때, 스케일 장비(240)는 제2역방향 이송수단(220)의 길이 방향으로 복수로 설치된 센서임이 바람직하다.

이러한 측정센서는 공지된 기술로써, 측정원리에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

다음으로, 절단기(300)는 튜브 아웃 컨베이어(200)로부터 튜브 공급 컨베이어(100)로 역이송되는 튜브(T)를 일정 길이로 절단하는 장비이다.

절단기(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 튜브 공급 컨베이어(100)와 튜브 아웃 컨베이어(200) 사이에 설치된다.

절단기(300)는 도 7에 도시된 바와 같이 원형 톱날 타입의 컷팅수단(310)을 포함하는데, 상기 컷팅수단(310)은 제1역방향 이송수단(120)과 제2역방향 이송수단(220) 사이에 위치된다.

상기 절단기(300)의 컷팅수단(310) 회전수는 프로그래밍을 통해 제어될 수 있다.

즉, 지르코늅 합금으로 이루어진 튜브(T)의 재질 특성상, 컷팅수단(310)의 고속회전에 의해 과열되어 금속 화재가 발생할 수 있는바, 이러한 금속 화재 발생을 방지하기 위하여, 프로그래밍을 통해 컷팅수단(310)의 회전수가 제어될 수 있는 것이다.

다음으로, 틸팅기(400)는 절단기(300)를 통해 절단된 튜브(T) 내부의 이물질을 배출하여 제거시키는 장비이다.

튜브(T)는 절단기(300)를 통해 절단되는 과정에서, 과열 방지를 위해 외면유(윤활유)를 공급받는데, 튜브(T)가 중공(中空)의 형태로 이루어져 있기 때문에 튜브(T) 내부로 외면유 및 이물질이 유입이 된다.

이러한 외면유 및 이물질은 절단 자동화 시스템의 각 장비들을 오염시킬 수 있으며, 튜브 제작 품질을 떨어뜨릴 수 있는바, 틸팅기(400)는 튜브(T)를 기울여 튜브(T) 내부의 이물질을 배출하여 제거하는 것이다.

틸팅기(400)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 튜브 공급 컨베이어(100)의 일측에 설치된다.

이때, 일측이라 함은 튜브 공급 컨베이어(100)의 행방향으로 이격된 위치를 말하는 것으로써, 정확하게는 제1역방향 이송수단(120)의 일측을 말한다.

틸팅기(400)는 도 8에 도시된 바와 같이, 그립부(410)와, 바디(420)와, 구동부(430)를 포함한다.

그립부(410)는 제1역방향 이송수단(120)에 위치된 절단된 튜브(T)를 파지하여 바디(420)측으로 가져오는 역할을 한다.

그립부(410)는 튜브(T)를 향해 직진 운동하며, 튜브(T)를 상,하 방향에서 파지할 수 있도록 승강 운동을 한다.

이러한 직진 운동 및 승강 운동을 위한 동력 발생은 실린더를 이용함이 바람직하나, 실린더로 한정하는 것은 아니다.

바디(420)는 구동부(430)의 동력에 의해 틸팅이 이루어지는 구성이며, 그립부(410)가 설치된다.

이때, 바디(420)는 절단 튜브(T)의 길이에 대응되며, 바디(420)의 일측은 튜브 공급 컨베이어(100)에 축 결합된다.

이와 같은 구성에 의해 바디(420)는 일측을 중심으로 회전 운동을 할 수 있다.

구동부(430)는 바디(420)를 회전시키는 동력을 발생하며, 튜브 공급 컨베이어(100)에 설치된다.

정확하게는, 구동부(430)가 바디(420)를 회전시키기보다는 도 9에 도시된 바와 같이 바디(420)의 타측을 승강시키는 역할을 한다.

상기 구동부(403)는 특정한 구성으로 한정되지는 않으며, 실린더로 제공됨이 바람직하다.

다음으로, 마킹기(500)는 틸팅기(400)를 통해 이물질이 제거된 튜브(T)에 일련번호 등을 각인하는 장치로써, 튜브 공급 컨베이어(100)의 일측에 설치된다.

이때, 일측이라 함은 도 3에 도시된 바와 같이, 튜브(T)의 단부에 대응되는 부위를 말한다.

다음으로, 디버링기(600)는 튜브(T) 양단의 버(burr)를 제거하는 면취 작업을 실시하는 역할을 한다.

튜브 절단과정에서, 튜브(T)의 양단부에는 버가 발생하는데, 상기 디버링기(600)를 통해 버 제거 작업이 실시되는 것이다.

상기 디버링기(600)는 도 3에 도시된 바와 같이 튜브 공급 컨베이어(100)의 양측에 설치된다.

또한, 상기 디버링기(600)는 마킹기(400)의 행방향으로 일측에 설치되는데, 상기 마킹기(400)와 디버링기(600)의 위치는 서로 바뀔 수도 있다.

다음으로, 적재 테이블(700)은 디버링된 튜브(T)를 적재하고, 튜브(T)의 무게를 측정하는 구성이다.

적재 테이블(700)은 도 3에 도시된 바와 같이, 튜브 공급 컨베이어(100)의 행방향으로 일측에 설치된다.

적재 테이블(700)을 통해 튜브(T) 무게를 측정하는 수단으로 로드셀이 제공됨이 바람직하다.

다음으로, 튜브 이송수단(800)은 각 장비간 튜브(T)를 이송시키는 역할을 한다.

전술한 바와 같이, 틸팅기(400)에서 적재 테이블(700)에 이르기까지 각 장비들은 행방향으로 나란하게 설치되는데, 튜브 이송수단(800)은 각 장비로의 튜브(T) 이송을 위한 구성인 것이다.

튜브 이송수단(800)은 도 10에 도시된 바와 같이, 경사판(810)과 승강수단(820)을 포함하는 것이 바람직하다.

경사판(810)은 공정 순서별로 설치된 각 장비로 튜브(T)가 굴러 이동할 수 있도록 한 구성이며, 공정 순서별 일측의 장비를 향해 하향 경사지게 형성된다.

승강수단(820)은 경사판(810) 하방에 위치된 튜브(T)를 들어올려 경사판(810)으로 옮기는 역할을 하며, 실린더로 제공됨이 바람직하다.

이때, 승강수단(820)의 상단부에는 튜브(T)를 지지할 수 있는 지지편(821)이 설치된다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템을 통해 튜브 절단 작업이 자동으로 이루어지는 작용에 대하여 설명하도록 한다.

필거링 장비를 통해 연신된 튜브(T)가 필거링 장비(미도시)로부터 인출이 된다.

이때, 튜브(T)는 인출되는 방향 그대로 튜브 공급 컨베이어(100)의 제1순방향 이송수단(110)으로 진입한다.(S100)

이때, 제1순방향 이송수단(110)을 구성하는 롤러의 롤링에 의해 상기 튜브(T)는 계속해서 튜브 아웃 컨베이어(200)의 제2순방향 이송수단(210)을 향해 진행을 한다.

이후, 필거링 장비로부터 필거링이 완료된 튜브(T)는 그대로 인출되어 튜브 아웃 컨베이어(200)의 제2순방향 이송수단(210)으로 진입이 완료된다.

다음으로, 제2순방향 이송수단(210)으로 튜브(T) 진입이 완료되면, 롤링이 정지되고, 위치가변수단(230)의 회전축(231)이 일정 각도 만큼만 회전이 된다.

이에 따라, 회동부재(232)는 회전축(231)과 연동하여 회전되며, 이 과정에서 튜브(T)는 회동부재(232)의 상면에 간섭되면서 회동부재(232)의 경사면을 따라 굴러 제2역방향 이송수단(220)의 롤러에 안착이 된다.(S300)

다음으로, 제2역방향 이송수단(220)에 안착된 튜브(T)를 기준 위치에 정렬시킨 후, 전체 길이 및 절단 길이 측정이 이루어진다.(S400)

다음으로, 튜브(T)를 절단할 만큼만 절단기(300)를 통과하여 제1역방향 이송수단(120)에 안착시킨다.

이에 따라, 튜브(T)의 절단 위치는 절단기(300)의 컷팅수단(310)에 대응된다.

이후, 절단기(300)를 작동하여 컷팅수단(310)으로 하여금 튜브(T)를 절단시킨다.(S500)

이후, 절단된 튜브(T)는 제1역방향 이송수단(120)의 롤링에 의해 도 4에 도시된 바와 같이, 제1역방향 이송수단(120)의 롤러 위에 안착이 된다.

이후, 튜브 이송수단(800)의 승강수단이 상승하면서 롤러 위에 안착되어 있던 튜브(T)를 틸팅기(400)의 그립부(410)측에 대응시킨다.

이후, 틸팅기(400)의 그립부(410)는 바디(420)로부터 이동하여 도 8에 도시된 바와 같이, 제1역방향 이송수단(120) 위의 절단된 튜브(T)를 잡는다.

다음으로, 그립부(410)를 원위치시킨 후, 구동부(430)를 작동하여 도 9에 도시된 바와 같이 바디(420)를 틸팅시킨다.(S600)

이에 따라, 튜브(T) 역시 기울어지면서, 튜브(T) 내부에 유입되어 있던 외면유를 비롯한 이물질이 배출된다.

다음으로, 바디(420)가 원위치되고, 그립부(410)는 직진 이동하여 튜브 공급 컨베이(100)어 상부의 경사판(810)에 튜브(T)를 내려 놓는다.

이때, 튜브(T)는 경사판(810)을 따라 굴러 마킹기(500) 측으로 이동한다.

이때, 튜브(T)는 마킹기(500) 측에 설치된 튜브 이송수단(800)의 승강수단(820)에 걸려 멈추고, 승강수단(820)의 작용에 의해 하강되어 롤러에 안착된다.

이후, 튜브(T)는 롤러의 롤링에 의해 이동되며, 튜브(T)의 일단부는 마킹기(500)에 대응이 된다.

이후, 마킹기(500)를 통해 튜브(T) 마킹 작업이 이루어진다.(S700)

다음으로, 마킹 작업이 완료된 튜브(T)는 승강수단(820)을 통해 상승되며, 디버링기(600) 측의 경사판(810)을 따라 굴러 디버링기(600) 측으로 이동한다.

이때, 튜브(T)는 디버링기(600) 측에 설치된 튜브 이송수단(800)의 승강수단(820)에 걸려 멈추고, 승강수단(820)의 작용에 의해 하강되어 롤러에 안착된다.

이후, 튜브(T)는 롤러의 롤링에 의해 이동되어, 일측의 디버링기(600)에 일단부를 대응시킨다.

이후, 디버링기(600)를 통해 튜브(T) 일단부의 디버링 작업이 이루어진다.

이후, 롤러의 롤링에 의해 튜브(T)는 타측의 디버링기(600)로 이동되며, 튜브(T)의 타단부는 타측의 디버링기(600)에 대응된다.

이후, 디버링기(600)를 통해 튜브 타단부의 디버링 작업이 이루어진다.(S700)

이와 같이, 튜브(T) 양단부의 디버링 작업이 완료되면, 튜브(T)는 승강수단(820)을 통해 상승되며 적재 테이블(700) 측의 경사판(810)을 따라 굴러간다.

이때, 튜브(T)는 적재 테이블(700) 측의 경사판(810)에 설치된 튜브 스토퍼(S)에 걸려 이동이 정지된다.

상기 튜브 스토퍼(S)는 도 3에 도시된 바와 같이, 적재 테이블(700) 측의 경사판(810)에서 승강 작용을 하는 구성으로써, 튜브(T)가 적재 테이블(700)에 수용되기 전에, 작업자가 육안으로 튜브(T)를 검사할 수 있도록 튜브(T)를 잠깐 세워 놓기 위한 구성이다.

다음으로, 작업자의 육안 검사가 완료되면, 튜브 스토퍼(S)는 하강하고, 튜브(T)는 장애물이 사라짐에 따라 경사판(810)을 굴러 적재 테이블(700)로 낙하된다.(S800)

다음으로, 적재 테이블(700)은 전술한 일련의 공정을 거친 튜브(T)를 수용하고, 로드셀을 통해 튜브(T)의 무게를 측정한다.

이후, 적재 테이블(700)에 수용되어 무게 측정까지 마친 튜브(T)들은 다음의 공정을 위한 장비로 이동된다.

이로써, 필거링된 튜브 절단 공정이 완료된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템은 자동화 공정을 통해 튜브 생산성을 높일 수 있으며, 공정 과정 중에 튜브를 기울여 튜브 내부의 이물질을 배출할 수 있으므로 튜브 품질을 높일 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 튜브 공급 컨베이어 110 : 제1순방향 이송수단
120 : 제1역방향 이송수단 200 : 튜브 아웃 컨베이어
210 : 제2순방향 이송수단 220 : 제2역방향 이송수단
230 : 위치가변수단 231 : 회전축
232 : 회동부재 232a : 걸림편
300 : 절단기 310 : 컷팅수단
400 : 틸팅기 410 : 그립부
420 : 바디 430 : 구동부
500 : 마킹기 600 : 디버링기
700 : 적재 테이블 800 : 튜브 이송수단
810 : 경사판 820 : 승강수단
821 : 지지편 T : 튜브
B : 베어링 S : 튜브 스토퍼

Claims

필거링되어 나오는 중공(中空)의 튜브를 받아 튜브의 진행 방향으로 이송시키는 튜브 공급 컨베이어;
상기 튜브 공급 컨베이어와 일직선상에 나란한 일측에 설치되며, 상기 튜브 공급 컨베이어로부터 공급된 튜브의 진행 경로를 가변하여 상기 튜브 공급 컨베이어로 역이송시킬 수 있는 튜브 아웃 컨베이어;
상기 튜브 공급 컨베이어와 상기 튜브 아웃 컨베이어 사이에 설치되며, 상기 튜브 아웃 컨베이어로부터 역이송된 튜브를 절단할 수 있는 절단기;
상기 튜브 공급 컨베이어의 일측에 설치되며, 절단된 튜브를 기울여 튜브 내부에 유입된 이물질을 배출하여 제거시킬 수 있는 틸팅기:를 포함하며,
상기 튜브 공급 컨베이어는,
튜브 아웃 컨베이어 방향으로 튜브를 이송시킬 수 있는 제1순방향 이송수단과, 상기 제1순방향 이송수단의 일측에 설치되어 제1순방향 이송수단의 이송방향과 반대 방향으로 이송력을 제공하며, 상기 절단기를 통해 절단된 튜브를 튜브 공급 컨베이어로 이송시킬 수 있는 제1역방향 이송수단을 포함하고,
상기 튜브 아웃 컨베이어는,
상기 제1순방향 이송수단과 일직선 방향으로 설치되며, 상기 제1순방향 이송수단의 이송방향과 동일한 이송방향을 갖도록 설치된 제2순방향 이송수단과,
상기 제1역방향 이송수단과 일직선 방향으로 설치되며, 제2순방향 이송수단으로부터 이송된 튜브를 튜브 공급 컨베이어의 제1역방향 이송수단으로 역이송시키는 제2역방향 이송수단을 포함하고,
제2순방향 이송수단과 제2역방향 이송수단 사이에 설치되며, 제2순방향 이송수단의 튜브를 제2역방향 이송수단으로 옮길 수 있도록 설치된 위치가변수단을 포함하며,
상기 틸팅기는,
상기 절단기를 통해 절단된 후 제1역방향 이송수단에 위치된 튜브를 향해 직진 운동하여 튜브를 파지할 수 있는 그립부; 상기 그립부가 설치되며, 튜브의 길이 방향으로 설치되되 일측은 축 결합되어 축을 중심으로 회동되면서 튜브를 튜브의 길이방향으로 기울여 튜브 내부의 이물질을 자연낙하시킬 수 있도록 설치된 바디; 상기 바디가 일측을 중심으로 회동될 수 있도록 바디의 타측을 승강시키는 동력을 발생하는 구동부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 튜브 공급 컨베이어의 일측에는 튜브가 수용되고 튜브 무게가 측정되는 적재 테이블이 설치되고,
상기 튜브 공급 컨베이어와 상기 적재 테이블 사이에는 튜브에 마킹할 수 있는 마킹기와, 튜브의 양단부를 디버링할 수 있는 디버링기를 포함하는 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 마킹기, 디버링기, 적재 테이블은 상기 틸팅기로부터 행방향으로 배치되고, 상기 틸팅기, 마킹기, 디버링기, 적재 테이블 간에는 튜브를 이송시키는 튜브 이송수단이 마련되되,
상기 튜브 이송수단은,
상기 틸팅기, 마팅기, 디버링기, 적재 테이블 간 상방에 설치되며, 공정 순서 방향으로 하향 경사진 경사판;
상기 경사판을 향해 튜브를 승강시키는 승강수단:을 포함하는 핵연료봉 튜브 절단 자동화 시스템.