KR101955165B1

KR101955165B1 - 이동형 매니퓰레이터

Info

Publication number: KR101955165B1
Application number: KR1020180136633A
Authority: KR
Inventors: 김연규; 류홍석; 박민수; 김동일; 김준홍; 임원택
Original assignee: 한전케이피에스 주식회사
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2019-03-06

Abstract

본 발명은 원자로 헤드를 검사하는 이동형 매니퓰레이터에 관한 것으로, 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 모듈 및 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 포함하는 매니퓰레이터와, 매니퓰레이터의 하측에 마련되어, 매니퓰레이터의 이송을 안내하는 이송부를 포함할 수 있다.

Description

이동형 매니퓰레이터{Moving mobile manipulator}

본 발명은 이동형 매니퓰레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 원자로 헤드를 검사 및 보수 및 작업을 하기 위하여 원자로 헤드 하측에 이동 레일을 설치한다.

그러나, 이동 레일 설치작업으로 인해 작업자는 고방사능에 피폭을 받으며, 설치작업에 따라 많은 인력이 투입되어야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 이동 레일을 설치하지 않고, 원자로 헤드 내부에 진입하여 다양한 작업자세를 통해 원자로 헤드를 검사 및 보수작업을 할 수 있는 이동형 매니퓰레이터 장치 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 원자로 헤드 내부에 진입하여 다양한 작업자세를 통해 원자로 헤드를 검사 및 보수작업을 할 수 있는 이동형 매니퓰레이터를 제공한다.

본 발명은 원자로 헤드를 검사하는 이동형 매니퓰레이터에 관한 것으로, 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 모듈 및 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 포함하는 매니퓰레이터와, 매니퓰레이터의 하측에 마련되어, 매니퓰레이터의 이송을 안내하는 이송부를 포함한다.

이에 따라, 원자로 헤드 내부에 이동형 매니퓰레이터가 진입하여 다양한 작업자세를 통해 원자로 헤드를 정밀하게 검사 및 보수작업을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 원자로 헤드 내부에 배치된 이동형 매니퓰레이터를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 이동형 매니퓰레이터를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 이송부가 승하강 하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 이송부의 사시도이다.
도 5의 a,b는 도 1의 이동형 매니퓰레이터의 단면도이다.
도 6은 도 5의 제1 및 6 모듈의 단면도이다.
도 7은 도 5의 제2,3,4,5,7 모듈의 단면도이다.
도 8은 도 5의 이동형 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 내부에 배치된 이동형 매니퓰레이터를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 이동형 매니퓰레이터를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1의 이송부가 승하강 하는 것을 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 이송부의 사시도이며, 도 5의 a,b는 도 1의 이동형 매니퓰레이터의 단면도이며, 도 6은 도 5의 제1 및 6 모듈의 단면도이며, 도 7은 도 5의 제2,3,4,5,7 모듈의 단면도이며, 도 8은 도 5의 이동형 매니퓰레이터에 신호선이 결합된 것을 나타낸 평면도이다. 도 1 내지 8을 참고하여 설명한다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 원자로 헤드(2)를 검사하는 이동형 매니퓰레이터는 매니퓰레이터(100)와, 이송부(200)를 포함한다.

매니퓰레이터(100)는 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 회전부(13)를 갖는 제1 모듈(10)과, 제1 모듈(10)의 제1 회전부(13)에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합되어, 제1 회전부(13)와 함께 회전하되, x, y, z 방향 중의 다른 하나인 제2 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제2 회전부(23)를 갖는 제2 모듈(20) 및 제2 모듈(20)의 제2 회전부(23)에 분리 가능하게 직접 또는 간접적으로 결합되어, 제2 회전부(23)와 함께 회전하되, x, y, z 방향 중의 또 다른 하나인 제3 방향을 축 방향으로 하여 회전하는 제3 회전부(33)를 갖는 제3 모듈(30)을 포함한다.

이송부(200)는 매니퓰레이터(100)의 하측에 마련되어, 매니퓰레이터(100)의 이송을 안내하도록 구성된다.

이송부(200)는 매니퓰레이터(100)를 원자로 헤드 내부(1)의 기설정된 위치까지 이동시켜, 후술할 검사수단(88)을 통해 매니퓰레이터(100)가 원자로 헤드(2) 및 원자로 내부(1)를 검사하도록 안내할 수 있다.

도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 이송부(200)는 승강부(210)와, 복수 개의 조절부(230)를 포함할 수 있다.

승강부(210)는 매니퓰레이터(100)의 하측에 마련되어 매니퓰레이터(100)를 승강시키도록 구성될 수 있다.

승강부(210)는, 상부 베이스(211)와, 하부 베이스(212)와, 리프트(215)를 포함할 수 있다.

상부 베이스(211)는 지면에 수평하게 배치될 수 있으며, 제1 모듈(10)의 제1 회전부(13)를 회전 가능하게 지지하도록 구성될 수 있다.

하부 베이스(212)는 상부 베이스(211)에서 하측으로 이격될 수 있다. 하부 베이스(212)의 저면에는 매니퓰레이터(100)를 이동시키기 위한 이동부(225)가 구비될 수 있다.

일예로, 이동부(225)는 바퀴, 크롤러일 수 있다. 이동부(225)는 모터(미도시)에 의해 구동될 수 있으며, 후술할 제어부(300)는 모터(미도시)를 제어하여 이동부(225)의 주행방향, 위치를 조절할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 하부 베이스(212)와 상부 베이스(211)는, 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 직사각형을 형성하는 네 변 중 상대적으로 길이가 더 긴 두 변에 평행하게 각각 제1 및 2 레일(221,222)이 구비될 수 있다.

제1 레일(221)은 하부 베이스(212)의 상면에 구비될 수 있으며, 제2 레일(222)은 상부 베이스(211)의 내측면에 구비될 수 있다.

리프트(215)는 하부 베이스(212)에 대해 상부 베이스(211)를 승강시키도록 구성될 수 있으며, 가이드부(217), 실린더(219)를 포함할 수 있다.

가이드부(217)는, 복수 개의 바들(216), 롤러(218)를 포함할 수 있다.

복수 개의 바들(216)은 서로 겹쳐지게 X자 형태로 배치될 수 있으며, 롤러(218)는 바들(216)에 직접 혹은 간접적으로 연결되어 제1 및 2 레일(221,222) 각각을 따라 수평이동하도록 구성될 수 있다.

실린더(219)의 일측은 하부 베이스(212)에 연결될 수 있으며, 타측은 바(216)에 연결될 수 있다. 실린더(219)는 길이연장 가능하게 구성될 수 있다.

리프트(215)에 의하여, 상부 베이스(211)가 상승한 후에, 복수 개의 조절부(230)는 상부 베이스(211)의 수평을 조절하도록 구성될 수 있다.

복수 개의 조절부(230)는, 상부 베이스(211)에 각각 연결될 수 있다. 복수 개의 조절부(230)는 지면에 수직하게 배치되어, 길이 연장가능하게 구성될 수 있다.

복수 개의 조절부(230)는 각각의 연장높이 조절을 통해 승강부(210)의 수평을 조절하도록 구성될 수 있다.

일예로, 복수 개의 조절부(230)는 액츄에이터로 구성될 수 있다.

복수 개의 조절부(230)는 연장 시, 지면에 맞닿게 구성되어 승강부(210)의 이동을 저지시키도록 구성될 수 있다,.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이동형 매니퓰레이터는 제어부(300)를 더 포함할 수 있다.

제어부(300)는 매니퓰레이터(100), 리프트(215) 및 복수 개의 조절부(230)를 제어하도록 구성될 수 있다.

승강부(210)에는 거리측정 센서(260)가 구비될 수 있다. 거리측정 센서(260)는 매니퓰레이터(100)와, 원자로 헤드 내부(1)와의 간격을 측정하도록 구성될 수 있다.

제어부(300)는 거리측정 센서(260)를 이용하여 정확한 원자로 헤드(2)와 이송부(200)와의 정확한 위치를 파악할 수 있다. 제어부(300)는 원자로 헤드 내부(1)의 기설정된 위치까지 이송부(200)가 이동하였을 시, 승강부(210)를 작동시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 이동형 매니퓰레이터는 수평센서(250)를 더 포함할 수 있다.

수평센서(250)는 상부 베이스(211)를 수평하게 배치시키기 위하여, 상부 베이스(211)의 수평을 측정하도록 구성될 수 있다. 수평센서(250)는 상부 베이스(211)의 상측에 배치될 수 있다.

제어부(300)는 상부 베이스(211)의 상측에 설치된 수평센서(250)를 이용하여 상부 베이스(211)의 기울기를 측정한 후, 상부 베이스(211)의 기울기가 수평이라 판단할 시, 복수 개의 조절부(230)가 지면에 맞닿게 배치된 상태에서 매니퓰레이터(100)의 작동을 조절할 수 있다.

상부 베이스(211)의 기울기가 수평이 아니라 판단할 시, 복수 개의 조절부(230)를 통해 상부 베이스(211)의 수평을 조절하여, 상부 베이스(211)의 수평을 맞추도록 구성될 수 있다.

도 5A에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이동형 매니퓰레이터는 연결 링크(80)를 더 포함할 수 있다.

연결 링크(80)는, 모듈(20,30)의 사이에 구비되어 자신의 양측에 위치하는 모듈(20,30)을 연결하도록 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 모듈(10)은, 제1 회전부(13)가 회전 가능하게 상부 베이스(211)에 고정되게 설치 될 수 있다.

도 5a에 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 매니퓰레이터(100)는 제1 방향을 축 방향으로 회전될 수 있다.

일예로, 작업자는 회전 결합부(87)에 삽입된 막대기를 회전시켜, 검사할 위치 쪽으로 후술할 검사수단(88)을 근접시키도록 구성될 수 있다.

상부 베이스(221)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 5a, 5b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이동형 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 5a, 5b에 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(90)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(90)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 5a, 5b에 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, 상부 베이스(211)에 볼트 결합에 의하여,고정되게 설치될 수 있다. 고정 커버(12)는, 상부 베이스(211)에 분리조립이 가능하도록 구성될 수 있다.

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 6에 도시된 바와 같이 구동부(90)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 5a, 5b에 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(90)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 5a, 5b에, 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(90)가 구비되며, 구동부(90)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(88)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 특징이 있다.

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 헤드(2)를 검사하는 검사수단(88)이 부착될 수 있다.

이는, 이송부(200)를 통해 원자로 헤드(2) 측으로 근접되게 이동된 후, 모듈들(10,20,30,40,50,60,70)은 서로 다른 축 방향으로 각각의 회전하여, 다양한 작업자세를 통해 검사위치의 정밀도를 보다 세밀하게 맞출 수 있는 특징이 있다.

도 6 내지 7에 도시된 바와 같이 구동부(90)는, 회전자(113)의 회전위치를 검출하는 리졸버(140)를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 이동형 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 8에 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, 이동형 매니퓰레이터의 외측으로 신호선(150)들 인출되어, 원자로 내부에 장착된 메인 모듈부에 연결될 시, 이동형 매니퓰레이터가 구동하는데 제약이 발생하는 문제가 있으나, 이동형 매니퓰레이터는 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.

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.

제어부(300)는 모터(미도시)를 제어하여 이동부(225)의 주행방향, 위치를 조절할 수 있다.

제어부(300)는 거리측정 센서(260)를 이용하여 정확한 원자로 헤드(2)와 이송부(200)와의 정확한 위치를 파악하여, 원자로 헤드 내부(1)의 기설정된 위치까지 이송부(200)가 이동하였을 시, 승강부(210)를 작동시켜, 매니퓰레이터(100)에 결합된 검사수단(88)을 통해 원자로 헤드(2) 및 내부를 검사하도록 구성될 수 있다.

매니퓰레이터(100)의 모듈들(10,20,30,40,50,60,70)은 서로 다른 축 방향으로 각각 회전이 가능해짐으로써, 다양한 작업자세를 통해 위치 정밀도를 보다 정밀하게 맞춰 검사를 수행할 수 있다.

원자로 헤드(2)의 검사작업이 완료되면 리프트(215)와 복수 개의 조절부(230)는 상승하기 전의 초기상태로 이동하여, 이송부(200)는 원자로 헤드 내부(1)에서 외부로 이동하여, 검사작업이 완료될 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.

1: 원자로 헤드 내부 2: 원자로 헤드
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 90: 구동부
111: 고정자 113: 회전자
120: 감속부 121: 입력축
122: 출력축 130: 브레이크
140: 리졸버 150: 신호선
200: 이송부 210: 승강부
211: 상부 베이스 212: 하부 베이스
215: 리프트 216: 바
217: 가이드부 218: 롤러
219: 실린더 221: 제1 레일
222: 제2 레일 22: 이동부
230: 복수 개의 조절부 250: 수평센서
260: 거리측정 센서 300: 제어부

Claims

원자로 헤드를 검사하는 이동형 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 모듈과, 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 포함하는 매니퓰레이터;
상기 매니퓰레이터의 하측에 마련되어, 상기 매니퓰레이터의 이송을 안내하는 이송부;
를 포함하며,
상기 이송부는,
상기 매니퓰레이터의 하측에 마련되어 상기 매니퓰레이터를 승강시키는 승강부;
상기 승강부의 수평을 조절하는 복수 개의 조절부;
를 포함하며,
상기 승강부는,
지면에 수평하게 배치되되 상기 제1 모듈의 상기 제1 회전부를 회전 가능하게 지지하는 상부 베이스;
상기 상부 베이스에서 하측으로 이격된 하부 베이스; 및
상기 하부 베이스에 대해 상기 상부 베이스를 승강시키는 리프트;
를 포함하며,
상기 복수 개의 조절부는, 상기 상부 베이스에 각각 연결되되 지면에 수직하게 배치되어, 길이 연장되며, 각각의 연장높이 조절을 통해 상기 승강부의 수평을 조절하며, 연장 시, 지면에 맞닿게 구성되어 상기 승강부의 이동을 저지시키는 이동형 매니퓰레이터.
삭제
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청구항 1에 있어서,
상기 하부 베이스와 상기 상부 베이스는, 직사각형 형상으로 형성되되, 상기 직사각형을 형성하는 네 변 중 상대적으로 길이가 더 긴 두 변에 평행하게 각각 제1 및 2 레일이 구비되며,
상기 제1 레일은 상기 하부 베이스의 상면에 구비되며, 상기 제2 레일은 상기 상부 베이스의 내측면에 구비되는 이동형 매니퓰레이터.
청구항 4에 있어서,
상기 리프트는,
서로 겹쳐지게 X자 형태로 배치되는 복수 개의 바들과, 상기 바들에 직접 혹은 간접적으로 연결되되 상기 제1 및 2 레일 각각을 따라 수평이동하는 롤러를 포함하는 가이드부;
일측은 상기 하부 베이스에 연결되고, 타측은 상기 바에 연결되어 길이연장되는 실린더;
를 포함하는 이동형 매니퓰레이터.
청구항 1에 있어서,
상기 하부 베이스의 저면에는 상기 매니퓰레이터를 이동시키기 위한 이동부가 구비되는 이동형 매니퓰레이터.
삭제
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청구항 1에 있어서,
상기 상부 베이스를 수평하게 배치시키기 위하여, 상기 상부 베이스의 수평을 측정하는 수평센서를 더 포함하는 이동형 매니퓰레이터.
청구항 1에 있어서,
상기 매니퓰레이터와, 상기 원자로와의 간격을 측정하기 위하여, 상기 승강부에 거리측정 센서가 구비되는 이동형 매니퓰레이터.
청구항 1에 있어서,
상기 매니퓰레이터, 상기 리프트 및 상기 복수 개의 조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 이동형 매니퓰레이터.
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, 이동형 매니퓰레이터.
청구항 12에 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, 이동형 매니퓰레이터.
청구항 13에 있어서,
상기 모듈들의 사이들 중 적어도 어느 하나에 구비되어 자신의 양측에 위치하는 모듈들을 연결하되, 소정 길이를 갖는 연결 링크를 더 포함하는, 이동형 매니퓰레이터.
청구항 13에 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 구동부;
를 포함하고, 상기 회전부들은 상기 회전 하우징에 의해 구현되는, 이동형 매니퓰레이터.
청구항 15에 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 이동형 매니퓰레이터.
청구항 13에 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 구동부;
를 포함하고, 상기 회전부들은 상기 회전 커버에 의해 구현되는, 이동형 매니퓰레이터.
청구항 17에 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 이동형 매니퓰레이터.