KR102255222B1 - 핵연료 집합체의 골격체 용접 장비용 내부전극 장입장치 - Google Patents

핵연료 집합체의 골격체 용접 장비용 내부전극 장입장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핵연료 집합체의 골격체 용접 장비에서 복수의 내부 전극을 용접 위치로 자동 이송하기 위한 내부전극 장입장치에 관한 것으로, 핵연료 집합체의 골격체 용접을 위하여 내부 전극을 용접 위치로 이송하기 위한 내부 전극 장입장치에 있어서, 테이블(110)과; 상기 내부 전극(121a)(121b)이 구비되어 상기 테이블(110)의 상부에 복수 열로 나란하게 배치되는 복수 개의 내부 전극바(120)와; 상기 테이블(110)에 구비되어 상기 내부 전극바(120)의 수평 이동을 안내하게 되는 가이드부재(130)와; 상기 내부 전극바(120)의 정렬 방향으로 나란하게 상기 테이블(110)의 상부에 마련되는 가이드레일(140)과; 상기 내부 전극바(120)의 후단이 고정되며, 서보모터(151)가 구비되어 상기 가이드레일(140)을 따라서 수평 구동이 이루어지는 구동부(150)와; 입력된 핵연료 집합체의 연료 타입에 연동되어 기설정된 내부 전극의 위치를 반영하여 상기 서보모터(151)의 구동을 제어하는 제어부(200)를 포함한다.

Description

핵연료 집합체의 골격체 용접 장비용 내부전극 장입장치{Inner electrodes loading apparatus of a welding device for a skeleton of a nuclear fuel assembly}
본 발명은 핵연료 집합체의 골격체 용접 장비에 관한 것으로, 구체적으로는 골격체 용접 장비에서 복수의 내부 전극을 용접 위치로 자동 이송하기 위한 내부전극 장입장치에 관한 것이다.
원자로에서 사용되는 핵연료는 농축된 우라늄을 일정한 크기의 원통형 펠렛(Pellet)으로 성형된 후에 다수의 펠렛들이 연료봉 내에 장입되어 제조되며, 이러한 다수의 연료봉들이 핵연료 집합체를 구성하여 원자로의 노심에 장전된 후에 핵반응을 통해 연소가 이루어진다.
특히 핵연료 집합체에서 지지격자, 상단 고정체, 하단 고정체, 계측관, 및 안내관으로 구성된 골격체(Skeleton)은 핵연료 집합체의 주 구조물로서, 골격체 구조물의 지지, 지지격자(spacer grid)의 고정, 원자로 내에서 축 방향과 횡 방향의 힘 전달 등의 기능을 갖는다.
골격체의 제작 과정은 조립대 위에 지지격자들을 정위치에 고정시킨 후에 안내관과 계측관을 지지격자에 삽입하고 벌징(bulging) 또는 용접(welding)을 통해 조립이 이루어진다.
본 출원인의 등록특허공보 제10-0526721호와 등록특허공보 제10-1630405호에서는 핵연료 집합체의 골격체를 효율적으로 용접하여 생산성을 개선할 수 있는 장치를 개시하고 있다. 이러한 종래기술에서는 용접건이 배치되어 용접이 이루어지는 용접벤치와, 용접벤치와 동일 직선 상에 구비되는 장입 테이블을 포함한다.
용접벤치는 복수 개의 지지격자가 일정 간격으로 고정되어 배치되며, 장입 테이블은 용접벤치와 동일 직선 상에 구비되어 안내관, 계측관 및 내부 전극을 용접벤치에 위치하는 지지격자로 삽입하여 용접위치로 이동시키는 작업이 이루어진다.
한편, 골격체는 연료의 타입에 따라서 용접 위치가 달라지며, 특히 계측관의 딤플의 위치에 따라서 계측관용 내부 전극바의 전극 개폐가 이루어져야 한다. 종래에는 연료의 타입에 따라서 용접 위치를 검출할 수 있는 위치 감지센서가 장입 테이블에 구비되며, 위치 감지센서의 설치 거리를 조정하여 검출 신호에 따라서 장입 치구장치가 이동하여 용접이 이루어지고 있다.
등록특허공보 제10-0526721호(공고일자: 2005.11.08.) 등록특허공보 제10-1630405호(공고일자: 2016.06.15.)
본 발명은 핵연료 집합체의 골격체 용접 장비에 관한 것으로, 구체적으로는 골격체 용접 장비에서 용접 위치를 검출하기 위한 별도의 위치 검출수단(센서)를 배제하고 복수의 내부 전극을 용접 위치로 자동 이송하기 위한 내부전극 장입장치를 제공하고자 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핵연료 집합체의 골격체 용접 장비용 내부전극 장입장치(이하, "내부전극 장입장치"로도 약칭함)는, 핵연료 집합체의 골격체 용접을 위하여 내부 전극을 용접 위치로 이송하기 위한 내부 전극 장입장치에 있어서, 장입 테이블과; 상기 내부 전극이 구비되어 상기 장입 테이블의 상부에 복수 열로 나란하게 배치되는 복수 개의 내부 전극바와; 상기 장입 테이블에 구비되어 상기 내부 전극바의 수평 이동을 안내하게 되는 가이드부재와; 상기 내부 전극바의 정렬 방향으로 나란하게 상기 장입 테이블의 상부에 마련되는 가이드레일과; 상기 내부 전극바의 후단이 고정되며, 서보모터가 구비되어 상기 가이드레일을 따라서 수평 구동이 이루어지는 구동부와; 입력된 핵연료 집합체의 연료 타입에 연동되어 기설정된 내부 전극의 위치를 반영하여 상기 서보모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어부는 핵연료 집합체의 연료 타입에 대한 용접 위치의 정보가 저장된 메모리부와; 외부에서 입력된 연료 타입 정보에 따라서 상기 메모리부에서 용접 위치 정보를 추출하는 설정부와; 상기 설정부에서 전달된 용접 위치 정보에 따라서 상기 서보모터에 위치 제어에 필요한 제어신호를 발생시키는 콘트롤러를 포함한다.
바람직하게는, 상기 내부 전극바 중의 적어도 하나는 확장/신축이 가능한 계측관용 내부 전극과, 상기 계측관용 내부 전극의 확장/신축의 구동을 위한 계측관 전극개폐 실린더를 포함하되, 상기 계측관 전극개폐 실린더는 상기 제어부에서 전달된 용접 위치와 연동되어 확장 또는 신축이 이루어진다.
본 발명에 따른 내부 전극 장입장치는, 내부 전극이 마련된 복수 개의 내부 전극바의 위치 제어를 외부에서 입력된 핵연료 집합체의 연료 타입에 연동되어 위치 제어가 가능한 서보모터를 포함하여, 선택된 연료 타입에 의해 용접 위치가 자동으로 변경이 가능하여 별도의 위치 검출을 위한 검출수단을 배제하여 장치의 구성을 단순화하고 작업 효율과 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내부 전극 장입장치의 사시 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부 전극 장입장치에서 전단부의 확대 사시 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내부 전극 장입장치에서 후단부의 요부 사시 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내부 전극 장입장치의 제어 계통 블록도.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내부 전극 장입장치의 사시 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부 전극 장입장치에서 전단부의 확대 사시 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내부 전극 장입장치에서 후단부의 요부 사시 구성도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예의 내부 전극 장입장치는, 장입 테이블(110)과, 장입 테이블(110)의 상부에 복수 열로 나란하게 배치되는 복수 개의 내부 전극바(120)와, 장입 테이블(110)에 구비되어 내부 전극바(120)의 수평 이동을 안내하게 되는 가이드부재(130)와, 장입 테이블(110)의 상부에 마련되는 가이드레일(140)과, 가이드레일(140)을 따라서 전후 수평 이동 구동이 이루어져 내부 전극바(120)를 전후 구동하기 위한 구동부(150)와, 구동부(150)의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.
장입 테이블(110)은 안내관, 계측관 및 내부 전극들의 장입 작업을 위하여 충분한 길이를 가지며, 그 길이 방향으로 내부 전극바(120)가 정렬되어 장입이 이루어진다.
지지격자에 고정되는 용접벤치와 동일 직선 상에 나란하게 배치되며, 이하 설명에서는 용접벤치와 인접하게 되는 장입 테이블의 방향을 '전단부(front end)'이라고 하며, 그 반대 방향을'후단부(rear end)'이라고 한다. 도 1에서는 구동부(150)가 배치되는 장입 테이블(110)의 방향이 후단부가 된다.
특히 도 2를 참고하면, 본 실시예에서 내부 전극바(120)는 지지격자에 조립되는 4개의 안내관과, 1개의 계측관에 대응되어 3열로 배치되어 총 5개로 구성되며, 2열의 가운데에 배치되는 내부 전극바의 선단에는 계측관용 내부 전극(121a)이 구비되며, 1열과 3열의 각 내부 전극바의 선단에는 안내관용 내부 전극(121b)이 구비된다. 한편, 계측관용 내부 전극(121a)는 계측관에 형성된 딤플 구간을 통과할 수 있도록 후술하는 계측관 전극개폐 실린더에 의해 확장/수축이 가능하다.
이러한 3열 구조의 내부 전극바는 동시에 지지격자에 삽입되어 용접이 가능하며, 이는 본 출원인의 등록특허공보 제10-1630405호에 개시된 골격체 조립용 스폿 용접 장치에 의해 실시될 수 있다.
장입 테이블(110)은 상부에 일정 간격으로 복수 개의 가이드부재(130)가 마련되며, 이 가이드부재(130)는 각 내부 전극바(120)가 수평 위치하여 내부 전극바(120)의 수평 이동을 안내한다. 본 실시예에서 가이드부재(130)는 장입 테이블(110)의 상부에 수직으로 고정되어 각 내부 전극바(120)가 관통 위치하게 되는 가이드 플레이트를 예시하여 보여주고 있으나, 각 내부 전극바(120)의 원활한 수평 이동을 보조할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다.
장입 테이블(110)은 상부에 길이 방향으로 가이드레일(140)이 마련되며, 예를 들어, 이러한 가이드레일(140)은 구동부(150)의 정확한 위치 제어를 위하여 주지의 LM가이드에 의해 제공될 수 있다.
구동부(150)는 내부 전극바(120)의 후단을 고정하게 되며, 서보모터가 마련되어 외부의 제어신호에 의해 내부 전극바(120)의 정확한 위치 제어가 가능하다.
특히 도 3을 참고하면, 본 실시예에서 구동부(150)는 서보모터(151)가 구비되어 가이드레일(140)을 따라서 전후 이동이 가능한 가동블록(152)과, 가동블록(152)에 수직으로 고정되어 내부 전극바(120)를 고정하여 지지하는 브라켓(153)을 포함한다.
이러한 구동부(150)는 제어부에 의해 제어가 이루어져 각 내부 전극바(120)에 구비된 내부 전극의 정확한 위치 제어가 이루어진다.
특히 본 발명에서 제어부는 핵연료 집합체(골격체)의 연료 타입에 따라서 기설정된 내부 전극의 위치 정보를 데이터로 저장하며, 입력된 핵연료 집합체의 연료 타입에 연동되어 구동부(150)의 위치 제어가 이루어짐을 특징으로 한다.
도면부호 154는 계측관 전극개폐 실린더로써, 계측관용 내부 전극을 확장/수축하는 기능을 하며, 바람직하게는, 이러한 계측관 전극개폐 실린더 역시도 앞서 설명한 제어부의 제어 신호에 의해 동작이 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내부 전극 장입장치의 제어 계통 블록도이다.
도 4를 참고하면, 제어부(200)는 핵연료 집합체의 연료 타입에 대한 용접 위치의 정보가 저장된 메모리부(210)와, 외부에서 입력된 정보(연료 타입)에 따라서 메모리부(210)에서 용접 위치 정보를 추출하는 설정부(220)와, 설정부(220)에서 전달된 용접 위치 정보에 따라서 구동부(150)의 서보모터(151)에 위치 제어에 필요한 제어신호를 발생시키는 콘트롤러(230)를 포함한다.
메모리부(210)는 핵연료 집합체의 연료 타입에 따라서 용접 위치에 대한 정보를 데이터베이스화하여 정보를 저장한다.
설정부(220)는 외부에서 입력 가능한 입력수단을 포함하며, 외부에서 핵연료 집합체의 연료 타입이 입력되며, 해당 연료 타입에 대한 용접 위치 정보를 메모리부(210)에서 추출하여 콘트롤러(230)로 전달하여 서보모터(151)의 위치 제어가 이루어진다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
110 : 장입 테이블 120 : 내부 전극바
121a, 121b : 내부 전극 130 : 가이드부재
140 : 가이드레일 150 : 구동부
151 : 서보모터 200 : 제어부
210 : 메모리부 220 : 설정부
230 : 콘트롤러

Claims (3)

  1. 핵연료 집합체의 골격체 용접을 위하여 내부 전극을 용접 위치로 이송하기 위한 내부 전극 장입장치에 있어서,
    장입 테이블(110)과;
    상기 내부 전극이 구비되어 상기 장입 테이블(110)의 상부에 복수 열로 나란하게 배치되는 복수 개의 내부 전극바(120)와;
    상기 장입 테이블(110)에 구비되어 상기 내부 전극바(120)의 수평 이동을 안내하게 되는 가이드부재(130)와;
    상기 내부 전극바(120)의 정렬 방향으로 나란하게 상기 장입 테이블(110)의 상부에 마련되는 가이드레일(140)과;
    상기 내부 전극바(120)의 후단이 고정되며, 서보모터(151)가 구비되어 상기 가이드레일(140)을 따라서 수평 구동이 이루어지는 구동부(150)와;
    입력된 핵연료 집합체의 연료 타입에 연동되어 기설정된 내부 전극의 위치를 반영하여 상기 서보모터(151)의 구동을 제어하는 제어부(200)를 포함하며,
    상기 제어부(200)는,
    핵연료 집합체의 연료 타입에 대한 용접 위치의 정보가 저장된 메모리부(210)와;
    외부에서 입력된 연료 타입 정보에 따라서 상기 메모리부(210)에서 용접 위치 정보를 추출하는 설정부(220)와;
    상기 설정부에서 전달된 용접 위치 정보에 따라서 상기 서보모터(151)에 위치 제어에 필요한 제어신호를 발생시키는 콘트롤러(230)를 포함하며,
    상기 내부 전극바 중의 적어도 하나는 확장/신축이 가능한 계측관용 내부 전극과, 상기 계측관용 내부 전극의 확장/신축의 구동을 위한 계측관 전극개폐 실린더(154)를 포함하되, 상기 계측관 전극개폐 실린더(154)는 상기 제어부(200)에서 전달된 용접 위치와 연동되어 확장 또는 신축이 이루어지는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체의 골격체 용접 장비용 내부전극 장입장치.
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