KR20190084071A

KR20190084071A - 방사성 환경에서의 튜브 작업용 드릴링 기기

Info

Publication number: KR20190084071A
Application number: KR1020197016017A
Authority: KR
Inventors: 프리츠 지겔메이어
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 저머니 게엠베하
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-07-15
Also published as: KR102431070B1; CN109952617A; JP7017576B2; EP3539136B1; ES2829563T3; CA3043229A1; US10974326B2; JP2020501932A; BR112019005866A2; SI3539136T1; US20190299301A1; EP3539136A1; DE102016013245A1; CN109952617B; ZA201902376B; WO2018086734A1; BR112019005866B1

Abstract

본 발명은 방사성 환경에서 열 교환기의 튜브 시트(64)의 튜브 가공용 드릴링 기기(10)에 관한 것이며, 클랭핑 요소(18, 24)를 갖는 운송 장치(12), 클램핑 핑거(30)를 갖는 드릴링 장치(16)를 포함하며, 클램핑 요소 및 클램핑 핑거 모두는 공통 제1 측에 배치된다. 이를 위해, 운송 장치(12) 및 드릴링 장치(16)는 지지 자아치(14)에 연결된다. 지지 장치(14)는 드릴링 장치(16)의 지지되는 플레이트(28)가 놓이는 지지 플레이트(50)를 포함한다. 또한, 지지 플레이트(50)는 적어도 하나의 이동 가능한 연결 요소(62)에 의해 지지된 플레이트(28)에 연결되고, 연결 요소(62)의 제1 위치에서, 지지된 플레이트(28)는 간극 없이 지지 플레이트(50)에 연결되고, 연결 요소(62)의 제2 위치에서, 지지된 플레이트(28)는 지지 플레이트(59)에 대하여 주어진 간극을 갖는다.

Description

방사성 환경에서의 튜브 작업용 드릴링 기기

본 발명은 방사성 환경의 열 교환기의 튜브 시트(tube sheet)의 튜브(tube)를 기계가공하기 위한 드릴링(drilling) 기구에 관한 것이다.

원자력 발전소에서, 보수 작업 및, 필요하다면, 수리는 주기적인 간격으로 실행된다. 동시에, 원자력 발전소에는 방사선에 노출되고 그 자체가 일정 시간 후에 방사선을 방출하는 영역이 있다. 보수 작업 및 수리는 또한 이러한 방사성 환경, 예컨대 증기 발전기 튜브 또는 열 교환기 튜브에서 실행될 필요가 있다. 사람에게는, 방사성 환경은 불안정하고 기껏해야 잠시만 접근 가능하다. 또한, 법적 요건에 따르면, 방사선에 대한 직원 및 재료의 노출은 가능한 한 낮아야 하며 특정 상한을 초과하지 않아야 한다. 이와 관련하여, 가능한 한 적은 재료의 양의 사용이 바람직하다. 이러한 영역에서, 원격-제어 가능한 기계 공구 또는 시험 장비가 또한 사용된다.

US6282461B1 에 나타낸 바와 같이, 튜브 시트에 유지되는 튜브를 수리하기 위해, 드릴링 기계가 방사성 환경에서 기계가공될 튜브 시트의 지점에 로봇 아암(robot arm)과 위치되도록 로봇의 로봇 아암에 장착되는 드릴링 기계를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 시스템(system)의 단점은 드릴링 기계가 단지 로봇 아암의 작업 범위에서만 사용될 수 있다는 것이다. 튜브 시트의 다수의 지점이 기계가공되는 것이 의도된다면, 무엇보다도 로봇이 상이한 지점으로 이동되어서 기계가공될 지점이 로봇 아암에 의해 다시 도달될 수 있어야만 한다. 이는 비교적 복잡하다. 게다가, 로봇 아암으로 인하여, 로봇의 질량이 그만큼 높아진다. 대안적으로는, 로봇 아암은 작업 범위가 튜브 시트의 크기에 대응하도록 대형으로 구성될 수 있다. 그 후, 수리 로봇의 질량은 더 커지고 로봇의 구성 또는 분해는 특히 복잡하다.

원자력 발전소의 증기 발전기 또는 열 교환기의 튜브 시트의 비교적 큰 영역에 걸쳐 이동하는 하나의 가능성은 미국의 Westinghouse 사로부터의 공지된 검사 로봇 “PEGASYS”에 의해 제공된다. 상기 로봇은 리테이닝 장치의 그룹이 튜브 시트의 튜브에 교대로 고착되거나 이로부터 해제되며 공정에서 새로운 튜브로 이동하고 다시 그에 고착되는 것에 의해 검사될 튜브 시트의 요구되는 지점으로 걷는 방식으로 프로브(probe)를 이동시킨다. 이러한 검사 로봇은 로봇 아암에 비교할 수 있는 구성요소를 갖지 않고 따라서 더 가볍다. 하지만, 검사 로봇의 단점은, 이동 가능한 부품으로 인하여, 그의 메카닉(mechanics)이 프로브의 위치지정에서 비교적 높은 수준의 부정확성을 나타내며, 이는 측정을 위해서는 충분하지만, 또한 수동으로 교정될 수 없는 드릴링 기계에 의한 튜브의 관계 없는 기계가공에 대하여는 부적절하다. 구체적으로는, 검사 로봇의 위치지정을 위한 보정 가능성은 튜브 시트의 평면에 또는 이 평면에 대해 수직으로 제공되지 않는다.

이러한 종래 기술로부터 기인하여, 본 발명은 가능한 한 용이하게 튜브 시트의 다수의 작업 위치에 도달하고, 가능한 한 낮은 질량을 갖고, 튜브의 기계가공을 위한 충분한 정확성을 갖는 드릴링 기구를 명시하는 것을 목적으로 한다.

이 목적은 클램핑(clamping) 요소를 갖는 운송 장치를 갖는, 방사성 환경에서의 열 교환기의 튜브 시트의 튜브를 기계가공하기 위한 드릴링 기구에 의해 달성된다. 드릴링 기구는 클램핑 핑거(finger)를 갖는 드릴링 장치가 운송 장치에 의해 유지되고, 클램핑 요소 및 클램핑 핑거는 드릴링 장치 및 운송 장치의 공통 제1 측에 배치되고, 운송 장치 및 드릴링 장치는 지지 장치에 연결되고, 지지 장치는 드릴링 장치의 레스팅(resting) 플레이트가 놓이는 지지 플레이트를 갖고, 지지 플레이트는 적어도 하나의 이동 가능한 연결 요소에 의해 레스팅 플레이트에 연결되고, 레스팅 플레이트는 연결 요소의 제1 위치에서 간극이 없는 방식으로 지지 플레이트에 연결되고, 레스팅 플레이트는 연결 요소의 제2 위치에서 캐리어(carrier) 플레이트에 대하여 미리 규정 가능한 간극을 나타내는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 이동을 위한 클램핑 요소를 갖는 운송 장치를 갖는다. 운송 장치에 의해, 운송 장치의 클램핑 요소는 특히 미리 규정 가능한 방법에 따라 개별적으로 또는 그룹으로 튜브에 클램핑되거나 튜브로부터 해제되는 것에 의해 드릴링 장치를 임의의 튜브로 또는 튜브 쉘(shell)의 임의의 작업 위치로 이동시키는 것이 원리적으로 가능하다. 게다가, 운송 장치는 서로에 대한 클램핑 요소들의 상대 이동 그리고 이러한 방식으로의 튜브 시트에 걸친 이동을 또한 보장한다. 튜브 시트에 걸친 이동은, 예컨대 검사 로봇 “PEGASYS”로부터 그 자체가 이미 공지된다. 본 발명에 따른 드릴링 장치는 연결 요소가 운송 동안 제1 위치에 남아있는 것에 의해 운송 작업 동안 운송 장치에 단단하게 연결된다. 연결 요소는 도착에 뒤따르는 제2 위치로 이동되며, 튜브 시트에 확실하게 클램핑되는 운송 장치는 드릴링 장치에 간극을 갖고, 연결 요소에 관하여 축 방향 및/또는 방사상의 간극을 갖고 연결된다. 이러한 간극은 드릴링 장치가 튜브 시트의 튜브 안으로 클램핑 핑거를 도입하고, 이를 그곳에 체결, 특히 클램핑하는 것을 가능하게 한다. 이러한 경우, 간극은 결과로서 힘이 운송 장치로 전달되지 않으면서 튜브 시트의 튜브에 드릴링 장치가 클램핑되게 한다. 운송 장치에 의한 드릴링 장치의 위치지정의 있을 수 있는 부정확성은 간극에 의해 보상된다. 이는, 운송 장치의 이동 가능한 부품의 결과, 최대 2.5 mm 또는 3 mm 상승의 통상적인 범위의 부정확성이 가능하기 때문이다. 드릴링 장치의 공구의 기계가공 위치는 클램핑 핑거가 튜브에 적절하게 클램핑될 때 요구되는 정확성을 갖도록 드릴링 장치의 단단한 프레임 구조가 설정된다.

본 발명에 따른 드릴링 기구의 개선에서, 운송 장치는, 제1 측에, 2개의 그룹으로 세부 분할되는 적어도 4개의 리테이닝 요소를 갖고, 각각의 그룹은 별개로 제어 가능하며, 리테이닝 요소의 제1 그룹은 리테이닝 요소의 제2 그룹에 대하여 피봇 가능하고(pivotable), 리테이닝 요소의 하나의 그룹은 선형 이동으로 변위 가능하다. 이러한 방식으로, 2개의 이동이 운송 장치에서 가능하다. 첫째로, 리테이닝 요소의 2개의 그룹들은 서로에 대하여 피봇하는 것이 허용된다. 따라서, 운송 장치는 방향을 변경하는 것이 가능하도록 되어있다. 둘째로, 리테이닝 요소의 하나의 그룹은 선형 이동하는 것이 허용된다. 이러한 방식으로, 운송 장치가 직선을 따라 점차적으로 이동되는 것이 가능하다. 2개의 이동 가능성은 운송 장치가 드릴링 장치가 특히 용이하게 튜브 시트의 각각의 요구되는 지점에 도달하는 것을 허용하기에 충분하다.

드릴링 기구의 유리한 구성은 드릴링 장치가 적어도 2개의 리테이닝 핑거를 가질 때, 그리고 리테이닝 요소 및 적어도 2개의 리테이닝 핑거가 제1 측에 대해 수직인 방향으로 이동 가능할 때이다. 이는 이러한 리테이닝 요소 또는 리테이닝 핑거가 요구사항에 따라서 튜브 안으로 또는 튜브로부터 이동 가능한 특히 호의적인 결과를 갖는다. 리테이닝 요소 또는 리테이닝 핑거가 예컨대 완전히 밖으로 이동된다면, 튜브 시트에서 잡을 수 있는 어떠한 구성요소도 제1 측으로부터 돌출되지 않는다.

드릴링 기구의 다른 구성에서, 지지 플레이트 또는 레스팅 플레이트는 리세스(recess)에 배치되는 적어도 하나의 제한 요소를 갖고, 리세스의 형상은 연결 요소의 제2 위치에서 간극을 허용한다. 이러한 설계 방법은 유리하게는 지지 플레이트와 레스팅 플레이트 사이의 최대 간극이 제한되는 결과를 갖는다. 이러한 방식으로, 간극은 또한 요구사항에 특히 용이하게 적응될 수 있다.

드릴링 기구의 다른 개선은 연결 요소가 구동 장치, 특히 공압식 또는 유압식 구동 장치를 갖고, 그에 의해 연결 요소가 제1 위치 또는 제2 위치로 선택적으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

드릴링 기구의 개선은 원통형 구성요소가 지지 플레이트에 배치될 때, 힘이 원통형 구성요소에 의해 레스팅 플레이트에 가해지는 것이 가능할 때, 레스팅 플레이트가 제2 위치의 방향으로 미리 규정 가능한 거리만큼 이동 가능할 때 달성된다. 이는 레스팅 플레이트가 지지 플레이트로부터 이격되고 따라서 위치적 부정확성을 보상하기 위한 간극이 또한 존재하는 것을 보장한다. 이는, 연결 요소가 제2 위치가 되는 것이 가능하지만, 레스팅 플레이트가 지지 플레이트에 남아있기 때문이다. 이러한 경우, 중심 맞춤 핀이 어떠한 간극도 허용하지 않기 때문에, 간극은 또한 없을 수 있다.

제1 측에 수직이고 드릴링 장치의 무게 중심을 통과하는 가상의 선의 영역에서 레스팅 플레이트에 힘이 도입될 때 특히 유리하다. 이는 드릴링 장치가 튜브 시트에 균일하게 적용되고, 즉, 존재하는 스페이서 요소가 예컨대 튜브 시트에 사실상 동시에 적용되는 것을 보장한다. 드릴링 장치의 바람직하지 않은 기울어진 위치는 회피된다.

다른 유리한 가능한 구성은 다른 종속 청구항으로부터 명백하게 된다.

도면에 도시된 예시적인 실시형태를 기초로 하여, 본 발명, 다른 실시형태, 및 다른 이점이 더 상세하게 설명되는 것이 의도된다.

도 1은 드릴링 기구의 예시적인 실시형태를 평면도로 도시하고,
도 2는 드릴링 기구의 캐리어 요소를 갖는 운송 기구의 도면을 도시하고,
도 3은 캐리어 요소 주변 영역의 도면을 도시하고,
도 4는 튜브 시트의 드릴링 기구의 하위 영역의 측면도를 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 드릴링 기구(10)의 예시적인 실시형태의 평면도를 도시하고, 운송 기구(12)가 캐리어 요소(14)에 의해 드릴링 장치(16)에 연결된다. 이러한 경우, 평면도는 기계가공 동안 튜브 시트를 마주하는 측을 도시한다. 운송 기구(12)는 2개의 제1 리테이닝 요소(18)를 갖고, 이들은 스트럿(strut; 20)에 의해 서로 연결되고 이격된다. 운송 기구(12)의 하우징(housing; 22)은 2개의 제2 리테이닝 요소(24)를 갖는다. 스트럿 구동부(45)에 의해, 스트럿(20)은 제1 리테이닝 요소(18)와 스트럿 구동부(46) 사이의 공간이 요구에 따라 변경되도록 앞뒤로 이동 가능하다. 게다가, 제1 리테이닝 요소(18)는 모터(motor; 26)에 의해 제2 리테이닝 요소(24)에 대하여 미리 규정 가능한 각도에 걸쳐 회전 또는 피봇될 수 있다. 피봇은 또한 다른 방식으로 일어날 수 있고, 즉, 제2 리테이닝 요소(24)가 모터(26)에 의해 제1 리테이닝 요소(18)에 대하여 미리 규정 가능한 각도에 걸쳐 피봇된다. 회전 이동의 회전 축선이 이 평면도의 도시에 대해 수직이다.

드릴링 장치(16)는, 2개의 리테이닝 핑거(30)가 통과하여 결합하는 컷아웃(cutout)을 갖는 리테이닝 플레이트(28)를 갖는다. 2개의 리테이닝 핑거(30)들의 간격은 이러한 경우 이들이 튜브 시트의 튜브의 간격에 대하여 조정되도록 치수를 갖는다. 튜브 시트라는 이름은 여기서 원자력 발전소의 열 교환기 또는 증기 발전기에 존재하는 모든 튜브 시트를 나타내는 것이 의도된다. 이러한 튜브 시트를 위한 통상적인 튜브 직경은 12 mm 에서 22 mm 이다. 일부 경우에서, 이와 상이한 튜브 직경이 또한 발생한다. 튜브에 클램핑되는 리테이닝 핑거(30)의 일부의 직경은 상이한 튜브 직경에 대하여 조정된다. 리테이닝 플레이트(28)의 컷아웃의 간격은 또한 각각의 튜브 시트의 튜브의 간격에 대하여 조정된다. 공구 홀더(holder; 32)가 이 도면에서 리테이닝 플레이트(28)를 측방으로 넘어서 돌출한다. 공구 홀더(32)의 공구의 기계가공 축선(34)과 리테이닝 핑거(30) 사이의 간격은 기계가공이 미리 규정 가능한 지점에서 공구에 의해 충분한 정확성을 갖고 실행되는 것이 가능하도록 또한 구조적으로 미리 규정된다.

도 2는 드릴링 기구(10)의 캐리어 요소(14)를 갖는 운송 기구(12)의 도면을 도시한다. 운송 기구(12)가 튜브 시트로부터 미리 규정된 간격에 있는 것을 보장하는 2개의 간격 스터드(40)가 각각의 리테이닝 요소(18, 24)에 할당된다. 구체적으로는, 제1 리테이닝 요소(18)는 제2 리테이닝 요소(24)를 통하여 피봇 축선을 중심으로 피봇 가능하고 또한 각각의 대칭 축선(42)을 따라 앞뒤로 이동 가능하다. 운송 기구(12)의 이동이 그 후 이하와 같이 일어난다. 시작 위치에서, 제2 리테이닝 요소(24)는 튜브 시트에 클램핑되는 것이 의도된다. 이러한 경우, 2개의 제2 리테이닝 요소(24) 및 간격 스터드(40)는 튜브 시트를 지탱한다. 제1 리테이닝 요소(18)는, 제1 리테이닝 요소(18)의 운송 기구(12)의 이동 동안, 튜브 시트에 닿지 않는 정도로 리테이닝 요소 하우징(44) 안으로 후퇴된다. 리테이닝 핑거(30)는 마찬가지로, 리테이닝 요소(18, 24)의 기능성과 비교할 수 있는 기능성을 갖고 드릴링 기구의 운송 단계에서 후퇴된다. 하지만 드릴링 장치(16)는 이 도면에서 도시되지 않는다. 이제, 제1 리테이닝 요소(18)는, 제어기에 의해 미리 규정된 양 만큼 스트럿 구동부(46)에 의해 스트럿(20)을 따라 이동된다. 제어기는 이러한 경우 드릴링 기구(10)의 운송 목적지에 가능한 한 적은 운송 단계로 도달하도록 이동을 최적화한다. 방향의 변경을 위해, 제1 리테이닝 요소(18)는 제2 리테이닝 요소(24)에 대하여 피봇 가능하다. 일단 제1 리테이닝 요소(18)가 그 위치에 도달하면, 이는 리테이닝 요소 하우징(44) 밖으로 그리고 튜브 시트의 튜브 안으로 연장되고 이에 클램핑된다. 일단 제1 리테이닝 요소(18)가 튜브에 적절하게 클램핑되면, 운송 기구(12) 및 따라서 드릴링 기구(10)는, 제2 리테이닝 요소(23)가 해제되고 리테이닝 요소 하우징(44) 안으로 후퇴되도록, 제1 리테이닝 요소(18)에 의해 그 위치에 고정된다. 이제 뒤따르는 방법 단계에서, 스트럿 구동부(46)는 튜브 시트의 새로운 지점으로 스트럿(20)을 따라 운송 기구(12)를 이동시킨다. 여기서, 제2 리테이닝 요소(24)는 다시 연장되고 튜브에 클램핑된다. 제1 리테이닝 요소(18)는 해제되고 리테이닝 요소 하우징 안으로 다시 후퇴된다. 그 후에, 스트럿 구동부(46)는 새로운 위치로 제1 리테이닝 요소(18)를 이동시킨다. 이러한 방식으로, 이동 방법의 시작 상황이 재수립되지만, 드릴링 기구(10)는 원래 위치로부터 특정 거리만큼 이동되었다. 이러한 과정은 드릴링 기구(12)의 바람직한 목적지 위치에 도달될 때까지 반복된다. 회전 축선을 중심으로 피봇되거나 회전되는 운송 기구(12)의 결과, 드릴링 장치(16)는 바람직한 지점에 위치될 수 있다.

도 2는 운송 기구(12)에 연결되는 캐리어 요소(14)를 도시한다. 캐리어 요소(14)는 지지 플레이트(50)가 배치되는 플레이트 캐리어(48)를 갖고 몇몇 나사(52)에 의해 플레이트 캐리어(48)에 연결된다. 지지 플레이트는 튜브 시트에 평행하게 그리고 튜브 시트를 마주하는 드릴링 기구(10)의 측에 배치된다. 플레이트 캐리어(48)는 또한 2개의 측방 아암(54)들을 갖고, 그의 각각에 중심 맞춤 콘(cone; 56) 및 제한 핀(58)이 배치된다. 실린더 핀(60)을, 요구된다면 튜브 시트의 방향으로 지지 플레이트(48)의 컷아웃을 통하여 이동 가능하게 하는 제1 구동부가 또한 플레이트 캐리어(48)에 부착된다. 게다가, 지지 플레이트(50)의 연결 요소(62)가 나타나며, 그의 기능은 도 4에서 더 상세하게 설명된다.

도 3은 튜브(66)를 갖는 튜브 시트(64)에서의 캐리어 요소(14) 주위 영역의 도면을 나타낸다. 상이한 구성요소를 더 용이하게 파악하기 위해, 리테이닝 플레이트(28)의 영역 및 튜브 시트(64)의 일부가 절단된다. 리테이닝 플레이트(28)는, 간격 스터드(40)가 운송 기구(12)에 대하여 갖는 것과 비교할 수 있는 기능을, 드릴링 장치(16)에 대하여 갖는 스페이서(68)를 갖는다. 또한, 이 도면에서, 2개의 리테이닝 핑거(30) 중 하나는 파악 가능하지 않으며, 상기 리테이닝 핑거(30)는 튜브 시트(64)를 마주하는 그 측에 모따기부(70)를 갖는다. 운송 기구(12)에 의한 위치지정 동안, 튜브 중앙 축선과 리테이닝 핑거(30)의 중앙 축선이 부정확성 범위 내에서 서로로부터 오프셋(offset)되는 경우라도, 튜브(66) 안으로의 삽입을 용이하게 하도록 모따기부(70)는 치수를 갖는다. 튜브(66) 안으로의 리테이닝 핑거(30)의 도입은, 중앙 축선이 부정확성 내에서 평행으로부터 벗어나더라도 이러한 방식으로 허용된다. 리테이닝 핑거(30)의 도입 결과로서, 그의 중앙 축선의 위치는 튜브 중앙 축선과 평행할 때까지 변경된다.

도 4는 드릴링 기구(10) 및 튜브 시트의 영역의 측면도를 나타내고, 도면의 하위 영역은 드릴링 장치(16)와 튜브 시트(64)를 통하는 단면으로서 나타난다. 드릴링 기구(10)는 튜브 시트(64)의 튜브(66)에 클램핑되는 제2 리테이닝 요소(24)에 의해 유지되는 반면, 제1 리테이닝 요소(18)는 튜브(66)에 단지 부분적으로 배치되고 따라서 클램핑되지 않는다. 이 도면에서 튜브 시트(64)로부터 2 mm 의 간격(72)을 갖는 복수의 스페이서(68)가 리테이닝 플레이트(28)에 배치된다. 따라서, 드릴링 장치(16)는 아직 튜브 시트(64)를 지탱하지 않으며, 이는 마찬가지로 리테이닝 플레이트(28)에 배치되는 리미트 스위치(74)에 의해 표시될 수 있다.

연결 요소(62)는 공압식 실린더(78)를 갖는 공압식 구동부(76)에 의해 이동 가능하고, 공압식 실린더에 의해 이동력이 연결 요소(62)에 가해질 수 있다. 이러한 경우 공압식 실린더(78)는 스프링(80)의 스프링력에 대항하여 작용하고, 도면은 가압되지 않은 제2 위치의 공압식 실린더(78)를 나타내며, 여기서 스프링은, 리테이닝 플레이트(28)가 지지 플레이트(50)에 대하여 유격을 갖고 이동 가능하도록 연결 요소(62)를 지지 플레이트(50)로부터 멀어지게 이동시킨다. 이 도면에 나타낸, 지지 플레이트(50)와 리테이닝 플레이트(28) 사이의 제2 간격은 0 mm 이지만, 가능한 유격은 아직 사용되지 않았다.

드릴링 기구(10)의 작동 모드는 이하의 문맥에서 더 상세하게 설명되는 것이 의도된다. 이러한 경우, 드릴링 장치(16)는 운송 기구(12)에 의해 작업 위치로 이동되는 것이 의도된다. 스페이서(58)는 그 후 튜브 시트로부터 단지 약 2 mm 에 있다. 이러한 경우 리테이닝 핑거(30) 및 실린더 핀(60)은 후퇴되고 공압식 실린더(78)는 압축 공기에 의해 가압된다. 공압식 실린더(78)가 압축 공기에 의해 가압될 때, 연결 요소(62)는 리테이닝 플레이트(28)가 간극이 없는 방식으로 지지 플레이트(50)에 유지되는 제1 위치에 위치된다. 중심 맞춤 콘(56)은 리테이닝 플레이트(28)의 대응하는 중심 맞춤 컷아웃에 제1 위치에서 위치되고, 이러한 방식으로 리테이닝 플레이트(28)가 지지 플레이트(50)에 대하여 구조적으로 미리 규정된 위치에 위치되는 것을 보장한다. 제1 위치는 드릴링 기구(10)에 의한 수동 조작에 또는 운송 기구(12)의 드릴링 장치(16) 및 캐리어 요소(14)에 의해 구성되는 조립 유닛의 조립을 위해 또한 적절한데, 이는 조립 유닛의 구성요소가 이들이 하나의 구성요소인 것처럼 단단하게 함께 연결되기 때문이다. 이제 뒤따르는 작업 단계에서, 공압식 실린더(78)는 스프링(80)이 제2 위치로 연결 요소(62)를 이동시키도록 감압된다. 이는 드릴링 장치(16)가 지지 플레이트(50)로부터 해제되고 일 측에 기대어지는 것을 허용한다. 하지만, 이러한 기댐은, 기울기의 방향에 따라서, 하나 또는 그 초과의 스페이서(68)가 튜브 시트(64)에 가해지는 것에 의해 스페이서(68)에 의해 제한된다. 다음 작업 단계에서, 리테이닝 핑거(30)는 각각의 리테이닝-핑거 구동부(84)에 의해 튜브(66) 안으로 후퇴된다. 이러한 경우, 리테이닝 핑거(30)의 펼침 요소(86)는 탄성 링(ring; 88)에 의해 리테이닝 핑거(30)를 가능한 최소의 직경으로 유지하여서, 리테이닝 핑거(30)와 튜브(66) 사이에는 가능한 한 큰 방사상의 간극이 있다. 이러한 상황은 도 4에 나타난다. 다른 작업 단계에서, 실린더 핀(60)은 대응하는 실린더-핀 구동부에 의해 연장되어서, 리테이닝 플레이트(28)는 상승되고 지지 플레이트(50)로부터 해제된다. 이러한 경우, 실린더-핀 구동부는 상승력이 드릴링 장치(16)의 중량 힘보다 단지 약간 더 크도록 유리하게 설정된다. 실린더 핀(60)의 힘 도입 지점은 드릴링 장치(16)의 무게 중심을 통과하고 튜브 시트(64)를 마주하는 지지 플레이트(50)의 측에 수직인 가상의 선의 영역으로 힘이 도입되도록 선택된다. 이러한 힘 도입 지점의 이점은 스페이서(68)가 그 후 튜브 시트(64)에 특히 유리하게 적용된다는 것이다. 이제 뒤따르는 작업 단계에서, 리테이닝 핑거(30)는 리테이닝-핑거 구동부(84)가 펼침 요소(86)의 방향으로 콘 맨드릴(mandrel)을 이동시키고 탄성 링(88)의 힘 작용에 대항하여 튜브(66)의 측방 면에 대항하여 후자를 누르는 것에 의해 튜브(66)에 받쳐진다. 이러한 방식으로, 리테이닝 핑거(30)는 튜브(66)에 클램핑된다. 클램핑 동안 이러한 과정의 다른 이점은 리테이닝 핑거(30)가 튜브(66)에서 그리고 튜브(66)에 대하여 중심 맞춤된다는 것인데, 이는 리테이닝 핑거(30)가 리테이닝 플레이트(28)에 연결되고 따라서 드릴링 장치(16)에 연결되며, 드릴링 장치(16)는 또한 스스로 배향되며 동시에 리테이닝 플레이트(28)가 튜브 시트(64)에 평행하게 배향되기 때문이다. 리테이닝 플레이트(28)가 지지 플레이트(50)로부터 해제되는 결과로서, 중심 맞춤 콘(56)은 서로에 대한 2개의 플레이트들의 상대 이동을 허용하며, 상대 이동은 제한 핀(58)에 의해 그리고 제한 핀이 수용되는 컷아웃의 치수 지정에 의해 제한되는 점에서 배향이 가능하게 된다. 드릴링 장치(16)의 설계의 결과로서, 공구, 예컨대 드릴 비트 또는 밀링 커터는 이제 기계가공될 튜브(66)에 대하여 정확하게 중앙으로 드릴링 장치(16)에 위치된다. 다른 작업 단계에서, 리테이닝 핑거(30)는 그의 리테이닝-핑거 구동부(84)에 의해 후퇴 작업 모드로 다시 스위치된다. 하지만 스페이서(68)는 후퇴를 방지하며, 리테이닝 핑거(30)는 튜브(66)에 또한 단단하게 클램핑된다. 따라서, 후퇴의 견인력에 의해, 드릴링 장치(16)는, 본 발명의 주제의 현재의 예시적인 실시형태에서, 10 kN 으로, 튜브 시트(64)로 당겨진다. 이러한 견인력은 튜브(66)의 기계가공 동안 발생하는 힘이 드릴링 장치(16)에 의해 신뢰할 수 있게 흡수되는 것을 보장한다. 따라서, 예시적인 실시형태의 공구에 대한 이송력은 2 kN 이다. 게다가, 공구의 기계가공 위치는 리테이닝 플레이트(28)의 측방으로 외측이어서, 추가적인 모멘트(moment)가 기계가공에 의해 드릴링 장치에 도입된다. 게다가, 기계가공 동안, 진동 및 다른 힘은 드릴링 장치(16)에 의해 신뢰할 수 있게 흡수되고 튜브 시트(64)로 들어간다. 이러한 경우, 공압식 실린더(78)는 감압되어서 연결 요소(62)는 제2 위치에 있는다. 따라서, 기계가공 동안 발생하는 힘은 운송 기구(12)로 전달되지 않는다. 기계가공의 완료에 뒤이어서, 상기 설명된 작업 단계는 반전되어서 리테이닝 플레이트(28)는 연결 요소(62)에 의해 다시 지지 플레이트(50)에 단단하게 연결된다.

10: 드릴링 기구
12: 운송 기구
14: 캐리어 요소
16: 드릴링 장치
18: 제1 리테이닝 요소
20: 스트럿
22: 하우징
24: 제2 리테이닝 요소
26: 모터
28: 리테이닝 플레이트
30: 리테이닝 핑거
32: 공구 홀더
34: 기계가공 축선
40: 간격 스터드
42: 대칭 축선
44: 리테이닝-요소 하우징
46: 스트럿 구동부
48: 플레이트 캐리어
50: 지지 플레이트
52: 나사
54: 측방 아암
56: 중심 맞춤 콘
58: 제한 핀
60: 실린더 핀
62: 연결 요소
64: 튜브 시트
66: 튜브
68: 스페이서
70: 모따기부
72: 제1 간격
74: 제한 스위치
76: 공압식 구동부
78: 공압식 실린더
80: 스프링
84: 리테이닝-핑거 구동부
86: 펼침 요소
88: 링

Claims

클램핑(clamping) 요소(18, 24)를 갖는 운송 장치(12)를 갖는, 방사성 환경에서의 열 교환기의 튜브 시트(tube sheet; 64)의 튜브(66)의 기계가공용 드릴링(drilling) 기구(10)로서,
클램핑 핑거(finger; 30)를 갖는 드릴링 장치(16)가 상기 운송 장치(12)에 의해 유지되고, 상기 클램핑 요소(18, 24) 및 상기 클램핑 핑거(30)는 상기 드릴링 장치(16) 및 상기 운송 장치(12)의 공통 제1 측에 배치되고, 상기 운송 장치(12) 및 상기 드릴링 장치(16)는 지지 장치(14)에 연결되고, 상기 지지 장치(14)는 상기 드릴링 장치(16)의 레스팅 플레이트(resting plate)가 놓이는 지지 플레이트(50)를 갖고, 상기 지지 플레이트(50)는 적어도 하나의 이동 가능한 연결 요소(62)에 의해 레스팅 플레이트(28)에 연결되고, 상기 레스팅 플레이트(28)는 연결 요소(62)의 제1 위치에서 간극이 없는 방식으로 상기 지지 플레이트(50)에 연결되고, 상기 레스팅 플레이트(28)는 상기 연결 요소(62)의 제2 위치에서 캐리어 플레이트(50)에 대하여 미리 규정 가능한 간극을 나타내는, 드릴링 기구.
제1항에 있어서,
상기 운송 장치(12)는, 제1 측에, 2개의 그룹으로 세부 분할되는 적어도 4개의 리테이닝(retaining) 요소(18, 24)를 갖고, 각각의 그룹은 별개로 제어 가능하며, 리테이닝 요소(18)의 제1 그룹은 리테이닝 요소(24)의 제2 그룹에 대하여 피봇 가능하고(pivotable), 리테이닝 요소(18)의 하나의 그룹은 선형 이동으로 변위 가능한, 드릴링 기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 드릴링 장치(16)는 적어도 2개의 리테이닝 핑거(39)를 갖고, 상기 리테이닝 요소(18, 24) 및 적어도 2개의 리테이닝 핑거(30)는 제1 측에 대해 수직인 방향으로 이동 가능한, 드릴링 기구.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지플레이트(50) 또는 상기 레스팅 플레이트(28)는 리세스(recess)에 배치되는 적어도 하나의 제한 요소(58)를 갖고, 상기 리세스의 형상은 상기 연결 요소(62)의 제2 위치에서 간극을 허용하는, 드릴링 기구.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 플레이트(50) 또는 상기 레스팅 플레이트(28)는 적어도 하나의 대략 원뿔형 또는 절두원추형 중심 맞춤 요소(56)를 갖고, 상기 적어도 하나의 중심 맞춤 요소(56)에 의해, 상기 지지 플레이트(50) 및 상기 레스팅 플레이트(28)는 상기 연결 요소가 제1 위치에 위치될 때 서로에 대하여 미리 규정된 위치에 배치되는, 드릴링 기구.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결 요소(62)는 구동 장치(76), 특히 공압식 또는 유압식 구동 장치를 갖고, 상기 연결 요소(62)는 그에 의해 제1 위치 또는 제2 위치로 선택적으로 이동 가능한, 드릴링 기구.
제6항에 있어서,
상기 구동 장치(76)는 스프링(spring; 80)을 갖고, 상기 구동 장치(76)가 스위치 오프되면, 상기 스프링(80)에 의해, 상기 레스팅 플레이트(28)가 제2 위치에 상기 지지 플레이트(50)에 의해 유지되는, 드릴링 기구.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 구동 장치(76)는 구동부를 갖고, 상기 구동부는 상기 연결 요소(62)가 제1 측에 대해 수직으로 미리 규정 가능한 거리만큼 제1 위치로 이동 가능하도록 상기 스프링(80)의 스프링력에 대항하여 작용하는, 드릴링 기구.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
원통형 구성요소(60), 특히 펙(peg) 또는 핀(pin)이 상기 지지 플레이트(50)에 배치되고, 힘이 상기 원통형 구성요소(60)에 의해 상기 레스팅 플레이트(28)에 가해지는 것이 가능하고, 상기 레스팅 플레이트(28)는 제2 위치의 방향으로 미리 규정 가능한 거리만큼 이동 가능한, 드릴링 기구.
제9항에 있어서,
상기 힘은 제1 측에 수직이고 상기 드릴링 장치(16)의 무게 중심을 통과하는 가상의 선의 영역에서 상기 레스팅 플레이트(28)에 도입되는, 드릴링 기구.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 힘은 상기 드릴링 장치(16)의 중량 힘을 오프셋(offset)하기 위해 필요한 것보다 높은 10% 미만인, 드릴링 기구.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 운송 장치(12) 및/또는 상기 드릴링 장치(16) 및/또는 상기 캐리어 요소(14)의 기능은 제어 장치에 의해 제어 가능한, 드릴링 기구.