KR102640087B1 - 수중 원격제어 보트 샘플링 장치 - Google Patents
수중 원격제어 보트 샘플링 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 수중 원격제어 보트 샘플링 장치(1)에 관한 것이다. 그러한 원격제어 보트 샘플링 장치(1)는, 와이어(W)에 의하여 연결되어 승하강 가능한 프레임(5)과; 프레임(5)의 하단에 구비되어 틸팅 및 회전운동을 하는 구동부(7)와; 구동부(7)의 하단에 장착되어 방전가공을 실시하는 전극(9)과; 프레임(5)에 배치되어 관통노즐(3)이 삽입되어 고정되며 관통노즐(3)의 상부를 가압함으로써 상승할 수 있는 위치 고정부(11)와; 그리고 전극(9)의 단부를 촬영하여 동영상을 획득할 수 있는 카메라(15)를 포함한다.
Description
본 발명은 수중 원격제어 보트 샘플링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극을 회전 및 틸팅시키는 구조를 로봇화함으로써 전극을 관통노즐의 샘플링 위치로 신속하고 정확하게 접근시켜서 방전가공에 의하여 샘플의 채취를 용이하게 실시할 수 있는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 가압 경수로 형인 원전의 기기중 이종 금속 용접부는 응력 부식균열 등 결합이 발생할 수 있다.
특히, 원자로의 상부헤드 및 하부헤드에는 다수개의 관통관 노즐이 용접에 의하여 배치된다. 이 관통관 노즐은 중심부에서 외측으로 갈수록 용접부의 기하학적인 비대칭성이 증가하여 용접 인장 잔류응력이 높고, 결함 발생 가능성이 크다.
더욱이 원자로의 하부헤드의 경우 관통관 노즐이 원자로의 내부 수중에서 작업이 이루어지므로 결함을 발견하기 어렵다.
따라서, 이러한 결함이 발생한 관통관 노즐에 접근하여 샘플을 채취하거나 결합을 파악하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 전극을 회전 및 틸팅시키는 구조를 로봇화함으로써 전극을 관통노즐의 샘플링 위치로 신속하고 정확하게 접근시켜서 용접부 결합 파악 및 방전가공에 의하여 샘플의 채취를 용이하게 실시할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예는 수중 원격제어 보트 샘플링 장치(1)를 제공하는 바, 그러한 수중 원격제어 보트 샘플링 장치(1)는,
와이어(W)에 의하여 연결되어 승하강 가능한 프레임(5)과;
프레임(5)의 하단에 구비되어 틸팅 및 회전운동을 하는 구동부(7)와;
구동부(7)의 하단에 장착되어 방전가공을 실시하는 전극(9)과;
프레임(5)에 배치되어 관통노즐(3)이 삽입되어 고정되며 관통노즐(3)의 상부를 가압함으로써 상승할 수 있는 위치 고정부(11)와; 그리고
전극(9)의 단부를 촬영하여 동영상을 획득할 수 있는 카메라(15)를 포함한다.
상기한 본 발명의 실시예에 따른 수중 원격제어 보트 샘플링 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 관통노즐에 대한 샘플을 채취할 수 있는 장치를 로봇시스템으로 개량함으로써 원자로 내부와 같이 공간이 좁고, 고방사선과, 붕산이 잔류하는 환경에서도 관통노즐의 샘플을 용이하게 채취할 수 있다.
둘째, 전극을 고정하여 회전, 틸팅, 승하강함으로써 관통노즐에 쉽게 접근할 수 있어서 방전 가공을 용이하게 실시할 수 있다.
셋째, 전극의 가공과정을 촬영할 수 있는 카메라를 내방사선 기능을 적용함으로써 고 방사선 환경에서도 작업상황을 원격지에서 실시간으로 파악할 수 있다.
넷째, 로봇 시스템에 오일 실링과 에어주입 기술을 적용함으로써 방수효과를 높여서 수중에서 용이하게 샘플 채취 작업을 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중 원격제어 보트 샘플링 장치가 원자로의 내부에서 샘플링을 하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 수중 원격제어 보트 샘플링 장치를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 수중 원격제어 보트 샘플링 장치의 전극을 틸팅, 회전, 승하강시키는 구조를 보여주는 부분 사시도이다.
도 5은 도 1에 도시된 수중 원격제어 보트 샘플링 장치의 전극이 중심축을 중심으로 회전하는 과정을 순서대로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 수중 원격제어 보트 샘플링 장치의 전극을 틸팅시키는 과정을 순서대로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 수중 원격제어 보트 샘플링 장치를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 수중 원격제어 보트 샘플링 장치의 전극을 틸팅, 회전, 승하강시키는 구조를 보여주는 부분 사시도이다.
도 5은 도 1에 도시된 수중 원격제어 보트 샘플링 장치의 전극이 중심축을 중심으로 회전하는 과정을 순서대로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 수중 원격제어 보트 샘플링 장치의 전극을 틸팅시키는 과정을 순서대로 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 수중 원격제어 보트 샘플링 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 수중 원격제어 보트 샘플링 장치(1)는, 프레임(5)과; 프레임(5)의 하단에 구비되어 틸팅 및 회전운동을 하는 구동부(7)와; 구동부(7)의 하단에 장착되어 방전가공을 실시하는 전극(9)과; 프레임(5)에 배치되어 관통노즐(3)이 삽입되어 고정되며 관통노즐(3)의 상부를 가압함으로써 상승할 수 있는 위치 고정부(11)와; 그리고 전극(9)의 단부를 촬영하여 동영상을 획득할 수 있는 카메라(15)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 수중 원격제어 보트 샘플링 장치(1)에 있어서,
구동부(7)는 전극(9)을 틸팅, 회전, 승하강시킴으로써 전극(9)이 관통노즐(3)로부터 시편을 채취할 수 있다.
이러한 구동부(7)는 프레임(5)의 하단에 틸팅가능하게 구비되는 틸팅바(17)와; 틸팅바(17)의 내부에 승하강가능하게 삽입되는 보조 프레임(19)과; 보조 프레임(19)의 하단에 구비되어 전극(9)을 고정하고 틸팅시키는 틸팅부(25)를 포함한다.
보다 상세하게 설명하면,
틸팅바(17)의 상부는 프레임(5)의 하단에 회전가능하게 결합되며, 상부 일측은 헬리컬 기어(21)에 연결된다. 이때 헬리컬 기어(21)는 모터에 의하여 회전가능하다.
따라서, 모터가 구동하는 경우 헬리컬 기어(21)가 회전함으로써 틸팅바(17)의 상부를 일정 각도로 회전시킬 수 있다.
그리고, 틸팅바(17)에는 보조 프레임(19)이 결합되어 승하강 가능하다. 즉, 틸팅바(17)에는 랙 기어(27)가 장착되고, 이 랙 기어(27)는 보조 프레임(19)에 나사결합된다. 그리고, 랙 기어(27)는 모터에 의하여 구동한다. 따라서, 모터가 구동하는 경우 랙 기어(27)가 전후진함으로써 보조 프레임(19)을 승하강시킨다.
한편, 틸팅부(25)는 이러한 보조 프레임(19)의 하부에 연결되어 전극(9)을 틸팅시키거나 회전시킨다.
상기 틸팅부(25)는 보조 프레임(19)의 하부에 배치된 틸팅모터(29)와; 보조 프레임(19)의 하단에 회전가능하게 구비되며 전극(9)이 구비되는 회전바(33)와; 회전바(33)에 구비되어 전극(9)을 틸팅시키는 전극 고정바(36)와; 전극 고정바(36)를 틸팅시키는 웜기어(31)를 포함한다.
보다 상세하게 설명하면,
틸팅모터(29)는 회전바(33)의 상단과 타이밍 벨트에 의하여 연결된다. 따라서, 틸팅모터(29)가 구동하는 경우 벨트에 의하여 회전바(33)를 회전시킴으로써 전극(9)을 중심축을 중심으로 회전시킬 수 있다.
그리고, 회전바(33)에는 전극(9)을 틸팅시키기 위한 전극 고정바(36)가 장착된다. 이 전극 고정바(36)는 상부는 웜기어(31)에 연결된다. 이때, 웜기어(31)는 모터에 의하여 구동된다.
따라서, 모터가 구동하는 경우, 웜기어(31)가 회전함으로써 전극 고정바(36)를 스윙시킬 수 있다.
이와 같이 전극 고정바(36)가 스윙됨으로써 전극(9)도 소정 각도로 틸팅될 수 있어서 관통노즐(3)에 적당한 각도로 접근하여 절단 등의 작업을 진행할 수 있다.
한편, 보트 샘플링 장치(1)를 관통노즐(3)에 고정하는 경우, 위치를 결정하여야 하는 바, 위치 고정부(11)에 의하여 관통노즐(3)의 소정 위치에 고정가능하다.
이러한 위치 고정부(11)는 프레임(5)의 중간에 배치되어 관통노즐(3)이 삽입되어 고정되는 클램프(35)와; 클램프(35)의 하부에 배치되는 고리(37)와; 프레임(5)의 상부에 배치되어 클램프(35)에 고정된 관통노즐(3)을 가압함으로써 전극(9)의 위치를 조절하는 푸셔(13)를 포함한다.
클램프(35)는 한 쌍으로 구성되며, 이러한 한 쌍의 클램프(35)가 프레임(5)상의 상하에 일정 거리 떨어져 배치된다. 그리고, 클램프(35)는 일측이 개방된 고리 형상이다. 이러한 고리 형상의 클램프(35)의 내측으로 관통노즐(3)이 삽입된다.
이때, 클램프(35)의 내측에는 패드(39)가 각각 배치됨으로서 관통노즐(3)의 외주면에 마찰접촉한다.
따라서, 클램프(35)가 관통노즐(3)의 외주면에 적절한 압착력으로 고정될 수 있다.
이 상태에서 푸셔(13)와 관통노즐(3)의 상부를 가압함으로써 전극(9)을 상부로 이동시킬 수 있다.
즉, 푸셔(13)는 관통노즐(3)의 상부를 가압하는 로드(Rod;41)와, 로드(41)를 상하로 가압하는 푸셔 구동부(43)를 포함한다.
따라서, 보트 샘플링 장치(1)를 관통노즐(3)에 고정하여 전극(9)에 의한 가공을 실시하는 경우, 푸셔 구동부(43)가 작동함으로써 로드(41)를 아래 방향으로 가압하게 되고, 아래로 하강한 로드(41)가 관통노즐(3)의 상부를 가압함으로써 상대적으로 보트 샘플링 장치(1)를 상승하게 되고, 이때 전극(9)의 위치도 같이 상승하게 되어 적절한 용접위치로 접근할 수 있다.
이때, 보트 샘플링 장치(1)의 상부에는 유연성을 갖는 와이어(W)가 연결된 상태이다. 따라서, 푸셔(13)의 구동에 의하여 보트 샘플링 장치(1)가 상부로 이동가능하다.
그리고, 프레임(5)의 하부에는 한 쌍의 카메라(15)가 배치됨으로써 전극(9)의 단부를 촬영하여 관통노즐(3)의 가공 현장에 대한 동영상을 획득할 수 있다.
이러한 한 쌍의 카메라(15)는 내방사선 기능을 갖는 카메라(15)를 의미하므로, 원전 등에서 원활하게 작업을 진행할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 보트 샘플링 장치의 작동과정을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 보트 샘플링 장치(1)에 의하여 원전의 관통노즐(3)에 대한 샘플링 채취 작업을 실시하는 경우, 먼저 와이어(W)를 권취함으로써 보트 샘플링 장치(1)를 원전의 내부로 하강시켜서 바닥의 관통노즐(3)로 접근시킨다.
그리고, 클램프(35) 및 고리(37)의 내측으로 관통노즐(3)이 삽입되도록 점차 하강시키며, 최하단 위치에 도달하도록 한다.
이때, 로드(41)의 하부는 관통노즐(3)의 상단에 접촉한 상태이다.
그리고, 전극(9)이 도달한 위치는 카메라(15)에 의하여 실시간으로 촬영되어 외부 관리센터로 전송됨으로써 파악할 수 있다.
만약, 샘플채취 위치가 전극(9) 보다 상측에 위치하는 경우에는 푸셔 구동부(43)를 구동시킴으로써 로드(41)가 하측으로 전개되어 관통노즐(3)의 상부를 가압함으로써 상대적으로 보트 샘플링 장치(1)는 상승하게 된다.
이와 같이 보트 샘플링 장치(1)가 상승함에 따라 전극(9)도 상승하게 되고 이러한 상황은 카메라(15)에 의하여 실시간으로 촬영되어 외부에서 파악할 수 있다.
전극(9)이 샘플링 위치에 도달하는 경우, 푸셔(13)의 가압을 정지시키고 전극(9)을 관통노즐(3)의 샘플링 위치로 접근시킨다.
이러한 접근 과정을 상세하게 설명하면,
먼저 틸팅바(17)의 상부를 헬리컬 기어(21)에 의하여 회전시킴으로써 틸팅바(17)의 상부를 일정 각도로 회전시킬 수 있다.
그리고, 보조 프레임(19)의 랙 기어(27)를 구동시킴으로써 보조 프레임(19)을 승하강시킨다.
이와 같이, 틸팅바(17)와 보조 프레임(19)을 회전 및 승하강시킴으로써 전극(9)을 1차적으로 접근시킨다.
전극(9)을 1차적으로 샘플링 위치로 접근 시킨 후, 2차적으로 미세한 접근을 실시하는 바, 틸팅모터(29)를 구동시킴으로써 타이밍 벨트에 의하여 회전바(33)를 회전시켜서 전극(9)을 중심축을 중심으로 회전시킨다.
그리고, 웜기어(31)가 회전함으로써 전극 고정바(36)를 스윙시켜서 전극(9)의 단부가 샘플링 위치에 접근할 수 있다.
이와 같이 전극(9)이 관통노즐(3)의 샘플링 위치에 도달한 후, 방전 가공에 의하여 절단 등의 공정에 의하여 샘플을 채취할 수 있다.
Claims (5)
- 와이어(W)에 의하여 연결되어 승하강 가능한 프레임(5)과;
프레임(5)의 하단에 구비되어 틸팅 및 회전운동을 하는 구동부(7)와;
구동부(7)의 하단에 장착되어 방전가공을 실시하는 전극(9)과;
프레임(5)에 배치되어 관통노즐(3)이 삽입되어 고정되며 관통노즐(3)의 상부를 가압함으로써 상승할 수 있는 위치 고정부(11)와; 그리고
전극(9)의 단부를 촬영하여 동영상을 획득할 수 있는 카메라(15)를 포함하며,
구동부(7)는 프레임(5)의 하단에 틸팅가능하게 구비되는 틸팅바(17)와; 틸팅바(17)의 내부에 승하강가능하게 삽입되는 보조 프레임(19)과; 보조 프레임(19)의 하단에 구비되어 전극(9)을 고정하고 틸팅시키는 틸팅부(25)를 포함하는 원격제어 보트 샘플링 장치(1). - 삭제
- 제 1항에 있어서,
틸팅부(25)는 보조 프레임(19)의 하부에 배치된 틸팅모터(29)와; 보조 프레임(19)의 하단에 회전가능하게 구비되며 전극(9)이 구비되는 회전바(33)와; 회전바(33)에 구비되어 전극(9)을 틸팅시키는 전극 고정바(36)와; 전극 고정바(36)를 스윙시키는 웜기어(31)를 포함하는 원격제어 보트 샘플링 장치(1). - 제 1항에 있어서,
위치 고정부(11)는 프레임(5)의 중간에 배치되어 관통노즐(3)이 삽입되어 고정되는 클램프(35)와; 클램프(35)의 하부에 배치되는 고리(37)와; 프레임(5)의 상부에 배치되어 클램프(35)에 고정된 관통노즐(3)을 가압함으로써 전극(9)의 위치를 조절하는 푸셔(13)를 포함하는 원격제어 보트 샘플링 장치(1). - 제 4항에 있어서,
푸셔(13)는 관통노즐(3)의 상부를 가압하는 로드(Rod;41)와, 로드(41)를 상하로 가압하는 푸셔 구동부(43)를 포함하는 원격제어 보트 샘플링 장치(1).
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KR101745801B1 (ko) | 2015-12-22 | 2017-06-27 | 한전케이피에스 주식회사 | 가압기 히터 슬리브 보수용 자동 용접장치 |
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