KR101948489B1

KR101948489B1 - 다축 매니퓰레이터

Info

Publication number: KR101948489B1
Application number: KR1020180120805A
Authority: KR
Inventors: 박민수; 김동일; 김준홍; 류홍석; 김연규; 박선규
Original assignee: 한전케이피에스 주식회사
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2019-02-14

Abstract

일 예에서 본 발명에 따른 원자로 용기의 내부를 검사하는 다축 매니퓰레이터는, 어느 임의의 방향을 x 방향이라 하고, x 방향에 수직한 방향을 y 방향이라 하고, x 방향과 y 방향에 의해 정의되는 평면에 수직한 방향을 z 방향이라 할 때, x, y, z 방향 중의 어느 하나인 제1 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제1 회전부를 갖는 제1 모듈과, 제1 모듈의 제1 회전부에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합되어, 제1 회전부와 함께 회전하되, x, y, z 방향 중의 다른 하나인 제2 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제2 회전부를 갖는 제2 모듈과, 제2 모듈의 제2 회전부에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합되어, 제2 회전부와 함께 회전하되, x, y, z 방향 중의 또 다른 하나인 제3 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제3 회전부를 갖는 제3 모듈을 포함한다.

Description

다축 매니퓰레이터{Multi axis manipulator}

본 발명은 다축 매니퓰레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자로 용기의 내부 고방사능 구역에서 수중작업이 가능한 다축 매니퓰레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 원자로 용기의 내부를 검사 및 보수 및 작업을 하기 위하여 매니퓰레이터를 사용한다.

그러나, 종래에는 매니퓰레이터가 일체형 형태로 구성되어, 일부의 부품이 고장 났을 시, 매니퓰레이터 전체를 분해해야 하는 번거로움이 있었다.

또한, 위치 제어를 위한 회전축이 부족하여 위치 정밀도를 정확히 맞추기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 다축 매니퓰레이터의 각각을 분리 가능한 복수 개의 모듈로 구성하고, 각각의 모듈의 회전을 위한 회전축을 증대시켜, 다양한 작업자세를 통해 위치 정밀도를 정밀하게 맞출 수 있는 다축 매니퓰레이터 장치 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 복수 개의 모듈로 구성되어 현장에서 문제가 발생하였을 시, 부분적으로 모듈을 교체할 수 있는 다축 매니퓰레이터를 제공한다.

본 발명의 또 다른 과제는 서로 다른 축 방향으로 각각의 모듈이 회전할 수 있어 다양한 작업자세를 통해 위치 정밀도를 보다 정밀하게 맞출 수 있는 다축 매니퓰레이터를 제공한다.

이에 따라, 다축 매니퓰레이터는 복수 개의 모듈로 구성되어 현장에서 문제가 발생하였을 시, 부분적으로 모듈을 교체 및 수리할 수 있다.

또한, 서로 다른 축 방향으로 각각의 모듈이 회전할 수 있어 다양한 작업자세를 통해 위치 정밀도를 보다 정밀하게 맞출 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 원자로 용기 내부에 설치된 다축 매니퓰레이터를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 다축 매니퓰레이터를 나타낸 사시도이다.
도 3의 a,b는 도 1의 다축 매니퓰레이터의 단면도이다.
도 4는 도 2의 분리된 모듈들을 도시한 분해도이다.
도 5는 도 3의 제1 및 6 모듈의 단면도이다.
도 6은 도 3의 제2,3,4,5,7 모듈의 단면도이다.
도 7은 도 2의 다축 매니퓰레이터에 신호선이 결합된 것을 나타낸 평면도이다.

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.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 원자로 용기 내부에 설치된 다축 매니퓰레이터를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 다축 매니퓰레이터를 나타낸 사시도이며, 도 3의 A, B는 도 1의 다축 매니퓰레이터의 단면도이며, 도 4는 도 2의 분리된 모듈들을 도시한 분해도이며, 도 5는 도 3의 제1 및 6 모듈의 단면도이며, 도 6은 도 3의 제2,3,4,5,7 모듈의 단면도이며, 도 7은 도 2의 다축 매니퓰레이터에 신호선이 결합된 것을 나타낸 평면도이다.

도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 원자로 용기(1)의 내부를 검사하는 다축 매니퓰레이터(200)는 제1 모듈(10), 제2 모듈(20), 제3 모듈(30)을 포함한다.

어느 임의의 방향을 x 방향이라 하고, x 방향에 수직한 방향을 y 방향이라 하고, x 방향과 y 방향에 의해 정의되는 평면에 수직한 방향을 z 방향이라 할 때, 제1 모듈(10)은 x, y, z 방향 중의 어느 하나인 제1 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제1 회전부(13)를 가지도록 구성된다.

제2 모듈(20)은 제1 모듈(10)의 제1 회전부(13)에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합된다. 제2 모듈(20)은 제1 회전부(13)와 함께 회전하되, x, y, z 방향 중의 다른 하나인 제2 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제2 회전부(23)를 가지도록 구성된다.

제3 모듈(30)은 제2 모듈(20)의 제2 회전부(23)에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합된다. 제3 모듈(30)은 제2 회전부(23)와 함께 회전하되, x, y, z 방향 중의 또 다른 하나인 제3 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제3 회전부(33)를 가지도록 구성된다.

본 실시예에 따른 따른 다축 매니퓰레이터(200)는 일체형 형태가 아닌, 복수 개의 제1,2,3 모듈(10,20,30)이 분리 가능하게 연결될 수 있어, 문제가 발생하였을 시, 부분적으로 모듈을 교체할 수 있다.

도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다축 매니퓰레이터(200)는 연결 링크(80)를 더 포함할 수 있다.

연결 링크(80)는, 모듈들(10,20,30)의 사이들 중 적어도 어느 하나에 구비되어 자신의 양측에 위치하는 모듈들(10,20,30)을 연결하도록 구성될 수 있다.

도 1 및 3A에 도시된 바와 같이, 제1 모듈(10)은, 제1 회전부(13)가 회전 가능하게 원자로 용기(1)의 내부에 고정되게 설치 될 수 있다. 제1 모듈(10)은 원자로 용기(1)의 내부에 설치된 플랜지(2)의 접속부(3)에 결합될 수 있다.

일예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 플랜지(2)는 원자로 용기(1)의 내부측 중앙에 배치될 수 있다. 이에 연결 링크(80)는 다축 매니퓰레이터(200)를 원자로 용기(1)의 반경방향 혹은 하측으로 연장시키도록 원자로 용기(1)의 사양에 맞는 소정 길이를 가지도록 구성될 수 있다.

연결 링크(80)는 길이가 각각 다양하도록 구성될 수 있다. 일예로, 연결 링크(80)는 원자로 용기(1)의 사양(원자로 용기 내부의 폭, 길이)에 대응되게 구성될 수 있다.

작업자는 모듈들 사이를 연결 링크(80)를 통해 연결시키도록 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 다축 매니퓰레이터는 원자로 용기(1) 내부의 수중에 침지될 수 있다. 연결 링크(80)는, 수중 환경에서 연결 링크(80)에 부력을 부여하기 위한 부력재(81)를 구비할 수 있다.

일예로, 연결 링크(80)는 내부에 중공을 형성한 파이프 형태로 구성될 수 있으며, 중공에 부력재(81)가 충진될 수 있다. 부력재(81)를 통해, 다축 매니퓰레이터는 수중 기반하중을 증대시킬 수 있다.

도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 연결 링크(80)는 외측으로 개구되어 소정 형상의 막대기를 수용하는 컵 형상의 회전 결합부(87)를 포함할 수 있다.

회전 결합부(87)는 막대기의 외면에 대응되게 형성될 수 있다. 사용자가 회전 결합부(87)에 막대기를 삽입하여, 회전시키면, 제1 회전부(13)는 제1 방향을 축방향으로 하여 회전될 수 있다.

회전 결합부(87)에 수용된 막대기를 통해 전달되는 외력에 의해 다축 매니퓰레이터(200)는 제1 방향을 축 방향으로 회전될 수 있다.

이는, 회전 결합부(87)를 통해, 다축 매니퓰레이터(200)를 인출하지 않고, 회전 방향을 바꿀 수 있는 특징이 있다,

일예로, 작업자는 원자로 용기(1)의 검사할 위치를 파악한 후, 회전 결합부(87)에 삽입된 막대기를 회전시켜, 검사할 위치 쪽으로 근접시키도록 구성될 수 있다.

제2 모듈(20)과 제3 모듈(30) 중의 어느 하나는, 외측으로 개구되어 소정 형상의 막대기를 수용하는 고정 결합부(83)를 더 포함할 수 있다.

일예로, 막대기의 외면에 돌출부(미도시)가 형성될 수 있으며, 고정 결합부(83), 회전 결합부(87)에는 돌출부(미도시)가 삽입되도록 삽입홈(85)이 형성될 수 있다. 돌출부(미도시)와 삽입홈(85)의 결합에 의하여, 막대기는 고정 및 회전 결합부(83,87)에 체결될 수 있다. 일예로, 돌출부(미도시)는 탄성재질을 포함할 수 있다.

고정 및 회전 결합부(83,87)에 막대기가 수용된 이후에는 막대기의 이탈이 허용되지 않으나, 고정 및 회전 결합부(83,87)로부터 막대기를 분리시키기 위하여, 작업자가 소정의 힘을 가할 시, 고정 및 회전 결합부(87)로부터 막대기는 분리되도록 구성될 수 있다. 일예로, 소정의 힘은 3~7kgf 일 수 있다.

일예로, 삽입홈(85)에 막대기가 삽입되는 구조 외에 에어 실린더(미도시)가 삽입되는 구조 또한 가능하다.

일예로, 고정 결합부(83)는 후술할 제2 모듈(20)의 고정 하우징(21)에 설치될 수 있다.

원자로 용기(1)의 상측에서 원자로 용기(1) 내부를 바라보았을 시, 제2 모듈(20)의 커버가 회전되면서, 회전 결합부(87)가 보이지 않을 경우, 사용자는 고정 결합부(83)를 통해 막대기를 삽입하여, 제1 모듈(10)을 플랜지(2)의 접속부(3)에 결합시키도록 구성될 수 있다.

플랜지(2)의 접속부(3)에 제1 모듈(10)이 결합된 후에, 제1 회전부(13)가 회전하고, 제1 모듈(10)에 대해 제2 모듈(20)은 상대 회전하고, 제2 모듈(20)에 연결된 제3 모듈(30)은 제2 모듈(20)에 대해 상대 회전하도록 구성될 수 있다.

도 2 및 3a,3b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다축 매니퓰레이터는 제4 모듈(40), 제5 모듈(50), 제6 모듈(60), 제7 모듈(70)을 더 포함할 수 있다.

제4 모듈(40)은, 제3 모듈(30)의 제3 회전부(33)에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 제4 모듈(40)은 제3 회전부(33)와 함께 회전하되, 제3 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제4 회전부(43)를 가지도록 구성될 수 있다.

제5 모듈(50)은, 제4 모듈(40)의 제4 회전부(43)에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 제5 모듈(50)은 제4 회전부(43)와 함께 회전하되, 제2 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제5 회전부(53)를 가지도록 구성될 수 있다.

제6 모듈(60)은, 제5 모듈(50)의 제5 회전부(53)에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 제6 모듈(60)은 제5 회전부(53)와 함께 회전하되, 제3 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제6 회전부(63)를 가지도록 구성될 수 있다.

제7 모듈(70)은, 제6 모듈(60)의 제6 회전부(63)에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 제7 모듈(70)은 제6 회전부(63)와 함께 회전하되, 제2 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제7 회전부(73)를 가지도록 구성될 수 있다.

도 3의 a,b 및 5에 도시된 바와 같이, 모듈들(10,60)은 일측이 개구되는 회전 하우징(11,61), 회전 하우징(11,61)의 개구를 커버하는 고정 커버(12,62), 회전 하우징(11,61)의 내부에 구비되어, 고정 커버(12,62)에 대해 회전 하우징(11,61)을 회전시키기 위해 마련되는 구동부(100)를 포함할 수 있다.

고정 커버(12,62)에 대해 회전 하우징(11,61)은 회전하도록 구성될 수 있으며, 회전부들(13,63)은 회전 하우징(11,61)에 의해 구현될 수 있다.

일예로, 회전 하우징(11,61)이 회전되는 구조는 제1 모듈(10) 및 제6 모듈(60)일 수 있다. 제1 모듈(10) 및 제6 모듈(60)의 회전 하우징(11,61)의 구동 원리는 후술하기로 한다.

구동부(100)는, 브러시리스 모터(110), 브러시리스 모터(110)의 회전자(113)에 직접 혹은 간접적으로 연결된 입력축(121)과, 입력축(121)과 맞물리게 배치되되 회전속도를 감속시키는 출력축(122)을 구비한 감속부(120)를 포함할 수 있다. 출력축(122)은 회전 하우징(11,61)에 결합될 수 있다.

일예로, 출력축(122)은 링기어 형태일 수 있다. 내측은 기어가 형성될 수 있으며, 외측에는 평평한 형태로 형성될 수 있다. 출력축(122)의 외측은 회전 하우징(11,61)의 내측에 고정될 수 있다.

브러시리스 모터(110)는, 회전 하우징(11,61)에 고정되되, 영구자석을 구비하며, 자계를 발생시키는 고정자(111)와, 고정 커버(12,62)에 직접 혹은 간접적으로 연결되되 고정되게 배치된 회전자(113)를 포함할 수 있다.

회전자(113)는 회전이 저지된 고정상태로 배치될 수 있으며, 자계에 의하여, 고정자(111)와 결합된 회전 하우징(11,61)은 회전되도록 구성될 수 있다.

일예로, 도 3의 a,b에 도시된 바와 같이, 회전자(113)에는 회전축(99)이 고정되게 결합될 수 있다. 회전축(99)의 일측은 회전자(113)에 결합되고, 타측은 감속부(120)의 입력축(121)에 결합될 수 있다.

회전자(113)는 회전이 저지된 고정상태일 시, 회전축(99)과 맞물린 입력축(121)은 회전이 저지될 수 있다. 이에, 자계에 의하여 회전하는 고정자(111)와 결합된 회전 하우징(11,61)의 내측에 배치된 링기어로 형성된 출력측(122)은 입력축(121)의 외측의 기어와 맞물린 상태로 회전될 수 있다.

제1 모듈(10)의 고정 커버(12)는, 원자로 용기(1)의 내부에 설치된 플랜지(2)의 접속부(3)에 고정되게 배치될 수 있으며, 제1 모듈(10)의 고정 커버(12)와 직접 혹은 간접적으로 연결된 회전자(113)의 회전이 저지되게 구성됨으로써, 자계에 의하여 회전하는 고정자(111)를 안착한 회전 하우징(11)으로 전달되고, 회전 하우징(11)의 회전속도는 출력축(122)을 통해 감속되어, 제1 모듈(10)의 회전 하우징(11)을 통해 제1 방향을 축 방향으로 하여 회전 가능하도록 구성될 수 있다.

제1 모듈(10)은 회전 하우징(11)을 통해 제1 방향을 축 방향으로 회전하며, 제1 모듈(10)에 분리 가능하게 결합된 제2 내지 7 모듈은 제1 모듈(10)을 따라 회전될 수 있다.

제6 모듈(60)의 고정 커버(62)는, 후술할 제5 모듈(50)의 회전 커버(52)에 직접 혹은 간접적으로 연결될 수 있으며, 제6 모듈(60)의 고정 커버(62)에 결합된 회전자(113)는 회전이 저지되게 구성되고, 자계에 의하여 고정자(111)를 안착한 제6 모듈(60)의 회전 하우징(61)이 회전될 수 있다. 회전 하우징(61)의 회전속도는 출력축(122)을 통해 감속되어, 제6 모듈(60)의 회전 하우징(61)을 통해 제3 방향을 축 방향으로 하여 회전 가능하도록 구성될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 구동부(100)는, 회전자(113)의 회전을 선택적으로 차단하는 브레이크(130)를 더 포함할 수 있다.

회전 하우징(11,61)과, 고정 커버(12,62)가 결합되는 부분에는 씰링(97)이 구비될 수 있다.

도 3의 a,b 및 6에 도시된 바와 같이, 모듈들(20,30,40,50,70)은, 일측이 개구되는 고정 하우징(21,31,41,51,71), 고정 하우징(21,31,41,51,71)의 개구를 커버하는 회전 커버(22,32,42,52,72)를 포함할 수 있다. 구동부(100)는 고정 하우징(21,31,41,51,71)의 내부에 구비되어, 고정 하우징(21,31,41,51,71)에 대해 회전 커버(22,32,42,52,72)를 회전시키도록 구성될 수 있다.

고정 하우징(21,31,41,51,71), 에 대해 회전 커버(22,32,42,52,72)는 회전하도록 구성될 수 있으며, 회전부(23,33,43,53,73)들은 회전 커버(22,32,42,52,72)에 의해 구현될 수 있다.

일예로, 회전 커버(22,32,42,52,72)가 회전되는 구조는 제2 모듈(20), 제3 모듈(30), 제4 모듈(40), 제5 모듈(50), 제7 모듈(70)일 수 있다. 제2 모듈(20), 제3 모듈(30), 제4 모듈(40), 제5 모듈(50), 제7 모듈(70)의 회전 커버(22,32,42,52,72)의 구동 원리는 후술하기로 한다.

브러시리스 모터(110)는, 고정 하우징(21,31,41,51,71)에 고정되되, 영구자석을 구비하며, 자계를 발생시키는 고정자(111)와, 자계에 의해 회전하되 회전 커버(22,32,42,52,72)에 직접 혹은 간접적으로 연결된 회전자(113)를 포함할 수 있다.

고정자(111)는 고정되게 배치됨으로써, 자계에 의하여, 회전자(113)와 직접 혹은 간접적으로 연결된 입력축(121)을 통해 회전 커버(22,32,42,52,72)가 회전되도록 구성될 수 있다.

일예로, 링기어 형태로 구성된 출력축(122)은 고정된 채로, 출력축(122)의 내측에 맞물린 입력축(121)은 감속되어 회전될 수 있다.

감속부(120)는 RV 감속기, 하모닉 감속기 중의 적어도 하나가 사용될 수 있다. 감속부(120)는 유성기어 구조일 수 있다.

일예로, 브러시리스 모터(110)에 한정하지 않고, 고정자(111)와 회전자(113)가 상호 작용하여, 고정자(111) 및 회전자(113) 중의 선택적으로 어느 하나가 회전하여 회전 하우징(11,61) 혹은 회전 커버(22,32,42,52,72)를 회전시키는 구조이면 모든 적용될 수 있다.

도 3의 a,b에, 회전 하우징(11,61)이 회전되는 구조를 제1 모듈(10), 제6 모듈(60)의 구조로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고, 이외 다른 모듈의 하우징이 회전하는 구조로도 적용 가능하다.

또한 회전 커버(22,32,42,52,72)가 회전되는 구조로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고, 이외 다른 모듈의 커버가 회전하는 구조로도 적용가능하다.

이는, 회전 하우징(11,61) 및 고정 하우징(21,31,41,51,71) 내부에 동일한 구동부(100)가 구비되며, 구동부(100)의 구동이 회전자(113) 혹은 고정자(111)를 선택적으로 회전하는 구조를 통해, 회전 하우징(11,61)이 회전하거나, 회전 커버(22,32,42,52,72)가 회전하도록 구성됨으로써, 구조가 복잡하지 않으며, 검사수단(미도시)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 특징이 있다.

도 3a 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 모듈(10)의 회전 하우징(11)은 제1 방향을 축 방향으로 회전할 수 있다. 제1 모듈(10)의 회전 하우징(11)에 수직되게 제2 모듈(20)의 고정 하우징(21)이 연결될 수 있다.

제2 모듈(20)의 고정자(111)는 고정되게 구성되어, 자계에 의하여 회전자(113)는 회전하여 회전 커버(22)를 제2 방향으로 회전시킬 수 있으며, 제2 모듈(20)의 회전 커버(22)와 제3 모듈(30)의 고정 하우징(31)은 연결 링크(80)를 매개로 연결될 수 있으며, 제3 모듈(30)의 고정자(111)는 고정되고 회전 커버(32)는 제3 방향으로 회전될 수 있다.

제3 모듈(30)의 회전 커버(32)와, 제4 모듈(40)의 고정 하우징(41)은 연결 링크(80)를 매개로 연결될 수 있다.

제4 모듈(40)의 고정자(111)는 고정되고 회전 커버(42)는 제3 방향으로 회전될 수 있으며, 제4 모듈(40)의 회전 커버(42)와, 제5 모듈(50)의 고정 하우징(51)은 연결 링크(80)를 매개로 연결될 수 있다.

제5 모듈(50)의 고정자(111)는 고정되고, 회전 커버(52)는 제2 방향으로 회전될 수 있으며, 제5 모듈(50)의 회전 커버(52)와, 제6 모듈(60)의 고정 커버(62)는 연결 링크(80)를 매개로 연결될 수 있다.

제6 모듈(60)의 고정 커버(62)에 회전자(113)는 고정되게 배치될 수 있으며, 자계에 의하여 고정자(111)와 결합된 회전 하우징(61)은 제3 방향을 축 방향으로 회전될 수 있다. 제6 모듈(60)의 회전 하우징(61)과, 제7 모듈(70)의 고정 하우징(71)은 수직되게 연결될 수 있다. 제7 모듈(70)의 고정자(111)는 고정되게 배치될 수 있으며, 자계에 의하여 회전자(113)와 직접 혹은 간접적으로 연결된 제7 모듈(70)의 회전 커버(72)는 제2 방향을 축방향으로 하여, 회전될 수 있다. 제7 모듈(70)의 회전 커버(72)에는 원자로 용기(1)의 내부를 검사하는 검사수단(미도시)이 부착될 수 있다.

모듈들(10,20,30,40,50,60,70)은 서로 다른 축 방향으로 각각의 회전이 가능해짐으로써, 다양한 작업자세를 통해 위치 정밀도를 보다 정밀하게 맞출 수 있는 특징이 있다.

도 5 내지 7에 도시된 바와 같이 구동부(100)는, 회전자(113)의 회전위치를 검출하는 리졸버(140)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 다축 매니퓰레이터는 브러시리스 모터(110), 브레이크(130), 리졸버(140)와 연결된 신호선(150)을 더 포함할 수 있다.

회전 하우징(11,61) 및 고정 하우징(21,31,41,51,61)은 신호선(150)을 통과시키는 통과홀(160)이 형성될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 모듈의 회전 하우징(11)에는 메인 모듈부(98)가 장착될 수 있으며, 메인 모듈부(98)에는 모듈들(30,40,50,60,70)의 통과홀(160)로부터 인출된 신호선(150)이 연결될 수 있다.

제2 모듈(20)의 신호선(150)은 고정 하우징(21)의 내부를 통해, 제1 모듈의 회전 하우징(11)으로 안내될 수 있다.

일예로, 제1 모듈(10)의 회전 하우징(11)에는 공기 공급부(미도시)가 구비될 수 있다.

다축 매니퓰레이터(200)의 외측으로 신호선(150)들 인출되어, 원자로 내부(1)에 장착된 메인 모듈부에 연결될 시, 다축 매니퓰레이터(200)가 구동하는데 제약이 발생하는 문제가 있으나, 다축 매니퓰레이터(200)는 제1 모듈(10)의 제1 방향을 축 방향으로 회전한 뒤, 제1 모듈(10)과 연결된 복수개의 모듈들(20,30,40,50,60,70)이 제1 모듈(10)을 따라 회전하고, 신호선들(150)은 제1 모듈(10)에 장착된 메인 모듈부(98)에 연결됨으로써, 회전에 따른 제약을 받는 문제를 해소할 수 있다.

본 실시예에 따른 다축 매니퓰레이터는 제어부(300)를 더 포함할 수 있다. 제어부(300)는 신호선(150)을 통하여, 모듈들(10,20,30,40,50,60)의 회전속도, 회전위치를 검출한 후, 브러시리스 모터(110), 브레이크(130)를 작동하여, 회전속도 및 회전 위치 등을 정밀하게 제어할 수 있다.

원자로 용기는 수중 원자로 용기일 수 있으며, 회전 하우징(11,61) 및 고정 하우징(21,31,41,51,71)은 내부에 공기를 유입시키는 공기 공급선(170)을 더 포함할 수 있다. 공기 공급선(170)은 통과홀(160)을 통해 인입되어 회전 하우징(11,61), 고정 하우징(21,31,41,51,71)들에 내압을 유지시키도록 구성될 수 있다.

통과홀(160)에는 공기 공급선(170), 신호선(150)을 제외하고 밀폐되게 구성될 수 있다.

이는, 모듈들(10,20,30,40,50,60,70)이 서로 다른 축 방향으로 각각의 회전이 가능해짐으로써, 다양한 작업자세를 통해 위치 정밀도를 보다 정밀하게 맞출 수 있는 장점이 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.

1: 원자로 용기 2: 플랜지
10: 제1 모듈 13: 제1 회전부
20: 제2 모듈 23: 제2 회전부
30: 제3 모듈 33: 제3 회전부
40: 제4 모듈 43: 제4 회전부
50: 제5 모듈 53: 제5 회전부
60: 제6 모듈 63: 제6 회전부
70: 제7 모듈 73: 제7 회전부
11,61: 회전 하우징 12,62: 고정 커버
21,31,41,51,71: 고정 하우징 22,32,42,52,72: 회전 커버
80: 연결 링크 81: 부력재
83: 고정 결합부 87: 회전 결합부
100: 구동부 110: 브러시리스 모터
111: 고정자 113: 회전자
120: 감속부 121: 입력축
122: 출력축 130: 브레이크
140: 리졸버 150: 신호선
160: 통과홀 170: 공기 공급선

Claims

원자로 용기의 내부를 검사하는 다축 매니퓰레이터에 관한 것으로,
어느 임의의 방향을 x 방향이라 하고, 상기 x 방향에 수직한 방향을 y 방향이라 하고, 상기 x 방향과 상기 y 방향에 의해 정의되는 평면에 수직한 방향을 z 방향이라 할 때,
상기 x, y, z 방향 중의 어느 하나인 제1 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제1 회전부를 갖는 제1 모듈;
상기 제1 모듈의 제1 회전부에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합되어, 상기 제1 회전부와 함께 회전하되, 상기 x, y, z 방향 중의 다른 하나인 제2 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제2 회전부를 갖는 제2 모듈; 및
상기 제2 모듈의 제2 회전부에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합되어, 상기 제2 회전부와 함께 회전하되, 상기 x, y, z 방향 중의 또 다른 하나인 제3 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제3 회전부를 갖는 제3 모듈을 포함하며,
상기 제2 모듈과 제3 모듈 중의 어느 하나는, 외측으로 개구되어 소정 형상의 막대기를 수용하되, 수용 이후에는 소정 조건 하에서 상기 막대기의 이탈을 허용하지 않는 컵 형상의 고정 결합부를 더 포함하는 다축 매니퓰레이터.
청구항 1에 있어서,
상기 모듈들의 사이들 중 적어도 어느 하나에 구비되어 자신의 양측에 위치하는 모듈들을 연결하되, 소정 길이를 갖는 연결 링크를 더 포함하는, 다축 매니퓰레이터.
청구항 2에 있어서,
상기 연결 링크는, 상기 연결 링크가 작동하는 수중 환경에서 상기 연결 링크에 부력을 부여하기 위한 부력재를 구비하는, 다축 매니퓰레이터.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 모듈은, 상기 제1 회전부가 회전 가능하게 상기 원자로 용기의 내부에 고정 설치되고,
상기 연결 링크는, 외측으로 개구되어 소정 형상의 막대기를 수용하는 컵 형상의 회전 결합부를 포함하며,
상기 제1 회전부는, 상기 회전 결합부에 수용된 막대기를 통해서 전달되는 외력에 의해 상기 제1 방향을 축 방향으로 회전 가능하게 마련되는, 다축 매니퓰레이터.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제3 모듈의 제3 회전부에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합되어, 상기 제3 회전부와 함께 회전하되, 상기 제3 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제4 회전부를 갖는 제4 모듈; 및
상기 제4 모듈의 제4 회전부에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합되어, 상기 제4 회전부와 함께 회전하되, 상기 제2 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제5 회전부를 갖는 제5 모듈을 더 포함하는, 다축 매니퓰레이터.
청구항 6에 있어서,
상기 제5 모듈의 제5 회전부에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합되어, 상기 제5 회전부와 함께 회전하되, 상기 제3 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제6 회전부를 갖는 제6 모듈; 및
상기 제6 모듈의 제6 회전부에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합되어, 상기 제6 회전부와 함께 회전하되, 상기 제2 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제7 회전부를 갖는 제7 모듈을 더 포함하는, 다축 매니퓰레이터.
청구항 7에 있어서,
상기 모듈들은,
일측이 개구되는 회전 하우징
상기 회전 하우징의 개구를 커버하는 고정 커버;
상기 회전 하우징의 내부에 구비되어, 상기 고정 커버에 대해 상기 회전 하우징을 회전시키기 위해 마련되는 구동부를 포함하고,
상기 회전부들은 상기 회전 하우징에 의해 구현되는, 다축 매니퓰레이터.
청구항 8에 있어서,
상기 구동부는,
브러시리스 모터;
상기 브러시리스 모터의 회전자에 직접 혹은 간접적으로 연결된 입력축과, 상기 입력축과 맞물리게 배치되되 회전속도를 감속시키는 출력축을 구비한 감속부;
를 포함하며, 상기 회전 하우징은 상기 출력축에 결합되며,
상기 브러시리스 모터는,
상기 회전 하우징에 고정되되, 영구자석을 구비하며, 자계를 발생시키는 고정자;
상기 고정 커버에 직접 혹은 간접적으로 연결되되 고정되게 배치된 회전자;
를 포함하며, 상기 자계에 의하여, 상기 회전 하우징이 회전되는 다축 매니퓰레이터.
청구항 7에 있어서,
상기 모듈들은,
일측이 개구되는 고정 하우징
상기 고정 하우징의 개구를 커버하는 회전 커버;
상기 고정 하우징의 내부에 구비되어, 상기 고정 하우징에 대해 상기 회전 커버를 회전시키기 위해 마련되는 구동부를 포함하고,
상기 회전부들은 상기 회전 커버에 의해 구현되는, 다축 매니퓰레이터.
청구항 10에 있어서,
상기 구동부는,
브러시리스 모터;
상기 브러시리스 모터의 회전자에 직접 혹은 간접적으로 연결된 입력축과, 상기 입력축과 맞물리게 배치되되 회전속도를 감속시키는 출력축을 구비한 감속부;
를 포함하며,
상기 브러시리스 모터는,
상기 고정 하우징에 고정되되, 영구자석을 구비하며, 자계를 발생시키는 고정자;
상기 자계에 의해 회전하되 상기 회전 커버에 직접 혹은 간접적으로 연결된 회전자;
를 포함하며, 상기 자계에 의하여, 상기 회전자와 직접 혹은 간접적으로 연결된 상기 회전 커버가 회전되는 다축 매니퓰레이터.
청구항 9 또는 11에 있어서,
상기 구동부는,
상기 회전자의 회전을 선택적으로 차단하는 브레이크;
상기 회전자의 회전위치를 검출하는 리졸버;
를 더 포함하는 다축 매니퓰레이터.
청구항 12에 있어서,
상기 브러시리스 모터, 상기 브레이크, 상기 리졸버와 연결된 신호선을 더 포함하며,
상기 회전 하우징 및 상기 고정 하우징은 상기 신호선을 통과시키는 통과홀이 형성되는 다축 매니퓰레이터.
청구항 13에 있어서,
상기 회전 하우징 및 상기 고정 하우징은 내부에 공기를 유입시키는 공기 공급선을 더 포함하며, 상기 공기 공급선은 상기 통과홀을 통해 인입되는 다축 매니퓰레이터.