KR910001246B1 - 봉형상체의 형상검사장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

봉형상체의 형상검사장치

제1도는 본 발명의 일실시예의 전체 계통도.

제2도는 상기 일실시예의 요부를 도시한 입단면도.

제3도는 동 평면도.

제4도는 제2도의 부분확대도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 제어봉 20 : 피아노선

30 : 원격감시장치 31 : 수중카메라

37 : 모니터수상기 40 : 형상검출센서

55 : 프린터 56 : XY플로터

93, 121 : 스테핑모우터 85 : 샐

117 : 변형검출센서 119 : 돌기

본 발명은 봉형상체의 형상(단면)을 검사하는 장치에 관한 것으로서, 특히 가압수형 원자로의 제어봉과 같이 클러스터(cluster) 형상으로 조립된 봉다발의 봉형상을 측정검사하는 장치에 관한 것이다.

종래로부터 예를들면 현재의 발전용원자로의 대부분을 점유하는 가압수형 원자로(PWR)에서는, 노내의 핵반응의 제어, 중성자다발분포의 제어등을 위하여, 제어봉이 사용되고 있다. 이 제어봉의 구성에 대하여 보면, 핵연료집합체내의 길다란 안내파이프에 각별히 삽탈되는 얇고 길다란 중성자 흡수재봉이 복수, 상부 스파이더를 개재해서 일체적으로 결합된 것이며 제어봉 클러스터라고도 불리우고 있다.

이 제어봉은, 상술한 바와같이 사용되기 때문에, 그 안내파이프나 다른 안내지지부재에 접촉하여 마모하나, 그 마모량이 무시할 수 없는 양에 달하는 것이 판명되어 왔다.

따라서, 연료교환시 등을 이용해서 외관검사를 행하여, 그 양이 큰 것은 그후에 제거하여 왔다.

즉, 원자로에서 사용된 제어봉은 방사화되어 강한 방사선을 방출하므로, 검사측정원이 직접 접근할 수 없기 때문에, 수중에 지지하여, 수중텔레비카메라로 외관을 검사하고 있었다. 그리고, 마모량을 정량적으로 측정하지 않고, 그 외관으로부터 검사원의 경험과 직감에 의거해서 사용할 것인가 여부를 판단하고 있었다.

그러나, 마모량의 정량적 측정을 실시할 수 있으면 사용속행의 가 ·불가는 매우 정밀하게 판단할 수 있으므로, 그 때문에 여러가지 시도, 제안이 되어있다.

예를들면, 본원 출원인은 일본국 특원소 60-293976호에 의해서, 가동자심(磁芯)을 가진 차동변압기를 이용한 마모센서를 제안하였다. 이것은 피검사체에 가동자심을 스프링에 의해서 억눌러서, 피검사체의 외표면의 형상에 따라서 움직이는 자심의 변위량을 전압으로 변환하여 검사하는 것이다.

또, 상기 선원의 장치는 제어봉을 받아들이는 원통형상의 셸을 갖추고, 그 셸은 제어봉의 외표면에 압압되는 변형검출센서를 가지고, 셸은 제어봉의 주위를 회전하여, 이 센서의 출력으로부터 제어봉의 외표면의 이상 즉 마모량을 검출한다.

상술한 바와같은 수중텔레비카메라에 의한 종래의 검사장치로는, 마모량의 정량측정을 할 수 없고, 또 제어봉이 클러스터구조이기 때문에 카메라에 사각(死角)이 되는 부분이 생기고, 그것은 외관검사도 할 수 없는등의 문제가 있었다.

또, 차동변압기를 이용한 것에 있어서는 일반적으로 이러한 종류의 장치는 수중에서 사용하는 것이기 때문에 사용에 있어서 정밀도유지등의 어려움이 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안해서 이루어진 것으로서, 제어봉등의 봉형상체의 외면마모량을 매우 정밀하게 정량적으로 계측검사하며, 또한 마모후의 단면형상을 연속적으로 검사하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 검사대상의 봉형상체를 지지하는 파지부재와, 상기 봉형상체가 삽입되는 적어도 1개이상의 형상검출센서와, 상기 봉형상체의 축방향이동에 따라 그 형상을 측정할 수 있도록 상기 형상검출센서에 근접해서 착설된 기준부재와, 상기 기준부재와 봉형상체와의 위치관계를 검지하는 원격감시장치 및 상기 형상검출센서의 신호를 받아서 검출결과를 표시하는 표시기를 갖추고, 상기 형상검출센서는 상기 검사대상의 봉형상체를 동축적으로 수납하는 원통형상의 셸과, 상기 봉형상체의 마모량을 검출하도록 상기 셸에 배설되어서 상기 셸의 내면으로 출퇴입자재케 착설된 적어도 1개 이상의 변형검출센서와, 상기 셸을 원주방향으로 회동하는 구동장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

형상검출센서는, 봉형상체 대표적으로는 원형단면의 봉을 간극이 없이 원활하게 받아들이는 원통형상의 셸을 가지고, 이 원통형상의 셸에는 평판스프링으로 이루어진 변형검출센서가 배설되고, 접촉돌기를 가지고 있다. 변형검출센서의 부동(浮動)선단부는, 복수의 접촉돌기가 봉의 외면을 따라서 나오고 들어간다. 센서는 접촉돌기의 변위를 따라서 변형하고, 변형량 나아가서는 변위 즉 봉외면의 요철량에 따른 출력신호를 상기 평판스프링과 전기적으로 접속된 표시기에 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서 구동장치는 파지된 봉형상체의 축방향위치를 따라서 변형검출센서의 위치를 미세조정할 수 있도록 착설하고, 상기 변형검출센서가 원주방향 및 축방향으로 소정의 간격을 두고 배설되어 있는것을 특징으로 하는 것이다. 상기 변형검출센서의 수는 1개로도 되며, 또 복수이어도 되나, 복수의 경우는 원주상에 등간격으로 배치된다. 원통형상의 셸이 봉형상체의 둘레를 회전하면, 각 변형검출센서는 봉의 단면형상에 따른 신호를 표시기에 보내고, 그 단면형상은 수치 또는 도형으로 표시된다.

표시기는 CRT, 프린터 또는 플로터 등이 적의 선택으로 사용된다.

봉의 길이방향 복수위치의 단면형상을 측정하기 위하여, 필요에 따라 원통형상의 셸 및 그 회전구동장치를 일체로해서 봉의 길이방향으로 이동하는 길이방향 이동장치를 사용한다.

이하, 본 발명을 원자로 제어봉의 마모량검사에 적용한 일실시예에 대해서 설명한다.

제1도는, 전체개념을 나타낸 계통도로서, 세부구체적 구조는 제2도 이후를 참조해서 설명한다. 도면에 있어서, 제어봉(1)은 제어봉취급공구등에 의해서 파지되어 수중에 지지되고, 또 상하동 가능하다. 기준부재 즉 피아노선(20)은 수중의 동일한 수평면내에 서로 교차하는 방향으로 장설되고, 이에 대응한 2개의 수중텔레비카메라(31)는 접속케이블(33)을 개재해서, 공기중의 제어기(35)에 접속되고, 이것은 다시 모니터수상기(37), 자기녹화장치(39)에 접속되며, 이들 전체로 원격감시장치(30)를 구성한다.

제어기(35)는 수중텔레비카메라(31)의 핀트 및 화질등의 조정을 행하고 영상은 모니터수상기(37)상에 비치게 된다. 제어봉(1)은 제어봉취급공구 등에 의해서 상하동되므로, 모니터수상기(37)의 화면상에서 피아노선(20)과 제어봉(1)의 기준위치를 맞추어서, 그때의 제어봉취급공구등의 엔코우더(도시하지 않음)의 판독을 영점으로 하고, 이후의 엔코우더의 출력신호를 Z축위치신호검출기(11)로부터 꺼내어 인터페이스(51)에 입력한다. 모니터수상기(37)의 화면에는 필요에 따라 Z축높이위치, 제어봉본체번호, 롯드번호, 날자 등을 표시해도 되며, 이들은 화상과 함께 녹화된다.

후에 상술하는 형상검출센서(40)는 피아노선(20), 수중텔레비카메라(31)와 소정의 간격을 두고 상하위치 관계로 지지되며, 이것은 제어기에 의해서 회전이 제어된다. 형상검출센서(40)의 출력은 A-D변환기(43)에서 디지탈신호로 변환되어 Z축위치신호와 함께 인터페이스(51)로부터 콤퓨터(58)에 입력된다. 키이보오드(58), 플로피디스크(57)는 콤퓨터(58)에 접속되고, 콤퓨터(53)의 출력은 적절한 표시기, CRT(54), 프린터(55), XY플로터(56)의 하나 또는 둘이상에 출력된다.

다음에, 형상검사장치의 측정부의 구조를 제2도(입면도) 및 제3도(평면도)를 참조해서 설명한다.

안내프레임(61)이 세워진 끌어올리는 판(62)의 하부면에는 피아노선(20)이 뻗은 창을 가진 카메라상자(69)가 현가되어 착설되어 있다. 이들 측정부는 통상 물이 넘친 피트(pit)내에 세트되어 있으나, 이때에는 크레인의 끌어올리는 와이어가 후술하는 아이볼트(eyebolt)(63)에 연결된다.

안내프레임(61)은 제어봉(클러스터)를 세트할때의 안내부재로서 작용하여 끌어올리는 판(62)의 중앙부주변에 형성된 안내구멍(65)이 최종적인 위치결정을 행한다.

베이스플레이트(67)은 도시하지 않은 재치대(사용끝난 핵연료저장 피트내의 선반등이어도 된다)위에 얹기 위한 것으로서 카메라상자(69)에 의해서 끌어올리는 판(62)에 연결되어 있다.

끌어올리는 판(62)에 브래킷(71)을 개재해서 부착된 2개의 수중카메라(31)는 카메라상자(69)의 창에 뻗은 피아노선(20)쪽을 향하여, 카메라상자(69)내에 클러스터형상의 제어봉(1)이 삽입되었을 때, 그 쌍방을 비치게 할 수 있다. 수중텔레비카메라(31)의 옆에 조명등(32)이 부착되어 있다.

검출센서(40)는 제어봉(1)이 삽입되는 끌어올리는 판(62)의 구멍(73)에 대응해서 착설되어 있으며, 상세한 설명은 제4도를 참조해서 설명한다.

제4도에 있어서, 베이스플레이트(67)의 아래쪽에는 안내봉(75)을 개재해서 지지판(77)이 베이스플레이트(67)와 평행하게 부착되어 있다.

제4도에 있어서, 형상검출센서(40)의 이동지지판(81)에 고정된 안내슬리이브(83)는 안내봉(75)에 접동가능하게 감합되어 있다.

이동지지판(81)에 회동자재케 삽통지지된 셸(85)은 상부 및 하부에 실린더부(87)(89)를 가지고, 중앙부외 면에 기어(91)가 깎여서 형성되어 있다.

구동장치 즉 스테핑모우터(93)의 출력축에 감착된 기어(95)는, 기어(97)를 개재해서 셸(85)의 기어(91)에 동력이 전달되고, 스테핑모우터(93)가 작동하면 셸(85)이 제어봉(1)의 주위를 회전한다. 셸(85)에 정렬해서 베이스플레이트(67)에 고정된 상부실린더(101)는 엔드슬리이브(103)내에 파지부재, 즉 클램프고무(105)를 가지며, 또한 엔드슬리이브(103)는 셸(85)의 실린더부(87)에 회전접동 가능하게 감합되어 있다.

상부실린더(101)내의 피스톤(107)은 가압유체에 의해서 상하방향으로 이동되며(도면에서), 하부쪽으로 이동하였을때 클램프고무(105)를 축방향으로 압축해서 부풀게 하여, 삽입된 제어봉(1)을 파지한다. 마찬가지로, 셸(85)에 정렬해서 지지판(77)에 고정된 하부실린더(109)의 엔드슬리이브(111)는 셸(85)의 실린더부(89)에 감합하여, 이것을 회동자재케 지지한다. 하부실린더(109)내의 피스톤(113)은 상부쪽(도면에서)으로 이동하여 파지부재, 즉 클램프고무(115)를 부풀게 해서 제어봉(1)을 고정한다.

셸(85), 상부실린더(101), 하부실린더(109)등이 하부방향에 안쪽구멍(74)에 대응해서, 지지판(77) 및 이동지지판(81)에는 마찬가지의 구멍이 천설되고 비검사제어봉(1)의 삽통을 허용한다. 셸(85)의 외면에 나사로 고정된 평판스프링, 즉 변형검출센서(117)는 선단부에 접촉돌기(119)를 가지며, 자체스프링의 부세력에 의해서 제어봉(1)의 외면과 접촉한다.

제어봉(1)의 외면의 요철형상을 정확하게 추종시킬려면, 변형검출센서(117)의 반대쪽에 받침부재를 착설하면 된다. 변형검출센서(117)에는 휘스톤브리지회로가 결합되어 있어, 변형검출센서(117)의 변형이 전압변화로서 검출되어, 출력신호가 된다.

스페이스가 허용되는 범위내에서 셸(85)을 복수 착설해도 되며, 기어(98)(99)는 도시하지 않은 다른 셸을 회동시키는 것이다. 변형검출센서(117)가 1개일 경우는, 회동각은 적어도 360도이고, 복수의 변형검출센서를 원주방향에 등간격으로 착설하였을 경우는 회동각은 적어도 된다.

지지판(77)의 하부면에 고정된 승강용 스테핑모우터(121)는, 출력축에 연결한 승강나사(123)를 개재해서 고정나사(125)에 접속되어 있다.

고정나사(125)는 이동지지판(81)의 하부면에 고정되어 스테핑모우터(121)의 회전에 의해서 한정된 스트로우크내에서 이동지지판(81), 셸(85), 변형검출센서(117)등을 상하동한다. 베이스플레이트(67)의 외주부하부면에는 안내플레이트(127)가 수직으로 고정되어 있다.

변형검출센서(117)의 변형검출출력신호는 상술한 A-D변환기(43)에 입력되고, 스테핑모우터(93)(121)의 제어 및 피스톤(107)(113)의 구동은 도시하지 않은 통상의 제어장치에 의해서 조정된다.

이상, 본 실시예의 구조를 설명하고, 기능을 개별적으로 설명하였으나, 본 장치를 사용해서 제어봉(1)의 형상을 검사하는 수준을 따라서 설명한다.

먼저, 크레인등의 장치를 사용하여 아이볼트(63)를 개재해서 측정부를 끌어올려 소정의 재치대, 예를들면 사용끝난 핵연료피트내의 저장선반(도시하지 않음)위에 세트한다. 안내플레이트(127)는 이 세트를 안내하고 또 이동중의 충돌, 간섭으로부터 형상검출센서(40)등을 보호한다.

그 후에, 검사하여야 할(클러스터형상의) 제어봉(1)을 제어봉취급공구(도시하지 않음)에 의해서 끌어올리고, 이동하여 측정부의 바로위에 오면 조심스럽게 제어봉(1)을 하강시킨다. 제어봉(1)의 외형형상은 미리 결정되어 있으므로, 하강하는데 따라 안내프레임(61)에 안내되어, 제어봉(1)의 선단부가 끌어올리는 판(62)의 구멍(73)에 삽입된다.

또한, 제어봉(1)을 하강시키면, 제어봉(1)의 선단부가 피아노선(20)과 같은 높이까지 온다. 이것을 수중텔레비카메라(31)로 검출하여 기준위치로 한다. 제어봉(1)의 외표면에 기준위치가 각인(刻印)되어 있으면, 선단부가 아닌 각인과 피아노선(20)의 일치를 검출하면 된다. 모니터수상기(37)로 선명한 화상을 얻을 수 없으면, 제어기(35)를 사용해서 상술한 조정을 행한다.

검출센서(40)의 변형검출센서(117)와 피아노선(20)의 간격은 미리 결정되어 있으므로, 그 만큼 제어봉(1)을 하강하면, 선단부는 변형검출센서(117)의 위치에 도달한다.

먼저, 제어봉(1)의 전체길이에 걸쳐서 외면을 수중텔레비카메라(31)로 관찰하면 마모가 생겨있는 부위를 파악할 수 있어, 상술한 기준위치와의 거리를 결정할 수 있다.

다음에, 제어봉(1)을 상하동하여, 정량측정하여야 할 부위가, 변형검출센서(117)의 접촉돌기(119)위치에 세트한다. 세트가 완료되면, 피스톤(107)(113)을 움직여서, 파지부재, 즉 클램프고무(105)(115)를 길이방향으로 압축해서 반경방향으로 부풀게 하여 제어봉(1)을 고정한다.

제어봉(1)의 길이방향의 정확한 위치결정을 할 수 없을때에는, 먼저 대체로 그 위치에서 클램프고무(105)(115)로 고정하고, 스테핑모우터(121)에 의해서 셸(85)의 상하위치를 미세조정해도 된다.

정확한 위치결정(길이방향)이 완료되면, 스테핑모우터(93)를 작동시켜, 셸(85), 즉 변형검출센서(117)를 제어봉(1)의 둘레를 회전시킨다.

마모에 의한 제어봉(1)의 외면의 오목부를 추종해서 변형검출센서(117)가 변형되므로, 그 검출출력신호는, A-D변환기(43)에 입력된다. 마모측정부위를 나타내는 Z축위치신호도 동시에 A-D변환기(43)에 입력됨과 동시에, 디지탈화된다. 이들 디지탈신호는 인터페이스(51)를 경유해서 컴퓨터(53)에 입력되며, 여기에서 연산처리가 행해져서, 그 결과는 플로피디스크(57)에 기록된다. 연산결과는 또한 CRT(54)등에 표시된다. 물론, 플로피디스크(57)에 기록된 결과는 키이보오드(58)를 조작해서 임으로 표시할 수 있다.

제어봉(1)을 클램프(파지)한 그대로, 소정 스트로우크의 셸(85)의 이동이 가능하므로, 스테핑모우터(121)를 작동해서 승강나사(123)를 회전하여, 고정나사(125)에 연결된 이동지지판(81) 및 셸(85)을 비키어 놓고, 인접부위의 마모량을 상술과 마찬가지로 행한다.

이상 설명한 본 발명에 의하면, 클러스터형상으로 구성된 봉의 외면마모량을 정량적으로 측정할 수 있다. 그리고, 검사대상의 봉은 클램프되고, 또한 외면의 요철은 평판스프링, 즉 변형검출센서에 의해서 추종검출되므로, 얻어진 정량측정데이터의 신뢰성은 높은것이 된다.

또, 상기 실시예에 의하면 검사대상의 봉을 클램프(파지)해서 고정한 채로 검출센서를 인접하는 상하위치에 이동시킬 수 있으므로, 일반적으로 평면적 넓이를 가진 마모부의 형상을 용이하게 검출할 수 있다.

Claims (5)

1. 검사대상의 봉형상체를 지지하는 파지부재와, 상기 봉형상체가 삽입되는 적어도 1개이상의 형상검출센서와, 상기 봉형상체의 축방향이동에 따라 그 형상을 측정할 수 있도록 상기 형상검출센서에 근접해서 착설된 기준부재와, 상기 기준부재와 봉형상체와의 위치관계를 검지하는 원격감시장치 및 상기 형상검출센서의 신호를 받아서 검출결과를 표시하는 표시기를 갖추고, 상기 형상검출센서는 상기 검사대상의 봉형상체를 동축적으로 수납하는 원통형상의 셸과, 상기 봉형상체의 마모량을 검출하도록 상기 셸에 배설되어서 상기 셸의 내면으로 출퇴입자재케 착설된 적어도 1개 이상의 변형검출센서와, 상기 셸을 원주방향으로 회동하는 구동장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 봉형상체의 형상검사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 변형검출센서는 셸의 내주면을 따라서 복수개 착설되어 있는 평판스프링인 것을 특징으로 하는 봉형상체의 형상검사장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 구동장치는 파지된 봉형상체의 축방향위치를 따라서 상기 형상검출센서의 위치를 미세 조정할 수 있도록 착설된 것을 특징으로 하는 봉형상체의 형상검출장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 변형검출센서는 원주방향 및 축방향으로 소정의 간격을 두고 복수개 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 봉형상체의 형상검출장치.
5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 변형검출센서는 표면에 접속된 평판스프링과 상기 표시기가 전기적으로 접속되어서 봉의 단면형상의 신호를 표시기에 출력하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 봉형상체 형상검출장치.

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