KR100519631B1 - 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터 - Google Patents

작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터 Download PDF

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본 발명은 외부와 연결되는 회전축의 회전 각도를 숙련된 기술자가 아니더라도 용이하고 정확하게 조절할 수 있고, 그 조절 범위를 넓게 할 수 있도록 된 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 작동유체가 공급되는 실린더와, 이 실린더의 내부에 전후진 가능하게 설치된 적어도 하나의 피스톤과, 상기 실린더의 벽체에 회전 가능하게 관통 결합된 회전축과, 각각 상기 피스톤과 회전축에 서로 치합되도록 구비되어 피스톤의 전후진에 따라 회전축이 회전되도록 하는 제1랙 및 종동기어를 포함하며, 상기 실린더 내부의 피스톤에 의해 구획된 제1 및 제2공간부에는 각각 외부의 솔레노이드 밸브와 연결된 작동유체 공급관로가 연결되어 상기 솔레노이드 밸브의 작동에 따라 상기 회전축이 양방향 회전되도록 된 액츄에이터에 있어서, 상기 실린더의 일측에 전후진 가능하게 설치되며 일측에는 상기 종동기어와 치합되는 제2랙이 구비된 가동부재와, 이 가동부재의 이동방향 전후방에 소정 간격 이격 설치되며 그 회전에 따라 가동부재를 향해 전후진되어 가동부재의 이동범위를 조절하도록 된 조절볼트와, 상기 가동부재의 전후진에 따른 회전축의 회전 각도 변위를 표시할 수 있도록 눈금이 구비된 변위 설정수단을 포함하는 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터가 제공된다.

Description

작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터 {Actuator having the function of adjustment of operation displacement}
본 발명은 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부와 연결되는 회전축의 회전 각도를 숙련된 기술자가 아니더라도 용이하고 정확하게 조절할 수 있고, 그 조절 범위를 넓게 할 수 있도록 된 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터에 관한 것이다.
일반적으로, 액츄에이터는 소정 장치에 연결 설치되어 공압이나 유압에 의해 발생된 전후진력 또는 회전력을 상기 장치의 구동부에 제공하는 것으로, 본 발명의 액츄에이터는 유압 액츄에이터와 공압 액츄에이터에 모두 적용되는 것이나, 이하의 설명에서는 편의상 공압 액츄에이터를 기준으로 설명한다.
도 1은 종래의 액츄에이터를 도시한 것으로, 회전식 밸브의 작동을 위해 사용되는 공압식 액츄에이터를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 액츄에이터는 실린더(100)의 내부 양측에 한 쌍의 피스톤(160)이 설치되고, 양측 피스톤(160)의 사이에는 랙(120)과 종동기어(130)를 매개로 피스톤(160)의 전후진에 따라 양방향으로 회전되는 회전축(140)이 설치되며, 상기 실린더(100)의 벽체에는 피스톤(160) 사이의 공간부(101)를 외부와 연통시키는 제1공기통로(103) 및 양측의 피스톤(160) 외측 공간부(102)를 외부와 연통시키는 제2공기통로(104)가 형성되어, 이 제1 및 제2공기통로(103, 104)를 통한 압축공기의 공급 방향에 따라 양측 피스톤(160)이 서로 대향되는 방향으로 전후진되어 상기 회전축(140)에 연결되는 밸브를 개폐동작시킬 수 있도록 구성된다. 이때, 외부의 압축기(10)로부터 상기 실린더(100)로 압축공기를 공급하는 공압관로(11, 12)에는 방향전환 솔레노이드 밸브(20)가 설치되어 상기 제1공기통로(103) 및 제2공기통로(104) 중에서 어느 하나를 통해서는 공기의 유입이, 다른 하나를 통해서는 공기의 배출이 선택적으로 이루어지게 된다.
그런데, 종래에는 상기 회전축(140)에 연결된 외부 장치의 작동 변위를 조절하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(140)의 일측에 커팅면(141)을 형성하고, 이 커팅면(141)의 양측에 각각 접촉되거나 이격되도록 한 쌍의 볼트(143)를 설치하여 상기 커팅면(141)이 볼트(143)에 접촉되는 범위 내에서 회전축(140)이 회전되도록 하였다. 따라서, 종래의 액츄에이터는 상기 회전축(140)의 회전되는 각도범위를, 예를 들어 이 회전축(140)이 밸브에 연결된 경우에는 밸브의 개폐각도를 조절하기 위해서는 양측 볼트(143)의 돌출길이를 조절하여 회전축(140)의 회전각도 범위를 설정할 수밖에 없었기 때문에, 그 조절 범위가 좁아 사용자의 요구를 만족시킬 수 없었으며, 상기 볼트(143)의 돌출 길이의 증감과 회전축(140)의 회전각도 범위의 증감이 정비례되지 않기 때문에 아주 숙련된 기술자가 아닌 경우에는 그 회전각도 범위를 정확하게 설정하기가 매우 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 외부와 연결되는 회전축의 회전 각도를 숙련된 기술자가 아니더라도 용이하고 정확하게 조절할 수 있고, 그 조절 범위를 넓게 할 수 있도록 된 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 작동유체가 공급되는 실린더와, 이 실린더의 내부에 전후진 가능하게 설치된 적어도 하나의 피스톤과, 상기 실린더의 벽체에 회전 가능하게 관통 결합된 회전축과, 각각 상기 피스톤과 회전축에 서로 치합되도록 구비되어 피스톤의 전후진에 따라 회전축이 회전되도록 하는 제1랙 및 종동기어를 포함하며, 상기 실린더 내부의 피스톤에 의해 구획된 제1 및 제2공간부에는 각각 외부의 솔레노이드 밸브와 연결된 작동유체 공급관로가 연결되어 상기 솔레노이드 밸브의 작동에 따라 상기 회전축이 양방향 회전되도록 된 액츄에이터에 있어서, 상기 실린더의 일측에 전후진 가능하게 설치되며 일측에는 상기 종동기어와 치합되는 제2랙이 구비된 가동부재와, 이 가동부재의 이동방향 전후방에 소정 간격 이격 설치되며 그 회전에 따라 가동부재를 향해 전후진되어 가동부재의 이동범위를 조절하도록 된 조절볼트와, 상기 가동부재의 전후진에 따른 회전축의 회전 각도 변위를 표시할 수 있도록 눈금이 구비된 변위 설정수단을 포함하는 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 변위 설정수단은 상기 실린더의 외부에 회전축과 연결 설치되어 일체로 회전되는 인디케이터와, 이 인디케이터의 둘레부 및 그 주변의 실린더 외측면 중 어느 일측에 구비된 지침 및 그 타측에 구비된 눈금을 포함하는 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터가 제공된다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터의 일실시예를 도시한 정면도이고, 도 4는 그 평면도이다.
본 발명의 액츄에이터는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 작동유체가 공급되는 실린더(100)와, 이 실린더(100)의 내부 양측에 소정 간격 이격되어 왕복 가능하게 대향 설치된 한 쌍의 피스톤(160)과, 이 피스톤(160)에 연결 설치되어 서로 마주하는 방향으로 전후진되는 제1랙(120) 및 이 제1랙(120)과 치합되도록 상기 실린더(100)의 내부에 회전 가능하게 장착된 종동기어(130)로 이루어진 동력전달기구(120, 130)와, 이 종동기어(130)의 중심부에 연결되도록 상기 실린더(100)의 벽체(110) 일측에 회전 가능하게 설치된 회전축(140)과, 상기 실린더(100)의 내부에 피스톤(160)의 전후진 방향과 직교하는 방향으로 형성된 가이드홈(205)과, 이 가이드홈(205) 내부에 전후진 가능하게 설치된 가동부재(210)와, 상기 가이드홈(205) 내측으로 돌출되도록 상기 가동부재(210) 양측에 소정 간격 이격되어 설치된 한 쌍의 조절볼트(220)와, 상기 가동부재(210)의 전후진에 따른 회전축(140)의 회전각도 변위를 표시할 수 있도록 눈금이 구비된 변위 설정수단(231, 233)으로 구성되며, 상기 실린더(100)에는 외부의 압축기(10)에 연결된 공압관로(11, 12)가 연결 설치되고, 이 공압관로(11, 12)에는 방향전환 솔레노이드 밸브(20)가 설치된다.
본 실시예에서, 상기 실린더(100)의 내부 공간은 상기 피스톤(160)에 의해 양측 피스톤(160) 사이의 내측 공간부(101)(이하, 제1공간부라 칭함) 및 양측 피스톤(160)과 실린더(100) 내벽면 사이의 외측 공간부(102)(이하, 제2공간부라 칭함)로 구획되며, 이 실린더(100)의 벽체(110)에는 상기 제1공간부(101)를 외부와 연통시키는 제1유체통로(103) 및 상기 제2공간부(102)를 외부와 연통시키는 제2유체통로(104)가 형성된다. 또한, 상기 솔레노이드 밸브(20)와 연결된 두 개의 공압관로(11, 12)는 각각 상기 제1유체통로(103) 및 제2유체통로(104)의 외부측 입구에 니플(107, 108)을 매개로 연결 설치되어 솔레노이드 밸브(20)의 작동에 따라 상기 압축기(10)에 의해 압축된 공기가 실린더(100)의 제1공간부(101) 및 제2공간부(102)에 선택적으로 공급되도록 구성된다.
상기 가동부재(210)는 그 일측에 상기 종동기어(130)와 치합되는 제2랙(211)이 형성되어 상기 회전축(140)의 회전에 의해 상기 조절볼트(220) 사이에서 가이드홈(205)을 따라 전후진되도록 구성된다.
상기 조절볼트(220)는 가동부재(210)의 이동방향 전후방 위치의 실린더(100) 벽체에 나사결합되어 그 회전에 따라 가동부재(210) 양측단으로 가까워지거나 멀어지도록 전후진되며, 일측에는 소정 거리만큼 전후진시킨 후에 원하는 설정 위치에 고정시킬 수 있도록 고정너트(223) 및 와셔(224)가 결합된다.
상기 변위 설정수단(231, 233)은 상기 회전축(140)의 회전 각도를 표시하여 원하는 각도범위 내에서 가동부재(210)가 전후진되도록 조절볼트(220)의 간격을 적절하게 조절하기 위한 것으로, 상기 회전축(140)을 중심으로 실린더(100) 외면에 설치되며 상기 회전축(140)의 회전각도를 나타내는 눈금이 구비된 눈금판(235)과, 상기 실린더(100) 외부로 돌출된 회전축(140)의 일측단에 장착되며 일측에 상기 눈금판(235)의 눈금을 읽기 위한 지침(233)이 구비된 인디케이터(231)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 액츄에이터의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.
평상의 작동시에는 상기 솔레노이드 밸브(20)에 의한 압축공기의 공급방향에 따라 상기 피스톤(160)이 전진되거나 후진된다. 이때, 상기 가동부재(210)가 종동기어(130)에 의해 전후진되고, 이 가동부재(210)의 전후진 범위는 상기 조절볼트(220)에 의해 제한되므로, 상기 회전축(140)의 회전 범위 역시 제한된다. 이에 따라, 예를 들어 상기 회전축(140)이 밸브에 연결된 경우에는 상기 조절볼트(220)의 전후진 위치에 따라 밸브의 개폐 각도가 정해지게 되며, 상기 인디케이터(231)에 의해 그 회전각도 범위가 표시된다. 상기 회전축(140)의 회전각도 범위를 변경하고자 하는 경우에는 상기 조절볼트(220)를 전진 또는 후진시켜 상기 가동부재(210)의 이동 범위를 늘리거나 줄이면 된다. 즉, 상기 회전축(140)을 수동 또는 자동으로 회전동작시키면서 인디케이터(231)에 의해 표시되는 눈금변화를 관찰하여 상기 가동부재(210)가 양측 조절볼트(220)에 의해 정지되는 두 임계 위치 사이의 각도가 원하는 설정 각도범위와 일치하도록 상기 조절볼트(220)를 전진 또는 후진시킴으로써 간단하게 회전축(140)의 회전 각도 범위를 조절할 수 있게 되는 것이다. 이때, 상기 인디케이터(231)와 회전축(140)이 일체로 회전되어 회전축(140)의 실제 회전각도가 인디케이터(231)에 의해 표시되므로, 숙련도가 낮은 일반인의 경우에도 상기 인디케이터(231)를 관찰하면서 정확하게 원하는 설정치대로 각도 범위를 변경할 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 상기 실린더(100)에 두 개의 피스톤(160)이 내장되어 상기 제2공간부(102)가 서로 연통되는 2개의 공간으로 이루어진 것을 예시적으로 설명하였으나, 상기 제1공간부(101) 및 제2공간부(102)는 외부로부터 공급되는 작동유체의 유입 또는 유출 방향에 따른 구분 일 뿐 그 위치 및 개수는 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 통상의 액츄에이터와 동일하게 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 한편, 전술한 실시예에서는 피스톤(160)의 전후진력을 전달하기 위한 동력전달기구(120, 130)가 랙(120) 및 종동기어(130)로 이루어진 것을 예시적으로 설명하였으나, 이는 일반적인 동력전달수단의 일례를 제시한 것으로, 상기 동력전달기구(120, 130)는 피스톤(160)의 직선 왕복운동을 회전력으로 전환하여 전달할 수 있는 통상의 동력전달기구로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 회전축(140)과 연동 동작되는 가동부재(210)의 전후진 범위를 조절볼트(220)의 전후진에 의해 조절할 수 있도록 하고, 그 각도 변위를 인디케이터(231)에 의해 관찰할 수 있도록 구성함으로써, 외부와 연결되는 회전축의 회전 각도를 숙련된 기술자가 아니더라도 용이하고 정확하게 조절할 수 있고, 그 조절 범위를 넓게 할 수 있도록 된 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 액츄에이터를 도시한 단면도
도 2는 종래의 액츄에이터의 회전축 부분을 도시한 단면도
도 3은 본 발명에 따른 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터의 일실시예를 도시한 정면도
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 액츄에이터를 도시한 평면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 실린더 101 : 제1공간부
102 : 제2공간부 120 : 제1랙
130 : 종동기어 140 : 회전축
160 : 피스톤 210 : 가동부재
211 : 제2랙 220 : 조절볼트
231 : 인디케이터 231 : 눈금판

Claims (2)

  1. 작동유체가 공급되는 실린더(100)와, 이 실린더(100)의 내부에 전후진 가능하게 설치된 적어도 하나의 피스톤(160)과, 상기 실린더(100)의 벽체에 회전 가능하게 관통 결합된 회전축(140)과, 각각 상기 피스톤(160)과 회전축(140)에 서로 치합되도록 구비되어 피스톤(160)의 전후진에 따라 회전축(160)이 회전되도록 하는 제1랙(120) 및 종동기어(130)를 포함하며, 상기 실린더(100) 내부의 피스톤(160)에 의해 구획된 제1 및 제2공간부(101, 102)에는 각각 외부의 솔레노이드 밸브(20)와 연결된 작동유체 공급관로(11, 12)가 연결되어 상기 솔레노이드 밸브(20)의 작동에 따라 상기 회전축(140)이 양방향 회전되도록 된 액츄에이터에 있어서, 상기 실린더(100)의 일측에 전후진 가능하게 설치되며 일측에는 상기 종동기어(130)와 치합되는 제2랙(211)이 구비된 가동부재(210)와, 이 가동부재(210)의 이동방향 전후방에 소정 간격 이격 설치되며 그 회전에 따라 가동부재(210)를 향해 전후진되어 가동부재(210)의 이동범위를 조절하도록 된 조절볼트(220)와, 상기 가동부재(210)의 전후진에 따른 회전축(140)의 회전 각도 변위를 표시할 수 있도록 눈금이 구비된 변위 설정수단(231, 233)을 포함하는 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변위 설정수단(231, 233)은 상기 실린더(100)의 외부에 회전축(140)과 연결 설치되어 일체로 회전되는 인디케이터(231)와, 이 인디케이터(231)의 둘레부 및 그 주변의 실린더(100) 외측면 중 어느 일측에 구비된 지침(233) 및 그 타측에 구비된 눈금을 포함하는 작동 변위 조절기능이 구비된 액츄에이터.
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