KR102401930B1 - 작업장비용 홀딩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일측면에 따른 작업장비용 홀딩장치로서, 상기 내부관통관의 내면에 밀착 및 이격되도록 구성된 복수의 클램프조립체; 상기 복수의 클램프조립체를 상기 내부관통관의 내면에 밀착 및 이격시키도록 구성된 복수의 콘부재; 및 콘부재들의 중심 및 클램프조립체들의 중심을 관통하고, 수직방향으로 이동가능한 샤프트;를 포함할 수 있다. 복수의 콘부재는 상기 샤프트에 고정되고, 콘부재가 상기 샤프트와 함께 동일방향으로 이동함으로써 상기 클램프조립체는 상기 내부관통관의 내면에 밀착 및 이격될 수 있다.

Description

작업장비용 홀딩장치{HOLDING APPARATUS FOR PERNETARATION NOZZZLE OF REACTOR PRESSURE VESSEL}

본 발명은 원자로헤드의 내부관통관용 홀딩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부관통관에 대한 다양한 작업(가공, 검사, 용접, 정비 등)을 실행하는 작업장비를 그 작업대상에 해당하는 내부관통관과 인접한 위치에 홀딩시키는 작업장비용 홀딩장치에 관한 것이다.

원자로압력용기(RPV, reactor pressure vessel)는 핵연료를 장전하여 연쇄적인 핵분열반응이 안전하게 일어날 수 있도록 탄소강 재질의 금속으로 이루어진 압력용기로서, 원자로 격납 건물 내부 정중앙에 위치하고 있다. 원자로 압력용기는 반구형 하부헤드가 달린 원통형의 하부압력용기 부분과 상부의 반구형 원자로헤드 부분으로 구성되어 있다.

원자로헤드는 하부압력용기에 스터드 볼트(stud bolt)를 이용해 플랜지로 연결되어 있다. 원자로헤드 외부에는 핵분열반응 속도를 제어하는 제어봉을 삽입 또는 인출하기 위한 제어봉 구동장치(CRDM, Control Rod Drive Mechanism)가 장착되어 있고, 하부헤드에는 노심의 핵연료집합체 사이로 삽입되어 핵분열 과정을 감시하는 계측기가 지나는 노즐이 설치되어 있다. 원자로 압력용기 측면에는 냉각재의 입구노즐과 출구노즐이 달려 있으며, 비상시 냉각수를 공급하는 노즐(DVI, direct vessel injection)이 설치되어 있다.

원자로 압력용기 내부에는 서로 분리 가능한 내부구조물인 노심지지배럴(core support barrel)과 상부안내구조물(upper guide structure)이 설치되어 있다. 이 구조물들은 핵연료를 위아래에서 지지하며, 원자로 내부의 냉각재 순환유로를 형성하여 핵분열 시 발생하는 열을 적절히 흡수한다. 노심지지배럴은 원자로 압력용기 플랜지에 걸쳐 설치된다. 내부에는 핵연료 집합체를 장전할 수 있도록 하부지지 구조물과 노심슈라우드(core shroud)가 설치되어 있다. 냉각재가 노심의 하부로 흐르도록 원자로용기 내벽과 노심지지배럴 사이에 도넛 모양의 하향유로가 설치되어 있다. 또한 노심 상부에 설치된 상부지지 구조물은 핵연료 상단을 고정하고 제어봉 인출 시, 이를 지지하는 역할을 한다.

원자로헤드는 제어봉의 상하 이동을 가이드하는 복수의 내부관통관(penetration nozzle)을 포함한다. 각 내부관통관은 원자로헤드의 관통홀을 통과한 후에 용접을 통해 견고하게 고정된다.

이와 같이, 내부관통관이 원자로헤드에 조립되거나 조립된 이후에는, 다양한 작업장비를 이용하여 내부관통관에 대한 가공, 검사, 용접, 정비 등과 같은 다양한 작업을 실행한다. 예를 들어, 내부관통관을 원자로헤드에 용접하고자 할 경우에는 용접기를 포함한 용접전용 작업장비를 이용하여 내부관통관을 원자로헤드에 용접한다. 또한, 내부관통관이 원자로헤드에 용접된 이후에 내부관통관 및 원자로헤드 사이의 용접부에 대해 절삭 등과 같은 기계가공이 필요한 경우에는 가공툴을 포함한 가공전용 작업장비를 이용하여 내부관통관의 용접부의 외면을 기계가공한다. 그리고, 원자로헤드에 용접된 내부관통관의 손상 내지 파손 등을 검사하기 위해서는 검사기를 포함한 검사전용 작업장비를 이용하여 내부관통관을 검사한다. 또한, 원자로헤드에 용접된 내부관통관의 정비를 위해서는 정비기구를 포함한 정비전용 작업장비를 이용하여 내부관통관을 정비한다.

한편, 작업장비는 다양한 지지구조를 통해 바닥으로부터 내부관통관까지 상승(리프트)된 이후에 필요로 하는 작업을 진행한다. 하지만, 원자로헤드의 내부관통관까지 상승되는 높이가 상대적으로 높으므로 여러가지 문제가 야기될 수 있다. 예컨대, 바닥으로부터 작업위치까지 상승될 때 작업장비의 흔들림 또는 처짐 등이 초래되어 그 정밀도를 저하시키며, 바닥면 및 내부관통관 사이의 수평도 또는 기울기 등에 따라 그 위치 정확도가 저하될 수 있다. 또한, 바닥면으로부터 작업위치까지의 이동거리를 확보하도록 작업장비의 자체적인 크기가 상대적으로 커져야 하며, 이에 중량이 상대적으로 증가할 수 있으므로 작업장비의 이동 내지 설치 등이 매우 불편해질 수 있다.

한편, 가동 중인 원자로의 경우 원자로헤드 등이 전체적으로 방사화되어 있으므로 원자로헤드를 외부로 반출할 수 없으므로, 작업자들이 작업장비를 이용하여 수동으로 내부관통관에 대한 다양한 작업(용접, 기계가공, 검사, 정비 등)을 실행하여야 한다. 하지만, 고방사능 오염구역 내에서 작업자의 방사능 피폭량이 상대적으로 많으므로, 작업자의 방사능 피폭정도에 따라 그 작업시간이 제한되고, 작업자가 방사능 차폐복을 착용함에 따라 작업자의 작업능률이 저하될 뿐만 아니라 가공정밀도가 저하될 수 있으며, 작업자가 원자로헤드를 향해 윗보기자세로 작업하므로 그 작업피로도가 과도하게 커질 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 내부관통관에 대한 다양한 작업(가공, 검사, 용접, 정비 등)을 실행하는 작업장비를 그 작업대상에 해당하는 내부관통관과 인접하도록 홀딩시킬 수 있는 작업장비용 홀딩장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 작업장비용 홀딩장치로서, 상기 내부관통관의 내면에 밀착 및 이격되도록 구성된 복수의 클램프조립체; 상기 복수의 클램프조립체를 상기 내부관통관의 내면에 밀착 및 이격시키도록 구성된 복수의 콘부재; 및 콘부재들의 중심 및 클램프조립체들의 중심을 관통하고, 수직방향으로 이동가능한 샤프트;를 포함할 수 있다. 복수의 콘부재는 상기 샤프트에 고정되고, 콘부재가 상기 샤프트와 함께 동일방향으로 이동함으로써 상기 클램프조립체는 상기 내부관통관의 내면에 밀착 및 이격될 수 있다.

상기 복수의 클램프조립체는 어퍼 클램프조립체와, 상기 어퍼 클램프조립체로부터 아래로 이격된 로어 클램프조립체로 이루어질 수 있다. 상기 어퍼 클램프조립체는 원주방향을 따라 분할된 복수의 어퍼 클램프부재를 포함할 수 있다. 상기 로어 클램프조립체는 원주방향을 따라 분할된 복수의 로어 클램프부재를 포함할 수 있다. 상기 복수의 콘부재는 상기 어퍼 클램프조립체에 기능적으로 연결된 어퍼 콘부재와, 상기 로어 클램프조립체에 기능적으로 연결된 로어 콘부재로 이루어질 수 있다.

각 어퍼 클램프부재는 그 내면에 테이퍼면을 가지며, 상기 어퍼 콘부재는 상기 어퍼 클램프부재의 테이퍼면을 따라 슬라이딩가능하게 접촉하는 테이퍼면을 가지고, 복수의 어퍼 클램프부재는 상기 어퍼 콘부재의 수직이동에 의해 반경방향으로 이동가능하다.

각 로어 클램프부재는 그 내면에 테이퍼면을 가지며, 상기 로어 콘부재는 상기 로어 클램프부재의 테이퍼면을 따라 슬라이딩가능하게 접촉하는 테이퍼면을 가지고, 상기 복수의 로어 클램프부재는 상기 로어 콘부재의 수직이동에 의해 반경방향으로 이동가능하다.

상기 어퍼 클램프조립체는 복수의 어퍼 클램프부재를 둘러싸는 어퍼 탄성링을 더 포함하고, 각 어퍼 클램프부재는 어퍼 탄성링이 삽입되는 삽입홈을 가지며, 상기 어퍼 탄성링는 그 탄성력에 의해 복수의 어퍼 클램프부재를 반경방향 내측으로 편향시키도록 구성될 수 있다.

상기 로어 클램프조립체는 복수의 로어 클램프부재를 둘러싸는 로어 탄성링을 더 포함하고, 각 로어 클램프부재는 로어 탄성링이 삽입되는 삽입홈을 가지며, 상기 로어 탄성링는 그 탄성력에 의해 복수의 로어 클램프부재를 반경방향 내측으로 편향시키도록 구성될 수 있다.

상기 어퍼 클램프조립체 및 상기 로어 클램프조립체는 간격지지체에 의해 서로 간의 간격이 유지되도록 구성될 수 있다. 상기 간격지지체는 어퍼 클램프조립체를 지지하는 지지바디와, 상기 지지바디로부터 하향으로 연장된 복수의 레그를 포함할 수 있다.

각 로어 클램프부재가 인접한 2개의 레그들 사이에 배치되고, 상기 복수의 레그는 각 로어 클램프부재들의 반경방향 이동을 가이드하도록 구성될 수 있다.

상기 레그는 상기 로어 클램프부재들의 삽입홈들에 대해 원주방향을 따라 정렬되는 삽입홈을 가지며, 상기 로어 탄성링이 상기 로어 클램프부재들의 삽입홈 및 상기 레그의 삽입홈에 삽입될 수 있다.

상기 샤프트는 그 상부에 제공된 소직경부 및 상기 소직경부로부터 하향으로 연장된 대직경부를 포함하고, 단턱이 상기 소직경부 및 대직경부 사이에 형성되며, 상기 어퍼 콘부재가 상기 소직경부의 상단에 결합되며, 상기 로어 콘부재는 상기 단턱에 지지될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 작업장비용 홀딩장치는, 그 축선방향으로 외력이 인가됨에 따라 반경방향으로 변형가능한 클램프부재; 상기 클램프부재의 중심을 관통하는 샤프트; 상기 클램프부재의 상면에 배치된 압축부재; 및 상기 클램프부재의 저면에 배치된 베이스부재;를 포함할 수 있다.

상기 압축부재는 상기 샤프트의 상단에 고정되고, 상기 압축부재는 상기 클램프부재의 상면과 접촉하도록 구성되며, 상기 압축부재는 상기 샤프트의 수직이동에 따라 상기 압축부재는 상기 샤프트와 함께 동일방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.

상기 베이스부재는 상기 클램프부재의 하단면을 지지하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 작업장비에 연결된 홀딩장치가 내부관통관의 내면에 클램핑되도록 구성됨으로써 작업장비를 그 작업대상에 해당하는 내부관통관에 인접하도록 홀딩시킬 수 있고, 이를 통해 내부관통관에 대한 다양한 작업을 실행하기 위한 작업장비의 위치를 정확하게 확보할 수 있고, 그 작업의 정밀도가 향상될 수 있으며, 작업장비의 사이즈가 컴팩트화될 수 있으므로 작업자가 손쉽게 이동, 설치할 수 있다.

본 발명에 의하면, 홀딩장치가 내부관통관의 중심에 정확하게 정렬되어 클램핑될 수 있으므로, 작업자들이 작업장비를 이용하여 수동으로 내부관통관에 대한 다양한 작업(용접, 기계가공, 검사, 정비 등)을 실행할 필요가 없다. 이에 작업장비가 내부관통관에 대한 다양한 작업을 자동으로 실행할 수 있으므로 작업자의 방사능피폭량이 줄어들 뿐만 아니라 작업피로도를 대폭 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작업장비용 홀딩장치가 작업장비를 작업대상에 해당하는 내부관통관의 주변에 홀딩한 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 작업장비용 홀딩장치가 내부관통관의 내명에 클램핑된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 작업장비용 홀딩장치의 클램프조립체의 클램프부재들이 확장위치로 이동한 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 작업장비용 홀딩장치의 클램프조립체들의 클램프부재들이 수축위치로 이동한 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 작업장비용 홀딩장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업장비용 홀딩장치에서 클램프부재가 반경방향 내측을 향해 수축한 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업장비용 홀딩장치에서 클램프부재가 반경방향 외측을 향해 팽창한 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 홀딩장치에 의해 내부관통관에 홀딩되는 내부관통관 작업장비의 일 형태를 예시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 화살표 A 방향에서 바라본 도면이다.
도 10은 도 9의 화살표 B 방향에서 바라본 도면이다.
도 11은 도 10의 화살표 C 방향에서 바라본 도면이다.
도 12는 도 7 내지 도 10에 도시된 내부관통관 작업장비에서 회전바디가 베이스에 대해 회전가능하게 지지되는 구조를 도시한 도면이다.
도 13은 도 9의 화살표 D 방향에서 바라본 도면이다.

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.

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. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 작업장비용 홀딩장치(10)는 내부관통관(3)의 내면에 클램핑 및 언클램핑되도록 구성될 수 있고, 홀딩장치(10)는 작업장비(100)에 연결됨으로써 홀딩장치(10)에 의해 작업장비(100)는 내부관통관(3)과 근접하도록 홀딩될 수 있다.

복수의 내부관통관(3)이 원자로헤드(2)의 관통홀을 통과한 후에 용접을 통해 고정될 수 있고, 이에 용접부(4)가 각 내부관통관(3)과 원자로헤드(2)의 사이에 형성되어 있다.

일 예에 따르면, 작업장비(100)는 내부관통관(3)과 원자로헤드(2)를 용접하는 용접기를 포함한 용접전용 작업장비일 수 있다. 다른 예에 따르면, 작업장비(100)는 내부관통관(3)이 원자로헤드(2)에 용접된 이후에 내부관통관(3) 및 원자로헤드(2) 사이의 용접부(4)에 대해 절삭 등과 같은 기계가공을 실행할 수 있는 가공툴을 포함한 가공전용 작업장비일 수 있다. 다른 예에 따르면, 작업장비(100)는 내부관통관(3)이 원자로헤드(2)에 용접된 내부관통관(3)의 손상 내지 파손 등을 검사하는 검사기를 포함한 검사전용 작업장비일 수 있다. 다른 예에 따르면, 작업장비(100)는 원자로헤드(2)에 용접된 내부관통관(3)을 정비하는 정비기구를 포함한 정비전용 작업장비일 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 작업장비(100)는 용접기, 가공툴, 검사기, 정비기구를 통합형으로 포함한 통합형 작업장비일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 작업장비용 홀딩장치(10)는 내부관통관(3)의 내면에 클램핑 및 언클램핑되도록 구성될 수 있다. 또한, 작업장비(100)가 홀딩장치(10)에 연결되어 있고, 홀딩장치(10)가 내부관통관(3)의 내면에 클램핑됨에 따라 작업장비(100)는 홀딩장치(10)를 통해 내부관통관(3)과 인접하도록 홀딩될 수 있다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내부관통관용 홀딩장치(10)는, 내부관통관(3)의 내면에서 밀착 및 이격되도록 구성된 복수의 클램프조립체(11, 12)와, 복수의 클램프조립체(11, 12)를 반경방향으로 이동시키는 복수의 콘부재(15, 16)와, 복수의 클램프조립체(11, 12)의 중심을 관통하는 샤프트(13)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 복수의 클램프조립체(11, 12)는 어퍼 클램프조립체(11) 및 로어 클램프조립체(12)로 구성될 수 있다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 어퍼 클램프조립체(11)는 복수의 어퍼 클램프부재(21)로 분할되고, 각 어퍼 클램프부재(21)는 그 내면에 테이퍼면(23)을 가질 수 있다. 각 어퍼 클램프부재(21)가 부채꼴 형상으로 이루어질 수 있고, 복수의 어퍼 클램프부재(21)는 반경방향 내측을 향해 이동한 수축위치(도 4 참조) 및 반경방향 외측을 향해 이동한 팽창위치(도 3 참조) 사이로 이동함으로써 복수의 어퍼 클램프부재(21)는 원주방향을 따라 서로 간에 가까워지거나 멀어질 수 있다. 복수의 어퍼 클램프부재(21)가 수축위치로 이동함에 따라 복수의 어퍼 클램프부재(21)는 내부관통관(3)의 내면으로부터 이격될 수 있고, 복수의 어퍼 클램프부재(21)가 팽창위치로 이동함에 따라 복수의 어퍼 클램프부재(21)는 내부관통관(3)의 내면에 밀착될 수 있다.

도 4를 참조하면, 복수의 어퍼 클램프부재(21)는 어퍼 탄성링(31)에 의해 수축위치로 편향될 수 있고, 어퍼 탄성링(31)은 복수의 어퍼 클램프부재(21)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 어퍼 탄성링(31)은 러버 등과 같은 탄성재질로 이루어져 반경방향으로 수축 내지 팽창가능한 링 형상일 수 있고, 어퍼 탄성링(31)은 그 자체적인 탄성력에 의해 반경방향 내측으로 수축하도록 구성될 수 있다. 이에 복수의 어퍼 클램프부재(21)는 어퍼 탄성링(31)의 탄성력에 의해 원주방향을 따라 서로 가까워진 상태를 유지할 수 있다. 각 어퍼 클램프부재(21)는 어퍼 탄성링(31)이 삽입되는 삽입홈(21a)을 가질 수 있고, 삽입홈(21a)은 각 어퍼 클램프부재(21)의 원호방향을 따라 연장될 수 있다. 어퍼 탄성링(31)은 어퍼 클램프부재(21)들의 각 삽입홈(21a)에 삽입됨에 따라 복수의 어퍼 클램프부재(21)는 어퍼 탄성링(31)에 의해 서로간에 연결됨이 유지될 수 있다. 도 4를 참조하면, 어퍼 콘부재(15)의 상향 이동에 의해 어퍼 탄성링(31)이 그 자체의 탄성력에 의해 반경방향 내측으로 수축함으로써 복수의 어퍼 클램프부재(21)는 어퍼 탄성링(31)에 의해 수축위치로 편향될 수 있다. 도 3을 참조하면, 복수의 어퍼 클램프부재(21)가 어퍼 콘부재(15)의 하향 이동에 의해 팽창위치로 이동함에 따라 어퍼 탄성링(31)은 반경방향 외측으로 팽창할 수 있다. 도 2 내지 도 5에서는 2개의 어퍼 탄성링(31)이 복수의 어퍼 클램프부재(21)에 장착된 것이 예시되어 있다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 로어 클램프조립체(12)는 복수의 로어 클램프부재(22)로 분할되고, 각 로어 클램프부재(22)는 그 내면에 테이퍼면(24)을 가질 수 있다. 각 로어 클램프부재(22)는 부채꼴 형상으로 이루어질 수 있고, 복수의 로어 클램프부재(22)는 반경방향 내측을 향해 이동한 수축위치 및 반경방향 외측을 향해 이동한 팽창위치 사이로 이동함으로써 복수의 로어 클램프부재(22)는 원주방향을 따라 서로 간에 가까워지거나 멀어질 수 있다. 복수의 로어 클램프부재(22)가 수축위치로 이동함에 따라 복수의 로어 클램프부재(22)는 내부관통관(3)의 내면으로부터 이격될 수 있고, 복수의 로어 클램프부재(22)가 팽창위치로 이동함에 따라 복수의 로어 클램프부재(22)는 내부관통관(3)의 내면에 밀착될 수 있다.

도 4를 참조하면, 복수의 로어 클램프부재(22)는 로어 탄성링(32)에 의해 수축위치로 편향될 수 있고, 로어 탄성링(32)은 복수의 로어 클램프부재(22)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 로어 탄성링(32)은 러버 등과 같은 탄성재질로 이루어져 반경방향으로 수축 내지 팽창가능한 링 형상일 수 있고, 로어 탄성링(32)은 그 자체적인 탄성력에 의해 반경방향 내측으로 수축하도록 구성될 수 있다. 이에 복수의 로어 클램프부재(22)는 로어 탄성링(32)의 탄성력에 의해 수축위치로 이동함으로써 원주방향을 따라 서로 가까워진 상태를 유지할 수 있다. 각 로어 클램프부재(22)는 로어 탄성링(32)이 삽입되는 삽입홈(22a)을 가질 수 있고, 삽입홈(22a)은 각 로어 클램프부재(22)의 원호방향을 따라 연장될 수 있으며, 로어 탄성링(32)은 로어 클램프부재(22)들의 각 삽입홈(22a)에 삽입됨에 따라 복수의 로어 클램프부재(22)는 로어 탄성링(32)에 의해 서로간에 연결됨이 유지될 수 있다. 도 4를 참조하면, 어퍼 콘부재(55)의 상향 이동에 의해 로어 탄성링(32)이 그 자체의 탄성력에 의해 반경방향 내측으로 수축함으로써 복수의 로어 클램프부재(22)는 로어 탄성링(32)의 탄성력에 의해 수축위치로 편향될 수 있다. 도 3을 참조하면, 복수의 로어 클램프부재(22)가 로어 콘부재(16)의 하향 이동에 의해 팽창위치로 이동함에 따라 로어 탄성링(32)은 반경방향 외측으로 팽창할 수 있다. 도 2 내지 도 5에서는 2개의 로어 탄성링(32)이 복수의 로어 클램프부재(22)에 장착된 것이 예시되어 있다.

샤프트(13)는 클램프조립체(11, 12)들과 작업장비(100)를 관통하도록 구성될 수 있고, 콘부재(15, 16)들은 샤프트(13)에 고정될 수 있다. 샤프트(13)는 클램프조립체(11, 12)들의 중심 및 콘부재(15, 16)들의 중심을 관통하고 수직방향으로 이동하도록 구성될 수 있으며, 샤프트(13)는 작업장비(100)에 대해 수직방향으로 이동가능하게 지지될 수 있다. 샤프트(13)는 유체실린더(유압실린더, 공압실린더), 전기엑츄에이터 등과 같은 다양한 구동유닛을 통해 수직방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 도 1을 참조하면, 샤프트(13)의 하단이 유체실린더(14)에 연결될 수 있고, 샤프트(13)는 유체실린더(14)의 작동에 의해 수직방향으로 이동할 수 있으며, 유체실린더(14) 등과 같은 엑츄에이터는 작업장비(100)의 하단에 인접하게 지지될 수 있다. 이에 의해, 홀딩장치(10)는 샤프트(13)를 통해 작업장비(100)에 연결될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 복수의 콘부재(15, 16)는 샤프트(13)의 상단에 고정된 어퍼 콘부재(15) 및 어퍼 콘부재(15)의 아래로 이격된 위치에서 샤프트(13)에 고정된 로어 콘부재(16)로 구성될 수 있다.

어퍼 콘부재(15)는 어퍼 클램프조립체(11)에 기능적으로 연결될 수 있고, 어퍼 콘부재(15)는 어퍼 클램프부재(21)들의 테이퍼면(23)의 형상에 부합하는 테이퍼면(25)을 가질 수 있다. 어퍼 콘부재(15)는 체결구(17a)를 통해 샤프트(13)의 상단에 고정될 수 있고, 이에 어퍼 콘부재(15)는 샤프트(13)와 함께 동일방향으로 이동할 수 있다.

샤프트(13)가 하향으로 이동함에 따라 어퍼 콘부재(15)의 테이퍼면(25)이 어퍼 클램프부재(21)들의 테이퍼면(23)들과 접촉하는 면적이 점차 증가할 수 있고, 이에 어퍼 클램프부재(21)들이 반경방향 외측으로 이동할 수 있다(즉, 어퍼 클램프부재(21)들이 팽창위치를 향해 이동할 수 있다). 도 3을 참조하면, 어퍼 콘부재(15)의 테이퍼면(25)이 어퍼 클램프부재(21)들의 테이퍼면(23)과 접촉하는 면적이 최대화되도록 샤프트(13)가 하향으로 완전히 이동하면 어퍼 콘부재(15)의 테이퍼면(25) 및 어퍼 클램프부재(21)들의 테이퍼면(23)은 완전히 쐐기결합될 수 있고(즉, 어퍼 클램프부재(21)들이 완전히 팽창위치로 이동함), 이에 어퍼 클램프부재(21)들의 외면이 내부관통관(3)의 내면에 밀착됨으로써 어퍼 클램프조립체(11)들이 내부관통관(3)의 내면에 클램핑될 수 있다.

샤프트(13)가 상향으로 이동함에 따라 어퍼 콘부재(15)의 테이퍼면(25)이 어퍼 클램프부재(21)들의 테이퍼면(23)들과 접촉하는 면적이 점차 감소할 수 있고, 이에 어퍼 클램프부재(21)들이 반경방향 내측으로 이동할 수 있다(즉, 어퍼 클램프부재(21)들이 수축위치를 향해 이동할 수 있다). 도 4를 참조하면, 어퍼 콘부재(15)의 테이퍼면(25)이 어퍼 클램프부재(21)들의 테이퍼면(23)과 접촉하는 면적이 최소화되도록 샤프트(13)가 완전히 상향으로 이동하면 어퍼 콘부재(15)의 테이퍼면(25) 및 어퍼 클램프부재(21)들의 테이퍼면(23) 사이의 쐐기결합이 해제될 수 있고(즉, 어퍼 클램프부재(21)들이 완전히 수축위치로 이동함), 이에 어퍼 클램프부재(21)들의 외면이 내부관통관(3)의 내면으로부터 완전히 분리(이격)될 수 있다.

로어 콘부재(16)는 로어 클램프조립체(12)에 기능적으로 연결되고, 로어 콘부재(16)는 로어 클램프부재(22)들의 테이퍼면(24)들의 형상에 부합하는 테이퍼면(26)을 가질 수 있다. 로어 콘부재(16)는 어퍼 콘부재(15)의 아래에서 체결구, 용접 등을 통해 샤프트(13)에 고정될 수 있고, 이에 로어 콘부재(16)는 샤프트(13)와 함께 동일방향으로 이동할 수 있다.

샤프트(13)가 하향으로 이동함에 따라 로어 콘부재(16)의 테이퍼면(26)이 로어 클램프부재(22)들의 테이퍼면(24)들과 접촉하는 면적이 점차 증가할 수 있고, 이에 로어 클램프부재(22)들이 반경방향 외측으로 이동할 수 있다(즉, 로어 클램프부재(22)들이 팽창위치를 향해 이동함). 도 3을 참조하면, 로어 콘부재(16)의 테이퍼면(26)이 로어 클램프부재(22)들의 테이퍼면(24)과 접촉하는 면적이 최대화되도록 샤프트(13)가 하향으로 완전히 이동하면 로어 콘부재(16)의 테이퍼면(26) 및 로어 클램프부재(22)들의 테이퍼면(24)은 완전히 쐐기결합될 수 있고(즉, 로어 클램프부재(22)들이 완전히 팽창위치로 이동함), 이에 로어 클램프부재(22)들의 외면이 내부관통관(3)의 내면에 밀착 및 결합될 수 있다.

샤프트(13)가 상향으로 이동함에 따라 로어 콘부재(16)의 테이퍼면(26)이 로어 클램프부재(22)들의 테이퍼면(24)들과 접촉하는 면적이 점차 감소할 수 있고, 이에 로어 클램프부재(22)들이 반경방향 내측으로 이동할 수 있다(즉, 로어 클램프부재(22)들이 수축위치를 향해 이동함). 도 4를 참조하면, 로어 콘부재(16)의 테이퍼면(26)이 로어 클램프부재(22)들의 테이퍼면(24)과 접촉하는 면적이 최소화될 정도로 샤프트(13)가 완전히 상향으로 이동하면 로어 콘부재(16)의 테이퍼면(26) 및 로어 클램프부재(22)들의 테이퍼면(24) 사이의 쐐기결합이 해제될 수 있고(즉, 로어 클램프부재(22)들이 완전히 수축위치로 이동함), 이에 로어 클램프부재(22)들의 외면이 내부관통관(3)의 내면으로부터 완전히 분리될 수 있다.

도 2를 참조하면, 샤프트(13)는 그 상부에 제공된 소직경부(13a) 및 소직경부(13a)로부터 하향으로 연장된 대직경부(13b)를 포함할 수 있다. 어퍼 콘부재(15)가 체결구(17a)를 통해 샤프트(13)의 상단에 고정될 수 있고, 특히 어퍼 콘부재(15)는 볼트 등과 같은 체결구(17a)가 어퍼 콘부재(15) 및 샤프트(13)의 소직경부(13a)의 상면에 나사결합됨으로써 어퍼 콘부재(15)는 샤프트(13)의 소직경부(13a)의 상단에 고정될 수 있다. 단턱(13c)이 소직경부(13a) 및 대직경부(13b) 사이에 형성될 수 있고, 로어 콘부재(16)의 저면은 단턱(13c)에 지지될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 지지부재(18)가 작업장비(100)의 상면에 장착될 수 있다. 도 2를 참조하면, 지지부재(18)는 그 상단에 형성된 플랜지(18a)를 포함할 수 있고, 홀딩장치(10)의 클램프조립체(11, 12)들이 내부관통관(3)의 내면에 결합되면 지지부재(18)의 플랜지(18a)는 작업장비(100)의 상면 및 내부관통관(3)의 저면 사이에 개재될 수 있다. 이에, 지지부재(18)의 플랜지(18a)의 상면은 내부관통관(3)의 저면과 접촉할 수 있고, 작업장비(100)의 상면은 지지부재(18)의 플랜지(18a)의 저면과 접촉할 수 있으며, 작업장비(100)의 상면은 지지부재(18)를 통해 내부관통관(3)에 대해 회전가능하게 지지될 수 있다. 일 예에 따르면, 지지부재(18)는 작업장비(100)의 상면을 내부관통관(3)의 저면에 대해 회전가능하게 지지하는 스러스트 부시 또는 스러스트 베어링일 수 있다.

어퍼 클램프조립체(11) 및 로어 클램프조립체(12)는 간격지지체(19)에 의해 서로 간의 간격이 유지되도록 구성될 수 있다. 간격지지체(19)는 지지바디(19a)와, 지지바디(19a)로부터 하향으로 연장된 복수의 레그(19b)를 포함할 수 있다. 지지바디(19a)는 어퍼 클램프조립체(11)의 어퍼 클램프부재(21)들의 저면을 지지하는 지지면(19c)을 가질 수 있고, 지지면(19c)은 지지바디(19a)의 상면에 제공될 수 있다. 간격지지체(19)는 그 중심부에 형성된 관통홀을 가질 수 있고, 관통홀은 샤프트(13)의 외경 보다 큰 내경을 가질 수 있다. 복수의 레그(19b)는 로어 클램프부재(22)의 하단까지 연장될 수 있다.

어퍼 콘부재(15) 및 로어 콘부재(16)는 스페이서(17b)에 의해 서로 간의 간격이 유지될 수 있고, 스페이서(17b)는 간격지지체(19)의 관통홀 내에 삽입될 수 있으며, 스페이서(17b)는 그 내부에 중공부를 가진 실린더형상일 수 있다. 샤프트(13)의 소직경부(13a)가 스페이서(17b)의 중공부에 삽입될 수 있다. 스페이서(17b)는 어퍼 콘부재(15) 및 로어 콘부재(16) 사이에 개재될 수 있고, 스페이서(17b)의 상면은 어퍼 콘부재(15)를 지지할 수 있으며, 스페이서(17b)의 저면은 로어 콘부재(16)에 의해 지지될 수 있다. 샤프트(13)가 수직방향으로 이동함에 따라 어퍼 콘부재(15), 스페이서(17b), 및 로어 콘부재(16)는 동일방향으로 함께 이동할 수 있다.

로어 클램프조립체(12)의 각 로어 클램프부재(22)는 간격지지체(19)의 인접한 2개의 레그(19b)들 사이에 배치될 수 있고, 레그(19b)들은 로어 클램프부재(22)의 측면 형상에 대응하도록 배치될 수 있다. 이에 각 로어 클램프부재(22)는 레그(19b)들 사이에서 반경방향으로 이동함으로써 복수의 레그(19b)는 로어 클램프부재(22)들의 반경방향 이동을 가이드할 수 있다. 각 레그(19b)는 각 로어 클램프부재(22)의 삽입홈(22a)들에 대해 원주방향을 따라 정렬되는 삽입홈(19f)을 가질 수 있고, 이에 로어 탄성링(32)이 로어 클램프부재(22)들의 삽입홈(22a) 및 각 레그(19b)의 삽입홈(16f)에 삽입됨으로써 로어 탄성링(32)은 로어 클램프부재(22)들이 복수의 레그(19b) 사이의 공간으로부터 이탈됨을 방지할 수 있다. 간격지지체(19)는 로어 탄성링(32)을 통해 로어 클램프부재(22)들에 연결될 수 있다.

도 3 및 도 4의 실시예에 따르면, 간격지지체(19)는 베이스부재(35)에 의해 지지될 수 있고, 베이스부재(35)는 지지부재(18) 상에 안착될 수 있다. 베이스부재(35)가 간격지지체(19)의 레그(19b)들 및 지지부재(18) 사이에 개재됨으로써 베이스부재(35)는 간격지지체(19)를 안정적으로 지지할 수 있다.

대안적인 실시예에 따르면, 간격지지체(19)의 하단이 지지부재(18)와 접촉하도록 구성될 수 있고, 이에 간격지지체(19)는 지지부재(18)에 대해 직접적으로 지지되도록 구성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업장비용 홀딩장치를 도시한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 작업장비용 홀딩장치(40)는 그 축선방향으로 외력이 인가됨에 따라 반경방향으로 변형가능한 클램프부재(41)와, 클램프부재(41)의 중심을 관통하는 샤프트(42)와, 클램프부재(41)의 상면에 배치된 압축부재(43)와, 클램프부재(41)의 저면에 배치된 베이스부재(44)를 포함할 수 있다.

클램프부재(41)는 러버 등과 같은 탄성체 재질로 이루어질 수 있고, 그 중심에 중공부가 형성된 중공형 원통형상으로 구성될 수 있다. 클램프부재(41)의 축선방향으로 외력이 인가됨에 따라 클램프부재(41)는 반경방향 외측 및 반경방향 내측으로 변형될 수 있다. 도 6과 같이, 클램프부재(41)가 반경방향 내측을 향해 수축할 경우 클램프부재(41)는 내부관통관(3)의 내면에 대해 분리(이격)될 수 있다. 도 7과 같이, 클램프부재(41)가 반경방향 외측을 향해 팽창하도록 변형될 경우 클램프부재(41)는 내부관통관(3)의 내면에 밀착 및 결합될 수 있다.

샤프트(42)는 클램프부재(41)의 중공부를 관통하도록 수직으로 연장될 수 있다. 샤프트(42)는 클램프부재(41)의 중심을 관통하고 수직방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 샤프트(42)는 유체실린더(유압실린더, 공압실린더), 전기엑츄에이터 등과 같은 다양한 구동유닛을 통해 수직방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 선행하는 실시예와 동일 내지 유사하게 샤프트(42)의 하단이 유체실린더(미도시)에 연결될 수 있고, 샤프트(42)는 유체실린더의 작동에 의해 수직방향으로 이동할 수 있으며, 유체실린더 등과 같은 엑츄에이터는 작업장비(100)의 하단에 인접하게 배치될 수 있다. 이에 의해, 홀딩장치(40)는 샤프트(42)를 통해 작업장비(100)에 연결될 수 있다.

압축부재(43)는 클램프부재(41)의 상단면과 전체적으로 접촉하도록 구성될 수 있다. 특히, 압축부재(43)는 샤프트(42)의 상단에 고정될 수 있다. 이에 샤프트(42)가 수직방향으로 이동함에 따라 압축부재(43)는 샤프트(42)와 동일방향으로 함께 이동할 수 있다.

베이스부재(44)는 클램프부재(41)의 하단면과 전체적으로 접촉하도록 구성될 수 있다. 특히, 베이스부재(44)가 클램프부재(41)의 하단면을 지지하도록 구성됨에 따라 클램프부재(41)는 압축부재(43)에 의해 하향으로 가압되더라도 하부로 이동하지 않고 베이스부재(44)에 의해 유지될 수 있다.

도 7과 같이, 샤프트(42)가 수직하향으로 이동할 경우 압축부재(43)가 클램프부재(41)의 상단면을 가압할 수 있고, 이에 클램프부재(41)는 그 축선방향을 따라 수직 하중이 하향으로 인가됨에 따라 반경방향 외측으로 변형될 수 있다. 이에 클램프부재(41)는 반경방향 외측으로 확장될 수 있고, 클램프부재(41)의 적어도 일부 외면이 내부관통관(3)의 내면에 밀착됨으로써 클램프부재(41)는 내부관통관(3)에 결합될 수 있다.

도 6과 같이, 샤프트(42)가 수직 상향으로 이동할 경우 압축부재(43)가 원위치로 상향 이동할 수 있고, 이에 클램프부재(41)의 상단면에 대한 압축이 해제되므로 클램프부재(41)는 그 탄성력에 의해 반경방향 내측으로 변형될 수 있고, 이에 클램프부재(41)는 반경방향 내측으로 수축할 수 있고, 클램프부재(41)의 외면이 내부관통관(3)의 내면에 대해 이격됨으로써 클램프부재(41)는 내부관통관(3)에 대해 분리될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 작업장비(100)는 내부관통관(3)에 대해 용접, 기계가공, 검사, 정비 등과 같은 다양한 작업을 실행하도록 구성될 수 있다.

도 8 내지 도 13은 일 예시적인 형태의 작업장비(100)를 예시한 도면이다.

도 8 내지 도 13을 참조하면, 작업장비(100)는 내부관통관(3)에 대한 다양한 작업을 실행하도록 구성된 작업유닛(110)과, 작업유닛(110)을 내부관통관(3)의 중심축선 둘레로 회전시키는 회전유닛(120)과, 작업유닛(110)을 수평방향으로 이동시키는 제1이동유닛(130)과, 작업유닛(110)을 수직방향으로 이동시키는 제2이동유닛(140)을 포함할 수 있다.

작업유닛(110)은 내부관통관(3)과 원자로헤드(2)를 용접하는 용접기와, 내부관통관(3)이 원자로헤드(2)에 용접된 이후에 내부관통관(3) 및 원자로헤드(2) 사이의 용접부(4)에 대해 절삭 등과 같은 기계가공을 실행하는 가공툴과, 원자로헤드(2)에 용접된 내부관통관(3)의 손상 내지 파손 등을 검사하는 검사기와, 원자로헤드(2)에 용접된 내부관통관(3)을 정비하는 정비기구 중에서 적어도 하나 또는 그 이상이 통합된 구성일 수 있다.

일 예에 따르면, 작업유닛(110)은 일정길이로 연장된 툴(111)과, 툴(111)을 그 회전축선(R1) 둘레로 회전(자전)시키도록 구성된 스핀들모터(112)를 포함할 수 있다. 툴(111)은 일정길이로 연장될 수 있고, 툴(111)의 길이방향 축선이 그의 회전축선(R1)이 될 수 있다. 툴(111)은 그 일단에 제공된 가공부(111a)를 가질 수 있고, 가공부(111a)는 내부관통관(3)의 용접부(4)의 외면을 가공하도록 적절한 강성, 강도 등을 가지도록 구성될 수 있다. 툴(111)의 타단은 스핀들모터(112)에 결합될 수 있고, 툴(111)이 스핀들모터(112)에 의해 그 회전축선(R1) 둘레로 회전함에 따라 가공부(111a)가 내부관통관(3)의 용접부(4)의 외면을 절삭하도록 구성될 수 있다. 그리고, 작업유닛(110)은 회전유닛(120)에 의해 내부관통관(3)의 중심축선 둘레로 회전하도록 구성될 수 있다.

회전유닛(120)의 회전바디(121)는 샤프트(13, 42)를 통해 홀딩장치(10, 40)에 대해 회전가능하게 연결될 수 있다.이와 같이, 홀딩장치(10, 40)가 작업장비(100)의 회전유닛(120)에 연결되어 있으므로 홀딩장치(10, 40)가 내부관통관(3)의 내면에 클램핑될 때 작업유닛(110)은 홀딩장치(10, 40)에 의해 내부관통관(3)과 근접하게 홀딩될 수 있다.

회전유닛(120)은 베이스(125)와, 베이스(125) 상에서 회전가능하게 장착된 회전바디(121)와, 회전바디(121)를 그 회전축선(R2) 둘레로 회전시키도록 구성된 모터(122)를 포함할 수 있다.

회전바디(121)는 베이스(125)의 상면에서 그 회전축선(R2) 둘레로 회전가능하게 장착될 수 있고, 회전바디(121)의 수직축선이 그의 회전축선(R2)이 될 수 있으며, 회전축선(R2)은 내부관통관(3)의 중심축선과 일치할 수 있다. 일 예에 따르면, 회전바디(121)의 회전축선(R2)은 홀딩장치(10, 40)의 샤프트(13, 42)의 길이방향 축선과 일치할 수 있다.

모터(122)는 베이스(125)의 일측 상면에 고정적으로 장착될 수 있고, 모터(122)의 회전토크가 전동기구(126)를 통해 회전바디(121) 측으로 전달됨으로써 회전바디(121)는 그 회전축선(R2) 둘레로 회전할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전동기구(126)는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 모터(122)에 연결된 구동풀리(126a)와, 회전바디(121)에 연결된 피동풀리(126b)와, 구동풀리(126a) 및 피동풀리(126b) 사이에 감겨진 전동벨트(126c)를 포함할 수 있다. 모터(122)의 회전 시에 그 회전토크가 구동풀리(126a)로부터 전동벨트(126c)를 통해 피동풀리(126b)에 전달될 수 있고, 이에 회전바디(121)는 베이스(125)의 상면에서 그 회전축선(R2)의 둘레로 회전할 수 있다. 도 12를 참조하면, 피동풀리(126b)는 연결보스(121a)를 통해 회전바디(121)에 일체로 연결될 수 있고, 연결보스(121a)는 부시 또는 베어링(125a) 등을 통해 베이스(125)에 회전가능하게 지지될 수 있다. 또한, 홀딩장치(10)의 샤프트(13)가 연결보스(121a)의 관통홀을 통과하도록 구성될 수 있다. 이에, 샤프트(13)는 유체실린더(14)에 의해 수직방향으로 이동할 수 있고, 유체실린더(14)는 브라켓(125b)을 통해 베이스(125)에 연결될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 전동기구는 모터(122)의 출력축에 장착된 구동기어와, 회전바디(121)에 연결된 피동기어를 포함할 수 있다. 모터(122)의 회전 시에 그 회전토크가 구동기어로부터 피동기어로 전달될 수 있고, 이에 회전바디(121)는 베이스(125)의 상면에서 그 회전축선(R2)의 둘레로 회전할 수 있다.

작업유닛(110)은 제1이동유닛(130)을 통해 수평방향을 따라 직선 이동하도록 구성될 수 있다. 제1이동유닛(130)은 회전바디(121)에 대해 수평방향(X)을 따라 직선 이동가능한 제1이동바디(131)와, 제1이동바디(131)를 수평방향(X)을 따라 직선 이동시키도록 구성된 모터(132)를 포함할 수 있다.

제1이동바디(131)는 회전바디(121)의 양측면에 개별적으로 면하도록 배치된 한 쌍의 측벽(131a)과, 한 쌍의 측벽(131a)을 연결하는 연결벽(131b)을 포함할 수 있다. 이에, 제1이동바디(131)의 한 쌍의 측벽(131a) 및 연결벽(131b)은 회전바디(121)의 3면을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 제1이동바디(131)는 회전바디(121)의 양측면 상에서 수평방향(X)을 따라 직선 이동할 수 있다.

모터(132)는 베이스(125)의 일측에 고정적으로 장착될 수 있고, 제1이동바디(131)는 모터(132) 및 제1변환기구(135)를 통해 회전바디(121)에 대해 수평방향(X)을 따라 이동할 수 있다. 이와 같이, 모터(132)의 회전운동이 제1변환기구(135)를 통해 제1이동바디(131)의 직선운동으로 변환됨으로써 제1이동바디(131)는 회전바디(121)에 대해 수평방향(X)을 따라 직선이동할 수 있다.

제1변환기구(135)는 모터(132)의 회전운동을 제1이동바디(131)의 직선운동으로 변환하도록 구성될 수 있다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 제1변환기구(135)는 베이스(125)의 회전지지구(127)에 회전가능하게 지지되는 리드스크류(135a)와, 제1이동바디(131)의 어느 한 측벽(131a)에 고정된 리드너트(135b)와, 모터(132)에 연결된 구동풀리(135c)와, 리드스크류(135b)의 일단에 연결된 피동풀리(135d)와, 구동풀리(135c) 및 피동풀리(135d) 사이에 감겨진 전동벨트(135e)를 포함할 수 있다. 리드너트(135b)의 암나사부가 리드스크류(135a)의 수나사부에 나사이동가능하게 치합될 수 있다. 모터(132)가 회전할 때 모터(132)의 회전토크가 구동풀리(135c)로부터 전동벨트(135e)를 통해 피동풀리(135d)로 전달될 수 있고, 이에 피동풀리(135d)가 회전함에 따라 리드스크류(135a)가 회전할 수 있으며, 리드스크류(135a)가 회전함에 따라 리드너트(135b)의 암나사부는 리드스크류(135a)의 수나사부를 따라 나사이동함으로써 리드너트(135b) 및 제1이동바디(131)는 수평방향(X)을 따라 직선이동할 수 있다.

복수의 가이드구조(133)가 제1이동바디(131) 및 회전바디(121) 사이에 배치될 수 있고, 복수의 가이드구조(133)는 제1이동바디(131)가 회전바디(121)에 대해 수평방향(X)을 따라 이동함을 가이드하도록 구성될 수 있다.

각 가이드구조(133)는 제1이동바디(131)의 각 측벽(131a)에 장착된 가이드바(133a)와, 회전바디(121)의 각 측면에 장착된 가이드레일(133b)을 포함할 수 있다. 가이드바(133a) 및 가이드레일(133b)은 수평방향을 따라 연장될 수 있고, 가이드바(133a)가 가이드레일(133b)을 따라 이동함으로써 제1이동바디(131)는 회전바디(121)에 대해 수평방향(X)을 따라 정확하게 직선 이동할 수 있다.

또한, 제1이동바디(131)는 연결벽(131b)에 부착된 한 쌍의 가이드벽(131c) 및 한 쌍의 가이드벽(131c)에 연결된 고정벽(131d)을 더 포함할 수 있다. 한 쌍의 가이드벽(131c)은 후술하는 제2이동바디(141)의 수직이동을 가이드하도록 구성될 수 있고, 고정벽(131d)은 후술하는 제2이동유닛(140)의 모터(142)가 고정적으로 장착될 수 있다.

작업유닛(110)은 제2이동유닛(140)을 통해 수직방향(Z)을 따라 직선 이동하도록 구성될 수 있다. 제2이동유닛(140)은 제1이동유닛(130)의 제1이동바디(131)에 대해 수직방향(Z)을 따라 이동가능한 제2이동바디(141)와, 제2이동바디(141)를 수직방향(Z) 따라 이동시키도록 구성된 모터(142)를 포함할 수 있다.

제2이동바디(141)는 제1이동바디(131)에 대해 수직방향(Z)을 따라 이동가능하게 구성될 수 있다. 특히, 제2이동바디(141)는 제1이동바디(131)의 가이드벽(131c)들 사이에서 수직방향(Z)을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 제2이동바디(141)는 한 쌍의 가이드부재(141a) 및 한 쌍의 가이드부재(141a)를 연결하는 연결부재(141b)를 포함할 수 있다.

제2이동바디(141)의 각 가이드부재(141a)는 그에 상응한 제1이동바디(131)의 가이드벽(131c)에 면할 수 있다.

모터(142)는 제1이동유닛(130)의 고정벽(131d)에 고정적으로 장착될 수 있고, 제2이동바디(141)는 모터(142) 및 제2변환기구(145)를 통해 제1이동바디(131)에 대해 수직방향(Z)을 따라 이동할 수 있다. 이와 같이, 모터(142)의 회전운동이 제2변환기구(145)를 통해 제2이동바디(141)의 직선운동으로 변환됨으로써 제2이동바디(141)는 수직방향(Z)을 따라 이동할 수 있다.

제2변환기구(145)는 모터(142)의 회전운동을 제2이동바디(141)의 직선운동으로 변환하도록 구성될 수 있다. 제2변환기구(145)는 연결벽(131b)의 회전지지구(137)에 회전가능하게 지지되는 리드스크류(145a)와, 제2이동바디(141)의 연결부재(141b) 내에 내장된 리드너트(145b)와, 모터(142)에 연결된 구동풀리(145c)와, 리드스크류(145b)의 일단에 연결된 피동풀리(145d)와, 구동풀리(145c) 및 피동풀리(145d) 사이에 감겨진 전동벨트(145e)를 포함할 수 있다. 리드너트(145b)의 암나사부가 리드스크류(145a)의 수나사부에 나사이동가능하게 치합될 수 있다. 모터(142)가 회전할 때 모터(142)의 회전토크가 구동풀리(145c)로부터 전동벨트(145e)를 통해 피동풀리(145d)로 전달될 수 있고, 이에 피동풀리(145d)가 회전함에 따라 리드스크류(145a)가 회전할 수 있으며, 리드스크류(145a)가 회전함에 따라 리드너트(145b)의 암나사부는 리드스크류(145a)의 수나사부를 따라 나사이동함으로써 리드너트(145b) 및 제2이동바디(141)는 수직방향(Z)을 따라 직선이동할 수 있다. 리드너트(145b)는 연결부재(141b) 내에 매립되거나 연결부재(141b)에 부착될 수 있다.

한 쌍의 가이드구조(143)가 제2이동바디(141) 및 제1이동유닛(130)의 가이드벽(131c)들 사이에 배치될 수 있다. 한 쌍의 가이드구조(143)는 제2이동바디(141)가 제1이동바디(131)에 대해 수직방향(Z)을 따라 이동함을 가이드하도록 구성될 수 있다.

각 가이드구조(143)는 제2이동바디(141)의 각 가이드부재(141a) 및 그에 상응한 제1이동유닛(130)의 가이드벽(131c) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 각 가이드구조(143)는 제2이동바디(141)의 각 가이드부재(141a)에 장착된 가이드바(143a)와, 제1이동바디(131)의 가이드벽(131c)에 장착된 가이드레일(143b)을 포함할 수 있다. 가이드바(143a) 및 가이드레일(143b)은 수직방향(Z)을 따라 연장될 수 있고, 가이드바(143a)가 가이드레일(143b)을 따라 이동함으로써 제2이동바디(141)는 제1이동바디(131)에 대해 수직방향(Z)을 따라 정확하게 직선 이동할 수 있다.

제어기(미도시)가 작업유닛(110)의 스핀들모터(112), 회전유닛(120)의 모터(122), 제1이동유닛(130)의 모터(132), 제2이동유닛(140)의 모터(142) 등을 제어하도록 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1이동유닛(130)은 회전유닛(120)에 수평 이동가능하게 연결되고, 제2이동유닛(140)은 제1이동유닛(130)에 수직 이동가능하게 연결되며, 작업유닛(110)은 제2이동유닛(140)에 피벗가능하게 연결됨으로써 회전유닛(120)의 회전바디(121)가 회전함에 따라 제1이동유닛(130), 제2이동유닛(140), 및 작업유닛(110)은 동일방향으로 함께 회전할 수 있고, 제1이동유닛(130)이 회전유닛(120)에 대해 수평으로 이동함에 따라 제2이동유닛(140) 및 작업유닛(110)은 수평으로 함께 이동할 수 있으며, 제2이동유닛(140)이 제1이동유닛(130)에 대해 수직으로 이동함에 따라 작업유닛(110)은 수직으로 이동할 수 있다.

구체적으로, 회전바디(121)가 베이스(125)에 대해 회전가능하게 연결되고, 제1이동바디(131)가 회전바디(121)에 수평방향(X)으로 이동가능하게 연결되며, 제2이동바디(141)가 제1이동바디(131)에 수직방향(Z)으로 이동가능하게 연결되고, 작업유닛(110)은 제2이동바디(141)에 피벗가능하게 연결될 수 있다. 제어기(미도시)가 회전유닛(120)의 모터(122)를 제어함으로써 회전바디(121)는 모터(122) 및 전동기구(126)에 의해 회전바디(121)의 회전축선(R2) 둘레로 일정각도로 회전할 수 있고, 이에 따라 제1이동바디(131), 제2이동바디(141), 및 작업유닛(110)은 동일방향으로 함께 회전할 수 있다. 제어기(미도시)가 제1이동유닛(130)의 모터(132)를 제어함으로써 제1이동바디(131)는 회전바디(121)에 대해 수평방향(X)으로 일정거리로 이동할 수 있고, 이에 따라 제2이동바디(141) 및 작업유닛(110)은 동일방향으로 함께 수평 이동할 수 있다. 제어기(미도시)가 제2이동유닛(140)의 모터(142)를 제어함으로써 제2이동바디(141)는 제1이동바디(131)에 대해 수직방향(Z)으로 일정거리로 이동할 수 있고, 이에 따라 작업유닛(110)은 동일방향으로 함께 수직이동할 수 있다. 이와 같이, 작업유닛(110)은 회전유닛(120)에 의해 회전할 수 있고, 제1이동유닛(130)에 의해 수평방향으로 이동하며, 제2이동유닛(140)에 의해 수직방향으로 이동할 수 있다. 이를 통해 작업유닛(110)은 내부관통관(3)의 둘레를 따라 연속적으로 이동하면서 다양한 작업을 실행할 수 있다.

작업유닛(110)은 제2이동바디(141)의 가이드부재(141a)들의 상단에 장착될 수 있다. 특히, 작업유닛(110)은 피벗핀(113)을 통해 제2이동바디(141)에 대해 피벗가능하게 장착될 수 있다. 피벗핀(113)은 작업유닛(110) 및 제2이동바디(141)의 가이드부재(141a)들을 관통할 수 있고, 이에 작업유닛(110)은 피벗핀(113)에 의해 한정된 피벗축선(P) 둘레로 피벗할 수 있다. 피벗핀(113)의 길이방향 축선이 피벗축선(P)이 될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 작업유닛(110)은 스핀들모터(112)의 하단에 고정된 피벗부재(114)를 더 포함할 수 있고, 피벗부재(114)는 피벗핀(113)을 통해 제2이동바디(141)의 가이드부재(141a)들에 피벗가능하게 연결될 수 있다. 피벗핀(113)은 피벗부재(114) 및 제2이동바디(141)의 가이드부재(141a)들을 관통하도록 구성될 수 있다.

원자로헤드(2)가 3차원 곡면형상이므로 원자로헤드(2) 및 내부관통관(3) 사이의 용접부(4)의 용접라인은 3차원 곡면형상일 수 있다. 이에 대해, 본 발명의 작업유닛(110)이 제2이동바디(141)에 대해 피벗함으로써 작업유닛(110)의 툴(111)은 용접부(4)의 용접라인을 따라 정확하게 이동할 수 있고, 작업유닛(110)의 툴(111)은 용접부(4)에 대한 가공 정밀도를 확보할 수 있다. 툴(111)의 가공부(111a)가 내부관통관(3)의 용접부(4)와 직접적으로 접촉한 상태에서 툴(111)이 스핀들모터(112)에 의해 그 회전축선(R1)을 따라 회전하고, 작업유닛(110)이 회전유닛(120), 제1이동유닛(130), 및 제2이동유닛(140)에 의해 내부관통관(3)의 용접부(4)의 용접라인을 따라 이동함에 따라 용접부(4)는 정밀하게 기계가공될 수 있다. 이 때, 작업유닛(110)이 피벗핀(113)의 피벗축선(P) 둘레로 피벗할 수 있으므로 작업유닛(110)의 툴(111)은 용접부(4)의 3차원 곡면 형상의 용접라인을 따라 연속적으로 접촉할 수 있고, 이에 용접부(4)의 가공정밀도가 확보될 수 있다.

실시예에 따르면, 탄성캡(115)이 제2이동바디(141)의 상단에 장착될 수 있고, 탄성캡(115)은 러버 등과 같은 탄성재질로 만들어질 수 있으며, 작업유닛(110)의 스핀들모터(112) 또는 피벗부재(114)가 탄성캡(115)에 대해 탄성적으로 지지되도록 구성될 수 있다. 특히, 탄성캡(115)은 그 자체적인 탄성력에 의해 작업유닛(110)의 툴(111)을 탄성적으로 지지할 수 있다. 작업유닛(110)의 툴(111)의 가공부(111a)가 용접부(4)와 접촉한 상태에서 회전유닛(120), 제1이동유닛(130), 및 제2이동유닛(140)에 의해 이동할 때, 툴(111)의 가공부(111a) 및 용접부(4) 사이의 접촉이 유지될 수 있고, 이에 따라 툴(111)은 그 접촉반력에 의해 작업유닛(110)은 피벗핀(113)의 피벗축선(P) 둘레로 피벗할 수 있다. 이에 툴(111)은 용접부(4)의 용접라인을 따라 가공부(111a) 및 용접부(4) 사이의 접촉을 유지하면서 툴(111)이 이동할 수 있으며, 이 때 툴(111)은 탄성캡(115)에 의해 탄성적으로 지지됨에 따라 툴(111)의 가공부(111a)가 용접부(4)의 용접라인으로부터 이탈됨이 방지될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 모터(미도시)가 피벗핀(113)에 연결될 수 있고, 제어기(미도시)가 모터(미도시)를 용접부(4)의 용접라인을 대응하도록 자동으로 제어함으로써 작업유닛(110)은 용접부(4)의 용접라인을 따라 자동으로 피벗할 수 있고, 작업유닛(110)의 툴(111)의 가공부(111a)는 용접부(4)의 용접라인을 따라 접촉함을 유지하면서 정확하게 이동할 수 있다.

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.

2: 원자로헤드 3: 내부관통관
4: 용접부 10: 작업장비용 홀딩장치
11: 어퍼 클램프어셈블리 12: 로어 클램프어셈블리
13: 샤프트 13a: 소직경부
13b: 대직경부 13c: 단턱
14: 유체실린더 15: 어퍼 콘부재
16: 로어 콘부재 18: 지지부재
19: 간격지지체 19a: 지지바디
19b: 레그 21: 어퍼 클램프부재
22: 로어 클램프부재 31: 어퍼 탄성링
32: 로어 탄성링 35: 베이스부재
41: 클램프부재 42: 샤프트
43: 압축부재 44: 베이스부재
100: 작업장비 110: 작업유닛
120: 회전유닛 130: 제1이동유닛
140: 제2이동유닛

Claims (13)

1. 내부관통관용 작업장치를 내부관통관과 인접하도록 홀딩하는 작업장비용 홀딩장치로서,
   원주방향을 따라 분할된 복수의 어퍼 클램프부재를 포함하고, 각 어퍼 클램프부재는 그 내면에 테이퍼면을 가진 어퍼 클램프조립체;
   원주방향을 따라 분할된 복수의 로어 클램프부재를 포함하고, 각 로어 클램프부재는 그 내면에 테이퍼면을 가진 로어 클램프조립체;
   상기 어퍼 클램프부재의 테이퍼면을 따라 슬라이딩가능하게 접촉하는 테이퍼면을 가진 어퍼 콘부재;
   상기 로어 클램프부재의 테이퍼면을 따라 슬라이딩가능하게 접촉하는 테이퍼면을 가진 로어 콘부재;
   상기 어퍼 클램프조립체 및 상기 로어 클램프조립체 사이의 간격을 유지하도록 구성된 간격지지체;
   상기 어퍼 콘부재 및 상기 로어 콘부재 사이의 간격을 유지하도록 구성된 스페이서; 및
   상기 어퍼 콘부재의 중심, 및 상기 로어 콘부재의 중심, 상기 어퍼 클램프조립체의 중심, 및 상기 로어 클램프조립체의 중심을 관통하고, 수직방향으로 이동가능한 샤프트;를 포함하고,
   상기 간격지지체는 상기 어퍼 클램프조립체를 지지하는 지지바디와, 상기 지지바디로부터 하향으로 연장된 복수의 레그를 포함하며,
   상기 각 로어 클램프부재가 인접한 2개의 레그들 사이에 배치되고, 상기 복수의 레그는 상기 각 로어 클램프부재의 반경방향 이동을 가이드하도록 구성되고,
   상기 스페이서는 상기 간격지지체의 관통홀 내에 삽입되며, 상기 샤프트의 소직경부가 상기 스페이서의 중공부에 삽입되고, 상기 어퍼 콘부재는 체결구를 통해 상기 샤프트의 소직경부의 상단에 고정되며, 상기 로어 콘부재는 상기 샤프트의 소직경부 및 대직경부 사이의 단턱에 지지되도록 구성된 작업장비용 홀딩장치.
   
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5. 청구항 1에 있어서,
   상기 어퍼 클램프조립체는 복수의 어퍼 클램프부재를 둘러싸는 어퍼 탄성링을 더 포함하고, 각 어퍼 클램프부재는 어퍼 탄성링이 삽입되는 삽입홈을 가지며,
   상기 어퍼 탄성링는 그 탄성력에 의해 복수의 어퍼 클램프부재를 반경방향 내측으로 편향시키도록 구성된 작업장비용 홀딩장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 로어 클램프조립체는 복수의 로어 클램프부재를 둘러싸는 로어 탄성링을 더 포함하고, 각 로어 클램프부재는 로어 탄성링이 삽입되는 삽입홈을 가지며,
   상기 로어 탄성링는 그 탄성력에 의해 복수의 로어 클램프부재를 반경방향 내측으로 편향시키도록 구성된 작업장비용 홀딩장치.
   
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9. 청구항 6에 있어서,
   상기 레그는 로어 클램프부재들의 삽입홈들에 대해 원주방향을 따라 정렬되는 삽입홈을 가지며,
   상기 로어 탄성링이 상기 로어 클램프부재들의 삽입홈 및 상기 레그의 삽입홈에 삽입되는 작업장비용 홀딩장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 샤프트는 그 상부에 제공된 소직경부 및 상기 소직경부로부터 하향으로 연장된 대직경부를 포함하고, 단턱이 상기 소직경부 및 대직경부 사이에 형성되며,
    상기 어퍼 콘부재가 상기 소직경부의 상단에 결합되며, 상기 로어 콘부재는 상기 단턱에 지지되는 작업장비용 홀딩장치.
    
    
    
    
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