KR20220048615A

KR20220048615A - 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템

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Publication number: KR20220048615A
Application number: KR1020200131703A
Authority: KR
Inventors: 조상진; 태상돈
Original assignee: 주식회사 로보웰
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2022-04-20
Also published as: KR102487521B1

Abstract

본 발명은, 구형 구조물 외면에 결합된 설치물을 작업하는 방법에 관한 것으로, 상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하기 위하여 상기 구형 구조물에 위치설정장치를 결합하는 (1)과정과; 일측은 상기 구형 구조물의 외면에 결합된 설치물을 가공 또는 용접 작업하기 위한 작업설비가 결합되는 설비결합부를 갖는 설비거치대를 포함하고 타측은 상기 위치설정장치에 결합된 설비지지장치를 구비하는 (2)과정과; 상기 작업설비가 상기 설비지지장치의 설비거치대에 결합된 상태에서 상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하는 (3)과정과; 일측은 상기 설비지지장치에 결합되고 타측은 바닥에 지지되어 상기 설비지지장치가 상기 (3)과정을 유지 가능하게 상기 설비지지장치를 지지하는 (4)과정;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 특히 대형의 구형 구조물의 외면에 결합된 파이프 등을 제거하고 정확한 위치에 재부착할 수 있도록 파이프 등을 가공하고 용접 작업을 할 수 있고, 작업하는 과정에서 보다 효과적이고 안정적으로 작업이 이루어질 수 있는 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템을 제공할 수 있다.

Description

구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템 {Shere Type Structure Outer Surface Working Method and System thereof}

본 발명은, 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 특히, 대형의 구형 구조물의 외면에 결합된 파이프 등을 제거하고 재부착할 수 있도록 파이프 등을 가공하고 용접하는 과정에서 보다 효과적이고 안정적으로 작업을 하기 위해 구조를 개선한 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

기계 설비나 장치에는 상호 기체, 액체를 포함하는 유체의 흐름을 안내하는 배관이 결합되어 있다.

이러한 배관은 사용함에 따라 노후화되고 교체를 할 필요가 있다.

원자력 발전 시설에는 방사선과 직접 관련된 계통인 1차 계통과, 방사선과 관련이 없는 계통인 2차 계통의 설비들이 존재한다. 1차 계통은 NSSS(Nuclear Steam Supply System)과 원자로 안전성 관련 계통, 원자로 보조 계통 및 기타 방사선 관련 보조 계통이 존재한다. 2차 계통은 터빈과 발전기, 이들의 보조 계통 및 기타 비방사선 계통이 존재한다.

NSSS는 원자로와 가압기, 증기발생기, 냉각재 펌프를 포함한다. 원자로 압력용기는 핵연료를 저장해 핵반응이 일어나는 장소를 제공하며, 가압기는 1차 계통의 압력을 조절하는 역할을 한다. 증기발생기는 2차 계통에서 냉각된 물과 핵연료에 의해 가열된 냉각수를 열교환해 물을 증기로 만들며, 냉각재 펌프는 열교환 후 냉각된 냉각재를 원자로로 다시 공급하는 역할을 한다.

원자로 용기는 하부 용기와 상부 원자로 헤드로 구성되며, 냉각재가 유입 및 배출되는 대형 노즐 외에도 제거봉 구동장치 관련 노즐 등과 같은 중소형 배관이나 노즐이 다수 구비된다. 또한, 원자로와 증기발생기, 가압기 및 이들 사이의 주 배관에는 1인치 전후의 소형 배관이나 노즐이 다수 존재하고 있다.

이러한 원자로의 하부에는 다수의 파이프로 된 배관이 결합되어 있으며 이러한 배관이 노후된 경우 교체를 하여야 한다.

특히 구형으로 된 원자로 하부의 노후된 파이프를 교체하는 경우 파이프의 위치와 설정된 각도를 안정적으로 유지하는 것이 바람직하다.

[참고문헌]

일본공개특허공보 특개2007-232457호 (2007.09.13. 공개)

일본공개특허공보 특개2011-075453호 (2011.04.14. 공개)

일본공개특허공보 특개2013-113751호 (2013.06.10. 공개)

본 발명의 목적은, 특히 대형의 구형 구조물의 외면에 결합된 파이프 등을 제거하고 정확한 위치에 재부착할 수 있도록 파이프 등을 가공하고 용접 작업을 할 수 있고, 작업하는 과정에서 보다 효과적이고 안정적으로 작업이 이루어질 수 있는 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 가공장치, 용접장치, 교체할 파이프를 포함하는 설치물이 구형 구조물의 정확한 위치에 위치하였는지를 간단하고 편리하게 확인, 측정할 수 있는 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 대형의 구형 구조물의 외면에 안정적으로 착탈될 수 있는 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은. 다양한 위치에 안정적으로 결합될 수 있는 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 구형 구조물 외면에 결합된 설치물을 작업하는 방법에 있어서, 상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하기 위하여 상기 구형 구조물에 위치설정장치를 결합하는 (1)과정과; 일측은 상기 구형 구조물의 외면에 결합된 설치물을 가공 또는 용접 작업하기 위한 작업설비가 결합되는 설비결합부를 갖는 설비거치대를 포함하고 타측은 상기 위치설정장치에 결합된 설비지지장치를 구비하는 (2)과정과; 상기 작업설비가 상기 설비지지장치의 설비거치대에 결합된 상태에서 상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하는 (3)과정과; 일측은 상기 설비지지장치에 결합되고 타측은 바닥에 지지되어 상기 설비지지장치가 상기 (3)과정을 유지 가능하게 상기 설비지지장치를 지지하는 (4)과정;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 방법에 의하여 달성된다.

또한, 상기 구형 구조물에 결합된 설치물은 상기 구의 내부 공간과 연통 가능하게 결합된 파이프를 포함하며, 상기 파이프는 상기 구형 구조물의 외면에 중력 방향으로 결합된 것이 바람직하다.

또한, 상기 위치설정장치는, 위치설정본체와, 상기 구형 구조물의 반경과 동일하게 가공된 접촉반경면을 갖는 구외면접촉부와, 상기 위치결정본체에 대하여 상기 접촉반경면이 구외면에 면접촉 가능하게 일측은 상기 위치결정본체에 결합되고 타측은 구외면접촉부에 결합된 연결부;를 포함하되, 상기 연결부는 볼 조인트를 포함하며, 상기 구외면접촉부를 상기 구형 구조물에 착탈 가능하게 결합하는 마그네트를 포함하는 고정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 위치설정본체에는 상기 설비지지장치와 결합되는 지지장치결합면을 갖는 지지장치결합부가 구비되어 있으며, 상기 구외면접촉부가 상기 구형 구조물 외면에 결합된 상태에서 상기 지지장치결합면이 수평을 유지할 수 있도록 상기 위치설정본체와 상기 연결부가 결합된 것이 바람직하다.

또한, 상기 구외면접촉부와 상기 연결부는 상기 설정위치본체에 결합되며, 상기 구외변접촉부와 상기 연결부는 각각 4개로 구비되어 상기 4개 중 하측의 2개의 축선은 상호 평행하면서 동일한 평면에 위치하고 상측 2개는 동일한 축선에 배치된 것이 바람직하다.

또한, 상기 설비지지장치의 일측에는 상기 지지장치결합부와 결합되는 설정장치결합면을 갖는 설정장치결합부가 구비되어 있고, 타측에는 상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하도록 상기 작업설비가 결합 가능하게 마련된 상기 설비결합부가 포함된 것이 바람직하다.

또한, 상기 설정장치결합부와 상기 지지장치결합부가 상호 결합한 상태에서 상기 설비결합부의 수평 상태를 유지할 수 있도록 상기 설정장치결합부와 상기 지지장치결합부 사이에 간격조절부재가 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 작업설비는, 상기 구형 구조물에 결합되어 중력 방향으로 결합된 노후된 파이프를 절삭하는 가공장치와, 노후된 파이프가 절삭되어 제거된 영역에 새로운 파이프를 용접하는 용접장치를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 작업설비가 결합되는 위치에 다이얼게이지를 포함하는 계측장비를 결합하여 노후된 파이프 내지 노후되어 제거된 파이프에 대체된 새로운 파이프를 포함하는 설치물의 위치를 측정 내지 확인하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 목적은, 구형 구조물 외면에 결합된 설치물을 작업하는 작업 시스템에 있어서, 상기 구형 구조물의 외면에 결합되어 설정된 각도나 위치를 유지하는 위치설정장치와; 일측은 상기 구형 구조물의 외면에 결합된 설치물을 가공 또는 용접 작업하기 위한 작업설비가 결합되는 설비결합부를 갖는 설비거치대를 포함하고 타측은 상기 위치설정장치에 결합된 설비지지장치와; 일측은 상기 설비지지장치에 결합되고 타측은 바닥에 지지되어 상기 설비지지장치를 지지하는 바닥지지장치;를 포함하되, 상기 작업설비가 상기 설비지지장치의 설비거치대에 결합된 상태에서 상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하는 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 시스템에 의해서도 달성된다.

또한, 상기 위치설정장치는, 위치설정본체와, 상기 구형 구조물의 반경과 동일하게 가공된 접촉반경면을 갖는 구외면접촉부와, 상기 위치결정본체에 대하여 상기 접촉반경면이 구외면에 면접촉 가능하게 일측은 상기 위치결정본체에 결합되고 타측은 구외면접촉부에 결합된 연결부;를 포함하고, 상기 연결부는 볼 조인트를 포함하며, 상기 구외면접촉부를 상기 구형 구조물에 착탈 가능하게 결합하는 마그네트를 포함하는 고정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 특히 대형의 구형 구조물의 외면에 결합된 파이프 등을 제거하고 정확한 위치에 재부착할 수 있도록 파이프 등을 가공하고 용접 작업을 할 수 있고, 작업하는 과정에서 보다 효과적이고 안정적으로 작업이 이루어질 수 있는 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 가공장치, 용접장치, 교체할 파이프를 포함하는 설치물이 구형 구조물의 정확한 위치에 위치하였는지를 간단하고 편리하게 확인, 측정할 수 있는 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 대형의 구형 구조물의 외면에 안정적으로 착탈될 수 있는 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 다양한 위치에 안정적으로 결합될 수 있는 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구형 구조물 외면 작업 시스템의 측면도 및 구형 구조물에 위치한 파이프를 포함하는 설치물의 위치를 설명하기 위한 사시도 및 평면도,
도 2는 도 1의 위치설정장치의 사시도 및 연결부의 설명을 위한 개략도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 구형 구조물 외면 작업 시스템의 작업 과정을 설명하기 위한 측면도,
도 4a 내지 도 4c는 구형 구조물의 설치물인 파이프의 작업 교체 작업 과정을 설명하기 위한 부분단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 구형 구조물 외면 작업 시스템(1000, 이하에서 '외면 작업 시스템'이라 함)에 대하여 도 1 내지 도 4c를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구형 구조물 외면 작업 시스템의 측면도 및 구형 구조물에 위치한 파이프를 포함하는 설치물의 위치를 설명하기 위한 사시도 및 평면도이고, 도 2는 도 1의 위치설정장치의 사시도 및 연결부의 설명을 위한 개략도이며, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 구형 구조물 외면 작업 시스템의 작업 과정을 설명하기 위한 측면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 구형 구조물의 설치물인 파이프의 작업 교체 작업 과정을 설명하기 위한 부분단면도이다.

본 발명을 보다 상세하게 설명하기에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시

예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서 설명의 편의상 도 1에 도시된 바와 같이 구형 구조물(110)의 수직방향 중심축선을 'Ys'로, 구의 직경을 수평으로 절단한 단면을 평면상으로 보아 좌우방향을 'Xs'로 전후방향을 'Zs'로 정한다(도 1b 및 도 1c 참조).

여기서 구의 반경을 'R'이라고 하고 작업설비(1700)가 교체하고자 하는 설치물(120)인 파이프의 중심축선(도 1b의 'Opipe' 참조)과 구의 외면이 만나는 지점는 구의 중심으로부터 각각 'Xs'축선방향으로 'x'만큼, 'Ys'축선방향으로 'y'만큼, 'Zs'축선방향으로 'z'만큼 이격되어 있고 중심축선으로부터 각도 'θ'만큼 이격된 위치에 배치되어 있다고 가정한다.

또한, 외면 작업 시스템(1000)도, 도 1의 측면도에서와 같이 상하방향으로 'Y' 축으로, 좌우방향으로 'X'축으로, 전후방향을 'Z'축으로 각각 정한다.

그리고, 본 발명에서 설치물(120)은 원자로를 포함하는 구형 구조물에 결합되어 외측으로 돌출된 파이프를 포함하고, 파이프는 도 1b에 도시된 바와 같이 중력방향인 Y 축선 방향을 따라 구형 구조물에 결합되어 하측으로 돌출되어 있고, 구형 구조물의 외측으로 돌출되어 노후된 파이프를 설정된 길이로 절삭하여 제거하고(여기에 사용되는 작업설비를 드릴형 가공장치이고, 제거된 파이프에 신규의 파이프를 결합한 후 구형 구조물(110)에 용접(용접하는 작업설비(1700)는 용접장치이다)한다.

본 발명에 따른 외면 작업 시스템(1000)은, 구형 구조물(110) 외면에 결합된 설치물(120)을 작업하며, 상기 구형 구조물의 외면에 결합되어 설정된 각도나 위치를 유지하는 위치설정장치(1100)와; 일측은 상기 구형 구조물(110)의 외면에 결합된 설치물을 가공 또는 용접 작업하기 위한 작업설비(1700)가 결합되는 설비결합부(1311)를 갖는 설비거치대(1310)를 포함하고 타측은 상기 위치설정장치(1100)에 결합된 설비지지장치(1300)와; 일측은 상기 설비지지장치(1300)에 결합되고 타측은 바닥에 지지되는 바닥지지장치(1500);를 포함하되, 상기 작업설비(1700)가 상기 설비지지장치(1300)의 설비거치대(1310)에 결합된 상태에서 상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하는 것을 특징으로 한다.

위치설정장치(1100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 위치설정본체(1110)와, 위치설정본체(1110)의 하측에 결합되어 설비지지장치(1300)와 결합되는 지지장치결합면(1121)을 구비한 지지장치결합부(1120)와, 구형 구조물의 구 형상의 판면에 면접촉되는 접촉반경면(1151)을 갖는 구외면접촉부(1150)와, 일측은 위치설정본체(1110)에 결합되고 타측은 구외면접촉부(1150)에 결합되어 구외면접촉부(1150)가 위치설정본체(1110)에 대하여 회전하여 X, Y, Z 축 방향으로 방향을 변경할 수 있도록 볼조인트를 포함하는 연결부(1130)와, 구외면접촉부(1150)에 결합되어 구외면접촉부(1150)가 구의 외면에 고정 및 분리(착탈) 가능하게 예를 들면 ON-OFF 되는 자석을 포함하는 고정부(1140)를 구비하는 것이 바람직하다.

위치설정본체(1110)는 충분한 강도를 가지고 필요에 따라 미도시하였지만 X, Y 및 Z 방향으로 방향을 조절할 수 있는 미도시된 스크류잭, 스크류와 이에 결합되어 스크류의 길이를 조절한 후 스크류를 고정시킬 수 있는 너트를 포함하는 높이, 길이 등을 조절할 수 있는 조절부재를 포함할 수 있다.

이러한 위치설정장치(1100)의 구외면접촉부(1150)를 구형 구조물의 판면에 고정시킨 후 볼조인트를 포함하는 연결부(1130), 미도시된 조절부재를 이용하여 지지장치결합부(1120)의 지지장치결합면(1121)이 수평평면(X-Z 평면)에 존재하도록 조절할 수 있다.

여기서, 연결부(1130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 구외면접촉부(1150)와 상기 연결부(1130)는 각각 4개로 구비되어 상기 4개 중 하측의 2개의 축선(도 2a 및 도 2b의 'Low1' 및'Low2' 참조)은 상호 평행하면서 동일한 평면에 위치하고 상측 2개는 동일한 축선(도 2a 및 도 2b의 'Upper 1&2' 참조)'에 배치된 것이 바람직하다. 그리고, 하측의 2개의 연결부(1130)의 축선(도 2a 및 도 2b의 'Low1' 및'Low2' 참조)은 상측 2개의 연결부(1130)의 동일한 축선(도 2a 및 도 2b의 'Upper 1&2' 참조)을 하측의 2개의 연결부(1130)의 축선으로 투영한 경우 수직으로 되는 것이 바람직하다(도 2b 참조).

이러한 구조에 의하여 하측 2개의 연결부(1130)는 구에 결합된 하측 2개의 접촉반경면(1151)와 결합되어 상하 방향으로 위치설정본체(1110)를 지지하고, 상측 2개의 연결부(1130)는 구에 결합된 2개의 접촉반경면(1151)에 결합되어 좌우 내지 전후 방향으로 위치설정본체(1110)를 지지하고 있다.

이에, 위치설정장치(1100)를 구형 구조물(110)에 결합한 상태에서 보다 안정적으로 위치를 유지할 수 있다. 이러한 위치가 유지된 위치설정장치(1100)에 후술하는 설비지지장치(1300)가 결합되어 작업설비(1700)를 효과적으로 설정된 장소에 위치시킬 수 있다.

설비지지장치(1300)는 위치설정장치(1100)의 Y 축선 방향 아래에 위치하도록 위치설정장치(1100)의 지지장치결합면(1121)과, 설비지지장치(1300)의 설정장치결합면(1331)이 면접촉(전체적 또는 부분적으로)하면서 결합된다. 이러한 지지장치결합면(1121)과, 설정장치결합면(1331)은 X 축선 방향 및 Z 축선 방향으로 거리를 조절할 수 있는 미도시된 거리조절부재를 포함할 수 있다.

설비지지장치(1300)는, 작업설비(1700)가 결합되는 설비결합부(1311)를 갖는 설비거치대(1310)와, 설정장치결합면(1331)을 갖는 설정장치결합부(1330)와, 설정장치결합면(1331)에 결합된 작업설비(1700)가 파이프를 포함하는 설치물(120)의 축선 방향(Y 축선 방향, 구형 구조물의 중력방향)을 따라 올라갔다 내려갔다할 수 있도록(승강할 수 있도록) 마련된 작업설비승강부(1350)를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 위치설정장치(1100)와 설비지지장치(1300)를 결합하는 과정에서 작업설비(1700)가 결합되는 작업설비승강부(1350)가 수직방향(Y 축선방향)이 될 수 있도록 양 구성 사이에 간격을 조절하는 심플레이트(shim plate)를 포함하는 슬롯을 포함하는 간격조절부재(1200)를 포함할 수 있다.

즉, 설비지지장치(1300)를 수직과 수평으로 위치시킨 후 아울러 설비결합부(1311)에 결합된 작업설비(1700)의 중심이 파이프를 포함하는 설치물의 중심축선(도 4의 'Opipe' 참조)에 일치되도록 설비지지장치(1300)를 간격조절부재 등을 통해 위치 조절할 수 있다.

바닥지지장치(1500)는, 전술한 위치설정장치(1100) 및 설비지지장치(1300)를 지지할 수 있도록 설비지지장치(1300)와 결합되고, 설비지지장치(1300)와 결합되는 상측결합부(1510)와, 이동이 가능한 휠(1530)과, 필요에 따라 높이를 조절할 수 있는 미도시된 높이조절부(필요에 따라 경사면을 이용하여 높이를 조절할 수도 있음)를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 경우에 따라 바닥지지장치(1500)는 미리 설비지지장치(1300)와 조립된 상태에서 위치설정장치(1100)와 결합될 수 있다.

여기서, 미도시하였지만 작업설비승강부(1350, LM Guide, 한 쌍의 스크류 등의 공지의 장치를 포함)가 상승 내지 하강할 수 있도록 하고 기타 전자기적 제어를 필요로 하는 구성을 제어하는 제어부가 외면 작업 시스템(1000)에 포함될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 외면 작업 시스템(1000)의 작동 과정 및 설치물(120)의 작업 과정을 도 3a 내지 도 4c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 3D 시뮬레이션 등에 의하여 개략적으로 위치를 설정하여 상기 구형 구조물(110)의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하기 위하여 상기 구형 구조물(110)에 위치설정장치(1100)를 결합한다. 즉, 파이프의 위치에 작업설비(1700)의 중심이 맞추어질 수 있도록 4개의 접촉반경면(1151)을 구형 구조물의 외면 판면에 위치시킨 후 고정부(1140)의 자석이 'ON' 되도록 작동시키면 위치설정장치(1100)가 구형 구조물(110)의 외면에 견고하게 고정된다.

다음, 도 3c에 도시된 바와 같이 미리 조립된 설비지지장치(1300) 및 바닥지지장치(1500)를 위치설정장치(1100)와 높이, 좌우, 전후 방향을 고려하여 가공장치 내지 용접장치를 포함하는 작업설비(1700)의 중심이 설정된 위치인 설치물의 중심축선과 동일하도록 결합시킨다. 이러한 과정에서 외면 작업 시스템(1000)의 레벨링 등을 기계적으로 측정할 수 있으며 필요에 따라 위치설정장치(1100)와 설비지지장치(1300) 사이의 간격을 조절하기 위하여 전술한 심플레이트를 포함하는 간격조절부재(1200)를 위치설정장치(1100)와 설비지지장치(1300) 사이에 삽입할 수 있다.

이러한 과정을 거친 후 작업설비(1700) 위치에 다이얼 게이지 등의 계측장비를 고정하여 계측장비를 파이프 내부 또는 파이프 외부로 작업설비승강부(1350)를 이용하여 승강시키면서 작업설비(1700)의 중심축선과 파이프의 중심축선이 설정된 오차범위에 들어오는지를 확인할 수 있다.

이렇게 작업설비(1700)의 중심축선과 설치물(120)의 중심축선이 일치하도록 위시킨 후 도 4a에 도시된 바와 같이 구형 구조물(110)의 외측으로 돌출되어 노후된 파이프를 도 4b와 같이 가공장치를 이용하여 설정된 길이로 가공하여 제거한다.

그런 다음, 제거된 노후 파이프를 도 4c와 같이 새로운 파이프(120`)로 교체한 후 용접설비로 새로운 파이프(120`)를 구형 구조물(110)에 용접을 한다. 미설명된 참조번호 '130'은 구형 구조물(110)와 새로운 파이프 사이에 결합되는 패드를 의미한다.

아울러 새로운 파이프를 구형 구조물(110)에 위치시키는 과정에서도 전술한 다이얼 게이지를 포함하는 계측장비를 이용하여 정확한 위치에 위치하는지를 확인할 수 있다.

본 발명은 구형 구조물의 '외면' 작업에 대해서만 서술하였지만, 구형 구조물의 '내면' 작업에 대해서도 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 적용될 수 있다. 이 경우에는 바닥지지장치가 '바닥'에 고정되는 것이 아니라 구형 구조물의 내면에 별도의 브래킷 등을 이용하여 지지될 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에 따른 외면 작업 시스템은 구형 구조물의 중심축선과 일치하는 파이에 대하여도 작업이 가능할 것이다.

이에, 본 발명에 따르면, 특히 대형의 구형 구조물의 외면에 결합된 파이프 등을 제거하고 정확한 위치에 재부착할 수 있도록 파이프 등을 가공하고 용접 작업을 할 수 있고, 작업하는 과정에서 보다 효과적이고 안정적으로 작업이 이루어질 수 있는 구형 구조물 외면 작업 방법 및 그 시스템을 제공할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

1000 : 구조물 작업시스템
1100 : 위치설정장치 1110 : 위치설정본체
1120 : 지지장치결합부 1121 : 지지장치결합면
1130 : 연결부 1140 : 고정부
1150 : 구외면접촉부 1151 : 접촉반경면
1200 : 간격조절부재
1300 : 설비지지장치 1310 : 설비거치대
1311 : 설비결합부 1330 : 설정장치결합부
1331 : 설정장치결합면 1350 : 작업설비승강부
1500 : 바닥지지장치 1510 : 상측결합부
1530 : 휠 1550 : 높이조절부
1700 : 작업설비
110 : 구형 구조물 120 : 설치물

Claims

구형 구조물 외면에 결합된 설치물을 작업하는 방법에 있어서,
상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하기 위하여 상기 구형 구조물에 위치설정장치를 결합하는 (1)과정과;
일측은 상기 구형 구조물의 외면에 결합된 설치물을 가공 또는 용접 작업하기 위한 작업설비가 결합되는 설비결합부를 갖는 설비거치대를 포함하고 타측은 상기 위치설정장치에 결합된 설비지지장치를 구비하는 (2)과정과;
상기 작업설비가 상기 설비지지장치의 설비거치대에 결합된 상태에서 상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하는 (3)과정과;
일측은 상기 설비지지장치에 결합되고 타측은 바닥에 지지되어 상기 설비지지장치가 상기 (3)과정을 유지 가능하게 상기 설비지지장치를 지지하는 (4)과정;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 방법.
제1항에 있어서,
상기 구형 구조물에 결합된 설치물은 상기 구의 내부 공간과 연통 가능하게 결합된 파이프를 포함하며,
상기 파이프는 상기 구형 구조물의 외면에 중력 방향으로 결합된 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 위치설정장치는,
위치설정본체와, 상기 구형 구조물의 반경과 동일하게 가공된 접촉반경면을 갖는 구외면접촉부와, 상기 위치결정본체에 대하여 상기 접촉반경면이 구외면에 면접촉 가능하게 일측은 상기 위치결정본체에 결합되고 타측은 구외면접촉부에 결합된 연결부;를 포함하되,
상기 연결부는 볼 조인트를 포함하며,
상기 구외면접촉부를 상기 구형 구조물에 착탈 가능하게 결합하는 마그네트를 포함하는 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 방법.
제3항에 있어서,
상기 위치설정본체에는 상기 설비지지장치와 결합되는 지지장치결합면을 갖는 지지장치결합부가 구비되어 있으며,
상기 구외면접촉부가 상기 구형 구조물 외면에 결합된 상태에서 상기 지지장치결합면이 수평을 유지할 수 있도록 상기 위치설정본체와 상기 연결부가 결합된 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 방법.
제3항에 있어서,
상기 구외면접촉부와 상기 연결부는 상기 설정위치본체에 결합되며,
상기 구외변접촉부와 상기 연결부는 각각 4개로 구비되어 상기 4개 중 하측의 2개의 축선은 상호 평행하면서 동일한 평면에 위치하고 상측 2개는 동일한 축선에 배치된 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 방법.
제4항에 있어서,
상기 설비지지장치의 일측에는 상기 지지장치결합부와 결합되는 설정장치결합면을 갖는 설정장치결합부가 구비되어 있고, 타측에는 상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하도록 상기 작업설비가 결합 가능하게 마련된 상기 설비결합부가 포함된 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 방법.
제6항에 있어서,
상기 설정장치결합부와 상기 지지장치결합부가 상호 결합한 상태에서 상기 설비결합부의 수평 상태를 유지할 수 있도록 상기 설정장치결합부와 상기 지지장치결합부 사이에 간격조절부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 방법.
제1항에 있어서,
상기 작업설비는, 상기 구형 구조물에 결합되어 중력 방향으로 결합된 노후된 파이프를 절삭하는 가공장치와, 노후된 파이프가 절삭되어 제거된 영역에 새로운 파이프를 용접하는 용접장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 방법.
제1항에 있어서,
상기 작업설비가 결합되는 위치에 다이얼게이지를 포함하는 계측장비를 결합하여 노후된 파이프 내지 노후되어 제거된 파이프에 대체된 새로운 파이프를 포함하는 설치물의 위치를 측정 내지 확인하는 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 방법.
구형 구조물 외면에 결합된 설치물을 작업하는 작업 시스템에 있어서,
상기 구형 구조물의 외면에 결합되어 설정된 각도나 위치를 유지하는 위치설정장치와;
일측은 상기 구형 구조물의 외면에 결합된 설치물을 가공 또는 용접 작업하기 위한 작업설비가 결합되는 설비결합부를 갖는 설비거치대를 포함하고 타측은 상기 위치설정장치에 결합된 설비지지장치와;
일측은 상기 설비지지장치에 결합되고 타측은 바닥에 지지되어 상기 설비지지장치를 지지하는 바닥지지장치;를 포함하되,
상기 작업설비가 상기 설비지지장치의 설비거치대에 결합된 상태에서 상기 구형 구조물의 외면에 설정된 각도나 위치를 유지하는 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 시스템.
제10항에 있어서,
상기 구형 구조물에 결합된 설치물은 상기 구의 내부 공간과 연통 가능하게 결합된 파이프를 포함하며,
상기 파이프는 상기 구형 구조물의 외면에 중력 방향으로 결합된 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 시스템.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 위치설정장치는,
위치설정본체와, 상기 구형 구조물의 반경과 동일하게 가공된 접촉반경면을 갖는 구외면접촉부와, 상기 위치결정본체에 대하여 상기 접촉반경면이 구외면에 면접촉 가능하게 일측은 상기 위치결정본체에 결합되고 타측은 구외면접촉부에 결합된 연결부;를 포함하고,
상기 연결부는 볼 조인트를 포함하며,
상기 구외면접촉부를 상기 구형 구조물에 착탈 가능하게 결합하는 마그네트를 포함하는 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구형 구조물 외면 작업 시스템.